带有可变验证操作的非易失性存储器(nvm)的制作方法
【专利摘要】公开了带有可变验证操作的非易失性存储器(NVM)。一种编程/擦除(204,206)非易失性存储器(NVM)阵列(104)的方法，包括：基于所述NVM阵列的温度(112)确定第一数目(NREG)。所述第一数目的编程/擦除脉冲被施加(308)于所述NVM阵列。在开始施加之后已达到所述第一数目之后，首次执行所述NVM的第一验证(304)。
【专利说明】带有可变验证操作的非易失性存储器(NVM)
【技术领域】
[0001]本公开通常涉及非易失性存储器(NVM)，更具体地说，涉及执行可变数目验证操作的附M。
【背景技术】
[0002]典型的非易失性存储器(NVMS)使用电荷泵来生成在编程和擦除操作期间施加于存储器单元的擦除电压。选择用于编程和擦除操作的电压是基于存储器单元阈值电压分布的期望特性和被编程或擦除的单元的编程或擦除性能的。对于给定NVM，对于每一个相关节点，存在用于编程和擦除的确定的电荷泵电压。对于擦除，这通常是存储器单元上的栅极电压和井电压。对于编程，这通常是存储器单元上的栅极电压和漏极电压。
[0003]操作周期可以包括例如预编程、擦除、压缩和软编程的模式，电压脉冲序列在此期间被施加于存储器单元。每一个操作周期可以包括验证操作，以确保指定数目的存储器单元处于预期状态。验证操作在每一个电压脉冲序列被施加之后执行。如果单元没有通过验证，那么取决于被执行的特定操作，可以施加更高电压电平的其他电压脉冲序列，直到指定数目的存储器单元处于预期状态。被施加的电压脉冲序列数目通常随着存储器阵列生命周期龄期(Iifecycleage)的增加而增加。脉冲序列数目的增加影响了完成操作所需的时间量。此外，温度也会影响脉冲序列数目，脉冲序列数目随着龄期的增加而成比例地增力卩。擦除脉冲序列数目随着温度而降低。编程脉冲序列数目随着温度而增加。
[0004]因此，存在对于这样的擦除操作的需要，该擦除操作改进了在存储器寿命和擦除时间期间的擦除性能及可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]关于以下说明书以及附图，将会更好地理解本发明公开的好处、特征以及具有点。在附图中:
[0006]图1根据一个实施例，是非易失性存储器(NVM)装置的方框图。
[0007]图2是可以被图1的NVM装置执行的操作的一个实施例的流程图。
[0008]图3是可以被图1的NVM装置执行的擦除操作的一个实施例的流程图。
[0009]图4是可以用于图1的NVM装置的脉冲计数数据表的一个实施例。
[0010]图5是可以用于图1的NVM装置的另一个脉冲计数数据表的一个实施例。
【具体实施方式】
[0011]公开了非易失性存储器的方法和装置，其中在初步验证操作之后验证操作被暂停，直到选定数目的电压脉冲序列被施加于存储器单元阵列中的一些或所有。选定数目的电压脉冲序列可以基于温度和已经对阵列执行的操作数目。通过参考附图和以下书面描述可以更好地理解。
[0012]图1所示的是非易失性存储器(NVM)装置100，其具有电荷泵102、耦合于电荷泵102的存储器控制器106、稱合于控制器106的脉冲计数数据表110、稱合于控制器106的温度传感器112以及耦合于电荷泵102的NVM阵列104的集合。NVM阵列104通常包括行解码器、列解码器以及用于操作NVM阵列中的存储器单元的感测放大器(图中未显示)。控制器106控制NVM阵列104的操作，包括读取、编程和擦除。
[0013]脉冲计数逻辑108可以被包括在控制器106中，以确定在多种存储操作(例如预编程、擦除、压缩、软编程和编程操作)期间何时开始使用验证操作。脉冲计数逻辑108可以使用源自脉冲计数数据110的信息，以在基于先前施加的脉冲序列数目发起验证操作之前，确定是否增加用于施加于存储器单元的脉冲序列的数目。脉冲计数数据110可以被更新，以反映增加的数目。取决于被执行的操作，通过验证操作所需的脉冲序列的数目通常随着生命周期龄期和/或操作温度的变化而增加。脉冲计数数据110可以被实现为查找表、一个或多个公式、或其它合适的实现方式。脉冲计数数据110可以被存储用于一个或多个生命周期龄期，例如初始、100，000,200, 000和250，000个周期，以及用于一个或多个温度范围。在特别的生命周期龄期和温度范围内，脉冲计数逻辑108可以将因子(例如百分比)施加于脉冲计数，以生成用于在验证存储操作之前执行的指定数目脉冲序列的值。
