非易失性存储器及其操作方法【专利摘要】本发明公开了一种多层储存单元(MLC)的非易失性存储器于编程前根据预先设定的编码表(coding?table)来变换阈值电压分布的方法。所述方法包含分组多个储存单元，所述储存单元预先设定具有相同的第一位电压，因而在相同主状态下；接着，如果一预选主状态下的所述储存单元具有相同的预先设定的第二位电压时，分组所述预选主状态下的所述储存单元为相同的次状态；以及提高所述储存单元的所述第一位电压至一电压，所提高的所述储存单元具有最高预先设定的第二位电压，且所述电压高于所述预先设定最高主状态的电压。【专利说明】非易失性存储器及其操作方法【
技术领域：
】[0001]本发明关于一种操作非易失性存储器的方法；具体而言，是应用于多层储存单元(MLC)的非易失性存储器。【
背景技术：
】[0002]非易失性存储器的储存量已提升至超过每秒百次存取，因而造成工艺进展快速及发展多层储存单元（MLC)的技术。应用多层储存单元技术的基础方法与双层储存单元(BLC)的技术相似，除了多层储存单元技术可通过充电至不同电压电平，使单一个储存单元储存多种位而非两种位而已。一般而言，MLC技术可通过利用2n_l个阈值电压（Vt)来区分2n种状态，以供储存2n(n>1)的电压电平。图1显示在MLC储存单元中两个位的一理想的阈值电压（Vt)分布。一个储存单元的位值是经由电压窗口所决定，而所述储存单元的阈值电压则位于所述电压窗口所在处。[0003]然而，实际上，随着储存单元的尺寸缩小以及每个储存单元可储存更多位时，应用于区分每个位值的阈值电压窗口则变得小于BLC技术的阈值电压窗口。由于应用BLC及MLC的装置可使用相同大小的电压窗口，因此在MLC中邻近电压电平间的距离大幅小于MLC中的距离。此外，其它因素，例如工艺误差、程序干扰或第二位干扰效应皆可能偏移或干扰阈值电压，进而使区分不同状态的距离变得更小。[0004]图2显示已知的二位MLC非易失存储器的阈值电压分布，其中编程后的储存单元可根据第一位的阈值电压分为四个主状态1，2,3及主状态4。每一主状态可由四种不同次状态nl，n2,n3及n4所组成，所述次状态是根据第二位阈值电压而分组。一般而言，第一主状态1具有最低的阈值电压，且最易于受到干扰而不易于收敛其分布状态。因此第一主状态1的一部分可能重叠于第二主状态2。很明显地，于MLC储存单元中，侦测电压电平，跟在BLC储存单元内侦测电压电平比起来较复杂。因此，针对决定储存单元的电压值的侦测，如何减少侦测的误差变得越来越重要。【
发明内容】[0005]本发明提供了一种多层储存单元（MLC)的非易失性存储器于编程前根据预先设定的编码表（codingtable)的变换阈值电压分布的方法，所述方法包含分组多个储存单元，并预先设定在相同主状态下，所述储存单元具有相同的第一位电压。此外，所述方法另包含如果一预选主状态下的所述储存单元具有相同的预先设定的第二位电压时，分组所述预选主状态下的所述储存单元为相同的次状态。接着，所述方法再包含提高具有最高预先设定的第二位电压的所述储存单元的所述第一位电压至一电压，且所述电压高于所述预先设定最商主状态的电压。[0006]本发明另公开一种供多层储存单元（MLC)的非易失性存储器，提升阈值电压窗口的方法。此方法包含根据一预先设定编码表，获取每一储存单元的一编程后的电压；接着，筛选多个储存单元，其中所述储存单元具有相同的第一位电压。此方法另包含根据每一储存单元的第二位电压，区分所述筛选后的储存单元。此外，此方法再包含提升具有最高第二位电压的所述储存单元的所述第一位电压至一较高电压。正因如此，所述具有不同第一位电压的储存单元的阈值电压，在提升第一位电压后并不会相互重叠。【专利附图】【附图说明】[0007]图1公开一种理想中二位MLC储存单元的阈值电压（Vt)电平的分布的示意图；[0008]图2显示已知二位MLC非易失存储器的阈值电压分布的示意图；[0009]图3显示二位非易失存储器阵列的示意图；[0010]图4显示MLC非易失存储器内具有η种主状态的阈值电压分布的示意图；[0011]图5显示根据本发明的一实施例的阈值电压分布的示意图；[0012]图6显示根据本发明的另一实施例的阈值电压分布的示意图；[0013]图7显示根据本发明的一实施例的流程图；[0014]图8显示根据本发明的另一实施例的流程图；以及[0015]图9A-9C显示根据本发明的一实施例的阈值电压分布的示意图。[0016]主要元件符号说明[0017]1主状态[0018]2主状态[0019]3主状态[0020]4主状态[0021]305储存单元[0022]305-1左侧储存区[0023]305-2右侧储存区[0024]1?