DE19704999C2

DE19704999C2 - Verfahren zum Programmieren eines nichtflüchtigen Speichers

Info

Publication number: DE19704999C2
Application number: DE19704999A
Authority: DE
Inventors: Woong Lim Choi
Original assignee: LG Semicon Co Ltd
Current assignee: SK Hynix Inc
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2017-02-11
Also published as: KR100223868B1; TW331037B; KR980011498A; CN1170934A; US5892714A; DE19704999A1; JPH1065114A; CN1119835C; JP2789333B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Programmieren eines nichtflüchtigen Speichers.

Im allgemeinen besteht bei der Verwendung nichtflüchtiger Halbleiterspeicher als Massenspeichermedien, wie bei EEPROMs und Flash-EEPROMs, der Nachteil, dass es höchst schwierig ist, die hohen Kosten pro Bit bei den Speichern zu überwinden. Um dieses Problem zu lindern, wurden in jüngerer Zeit Mehrbitzellen vorgeschlagen.

Die Packungsdichte bei einem herkömmlichen nichtflüchtigen Speicher entspricht in 1-zu-1-Weise der Anzahl von Speicher zellen. Eine Mehrbitzelle speichert dagegen Daten von zwei Bits oder mehr in einer Speicherzelle, um so die Dichte von Daten auf derselben Chipfläche zu erhöhen, ohne die Größe einer Speicherzelle weiter zu verringern.

Bei Mehrbitzellen müssen pro Speicherzelle mehr als zwei Schwellenspannungen programmiert werden. Um z. B. Daten von zwei Bits pro Zelle zu speichern, muss die jeweilige Zelle mit 22, d. h. vier Schwellenpegeln programmierbar sein. Hier bei entsprechen die vier Schwellenpegel den Logikzuständen 00, 01, 10, und 11.

Bei der Mehrpegelprogrammierung besteht das kritischste Problem darin, dass die jeweiligen Schwellenspannungen eine statistische Verteilung aufweisen. Der Verteilungswert be trägt ungefähr 0,5 V.

Wenn die Verteilung durch genaues Einstellen der jeweiligen Schwellenpegel verringert wird, können mehr Pegel program miert werden, was wiederum die Anzahl von Bits pro Zelle er höht. Um die Spannungverteilung zu verringern, existiert ein Verfahren, bei dem unter Verwendung eines wiederholten Pro grammierens und Verifizierens programmiert wird.

Gemäß diesem Verfahren wird eine Reihe von Spannungsimpulsen an die Zellen angelegt, um eine jeweilige nichtflüchtige Speicherzelle auf die vorgesehenen Schwellenpegel zu pro grammieren. Um klarzustellen, ob eine Zelle einen beabsich tigten Schwellenpegel erreicht hat, wird zwischen den je weiligen Programmierspannungsimpulsen ein Lesevorgang ausge führt.

Wenn sich während der Verifizierung ergibt, dass der Schwel lenpegel den vorgesehenen Wert erreicht hat, endet die Pro grammierung. Mit diesem Verfahren des wiederholten Program mierens und Verifizierens ist es schwierig, die Fehlerverteilung hinsichtlich der Schwellenpegel zu verringern, und zwar auf Grund der begrenzten Impulsbreite der Programmier spannung. Außerdem ist der Algorithmus des wiederholtes Pro grammierens und Verifizierens durch eine zusätzliche Schal tung zu realisieren, was die Fläche der Peripherieschaltun gen des Chips erhöht. Ferner verlängert das Wiederholungs verfahren die Programmierzeit. Um diesen Nachteil zu über winden, schlug R. Cernea von SunDisk Co., Ltd. im am 6. Juni 1996 erteilten US-Patent 5,422,842 ein Verfahren zum gleich zeitigen Programmieren und Verifizieren vor.

Fig. 1A zeigt das Symbol- und Schaltbild eines von Cernea vorgeschlagenen nichtflüchtigen Speichers, der elektrisch beschreibbar ist. Wie es in Fig. 1A dargestellt ist, besteht die nichtflüchtige Speicherzelle aus einem Steuergate 1, ei nem potentialungebundenen Gate 2, einer Source 3, einem Ka nalbereich 4 und einem Drain 5.

Wenn an das Steuergate 1 und den Drain 5 Spannungen angelegt werden, die dazu ausreichen, eine Programmierung hervorzuru fen, fließt ein Strom zwischen dem Drain 5 und der Source 3. Dieser Strom wird mit einem Bezugsstrom verglichen, und wenn er einen Wert erreicht, der dem Bezugsstrom entspricht oder kleiner ist, wird ein Programmierabschlusssignal erzeugt.

Der oben angegebene Ablauf ist in Fig. 1B veranschaulicht.

Die automatische Verifizierung des programmierten Zustands gleichzeitig mit dem Programmieren gemäß diesem Stand der Technik kann den Nachteil der Wiederholung der Programmveri fizierung in gewissem Ausmaß kompensieren.

Jedoch schlug R. Cernea kein System vor, bei dem eine an das Steuergate 1 der Speicherzelle angelegte Spannung den Schwellenpegel einstellt. Das am 27. August 1991 erteilte US Patent 5,043,940 offenbart das Variieren von Bezugsströmen, wie sie je dem der Pegel entsprechen, als Verfahren zum Ausführen einer Mehrpegel programmierung. Bei diesem Verfahren ist, wie es in Fig. 1B dargestellt ist, die Beziehung zwischen den Bezugsströmen zur Erkennung und den Schwel lenspannungen der Zelle weder explizit noch linear.

Daher haben stromgesteuerte Programmierverfahren wie die vorstehend ge nannten den Nachteil, dass eine direkte und effektive Kontrolle der mehreren Pegel nicht einfach ist.

Aus der DE 39 25 153 ist ein Verfahren zum Programmieren einer nichtflüch tigen Speicherzelle bekannt, die aus einem Steuergate, einem Floatinggate so wie aus Source- und Drainbereichen mit dazwischen liegendem Kanalbereich eines Speichertransistors gebildet wird.

Zum Programmieren der Speicherzelle wird an das Steuergate eine erste Spannung 0 V angelegt, während an die Source des Speichertransistors bei spielsweise -2 V von einer Konstantspannungswandlerschaltung angelegt wer den. An den Drain wird eine hohe Spannung, z. B. +20 V mit Hilfe einer Hochspannungsschalter- und Spaltenverriegelungsschaltung angelegt.

