CN109979515B

CN109979515B - 一种存储器编程方法及相关装置

Info

Publication number: CN109979515B
Application number: CN201910228457.0A
Authority: CN
Inventors: 刘红涛; 黄莹; 魏文喆; 王明
Original assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Current assignee: Yangtze Memory Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2021-08-31
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: CN109979515A

Abstract

本发明公开了一种存储器编程方法及相关装置，其中，所述存储器编程方法包括以下步骤：在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，判断所述存储单元是否满足第二预设条件；对于不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程。如此，缩小了整个编程态的分布范围，增加了态与态之间的读窗口，使所有编程态具有更好的保持特性。

Description

一种存储器编程方法及相关装置

技术领域

本发明涉及存储器件技术领域，尤其涉及一种存储器编程方法及相关装置。

背景技术

存储器(Memory)是现代信息技术中用于保存信息的记忆设备。作为一种典型的非易失性半导体存储器，已知的NAND(Not-And，与非型)闪存器由于具有较高的存储密度、可控的生产成本、合适的编擦速度及保持特性，已经成为存储市场中的主流产品。

在对存储器的各存储单元进行编程后，使各存储单元的阈值电压改变，从而实现信息存储。然而，在实际读取的编程态的分布中发现，总会有一些存储单元在编程后的阈值低于目标阈值，使存储器整体的阈值分布范围变宽。研究发现，出现上述问题的很大一部分原因是编程后的快速电荷泄漏，这主要是由于在编程过程中有一部分电子是存储在隧穿层或者存储层的浅能级，而这部分电子很快就会跑回到沟道中，造成存储单元阈值电压下降。这一过程发生很快，实际产品中情况也较为复杂，但最后的结果基本都是造成整个编程态的分布变宽，最终导致态与态之间的读窗口变小。

由此可见，如何缩小编程态的分布范围成为本领域现阶段亟需解决的技术问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种存储器编程方法及相关装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种存储器编程方法，所述方法包括以下步骤：

在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，判断所述存储单元是否满足第二预设条件；

对于不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程。

上述方案中，所述第一预设条件为所述存储单元的阈值电压大于等于第一目标阈值；所述第二预设条件为所述存储单元的阈值电压大于等于第二目标阈值；其中，所述第二目标阈值大于等于所述第一目标阈值。

上述方案中，所述存储器编程为步进式脉冲编程(ISPP)，在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，所述方法还包括以下步骤：

在下一脉冲对所述存储单元执行编程抑制；

在所述编程抑制步骤的下一脉冲判断所述存储单元是否满足第二预设条件。

上述方案中，所述方法还包括以下步骤：

在所述再次执行编程的步骤后，对所述存储单元执行编程抑制直至编程结束。

上述方案中，在所述存储单元满足第一预设条件前执行的所述编程过程中，所述存储单元的位线上加载第一预设电压；在对所述不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程时，所述存储单元的位线上加载第二预设电压；其中，所述第二预设电压大于所述第一预设电压。

本发明实施例还提供了一种存储器编程控制装置，所述装置包括：

判断模块，用于在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，判断所述存储单元是否满足第二预设条件；

控制模块，用于对于不满足第二预设条件的存储单元，控制对其再次执行编程。

上述方案中，所述存储器编程为步进式脉冲编程，

所述控制模块，还用于在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，在下一脉冲对所述存储单元执行编程抑制；

所述判断模块，具体用于在所述编程抑制步骤的下一脉冲判断所述存储单元是否满足第二预设条件。

上述方案中，所述控制模块，还用于在所述再次执行编程的步骤后，对所述存储单元执行编程抑制直至编程结束。

上述方案中，所述控制模块，还用于在所述存储单元满足第一预设条件前执行的所述编程过程中，控制所述存储单元的位线上加载第一预设电压；在对所述不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程时，控制所述存储单元的位线上加载第二预设电压；其中，所述第二预设电压大于所述第一预设电压。

本发明实施例所提供的存储器编程方法及相关装置，所述存储器编程方法包括以下步骤：在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，判断所述存储单元是否满足第二预设条件；对于不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程。如此，缩小了整个编程态的分布范围，增加了态与态之间的读窗口，使所有编程态具有更好的保持特性。

