專利名稱：非易失性存儲設(shè)備及使用其的編程和讀取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有改進的結(jié)構(gòu)的非易失性存儲設(shè)備和使用該設(shè)備的編程和讀取方法。
背景技術(shù)：
近來，越來越需要這樣一種非易失性存儲設(shè)備，其可以是電可編程和擦除的，并且不要求以特定周期重寫數(shù)據(jù)的刷新功能。 非易失性存儲單元能夠進行電編程/擦除操作，通過借助施加到薄氧化物層上的強電場而發(fā)生電子遷移時改變的閾值電壓，來執(zhí)行所述編程和擦除操作。
非易失性存儲設(shè)備一般包括存儲單元陣列和用于把數(shù)據(jù)寫入到存儲單元陣列的特定單元中或者讀取在其特定單元中存儲的數(shù)據(jù)的頁面緩沖器，在存儲單元陣列中，用于存儲數(shù)據(jù)的單元依照矩陣形式排列。頁面緩沖器包括位線選擇部件，被配置為有選擇地把偶數(shù)位線和奇數(shù)位線中的任何一個連接到感測節(jié)點；感測節(jié)點預(yù)充電部件，被配置為向感測節(jié)點施加高電平的電源電壓；數(shù)據(jù)鎖存部件，被配置為暫時存儲要被編程到單元中的數(shù)據(jù)或暫時存儲從單元中讀取的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)設(shè)置部件，被配置為把要存儲的數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)鎖存部件中；感測節(jié)點感測部件，被配置為根據(jù)感測節(jié)點的電平向數(shù)據(jù)鎖存部件的特定節(jié)點施加地電壓；數(shù)據(jù)傳送部件，被配置為向感測節(jié)點施加在數(shù)據(jù)鎖存部件中存儲的數(shù)據(jù)；和位線感測部件，被配置為有選擇地把感測節(jié)點和由位線選擇部件所選擇的位線相連接。
隨著技術(shù)的發(fā)展，非易失性存儲設(shè)備正變得高度集成化。趨勢是在連接到相應(yīng)存儲單元串的位線之間的臨界尺寸(CD) —直在被減小。據(jù)此，由于位線之間增加的寄生電容，所以當對使用升壓方案的非易失性存儲設(shè)備的位線放電時，可能消耗更多的電流。
尤其是，在被配置為通過位線感測信號來連接感測節(jié)點和位線的位線感測部件中，位線感測信號的電壓電平可能突然從低電平變到高電平，因此流過位線的電流值突然增加。據(jù)此，可能希望使源于位線感測信號而出現(xiàn)的峰值電流最小化。

發(fā)明內(nèi)容
—個或多個實施例涉及一種用于提供位線感測信號的非易失性存儲設(shè)備，所述位線感測信號的電壓電平不會迅速改變。此外，一個或多個實施例涉及使用所述非易失性存儲設(shè)備的編程和驗證方法。 —個或多個實施例涉及一種非易失性存儲設(shè)備，包括位線感測信號提供部件，被配置為響應(yīng)于控制信號來輸出位線感測信號，所述位線感測信號具有以不連續(xù)的梯級(St印)上升的上升電壓電平；和位線感測部件，被配置為響應(yīng)于位線感測信號來有選擇地
4連接位線和感測節(jié)點。 —個或多個實施例涉及一種使用非易失性存儲設(shè)備的編程方法，包括把感測節(jié)點預(yù)充電到高電平；把位線預(yù)充電到高電平；以及通過把位線感測信號施加到切換元件來把感測節(jié)點和一條位線相連接，所述位線感測信號具有以不連續(xù)的梯級上升的上升電壓電平，所述切換元件被配置為有選擇地連接感測節(jié)點和位線。 —個或多個實施例涉及一種使用非易失性存儲設(shè)備的讀取方法，包括把感測節(jié)點預(yù)充電到高電平；通過向切換元件施加第一電壓的位線感測信號來連接位線和感測節(jié)點，所述切換元件被配置為有選擇地連接感測節(jié)點和位線，其中位線感測信號的電壓電平以不連續(xù)的梯級上升并且達到第一電壓；停止施加位線感測信號并且根據(jù)要驗證的單元的狀態(tài)來改變位線的電壓電平；以及施加第二電壓的位線感測信號，使得位線的電壓狀態(tài)被傳送到感測節(jié)點。


圖1是用于示出已知的非易失性存儲設(shè)備的構(gòu)造的電路圖； 圖2是用于示出當使用已知的非易失性存儲設(shè)備執(zhí)行編程操作時所施加的各個信號的波形； 圖3是用于示出依照一個實施例的包括位線感測信號產(chǎn)生部件的非易失性存儲設(shè)備的構(gòu)造的電路圖； 圖4是用于示出依照一個實施例的位線感測信號提供部件的操作的波形； 圖5是示出向其應(yīng)用依照一個實施例的位線感測信號提供部件的非易失性存儲