Zu Beginn der Programmierung, also nachdem die erwähnten Spannungen an die Speicherzelle angelegt sind, befindet sich der Kanalbereich des Transis tors im nichtleitenden "AUS-ZUSTAND" und Elektronen tunneln vom Floating gate in das Draingebiet des Speichertransistors, wodurch die Schwellenspan nung allmählich abgesenkt wird, bis sie -2 V erreicht. Da die Sourcespannung 2 V und die Steuergatespannung 0 V beträgt, beginnt ein Stromfluß im Kanal gebiet zwischen Drain und Source vom Spaltenverriegelungs- und Hochspan nungsschalter.

Infolge dessen bricht die angelegte Hochspannung zusammen und das Tun nelphänomen endet, wodurch die Programmierung abgeschlossen ist.

Um unterschiedliche Schwellenspannungen zu programmieren, werden bei diesem bekannten Verfahren mit Hilfe der Konstantspannungswandlerschal tung unterschiedliche Sourcespannungen an den Speichertransistor angelegt.

Für eine Weiterbildung dieses bekannten Verfahrens ist eine Schreibendeer fassungsschaltung vorgesehen, die das Ende der Programmierung feststellt und darauf hin den Ausgang der Hochspannungsschalter- und Spaltenverrie gelungsschaltung definiert auf Masse legt. Hierzu wird der Strom vom Aus gang der Hochspannungsschalter- und Spaltenverriegelungsschaltung erfaßt und ein diese Schaltung mit Masse verbindender Schalter in seinen leitenden Zustand gesteuert, so daß nach Beendigung des Programmierens die Bitlei tung zuverlässig auf Masse gelegt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Programmieren einer nichtflüchtigen Speicherzelle auf mindestens zwei Schwellenpegel be reitzustellen, bei dem die Verschiebung der Schwellenpegel mit der Verschie bung der Steuergatespannung übereinstimmt und der jeweilige Schwellenpe gel gleichzeitig beim Programmieren verifiziert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird also zur Verifizierung der Schwellenpegel die Leitfähig keit des Kanalbereichs während der Programmierung der nichtflüchtigen Speicherzelle überwacht und die überwachte Leitfähigkeit wird mit einem Be zugswert verglichen, der vollständig unabhängig vom jeweils zu programmie renden Schwellenwert ist. Der Referenzwert für die Leitfähigkeit ist also eine einzige festgelegt Konstante für sämtliche zu programmierenden Schwellen spannungen.

Hierdurch läßt sich erreichen, daß die Schwellenspannungen unabhängig von statistischen Schwankungen im Aufbau der Speicherzelle auf den jeweils ge wünschten Wert eingestellt werden können und vor allem daß die Abstände zwischen den einzelnen Schwellenspannungen exakt eingehalten werden kön nen.

Die beigefügten Zeichnungen, die für ein weiteres Verständnis der Erfindung dienen sollen und nicht zur Beschränkung dienen, veranschaulichen Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.

Fig. 1A ist ein Schaltbild einer herkömmlichen nichtflüchti gen Speicherzelle;

Fig. 1B ist ein Kurvenbild zum Erläutern automatischer Veri fizierung/Programmierung beim herkömmlichen nichtflüchtigen Speicher gemäß Fig. 1A;

Fig. 2 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Programmierver fahrens unter Verwendung einer Stromerfassung gemäß dem ers ten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3A-3H sind Diagramme von Signalverläufen, wie sie an jeweiligen Knoten in der Schaltung von Fig. 2 vorliegen;

Fig. 4 ist ein Flussdiagramm, das Doppel- oder Mehrpegelpro grammierung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin dung veranschaulicht;

Fig. 5A ist ein Ersatzschaltbild der Kapazitäten beim nicht flüchtigen Speicher von Fig. 1A;

Fig. 5B ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Spannung an einem potentialungebundenen Gate und dem Strom durch einen Drain zeigt; und

Fig. 5C ist ein Kurvenbild, das die Änderung des Stroms vom Anfang bis zum Ende der Programmierung auf einen jeweiligen Pegel zeigt.

Nun werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben, zu denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.

Bei der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist der Programmiervorgang als Datenschreibvorgang defi niert, während ein Löschvorgang als Vorgang definiert ist, bei dem alle Daten in einem zu löschenden Block in denselben Zustand gebracht werden. Demgemäß kann ein Löschvorgang für einen Datenblock mit mindestens zwei Bits definiert werden. Demgemäß überführt das Löschen von Daten den Zustand der Schwellenspannungen in einer nichtflüchtigen Speicherzelle auf den niedrigsten oder höchsten Wert. Anders gesagt, kann als Löschvorgang entweder die Injektion oder die Entnahme von Ladungsträgern im bzw. aus einem potentialungebundenen Gate als Löschvorgang definiert werden. Beim Ausführungsbei spiel der Erfindung ist der Löschvorgang als Vorgang defi niert, der in einem n-Kanal-FET die Schwellenspannungen auf den höchsten Wert bringt.

Fig. 2 ist ein Diagramm eines nichtflüchtigen Speichersys tems zum Erläutern eines Programmierverfahrens für einen nichtflüchtigen Speicher gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Gemäß Fig. 2 umfasst der nichtflüchtige Speicher eine erste Spannungsquelle 6, eine zweite Spannungsquelle 7, eine drittte Spannungsquelle 8, einen Stromdetektor 9 sowie eine nicht flüchtige Speicherzelle 10 wie die in Fig. 1A dargestellte.

Das Symbol einer nichtflüchtigen Speicherzelle, wie es in Fig. 1A dargestellt ist, gibt den üblichsten Aufbau an. Das heißt, dass dann, wenn die verschiedenen Konstruktionen der zeitiger nichtflüchtiger Speicherzellen, wie eines Aufbaus mit einfachem Stapelgate eines Aufbaus mit unterteiltem Ka nal und dergleichen, im Hinblick auf einen Programmierbe triebsmodus vereinfacht werden, der in Fig. 1A dargestellte Aufbau erhalten wird.

In Fig. 2 bezeichnet das Symbol P_S ein von außen zugeführtes Programmierstartsignal, und V_ST kennzeichnet ein Program mierstopsignal.

