专利名称：用于存储器单元的数据储存方法及其存储器单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数据储存方法及其单元，尤其涉及一种用于存储 器单元的数据储存方法及其存储器单元。
背景技术：
由于现今科技日新月异，存储器为了因应大量数据的储存，进而 发展为朝向容量更大、速度更快、寿命更长、更省电的趋势。 一般来说，容量为数百M(兆字节，megabytes)的存储器已逐渐不敷所求，已 迈向容量为数G (千兆位组，gigabytes)或是容量为数百G的存储器， 但高容量的特性容易导致存储器储存数据的电压分布范围过大。于 是，公知技术产生两项缺失，第一，若要加大各状态之间(例如第一 状态为逻辑电平1与第二状态为逻辑电平0)的感测窗(sensing window)以使得感测效果提升，则必须增加各状态之间的写入临界 电压差(programming threshold voltage difference)，而导致耗电及寿命 减少。第二，若要减少各状态之间的写入临界电压差来增加存储器使 用寿命及降低耗电，则状态之间的感测窗则会因此而减少，而导致分 辨各状态间的感测动作不易进行。以下将使用图1及图2表示并配合 文字说明。图1是公知的存储器单元数据储存操作的临界电压分布图。横轴 表示临界电压，纵轴表示位数。临界电压分布曲线101及临界电压分 布曲线102代表1M存储器来使数据储存至第一状态与第二状态的分 布曲线，临界电压分布曲线103及临界电压曲线104代表1G存储器 使数据储存至第一状态与第二状态的分布曲线。SW11代表两位存储 器的两状态间的感测窗，而SW12及SW13代表1M及1G存储器两状态间的感测窗。DVtll代表写入后两位存储器的两状态间的临界 电压差值，DVU2及DVtl3分别代表写入后1M存储器的两状态间的 临界电压差值及写入后1G存储器的两状态间的临界电压差值。由图 1可知，曲线103的分布值D2大于曲线101的分布值D1，而两位存 储器则只有一临界电压点，故分布值为零。图l表示当每一位具有相 同写入临界电压差值的情形。 一般来说，感测窗定义为介于低临界电 压分布的高界限或高临界电压分布的低界限的临界电压差，所以两位 存储器、1M存储器、1G存储器的写入临界电压差分别为Vtll、 Vtl2、 Vtl3，可得到感测窗电压差与写入临界电压差的关系分别为 SWll=DVtll、 SW12= (DVtl2画Dl) 、 SW13= (DVtl3-D2)，若要维持各存储器的写入临界电压差相同，则导致高容量的存储器的感测 窗SW13变小，使得高容量的存储器的两状态间的判别不易。图2是另一公知的存储器单元数据储存操作的临界电压分布图。 横轴表示临界电压，纵轴表示位数。临界电压分布曲线201及临界电 压分布曲线202代表1M存储器来使数据储存至第一状态与第二状态 的分布曲线，临界电压分布曲线203及临界电压分布曲线205代表 1G存储器使数据储存第一状态与第二状态的分布曲线，而临界电压 分布曲线204、 206则代表1G存储器的部分位于两状态间的分布曲 线。两位、1M、 1G存储器的感测窗分别为SWll、 SW12及SW13， 两位存储器、1M存储器、1G存储器的两状态间的写入临界电压差分 别为DVt21、 DVt22、 DVt23。感测窗与写入临界电压差的关系分别 为SW21=DVt21、 SW22= (DVt22-Dl) 、 SW23= (DVt23-D2),若需维持各存储器的感测窗相同，则将导致高容量的存储器两状态间的 写入临界电压差DVt23变大，使得寿命减少及耗电。发明内容本发明的目的在于提供一种用于存储器单元的数据储存方法，可 改善存储器的周期边际(cycling margin)、延长存储器使用年限、及 适于应用在多重电平元件(multilevel cell)的操作窗(operatingwindow)。本发明的再一 目的是提供一种存储器单元，可延长存储器使用年 限、改善存储器的周期边际、及适于应用在多重电平元件的操作窗。本发明提出一种用于存储器单元的数据储存方法，包含以下步骤首先，分割存储器单元为多个小存储器群；接着，定义多个小存 储器群的临界电压分布区域；其次，依据各个小存储器群的临界电压 分布区域来定义各个小存储器群的多个写入验证临界电压及各个小 存储器群的多个参考检测值；其后，使用小存储器群来储存数据。本发明再提出一种存储器单元，其使用上述的存储器单元的储存 方法，此存储器单元分割为多个小存储器单元群，然后，依据各个小 存储器群的临界电压区域来决定各个小存储器群的多个写入验证电 压及多个参考检测值来储存数据。本发明因釆用将存储器单元分割为多个小存储器群，再以小存储 器群的临界电压分布区域来定义写入验证临界电压及参考检测值的 结构，因此可改善存储器的周期边际、延长存储器使用年限、及适于 应用在多重电平元件的操作窗。为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文 特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
