非易失性存储单元编程方法

专利名称：非易失性存储单元编程方法
技术领域：
示例实施例涉及存储单元编程，更具体地讲，涉及一种存储单元编程方 法，其中，可以编入多个位中的一些位，然后可以将电场极性与在位的编程 中使用的编程电压的电场极性相反的稳定电压施加到存储单元。
背景技术：
电可擦除可编程非易失性存储装置即使在没有能量提供时也可以保留数 据。闪速存储器可以为这样的存储装置的代表。
闪速存储器可以根据电荷存储来存储数据。包括在闪速存储器中的多个 存储单元中的每个均可以为单元晶体管，所述单元晶体管可以包括控制栅极、 电荷存储层、源极和漏极。闪速存储器可以通过控制存储在电荷存储层中的 电荷的量来改变存储在存储单元中的数据的值。
根据Fowler-Nordheim(F-N)隧穿机制，闪速存储器的单元晶体管可以控 制存储在电荷存储层中的电荷的量。可以通过将地电压施加到单元晶体管的 控制栅极并将高于电源电压的电压施加到半导体基底(或体层(bulk layer))来 擦除单元晶体管的数据。在这些擦除偏压(bias)的条件下，由于电荷存储层的 电压和体层的电压之间的差会导致在电荷存储层和体层之间形成强电场。因
时，可以擦除数据的单元晶体管的阈值电压会降低。
可以通过将高于电源电压的电压施加到控制栅极并将地电压施加到漏极 和体层来对单元晶体管进行编程。在这些偏压的条件下，由于F-N隧穿效应 导致电荷会渗透到单元晶体管的电荷存储层中。因此，单元晶体管的阈值电 压会增力口。
由于负电荷存在于单元晶体管的电荷存储层中导致单元晶体管的阚值电 压为负的状态可以被称为擦除状态。由于电荷渗透到单元晶体管的电荷存储 层中导致单元晶体管的阈值电压大于0的状态可以被称为编程状态。
段的时间。换句话说，单元晶体管的阈值电压从电荷最初被注入到电荷存储
层中开始到变得恒定(即，阈值电压变得饱和(saturated))会需要预定时间段的时间。
因此，在电荷被注入到包括在单元晶体管中的电荷存储层中之后测量单 元晶体管的阈值电压的时刻，测得的阈值电压的电平会变化，相应地，存储
在对应的存储单元中的数据的值也会变化。此外，当在单元晶体管的阔值电 压变得恒定之前测量阔值电压时，不能读取准确的数据值。

发明内容
示例实施例可以提供一种存储单元编程方法，其中，可以将电场极性与 在多个位的编程中使用的编程电压的电场极性相反的稳定电压施加到存储单 元。在所述存储单元编程方法中，在施加用于编入多个位的多个编程电压中 的高的编程电压之后，可以施加稳定电压，在施加低的编程电压之后，可以 不施加稳、定电压。
示例实施例可以提供一种将2位数据编入具有4个阈值电压分布的存储 单元中的存储单元编程方法，所述方法包括第一编程操作，通过将第一编 程电压施加到存储单元来将2位数据中的第一位编入存储单元中；第二编程 操作，通过将第二编程电压施加到存储单元来将2位数据中的第二位编入存 储单元中；稳定操作，在执行第一和第二编程操作中与第一和第二编程电压 中较高的编程电压对应的编程操作之后，将电场极性与第一和第二编程电压 所形成的电场极性相反的稳定电压施加到存储单元。


通过参照附图来详细地描述示例实施例，示例实施例的上面和其它的特 征和优点会变得更明显。附图意在描述示例实施例，并不应该被解释为限制 权利要求的保护范围。除非明确地指出，否则认为附图是按比例绘制的。 图1示出了非易失性多级单元的操作。 图2是根据示例实施例的存储单元编程方法的流程图。 图3A和图3B是示出了根据示例实施例的当执行图2中示出的存储单元 编程方法时施加的电压的曲线图。
图4A、图4B和图4C示出了根据示例实施例的将图2中示出的存储单
元编程方法应用于2位数据的过程。
图5A是示出了根据示例实施例的当在施加编程电压之后施加稳定电压
时存储单元的阈值电压变化的曲线图。
图5B是示出了当在施加编程电压之后不施加稳定电压时存储单元的阈 值电压变化的曲线图。
图6A和图6B是示出了根据示例实施例的基于增量阶跃脉冲编程(ISPP) 的存储单元编程方法的曲线图。
图7A是示出了根据示例实施例的当根据在图6A和图6B中示出的基于 ISPP的存储单元编程方法施加编程电压之后施加稳定电压时存储单元的电流 变化的曲线图。
图7B是示出了当根据在图6A和图6B中示出的基于ISPP的存储单元编 程方法施加编程电压之后不施加稳定电压时存储单元的电流变化的曲线图。
