專利名稱：使用雙動態(tài)參考的用于多位閃存讀取的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明一般系關于內存系統(tǒng)并且尤其系關于用于精確地讀取多重位閃存組件的系統(tǒng)及方法。
背景技術：
閃存是一種可以重復寫入及可以在無功率消耗下保留內容的電子內存媒介的類型。閃存組件通常具有從100K至300K寫入周次的使用期限。不像其中單一字節(jié)可以抹除的動態(tài)隨機存取內存(dynamic randomaccess memory，DRAM)及靜態(tài)隨機存取內存(static random accessmemory，SRAM)組件，閃存組件通常以固定的多重位區(qū)塊或區(qū)段而抹除及寫入。閃存技術由電子式可抹除只讀存儲器(electrically erasableread only memory，EEPROM)芯片技術發(fā)展而來，該電子式可抹除只讀存儲器芯片技術可以在原位置抹除。相較于很多其它的內存組件閃存組件較便宜并且較密集，意指閃存組件每個單位面積可以存儲較多的數據。此種新的種類的電子式可抹除只讀存儲器已經發(fā)展成為結合可抹除可程序化只讀存儲器(erasable programmable read only memory，EPROM)的密度與電子式可抹除只讀存儲器的電子可抹除能力的優(yōu)點的重要的非揮發(fā)性內存。
公知的閃存組件架構于單元結構內其中單一位數據存儲于每個單元中。在此類的單一位內存架構中，每個單元通常包含具有源極、漏極及通道于基板或P井內，以及具有堆棧閘極結構于信道上層的金氧半導體(metal oxide semiconductor，MOS)晶體管結構。該堆棧閘極更可以包含形成于基板或P井的表面上的薄的閘極介電層(有時稱為穿隧氧化層)。該堆棧的閘極亦包含位在該穿隧氧化物之上的復晶硅浮動閘極及位在該浮動閘之上的多重內插(interpoly)介電層。該多重內插介電層通常為多層絕緣物，諸如具有兩個氧化層安插氮化層的氧化物-氮化物-氧化物(oxide-nitride-oxide，ONO)層。最后，復晶硅控制閘極覆蓋在該多重內插介電層之上。
該控制閘極連接至結合此類單元的列的字線以在典型的反或(NOR)配置內形成此類單元的區(qū)段。此外，該單元的漏極區(qū)域通過傳導的位線連接一起。形成在該源極及漏極區(qū)域之間的該單元的信道通過連結至該堆棧閘極結構的字線而施加至該堆棧閘極結構的電壓依據形成于該通道內的電場而在該源極及漏極之間傳導電流。在該反或配置中，在一行內的晶體管的每個漏極端連接至該相同的位線。此外，在列內的每個快閃單元的堆棧的閘極結構連接至該相同的字線。通常，每個單元的源極端連接至共同的源極端。在操作上，個別的快閃單元使用用于程序化(寫入)、讀取及抹除該單元的周邊譯碼器及控制電路經由該相對的位線及字線而尋址。
該單一位堆棧閘極閃存單元通過施加程序化電壓至該控制閘極、連接該源極至接地及連接該漏極至程序化電壓而程序化?？缭谠摯┧硌趸锏淖罱K的高電場造成稱為″Fowler-Nordheim″穿隧的現象。在Fowler-Nordheim穿隧期間，在該信道區(qū)域內的電子穿隧經過該閘極氧化物而進入該浮動閘極并且變成陷入該浮動閘極內。由于該受陷電子的結果，該單元的臨限電壓將增加。此種由受陷的電子所產生的該單元在該臨限電壓VT(以及因此該通道具導電性)的改變造成該單元受到程序化。
為了抹除典型的單一位堆棧閘極閃存單元，電壓將施加至該源極、該控制閘極維持在負的電位，以及該漏極允許浮動。在這些條件下，電場產生而跨在該浮動閘極及該源極之間的穿隧氧化物上。受陷于該浮動閘極內的電子流動朝向并聚集在位于該源極區(qū)域上方的浮動閘極的部分。該電子接著通過Fowler-Nordheim穿隧經過該穿隧氧化物而由該浮動閘極釋放并且進入該源極區(qū)域。該該電子由該浮動閘極移除時，該單元受到抹除。
在公知的單一位閃存組件中，將執(zhí)行抹除確認以判斷是否在區(qū)塊或整組單元內的每個單元已經適當的抹除。目前單一位抹除確認方法提供位或單元抹除的確認，以及施加追補抹除脈沖至初始確認失敗的個別的單元。之后，該單元的抹除狀態(tài)再次受到確認并且該程序持續(xù)直到該單元或位成功地抹除或該單元標記為無法使用。