图1是公知的存储器单元数据储存操作的临界电压分布图。图2是另一公知的存储器单元数据储存操作的临界电压分布图。图3是本发明实施例闪存单元300的电路方框图。图4是本发明实施例的用于闪存单元的数据储存方法的临界电 压分布图。图5是本发明实施例的用于闪存单元的数据储存方法的另一临
界电压分布图。图6是本发明实施例的用于闪存单元的数据储存方法的又一临界电压分布图。图7是本发明另一实施例的用于闪存单元的数据储存方法的临 界电压分布图。图8是本发明又一实施例的用于闪存单元的数据储存方法的临 界电压分布图。图9是本发明实施例的用于闪存单元的数据储存方法的流程图。主要元件标记说明101 104、 201 206、 40、 401 404、 411 414、 70、 701 704、 80 83、 803、 804、 813、 814、 823、 824、 833、 834:临界电压分布 曲线300:存储器单元 301 304:存储器群 B1 B5、 PV1 PV4:临界电压 D1 D4、 D8、 D9:分布值DVtll DVt13、 DVt21 23、 DVt41、 DVt44、 DVt8、 DVt9:临 界电压差I—base: 参考点S901 S907:数据储存方法的各步骤SW11 SW13、 SW21 SW23、 SW41、 SW44、 SW8、 SW9:感测窗ref、 refl ref4:参考检测点具体实施方式
下文中将参照附图来说明本发明的较佳实施例，其中上述这些实 施例将以闪存为实例来说明本发明的操作原理。然而本发明的实施并 未受限于所描述的闪存，也就是说在所属技术领域中的任何一种存储 器单元装置，皆可适用于本发明例如可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、动态随机存 取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)等。图3是本发明实施例闪存单元300的电路方框图。闪存单元300 例如容量为1G (千兆位组，gegabyte)，分割为小存储器群301 304 容量各为1M。图4是本发明实施例的用于闪存单元的数据储存方法的临界电压分布图，横轴表示临界电压，纵轴表示位数。请同时参照 图3及图4，小存储器群301 304对应至临界电压分布曲线401 404，则闪存单元300的原来未分割的临界电压分布曲线40作为对照 用。由图4可知，临界电压分布曲线40的临界电压分布区域的分布 值D3大于临界电压分布曲线401 404的个别的临界电压分布区域 的分布值D4,通过改变分布差值(D3-D4)，可用以加大感测窗与 及减少写入临界电压差。定义分布曲线401 404的高界限可参考点 I_baSe，使检测出曲线401的高界限小于临界电压B1、分布曲线402 的高界限介于临界电压B1 B2间、分布曲线403的高界限介于临界 电压B2 B3间、分布曲线404的高界限介于临界电压B3 B4间， 而闪存单元300的原来未分割的高界限则位于临界电压B4 B5间作 为对照用。本发明实施例不限于将存储器单元分割为4个小存储器群，可视 其需要分割为任意数量的小存储器群，例如可将容量为1G的存储器 单元分割为1百万个小存储器群，而每个存储器群具有1K字节，或 将容量为1G的存储器单元分割为16千条字符线，各条字符线具有 64千字节。本发明通过分割存储器单元来得到多个小存储器群，可 储存多个小存储器群的临界电压分布信息至外部存储器或缓冲存储 器，使临界电压分布信息纪录多个小存储器的分布区域，并可使临界 电压分布区域的分布值降低来增加储存效果，但本发明不限于分割为 具有相同容量的小存储器群，可视其需求分割为不同容量的小存储器
群。同时在储存数据时，本发明并无需考虑原来存储器单元的未分割 前的高界限，只需考虑分割后各存储器群的高界限，可使得状态间的 写入临界电压差的规划更有弹性，而所属技术领域的技术人员当知， 本发明不限于定义高界限，可使用定义曲线的其它特征点例如低界 限、或中间界限值等来取代。图5是本发明实施例的用于闪存单元的数据储存方法的另一临 界电压分布图，横轴表示临界电压，纵轴表示位数，横轴表示临界电 压，纵轴表示位数。请同时参照图3及图5,图3的小存储器群301 304在另一状态下为临界电压分布曲线411 414。例如分布曲线 401 404为数据储存第一状态逻辑电平1，分布曲线411 414为数 据储存第二状态逻辑电平0，因此，该闪存单元为两电平存储器。分 布曲线401 404的临界电压分布区域可用以定义分布曲线411 414 的验证临界电压。分布曲线401的高界限定义小于B1，则对应的分 布曲线411的验证临界电压定义为PV1，分布曲线402的高界限定义 介于临界电压Bl与B2间，则对应的分布曲线412验证临界电压定 义为PV2，验证临界电压PV3、 PV4可依此类推。