图8示出了根据示例实施例的将图2中示出的存储单元编程方法应用于 3位数据编程的应用。
具体实施例方式
这里公开了详细的示例实施例。然而，这里公开的具体结构和功能的细 节仅仅是代表性的，出于描述示例实施例的目的。然而，示例实施例可以以 许多可选的形式来实施，并不应被理解为仅限于这里阐述的示例实施例。
因此，尽管示例实施例能够为各种修改和可替换的形式，但是附图中通 过示例的方式示出了示例实施例的实施例，并将在这里进行详细地描述。然 而，应该理解的是，不是意图将示例实施例限制为公开的具体形式，而是相 反，示例实施例意在覆盖落入示例实施例的范围内的所有修改、等同物和替 换物。在对附图的整个描述中，相同的标号表示相同的元件。
应该理解的是，虽然术语第一、第二等可以在这里用来描述各种元件， 但是这些元件不应该受这些术语限制。这些术语仅是用来将一个元件与另一 元件区分开。例如，在不脱离示例实施例的范围的情况下，第一元件可以被 称为第二元件，类似地，第二元件可以被称为第一元件。如这里使用的，术 语"和/或"包括相关所列项的一个或多个的任意组合和所有组合。
应该理解的是，当元件被称为"连接"或"结合"到另一元件时，该元 件可以直接连接或直接结合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当
元件被称为"直接连接"或"直接结合"到另一元件时，不存在中间元件。 用于描述元件之间的关系的其它词语(例如，"在......之间"与"直接在……
之间"，"与……相邻"与"与……直接相邻"等)应该按相似的方式来解释。
这里使用的术语只是出于描述具体实施例的目的，而不是意在限制示例 实施例。如这里使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意在 包括复数形式。还应该理解的是，当术语"包括"和/或"包含"在这里使用 时，表明存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存 在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的 组。
还应注意的是，在一些可选择的实施方式中，提到的功能/动作可以不按 附图中标注的顺序发生。例如，根据有关的功能/动作，连续示出的两幅图实
为了得到对于示例实施例、示例实施例的优点和通过实施示例实施例所 达到的目的的充分的理解，参考用于示出示例实施例的附图。
下文中，将参照附图来详细地描述示例实施例。附图中相同的标号表示 相同的元件。
为了提高闪速存储器的集成度，可以将具有多个位的数据存储在单个存 储单元中。保存多个位的存储单元可以被称为多级单元，保存单个位的存储 单元可以被称为单级单元。因为多级单元可以存储多个位，所以多级单元可 以具有至少两个阔值电压分布，相应地，多级单元可以具有至少两个数据存 储状态。下文中，将示出多级闪速存储器的存储单元中的两位数据的存储。 然而，示例实施例可以不限于该示例，并且多级闪速存储器的存储单元可以 存储具有3个或更多个位的数据。
存储2个位的多级单元可以具有4个数据存储状态，即，11、 01、 10和 00。例如，数据存储状态11可以为擦除状态，数据存储状态Ol、 10和00可 以为编禾呈状态。
4个数据存储状态的分布可以与多级单元的阔值电压分布对应。例如， 如果多级单元的阈值电压分布为VTH1 VTH2、 VTH3 VTH4、 VTH5 VTH6、 和VTH7 VTH8，则4个数据存储状态11、 01、 10和00可以分别与 VTH1 VTH2、 VTH3 VTH4、 VTH5 VTH6、和VTH7 VTH8对应。当多级 单元的阈值电压与4个阈值电压分布中的一个阈值电压分布对应时，可以将
2位数据11、 01、 10和00中对应的2位数据存^f诸在多级单元中。 图1示出了非易失性多级单元的操作。
参照图1，第一状态121可以表示没有电荷注入到非易失性多级单元的 浮置栅极(FG)中的擦除状态，第二状态122可以表示可以将一些电荷注入到 FG中的第一编程状态，第三状态123可以表示可以将数量大于在第一编程状 态下注入的电荷的lt量的电荷注入到FG中的第二编程状态，第四状态124 可以表示可以将数量大于在第二编程状态下注入的电荷的数量的电荷注入到 FG中的第三编程状态。如阈值电压分布曲线图130中所示，随着状态从擦除 状态转变至第一编程状态、第二编程状态和第三编程状态，非易失性多级单 元的阔值电压可以增加。
