具有適應(yīng)性寫操作的非易失性存儲器(nvm)的制作方法
【專利摘要】具有適應(yīng)性寫操作的非易失性存儲器(NVM)。對存儲陣列的存儲單元執(zhí)行寫操作的方法包括：根據(jù)第一預(yù)定緩變率，在所述存儲單元上應(yīng)用所述寫操作的第一多個脈沖，其中所述第一多個脈沖是預(yù)定數(shù)量的脈沖；執(zhí)行所述存儲單元的子集的閾值電壓與中間驗證電壓的對比；以及如果存儲單元的任何所述子集的閾值電壓未通過與所述中間驗證電壓的對比，根據(jù)與所述第一預(yù)定緩變率相比具有增大的緩變率的第二預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第二多個脈沖繼續(xù)所述寫操作。
【專利說明】具有適應(yīng)性寫操作的非易失性存儲器(NVM)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開通常涉及非易失性存儲器(NVM)，更具體地說，涉及包括適應(yīng)性寫操作的NVM。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著編程/擦除周期的數(shù)量的增加，由于電荷捕獲，通常的非易失性存儲器(NVM)越來越難執(zhí)行寫操作，例如編程和擦除。寫的減慢可能變得顯著，并且導(dǎo)致作為其一部分的系統(tǒng)性能降低。這對包括在高泄漏條件下在擦除上放置位單元的軟編程的寫過程的任何部分是顯著的。然后軟編程被用于輕微地增大閾值電壓以將那些NVM單元從其高泄露條件中移除。雖然寫的隧道部分對擦除來說是正常的，但也可以被用于編程。在任何情況下，不管正常編程、擦除或是軟編程，寫速度都受到電荷捕獲的消極影響。每個寫操作，包括正常編程、擦除和軟編程操作中的每個，通常以作為寫性能和位單元可靠性之間的折中的速度增加相關(guān)高電壓脈沖幅值。當(dāng)前寫操作正在努力維持半導(dǎo)體技術(shù)其它方面出現(xiàn)的定標速度。隨著存儲單元的技術(shù)和特征尺寸越來越小以及操作溫度的上升，寫時間是必須要管理的挑戰(zhàn)。
[0003]因此，需要改進上述提到的一個或多個問題的寫操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]本公開所描述的好處、特征和優(yōu)點關(guān)于下面的描述和附圖會被更好的理解，其中:
[0005]圖1是根據(jù)實施例的包括非易失性存儲器(NVM)的集成電路的方框圖；
[0006]圖2是圖1的具有NVM陣列和NVM控制器的NVM的更詳細的方框圖；
[0007]圖3是在圖2的NVM陣列上的通常由圖2的NVM控制器控制的寫操作的流程圖；
[0008]圖4是有助于理解圖3的流程圖的電壓圖；
[0009]圖5是有助于理解圖3的流程圖的第一分布圖；
[0010]圖6是有助于理解圖3的流程圖的第二分布圖；
[0011]圖7是有助于理解圖3的流程圖的第三分布圖；
[0012]圖8是示出了是擦除操作的寫操作的更詳細的流程圖；
[0013]圖9是示出了是編程操作的寫操作的更詳細的流程圖。
[0014]詳細說明書
[0015]在一方面中，非易失性存儲器具有寫操作，其中如果需要克服在編程/擦除周期期間發(fā)生的寫困難，例如電荷捕獲問題，寫脈沖的緩變率就要被增大。在最初根據(jù)初始緩變率使用寫脈沖之后，存儲單元被測試以了解它們是否移動的太慢。如果不是，根據(jù)寫脈沖的正常緩變率，存儲單元繼續(xù)被寫直到被成功地寫。另一方面，如果存儲單元移動的太慢，那么寫繼續(xù)進行，但會使用以相比于正常緩變率是增加的速率緩變的寫脈沖。這將繼續(xù)執(zhí)行直到NVM單元被成功地寫或?qū)憰r間太長并且被終止相比于正常緩變率不必要是高的，同時編程/擦除周期計數(shù)還沒有變大的情況，這樣會減少由于寫所造成的損失。相反，在期待寫操作由于單元退化或由于編程/擦除周期計數(shù)變大而使電荷捕獲變得過長的時候，寫脈沖更快緩變以滿足寫時間規(guī)范。這不但在編程/擦除周期的計數(shù)變大之前，通過用較慢的正常緩變率減少損失而達到寫失敗點之前增加編程/擦除周期的整體計數(shù)，而且在編程/擦除周期計數(shù)變大之后，通過基于寫操作中的位單元移動速度的監(jiān)控自動以及適應(yīng)性地切換到增大的緩變率而改進寫性能。
[0016]圖1是根據(jù)實施例的包括非易失性存儲器(NVM) 103的集成電路100的方框圖。在所說明的實施例中，集成電路(IC) 100可以實施片上系統(tǒng)(SOC)等等，其包括至少一個通過合適的接口 105，例如具有多個信號或位的總線等等耦合于NVM103的處理器101。IC100可以包括其它電路、模塊或器件，例如其它存儲器件(未顯示)、其它功能性模塊(未顯示)、以及外部接口，例如輸入、輸出或輸入/輸出(I/O)端口或插腳等等(未顯示)。在替代實施例中，NVM103在IC100上被單獨集成，而沒有任何其它器件。在另一個替代實施例中，處理器101、NVM103和接口 105是IC100上的較大系統(tǒng)的一部分。
