CN101266837A - 电荷陷捕型非易失性存储装置及其编程方法 - Google Patents

电荷陷捕型非易失性存储装置及其编程方法 Download PDF

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Abstract

一种对电荷陷捕型非易失性存储设备进行编程的方法,包含:施加编程脉冲至选择存储单元;施加去陷捕脉冲至该选择存储单元;及施加编程确认脉冲至该存储单元。该电荷陷捕型非易失性存储设备包含:含有电荷陷捕存储单元的存储单元阵列;及高压产生器,用以供应去陷捕脉冲至电荷陷捕存储单元。

Description

电荷陷捕型非易失性存储装置及其编程方法
本发明主张2007年3月14日申请的韩国专利申请案第2007-25097号,在此并入全文供参照。
技术领域
本发明涉及一种电荷陷捕(trap)型非易失性存储设备及其编程方法。
背景技术
依照包含存储单元(memory cell)的单位单元的存储层的类型,用以储存数据的非易失性存储设备可分为浮动栅型非易失性存储设备及电荷陷捕型非易失性存储设备。该浮动栅型非易失性存储设备适用以储存浮动栅中的电荷,反之,该电荷陷捕型非易失性存储设备适用以堆积电荷于现存的如氮化硅层的介电层中的陷捕上。当存储单元尺寸减小时,该浮动栅型非易失性存储设备需要高压来编程及擦除操作。相对地,该电荷陷捕型非易失性存储设备符合低电力与低电压的需求,且可实现高整合度。
在电荷陷捕型非易失性存储设备中,由于陷捕能量的分布特性,一些能阶的电荷在特定存储单元上被陷捕。特别地,陷捕电荷的能量分布的浅陷捕电荷即使在如读取电压的低电场上也容易消失,因而降低读取持久性。
发明内容
因此,本发明针对上述问题,揭示一种电荷陷捕型非易失性存储设备的编程方法,其中施加电压以移除施加编程脉冲时的浅陷捕电荷。此外,本发明揭示一种施加去陷捕脉冲的电荷陷捕型非易失性存储设备。
在本发明的一方面,一种编程电荷陷捕型非易失性存储设备的方法包含:施加编程脉冲至选择的存储单元;施加去陷捕脉冲以从已施加编程脉冲的存储单元移除浅陷捕电荷;及施加编程确认脉冲至存储单元。
在本发明的另一方面,一种电荷陷捕型非易失性存储设备包含具有电荷陷捕存储单元的存储单元阵列;及供应去陷捕脉冲(detrap pulse)至电荷陷捕存储单元的高压产生器。
附图说明
图1为说明一般电荷陷捕型非易失性存储设备的读取操作期间存储单元的阈值电压的分布曲线图;
图2为应用本发明的电荷陷捕型非易失性存储设备的功能方块图;
图3为说明依照本发明实施例的电荷陷捕型非易失性存储设备的编程操作期间施加的电压信号的图式;
图4为说明依照本发明另一实施例的电荷陷捕型非易失性存储设备的编程操作期间施加的电压信号的图式;和
图5为说明依照本发明再一实施例的电荷陷捕型非易失性存储设备的编程操作期间施加的电压信号的图式。
具体实施方式
参照附随图式详细说明依照本发明的特定实施例。
图1为说明一般电荷陷捕型非易失性存储设备的读取操作期间存储单元的阈值电压的分布曲线图。
介电层上浅陷捕的电荷,于读取操作期间,被施加的低电平读取电压去陷捕(亦即,释放)。图1说明编程确认上特定存储单元的阈值电压的分布(1)。此阈值电压由于读取持久性的劣化而渐渐下降(2,3与4)。
为了处理此问题,于施加确认电压前但编程脉冲施加之后,施加去陷捕脉冲以移除浅陷捕电荷。
图2为应用本发明的电荷陷捕型非易失性存储设备的功能方块图。
电荷陷捕型非易失性存储设备200包含:存储单元阵列202,其具有依照电荷陷捕方法来储存数据的存储单元;页面缓冲器208;X/Y译码器204与206;高压产生器210;指令界面逻辑单元212;指令寄存器214;地址寄存器/计数器216;及IO缓冲器单元220。非易失性存储设备的操作说明如下。
在指令界面逻辑单元212方面,若芯片致能信号/CE被失能(disabled)且写入致能信号/WE被触发时,则该指令界面逻辑单元212会对其响应而通过IO缓冲器单元220及指令寄存器214来接收命令信号。该指令界面逻辑单元212响应该命令信号来产生编程命令、擦除命令或读取命令。该命令信号包含用以确定非易失性存储设备的操作模式的页面编程设定码。同时,使从指令界面逻辑单元212输出的预备/忙录反相(busy-bar)信号/R/B失能达一预定时间周期。外部内存控制器(未图标)接收该预备/忙录反相信号/R/B,并识别此非易失性存储设备在如编程/擦除/读取的操作状态中。换言之,当使预备反相与忙录反相信号/R与/B失能时,于存储单元阵列的页面之一上执行编程/擦除/读取操作。
此外,该地址寄存器/计数器216从该IO缓冲器单元220接收该地址信号,并产生列地址信号与行地址信号。该地址信号对应于存储单元之一所包含的页面之一。