图2是根据示例实施例的存储单元编程方法的流程图。
可以对应于将2位数据编入具有4个阈值电压分布的存储单元中的方法 来说明根据示例实施例的存储单元编程方法。然而，根据示例实施例，可以 改变存储单元的阈值电压分布的数量和编入数据的位数。
参照图2,根据示例实施例的存储单元编程方法可以包括第一编程操作 S210、第二编程:操作S250和稳定"t喿作S270。在第一编程^操作S210中，可以 通过将第一编程电压施加到存储单元来将两位数据中的第一位编入存储单元 中。在第二编程:捧作S250中，可以通过将第二编程电压施加到存储单元来将 两位数据中的第二位编入存储单元中。
在稳定操作S270中，在执行与第一和第二编程电压中的高编程电压对应 的编程之后，可以将电场极性与第一编程电压和第二编程电压的电场极性相 反的稳定电压施加到存储单元。当将编程电压施加到存储单元的控制栅极时， 电荷可以渗透到存储单元的电荷存储层中。然后，当将极性与编程电压的极 性相反的稳定电压施加到控制栅极时，注入到电荷存储层中的电荷可以以高 速度均匀地分布在电荷存储层内。因此，与不施加稳定电压的情况相比，可
持续时间。
上面已经将根据示例实施例的存储单元编程方法描述为被应用于可以包 括电荷存储层以存储电荷的存储单元。在包括电荷存储层的存储单元中，电 荷可以被注入到电荷存储层中，并由于施加稳定电压使得电荷可以均匀地分 布在电荷存储层内。可以将根据示例实施例的存储单元编程方法应用于包括 浮置栅极或电荷捕获层作为电荷存储层的存储单元。在包括浮置栅极或电荷 捕获层的存储单元中，由于施加编程电压使得电荷可以注入到浮置栅极或电
内。', " ' - 。" ^ -
在根据示例实施例的存储单元编程方法中，当在第二编程操作S250中施
加的第二编程电压大于在第一编程操作S210中施加的第一编程电压时，在第
二编程操作S250之后执行稳定操作S270。如果用于编入第二位的第二编程
电压大于用于编入第一位的第一编程电压，则稳定电压的施加不发生在用于
编入第一位的第一编程操作S210之后。
如果第一编程电压大于第二编程电压，则可以在第一编程操作S210之后
执行稳定操作S270,但是稳定操作S270可以不发生在第二编程操作S250之后。
如上所述，在根据示例实施例的存储单元编程方法中，当将高的编程电 压施加到存储单元以将数据写入存储单元时，可以将电场极性与施加的编程 电压的电场极性相反的稳定电压施加到存储单元。当将低的编程电压施加到 存储单元以将数据写入存储单元时，可以不将稳定电压施加到存储单元。因 此，与只要将编程电压施加到存储单元就施加稳定电压的存储单元编程方法
速度提高。
图2示出了可以在读取出在第一编程操作S210和第二编程操作S250中 写入的数据之后执行的第一验证操作S230和第二验证操作S2卯。根据示例 实施例的存储单元编程方法可以不包括第一验证操作S230和第二验证操作 S290。此外，根据示例实施例，可以在没有第二验证操作的情况下执行第一 验证操作，或者可以在没有第一验证操作的情况下执行第二验证操作。在根 据示例实施例的存储单元编程方法中，可以仅执行第一编程操作S210、第二 编程操作S250和稳定操作S270。将在后面描述第一验证操作S230和第二验 证操作S290。
图3A和图3B是示出了根据示例实施例的当执行图2中示出的存储单元 编程方法时施加的电压的示例的曲线图。
图3A和图3B中示出的编程电压VpGM可以为在第一编程操作S210中施 加的第一编程电压或在第二编程操作S250中施加的第二编程电压。稳定电压
VsTA可以为在稳定"t喿作S270中施加的稳定电压。图3A示出了施加编程电压 VpcM和稳定电压VSTA两者的示例。图3B示出了不施加稳定电压VSTA而仅施 加编程电压VpGM的示例。
图3A和图3B示出了除了编程电压VPGM和稳定电压VSTA之外的读取电
圧Vread。可以将读取电压Vread施加到存儲羊元，以读取编入存储单元中的 数据。可以使用由读取电压VREAD读取出的数据来校验编入存储单元中的数
