用于读取非易失性存储元件的位线电流跳变点调制的制作方法_5

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元相连的字线的位置。在步骤2202中,系统使用在步骤2200中获得的信息来确定持续时间(或选通时间),其中,如果验证电压超过阈值电压,则电流在所述持续时间期间流过正在被验证的存储单元。在一个实施例中,该持续时间依赖于以下二者:正在被验证的存储单元的位置;以及针对其正在验证存储单元的数据状态。例如,在一些情况下,对于给定的存储单元,在Vvl (参照图8)被施加于控制栅时通过存储单元的电流与在Vv2至Vv7中的一个或更多个被施加于存储单元时通过存储单元的电流可能会足够显著地不同,使得该电流流动的持续时间可能必须相应地变化。在步骤2204中,系统使感测电路中的电荷存储器件预充电至预定电压。如上所说明地,在一些实施例中,该预充电电压可能依赖于正在被验证的数据状态。
[0127]在步骤2206中,对于正在被验证的数据状态,系统将适当的验证电压施加于存储单元所连接的字线,将存储单元所连接的位线的电压水平保持在恒定值处。例如(参照图8),如果系统正在验证存储单元是否已经被正确地编程至S7,则在步骤2206中,系统将Vv7施加于与正在被验证的存储单元的控制栅相连的字线。在步骤2202中所确定的持续时间期间施加验证电压。在步骤2208中,当在步骤2206期间将验证电压施加于存储单元的控制栅时并且在保持恒定的位线电压时,系统对流过正在被验证的存储单元的电流进行感测。如上所述,在一个实施例中,对该电流进行感测可能涉及:对在步骤2204中预充电的电荷存储器件上的电压改变进行感测以及对该电压改变是否超过预定量进行感测。对于该实施例,所感测的电压改变依赖于在步骤2202中确定的持续时间,并且因此依赖于正在被验证的存储单元的位置。
[0128]系统可以通过测试电荷存储器件在选通时间之后的电压来对电荷存储器件的电压改变进行测试。如果电荷存储器件的电压在参考值以下,则假定通过存储单元的电流大于参考电流;因此所测试的参考电压(Vv)大于或等于存储单元的阈值电压(步骤2210)并且验证处理未通过(步骤2212)。如果电荷存储器件的电压不在参考以下,则假定通过存储单元的电流不大于参考电流;因此,所测试的参考电压(Vv)小于存储单元的阈值电压(步骤2210)并且验证处理通过(步骤2214)。
[0129]图23为描绘用于在编程处理期间执行验证的处理的一个实施例的流程图。图23中描绘的方法为图20A的处理的一个示例性实现,或者为图11的步骤574的一个示例性实现。在图23的步骤2300中,系统将感测确定正在被感测的存储单元的位置。在一些实施例中,系统获得的关于正在被感测的存储单元的位置的信息是相对于正在感测存储单元的感测电路(诸如感测电路系统470)而言的。在另一些实施例中,关于正在被感测的存储单元的位置的信息包括正在被感测的存储单元的块地址,然而在其他实施例中,该信息包括正在被感测的存储单元的字线地址。在步骤2302中,系统将基于正在被感测的一个或多个存储单元的位置来确定/调节电荷存储器件600的用于中间电压比较点Vin的预充电电压。在步骤2304中,系统将基于正在被感测的存储单元的位置来确定/调节电荷存储器件600的用于最终验证比较值Vf的预充电电压。在一些实施例中,执行步骤2302,但是不执行步骤2304。在其他实施例中,执行步骤2304,但是不执行步骤2302。在一些实施例中,步骤2302和2304 二者均被执行。
