CN103390426B - 通过使用回复偏压来减少存储器中擦除干扰的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过使用回复偏压来减少存储器中擦除干扰的方法与装置。一非易失存储阵列分割成多个存储群组，此非易失存储阵列接收一擦除命令以擦除一第一组的存储群组且不会擦除一第二组的存储群组。此控制电路响应该擦除命令利用施加一回复调整偏压来调整在该第二组的存储群组中的至少一个存储群组中的存储单元的阈值电压来擦除该第一组的存储群组。通过施加回复调整偏压至该第二组的存储群组中的至少一个存储群组，于回复调整偏压使至少可以更正部分的擦除干扰。

Description

通过使用回复偏压来减少存储器中擦除干扰的方法与装置

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，尤其是一种通过使用回复偏压来减少存储器中擦除干扰的方法与装置。

背景技术

非易失存储单元的擦除算法为预编程擦除存储单元至一编程状态，之后再擦除，并且然后跟随着对过度擦除存储单元的一软编程。此预编程及软编程是擦除操作之外的额外步骤，且会更正存储阵列中被选取擦除存储单元部分的阈值电压分布。然而，此擦除算法并不会更正未被选取擦除存储单元的擦除干扰。擦除干扰是指虽然未被选取擦除存储单元中也受到某种程度擦除的效应。

发明内容

此处所描述的技术是提供一种集成电路具有一非易失存储阵列及控制电路。此非易失存储阵列分割成多个存储群组。此控制电路响应一擦除命令，以擦除一第一组的一个或多个存储群组且不会擦除一第二组的一个或多个存储群组，以及施加一回复调整偏压来调整在该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组中的存储单元的阈值电压；此回复调整偏压可以施加至该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组中以自擦除一第一组的一个或多个存储群组所导致的阈值电压改变回复。此擦除调整偏压是在该回复调整偏压之前施加。

通过施加回复调整偏压至该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组中，可以于回复调整偏压施加时更正擦除干扰(至少一部分)。擦除干扰会因为一相同阱区由(i)该第一组的一个或多个存储群组以及(ii)该第二组的一个或多个存储群组中的该至少一个存储群组所分享，而在擦除调整偏压施加时发生。

在此处所描述的实施例中，此集成电路还具有维持一用来指示该第二组的一个或多个存储群组中的一定数目存储单元是在一编程状态的回复设定的逻辑。举例而言，该回复设定可以指示在存储群组中分享一阱区的存储单元的地址范围。当施加该回复调整偏压(例如至该非易失存储阵列或是至特定存储群组)时该存储单元的数目会增加若干次。

在此处所描述的实施例中，在施加该回复调整偏压之前先施加一擦除验证调整偏压。响应该擦除验证调整偏压已指示该第二组的一个或多个存储群组中的至少个存储单元正在经历擦除干扰，此控制电路则施加该回复调整偏压。

此处所揭露的技术亦包括一方法。此方法包含至少以下步骤：响应一擦除命令以擦除一非易失存储阵列中的一第一组的一个或多个存储群组且不会擦除该非易失存储阵列中的一第二组的一个或多个存储群组，以及施加一回复调整偏压来调整在该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组中的存储单元的阈值电压。

此处描述许多不同的实施例。

附图说明

图1为显示在存储群组中未被选取被擦除存储单元的具有回复编程的擦除算法的一范例流程图。

图2显示一个由包括选取被擦除的存储群组以及选取不要被擦除的存储群组两者的多个存储群组所分享的掺杂阱区。

图3是漏极电流与栅极电压的图标，显示在低阈值电压擦除状态、在高阈值电压编程状态以及因为高阈值电压编程状态影响正在经历擦除干扰的存储单元。

图4是漏极电流与栅极电压的图标，显示在低阈值电压擦除状态、在高阈值电压编程状态以及因为正在经历回复编程以更正擦除干扰而回到高阈值电压编程状态的存储单元。

图5是根据静态设定来决定回复编程斜率的具有回复编程的一范例流程图的一部分。

图6则是根据动态设定来决定回复编程斜率的具有回复编程的一范例流程图的一部分。

图7则是根据动态设定来决定回复编程斜率的具有回复编程的一范例流程图的一部分。

图8显示根据本发明一实施例的存储集成电路的简化方块示意图，其具有一存储阵列及此处所描述的改良。

【主要元件符号说明】

150：集成电路

100：非易失存储单元阵列

101：列译码器

102：字线

103：行译码器

104：位线

105：总线

107：数据总线

106：感测放大器/数据输入结构

109：编程、擦除(具有回复)及读取调整偏压状态机构储存回复设定的逻辑

108：偏压调整供应电压

111：数据输入线

115：数据输出线

具体实施方式

图1为显示在存储群组中未被选取被擦除存储单元的具有回复编程的擦除算法的一范例流程图。

在步骤10，此具有存储阵列的集成电路接收一擦除命令。此擦除命令指定一个或多个存储群组要被擦除。一个存储群组可以是将要被一起擦除的例如是区段、区块或是段落的存储单元群组。此存储单元群组也可以是整个存储阵列。