[0017]圖2是根據(jù)耦合于接口 105的實施例的NVM103的更詳細的方框圖。NVM103包括NVM陣列201、耦合于NVM陣列201的行解碼器203、耦合于NVM陣列201的邏輯列205、以及耦合于接口 105、NVM陣列201、邏輯列205和行解碼器203的NVM控制器207。邏輯列205包括列解碼器和傳感放大器(未顯示)并且每個接口被顯示為有多個信號或位。NVM控制器207通過行解碼器203和邏輯列205控制NVM陣列201的過程，例如以當(dāng)通過接口 105或其它接口通信的時候響應(yīng)處理器101。NVM控制器207通過向行解碼器203提供行地址以及向邏輯列205提供列地址而訪問NVM陣列201中的存儲單元。數(shù)據(jù)通過列邏輯205被寫入NVM陣列或從NVM陣列讀取。NVM控制器207也驅(qū)動到NVM陣列201的源極和井電壓(通過未顯示的相應(yīng)的開關(guān)和控制器)。
[0018]NVM控制器207中所示出的是電荷泵209、閾值電壓(Vt)監(jiān)控器211、編程緩變率控制邏輯213、以及擦除緩變率控制邏輯215。電荷泵209可以包括提供擦除柵極電壓的負電荷泵、提供編程柵極電壓和擦除井壓的正電荷泵、以及提供編程漏極電壓的漏極泵。以預(yù)定Vt驗證讀取水平的來自邏輯列205的輸出數(shù)據(jù)被提供給Vt監(jiān)控器211。Vt監(jiān)控器211、編程緩變率控制邏輯213、以及擦除緩變率控制邏輯215通過在預(yù)定數(shù)量的編程/擦除脈沖之后監(jiān)控中間Vt驗證讀取適應(yīng)地調(diào)整編程緩變率和擦除緩變率。
[0019]NVM陣列201包括一個或多個存儲單元塊，其中每個存儲塊都有選定塊大小，例如，16千字節(jié)(1?)、321?、641?、1281?、2561?等等。在NVM陣列201中的存儲單元通常具有柵極(G)端、漏極(D)端和源極(S)端以及包括p井(PW)和n井(NW)的隔離井。在一個實施例中，每個存儲塊被組織成存儲單元的行和列。每行存儲單元的柵極端耦合于相應(yīng)的多個字線的其中一個，其中字線耦合于行解碼器203。每個存儲單元列的漏極端耦合于相應(yīng)的多個位線的其中一個，其中位線耦合于邏輯列205。每個存儲單元的源極端和井(PW和匪)被NVM控制器207驅(qū)動或控制。
[0020]如所示出的，NVM陣列201包括至少一個存儲塊202，該存儲塊被配置以允許以適應(yīng)性可調(diào)節(jié)或可配置的緩變率執(zhí)行編程和擦除過程。
[0021]NVM陣列201中的存儲單元可以根據(jù)多個配置中的任何一個被實現(xiàn)，例如半導(dǎo)體配置、層狀硅金屬硅納 米晶體等等。在一個實施例中，每個存儲單元在硅襯底等等上被實施。在一個實施例中，每個存儲單元的P井從帶有n井的p襯底中隔離出來。一對n+類型摻雜區(qū)(未顯示)形成于形成每個存儲單元的漏極和源極的P井。每個存儲單元還包括疊柵結(jié)構(gòu)等等，該疊柵結(jié)構(gòu)包括形成于P井上的氧化層(未顯示)、被提供在氧化層上的浮動?xùn)艠O(未顯示)、被提供在浮動?xùn)艠O上的介電層(未顯示)以及被提供在形成柵極端的介電層上的控制柵極(未顯示)。如本發(fā)明所描述的，除了在FN擦除脈沖期間，p井通常耦合于接地電壓Vss以及n井通常耦合于源極電壓Vdd。Vdd的電壓水平取決于特定實施。
[0022]在一個實施例中，當(dāng)電壓脈沖在如本發(fā)明中進一步描述的擦除和編程過程期間的被應(yīng)用于存儲單元的時候，存儲單元的P井和n井耦合于或以其它方式一起被驅(qū)動以共同地接收傾斜脈沖電壓。假定“擦除脈沖”被應(yīng)用于存儲塊202的每個存儲單元，其中柵極端被驅(qū)動到選定擦除脈沖電壓并且P井和n井共同地接收連續(xù)增大的擦除傾斜脈沖電壓。因此，被應(yīng)用于存儲單元的每個擦除脈沖包括被應(yīng)用于柵極端的擦除脈沖電壓和被應(yīng)用于存儲單元的至少一個井連接的擦除傾斜脈沖電壓。假定“編程脈沖”被應(yīng)用于存儲塊202的一組存儲單元，其中柵極端被驅(qū)動到傾斜編程柵極電壓以及漏極端被驅(qū)動到選定編程漏極電壓。編程脈沖將被應(yīng)用于存儲單元組，直到存儲單元組被編程，并且這樣的過程可以對存儲塊中的其它存儲單元重復(fù)進行，直到整個存儲塊被編程。軟編程脈沖與編程脈沖類似，但是具有較低的柵極電壓。寫操作可以是編程、擦除或軟編程操作以及寫脈沖可以是擦除脈沖、軟編程脈沖或編程脈沖。
[0023]本公開使用示例NVM技術(shù)被描述，在該技術(shù)中，當(dāng)柵極端接收具有相對固定幅值的擦除脈沖電壓的時候，擦除傾斜脈沖電壓被應(yīng)用于存儲單元的P井和n井。在替代實施例中，例如使用其它NVM技術(shù)的實施例等等，擦除傾斜脈沖電壓替代地被應(yīng)用于不同連接或存儲單元的被擦除的端，例如柵極端等等。
[0024]本公開也使用示例NVM技術(shù)被描述，在該技術(shù)中，當(dāng)漏極端接收具有相對固定幅值的不同編程脈沖電壓的時候，傾斜編程脈沖電壓被應(yīng)用于存儲單元的柵極。在替代實施例中，例如使用其它NVM技術(shù)的實施例等等，編程電壓替代地被應(yīng)用于不同連接或存儲單元的被編程的端。這個可以應(yīng)用于軟編程，但是被應(yīng)用于柵極的脈沖以較低水平。