据。然而，在图2中示出的存储单元编程方法中，可以不将读取电压VREAD 施加到存储单元。换句话说，在图2中示出的存储单元编程方法中，可以施
加编程电压VpGM和稳定电压VsTA或仅施加编程电压Vpgm。将在后面描述读
取电压vREAD。
如果在第二编程操作S250中施加的第二编程电压高于在第一编程操作 S210中施加的第一编程电压，则图3A中示出的电压形状可以^^用在第二编 程操作S250和第二编程操作S250之后的稳定操作S270中。图3B中示出的 电压形状可以被用在第一编程操作S210中。
在图2中示出的存储单元编程方法中，编程电压VpGM可以具有正值，稳
定电压VSTA的电场极性可以与编程电压VPGM的电场极性相反。稳定电压VSTA
的幅值可以小于编程电压VpGM的幅值。施加稳定电压VsTA的持续时间可以 短于施加编程电压VpGM的持续时间。
图4A、图4B和图4C示出了根据示例实施例的将图2中示出的存储单 元编程方法应用于2位数据编程的过程。
图4A示出了编入组成数据的两个位中的第一位的过程。在编入第一位 的过程中，当第一位为O时，可以改变存储单元的阈值电压，使得阔值电压 被包括在第二阈值电压分布中。另一方面，当第一位为1时，可以不改变存 储单元的阈值电压，阈值电压可以保持被包括在第一阔值电压分布中。
图4B示出了编入两位数据的第一和第二位的过程。可以通过参考第一 位的值来执行编入第二位的过程。更具体地讲，当第一位为1时，存储单元 的阈值电压可以被包括在第一阈值电压分布中。如图4B中所示，当第二位为 1时，可以不改变存储单元的阈值电压，当第二位为0时，可以改变阈值电 压，使得阔值电压被包括在第三阈值电压分布中。可选择地，当第一位为0 时，存储单元的阈值电压可以被包括在第二阔值电压分布中。如图4B中所示， 当第二位为l时，可以不改变存储单元的阔值电压，当第二位为O时，可以
改变阔值电压，4吏得阈值电压被包括在第四阈值电压分布中。
当如图4A和4B中所示编入两位数据时，为了编入第一位，可以在第一 和第二阈值电压分布之间改变存储单元的阈值电压。为了编入第二位，可以 在第 一和第三阔{直电压分布之间或第二和第四阔值电压分布之间改变存储单 元的阈值电压。当编入第一位时，可以将存储单元的阈值电压增加到第二阈 值电压分布，当编入第二位时，可以将存储单元的阈值电压增加到第三阈值 电压分布或第四阈值电压分布。
因此，用于编入第二位的第二编程电压可以高于用于编入第一位的第一 编程电压。根据示例实施例，在图2、图4A和图4B中示出的存储单元编程 方法中，如果第二编程电压高于第一编程电压，则在执行通过将第一编程电 压施加到存储单元来将第一位编入存储单元中的操作S210之后，可以不将稳 定电压施加到存J诸单元，在执行通过将第二编程电压施加到存储单元来将第 二位编入存储单元中的操作S250之后，可以执行将稳定电压施加到存储单元 的操作S270。
图4C示出了才艮据与图4A和图4B中示出的方式不同的方式编入2位数 据的过程。参照图4C,在编入2位数据中的第一位的过程中，当第一位为O 时，可以改变存储单元的阈值电压，使得阈值电压被包括在第三阈值电压分 布中。另一方面，当第一位为1时，可以不改变存储单元的阔值电压，阈值 电压可以被包括在第一阈值电压分布中。
在编入2位凄t据中的第二位的过程中，当第一位为1并且第二位为1时， 可以不改变存储单元的阈值电压，并且阈值电压可以保持在第一阈值电压分 布中。当第一位为1并且第二位为0时，可以改变阈值电压，使得阔值电压 被包括在第二阈^直电压分布中。当第一位为0并且第二位为1时，可以不改 变存储单元的阔值电压，并且阈值电压可以保留在第三阈值电压分布中。当 第一位为O并且第二位为0时，可以改变阈值电压，使得阈值电压被包括在 第四阈值电压分布中。
当如图4C中所示编入两位数据时，为了编入第一位，可以在第一和第 三阈值电压分布之间改变存储单元的阈值电压。为了编入第二位，可以在第 一和第二阈值电压分布或在第三和第四阈值电压分布之间改变存储单元的阈
值电压。
根据示例实施例，在图2和图4C中示出的存储单元编程方法中，仅当 存储单元的阈值电压增加到第四阈值电压分布时，可以在将编程电压施加到 存储单元之后，将稳定电压施加到存储单元。当存储单元的阈值电压增加到 其它的阈值电压分布时，即使在将编程电压施加到存储单元之后，也可以不 将稳定电压施加到存储单元。