近來，已引入多重位閃存，并且允許數據于單一內存單元內的多重位的存儲。已經發(fā)展的公知的單一位閃存組件的技術，對于該新的多重位閃存單元并不適用。例如，已經采用不使用浮動閘極的雙位閃存結構，該浮動閘極諸如在該氧化物-氮化物-氧化物層上方使用復晶硅層而用于提供字線連接的氧化物-氮化物-氧化物閃存組件。在雙位內存組件中，雙位內存單元的其中一邊稱為新增位(complimentarybit)并且該雙位內存單元的另外一邊稱為標準位(normal bit)。該雙位內存單元在氧化物-氮化物-氧化物堆棧中使用一層氮化物以存儲電荷；并且由于氮化物并非導體，在該程序化及抹除操作期間所加入或移除的電荷應該不會重新分布于該氮化物層的其它區(qū)域。然而，在其中一個位內的電荷及漏電流的增加會影響該單元在后續(xù)循環(huán)內的其它位改變讀取、程序化及抹除特性。最后，殘留或漏電流電荷的增加改變該新增位及該標準位的有效的臨限電壓。
其中一個以雙位操作的明顯的問題在于當該標準位程序化時在該新增位的空白讀取電流內的偏移，以及當該新增位程序化時在該標準位的空白讀取電流內的偏移的結果。隨著另一側程序化在臨限電壓上的此項偏移稱為″CBD″或新增位干擾(complimentary bit disturb)。該新增位及標準位區(qū)域位在該單元的漏極/源極接合面附近并且在程序化及抹除操作期間受到更改。另一個問題在該單元的循環(huán)之后由電荷損失所造成。因此，對于雙位操作的主要的挑戰(zhàn)在兩種情況下由該電荷損失及新增位干擾所呈現(1)在有效期的開始(BOL，beginning of life)時的新增位干擾及(2)在有效期結束(EOL，end of life或post bake)處的循環(huán)后的電荷損失。測試數據顯示該新增位干擾在接近該有效期的開始時較高，并且該臨限電壓分布在循環(huán)及有效期的結束之后覆蓋該程序化臨限電壓。該兩種分布的重迭使標準讀取感測技術無法對于雙位操作做正確運作。易言之，將不能判斷是否在新增位或標準位內的數據為壹或零，因為由于該臨限電壓分布彼此接近。

發(fā)明內容
下文呈現本發(fā)明的簡單的概要以提供本發(fā)明的一些方面的基本的了解。此概要并非本發(fā)明的延伸概觀。本文并非意在確認本發(fā)明的重點或關鍵要件也不是描繪本發(fā)明的范疇。本文僅有的目的在于以簡化的形式呈現本發(fā)明的某些概念以做為后續(xù)所呈現的較詳細的說明的前序。
本發(fā)明提供用于在內存組件(例如閃存)的整個有效使用期間(例如100K至300K程序化及抹除周次)內該組件的多重位內存單元的適當的讀取的系統(tǒng)及方法。本發(fā)明使用第一參考單元及第二參考單元以決定平均動態(tài)參考值。該平均動態(tài)參考數值通過讀取該第一參考單元的程序化位及讀取第二參考單元的未程序化或抹除位而決定以判斷平均動態(tài)參考數值。該平均動態(tài)參考數值可以使用以決定是否數據單元是處于程序化狀態(tài)(例如邏輯值1)或處于未程序化狀態(tài)(例如邏輯值0)。來自該第一參考單元及第二參考單元的讀取電流經由平均以決定平均動態(tài)參考數值。該平均動態(tài)參考數值可以轉換為能夠與數據位的臨限電壓比較的電壓臨限值(VT，threshold)以區(qū)分程序化位與未程序化位。
該參考單元與該內存組件的數據單元一起執(zhí)行程序化及抹除循環(huán)并且維持空白直到程序化該″頁(page)″或″字″。這意謂著該參考是相同″期齡″的因為它們已經歷與欲比較的數據單元相同數目的循環(huán)。因此，該參考單元將提供追蹤該相關數據單元的電荷損失及新增位干擾的動態(tài)參考數值。該動態(tài)參考數值追蹤在該內存組件的標準循環(huán)期間在電壓臨限值內的改變及新增位干擾已經產生于一個或一個以上的數據位上的影響。
在本發(fā)明一個特殊方面中，第一參考單元的其中一個位及第二參考單元的其中一個位在標準操作的前程序化。該第一參考單元的程序化位經由讀取以追蹤該數據單元的電荷損失并且未程序化的位由該第二參考單元讀取以追蹤由該第二參考單元的程序化位所造成的新增位干擾。
依據本發(fā)明的一個方面，第一參考單元及第二參考單元結合在內存數組內的字。該第一參考單元及第二參考單元可以使用以判斷是否在字內的位為程序化(例如邏輯值1)或未程序化或已抹除(例如邏輯值0)。另外，第一參考單元及第二參考單元可以結合在字線內的位(字線可以包含多個字)。因此，第一參考單元及第二參考單元可以與區(qū)段或整個內存組件結合。
依據本發(fā)明的另一個方面，多重位閃存單元及相關的參考數組是與在該區(qū)段內的多重位閃存單元循環(huán)(例如程序化及抹除循環(huán))以便所有在該區(qū)段內的單元及相結合的參考數組是相同的″期齡″。該結合的參考數組包含第一動態(tài)數組及第二動態(tài)數組。比較電路比較來自單元所讀取的數據與由該第一動態(tài)數組及該第二動態(tài)數組所推導的平均值，以確認在該區(qū)段內的位。該多重位閃存數組通過允許與在該閃存內的多重位內存單元一起循環(huán)的雙動態(tài)參考的使用而允許該閃存組件的多重位操作。