Die erste Spannungsquelle 6 legt eine Spannung V_C,i (i = 0, 1, 2, . . n - 1) an ein Steuergate 1 einer nichtflüchtigen Speicherzelle 10 an, um während der Mehrpegelprogrammierung den Schwellenpegel i zu programmieren. Demgemäß hat die Spannung V_C,i Werte, die für die Programmierung für jeden Pegel verschieden sind.

Die zweite Spannungsquelle 7 legt eine Spannung V_D an den Drain 5 an, und die dritte Spannungsquelle 8 legt eine Span nung V_S an die Source 3 an. Die Spannung V_S kann beliebigen Wert aufweisen, jedoch wird der Einfachheit halber davon ausgegangen, dass V_S die Massespannung GND ist. Durch den Drain 5 fließt der Strom I_D,i(t).

Der Stromdetektor, der mit einer Bezugsstromstärke I_REF ar beitet, erzeugt ein Programmierstopsignal V_ST, wenn der durch den Drain 5 fließende Strom I_D,i(t) während der Pro grammierung auf den Schwellenpegel i die Bezugsstromstärke I_REF erreicht. Der Wert I_REF kann als Schwellenstrom be zeichnet werden. Der Zeitpunkt t_p,i bezeichnet den Zeit punkt, zu dem die Programmierung auf den Schwellenpegel i abgeschlossen ist. Hierbei hängt die Bezugsstromstärke I_REF von den elektrischen Eigenschaften der nichtflüchtigen Spei cherzelle 10 ab, auf die das erfindungsgemäße Programmier verfahren angewandt wird.

Der Strom I_D,i(t) durch den Drain 5 kann als zeitabhängiger Strom umdefiniert werden.

Der Strom I_D,i(t) repräsentiert die Stärke des Stroms durch den Drain 5, wie durch eine Spannung V_F,i(t) am potentialungebundenen Gate 2 während der Programmierung auf dem Pegel i ausgelöst. Der Strom hat im Anfangsstadium der Programmie rung einen sehr kleinen Leckstromanteil, der dem ausgeschal teten Zustand eines Kanalbereichs (oder dem Zustand unter der Schwelle) entspricht, wobei der ausgeschaltete Zustand während der Programmierung für eine bestimmte Zeitspanne eingehalten wird, nämlich bis zum Einschalten des Kanalbe reichs, d. h. bis zu einer Inversion, wenn der Strom I_D,i(t) stark ansteigt. Nach dem Durchschalten des Kanalbereichs er zeugt der Stromdetektor 9 ein Programmierstopsignal V_ST zu demjenigen Zeitpunkt, zu dem der Strom I_D,i(t) den Bezugs strom I_REF im Stromdetektor 9 erreicht.

Für die vorstehend angegebenen Bedingungen werden nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3A-3H und 4 Schritte für Ein zel- oder Mehrpegelprogrammierung beschrieben. Die Fig. 3A-3H zeigen Signalverläufe für jeden der Knoten in Fig. 2, und Fig. 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm für die genannten Schritte.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4 werden zunächst die Verfahrens schritte beim Programmieren einer nichtflüchtigen Speicher zelle gemäß der Erfindung erläutert.

Zunächst sei angenommen, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Programmieren einer nichtflüchtigen Speicherzelle auf die oben genannte nichtflüchtige Speicherzelle, wie eine EEPROM-Zelle, angewandt wird, die über das Steuergate 1, das potentialungebundene Gate, den Drain 5, die Source 3 und den Kanalbereich 4 zwischen dem Drain 5 und der Source 3 ver fügt, wobei die höchste Schwellenspannung im Löschzustand vorliegt.

Zum Programmieren wird eine erste Spannung an das Steuergate 1 angelegt, eine zweite Spannung wird an den Drain 5 angelegt und eine dritte Spannung wird an die Source 3 angelegt, so dass der Kanalbereich im Anfangsstadium abgeschaltet ist und Ladungsträger vom potentialungebundenen Gate 2 an den Drain 5 transportiert werden. Im Fall einer Programmierung auf mehrere Pegel wird die erste Spannung entsprechend der Programmierung auf jeden Schwellenpegel variiert. Die an den Drain 5 angelegte zweite Spannung ist höher als die an die Source 3 angelegte dritte Spannung.

Ein zwischen dem Drain 5 und der Source 3 fließender Strom (oder die Leitfähigkeit des Kanalbereichs 4) wird während der Programmierung auf jeden Schwellenpegel in der nicht flüchtigen Speicherzelle überwacht, und mindestens eine der ersten, zweiten und dritten Spannung, wie sie an das Steuer gate 1, den Drain 5 bzw. die Source 3 angelegt werden, wird abgeschaltet, um den Programmiervorgang zu beenden, wenn der Strom die Bezugsstromstärke erreicht.

Nachfolgend wird dieses Programmierverfahren genauer erläu tert.

Es sei angenommen, dass sich die zu programmierende Zelle im Löschzustand befindet, in dem sie die höchste Schwellenspan nung aufweist. Weiterhin ist angenommen, dass die Zelle aus einem FET mit potentialungebundenem Gate mit einem Aufbau besteht, bei dem ein n-Kanal auf einem p-Substrat (in Fig. 3 nicht dargestellt) ausgebildet ist.

Als erstes wird, wenn das in Fig. 3A dargestellte Program mierstartsignal P_s von außen angelegt wird, um eine Doppel- oder Mehrpegelprogrammierung auszuführen, eine negative Spannung V_C,i, wie sie an das Steuergate 1 anzulegen ist, für die Programmierung für den Pegel i eingestellt.

Die Spannung V_C,i sowie die Spannung V_D der Fig. 3B und 3C werden gleichzeitig mit dem Zuführen des Programmierstart signals P_S von Fig. 3A von der ersten bzw. zweiten Span nungsquelle 6 bzw. 7 an das Steuergate 1 bzw. den Drain 5 angelegt. Dadurch werden, um den Schwellenpegel i zu pro grammieren, Elektronen durch Tunneln vom potentialungebunde nen Gate 2 an den Drain 5 übertragen. Nachdem die Spannungen V_C,i und V_D an das Steuergate 1 bzw. den Drain 5 angelegt wurden, wird der Stromdetektor 9 zum Überwachen der Ladungs änderung am potentialungebundenen Gate 2 eingeschaltet. Wenn die Spannungen V_C,i und V_D an das Steuergate 1 bzw. den Drain 5 angelegt sind, wird eine Spannung V_F,i(t) zum Pro grammieren des Schwellenpegels i, wie in Fig. 3C darge stellt, an das potentialungebundene Gate 2 angelegt. Dabei werden die Spannungen V_C,i und V_D so angelegt, dass die An fangsspannung V_F,i(t) an das potentialungebundene Gate den Kanalbereich 4 im FET abschaltet, d. h., das die Anfangsspan nung V_F,i(t) niedriger als die Schwellenspannung V^F _TH ist. Demgemäß fließt kein Strom durch den Drain 5.

