[发明专利]具有在编程期间的耦合补偿的浮动栅极存储器

说明书

技术领域

本发明涉及用于非易失性存储器的技术。

背景技术

半导体存储器已变得越来越普遍运用在各种电子装置中。举例而言，蜂窝式电话、 数字相机、个人数字助理、移动计算装置、非移动计算装置和其它装置中皆使用非易失 性半导体存储器。电可擦除可编程只读存储器(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM)和快闪存储器是最普遍的非易失性半导体存储器。

EEPROM和快闪存储器两者均利用半导体衬底中定位在沟道区上方且与沟道区绝 缘的浮动栅极。所述浮动栅极定位在源极区与漏极区之间。控制栅极提供在浮动栅极上 方且与浮动栅极绝缘。晶体管的阈值电压受控于浮动栅极上保留的电荷量。即，在晶体 管接通之前必须施加至控制栅极以允许在其源极与漏极之间传导的最小电压量受控于 浮动栅极上的电荷电平。

当编程EEPROM或快闪存储器装置(例如NAND型快闪存储器装置)时，通常将 编程电压施加至控制栅极且使位线接地。来自沟道的电子被注入至浮动栅极。当电子在 浮动栅极中累积时，浮动栅极变成带有负电荷，并且存储器单元的阈值电压上升，使得 存储器单元处于经编程状态。关于编程的更多信息，请参阅标题为“非易失性存储器的 源极侧自升压技术”(″Source Side Self-Boosting Technique for Non-Volatile Memory″)的 第6,859,397号美国专利和标题为“经编程存储器上的检测”(″Detecting Over Programmed Memory″)的第6,917,545号美国专利，所述两个专利的全文以引用方式并 入本文中。

一些EEPROM及快闪存储器装置具有用于存储两种范围电荷的浮动栅极，并且因 此可在两种状态(经擦除状态与经编程状态)之间编程/擦除存储器单元。此快闪存储器 装置有时候称为双态(binary)快闪存储器装置。

一种多状态式快闪存储器装置是通过识别以禁用范围相隔离的多个相异的受允许 的/有效编程阈值电压范围来实施。每一相异的阈值电压范围对应于一用于存储器装置中 编码的数据位的组的预定值。

浮动栅极上存储的表观电荷(apparent charge)的偏移可起因于基于相邻浮动栅极 中存储的电荷的电场耦合而发生。第5,867,429号美国专利中描述此浮动栅极至浮动栅 极耦合现象，所述专利的全文以引用方式并入本文中。对一目标浮动栅极的相邻浮动栅 极的一个实例包括经连接至相同字线且连接至相邻位线的浮动栅极。

因为在多状态式装置中的受允许的阈值电压范围与禁用范围比双态装置中窄，所以 对于多状态式装置较关注浮动栅极至浮动栅极耦合的效应。因此，浮动栅极至浮动栅极 耦合可导致存储器单元从受允许阈值电压范围偏移至禁用范围。

浮动栅极至浮动栅极耦合可发生于在不同时间已编程的若干组相邻存储器单元之 间。举例而言，第一存储器单元经编程以将对应于一组数据的电荷电平加至其浮动栅极。 其后，将一个或一个以上相邻存储器单元编程，以将对应于一第二组数据的电荷电平加 至其浮动栅极。所述相邻存储器单元中的所述一个或一个以上存储器单元经编程之后， 因为所述相邻存储器单元上的电荷耦合至所述第一存储器单元的效应，所以从所述第一 存储器单元读取的电荷电平似乎不同于所编程的电荷电平。来自相邻存储器单元的耦合 可使读取中的表观电荷电平偏移，其偏移量足以导致错误地读取所存储的数据。

浮动栅极至浮动栅极耦合也可发生于同时已编程的若干组相邻存储器单元之间。举 例而言，两个相邻多状态式存储器单元可被编程至不同目标电平，使得第一存储器单元 被编程至对应于较低阈值电压的状态，并且第二存储器单元被编程至对应于较高阈值电 压的状态。在第二存储器单元达到对应于较高阈值电压的状态之前，正被编程至对应于 较低阈值电压的状态的存储器单元很可能达到所述状态并且被锁定而无法进行进一步 编程。在第二存储器单元达到对应于较高阈值电压的状态之后，第二存储器单元将耦合 至第一存储器单元，并且造成第一存储器具有高于经编程电压的表观阈值电压。