非易失性存储器器件以及操作该非易失存储器器件的相应方法与流程

本解决方案涉及一种具有改进的单元循环的非易失性存储器器件，以及用于操作非易失存储器器件的相应方法。

背景技术：

1、以下描述将参考要通过fowler-nordheim(fn)隧穿效应擦除的非易失性存储器器件，例如闪存、页闪存或e-stm(嵌入式选择沟槽存储器)类型的存储器器件，而不意味着任何通用性损失。

2、如已知的，如图1示意性所示，非易失性存储器器件(例如闪存型)的浮栅型存储器单元1通常包括：体区2，例如具有p型掺杂，设置在半导体材料(例如硅)的衬底3中；源区4和漏区5，例如具有n型掺杂，设置在体区2的表面部分内；浮栅区6，布置在体区2上方，并通过隧道氧化物区7与相同体区2分离；以及控制栅极区8，其布置在浮置栅极区6上方并且通过中间氧化物(所谓的“ono”)区9与浮置栅极区6分离。

3、为了存储信息，电荷从衬底3注入浮动栅极区域6(编程操作)，从而改变存储器单元1的阈值，即，施加在控制栅极区域8和源极区域4之间的电压，以接通存储器单元1并且获得源极区域3和漏极区域5之间的电流传导。

4、在向控制栅极区域8施加适当的偏置电压时，读取操作检测存储器单元1的传导特性，从该传导特性能够获得存储的信息。

5、用于擦除信息的擦除操作设想经由电子提取来去除存储在浮栅区6中的电荷。特别是，该操作需要(如图1所示)在体区2和控制栅极区8之间施加高电场，体区2被带到高正值电压(例如+10v)，控制栅极区域8被带到高负值电压(例如-10v)。以已知的方式，产生的高电场足以触发fn隧穿效应，这引起电子的移动，电子从浮栅区6迁移通过隧道氧化物区7(再次，如图1示意性所示)。

6、特别地，存储器操作，例如擦除操作，通常在属于例如非易失性存储器器件的相同块、扇区或页的一组或一集合的存储器单元1上同时执行，这些单元因此在相同擦除操作中被一起擦除。

7、显然，只有当施加的电场具有足以触发fn隧穿效应的值时，擦除处理才有效。

8、以已知的方式，为了检查正在执行的存储器操作(编程或擦除)的正确性，在每个存储器操作之后执行读取(验证)操作，以验证已经执行了正确的擦除或编程。

9、如图2所示，验证操作包括读取存储器单元内容，向同一存储器单元1的控制栅极区域8施加验证读取电压vread，并读取在存储器单元中流动的电流值，以检查其传导特性(电流值与阈值电压值相关联)。

10、如果电压阈值vth(如图2所示，其中存储器单元1的数量显示在y轴上)的分布高于具有预定值的编程验证电压电平(pv)，则认为编程操作成功；同样，如果电压阈值(vth)分布(也如图2所示)低于也具有预定值的擦除验证电压电平(ev)，则认为擦除操作成功。

11、如图2所示，验证读取电压vread的值介于擦除验证电压电平ev(具有负值)和编程验证电压电平pv(具有正值)之间；例如，验证读取电压vread具有大约0v的值。

12、以已知的方式，nvm单元由于循环(即，相同存储器单元1经历的编程/擦除循环的重复)而老化；特别是，老化在电池氧化物中产生陷阱，可以捕获/释放电子(这种效应称为“俘获”/“去俘获”)。

13、电子俘获/去俘获确定单元阈值随时间的偏移；该移位由电场和高温激活。循环(即单元老化)使陷阱生成现象逐渐恶化。

14、特别是，图3a和3b分别显示了在“新”存储器单元(图3a)和老化或“重度循环”存储器单元的情况下(图3b)，烘烤操作(即高温数据保持测试)后的单元阈值电压vth与烘烤前的相同阈值电压值vth的偏移。

15、在这两种情况下，烘烤(以及所涉及的相关高温)确定阈值电压vth的偏移，其绝对值减小(在编程和擦除存储器单元的情况下)；对于老化的单元，该偏移明显更高，其阈值电压分布经历朝向读取电压电平vread的更大偏移。

16、如图3a和3b所示，擦除验证(ev)和编程验证(pv)电平因此必须考虑到老化单元上的捕获/去捕获的最大电平来设置，以便仍然可以保证数据保持。然而，这会导致存储器单元在新或轻微老化时过度编程或过度擦除，加速老化(众所周知，老化与隧道氧化物中流动的电荷量有关)。

