专利名称：非易失性闪存的操作方法
技术领域：
本发明是有关于非易失性闪存元件，且特别是有关于一种多阶快闪存储 单元的操作方法。
背景技术：
多阶或多位快闪存储单元是一种可以不增加面积而增加存储元件储存数
据量的解决之道。单位元存储单元可以储存"开"和"关"(通常记为"0" 和"1")两个状态， 一个存储单元有n位，以二进制编码(binary encoding) 可以储存2"个状态。图1绘示已知一种多位存储单元，标示为10。存储单元 10在相对于半导体通道20具有对称的源极/漏极区16和18。通道20和栅极 14被电荷捕捉层12分隔，且通道20以与栅极14两者与电荷捕捉层12之间 分别以氧化层13和15隔开。在此结构中，电荷捕捉层12的左侧记为"左位" 22;而右侧则记为"右位"24。
请参照图2,所示的存储单元IO具有两个位，其可以储存22或4个状态 ("11"、 "01"、 "10"及"00")。由于所累积的电荷是多位编程的关键，在 电荷捕捉层12里具有更精确的电荷储存位置(charge placement),则其位数 以及状态数也就愈高，例如3位(23 = 8个状态)、4位(24 - 16个状态)或更 高。请在参照图1，在栅极14以及区域18(其做为漏极)施加电压并将区域 20(其做为源极)接地，可以编程右位24。当电子沿着通道移动时，其可以获 得足够的能量由氧化层13穿隧到电荷捕捉层12。电子会聚集并且陷入于电 荷捕捉层12接近漏极18或右位24之处。左位22也可以相似的方式，以区 域16做为漏极；区域18做为源极，来编程。
在左位24所累积的电荷会改变存储单元的起始电压。图2绘示已知一种 各种状态的起始电压分布的实例。在读取存储单元10时，可施加介于最高编
程状态的最大值以及次高抹除状态的最小值之间的电压。例如，读取"or (为
说明起见，也可表示为电平l)时，施加于存储单元的电位是介于电平1分布 的最右点和电平2分布的最左点之间。此区域可表示为"读取窗"。读取多位
存储单元的方法如美国专利第6,011,725号所揭露者，其内容并入本案参考 之。
编程时不会严重过沖(overshoot)起始电压是非常关键重要的。过沖将会 导致存储单元读取错误。图2的编程分布(相对于单点)是过冲的结果。再编 程循环会使得目标起始电压过冲，分布变得更宽。为能更准确地编程多位存 储单元，典型的方法是增加漏极电压的阶差。在漏极施加均匀的脉冲。通常， 编程脉冲是接着读取操作来验证存储单元的电平。当达到所需的起始电压时， 脉冲的电压阶差(voltage step)减少。但，仍会造成较宽的编程分布。分布 愈宽，则读取窗愈小。在存储单元施加电位通常均会对两个位造成影响，这 是由于"双位效应，'所造成的现象。因此，在一个位施加读取电压可能会使 得另一个位上的电荷增加。对小的读取窗来说，额外的电荷将足以使得存储 单元跳到下一个编程状态。
已知其它的编程方法如图3所示，其为编程到电平1的实例。在阶段1 期间，经位线上施加到漏极的电位(VPPD)是阶段性增加；而经字线上施加到 栅极的电位(VCVP)则是维持在一定值。例如，当编程到电平1时， 一旦起始 电压(Vt)达到线索电平(PVlO，其比目标电压(PV1)低一些AV，则将方法转 为阶段2。在步骤2中，漏极电位维持一定值，栅极电压减少，再阶段性增 加，至编程循环的终点。栅极电位为阶段性，其目的是为了减缓编程的速度， 以使编程的分布变窄。然而，进行此操作的电路却变得非常复杂。
发明内容
本发明需要一种编程多位存储单元的方法，其不需要复杂的电路或改变 栅极的电位，即可以减小编程分布并扩大读取窗。
本发明实施例包括一种存储单元的编程方法。此存储单元在第一状态具 有最大初始起始电压。存储单元将被编程至多个状态其中之一，其具有一个 相对于最大初始起始电压的较高的目标起始电压。在最大起始电压和目标起 始电压之间具有线索电压，该存储单元有漏极区。此方法包括利用具有第一 宽度的编程脉沖，对该存储单元施加漏极电压；判断该存储单元是否已达到 线索起始电压；以及若是该存储单元达到线索起始电压，则将编程脉沖宽度 由第 一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度，其中第二脉冲宽度小于该第 一脉冲宽 度。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合 所附图式，作详细说明如下。
图1是依照本发明一较佳实施例所绘示的已知一种多位快闪存储单元的 剖面示意图。
图2是绘示已知多位存储单元的电位编程状态的起始电压的例示图。
图3是绘示已知一种编程多位存储单元的方法的实例。
图4是依照本发明较佳实施例所绘示的流程图。
图5是依照本发明较佳实施例所绘示的另 一个示意图。
10多位存储单元
12电荷捕捉层
13、 15:氧化层14栅极
16、18:源极/漏极区
20半导体通道
22左位
24右位
36流程图
38阶段1
39阶段2
40~52:方块
具体实施例方式
