专利名称：闪存装置及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种闪存装置及其驱动方法，特别是，涉及一种闪存装置及其驱动方法，其中该闪存装置可通过在编程或擦除操作中使用增阶脉冲编程(Incremental Step Pulse Programming，缩写为ISPP)结构来改变初始脉宽或初始偏压电平而缩短编程或擦除时间。
背景技术：
在如电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪存的非易失性内存装置中，通过信道热电子注入而将电子注入悬浮门以执行数据编程操作的非或(NOR)型非易失性内存装置已被广泛地应用。该NOR型非易失性内存装置由于电流限制而以字节为单位，亦即，以平行方式一次编程八个存储单元的数据，因此不利于编程速度。近来，通过Fowler-Nordheim(FN)穿隧作用而将电子注入悬浮门以执行数据编程操作并提供高容量及高集成性的与非(NAND)型闪存装置已由于上述NOR型非易失性内存装置的问题而被提出。因NAND型闪存装置在数据编程操作中需要小操作电流，故很容易以芯片中的升压电路对该NAND型闪存装置供以电流，且该装置很容易由单一电流所操作。据此，该NAND型式闪存装置可以页为单位在连接至选定字线的存储单元上执行数据编程操作，亦即共同对存储单元编程，并因此而增快编程速度。
在该NAND型闪存装置的数据编程操作中，若由步骤非齐性(heterogeneity)所引起的编程特性非齐性很严重的话，则连接至选定字线的存储单元间的编程速度差会增大，并增加编程和验证操作的重复次数，而编程速度会因此降低。在此，由步骤非齐性所引起的编程速度非齐性会在选定字线的存储单元间产生约为两种的编程时间差。因此，在重复施加具有相同脉冲电压值和相同脉冲时间宽度的单纯编程脉冲方法中，必须执行约100次的编程及验证操作。在此情况中，转换编程以及验证操作的电压所花费的时间会远大于施加编程电压所花费的时间，且其会导致低编程速度。为解决上述问题，必须将编程及验证操作的次数限制为10次左右。为此，一般的重复施加单纯编程脉冲方法需要使用具有稍高脉冲电压值的编程脉冲。然而，具有最高编程速度的存储单元会被重复编程，因此编程门限电压的非齐性会增加。
故为解决上述问题，一种NAND型闪存装置的新编程方法已被公开在“95ISSCC(一种具有ISPP结构的3.3V 32MbNAND闪存)p128～(95ISSCC(‘A3.3V 32Mb NAND Flash Memory with ISPP scheme’))”中，且其可限制编程及验证操作的次数而不会增加编程门限电压的非齐性。根据ISPP结构，当重复执行编程操作时，施加于选定字线的高编程电压被设为根据编程操作次数的增加量而逐渐增大的可变电压值，而施加于位线的电压则被设为与编程操作次数无关的预定电压值。因此，当执行数据编程操作时，编程电压差会依编程操作次数增加而逐渐增大。
在使用ISPP结构的数据编程操作中，存储单元根据编程操作次数的增加量而被编程。即使编程门限电压增加，逐渐增大的编程字线电压仍可补偿悬浮门电位的降低。故施加于存储单元的隧道氧化膜的电场会永远保持恒量。
然而，如图1A和图1B所示，在编程或擦除操作中固定地对所有的页施加初始脉宽或初始偏压电平。在编程或擦除特性因步骤改变或循环改变而衰退的情况下，则在施加初始编程或擦除脉冲的过程中单元的门限电压几乎不会改变。因此，整个编程或擦除时间会增加。
发明内容
本发明针对一种闪存装置及其驱动方法，所述闪存装置可通过在编程或擦除操作中使用ISPP结构来改变初始脉宽或初始偏压电平而缩短编程或擦除时间。