此擦除算法对一个或多个选取要被擦除的存储群组执行多个步骤，并且随后对一个或多个没有选取要被擦除的存储群组执行多个步骤。首先，对一个或多个选取要被擦除的存储群组执行多个步骤。

在步骤12，对此选取要被擦除的存储群组中已经在擦除状态的所有存储单元或是一个子集执行预编程。如此的预编程将此存储群组中的存储单元带至一分享的编程状态，而且防止在擦除状态中的存储单元被再次擦除。在步骤14，对此选取要被擦除的存储群组中的所有存储单元自此存储群组中的存储单元的分享的编程状态进行擦除至此存储群组中的存储单元的分享的擦除状态。在步骤16，执行擦除验证以检查先前的擦除操作是否足以将选取要被擦除的存储群组中的所有存储单元擦除了。在步骤18，假如没有通过擦除验证，则此擦除算法回到步骤14。在步骤18，假如通过擦除验证，则此擦除算法向下进行。在步骤20，对选取要被擦除的存储群组中的过度擦除的存储单元进行软编程。

这些先前的步骤是对一个或多个选取要被擦除的存储群组进行。之后的步骤则是对一个或多个选取不要被擦除的存储群组进行。于步骤14的擦除操作时，除了将选取要被擦除的一个或多个存储群组擦除之外，也会如图2中所讨论的，在一个或多个选取不要被擦除的存储群组中发生擦除干扰的现象。擦除干扰就是选取不要被擦除的存储群组中也发生的不预期的擦除。在步骤22，进行回复编程以修复选取不要被擦除的存储群组中的擦除干扰存储单元。在步骤24，结束此擦除命令。

图1中显示的方法是针对一个通过高阈值电压分布代表的编程状态，但是其他的实施例中包含多个编程状态，例如具有两个位及三个编程电平于每一个存储位置的多阶存储单元，及具有三个位或是七个编程电平于每一个存储位置的多阶存储单元。

图2显示一个由包括选取被擦除的存储群组以及选取不要被擦除的存储群组两者的多个存储群组所分享的掺杂阱区。不幸的是，无论是否仅有一个群组被选取擦除，分享阱区26的多个存储群组在擦除是均被暴露于相同的高擦除电位。此为p型阱(在其他实施例中可为n型阱)的阱区26与其他如此的阱区互相隔离。如此在阱区间的隔离解决了在不同阱区的存储群组间的擦除干扰问题，但是并未解决分享相同阱区的存储群组间的擦除干扰问题。此隔离结构及每一阱区中较少数目的擦除存储群组，不可避免地增加了此阵列的大小。

擦除干扰的一个范例机制为在此非易失存储单元的阱区与电荷储存元件(例如浮动栅极与介电电荷捕捉元件)间的富勒-诺德汉(FN)电子或空穴隧穿。即使在选取被擦除的存储群组以及选取不要被擦除的存储群组两者之间的字线或门极的不同偏压条件下，如此的擦除干扰现象仍会发生。

图3是漏极电流I_D与栅极电压V_G的图标32，显示在低阈值电压擦除状态、在高阈值电压编程状态以及因为高阈值电压编程状态影响正在经历擦除干扰的存储单元。图4是漏极电流与栅极电压的图标34，显示在低阈值电压擦除状态、在高阈值电压编程状态以及因为正在经历回复编程以更正擦除干扰而回到高阈值电压编程状态的存储单元。

在图3及图4中，高阈值电压存储单元是在编程状态且保持一个逻辑"0"数据，而低阈值电压存储单元是在擦除状态且保持一个逻辑"1"数据。于选取要被擦除的一个存储群组进行擦除时，其他的存储单元群组会被擦除干扰，使得即使是选取不要被擦除的存储群组仍会发生某种程度的擦除。在图3中，一个属于选取不要被擦除存储群组中的存储单元具有被编程的高阈值电压状态的逻辑"0"数据。如同图2中所讨论的，因为由选取被擦除的存储群组以及选取不要被擦除的存储群组两者分享相同的阱区，会发生擦除干扰现象。