[0130]在步骤2306中,在将存储单元所连接的位线的电压水平保持在恒定值处的同时,向用于正在被编程和验证的所选存储单元的字线施加电压。该字线电压是基于正在被验证的数据状态而施加的。如上所说明地,不同的控制栅电压用于验证至不同数据状态的编程。如上所讨论地,对于每个数据状态,将存在两个感测操作:一个感测操作针对各自的Vf以及一个感测操作针对各自的Vint。对于给定的数据状态,将把相同的字线电压施加于字线以用于两个感测操作。在步骤2308中,对于第一感测操作,系统将在电压(参见步骤806)被施加于字线时使用用于Vint的预充电电压来感测通过存储单元的电流。步骤2308为第一感测操作。在步骤2312中,系统将在相同电压被施加于字线时使用用于Vf的预充电电压来感测通过存储单元的电流。步骤2312为第二感测操作。步骤2308通过感测在将电压水平施加于控制栅(参见步骤2306)时非易失性存储器件是否具有小于电流水平Iint的电流水平来有效地测试非易失性存储器件是否具有至少Vint的阈值电压。注意,电流水平Iint表示在特定位置处的存储单元的阈值电压水平Vint。步骤2312通过感测在施加与步骤2308中相同的控制栅电压时非易失性存储器件是否具有小于电流水平If的电流水平来有效地测试非易失性存储器件是否具有阈值电压Vf。步骤2302包括基于(根据)正在被感测的存储单元的位置来调节Iint并且步骤2304包括基于(根据)正在被感测的存储单元的位置来调节If,以使得由经调节的一个或更多个电流水平表示的阈值电压之间的差异关于正在被感测的一个或多个存储单元的位置是恒定的。即,△关于正在被感测的一个或多个存储单元的位置保持恒定。
[0131]如果确定存储单元的阈值电压大于或等于Vf (参见步骤2314),则在步骤2322中,对于该特定的编程处理,锁定该存储单元以防止进一步编程。在一些实施例中,省略步骤2322,使得在锁定存储单元时不终止对存储单元的感测,并且系统继续进行至下一操作。省略步骤2322可能在以下方面是有用的:避免在与锁定存储单元相关联的稳定时间方面的延迟。然而,如果确定存储单元的阈值电压小于Vf,则测试存储单元的阈值电压是否大于或等于Vint (步骤2316)。如果存储单元中的阈值电压大于或等于Vint,则在步骤2320中,如上面所讨论地将位线电压升高至Vs,以使编程变慢并且进入精细阶段。在一些实施例中,省略步骤2320以避免改变位线电压水平。如果阈值电压在Vint以下,则在步骤2318中,将位线电压保持在Vs处,使得可以执行另外的粗略编程。
[0132]在一个实施例中,步骤2314和2316被实现成确定:在从步骤2306起将电压施加于字线时,如果非易失性存储元件具有小于Iint的电流,则非易失性存储元件具有大于Vf的阈值电压。如果非易失性存储元件具有小于Iint的电流,则非易失性存储元件具有大于Vint的电压。如果非易失性存储元件具有小于电流水平Iint并且大于If的电流,则非易失性存储元件具有在Vint与Vf之间的阈值电压。如果非易失性存储元件具有大于或等于Iint的电流,则非易失性存储元件的阈值电压小于Vint。如上关于图11所讨论地,在将公共编程脉冲施加于非易失性存储元件的控制栅之后并且出于验证非易失性存储元件是否响应于先前编程脉冲而被适当地编程的目的,执行图23的处理。
[0133]图24是描绘用于在编程处理期间执行验证的处理的一个实施例的流程图。图24中描绘的方法是图20A的处理的一个示例性实现,或者为图11的步骤574的一个示例性实现。在图24的步骤2400中,系统将感测确定正在被感测的存储单元的位置。在一些实施例中,系统获得的关于正在被感测的存储单元的位置的信息是相对于感测存储单元的感测电路而言的。在另一些实施例中,关于正在被感测的存储单元的位置的信息包括正在被感测的存储单元的块地址,然而在其他实施例中,该信息包括正在被感测的存储单元的字线地址。在步骤2402中,系统将基于正在被感测的一个或多个存储单元的位置来确定/调节用于中间电压比较点Vint的选通时间。在步骤2404中,系统将基于正在被感测的存储单元的位置来确定/调节用于最终验证比较值Vf的选通时间。在一些实施例中,执行步骤2402,但是不执行步骤2404。在其他实施例中,执行步骤2404,但是不执行步骤2402。在一些实施例中,步骤2402和2404 二者均被执行。