该高压产生器210响应编程命令、擦除命令或读取命令而产生偏压,并供应偏压至页面缓冲器208、X译码器204等等。该X译码器204以该偏压来供应存储单元阵列的方块之一的存储单元阵列202,以响应列地址信号,其中该偏压是从该高压产生器210接收到的。
该Y译码器206通过页面缓冲器208供应数据信号至由存储单元阵列的方块共享的位线(未图标),以响应行地址信号。该页面缓冲器208锁存通过IO缓冲器单元220与Y译码器206接收的数据信号,并输出此数据信号至由存储单元阵列的方块共享的位线(未图标)。
在本发明的电荷陷捕型非易失性存储设备中,编程脉冲与编程确认脉冲通过高压产生器210、X译码器204等而被施加,及施加各种形式的去陷捕脉冲。该各种形式的去陷捕脉冲依照本发明的实施例将说明如下。
图3为说明依照本发明实施例的电荷陷捕型非易失性存储设备的编程操作期间施加的电压信号的图式。
依照增量步阶脉冲编程(ISPP)法施加编程脉冲至特定存储单元,但是另外施加去陷捕脉冲于编程脉冲与编程确认脉冲之间。换言之,依照特定的编程脉冲来编程特定的存储单元,但在编程操作期间,可能存在浅陷捕电荷。因此,在移除浅陷捕电荷之后,基于此移除状态来执行编程确认操作。
移除如上述的浅陷捕电荷所施加的脉冲电压被称为去陷捕脉冲。此去陷捕脉冲的电压电平可高于施加至编程确认上的选择字线的确认电压的电压电平。或者,取决于介电材料的特性,此去陷捕脉冲可具有关于确认电压大小的相反方向。
虽然参照图式将于随后说明,但是可以取决于脉冲的电压电平与脉冲宽度的控制等各种形式来修改该去陷捕脉冲。
图3中所示的实施例显示具有大体上相同于编程确认脉冲的电压电平的去陷捕脉冲。此去陷捕脉冲可具有一电压电平,其低于编程脉冲的电压电平,但大体上相同于编程确认脉冲的电压电平。在此情况下,去陷捕脉冲的脉冲宽度大体上相同于编程确认脉冲的脉冲宽度。
图4为说明依照本发明另一实施例的电荷陷捕型非易失性存储设备的编程操作期间施加的电压信号的图式。
如图4中所示,去陷捕脉冲具有一电压电平,其高于编程确认脉冲的电压电平。
该去陷捕脉冲可具有一电压电平,其低于编程脉冲的电压电平,但高于编程确认脉冲的电压电平。在此情况下,去陷捕脉冲的脉冲宽度大体上相同于编程确认脉冲的脉冲宽度。
如上所述,去陷捕浅陷捕电荷所耗费的时间量可藉由控制去陷捕脉冲的电压电平来缩短。
图5为说明依照本发明再一实施例的电荷陷捕型非易失性存储设备的编程操作期间施加的电压信号的图式。
如图5中所示,去陷捕脉冲具有一脉冲宽度,其宽于编程确认脉冲的脉冲宽度。在此情况下,该去陷捕脉冲可具有一电压电平,其低于编程脉冲的电压电平,但大体上相同于编程确认脉冲的电压电平。
此外,可施加额外包含图4的实施例的特性的去陷捕脉冲。换言之,此去陷捕脉冲可具有一电压电平,其低于编程脉冲的电压电平,但高于编程确认脉冲的电压电平,且该去陷捕脉冲可具有一脉冲宽度,其宽于编程确认脉冲的脉冲宽度。
如上所述,可藉由控制去陷捕脉冲的脉冲宽度来缩短去陷捕浅陷捕电荷所需的时间量。
依照本发明的另一实施例,该去陷捕脉冲可大体上具有一电压电平,其相同于编程操作期间施加至未选择字线的通过电压(Vpass)的电压电平。
该去陷捕脉冲可具有一电压电平,其低于编程脉冲的电压电平,但大体上相同于通过电压的电压电平。
依照本发明的再另一实施例,该去陷捕脉冲可具有一电压电平,其高于在编程操作期间施加至未选择的字线的通过电压的电压电平。
该去陷捕脉冲可具有一电压电平,其低于编程脉冲的电压电平,但是高于通过电压的电压电平。
如上所述,可藉由控制去陷捕脉冲的电压电平来缩短针对浅陷捕电荷要去陷捕所需的时间量。
依照本发明的另一实施例,该去陷捕脉冲可具有宽于通过电压的脉冲宽度的脉冲宽度,该通过电压在编程操作期间施加于未选择的字线。在此情况下,该去陷捕脉冲可具有一电压电平,其低于编程脉冲的电压电平,但是大体上相同于通过电压的电压电平。
此外,该去陷捕脉冲可具有一电压电平,其低于编程脉冲的电压电平,但是高于通过电压的电压电平,且此去陷捕脉冲也可具有比该通过电压的脉冲宽度还宽的脉冲宽度。
该去陷捕脉冲可具有一电压电平,其低于编程脉冲的电压电平,但是高于通过电压的电压电平。
如上所述,可藉由控制去陷捕脉冲的脉冲宽度来缩短针对浅陷捕电荷要去陷捕所需的时间量。
根据本发明上述的电荷陷捕型非易失性存储设备,移除浅陷捕电荷的步骤于编程确认操作前执行。因此,可防止阈值电压分布中的变化,且可确保读取持久性。
虽然参照特定实施例已详细说明了前述说明,但是应当理解,所属技术领域中具有通常知识者均可依照本发明而做改变与修改,且均不脱离本发明与所附权利要求书的精神与范围。