可选择地，根据示例实施例，当存储单元的阈值电压增加到第三和第四 阈值电压分布时，可以在将编程电压施加到存储单元之后，将稳定电压施加 到存储单元。当存储单元的阈值电压增加到其它的分布时，即使在将编程电 压施加到存储单元之后，也可以不将稳定电压施加到存储单元。
在图2中示出的存储单元编程方法中，第一位可以为数据的最低有效位
(LSB),第二位可以为数据的最高有效位(MSB)。根据示例实施例，可以将图 2中示出的存储单元编程方法应用于LSB的编程在MSB的编程之前的存储单 元。还可以将图2中示出的存4渚单元编程方法应用于MSB的编程在LSB的 编程之前的存储单元。4艮据示例实施例，可以在施加了用于编入LSB的编程 电压和用于编入MSB的编程电压中的较高编程电压之后施加稳定电压。
图5A是示出了在施加编程电压之后施加稳定电压时存储单元的阈值电 压变化的示例的曲线图。
图5B是示出了在施加编程电压之后不施加稳定电压时存储单元的阈值 电压变4匕的示例的曲线图。
参照图5A和图5B,当施加稳定电压时(如图5A所示)与当没有施加稳定 电压时(如图5B所示)相比，存储单元的阈值电压可以饱和得更快。如图5A 所示，存储单元的阈值电压变得饱和的速度可以按照从当没有施加稳定电压 时至当施加10ps的稳定电压时至当施加30jas的稳定电压时至当施加50(is的 稳定电压时的顺序增大。此外，当施加50(is的稳定电压时，在稳定电压的极 性临时改变为与编程电压的极性相反的极性之后，存储单元的阈值电压可以 变得饱和。
返回参照图2，根据示例实施例的存储单元编程方法还可以包括第一验 证操作S230和第二验证操作S290。在第一验证操作S230中，可以验证在第 一编程操作S210中写入的第一位。在第二验证操作S2卯中，可以验证在第 二编程操作S250中写入的第二位。在第一验证操作S230中，可以通过在第 一编程操作S210之后将第一验证电压施加到存储单元来验证在第一编程操 作S210中的编入的数据。在第二验证操作S290中，可以通过在第二编程操
作S250之后将第二一睑证电压施加到存储单元来一险i正在第二编程操作S250中
编入的数据。参照图3,读取电压VREAD的电压电平可以低于编程电压VPGM
的电压电平。
在第一验证操作S230和第二验证操作S290中，可以通过基于存储单元 中流动的电流确定注入到存储单元中的电荷的量来验证写入数据的程度，其
中，可以通过将读^L电压VREAD施加到存储单元来测量所述电流。此外，在
第一验证操作S230和第二验证操作S2卯中，可以测量存储单元的在第一编 程操作S210和第二编程操作S250中编程的阈值电压。可以确定测得的阈值 电压是否包括在期望的阈值电压分布中，可以验证是否已经将数据正确地编 入存储单元中。
图6A和图6B是示出了根据示例实施例的存储单元编程方法的曲线图。 可以将图6A和图6B中示出的存储单元编程方法应用于在逐渐增加编程 电压的同时编入单个位的过程。才艮据示例实施例，可以重复图6A和图6B中 示出的存储单元编程方法、在施加编程电压之后施加稳定电压的过程、施加 增加的编程电压以及在施加增加的编程电压之后施加稳定电压。因此，编程 电压可以被视为具有多个电压阶跃的编程电压脉冲。可以在每个编程电压阶 跃之后施加稳定电压。可以继续这样的重复直到完成了在存储单元中的单个 位的编程。接下来，类似地，可以顺序地执行关于除了所述单个位之外的位 的编程操作。
根据示例实施例，在图6A和图6B中示出的存储单元编程方法中，在将 编程电压和稳定电压施加到存储单元之后，可以施加-验证电压。因此，可以 确定是否已经正确地编入了一位。在确定已经正确地编入了该位之后，该位 的编入可以结束。当确定没有正确地编入该位时，可以重新执行在施加编程 电压之后施加稳定电压、在增加编程电压之后施加稳定电压以及施加增加的 编程电压的过程。
根据示例实施例，在图6A和图6B中示出的存储单元编程方法中，通过 在施加编程电压之后施加稳定电压，存储单元的阈值电压可以快速地变得饱 和而达到目标阈值电压。因此，可以在更短的时间内对存储单元进行编程。 另外，因为存储单元的阈值电压可以快速地变得饱和，所以可以在从施加编 程电压开始的短时间段的时间内执行数据验证。更具体地讲，当施加稳定电 压时存储单元的阈值电压变得饱和所需时间的时间段可以短于当不施加稳定
