[发明专利]非易失性三维半导体存储器件的多值编程方法及系统

权利要求书

1.一种非易失性三维半导体存储器件的多值编程方法，用于在每个存储单元中实现2比特数据存储，其特征在于，包括：

(1)根据数据编码关系确定待存储数据所对应的存储单元状态，作为目标状态；

(2)若所述目标状态为擦除状态，则多值编程操作结束；否则，对存储单元施加编程脉冲，并通过逐步增加所述编程脉冲的幅值和宽度的方式将所述存储单元从擦除状态依次编程到阈值电压较高的状态，直至所述存储单元达到所述目标状态，从而实现多值编程；

其中，所述数据编码关系为存储单元所存储的2比特数据的取值与存储单元状态的一一对应关系；

所述步骤(2)中，编程过程中，所述存储单元在任意两个相邻状态下的阈值电压之差大于预设的最小电压间隔；

所述步骤(2)中，所述目标状态不为擦除状态时，对所述存储单元施加编程脉冲，并通过逐渐增加所述编程脉冲的幅值和宽度的方式将所述存储单元从擦除状态依次编程到阈值电压较高的状态，以使得所述存储单元达到所述目标状态，包括：

(21)获得所述存储单元在擦除状态的阈值电压作为起始状态电压在下一个存储单元状态所对应的阈值电压分布范围内设定验证电压V_c，并对所述存储单元施加编程脉冲；

(22)在所述编程脉冲结束后，获得所述存储单元的阈值电压V_th，若V_th＞V_c，则转入步骤(25)；否则，转入步骤(23)；

(23)若所述编程脉冲的幅值达到预设的最大幅值V_max，则转入步骤(24)；否则，根据预设的幅值步长ΔV增加所述编程脉冲的幅值，并转入步骤(22)；

(24)若所述编程脉冲的宽度达到预设的最大宽度t_max，则判定操作失败，并结束操作；否则，根据预设的宽度步长Δt增加所述编程脉冲的宽度，并转入步骤(22)；

(25)若则转入步骤(26)；否则，转入步骤(23)；

(26)若所述存储单元未达到所述目标状态，则更新所述起始状态电压为并在下一个存储单元状态所对应的阈值电压分布范围内更新所述验证电压V_c的取值后，转入步骤(23)；否则，多值编程结束；

其中，ΔV_min为所述最小电压间隔。

2.如权利要求1所述非易失性三维半导体存储器件的多值编程方法，其特征在于，所述最小电压间隔大于两个相邻存储单元状态的电压间隔的最小值。

3.如权利要求2所述的非易失性三维半导体存储器件的多值编程方法，其特征在于，还包括：

在操作失败时，调整所述最大幅值V_max或所述最大宽度t_max的取值，或者同时调整所述最大幅值V_max和所述最大宽度t_max的取值后，转入步骤(23)，以继续多值编程操作。

4.如权利要求1所述的非易失性三维半导体存储器件的多值编程方法，其特征在于，进行数据编码时，所选定的4个存储单元状态为擦除状态以及3个阈值电压分布均高于擦除状态的存储单元状态；

或者，进行数据编码时，所选定的4个存储单元状态为4个阈值电压分布均高于擦除状态的存储单元状态。

5.一种存储系统，包括非易失性三维半导体存储器件及控制器，其特征在于，所述控制器包括：编码模块以及多值编程模块；

所述编码模块用于根据数据编码关系确定待存储数据所对应的存储单元状态，作为目标状态；

所述多值编程模块用于在所述目标状态为擦除状态时结束多值编程操作；所述多值编程模块还用于在所述目标状态不为擦除状态时，对存储单元施加编程脉冲，并通过逐渐增加所述编程脉冲的幅值和宽度的方式将所述存储单元从擦除状态依次编程到阈值电压较高的状态，以使得所述存储单元达到所述目标状态，从而实现多值编程；

其中，所述数据编码关系为存储单元所存储的2比特数据的取值与存储单元状态的一一对应关系；

所述多值编码模块在编程过程中，使得所述存储单元在任意两个相邻状态下的阈值电压之差大于预设的最小电压间隔；

所述多值编程模块在所述目标状态不为擦除状态时，对存储单元施加编程脉冲，并通过逐渐增加所述编程脉冲的幅值和宽度的方式将所述存储单元从擦除状态依次编程到阈值电压较高的状态，以使得所述存储单元达到所述目标状态，包括：

(21)获得所述存储单元在擦除状态的阈值电压作为起始状态电压在下一个存储单元状态所对应的阈值电压分布范围内设定验证电压V_c，并对所述存储单元施加编程脉冲；

(22)在所述编程脉冲结束后，获得所述存储单元的阈值电压V_th，若V_th＞V_c，则转入步骤(25)；否则，转入步骤(23)；

(23)若所述编程脉冲的幅值达到预设的最大幅值V_max，则转入步骤(24)；否则，根据预设的幅值步长ΔV增加所述编程脉冲的幅值，并转入步骤(22)；

(24)若所述编程脉冲的宽度达到预设的最大宽度t_max，则判定操作失败，并结束操作；否则，根据预设的宽度步长Δt增加所述编程脉冲的宽度，并转入步骤(22)；

(25)若则转入步骤(26)；否则，转入步骤(23)；

(26)若所述存储单元未达到所述目标状态，则更新所述起始状态电压为并在下一个存储单元状态所对应的阈值电压分布范围内更新所述验证电压V_c的取值后，转入步骤(23)；否则，多值编程结束；

其中，ΔV_min为所述最小电压间隔。