專利名稱：存儲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種存取存儲器的方法，且特別是有關于一種應用于包括可儲存 多位存儲單元(Multi-bit Cell)的存儲器的存取方法。
背景技術：
在科技發(fā)展日新月異的現(xiàn)今時代中，非揮發(fā)性存儲器(Non-volatiIeMemory)，例 如是閃存(Flash)，已經(jīng)被廣泛地應用在電子產(chǎn)品中。舉例來說，閃存包括多個存儲單元，各 存儲單元用以儲存一個位(Bit)資料。各存儲單元對應至一可編程的臨界電壓，此可編程 的臨界電壓是指示此位資料的邏輯值。請參照圖1，其繪示傳統(tǒng)閃存的臨界電壓的分布示意圖。舉例來說，參考電壓PV是 作為判斷條件。對應的臨界電壓小于參考電壓PV的位資料，如位資料分布A所示，是被編 程為低臨界電壓狀態(tài)。位資料分布A中的各個位資料是被判讀為具有邏輯值1。對應的臨 界電壓大于參考電壓PV的位資料，如位資料分布B所示，是被編程為高臨界電壓狀態(tài)。位 資料分布B中的各個位資料是被判讀為具有邏輯值0。在傳統(tǒng)閃存中，位資料分布B中的位資料必須被編程，以具有位準高于參考電壓 PV的臨界電壓，而參考電壓PV必須比最高臨界電壓Vthl_h (指示位資料分布A中位準最高 的臨界電壓)高一個數(shù)值范圍，否則無法正常地讀取傳統(tǒng)閃存。如此，傳統(tǒng)閃存具有需使用 高電壓位準的參考電壓、大量的編程電壓(Program Shots)及冗長的編程時間的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是有關于一種存取方法，應用于包括多個存儲單元的存儲器中，各存儲單 元用以儲存兩筆位(Bit)資料。本發(fā)明相關的存取方法應用低參考電壓來進行編程操作。 此外，即便在存儲單元中對應至高臨界電壓狀態(tài)的存儲單元臨界電壓分布與對應至低臨界 電壓狀態(tài)的存儲單元臨界電壓分布彼此交疊(Overlap)時，本發(fā)明相關的存取方法仍可有 效地對存儲器中的資料進行讀取。如此，相較于傳統(tǒng)存取方法，本發(fā)明相關的存取方法可有 效地降低編程存儲單元所需的編程地壓(Program Shots)及對應的編程時間。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種存儲器，包括存儲器陣列、第一及第二操作電路。 存儲器陣列包括存儲單元，用以儲存第一及第二位(Bit)。第一操作電路用以對具有實質(zhì)上 相同初始臨界電壓狀態(tài)的第一及第二位施加相同數(shù)目的編程電壓(Operating Shot)，以將 第一及第二位編程至終止臨界電壓狀態(tài)。第二操作電路包括感測放大器及控制電路。感測 放大器用以感測分別對應至第一及第二位的第一及第二存儲單元電流。控制單元用以對第 一及第二存儲單元電流的第一差值電流與參考資料進行比較，以判斷第一位的數(shù)字狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種存儲器，包括存儲單元、感測放大器、及控制單 元。存儲單元用以儲存第一及第二位。感測放大器用以在電壓施加于存儲單元時感測第一 及第二存儲單元電流，其分別對應至第一及第二位。控制單元用以比較參考電流及第一存 儲單元電流或比較參考資料及第一及第二存儲單元電流的第一差值電流，以判斷第一位的
4數(shù)字狀態(tài)。


為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳 細說明如下，其中圖1繪示傳統(tǒng)閃存的臨界電壓的分布示意圖。圖2繪示依照本發(fā)明實施例的存儲器的方塊圖。圖3A繪示存儲器陣列12的初始臨界電壓分布的示意圖。圖3B繪示存儲器陣列12的編程后臨界電壓分布的示意圖。圖4繪示依照本發(fā)明實施例的操作電路16的詳細方塊圖。圖5繪示依照本發(fā)明實施例的存取方法的流程圖。圖6繪示依照本發(fā)明實施例的存取方法的部份流程圖。圖7繪示依照本發(fā)明實施例的編程方法的流程圖。圖8繪示乃圖4的控制單元16b的詳細方塊圖。