附图说明

图1为相关技术中存储器编程方法的流程示意图；

图2为相关技术中编程操作期间施加到存储单元上的电压示意图；

图3a-3b为相关技术中编程操作期间的时序图；

图4为实际存储器某一页中某个编程态在ISPP的多次编程步骤中的阈值电压分布图；

图5为本发明实施例提供的存储器编程方法的流程示意图；

图6为本发明实施例中再次编程操作期间的时序图；

图7为本发明具体示例提供的存储器编程方法的流程示意图；

图8为本发明具体示例提供的编程操作期间施加到存储单元上的电压示意图；

图9为采用本发明实施例提供的编程方法进行编程的各阶段存储单元的阈值电压分布图；

图10为多值存储单元(MLC)采用本发明实施例提供的编程方法与采用相关技术编程方法进行编程的存储单元阈值电压分布对比图；

图11为本发明实施例提供的存储器编程控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

图1为相关技术中存储器编程方法的流程示意图；图2为相关技术中编程操作期间施加到存储单元上的电压示意图。如图所示，相关技术中采用步进式脉冲编程(IncrementStep Pulse Program，ISPP)进行写操作。对于NAND闪存器而言，写操作是以页为单位进行的；以一个页里面的某个存储单元为例，开始编程后，先在该存储单元上加载一个起始编程电压，然后验证是否编写到目标阈值；如果没有达到目标阈值，再用高一些的电压编写一下；重复以上过程，直到在验证步骤中发现这个存储单元的阈值电压已经被编写达到目标阈值，此时，该存储单元编程完成，在后续时间内该存储单元上施加编程抑制电压，使其不再被编程；当这个页所有存储单元的阈值电压均编写到目标阈值时，整个页的编写过程结束。

图3a-3b示出了相关技术中编程操作期间的时序图。如图所示，在编程时，选中的字线上加载编程电压，非选中的字线上加载导通电压，选中单元串的上选择管加载开启电压而打开，从而使选中字线的低电位传导到沟道，如此实现编程操作；当编程抑制时，在该单元串的位线上加载一个编程抑制电压，即从低电位变为高电位，使上选择管关断，沟道浮空，从而对应的选中字线上的存储单元不会再被编程。

图4为实际存储器某一页中某个编程态在ISPP的多次编程步骤中的阈值电压分布图。图中各曲线分别表示ISPP中一次编程后各存储单元阈值电压的分布状况，即各阈值电压与具有该阈值电压的存储单元的数目之间的关系。具体地，图中每一曲线的峰值处所对应的阈值电压为最多数量存储单元具有的阈值电压。从图中可以看出，随着编程次数(编程脉冲)增加，存储单元整体阈值电压越来越高；当一部分存储单元达到目标阈值时，这部分存储单元就会被编程抑制；而未达到目标阈值的存储单元继续编程，阈值电压继续升高，最终整个编程态的分布开始压缩变窄(主图中最右侧曲线)，直至所有存储单元的阈值电压超过目标阈值，编程结束。图4中虚线框内子图示出了所有存储单元的阈值电压超过目标阈值后，经过时间变化各存储单元阈值电压的分布状况；从图中可以看出，随着时间延长，一部分存储单元的阈值电压逐渐降低，并低于目标阈值，从而使得整体分布变宽。研究发现，出现上述问题的很大一部分原因是编程后的快速电荷泄漏，这主要是由于在编程过程中有一部分电子是存储在隧穿层或者存储层的浅能级，而这部分电子很快就会跑回到沟道中，造成存储单元阈值电压下降。这一过程发生很快，实际产品中情况也较为复杂，但最后的结果基本都是造成整个编程态的分布变宽，最终导致态与态之间的读窗口变小。

基于此，本发明实施例提供了一种存储器编程方法；具体请参见附图5。如图所示，所述方法包括以下步骤：

步骤101、在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，判断所述存储单元是否满足第二预设条件；

步骤102、对于不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程。

可以理解地，在存储单元已满足第一预设条件之后，对已编程的存储单元再次进行验证，并对不满足条件的部分存储单元再次编程，从而提高了这一部分存储单元的阈值电压，减小了其与满足第二预设条件的存储单元之间阈值电压的差距，因此缩小了整个编程态的分布范围，增加了态与态之间的读窗口，使所有编程态具有更好的保持特性。