Wenn die Programmierung fortschreitet, werden Elektronen aus dem potentialungebundenen Gate entnommen, was die Spannung V_F,i in demselben erhöht, wie es in Fig. 3D dargestellt ist.

Wenn die Spannung am potentialungebundenen Gate 2 die Span nung V^F _TH erreicht, beginnt der Strom I_D,i(t) durch den Drain 5 zu fließen, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Wenn davon ausgegangen wird, dass die Programmierung auf den Schwellenpegel i abgeschlossen ist, wenn dieser Strom I_D,i(t) den Bezugswert I_REF erreicht, wird ein Programmier stopsignal V_ST vom Strom vom Stromdetektor 9 ausgegeben, wie es in Fig. 3F dargestellt ist.

Demgemäß überwacht der Stromdetektor 9 während der Program mierung auf den Schwellenpegel i den Drainstrom I_D,i(t). Die Erläuterung, dass der Stromdetektor 9 den durch den Drain 5 fließenden Strom I_D,i(t) überwacht, kann auch dahingehend zu verstehen sein, dass der Stromdetektor 9 die Spannungsände rung oder die Änderung von Ladungen auf dem potentialunge bundenen Gate 2, wie in den Fig. 3G bzw. 3H dargestellt, während der Programmierung auf den Schwellenpegel i über wacht. Auch kann dies so verstanden werden, dass der Strom detektor 9 die Änderung des im Kanalbereich fließenden Stroms überwacht. Das heißt, dass dann, wenn der Drainstrom den Bezugsstrom I_REF erreicht, wie in Fig. 3E dargestellt, die Spannung am potentialungebundenen Gate 2 die Bezugsspan nung V^R _REF für das potentialungebundene Gate 2 erreicht hat, die dem Bezugsstrom I_REF entspricht, wie in Fig. 3E darge stellt. Auch kann das Überwachen des Stroms I_D,i(t) als ein Überwachen der Leitfähigkeit einer im Kanalbereich 4 ausge bildeten Inversionsschicht angesehen werden.

Gemäß Fig. 2 wird das Programmierstopsignal V_ST an die erste und zweite Spannungsquelle 6 und 7 angelegt. Auf das Pro grammierstopsignal V_ST hin beenden die erste und/oder zweite Spannungsquelle 6 und 7 das Anlegen der Spannung V_C,i und/ oder der Spannung V_D, wie in den Fig. 3B und 3C dargestellt, an das Steuergate 1 und den Drain 5. Das heißt, dass dann, wenn, gemäß den Fig. 3G und 3H, zum Zeitpunkt t = t_P,i er kannt wird, dass der Drainstrom I_D,i(t) höher als der Be zugsstrom I_REF ist, die Programmierung auf den Schwellenpe gel i beendet ist. Daher repräsentiert der Zeitpunkt t_P,i den Zeitpunkt, zu dem der Schwellenpegel i programmiert ist.

Fig. 3G ist ein Kurvenbild, das die Änderung der Schwellen spannungen V^C _TH,1 und V^C _TH,2 am Steuergate 1 aufgetragen über der Zeit zeigt, wenn für den Schwellenpegel i die Werte i = 1 bzw. i = 2 gelten. Fig. 3 G zeigt auch, dass die Schwellenspannung V^C _TH,i am Steuergate 1 mit zunehmendem Rang des Pegels während der Programmierung auf mehrere Pegel abnimmt, was durch Verringern der Spannung V_C während der Programmierung erfolgen kann. Der Grund, dass die Seiten t_P,1 und t_P,2 zum Programmieren auf den ersten und zweiten Pegel verschieden sind, liegt darin, dass die Verschiebungen der Steuergatespannung V_C,i und der Schwellenspannung V^C _TH,i für die jeweiligen Pegel verschieden sind.

Indessen ist Fig. 3H ein Kurvenbild, das Änderungen der La dungsmenge auf dem potentialungebundenen Gate 2 gegenüber der anfänglichen Ladungsmenge Q_F,0(0) bis auf die Ladungs menge Q_F,1(t_P,1) zu demjenigen Zeitpunkt zeigt, zu dem die Programmierung auf den ersten Schwellenpegel abgeschlossen ist, und bis auf die Ladungsmenge Q_F,2(t_P,2) zum Zeitpunkt, zu dem die Programmierung auf den zweiten Schwellenpegel ab geschlossen ist, d. h. für den Fall, dass der Schwellenpegel i der erste bzw. zweite Pegel ist. Aus Fig. 3H ist auch er kennbar, dass dann, wenn die Spannung V_F,1(t) oder V_F,2(t) am potentialungebundenen Gate 2 die Bezugsspannung V^F _REF für das potentialungebundene Gate 2, wie sie dem Bezugsstrom I_REF(t = t_P,1, t = t_P,2) entspricht, erreicht, die Menge der Ladung auf dem potentialungebundenen Gate 2 von der Anfangs menge Q_F,0(0) auf die Menge Q_F,1(t_P,1) bzw. die Menge Q_F,2(t_P,2) abgenommen hat. Nach dem Beenden der Programmie rung für alle Pegel werden die Werte Q_F,1(t_P,1) und Q_F,2(t_P,2) aufrechterhalten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5A wird die Beziehung zwischen der an das Steuergate 32 angelegten Spannung V_C,i und der Schwellenspannung für den entsprechenden Pegel, wobei es sich um ein wesentliches Ergebnis der Erfindung handelt, er läutert. In Fig. 5A repräsentiert C_C die Kapazität zwischen dem Steuergate 1 und dem potentialungebundenen Gate 2, C_D repräsentiert die Kapazität zwischen dem Drain 5 und dem po tentialungebundenen Gate 2, und C_S repräsentiert die Kapazi tät zwischen der Source 3 (einschließlich dem Substrat) und dem potentialungebundenen Gate 2.