此外，本发明针对一种闪存装置及其驱动方法，所述闪存装置可通过存储在编程或擦除操作中用于通过至少一位的第一页单元的脉宽或偏压电平，并在随后的编程或擦除操作中使用所存储的脉宽或偏压电平当做初始脉宽或初始偏压电平而缩短整个编程或擦除时间。
本发明的一个方面是提供一种闪存装置，所述闪存装置包含存储单元；脉冲信息寄存器，用于存储脉冲电平信息；控制器，用于根据编程命令而产生第一控制信号，并根据存储单元的编程状态产生第二控制信号；脉冲计数器，用于根据来自控制器的第一控制信号而自脉冲信息寄存器接收脉冲电平信息，并根据所述信息而执行计数操作；脉冲产生器，用于通过根据来自脉冲计数器的计数信号确定脉冲电平而产生预定脉冲，并根据来自控制器的第二控制信号而对存储单元施加脉冲；感测放大器，用于验证存储单元的编程状态，并在至少一位的对应单元的单元达到验证电平时产生通过标志；以及逻辑单元，用于通过逻辑组合通过标志以及通知脉冲信息寄存器是否具有初始值的初始标志而产生更新标志以更新存储在脉冲信息寄存器中的脉冲电平。
该闪存装置最好使用偏压电平来代替脉冲电平，且该闪存装置最好用于擦除操作中而非编程操作中。
该闪存装置最好还包括反相器，用于使所述初始标志反相。
该逻辑单元最好包括与非门。
根据本发明的另一方面，提供一种驱动闪存装置的方法，包含步骤将用于在编程操作中通过至少一位的第一页单元的第一脉冲电平存储为脉冲信息；在第二页的编程操作中使用所述第一脉冲电平来当做初始脉冲电平；通过存储用于通过至少一位的第二页单元的第二脉冲电平来更新所述脉冲信息；以及在随后一页通过使用已更新的脉冲信息来执行编程操作，并通过存储用于通过至少一位的一对应页单元的脉冲电平来更新所述脉冲信息。
驱动该闪存装置的方法最好使用偏压电平来代替脉冲电平，且该方法最好用于擦除操作中而非编程操作中。
图1A和图1B为说明使用ISPP结构以执行编程或擦除操作的一般脉宽和偏压电平波形图；图2为说明根据本发明的一种闪存装置的结构的方框图；以及图3A和图3B为说明根据本发明而使用ISPP结构以执行编程或擦除操作的脉宽和偏压电平的波形图。
符号说明110控制器120脉波计数器130脉波资讯暂存器
140脉波产生器150记忆体胞元160感测放大器170反及(NAND)闸180反向器ctrl1第一控制信号ctrl2第二控制信号具体实施方式
现在将参照附图详细说明根据本发明的一优选具体实施例的闪存装置及其驱动方法。
图2为说明根据本发明的闪存装置的结构的方框图。该闪存装置可通过存储使用ISPP结构以在编程或擦除操作中通过至少一位的一页单元的脉宽或偏压电平，并在随后的编程或擦除操作中使用所存储的脉宽或偏压电平当做初始脉宽或初始偏压电平来缩短整个编程或擦除时间。
脉冲信息寄存器130会存储初始脉宽或初始偏压电平信息。控制器110根据编程或擦除命令而产生第一控制信号ctrl1，使得脉冲计数器120可由脉冲信息寄存器130接收初始脉宽或初始偏压电平信息，并根据该信息而执行计数操作。脉冲产生器140，根据来自脉冲计数器120的计数信号来确定脉宽或偏压电平以产生脉冲。对存储单元150施加脉冲产生器140所产生的脉冲或偏压，以在存储单元150上执行编程或擦除操作。根据来自控制器110的第二控制信号ctrl2来确定对存储单元150施加脉冲产生器140所产生的脉冲或偏压。在对存储单元150施加脉冲后，感测放大器160会感测存储单元150的特性是否不同于目标电平。在此，当至少一位的对应单元的单元达到验证电平并通过时，感测放大器160会产生一位通过标志和编程或擦除状态信号，并将编程或擦除状态信号输入控制器110。控制器110会根据该状态信号而产生第二控制信号ctrl2，以确定对存储单元150施加由脉冲产生器140所产生的脉冲或偏压。另外，该通过标志和通知被反相器180反相的脉冲信息寄存器130是否具有初始值的初始标志会被输入NAND 170。NAND门170会通过与非(NANDing)通过标志和初始标志而产生更新标志。在脉冲信息寄存器130通过更新标志而具有初始值的情况下，对应脉宽或偏压电平被更新。在随后的编程或擦除操作中，该信息被用来当作初始脉宽或初始偏压电平，因此可省略不影响单元状态的施加初始脉冲步骤。据此，整个执行时间可通过根据单元的编程或擦除特性可编程地调整初始脉冲而缩短。