因此，在图3中，显示一个属于选取不要被擦除存储群组中的存储单元具有被编程的高阈值电压状态的逻辑"0"数据导致的擦除干扰所造成的阈值电压偏移。此擦除干扰存储单元因为在此擦除干扰存储单元的电荷储存元件中所储存电荷的净正电荷偏移而显示出一个负的阈值电压偏移。举例而言，电子可以自此擦除干扰存储单元的电荷储存元件移动至分享的阱区中(或是空穴自分享的阱区中移动至此擦除干扰存储单元的电荷储存元件)。在此范例中，分享的阱区具有相对高的正电压而可以吸引电子自此擦除干扰存储单元的电荷储存元件移动至分享的阱区中。

在图4中，显示一个在图3中的擦除干扰存储单元自回复编程后所造成的阈值电压偏移。此回复编程存储单元因为在此回复编程存储单元的电荷储存元件中所储存电荷的净负电荷偏移而显示出一个正的阈值电压偏移。举例而言，电子可以自分享的阱区中移动至此回复编程存储单元的电荷储存元件(或是空穴自此回复编程存储单元的电荷储存元件移动至分享的阱区中)。在此范例中，分享的阱区具有相对高的负电压而可以排斥电子自此回复编程存储单元的电荷储存元件进入到分享的阱区中。

图5和图6为显示在此擦除算法中的例如是图1中的回复编程步骤22的替代实施例进一步细节。图5是根据静态设定来决定回复编程斜率的具有回复编程的一范例流程图的一部分。而图6则是根据动态设定来决定回复编程斜率的具有回复编程的一范例流程图的一部分。

在图5中，步骤36执行擦除。虚线部份表示于选取要被擦除的存储群组进行其他步骤，例如图1中所讨论的预编程、擦除验证及软编程等。

之后的步骤是于选取不要被擦除的存储群组上进行。在步骤38，执行回复验证。假如通过回复验证，则不需要进行回复编程，且在步骤40结束此回复编程操作(以及此擦除算法)。通过回复验证代表于编程存储单元中的擦除干扰是很小的，使得此擦除干扰所造成的阈值电压偏移没有严重要需要进行回复编程操作。假如没有通过回复验证，则继续进行回复编程操作。在步骤42，读取此回复编程操作的静态设定。此静态设定是指示需要进行回复编程的存储单元数目，例如在分享一阱区的存储群组的存储单元地址范围。此静态设定可以根据此非易失存储阵列的半导体工艺或是其应用来决定。此静态设定可以储存在例如是非易失存储器或是熔丝的存储器之中。在步骤44，根据静态设定于擦除干扰存储单元上执行此回复编程操作。

在图6中，步骤46执行擦除。虚线部份表示于选取要被擦除的存储群组进行其他步骤，例如图1中所讨论的预编程、擦除验证及软编程等。在步骤48，将此回复编程操作的动态设定更新于例如是非易失存储器、控制器中的计数器或是缓存器的存储器。此动态设定反映了已经执行的擦除操作数目(例如在一存储阵列中)。存储阵列会因为一定次数的编程-擦除循环而劣化。随着所执行的擦除操作数目的增加，此动态设定也会因为在选取不要被擦除的存储群组中回复编程操作执行的存储单元数目增加，或是一个较大的地址范围，而增加。

之后的步骤是于选取不要被擦除的存储群组上进行。在步骤50，以一个存储单元接着一个存储单元的方式执行回复验证。假如通过回复验证，则不需要进行回复编程，且在步骤52结束此回复编程操作(以及此擦除算法)。通过回复验证代表于编程存储单元中的擦除干扰是很小的，使得此擦除干扰所造成的阈值电压偏移没有严重要需要进行回复编程操作。假如没有通过回复验证，则继续以一个存储单元接着一个存储单元的方式进行回复编程操作。在步骤54，读取此回复编程操作的动态设定。此动态设定反映了需要被进行回复编程的存储单元数目，例如在分享一阱区的存储群组的存储单元地址范围。此动态设定可以根据此非易失存储阵列的半导体工艺或是其应用来决定。此动态设定可以储存在例如是非易失存储器或是熔丝的存储器之中。在步骤56，根据动态设定于擦除干扰存储单元上执行此回复编程操作。

在图7中，步骤58执行擦除。虚线部份表示于选取要被擦除的存储群组进行其他步骤，例如图1中所讨论的预编程、擦除验证及软编程等。或是于选取不要被擦除的存储群组上所进行的步骤。