Die Summe C_T dieser Kapazitäten kann durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden:

C_T = C_C + C_D + C_S (1)

Die Kopplungskoeffizienten der jeweiligen Kapazitäten sind durch die folgenden Gleichungen definiert (2):

α_C = C_C/C_T, α_D = C_D/C_T, und α_S = C_S/C_T (2)

Auch kann die Spannung am potentialungebundenen Gate 2 wäh rend des Programmiervorgangs gemäß Fig. 5A durch die folgen de Gleichung (3) ausgedrückt werden:

V_F(t) = α_CV_C + α_DV_D(t) + α_SV_S + Q_F(t)/C_T
= α_C[V_C - V^C _TH(t)] + α_DV_D(t) + α_SV_S (3),

wobei Q_F(t) die Ladungsmenge zum Zeitpunkt t auf dem poten tialungebundenen Gate 2 repräsentiert.

Beim Programmiervorgang ist die Schwellenspannung V^C _TH(t) am Steuergate 1 durch die folgende Gleichung (4) definiert:

V^C _TH(t) = Q_F(t)/C_C (4)

Anders gesagt gibt in Gleichung (4) der Wert V^C _TH(t) die durch eine Ladungsmenge Q_F hervorgerufene Verschiebung der Schwellenspannung an, wie zum Zeitpunkt t am Steuergate 1 gemessen. Die Schwellenspannungsverschiebung durch die La dung Q_F betrifft die am Steuergate 1 gemessene Schwellen spannung, wie sie durch die Ladungen hervorgerufen wird, die sich im potentialungebundenen Gate 2 angesammelt haben.

Die Schwellenspannung V^F _TH am potentialungebundenen Gate 2 ist die dem aus dem potentialungebundenen Gate 2, der Source 3 und dem Drain 5, wie in Fig. 1 dargestellt, bestehenden Feldeffekttransistor eigene Schwellenspannung, die von den Herstellbedingungen abhängt, wie der Ionenimplantation in den Kanal und der Dicke einer Gateisolierschicht beim Herstellen der nichtflüchtigen Speicherzelle 10 von Fig. 2. Da her ist die Schwellenspannung V^F _TH am potentialungebundenen Gate 2 immer konstant. Jedoch hängt die Schwellenspannung V^C _TH am Steuergate 1 von der Menge von Ladungen Q_F auf dem potentialungebundenen Gate 2 ab.

Die Programmierung auf jeden Pegel wird zwangsweise dann an gehalten, wenn die Spannung V_F(t) am potentialungebundenen Gate die Bezugsspannung V^F _REF für das potentialungebundene Gate 2 erreicht. Es ist anmerkenswert, dass dann, wenn die Drainspannung V_D konstant ist, der Strom I_D,i(t) von der Spannung am potentialungebundenen Gate 2 abhängt und er eine eindeutig zur Spannung V_F,i am potentialungebundenen Gate 2 passende Beziehung zeigt. Demgemäß entspricht der Program mierendpunkt für jeden Pegel dem Zeitpunkt, zu dem der Strom I_D(t) den Bezugsstrom I_REF erreicht, und er entspricht auch dem Zeitpunkt, zu dem der Programmiervorgang abgeschlossen ist. Daher kann bei der Programmierung auf einen jeweiligen Schwellenwert die Spannung V_F(t_P) am potentialungebundenen Gate 2 zum Zeitpunkt des Programmierabschlusses durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt werden:

V_F(t_P) = V^F _REF = α_C[V_C - V^C _TH(t_P)] + α_DV_D + α_SV_S (5).

Durch Umordnen der Gleichung (5) zum Freistellen der Schwel lenspannung V^C _TH(t_P) am Steuergate 1 von der ersten Span nungsquelle 6 ergibt sich die folgende Gleichung (6):

V^C _TH(t_P) = V_C + (α_DV_D + α_SV_S - V^F _REF)/α_C = V_C+V1 (6),

wobei V1 wie folgt definiert ist:

V1 = (α_DV_D + α_SV_S - V^F _REF)/α_C (7).

Wenn die drei Parameter der Drainspannung V_D, der Source spannung V_S und der Bezugsspannung V^F _REF so eingestellt wer den, dass die Spannung V1 zum Endzeitpunkt des Beendens der Programmierung für jeden Pegel eine feste Konstante ist, zeigt die Beziehung der Verschiebungen der Steuergatespannung V_C und der Schwellenspannung V^C _TH Linearität.

Der einfachste Weg, die Spannung V1 zu einer festen Kons tante zu machen, besteht darin, alle Werte der Drainspannung V_D, der Sourcespannung V_S und der Bezugsspannung V^F _REF für die Programmierung auf jeden Pegel zu einer festgelegten Konstante zu machen. Das Fixieren der Bezugsspannung V^F _REF entspricht einem Konstantmachen des Bezugsstroms I_REF. Je doch kann, wie es aus der Gleichung (5) ersichtlich ist, die Drainspannung V_D und die Sourcespannung V_S jeweils nur dann konstant sein, wenn ihre Werte zum Zeitpunkt des Beendens der Programmierung auf jeden Pegel übereinstimmen. Das heißt, dass zwar die Drainspannung V_D und die Sourcespannung V_S zeitabhängig variabel sein können, sie ihren Zweck jedoch nur erfüllen, wenn ihren jeweiligen Werte zum Zeitpunkt des Beendens der Programmierung auf jeden Pegel übereinstimmen. Aus der Gleichung (5) ist es ersichtlich, dass die Steuer gatespannung V ebenfalls für jeden Pegel zeitabhängig sein kann. In diesem Fall ist der Wert V_C in Gleichung (5) der Wert zum Zeitpunkt des Beendens des Programmierens auf jeden Pegel.

Wie erläutert, kann, wenn die Spannung V1 für die Program mierung auf jeden Pegel zu einer Konstante gemacht wird, die für die Programmierung auf den Schwellenpegel I erforderli che Steuergatespannung V_C,i gemäß der Gleichung (6) durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

V^C _TH,i = V_C,i + V1 (mit i = 0, 1, 2, 3, . . ., n - 1) (8).