下列的描述及附加的附圖將提出本發(fā)明的特定的方面。然而這些方面表示其中本發(fā)明可以使用的原理的各種方式的其中幾項。當考慮所結合的附圖，本發(fā)明的其它優(yōu)點及新穎特征由本發(fā)明的下列詳細描述將變得明顯。


圖1顯示例示性雙位內存單元的側視橫截面附圖，其中可以實現本發(fā)明的各種方面。
圖2顯示經由采用以執(zhí)行本發(fā)明的各種方面的系統(tǒng)的方塊圖。
圖3顯示依據本發(fā)明的目的使用兩個參考單元的標準位而用于決定平均臨限電壓數值的電路的示意性方塊圖。
圖4顯示依據本發(fā)明的一個方面使用第一參考單元的標準位及第二參考單元的新增位而用于決定平均臨限電壓數值的電路的示意性方塊圖。
圖5顯示依據本發(fā)明的一個方面的比較電路的示意方塊圖。
圖6顯示依據本發(fā)明的一個方面的雙位閃存的數組的64K區(qū)段的部分上視附圖。
圖7顯示依據本發(fā)明的一個方面的雙位內存單元的列部分的示意性附圖。
圖8顯示依據本發(fā)明的一個方面使用與字線結合的一對參考單元而用于讀取部分區(qū)段的系統(tǒng)的示意性方塊圖。
圖9顯示依據本發(fā)明的一個方面使用與字結合的一對參考單元而用于讀取部分區(qū)段的系統(tǒng)的示意性方塊圖。
圖10顯示依據本發(fā)明的一個方面的部分內存數組的架構的方塊圖。
圖11顯示依據本發(fā)明的一個方面而用于執(zhí)行讀取操作的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明關于多重位內存單元于內存的有效使用期間內的適當的讀取。本發(fā)明使用第一參考單元以追蹤關于數據位在多重位內存組件內的電荷損失，及使用第二參考單元以判斷在該多重位內存組件內的數據位上的新增位干擾的影響。程序化及抹除循環(huán)將執(zhí)行于結合該內存單元的參考單元上，俾使該數據單元及參考單元有相同的″期齡″。將決定及使用平均動態(tài)參考數值以判斷是否數據位為程序化或未程序化。雖然本發(fā)明于下文中是結合氧化物-氮化物-氧化物雙位內存單元架構而用作說明及描述，但其中每個單元的兩者位是用于數據存儲，應了解的是本發(fā)明可適用于其它類型的架構及其它多重位架構使用技術。
圖1說明例示性的雙位內存單元10，其中本發(fā)明的一個或一個以上的各種方面可以執(zhí)行。該內存單元10包括安插于上二氧化硅層14及底部二氧化硅層18之間而形成氧化物-氮化物-氧化物層30的氮化硅層16。復晶硅層12位在該氧化物-氮化物-氧化物層30的上方并且提供連接至該內存單元10的字線。第一位線32在第一區(qū)域4之下的該氧化物-氮化物-氧化物層30下方延伸并且第二位線34在第二區(qū)域6之下的該氧化物-氮化物-氧化物層30下方延伸。該位線32及34由傳導部分24及選擇的氧化部分22所形成。硼核心植入20提供在每個位線32及34的兩端上，其中該位線與該底部二氧化硅層18相交或沿著該整個晶體管。該硼核心植入比該P類型基板具有更多的重摻雜并且輔助該內存單元10的該臨限電壓的控制。該單元10位在P型基板9之上而具有該位線32及34由N+砷植入所形成的傳導部分24，而使得通道8形成在該位線32及34之間且橫跨該P型基板。該內存單元10包括單一晶體管，該單一晶體管具有由該N+砷植入部分24所形成的可互換的源極及漏極組成部，該N+砷植入部分24位在具有以閘極形成為部分復晶硅字線12的該P型基板區(qū)域9之上。
雖然該第一及第二位線32及34依據傳導部分24及選擇氧化部分22而說明，但應了解的是該位線可以僅由傳導部分所形成。再者，雖然圖1的該附圖顯示在該氮化硅層16內有間隙，但應了解的是該氮化硅層16可以在未具間隙下以單一長條或層膜而制造。
該氮化硅層16形成電荷陷捕層。該單元的程序化通過施加電壓至該漏極及該閘極并且接地該源極而完成。該電壓沿著該信道產生電場造成電子加速并且由該基板層9跳躍進入該氮化物，該行為已知為熱電子注入。由于該電子在該漏極處獲得大部分的能量，這些電子變成受到陷入并且仍然存儲在該漏極附近的氮化物內。該單元10通常為均勻的并且該漏極及源極是可互換的。由于該氮化硅是非導電性，因此第一電荷26可以注入至該中央區(qū)域5的第一端附近的氮化物16內并且第二電荷28可以注入至該中央區(qū)域5的第二端附近的氮化物16內。因此，若該電荷并未移動則每個單元可以具兩個位而非是只有一個位。