以下是此动态设定更新的一个范例。在某些实施例中，此动态设定反映了此回复编程操作的起始位置或是起始存储地址。

步骤60决定此擦除程序是否为于开机之后的第一个擦除程序。在不同的实施例中，此擦除程序是整个阵列或是在由擦除命令中被指定将要进行擦除的特定存储群组中第一个执行的。

假如此擦除程序为于开机之后的第一个擦除程序，则在步骤62此动态设定自分享此阱区的存储群组中选择出一启始存储地址。假如此擦除程序为于开机之后的第二个或之后的擦除程序，则在步骤64此自分享此阱区的一系列存储群组中选择出下一个启始存储地址。

图8显示根据本发明一实施例的存储集成电路的简化方块示意图，其具有一存储阵列及此处所描述的改良。其中集成电路150包括存储阵列100。一字线(列)译码器与区块选择译码器101与沿着存储阵列100列方向安排的多条字线102耦接及电性沟通。一位线(行)译码器与驱动器103与沿着存储阵列100行方向安排的多条位线104耦接及电性沟通，以自该存储阵列100的存储单元读取数据及写入数据。地址是由总线105提供给字线译码器101及位线译码器103。方块106中的感测放大器与数据输入结构，经由总线107与位线译码器103耦接。数据由集成电路150上的输入/输出端口提供给数据输入线111输入至方块106中的数据输入结构。数据由方块106中的感测放大器，经由数据输出线115，提供至集成电路上的输入/输出端，或者至集成电路150其他内部/外部的数据源。编程、擦除及读取调整偏压状态机构109控制偏压调整供应电压108的应用，及于擦除时施加一回复调整偏压。状态机构电路109也包括储存回复设定及决定在擦除时的回复偏压范围(例如存储单元的范围)的逻辑140。

本发明的较佳实施例所揭露的技术可以应用于例如是反或(NOR)门阵列的非易失存储阵列。非易失存储元件的范例可以是浮动栅极元件或是介电电荷捕捉存储元件。

本发明的较佳实施例所揭露的技术施加一回复调整偏压，其根据实施例的不同而调整阈值电压变大或变小。

本发明的较佳实施例与范例详细揭露如上，但应了解为上述范例仅作为范例，非用以限制专利的范围。就熟知此技艺之人而言，自可轻易依据随附权利要求范围对相关技术进行修改与组合。

Claims (7)

1.一种集成电路，包含：

一非易失存储阵列具有多个存储群组；

控制电路，以擦除一第一组的一个或多个存储群组且不会擦除一第二组的一个或多个存储群组，以及施加一回复调整偏压来调整在该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组中的存储单元的阈值电压；

一逻辑，该逻辑用以维持一用来指示该第二组的一个或多个存储群组中的一定数目存储单元是在一编程状态的回复设定，该一定数目存储单元接收该回复调整偏压以自擦除该第一组的一个或多个存储群组所导致的阈值电压改变中回复。

2.根据权利要求1所述的集成电路，

其中一相同阱区由(i)该第一组的一个或多个存储群组以及(ii)该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组所分享。

3.根据权利要求1所述的集成电路，

其中一相同阱区由(i)该第一组的一个或多个存储群组以及(ii)该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组所分享，

其中因为与正在进行擦除的该第一组的一个或多个存储群组分享，该相同阱区的该第二组的一个或多个存储群组并未正在进行擦除，会于该擦除调整偏压期间内发生擦除干扰，且于该回复调整偏压期间内该擦除干扰被至少部分更正。

4.根据权利要求1所述的集成电路，

其中该回复调整偏压的施加是自该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组中的存储单元的阈值电压改变中回复，该阈值电压的改变是由擦除该第一组的一个或多个存储群组所导致。

5.一种存储器操作方法，包含：

响应一擦除命令以擦除一非易失存储阵列中的一第一组的一个或多个存储群组且不会擦除该非易失存储阵列中的一第二组的一个或多个存储群组，以及施加一回复调整偏压来调整在该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组中的存储单元的阈值电压；

其中该回复调整偏压的施加是根据指示该第二组的一个或多个存储群组中的一定数目存储单元是在一编程状态的一回复设定，该一定数目存储单元接收该回复调整偏压以自擦除该第一组的一个或多个存储群组所导致的阈值电压改变中回复。

6.根据权利要求5所述的方法，

其中一相同阱区由(i)该第一组的一个或多个存储群组以及(ii)该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组所分享。

7.根据权利要求5所述的方法，

该回复调整偏压的施加是自该第二组的一个或多个存储群组中的至少一个存储群组中的存储单元的阈值电压改变中回复，该阈值电压的改变是由擦除该第一组的一个或多个存储群组所导致。