[0134]在步骤2406中,在将存储单元所连接的位线的电压水平保持在恒定值处的同时,向用于正在被编程和验证的所选存储单元的字线施加电压。该字线电压是基于正在被验证的数据状态而施加的。如上所说明地,不同的控制栅电压用于验证至不同数据状态的编程。如上所讨论地,对于每个数据状态,将存在两个感测操作:一个感测操作针对各自的Vf以及一个感测操作针对各自的Vint。对于给定的数据状态,将把相同的字线电压施加于字线以用于两个感测操作。在步骤2408中,对于第一感测操作,系统将在电压(参见步骤2406)被施加于字线时使用用于Vint的预充电电压来感测通过存储单元的电流。步骤2408为第一感测操作。如图26中更详细说明地,系统在对已经流过正在被感测的存储单元的电流是否超过预定值进行感测之前等待步骤2402中确定的选通时间。在步骤2412中,系统将在相同的电压被施加于字线时使用用于Vf的预充电电压来感测流过存储单元的电流。步骤2412为第二感测操作。如在图26中更详细说明地,系统在对已经流过正在被感测的存储单元的电流超过预定值进行感测之前等待步骤2404中确定的选通时间。步骤2408通过感测在将电压水平施加于控制栅(参见步骤2406)时非易失性存储元件是否具有小于电流水平Iint的电流来有效地测试非易失性存储元件是否具有至少Vint的阈值电压。注意,电流水平Iint表示在特别位置处的存储单元的阈值电压水平Vint。步骤2412通过感测在施加与步骤2408中相同的控制栅电压时非易失性存储元件是否具有小于电流水平If的电流来有效地测试非易失性存储元件是否具有Vf的阈值电压。步骤2402包括基于(根据)正在被感测的一个或多个存储单元的位置来调节Iint以及步骤2404包括基于正在被感测的一个或多个存储单元的位置来调节If,使得由经调节的一个或更多个电流水平表示的阈值电压之间的差异关于正在被感测的一个或多个存储单元的位置是恒定的。即,A关于正在被感测的一个或多个存储单元的位置保持恒定。
[0135]如果确定存储单元的阈值电压大于或等于Vf (参见步骤2414),则在步骤2422中,对于该特定的编程处理,锁定该存储单元以防止进一步编程。在一些实施例中,省略步骤2422,使得在锁定存储单元时不终止对存储单元的感测,并且系统继续进行至下一操作。省略步骤2422可能在以下方面是有用的:避免在与锁定存储单元相关联的稳定时间方面的延迟。然而,如果确定存储单元的阈值电压小于Vf,则测试存储单元的阈值电压是否大于或等于Vint (步骤2416)。如果存储单元中的阈值电压大于或等于Vint,则在步骤2420中,如上所讨论地将位线电压升高至Vs以使编程变慢并且进入精细阶段。在一些实施例中,省略步骤2420,以避免改变位线电压水平。如果阈值电压在Vint以下,则在步骤2418中,将位线电压保持在Vs处,使得可以执行另外的粗略编程。
[0136]在一个实施例中,步骤2414和2416被实现成确定:在从步骤2406起将电压施加于字线时,如果非易失性存储元件具有小于Iint的电流,则非易失性存储元件具有大于Vf的阈值电压。如果非易失性存储元件具有小于Iint的电流,则非易失性存储元件具有大于Vint的阈值电压。如果非易失性存储元件具有小于电流水平Iint并且大于If的电流,则非易失性存储元件具有在Vint与Vf之间的阈值电压。如果非易失性存储元件具有大于或等于Iint的电流,则非易失性存储元件的阈值电压小于Vint。如上关于图11所讨论地,在将公共编程脉冲施加于非易失性存储元件的控制栅之后并且出于验证非易失性存储元件是否响应于最先前的编程脉冲而被适当地编程的目的,执行图24的处理。
