TWI291699B - Method of reading the bits of nitride read-only memory cell - Google Patents

Description

1291699 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種讀取方法，且特別是有關於一種氮化矽 唯讀記憶胞（nitride read-only memory cell)之位元的讀取方法。 【先前技術】 快閃記憶體（flash memory)係為一種非揮發性（non-volatile) 半導體記憶元件，其具有體積小、容量高、功率消耗低及可重複 讀寫等特性，因此已廣泛地被應用於許多可攜式的3C產品中， • 如PDA、行動電話、讀卡機、行動碟、轉接卡等。 快閃記憶體係藉由記憶胞（cell)陣列（array)來儲存邏輯資 料，且每一個記憶胞内包括一個具有閘極（gate)、源極（source)及 沒極（drain)之電晶體。其中，閘極係搞接至一字元線（word line)。 傳統的記憶胞是利用閘極中的多晶石夕（polysilicon)層來儲存電 子，由於多晶石夕層為一導電層，因此電子可以在多晶石夕層中自由 地移動，所以每個傳統的記憶胞只能儲存一個位元的資料。另一 方面，當讀取儲存於傳統記憶胞内的資料時，一般的作法係施加 φ 一個固定的讀取電壓值於字元線上，並藉由量測流經此記憶胞之 電流來判斷其所儲存的邏輯值。 為了獲得高密度之記憶元件，以色列的SAIFUN公司提出 ~ 一種氮化^夕唯讀記憶胞。氮化石夕唯讀記憶胞之形態為一電子可抹 除可寫入唯讀記憶體。氮化矽唯讀記憶胞與傳統記憶胞最大的差 別在於，氮化矽唯讀記憶胞是利用非導體的氮化矽層來儲存電 子，並將電子儲存於靠近汲極及源極的地方。如此，每個氮化矽 唯讀記憶胞都可以儲存兩個位元的資料，有效地提高記憶元件的 密度。 TW1662PA 6 1291699 然而，若是接近汲極部位已儲存一位元，則會在進行逆向讀 取（reverse read)時產生第二位元效應（second_bit effect)，導致順 向讀取之啟始電壓（threshold voltage)提高。如此一來，若仍是依 照傳統施加固定讀取電壓值的方法來讀取儲存於氮化秒唯讀記 憶胞内的邏輯值，將會降低讀取結果的可靠度。 為了改善上述問題，傳統的作法係將第二位元效應考慮於讀 取‘1’的容許誤差（read ‘ 1，margin)中，亦即，於記憶元件出 廠前先預估因第二位元效應而會增加的啟始電壓值，並將此預估 的啟始電壓增加值預留於讀取‘丨，的容許誤差中，以避免因第 •二位元效應而降低了讀取結果的可靠度。然而，此種作法係會提 高預設於記憶元件中之字元線的讀取電壓值，進而提高讀取干擾 效應（read disturb effect)。 此外，在美國專利案號0208663中’揭露一種使用兩個參考 記憶胞讀取多位元快閃記憶體之方法及其裝置，其每一條字元線 係使用兩個參考記憶胞，分別用以代表此字元線上具有高啟始電 壓之多個記憶胞之啟始電壓的分佈及具有低啟始電壓之多個記 憶胞之啟始電壓的分佈，並藉由這兩個參考記憶胞來獲得一平均 φ的讀取參考啟始電壓值。然而，在實際的操作情況下，這兩個參 考記憶胞之啟始電壓並無法保証會位於高啟始電壓分佈及低啟 始電壓分佈的中間。因此，利用此方法所得到的讀取參考啟始電 '壓值只是一個理想條件下的讀取參考啟始電壓值。 ^ ‘再者’在美國專利案號6,639,849中，揭露一種依據第一個 參考記憶胞之啟始電壓值來控制第二個參考記憶胞之啟始電壓 值，確保藉由第-個參考記憶胞及第二個參考記憶胞所獲得之讀 取參考啟始電壓值能夠位於高啟始電壓分佈與低啟始電壓分佈 之間。然而，其係利用複雜的抹除（erase)及程式（pr〇gram)驗言正程 TW1662PA 7 1291699 序於參考記憶胞，不僅提高了電路設計的困難度，也增加了讀取 所需花費的時間。 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種氮化矽唯讀記憶胞 之位元的凟取方法，當圮憶體區段（sect〇r)需要被抹除時，只要藉 由幾個簡單的步驟即能確實地調整字元線之讀取電壓值，進而提 高讀取結果的可靠度。 丨根據本發明的目的，提出一種讀取氮化矽唯讀記憶胞之位元 的方法。此方法包括以下步驟。首先，設定第一讀取電壓值為一 5己憶體區段之字元線讀取電壓值。接著，若此一記憶體區段不需 要被抹除，則施加第一讀取電壓值於與記憶體區段耦接之一字元 線，以讀取記憶體區段内之一氮化矽唯讀記憶胞之一位元，並結 束本方法。 ° 若需要被抹除，則先抹除該計憶體區段及一雙位元參考記憶 胞之一第一位元及一第二位元，並對第一位元進行量測，以決定 一第一臨限值。然後，程式化第二位元，使第二位元改變成邏輯 _ 〇狀態，並再對第一位元進行置測，以決定一第二臨限值。然後， 依據第一臨限值及第一臨限值調整第一讀取電屢值為一第二讀 取電壓值。最後，設定第二讀取電壓值為該一計憶體區段之字元 線讀取電壓值，並施加於與記憶體區段耦接之字元線，以讀取記 憶體區段内之氮化矽唯讀記憶胞之位元。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文 特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： TW1662PA 8 1291699 【貫施方式】 請參照第1圖’其繪示依照本發明一較佳實施例的一種氮化 碎唯t買記憶胞之位元的讀取方法流程圖。首先，設定第一讀取電 壓值VI，如步驟110所示。一般而言，字元線之第一讀取電壓 值V1係預先於$丨思元件出廠4没定’係於讀取氮化秒唯讀記障 胞時，施加於與此氮化矽唯讀記憶胞耦接之字元線。接著，檢查 δ己憶體區段是否需要被抹除，如步驟120所示。記憶體區段係包 括多個氮化矽唯讀記憶胞。舉例而言，一個64Mbit的記憶元件 φ 例如是具有64個記憶體區段，亦即每個記憶體區段用以儲存 1Mbit的邏輯資料。 若記憶體區段不需要被抹除，則施加第一讀取電壓值V1於 與纪憶體區段耦接之一字元線，以讀取記憶體區段内之一氮化矽 唯言買記憶胞之一位元的邏輯值，如步驟13〇所示，並結束本方法。 若記憶體區段須要被抹除，則先抹除該記憶體區段及雙位元 參考記憶胞之第一位元及第二位元，如步驟14〇所示，並對此雙 位元參考記憶胞之第一位元進行量測，以決定第一臨限值τι， ，步驟15G所不。其中’雙位元參考記憶胞係與記憶體區段内之 亂化石夕唯讀記憶月包具有相似的物理特性。才妾著，矛呈式化此雙位元 多考。己隱胞之第一位元’使第二位元改變成邏輯。狀態，如步驟 ⑽所示。此時，第一位元仍為邏輯i狀態。接著，再對第一位 凡進行量測，以決定第二臨限值T2，如步驟m所示。受第二 位元效應的影嚮，步驟170所量得之第二臨限值τ2實質上大於 第限值Τ1。接著，依據第一臨限值T1及第二臨限值丁2古十 算讀取電壓調整值DT，如步驟180所 DT較佳地為第二臨限值丁2減第一臨限值心 接著，依據讀取電壓調整值DT將第—讀取電壓值％調整