技术实现思路

1、实施例提供了非易失性存储器器件中的改进的单元循环解决方案，允许至少部分地克服上述问题。

技术特征：

1.一种非易失性存储器器件，包括：

2.根据权利要求1所述的器件，其中所述控制单元被配置为使用自适应修改的验证电平来控制所述存储器操作是否已经成功。

3.根据权利要求1所述的器件，其中所述控制单元被配置为基于指示所述存储器单元的所述老化的老化信息来自适应修改所述验证电平的值。

4.根据权利要求3所述的器件，其中所述控制单元被配置为从所述存储器器件的配置存储器中检索指示所述存储器器件的所述老化的老化信息。

5.根据权利要求4所述的器件，其中所述控制单元被配置为使用查找表来确定所述验证电平的所述自适应修改值，并且其中所述验证电平的值与用于所述老化信息的相应值相关联地存储。

6.根据权利要求5所述的器件，其中所述老化信息与由所述偏置级提供的所述偏置配置相关联，所述偏置配置已经允许成功地执行一个或多个先前存储器操作。

7.根据权利要求4所述的器件，其中所述控制单元被配置为使函数来确定所述验证电平的自适应修改值，以基于所述老化信息计算所述验证电平。

8.根据权利要求7所述的器件，其中所述老化信息与由所述偏置级提供的所述偏置配置相关联，所述偏置配置已经允许成功地执行一个或多个先前存储器操作。

9.根据权利要求1所述的器件，其中所述存储器单元为浮栅型，每个存储器单元都包括体区和控制栅区，其中所述存储器操作包括所述存储器单元的擦除操作，并且所述偏置配置包括能够应用于所述存储器单元的所述控制栅区和所述体区之间的电压。

10.根据权利要求1所述的器件，其中所述控制单元被配置为：

11.根据权利要求1所述的器件，其中所述验证电平包括擦除验证电平和编程验证电平中的一者或两者，所述擦除验证电平用于验证擦除存储器操作，并且所述编程验证电平用于验证编程存储器操作。

12.一种用于操作非易失性存储器器件的方法，其中所述存储器器件包括具有多个存储器单元的存储器阵列、操作地耦合到所述存储器阵列的控制单元、能够由所述控制单元控制并且被配置为将偏置配置应用于所述存储器单元以执行存储器操作的偏置级、以及耦合到所述存储阵列并且能够由所述控制单元控制以基于验证电平验证所述存储器操作是否已经成功的读取级，所述方法包括：

13.根据权利要求12所述的方法，还包括使用动态调整的所述验证电平来验证所述存储器操作是否已经成功。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括基于指示所述存储器单元的所述老化的老化信息来动态修改所述验证电平的值。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括从配置存储器检索与所述存储器器件的老化相关联的所述老化信息。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括使用查找表确定所述验证电平的自适应修改值，其中所述验证电平的值与所述老化信息的相应值相关联地储存。

17.根据权利要求15所述的方法，还包括使用函数来确定所述验证电平的所述自适应修改值，以基于所述老化信息计算所述验证电平。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述老化信息与由所述偏置级提供的所述偏置配置相关联，所述偏置配置允许成功地执行一个或多个先前存储器操作。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述老化信息包括对在一个或多个先前存储器操作中擦除存储器单元组所需的电压偏置电平，所述先前存储器操作是擦除操作。

20.根据权利要求12所述的方法，其中所述验证电平包括擦除验证电平和编程验证电平中的一者或两者，所述擦除验证电平用于验证擦除存储器操作，并且所述编程验证电平用于验证编程存储器操作。

技术总结
本公开的实施例涉及非易失性存储器器件以及操作该非易失存储器器件的相应方法。在一个实施例中，非易失性存储器器件包括具有多个存储器单元的存储阵列、操作地耦合到存储阵列的控制单元、由控制单元控制并被配置为对存储器单元应用偏置配置以执行存储器操作的偏置级，以及耦合到存储器阵列并由控制单元可控的读取级，读取级被配置为基于验证电平来验证存储器操作是否成功，其中控制单元被配置为根据存储器单元的老化自适应地修改验证电平的值。

技术研发人员：F·拉罗萨,A·康特,F·莫甘
受保护的技术使用者：意法半导体股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13