非易失性存儲(chǔ)器編程算法裝置和方法
【專利說明】非易失性存儲(chǔ)器編程算法裝置和方法
相關(guān)串請(qǐng)案
本申請(qǐng)要求2013年3月14日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/785,485的權(quán)益，并且該美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)以引用方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及非易失性存儲(chǔ)器單元的編程。通常，非易失性存儲(chǔ)器單元包括設(shè)置在襯底上方并且與襯底絕緣的浮柵。在編程期間，通過有效的熱電子注入對(duì)所選擇的存儲(chǔ)器單元編程，其中沿襯底移動(dòng)的電子注入到浮柵上，讓浮柵具有負(fù)電荷。這被認(rèn)為是已編程狀態(tài)。在擦除期間，通過使電子經(jīng)由福勒-諾德海姆機(jī)制關(guān)閉浮柵來擦除所選擇的單元。這被認(rèn)為是已擦除狀態(tài)。在讀取期間，創(chuàng)造條件，讓電流沿著浮柵下面的襯底表面流動(dòng)。如果使用電子對(duì)浮柵編程，將減少或阻止此類電流，從而會(huì)被感測(cè)為已編程狀態(tài)。如果未使用電子對(duì)浮柵編程，將允許此類電流，從而會(huì)被感測(cè)為已擦除狀態(tài)。
在非易失性存儲(chǔ)器(NVM)單元操作中，為了使設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單，會(huì)在所有環(huán)境條件下對(duì)所有單元使用固定的編程條件。然而，此類編程條件包括大范圍的內(nèi)置工作裕度，以適應(yīng)存儲(chǔ)器裝置壽命期間的單元間變化、過程變化、溫度變化、供電范圍和單元特征變化等等。因此，在大多數(shù)工作條件下，大多數(shù)存儲(chǔ)器單元在編程操作期間都會(huì)出現(xiàn)過應(yīng)力。這種過應(yīng)力會(huì)縮短裝置在耐久性和數(shù)據(jù)保持方面的壽命。
因此，需要在不過度編程并且因此沒有產(chǎn)生不必要的存儲(chǔ)器單元應(yīng)力的條件下可靠地對(duì)存儲(chǔ)器單元編程并且考慮單元對(duì)單元變化和其他編程變化的編程技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

一種對(duì)具有存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器裝置編程的方法，其中每個(gè)存儲(chǔ)器單元都包括位于半導(dǎo)體襯底中的之間有溝道區(qū)的源極區(qū)和漏極區(qū)、設(shè)置在溝道區(qū)的至少一部分上方并且影響所述溝道區(qū)的所述至少一部分的導(dǎo)電性的浮柵，以及與浮柵和襯底絕緣的一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電柵極，其中可通過將編程電壓施加到源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電柵極使產(chǎn)生于漏極區(qū)的電子注入到浮柵上，來編程每個(gè)存儲(chǔ)器單元，并且其中可通過在源極區(qū)和漏極區(qū)之間施加電壓差并測(cè)量溝道區(qū)中的讀取電流，來讀取每個(gè)存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)都。該方法包括:
1)將編程電壓脈沖施加到多個(gè)所述存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極；
2)讀取所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)；
3)重復(fù)執(zhí)行步驟I和步驟2，直到多個(gè)存儲(chǔ)器單元中的至少一個(gè)在步驟2中展現(xiàn)出的讀取電流達(dá)到第一閾值，其中重復(fù)執(zhí)行步驟I和步驟2包括每當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟I時(shí)都將步驟I的編程電壓中的至少一個(gè)增大第一步長(zhǎng)值；在達(dá)到第一閾值后，針對(duì)所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元的每個(gè)第一子集:
4)將編程電壓脈沖施加到存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極； 5)讀取存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)；
6)重復(fù)執(zhí)行步驟4和步驟5，直到存儲(chǔ)器單元在步驟5中展現(xiàn)出的讀取電流達(dá)到不同于第一閾值的第二閾值，其中重復(fù)執(zhí)行步驟4和步驟5包括每當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟4時(shí)都將步驟4的編程電壓中的至少一個(gè)增大第二步長(zhǎng)值，其中第二步長(zhǎng)值小于第一步長(zhǎng)值；并且
在達(dá)到第一閾值后，針對(duì)所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元的每個(gè)第二子集:
7)將編程電壓脈沖施加到存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極；
8)讀取存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)；
9)重復(fù)執(zhí)行步驟7和步驟8，直到存儲(chǔ)器單元在步驟8中展現(xiàn)出的讀取電流達(dá)到不同于第一閾值和第二閾值的第三閾值，其中重復(fù)執(zhí)行步驟7和步驟8包括每當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟7時(shí)都將步驟7的編程電壓中的至少一個(gè)增大第三步長(zhǎng)值，其中第三步長(zhǎng)值小于第一步長(zhǎng)值；
一種對(duì)具有存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器裝置編程的方法，每個(gè)存儲(chǔ)器單元都包括位于半導(dǎo)體襯底中的之間有溝道區(qū)的源極區(qū)和漏極區(qū)、設(shè)置在溝道區(qū)的至少一部分上方并且影響所述溝道區(qū)的所述至少一部分的導(dǎo)電性的浮柵，以及與浮柵和襯底絕緣的一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電柵極，其中可通過將編程電壓施加到源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電柵極使產(chǎn)生于漏極區(qū)的電子注入到浮柵上，來編程每個(gè)存儲(chǔ)器單元，并且其中可通過在源極區(qū)和漏極區(qū)之間施加電壓差并測(cè)量溝道區(qū)中的讀取電流，來讀取每個(gè)存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)。該方法包括:
針對(duì)多個(gè)所述存儲(chǔ)器單元的每個(gè)第一子集:
1)將編程電壓脈沖施加到存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極；
2)讀取存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)；
3)重復(fù)執(zhí)行步驟I和步驟2，直到存儲(chǔ)器單元在步驟2中展現(xiàn)出的讀取電流達(dá)到第一閾值，其中重復(fù)執(zhí)行步驟I和步驟2包括每當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟I時(shí)都將步驟I的編程電壓中的至少一個(gè)增大第一步長(zhǎng)值；并且
針對(duì)所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元的每個(gè)第二子集:
4)將編程電壓脈沖施加到存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極；
5)讀取存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)；
6)重復(fù)執(zhí)行步驟4和步驟5，直到存儲(chǔ)器單元在步驟5中展現(xiàn)出的讀取電流達(dá)到不同于第一閾值的第二閾值，其中重復(fù)執(zhí)行步驟4和步驟5包括每當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟4時(shí)都將步驟4的編程電壓中的至少一個(gè)增大第二步長(zhǎng)值。
一種對(duì)具有存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器裝置編程的方法，每個(gè)存儲(chǔ)器單元都包括位于半導(dǎo)體襯底中的之間有溝道區(qū)的源極區(qū)和漏極區(qū)、設(shè)置在溝道區(qū)的至少一部分上方并且影響所述溝道區(qū)的所述至少一部分的導(dǎo)電性的浮柵，以及與浮柵和襯底絕緣的一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電柵極，其中可通過將編程電壓施加到源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電柵極使產(chǎn)生于漏極區(qū)的電子注入到浮柵上，來編程每個(gè)存儲(chǔ)器單元，并且其中可通過在源極區(qū)和漏極區(qū)之間施加電壓差并測(cè)量溝道區(qū)中的讀取電流，來讀取每個(gè)存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)。該方法包括:
針對(duì)多個(gè)所述存儲(chǔ)器單元中的每一個(gè):
I)將編程電壓脈沖施加到存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極； 2)讀取存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)；
3)重復(fù)執(zhí)行步驟I和步驟2，直到存儲(chǔ)器單元在步驟2中展現(xiàn)出的讀取電流達(dá)到第一閾值，其中重復(fù)執(zhí)行步驟I和步驟2包括每當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟I時(shí)都將步驟I的編程電壓中的至少一個(gè)增大第一步長(zhǎng)值；并且