具體實施例方式本實施例相關的存取方法應用分別對應至一個存儲單元中的第一及第二位資料 的第一及第二存儲單元電流是否具有相近大小的信息，來判斷此第一及第二位資料的編程 狀態(tài)。請參照圖2，其繪示依照本發(fā)明實施例的存儲器的方塊圖。存儲器1，例如是閃存 (Flash Memory)，包括存儲器陣列12、操作電路14及16。存儲器陣列12包括多個存儲單 元，各存儲單元儲存兩筆位資料。操作電路16例如是讀取電路，用以讀取儲存于存儲器陣 列12中的資料。操作電路14例如是編程電路，用以對各存儲單元中的兩筆位資料進行編 程。舉例來說，各存儲單元中儲存的位資料可被編程為指示邏輯值0的高臨界電壓狀態(tài)或 可被編程為指示邏輯值1的低臨界電壓狀態(tài)。請參照圖3A，其繪示存儲器陣列12的初始臨界電壓分布的示意圖。舉例來說， 所有位資料是被初始化具有初始狀態(tài)C，其中與各位資料對應的臨界電壓均小于參考電壓 PV0各存儲單元所儲存的兩筆位資料對應至彼此接近的初始臨界電壓。在一個例子中，對 于各存儲單元來說，其所儲存的兩筆位資料對應至相同的初始臨界電壓。此外，對于各存儲 單元來說，其所儲存的兩筆位資料是屬于相同的編程區(qū)塊(Program Block)中。換言之，當 任一個存儲單元儲存的兩筆位資料將被編程具有高臨界電壓狀態(tài)時，操作電路14將施加 相同數(shù)目的編程電壓(Program Shot)至此兩筆位資料。如此，當各個存儲單元中的兩筆位 資料被編程至相同狀態(tài)(低臨界電壓狀態(tài)或高臨界電壓狀態(tài))，各個存儲單元中儲存的兩 筆位資料對應至實質(zhì)上相等的臨界電壓。請參照圖3B，其繪示存儲器陣列12的編程后臨界電壓分布的示意圖。臨界電壓對 應至具有高臨界電壓狀態(tài)的位資料被編程而高于參考電壓PV’。舉例來說，在操作電路14 執(zhí)行編程操作后，是形成對應至高臨界電壓狀態(tài)的位資料群B’。對應至位資料群B’的臨界 電壓是高于參考電壓PV’。除了位資料群B’，剩余的位資料是被編程以形成對應至低臨界電壓狀態(tài)的位資料群A’。在位料群AA’中大多數(shù)的位資料對應至位準低于參考電壓PV’的臨界電壓。位資料 群A’中部份的位資料所對應的臨界電壓因第二位效應(Second-bit Effect)而被提升為 具有高于參考電壓PV’的位準。換言之，對于儲存此些屬于位資料群A’且對應的臨界電壓 高于參考電壓PV’的位資料的存儲單元來說，其所儲存的另一筆位資料必定為對應至高臨 界電壓狀態(tài)的位資料。也就是說，此些屬于位資料群A’且對應臨界電壓高于參考電壓PV’ 的位資料必定被儲存在儲存資料邏輯值為1和0的存儲單元中。據(jù)此，操作電路16需應用判斷條件來有效地讀取此些具有低臨界電壓狀態(tài)但對 應的臨界電壓卻高于參考電壓PV’的位資料。在一個例子中，操作電路16是應用對應至存 儲單元中的兩筆位資料的存儲單元電流來找出此些具有低臨界電壓狀態(tài)但對應的臨界電 壓卻高于參考電壓PV’的位資料。由于讀取各存儲單元的操作為實質(zhì)上相同，在下列段落 中僅以讀取存儲單元MC的操作為例做說明。舉例來說，存儲單元MC儲存第一位資料Bl及 第二位資料B2。請參照圖4，其繪示依照本發(fā)明實施例的操作電路16的詳細方塊圖。操作電路16 包括感測放大器16a及控制單元16b。感測放大器16a感測分別對應至第一及第位資料Bl 及B2的第一存儲單元電流IBl及第二存儲單元電流IB2。在讀取第一位資料Bl的操作中，控制單元16b判斷第一存儲單元電流IBl是否大 于參考電流，以判斷對應至位資料Bl的臨界電壓是否大于參考電壓PV’。當?shù)谝淮鎯卧?電流IBl大于此參考電流(指示對應至第一位資料Bl的臨界電壓不大于參考電壓PV’ ) 時，第一位資料Bl必定被編程以具有低臨界電壓狀態(tài)。