存储器系统和包括所述存储器系统的用户装置的制造方法_2

文档序号:8382072阅读:来源:国知局
元件或层。
[0046] 除非另外定义,否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本 发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的意义相同的意义。还将理解,诸如在通用字 典中定义的术语应被解释为具有与在现有技术的背景和/或本说明书中的意思一致的意 思,而不应被解释为理想化或过于形式化的意义,除非这里明确地如此表述。
[0047] 图1是示意性示出电荷撷取闪存单元的垂直结构的示图。
[0048] 参照图1,电荷撷取闪存单元(下文中称为"CTF单元")具有用于存储信息的信息 存储层1。信息存储层1包括依次堆叠在沟道2上的第一氧化物膜11、氮化物膜12和第二 氧化物膜13。这里,氮化物膜12可用作电荷撷取层。通过将编程电压施加到CTF单元的控 制栅极3并将预定电压(例如,0V)施加到沟道2来对CTF单元进行编程。沟道2可以是半 导体材料(例如,硅)。在偏压条件下,沿从控制栅极3到沟道2的方向形成电场;因此,电 荷通过电场从沟道2移动到电荷撷取层12。从而,CTF单元在该偏压条件下被编程。通过 将预定电压(例如,OV或高于OV的电压)施加到CTF单元的控制栅极3并将擦除电压(例 如,大约20V)施加到沟道2来对CTF单元进行擦除。当在该偏压条件下沿从基极(bulk) 到控制栅极的方向形成电场时,CTF单元被擦除。
[0049] 在图1中,通过编程在电荷撷取层12中撷取的电荷的位置是示例性的。要理解, 它们的位置根据CTF单元的特性而变化。随着时间流逝,通过编程在电荷撷取层12中撷取 的电荷会由于诸如电荷重排、到沟道2中的损耗(参见图1中沿竖直方向示出的箭头)、通 过氮化物膜12的迀移(参见图1中沿水平方向示出的箭头)等的各种现象而减少。这被 称为快速电荷损耗现象(fastchargelossphenomenon)。如果发生了快速电荷损耗现象, 则CTF单元的阈值电压可变低。此外,可发生关于被编程的CTF单元的阈值电压分布的下 降(dropping)和散布(spreading)。
[0050] 图2是示出由于快速电荷损耗现象而导致的CTF单元的阈值电压的变化的示图。 图3是示出根据快速电荷损耗现象变化的阈值电压分布的示图。
[0051] 在图2中,水平轴表示在执行编程操作后经过的时间,垂直轴表示被编程的CTF单 元的阈值电压。CTF单元可紧接在编程操作完成后具有目标阈值电压(例如,等于或高于验 证电压的电压)。在编程操作完成后随着时间的流逝,CTF单元的阈值电压可如图2中所示 逐渐地减小。原因是由于上述快速电荷损耗现象发生而导致电荷撷取层中的撷取电荷的损 耗。由此造成的电荷损耗影响了CTF单元的阈值电压。例如,CTF单元的阈值电压可减小。 CTF单元的阈值电压的变化表示读取失败。如图2中所示,被编程的CTF单元的阈值电压持 续地变化,直到经过了稳定时间tl,而在经过稳定时间tl后,被编程的CTF单元的阈值电 压没有变化。虽然在图2中示出了在经过稳定时间tl后被编程的CTF单元的阈值电压没 有变化的示例,但是在稳定时间tl后,被编程的CTF单元的阈值电压可能会变化。这里,要 注意,本发明构思涉及由于快速电荷损耗现象而导致的被编程的CTF单元的阈值电压的变 化。指示阈值电压的变化的曲线的形状是示例性的,本发明构思不限于此。
[0052] 参照图3,紧接在编程操作被执行后,被编程的CTF单元的阈值电压形成与"21"相 应的阈值电压分布(或目标阈值电压分布)。使用读取电压VRl读取包括在阈值电压分布 21中的CTF单元的数据。在这种情况下,CTF单元的数据被正常读取。在经过稳定时间tl 后,被编程的CTF单元的阈值电压形成与"22"相应的阈值电压分布。如果使用读取电压 VRl读取包括在阈值电压分布22中的CTF单元的数据,则CTF单元的数据可能不会被正常 读取。也就是,会发生读取失败。