設(shè)備的頁面緩沖器的電路圖； 圖6是示出使用向其應(yīng)用依照一個實施例的位線感測信號提供部件的非易失性存儲設(shè)備的編程操作的波形；以及 圖7是示出使用向其應(yīng)用依照一個實施例的位線感測信號提供部件的非易失性存儲設(shè)備的驗證操作的波形。
具體實施例方式以下，參考附圖結(jié)合一個或多個實施例來詳細描述本公開內(nèi)容。提供了附圖，以便
允許那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解本公開的一個或多個實施例的范圍。
圖1是用于示出已知的非易失性存儲設(shè)備的構(gòu)造的電路圖。 非易失性存儲設(shè)備100包括存儲單元陣列110和頁面緩沖器120，存儲單元陣列110包括大量存儲單元，頁面緩沖器120被連接到存儲單元并且被配置為把特定數(shù)據(jù)編程到存儲單元中或者讀取在存儲單元中所存儲的數(shù)據(jù)。 存儲單元陣列110包括被配置用來存儲數(shù)據(jù)的存儲單元MC0到MCn、被配置為選擇并啟用存儲單元的字線WL〈0:n〉以及被配置為向存儲單元輸入數(shù)據(jù)或從存儲單元輸出數(shù)據(jù)的位線BLe和BLo。字線和位線依照矩陣形式布置。 存儲單元陣列110進一步包括連接在位線和存儲單元之間的漏選晶體管DSTe和DSTo以及連接在共用的源線CSL和存儲單元之間的源選晶體管SSTe和SSTo。串聯(lián)連接在源選晶體管SSTe或SSTo和漏選晶體管DSTe或DSTo之間的存儲單元MCO到MCn被稱為單元串。漏選晶體管DSTe或DSTo響應(yīng)于漏選信號DSL有選擇地連接存儲單元串和位線BLe或BLo。源選晶體管SSTe或SSTo響應(yīng)于源選信號SSL有選擇地連接存儲單元串和共用的源線CSL。 存儲單元的柵極被連接到各自的字線。共同連接到相同字線的一組存儲單元被稱為頁面(page)。被連接到各自位線的存儲單元串被共同并聯(lián)連接到共用的源線CSL，由此形成存儲單元塊。 頁面緩沖器120包括位線選擇部件130、感測節(jié)點預(yù)充電部件140、數(shù)據(jù)鎖存部件150、數(shù)據(jù)設(shè)置部件160、感測節(jié)點感測部件170、數(shù)據(jù)傳送部件180和位線感測部件190。位線選擇部件130有選擇地把偶數(shù)位線和奇數(shù)位線中的任何一個連接到感測節(jié)點SO。感測節(jié)點預(yù)充電部件140向感測節(jié)點SO施加高電平的電源電壓。數(shù)據(jù)鎖存部件150暫時存儲要被編程到單元中的數(shù)據(jù)或者暫時存儲從單元中所讀取的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)設(shè)置部件160輸入要被存儲到數(shù)據(jù)鎖存部件150中的數(shù)據(jù)。感測節(jié)點感測部件170根據(jù)感測節(jié)點SO的電平向數(shù)據(jù)鎖存部件150的特定節(jié)點施加地電壓。數(shù)據(jù)傳送部件180向感測節(jié)點施加在數(shù)據(jù)鎖存部件中所存儲的數(shù)據(jù)。位線感測部件190有選擇地連接感測節(jié)點和由位線選擇部件130所選擇的位線。 位線選擇部件130包括NMOS晶體管N136和NMOS晶體管N138， NMOS晶體管N136被配置為響應(yīng)于第一位線選擇信號BSLe來連接偶數(shù)位線BLe和感測節(jié)點SO， NMOS晶體管N138被配置為響應(yīng)于第二位線選擇信號BSLo來連接奇數(shù)位線BLo和感測節(jié)點SO。位線選擇部件130進一步包括可變電壓輸入端子、NMOS晶體管N132和NMOS晶體管N134，可變電壓輸入端子被配置為施加特定電平的可變電壓VIRPWR， NMOS晶體管N132被配置為響應(yīng)于第一放電信號DISCHe來連接偶數(shù)位線BLe和可變電壓輸入端子，NMOS晶體管N134被配置為響應(yīng)于第二放電信號DISCHo來連接奇數(shù)位線BLo和可變電壓輸入端子。
感測節(jié)點預(yù)充電部件140響應(yīng)于預(yù)充電信號Prech b向感測節(jié)點SO施加高電平電壓VDD。為此，感測節(jié)點預(yù)充電部件140包括被連接在電源電壓端子VDD和感測節(jié)點SO之間的PM0S晶體管P140。據(jù)此，響應(yīng)于低電平的預(yù)充電信號Prech b來把高電平的電源電壓施加到感測節(jié)點SO。 數(shù)據(jù)鎖存部件150暫時存儲要被編程到存儲單元中的數(shù)據(jù)或者暫時存儲從存儲單元中所讀取的數(shù)據(jù)。為此，數(shù)據(jù)鎖存部件150包括第一反相器IV152和第二反相器IV154。第一反相器IV152的輸出端子被連接到第二反相器IV154的輸入端子，并且第二反相器IV154的輸出端子被連接到第一反相器IV152的輸入端子。這里，在第一反相器IV152的輸出端子和第二反相器IV154的輸入端子之間的節(jié)點被稱為第一節(jié)點Q，并且在第二反相器IV154的輸出端子和第一反相器IV152的輸入端子之間的節(jié)點被稱為第二節(jié)點Qb。
