[发明专利]存储器装置中的多电平编程检验

说明书

技术领域

本发明大体来说涉及存储器，且在一特定实施例中本发明涉及非易失性存储器。

背景技术

快闪存储器装置已发展成为用于广泛的电子应用的非易失性存储器的普遍来源。快闪存储器装置通常使用允许高存储器密度、高可靠性及低功率消耗的单晶体管存储器单元。快闪存储器的常见用途包括个人计算机、快闪驱动器、数码相机及蜂窝式电话。程序代码及系统数据(例如基本输入/输出系统(BIOS))通常存储于快闪存储器装置中以供在个人计算机系统中使用。

图1展示典型的现有技术编程及检验操作的V_WL对时间的绘图。所述图展示正施加到目标存储器单元作为字线电压V_WL的递增增加的编程脉冲101系列。所述编程脉冲增加所述目标存储器单元的浮动栅极上的电荷电平，借此增加所述单元的阈值电压V_t。在每一编程脉冲101之后，检验脉冲102以V_vfy电平发生，以确定所述单元的阈值电压是否已增加到目标已编程电平。

在编程之后，所述存储器单元可经历多种形式的电荷损失。这些电荷损失形式包括单个位电荷损失、固有电荷损失及快速电荷损失。

单个位电荷损失是从浮动栅极经过隧道氧化物到作用区展现电子泄漏的有缺陷存储器单元的结果。此泄漏通常归因于氧化物缺陷或陷阱辅助的穿隧且导致低劣的长期数据保持。

固有电荷损失是隧道氧化物界面附近的电子陷阱向外到沟道区的退陷阱化(detrapping)。固有电荷损失可因高温应力而加速且发生长的时间周期。所陷获电荷初始致使单元V_t显现为高于被编程的浮动栅极。在编程之后较长时间这些电子的退陷阱化接着导致阈值电压的一次性移位。

快速电荷损失是隧道氧化物界面附近的电子陷阱向外到沟道区的退陷阱化且在编程脉冲之后导致立即V_t移位。当单元通过检验操作时，已编程阈值电压由于隧道氧化物中的所陷获电荷而显现为较高。当在已完成编程操作之后读取所述单元时，由于隧道氧化物中的电荷泄漏出到沟道区，所述单元具有低于在编程检验操作期间获得的V_t的V_t。此可需要V_t分布的扩大以便适应给定状态的所有可能阈值电压。

图2展示正在编程的目标单元的所得V_t。顶部V_t绘图212、216为最大阈值电压且下部V_t绘图211、214为最小阈值电压，如图3中所图解说明。当将图1的编程脉冲101施加到目标单元控制栅极时，V_t 211、212增加到大约V_{t_vfy}电平。一旦处于此电平，则目标单元经检验且被禁止进一步编程。图中展示理想V_t 213、215将电平停留在V_t处。然而，目标单元的实际V_t 214、216在最后编程脉冲之后几乎立即开始减小。

图3图解说明以图1中所示的方式编程到目标已编程状态的存储器单元的典型的现有技术V_t分布。在图3中，虚线300表示理想分布，而实线301表示实际分布。理想分布300的下部端305对应于具有根据图2的绘图213的V_t的存储器单元且理想分布300的上部端310对应于具有根据绘图215的V_t的存储器单元。类似地，实际分布301的下部端306对应于具有根据绘图214的V_t的存储器单元且实际分布301的上部端307对应于具有根据绘图216的V_t的存储器单元。

以V_{pgm_vfy}电压检验理想分布300的下部端处的单元。在这些单元的编程操作及随后禁止之后，分布沿负方向移位等于V_QCL的量且在下部V_t 306处结束。分布的此移位将使扩大的分布成为必需，所述扩大的分布在实际下部V_t 306处开始且扩展到理想上部V_t 310。

在单电平单元(SLC)存储器装置中，V_t分布扩大通常不影响已编程存储器单元的读取。然而，在多电平单元(MLC)存储器装置中，状态分布通常更紧密地间隔，以便适合低供电电压范围内的所有状态。在MLC装置中扩大V_t分布因此可减少编程到所述装置中的状态的数目。另外，扩大的V_t分布可重叠且导致读取不同状态时的错误。