[0014]现在参照图1和图2，图2显示了可以被图1的NVM装置执行的操作的一个实施例的流程图，包括预编程操作202、擦除操作204、压缩操作206以及软编程操作208。预编程操作202可以包括确定是否需要预编程操作以将NVM阵列104中的所有单元带入预编程电平。预编程阈值电压电平将取决于形成存储器单元的晶体管的配置/技术。对于擦除操作204，所有存储器单元的阈值电压被带入擦除电平。压缩操作206可以被执行，以确保所有存储器单元的阈值电压高于最小压缩电平。软编程操作208可以被执行，以确保所有存储器单元的阈值电压高于最小软编程电平。
[0015]电压脉冲序列被施加于NVM阵列104中的存储器单元。在施加指定数目的电压脉冲序列之后，验证操作被执行，以确保所有存储器单元的阈值电压高于(或低于)被执行操作的指定验证电平。一个或多个脉冲序列可以随后被施加于存储器单元，直到所有存储器单元的阈值电压高于或低于相应的指定验证电平。例如，擦除验证操作确保所有存储器单元的阈值电压低于擦除验证电平。软编程验证操作确保所有存储器单元的阈值电压高于软编程验证电平。相应验证操作可以在每一个后续脉冲序列被施加之后执行。在初始执行验证操作直到指定数目的脉冲序列被施加的延迟缩短了在生产测试和现场操作期间执行预编程、擦除、压缩和软编程操作所需的时间。正如本发明进一步描述的，如果自从先前操作以来施加的脉冲序列数目超过一定的量，则指定数目的脉冲也可以在执行验证操作之后被改变。
[0016]图3是用于执行可以在图1的控制器106的脉冲计数逻辑108内实现的擦除操作204的一个实施例的流程图。处理302可以包括将计数器N初始化为初始值，例如零(O)。处理304可以包括执行初步擦除验证操作，以确定所有存储器单元的阈值电压是否低于擦除验证电压电平。如果所有存储器单元的阈值电压低于擦除验证电平，则擦除验证操作被认为是已经通过或者是成功的。如果擦除验证操作未通过，处理306转移到处理308，在其中擦除脉冲序列被施加于存储器单元。一旦擦除脉冲序列被施加，处理310将计数器N递增一(1)，这指示已施加的擦除脉冲序列数目。处理312可以包括确定计数器N是否大于或等于指定数目的脉冲序列，正如在图3中由NREG指示的。如果计数器N大于或等于指定数目的脉冲序列NREG，处理312转移到处理304。如果计数器N小于指定数目的脉冲序列NREG，处理312转移到处理308。
[0017]如果处理306确定擦除验证通过，处理314确定计数器N是否大于脉冲计数数据值。脉冲计数数据值是从脉冲计数数据110 (图1)获得的。在所示的例子中，如果N减去余量值(例如，5)大于脉冲计数数据值，处理316用脉冲计数数据110内的计数器N的值来更新脉冲计数数据值。在一些实施例中，在特别的生命周期龄期和温度范围内的查找表中的值可以在处理316被更新。在其它实现方案中，被用于计算脉冲计数数据值的一个或多个等式的系数可以在处理316被更新。用于实现和更新脉冲计数数据值的其它合适的技术可以被使用。
[0018]在脉冲计数数据值在处理316被更新之后，处理318可以包括基于更新的脉冲计数数据值来更新指定数目的脉冲序列NREG。指定数目的脉冲序列NREG可以是脉冲计数数据值的百分比。百分比可以由用户来指定。较低的百分比将导致验证操作在较少数目的脉冲序列之后进行，而较高的百分比将导致验证操作在较大数目的脉冲序列之后进行。类似于更新的脉冲计数数据值，对于特别的温度范围和/或对应存储器阵列的生命周期龄期，更新的指定数目的脉冲序列NREG可以是特定的。
[0019]返回参照处理314，如果计数器N小于或等于脉冲计数数据值，则在余量值(例如，5个计数余量)之内，擦除操作204结束。控制器106随后可能执行压缩操作206 (图2)和软编程操作208 (图2)。
[0020]图4是可以用于图1的NVM装置100的脉冲计数数据表110的一个实施例。数据可以用于具有低于特别阈值(例如100，000周期)的生命周期龄期的NVM存储器装置。脉冲计数数据值和对应的指定数目的脉冲序列NREG可以被提供用于多个温度范围。NREG值将是对应脉冲计数数据值的百分比，例如50%、75%或95%。基于在存储器操作(例如预编程、擦除、压缩和软编程)期间将要开始的验证操作有多快，由用户可以设置其它合适的百分比值。