电压时存储单元的阈值电压变得饱和所需时间的时间段。可以在存储单元的 阈值电压变得饱和之后执行数据验证。因此，当施加稳定电压时从将编程电
从将编程电压施加到存储单元至数据验证的时间的时间段。
图6A示出了才艮据示例实施例的存储单元编程方法，该方法包括施加编
程电压Vpg固至VpGM4和稳定电压Vsta,至VSTA4。与图6A中示出的存储单元 编程方法相比，图6B示出了在不施加稳定电压VSTA1至Vsta4的情况下編程 电压VPGM1至VpGM4的施力口。
图7A是示出了根据图6A至图6B中示出的基于增量阶跃脉沖编程(ISPP) 的存储单元编程方法的在施加编程电压之后施加稳定电压时存储单元的电流 变化的曲线图。
图7B是示出了根据图6A和图6B中示出的基于ISPP的存储单元编程方 法的在施加编程电压之后不施加稳定电压时存储单元的电流变化的曲线图。
参照图7A和图7B,当施加稳定电压时(如图7A中所示)与当不施加稳定 电压时(如图7B中所示)相比，存储单元的电流可以更快地变得饱和。虽然图 7A和图7B可以示出存储单元的电流饱和的程度，但是当施加稳定电压时与 当不施加稳定电压时相比，存储单元的阈值电压也可以更快地变得饱和。
图8示出了根据示例实施例的将图2中示出的存储单元编程方法应用于 3位数据编程。
根据示例实施例，在图8中示出的存储单元编程方法中编入3位数据中 的第一位和第二位的过程可以与图4A和图4B中示出的过程相同。因此，现 在将仅描述编入第三位的过程。
参照图8，在编入第三位的过程中，当第一位为'T，并且第二位为'T， 时，存储单元的阁值电压可以被包括在第一阔值电压分布中，如果第三位为
'T'，则可以不改变存储单元的阈值电压。可选^^地，如果第三位为"0"， 则可以改变存储单元的阈值电压，使得阈值电压^f皮包括在第五阈值电压分布 中。当第一位为"0"并且第二位为"1"时，存储单元的阁值电压可以4皮包 括在第二阈值电压分布中，如果第三位为'T，，则可以不改变存储单元的阁 值电压。可选择地，如果第三位为"0"，则可以改变存储单元的阔值电压， 使得阈值电压被包括在第六阈值电压分布中。当第一位为'T，并且第二位为
"0"时，存储单元的阈值电压可以被包括在第三阈值电压分布中，如果第三 位为'T，，则可以不改变存储单元的阈值电压。如果第三位为"0",则可以 改变存储单元的阈值电压，使得阈值电压被包括在第七阔值电压分布中。当
第一位为"0"并且第二位为"0"时，存储单元的阈值电压可以被包括在第 四阈值电压分布中，如果第三位为'T，，则可以不改变存储单元的阈值电压。 如果第三位为"0"，则可以改变存储单元的阈值电压，使得阈值电压被包括 在第八阈值电压分布中。
当如图8中所示编入3位数据时，由于编入第一位，可以将存储单元的 阈值电压增加到第二阈值电压分布。由于编入第二位，可以将存储单元的阈 值电压增加到第三或第四阈值电压分布。由于编入第三位，可以将存储单元 的阈值电压增加到第五至第八阈值电压分布中的一个。
根据示例实施例，在图2中示出的存储单元编程方法中，当将存储单元 的阈值电压增加到第五至第八阈值电压分布时，在施加编程电压之后，可以 施加稳定电压。当将阈值电压增加到其它的阈值电压分布时，可以不施加稳 定电压。
可选择地，根据示例实施例，当将存储单元的阈值电压增加到第三至第 八阔值电压分布时，在施加编程电压之后，可以施加稳定电压。当将阔值电 压增加到其它的阈值电压分布时，可以不施加稳定电压。开始施加稳定电压 的阈值电压分布可以在第一至第八阔值电压分布中变化。
此外，才艮据示例实施例。还可以以不同于上面描述的方式的方式将图2 中示出的存储单元编程方法应用于编入多个位的数据的过程。例如，可以将 图2中示出的存储单元编程方法应用于图4C中示出的编入第二位的过程。可 选择地，可以根据未在附图中示出的方式将图2中示出的存储单元编程方法 应用于编入第三位的过程。4艮据示例实施例，允许施加编程电压的阈值电压 分布可以变化。例如，当增加存储单元的阈值电压，使得阈值电压被包括在 第四至第八阈值电压分布中时，可以在施加编程电压之后施加稳定电压。当 将存储单元的阈值电压增加到其它的阔值电压分布时，可以不施加稳定电压。