在所有所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元都達(dá)到第一閾值后，將編程電壓沖擊脈沖施加到所有所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極，其中所述施加沖擊脈沖包括相對(duì)于在步驟1-3中施加的編程電壓，將編程電壓中的至少一個(gè)增大第二步長(zhǎng)值。
一種存儲(chǔ)器裝置具有存儲(chǔ)器單元(每個(gè)存儲(chǔ)器單元都包括位于半導(dǎo)體襯底中的之間有溝道區(qū)的源極區(qū)和漏極區(qū)、設(shè)置在溝道區(qū)的至少一部分上方并且影響所述溝道區(qū)的所述至少一部分的導(dǎo)電性的浮柵，以及與浮柵和襯底絕緣的一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電柵極，其中每個(gè)存儲(chǔ)器單元被配置為可通過將編程電壓施加到源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電柵極使產(chǎn)生于漏極區(qū)的電子注入到浮柵上來編程，并且其中可通過在源極區(qū)和漏極區(qū)之間施加電壓差并測(cè)量溝道區(qū)中的讀取電流，來讀取每個(gè)存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài))以及控制電路，該控制電路被配置為:
1)將編程電壓脈沖施加到多個(gè)所述存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極；
2)讀取所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)；
3)重復(fù)執(zhí)行步驟I和步驟2，直到所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元中的至少一個(gè)在步驟2中展現(xiàn)出的讀取電流達(dá)到第一閾值，其中重復(fù)執(zhí)行步驟I和步驟2包括每當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟I時(shí)都將步驟I的編程電壓中的至少一個(gè)增大第一步長(zhǎng)值；
在達(dá)到第一閾值后，針對(duì)所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元的每個(gè)第一子集:
4)將編程電壓脈沖施加到存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極；
5)讀取存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)；
6)重復(fù)執(zhí)行步驟4和步驟5，直到存儲(chǔ)器單元在步驟5中展現(xiàn)出的讀取電流達(dá)到不同于第一閾值的第二閾值，其中重復(fù)執(zhí)行步驟4和步驟5包括每當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟4時(shí)都將步驟4的編程電壓中的至少一個(gè)增大第二步長(zhǎng)值，其中第二步長(zhǎng)值小于第一步長(zhǎng)值；并且
在達(dá)到第一閾值后，針對(duì)所述多個(gè)存儲(chǔ)器單元的每個(gè)第二子集:
7)將編程電壓脈沖施加到存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極；
8)讀取存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)；
9)重復(fù)執(zhí)行步驟7和步驟8，直到存儲(chǔ)器單元在步驟8中展現(xiàn)出的讀取電流達(dá)到不同于第一閾值和第二閾值的第三閾值，其中重復(fù)執(zhí)行步驟7和步驟8包括每當(dāng)重復(fù)執(zhí)行步驟7時(shí)都將步驟7的編程電壓中的至少一個(gè)增大第三步長(zhǎng)值，其中第三步長(zhǎng)值小于第一步長(zhǎng)值。
一種存儲(chǔ)器裝置具有存儲(chǔ)器單元(每個(gè)存儲(chǔ)器單元都包括位于半導(dǎo)體襯底中的之間有溝道區(qū)的源極區(qū)和漏極區(qū)、設(shè)置在溝道區(qū)的至少一部分上方并且影響所述溝道區(qū)的所述至少一部分的導(dǎo)電性的浮柵，以及與浮柵和襯底絕緣的一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電柵極，其中每個(gè)存儲(chǔ)器單元被配置為可通過將編程電壓施加到源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)額外的導(dǎo)電柵極使產(chǎn)生于漏極區(qū)的電子注入到浮柵上來編程，并且其中通過在源極區(qū)和漏極區(qū)之間施加電壓差并測(cè)量溝道區(qū)中的讀取電流，來讀取每個(gè)存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài))以及控制電路，該控制電路被配置為:
針對(duì)多個(gè)所述存儲(chǔ)器單元的每個(gè)第一子集:
1)將編程電壓脈沖施加到存儲(chǔ)器單元的源極區(qū)和所述一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電柵極；
2)讀取存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)；<