如同先前所提出的，該第一電荷26可以在該中央區(qū)域5的第一端處存儲于該氮化層16內并且該第二電荷28可以在該中央區(qū)域5的第二端處存儲使得每個內存單元10可以存在兩個位。該雙位內存單元10通常為對稱的，因此該漏極及該源極是可以互換的。因此，當程序化該左側位C0時，該第一位線32可以擔任該漏極端并且該第二位線34可以擔任該源極端。同樣地，對于程序化該右側位C1時，該第二位線34可以擔任該漏極端并且該第一位線32可以擔任該源極端。第1表說明用于執(zhí)行具有該第一位C0及該第二位C1的雙位內存單元10的讀取、程序化及單側抹除的其中特定一組電壓參數。
表1

雙位內存單元架構的各種實施例可以依據本發(fā)明的一個或一個以上的一個方面而達成。尤其，本發(fā)明適用于內存組件其中在雙位單元內的兩個位是使用于數據或信息存儲。本發(fā)明的發(fā)明者已經發(fā)現在此類單元的其中一個位(例如位C0)的程序化及抹除影響本身相結合位(例如位C1)的程序化、讀取及/或抹除。例如，單元10的位C1的重復的程序化可以在位C0內造成電荷累積并且反過來亦如此。而且，對于位C1的抹除電壓脈沖的重復使用可以造成位C0的過度抹除。在該結合位C0內這些現象可以依序造成在標準操作(例如對于有效讀取、寫入/程序化及/或抹除其中一個或兩者位的能力)期間關于該位的操作的退化。
發(fā)明者已經判斷出對于雙位操作的主要的挑戰(zhàn)來自于該電荷損失及新增位干擾在兩個條件之下的結合(1)在有效期開始處的新增位干擾及(2)在有效期結束處的循環(huán)后的電荷損失。測試數據顯示該新增位干擾在該有效期的開始處附近較高并且該臨限電壓分布在循環(huán)及有效期結束之后覆加在該程序化臨限電壓之上。該兩個分布的重迭使標準讀取感測技術對于雙位操作無法正確地運作。換言之，不能判斷是否在新增位或標準位內的數據為壹或零。
很多閃存具備執(zhí)行復雜程序化及自動化抹除操作的指令邏輯及嵌入式狀態(tài)機。靜態(tài)隨機存取內存模塊組件可以包含由微控制器所實現的程序而使用于控制指令邏輯及內存系統(tǒng)的操作。當系統(tǒng)電源開啟時，這些程序通常加載至靜態(tài)隨機存取內存內?？梢允褂每偩€以將從處理器來的控制指令發(fā)送至該指令邏輯組件，并且將由該閃存組件所讀取或由該閃存組件所寫入的數據與控制邏輯和主處理器者交換。該快閃組件的嵌入式狀態(tài)機產生該指令邏輯控制，而用于細部操作諸如必須用于執(zhí)行程序化、讀取及抹除操作的各種個別的步驟。該狀態(tài)機因此擔任減少通常使用于結合含有該閃存的微小芯片的處理器(未顯示)所需的經常操作。
圖2顯示用于執(zhí)行本發(fā)明的使用該雙位內存單元的內存數組62的適當的程序化、抹除及讀取的系統(tǒng)40。在本例子中，該內存數組62包括多個64K區(qū)段64。該閃存數組64的區(qū)段包含經由分享相同區(qū)段地址的字線所群集一起的所有該內存單元所組成的該內存數組62的一部分。該區(qū)段地址通常為所使用的該地址位信號的n個(例如6個)最大有效地址位，以尋址在該內存組件中的一個或一個以上的單元，此處n為整數。例如，64K區(qū)段64可以包括8個輸入/輸出(IOs)，其中輸入/輸出為4個單元的列或具有4個標準位及4個互補的4個雙位內存單元。需要了解的是該內存數組62可以是任何數目的不同的配置，例如，128K區(qū)段包括8個標準位及8個新增位于8個單元上。此外可以使用任何數量的區(qū)段而僅受該應用的尺寸及該組件使用該閃存數組62的尺寸的限制。
結合每個64K區(qū)段64者為第一動態(tài)參考數組66及第二動態(tài)參考數組68。該第一動態(tài)參考數組66追蹤結合該區(qū)段64的循環(huán)的數據位的電荷損失，并且該第二動態(tài)參考數組追蹤在結合該區(qū)段64的循環(huán)的數據位上的新增位干擾的影響。該第一動態(tài)參考數組66及該第二動態(tài)參考數組68與對應區(qū)段64的數據位一起循環(huán)，以便該參考數組的期齡相同于該對應區(qū)段64者。該參考數組66及68可以包含結合字、字線或區(qū)段的參考單元。
該系統(tǒng)40包含連接至該閃存數組62的地址譯碼器42，而用于在該數組62上所執(zhí)行的各種操作(例如程序化、讀取、確認、抹除)期間的解碼輸入/輸出。該地址譯碼器42接收來自系統(tǒng)控制器(未顯示)或類似組件的地址總線數據。
