非易失性存儲器及其操作方法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多層儲存單元(MLC)的非易失性存儲器于編程前根據(jù)預(yù)先設(shè)定的編碼表(coding?table)來變換閾值電壓分布的方法。所述方法包含分組多個儲存單元，所述儲存單元預(yù)先設(shè)定具有相同的第一位電壓，因而在相同主狀態(tài)下；接著，如果一預(yù)選主狀態(tài)下的所述儲存單元具有相同的預(yù)先設(shè)定的第二位電壓時，分組所述預(yù)選主狀態(tài)下的所述儲存單元為相同的次狀態(tài)；以及提高所述儲存單元的所述第一位電壓至一電壓，所提高的所述儲存單元具有最高預(yù)先設(shè)定的第二位電壓，且所述電壓高于所述預(yù)先設(shè)定最高主狀態(tài)的電壓?！緦＠f明】非易失性存儲器及其操作方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明關(guān)于一種操作非易失性存儲器的方法；具體而言，是應(yīng)用于多層儲存單元(MLC)的非易失性存儲器。【
背景技術(shù)：
】[0002]非易失性存儲器的儲存量已提升至超過每秒百次存取，因而造成工藝進展快速及發(fā)展多層儲存單元（MLC)的技術(shù)。應(yīng)用多層儲存單元技術(shù)的基礎(chǔ)方法與雙層儲存單元(BLC)的技術(shù)相似，除了多層儲存單元技術(shù)可通過充電至不同電壓電平，使單一個儲存單元儲存多種位而非兩種位而已。一般而言，MLC技術(shù)可通過利用2n_l個閾值電壓（Vt)來區(qū)分2n種狀態(tài)，以供儲存2n(n>1)的電壓電平。圖1顯示在MLC儲存單元中兩個位的一理想的閾值電壓（Vt)分布。一個儲存單元的位值是經(jīng)由電壓窗口所決定，而所述儲存單元的閾值電壓則位于所述電壓窗口所在處。[0003]然而，實際上，隨著儲存單元的尺寸縮小以及每個儲存單元可儲存更多位時，應(yīng)用于區(qū)分每個位值的閾值電壓窗口則變得小于BLC技術(shù)的閾值電壓窗口。由于應(yīng)用BLC及MLC的裝置可使用相同大小的電壓窗口，因此在MLC中鄰近電壓電平間的距離大幅小于MLC中的距離。此外，其它因素，例如工藝誤差、程序干擾或第二位干擾效應(yīng)皆可能偏移或干擾閾值電壓，進而使區(qū)分不同狀態(tài)的距離變得更小。[0004]圖2顯示已知的二位MLC非易失存儲器的閾值電壓分布，其中編程后的儲存單元可根據(jù)第一位的閾值電壓分為四個主狀態(tài)1，2,3及主狀態(tài)4。每一主狀態(tài)可由四種不同次狀態(tài)nl，n2,n3及n4所組成，所述次狀態(tài)是根據(jù)第二位閾值電壓而分組。一般而言，第一主狀態(tài)1具有最低的閾值電壓，且最易于受到干擾而不易于收斂其分布狀態(tài)。因此第一主狀態(tài)1的一部分可能重疊于第二主狀態(tài)2。很明顯地，于MLC儲存單元中，偵測電壓電平，跟在BLC儲存單元內(nèi)偵測電壓電平比起來較復(fù)雜。因此，針對決定儲存單元的電壓值的偵測，如何減少偵測的誤差變得越來越重要?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0005]本發(fā)明提供了一種多層儲存單元（MLC)的非易失性存儲器于編程前根據(jù)預(yù)先設(shè)定的編碼表（codingtable)的變換閾值電壓分布的方法，所述方法包含分組多個儲存單元，并預(yù)先設(shè)定在相同主狀態(tài)下，所述儲存單元具有相同的第一位電壓。此外，所述方法另包含如果一預(yù)選主狀態(tài)下的所述儲存單元具有相同的預(yù)先設(shè)定的第二位電壓時，分組所述預(yù)選主狀態(tài)下的所述儲存單元為相同的次狀態(tài)。接著，所述方法再包含提高具有最高預(yù)先設(shè)定的第二位電壓的所述儲存單元的所述第一位電壓至一電壓，且所述電壓高于所述預(yù)先設(shè)定最商主狀態(tài)的電壓。[0006]本發(fā)明另公開一種供多層儲存單元（MLC)的非易失性存儲器，提升閾值電壓窗口的方法。此方法包含根據(jù)一預(yù)先設(shè)定編碼表，獲取每一儲存單元的一編程后的電壓；接著，篩選多個儲存單元，其中所述儲存單元具有相同的第一位電壓。此方法另包含根據(jù)每一儲存單元的第二位電壓，區(qū)分所述篩選后的儲存單元。此外，此方法再包含提升具有最高第二位電壓的所述儲存單元的所述第一位電壓至一較高電壓。