如此，當?shù)谝淮鎯卧娏鱅Bl大 于此參考電流(即是對應至第一位資料Bl的臨界電壓不大于參考電壓PV’ )時，控制單元 16b判斷第一位資料Bl具有邏輯值1。當?shù)谝淮鎯卧娏鱅Bl不大于參考電流(指示對應至第一位資料Bl的臨界電 壓大于參考電壓PV’ )時，第一位資料Bl可能被編程而具有低臨界電壓狀態(tài)或高臨界電壓 狀態(tài)。控制單元16b更判斷第一及第二存儲單元電流IBl及IB2間的第一差值電流是否大 于參考資料，以判斷第一及第二位資料Bl及B2是否分別指示邏輯值1及0。舉例來說，第 一差值電流是由第一存儲單元電流IBl減去第二存儲單元電流IB2而得到。如此，可判斷 第一位資料Bl是否為此些具有低臨界電壓狀態(tài)但對應的臨界電壓卻高于參考電壓PV’的 位資料。舉例來說，此參考資料是根據(jù)一個實驗操作中，存儲器陣列12中各存儲單元中兩 筆位資料指示邏輯值0和0時對應的兩存儲單元電流的平均電療差值及各存儲單元中兩筆 位資料指示邏輯值0和1時對應的兩存儲單元電流的平均電流差值來選定。舉例來說，當各 存儲單元儲存的兩筆位資料對應至邏輯值0和0時，對應的平均電流差值為0. 875微安培 (Microampere, μ Α)，而當各存儲單元儲存的兩筆位資料對應至邏輯值0和1時，對應的平 均電流差值為15. 063 μ Α。此參考資料是設為此兩筆平均電流差值(0. 875Ma及15. 063 μ A) 的平均。換言之，此參考資料具有數(shù)值7. 968 μ A。當?shù)谝徊钪惦娏鞔笥诖藚⒖假Y料時，第一及第二位資料Bl及Β2分別指示邏輯值1 及0，而第一位資料Bl為此些具有低臨界電壓狀態(tài)但對應的臨界電壓卻高于參考電壓PV’ 的位資料。如此，當?shù)谝徊钪惦娏鞔笥诖藚⒖假Y料時，控制單元16b對應地判斷第一位資料 Bl具有邏輯值1。
當?shù)谝徊钪惦娏鞑淮笥诖藚⒖假Y料時，第一及第二位資料Bl及B2并非分別指示 邏輯值1和0，而第一位資料Bl并非屬于此些具有低臨界電壓狀態(tài)但對應的臨界電壓卻高 于參考電壓PV’的位資料。而第一位資料Bl為屬于位資料群B’的位資料。如此，當?shù)谝?差值電流不大于此參考資料時，控制單元16b對應地判斷第一位資料Bl具有邏輯值0。如 此，可有效地讀取儲存于存儲單元MC中的第一位資料Bl。在讀取第二位資料B2的操作中，操作電路16執(zhí)行相似于前述的操作，以判斷第二 存儲單元電流IB2是否大于參考電流(以對應地判斷對應至第二位資料B2的臨界電壓是 否大于參考電壓PV’)，并判斷由第二存儲單元電流IB2減去第一存儲單元電流IBl而得到 的第二差值電流是否大于此參考資料。如此，亦可有效地讀取儲存于存儲單元MC中的第二 位資料B2。請參照圖5，其繪示依照本發(fā)明實施例的存取方法的流程圖。此存取方法包括下列 的步驟。首先如步驟(a)，感測放大器16a感測分別對應至第一及第二位資料Bl及B2的 第一及第二存儲單元電流IBl及IB2。接著如步驟(b)，控制單元16b判斷第一存儲單元電 流IBl是否大于參考電流，以判斷對應至第一位資料Bl的臨界電壓是否大于參考電壓PV’。 接著如步驟(c)，控制單元16b更判斷由第一存儲單元電流IBl減去第二存儲單元電流IB2 得到的第一差值電流是否大于此參考資料。當?shù)谝徊钪惦娏鞔笥诖藚⒖假Y料且對應至第一位資料Bl的臨界電壓大于參考電 壓PV’時步驟(d)被執(zhí)行，如此操作電路16判斷第一位資料Bl對應至低臨界電壓狀態(tài)。當 第一差值電流不大于此參考資料時步驟(e)被執(zhí)行，如此操作電路16判斷第一位資料Bl 對應至高臨界電壓狀態(tài)。當?shù)谝淮鎯卧娏鱅Bl大于參考電流(指示對應至第一位資料Bl的臨界電壓 不大于參考電壓PV’)時步驟(d)亦被執(zhí)行，如此操作電路16判斷第一位資料Bl對應至低 臨界電壓狀態(tài)。存取第一位資料Bl的步驟是繪示于第5圖中，而存取第二位資料B2的步驟是繪 示于第6圖中。在步驟(a)之后，步驟(b’ )被執(zhí)行，如此控制單元16b判斷第二存儲單元 電流IB2是否大于參考電流，以判斷對應至第二位資料B2的臨界電壓是否大于參考電壓 PV’。