數(shù)據(jù)設(shè)置部件160包括第一數(shù)據(jù)設(shè)置晶體管N162和第二數(shù)據(jù)設(shè)置晶體管N164，第一數(shù)據(jù)設(shè)置晶體管N162被配置為向數(shù)據(jù)鎖存部件150的第一節(jié)點Q施加地電壓，第二數(shù)據(jù)設(shè)置晶體管N164被配置為向數(shù)據(jù)鎖存部件150的第二節(jié)點Qb施加地電壓。第一數(shù)據(jù)設(shè)置晶體管N162被連接在感測節(jié)點感測部件170和第一節(jié)點Q之間，且被配置為響應(yīng)于第一數(shù)據(jù)設(shè)置信號RESET來把由感測節(jié)點感測部件170所傳送的地電壓施加到第一節(jié)點Q。第二數(shù)據(jù)設(shè)置晶體管N164被連接在感測節(jié)點感測部件170和第二節(jié)點Qb之間，并且被配置為響應(yīng)于第二數(shù)據(jù)設(shè)置信號SET來把由感測節(jié)點感測部件170所傳送的地電壓施加到第二節(jié)點Qb。 感測節(jié)點感測部件170根據(jù)感測節(jié)點SO的電壓電平向數(shù)據(jù)設(shè)置部件160施加地電壓。感測節(jié)點感測部件170包括連接在數(shù)據(jù)設(shè)置部件160和接地端VSS之間的NMOS晶體管N170。據(jù)此，根據(jù)感測節(jié)點S0的電壓電平向數(shù)據(jù)設(shè)置部件160施加地電壓。當感測節(jié)點SO的電壓電平處于高電平時，NMOS晶體管N170向數(shù)據(jù)設(shè)置部件160施加地電壓。這里，如果高電平的第一數(shù)據(jù)設(shè)置信號RESET被施加到第一數(shù)據(jù)設(shè)置晶體管N162，那么地電壓被施加到第一節(jié)點Q。在這種情況下，認為已經(jīng)把低電平數(shù)據(jù)施加到第一節(jié)點Q。然而，如果高電平的第二數(shù)據(jù)設(shè)置信號SET被施加到第二數(shù)據(jù)設(shè)置晶體管N164，那么地電壓被施加到第二節(jié)點Qb。在這種情況下，認為已經(jīng)把高電平數(shù)據(jù)施加到第一節(jié)點Q。
數(shù)據(jù)傳送部件180有選擇地把在數(shù)據(jù)鎖存部件150的第一節(jié)點Q中所存儲的數(shù)據(jù)施加到感測節(jié)點SO。數(shù)據(jù)傳送部件180包括數(shù)據(jù)傳送晶體管N180，數(shù)據(jù)傳送晶體管N180被配置為響應(yīng)于數(shù)據(jù)傳送信號TRAN來有選擇地連接第一節(jié)點Q和感測節(jié)點SO。
位線感測部件190包括被連接在位線選擇部件130和感測節(jié)點SO之間的NMOS晶體管N190。位線感測部件190被配置為響應(yīng)于高電平的位線感測信號PBSENSE來連接位線共用節(jié)點BLCM和感測節(jié)點SO并且評價特定位線的電壓電平，使得在存儲單元中所存儲的數(shù)據(jù)的電壓電平被施加到感測節(jié)點S0。這里，可以使用第一電壓V1或低于第一電壓的第二電壓V2作為位線感測信號PBSENSE的電壓。S卩，根據(jù)被施加到NMOS晶體管N190的柵極的位線感測信號PBSENSE的電壓電平來執(zhí)行讀取或驗證操作。 非易失性存儲設(shè)備100進一步包括位線感測信號提供部件192，其被配置為輸出被施加到位線感測部件190的位線感測信號PBSENSE。位線感測信號提供部件192具有向其輸入位線感測使能信號PBSENSE_EN的柵極，并且包括被配置為向位線感測部件190提供電源電壓VDD的NMOS晶體管N192。據(jù)此，如果施加高電平的位線感測使能信號PBSENSE_EN，那么通過位線感測信號提供部件192施加高電平電壓。 圖2是用于示出當使用已知的非易失性存儲設(shè)備執(zhí)行編程操作時所施加的各個
信號的波形。 (1)周期Tl 首先，在感測節(jié)點和位線之間的連接被斷開的狀態(tài)中，感測節(jié)點被浮置并且位線
被預(yù)充電到高電平。
(2)周期T2 施加數(shù)據(jù)傳送信號TRAN，使得在第一節(jié)點Q中所存儲的數(shù)據(jù)被施加到感測節(jié)點SO。這里，在使用已知的方法編程單元的情況下，存儲數(shù)據(jù)
