編程存儲器裝置以增加數據可靠性的製作方法

2023-04-24 16:43:21

專利名稱：編程存儲器裝置以增加數據可靠性的製作方法
技術領域：
本發明一般來說涉及存儲器裝置且在特定實施例中本發明涉及非易失性存儲器
直O
背景技術：
在計算機或其它電子裝置中存儲器裝置可包括內部半導體集成電路。存在許多不同類型的存儲器，包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、動態隨機存取存儲器 (DRAM)、靜態RAM(SRAM)、同步動態RAM(SDRAM)及快閃記憶體。快閃記憶體裝置已發展成用於廣泛的電子應用的非易失性存儲器的普遍來源。快閃記憶體裝置通常使用允許高存儲器密度、高可靠性及低功率消耗的單電晶體存儲器單元。快閃記憶體的常見用途包括個人計算機、個人數字助理(PDA)、數位相機及蜂窩式電話。 例如基本輸入/輸出系統(BIOS)的程序代碼及系統數據通常存儲於快閃記憶體裝置中以供在個人計算機系統中使用。隨著電子系統的性能及複雜度增加，在系統中對額外存儲器的要求也增加。然而， 為了繼續減少系統的成本，部件計數必須保持為最小值。此可通過增加集成電路的存儲器密度來實現。可使用多電平單元(MLC)來增加非易失性存儲器中的存儲器密度。MLC存儲器可在不添加額外單元及/或增加裸片的大小的情況下增加存儲於集成電路中的數據量。MLC 方法在每一存儲器單元中存儲兩個或兩個以上的數據位。然而，MLC需要對閾值電壓的更嚴密控制以每單元使用多個狀態。MLC存儲器裝置通常具有比單電平單元(SLC)存儲器裝置高的位錯誤率，此部分地由於需要更緊密間隔的閾值電壓的增加的狀態數量所致。用於存儲照片的存儲器裝置中的壞位可比存儲代碼的存儲器裝置中的壞位更易於容許。照片中的壞位可僅在數百萬像素中產生一壞像素，而代碼或其它數據中的壞位可意味著影響整個程序的操作的遭破壞指令。出於上述原因，且出於所屬領域的技術人員在閱讀及理解本說明書之後將明了的下述其它原因，此項技術中需要一種具有較高密度與增加的可靠性的存儲器裝置。


圖1展示存儲器系統的一個實施例的框圖。圖2展示根據圖1的存儲器陣列的非易失性存儲器陣列的一部分的一個實施例的示意圖。圖3展示用於基於可靠性確定而將數據編程於存儲器陣列中的方法的一個實施例的流程圖。圖4展示用於基於可靠性確定而將數據編程於存儲器陣列中的方法的替代實施例的流程圖。
具體實施例方式在本發明的以下詳細描述中，參考形成本文的一部分且其中以圖解說明方式展示其中可實踐本發明的具體實施例的附圖。在圖式中，於所有數個視圖中相同編號描述大致類似的組件。充分詳細地描述這些實施例以使所屬領域的技術人員能夠實踐本發明。可利用其它實施例且在不背離本發明的範圍的前提下做出結構、邏輯及電改變。因此，以下詳細描述不應認為具有限制意義，且本發明的範圍僅由所附權利要求書及其等效內容界定。圖1圖解說明包括非易失性存儲器裝置100的存儲器系統120的功能框圖。存儲器裝置100已經簡化以集中於存儲器的有助於理解本發明編程實施例的特徵上。存儲器裝置100耦合到外部控制器110。控制器110可為微處理器或某一其它類型的控制電路。存儲器裝置100包括非易失性存儲器單元的陣列130，例如圖解說明於圖2中且隨後加以論述的那些單元。存儲器陣列130是以成排的例如字線行的存取線及例如位線列的數據線而布置。在一個實施例中，存儲器陣列130的列由存儲器單元的串聯串構成。如此項技術中眾所周知，單元到位線的連接確定陣列是NAND架構、AND架構還是NOR架構。提供地址緩衝器電路140以鎖存經由I/O電路160提供的地址信號。地址信號由行解碼器144及列解碼器146接收且解碼以存取存儲器陣列130。得益於本描述，所屬領域的技術人員將了解，地址輸入連接的數目取決於存儲器陣列130的密度及架構。也就是說， 地址的數目隨著增加的存儲器單元計數及增加的庫與塊計數兩者而增加。