正因如此，所述具有不同第一位電壓的儲存單元的閾值電壓，在提升第一位電壓后并不會相互重疊。【專利附圖】【附圖說明】[0007]圖1公開一種理想中二位MLC儲存單元的閾值電壓（Vt)電平的分布的示意圖；[0008]圖2顯示已知二位MLC非易失存儲器的閾值電壓分布的示意圖；[0009]圖3顯示二位非易失存儲器陣列的示意圖；[0010]圖4顯示MLC非易失存儲器內(nèi)具有η種主狀態(tài)的閾值電壓分布的示意圖；[0011]圖5顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的閾值電壓分布的示意圖；[0012]圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的閾值電壓分布的示意圖；[0013]圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的流程圖；[0014]圖8顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的流程圖；以及[0015]圖9A-9C顯示根據(jù)本發(fā)明的一實施例的閾值電壓分布的示意圖。[0016]主要元件符號說明[0017]1主狀態(tài)[0018]2主狀態(tài)[0019]3主狀態(tài)[0020]4主狀態(tài)[0021]305儲存單元[0022]305-1左側(cè)儲存區(qū)[0023]305-2右側(cè)儲存區(qū)[0024]1?次狀態(tài)[0025]V11_L低邊界電壓[0026]V1_L低邊界電壓[0027]Vli_U高邊界電壓[0028]V1_U高邊界電壓[0029]Vn_U高邊界電壓[0030]AV2-1窗口[0031]Η主狀態(tài)[0032]C分布[0033]C'分布[0034]C"分布【具體實施方式】[0035]將根據(jù)附圖來描述本發(fā)明。[0036]下文參看附圖來更全面描述本發(fā)明的實施例，所述等附圖形成本發(fā)明的一部分，且以說明方式展示可實踐本發(fā)明的具體例示性實施例。然而，本發(fā)明可按照許多不同形式來體現(xiàn)，且不應(yīng)解釋為限于本文中所闡述的實施例；實際上，此等實施例經(jīng)提供以使得本發(fā)明將為全面且完整的，且將向熟習(xí)此項技術(shù)者全面?zhèn)鬟_本發(fā)明的范疇。如本文中所使用，術(shù)語「或」為包括性「或」運算子，且等效于術(shù)語「及/或」，除非上下文另有清楚描述。此外，在整個說明書中，「一」及「所述」的含義包括多個引用。[0037]本發(fā)明的實施例及方法的說明可參考圖3至9。值得注意的是本發(fā)明無意限縮本發(fā)明于各別揭露的實施例中，且本發(fā)明亦可利用其它特征、元件、方法及實施例來實施本發(fā)明。[0038]圖3顯示一兩位非易失存儲器陣列，其含有多個儲存單元305。每一儲存單元305包含一左側(cè)儲存區(qū)305-1及一右側(cè)儲存區(qū)305-2,其內(nèi)亦容置捕獲電荷（trappedcharges)。左側(cè)儲存區(qū)305-1視為第一位，而右側(cè)儲存區(qū)305-2視為第二位。根據(jù)本發(fā)明，一單元的儲存單元包含至少兩位，然而本發(fā)明則以二位儲存單元作為范例進行說明，但不限于二位的儲存單元。每一儲存單元305于編程后，由于在儲存區(qū)內(nèi)捕獲電荷的數(shù)量將照成的不同閾值電壓。一般而言，具有相同第一位閾值電壓的儲存單元系分組于相同主狀態(tài)內(nèi)。進一步來說，位于相同主狀態(tài)的儲存單元是可依據(jù)第二位閾值電壓而區(qū)分為不同次狀態(tài)。[0039]圖4顯示一MLC非易失存儲器的閾值電壓分布，其根據(jù)一預(yù)先設(shè)定的編碼表而具有η種主狀態(tài)。第一主狀態(tài)1的分布包含一高邊界電壓VltI及一低邊界電壓Vu。所述主狀態(tài)1包含i種次狀態(tài)，且每一次狀態(tài)在本發(fā)明中以代號Π來表示。次狀態(tài)是根據(jù)每一次狀態(tài)的高邊界電壓由低至高，以1至i的順序排列。第一次狀態(tài)（11或1[1])含有最小的低邊界電壓V1U，此低邊界電壓V1U亦為第一主狀態(tài)中的低邊界電壓V^，因此=Vu。第i次狀態(tài)（例如li)具有在主狀態(tài)1中的所有次狀態(tài)中的最高的高邊界電壓Vnu。第一主狀態(tài)的商邊界電壓亦為次狀態(tài)li的商邊界電壓V^jj。