減小存儲單元寫入擾亂的方法
2023-10-11 02:53:09 2
專利名稱：減小存儲單元寫入擾亂的方法
技術領域：
本發明涉及半導體存儲單元，特別涉及減小存儲單元寫入擾亂的方法。
背景技術：
非易失性(non-volatile)半導體存儲器由包括字線和位線的存儲單元陣列 構成，通常場效應電晶體是存儲單元的基本組成單元。字線連接電晶體的柵 極，而位線連接電晶體的漏極。通過打開某一字線和位線，就能對於選定的 存儲單元(selected cell)進行寫入操作。在實際應用中發現，當對於某一選 定的存儲單元進行寫入操作時，其相鄰的受同 一字線控制的存儲單元可能也 會產生寫入操作。這種現象被稱為"寫入擾亂"。
美國專利號為6469933的發明公開了一種減小存儲單元寫入擾亂的方法。 對於共用字線的相鄰存儲單元，當存儲單元陣列開始進行寫入操作時，通過 對於需要進行寫入操作的存儲單元上的位線加接地電壓，而對於相鄰的不需 要進行寫入操作的存儲單元上的位線加高電壓，從而形成互補位線以減小寫 入擾亂的影響。這種方法的本質是從對存儲單元進行寫入操作的過程進行控 制這一角度來減小寫入擾亂，因此不僅要控制需要進行寫入操作的存儲單元 上的位線電壓，還要額外控制相鄰的不需要進行寫入操作的存儲單元上的位 線電壓，所以操作不方便。
發明內容
本發明解決的問題是解決現有技術中減小存儲單元寫入擾亂操作需要進 行控制的地方較多，操作不方便的問題。
為解決上述問題，本發明提供一種減小存儲單元寫入擾亂的方法，包括 以下步驟
尋找能保證存儲單元正常寫入的初始寫入條件；
挑選初始寫入條件中的兩個參數作為寫入擾亂測試的變量；
至少針對該兩個參數的兩個組合值，對存儲單元進行寫入擾亂測試；
根據寫入擾亂測試結果，得到使存儲單元寫入擾亂最小的最小擾亂寫入 條件；
應用得到的最小擾亂寫入條件作為存儲單元進行寫入操作時的寫入條件。
與現有技術相比，本發明具有以下優點通過寫入擾亂測試得到使存儲 單元寫入擾亂最小的最小擾亂寫入條件並應用於存儲單元的寫入操作，從而 在保證存儲單元能夠正常寫入的基礎上，使寫入擾亂最小，並且在對存儲單 元進行寫入操作的時候不必再進行額外控制，因而搮作方便。
圖1是本發明減小存儲單元寫入擾亂的方法尋找能保證存儲單元正常寫 入的初始寫入條件的結果柱狀圖2是本發明減小存儲單元寫入擾亂的方法測試脈衝個數與脈衝寬度組 合值與寫入擾亂關係的結果柱狀圖3是本發明減小存儲單元寫入擾亂的方法測試脈衝個數與脈衝寬度組 合值的寫入擾亂結果比較柱狀圖4是本發明減小存儲單元寫入擾亂的方法流程圖5尋找能保證存儲單元正常寫入的初始寫入條件的方法流程圖6是寫入擾亂測試流程圖。
具體實施例方式
本發明減小存儲單元寫入擾亂的方法通過寫入擾亂測試得到使存儲單元寫入擾亂最小的最小擾亂寫入條件並應用於存儲單元的寫入操作中，從而使存儲單元進行寫入操作時的寫入擾亂最小。本發明減小存儲單元寫入擾亂的 方法包括以下步驟
步驟sl，尋找能保證存儲單元正常寫入的初始寫入條件；
步驟s2，挑選初始寫入條件中的兩個參數作為寫入擾亂測試的變量；
步驟s3,至少針對該兩個參數的兩個組合值，對存儲單元進行寫入擾亂測試；
步驟s4,根據寫入擾亂測試結果，得到使存儲單元寫入擾亂最小的最小 擾亂寫入條件；
步驟s5,應用得到的最小擾亂寫入條件作為存儲單元進行寫入操作時的寫入條件。
所述尋找能保證存儲單元正常寫入的初始寫入條件的步驟包括，
步驟sll,測量存儲單元中電晶體的閾值電壓初始值；
步驟sl2，保持存儲單元中電晶體的基極接地，斷開源極，對存儲單元中 電晶體的柵極施加電壓值為IOV、脈沖寬度大於0.5微秒的電壓，對漏極施加 脈衝寬度為0.5微秒、脈衝個數為1個的脈衝電壓，設定脈衝電壓值對存儲單元進行寫入操作；
步驟s13,再次測量存儲單元中電晶體的閾值電壓；
步驟s14，判斷存儲單元中電晶體的閾值電壓差值是否大於對應於存儲單元中電晶體規格的標稱值；