次状态[0025]V11_L低边界电压[0026]V1_L低边界电压[0027]Vli_U高边界电压[0028]V1_U高边界电压[0029]Vn_U高边界电压[0030]AV2-1窗口[0031]Η主状态[0032]C分布[0033]C'分布[0034]C"分布【具体实施方式】[0035]将根据附图来描述本发明。[0036]下文参看附图来更全面描述本发明的实施例，所述等附图形成本发明的一部分，且以说明方式展示可实践本发明的具体例示性实施例。然而，本发明可按照许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的实施例；实际上，此等实施例经提供以使得本发明将为全面且完整的，且将向熟习此项技术者全面传达本发明的范畴。如本文中所使用，术语「或」为包括性「或」运算子，且等效于术语「及/或」，除非上下文另有清楚描述。此外，在整个说明书中，「一」及「所述」的含义包括多个引用。[0037]本发明的实施例及方法的说明可参考图3至9。值得注意的是本发明无意限缩本发明于各别揭露的实施例中，且本发明亦可利用其它特征、元件、方法及实施例来实施本发明。[0038]图3显示一两位非易失存储器阵列，其含有多个储存单元305。每一储存单元305包含一左侧储存区305-1及一右侧储存区305-2,其内亦容置捕获电荷（trappedcharges)。左侧储存区305-1视为第一位，而右侧储存区305-2视为第二位。根据本发明，一单元的储存单元包含至少两位，然而本发明则以二位储存单元作为范例进行说明，但不限于二位的储存单元。每一储存单元305于编程后，由于在储存区内捕获电荷的数量将照成的不同阈值电压。一般而言，具有相同第一位阈值电压的储存单元系分组于相同主状态内。进一步来说，位于相同主状态的储存单元是可依据第二位阈值电压而区分为不同次状态。[0039]图4显示一MLC非易失存储器的阈值电压分布，其根据一预先设定的编码表而具有η种主状态。第一主状态1的分布包含一高边界电压VltI及一低边界电压Vu。所述主状态1包含i种次状态，且每一次状态在本发明中以代号Π来表示。次状态是根据每一次状态的高边界电压由低至高，以1至i的顺序排列。第一次状态（11或1[1])含有最小的低边界电压V1U，此低边界电压V1U亦为第一主状态中的低边界电压V^，因此=Vu。第i次状态（例如li)具有在主状态1中的所有次状态中的最高的高边界电压Vnu。第一主状态的商边界电压亦为次状态li的商边界电压V^jj。最商主状态η含有一商边界电压VnU，其为在初始状态中全部储存单元的最高电压状态，初始状态是指第一次编程前。电压窗口则定义为每一主状态的高边界电压与其右侧的主状态的低边界电压间的距离。举例而言，ΛV2_i代表第一主状态及第二主状态间的窗口。[0040]在编程前，先筛选存储器储存单元预定将被充电至在一预设主状态下的较高的次状态，例如次状态li。在主状态1的次状态li的电压经由充电其第一位电压至较高的电压电平而提升，因此其提升后的低边界电压是高于最高主状态的高边界电压Vnu。图5显示在提升第一主状态1的最高次状态li至较高电压电平后的阈值电压分布。此时，第一主状态1的高边界电压VltI则为第i-Ι次状态的高边界电压（可标示为l[i-l])。第一主状态1及第二主状态2间的距离明显增加AV(其是Vnu减去Vmiu)，因此第一主状态1及第二主状态2间的距离由ΛVh增加至ΛV+ΛV2_i。[0041]为更进一步增加第一主状态1及第二主状态2间的距离，除了提升第i次状态的电压电平外，主状态1中第i-ι次状态的储存单元亦可通过充电储存单元中各别的第一位电压至高电压电平来提升至较高电压，使得第i-Ι次状态的低边界电压高于最高主状态的高边界电压VnU，，例如Vmn>VnU。提升后的次状态可分组于形成另一主状态（称为Η主状态）。图6显示在第一主状态1的第i次状态及第i-1次状态位移至较高电压电平后的阈值电压分布，以形成Η主状态。第一主状态1的高边界电压可由第i-2次状态的高边界电压所决定，因此第一主状态1及第二主状态2间的距离近一步增加至Λ，其中Δν=』，而使第一主状态1及第二主状态2更容易区分开来。[0042]根据本发明，可将第一主状态中的1种次状态提升至一高于VnU的电压，其中1<i，基于窗口可供区分其与其邻近的主状态。[0043]用于提升次状态电压的方法可调整为适于任何第X的主状态，其中1彡X彡n-1。[0044]图7显示根据本发明一实施例的流程图。于步骤200中，先取得多层储存单元(MLC)的非易失性存储器的将编码的阈值电压分布。此分布可分为多个主状态。具有相同第一位电压的不同储存单兀则分为一组。每一主状态包含多种次状态，具有相同第一位电压且相同的第二位电压的不同储存单元则分为同一组。在步骤300中，一主状态被筛选。在步骤400中，筛选的主状态中最高次状态被提升至一较高电压电平，其电压电平高于最高主状态，并形成一Η主状态。