图4是依照本发明较佳实施例所绘示的一种编程方法的流程图，标示为 36,用以编程多位存储单元。当编程循环开始40,在方块42中，此方法是 验证存储单元的电平是否等于或大于一些线索电压PV'。 PV'是预定状态的分 布曲线的最小值减去AV。 AV可被设定在可使得PV'落在PV和先前状态的分 布曲线的最大值之间。PV'较佳的是在较接近PV。如图2所示，PV1'非常接 近PVl,即，电平1分布的最左侧，而较远离电平l的最右侧。对于较高的电平亦然。
请再参考图4,若是存储单元的电平还没有达到PV'，则在方块44施加 脉沖。漏极电位VPPD是以适当量阶段化，并且在存储单元施加特定脉冲宽度 的脉冲。脉沖宽度为施加电位到漏极的时间量，且通常是小于一个微秒级。 在施加脉冲之后，方法回到方块42。重复直到符合方块42的状态(亦即，电 平大于或等于PV')。
当符合验证的条件，此方法就进入方块46的阶段，减少编程脉冲宽度。 例如，脉冲宽度可由0. 5微秒减少到0. 2;微秒。减少脉冲宽度至PV,编程的 数度会下降。这样可以减少PV严重过冲的机率。过沖的情况消除，编程分布 将会变得比较窄。如此，将可减少先前提到的第二位效应。读取窗较大，且 可提供其它会被影响到的位的空间，而不须改变存储单元的状态。例如，减 少的方法可以通过逻辑电路(未绘示)来执行之。
在减少编程脉冲宽度46之后，再增加漏极电压，并再施加一个新的较窄 的脉冲宽度。读取电平，以判断其大于或是等于PV。若不是，则编程循环回 到方块48,并重复程序直到存储单元电平等于或超过PV。这时，为编程循环 终点52。为了比较本发明的较佳实施例与已知，阶段1表示图4的38，以及 完成电平验证42以及脉冲的施加44,且如有需要还包括连续重复之。阶段2， 标记39，是在减少脉冲宽度46之后，且完成脉冲的施加48以及电平的验证 50,且如有需要还包括连续重复之。
请参照图5,绘示一种与图3已知的方法相似的示意图。此处所述的方 法不会像图3所示的方法那样复杂。例如，在阶段1和2 (图438和39)中的 栅极电位VCVP均维持在一定值。同样地，在进行阶段2时，漏极电位也不需 要固定一段时间。漏极在阶段1和阶段2实质上相同，除了阶段2的脉冲宽 度小于阶段l的脉冲宽度，如图例中Vt = PV1'、 PV2'、或PV3'所示者。
此处所述的方法可以用在具有N型或P型半导体通道的存储单元中。施 加用来编程、读取以及抹除位的电位(例如，接地，或是施加正或负电位)可 以依据情况来调整之。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定 本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更 动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种编程存储单元的方法，其在第一状态具有最大起始电压，在多数个状态中的其中之一具有相对于该最大起始电压的较高的目标临界电压，其中在该最大起始电压和该目标临界电压之间具有线索电位，该存储单元有漏极区，该方法包括(a)利用具有第一宽度的编程脉冲，对该存储单元施加漏极电压；(b)判断该存储单元是否已达到该线索临界电压；以及(c)若是该存储单元达到该线索临界电压，则将该编程脉冲宽度由第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度，该第二脉冲宽度小于该第一脉冲宽度。
2. —种如权利要求1所述的编程存储单元的方法，还包括(d) 在步骤(b)之后，若是该存储单元还没有达到该线索起始电压，则增 加该漏极电压，并以该增加的漏极电压由步骤(a)开始重复进行之。
3. —种如权利要求1所述的编程存储单元的方法，步骤(c)还包括增加 该漏极电压，并施加具有第二脉冲宽度的编程脉沖。
4. 一种如权利要求3所述的编程存储单元的方法，还包括(e) 在步骤(c)之后，判断该存储单元是否已经达到该目标起始电压；以及(f) 若是该存储单元未达到该目标起始电压，则增加该漏极电压，施加 具有该第二脉冲宽度的编程脉冲，以及由该步骤(e)开始重复进行之。
5. —种如权利要求4所述的编程存储单元的方法，还包括(g) 在步骤(e)之后，若是该存储单元达到该目标起始电压，则完成该存 储单元的编程。
全文摘要
本发明实施例包括一种存储单元的编程方法。此存储单元在第一状态具有最大初始起始电压。存储单元将被编程至多个状态其中之一，其具有一个相对于最大初始起始电压的较高的目标起始电压。在最大起始电压和目标起始电压之间具有线索(cue)电压，此存储单元有漏极区。此方法包括利用具有第一宽度的编程脉冲，对该存储单元施加漏极电压；判断该存储单元是否已达到线索起始电压；以及若是该存储单元达到线索起始电压，则将编程脉冲宽度由第一脉冲宽度改变为第二脉冲宽度，其中第二脉冲宽度小于第一脉冲宽度。
文档编号G11C16/06GK101202111SQ200710301009
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者何信义, 陈嘉荣, 黄俊仁 申请人:旺宏电子股份有限公司