[0137]图25是描绘来自感测电路系统470(参见图4)的电路的示意图。图25是图20的电荷存储器件600、位线连接电路602、预充电电路604、结果检测电路606和选通计时电路608的一个示例性实现。如下所述,图25的电路将使电容器(或其他电荷存储器件)预充电至预充电幅度,使电容器在选通时间期间通过存储单元放电并且感测选通时间之后电容器处的电压。选通时间和/或预充电幅度可以是基于正在被感测的存储单元相对于感测放大器的位置。虽然图25展示了一个电容器,但是在一些实施例中,任意合适的电荷存储器件可以替换或补充该电容器。感测电压将指示存储单元是否传导了正在被感测的电流,存储单元是否传导了正在被感测的电流指示存储单元的阈值电压大于还是小于正在被测试的阈值电压。如果存储单元的阈值电压大于正在被测试的阈值电压,则在验证操作期间存储单元将基于上述处理视情况进入精细阶段或者完成编程。因而,图25的电路可以用于上面讨论的粗略/精细编程,或者用于并不使用粗略/精细编程的其他系统。在一些实施例中,图25的电路可以用于读取操作。
[0138]图25示出与位线和晶体管2502相连的晶体管2500。晶体管2500在其栅极处接收信号BLS并且用于连接至位线或隔离位线。晶体管2502在其栅极处接收信号BLC并且被用作电压钳。栅极电压BLC被偏置在恒定电压处,该恒定电压等于期望的位线电压加晶体管2502的阈值电压。因此,晶体管2502的功能是在感测操作期间(在读取或验证期间)保持恒定的位线电压,即使通过位线的电流发生改变也是如此。
[0139]晶体管2502连接至晶体管2504、2506和2508。晶体管2506连接至电容器2516。晶体管2506的目的是将电容器2516连接至位线2500以及将电容器2516从位线2500断开,使得电容器2516与位线2500选择性地连通。换言之,晶体管2506调节上面关于步骤856提到的选通时间。S卩,在晶体管2506导通时,电容器2516可以通过位线放电,以及当晶体管2506关断时,电容器2516不能通过位线放电。
[0140]晶体管2506与电容器2516相连处的节点还连接至晶体管2510和晶体管2514。晶体管2510连接至晶体管2508、2512和2518。晶体管2518还连接至晶体管2520。晶体管2518和2520为PMOS晶体管,而图25的其他晶体管为NMOS晶体管。晶体管2510、2518和2520向电容器2516提供预充电路径。电压(例如Vdd或其他电压)被施加于晶体管2520的源极。通过使晶体管2510、2518和2520适当地偏置,施加于晶体管2520的源极的电压还可以用于使电容器2516预充电。在进行预充电之后,电容器2516可以经由晶体管2506通过位线放电(假定晶体管2500和2502导电)。
[0141]图25的电路包括形成锁存电路的反相器2530和2532。反相器2532的输出连接至反相器2530的输入并且反相器2530的输出连接至反相器2532的输入以及晶体管2520和2522。反相器2532的输入将接收Vdd并且两个反相器2530、2532将充当锁存器以存储Vdd。反相器2532的输入还可以连接至另一值。晶体管2512和2522提供用于将由反相器2530和2532存储的数据传达至晶体管2514的路径。晶体管2522在其栅极处接收信号FC0。晶体管2512在其栅极处接收信号STR0。通过升高或降低FCO和STR0,在反相器2530、2532与晶体管(感测开关)2514之间提供路径或切断路径。晶体管2514的栅极在标记SEN的节点处连接至电容器2516、晶体管2506和晶体管2510。电容器2516的另一端连接至信号CLK0
[0142]如上所讨论,电容器2516经由晶体管2510、2518和2520被预充电。这将使节点SEN处的电压升高至预充电电压水平(Vpre)。当晶体管2506导通时,如果存储单元的阈值电压在正在被测试的电压水平以下,则电容器2516可以通过位线和所选存储单元释放其电荷。如果电容器2516能放电,则电容器处(SEN节点处)的电压将减小。