指令邏輯組件44包含參考邏輯組件46、參考比較器組件48及內部狀態(tài)機50。該指令邏輯組件44連接至該地址內存數組62。該指令邏輯及狀態(tài)機50接收來自連接至系統(tǒng)控制器或類似組件的數據總線的命令或指令。該命令或指令采用嵌入于該指令邏輯44及狀態(tài)機50內的算法。該算法執(zhí)行欲于此描述的程序化、讀取、抹除、軟性程序化及確認的各種方法。電壓產生器組件60亦連接至該內存數組62、該指令邏輯44及狀態(tài)機50。該電壓產生器組件60通過該指令邏輯44及該狀態(tài)機50所控制。該電壓產生器組件60可操作以產生用于該內存數組62的內存單元的程序化、讀取、抹除、軟性程序化及確認的必要的電壓。
在區(qū)段的程序化及抹除循期間，指令邏輯44及狀態(tài)機50程序化在該區(qū)段內的數據位及在該第一參考數組66與該第二參考數組68內的參考位。該指令邏輯44及狀態(tài)機50接著抹除在該區(qū)段內的數據位及在該第一參考數組66與該第二參考數組68內的參考位。該指令邏輯44及狀態(tài)機50接著程序化在該第一參考數組66內的該參考單元的其中一個位，及程序化在該第二參考數組68內的該參考單元的其中一個位。在讀取操作期間，數據位例如通過在區(qū)段內讀取一個或一個以上的字而讀取。該指令邏輯44及狀態(tài)機50從在該第一參考數組66內的單元讀取程序化位及從在該第二參考數組68內的單元讀取抹除位。該讀取數值提供至決定平均參考數值(例如臨限電壓平均數值，VTAVG)的該參考邏輯組件46。該平均參考數值提供至參考比較組件48。該參考比較組件48比較該參考數值與該讀取數據位，以判斷是否該位是在程序化狀態(tài)或未程序化狀態(tài)。
圖3說明依據本發(fā)明的一個方面用于從兩個雙位參考單元決定電壓臨界平均(VTAVG)的電路76。第一參考單元70(REF A)包含新增位(CB)及標準位(NB)。該標準位受到程序化(P)并且該新增位未受到程序化(NP)。第二參考單元72(REF B)包含新增位(CB)及標準位(NB)。該新增位受到程序化(P)并且該標準位未受到程序化(NP)。在讀取操作期間，加法器76總和該第一參考單元70的程序化標準位及該第二參考單元72的未程序化標準位的該讀取電流。該加法器76轉換該電流成為電壓并且提供該電壓至平均組件78。該平均組件78例如可以是簡單的電壓分壓器。該平均組件78接著提供該平均參考臨限電壓VTAVG。臨限電壓平均值可以經由使用以判斷是否數據位是程序化位或未程序化位。需要了解的是臨限電壓平均值可以由該第一參考單元70的未程序化新增位與該第二參考單元72的程序化新增位相加而決定。
圖4顯示依據本發(fā)明的另一個方面而用于從兩個雙位參考單元決定臨限電壓平均值(VTAVG)的電路86。第一參考單元80(REF C)包含新增位及標準位。該標準位受到程序化(P)并且該新增位未受到程序化(NP)。第二參考單元82(REF D)包含新增位及標準位。該新增位未受到程序化(P)并且該標準位受到程序化(NP)。在讀取操作期間，加法器86總和該第一參考單元80的程序化標準位及該第二參考單元82的未程序化互補單元的該讀取電流。該加法器86轉換該電流成為電壓并且提供該電壓至平均組件88。該平均組件88接著提供該平均參考臨限電壓VTAVG。臨限電壓平均值可以經由使用以判斷是否數據位是程序化位或未程序化位。需要了解的是臨限電壓平均值可以由該第一參考單元80的未程序化新增位與該第二參考單元82的程序化標準位相加而決定。圖3至圖4說明其中一個參考的程序化位與另一個參考的未程序化位所結合的任何適當的組合可以使用于決定臨限電壓平均值VTAVG。
圖5為具有數據單元92、來自動態(tài)參考A的第一參考單元94及來自動態(tài)參考B的第二參考單元96的比較電路90的示意說明。該數據單元92具有新增位及標準位。該參考單元94及96亦具有新增位及標準位。相結合的通道閘98連接至該單元92、94及96的該新增位及標準位側。在說明于圖5的例子中，來自單元92的該標準位側數據與來自動態(tài)參考單元94及96的標準位側的平均的數據做比較。在此例子中，其中一個參考單元的該標準位將受到程序化并且該另一單元的標準位將不受程序化。
應該要了解的是，若來自單元92的該新增位側的數據欲做比較，則單元94及96的該新增位側可以做平均。若該參考單元的新增位是使用于讀取數據單元的新增位并且該參考單元的標準位是使用于讀取數據單元的標準位，則讀取操作是較簡單的。通道閘98的輸出為輸入至個別的串迭放大器100。對應于該第一參考單元94的標準位及該第二參考單元的標準位的串迭放大器100的輸出提供至平均器102。該平均器102提供對應于程序化位及未程序化位的平均值的平均數值。該平均器102的輸出提供至差動感測放大器104內部，該差動感測放大器104提供輸出與對應于該數據單元92的標準位的串迭的輸出做比較。該差動感測放大器104提供輸出對應于是否該數據單元92的標準位是在程序化狀態(tài)或未程序化狀態(tài)。