[0021]在所示的例子中，第一温度范围402从-40到O摄氏度变化，并且具有对应的脉冲计数数据值30。脉冲序列NREG的对应数目是15，其是脉冲计数数据值的50%。第二温度范围404从O到40摄氏度变化，并且具有对应的脉冲计数数据值28，以及脉冲序列NREG的数目是14。第三温度范围406从40到80摄氏度变化，并且具有对应的脉冲计数数据值26，以及脉冲序列NREG的数目是13。第四温度范围408从80到120摄氏度变化，并且具有对应的脉冲计数数据值24，以及脉冲序列NREG的数目是12。第五温度范围410从120到160摄氏度变化，并且具有对应的脉冲计数数据值22，以及脉冲序列NREG的数目是11。第六温度范围412从160到200摄氏度变化，并且具有对应的脉冲计数数据值20，以及脉冲序列NREG的数目是10。
[0022]注意，脉冲计数数据110可以包括更多或更少的温度范围、不同的脉冲计数数据值，并使用不同的百分比来确定指定数目的脉冲序列NREG。
[0023]图5是可以用于图1的NVM装置100的以表格形式的另一个脉冲计数数据表110的一个实施例。比较图4和图5，温度范围402-406和410-412的脉冲计数数据值保持相同。温度范围408已被更新，以反映在存储器阵列具有100，000周期的生命周期龄期之后执行擦除操作所需的脉冲序列数目的增加。在所示的例子中，用于温度范围408的脉冲计数数据已(从图4中的24)增加至34，以及指定数目的脉冲序列NREG(从图4中的12)变化至17。因此，对于温度范围408，在发起对应的验证操作之前执行的脉冲序列数目将从12增加至17。结果，由于延迟验证操作而节省的时间将随着存储器装置的生命周期龄期的增加而增加。此外，通过考虑在多种操作温度所需的脉冲序列数目的变化，脉冲计数数据110进一步改进了性能。
[0024]在预编程、擦除、压缩和软编程操作期间被施加的脉冲的最小数目可以在指定温度范围首次执行每一个操作之后被建立，并且可以被存储在能被脉冲计数逻辑108访问的存储器中。脉冲的最小数目对于每一个操作可以是不同的，例如，对于擦除操作，脉冲的最小数目可以是20个脉冲，而对于软编程操作，脉冲的最小数目可以是5个脉冲。脉冲的最小数目很可能取决于操作期间的温度以及擦除周期，并且可以针对每一个温度范围来存储不同的最小数目脉冲。
[0025]目前应了解，在一些实施例中，一种擦除非易失性存储器(NVM)阵列(104)的方法200包括:基于所述NVM阵列的温度(112)确定第一数目(NREG)，将所述第一数目擦除脉冲(308)施加于所述NVM阵列，以及在开始施加之后在已达到所述第一数目之后(312)首次执行所述NVM的第一验证(304)。
[0026]另一方面，所述方法可以包括:如果执行所述第一验证(304)确定擦除是不成功的，则在验证之后将附加擦除脉冲施加于所述NVM阵列。
[0027]另一方面，所述方法可以包括:基于成功擦除所述NVM阵列所需的擦除脉冲数目，确定所述第一数目是否应该被更新。
[0028]另一方面，所述方法可以包括:如果所述执行所述第一验证确定擦除是不成功的，则交替地施加擦除脉冲和执行验证，直到在已经施加了最大数目的擦除脉冲之后已经发生了下述组中的一个，该组包括:确定所述擦除已成功、或失败擦除。
[0029]另一方面，所述确定可以进一步特征在于:所述第一数目还基于已执行的擦除周期的数目。
[0030]另一方面，所述确定的进一步特征在于:所述第一数目还基于已执行的擦除周期的数目。
[0031]另一方面，所述确定的进一步特征在于:所述第一数目选自于多个数目，其中，所述多个数目对应于温度范围。
[0032]另一方面，所述确定的进一步特征在于:所述多个数目中的每一个受到在其对应的所述温度范围实现擦除所需的脉冲数目变化的影响。
[0033]另一方面，所述确定的进一步特征在于:所述多个数目中的每一个是在其对应的所述温度范围实现擦除所需的脉冲数目的百分比(图4、图5)。
[0034]另一方面，如果执行第一验证的步骤确定擦除是不成功的，则交替地施加擦除脉冲和执行验证，直到在已经施加了最大数目的擦除脉冲之后已经发生了下述组中的一个，该组包括:确定所述擦除已成功、或失败擦除。如果所述擦除已成功，则可以对所述NVM阵列执行压缩验证(206)。如果压缩验证未通过，则可以对所述NVM阵列执行压缩(206)。
[0035]在其它实施例中，一种非易失性存储器(NVM)，可以包括:NVM阵列(104);提供了用于生成擦除脉冲的电源的电荷泵(102);提供了指示所述NVM阵列的温度的信号的温度传感器(112);耦合于所述NVM阵列、所述温度传感器以及所述电荷泵的控制器(106)，其基于所述NVM阵列的温度确定第一数目(NREG);将所述第一数目的擦除脉冲(308)施加于所述NVM阵列；以及在已达到所述第一数目的擦除脉冲之后，首次执行所述NVM的第一验证(304)。
