JP2011502323A - 不揮発性マルチレベルメモリセル - Google Patents

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Abstract

本開示は、不揮発性マルチレベルメモリセルを動作させるための方法、デバイス、モジュールおよびシステムを含む。1つの方法の実施形態は、行選択線に結合された第1のセルに、第1のセルをプログラムすることができる第1の複数のプログラムステートを割り当てるステップを含む。この方法は、行選択線に結合された第2のセルに、第2のセルをプログラムすることができる第2の複数のプログラムステートを割り当てるステップを含み、第2の複数のプログラムステートは、第1の複数のプログラムステートよりも多い。この方法は、第2の複数のプログラムステートのうち1つに第2のセルをプログラムする前に、第1の複数のプログラムステートのうち1つに第1のセルをプログラムするステップを含む。
【選択図】図2

Description

本開示は、一般には半導体デバイス、より詳細には不揮発性マルチレベルメモリセルを有するメモリデバイスに関する。
メモリデバイスは、典型的には、コンピュータまたはその他の電子デバイスの内部部品、半導体、集積回路として提供される。とりわけ、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリーメモリ(ROM)、動的ランダムアクセスメモリ(DRAM)、同期動的ランダムアクセスメモリ(SDRAM)およびフラッシュメモリを含む、様々なタイプのメモリが存在する。
フラッシュメモリデバイスは、広範囲のエレクトロニクス用途のための不揮発性メモリとして利用される。フラッシュメモリデバイスは、典型的には、記録密度を高くし、信頼度を高くし、消費電力を小さくすることができる1トランジスタメモリセルを使用する。
フラッシュメモリの用途としては、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(PDA)、デジタルカメラおよび携帯電話のメモリが挙げられる。ベーシックインプット/アウトプットシステム(BIOS)などのプログラムコードやシステムデータは、典型的には、フラッシュメモリデバイス内に記憶される。この情報は、とりわけパーソナルコンピュータシステムで使用することができる。
2つの一般的なタイプのフラッシュメモリアレイのアーキテクチャは、「NAND」アーキテクチャおよび「NOR」アーキテクチャであり、それぞれの基本的なメモリセル構造が構成される論理形式に関してそのように称される。
NANDアレイアーキテクチャは、アレイのそれぞれのフローティングゲートメモリセルのゲートがライン、たとえばワード線を行毎に行選択線に結合するように、フローティングゲートメモリセルのアレイをマトリックス状に配列する。しかしながら、各メモリセルは、そのドレインによって列センス線、たとえばビット線に直接結合されるわけではない。そのかわりに、アレイのメモリセルは、ソース線と列センス線の間で、ソースとドレインに直列で結合される。
NANDアレイアーキテクチャ内のメモリセルを、所望の状態に構成、たとえばプログラムすることができる。すなわち、電荷をメモリセルのフローティングゲートに配置したり、メモリセルのフローティングゲートから除去したりして、セルを複数の格納状態にすることができる。たとえば、シングルレベルセル(SLC)は2つのバイナリステート、たとえば1または0を表すことができる。フラッシュメモリセルは、3桁以上、たとえば1111、0111、0011、1011、1001、0001、0101、1101、1100、0100、0000、1000、1010、0010、0110および1110などの複数のバイナリステートを格納することもできる。このようなセルは、マルチステートメモリセル、マルチビットセルまたはマルチレベルセル(MLC)と称することができる。MLCにより、各セルが1ビット超を表すので、メモリセルの数を増やすことなく、より高密度のメモリを製造することができるようになる。MLCは、2つ以上のプログラムステートを有することができ、たとえば、4ビットを表すことができるセルは、15個のプログラムステートおよび1つの消去ステートを有することができる。
NANDフラッシュメモリをスケーリングする際、隣接するメモリセルフローティングゲート同士を結合させる寄生容量が問題となる。フローティングゲート−フローティングゲート(FG−FG)間の干渉により、分散がより緊密であるべきときに、Vtをより広範囲に分散させる可能性がある。より広範囲に分散させた結果、プログラムされた性能の劣化ならびにその他の問題が引き起こされる可能性がある。
シングルレベルセル(SLC)NANDアレイに関するこれらの問題は、マルチレベルセル(MLC)NANDアレイにおいて起こる問題よりもさらに大きい。MLCメモリは、格納されるステート毎に異なるしきい値レベルを使用することによって、それぞれのセルにマルチビットを格納する。SLCメモリデバイスと比べて、隣接するしきい値電圧分散同士の差は、非常に小さくすることができる。したがって、MLCデバイス内のフローティングゲート−フローティングゲート結合の効果は、非常に高くなる。
本開示の諸実施形態とともに使用することができる不揮発性メモリアレイの一部分を概略的に示す図である。 本開示の一実施形態による異なるビット割り当てを有するセルに関連するしきい値電圧分散イメージを示す図である。 本開示の一実施形態による異なるビット割り当てを有するセルに関連するしきい値電圧分散イメージを示す図である。 本開示の一実施形態による少なくとも1つのメモリデバイスを有する電子メモリシステムの機能的ブロック図である。 本開示の一実施形態による少なくとも1つのメモリデバイスを有するメモリモジュールの機能的ブロック図である。
本開示の諸実施形態により、不揮発性マルチレベルメモリセルを動作させるための方法、デバイスおよびシステムが提供される。1つの方法の実施形態は、行選択線に結合された第1のセルに、第1のセルをプログラムすることができる第1の複数のプログラムステートを割り当てるステップを含む。この方法は、行選択線に結合された第2のセルに、第2のセルをプログラムすることができる第2の複数のプログラムステートを割り当てるステップを含み、この第2の複数のプログラムステートは、第1の複数のプログラムステートよりも多い。この方法は、第2の複数のプログラムステートのうち1つに第2のセルをプログラムする前に、第1の複数のプログラムステートのうち1つに第1のセルをプログラムするステップを含む。
いくつかの実施形態では、行選択線に結合された第3のセルが、第3のセルをプログラムすることができる第3の複数のプログラムステートに割り当てられる。そのような実施形態では、第3の複数のプログラムステートは、第2の複数のプログラムステートよりも多く、第3のセルは、第1および第2のセルの後にプログラムされる。複数のセルに割り当てられた複数のプログラムステートおよび/またはビットセルの割り当ては、複数のセルに関連するプログラミングシーケンスに基づくことができる。
本開示の以下の詳細な説明では添付の図面が参照されるが、その図面は、本開示の一部を成し、本開示の様々な実施形態をどのように実施し得るかを例示するものである。これらの実施形態は、当業者が本開示の諸実施形態を実施できるようにするのに十分に詳細に記載されるが、その他の実施形態を利用することができ、本開示の範囲から逸脱することなくプロセス変更、電気的な変更および/または構造的変更を成し得ることを理解されたい。
図1は、本開示の諸実施形態とともに使用することができる不揮発性メモリアレイ100の一部分を概略的に示す図である。図1の実施形態は、NANDアーキテクチャ不揮発性メモリを示す。しかしながら、本明細書に記載される諸実施形態は、この例に限定されるものではない。図1に示されように、メモリアレイ100は、行選択線105−1、・・・、105−Nおよび交差する列センス線107−1、・・・、107−Mを含む。本明細書では、行選択線を、「ワード線」と称することができ、列センス線を「ビット線」と称することができる。デジタル環境でのアドレス指定を簡単にするために、ワード線105−1、・・・、105−Nの数およびビット線107−1、・・・、107−Mの数はそれぞれ、2の累乗のいずれかの数となり、たとえば256ワード線×4,096ビット線となる。
メモリアレイ100は、NANDストリング109−1、・・・、109−Mを含む。NANDストリングはそれぞれ、不揮発性メモリセル111−1、・・・、111−Nを含み、これらのセルはそれぞれ、ワード線105−1、・・・、105−Nとローカルビット線107−1、・・・、107−Mの交点に配置される。各NANDストリング109−1、・・・、109−Mの不揮発性メモリセル111−1、・・・、111−Nは、ソース選択ゲート(SGS)たとえば電界効果トランジスタ(FET)113とドレイン選択ゲート(SGD)たとえばFET119との間で、ソースからドレインに直列に接続される。ソース選択ゲート113は、ローカルビット線107−1とソース選択線117との交点に配置され、一方、ドレイン選択ゲート119は、ローカルビット線107−1とドレイン選択線115との交点に配置される。
図1に例示された実施形態に示されるように、ソース選択ゲート113のソースは、共通ソース線123に接続される。ソース選択ゲート113のドレインは、対応するNANDストリング109−1のメモリセル111−1のソースに接続される。ドレイン選択ゲート119のドレインは、ドレインコンタクト121−1で、対応するNANDストリング109−1に関するローカルビット線107−1に接続される。ドレイン選択ゲート119のソースは、対応するNANDストリング109−1の最後のメモリセル111−N、たとえばフローティングゲートのトランジスタのドレインに接続される。