最商主狀態(tài)η含有一商邊界電壓VnU，其為在初始狀態(tài)中全部儲存單元的最高電壓狀態(tài)，初始狀態(tài)是指第一次編程前。電壓窗口則定義為每一主狀態(tài)的高邊界電壓與其右側(cè)的主狀態(tài)的低邊界電壓間的距離。舉例而言，ΛV2_i代表第一主狀態(tài)及第二主狀態(tài)間的窗口。[0040]在編程前，先篩選存儲器儲存單元預(yù)定將被充電至在一預(yù)設(shè)主狀態(tài)下的較高的次狀態(tài)，例如次狀態(tài)li。在主狀態(tài)1的次狀態(tài)li的電壓經(jīng)由充電其第一位電壓至較高的電壓電平而提升，因此其提升后的低邊界電壓是高于最高主狀態(tài)的高邊界電壓Vnu。圖5顯示在提升第一主狀態(tài)1的最高次狀態(tài)li至較高電壓電平后的閾值電壓分布。此時，第一主狀態(tài)1的高邊界電壓VltI則為第i-Ι次狀態(tài)的高邊界電壓（可標示為l[i-l])。第一主狀態(tài)1及第二主狀態(tài)2間的距離明顯增加AV(其是Vnu減去Vmiu)，因此第一主狀態(tài)1及第二主狀態(tài)2間的距離由ΛVh增加至ΛV+ΛV2_i。[0041]為更進一步增加第一主狀態(tài)1及第二主狀態(tài)2間的距離，除了提升第i次狀態(tài)的電壓電平外，主狀態(tài)1中第i-ι次狀態(tài)的儲存單元亦可通過充電儲存單元中各別的第一位電壓至高電壓電平來提升至較高電壓，使得第i-Ι次狀態(tài)的低邊界電壓高于最高主狀態(tài)的高邊界電壓VnU，，例如Vmn>VnU。提升后的次狀態(tài)可分組于形成另一主狀態(tài)（稱為Η主狀態(tài)）。圖6顯示在第一主狀態(tài)1的第i次狀態(tài)及第i-1次狀態(tài)位移至較高電壓電平后的閾值電壓分布，以形成Η主狀態(tài)。第一主狀態(tài)1的高邊界電壓可由第i-2次狀態(tài)的高邊界電壓所決定，因此第一主狀態(tài)1及第二主狀態(tài)2間的距離近一步增加至Λ，其中Δν=』，而使第一主狀態(tài)1及第二主狀態(tài)2更容易區(qū)分開來。[0042]根據(jù)本發(fā)明，可將第一主狀態(tài)中的1種次狀態(tài)提升至一高于VnU的電壓，其中1<i，基于窗口可供區(qū)分其與其鄰近的主狀態(tài)。[0043]用于提升次狀態(tài)電壓的方法可調(diào)整為適于任何第X的主狀態(tài)，其中1彡X彡n-1。[0044]圖7顯示根據(jù)本發(fā)明一實施例的流程圖。于步驟200中，先取得多層儲存單元(MLC)的非易失性存儲器的將編碼的閾值電壓分布。此分布可分為多個主狀態(tài)。具有相同第一位電壓的不同儲存單兀則分為一組。每一主狀態(tài)包含多種次狀態(tài)，具有相同第一位電壓且相同的第二位電壓的不同儲存單元則分為同一組。在步驟300中，一主狀態(tài)被篩選。在步驟400中，篩選的主狀態(tài)中最高次狀態(tài)被提升至一較高電壓電平，其電壓電平高于最高主狀態(tài)，并形成一Η主狀態(tài)。一選擇步驟500可包含于此方法中以供提升所述篩選主狀態(tài)中的第二最高次狀態(tài)，并分組為主狀態(tài)Η中。[0045]圖8顯示本發(fā)明另一實施例。步驟100可加入此方法以在編程前，去除非易失存儲器陣列中儲存單元的電荷，并于接續(xù)如圖7所示的各步驟。[0046]圖9Α顯示一主狀態(tài)分布C，其于編程前的MLC非易失存儲器的分布。其有η種主狀態(tài)，主狀態(tài)中包含i種次狀態(tài)。一些高電平次狀態(tài)，例如li、l[i-l]及l(fā)[i-2]是與第二主狀態(tài)重疊。一去除步驟可移除任何留滯于局部陷獲層中的捕獲電荷，所述的局部陷獲層可為一氮化物層或一0N0(oxide-nitride-oxide)層，因此分布C可再形塑（reshaped)成如圖9B所示的不同的分布C'，其中第一主狀態(tài)相較于分布C具有一較長拖尾。低邊界電壓向左偏移并有至少一次狀態(tài)（在此實施例為Π)與第二主狀態(tài)2重疊。圖9C顯示，在施加如圖7的步驟后，第一主狀態(tài)1的分布C"。其中多個高次狀態(tài)提升至一高于最高主狀態(tài)η的高電壓。第一主狀態(tài)1及第二主狀態(tài)2間的距離近一步通過，于提升次狀態(tài)li及1[i-Ι]前的去除步驟得以增加，因此區(qū)分第一主狀態(tài)及第二主狀態(tài)的能力被提升了。[0047]已在上述實例及描述中充分描述本發(fā)明的方法及特征。應(yīng)理解，不偏離本發(fā)明的精神的任何修改或改變意欲涵蓋在本發(fā)明的保護范疇內(nèi)。