專利名稱：非易失性閃存的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于非易失性閃存元件，且特別是有關(guān)于一種多階快閃存儲(chǔ) 單元的操作方法。
背景技術(shù)：
多階或多位快閃存儲(chǔ)單元是一種可以不增加面積而增加存儲(chǔ)元件儲(chǔ)存數(shù)
據(jù)量的解決之道。單位元存儲(chǔ)單元可以儲(chǔ)存"開(kāi)"和"關(guān)"(通常記為"0" 和"1")兩個(gè)狀態(tài)， 一個(gè)存儲(chǔ)單元有n位，以二進(jìn)制編碼(binary encoding) 可以儲(chǔ)存2"個(gè)狀態(tài)。圖1繪示已知一種多位存儲(chǔ)單元，標(biāo)示為10。存儲(chǔ)單元 10在相對(duì)于半導(dǎo)體通道20具有對(duì)稱的源極/漏極區(qū)16和18。通道20和柵極 14被電荷捕捉層12分隔，且通道20以與柵極14兩者與電荷捕捉層12之間 分別以氧化層13和15隔開(kāi)。在此結(jié)構(gòu)中，電荷捕捉層12的左側(cè)記為"左位" 22;而右側(cè)則記為"右位"24。
請(qǐng)參照?qǐng)D2,所示的存儲(chǔ)單元IO具有兩個(gè)位，其可以儲(chǔ)存22或4個(gè)狀態(tài) ("11"、 "01"、 "10"及"00")。由于所累積的電荷是多位編程的關(guān)鍵，在 電荷捕捉層12里具有更精確的電荷儲(chǔ)存位置(charge placement),則其位數(shù) 以及狀態(tài)數(shù)也就愈高，例如3位(23 = 8個(gè)狀態(tài))、4位(24 - 16個(gè)狀態(tài))或更 高。請(qǐng)?jiān)趨⒄請(qǐng)D1，在柵極14以及區(qū)域18(其做為漏極)施加電壓并將區(qū)域 20(其做為源極)接地，可以編程右位24。當(dāng)電子沿著通道移動(dòng)時(shí)，其可以獲 得足夠的能量由氧化層13穿隧到電荷捕捉層12。電子會(huì)聚集并且陷入于電 荷捕捉層12接近漏極18或右位24之處。左位22也可以相似的方式，以區(qū) 域16做為漏極；區(qū)域18做為源極，來(lái)編程。
在左位24所累積的電荷會(huì)改變存儲(chǔ)單元的起始電壓。圖2繪示已知一種 各種狀態(tài)的起始電壓分布的實(shí)例。在讀取存儲(chǔ)單元10時(shí)，可施加介于最高編
程狀態(tài)的最大值以及次高抹除狀態(tài)的最小值之間的電壓。例如，讀取"or (為
說(shuō)明起見(jiàn)，也可表示為電平l)時(shí)，施加于存儲(chǔ)單元的電位是介于電平1分布 的最右點(diǎn)和電平2分布的最左點(diǎn)之間。此區(qū)域可表示為"讀取窗"。讀取多位
存儲(chǔ)單元的方法如美國(guó)專利第6,011,725號(hào)所揭露者，其內(nèi)容并入本案參考 之。
編程時(shí)不會(huì)嚴(yán)重過(guò)沖(overshoot)起始電壓是非常關(guān)鍵重要的。過(guò)沖將會(huì) 導(dǎo)致存儲(chǔ)單元讀取錯(cuò)誤。圖2的編程分布(相對(duì)于單點(diǎn))是過(guò)沖的結(jié)果。再編 程循環(huán)會(huì)使得目標(biāo)起始電壓過(guò)沖，分布變得更寬。為能更準(zhǔn)確地編程多位存 儲(chǔ)單元，典型的方法是增加漏極電壓的階差。在漏極施加均勻的脈沖。通常， 編程脈沖是接著讀取操作來(lái)驗(yàn)證存儲(chǔ)單元的電平。當(dāng)達(dá)到所需的起始電壓時(shí)， 脈沖的電壓階差(voltage step)減少。但，仍會(huì)造成較寬的編程分布。分布 愈寬，則讀取窗愈小。在存儲(chǔ)單元施加電位通常均會(huì)對(duì)兩個(gè)位造成影響，這 是由于"雙位效應(yīng)，'所造成的現(xiàn)象。因此，在一個(gè)位施加讀取電壓可能會(huì)使 得另一個(gè)位上的電荷增加。對(duì)小的讀取窗來(lái)說(shuō)，額外的電荷將足以使得存儲(chǔ) 單元跳到下一個(gè)編程狀態(tài)。