様々な実施形態において、不揮発性メモリセル111−1、・・・、11l−Nの構造は、ソースと、ドレインと、フローティングゲートまたは電荷格納層と、制御ゲートとを含む。不揮発性メモリセル111−1、・・・、111−Nの制御ゲートは、それぞれワード線105−1、・・・、105−Nに接続される。不揮発性メモリセル111−1、・・・、111−Nの列は、所与のローカルビット線、たとえば107−1、・・・、107−Mにそれぞれ結合された、NANDストリング、たとえば109−1、・・・、109−Mを構成する。不揮発性メモリセルの行は、所与のワード線、たとえば105−1、・・・、105−Nに共通して結合される。ANDアレイアーキテクチャは、メモリセルのストリングが選択ゲート間に並列に結合されることを除き、同じようにレイアウトされることになる。
当業者には理解されるように、選択されたワード線、たとえば105−1、・・・、105−Nに結合されたセルのサブセットを、グループとして一緒にプログラムおよび/または読み取ることができる。プログラミング動作、たとえば書き込み動作は、所望のプログラムステートに対応する所望のプログラム電圧レベルまで、選択されたセルのしきい値電圧(Vt)を上げるために、複数のプログラムパルス、たとえば16V〜20Vを選択されたワード線に印加するステップを含むことができる。読み取り/感知動作は、選択されたセルのステートを決定するために、選択されたセルに結合されたビット線の電圧および/または電流の変化を感知するステップを含むことができる。読み取りおよび/またはプログラム確認動作は、選択されていないセルのしきい値電圧に関係なく、選択されていないセルを導通状態にするのに十分な電圧、たとえば5.5Vでストリングの選択されていないセルにバイアスしながら、読み取り電圧、たとえば0V〜5Vを選択されたワード線に印加するステップを含むことができる。選択されたワード線に印加された具体的な読み取り電圧に応答して、選択されたセルが導通するか否かを決定するために、読み取られている/確認されている選択されたセルに対応するビット線を感知することができる。
様々な例において、ビット線107−1、・・・、107−Mを、偶数番号が付けられたビット線と奇数番号が付けられたビット線とに分けることができる。そのような場合には、図2および3に関連して以下にさらに記載されるように、選択されたワード線および偶数番号が付けられたビット線に対応するセルを、一緒にプログラムし、データの偶数の論理ページと呼ぶことができる。同様に、選択されたワード線および奇数番号が付けられたビット線に対応するセルを、一緒にプログラムし、データの奇数の論理ページと呼ぶことができる。偶数番号が付けられたビット線と奇数番号が付けられたビット線に、たとえば偶数ページと奇数ページに交互に結合されたセルを、様々な時点でプログラムする、および/または読み取ることができる。たとえば、選択されたワード線に関連する偶数ページは、選択されたワード線に関連する奇数ページの前に、プログラムするおよび/または読み取ることができる。
当業者には理解されるように、ワード線105−1、・・・、105−N、たとえば物理的行を、別々の時点でプログラムされるおよび/または読み取られる複数の論理ページに分けることにより、隣接するビット線、たとえば隣接する偶数のビット線および奇数のビット線を遮蔽することができ、それにより読み取りおよび/またはプログラム確認動作に関連するビット線結合を低減することができる。隣接するビット線結合は、不正確な読み取りおよび/または確認動作につながる可能性があるビット線上の電圧ノイズを生成することがある。
しかしながら、隣接するメモリセルを異なる時点でプログラムするとFG−FG干渉効果に起因して、望ましくないVtシフトにつながる可能性がある。たとえば、先にプログラムされたセル、たとえば偶数のビット線に結合されたセルのVtレベルは、続いてプログラムされた隣接するセル、たとえば奇数のビット線に結合されたセルのVt上昇に起因して、所望のプログラムされたレベルからシフトされる可能性がある。FG−FG干渉に起因するプログラムされたセルのVtレベルシフトは、誤ったデータ読み取りにつながる可能性がある。望ましくないFG−FG干渉は、メモリデバイスのスケーリングに起因して増大する。すなわち、隣接するセル、たとえば隣接するフローティングゲートの物理的な近接性が減少するにつれて、FG−FG干渉効果は増大する。
図2および3に関して記載されるように、本開示の様々な実施形態は、偶数のビット線セルおよび奇数のビット線セルに割り当てられた複数のプログラムステートを変更するによって、偶数の論理ページおよび奇数の論理ページに対応する交互にプログラムされたおよび/または読み取られたセルに関連するFG−FG干渉効果を補償することができる。複数の割り当てられたプログラムステート、たとえば所与のセルをプログラムすることができる複数の異なるVtレベルは、メモリセルに対するビット割り当てに対応する。いくつかの実施形態では、ビット割り当ては、非整数のビット割り当てである。すなわち、特定のセルを、非整数のビット、たとえば1.5ビット、2.5ビット、3.5ビット、4.5ビットなどを表すビット値に割り当てることができる。
様々な実施形態において、異なるセルに割り当てられた複数のプログラムステート、たとえば異なるセルによって格納可能な複数のバイナリビットは、特定のプログラミングシーケンスに基づく。すなわち、様々な実施形態において、選択されたワード線に結合されたセルのサブセットは、サブセットがプログラムされる順序に依存する、割り当てられた様々な複数のプログラムステートである。そのような諸実施形態では、前もって適時にプログラムされるセルのサブセットの割り当てられたプログラムステートの数は、後で適時にプログラムされるセルのサブセットよりも少ない。前もって適時にプログラムされるサブセットに割り当てるプログラムステートを少なくし、後で適時にプログラムされるサブセットに割り当てるプログラムステートを多くすることにより、隣接するセル、たとえば偶数のビット線および奇数のビット線に結合された隣接するセルに関するFG−FG干渉による悪影響を低減しながら、不揮発性マルチレベルメモリセルのアレイ、たとえば図1に示されたアレイ100に関連する保存容量を維持または増加させることができる。
図2は、本開示の一実施形態による異なるビット割り当てを有するセルに関連するしきい値電圧分散イメージを示す。図2に示される実施形態は、ワード線(WL)205に結合された複数のセル202/203を示す。図2に示されるように、セル202は、偶数番号が付けられたビット線232−1(BLe−1)、232−2(BLe−2)、・・・、232−N(BLe−N)に結合され、セル203は、奇数番号が付けられたビット線233−1(BLo−1)、233−2(BLo−2)、・・・、233−N(BLo−N)に結合される。すなわち、セル202は、ワード線205に沿って交互に並ぶビット線上のセル203と混交する。本明細書を読むとわかるように、ビット線を、動作中に、セル202/203のVtレベルを決定するために使用できる感知回路(図示せず)に結合することができる。図2の実施形態には1本のワード線205のみが示されているが、諸実施形態は、任意の数のワード線、たとえば図1に示されるワード線105−1から105−Nを含むことができる。
図2の実施形態では、偶数のビット線セル202を、グループとして一緒にプログラムおよび読み取り、これらのビット線セル202はワード線205に関連する偶数ページに対応する。同様に、奇数のビット線セル203を、グループとして一緒にプログラムおよび読み取り、これらのビット線203はワード線205に関連する奇数ページに対応する。すなわち、プログラム動作、確認動作および/または読み取り動作を、グループとして偶数のビット線セル202に対して行うことができ、グループとして奇数のビット線セル203に対して行うことができる。
図2の実施形態は、それぞれ対応する偶数のビット線232−1、232−2、・・・、232−Nに結合されたセル202に対応する複数のしきい値電圧(Vt)分散イメージ234−1、234−2、・・・、234−Nを示す。Vt分散イメージ235−1、235−2、・・・、235−Nは、それぞれ対応する奇数のビット線233−1、233−2、・・・、233−Nに結合されたセル203に対応する。偶数のビット線のVt分散イメージ234−1、234−2、・・・、234−Nは、3つの割り当てられたプログラムステート、たとえば図示のようにVt分散L0、LlおよびL2を有するセル202に対応する。奇数のビット線のVt分散イメージ235−1、235−2、・・・、235−Nは6つの割り当てられたプログラムステート、たとえば図示にようにVt分散L0、Ll、L2、L3、L4およびL5を有する奇数のビット線セル203に対応する。すなわち、セル202のVtが分散イメージ234−1、234−2、・・・、234−Nに関連する3つの割り当てられたVt分散L0、Ll、およびL2のうち1つ以内となるように、偶数のビット線セル202をプログラムすることができる。同様に、セル203のVtが分散イメージ235−1、235−2、・・・、235−Nに関連する6つの割り当てられたVt分散L0、Ll、L2、L3、L4およびL5のうち1つ以内となるように、奇数のビット線セル203をプログラムすることができる。本明細書を読むとわかるように、L0ステートは、消去ステートまたは最下位プログラムステートと称することができる。動作時に、メモリセル202および203は、書き込み動作を介してそれぞれ対応する割り当てられたステートのうち1つにプログラムする前に、L0消去ステートにすることができる。