Claims (22)

1.一种对电荷陷捕型非易失性存储设备进行编程的方法,包含:
施加编程脉冲至选择存储单元;
施加去陷捕脉冲至该选择存储单元;及
施加编程确认脉冲至该存储单元。
2.如权利要求1所述的编程方法,其中施加该去陷捕脉冲,以从选择存储单元中移除浅陷捕电荷。
3.如权利要求1所述的编程方法,其中连续重复施加该编程脉冲、该去陷捕脉冲及该编程确认脉冲,直到完成编程操作。
4.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平,且大体上相同于该编程确认脉冲的电压电平。
5.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平,且高于该编程确认脉冲的电压电平。
6.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度宽于该编程确认脉冲的脉冲宽度。
7.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度大体上相同于该编程确认脉冲的脉冲宽度。
8.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度宽于该编程确认脉冲的脉冲宽度,及该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平且大体上相同于该编程确认脉冲的电压电平。
9.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度宽于该编程确认脉冲的脉冲宽度,及该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平且高于该编程确认脉冲的电压电平。
10.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度大体上相同于该编程确认脉冲的脉冲宽度,及该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平且大体上相同于该编程确认脉冲的电压电平。
11.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度大体上相同于该编程确认脉冲的脉冲宽度,及该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平且高于该编程确认脉冲的电压电平。
12.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平,且大体上相同于通过电压的电压电平。
13.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平,且高于该通过电压的电压电平。
14.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度宽于该编程确认脉冲的脉冲宽度,及该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平且大体上相同于该通过电压的电压电平。
15.如权利要求1所述的编程方法,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度宽于该编程确认脉冲的脉冲宽度,及该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平且高于该通过电压的电压电平。
16.一种电荷陷捕型非易失性存储设备,包含:
存储单元阵列;及
高压产生器,用以供应去陷捕脉冲至存储单元阵列中的存储单元。
17.如权利要求16所述的电荷陷捕型非易失性存储设备,其中于编程脉冲的应用与编程确认脉冲的应用间施加该去陷捕脉冲。
18.如权利要求16所述的电荷陷捕型非易失性存储设备,其中该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平,且大体上相同于或高于该编程确认脉冲的电压电平。
19.如权利要求16所述的电荷陷捕型非易失性存储设备,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度宽于该编程确认脉冲的脉冲宽度。
20.如权利要求16所述的电荷陷捕型非易失性存储设备,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度宽于该编程确认脉冲的脉冲宽度,及该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平且大体上相同于或高于该编程确认脉冲的电压电平。
21.如权利要求16所述的电荷陷捕型非易失性存储设备,其中该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平,且大体上相同于或高于通过电压的电压电平。
22.如权利要求16所述的电荷陷捕型非易失性存储设备,其中该去陷捕脉冲的脉冲宽度宽于该编程确认脉冲的脉冲宽度,及该去陷捕脉冲的电压电平低于该编程脉冲的电压电平且大体上相同于或高于通过电压的电压电平。
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