，并且在使用已知的方法來擦除單元的情況下，存儲數(shù)據(jù)[l]。 然后施加位線感測信號PBSENSE，使得施加到感測節(jié)點SO的數(shù)據(jù)被傳送到位線。據(jù)此，在要擦除的單元的情況下，位線BLe的電壓電平保持處于高電平。然而，在要編程的單元的情況下，位線BLe的電壓電平由于數(shù)據(jù)
而變?yōu)榈碗娖健?同時，位線感測信號PBSENSE的電壓電平迅速地從低電平改變?yōu)楦唠娖?。?jù)此，如圖2所示，流過位線的電流值迅速上升。
(3)周期T3 然后，通過向包括要編程的單元的字線施加編程電壓并且向其余字線施加通過電壓(pass voltage)來執(zhí)行編程操作。據(jù)此，要編程的單元的閾值電壓可能由于FN隧道效應(yīng)而上升。盡管圖中并未示出，不過執(zhí)行驗證操作，以便檢查要編程的單元的閾值電壓是否上升得高于期望電壓。 —個或多個實施例旨在使在此編程操作中源于位線感測信號而出現(xiàn)的峰值電流最小化。當位線之間的臨界尺寸逐漸降低時，位線之間的寄生電容可能增加。從而，希望減少峰值電流的出現(xiàn)。 圖3是用于示出依照一個實施例的包括位線感測信號產(chǎn)生部件的非易失性存儲設(shè)備的構(gòu)造的電路圖。 非易失性存儲設(shè)備300包括存儲單元陣列310和頁面緩沖器320，存儲單元陣列310包括大量存儲單元，頁面緩沖器320被連接到存儲單元并且被配置為編程特定數(shù)據(jù)和讀取在存儲單元中所存儲的數(shù)據(jù)。 頁面緩沖器320包括位線選擇部件330、感測節(jié)點預(yù)充電部件340、數(shù)據(jù)鎖存部件350、數(shù)據(jù)設(shè)置部件360、感測節(jié)點感測部件370、數(shù)據(jù)傳送部件380和位線感測部件390。位線選擇部件330有選擇地把偶數(shù)位線和奇數(shù)位線中任何一個連接到感測節(jié)點SO。感測節(jié)點預(yù)充電部件340向感測節(jié)點SO施加高電平的電源電壓。數(shù)據(jù)鎖存部件350暫時存儲要被編程到存儲單元中的數(shù)據(jù)或者暫時存儲從存儲單元中所讀取的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)設(shè)置部件360輸入要被存儲到數(shù)據(jù)鎖存部件350中的數(shù)據(jù)。感測節(jié)點感測部件370根據(jù)感測節(jié)點SO的電平向數(shù)據(jù)鎖存部件350的特定節(jié)點施加地電壓。數(shù)據(jù)傳送部件380向感測節(jié)點SO施加在數(shù)據(jù)鎖存部件350中所存儲的數(shù)據(jù)。位線感測部件390有選擇地連接感測節(jié)點SO和由位線選擇部件330所選擇的位線。 非易失性存儲設(shè)備300進一步包括位線感測信號提供部件400，其被配置為輸出被施加到位線感測部件390的位線感測信號PBSENSE。 在非易失性存儲設(shè)備300的一些特征可能類似于在圖1中所示出的非易失性存儲
設(shè)備的特征的范圍內(nèi)，省略了對它們的冗余描述以避免重復(fù)。 位線感測信號提供部件400被詳細描述。 位線感測信號提供部件400被配置為提供根據(jù)控制信號PBSENSE_SW〈0: n>具有不同電壓的位線感測信號PBSENSE。為此，位線感測信號提供部件400包括基準電壓提供部件410和分壓器420，基準電壓提供部件410被配置為緩沖具有恒定電平的帶隙電壓VBG并且輸出基準電壓Vref ，分壓器420被配置為根據(jù)控制信號PBSENSE_SW〈0:n>來劃分基準電壓Vref。 基準電壓提供部件410包括具有非反相端子(+)的運算(OP)放大器，其中向非反相端子(+)輸入帶隙電壓V^。 OP放大器的輸出端子被連接到其反相端子(_)。依照OP放大器的特性，與帶隙電壓V^相同的電壓電平被輸出到OP放大器的輸出端子。即，基準電壓Vref具有與帶隙電壓VBe相同的電平。 分壓器420包括第一電阻器Ra和第二電阻器Rb、選擇電阻器RO到Rn以及切換元件N392到N394。第一電阻器Ra和第二電阻器Rb被串聯(lián)連接在基準電壓提供部件410的輸出端子和地線之間。選擇電阻器RO到Rn被串聯(lián)連接在第一電阻器Ra和第二電阻器Rb之間，并且被配置為依照各自的控制信號PBSENSE_SW〈0:n>被短接，由此改變所劃分的電壓(即，位線感測信號的電壓電平)。切換元件N392到N394各自被連接到相應(yīng)的選擇電阻器R0到Rn (兩端)的端子，并且分別被配置為依照控制信號PBSENSE_SW〈0:n>來短接相應(yīng)的選擇電阻器RO到Rn。