[0025]圖3是對于圖2的NVM陣列201中的存儲塊202執(zhí)行寫操作的方法300的流程圖，該操作通常由圖2的NVM控制器207控制，并且包括步驟302、304、306、308、310、312、314和316。關(guān)于方法300的細節(jié)在圖4、圖5、圖6以及圖7中被顯示。在步驟302，寫脈沖被應(yīng)用于存儲塊202以開始寫操作。在步驟304做出關(guān)于接收寫脈沖的存儲單元是否達到根據(jù)驗證電壓的閾值電壓的確定。如果所有這些存儲單元已達到閾值電壓，那么寫操作如步驟306所顯示的被完成。如果一個或多個這些存儲單元尚未達到根據(jù)驗證電壓的閾值電壓，那么在步驟308有關(guān)于是否有預(yù)定數(shù)量的寫脈沖被應(yīng)用以確定是否需要改變緩變率的確定。如果答案是不，那么在步驟304做出了關(guān)于是否最大數(shù)量的脈沖已被應(yīng)用的確定。如果已應(yīng)用最大數(shù)量，那么寫過程如步驟316中所顯示的而失敗。如果沒有應(yīng)用最大數(shù)量，另一個寫脈沖如步驟302所顯示的被應(yīng)用。該過程按這種形式繼續(xù)進行，直到所有被寫的NVM單元都通過，如步驟304中被確定的，或者步驟308中的緩變率決定是意味著已達到緩變率決定的“是”。例如，緩變率決定點可以從開始達到預(yù)定脈沖數(shù)量。直到達到“是”這個點，寫脈沖一直跟隨如圖4所顯示的初始緩變率。在圖4的例子中，存在以第一水平403的多個寫脈沖，并且然后以第二水平405的另一些。[0026]如果到了改變緩變率的決定的時間，那么在步驟301做出所有被寫的NVM存儲單元是否被成功寫入到中間水平的決定。圖5和圖6顯示的是擦除操作的寫操作例子的兩種可能性。圖5中所顯示的是當(dāng)被寫的NVM單元的初始分布以及做決定時候的有關(guān)緩變率的中間分布改變時的分布502。為了能夠在這些實例中被成功地寫、擦除，所有被寫的NVM單元必須已被驗證以具有如由步驟304的擦除驗證確定的足夠低的閾值電壓。在圖5中，沒有NVM單元被充分地寫。此外，如步驟310所表示的，還有關(guān)于是否需要滿足少量要求的進一步測試。這種較為少量的要求是用于確定被寫的NVM單元在大量編程/擦除周期之后是否表現(xiàn)為有性能退化。在這種情況下，所有被寫的NVM單元都沒有這種表現(xiàn)，因為整個分布已使它們的閾值電壓被充分改變以至于如圖5的表所顯示的到了中間驗證點的左邊。因此，當(dāng)達到步驟308的緩變率決定點的時候，如果情況是如圖5所顯示的，那么步驟310決定中間閾值電壓要求已被滿足并且測試被認為是通過的。然后寫過程以如圖4所顯示的正常緩變率404繼續(xù)進行寫脈沖。在正常緩變率404的這個例子中，下一個水平是水平405、407、409以及最終是峰值電壓408。由于與初始緩變率402結(jié)合，正常緩變率404的到下一個水平的每個轉(zhuǎn)換被相同數(shù)量的寫脈沖分開。也就是說，正常緩變率和初始緩變率是相同的。在峰值電壓407處超時之前的可能脈沖數(shù)量好像是任何其它水平脈沖數(shù)量的兩倍左右，但不按比例進行并且差別很可能會更大。實際數(shù)量是基于退化的具體特性和編程/擦除周期數(shù)量用實驗方法確定的。
[0027]另一方面，圖6中所顯示的是一些NVM單元尚未充分改變閾值電壓以移動到中間驗證的左邊。這表明由于大量編程/擦除周期導(dǎo)致了性能退化并且為了成功完成寫操作，期望增大寫操作緩變率。因此，在步驟310確定中間Vt要求不被通過以及步驟312激活增大的寫操作緩變率。這在圖4中被顯示為增大的緩變率406，其中顯示下一個寫脈沖在水平407。如果需要，寫脈沖還將增大并且到下一個水平的增大都以大約正常緩變率404脈沖數(shù)量一半的速度增大。因此，當(dāng)檢測到NVM單元經(jīng)歷了由于很多編程/擦除周期產(chǎn)生的性能退化的時候，寫脈沖會以增大的速度傾斜。結(jié)果就是很快達到峰值電壓408，并且更高比例的寫周期對于這些能激活寫脈沖增大的緩變率的NVM單元會達到更高電壓。當(dāng)最終達到超時410的時候，那么寫操作失敗。在那個之前，最終結(jié)果將是圖7中所顯示的，其中所有被寫的NVM單元已通過寫操作，該操作在圖5-圖7的例子中是擦除操作。擦除操作通常會導(dǎo)致一些NVM單元過擦除并且要求對這些過擦除單元進行軟編程。
[0028]圖8中所顯示的是一種方法800，該方法顯示了當(dāng)寫操作是擦除操作的時候并且提供了比方法300更多的細節(jié)。擦除操作可以包含包括步驟802-814的預(yù)編程過程、包括步驟816-838的擦除過程以及包括步驟840-854的軟編程過程。
[0029]在預(yù)編程過程期間，步驟802可以包括將當(dāng)前行和列地址初始化為存儲塊202中的第一地址。在步驟804，對存儲塊202中的當(dāng)前地址執(zhí)行編程(PGM)驗證測試。雖然編程和驗證可以在獨立的存儲單元或存儲單元子集上執(zhí)行，編程和驗證通常在每一頁的基礎(chǔ)上執(zhí)行，其中每一頁包括選定數(shù)量的存儲單元或位，例如128位等等。編程脈沖每一次可以被應(yīng)用于多個存儲單元或位中，例如多達18位。在編程驗證測試期間，當(dāng)前地址處的每個存儲單元的Vt與編程驗證閾值(PVT)電壓進行比較。如果當(dāng)前地址處的任何存儲單元的Vt低于PVT電壓，操作進行到步驟806以確定最大數(shù)量的編程脈沖是否已被應(yīng)用。如果最大數(shù)量的編程脈沖尚未被應(yīng)用，操作進行到步驟808以將下一個編程脈沖應(yīng)用于低于PVT的存儲單元，然后到步驟804。
[0030]如果步驟806確定了最大數(shù)量的編程脈沖已被應(yīng)用，步驟810表明擦除操作失敗。