在一具体实施例中，所述第一预设条件为所述存储单元的阈值电压大于等于第一目标阈值；所述第二预设条件为所述存储单元的阈值电压大于等于第二目标阈值；其中，所述第二目标阈值大于等于所述第一目标阈值。

可以理解地，所述第一预设条件即为所述存储单元经验证表明已被编程；所述第一目标阈值即为存储单元实际需要被编程到的阈值电压位置。以上编程步骤可以采用本领域中常规编程方法实现，这里不予详述。

在一可选实施例中，所述第二目标阈值可以等于所述第一目标阈值；即可以采用相同的预设条件，在获知(经判断/验证后得到)存储单元经编程已经满足第一预设条件之后，再进行一次判断/验证，这时距离上一次判断/验证已经经过一定时间，而由于电荷泄露速度很快，此时，已经有一部分存储单元无法满足第一预设条件，针对这部分存储单元再次执行编程，以缩小编程态分布范围。

在另一可选实施例中，所述第二目标阈值可以大于所述第一目标阈值，即可以采用要求更高的预设条件，对已经无法满足第一预设条件以及有可能/即将无法满足第一预设条件的存储单元，均执行再次编程，从而为编程态分布变化设置预留量，达到即便有快速的电荷损失带来阈值下降，也不会降到目标阈值以下的技术效果。

在一实施例中，所述存储器编程为步进式脉冲编程，在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，所述方法还包括以下步骤：在下一脉冲对所述存储单元执行编程抑制；在所述编程抑制步骤的下一脉冲判断所述存储单元是否满足第二预设条件。

可以理解地，本发明实施例优选在存储单元经编程满足第一预设条件后，尽快执行判断与再次编程操作，从而节省编程时长。

在一实施例中，所述方法还包括以下步骤：在所述再次执行编程的步骤后，对所述存储单元执行编程抑制直至编程结束。在本实施例中，在再次执行编程的步骤后，不再进行判断/验证，直接执行编程抑制直至整个页的编程结束，从而节省编程时长。

可以理解地，对于经判断满足第二预设条件的存储单元，执行编程抑制直至编程结束。

在一实施例中，在所述存储单元满足第一预设条件前执行的所述编程过程中，所述存储单元的位线上加载第一预设电压；在对所述不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程时，所述存储单元的位线上加载第二预设电压；其中，所述第二预设电压大于所述第一预设电压。

图6示出了本发明实施例中再次编程操作期间的时序图。在实际应用中，为了配合不满足第二预设条件的存储单元的再次编程操作，还需要对波形电压配置上做修改。在所述存储单元满足第一预设条件前执行的所述编程过程中，即常规ISPP过程中，在所述存储单元的位线上通过加载低电位(第一预设电压)；而由于再次编程的编程电压要高于通过第一预设条件之前的编程电压，为了防止过编程，选中位线在再次编程的时候不能再加载低电位，而需要加载一个大于所述第一预设电压的电压。这个电压可以增加编程单元的沟道电势，减少沟道和栅极(字线)之间的电压差，从而降低编程速度，防止过编程。

此外，可以理解地，所述第二预设电压还应当小于编程抑制电压，从而避免产生编程抑制；即所述第二预设电压是介于低电位和编程抑制电压之间的一个电压。

下面结合具体示例对本发明再作进一步详细的说明；图7为本发明具体示例提供的存储器编程方法的流程示意图；图8为本发明具体示例提供的编程操作期间施加到存储单元上的电压示意图。

结合图7与图8所示，本发明具体示例采用步进式脉冲编程进行写操作。以NAND闪存器某一页里面的某个存储单元为例，开始编程后，先在该存储单元上加载一个起始编程电压，然后执行验证一，判断所述存储单元是否编写到第一目标阈值；如果没有达到第一目标阈值，再用高一些的电压继续编程；重复以上过程，直到在验证一步骤中发现这个存储单元的阈值电压已经被编写达到第一目标阈值；在下一脉冲对所述存储单元执行编程抑制；在所述编程抑制步骤的下一脉冲执行验证二，判断所述存储单元是否编写到第二目标阈值；如果没有达到第二目标阈值，再在下一脉冲用高一些的电压再次编程；接下来，考虑到编程时长，不再进行验证，直接对所述存储单元执行编程抑制直至编程结束；如果验证二中，所述存储单元的阈值电压达到第二目标阈值，则继续编程抑制直至编程结束。