存儲器裝置100通過使用感測放大器電路150感測存儲器陣列列中的電壓改變或電流改變來讀取存儲器陣列130中的數據。在一個實施例中，感測放大器電路150經耦合以讀取並鎖存來自存儲器陣列130的數據行。包括數據輸入與輸出緩衝器電路160以用於經由多個數據連接162與控制器110進行雙向數據通信以及地址通信。提供寫入電路155 以將數據寫入到存儲器陣列。存儲器控制電路170解碼從處理器110提供於控制連接172上的信號。這些信號用於控制對存儲器陣列130的操作，包括數據讀取、數據寫入(編程)及擦除操作。存儲器控制電路170可為產生存儲器控制信號的狀態機、定序器，或某一其它類型的控制器。在一個實施例中，存儲器控制電路170經配置以執行圖3中所圖解說明的編程實施例。存儲器控制電路170進一步經配置以控制從存儲器陣列130的數據讀取。圖2圖解說明NAND架構存儲器陣列201的一部分的示意圖，其包含隨後論述的數據傳送方法的實施例對其進行操作的非易失性存儲器單元的串聯串。儘管後續論述是參考 NAND存儲器裝置，但本發明實施例並不限於此架構而是也可用於其它存儲器裝置架構中。所述陣列由布置成例如串聯串204、205的列的非易失性存儲器單元201 (例如，浮動柵極)陣列構成。在每一串聯串204、205中，單元201中的每一者是漏極到源極地耦合。 橫跨多個串聯串204、205的字線Wi)到WL31連接到一行中的每一存儲器單元的控制柵極， 以對所述行中的存儲器單元的控制柵極加偏壓。最終，位線BLl、BL2連接到感測放大器(未展示)，所述感測放大器通過感測特定位線上的電流而檢測每一單元的狀態。存儲器單元的每一串聯串204、205通過源極選擇柵極216、217耦合到源極線206 且通過漏極選擇柵極212、213耦合到個別位線BL1、BL2。源極選擇柵極216、217由耦合到其控制柵極的源極選擇柵極控制線SG(S)218控制。漏極選擇柵極212、213由漏極選擇柵極控制線SG(D)214控制。
每一存儲器單元可編程為單電平單元(SLC)或多電平單元(MLC)。每一單元的閾值電壓(Vt)指示存儲於所述單元中的數據。舉例來說，在SLC中，0.5V的Vt可指示經編程單元而-0. 5V的Vt可指示經擦除單元。MLC可具有多個Vt範圍，每一範圍指示不同的狀態。 多電平單元可通過將位模式指派給存儲於單元上的特定電壓範圍來利用傳統快閃單元的模擬性質。取決於指派給所述單元的電壓範圍的數量，此技術準許每單元存儲兩個或兩個以上位。編程於位於最接近於漏極側的存儲器串的頂部處及位於最接近於源極線的存儲器串的底部處的存儲器單元中的數據已在統計上展示出比編程到所述串的其它區域中的數據高的位錯誤率。因此，可將需要較高可靠性的數據編程到存儲器串的更中心區域中。可將可容許較高位錯誤率的數據編程到存儲器串的上部區域及下部區域中。程序代碼通常不能容許編程錯誤。一個錯誤位可意味著正確地操作的程序與根本不操作的程序之間的差異。因此，程序代碼將從被編程於存儲器串的較高可靠性區域中更多地受益。圖像數據通常可容許較高錯誤率。破壞的圖像數據將意味著圖像的一些像素將丟失或不顯示正確數據。然而，在數百萬像素的圖像中，少數破壞的像素將不會被普通人注意到。因此，可將圖像數據編程到串的具有較高位錯誤率的區域中。存儲器單元的可靠性的一個方面是由所述存儲器單元可被編程到目標閾值電壓的準確程度及其接著可保持所述閾值電壓的良好程度確定的。在MLC裝置中需要維持目標閾值電壓的存儲器單元，這是因為與SLC存儲器相比編程容限是相對小的。存儲器區域的相對可靠性(例如，位錯誤率)是相對於存儲器陣列的剩餘區域來說的。舉例來說，相對低可靠性的存儲器單元區域具有比存儲器陣列的剩餘區域高的位錯誤率。如先前所論述，此區域可為較接近於陣列的漏極側的某一數目的字線及較接近於陣列的源極側的某一數目的字線。相反，相對高可靠性的存儲器單元區域具有比存儲器陣列的剩餘區域低的位錯誤率。