[0053] 如果使用基于在编程操作被执行并且随后经过稳定时间tl后形成的阈值电压分 布22确定的读取电压VR2执行读取操作,则读取操作可被正常执行。然而,如果在经过稳 定时间tl之前执行读取操作,则如上所述,在使用读取电压VR2的情况下,会发生读取失 败。这意味着在编程完成时间和稳定时间tl之间将被执行的读取操作的读取条件(例如, 读取电压)必须改变。稍后将对此进行更全面地描述。本发明构思涉及控制在编程完成时 间和稳定时间tl之间将被执行的读取操作的读取条件(例如,读取电压或感测条件)。存 储器区域特性是自存储器区域被最后编程后的持续时间。例如,读取操作的读取条件可基 于在CTF单元的编程操作完成后经过的时间(下文中,称为"编程经过时间")而改变。自 存储器区域被最后编程后的持续时间可对应于编程经过时间。可通过根据CTF单元的编程 经过时间改变读取条件,防止由于快速电荷损耗现象而导致的读取失败。换言之,可通过根 据CTF单元的编程经过时间改变读取条件,实时地提高或优化用于确定由于快速电荷损耗 现象而变化的CTF单元的阈值电压的读取条件。
[0054] 图2中示出的阈值电压的变化是示例性的。阈值电压的改变速度和稳定时间tl 可以是不固定的而是可根据各种条件(例如,页、字线、耐久性、编程模式、擦除模式、读取 模式等)改变。阈值电压的改变速度和稳定时间tl可不限于特定的速度和时间。存储器 区域特性是存储器区域被最后编程的时间。在本发明构思中,考虑阈值电压的改变速度,将 编程完成时间和稳定时间tl之间的时间间隔划分成多个时区。将不同的读取条件分别分 配给各个时区。存储器区域被最后编程的时间可包括编程完成时间和稳定时间。使用时标 表(timemarktable)实时地管理关于编程完成后的CTF单元(或包括编程完成后的CTF 单元的页、包括编程完成后的CTF单元的字线、包括编程完成后的CTF单元的存储器块、包 括编程完成后的CTF单元的垫块(mat)(例如,多个存储器块)或包括编程完成后的CTF单 兀的芯片)的彳目息。也就是,这样的彳目息可在编程操作完成后存储在时标表中。之后,包括 编程完成后的CTF单元的页(或包括编程完成后的CTF单元的字线、包括编程完成后的CTF 单元的存储器块、包括编程完成后的CTF单元的垫块或包括编程完成后的CTF单元的芯片) 可被称为存储器区域。可管理时标表以选择性地包括被请求读取的存储器区域的信息。在 时标表包括被请求读取的存储器区域的信息的情况下,可基于存储在时标表中的被请求读 取的存储器区域的时区TZ实时地确定被请求读取的存储器区域的读取条件。从而,可根据 确定的读取条件执行读取操作。因此,可减少或防止由于快速电荷损耗现象而导致的读取 失败。
[0055] 图4是示意性示出根据本发明构思的实施例的存储器系统的框图。图5是示意性 示出根据本发明构思的实施例的在图4中示出的存储器控制器的时标表的示图。
[0056] 参照图4,根据本发明构思的实施例的存储器系统包括存储器控制器1200和由多 比特/多级非易失性存储器装置形成的存储介质1400。存储器控制器1200可被配置为根 据外部请求(例如,写入请求、读取请求、编程经过时间管理操作等)控制存储介质1400。 存储器控制器1200可被配置为在没有外部请求的情况下根据内部请求(例如,与突然断电 相关联的操作、损耗均衡(wear-leveling)操作、读回收(readreclaim)操作等)控制存 储介质1400。存储介质1400响应于存储器控制器1200的控制而操作,并用于存储数据信 息。存储介质1400可由一个或更多个存储器芯片形成。存储介质1400和存储器控制器 1200可通过一个或更多个通道彼此通信。例如,存储介质1400可包括NAND闪存装置。要 理解,用于实现存储介质1400的存储器装置不限于NAND闪存装置。具体地,用于实现存储 介质1400的存储器装置包括CTF单元。