據(jù)此，切換元件的數(shù)目等于選擇電阻器的數(shù)目。每個切換元件可以是NMOS晶體管。更詳細地，控制信號PBSENSE_SW〈0:n>被輸入到相應(yīng)切換元件N392到N394的柵極，并且切換元件N392到N394各自的漏極和源極端子被連接到相應(yīng)的選擇電阻器RO到Rn(兩端)的端子。 從在第一電阻器Ra和第二電阻器Ro之間的節(jié)點輸出位線感測信號PBSENSE。如果所有控制信號PBSENSE_SW〈0:n>都處于高電平進而所有切換元件N392到N394均被開啟，那么所有的選擇電阻器RO到Rn被短接。據(jù)此，生成被第一電阻器Ra和第二電阻器Rb劃分的電壓作為位線感測信號PBSENSE。下面描述輸出位線感測信號PBSENSE的過程。
圖4是示出依照一個實施例的位線感測信號提供部件的操作的波形。
圖4的波形與圖3的分壓器相關(guān)。假定分壓器包括四個選擇電阻器RO、 Rl、 R2和R3以及四個切換元件。第一電阻器Ra、第二電阻器Rb和每個選擇電阻器可以被設(shè)置為具有相同的阻抗值。 所有控制信號PBSENSE_SW〈0:n>作為高電平輸入，因此圖3所有的切換元件都被開啟并且圖3所有的選擇電阻器都被短接。據(jù)此，位線感測信號PBSENSE具有近似為基準電壓Vref—半的電壓值。 在確定的時間tl過去之后，第二控制信號PBSENSE_SW〈1>從高電平變換到低電平。據(jù)此，被施加有第二控制信號PBSENSE_SW〈1>的切換元件被關(guān)閉，并且被連接到相應(yīng)切換元件的第二選擇電阻器R1的短接狀態(tài)被終止。從而，生成被第一和第二電阻器Ra和Rb以及第二選擇電阻器R1劃分的電壓作為位線感測信號PBSENSE。據(jù)此，位線感測信號PBSENSE具有近似為基準電壓Vref的2/3的電壓值。 接下來，在確定的時間t2過去之后，第三控制信號PBSENSE_SW〈2>從高電平變換為低電平。被施加有第三控制信號PBSENSE_SW〈2>的切換元件被關(guān)閉，并且被連接到相應(yīng)切換元件的第三選擇電阻器R2的短接狀態(tài)被終止。生成被第一和第二電阻器Ra和Rb、第二選擇電阻器R1以及第三選擇電阻器R2劃分的電壓作為位線感測信號PBSENSE。據(jù)此，位線感測信號PBSENSE具有近似為基準電壓Vref的3/4的電壓值。 接下來，在確定的時間t3過去之后，第四控制信號PBSENSE_SW〈3>從高電平變換為低電平。被施加有第四控制信號PBSENSE—SW〈3〉的切換元件被關(guān)閉，并且被連接到相應(yīng)切換元件的第四選擇電阻器R3的短接狀態(tài)被終止。生成被第一和第二電阻器Ra和Rb、第二選擇電阻器Rl、第三選擇電阻器R2以及第四選擇電阻器R3劃分的電壓作為位線感測信號PBSENSE。據(jù)此，位線感測信號PBSENSE具有近似為基準電壓Vref的4/5的電壓值。
根據(jù)依照一個或多個實施例的位線感測信號提供部件400的操作，可以提供逐漸增大的位線感測信號PBSENSE。 圖5是示出向其應(yīng)用依照一個實施例的位線感測信號提供部件的非易失性存儲設(shè)備的頁面緩沖器的電路圖。 非易失性存儲設(shè)備500包括存儲單元陣列510和頁面緩沖器520，存儲單元陣列510包括大量存儲單元，頁面緩沖器520被連接到存儲單元并且被配置為編程特定數(shù)據(jù)和讀取在存儲單元中所存儲的數(shù)據(jù)。 非易失性存儲設(shè)備的頁面緩沖器520包括位線選擇部件530、感測節(jié)點預(yù)充電部件540、位線感測部件550、第一到第三寄存器560、570和580以及感測節(jié)點感測部件590。 位線選擇部件530有選擇地把偶數(shù)位線和奇數(shù)位線中任何一個連接到感測節(jié)點SO。感測節(jié) 點預(yù)充電部件540向感測節(jié)點SO施加高電平的電源電壓。在驗證或讀取操作期間，位線感 測部件550根據(jù)存儲單元的狀態(tài)把被選位線的電壓電平傳送到感測節(jié)點SO。第一到第三寄 存器560、570和580暫時存儲要被編程到存儲單元中的數(shù)據(jù)或者暫時存儲從存儲單元讀取 的數(shù)據(jù)。感測節(jié)點感測部件590根據(jù)感測節(jié)點SO的電平向第一到第三寄存器560、570和 580中的每個施加地電壓。 非易失性存儲設(shè)備500進一步包括位線感測信號提供部件600，其被配置為輸出 被施加到位線感測部件550的位線感測信號PBSENSE。 不同于圖3的實施例，頁面緩沖器520包括三個寄存器。這用于2位多級單元 (Multi-Level Cell，MLC)編程操作。 