步驟sl5,如閾值電壓差值小於標稱值，則設定的漏極脈衝電壓值不能夠使存儲單元正常寫入，對存儲單元進行擦除操作，使存儲單元的閾值電壓降 到初始值，返回步驟sl2;
步驟sl6,如閾值電壓差值達到標稱值，則設定的漏極脈衝電壓值能夠使存儲單元正常寫入，對存儲單元進行擦除操作，使存儲單元的閾值電壓降到初始值；
步驟s17,記錄使存儲單元能夠正常寫入的漏極脈衝電壓至少2個和脈衝 個數和寬度以及源極、基極和柵極的電壓，作為初始寫入條件。
所述的兩個參數是脈衝寬度和脈衝個數。
所述標稱值為2V。
所述的使存儲單元能夠正常寫入時的漏;波電壓是3.6V、 3.8V、 4.0V和 4.2V。
所述的初始寫入條件是存儲單元中電晶體的基極接地，源極斷開，柵極 施加10V的電壓，漏極施加脈衝寬度為0.5微秒、脈衝個數為1個，脈衝電 壓值為3.6V、 3.8V、 4.0V和4.2V的電壓。
所述的寫入擾亂測試包括以下步驟，
步驟s31,取所述組合的一個值，保持初始寫入條件中的其他參數的值不 變，對存儲單元進行寫入操作；
步驟s32,測量並記錄寫入擾亂；
步驟s33，判斷是否還有未取的組合值； 若還有未取的組合值，則返回步驟s31;
若沒有未取的組合值，則寫入擾亂測試完成。
所述的最小擾亂寫入條件是分別使得存儲單元寫入擾亂最小的各個寫入 條件參數的對應值的集合。
所述組合值是脈沖個數1個和脈衝寬度0.5微秒、脈沖個數1個和脈沖寬 度1微秒、脈衝個數1個和脈衝寬度1.5微秒、脈衝個數1個和脈衝寬度2微 秒、脈衝個數2個和脈沖寬度1微秒以及脈沖個數2個和脈衝寬度2微秒。
下面通過具體的操作過程來詳細說明本發明減小存儲單元寫入擾亂的方 法，如圖4所示
第一步，尋找能保證存儲單元正常寫入的初始寫入條件，如圖5所示
首先，測量存儲單元中電晶體的閾值電壓初始值；
接著，保持存儲單元中電晶體的基極接地，斷開源極，對存儲單元中電晶體的柵極施加電壓值為IOV的電壓，對漏極施加脈衝寬度為0.5微秒、脈衝個數為1個的脈衝電壓，設定脈衝電壓值為3.4V對存儲單元進行寫入操作；
當寫入操作完成後，再次測量存儲單元中電晶體的閾值電壓；
將再次測量的閾值電壓值減去測得的閾值電壓初始值得到閾值電壓差值，判斷閾值電壓差值是否大於2V;
如圖1所示，當漏極電壓為3.4V時，對應的閾值電壓差值沒有達到2V，說明漏極電壓為3.4V時存儲單元不能夠正常寫入,對存儲單元進行擦除操作，使存儲單元中電晶體的閾值電壓降到初始值，這樣做的目的是保證後續的寫 入操作是在存儲單元的同一電壓狀態上進行的，提高測量的精確度；
接著，仍保持存儲單元中電晶體的基極接地，斷開源極，對存儲單元中電晶體的柵極施加電壓值為IOV的電壓，對漏極施加脈衝寬度為0.5微秒、脈衝個數為1個的脈衝電壓，設定脈衝電壓值為3.6V對存儲單元進行寫入操 作；
如圖1所示，當漏極電壓為3.6V時，對應的閾值電壓差值達到了2V, 說明漏極電壓為3.6V時存儲單元能夠正常寫入，對存儲單元進行擦除操作，使存儲單元中電晶體的閾值電壓降到初始值；
接下來，仍保持存儲單元中電晶體的基極接地，斷開源極，對存儲單元 中電晶體的柵極施加電壓值為IOV的電壓，對漏極施加脈衝寬度為0.5微秒、 脈衝個數為i個的脈衝電壓，再分別設定漏極脈衝電壓為3.8V、4.0V和4.2V, 對存儲單元進行寫入才乘作，如圖i所示，當漏+及脈衝電壓為3.8V、4.0V和4.2V 時，存儲單元都能夠正常寫入。然後記錄漏極脈衝電壓值3.6V、3.8V、4.0V 和4.2V以及源極、基極接地和柵極的電壓，即將存儲單元中電晶體的基極接地，源極斷開，柵極施加10V的電壓，漏極施加3.6V、3.8V、4.0V和4,2V的脈衝電壓作為初始寫入條件。
第二步，挑選初始寫入條件中的脈衝寬度和脈衝個數作為變量；