[0036]另一方面，如果所述控制器确定了擦除是不成功的，所述控制器可以交替地施加擦除脉冲和执行验证，直到已经发生了下述组中的一个，该组包括:确定所述擦除已成功、或最大数目的擦除脉冲。
[0037]另一方面，所述第一数目可以还基于已被执行的擦除周期(图4和图5)的数目。
[0038]另一方面，所述第一数目可以选自于多个数目(图4和图5)，其中所述多个数目对应于温度范围。
[0039]另一方面，所述多个数目中的每一个可以受在其对应的所述温度范围实现擦除所需的脉冲数目的变化的影响。
[0040]另一方面，所述多个数目中的每一个是在其对应的所述温度范围实现擦除所需的脉冲数目的百分比(图4和图5)。
[0041]在其它实施例中，一种擦除非易失性存储器(NVM)阵列(104)的方法，可以包括:基于所述NVM阵列的温度(112)，确定被施加于NVM阵列的擦除脉冲的第一数目(NREG);将所述第一数目的擦除脉冲施加(308)于所述NVM阵列；确定(312)所述第一数目的擦除脉冲是否被施加于所述NVM阵列；以及响应于确定所述第一数目擦除脉冲已经被施加于所述NVM阵列，验证(304、306) NVM阵列是否已被成功擦除。
[0042]另一方面，所述方法还可以包括，如果所述NVM未被成功擦除，将第一附加擦除脉冲施加于所述NVM阵列；以及在施加所述第一附加擦除脉冲之后，验证所述NVM阵列是否已被成功擦除。
[0043]另一方面，所述方法还可以包括，如果在施加所述第一附加擦除脉冲之后，所述NVM未被成功擦除，则将另外的附加擦除脉冲施加于所述NVM阵列，直到所述NVM已被成功擦除或已达到最大擦除脉冲计数，其中，在每一个另外的附加擦除脉冲之后，可以验证所述NVM阵列是否已被成功擦除。
[0044]另一方面，所述确定还可以的特征在于:所述第一数目基于成功擦除所述NVM阵列先前所需的擦除脉冲数目。(图4和图5)
[0045]因此，应了解本发明描述的架构仅仅是示范的，并且事实上实现相同功能的很多其它架构可以被实现。从抽象的但仍有明确意义上来说，为达到相同功能的任何元件的排列是有效的“关联”，以便实现所需功能。因此，本发明中为实现特定功能的任意两个元件的结合可以被看作彼此“相关联”以便实现所需功能，不论架构或中间元件。同样地，任意两个元件这样的关联也可以被看作是“可操作性连接”或“可操作性耦合”于对方以实现所需功能。
[0046]又如，在一个实施例中，本发明所公开的系统的说明元件位于单一集成电路上的电路或在相同装置内的电路。或者，例子可能包括任何数目的单独集成电路或彼此相联接的单独装置。又如，系统或其中的一部分可以是物理电路的软或代码表征或是能够转化成物理电路的逻辑表征。同样，系统可以在任何合适类型的硬件描述语言中被体现。
[0047]此外，本领域所属技术人员将认识到上述描述的操作之间的界限只是说明性的。多个操作可以组合成单一的操作，单一的操作可以分布在附加操作中，并且操作可以至少在时间上部分重叠被执行。而且，替代实施例可能包括特定操作的多个实例，并且操作的顺序在多种其它实施例中会改变。
[0048]虽然参照特定优选版本，本发明公开已被详细描述，其它版本和变体也是可能的并被考虑在内。例如，确定伴随特定阵列的电荷泵电压的其它技术可以被使用。本领域所属技术人员应认识到在不脱离附属权利要求所限定的精神和公开范围的情况下，他们可以很容易地将所公开的概念的特定实施例用作设计或修改执行本发明公开的相同目的的其它结构的基础。
【权利要求】
1.一种擦除非易失性存储器NVM阵列的方法，包括: 基于所述NVM阵列的温度，确定第一数目； 将所述第一数目的擦除脉冲施加于所述NVM阵列；以及 在开始施加之后在已达到所述第一数目之后，首次执行所述NVM的第一验证。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 如果执行所述第一验证的步骤确定擦除是不成功的，则在验证之后，将附加擦除脉冲施加于所述NVM阵列。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括: 基于成功擦除所述NVM阵列所需的擦除脉冲数目，确定所述第一数目是否应该被更新。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括: 如果执行所述第一验证的步骤确定擦除是不成功的，则交替地施加擦除脉冲和执行验证，直到在已经施加了最大数目的擦除脉冲之后已经发生了下述组中的一个，该组包括:确定所述擦除已成功、或失败擦除。