第一寄存器560包括第一數(shù)據(jù)鎖存部件564、第一數(shù)據(jù)設(shè)置部件566和第一數(shù)據(jù) 傳送部件562，第一數(shù)據(jù)鎖存部件564被配置為暫時存儲數(shù)據(jù)，第一數(shù)據(jù)設(shè)置部件566被配 置為輸入要被存儲到第一數(shù)據(jù)鎖存部件中的數(shù)據(jù)，第一數(shù)據(jù)傳送部件562被配置為向感測 節(jié)點SO施加在第一數(shù)據(jù)鎖存部件中所存儲的數(shù)據(jù)。第二寄存器570包括第二數(shù)據(jù)鎖存部 件574、第二數(shù)據(jù)設(shè)置部件576和第二數(shù)據(jù)傳送部件572，第二數(shù)據(jù)鎖存部件574被配置為 暫時存儲數(shù)據(jù)，第二數(shù)據(jù)設(shè)置部件576被配置為輸入要被存儲到第二數(shù)據(jù)鎖存部件中的數(shù) 據(jù)，第二數(shù)據(jù)傳送部件572被配置為向感測節(jié)點SO施加在第二數(shù)據(jù)鎖存部件中所存儲的數(shù) 據(jù)。第三寄存器580包括第三數(shù)據(jù)鎖存部件584、第三數(shù)據(jù)設(shè)置部件586和第三數(shù)據(jù)傳送部 件582，第三數(shù)據(jù)鎖存部件584被配置為暫時存儲數(shù)據(jù)，第三數(shù)據(jù)設(shè)置部件586被配置為輸 入要被存儲到第三數(shù)據(jù)鎖存部件中的數(shù)據(jù)，第三數(shù)據(jù)傳送部件582被配置為向感測節(jié)點S0 施加在第三數(shù)據(jù)鎖存部件中所存儲的數(shù)據(jù)。 依照2位MLC編程方法，必須形成均具有四種不同狀態(tài)的分布。為此，通過向三個 寄存器中的每個施加基于狀態(tài)的數(shù)據(jù)來執(zhí)行編程操作和驗證操作。例如，如果尋求把單元 維持在擦除狀態(tài)(即，第一狀態(tài))中，那么數(shù)據(jù)[1]被存儲在寄存器的第一節(jié)點QC_N、QM_N 和Q乙N中。如果尋求在大于擦除狀態(tài)的狀態(tài)(g卩，具有第二高閾值電壓的第二狀態(tài))下編 程單元，那么數(shù)據(jù)[100]被存儲在各節(jié)點中(即，QC—N:1，QM—N:0，QT—N:0)。如果尋求在大 于第二狀態(tài)的狀態(tài)(即，具有第三高閾值電壓的第三狀態(tài))下編程單元，那么數(shù)據(jù)
被 存儲在各節(jié)點中(即，QC_N:0， QM_N:0， QT_N:1)。如果尋求在大于第三狀態(tài)的狀態(tài)(即具 有最高閾值電壓的第四狀態(tài))下編程單元，那么數(shù)據(jù)
被存儲在各節(jié)點中(即QC_N:0， QM_N:0， QT_N:0)。如上所述，通過使每個狀態(tài)下在各個寄存器中所存儲的數(shù)據(jù)不相同來執(zhí) 行編程操作、驗證操作等。 圖6是示出使用向其應(yīng)用依照一個實施例的位線感測信號提供部件的非易失性 存儲設(shè)備的編程操作的波形。 首先，在地電壓正被施加到可變電壓輸入端子VIRPWR的狀態(tài)中，放電信號DISCHe 和DISCHo被施加到相應(yīng)的位線BLe和BLo，由此以低電平來對位線進行放電(周期Tl)。低 電平的感測節(jié)點預(yù)充電信號Prech b被施加到感測節(jié)點，由此以高電平來對感測節(jié)點進行 預(yù)充電。 接下來，在高電平電壓正被施加到可變電壓輸入端子VIRPWR的狀態(tài)中，放電信號DISCHe和DISCHo被施加到相應(yīng)的位線，由此把位線預(yù)充電到高電平(周期T2)。停止施加 感測節(jié)點預(yù)充電信號Prech b。然后施加漏選信號DSL，因此位線被連接到相應(yīng)的存儲單元 串。這里，源選信號SSL施加作為低電平，和把高電平電壓施加到共用的源線CSL，以便切斷 共用的源線和存儲單元串。 接下來，位線選擇信號BSLe施加到被連接到要編程的單元的一條位線。高電平 的位線感測信號PBSENSE被施加到位線感測部件，因此感測節(jié)點被連接到被選位線(周期 T3)。這里，如圖4所示，把逐漸上升的位線感測信號PBSENSE施加到位線感測部件。據(jù)此， 可以把流過位線的峰值電流減少大約30%。依照此操作，在位線中攜帶了從每個鎖存部件 傳送到感測節(jié)點的目標擦除數(shù)據(jù)或目標編程數(shù)據(jù)。據(jù)此，改變了已經(jīng)被預(yù)充電到高電平的 位線的電壓電平。 停止施加高電平的位線感測信號PBSENSE(周期T4)。 通過向包括要編程的單元的字線施加編程電壓并且向其余字線施加通過電壓來 執(zhí)行編程操作(周期T5和T6)。