動作中、偶数のビット線セル202は、選択されたワード線205に結合された混交する奇数のビット線セル203より前にプログラムされる。すなわち、書き込み動作中、偶数のビット線232−1、232−2、・・・、232−Nに結合されたセル202は、それぞれ対応するVt分散イメージ234−1、234−2、・・・、234−Nに示される3つのプログラムステートのうち1つにプログラムされ、次いで、奇数のビット線233−1、233−2、・・・、233−Nに結合されたセル203が、それぞれ対応するVt分散イメージ235−1、235−2、・・・、235−Nに示される6つのプログラムステートのうち1つに続いてプログラムされる。
図2に示されるように、Vt分散イメージ234−1、234−2、・・・、234−Nは、1.5ビット/セルを表すセル202に対応し、Vt分散イメージ235−1、235−2、・・・、235−Nは、2.5ビット/セルを表すセル203に対応する。すなわち、所与のメモリセル202/203をプログラムすることができる割り当てられた複数のステートは、所与のセルによって格納可能な割り当てられた複数のバイナリビットに対応する。図2に示された実施形態では、セル202および203のそれぞれは、非整数のビット割り当てを有する。たとえば、偶数のビット線セル202は、1.5ビットのセルであり、たとえば、セル202に関連する3つの割り当てられたプログラムステートは、1.5バイナリビットの格納されたデータを表すことができる。奇数のビット線セル203は2.5ビットのセルであり、たとえば、セル203に関連する6つの割り当てられたプログラムステートは、2.5バイナリビットの格納されたデータを表すことができる。諸実施形態は、図2に示された例に限定されるものではない。
たとえば、偶数のビット線セルおよび奇数のビット線セルは、様々な異なるプログラムステート割り当ておよび対応する異なるビット割り当てを有することができる。いくつかの実施形態では、偶数のビット線セル202は、6つのステートにプログラム可能であり、たとえば、セル202は2.5ビットのセルある。また、奇数のビット線セル203は12個のステートにプログラム可能であり、たとえば、セル203は3.5ビットのセルである。いくつかの実施形態では、偶数のビット線セル202は3つのステートにプログラム可能であり、たとえば、セル202は1.5ビットのセルである。また、奇数のビット線セル203は24個のステートにプログラム可能であり、たとえば、セル203は4.5ビットのセルである。本開示の諸実施形態は、非整数のビット割り当てを有するメモリセルに限定されるものではない。たとえば、いくつかの実施形態では、偶数のビット線のセルおよび/または奇数のビット線セルは、4つのステート、8つのステート、16個のステートまたは32個のステートにそれぞれプログラム可能な2ビット、3ビット、4ビットまたは5ビットのセルとすることができる。
図2に例示された実施形態は、偶数のビット線セル202および奇数のビット線セル203に関連する読み取りマージンを含む。Vt分散イメージ234−1、234−2、・・・、234−Nに示されるように、偶数のビット線セル202は、隣接するプログラムステートLlとL2の間に、関連する読み取りマージンRDeを含む。Vt分散イメージ235−1、235−2、・・・、235−Nに示されるように、奇数のビット線セル203は、隣接するプログラムステートLlとL2の間に、関連する読み取りマージンRDoを含む。偶数のビット線セル202の割り当てられたプログラムステート/ビットの数は奇数のビット線セル203よりも少ないので、読み取りマージンRDeは、読み取りマージンRDoよりも大きい。当業者には理解されるように、有限のプログラミングウィンドウが存在するので、割り当てられたステートの数が増加するにつれて、隣接するプログラムステート間の電圧マージンは小さくなる。隣接するプログラムステート間の読み取りマージンが小さくなると、標的セルのステートを正確に読み取る能力が低くなる可能性がある。この問題は、所望のステートにプログラムされている標的セルに続いてプログラムされる隣接するセルによって引き起こされるFG−FG干渉効果に起因して、プログラムされた標的セルに対するVtシフトによって悪化する可能性がある。
図2の実施形態に示されるように、書き込み動作中の適時に前もってプログラムされる偶数のビット線セル202のプログラムステートの数は、書き込み動作中にワード線205に結合された混交するセル202の後にプログラムされる奇数のビット線セル203よりも少ない。続いてプログラムされる隣接する奇数のビット線セル203に割り当てられたプログラムステートの数よりも少ない数のプログラムステートを偶数のビット線セル202に割り当てることにより、様々な効果を奏することができる。例として、偶数のセルおよび奇数のセルに割り当てられた異なる数のプログラムステートは、交互にプログラムされた偶数のビット線セル202および奇数のビット線セル203に関連するFG−FG干渉の悪影響を低減することができる。
たとえば、偶数のビット線セル202は、奇数のビット線セル203の前にプログラムされるので、偶数のビット線セル202はより少ない数のプログラムステートに割り当てられ、これらのプログラムステートは、奇数のビット線セル203に対応する読み取りマージンRDoに比べて、隣接するステート間に対応する大きな読み取りマージンRDeを有する。偶数のビット線セル202に関連する読み取りマージンRDeは、奇数のビット線セル203に関連する読み取りマージンRDoよりも大きいので、偶数のビット線セル202は、続いてプログラムされる隣接する奇数のビット線セル203からのFG−FG干渉に関連するVtシフトに起因する誤ったデータ読み取りの影響を受けにくい。
奇数のビット線セル203は、偶数のビット線セル202の後にプログラムされるので、奇数のビット線セル203はより多くの数のプログラムステートに割り当てられ、これらのプログラムステートは、偶数のビット線セル202に対応する読み取りマージンRDeに比べて、隣接するステート間に対応する小さな読み取りマージンRDoを有する。偶数のビット線セル202のVtレベルは、所望のプログラムステートにプログラムされ、それに続くさらなるプログラミングによって増加しないので、奇数のビット線セル203は、隣接する偶数のビット線セル202によって引き起こされるFG−FG干渉の影響を受けにくい。
本開示の様々な実施形態では、不揮発性メモリセルのアレイに関連するプロセッサまたは外部ホストから受け取ったデータ取り出し要求に応答して、隣接するビット線セル202および203によって格納されたデータを組み合わせることができる。たとえば、図2に示された実施形態では、1.5ビット/セルのビット割り当てを有するセル202によって格納されたデータを、2.5ビット/セルのビット割り当てを有する隣接するセル203によって格納されたデータと組み合わせて、それにより組み合わせた隣接するセル202および203があわせて4論理ビット、たとえば1.5+2.5ビットを表すようにすることができる。
たとえば、図2に例示された実施形態では、1対の隣接するセル、たとえば3つの割り当てられたプログラムステートを有する1.5ビットのセル202および6つの割り当てられたプログラムステートを有する2.5ビットのセル203を、4つのバイナリビットにマッピングすることができる。このような諸実施形態では、隣接する3ステートのセル202および6ステートのセル203は、18個の可能な組み合わせたステートとすることができ、たとえば、組み合わせたセル202および203を4つのバイナリビットおよび2つの追加のステートを表す16個のデータステートにマッピングすることができる。
いくつかの実施形態では、偶数のビット線および奇数のビット線を一緒に感知して、選択されたワード線、たとえば205からデータを取り出すことができる。このような諸実施形態では、ビット線232−1、232−2、・・・、232−Nに結合されたセル202およびビット線233−1、233−2、・・・、233−Nに結合されたセル203は、選択されたワード線205に関連するデータの2つの論理ページを表すことができる。当業者には理解されるように、特定のワード線に関連する論理ページは、複数の論理セクタを含むことができ、それらの論理セクタはそれぞれ、たとえば512バイトのデータを表す。諸実施形態は、特定の論理ページサイズ、論理セクタサイズ、または特定のワード線、たとえばワード線205に関連する特定の数の論理ページおよび/またはセクタに限定されるものではない。
図3は、本開示の実施形態による異なるビット割り当てを有するセルに関連するしきい値電圧分散イメージを示す。図3に示された実施形態は、ワード線(WL)305に結合された複数のセル302/303/306を示す。図3に示されるように、セル302は、偶数番号が付けられたビット線332−1(BLe−1)、332−2(BLe−3)および332−3(BLe−5)の第1のサブセットに結合される。セル306は、偶数番号が付けられたビット線336−1(BLe−2)および336−2(BLe−4)の第2のサブセットに結合される。セル303は、奇数番号が付けられたビット線333−1(BLo−1)、333−2(BLo−2)、333−3(BLo−3)および333−4(BLo−4)に結合される。ワード線305に結合されたセル302/303/306のパターンは、隣接するセル302と隣接するセル306の間に結合されたセル303で、ビット線ごとに継続する。すなわち、奇数のビット線セル303は、ワード線305に沿って、隣接する交互の偶数のビット線セル302および306間に混交する。