[0031]返回步驟804，如果編程驗證過程在當(dāng)前地址(S卩，該地址處的所有存儲單元的Vt是PVT電壓或高于PVT電壓，例如，6V)通過，步驟812確定最后地址是否已被編程。如果最后地址尚未被編程，步驟814增加當(dāng)前地址并且操作返回步驟804。否則，如果最后地址已被編程，操作繼續(xù)到步驟816。操作通過附加編程脈沖在步驟804和步驟808之間循環(huán)，直到存儲塊202的每個存儲單元的Vt都至少是PVT。
[0032]預(yù)編程過程完成之后，操作進行到擦除過程的步驟816。步驟816可以包括不履行在存儲塊202上使用正常緩變率運行的擦除過程。步驟818可以包括將地址初始化到存儲塊202中的第一地址。在任何情況下，這使用了擦除操作初始部分的擦除脈沖的正常緩變率。這類似于圖4中所顯示的初始緩變率402。
[0033]步驟820可以對存儲塊202的存儲單元執(zhí)行擦除(ERS)驗證測試以確定存儲塊202是否滿足擦除度量。雖然擦除脈沖通常是被應(yīng)用于整個存儲塊202或存儲塊202的子集的批量操作，擦除驗證通常在每一頁的基礎(chǔ)上執(zhí)行，其中每一頁包括選定數(shù)量的存儲單元或位，例如，128位等等。在擦除驗證測試期間，每個存儲單元的Vt可以與擦除驗證閾值(EVT)電壓(表示每個存儲單元的擦除度量)進行比較。如果存儲塊202的任何存儲單元的Vt都大于EVT電壓，例如，3.5V，操作進行到步驟822，該步驟確定當(dāng)前擦除脈沖是否是選定中間脈沖。這類似于圖3中所顯示的方法300的步驟308。中間脈沖數(shù)量對具體NVM技術(shù)是預(yù)定的。例如，在NVM技術(shù)中，在擦除過程期間，p井電壓會從4.2V傾斜到8.5V。因此，選定中間脈沖可以是電壓高于有效擦除過程的預(yù)定電平的脈沖，但低于被應(yīng)用的最大擦除電壓。
[0034]如果當(dāng)前擦除脈沖不是選定中間脈沖，步驟824確定最大數(shù)量擦除脈沖是否已被應(yīng)用。如果最大數(shù)量的擦除脈沖尚未被應(yīng)用，步驟826應(yīng)用下一個擦除脈沖并且控制返回到步驟820。
[0035]返回步驟822，如果當(dāng)前擦除脈沖是選定中間脈沖，步驟828通過Vt監(jiān)控器211在第一讀取頁上執(zhí)行Vt的中間擦除驗證讀取。這類似于圖3中所顯示的方法300的步驟310。如果步驟830確定第一讀取頁中的所有位具有低于額定電壓的Vt電壓，驗證讀取通過，并且控制被轉(zhuǎn)移到步驟826以應(yīng)用下一個擦除脈沖。緩變率以類似于圖4中所顯示的正常緩變率404繼續(xù)進行。如果步驟803確定驗證讀取未通過，例如，第一讀取頁中不是所有位都低于預(yù)定中間驗證讀取Vt電平，步驟832使擦除脈沖的緩變率增大。將增大的緩變率標識設(shè)置為給用戶的指示器，其中增大的緩變率被用于擦除是有益的。這類似于圖3中所顯示的方法300的步驟312和圖4中所顯示的增大的緩變率406。擦除過程然后以增大的緩變率從步驟832轉(zhuǎn)移到步驟826。
[0036]返回參照步驟820，如果擦除驗證在選定讀取頁或地址上通過，例如，存儲塊202中的選定讀取頁的任何存儲單元的Vt都不高于EVT電壓，操作進行到步驟836以確定最后地址是否已被擦除驗證。如果最后地址尚未被擦除驗證，步驟838增加地址并且轉(zhuǎn)移過程到步驟820。過程通過應(yīng)用附加擦除脈沖在步驟820到步驟830之間循環(huán)，直到存儲塊202的每個存儲單元的Vt都低于EVT。如果步驟824確定最大數(shù)量的擦除脈沖已被應(yīng)用，過程834表明擦除操作失敗。[0037]圖8中所顯示的方法800的實施例被設(shè)置以適應(yīng)性地調(diào)整兩個不同緩變率之間的擦除緩變率。擦除過程800可以被配置以處理多于兩個的緩變率以通過檢查更多中間擦除脈沖和中間驗證讀取水平進一步管理位單元退化。
[0038]擦除過程完成之后，軟編程過程為存儲塊202初始化以將過擦除存儲單元的Vt放置在軟編程驗證電壓閾值(SPVT)和EVT之間的期望電壓范圍內(nèi)。軟編程過程通常在每一頁的基礎(chǔ)上執(zhí)行，其中每一頁包括選定數(shù)量的存儲單元，例如128單元等等。軟編程脈沖一次可以被應(yīng)用于多個存儲單元中。在實施例中，軟編程脈沖一次可以被應(yīng)用于多達36個存儲單元中。軟編程脈沖通常不如編程脈沖強，例如，有更低的電壓、更短的脈沖持續(xù)時間、或兩者的結(jié)合。軟編程過程開始于步驟840，該步驟包括將地址初始化為存儲塊202中的第一地址。操作進行到步驟842以執(zhí)行軟編程(SFTPGM)驗證測試，其中當(dāng)前地址處的每個存儲單元的Vt與SPVT電壓進行比較。如果當(dāng)前地址處的任何存儲單元的Vt都低于SPVT電壓，操作進行到步驟850以確定最大數(shù)量的軟編程脈沖是否已被應(yīng)用。如果最大數(shù)量的軟編程脈沖尚未被應(yīng)用，操作進行到步驟854以將軟編程脈沖應(yīng)用于使當(dāng)前地址處的軟編程驗證讀取失敗的存儲單元。軟編程脈沖有選定電壓電平和持續(xù)時間以將Vt增加到大于SPVT同時保持小于EVT。過程返回步驟842以確定當(dāng)前地址處的每個存儲單元的Vt是否小于SPVT，并且然后過程通過附加軟編程脈沖在步驟842和步驟854之間循環(huán)，直到存儲塊202的每個存儲單元的Vt在SPVT和EVT電壓之間。
[0039]如果步驟850確定最大數(shù)量的軟編程脈沖已被應(yīng)用，步驟852表明擦除操作失敗。