圖6顯示從64K區(qū)塊120的例子的上視或平面視圖的部分內存單元布局。本例子依據16位輸入/輸出的64K區(qū)塊而做說明。需要了解的是區(qū)塊可以是8位、32位、64位或更多的輸入/輸出并且并非限定于64K(例如128K、256K)。該64K區(qū)塊120可以是區(qū)段或部分區(qū)段。例如，具有該接觸連接共同金屬位線的一個或一個以上的區(qū)塊可以形成區(qū)段。氧化物-氮化物-氧化物堆棧長條或層膜122延伸該內存數組的長度并且包含該區(qū)塊120。該區(qū)塊120包含16個輸入/輸出群組字段126。每個輸入/輸出的″字″或群組包括八個晶體管或八個標準位及八個新增位。每個輸入/輸出包含用于尋址單元的列的復晶硅字線124。多個位線在該氧化物-氮化物-氧化物堆棧長條層122下方延伸而用于該內存單元的個別位的激活讀取、寫入及抹除。每個位線連接至在十六個列的群組的其中一端的第一接觸128及金屬位線(未顯示)與在該群組的另一端的第二接觸130。在圖6的例子中，顯示五條位線使得位線連接至在行位內的每個其它晶體管的一端，并且使用兩個選擇晶體管以在兩個晶體管的四個位之間選擇而用于讀取、寫入及抹除。
圖7顯示在列內使用選擇晶體管及三條位線用于讀取、寫入及抹除位的首先四個雙位內存單元的尋址的示意圖。第一雙位內存單元142包含第一位C0及第二位C1、第二雙位內存單元144包含第一位C2及第二位C3、第三雙位內存單元146包含第一位C4及第二位C5及第四雙位內存單元148包含第一位C6及第二位C7。該四個雙位內存單元可以形成8位字。選擇閘150(Sel0)及選擇閘152(Sel1)經由提供以激活雙位內存142的位C0、C1及雙位內存144的位C2、C3的讀取、寫入及抹除。選擇閘154(Sel2)及選擇閘156(Sel3)經由提供以激活雙位內存146的位C4、C5及雙位內存148的位C6、C7的讀取、寫入及抹除。第一切換158連接至第一位線BL0、第二切換160連接至第二位線BL1并且第三切換162連接至第三位線BL2。該第一、第二及第三切換在電源(VDD)及接地(GND)之間連接該對應的位線。該雙位內存單元的任何的位如同于下文的表2中所描述可以通過提供不同的電壓配置而讀取。在描繪于圖7的例子中，雙位內存單元142的單元C0將受到讀取。
表2

圖8顯示依據本發(fā)明的一個方面的用于讀取單元的部分區(qū)段172的系統(tǒng)170。該區(qū)段172為雙位單元的數組，諸如單元180。該系統(tǒng)170包含在執(zhí)行于該區(qū)段172上的各種操作(例如程序化、讀取、確認、抹除)期間譯碼輸入/輸出的位線控制器174及字線控制器176。該位線控制器174及字線控制器176由系統(tǒng)控制器(未顯示)或類似組件接收地址總線信息。諸如單元180的雙位內存單元形成于M列及N行內。共同的字線連結至在列內的每個單元，諸如字線WL0、WL1、WL2至WLM。共同的字線連結至在欄內的每個單元，諸如位線BL0、BL1至BLN。結合每個字線為第一動態(tài)參考內存單元182(REF A)及第二動態(tài)參考內存單元184(REF B)。字線可以含有例如形成多重字的1000個位，并且區(qū)段可以包含例如512條字線以提供512K位的內存。結合字線的該第一動態(tài)參考內存單元182及該第二動態(tài)參考內存單元184在包含于用于對應字線的字或多重字內的位的讀取期間而使用。此允許結合在字線內的而欲在該對應的參考單元內反應的數據單元的程序變動。
圖9顯示依據本發(fā)明的一個方面的用于讀取單元191的區(qū)段的系統(tǒng)190。單元191的區(qū)段包含數據區(qū)段部分192、動態(tài)參考A部分194及動態(tài)參考B部分196，其中動態(tài)參考A194及動態(tài)參考B196組成參考數組。該動態(tài)參考A194及該動態(tài)參考B196提供結合在字線內的字的個別參考，使得每個字具有相關的參考。雖然該參考數組以個別的結構做說明，但該參考單元可以在該數據區(qū)段部分192內相互混合。