第三步，設定組合值為脈沖個數1個和脈衝寬度0.5微秒、脈衝個數1個 和脈衝寬度1微秒、脈衝個數1個和脈衝寬度1.5微秒、脈沖個數1個和脈沖 寬度2微秒、脈衝個數2個和脈衝寬度1微秒以及脈衝個數2個和脈衝寬度2 微秒。，對存儲單元進行寫入擾亂測試，如圖6所示
首先，將存儲單元中電晶體的基極接地，源極斷開，對柵極施加脈衝寬 度大於0.5微秒、電壓值為IOV的電壓，對漏極施加脈衝寬度為0.5微秒，脈 衝個數為1個、電壓值為3.6V的電壓對存儲單元進行寫入操作，測量並記錄 寫入擾亂；接著，只改變漏極電壓，保持源極斷開，保持基極接地，保持對 柵才及施加脈衝寬度為0.5樣i秒、電壓值為IOV的電壓，保持漏極上的脈衝電 壓寬度為0.5微秒，脈衝個數為1個，分別對漏極施加3.8V的電壓對存儲單 元進行寫入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.0V的電壓對存儲單元 進行寫入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.2V的電壓對存儲單元進 行寫入操作，測量並記錄寫入擾亂。其中，在每一次改變漏極電壓進行寫入 操作之前都要對存儲單元進行一次擦除操作，使存儲單元的閾值電壓降到初 始值以保證後續的寫入操作是在存儲單元的同一電壓狀態上進行的，提高測 量的精確度。
接著，將存儲單元中電晶體的基極接地，源極斷開，對柵極施加脈沖寬 度大於l微秒、電壓值為IOV的電壓，對漏極施加脈衝寬度為l微秒，脈衝 個數為1個、電壓值為3.6V的電壓對存儲單元進行寫入操作，測量並記錄寫 入擾亂；接著，只改變漏極電壓，保持源極斷開，保持基極接地，保持對柵 極施加脈衝寬度為l微秒、電壓值為10V的電壓，保持漏極上的脈衝電壓寬 度為l微秒，脈衝個數為l個，分別對漏極施加3.8V的電壓對存儲單元進行 寫入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.0V的電壓對存儲單元進行寫
入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.2V的電壓對存儲單元進行寫入
操作，測量並記錄寫入擾亂。其中，在每一次改變漏極電壓進行寫入操作之 前都要對存儲單元進行一次擦除操作，使存儲單元的閾值電壓降到初始值以 保證後續的寫入操作是在存儲單元的同一電壓狀態上進行的，提高測量的精 確度。
然後，將存儲單元中電晶體的基極接地，源極斷開，對柵極施加脈衝寬
度大於1.5微秒、電壓值為IOV的電壓，對漏極施加脈衝寬度為1.5微秒，脈 沖個數為1個、電壓值為3.6V的電壓對存儲單元進行寫入操作，測量並記錄 寫入擾亂；接著，只改變漏極電壓，保持源極斷開，保持基極接地，保持對 柵極施加脈衝寬度為1.5樣i秒、電壓值為IOV的電壓，保持漏極上的脈衝電 壓寬度為1.5微秒，脈沖個數為1個，分別對漏極施加3.8V的電壓對存儲單 元進行寫入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.0V的電壓對存儲單元 進行寫入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.2V的電壓對存儲單元進 行寫入操作，測量並記錄寫入擾亂。其中，在每一次改變漏極電壓進行寫入 操作之前都要對存儲單元進行一次擦除操作，使存儲單元的閾值電壓降到初 始值以保證後續的寫入操作是在存儲單元的同一電壓狀態上進行的，提高測 量的精確度。