已知其它的編程方法如圖3所示，其為編程到電平1的實(shí)例。在階段1 期間，經(jīng)位線上施加到漏極的電位(VPPD)是階段性增加；而經(jīng)字線上施加到 柵極的電位(VCVP)則是維持在一定值。例如，當(dāng)編程到電平1時(shí)， 一旦起始 電壓(Vt)達(dá)到線索電平(PVlO，其比目標(biāo)電壓(PV1)低一些AV，則將方法轉(zhuǎn) 為階段2。在步驟2中，漏極電位維持一定值，柵極電壓減少，再階段性增 加，至編程循環(huán)的終點(diǎn)。柵極電位為階段性，其目的是為了減緩編程的速度， 以使編程的分布變窄。然而，進(jìn)行此操作的電路卻變得非常復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要一種編程多位存儲(chǔ)單元的方法，其不需要復(fù)雜的電路或改變 柵極的電位，即可以減小編程分布并擴(kuò)大讀取窗。
本發(fā)明實(shí)施例包括一種存儲(chǔ)單元的編程方法。此存儲(chǔ)單元在第一狀態(tài)具 有最大初始起始電壓。存儲(chǔ)單元將被編程至多個(gè)狀態(tài)其中之一，其具有一個(gè) 相對(duì)于最大初始起始電壓的較高的目標(biāo)起始電壓。在最大起始電壓和目標(biāo)起 始電壓之間具有線索電壓，該存儲(chǔ)單元有漏極區(qū)。此方法包括利用具有第一 寬度的編程脈沖，對(duì)該存儲(chǔ)單元施加漏極電壓；判斷該存儲(chǔ)單元是否已達(dá)到 線索起始電壓；以及若是該存儲(chǔ)單元達(dá)到線索起始電壓，則將編程脈沖寬度 由第 一脈沖寬度改變?yōu)榈诙}沖寬度，其中第二脈沖寬度小于該第 一脈沖寬 度。
為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合 所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例所繪示的已知一種多位快閃存儲(chǔ)單元的 剖面示意圖。
圖2是繪示已知多位存儲(chǔ)單元的電位編程狀態(tài)的起始電壓的例示圖。
圖3是繪示已知一種編程多位存儲(chǔ)單元的方法的實(shí)例。
圖4是依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所繪示的流程圖。
圖5是依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所繪示的另 一個(gè)示意圖。
10多位存儲(chǔ)單元
12電荷捕捉層
13、 15:氧化層14柵極
16、18:源極/漏極區(qū)
20半導(dǎo)體通道
22左位
24右位
36流程圖
38階段1
39階段2
40~52:方塊
具體實(shí)施例方式
圖4是依照本發(fā)明較佳實(shí)施例所繪示的一種編程方法的流程圖，標(biāo)示為 36,用以編程多位存儲(chǔ)單元。當(dāng)編程循環(huán)開(kāi)始40,在方塊42中，此方法是 驗(yàn)證存儲(chǔ)單元的電平是否等于或大于一些線索電壓PV'。 PV'是預(yù)定狀態(tài)的分 布曲線的最小值減去AV。 AV可被設(shè)定在可使得PV'落在PV和先前狀態(tài)的分 布曲線的最大值之間。PV'較佳的是在較接近PV。如圖2所示，PV1'非常接 近PVl,即，電平1分布的最左側(cè)，而較遠(yuǎn)離電平l的最右側(cè)。對(duì)于較高的電平亦然。
請(qǐng)?jiān)賲⒖紙D4,若是存儲(chǔ)單元的電平還沒(méi)有達(dá)到PV'，則在方塊44施加 脈沖。漏極電位VPPD是以適當(dāng)量階段化，并且在存儲(chǔ)單元施加特定脈沖寬度 的脈沖。脈沖寬度為施加電位到漏極的時(shí)間量，且通常是小于一個(gè)微秒級(jí)。 在施加脈沖之后，方法回到方塊42。重復(fù)直到符合方塊42的狀態(tài)(亦即，電 平大于或等于PV')。
當(dāng)符合驗(yàn)證的條件，此方法就進(jìn)入方塊46的階段，減少編程脈沖寬度。 例如，脈沖寬度可由0. 5微秒減少到0. 2;微秒。減少脈沖寬度至PV,編程的 數(shù)度會(huì)下降。這樣可以減少PV嚴(yán)重過(guò)沖的機(jī)率。過(guò)沖的情況消除，編程分布 將會(huì)變得比較窄。如此，將可減少先前提到的第二位效應(yīng)。讀取窗較大，且 可提供其它會(huì)被影響到的位的空間，而不須改變存儲(chǔ)單元的狀態(tài)。例如，減 少的方法可以通過(guò)邏輯電路(未繪示)來(lái)執(zhí)行之。