該區(qū)段192以具有N型單元做說明。應該了解的是在內存數組內的區(qū)段可以具有各種不同的單元的數目。動態(tài)參考A194及動態(tài)參考B196以具有每個P型單元而做說明。該區(qū)段192包含多個雙位數據單元200、動態(tài)參考A194包含多個雙位參考單元202及動態(tài)參考B196包含多個雙位參考單元204。該數據單元200及在數組內的對應的參考單元202及24與共同的字線，諸如在列內的WL0、WL1至WLM，以及與在區(qū)段192內的共同的位線BL0-BLN、在動態(tài)參考A194內的BL0-BLP及在動態(tài)參考B196內的BL0-BLP連接。需注意的是該字線為共同至在該區(qū)段192內的雙位單元兩者以及該參考數組194及196?？刂破?譯碼器206控制該電壓至該個別的位線并且字線控制器200控制該電壓至該個別的字線。在區(qū)段1內的該位線終止于輸入/輸出202內。來自該輸入/輸出202及來自該動態(tài)參考A及B的數據通過一系列的通道閘204所控制。
圖10為依據本發(fā)明所制造的部分內存數組210的架構的概觀，并且說明具有結合的參考數組214的第一區(qū)段212、具有結合的參考數組218的第二區(qū)段216至具有結合的參考數組222的區(qū)段R220。應該了解的是該區(qū)段的順序可以隨著具有區(qū)段于垂直的配置中以及于水平的配置中的該內存數組210而改變。在該部分內存數組中，參考數組可以包含結合字、字線或整個區(qū)段的第一參考及第二參考。第一參考的程序化位及第二參考的未程序化位經由使用以決定在該結合區(qū)段內的數據位的讀取期間所使用的平均臨限電壓數值。
檢視上文所描述的先前結構及功能特征，依據本發(fā)明的各個方面的方法將參考圖11而更佳了解。雖然為了說明簡化的目的，圖11的方法依據執(zhí)行順序而顯示及描述，需要了解及明白的是本發(fā)明并非意在通過該說明的順序而限定，依據本發(fā)明，某些方面可以不同的順序及/或同時以來自于此所顯示及描述的其它方面而產生。再者，并非所有說明的特征可能需要以實現依據本發(fā)明的一個方面的方法。
圖11顯示依據本發(fā)明的一個方面用于執(zhí)行多重位內存單元結構的一個或一個以上的數據位的讀取操作的一種特定的方法。該方法開始于300，其中將執(zhí)行程序化及抹除例程。該程序化及抹除例程程序化在部分內存內的數據位及參考位。該部分內存可以是區(qū)段、區(qū)塊或整個內存組件。該程序化及抹除例程接著抹除該數據位及該參考位。該方法接著進入至310。在310，該方法程序化參考單元對的該參考單元的第一位。該參考單元可以包含對應于字、字線或整個區(qū)段的第一參考單元及第二參考單元。由于該多重位內存單元結構的程序化及抹除循環(huán)超過時間，則該第一參考單元追蹤在程序化位上的電荷損失。該第二參考單元追蹤該多重位內存單元結構的內存單元的在超過時間未程序化或抹除位上的新增位干擾的影響。該方法接著進入320以開始標準操作。
在標準操作期間，將執(zhí)行寫入操作以設定該多重位內存單元結構的內存單元的數據位至程序化狀態(tài)或未程序化狀態(tài)。例如，可以執(zhí)行寫入操作以程序化整個區(qū)段、區(qū)塊或結構以執(zhí)行特定的程序化功能。此外，在含有該多重位內存單元結構的組件的操作期間可以執(zhí)行某些部分，使得除了程序化例程之外，數據可以存儲于該內存結構內。該方法接著進行至330以判斷是否已經使用讀取請求。
若讀取請求并未使用(NO)，則該方法回到320以繼續(xù)執(zhí)行標準操作。若讀取請求已經使用(YES)，該方法進行至340。在340，讀取電流從第一參考單元的程序化位及第二參考單元的抹除或未程序化位所讀取。如同上文所討論的，該程序化位追蹤該多重位內存單元結構超過時間的電荷損失，并且該未程序化位追蹤在該多重位內存單元結構超過時間的未程序化位上的新增位干擾的影響。在350，平均臨限電壓數值使用該第一參考的程序化位及該第二參考的未程序化位的讀取電流而判斷。該平均臨限數值可以是平均讀取電流或轉換成平均臨限電壓。
在360，一個或一個以上的位從該多重位內存單元結構讀取。例如，字、多個字或區(qū)段可以讀取。在370，數據單元的位與平均臨限電壓數值做比較。該方法接著進行至380以判斷是否該位為程序化或未程序化。例如，具有讀取數值高于該平均臨限電壓數值的位可以考慮為程序化位，而具有讀取數值低于該平均臨限電壓數值的位可以考慮為未程序化位。該方法對于經由讀取的該剩余位重復370的比較及380的判斷。此外，370的比較及380的判斷可以同時在字、字線或區(qū)段內的位上進行。
上文所描述的包含本發(fā)明的例子。當然不可能描述用于描述本發(fā)明的目的的要件或方法的每個可以想到的組合，但是一般熟習此項技藝的人士可以了解本發(fā)明的很多更進一步的組合及替換是可能的。因此，本發(fā)明意在涵括落在該附加的申請專利范圍的精神及范疇的內的所有此類的替代、修正及變換。再者，該術語″包含″是使用于該詳細說明或該申請專利范圍的范圍內，當在申請專利范圍內使用作為過渡的字詞時，此術語是意在以類似于該術語″包括″的方式如同″包括″所理解的意而包含于內。