一选择步骤500可包含于此方法中以供提升所述筛选主状态中的第二最高次状态，并分组为主状态Η中。[0045]图8显示本发明另一实施例。步骤100可加入此方法以在编程前，去除非易失存储器阵列中储存单元的电荷，并于接续如图7所示的各步骤。[0046]图9Α显示一主状态分布C，其于编程前的MLC非易失存储器的分布。其有η种主状态，主状态中包含i种次状态。一些高电平次状态，例如li、l[i-l]及l[i-2]是与第二主状态重叠。一去除步骤可移除任何留滞于局部陷获层中的捕获电荷，所述的局部陷获层可为一氮化物层或一0N0(oxide-nitride-oxide)层，因此分布C可再形塑（reshaped)成如图9B所示的不同的分布C'，其中第一主状态相较于分布C具有一较长拖尾。低边界电压向左偏移并有至少一次状态（在此实施例为Π)与第二主状态2重叠。图9C显示，在施加如图7的步骤后，第一主状态1的分布C"。其中多个高次状态提升至一高于最高主状态η的高电压。第一主状态1及第二主状态2间的距离近一步通过，于提升次状态li及1[i-Ι]前的去除步骤得以增加，因此区分第一主状态及第二主状态的能力被提升了。[0047]已在上述实例及描述中充分描述本发明的方法及特征。应理解，不偏离本发明的精神的任何修改或改变意欲涵盖在本发明的保护范畴内。【权利要求】1.一种多层储存单元（MLC)的非易失性存储器于编程前根据预先设定的编码表(codingtable)的变换阈值电压分布的方法，包含：分组多个储存单元，预先设定在相同主状态下，所述储存单元具有相同的第一位电压；如果一预选主状态下的所述储存单元具有相同的预先设定的第二位电压时，分组所述预选主状态下的所述储存单元为相同的次状态；以及提高所述储存单元的所述第一位电压至一电压，其中所述储存单元具有最高预先设定的第二位电压，且所述电压高于所述预先设定最高主状态的电压。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述主状态为一第一主状态，所述第一主状态于其它主状态间具有最低电压电平。3.根据权利要求1所述的方法，其中于所述预选主状态包含i种次状态，所述i种次状态是，根据每一次状态的高边界电压，以1至i的顺序排列，其中所述第i次状态具有最高边界电压。4.根据权利要求3所述的方法，进一步包含一步骤，所述步骤提升第i-Ι次状态的一电压，所述电压高于具有最高电压的所述预先设定主状态的电压。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包含一步骤，所述步骤形成一第二主状态，所述第二主状态具有一低边界电压，所述低边界电压高于所述预先设定最高主状态的高边界电压。6.根据权利要求5所述的方法，进一步包含一步骤，所述步骤于所述主状态内分组所述提升后的第i及i-Ι次状态。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包含一步骤，所述步骤提升至少两种次状态至一电压，所述电压高于所述预先设定最高主状态的高边界电压。8.根据权利要求1所述的方法，进一步包含一步骤，所述步骤于提升所述第一位电压前，去除于所述非易失性存储器内的捕获电荷（trappedcharges)。9.一种供多层储存单兀（MLC)的非易失性存储器，提升阈值电压窗口的方法，包含：根据一预先设定编码表，获取每一储存单元的一编程后的电压；筛选多个储存单元，其中所述储存单元具有相同的第一位电压；根据每一储存单元的第二位电压，区分所述筛选后的储存单元；以及提升具有最高第二位电压的所述储存单元的所述第一位电压至一较高电压。10.根据权利要求9所述的方法，进一步包含一步骤，所述步骤提升具有第二最高第二位电压的所述储存单元的所述第一位电压至一较高电压。11.根据权利要求9所述的方法，其中所述筛选后的储存单元的一部分的阈值电压，于提升步骤前重叠于无筛选的储存单元的电压。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述提升的第一位电压高于所述预先设定编码表所设定的所述第一位电压的最高值。13.根据权利要求9所述的方法，进一步包含一步骤，所述步骤于提升所述第一位电压前，去除于所述非易失性存储器内的捕获电荷（trappedcharges)。14.根据权利要求9所述的方法，其中所述储存单元的具有不同第一位电压的所述阈值电压，于提升所述第一位电压后，并不彼此重叠。【文档编号】G11C16/34GK104103317SQ201310126077【公开日】2014年10月15日申请日期:2013年4月12日优先权日:2013年4月12日【发明者】吴冠纬,张耀文,杨怡箴,卢道政申请人:旺宏电子股份有限公司