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定的步骤的进一步特征在于:所述第一数目还基于已执行的擦除周期的数目。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定的步骤的进一步特征在于:所述第一数目还基于已执行的擦除周期的数目。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定的进一步特征在于:所述第一数目选自于多个数目，其中，所述多个数目对应于温度范围。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，确定的步骤的进一步特征在于:所述多个数目中的每一个受到在其对应的所述温度范围实现擦除所需的脉冲数目变化的影响。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定的步骤的进一步特征在于:所述多个数目中的每一个是在其对应的所述温度范围实现擦除所需的脉冲数目的百分比。
10.根据权利要求1所述的方法，其中， 如果执行第一验证的步骤确定擦除是不成功的，则交替地施加擦除脉冲和执行验证，直到在已经施加了最大数目的擦除脉冲之后已经发生了下述组中的一个，该组包括:确定所述擦除已成功、或失败擦除； 如果所述擦除已成功，则对所述NVM阵列执行压缩验证；以及 如果压缩验证未通过，则对所述NVM阵列执行压缩。
11.一种非易失性存储器NVM，包括: NVM阵列； 电荷泵，所述电荷泵提供用于生成擦除脉冲的电源； 温度传感器，所述温度传感器提供指示所述NVM阵列温度的信号； 控制器，所述控制器耦合于所述NVM阵列、所述温度传感器和所述电荷泵，所述控制器: 基于所述NVM阵列的温度，确定第一数目； 将所述第一数目的擦除脉冲施加于所述NVM阵列；以及 在已达到所述第一数目的擦除脉冲之后，首次执行所述NVM的第一验证。
12.根据权利要求11所述的NVM，其中，如果所述控制器确定擦除是不成功的，则所述控制器交替地施加擦除脉冲和执行验证，直到已经发生了下述组中的一个，该组包括:确定所述擦除已成功、或最大数目的擦除脉冲。
13.根据权利要求12所述的NVM，其中，所述第一数目还基于已被执行的擦除周期的数目。
14.根据权利要求13所述的NVM，其中，所述第一数目选自于多个数目，其中，所述多个数目对应于温度范围。
15.根据权利要求14所述的NVM，其中，所述多个数目中的每一个受到在其对应的所述温度范围实现擦除所需的脉冲数目变化的影响。
16.根据权利要求15所述的NVM，其中，所述多个数目中的每一个是在其对应的所述温度范围实现擦除所需的脉冲数目的百分比。
17.一种擦除非易失性存储器NVM阵列的方法，包括: 基于所述NVM阵列的温度，确定被施加于NVM阵列的擦除脉冲的第一数目； 将所述第一数目的擦除脉冲施加于所述NVM阵列； 确定所述第一数目的擦除脉冲是否被施加于所述NVM阵列； 响应于确定所述第一数目的擦除脉冲已经被施加于所述NVM阵列，来验证NVM阵列是否已被成功擦除。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括:如果所述NVM未被成功擦除，则: 将第一附加擦除脉冲施加于所述NVM阵列；以及 在施加所述第一附加擦除脉冲之后，验证所述NVM阵列是否已被成功擦除。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括:如果在施加所述第一附加擦除脉冲之后所述NVM未被成功擦除，则: 将另外的附加擦除脉冲施加于所述NVM阵列，直到所述NVM已被成功擦除或已达到最大擦除脉冲计数，其中，在每一个另外的附加擦除脉冲之后，验证所述NVM阵列是否已被成功擦除。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，确定的步骤的进一步特征在于:所述第一数目基于成功擦除所述NVM阵列先前所需的擦除脉冲数目。
【文档编号】G11C16/10GK104134459SQ201410180987
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2013年4月30日
【发明者】穆复宸, 王彦卓 申请人:飞思卡尔半导体公司