權利要求
1.一種多重位內存系統(tǒng)(40)，包括由第一多重位參考單元(70)讀取程序化位值及從第二多重位參考單元(72)讀取未程序化位值以決定平均動態(tài)參考數值的參考組件(46)；以及使用該平均動態(tài)參考數值以促使決定是否至少其中一個多重位數據單元的位是在該程序化狀態(tài)或在該未程序化狀態(tài)的比較組件(104)。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)進一步包括以結合的字線(12)連結至在列內的多重位數據單元(10)及以結合的位線(32及34)連結至在行內的多重位數據單元(10)的列及行，所組成的多重位數據單元(10)的區(qū)段(64)，以及形成多重位參考對的該第一及第二多重位參考單元(70及72)，該多重位參考對在程序化及抹除循環(huán)期間與該多重位數據單元(10)一起程序化及抹除。
3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其中至少一個多重位參考對與在字線(12)內的多重位數據單元(10)結合，該參考組件(46)在該字線(12)內的位的讀取期間使用該多重位參考對。
4.如權利要求2所述的系統(tǒng)，該多重位參考對與在該區(qū)段(64)內的多重位數據單元(10)結合，該參考組件(46)在該區(qū)段(64)內的位的讀取期間使用該多重位參考對。
5.如權利要求2所述的系統(tǒng)，該多重位數據單元(10)的區(qū)段(64)及該多重位參考對為氧化物-氮化物-氧化物雙位數據單元。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，該參考組件(46)判斷若該位具有高于該平均動態(tài)參考值的讀取值，則在該至少其中一個多重位數據單元(10)內的位是程序化位，及若該位具有低于該平均動態(tài)參考值的讀取值，則在該至少其中一個多重位數據單元(10)內的位是未程序化位。
7.一種用于讀取在多重位閃存單元的數組(62)內的位的方法，該方法包括判斷來自第一參考單元(70)的程序化位的第一讀取值及來自第二參考單元(72)的未程序化位的第二讀取值；評估來自該第一讀取值及該第二讀取值的平均臨限值；讀取數據單元(10)的位以判斷數據位讀取值；比較該數據位讀取值與該平均臨限值；以及基于該比較而判斷是否該位為其中一個程序化位及未程序化位。
8.如權利要求7所述的方法，更包括在執(zhí)行程序化及抹除循環(huán)之后而程序化該第一參考單元(70)的第一位元及程序化該第二參考單元(72)的第一位。
9.一種用于讀取雙位閃存單元(10)的系統(tǒng)，雙位內存單元(10)具有標準位及結合該標準位的新增位，該系統(tǒng)包括在雙位內存數組(62)內用于程序化位的裝置；用于程序化在第一參考單元(70)內的第一位及在第二參考單元(72)內的第二位的裝置，使得該第一參考單元(70)具有程序化位及未程序化位并且該第二參考單元(72)具有程序化位及未程序化位元；用于判斷結合該第一參考單元(70)的程序化位及該第二參考單元(72)的未程序化位的平均讀取值的裝置；用于判斷在該雙位內存數組(62)內的位的位讀取值的裝置；以及用于比較該位讀取值與該平均讀取值，以判斷是否位是在其中一個程序化狀態(tài)及未程序化狀態(tài)的裝置。
10.如權利要求9所述的系統(tǒng)，更包括用于在該內存數組(62)內的數據位及在該參考單元(70及72)內的參考位上執(zhí)行程序化及抹除循環(huán)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在內存組件內用于多重位內存單元(10)的適當讀取的系統(tǒng)及方法。使用第一參考單元(70)及第二參考單元(72)以判斷平均動態(tài)參考數值。該平均動態(tài)參考數值通過讀取該第一參考單元(70)的程序化位及讀取該第二參考單元(72)的未程序化或抹除位而決定。該平均動態(tài)參考數值可以使用于判斷是否數據單元是處于程序化狀態(tài)或處于未程序化狀態(tài)。
文檔編號G11C7/14GK1647215SQ03808311
公開日2005年7月27日 申請日期2003年3月3日 優(yōu)先權日2002年4月12日
發(fā)明者M·A·萬布斯柯克, D·G·漢密爾頓, P-L·陳, K·栗原 申請人:斯班遜有限公司