Aus dieser Gleichung ergibt sich, dass die zu programmieren den Schwellenpegel und die Steuergatespannungen, wie sie entsprechend den Schwellenpegeln angelegt werden, linear sind, mit der Steigung 1. Diese Schlussfolgerung ist auch in Fig. 5B dargestellt. Entsprechend sind, gemäß der Gleichung (4), die Mengen der Ladungen im potentialungebundenen Gate 2 ebenfalls linear zu den Steuergatespannungen.

Da V1 konstant ist, wie oben angegeben, kann die Verschie bung ΔV^C _TH,i der während der Mehrpegelprogrammierung an das Steuergate 1 angelegten Schwellenspannung direkt durch die folgende Gleichung (9) ausgedrückt werden:

ΔV^C _TH,i = ΔV_C,i (9).

Aus den Gleichungen (8) und (9) ist es ersichtlich, dass die Verschiebung der Schwellenspannung genau durch eine Ver schiebung der Steuergatespannung bei der Doppel- oder Mehr pegelprogrammierung eingestellt werden kann. Diese Art der Steuerung kann bei jedem beliebigen nichtflüchtigen Spei cher angewandt werden, wenn dieser dem allgemeinen System mit einem Steuergate, einem Kanalbereich, einer Source und einem Drain besteht, selbst wenn das System in gewissem Aus maß modifiziert ist. Es ist ersichtlich, dass die Steuer gatespannung gerade die Schwellenspannung wird, wenn die in der Gleichung (7) angegebene Konstante auf null gesetzt wird. Auch ist ersichtlich, dass obige Schlussfolgerung di rekt auf analoge Speicher anwendbar ist.

Zum Überwachen der Programmierung dann, wenn die obige Schlussfolgerung auf die Programmierung eines nichtflüchti gen Speichers angewandt wird, können die folgenden zwei Ver fahren verwendet werden.

Das erste ist ein Kanal-ein-zu-aus-Verfahren, bei dem der Kanal 4 im Anfangsstadium der Programmierung eingeschaltet wird, um dafür zu sorgen, dass der größte Drainstrom fließt, und Elektronen in das potentialungebundene Gate 2 mit fort schreitender Programmierung injiziert werden, um für eine Verringerung der Spannung am potentialungebundenen Gate zu sorgen, mit daraus folgender Abnahme des Drainstroms, bis der Drainstrom den vorbestimmten Bezugsstrom I_REF erreicht, wenn die Programmierung zu beenden ist.

Das zweite ist ein Kanal-aus-zu-ein-Verfahren, das dem Ka nal-ein-zu-aus-Verfahren entgegengesetzt ist, bei dem Span nungen an jede Elektrode angelegt werden, um nicht nur den Kanal 4 im Anfangsstadium eines Programmiervorgangs abzu schalten, d. h., um dafür zu sorgen, dass die Spannung am po tentialungebundenen Gate niedriger als die Schwellenspannung V^F _TH für das potentialungebundene Gate ist, sondern um auch dafür zu sorgen, dass Elektronen an das potentialungebundene Gate 2 abgezogen werden. Daher steigt, während der Program miervorgang abläuft, die Spannung am potentialungebundenen Gate auf einen Wert, der am Ende, wenn der Kanal eingeschal tet wird, höher als die Schwellenspannung V^F _TH für das po tentialungebundene Gate ist. Der Endpunkt für den Program miervorgang kann der Moment sein, zu dem der Kanal einge schaltet wird, oder es kann ein beliebiger Zeitpunkt nach dem Einschalten sein. Das heißt, dass der Bezugsstrom I_REF der Schwellenstrom sein kann, oder dass dies ein beliebiger Wert über dem Schwellenwert sein kann.

Im Fall einer Mehrpegelprogrammierung auf mehr als zwei Pe gel ändern sich, wenn die Steuergatespannungen V_C,i, wie sie einem jeweiligen Pegel entsprechen, geändert werden, auch die anfänglichen Spannungen V_F,i(t = 0) am potentialungebun denen Gate für die Programmierung auf jeden Pegel. Dieser Prozess ist gut aus Fig. 5C ersichtlich. Hierbei ist, für die Programmierung auf jeden Pegel, V^F _REF (oder I_REF) eine Konstante, und der Wert V_C,i ist umso kleiner, je niedriger der Rang des Pegels ist. Der Drainstrom I_D ist vor dem Ein schalten null, und der Einschaltpunkt und der Programmier endpunkt hängen von den Eigenschaften eines Transistors ab.

Das Ein-auf-aus-Verfahren ist in der US-Patentanmeldung Nr. 09/542,652 desselben Erfinders offenbart. Das Verfahren des Programmierens bei der vorliegenden Erfindung ist das Aus- auf-ein-Verfahren. Im Vergleich zum Ein-auf-aus-Verfahren ist es ersichtlich, dass das Aus-auf-ein-Verfahren kleineren Energieverbrauch aufweisen kann. Auch kann dann, wenn eine Ein-Schwelle als Programmierendpunkt erfasst wird, ein Mess verstärker sehr einfach realisiert werden.

Gemäß der obigen theoretischen Schlussfolgerung kann beim Programmieren mit dem Aus-auf-ein-Verfahren dann, wenn eine Verschiebung ΔV^C _TH,i vom Löschzustand, der dem höchsten Pe gel entspricht, auf einen entsprechenden Schwellenpegel er kannt wird, die Programmierung für den Pegel dadurch erfol gen, dass als Steuergatespannung ein Wert angelegt wird, der durch Subtrahieren der Verschiebung ΔV^C _TH,i für einen ge wünschten Pegel vom bereits bekannten höchsten Pegel V_C,0 abgezogen wird, und dann auf den automatischen Abschluss des Programmiervorgangs gewartet wird, was durch den Stromdetek tor 9 von Fig. 2 erfolgt.

Indessen hängt der Endzeitpunkt für die Programmierung auf jeden Pegel von den elektrischen Eigenschaften einer Spei cherzelle und der an jeden Knoten angelegten Spannung ab.

Nun werden Verfahren zum Bestimmen der Steuergatespannung V_C,0 und des Bezugsstroms I_REF zur Verwendung bei der Pro grammierung auf den höchsten Pegel erläutert.