图9为采用本发明实施例提供的编程方法进行编程的各阶段存储单元的阈值电压分布图。从图中可以看出，通过验证一时所有存储单元的阈值电压均超过目标阈值，编程态的分布范围较窄；通过验证一时，已经有存储单元的阈值电压发生下降，此时，编程态的分布范围变宽；而在经过再次编程后，一部分存储单元的阈值电压由于再次编程而升高，从而缩小了整个编程态的分布范围。

图10为多值存储单元(MLC)采用本发明实施例提供的编程方法与采用相关技术编程方法进行编程的存储单元阈值电压分布对比图。从图中可以看出，采用本发明实施例提供的编程方法进行编程，获得的存储单元阈值电压分布更窄，因此，可以提高存储器的读窗口和保持特性。

在本发明的上下文中，所述存储器可以为三维存储器；进一步地，为可以3D NAND闪存器。所述存储器包括但不限于浮栅结构以及电荷俘获结构。此外，本发明各实施例适用于单值存储单元(SLC)、MLC、三位存储单元(TLC)或者更多位存储单元。

基于上述方法，并结合图11，本发明实施例还提供了一种存储器编程控制装置10。如图所示，所述装置10包括：

判断模块11，用于在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，判断所述存储单元是否满足第二预设条件；

控制模块12，用于对于不满足第二预设条件的存储单元，控制对其再次执行编程。

在一实施例中，所述第一预设条件为所述存储单元的阈值电压大于等于第一目标阈值；所述第二预设条件为所述存储单元的阈值电压大于等于第二目标阈值；其中，所述第二目标阈值大于等于所述第一目标阈值。

在一实施例中，所述存储器编程为步进式脉冲编程，

所述控制模块12，还用于在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，在下一脉冲对所述存储单元执行编程抑制；

所述判断模块11，具体用于在所述编程抑制步骤的下一脉冲判断所述存储单元是否满足第二预设条件。

在一实施例中，所述控制模块12，还用于在所述再次执行编程的步骤后，对所述存储单元执行编程抑制直至编程结束。

在一实施例中，所述控制模块12，还用于在所述存储单元满足第一预设条件前执行的所述编程过程中，控制所述存储单元的位线上加载第一预设电压；在对所述不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程时，控制所述存储单元的位线上加载第二预设电压；其中，所述第二预设电压大于所述第一预设电压。

需要说明的是，本发明提供的存储器编程控制装置实施例与存储器编程方法实施例属于同一构思；各实施例所记载的技术方案中各技术特征之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种存储器编程方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

对于不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程；

在所述存储单元满足第一预设条件前执行的所述编程过程中，所述存储单元的位线上加载第一预设电压；在对所述不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程时，所述存储单元的位线上加载第二预设电压；其中，所述第二预设电压大于所述第一预设电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一预设条件为所述存储单元的阈值电压大于等于第一目标阈值；所述第二预设条件为所述存储单元的阈值电压大于等于第二目标阈值；其中，所述第二目标阈值大于等于所述第一目标阈值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存储器编程为步进式脉冲编程(ISPP)，在所述存储器的存储单元经编程满足第一预设条件后，所述方法还包括以下步骤：

在下一脉冲对所述存储单元执行编程抑制；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

5.一种存储器编程控制装置，其特征在于，所述装置包括：

控制模块，用于对于不满足第二预设条件的存储单元，控制对其再次执行编程；

所述控制模块，还用于在所述存储单元满足第一预设条件前执行的所述编程过程中，控制所述存储单元的位线上加载第一预设电压；在对所述不满足第二预设条件的存储单元再次执行编程时，控制所述存储单元的位线上加载第二预设电压；其中，所述第二预设电压大于所述第一预设电压。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一预设条件为所述存储单元的阈值电压大于等于第一目标阈值；所述第二预设条件为所述存储单元的阈值电压大于等于第二目标阈值；其中，所述第二目标阈值大于等于所述第一目标阈值。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述存储器编程为步进式脉冲编程，

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制模块，还用于在所述再次执行编程的步骤后，对所述存储单元执行编程抑制直至编程结束。