图6是本发明实施例的用于闪存单元的数据储存方法的又一临 界电压分布图，横轴表示临界电压，纵轴表示位数。为清楚表示各曲 线的差异，将临界电压分布曲线401及临界电压分布曲线411置于另 一相同的临界电压轴。请同时参照图5及图6，根据图5的写入验证 电压PV1 PV4的规划，可决定图6的参考检测值refl ref4，例如 可决定临界电压B1及写入验证临界电压PV1的中间点为refl。当检 测到分布曲线401的高界限小于B1，则可将存储器群401写入至PV1， 同时使用参考检测值refl作为数据读取参考，当检测到分布曲线404 的高界限介于B3及B4之间，则可将存储器群404写入至PV4，同 时使用参考检测值ref4作为数据读取参考，ref2及ref3依此类推，在 此参考检测值refl ref4可为临界电压形式及电流形式。本实施例的写入临界电压差为两曲线的同一界限差，基于各位具 有相同的写入临界电压差例如图6的感测窗为分布曲线401的最大值(高界限)与分布曲线411最小值(低界限)的差值，写入临界电压 差值为分布曲线401的最小值(低界限)与分布曲线411的最小值(低 界限)的差值。所以分布曲线401与分布曲线411的写入临界电压差 为DVt41，分布曲线404与分布曲线414的写入临界电压差为DVt44， 分布曲线401与分布曲线411的感测窗为SW41，分布曲线404与分 布曲线414的感测窗为SW44。感测窗SW41、写入临界电压差DVt41 与分布值D4的关系为(DVt41-SW41) =D4。在本发明中，由于将存储器单元分割成多个小存储器群，使得分布值减少，因此可加大感测 窗及降低状态间的写入临界电压差。图7是本发明另一实施例的用于闪存单元的数据储存方法的临 界电压分布图，横轴表示临界电压，纵轴表示位数。为了减少分布值 以改善写入速度，将临界电压分布曲线40写入至窄化的临界分布曲 线70，并使用参考检测点ref以作为读取参考，然而临界分布曲线随 着窄化程度的不同而益加困难，但本发明可将窄化的临界电压分布曲 线70分割为临界电压分布曲线701 704，使原本分布值D8分割为 较小分布值D9。分布值D3与分布值D8的差异很大，于是使得窄化 非常困难，但在分割后，分布值D4与分布值D9差异不大，使得窄 化容易许多。于是当创造相同感测窗时，于本发明中具有较小的写入 临界电压差，因此可改善周期边际及具有二次位效应。图8是本发明又一实施例的用于闪存单元的数据储存方法的临 界电压分布图，横轴表示临界电压，纵轴表示位数。为说明本发明在 MLC (multi-level-cell,多重电平单元)的实施方式，临界电压分布 曲线80 83，分别代表四种不同的数据储存状态，例如分别为逻辑 电平ll、 01、 00、 10，而临界电压分布曲线81 83为窄化后的临界 电压分布曲线。由于需处理多重逻辑电平，于是状态间写入临界电压 差DVt8增大，而感测窗SW8减少，在第一种设计中，在切割存储 器单元后，临界电压分布曲线803、 813、 823、 833在相同感测窗SW8 下，具有较低的状态间写入临界电压差DVt9。在第二种设计中，在 切割存储器单元后，临界电压分布曲线804、 814、 824、 834在相同写入临界电压差DVt8具有较大的感测窗SW9，所属技术领域的技术 人员当知，本发明的MLC不限于四种状态，可视其需要增加逻辑电 平及增加数据储存状态。图9是本发明实施例的用于闪存单元的数据储存方法的流程图。 首先，在步骤S901中，分割存储器单元为多个小存储器群；接着， 在步骤S902中，定义各小存储器群的临界电压分布区域；其次，在 步骤S903中，根据各小存储器群的临界电压分布区域的临界电压分 布区域的界限来定义多个写入验证电平及多个参考电平，举例来说， 多个写入验证电平可为多个写入验证临界电压，以及多个参考感测电 平可为多个参考临界电压参考值，接着，在步骤S904,检测该小存 储器的分布位于哪个分布区域，在步骤S905中，储存该小存储器的 分布的信息于外部存储器，该分布信息记录多个临界电压分布区域， 所属技术领域的技术人员当知，分布信息不限于存在在外部存储器， 可视其需要储存在任何可储存分布信息的存储器，例如可为缓冲存储 器，在步骤S906中，根据此信息决定该小存储器群使用哪个写入验 证电平及哪个参考感测电平，其后，在步骤S907中，写入小存储器 群的数据。综上所述，在本发明的用于存储器单元的数据储存方法，由于采 用将存储器单元分割为多个小存储器群，使得临界电压区域的分布值 减少，具有可加大感测窗及减少写入临界电压的结构，因此可改善存 储器的周期边际、延长存储器使用年限、及适于多重电平元件的操作窗。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发 明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内， 当可作稍许的改动与改进，因此本发明的保护范围当视后附的权利要 求所界定者为准。