據(jù)此，要編程的單元的閾值電壓可能由于FN隧道效應(yīng)而上 升。 圖7是示出使用向其應(yīng)用依照一個實施例的位線感測信號提供部件的非易失性 存儲設(shè)備的驗證操作的波形。 首先，位線被放電，并且第二數(shù)據(jù)鎖存部件574的第一節(jié)點QM—N被復(fù)位(周期 Tl)。 即，在正施加低電平的可變電壓VIRPWR的狀態(tài)中，第一和第二放電信號DISCHe和 DISCHo被施加到相應(yīng)的位線BLe和BLo，由此把位線放電到低電平。此外，在通過向感測節(jié) 點SO施加低電平的預(yù)充電信號PRECH b來把感測節(jié)點SO變換到高電平的狀態(tài)中，施加第 一數(shù)據(jù)設(shè)置信號RESET,使得地電壓被施加到第一節(jié)點QM_N。據(jù)此，低電平數(shù)據(jù)被存儲在第 一節(jié)點QM_N中。 位線被預(yù)充電到高電平(周期T2)。 S卩，第一電壓VI的位線感測信號PBSENSE被施加到位線感測部件，使得一條位線 被連接到高電平的感測節(jié)點S0。這里，把逐漸上升的位線感測信號PBSENSE施加到位線，如 圖4所示。據(jù)此，可以把流過位線的峰值電流減少大約30%。依照此操作，在位線中攜帶了 從每個鎖存部件傳送到感測節(jié)點的目標擦除數(shù)據(jù)或目標編程數(shù)據(jù)。據(jù)此，改變了已經(jīng)被預(yù) 充電到高電平的位線的電壓電平。 這里，高電平的位線選擇信號BSLe或BSLo被施加到要讀取的特定位線BLe和 BLo，使得所述位線被連接到感測節(jié)點S0。 施加漏選信號DSL和源選信號SSL，使得位線被連接到存儲單元串。同時，驗證電
壓被施加到要驗證的單元的字線，并且通過電壓Vpass被施加到其余單元的字線。 停止施加位線感測信號PBSENSE，并且根據(jù)要驗證的單元的狀態(tài)來改變位線的電
壓電平(周期T3)。當要驗證的單元的閾值電壓高于驗證電壓時，相應(yīng)的單元保持在關(guān)閉狀
態(tài)中，因此電荷不經(jīng)由存儲單元串被放電。據(jù)此，單元保持位線的電壓電平已經(jīng)被預(yù)充電的
狀態(tài)。然而，當要驗證的單元的閾值電壓低于驗證電壓時，相應(yīng)的單元改變到開啟狀態(tài)，因
此經(jīng)由存儲單元串對電荷進行放電。據(jù)此，位線的電壓電平變換為低電平。 接下來，第二電壓V2的位線感測 號PBSENSE被施加到位線感測部件，使得位線的電壓狀態(tài)被傳送到感測節(jié)點SO(周期T4)。根據(jù)感測節(jié)點SO的狀態(tài)，在頁面緩沖器的第 二數(shù)據(jù)鎖存部件574的第一節(jié)點QM_N中設(shè)置數(shù)據(jù)。為此，數(shù)據(jù)設(shè)置信號MRST被施加到第 二數(shù)據(jù)設(shè)置部件576。在要驗證的單元已經(jīng)被編程為具有驗證電壓或更大電壓的情況下，感 測節(jié)點的電壓電平維持高電平。據(jù)此，響應(yīng)于數(shù)據(jù)設(shè)置信號MRST來把高電平電壓存儲在第 一節(jié)點QM_N中。然而，在要驗證的單元尚未被編程為具有驗證電壓或更大電壓的情況下， 因為感測節(jié)點的電壓電平為低，所以并不驅(qū)動感測節(jié)點感測部件590。據(jù)此，盡管施加了數(shù) 據(jù)設(shè)置信號MRST，不過最初存儲在第一節(jié)點QM—N中的數(shù)據(jù)也會保持原樣。如上所述，即便 在驗證方法中，也可以施加逐級上升的位線感測信號。 如上所述，可以平滑地改變被施加用來連接位線和感測節(jié)點的位線感測信號的電 壓電平。據(jù)此，可以減少由于位線之間的寄生電容而導(dǎo)致的流過位線的峰值電流量。
權(quán)利要求
一種非易失性存儲設(shè)備，包括位線感測信號提供部件，被配置為響應(yīng)于控制信號來輸出位線感測信號，所述位線感測信號具有以不連續(xù)的梯級上升的上升電壓電平；和位線感測部件，被配置為響應(yīng)于位線感測信號來有選擇地連接位線和感測節(jié)點。
2. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲設(shè)備，其中所述位線感測部件包括NMOS晶體管，所述NM0S晶體管被配置為具有向其輸入位線感測信號的柵極并且被連接在位線選擇部件和所述感測節(jié)點之間。
3. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲設(shè)備，其中所述位線感測信號提供部件包括基準電壓提供部件，被配置為緩沖具有恒定電平的帶隙電壓并且輸出基準電壓；禾口分壓器，被配置為劃分所述基準電壓，其中根據(jù)第一到第n控制信號中的每個來改變劃分的電壓的電壓電平，其中n為自然數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲設(shè)備，其中所述基準電壓提供部件包括具有非反相端子(+)的運算放大器，向所述非反相端子(+)輸入所述帶隙電壓，其中所述運算放大器的輸出端子被連接到所述運算放大器的反相端子(_)。
5. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲設(shè)備，其中所述分壓器包括第一電阻器和第二電阻器，被串聯(lián)連接在所述基準電壓提供部件的輸出端子和地線之間；第一到第n選擇電阻器，被串聯(lián)連接在第一電阻器和第二電阻器之間；禾口第一到第n切換元件，各自被連接到一個所述選擇電阻器的兩個端子，且被配置為響應(yīng)于相應(yīng)的控制信號來短接相應(yīng)的選擇電阻器。
6. 如權(quán)利要求5所述的非易失性存儲設(shè)備，其中第一電阻器、第二電阻器和第一到第n選擇電阻器具有相同的阻抗值。
7. 如權(quán)利要求5所述的非易失性存儲設(shè)備，其中所述分壓器被配置為當?shù)谝坏降趎控制信號被施加時輸出第一劃分的電壓；并且每當停止施加n個控制信號中的一個時，劃分的電壓就增加。
8. 如權(quán)利要求5所述的非易失性存儲設(shè)備，其中所述分壓器根據(jù)對施加第一到第n控制信號的控制來輸出以不連續(xù)的梯級上升的位線感測信號。
9. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲設(shè)備，其中所述分壓器被配置為響應(yīng)于控制信號來輸出以不連續(xù)的梯級上升的位線感測信號。
10. —種使用非易失性存儲設(shè)備的編程方法，包括把感測節(jié)點預(yù)充電到高電平；把位線預(yù)充電到高電平；以及通過向切換元件施加具有以不連續(xù)的梯級上升的上升電壓電平的位線感測信號來連接所述感測節(jié)點和一條所述位線，所述切換元件被配置為有選擇地連接所述感測節(jié)點和所述位線。
11. 如權(quán)利要求io所述的方法，進一步包括向被選字線施加編程電壓并且向其余字線施加通過電壓。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，進一步包括當被施加到所述感測節(jié)點的數(shù)據(jù)是目標編程數(shù)據(jù)時，把所述位線的電壓電平變換到低電平；以及當被施加到所述感測節(jié)點的數(shù)據(jù)是目標擦除數(shù)據(jù)時，把所述位線的電壓電平維持在高電平。
13. —種使用非易失性存儲設(shè)備的讀取方法，包括把感測節(jié)點預(yù)充電到高電平；通過向切換元件施加第一電壓的位線感測信號來連接位線和所述感測節(jié)點，所述切換元件被配置為有選擇地連接所述感測節(jié)點和所述位線，其中所述位線感測信號的電壓電平以不連續(xù)的梯級上升并達到第一電壓；根據(jù)要驗證的單元的狀態(tài)來停止施加位線感測信號并且改變所述位線的電壓電平；以及施加第二電壓的位線感測信號，使得所述位線的電壓狀態(tài)被傳送到所述感測節(jié)點。
14. 如權(quán)利要求13所述的讀取方法，其中通過使用各自被在其兩端耦合的相應(yīng)的開關(guān)有選擇地短接的串聯(lián)的電阻器并且通過逐漸增加被關(guān)閉的開關(guān)的數(shù)目來生成位線感測信號的上升電壓電平。
15. 如權(quán)利要求14所述的讀取方法，其中所述串聯(lián)的電阻器被連接到另一電阻器，所述另一電阻器接收基準電壓并且不具有跨接在所述另一電阻器的兩端的開關(guān)。
16. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲設(shè)備，其中所述感測節(jié)點被耦合到用于保存數(shù)據(jù)的鎖存器。
全文摘要
一種非易失性存儲設(shè)備，包括位線感測信號提供部件，被配置為響應(yīng)于控制信號來輸出位線感測信號，所述位線感測信號具有以不連續(xù)的梯級上升的上升電壓電平，和位線感測部件，被配置為響應(yīng)于位線感測信號來有選擇地連接位線和感測節(jié)點。本發(fā)明還涉及使用非易失性存儲設(shè)備的編程方法和讀取方法。
文檔編號G11C16/26GK101783173SQ200910142789
公開日2010年7月21日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者盧由鐘, 王寅秀 申請人:海力士半導(dǎo)體有限公司