本明細書を読むとわかるように、動作中にセル302/303/306のVtレベルを決定するために使用できる感知回路(図示せず)に、ビット線を結合することができる。図3の実施形態にはワード線305が1つだけ示されるが、諸実施形態は、任意の数のワード線、たとえば図1に示されるワード線105−1から105−Nを含むことができる。
図3の実施形態では、偶数のビット線セル302の第1のサブセットをグループとして一緒にプログラムし、偶数のビット線セル306の第2のサブセットをグループとして一緒にプログラムし、奇数のビット線セル303をグループとして一緒にプログラムする。様々な実施形態において、奇数のビット線セル303はグループとして一緒に読み取られ、ワード線305に関連するデータの奇数ページに対応し、一方、偶数のビット線セル302および306はグループとして一緒に読み取られ、ワード線305に関連するデータの偶数ページに対応するように組み合わせられる。
図3の実施形態は、複数のしきい値電圧(Vt)分散イメージ334−1、334−2および334−3を示し、これらはそれぞれ対応する偶数のビット線332−1、332−2および332−3に結合されたセル302に対応する。Vt分散イメージ338−1および338−2は、それぞれ対応する偶数のビット線336−1および336−2に結合されたセル306に対応する。Vt分散イメージ335−1、335−2、335−3および335−4は、それぞれ対応する奇数のビット線333−1、333−2、333−3および333−4に結合されたセル303に対応する。偶数のビット線のVt分散イメージ334−1、334−2および334−3は、3つの割り当てられたプログラムステート、たとえば図示のようにVt分散L0、LlおよびL2を有するセル302に対応する。偶数のビット線のVt分散イメージ338−1および338−2は、6つの割り当てられたプログラムステート、たとえば図示のようにVt分散L0、Ll、L2、L3、L4およびL5を有するセル306に対応する。奇数のビット線のVt分散イメージ335−1、335−2、335−3および335−4は、4つの割り当てられたプログラムステート、たとえば図示のようにVt分散L0、Ll、L2およびL3を有する奇数のビット線セル303に対応する。
すなわち、図3に例示された実施形態において、セル302のVtが分散イメージ334−1、334−2および334−3に関連する3つの割り当てられたVt分散L0、LlおよびL2のうち1つ以内になるように、偶数のビット線セル302をプログラムすることができる。同様に、セル306のVtが分散イメージ338−1および338−2に関連する6つの割り当てられたVt分散L0、Ll、L2、L3、L4およびL5のうち1つ以内になるように、偶数のビット線セル306をプログラムすることができる。セル303のVtが分散イメージ335−1、335−2、335−3および335−4に関連する4つの割り当てられたVt分散L0、Ll、L2およびL3のうち1つ以内になるように、奇数のビット線セル303をプログラムすることができる。L0ステートは、消去ステートまたは最下位プログラムステートと称することができる。動作時に、メモリセル302、303および306を、書き込み動作を介してそれぞれ対応する割り当てられたステートのうち1つにプログラムする前に、L0消去ステートにすることができる。
動作中、偶数のビット線セル306の第2のサブセットをプログラムする前に、かつ、混交する奇数のビット線セル303をプログラムする前に、偶数のビット線セル302の第1のサブセットをプログラムするステップを含むプログラミングシーケンスにしたがって、選択されたワード線305に結合されたセル302/303/306に書き込まれる。図3に例示された実施形態に関連するプログラミングシーケンスは、偶数のビット線セル306の第2のサブセットをプログラムする前に、奇数のビット線セル303をプログラムするステップを含む。例として、ワード線305のセルにデータを書き込む動作中に、偶数のビット線セル、たとえば偶数のビット線332−1、332−2および332−3に結合されたセル302の第1の半分は、それぞれ対応するVt分散イメージ334−1、334−2および334−3に示される3つのプログラムステートのうち1つにプログラムされる。それに続いて、奇数のビット線、たとえば333−1、333−2、333−3および333−4に結合されたセル303は、それぞれ対応するVt分散イメージ335−1、335−2、335−3および335−4に示される4つのプログラムステートのうち1つにプログラムされる。それに続いて、偶数のビット線セル、たとえば偶数のビット線336−1および336−2に結合されたセル306の第2の半分を、それぞれ対応するVt分散イメージ338−1および338−2に示される6つのプログラムステートのうち1つにプログラムされる。
図3に示されるように、Vt分散イメージ334−1、334−2および334−3は、1.5ビット/セルを表す偶数のビット線セル302に対応し、Vt分散イメージ338−1および338−2は、2.5ビット/セルを表す偶数のビット線セル306に対応し、Vt分散イメージ335−1、335−2、335−3および335−4は、2ビット/セルを表すセル303に対応する。すなわち、所与のメモリセル302/303/306をプログラムすることができる割り当てられた複数のステートは、所与のセルによって格納可能な割り当てられた複数のバイナリビットに対応する。図3に示された実施形態では、偶数のビット線セル302および306は、非整数のビット割り当て、たとえば1.5ビット/セルおよび2.5ビット/セルをそれぞれ有し、一方、奇数のビット線セル303は、整数のビット割り当て、たとえば2ビット/セルを有する。いくつかの実施形態では、隣接する偶数のビット線セル、たとえば次の隣接する偶数のビット線に結合された偶数のビット線セル302およびセル306に対するビット割り当てを合計すると、奇数のビット線セル303に対するビット割り当ての2倍であるビット割り当てとなる。たとえば、図3に例示された実施形態では、偶数のビット線セル302に対するビット割り当て、たとえば1.5ビット/セルと、偶数のビット線セル306、たとえば2.5ビット/セルを合計すると、4ビット/セルとなるが、これは、奇数のビット線セル303に対するビット割り当て、たとえば2ビット/セルの2倍である。諸実施形態は、図3に示される実施例に限定されるものではない。
様々な従来のプログラミングシーケンスにおいて、奇数のビット線セルは全て、グループとして一緒にプログラムされ、偶数のビット線セルは全て、グループとして一緒にプログラムされる。このような従来の手法では、偶数のビット線セルは、奇数のビット線セルと同じ数のプログラムステートに割り当てられ、たとえば、偶数のビット線セルおよび奇数のビット線セルは、1セル毎に同じビット割り当てを有する。これに対して、本開示の様々な実施形態では、所与のワード線に沿って偶数のビット線および/または奇数のビット線に結合されたセルの複数のサブセットを、異なる時点で別々にプログラムすることができる。たとえば、図3の実施形態に関して記載されたように、偶数のビット線セル、たとえば306の第2のサブセットをプログラムする前に、偶数のビット線セル、たとえば302の第1のサブセットを一緒にプログラムすることができる。図3の実施形態では、偶数のビット線セル302は、所与のワード線に関連する偶数のビット線、たとえばBLe−1、BLe−3、BLe−5などの半分に結合されたセルを表し、偶数のビット線セル306は、所与のワード線、たとえば305に関連する偶数のビット線、たとえばBLe−2、BLe−4などのもう半分に結合されたセルを表す。諸実施形態は、所与のワード線のセルを任意の具体的な数のサブセットに分けるプログラミングシーケンスに限定されるものではない。たとえば、いくつかの実施形態において、偶数のビット線セルおよび/または奇数のビット線セルを、3つ以上のサブセットに分けることができる。
図3に例示された実施形態は、偶数のビット線セル302の第1のサブセット、偶数のビット線セル306の第2のサブセットおよび奇数のビット線セル303に関連する読み取りマージンを含む。Vt分散イメージ334−1、334−2および334−3に示されるように、偶数のビット線セル302の第1のサブセットは、隣接するプログラムステートLlおよびL2の間に、関連する読み取りマージンRDe−1を含む。Vt分散イメージ338−1および338−2に示されるように、偶数のビット線セル306の第2のサブセットは、隣接するプログラムステートLlおよびL2の間に、関連する読み取りマージンRDe−2を含む。Vt分散イメージ335−1、335−2、335−3および335−4に示されるように、奇数のビット線セル303は、隣接するプログラムステートLlおよびL2の間に、関連する読み取りマージンRDoを含む。
図3に例示された実施形態では、偶数のビット線セル302の第1のサブセットの割り当てられたプログラムステート/ビットの数が、偶数のビット線セル306の第2のサブセットおよび奇数のビット線セル303よりも少ないので、読み取りマージンRDe−1は、読み取りマージンRDe−2およびRDoよりも大きい。同様に、奇数のビット線セル303の割り当てられたプログラムステート/ビットの数が、偶数のビット線セル306の第2のサブセットよりも少ないので、読み取りマージンRDoは、読み取りマージンRDe−2よりも大きい。上述のように、有限のプログラミングウィンドウが存在するので、割り当てられたステートの数が増えるにつれて、隣接するプログラムステート間の電圧マージンは小さくなる。隣接するプログラムステート間の読み取りマージンが小さくなるにつれて、標的セルのステートを正確に読み取る能力が低くなる可能性がある。この問題は、所望のステートにプログラムされている標的セルに続いてプログラムされる隣接するセルによって引き起こされるFG−FG干渉効果に起因して、プログラムされた標的セルに対するVtシフトによって悪化する可能性がある。