接下來，將存儲單元中電晶體的基極接地，源極斷開，對柵極施加脈衝 寬度大於2微秒、電壓值為IOV的電壓，對漏極施加脈衝寬度為2微秒，脈 衝個數為1個、電壓值為3.6V的電壓對存儲單元進行寫入操作，測量並記錄 寫入擾亂；接著，只改變漏極電壓，保持源極斷開，保持基極接地，保持對 柵極施加脈衝寬度為2微秒、電壓值為IOV的電壓，保持漏極上的脈衝電壓 寬度為2微秒，脈衝個數為l個，分別對漏極施加3.8V的電壓對存儲單元進 行寫入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.0V的電壓對存儲單元進行 寫入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.2V的電壓對存儲單元進行寫入操作，測量並記錄寫入擾亂。其中，在每一次改變漏極電壓進行寫入操作 之前都要對存儲單元進行一次擦除操作，使存儲單元的閾值電壓降到初始值 以保證後續的寫入操作是在存儲單元的同一電壓狀態上進行的，提高測量的 精確度。
接下來，將存儲單元中電晶體的基極接地，源極斷開，對柵極施加脈沖寬度大於l微秒、電壓值為IOV的電壓，對漏極施加脈衝寬度為1微秒，脈 衝個數為2個、電壓值為3.6V的電壓對存儲單元進行寫入操作，測量並記錄 寫入擾亂；接著，只改變漏極電壓，保持源極斷開，保持基極接地，保持對 柵極施加脈衝寬度為1微秒、電壓值為IOV的電壓，保持漏極上的脈衝電壓 寬度為1微秒，脈衝個數為2個，分別對漏極施加3.8V的電壓對存儲單元進 行寫入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.0V的電壓對存儲單元進行 寫入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.2V的電壓對存儲單元進行寫 入操作，測量並記錄寫入擾亂。其中，在每一次改變漏極電壓進行寫入操作 之前都要對存儲單元進行一次擦除操、作，使存儲單元的閾值電壓降到初始值 以保證後續的寫入操作是在存儲單元的同 一 電壓狀態上進行的，提高測量的 精確度。
最後，將存儲單元中電晶體的基極接地，源極斷開，對柵極施加脈衝寬 度大於2微秒、電壓值為IOV的電壓，對漏極施加脈沖寬度為2微秒，脈沖 個數為2個、電壓值為3.6V的電壓對存儲單元進行寫入操作，測量並記錄寫 入擾亂；接著，只改變漏極電壓，保持源極斷開，保持基極接地，保持對柵 極施加脈衝寬度為2微秒、電壓值為10V的電壓，保持漏極上的脈衝電壓寬 度為2微秒，脈沖個數為2個，分別對漏極施加3.8V的電壓對存儲單元進行 寫入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.0V的電壓對存儲單元進行寫 入操作，測量並記錄寫入擾亂；對漏極施加4.2V的電壓對存儲單元進行寫入 操作，測量並記錄寫入擾亂。其中，在每一次改變漏極電壓進行寫入操作之前都要對存儲單元進行一次擦除操作，使存儲單元的閾值電壓降到初始值以 保證後續的寫入操作是在存儲單元的同 一 電壓狀態上進行的，提高測量的精確度。
從圖2中可以看到，當脈衝個數為1個，而脈衝寬度增大時，寫入擾亂 也隨著脈衝寬度的增大而越來越大，而從圖3中可以看到，當施加於存儲單 元電晶體漏極的脈衝寬度固定時，脈衝個數越少，寫入擾亂也越小。
第四步，綜合上述數據結果可以看到，在對存儲單元進行寫入操作時， 施加於存儲單元中電晶體的漏極的脈衝電壓個數為1，脈沖寬度為l微秒，能 使得寫入擾亂最小，因此設定施加於存儲單元中電晶體的漏極的脈衝電壓個 數為l，脈衝寬度為l微秒為最小擾亂寫入條件。
第五步，在對存儲單元進行寫入操作時，設定施加於存儲單元中電晶體 的漏極的脈衝電壓個數為1,脈衝寬度為l微秒。
綜上所述，本發明減小存儲單元寫入擾亂的方法通過寫入擾亂測試得到 使存儲單元寫入擾亂最小的最小擾亂寫入條件，並應用於存儲單元的寫入操 作，從而在保證存儲單元能夠正常寫入的基礎上，使寫入擾亂最小，並且在 對存儲單元進行寫入操作的時候不必再進行額外的控制，因而操作方便。
權利要求