此區域可為陣列的中間區域。圖3圖解說明用於編程非易失性存儲器單元以改進編程可靠性的方法的一個實施例的流程圖。此實施例假設最頂部字線與最底部字線是最不可靠的(例如，具有最高位錯誤率)。替代實施例可假定兩個或兩個以上頂部字線與兩個或兩個以上底部字線是最不可靠的。另外，串聯串的頂部上較不可靠字線的數量不必等於串聯串的底部處較不可靠字線的數量。參考圖3，確定待編程的數據的類型301。此確定可通過控制器執行確定所述數據是圖像還是代碼的算法來完成。在另一實施例中，用戶可輸入所需的數據類型或可靠性的指示。接著基於待編程的數據的目標可靠性而確定存儲器陣列的待用數據編程的區域 303。如先前所描述，要求較高可靠性的數據是編程於存儲器串聯串的較中心部分中。可容許較高位錯誤率的數據是編程於串聯串的外部部分中。接著執行實際編程操作305，後跟執行檢驗操作確定所述編程是否成功。響應於待編程的數據類型(例如，代碼或圖像)及存儲器區域的確定來執行此操作。在非易失性存儲器單元的典型編程操作期間，用一系列遞增的電壓編程脈衝對選定的待編程的存儲器單元的控制柵極加偏壓。初始編程脈衝以大於預定編程電壓(例如，
6約16V)的初始電壓開始。後續編程脈衝以遞增方式增加步長電壓。在每一編程脈衝之後執行檢驗操作以確定單元的閾值電壓是否已增加到目標編程電平。檢驗脈衝通常為斜升電壓，其在每一編程脈衝之間對選定字線(即，存儲器控制柵極)加偏壓。選定字線上的存儲器單元在斜升電壓達到所述單元已編程到的閾值電壓時接通。當正被編程的存儲器單元接通時，電流在耦合到所述存儲器單元的位線上流動。此電流流動由感測放大器檢測，所述感測放大器向比較電路指示應執行比較操作以確定存儲於存儲器單元中的數據是否等於目標數據。在又一實施例中(圖解說明於圖4的流程圖中)，可通過集成電路的經驗性測試來確定存儲器陣列的最不可靠字線。此可通過對存儲器陣列的不同區域進行一系列寫入及讀取以確定哪些區域可被更準確地編程及哪些區域更好地保持電荷來實現。如果在串聯串的中間的存儲器單元的字線證明是具有比其它字線高的位錯誤率，那麼給存儲器單元的所述特定字線加旗標並將其用於可容許較高錯誤率的數據。參考圖4，編程方法確定陣列的存儲器單元的相對於其它字線具有較高位錯誤率的字線402。此通過存儲器裝置的經驗性測試來實現。還確定待編程的數據的類型404。如在其它實施例中一樣，此可通過控制器執行確定數據類型的算法、通過用戶輸入或某一其它數據確定方法來實現。接著響應於數據的類型及存儲器陣列的不同可靠性的區域的確定來編程數據 406。將可容許較高位錯誤率的數據編程到較不可靠區域中，而將不能容許高位錯誤率的數據編程到存儲器陣列的較可靠區域中。結論總的來說，一個或一個以上實施例基於被存儲數據的目標可靠性及數據將存儲於其中的存儲器區域的相對可靠性而在存儲器陣列的區域中存儲數據。具有相對較高可靠性目標的數據(例如，程序代碼)存儲於存儲器的被發現是比其它區域(例如，串聯存儲器串的中間部分)更可靠的區域中。具有相對較低目標可靠性的數據(例如，圖像數據)存儲於存儲器的被發現是比其它區域(例如，串聯存儲器串的頂部字線及底部字線)更不可靠的區域中。雖然本文已圖解說明且描述了具體實施例，但所屬領域的技術人員將了解，旨在實現相同目的的任何布置可替代所展示的具體實施例。所屬領域的技術人員將明了本發明的許多修改。因此，本申請案打算涵蓋本發明的任何修改或變化形式。明確的意圖是本發明僅由以上權利要求書及其等效內容限定。
權利要求
1.一種用於編程存儲器陣列的方法，所述方法包含 確定待編程的數據的目標可靠性；及將所述數據編程到所述存儲器陣列的區域中，其中所述區域是響應於所述目標可靠性而確定的。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述區域包含所述陣列的鄰近於所述陣列的漏極側且鄰近於所述陣列的源極線的存儲器單元。