図3の実施形態に示されるように、書き込み動作中の適時に最初にプログラムされる偶数のビット線セル302の第1のサブセットの割り当てられたプログラムステートの数は、書き込み動作中にワード線305に結合された混交するセル302の後にプログラムされる奇数のビット線セル303およびの第2のサブセットの偶数のビット線セル306よりも少ない。図3の実施形態では、書き込み動作中の適時に2番目にプログラムされる奇数のビット線セル303の割り当てられたプログラムステートの数は、書き込み動作中のワード線305に結合された混交するセル303の後にプログラムされる偶数のビット線セル306の第2のサブセットよりも少ない。
本開示の様々な実施形態は、所与のワード線、たとえばワード線305に結合されたセルに割り当てられた複数のプログラムステートを、複数のセルに関連するプログラミングシーケンスに基づいて変更するステップを含む。割り当てられた複数のプログラムステートをビット線毎に変更することにより、選択されたワード線に沿って隣接するセルをプログラミングすることに関連するFG−FG干渉の悪影響を低減することができる。不揮発性メモリデバイスのスケーリングに起因する隣接するフローティングゲートが物理的により緊密性になるにしたがって、このようなFG−FG干渉の悪影響は、より問題になる可能性がある。割り当てられた複数のプログラムステートおよび/または所与のワード線に結合されたセルに対するビット割り当てをビット線毎に変更する諸実施形態では、続いてプログラムされるべき選択されたワード線のセルのサブセットよりも少ない数のプログラムステートおよび/またはビットを最初にプログラムされるべき選択されたワード線のセルのサブセットに割り当てることにより、様々な効果を奏することができる。
たとえば、図3に例示された実施形態では、偶数のビット線セル302の第1のサブセットは、奇数のビット線セル303および偶数のビット線セル306の第2のサブセットの前にプログラムされるので、偶数のビット線セル302の第1のサブセットはより少ない数のプログラムステートに割り当てられ、これらのプログラムステートは、それぞれ対応する奇数のビット線セル303および偶数のビット線セル306に対応する読み取りマージンRDoおよびRDe−2に比べて、隣接するステート間に対応するより大きな読み取りマージンRDe−1を有する。偶数のビット線セル302に割り当てられた読み取りマージンRDe−1は、奇数のビット線セル303および偶数のビット線セル306に関連する読み取りマージンRDoおよびRDe−2よりも大きいので、偶数のビット線セル302は、続いてプログラムされる隣接する奇数のビット線セル303および/または隣接する偶数のビット線セル306からのFG−FG干渉に関連するVtシフトに起因して、誤ったデータ読み取りにつながる可能性が少ない。
図3に例示された実施形態では、奇数のビット線セル303は偶数のビット線セル302の後にプログラムされるので、奇数のビット線セル303はより多くの数のプログラムステートに割り当てられ、これらのプログラムステートは、偶数のビット線セル302に対応する読み取りマージンRDe−1に比べて、隣接するステート間に対応するより少ない読み取りマージンRDoを有する。偶数のビット線セル302のVtレベルが所望のプログラムステートにプログラムされるので、奇数のビット線セル303は、隣接する偶数のビット線セル302のプログラミングによって引き起こされるFG−FG干渉の影響を受けにくい。たとえば、偶数のビット線セル302のVatsは、セル302が所望のプログラムステートに達した後のさらなるプログラミングによって増加することはない。
しかしながら、図3に例示された実施形態では、偶数のビット線セル306の第2のサブセットは、所望のプログラムステートにプログラムされている隣接する奇数のビット線セルに続いてプログラムされる。偶数のビット線セル306の第2のサブセットはより多くの数のプログラムステートに割り当てられ、これらのプログラムステートは、奇数のビット線セル303の後にプログラムされるので、偶数のビット線セル306は、奇数のビット線セル303に対応する読み取りマージンRDoに比べて、隣接するステート間に対応するより少ない読み取りマージンRDe−2を有する。奇数のビット線セル303のVtレベルは所望のプログラムステートにプログラムされるので、偶数のビット線セル306は、隣接する奇数のビット線セル303のプログラミングによって引き起こされるFG−FG干渉の影響を受けにくい。たとえば、奇数のビット線セル303のVatsは、セル303が所望のプログラムステートに達した後のさらなるプログラミングによって増加することはない。
本開示の様々な実施形態において、隣接する奇数のビット線セル303によって格納されたデータは、グループとして一緒に読み取られ、論理ページ、たとえば所与のワード線305に関連するデータの奇数の論理ページに対応することができる。また、このような諸実施形態では、偶数のビット線セル302の第1のサブセットおよび偶数のビット線セル306の第2のサブセットもグループとして一緒に読み取ることができ、論理ページ、たとえば所与のワード線305に関連するデータの偶数の論理ページに対応することができる。偶数のビット線セル302の第1のサブセットおよび偶数のビット線セル306の第2のサブセットが一緒に読み出される諸実施形態では、不揮発性メモリセルのアレイに関連するプロセッサまたは外部ホストから受け取ったデータ取り出し要求に応答して、隣接する偶数のビット線セル、たとえば偶数のビット線332−1に結合したセル302および偶数のビット線336−1に結合したセル306によって格納されたデータを組み合わせることができる。たとえば、図3に例示された実施形態では、1.5ビット/セルのビット割り当てを有する偶数のビット線セル302によって格納されたデータを、2.5ビット/セルのビット割り当てを有する隣接する偶数のビット線セル306によって格納されたデータと組み合わせて、それにより組み合わせられた隣接する偶数のビット線セル302および306があわせて4論理ビット、たとえば1.5+2.5ビットまたは2ビット/セルを表すようにすることができる。
図3に例示された実施形態では、1対の隣接する偶数のビット線セル、たとえば3つの割り当てられたプログラムステートを有する1.5ビットのセル302および6つの割り当てられたプログラムステートを有する2.5ビットのセル306を、4つのバイナリビットにマッピングすることができる。このような諸実施形態は、隣接する3ステートのセル302および6ステートのセル306を組み合わせて、18個の可能な組み合わせたステートとすることができ、たとえば、組み合わせたセル302および306を4つのバイナリビットおよび2つの追加のステートを表す16個のデータステートにマッピングすることができる。また、このような諸実施形態では、複数対の隣接する奇数のビット線セル、たとえば4つの割り当てられたプログラムステートを有する2ビットのセル303を、選択されたワード線に関連する論理奇数ページのサイズと論理偶数ページのサイズが同一になるように、4つのバイナリビットをマッピングすることができる。
図3に例示された実施形態では、セル302に結合した偶数のビット線およびセル306に結合した偶数のビット線を一緒に感知して、選択されたワード線305からデータを取り出すことができる。また、セル303に結合された奇数のビット線を一緒に検知して、選択されたワード線305からデータを取り出すこともできる。このような諸実施形態では、ワード線305の偶数のビット線セル302および306に格納されたデータは、データの論理ページを表し、ワード線305の奇数のビット線セル303に格納されたデータは、データの異なる論理ページを表す。
図4は、本開示の実施形態によるプログラムされた少なくとも1つのメモリデバイス420を有する電子メモリシステム400を示す機能的ブロック図である。メモリシステム400はプロセッサ410を含み、プロセッサ410は、マルチレベル不揮発性セルのメモリアレイ430を含む不揮発性メモリデバイス420に結合される。メモリシステム400は、別個の集積回路を含んでも、プロセッサ410とメモリデバイス420の両方を同じ集積回路上にしてもよい。プロセッサ410は、マイクロプロセッサまたは特定用途向け集積回路(ASIC)のようなその他の同じタイプの制御回路とすることができる。
簡潔にするために、電子メモリシステム400は、本開示と特定の関連性を有する特徴に焦点を当てるために簡潔化されている。メモリデバイス420は、不揮発性メモリセルのアレイ430を含むが、このアレイはNANDアーキテクチャを有するフローティングゲートフラッシュメモリセルとすることができる。メモリセルの各行の制御ゲートはワード線と結合し、一方、メモリセルのドレイン領域はビット線に結合する。メモリセルのソース領域は、同じものが図1に示されているように、ソース線に結合する。当業者には理解されるように、メモリセルをビット線およびソース線に接続する方法は、アレイがNANDアーキテクチャであるか、NORアーキテクチャであるか、ANDアーキテクチャであるか、あるいは、何らかのその他のメモリアレイアーキテクチャであるか、に依存する。