Wenn der gewünschte höchste Pegel V^C _TH,0, die Drainspannung V_D und die Sourcespannung V_S für eine vorgegebene Speicher zelle bestimmt sind, verbleiben aus den Gleichungen (7) und (8) die zwei Parameter V_C,0 und die Bezugsspannung V^F _REF. Da die Drainspannung V_D und die Sourcespannung V_S festliegen, steht die Spannung V^F _REF in eindeutigem Zusammenhang mit dem Wert I_REF. Dann wird die Speicherzelle durch V^C _TH,0, einge stellt, V_D und V_S werden an die Speicherzelle angelegt und es wird der Anfangsdrainstrom I_G,0 gemessen. Dabei ent spricht der Wert I_G,0 zu diesem Zeitpunkt tatsächlich I_REF. In diesem Fall wird V_C,0 unter Berücksichtigung der Pro grammierzeit bestimmt. Wenn V_C,0 einmal bestimmt ist, kann der Wert I_REF durch das oben genannte Verfahren bestimmt werden. Der Wert I_REF kann durch verschiedene andere Verfah ren als die obigen gemessen werden.

In den bisherigen Erläuterungen sind Fälle beschrieben, bei denen die Spannung V1, wie durch die Gleichung (7) gegeben, als feste Konstante eingestellt ist. Wenn die Parameter in der Gleichung (7) so eingestellt werden, dass der Wert V1 für die Programmierung auf jeden Pegel verschieden ist, wie es aus der Gleichung (8) ersichtlich ist, zeigen die Steuer gatespannung V_C,i und die entsprechende Schwellenspannung V^C _TH,i nichtlineare Beziehung. Demgemäß haben die Verschie bung der Steuergatespannung und die Verschiebung der ent sprechenden Schwellenspannung voneinander verschiedene Wer te. In diesem Fall können, durch zweckdienliches Einstellen des Bezugsstroms I_REF für jeden Pegel, die Schwellenspannun gen für jeden Pegel auf gewünschte Werte programmiert wer den, jedoch nur dann, wenn die nichtlineare Beziehung zwi schen der Steuergatespannung V_C,i und der entsprechenden Schwellenspannung V^C _TH,i experimentell erhalten wurde.

Beim bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Aus- auf-ein-Programmierverfahren gemäß der Erfindung auf eine Zelle angewandt, die die einfachste und grundsätzlichste Stapelgatestruktur aufweist. Jedoch ist, wie angegeben, das Aus-auf-ein-Verfahren auch beim Programmieren einer nicht flüchtigen Speicherzelle anwendbar, die auf irgendeine ande re Form modifiziert wurde.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Zelle mit der ein fachsten grundsätzlichsten Stapelgatestruktur kann für ein Tunneln durch eine Gate-Dielektrikumsschicht gesorgt werden, die zwischen dem die Source und den Drain enthaltenden Subs trat und dem potentialungebundenen Gate angeordnet ist, oder durch einen Isolierfilm zwischen dem potentialungebundenen Gate und dem Steuergate. In jedem dieser Fälle kann die Pro grammierung erfolgen, wenn zweckdienliche Spannungen an das Gate und die Anschlüsse für den Drain sowie die Source und das Substrat angelegt werden, so dass nicht nur die Zelle abgeschaltet wird, sondern auch Elektronen vom potentialun gebundenen Gate abgezogen werden, wobei die Programmierung beendet wird, wenn der Drainstrom einen vorbestimmten Be zugsstrom erreicht. Wenn z. B. Elektronen in den Drain abge zogen werden sollen, kann ein elektrisches Feld, das dazu ausreicht für ein Tunneln zwischen dem potentialungebundenen Gate 2 und dem Drain 5 zu sorgen, eingestellt werden, wenn eine negative Spannung an das Steuergate 1, eine positive Spannung an den Drain 5 und die Massespannung oder eine po sitive Spannung unter der Drainspannung an die Source und das Substrat angelegt werden. In diesem Fall wird eine Drainspannung über der Sourcespannung angelegt, so dass ein Strom zwischen dem Drain 5 und der Source 3 fließt, der überwacht wird, um den Programmiervorgang zu beenden, wenn er den Wert I_REF erreicht. Wie es sich aus den Gleichungen (7), (8) und (9) ergibt, kann eine programmierte Schwellen spannung abhängig von den angelegten Spannungen größer als null sein, was aber nicht der Fall sein muss. Wenn sie grö ßer als null ist, wirkt die Speicherzelle als Verarmungs transistor.

Betreffend die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele, bei denen zwar n-Transistoren als Beispiele verwendet sind, auch dann, wenn das erfindungsgemäße Programmierverfahren bei p-Transistoren verwendet wird, das identische Ergebnis erhalten werden, wenn nur die Polaritäten der angelegten Spannungen umgekehrt werden.

Jedoch bewirkt in diesem Fall das Absenken der Spannung am potentialungebundenen Gate durch die Aufnahme von Elektro nen, dass der Transistor vom ausgeschalteten in den einge schalteten Zustand übergeht. Daher sollten im Fall eines p- Transistors Spannungen so an jedes Gate und die Anschlüsse angelegt werden, dass der Kanal im Anfangszustand einge schaltet ist und Elektronen in das potentialungebundene Gate injiziert werden.

Das insoweit erläuterte erfindungsgemäße Programmierverfah ren gilt unabhängig vom Programmiermechanismus, wie Injek tion heißer Ladungsträger oder Tunneln. Daher ist es er sichtlich, dass das erfindungsgemäße Programmierverfahren auf jeden Typ von Programmiermechanismus anwendbar ist, der in Zusammenhang mit der für die Erfindung wichtigen Glei chung (3) steht.

Insoweit wurden Verfahren für Einfach- und Mehrfachpegel programmiervorgänge erläutert.

Nun wird ein Löschverfahren unter Verwendung des oben ge nannten Programmierverfahrens unter Verwendung eines n-Tran sistors als Beispiel erläutert.

Wie bereits definiert, ist beim erfindungsgemäßen Program mierverfahren ein Löschvorgang eine Injektion von Ladungs trägern (spezieller Elektronen) in das potentialungebundene Gate. Daher kann der Löschvorgang entweder durch Injektion heißer Ladungsträger oder durch Tunneln erfolgen.