【權(quán)利要求】1.一種多層儲存單元（MLC)的非易失性存儲器于編程前根據(jù)預(yù)先設(shè)定的編碼表(codingtable)的變換閾值電壓分布的方法，包含：分組多個儲存單元，預(yù)先設(shè)定在相同主狀態(tài)下，所述儲存單元具有相同的第一位電壓；如果一預(yù)選主狀態(tài)下的所述儲存單元具有相同的預(yù)先設(shè)定的第二位電壓時，分組所述預(yù)選主狀態(tài)下的所述儲存單元為相同的次狀態(tài)；以及提高所述儲存單元的所述第一位電壓至一電壓，其中所述儲存單元具有最高預(yù)先設(shè)定的第二位電壓，且所述電壓高于所述預(yù)先設(shè)定最高主狀態(tài)的電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述主狀態(tài)為一第一主狀態(tài)，所述第一主狀態(tài)于其它主狀態(tài)間具有最低電壓電平。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中于所述預(yù)選主狀態(tài)包含i種次狀態(tài)，所述i種次狀態(tài)是，根據(jù)每一次狀態(tài)的高邊界電壓，以1至i的順序排列，其中所述第i次狀態(tài)具有最高邊界電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進一步包含一步驟，所述步驟提升第i-Ι次狀態(tài)的一電壓，所述電壓高于具有最高電壓的所述預(yù)先設(shè)定主狀態(tài)的電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進一步包含一步驟，所述步驟形成一第二主狀態(tài)，所述第二主狀態(tài)具有一低邊界電壓，所述低邊界電壓高于所述預(yù)先設(shè)定最高主狀態(tài)的高邊界電壓。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進一步包含一步驟，所述步驟于所述主狀態(tài)內(nèi)分組所述提升后的第i及i-Ι次狀態(tài)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包含一步驟，所述步驟提升至少兩種次狀態(tài)至一電壓，所述電壓高于所述預(yù)先設(shè)定最高主狀態(tài)的高邊界電壓。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包含一步驟，所述步驟于提升所述第一位電壓前，去除于所述非易失性存儲器內(nèi)的捕獲電荷（trappedcharges)。9.一種供多層儲存單兀（MLC)的非易失性存儲器，提升閾值電壓窗口的方法，包含：根據(jù)一預(yù)先設(shè)定編碼表，獲取每一儲存單元的一編程后的電壓；篩選多個儲存單元，其中所述儲存單元具有相同的第一位電壓；根據(jù)每一儲存單元的第二位電壓，區(qū)分所述篩選后的儲存單元；以及提升具有最高第二位電壓的所述儲存單元的所述第一位電壓至一較高電壓。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進一步包含一步驟，所述步驟提升具有第二最高第二位電壓的所述儲存單元的所述第一位電壓至一較高電壓。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述篩選后的儲存單元的一部分的閾值電壓，于提升步驟前重疊于無篩選的儲存單元的電壓。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述提升的第一位電壓高于所述預(yù)先設(shè)定編碼表所設(shè)定的所述第一位電壓的最高值。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進一步包含一步驟，所述步驟于提升所述第一位電壓前，去除于所述非易失性存儲器內(nèi)的捕獲電荷（trappedcharges)。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述儲存單元的具有不同第一位電壓的所述閾值電壓，于提升所述第一位電壓后，并不彼此重疊。【文檔編號】G11C16/34GK104103317SQ201310126077【公開日】2014年10月15日申請日期:2013年4月12日優(yōu)先權(quán)日:2013年4月12日【發(fā)明者】吳冠緯,張耀文,楊怡箴,盧道政申請人:旺宏電子股份有限公司