图3A和图3B为说明根据本发明而使用ISPP结构以执行编程或擦除操作的脉宽和偏压电平的波形图。当使用预定脉宽和预定偏压电平以编程或擦除NAND型闪存装置时，若用于通过存储单元的预定区域的脉宽和偏压电平，如，至少一位的第一页单元为A，则A的信息会被存储在脉冲信息寄存器中。其后，施加A的脉宽和偏压电平以编程或擦除第二页。若用于通过至少一位的第二页单元的脉宽和偏压电平为B，则B的信息会被存储在脉冲信息寄存器中。亦即，用于通过至少一位的一页单元的脉宽和偏压电平信息会在脉冲信息寄存器中更新并被用来编程或擦除随后一页。
如上所述，根据本发明，该闪存装置可通过循环和通过存储使用ISPP结构以在编程或擦除操作中通过至少一位的第一页单元的脉宽或偏压电平，并在随后的编程或擦除操作中使用存储的脉宽或偏压电平来当作初始脉宽或初始偏压电平，而缩短整个编程或擦除时间并改善可靠度。
虽然结合附图中说明的本发明的实施例而说明本发明，但是本发明并不被局限于此。很显然，在不偏离本发明的发明范围及精神的情况下，本技术领域人员可对本发明作出各种替代、修改和改变。
权利要求
1.一种闪存装置，包含存储单元；脉冲信息寄存器，用于存储脉冲电平信息；控制器，用于根据编程命令产生第一控制信号，并根据所述存储单元的编程状态产生第二控制信号；脉冲计数器，用于根据来自所述控制器的第一控制信号而自所述脉冲信息寄存器接收脉冲电平信息，并根据所述信息而执行计数操作；脉冲产生器，用于根据来自所述脉冲计数器的计数信号来决定脉冲电平以产生预定脉冲，并根据来自所述控制器的第二控制信号而对存储单元施加所述脉冲；感测放大器，用于验证所述存储单元的编程状态，并在至少一位的对应单元的单元达到验证电平时产生通过标志；以及逻辑单元，用于通过逻辑组合通过标志以及通知脉冲信息寄存器是否具有初始值的初始标志而产生更新标志来更新存储在所述脉冲信息寄存器中的脉冲电平。
2.如权利要求1所述的装置，其使用偏压电平来代替脉冲电平。
3.如权利要求1所述的装置，其用于擦除操作中而非编程操作中。
4.如权利要求1所述的装置，还包括反相器以使初始标志反相。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述逻辑单元包括与非门。
6.一种驱动闪存装置的方法，包括步骤存储在编程操作中用于通过至少一位的第一页单元的第一脉冲电平以作为脉冲信息；在第二页的编程操作中使用所述第一脉冲电平作为一初始脉冲电平；通过存储用于通过至少一位的第二页单元的第二脉冲电平来更新所述脉冲信息；以及通过使用所更新的脉冲信息在随后一页执行编程操作，并存储用于通过至少一位的对应页单元的脉冲电平以更新脉冲信息。
7.如权利要求6所述的方法，其使用偏压电平来代替脉冲电平。
8.如权利要求6所述的方法，其用于擦除操作中而非编程操作中。
全文摘要
本发明公开了一种闪存装置及其驱动方法，其中所述闪存装置可通过循环和通过存储使用ISPP结构以在编程或擦除操作中通过至少一位的第一页单元的脉宽或偏压电平，并在随后的编程或擦除操作中使用所存储的脉宽或偏压电平来当作初始脉宽或初始偏压电平，而缩短整个编程或擦除时间并改善可靠度。
文档编号G11C16/34GK1697084SQ200510006340
公开日2005年11月16日 申请日期2005年1月26日 优先权日2004年5月14日
发明者王钟铉 申请人:海力士半导体有限公司