Bei der Erfindung bedeutet der Löschzustand einen Fall, bei dem der Schwellenpegel am höchsten ist, d. h. V^C _TH,0. Anders gesagt, sind alle nichtflüchtigen Speicherzellen innerhalb eines vorgegebenen Löschblocks auf den höchsten Pegel pro grammiert. Demgemäß kann ein Löschprozess durch die folgen den Schritte ausgeführt werden.

Als erstes werden Elektronen so injiziert, dass die Schwel lenpegel aller Zellen innerhalb eines ausgewählten Blocks höher als der Pegel null werden, d. h. V^C _TH,0. Dann werden, wenn der Pegel null, bei dem die Spannung am Steuergate 1 den Wert V_C,0 hat, alle ausgewählten Zellen programmiert. Hierbei kann, wie erläutert, der Wert V_C,0 wahlfrei in zweckdienlicher Weise eingestellt werden.

Wie oben beschrieben, ist die Erfindung hinsichtlich der folgenden Punkte von Vorteil:

- Erstens erleichtert es die Mehrpegelprogrammierung, dass nur die Steuergatespannung zu variieren ist, um den Program miervorgang für jeden Schwellenpegel auszuführen.
- Zweitens ist eine genaue Einstellung der Verschiebung je der Schwellenpegelspannung möglich, da die Beziehung zwi schen jedem der Schwellenspannungspegel und jeder der ent sprechenden Steuergatespannungen linear ist und die Ver schiebung der Schwellenspannung mit der Verschiebung der Steuergatespannung übereinstimmt.
- Drittens ist keine Vorprogrammierung vor einem Löschvor gang erforderlich.
- Viertens beseitigt die Erleichterung gleichzeitiger Pro grammierung und Verifizierung innerhalb der nichtflüchtigen Speicherzelle selbst das Erfordernis einer gesonderten Schaltung für verifizierendes Programmieren, was dazu bei trägt, die Programmiergeschwindigkeit zu erhöhen.
- Fünftens ist der Energieverbrauch sehr gering, da die Pro grammierung endet, wenn die Zelle vom ausgeschalteten in den eingeschalteten Zustand übergeht.
- Sechstens ist die Genauigkeit bei der Mehrpegelprogrammie rung, d. h. die Fehlerverteilung der programmierten Schwellenspannungen, nur durch Parameter genau bestimmt, wie sie zum Herstellzeitpunkt des nichtflüchtigen Speichers und durch angelegte Vorspannungen festgelegt werden. Demgemäß hängt die Fehlerverteilung der jeweiligen Pegel bei der Pro grammierung eines nichtflüchtigen Speichers gemäß der Erfin dung nicht von der Anzahl von Programmier/Lösch-Zyklen ab. Selbst während eines Programmiervorgangs hängt der Speicher nicht von Ladungsträgerfallen in einer Oxidschicht, von der Beweglichkeit von Ladungsträgern im Kanal, vom Bitleitungs widerstand sowie instabilen oder unvorhersagbaren elektri schen Parametern ab.
- Siebtens ermöglicht die spannungsgesteuerte Programmierung mittels der Steuerung der Gatespannung beim erfindungsgemä ßen Verfahren zum Programmieren eines nichtflüchtigen Spei chers eine viel einfachere und genauere Mehrpegelprogrammie rung als dies beim herkömmlichen stromgesteuerten Typ der Fall ist.

Claims

1. Verfahren zum Programmieren einer nichtflüchtigen Speicherzelle auf mindestens zwei Schwellenpegel, die ein Steuergate (1), ein potential ungebundenes Gate (2), einen Drain (5), eine Source (3) und einen Kanal bereich (4) zwischen dem Drain (5) und der Source (3) aufweist, mit folgen den Schritten:

- Anlegen einer ersten Spannung (V_C,i) an das Steuergate (1), die ab hängig vom zu programmierenden Schwellenpegel verschieden ist,
- Anlegen einer zweiten und einer dritten Spannung (V_D, V_S) an den Drain (5) bzw. die Source (3), so daß der Kanalbereich (4) im Anfangsstadi um abgeschaltet ist und Ladungsträger zur Programmierung vom potenti al ungebunden Gate (2) an den Drain (5) übertragen werden,
- Überwachen der Leitfähigkeit des Kanalbereichs (4) während der Pro grammierung der nichtflüchtigen Speicherzelle,
- Vergleichen der überwachten Leitfähigkeit mit einem Bezugswert, der eine von dem jeweils zu programmierenden Schwellenwert unabhängi ge, festgelegte Konstante ist, und
- Beenden der Programmierung durch Wegnehmen wenigstens einer Spannung unter der ersten, zweiten und dritten Spannung, wenn die über wachte Leitfähigkeit den Bezugswert erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Überwa chen der Leitfähigkeit des Kanalbereichs (4) die Spannung am potentialunge bundenen Gate (2) überwacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Überwa chen der Leitfähigkeit des Kanalbereichs (4) der während der Programmierung durch den Drain (5) fließende Strom überwacht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Überwa chen der Leitfähigkeit des Kanalbereichs (4) eine Änderung der Ladungsträ germenge auf dem potentialungebundenen Gate (2) überwacht wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass sich die erste Spannung (V_c,i) linear zu den mindestens zwei Schwellenpegeln der Speicherzelle ändert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannung (V_c,i) nichtlinear zu den mindestens zwei Schwellen pegeln der Speicherzelle ändert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spannung (V_c,i) einen negativen Wert aufweist, der sich ent sprechend der Programmierung auf jeden Pegel bei der Mehrpegelprogrammie rung ändert, und dass die zweite und die dritte Spannung (V_D, V_S) jeweils po sitiv sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Spannung (V_S) die Massespannung oder eine positive Spannung unter der zweiten Spannung (V_D) ist.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Bezugswert ein Schwellenwert der nichtflüchtigen Spei cherzelle ist.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Löschen einer nichtflüchtigen Speicherzelle durch Injekti on von Elektronen in das potentialungebundene Gate (2) gemäß einem belie bigen Verfahren auf solche Weise erfolgt, dass die nichtflüchtige Speicherzelle die höchste Schwellenspannung aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das ver wendete Verfahren entweder Injektion heißer Ladungsträger oder Tunneln ist.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das potentialungebundene Gate (2), die Source (3), der Drain (5) und der Kanalbereich (4) entweder in einem n- oder einem p-Transistor enthalten sind.