1. 一種減小存儲單元寫入擾亂的方法，其特徵在於，包括下列步驟，(1)尋找能保證存儲單元正常寫入的初始寫入條件；(2)挑選初始寫入條件中的兩個參數作為寫入擾亂測試的變量；(3)至少針對該兩個參數的兩個組合值，對存儲單元進行寫入擾亂測試；(4)根據寫入擾亂測試結果，得到使存儲單元寫入擾亂最小的最小擾亂寫入條件；(5)應用得到的最小擾亂寫入條件作為存儲單元進行寫入操作時的寫入條件。
2. 如權利要求1所述的減小存儲單元寫入擾亂的方法，其特徵在於，所述尋 找能保證存儲單元正常寫入的初始寫入條件的步驟包括，(11) 測量存儲單元中電晶體的閾值電壓初始值；(12) 保持存儲單元中電晶體的基極接地，斷開源極，對存儲單元中電晶體 的柵極施加電壓值為IOV的電壓，對漏極施加脈衝寬度為0.5微秒、脈衝個 數為1個的脈衝電壓，設定脈衝電壓值對存儲單元進行寫入操作；(13) 再次測量存儲單元中電晶體的閾值電壓；(14) 判斷存儲單元中電晶體的閾值電壓差值是否大於對應於存儲單元中 電晶體規格的標稱值；(15) 如閾值電壓差值小於標稱值，則設定的漏極脈衝電壓值不能夠使存儲 單元正常寫入，對存儲單元進行擦除操作，使存儲單元的閾值電壓降到初始 值，返回步驟(12);(16) 如閾值電壓差值達到標稱值，則設定的漏極脈衝電壓值能夠使存儲單 元正常寫入，對存儲單元進行擦除操作，使存儲單元的閾值電壓降到初始值；(17) 記錄使存儲單元能夠正常寫入的漏極脈沖電壓至少2個和脈衝個數 和寬度以及源極、基極和柵極的電壓，作為初始寫入條件。
3. 如權利要求1所述的減小存儲單元寫入擾亂的方法，其特徵在於，所述的 兩個參數是脈衝寬度和脈衝個數。
4. 如權利要求1所述的減小存儲單元寫入擾亂的方法，其特徵在於，所述的 寫入擾亂測試包括以下步驟，(31) 取所述組合的一個值，保持初始寫入條件中的其他參數的值不變，對存儲 單元進行寫入操作；(32) 測量並記錄寫入擾亂；(33) 判斷是否還有未取的組合值； 若還有未取的組合值，則返回步驟(31);若沒有未取的組合值，則寫入擾亂測試完成。
5. 如權利要求1所述的減小存儲單元寫入擾亂的方法，其特徵在於，所述的 最小擾亂寫入條件是分別使得存儲單元寫入擾亂最小的各個寫入條件參數的 對應值的集合。
6. 如權利要求2所述的減小存儲單元寫入擾亂的方法，其特徵在於，所述標 稱值是2V。
7. 如權利要求2所述的減小存儲單元寫入擾亂的方法，其特徵在於，所述的 使存儲單元能夠正常寫入時的漏極電壓是3.6V、 3.8V、 4.0V和4.2V。
8. 如權利要求2所述的減小存儲單元寫入擾亂的方法，其特徵在於，所述的 初始寫入條件是存儲單元中電晶體的基極接地，源極斷開，柵極施加10V的 電壓，漏極施加脈衝寬度為0.5微秒、脈衝個數為1個，脈衝電壓值為3.6V、 3.8V、 4.0V和4.2V的電壓。
9. 如權利要求4所述的減小存儲單元寫入擾亂的方法，其特徵在於，所述組 合值是脈衝個數1個和脈衝寬度0.5微秒、脈衝個數1個和脈衝寬度1微秒、 脈衝個數1個和脈衝寬度1.5微秒、脈衝個數1個和脈沖寬度2微秒、脈衝個數2個和脈衝寬度1微秒以及脈衝個數2個和脈衝寬度2微秒。
全文摘要
本發明公開了一種減小存儲單元寫入擾亂的方法，包括以下步驟尋找能保證存儲單元正常寫入的初始寫入條件；挑選初始寫入條件中的兩個參數作為寫入擾亂測試的變量；至少針對該兩個參數的兩個組合值，對存儲單元進行寫入擾亂測試；根據寫入擾亂測試結果，得到使存儲單元寫入擾亂最小的最小擾亂寫入條件；應用得到的最小擾亂寫入條件作為存儲單元進行寫入操作時的寫入條件。通過本發明減小存儲單元寫入擾亂的方法使得存儲單元寫入操作時的寫入擾亂最小，並且操作方便。
文檔編號G11C16/10GK101206921SQ200610147709
公開日2008年6月25日 申請日期2006年12月21日 優先權日2006年12月21日
發明者劉鑑常, 繆威權, 燦 鍾, 陳良成 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司