接著，步驟(c’)被執(zhí)行，如此控制單元16b判斷由第二存儲單元電流IB2減去第一存 儲單元電流IBl得到的第二差值電流是否大于此參考資料。當?shù)诙钪惦娏鞔笥诖藚⒖假Y料且對應至第二位資料B2的臨界電壓大于參考電 壓PV’時步驟(d’ )被執(zhí)行，如此操作電路16判斷第二位資料B2對應至低臨界電壓狀態(tài)。 當?shù)诙钪惦娏鞑淮笥诖藚⒖假Y料時步驟(e’ )被執(zhí)行，如此操作電路16判斷第二位資料 B2對應至高臨界電壓狀態(tài)。當?shù)诙鎯卧娏鱅B2大于參考電流(指示對應至第二位資料B2的臨界電壓 不大于參考電壓PV’)時步驟(d’)亦被執(zhí)行，如此操作電路16判斷第二位資料B2對應至 低臨界電壓狀態(tài)。請參照圖7，其繪示依照本發(fā)明實施例的編程方法的流程圖。編程方法包括下列的 步驟。首先如步驟(f)，當?shù)谝患暗诙毁Y料Bl及B2將被編程至高臨界電壓狀態(tài)時，操作 電路14對第一及第二位資料Bl及B2施加相同次數(shù)的編程電壓，以對其進行編程，其中第 一及第二位資料Bl及B2對應至相近的起始臨界電壓。接著如步驟(g)，操作電路14更判斷第一及第二位資料Bl及B2是否均同時滿足驗證標準，若否，則重復步驟(f)，以重新對第 一及第二位資料Bl及B2進行編程操作。請參照圖8，其繪示乃圖4的控制單元16b的詳細方塊圖。舉例來說，控制單元16 包括數(shù)字模擬(Digital to Analog, D/A)轉(zhuǎn)換器ADC及比較器CP。D/A轉(zhuǎn)換器ADC將第一 及第二存儲單元電流IBl及IB2分別轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字值VAl及第二數(shù)字值VA2。比較器CP 經(jīng)由比較第一及第二數(shù)字值VAl及VA2決定第一差值電流。比較器CP更經(jīng)由比較數(shù)字值 VAl及VA2來決定第二差值電流。本實施例的存取方法應用在一存儲器中，此存儲器中包括多個可儲存兩筆位資料 的存儲單元。即便在存儲單元中對應至高臨界電壓狀態(tài)的存儲單元臨界電壓分布與對應至 低臨界電壓狀態(tài)的存儲單元臨界電壓分布彼此交疊(Overlap)時，本實施例的存取方法可 有效地根據(jù)分別對應至各存儲單元儲存的第一及第二位資料的第一及第二存儲單元電流 大小是否彼此接近的信息，來有效地讀取記體中儲存的位資料。如此，相較于傳統(tǒng)存取方 法，本實施例的存取方法可有效地降低編程存儲器所需施加的編程電壓次數(shù)、縮短對應的 編程時間及降低參考電壓的位準，其中參考電壓被應用來做為判斷位資料編程狀態(tài)的判斷 條件。綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本 發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的更 動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權利要求范圍所界定的為準。
權利要求
一種存儲器，包括一存儲器陣列，包括一存儲單元，該存儲單元用以儲存一第一位及一第二位；一第一操作電路，用以對具有實質(zhì)上相同初始臨界電壓狀態(tài)的該第一及該第二位施加一相同數(shù)目的編程電壓，以將該第一及該第二位編程至一終止臨界電壓狀態(tài)；以及一第二操作電路，包括一感測放大器，用以感測分別對應至該第一及該第二位的一第一存儲單元電流及一第二存儲單元電流；及一控制單元，用以對該第一及該第二存儲單元電流的一第一差值電流與一參考資料進行比較，以判斷該第一位的數(shù)字狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的存儲器，其中該第一差值電流是以該第一存儲單元電流減去該第二存儲單元電流而得到；及該控制單元更比較該第一存儲單元電流及一參考電流。