図4の実施形態は、I/O接続462を介してI/O回路460を通じて提供されるアドレス信号をラッチするためのアドレス回路440を含む。アドレス信号を受け取り、メモリアレイ430にアクセルするためにその信号を行デコーダ444および列デコーダ446によって復号する。本開示に照らすと、アドレス入力接続の数は、メモリアレイ430の密度およびアーキテクチャに依存し、アドレスの数は、メモリセルの数の増加とメモリブロックおよびアレイの数の増加の両方に伴って増加することとが、当業者には理解されよう。
不揮発性セルのメモリアレイ430は、本明細書に記載される諸実施形態にしたがって、複数の割り当てられたプログラムステートの数を変更し、ビット割り当てを変更する不揮発性マルチレベルメモリセルを含むことができる。メモリデバイス420は、本実施形態では読み取り/ラッチ回路450とすることができる感知/バッファ回路を使用して、メモリアレイの列内の電圧および/または電流の変化を感知することによって、メモリアレイ430内のデータを読み取る。読み取り/ラッチ回路450は、メモリアレイ430から受け取ったデータのページまたは行を読み取り、ラッチすることができる。プロセッサ410を用いてI/O接続462を介する双方向データ通信を行うためのI/O回路460が含まれる。メモリアレイ430にデータを書き込むための書き込み回路455が含まれる。
制御回路470は、プロセッサ410から制御接続472によって提供される信号を復号する。これらの信号は、チップ信号、書き込みイネーブル信号、ならびにデータ読み取り動作、データ書き込み動作およびデータ消去動作を含むメモリアレイ430上の動作を制御するために使用されるアドレスラッチ信号を含むことができる。様々な実施形態において、制御回路470は、本開示の諸実施形態にしたがって、プロセッサ410からの命令を実行して、オペレーティングおよびプログラミングを行う役割を負う。制御回路470は、ステートマシン、シーケンサまたは何らかのその他のタイプのコントローラとすることができる。付加的な回路および制御信号を提供し得ること、および図4のメモリデバイスの詳細は図示を簡単にするために省略されていることが、当業者には理解されよう。
図5は、本開示の一実施形態にしたがってプログラムされた少なくとも1つのメモリデバイスを有するメモリモジュールの機能的ブロック図である。メモリモジュール500は、メモリカードとして図示されているが、メモリモジュール500について論じられる概念は、その他のタイプの取外し可能メモリまたはポータブルメモリ(たとえばUSBフラッシュドライブ)に適用でき、本明細書で使用されるような「メモリモジュール」のあたるべきことが意図される。さらに、1つの例示的な形状ファクタが図5には記載されているが、これらの概念は、その他の形状ファクタにも同様に適用できる。
いくつかの実施形態では、メモリモジュール500は、1つまたは複数のメモリデバイス510を(図示のように)包含するハウジング505を含むが、このようなハウジングは全てのデバイスまたはデバイス応用品に必須であるわけではない。少なくとも1つのメモリデバイス510は、本明細書に記載される実施形態にしたがって読み取ることができる不揮発性マルチレベルメモリセルのアレイを含む。存在する場合、ハウジング505は、ホストデバイスと通信するための1つまたは複数の接点515を含む。ホストデバイスの例として、デジタルカメラ、デジタル記録および再生デバイス、PDA、パーソナルコンピュータ、メモリカードリーダ、インターフェースハブなどが挙げられる。いくつかの実施形態では、接点515は、標準インターフェースの形態である。たとえば、USBフラッシュデバイスの場合、接点515は、USBタイプ−A凸型コネクタの形態であってもよい。いくつかの実施形態では、SanDisk CorporationによってライセンスされるCompactFlash(登録商標)メモリカード、ソニー株式会社によってライセンスされるMemory Stick(登録商標)メモリカード、株式会社東芝によってライセンスされるSD Secure Digital(登録商標)メモリカードなどで見られるようなセミプロプライエタリインターフェースの形態である。しかしながら一般的には、接点515は、メモリモジュール500と、接点515と互換性のあるレセプタを有するホストとの間の制御信号、アドレス信号および/またはデータ信号を通過させるためのインターフェースを提供する。
メモリモジュール500は、任意選択で、付加的な回路520を含むことができるが、この付加的な回路は1つまたは複数の集積回路および/または個別部品とすることができる。いくつかの実施形態では、付加的な回路520は、複数のメモリデバイス510にわたるアクセスを制御するための、および/または、外部ホストとメモリデバイス510の間に変換層を提供するためのメモリコントローラ、たとえば制御回路を含むことができる。たとえば、複数の接点515と、1つまたは複数のメモリデバイス510への複数の510接続との間は、1対1の対応でなくてもよい。したがって、メモリコントローラは、適当なI/O接続で適時に適当な信号を受け取るために、または、適当な接点515で適時に適当な信号を提供するために、メモリデバイス510のI/O接続(図5には示されず)に選択的に結合することができる。同様に、ホストとメモリモジュール500の間の通信プロトコルは、メモリデバイス510のアクセスに必要とされるものとは異なるものとすることができる。メモリコントローラは、次いで、ホストから受け取ったコマンドシーケンスを適当なコマンドシーケンスに変換して、メモリデバイス510への所望のアクセスを達成することができる。このような変換は、さらに、コマンドシーケンスに加えて、信号電圧レベルの変化をさらに含むことができる。
付加的な回路520は、さらに、ASICによって実行され得るような論理機能などの、メモリデバイス510の制御に関連しない機能を含むことができる。また、付加的な回路520は、パスワード保護、バイオメトリクスなどのように、メモリモジュール500への読み取りアクセスまたは書き込みアクセスを制限するための回路を含むことができる。付加的な回路520は、メモリモジュール500のステータスを示すための回路を含むことができる。たとえば、付加的な回路520は、メモリモジュール500に電力が供給されたか、メモリモジュール500に現在アクセスしているか、を決定するための機能と、電力供給時には点灯、アクセスされているときには点滅するなど、メモリモジュール500のステータスの指標を表示するための機能とを含むことができる。付加的な回路520は、さらに、メモリモジュール500内の所要電力の調整を補助するためのデカップリングコンデンサなどの受動デバイスを含むことができる。
結論
不揮発性メモリセルを動作させるための方法、デバイス、モジュールおよびシステムについて示してきた。1つの方法の実施形態は、ワード線に結合された第1のセルに、第1のセルをプログラムすることができる第1の複数のプログラムステートを割り当てるステップを含む。この方法は、ワード線に結合した第2のセルに、第2のセルをプログラムすることができる第2の複数のプログラムステートを割り当てるステップを含み、この第2の複数のプログラムステートは、第1の複数のプログラムステートよりも多い。この方法は、第2の複数のプログラムステートのうち1つに第2のセルをプログラムする前に、第1の複数のプログラムステートのうち1つに第1のセルをプログラムするステップを含む。
いくつかの実施形態では、ワード線に結合された第3のセルは、第3のセルをプログラムすることができる第3の複数のプログラムステートに割り当てられる。このような諸実施形態では、第3の複数のプログラムステートは、第2の複数のプログラムステートよりも大きく、第3のセルは、第1および第2のセルの後にプログラムされる。複数のセルに割り当てられた複数のプログラムステートおよび/またはセルのビット割り当ては、複数のセルに関連するプログラミングシーケンスに基づくことができる。
本明細書では具体的な諸実施形態について例示および記載してきたが、同じ結果を達成するために計算された構成を、示された具体的な諸実施形態から引き出し得ることが、当業者には理解されよう。本開示は、本開示の様々な実施形態の適用形態または変形形態を網羅することを意図するものである。上述の記載は、例示された様式でなされるものであり、限定的なものはないことを理解されたい。上述の記載を読むことにより、当業者には、上述の諸実施形態の組合せおよび本明細書に具体的に記載されないその他の実施形態が明らかになろう。本開示の様々な実施形態の範囲は、上述の構造および方法が使用されるその他の応用例を含む。したがって、本開示の様々な実施形態の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、特許請求の範囲が特定される均等物の全範囲にわたって決定されるべきである。
前述の詳細な説明において、様々な特性は、本開示を合理化するために、一緒にグループ化され単一の実施形態になる。本開示の方法は、本開示の開示された諸実施形態は、各請求項に明示されるよりも多くの特性を使用しなければならない意図を反映するように解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲のように、進歩性を有する主題は、単一の開示された実施形態よりも狭い。したがって、ここでは、以下の特許請求の範囲は、別個の実施形態としてそれ自体が成り立つ各請求項とともに発明を詳細な説明中に組み込まれる。

Claims (25)

  1. 不揮発性マルチレベルメモリセルのアレイ(100、430)を動作させるための方法であって、