[0040]參照步驟842，如果軟編程驗證過程通過(S卩，Vt大于或等于SPVT電壓)，步驟844確定最后地址是否已被軟編程驗證。如果最后地址尚未被軟編程驗證，步驟848增加地址并且返回過程到步驟842?；蛘撸绻詈蟮刂芬驯卉浘幊舔炞C，過程轉(zhuǎn)到步驟846以表明擦除操作已通過。作為選擇方案，軟編程也可以包括根據(jù)編程脈沖改變的緩變率，如根據(jù)圖9中所顯示的編程方法改變的緩變率。
[0041]圖9是一種用于編程并且同樣適用于軟編程的方法900的實施例的流程圖，至少一部分存儲塊202通常由圖2的NVM控制器207執(zhí)行和控制。在任何情況下，步驟開始于擦除脈沖，該脈沖最初以類似于圖4中所顯示的緩變率402的正常緩變率傾斜。步驟904可以包括提供第一存儲單元地址和要被寫入存儲塊202中的數(shù)據(jù)到NVM控制器207。
[0042]步驟906可以對存儲塊202的當(dāng)前存儲單元執(zhí)行編程驗證測試以確定存儲單元是否滿足編程度量。在編程驗證測試期間，當(dāng)前地址處的每個存儲單元的Vt可以與編程驗證閾值(PVT)電壓(表示編程度量)進行比較。如果當(dāng)前地址處的任何存儲單元的Vt都低于PVT電壓，操作進行到步驟910，該步驟確定當(dāng)前編程脈沖是否是選定中間編程脈沖。選定中間編程脈沖是小于在編程過程期間被應(yīng)用的最大數(shù)量脈沖的脈沖，但是等于或大于數(shù)量脈沖，其中存儲單元在正常操作期間通常滿足PVT，例如，沒有大量泄露。這類似于圖3中所顯示的方法300的步驟308。
[0043]如果當(dāng)前編程脈沖不是選定中間脈沖，步驟912確定最大數(shù)量的編程脈沖是否被應(yīng)用。如果最大數(shù)量的編程脈沖被應(yīng)用，步驟914應(yīng)用下一個編程脈沖并且轉(zhuǎn)移到步驟906。
[0044]返回步驟910，如果當(dāng)前編程脈沖是選定中間編程脈沖，步驟916確定增大的緩變率標識是否被設(shè)置以表明由于退化性能被檢測，同時先前存儲地址被編程，增大的緩變率而被啟用。如果增大的緩變率標識被設(shè)置，步驟916轉(zhuǎn)移控制到步驟912。如果增大的緩變率標識尚未被設(shè)置，步驟916轉(zhuǎn)移控制到步驟918。
[0045]步驟918可以包括通過Vt監(jiān)控器211執(zhí)行Vt的中間編程驗證讀取。如果步驟920確定由于頁中被編程的所有位具有高于額定電壓的Vt電壓，中間編程驗證Vt讀取通過，控制被轉(zhuǎn)移到步驟914以應(yīng)用下一個編程脈沖并且編程使用類似于圖4中所顯示的正常緩變率404繼續(xù)執(zhí)行。如果步驟920確定驗證Vt讀取未通過，步驟922啟用增大的緩變率并且設(shè)置增大的緩變率標識，以及編程脈沖的緩變率以類似于圖4中所顯示的正常緩變率4066被增大。
[0046]返回步驟906，如果編程驗證通過，操作進行到步驟908以確定最后地址是否被編程。
[0047]如果最后步驟已被編程，步驟909表明存儲單元組的編程操作已通過。如果最后地址尚未被編程，步驟908轉(zhuǎn)移操作到步驟904。操作通過應(yīng)用附加編程脈沖在步驟904和步驟901之間循環(huán)，直到存儲塊202的每個存儲單元的Vt都至少是PVT。
[0048]圖9中所顯示的方法900的實施例被設(shè)置以適應(yīng)性地調(diào)整兩個不同緩變率之間的編程緩變率。編程過程900可以被配置以通過檢查更多中間編程脈沖和使用附加增大的緩變率標識處理多余兩個的緩變率。方法900可以被容易地調(diào)整以用于軟編程。對于軟編程，有用于確定緩變率是否應(yīng)該變化的特定點。該點將被選擇用于編程并且在步驟910被檢測。會有編程狀態(tài)，該編程狀態(tài)表明編程是否表示由于大量先前編程/擦除周期而導(dǎo)致的性能退化。這個標準在步驟920中被使用?；谶@個確定，步驟922處的緩變率或以正常緩變率繼續(xù)執(zhí)行或改變成增大的緩變率。
[0049]目前應(yīng)了解已公開了系統(tǒng)和方法，其中通過在編程、軟編程、和/或擦除操作期間監(jiān)控存儲單元Vt移動適應(yīng)性地調(diào)整了寫脈沖緩變率。即，當(dāng)存儲單元移動的過慢并且未通過中間驗證Vt檢查的時候，寫脈沖緩變率將會增大以減少由于捕獲電荷造成的寫時間的遲緩。這就允許通過在NVM壽命的第一部分期間或直到后來增大緩變率以滿足規(guī)定的寫時間避免峰值電壓或至少在峰值電壓處的較少時間降低對NVM單元的損害。
[0050]具體地，一種對存儲陣列的存儲單元執(zhí)行寫操作的方法包括根據(jù)第一預(yù)定緩變率，在所述存儲單元上應(yīng)用所述寫操作的第一多個脈沖，其中所述第一多個脈沖是預(yù)定數(shù)量的脈沖。所述方法還包括執(zhí)行所述存儲單元的子集的閾值電壓與中間驗證電壓的對比。所述方法還包括如果存儲單元的所述子集中的任何一個的閾值電壓未通過與所述中間驗證電壓的對比，根據(jù)與所述第一預(yù)定緩變率相比具有增大的緩變率的第二預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第二多個脈沖繼續(xù)所述寫操作。所述方法可以還包括如果存儲單元的所述子集中的任何的閾值電壓通過了與所述中間驗證電壓的對比，根據(jù)所述第一預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第二多個脈沖繼續(xù)所述寫操作。所述方法可以具有所述執(zhí)行所述寫操作包括執(zhí)行擦除過程的進一步特征。