TW1662PA 1291699 為第二讀取電壓值V2，如步驟185所示。其中，第二讀取電壓 值w較佳值為第一讀取電壓值V1與讀取電壓調整值之和。 最後’施加第二讀取電録V2於與記憶體區縣接之字元線， 以讀取記憶體區段内之氮切唯讀記憶胞之—位^的邏輯值，如 步驟190所示。 也就是說’在讀取記憶體區段内之氮化石夕唯讀記憶胞之位元 時，該記憶體區段之字元線讀取電壓係由上述步驟所決定。每一 次該記憶體區段被抹除時均重新設定一第二讀取電壓作為該記 fe體區段之字70線讀取電壓，以正確讀取儲存於氮化矽唯讀記憶 胞内的邏輯值。 、^ 由上述說明可知，由於雙位元參考記憶胞與記憶體區段内之 氮化矽唯項δ己憶胞之物理特性相似，因此雙位元參考記憶胞能夠 將一個記憶體區段内之氮化矽唯讀記憶胞受到第二位元效應的 衫嚮私度確貫地反應出來。所以，於讀取的過程中，依照上述的 方法來調整字元線之讀取電壓值，能夠消除第二位元效應，進而 延長記憶兀件的壽命。此外，當使用上述方法來調整字元線之讀 取電壓值時，於讀取‘1’的容許誤差中不必再顧慮第二位元效 應，因此，可以有效地降低字元線之讀取電壓值，進而達到降低 讀取干擾效應的目的。 本發明上述實施例所揭露之讀取氮化矽唯讀記憶胞之位元 的方法，係藉由幾個簡單的步驟即能確實地調整字元線之讀取電 壓值，進而提高讀取結果的可靠度。 綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並 非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當 視後附之申請專利範圍所界定者為準。