[0057] 存储器控制器1200包括用于管理包括被编程的CTF单元的存储器区域的编程经 过时间的时标表1242。这里,术语"存储器区域"可用于指示页、字线、存储器块、垫块、芯片 等。如图5中所示,时标表1242包括多个时区条目TZEi,每个时区条目可存储用于识别存 储器区域的标识符(例如,物理地址)。可利用适合于使时标表1242的尺寸最小化的信息 来理想地管理包括在每个时区条目中的存储器区域。在图5中,示出了具有三个时区的时 标表1242。每个时区条目对应于不同范围的经过时间或不同范围的持续时间。要理解,时 标表1242的时区的数量不限于本公开。总的范围可对应于参照图2描述的稳定时间tl。 这里,分别与各个时区相应的每个范围的长度可彼此不同或彼此相等。可选地,假设分别与 各个时区相应的时间范围被划分成第一组和第二组,则属于第一组的时间范围可彼此不同 或彼此相等,属于第二组的时间范围可彼此不同或彼此相等。此外,属于第一组的时间范围 可不同于属于第二组的时间。然而,分别与各个时区相应的时间范围不限于本公开。
[0058] 在示例性实施例中,被编程的存储器区域的标识符可根据编程经过时间在时标表 1242内移动。例如,紧接在特定存储器区域被编程后,该特定存储器区域的标识符可被标 记在时区条目TZEl中。在经过与时区TZl的时间范围的结束相应的时间后,该特定存储器 区域的标识符可移动到时区条目TZE2中。此时,记录在时区条目TZEl中的该特定存储器 区域的标识符可被无效或消除。在经过与时区TZ2的时间范围的结束相应的时间后,该特 定存储器区域的标识符可移动到时区条目TZE3中。此时,记录在时区条目TZE2中的该特 定存储器区域的标识符可被无效或消除。在经过与时区TZ3的时间范围的结束相应的时间 后,该特定存储器区域的标识符可从时标表1242移除。可根据该方式管理关于被编程的存 储器区域的编程经过时间。
[0059] 在一个示例实施例中,时区TZi(i是等于或大于2的整数)可具有不同的读取条 件。
[0060] 参照图4,当接收到读取请求时,存储器控制器1200确定时标表1242是否包括被 请求读取的存储器区域的标识符。在时标表1242包括被请求读取的存储器区域的标识符 的情况下,存储器控制器1200控制存储介质1400根据与标记了被请求读取的存储器区域 的标识符的时区条目相应的读取条件信息来执行读取操作。与记录了被请求读取的存储器 区域的标识符的时区条目相应的读取条件信息可以以各种方式被提供给存储介质1400。例 如,可使用命令、数据、特定引脚等将读取条件信息提供给存储介质1400。如果时标表1242 不包括被请求读取的存储器区域的标识符,则存储器控制器1200控制存储介质1400根据 默认的读取条件信息(例如,与图2中示出的阈值电压分布22相应的读取条件)执行读取 操作。
[0061] 存储器控制器1200和非易失性存储器装置1400可构成直接安装在便携式电子装 置的板上的多媒体卡(MMC)或嵌入式MMC(eMMC)。然而,本发明构思不限于此。
[0062] 图6是示意性示出根据本发明构思的实施例的在图4中示出的存储器控制器的框 图。参照图6,存储器控制器1200包括作为第一接口的主机接口 1210、作为第二接口的存储 器接口 1220、中央处理单元(CPU) 1230、缓冲器存储器1240以及错误检测和校正电路1250。
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