所述方法可以具有所述應(yīng)用所述第一多個脈沖以及所述應(yīng)用所述第二多個脈沖在所述存儲單元的每個存儲單元上被執(zhí)行的進一步特征。所述方法可以具有在應(yīng)用了所述第一多個脈沖的每個脈沖和所述第二多個脈沖的每個脈沖之后，執(zhí)行所述存儲單元的所述子集的閾值電壓與擦除驗證電壓的對比，其中如果存儲單元的所述每個子集的所述閾值電壓通過了與所述擦除驗證電壓的對比，在所述存儲單元上繼續(xù)所述寫操作的軟編程過程。所述方法可用具有所述存儲單元被排列在一組多個頁中的進一步特征，其中每頁作為多個所述存儲單元，并且其中所述存儲單元的所述子集被認為是所述多個頁的第一頁。所述方法可以具有所述第一預(yù)定緩變率使用第一電壓增量以及所述第二預(yù)定緩變率使用大于所述第一電壓增量的第二電壓增量的進一步特征。所述方法可以具有所述第一預(yù)定緩變率使用所述第一多個脈沖的第一脈沖寬度以及所述第二預(yù)定緩變率使用所述第二多個脈沖的小于所述第一脈沖寬度的第二脈沖寬度的進一步特征。所述方法可以具有執(zhí)行所述寫操作包括執(zhí)行編程過程或軟編程過程的進一步特征。所述方法可以具有在應(yīng)用所述第一多個脈沖的每個脈沖以及所述第二多個脈沖的每個脈沖之后，執(zhí)行所述存儲單元的所述子集的閾值電壓與編程驗證電壓的對比的進一步特征，其中在所述存儲單元上應(yīng)用所述第一多個所述寫操作脈沖被認為所述第一組多個脈沖僅僅被應(yīng)用于所述存儲單元的所述子集的那些閾值電壓未通過與所述編程驗證電壓的對比的存儲單元，以及在所述存儲單元上應(yīng)用所述第二多個所述寫操作脈沖被認為所述第二組多個脈沖僅僅被應(yīng)用于所述存儲單元的所述子集的那些閾值電壓未通過與所述編程驗證電壓的對比的存儲單元。所述方法可以具有所述第二多個脈沖是第二預(yù)定數(shù)量的脈沖的進一步特征，并且可以具有執(zhí)行所述存儲單元的所述子集的閾值電壓與第二中間驗證電壓的對比，如果存儲單元的所述子集中的任何一個的閾值電壓未通過與所述第二中間驗證電壓的對比，根據(jù)與所述第二預(yù)定緩變率相比具有增大的緩變率的第三預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第三多個脈沖繼續(xù)所述寫操作，以及如果存儲單元的所述子集中的任何一個的閾值電壓通過了與所述第二中間驗證電壓的對比，根據(jù)所述第一或第二預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第四多個脈沖繼續(xù)所述寫操作的進一步特征。
[0051]還公開了一種對存儲陣列的存儲單元執(zhí)行寫操作的方法，所述方法包括，在所述寫操作的擦除過程中，根據(jù)第一預(yù)定緩變率，在所述存儲單元的子集應(yīng)用預(yù)定數(shù)量的脈沖。所述方法還包括確定存儲單元的所述子集的至少一個存儲單元的閾值電壓是否大于中間驗證電壓。所述方法還包括在存儲單元的所述子集的每個存儲單元上應(yīng)用多個附加脈沖。所述方法還包括如果存儲單元的所述子集的至少一個存儲單元的所述閾值電壓大于所述中間驗證電壓，根據(jù)與所述第一預(yù)定緩變率相比具有增大的緩變率的第二預(yù)定緩變率，所述多個附加脈沖被應(yīng)用。所述方法還包括如果存儲單元的所述子集的至少一個存儲單元的所述閾值電壓不大于所述中間驗證電壓，根據(jù)所述第一緩變率，所述多個附加脈沖被應(yīng)用。所述方法可以具有以下的進一步特征:在所述擦除過程之后，所述方法可以還包括通過在所述存儲單元上執(zhí)行軟編程過程繼續(xù)所述寫操作。所述方法可以具有以下的進一步特征:在所述寫操作的所述擦除過程中，所述方法可以還包括在應(yīng)用了所述預(yù)定數(shù)量的脈沖的每個脈沖和所述多個附加脈沖的每個脈沖之后，將所述存儲單元的所述子集的閾值電壓與擦除驗證電壓進行對比，其中如果存儲單元的所述子集的每個存儲單元的所述閾值電壓小于所述擦除驗證電壓，在所述存儲單元上繼續(xù)所述寫操作的軟編程過程。所述方法可以具有以下的進一步特征:所述存儲單元被排列在多個頁中，其中每頁作為多個所述存儲單元，并且其中所述存儲單元的所述子集被認為是所述多個頁的第一頁。所述方法可以具有以下的進一步特征:所述第一預(yù)定緩變率使用第一電壓增量以及所述第二預(yù)定緩變率使用大于所述第一電壓增量的第二電壓增量。所述方法可以具有所述第一預(yù)定緩變率使用第一脈沖寬度以及所述第二預(yù)定緩變率使用小于所述第一脈沖寬度的第二脈沖寬度的進一步特征。
[0052]還公開了非易失性存儲(NVM)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括非易失性存儲單元陣列。所述系統(tǒng)還包括耦合于所述陣列的控制器，其中所述控制器對于寫操作根據(jù)第一預(yù)定緩變率將所述寫操作的第一多個脈沖應(yīng)用于所述陣列，其中所述第一多個脈沖是預(yù)定數(shù)量的脈沖，將所述陣列的子集的閾值電壓與中間驗證電壓進行對比，并且如果所述子集的任何存儲單元的閾值電壓未通過與所述中間驗證電壓的對比，根據(jù)與所述第一預(yù)定緩變率相比具有增大的緩變率的第二預(yù)定緩變率，通過將第二多個脈沖應(yīng)用于所述陣列，所述控制器繼續(xù)所述寫操作。所述系統(tǒng)可以具有以下的進一步特征:如果所述子集的每個存儲單元的閾值電壓通過了與所述中間驗證電壓的對比，根據(jù)所述第一預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第三多個脈沖，所述控制器繼續(xù)所述寫操作。所述系統(tǒng)可以具有以下的進一步特征:所述寫操作包括至少一個編程過程、軟編程過程、以及擦除過程。