3.如權利要求2所述的存儲器，其中當該第一存儲單元電流大于該參考電流時，該控 制單元判斷該第一位對應至一低臨界電壓狀態(tài)。
4.如權利要求1所述的存儲器，其中該控制單元對該第二存儲單元電流及一參考電流 進行比較，并對該第一及該第二存儲單元電流的一第二差值電流與該參考資料進行比較， 以判斷該第二位的數(shù)字狀態(tài)，其中該第二差值電流是以該第二存儲單元電流減去該第一存 儲單元電流而得到。
5.如權利要求4所述的存儲器，其中當該第二存儲單元電流大于該參考電流時，該控 制單元判斷該第二位對應至一低臨界電壓狀態(tài)。
6.如權利要求1所述的存儲器，其中該第一操作電路判斷該第一及該第二位是否同時 滿足一驗證標準，當該第一及該第二位并非同時滿足該驗證標準時，該第一操作電路重新 對該第一及該第二位進行編程。
7.如權利要求1所述的存儲器，其中該控制單元包括一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用以轉(zhuǎn)換該第一存儲單元電流至一第一邏輯值，并轉(zhuǎn)換該第二存 儲單元電流至一第二邏輯值；及一比較器，用以比較該第二邏輯值及該第一邏輯值來決定該第一差值電流。
8.一種存儲器，包括一存儲單元，用以儲存一第一位及一第二位；一感測放大器，用以在一電壓施加于該存儲單元時，感測分別對應至該第一及該第二 位的該第一存儲單元電流及一第二存儲單元電流；一控制單元，用以比較一參考電流及該第一存儲單元電流或比較一參考資料及該第一 及該第二存儲單元電流的一第一差值電流，以判斷該第一位的一數(shù)字狀態(tài)。
9.如權利要求8所述的存儲器，其中該第一差值電流是以該第一存儲單元電流減去該 第二存儲單元電流而得到。
10.如權利要求2所述的存儲器，其中當該第一存儲單元電流大于該參考電流時，該控 制單元判斷該第一位對應至一低臨界電壓狀態(tài)。
11.如權利要求8所述的存儲器，其中該控制單元對該第二存儲單元電流及該參考電 流進行比較，并對該第一及該第二存儲單元電流的一第二差值電流與該參考資料進行比較，以判斷該第二位的數(shù)字狀態(tài)，其中該第二差值電流是以該第二存儲單元電流減去該第 一存儲單元電流而得到。
12.如權利要求8所述的存儲器，其中當該第二存儲單元電流大于該參考電流時，該控 制單元判斷該第二位對應至一低臨界電壓狀態(tài)。
13.如權利要求8所述的存儲器，還包括一操作電路，用以對具有實質(zhì)上相同初始臨界電壓狀態(tài)的該第一及該第二位施加一相 同數(shù)目的編程電壓，以將該第一及該第二位編程至一終止臨界電壓狀態(tài)，該操作電路更判 斷該第一及該第二位是否同時滿足一驗證標準，當該第一及該第二位并非同時滿足該驗證 標準時，該第一操作電路重新對該第一及該第二位進行編程。
14.如權利要求8所述的存儲器，還包括一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用以轉(zhuǎn)換該第一存儲單元電流至一第一邏輯值，并轉(zhuǎn)換該第二存 儲單元電流至一第二邏輯值；及一比較器，用以比較該第二邏輯值及該第一邏輯值來決定該第一差值電流。
全文摘要
一種存儲器，包括存儲器陣列、第一及第二操作電路。存儲器陣列包括存儲單元，用以儲存第一及第二位(Bit)。第一操作電路用以對具有實質(zhì)上相同初始臨界電壓狀態(tài)的第一及第二位施加相同數(shù)目的編程電壓(Operating Shot)，以將第一及第二位編程至終止臨界電壓狀態(tài)。第二操作電路包括感測放大器及控制電路。感測放大器用以感測分別對應至第一及第二位的第一及第二存儲單元電流?？刂茊卧靡詫Φ谝患暗诙鎯卧娏鞯牡谝徊钪惦娏髋c參考資料進行比較，以判斷第一位的數(shù)字狀態(tài)。
文檔編號G11C16/06GK101950585SQ20101017004
公開日2011年1月19日 申請日期2010年4月21日 優(yōu)先權日2009年7月10日
發(fā)明者周名峰, 周宗祺, 周聰乙, 李重毅 申請人:旺宏電子股份有限公司