权利要求
1.一种用于存储器单元的数据储存方法，包含以下步骤分割存储器单元为多个小存储器群；定义对应上述这些小存储器群的多个临界电压分布区域，其中上述这些小存储器的各个小存储器群具有至少一个临界电压分布区域；依据上述这些小存储器群的各个小存储器群的上述这些临界电压分布区域来定义这些小存储器群的各个小存储器群的多个写入验证临界电压及上述这些小存储器群的各个小存储器群的多个参考检测值；以及使用上述这些小存储器群来储存数据。
2. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其特 征是该存储器单元为一二电平存储器。
3. 根据权利要求l所述的用于存储器单元的数据储存方法，其特 征是该存储器单元为多重电平单元存储器。
4. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其特 征是还包含储存小存储器群的分布信息至外部存储器，其中该分布信 息纪录上述这些临界电压分布区域。
5. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其 特征是还包含储存小存储器群的分布信息至缓冲存储器，其中该分布 信息纪录上述这些临界电压分布区域。
6. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其特 征是进一步包含依据上述这些小存储器群的各个小存储器群所对应 的上述这些临界电压分布区域的各个高界限来定义上述这些小存储 器群的各个小存储器群的上述这些写入验证临界电压及上述这些小 存储器群的各个小存储器群的上述这些参考检测值。
7. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其特 征是进一步包含依据上述这些小存储器群的各个小存储器群所对应 的上述这些临界电压分布区域的各个低界限来定义上述这些小存储 器群的各个小存储器群的上述这些写入验证临界电压及上述这些小 存储器群的各个小存储器群的上述这些参考检测值。
8. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其特 征是进一步包含依据上述这些小存储器群的各个小存储器群所对应 的上述这些临界电压分布区域的个数最大值来定义上述这些小存储 器群的各个小存储器群的上述这些写入验证临界电压及上述这些小 存储器群的各个小存储器群的上述这些参考检测值。
9. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其特 征是上述这些小存储器群的各个小存储器群的上述这些参考检测值 为多个参考临界电压值。
10. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其 特征是上述这些小存储器群的各个小存储器群的上述这些参考检测 值为多个参考电流值。
11. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其 特征是该存储器单元为闪存。
12. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其 特征是该存储器单元为可擦可编程只读存储器。
13. 根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其 特征是该存储器单元为电可擦可编程只读存储器。
14.根据权利要求1所述的用于存储器单元的数据储存方法，其 特征是还包含使用多个分布值以个别决定上述这些电压分布区域，其 中上述这些分布值的各个分布值等同于多个感测窗的各个介于写入 上述这些临界电压差间的差值减去多个感测窗的差值的各个差值。
15.根据权利要求14所述的用于存储器单元的数据储存方法，其 特征是可通过改变多个介于上述这些分布值间的第二差值来降低上 述这些第一差值的各个第一差值。
16.—种存储器单元，其特征是其根据权刹要求1 15项中任一 项所述的用于存储器单元的数据储存方法，该存储器单元分割为多个 小存储器群来储存数据。
全文摘要
本发明涉及一种用于存储器单元的数据储存方法及其存储器单元。用于存储器单元的数据储存方法包含以下步骤首先，分割存储器单元为多个小存储器群；接着，定义各个小存储器群的临界电压分布区域；其次，依据各个小存储器群的临界电压分布区域来定义各个小存储器群的多个写入验证临界电压及多个参考检测值；其后，使用这些小存储器群来储存数据。
文档编号G11C7/00GK101131856SQ20061011180
公开日2008年2月27日 申请日期2006年8月23日 优先权日2006年8月23日
发明者倪福隆, 陈重光 申请人:旺宏电子股份有限公司