[0143]SEN节点处的预充电电压(Vpre)大于晶体管914的阈值电压;因此,在选通时间之前,晶体管2514导通(导电)。因为晶体管2514在选通时间期间导通,则晶体管2512应当关断。如果电容器在选通时间期间未放电,则SEN节点处的电压将保持在晶体管2514的阈值电压以上,并且在STRO使晶体管2512导通时反相器2530、2532处的电荷可以被释放到CLK信号中。如果电容器在选通时间期间充分地放电,则SEN节点处的电压将减小到晶体管2514的阈值电压以下;从而,使晶体管914关断并且防止反相器2530、2532处存储的数据(例如Vdd)通过CLK进行放电。所以测试二极管2530、2532是保持他们的电荷还是放电将指示验证处理的结果。在一个实施例中,可以通过接通晶体管2534栅极信号NCO来经由晶体管2534(数据出)在节点A处读取结果。
[0144]电容器2516的预充电水平(并且因此节点SEN处的预充电电压)受通过晶体管2510的电流的限制。通过晶体管2510的电流受栅极电压HOO限制。如此,节点SEN处的预充电电压受小于晶体管2510的阈值电压的电压HOO限制。利用该布置,系统可以通过调节HOO来调节节点SEN处的预充电电压。在预充电时,HOO处较大的电压引起SEN节点处较大的电压。在预充电时,HOO处较低的电压引起SEN节点处较低的电压。
[0145]在系统执行读取操作时,施加于单元的控制栅的电压可能会使单元的(连接至位线的)沟道导电。如果该情况发生,则电容器通过沟道放电,从而电压随着其放电而降低。
[0146]图26为描述用于感测通过存储单元的电流的一个实施例的流程图,并且图26包括步骤2308/2408、2312/2412和2810/2910的一个示例性实现。图26的处理可以通过图25的电路执行。对于图23和24的处理,分别地,图26的处理将被执行一次以用于实现步骤2308/2408以及图26的处理被再一次执行以用于实施步骤2312/2412。图26的实施例假定以下结构:在所述结构中,电荷存储器件将通过所选存储单元释放其电荷,以便检测电流。这样的结构的一个示例至少部分由如上所述的图25来描绘出。在图26的示例中,电荷存储器件600包括电容器。然而,在其他实施例中,也可以使用其他类型的电荷存储器件。
[0147]在图26的步骤2600中,将电容器(或其他电荷存储器件)预充电至预定电压水平。在一些实施例中,基于从存储单元(或块,或字线)至感测放大器的距离来确定预充电电压水平。在步骤2602中,经预充电的电容器(或其他电荷存储器件)将被连接至位线(参见位线连接电路602)。在步骤2604中,将使电容器能够通过位线和(包括正在被验证的所选存储单元的)NAND串来释放其电荷。在步骤2606中,系统将等待选通时间。如上所讨论地,可以基于正在被感测的存储单元的位置来调节选通时间。在选通时间结束时(步骤2608),系统(例如结果检测电路606)将测试电容器两端的电压。系统将计算电容器两端从预充电电压至步骤2608中检测的电压的电压改变。在步骤2610中,将该计算的电压改变与比较值进行比较。如果电压改变大于或等于比较值,则假定存储单元传导了比正在被感测的电流水平大的电流。
[0148]图27为描述来自图25的各种信号的行为的时序图。信号BLS在所描绘的全部时间期间均处于Vdd以及信号BLC处于Vbl+Vsrc+Vth,其中,Vbl为位线的电压,Vsrc为源极线的电压以及Vth为晶体管902的阈值电压。信号FLA在t0处以Vss开始并且在T6处转到Vdd。当信号FLA处于Vss时,预充电路径由晶体管2510调节。如上关于图27所说明地,HOO的电压为正在被感测的存储单元的位置的函数。在t0,将HOO的电压升高至预充电水平。HOO处电压的升高使晶体管2510导通并且接通预充电路径。设置HOO处电压的幅度。对于与感测电路较近的存储单元,在HOO处将存在较大的电压幅度。对于距离感测
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