    行選択線(105−1、・・・、105−N、205、305)に結合された第1のセル(202、302)に、前記第1のセル(202、302)をプログラムすることができる第1の複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)に割り当てるステップと、
    行選択線(105−1、・・・、105−N、205、305)に結合された第2のセル(203、303)に、前記第2のセル(203、303)をプログラムすることができる第2の複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N、335−1、335−2、335−3、335−4)に割り当てるステップであって、前記第2の複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N、335−1、335−2、335−3、335−4)が、前記第1の複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)よりも多いステップと、
    前記第2の複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N、335−1、335−2、335−3、335−4)のうち1つに前記第2のセル(203、303)をプログラムする前に、前記第1の複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)のうち1つに前記第1のセル(202、302)をプログラムするステップと、を含む方法。
  2. 前記割り当てるステップが、前記第1のセル(202、302)および前記第2のセル(203、303)のうち少なくとも1つに、前記セルに対する非整数のビット割り当てに対応する複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、235−1、235−2、・・・235−N、334−1、334−2、334−3)を割り当てるステップを含む、請求項1に記載される方法。
  3. 前記割り当てるステップが、前記第1のセル(202、302)および前記第2のセル(203、303)のそれぞれに、前記セルに対する非整数のビット割り当てに対応する複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、235−1、235−2、・・・235−N、334−1、334−2、334−3)を割り当てるステップを含む、請求項1に記載される方法。
  4. 前記方法が、データ取り出し要求に応答して、前記第1のプログラムされたセル(202、302)によって格納されたデータを、前記第2のプログラムされたセル(203、303)によって格納されたデータと組み合わせるステップを含む、請求項3に記載される方法。
  5. 不揮発性マルチレベルメモリセルのアレイ(100、430)を動作させるための方法であって、
    行選択線(105−1、・・・、105−N、205、305)に結合された第1のセル(202、302)に、前記第1のセルをプログラムすることができる第1の複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)を割り当てるステップと、
    前記行選択線(105−1、・・・、105−N、205、305)に結合された第2のセル(203、303)に、前記第2のセルをプログラムすることができる第2の複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N、335−1、335−2、335−3、335−4)を割り当てるステップであって、前記第2の複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N、335−1、335−2、335−3、335−4)が、前記第1の複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)よりも多いステップと、
    前記行選択線(105−1、・・・、105−N、205、305)に結合された第3のセル(306)に、前記第3のセルをプログラムすることができる第3の複数のプログラムステート(338−1、338−2)を割り当てるステップであって、前記第3の複数のプログラムステート(338−1、338−2)が、前記第2の複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N、335−1、335−2、335−3、335−4)よりも多いステップと、
    前記第2の複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N、335−1、335−2、335−3、335−4)のうち1つに前記第2のセル(203、303)をプログラムする前に、かつ、前記第3の複数のプログラムステート(338−1、338−2)のうち1つに前記第3のセル(306)をプログラムする前に、前記第1の複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)のうち1つに前記第1のセル(202、302)をプログラムするステップと、を含む方法。
  6. 前記方法が、
    前記第1のセル(202、302)に、前記第1のセル(202、302)に対する非整数のビット割り当てに対応する複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)を割り当てるステップと、
    前記第3のセル(306)に、前記第3のセル(306)に対する非整数のビット割り当てに対応する複数のプログラムステート(338−1、338−2)を割り当てるステップと、を含む請求項5に記載される方法。
  7. 前記方法が、前記第1のセル(202、302)および第3のセル(306)に対する前記非整数のビット割り当ての合計が、前記第2のセル(203、303)のビット割り当ての2倍となるように、前記複数のプログラムステートを、前記第1のセル(202、302)および第3のセル(306)に割り当てるステップを含む、請求項6に記載される方法。
  8. 前記第2のセル(203、303)が、前記第1のセル(202、302)と前記第3のセル(306)の間で前記行選択線(305)に結合され、前記方法が、前記第1のプログラムされたセル(202、302)と前記第3のプログラムされたセル(306)を一緒に読み取るステップを含む、請求項7に記載される方法。
  9. 前記方法が、前記第1のプログラムされたセル(202、302)から読み取られたデータを前記第3のプログラムされたセル(306)から読み取られたデータと組み合わせるステップを含み、前記読み取られたデータがデータの論理ページに対応する、請求項8に記載される方法。
  10. 不揮発性マルチレベルメモリセルのアレイ(100、430)を動作させるための方法であって、
    第1の行選択線(105−1、・・・、105−N、205、305)に結合された複数のセル(202、203、302、303、306)に対して、前記セルをプログラムすることができる複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、235−1、235−2、・・・235−N、334−1、334−2、334−3)を割り当てるステップと、
    前記複数のセル(202、203、302、303、306)に割り当てられた前記複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、235−1、235−2、・・・235−N、334−1、334−2、334−3)を、前記複数のセル(202、203、302、303、306)に関連するプログラミングシーケンスに基づいて変更するステップと、を含む方法。
  11. 前記プログラミングシーケンスが、前記複数のセルの第2のサブセット(203、303)をプログラムする前に、前記複数のセルの第1のサブセット(202、302)をプログラムするステップを含み、割り当てられた前記複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、235−1、235−2、・・・235−N、334−1、334−2、334−3)を変更するステップが、
    第1の複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)を前記第1のサブセット(202、302)に割り当てるステップと、
    第2の複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N)を前記第2のサブセット(203、303)に割り当てるステップであって、前記第2の複数が前記第1の複数のプログラムステートよりも多いステップと、を含む請求項10に記載される方法。
  12. 前記第1の複数(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)および前記第2の複数(235−1、235−2、・・・235−N)のうち少なくとも1つを割り当てるステップが、前記サブセットに対する非整数のビット割り当てに対応する複数のプログラムステートを割り当てるステップを含む、請求項11に記載される方法。