虽然图8中已经示出了将图2中示出的存储单元编程方法应用于3位编 程，但是还可以将图2中示出的存储单元编程方法应用于n位编程。
根据示例实施例，图2中示出的存储单元编程方法可以包括第一编程操 作、第i编程操作(其中，i可以表示小于n的自然数)、第n编程操作和稳定 操作。
在第一编程操作中，可以通过将第一编程电压施加到存储单元来将n位
数据中的第一位编入存储单元中。在第i编程操作中，可以通过将第i编程电
压施加到存储单元来将n位数据中的第i位编入存储单元中。在第n编程操 作中，通过将第n编程电压施加到存储单元可以将n位数据的第n位编入存 储单元中。在稳定操作中，在执行与第一至第n编程电压中的具有高电平的 k个最高的编程电压(其中，k表示小于n的自然数)对应的编程操作之后，可 以将极性与第一至第n编程电压的极性相反的稳定电压施加到存储单元。
例如，如果n为4,当第一至第四编程电压顺序增加时，可以在施加第 二至第四编程电压之后施加稳定电压，并且可以不在施加第一编程电压之后 施加稳定电压。当然，即使当n不为4并且第一至第四编程电压不是顺序增
用。此外，在可以施加稳定电压之后的编程电压的数量可以变化。
根据示例实施例，在图2中示出的存储单元编程方法中，在施加多个编
程电压中具有高电平的几个最高的编程电压之后，可以施加稳定电压，并且
在施加其它编程电压之后，可以不施加稳定电压。
另外，根据示例实施例，在图2中示出的存储单元编程方法中，在施加
电平高于预定的参考电压的电平的编程电压之后，可以施加稳定电压，并且
在施加其它编程电压之后，可以不施加稳定电压。
根据示例实施例，图2中示出的存储单元编程方法可以包括第一至第n
编程操作和稳定操作。在稳定操作中，在执行与第一至第n编程电压中电平
性与由第一至第n编程电压形成的电场极性相反的稳定电压施加到存储单 元，并且在执行与其它编程电压对应的编程操作之后，可以不施加稳定电压。 可以应用图2中示出的存储单元编程方法的存储单元可以包括控制栅极 和电荷存储层。可以将编程电压和稳定电压施加到控制栅极。可以将编程电 压和稳定电压经过连接到存储单元的字线施加到控制栅极。可选择地，可以 将编程电压和稳定电压经过连接到存储单元的基底施加到控制栅极。
位数据的多级闪速存储单元。可选择地，应用图2中示出的存储单元编程方 法的存储单元可以为存储n位数据的NAND型闪速存储单元。存储单元可以 包括可以基于阈值电压来彼此区分的2n个阈值电压分布。
虽然已经具体地示出和描述了示例实施例，但是本领域普通技术人员应 该理解的是，在不脱离权利要求所限定的示例实施例精神和范围的情况下， 可以在其中做出形式和细节上的改变。
因此，将显而易见的是，可以以许多方式来改变已经描述的示例实施例。 这样的改变将不被视为脱离示例实施例意图的精神和范围，并且本领域的普 通技术人员将显而易见的是，所有这样的修改意在被包括在权利要求的范围 内。
权利要求
1、一种将n位数据编入具有多个阈值电压分布的存储单元中的存储单元编程方法，所述方法包括对存储单元执行第一至第m编程操作，第一至第m编程操作中的每个包括通过将第一至第m编程电压中的一个编程电压施加到存储单元来将n位数据的第一至第n位中的一位编入存储单元中；在第一至第m编程操作中的至少一个编程操作之后，执行将电场极性与施加第一至第m编程电压所形成的电场极性相反的稳定电压施加到存储单元的稳定操作，n为大于1的自然数，m为小于等于n的非零自然数。
2、 如权利要求1所述的存储单元编程方法，其中 在多个阈值电压分布中存在4个分布，n为2， 使用第一编程电压对存储单元执行第一编程操作， 使用第二编程电压对存储单元执行第二编程操作，稳定操作包括在执行第 一和第二编程操作中与第 一和第二编程电压中较 高的编程电压对应的编程操作之后，将稳定电压施加到存储单元。
3、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，其中，当第二编程电压高于 第一编程电压时，不是在第一编程操作之后执行稳定操作，而是仅在第二编 程操作之后执行稳定操作。
4、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，其中 第一和第二编程电压具有正值。