3.根據權利要求1所述的方法，其中編程包含產生具有初始編程電壓的至少一個編程脈衝，且使任何後續編程脈衝在先前編程脈衝上增加步長電壓。
4.根據權利要求3所述的方法，其中每一後續編程脈衝之前是檢驗脈衝。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述區域包含耦合到所述陣列的頂部存取線的存儲器單元及耦合到所述陣列的底部存取線的存儲器單元。
6.根據權利要求1所述的方法，其中響應於待編程的數據的類型而確定所述目標可靠性。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述數據的類型包含圖像數據及程序代碼中的者ο
8.根據權利要求1所述的方法，其中確定包含接收對應於所述目標可靠性的指示的用戶輸入。
9.根據權利要求1所述的方法，且其進一步包含 確定所述存儲器陣列的高位錯誤率區域；確定待編程到所述存儲器陣列的數據的類型；及將所述數據編程到所述存儲器陣列的區域，其中所述區域是至少部分地響應於所述高位錯誤率區域及所述數據的類型而確定的。
10.根據權利要求9所述的方法，其中確定所述高位錯誤率區域包含對所述存儲器陣列執行經驗性測試以確定哪些存儲器單元無法準確地保持電荷。
11.根據權利要求10所述的方法，其中所述經驗性測試包含對所述存儲器陣列的一系列寫入及讀取操作。
12.根據權利要求10所述的方法，其中所述經驗性測試包含確定所述存儲器陣列的區域可被編程到目標閾值電壓的準確程度。
13.根據權利要求9所述的方法，其中編程所述數據包含將圖像數據編程到所述存儲器陣列的具有相對高位錯誤率的區域且將程序代碼數據編程到所述存儲器陣列的具有相對低位錯誤率的區域。
14.根據權利要求9所述的方法，且其進一步包含檢驗所述數據的所述編程。
15.一種非易失性存儲器裝置，其包含存儲器陣列，其具有相對低可靠性的存儲器單元區域；及存儲器控制電路，其用於控制所述存儲器裝置的操作，所述存儲器控制電路經配置以用具有相對低目標可靠性的數據來編程所述相對低可靠性的存儲器單元區域。
16.根據權利要求15所述的存儲器裝置，其中所述存儲器陣列包含NAND架構。
17.根據權利要求15所述的存儲器裝置，其中所述存儲器控制電路進一步經配置以將具有相對高目標可靠性的數據編程到除所述相對低可靠性區域以外的存儲器單元區域。
18.根據權利要求17所述的存儲器裝置，其中所述具有所述相對低目標可靠性的存儲器單元區域包含具有高位錯誤率的存儲器單元。
19.一種存儲器系統，其包含系統控制器，其用於藉助存儲器信號控制所述存儲器系統的操作；及存儲器裝置，其耦合到所述系統控制器且響應於所述存儲器信號而操作，所述存儲器裝置包含非易失性存儲器單元陣列，其具有第一存儲器單元群組，其具有相對低可靠性；及第二存儲器單元群組，其具有相對高可靠性；及存儲器控制電路，其耦合到所述存儲器單元陣列且經配置以接受待編程的數據的類型，並響應於所述數據的類型及所述存儲器單元群組的所述相對可靠性兩者而產生編程信號以將所述數據編程到所述第一存儲器單元群組或所述第二存儲器單元群組中的一者中。
20.根據權利要求19所述的存儲器系統，其中存儲器控制電路進一步經配置以將圖像數據編程到所述第一存儲器單元群組中且將代碼數據編程到所述第二存儲器單元群組中。
全文摘要
本發明揭示用於編程存儲器陣列的方法、存儲器裝置及存儲器系統。在一種所述方法中，確定待編程的數據的目標可靠性。確定所述存儲器陣列的不同存儲器單元群組的相對可靠性。將所述數據編程到所述陣列的具有對應於所述目標可靠性的相對可靠性的存儲器單元群組中。
文檔編號G11C16/02GK102160121SQ200980137043
公開日2011年8月17日 申請日期2009年9月22日 優先權日2008年9月22日
發明者弗朗姬·F·魯帕爾瓦爾 申請人:美光科技公司