  13. 前記第1の複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)を割り当てるステップが、前記第1のサブセット(202、302)に対する非整数のビット割り当てに対応する複数のプログラムステートを割り当てるステップであって、前記セルの第1のサブセット(202、302)が、偶数番号が付けられたセンス線(107−2、BLe−1、BLe−2、・・・、BLe−N)に結合されるステップを含み、
    前記第2の複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N)を割り当てるステップが、前記第2のサブセット(203、303)に対する非整数のビット割り当てに対応する複数のプログラムステートを割り当てるステップであって、前記第2のサブセット(203、303)に対する前記非整数のビット割り当てが、前記第1のサブセット(202、302)に対する前記ビット割り当てよりも大きく、前記セルの第2のサブセット(203、303)が、奇数番号が付けられたセンス線(107−1、107−3、BLo−1、BLo−2、・・・、BLo−N)に結合されるステップを含む、請求項11に記載される方法。
  14. 前記プログラミングシーケンスが、前記複数のセルの前記第2のサブセット(203、303)をプログラムした後に、前記複数のセルの第3のサブセット(306)をプログラムするステップを含み、割り当てられた前記複数のプログラムステートを変更するステップが、第3の複数のプログラムステート(338−1、338−2)を第3のサブセット(306)に割り当てるステップであって、前記第3の複数(338−1、338−2)が、前記第2の複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N)よりも多いステップを含む、請求項12に記載される方法。
  15. 前記第1のサブセット(202、302)をプログラムするステップが、複数の偶数番号が付けられたセンス線(BLe−1、BLe−3、BLe−5)に結合されたサブセットをプログラムするステップを含み、
    前記第2のサブセット(203、303)をプログラムするステップが、複数の奇数番号が付けられたセンス線(BLo−1、BLo−2、BLo−3、BLo−4)に結合されたサブセットをプログラムするステップを含み、
    前記第3のサブセット(306)をプログラムするステップが、前記第1の複数の偶数番号が付けられたセンス線(BLe−1、BLe−3、BLe−5)とは異なる複数の偶数番号が付けられたセンス線(BLe−2、BLe−4)に結合されたサブセットをプログラムするステップ含む、請求項14に記載される方法。
  16. 前記第1の複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N、334−1、334−2、334−3)を割り当てるステップが、前記第1のサブセット(202、302)に対する非整数のビット割り当てに対応する複数のプログラムステートを割り当てるステップを含み、
    前記第3の複数のプログラムステート(338−1、338−2)を割り当てるステップが、前記第3のサブセット(306)に対する非整数のビット割り当てに対応する複数のプログラムステートを割り当てるステップを含む、請求項15に記載される方法。
  17. 不揮発性メモリデバイスであって、
    行選択線(205)によって結合された行およびセンス線(BLe−1、BLe−2、・・・、BLe−N、BLo−1、BLo−2、・・・、BLo−N)によって結合された列に配列された不揮発性メモリセルのアレイ(100、430)と、
    前記アレイ(100、430)に結合され、センス線(BLe−1、BLe−2、・・・、BLe−N、BLo−1、BLo−2、・・・、BLo−N)毎にセンス線(BLe−1、BLe−2、・・・、BLe−N、BLo−1、BLo−2、・・・、BLo−N)上で実行されるプログラミングシーケンスにしたがって、選択された行選択線(205)に結合されたセルをプログラムするように構成される制御回路(460)と、を含み、
    前記選択された行選択線(205)に結合され、最初にプログラムされるべき複数のセンス線(BLe−1、BLe−2、・・・、BLe−N)に関連するセル(202)が、第1の割り当てられた複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N)を有し、
    前記選択された行選択線(205)に結合され、2番目にプログラムされるべき複数のセンス線(BLo−1、BLo−2、・・・、BLo−N)に関連するセル(203)が、第2の割り当てられた複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N)を有し、前記第2の割り当てられた複数が、前記第1の割り当てられた複数よりも多いデバイス。
  18. 前記最初にプログラムされるべき複数のセンス線が、偶数番号が付けられたセンス線(BLe−1、BLe−2、・・・、BLe−N)に対応し、前記2番目にプログラムされるべき複数のセンス線が、奇数番号が付けられたセンス線(BLo−1、BLo−2、・・・、BLo−N)に対応する、請求項17に記載されるデバイス。
  19. 前記第1の割り当てられた複数のプログラムステート(234−1、234−2、・・・234−N)が、前記最初にプログラムされるべき複数のセンス線(BLe−1、BLe−2、・・・、BLe−N)に関連する前記セルに対する第1の非整数のビット割り当てに対応し、前記第2の割り当てられた複数のプログラムステート(235−1、235−2、・・・235−N)が、前記2番目にプログラムされるべき複数のセンス線(BLo−1、BLo−2、・・・、BLo−N)に関連する前記セルに対する第2の非整数のビット割り当てに対応する、請求項17に記載されるデバイス。
  20. 前記第1の非整数のビット割り当てが、少なくとも1.5ビット/セルであり、前記第2の非整数のビット割り当てが、少なくとも2.5ビット/セルである、請求項19に記載されるデバイス。
  21. 不揮発性メモリデバイスであって、
    行選択線(305)によって結合された行およびセンス線(BLe−1、BLe−2、BLe−3、BLe−4、BLe−5、BLo−1、BLo−2、BLo−3、BLo−4)によって結合された列に配列された不揮発性メモリセルのアレイ(100、430)と、
    前記アレイ(100、430)に結合され、センス線(BLe−1、BLe−2、BLe−3、BLe−4、BLe−5、BLo−1、BLo−2、BLo−3、BLo−4)毎にセンス線(BLe−1、BLe−2、BLe−3、BLe−4、BLe−5、BLo−1、BLo−2、BLo−3、BLo−4)上で実行されるプログラミングシーケンスにしたがって、選択された行選択線(305)に結合されたセルをプログラムするように構成される制御回路(460)と、を含み、
    前記選択された行選択線(305)に結合され、最初にプログラムされるべき複数のセンス線(BLe−1、BLe−3、BLe−5)に関連するセル(302)が、第1の割り当てられた複数のプログラムステート(334−1、334−2、334−3)を有し、
    前記選択された行選択線(305)に結合され、2番目にプログラムされるべき複数のセンス線(BLo−1、BLo−2、BLo−3、BLo−4)に関連するセルが、第2の割り当てられた複数のプログラムステート(335−1、335−2、335−3、335−4)を有し、前記第2の割り当てられた複数が、前記第1の割り当てられた複数よりも多く、
    前記選択された行選択線(305)に結合され、3番目にプログラムされるべき複数のセンス線(BLe−2、BLe−4)に関連するセルが、第3の割り当てられた複数のプログラムステート(338−1、338−2)を有し、前記第3の割り当てられた複数が、前記第2の割り当てられた複数よりも多いデバイス。
  22. 前記最初にプログラムされるべき複数のセンス線が、偶数番号が付けられたセンス線(BLe−1、BLe−3、BLe−5)の第1のサブセットに対応し、前記3番目にプログラムされるべき複数のセンス線が、偶数番号が付けられたセンス線(BLe−2、BLe−4)の第2のサブセットに対応する、請求項21に記載されるデバイス。
  23. 前記第1の割り当てられた複数のプログラムステート(334−1、334−2、334−3)が、前記最初にプログラムされるべき複数のセンス線(BLe−1、BLe−3、BLe−5)に関連する前記セルに対する非整数のビット割り当てに対応し、前記第3の割り当てられた複数のプログラムステート(338−1、338−2)が、前記3番目にプログラムされるべき複数のセンス線(BLe−2、BLe−4)に関連する前記セルに対する異なる非整数のビット割り当てに対応する、請求項21に記載されるデバイス。
  24. 前記第2の割り当てられた複数のプログラムステート(335−1、335−2、335−3、335−4)が、前記2番目にプログラムされるべき複数のセンス線(BLo−1、BLo−2、BLo−3、BLo−4)に関連するセルに対する整数のビット割り当てに対応する、請求項23に記載されるデバイス。
  25. 前記制御回路(460)が、センス線(BLe−1、BLe−2、BLe−3、BLe−4、BLe−5、BLo−1、BLo−2、BLo−3、BLo−4)毎に前記センス線(BLe−1、BLe−2、BLe−3、BLe−4、BLe−5、BLo−1、BLo−2、BLo−3、BLo−4)上で実行される前記プログラミングシーケンスにしたがって、次に続く選択された行選択線(305)に結合されるセルをプログラムするように構成される、請求項21に記載されるデバイス。
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