在減少編程脈沖寬度46之后，再增加漏極電壓，并再施加一個(gè)新的較窄 的脈沖寬度。讀取電平，以判斷其大于或是等于PV。若不是，則編程循環(huán)回 到方塊48,并重復(fù)程序直到存儲(chǔ)單元電平等于或超過(guò)PV。這時(shí)，為編程循環(huán) 終點(diǎn)52。為了比較本發(fā)明的較佳實(shí)施例與已知，階段1表示圖4的38，以及 完成電平驗(yàn)證42以及脈沖的施加44,且如有需要還包括連續(xù)重復(fù)之。階段2， 標(biāo)記39，是在減少脈沖寬度46之后，且完成脈沖的施加48以及電平的驗(yàn)證 50,且如有需要還包括連續(xù)重復(fù)之。
請(qǐng)參照?qǐng)D5,繪示一種與圖3已知的方法相似的示意圖。此處所述的方 法不會(huì)像圖3所示的方法那樣復(fù)雜。例如，在階段1和2 (圖438和39)中的 柵極電位VCVP均維持在一定值。同樣地，在進(jìn)行階段2時(shí)，漏極電位也不需 要固定一段時(shí)間。漏極在階段1和階段2實(shí)質(zhì)上相同，除了階段2的脈沖寬 度小于階段l的脈沖寬度，如圖例中Vt = PV1'、 PV2'、或PV3'所示者。
此處所述的方法可以用在具有N型或P型半導(dǎo)體通道的存儲(chǔ)單元中。施 加用來(lái)編程、讀取以及抹除位的電位(例如，接地，或是施加正或負(fù)電位)可 以依據(jù)情況來(lái)調(diào)整之。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定 本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更 動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種編程存儲(chǔ)單元的方法，其在第一狀態(tài)具有最大起始電壓，在多數(shù)個(gè)狀態(tài)中的其中之一具有相對(duì)于該最大起始電壓的較高的目標(biāo)臨界電壓，其中在該最大起始電壓和該目標(biāo)臨界電壓之間具有線索電位，該存儲(chǔ)單元有漏極區(qū)，該方法包括(a)利用具有第一寬度的編程脈沖，對(duì)該存儲(chǔ)單元施加漏極電壓；(b)判斷該存儲(chǔ)單元是否已達(dá)到該線索臨界電壓；以及(c)若是該存儲(chǔ)單元達(dá)到該線索臨界電壓，則將該編程脈沖寬度由第一脈沖寬度改變?yōu)榈诙}沖寬度，該第二脈沖寬度小于該第一脈沖寬度。
2. —種如權(quán)利要求1所述的編程存儲(chǔ)單元的方法，還包括(d) 在步驟(b)之后，若是該存儲(chǔ)單元還沒(méi)有達(dá)到該線索起始電壓，則增 加該漏極電壓，并以該增加的漏極電壓由步驟(a)開(kāi)始重復(fù)進(jìn)行之。
3. —種如權(quán)利要求1所述的編程存儲(chǔ)單元的方法，步驟(c)還包括增加 該漏極電壓，并施加具有第二脈沖寬度的編程脈沖。
4. 一種如權(quán)利要求3所述的編程存儲(chǔ)單元的方法，還包括(e) 在步驟(c)之后，判斷該存儲(chǔ)單元是否已經(jīng)達(dá)到該目標(biāo)起始電壓；以及(f) 若是該存儲(chǔ)單元未達(dá)到該目標(biāo)起始電壓，則增加該漏極電壓，施加 具有該第二脈沖寬度的編程脈沖，以及由該步驟(e)開(kāi)始重復(fù)進(jìn)行之。
5. —種如權(quán)利要求4所述的編程存儲(chǔ)單元的方法，還包括(g) 在步驟(e)之后，若是該存儲(chǔ)單元達(dá)到該目標(biāo)起始電壓，則完成該存 儲(chǔ)單元的編程。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例包括一種存儲(chǔ)單元的編程方法。此存儲(chǔ)單元在第一狀態(tài)具有最大初始起始電壓。存儲(chǔ)單元將被編程至多個(gè)狀態(tài)其中之一，其具有一個(gè)相對(duì)于最大初始起始電壓的較高的目標(biāo)起始電壓。在最大起始電壓和目標(biāo)起始電壓之間具有線索(cue)電壓，此存儲(chǔ)單元有漏極區(qū)。此方法包括利用具有第一寬度的編程脈沖，對(duì)該存儲(chǔ)單元施加漏極電壓；判斷該存儲(chǔ)單元是否已達(dá)到線索起始電壓；以及若是該存儲(chǔ)單元達(dá)到線索起始電壓，則將編程脈沖寬度由第一脈沖寬度改變?yōu)榈诙}沖寬度，其中第二脈沖寬度小于第一脈沖寬度。
文檔編號(hào)G11C16/06GK101202111SQ200710301009
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者何信義, 陳嘉榮, 黃俊仁 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司