[0053]因此，應(yīng)了解本發(fā)明描述的架構(gòu)僅僅是示范的，并且事實上實現(xiàn)相同功能的很多其它架構(gòu)可以被實現(xiàn)。從抽象的但仍有明確意義上來說，為達到相同功能的任何元件的排列是有效的“關(guān)聯(lián)”，以便實現(xiàn)所需功能。因此，本發(fā)明中為實現(xiàn)特定功能的任何兩個元件的結(jié)合可以被看作彼此“相關(guān)聯(lián)”以便實現(xiàn)所需功能，不論架構(gòu)或中間元件。同樣地，任何兩個元件這樣的關(guān)聯(lián)也可以被看作是“可運作性連接”或“可運作性耦合”于對方以實現(xiàn)所需功能。
[0054]又如，在一個實施例中，本發(fā)明公開說明的元件位于單一集成電路上的電路或在相同器件內(nèi)的電路被實現(xiàn)?；蛘?，所述系統(tǒng)可能包括任何數(shù)量的單獨集成電路或彼此相聯(lián)接的單獨器件被實現(xiàn)。又如，系統(tǒng)或其中的一部分可能作為物理電路的軟或代碼特征被實現(xiàn)，或作為能夠轉(zhuǎn)化成物理電路的邏輯表征，例如在任何合適類型的硬件描述語言中被實現(xiàn)。
[0055]此外，本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員將認識到上述描述的操作之間的界限只是說明性的。多個操作功能或可組合成單一的操作，和/或單一的操作功能或可分布在附加操作中。而且，替代實施例可能包括特定操作的多個實例，并且操作的順序在各種其它實施例中會改變。
[0056]雖然本發(fā)明公開參照某些優(yōu)選版本被非常詳細地進行了描述，其它版本和變體也是可能的和可考慮的。本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員應(yīng)了解他們可以很容易地在沒有脫離附屬權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和范圍內(nèi)將公開的概念和特定實施例用作設(shè)計或修改執(zhí)行本發(fā)明公開的相同目的的其它結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。
【權(quán)利要求】
1.一種對存儲陣列的存儲單元執(zhí)行寫操作的方法，所述方法包括: 根據(jù)第一預(yù)定緩變率，對所述存儲單元應(yīng)用所述寫操作的第一多個脈沖，其中所述第一多個脈沖是預(yù)定數(shù)量的脈沖； 執(zhí)行所述存儲單元的子集的閾值電壓與中間驗證電壓的對比；以及 如果所述存儲單元的子集中的任何一個的閾值電壓未通過與所述中間驗證電壓的對t匕，根據(jù)與所述第一預(yù)定緩變率相比具有增大的緩變率的第二預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第二多個脈沖繼續(xù)所述寫操作。
2.權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括: 如果所述存儲單元的子集中的任何一個的閾值電壓通過了與所述中間驗證電壓的對t匕，根據(jù)所述第一預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第二多個脈沖繼續(xù)所述寫操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述執(zhí)行所述寫操作包括執(zhí)行擦除過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述應(yīng)用所述第一多個脈沖以及所述應(yīng)用所述第二多個脈沖是對所述存儲單元的每個存儲單元執(zhí)行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在應(yīng)用了所述第一多個脈沖中的每個脈沖和所述第二多個脈沖的每個脈沖之后，執(zhí)行所述存儲單元的所述子集的閾值電壓與擦除驗證電壓的對比，其中如果所述存儲單元的子集中的每個的所述閾值電壓通過了與所述擦除驗證電壓的對比，在所述存儲單元上繼續(xù)所述寫操作的軟編程過程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述存儲單元被排列在多個頁中，其中每頁作為多個所述存儲單元，并且其中所述存儲單元的所述子集被認為是所述組多個頁的第一頁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一預(yù)定緩變率使用第一電壓增量以及所述第二預(yù)定緩變率使用大于所述第一電壓增量的第二電壓增量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一預(yù)定緩變率使用所述第一多個脈沖的第一脈沖寬度以及所述第二預(yù)定緩變率使用所述第二多個脈沖的小于所述第一脈沖寬度的第二脈沖寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中執(zhí)行所述寫操作包括執(zhí)行編程過程或軟編程過程。