[发明专利]非易失性存储器编程算法装置和方法

说明书

相关申请案

本申请要求2013年3月14日提交的美国临时申请No. 61/785,485的权益，并且该美国临时申请以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及非易失性存储器单元的编程。通常，非易失性存储器单元包括设置在衬底上方并且与衬底绝缘的浮栅。在编程期间，通过有效的热电子注入对所选择的存储器单元编程，其中沿衬底移动的电子注入到浮栅上，让浮栅具有负电荷。这被认为是已编程状态。在擦除期间，通过使电子经由福勒-诺德海姆机制关闭浮栅来擦除所选择的单元。这被认为是已擦除状态。在读取期间，创造条件，让电流沿着浮栅下面的衬底表面流动。如果使用电子对浮栅编程，将减少或阻止此类电流，从而会被感测为已编程状态。如果未使用电子对浮栅编程，将允许此类电流，从而会被感测为已擦除状态。

在非易失性存储器(NVM)单元操作中，为了使设计变得简单，会在所有环境条件下对所有单元使用固定的编程条件。然而，此类编程条件包括大范围的内置工作裕度，以适应存储器装置寿命期间的单元间变化、过程变化、温度变化、供电范围和单元特征变化等等。因此，在大多数工作条件下，大多数存储器单元在编程操作期间都会出现过应力。这种过应力会缩短装置在耐久性和数据保持方面的寿命。

因此，需要在不过度编程并且因此没有产生不必要的存储器单元应力的条件下可靠地对存储器单元编程并且考虑单元对单元变化和其他编程变化的编程技术。

发明内容

一种对具有存储器单元的存储器装置编程的方法，其中每个存储器单元都包括位于半导体衬底中的之间有沟道区的源极区和漏极区、设置在沟道区的至少一部分上方并且影响所述沟道区的所述至少一部分的导电性的浮栅，以及与浮栅和衬底绝缘的一个或多个额外的导电栅极，其中可通过将编程电压施加到源极区和所述一个或多个额外的导电栅极使产生于漏极区的电子注入到浮栅上，来编程每个存储器单元，并且其中可通过在源极区和漏极区之间施加电压差并测量沟道区中的读取电流，来读取每个存储器单元的编程状态都。该方法包括：

1)将编程电压脉冲施加到多个所述存储器单元的源极区和所述一个或多个导电栅极；

2)读取所述多个存储器单元的编程状态；

3)重复执行步骤1和步骤2，直到多个存储器单元中的至少一个在步骤2中展现出的读取电流达到第一阈值，其中重复执行步骤1和步骤2包括每当重复执行步骤1时都将步骤1的编程电压中的至少一个增大第一步长值；

在达到第一阈值后，针对所述多个存储器单元的每个第一子集：

4)将编程电压脉冲施加到存储器单元的源极区和所述一个或多个导电栅极；

5)读取存储器单元的编程状态；

6)重复执行步骤4和步骤5，直到存储器单元在步骤5中展现出的读取电流达到不同于第一阈值的第二阈值，其中重复执行步骤4和步骤5包括每当重复执行步骤4时都将步骤4的编程电压中的至少一个增大第二步长值，其中第二步长值小于第一步长值；并且

在达到第一阈值后，针对所述多个存储器单元的每个第二子集：

7)将编程电压脉冲施加到存储器单元的源极区和所述一个或多个导电栅极；

8)读取存储器单元的编程状态；

9)重复执行步骤7和步骤8，直到存储器单元在步骤8中展现出的读取电流达到不同于第一阈值和第二阈值的第三阈值，其中重复执行步骤7和步骤8包括每当重复执行步骤7时都将步骤7的编程电压中的至少一个增大第三步长值，其中第三步长值小于第一步长值；

一种对具有存储器单元的存储器装置编程的方法，每个存储器单元都包括位于半导体衬底中的之间有沟道区的源极区和漏极区、设置在沟道区的至少一部分上方并且影响所述沟道区的所述至少一部分的导电性的浮栅，以及与浮栅和衬底绝缘的一个或多个额外的导电栅极，其中可通过将编程电压施加到源极区和所述一个或多个额外的导电栅极使产生于漏极区的电子注入到浮栅上，来编程每个存储器单元，并且其中可通过在源极区和漏极区之间施加电压差并测量沟道区中的读取电流，来读取每个存储器单元的编程状态。该方法包括：

针对多个所述存储器单元的每个第一子集：

1)将编程电压脉冲施加到存储器单元的源极区和所述一个或多个导电栅极；

2)读取存储器单元的编程状态；

3)重复执行步骤1和步骤2，直到存储器单元在步骤2中展现出的读取电流达到第一阈值，其中重复执行步骤1和步骤2包括每当重复执行步骤1时都将步骤1的编程电压中的至少一个增大第一步长值；并且