[发明专利]一种MLC存储单元的编程方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，特别是涉及一种MLC存储单元的编程方法和装置。

背景技术

现有的FLASH存储器可以包括两大类：SLC(Single-Level Cell，单层存储单元)Flash Memory和MLC(Multi-Level Cell，多层存储单元)Flash Memory。它们之间的区别在于：SLC每一个存储单元(cell)，只能存储一位数据(两个状态0或1)，而MLC每一个单元可以存储两位数据(4个状态，00，01，10或11)或者两位以上的数据，也就是说，MCL存储的数据密度要比SLC至少大一倍。

MLC的编程过程，就是通过施加编程校验电压(即编程脉冲)，将电荷注入到存储单元的浮栅，此时存储单元的阈值电压根据注入电荷的数量而变化，阈值电压与存储单元中存储的数据相关，将存储单元的阈值电压与参考单元的阈值电压相比较，即可得到不同的存储状态。对于一个N位的存储单元，可以有2^N种不同的存储状态，每一存储状态对应的阈值电压的范围是确定的。因此，相比于具有一位数据存储SLC，具有多个存储状态的MLC要求总的电压阈值变化范围更大，而各个状态的分布和间隔却更小，这就需要精确控制电压，精确控制进入浮栅的电荷。

现有的编程过程，对于不同的存储状态，通常直接施加一个相对应的编程校验电压，上述编程校验电压为编程时施加到存储单元字线(Word Line)上的电压。例如，当编程01状态时，对处于擦除(EV)状态的存储单元施加一个较大的编程校验电压V1；当编程00状态时，对处于EV状态的存储单元施加一个更大的编程校验电压V2，通过较大的脉冲步长以加快编程的速度，但是编程速度的加快，造成阈值电压变化过快，因此，编程后的阈值电压的分布就会比较分散。

在数据读取时，通过Sense amplifier(SA，灵敏放大器)对存储单元的阈值电压与参考单元的阈值电压进行比较，将存储单元所存储的数据位的状态识别出来，存储单元与参考单元的阈值电压相差越大，SA越容易把数据读出来，并且读的速度也快。反之，如果阈值电压相差很小，SA对数据读取就会变慢，最坏情况下，数据还会被读错。

而现有的编程过程，一个阵列array中的存储单元cell的阈值电压分布范围较广，阈值电压的窄小分布受到挑战，分布于边缘的存储单元和参考单元的阈值电压的差异较小，这样编程精度较差，影响了数据的读取速度和数据存储的可靠性，严重的会造成数据读取出错。

总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提供一种MLC存储单元的编程方法，以提高编程的精准度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种MLC存储单元的编程方法和装置，以解决现有技术中编程的精准度较差的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种MLC存储单元的编程方法，所述存储单元存储N位数据，共有2^N种数据状态，所述方法包括：

验证所述存储单元的阈值电压是否位于与待编程的数据状态相对应的目标阈值电压范围内；

若是，结束对存储单元的编程；

若否，则执行阈值电压抬升步骤：通过对所述存储单元施加第n编程校验电压，将存储单元的阈值电压抬升至第n+1目标阈值电压范围，所述第n+1目标阈值电压范围与当前数据状态的下一相邻数据状态相对应；之后返回阈值电压的验证步骤；

其中，n的初始值为1，每当返回到阈值电压的验证步骤，n的取值递加1，n的最大取值为2^N-1。

优选的，所述存储单元的初始数据状态为擦除状态，所述擦除状态对应第一目标阈值电压范围。

优选的，在阈值电压的抬升过程中，所施加的编程校验电压满足：编程校验电压与目标阈值电压的差值逐渐降低。

优选的，所施加的第n编程校验电压大于第n+1目标阈值电压范围的上限，且小于第n+2目标阈值电压范围的下限。

优选的，对于存储两位数据的存储单元，

当待编程的数据状态为“10”时，对擦除状态的存储单元执行一次阈值电压抬升步骤，从“11”状态编程至“10”状态；

当待编程的数据状态为“01”时，对擦除状态的存储单元执行两次阈值电压抬升步骤，从“11”状态经历“10”状态编程至“01”状态；

当待编程的数据状态为“00”时，对擦除状态的存储单元执行三次阈值电压抬升步骤，从“11”状态经历“10”、“01”状态编程至“00”状态。