5、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，其中，稳定电压的幅值小于 第 一和第二编程电压的幅值。
6、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，其中，施加稳定电压的时间 短于施加第 一 和第二编程电压的时间。
7、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，其中，第一位为最低有效位， 第二位为最高有效位。
8、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，其中 存储单元包括控制栅极和电荷存储层； 将第一和第二编程电压和稳定电压施加到控制栅极。
9、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，其中，经过连接到存储单元 的字线来施加第一编程电压、第二编程电压和稳定电压。
10、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，其中，经过连接到存储单元的基底来施加第一编程电压、第二编程电压和稳定电压。
11、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，还包括验证编入的数据。
12、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，还包括第一验证操作，通过在第一编程操作之后将第一验证电压施加到存储单 元来验证在第一编程操作中编入的数据；第二验证操作，通过在第二编程操作之后将第二验证电压施加到存储单 元来验证在第二编程操作中编入的数据。
13、 如权利要求12所述的存储单元编程方法，其中，第一和第二验证电 压的电平小于第一和第二编程电压的电平。
14、 如权利要求2所述的存储单元编程方法，其中，存储单元为存储n 位数据的多级闪速存储单元。
15、 如权利要求1所述的存储单元编程方法，其中，存储单元为存储n 位数据的NAND型闪速存储单元。
16、 如权利要求1所述的存储单元编程方法，其中，存储单元包含基于 阈值电压来彼此区分的2n个阔值电压分布。
17、 如权利要求1所述的存储单元编程方法，其中，第一至第m编程电压为第一至第m编程电压脉冲，第一至第m编程电 压脉沖中的每个具有顺序增加的编程电压阶跃，稳定操作包括在第 一至第m编程操作中与第 一至第m编程电压脉沖中的 k个最高的编程电压脉冲对应的每个编程操作的每个电压阶跃之后，将稳定 电压施加到存储单元，k为小于m的自然数。
18、 如权利要求1所述的存储单元编程方法，其中，稳定操作包括在执行第 一至第m编程操作中与第 一至第m编程电压中的 k个最高的编程电压中的每个对应的编程操作之后，将稳定电压施加到存储 单元，k为小于m的自然数。
19、 如权利要求17所述的存储单元编程方法，其中 第一至第m编程电压具有正值；稳定电压的电场极性与第一至第m编程电压所形成的电场极性相反。
20、 如权利要求17所述的存储单元编程方法，其中，稳定电压的幅值小于第一至第m编程电压的幅值。
21、 如权利要求1所述的存储单元编程方法，其中，稳定操作包括在执行第 一至第m编程操作中与第 一至第m编程电压中高 于参考电压的编程电压对应的编程操作之后，将稳定电压施加到存储单元。
全文摘要
本发明提供一种非易失性存储单元编程方法。一种将2位数据编入具有4个阈值电压分布的存储单元中的存储单元编程方法可以包括第一编程操作，通过将第一编程电压施加到存储单元来将2位数据中的第一位编入存储单元中；第二编程操作，通过将第二编程电压施加到存储单元来将2位数据中的第二位编入存储单元中；稳定操作，在执行第一和第二编程操作中与第一和第二编程电压中较高的编程电压对应的编程操作之后，将电场极性与第一和第二编程电压所形成的电场极性相反的稳定电压施加到存储单元。
文档编号G11C16/10GK101354920SQ20081010883
公开日2009年1月28日 申请日期2008年5月29日 优先权日2007年7月25日
发明者朴祥珍, 薛光洙 申请人:三星电子株式会社