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在應(yīng)用所述第一多個脈沖的每個脈沖以及所述第二多個脈沖的每個脈沖之后，執(zhí)行所述存儲單元的所述子集的閾值電壓與編程驗證電壓的對比，其中: 在所述存儲單元上應(yīng)用所述寫操作的所述第一多個脈沖進一步被認為所述第一多個脈沖僅僅被應(yīng)用于所述存儲單元的所述子集中的閾值電壓未通過與所述編程驗證電壓的對比的存儲單元，以及 在所述存儲單元上應(yīng)用所述寫操作的所述第二多個脈沖進一步被認為所述第二多個脈沖僅僅被應(yīng)用于所述存儲單元的所述子集中的閾值電壓未通過與所述編程驗證電壓的對比的存儲單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二多個脈沖是第二預(yù)定數(shù)量的脈沖，所述方法進一步包括: 執(zhí)行所述存儲單元的所述子集的閾值電壓與第二中間驗證電壓的對比； 如果所述存儲單元的子集中的任何一個的閾值電壓未通過與所述第二中間驗證電壓的對比，根據(jù)與所述第二預(yù)定緩變率相比具有增大的緩變率的第三預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第三多個脈沖繼續(xù)所述寫操作；以及 如果所述存儲單元的子集中的任何一個的閾值電壓通過了與所述第二中間驗證電壓的對比，根據(jù)所述第一或第二預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第四多個脈沖繼續(xù)所述寫操作。
12.—種對存儲陣列的存儲單元執(zhí)行寫操作的方法，所述方法包括: 在所述寫操作的擦除過程中: 根據(jù)第一預(yù)定緩變率，向所述存儲單元的子集應(yīng)用預(yù)定數(shù)量的脈沖； 確定所述存儲單元的子集的至少一個存儲單元的閾值電壓是否大于中間驗證電壓；以及 在所述存儲單元的子集中的每個存儲單元上應(yīng)用多個附加脈沖，其中: 如果所述存儲單元的子集的至少一個存儲單元的所述閾值電壓大于所述中間驗證電壓，根據(jù)與所述第一預(yù)定緩變率相比具有增大的緩變率的第二預(yù)定緩變率，應(yīng)用所述多個附加脈沖；以及 如果所述存儲單元的子集中的每個存儲單元的所述閾值電壓不大于所述中間驗證電壓，根據(jù)所述第一緩變率，應(yīng)用所述多個附加脈沖。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在所述擦除過程之后，所述方法包括: 通過對所述存儲單元執(zhí)行軟編程過程繼續(xù)所述寫操作。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中在所述寫操作的所述擦除過程中，所述方法進一步包括: 在應(yīng)用所述預(yù)定數(shù)量的脈沖中的每個脈沖和所述多個附加脈沖中的每個脈沖之后，將所述存儲單元的所述子集的閾值電壓與擦除驗證電壓進行對比，其中如果所述存儲單元的子集中的每個存儲單元的所述閾值電壓小于所述擦除驗證電壓，在所述存儲單元上繼續(xù)所述寫操作的軟編程過程。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述存儲單元被排列在多個頁中，其中每頁作為多個所述存儲單元，并且其中所述存儲單元的所述子集被認為是所述多個頁的第一頁。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一預(yù)定緩變率使用第一電壓增量以及所述第二預(yù)定緩變率使用大于所述第一電壓增量的第二電壓增量。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第一預(yù)定緩變率使用第一脈沖寬度以及所述第二預(yù)定緩變率使用小于所述第一脈沖寬度的第二脈沖寬度。
18.一種非易失性存儲(NVM)系統(tǒng)，包括: 非易失性存儲單元陣列；以及 耦合到所述陣列的控制器，其中所述控制器對于寫操作根據(jù)第一預(yù)定緩變率將所述寫操作的第一多個脈沖應(yīng)用于所述陣列，其中所述第一多個脈沖是預(yù)定數(shù)量的脈沖，將所述陣列的子集的閾值電壓與中間驗證電壓進行對比，并且如果所述子集的任何存儲單元的閾值電壓未通過與所述中間驗證電壓的對比，根據(jù)與所述第一預(yù)定緩變率相比具有增大的緩變率的第二預(yù)定緩變率，通過將第二多個脈沖應(yīng)用于所述陣列，所述控制器繼續(xù)所述寫操作。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的NVM系統(tǒng)，其中如果所述子集的每個存儲單元的閾值電壓通過了與所述中間驗證電壓的對比，根據(jù)所述第一預(yù)定緩變率，通過在所述存儲單元上應(yīng)用第三多個脈沖，所述控制器繼續(xù)所述寫操作。
20.根據(jù)權(quán)利要求 18所述的NVM系統(tǒng)，其中所述寫操作包括編程過程、軟編程過程、以及擦除過程中的至少一個。
【文檔編號】G11C16/06GK103680622SQ201310418484
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月14日
【發(fā)明者】何晨, 理查德·K·埃吉基 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司