TW1662PA 10 1291699 【圖式簡單說明】 第1圖繪示依照本發明一較佳實施例的一種氮化矽唯讀記 憶胞之位元的讀取方法流程圖。 【主要元件符號說明】 110〜190:流程步驟 TW1662PA 11

Claims (1)

1291699 十、申請專利範圍： 1 · 一種讀取氮化矽唯讀記憶胞（nitride read_only mem〇ry cell)之位元的方法，包括·· 設定一字元線之一第一讀取電壓值； 檢查一記憶體區段（sector)是否需要被抹除（erase); 若不需被抹除，則施加該第一讀取電壓值於與該記憶體區段 轉接之一子元線，以讀取該記憶體區段内之一氮化石夕唯讀記憶胞 之一位元，並結束本方法；以及 若需要被抹除，則執行以下步驟： 抹除该§己憶體區段及一雙位元參考記憶胞之一第一位 元及一第二位元，並對該雙位元參考記憶胞之第一位元進行量 測’以決定一第一臨限值； 程式化該雙位元參考記憶胞之第二位元，使該第二位 元改變成邏輯0狀態，並對該第一位元進行量測，以決定一第二 臨限值； 依據該第一臨限值及該第二臨限值調整該第一讀取電 壓值為一第二讀取電壓值；及 丨施加該第二讀取電壓值於與該記憶體區段耦接之該字 元線’以讀取該氮化;g夕唯讀記憶胞之該位元。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中調整該字元線 之第一讀取電壓值為該字元線之第二讀取電壓值之步驟包括： ^計算一讀取電壓調整值，其中該讀取電壓調整值係為該第一 臨限值與該第二臨限值之差；以及 依據該讀取電壓調整值調整該第一讀取電壓值為該第二讀 取電壓值。 # 3·如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該第二讀取電 TWl662PA 12 1291699 壓值實質上係為該第一讀取電壓值與該讀取電壓調整值之和。 4· 一種調整字元線之讀取電壓值的方法，包括： 抹除一記憶體區段及一雙位元參考記憶胞之一第一位元及 一第二位元，並對該雙位元參考記憶胞之第一位元進行量測兀以 決定一第一臨限值； “ 程式化該雙位元參考記憶胞之第二位元，使該第二位元改變 成邏輯〇狀態，並對該第一位元進行量測，以決定一第二臨限值^ 以及 5 _ 依據該第一臨限值及該第二臨限值調整該字元線之讀取電 壓值，該字元線之讀取電壓值係用以讀取該記憶體區段時，施加 於與該記憶體區段耦接之一字元線。 5·如申請專利範圍第4項所述之方法，其中調整該字元線 之讀取電壓值之步驟包括： 計算一讀取電壓調整值，其中該讀取電壓調整值係為該第一 臨限值與該第二臨限值之差；以及 依據該讀取電壓調整值調整該字元線之讀取電壓值。 6·如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該方法係應用 # 於讀取一氮化矽唯讀記憶胞中。 TW1662PA 13