非易失性存储器结构中的高速多电平单元（MLC）编程的制作方法

本公开涉及固态驱动器或其他设备中的非易失性存储器存储系统，包括但不限于闪存驱动器或嵌入式/可移除闪存封装件。更具体地，本公开涉及用于对非易失性存储器结构进行编程的系统和方法。

背景技术：

1、由于新兴的技术和市场力量，固态驱动器(ssd)稳定地取代依赖于磁性介质的旋转以用于读取和写入数据的先前常规数据存储系统(例如，硬盘驱动器)。固态存储器不是包括任何机械或移动部分，而是包括集成电路组件或互连的闪存部件以提供非易失性存储装置，其中即使在计划或非计划的电力中断期间也可持续保持存储的数据。因此，与基于磁盘的存储装置相比，固态驱动器固有地更快且更稳健(即，不易受到数据丢失和损坏的影响)，以及消耗更少的功率并且更紧凑。因此，相对于许多类型的计算、消费电子和独立外部存储(例如，usb驱动器)设备，非易失性存储器是强大的存储解决方案。此外，非易失性存储器结构的进步已导致其存储密度能力的显著增加及功率消耗的减少，由此降低每位及每芯片位成本。

2、一般来说，非易失性存储器设备可由单独存储器单元的一个或多个阵列组成。相对于一些闪存存储器类型，每个存储器单元包括浮栅，该浮栅定位在半导体基板的沟道区上方并与之隔离，其中浮栅定位在源极区和漏极区之间。此外，控制栅极提供于浮栅上方且与浮栅隔离，其中所得晶体管的阈值电压(vth)然后由保持于浮栅上的电荷量控制且取决于保持于浮栅上的电荷量。具体地，以类似开关的方式，在激活晶体管以允许其源极区和其漏极区之间导通之前必须施加到控制栅极的最小电压量因此由浮栅上保持的电荷电平确定。因此，可通过精确地改变浮栅上的电子电荷电平将位值数据编程到存储器单元上以及从存储器单元擦除以便改变晶体管的阈值电压(vth)特性。在阵列结构中，存储器单元可由字线(行)及位线(列)寻址。

3、由该一般结构定义的一种类型的非易失性存储器由于其基于nand逻辑门的电特性而被称为nand闪存存储器。

4、如下面详细解释的，可存储在单独存储器单元中的位数取决于可在该存储器单元的阈值电压(vth)窗口内划分的不同电压范围的数量。例如，为了存储一位数据(称为二进制数据)，存储器单元的可能阈值电压(vth)被分成两个范围，其中这两个范围分别被分配为逻辑数据“1”和“0”。因此，这种类型的存储密度的存储器单元可被称为“单级单元”或“slc”。

5、通过将存储器单元的阈值电压(vth)窗口进一步划分为附加的不同电压范围，可存储多级信息。因此，此类存储器单元可被称为“多态单元”。例如，为了存储两位数据，单元的阈值电压(vth)窗口可被划分为四个不同的电压范围(或状态)，其中每个电压范围被分配等于例如“11”、“10”、“01”和“00”的某一位值。因此，在擦除操作之后，阈值电压(vth)为负并且因此可被定义为逻辑“11”。因此，正阈值电压可以用于“10”、“01”、“00”的状态。该存储密度的存储器单元可被称为例如“多级单元”或“mlc”。

6、在另一个示例中，为了存储三位数据，单元的电压阈值窗口可被划分为八个不同电压范围(或状态)，其中每个范围被分配等于例如“111”、“110”、“100”、“010”、“011”、“000”、“001”和“101”的某一位值。因此，该存储密度的存储器单元可被称为例如“三级”或“三级单元”(“tlc”)。

7、在又一实例中，为了存储四位数据，存储器单元的阈值电压(vth)窗口可被划分为16个不同电压范围(或状态)，其中每个电压范围被分配等于例如“1111”、“1110”、“1100”、“1000”、“0111”、“0011”、“0001”、“0000”、“0001”、“1001”、“1101”、“1011”、“0110”、“0100”、“0101”和“1010”的某一位值。因此，这种类型的存储密度的存储器单元可被称为例如“四级单元”或“qlc”。

8、除了关于单个存储器单元的增加的存储密度之外，非易失性存储器阵列结构的进步还导致存储器单元在关于半导体基板的竖直方向上堆叠，由此产生与平面二维阵列结构相反的三维阵列结构。

9、编程到存储器单元中的数据与存储器单元的阈值电压电平之间的具体关系取决于存储器单元采用的数据编码方案。

10、因此，包括多态数据(通过结合mlc和/或tlc型和/或qlc型单元)的存储器设备具有使用与slc型单元相同的mosfet结构和晶圆尺寸来增加的存储容量，并且因此提供有益的相当的单位节省成本。然而，由于多态存储器单元的增加的密度和划分电压范围之间的严格公差，编程操作固有地相对于单态存储器单元以较慢速度发生，因为数据被编程到多个目标阈值电压(vth)范围，并且通过扩展，在编程期间需要较高的精度水平。因此，导出将改进多态编程操作的性能参数或特性(包括例如增加编程速度及减少功率消耗)的技术和/或方法将是有益的。

技术实现思路

1、各种实施方案包括一种用于编程非易失性存储器结构的存储器阵列的方法，该方法包括：(1)发起关于mlc型存储器单元的群体的编程操作，其中该编程操作包括：根据第一编程电压的第一可编程状态、根据第二编程电压的第二可编程状态以及根据第三编程电压的第三可编程状态，其中(i)第二编程电压的量值大于第一编程电压的量值，并且(ii)第三编程电压的量值大于第二编程电压的量值；(2)在第一编程脉冲中，根据第一可编程状态和第二可编程状态对一个或多个选定存储器单元进行编程；并且(3)在第二编程脉冲中，根据第三可编程状态对一个或多个选定存储器单元进行编程。

2、另外的实施方案包括一种用于编程非易失性存储器结构的存储器阵列的方法，该方法包括：(1)发起关于mlc型存储器单元的群体的编程操作，其中编程操作包括编程：根据第一编程电压的第一可编程状态、根据第二编程电压的第二可编程状态以及根据第三编程电压的第三可编程状态，其中(i)第二编程电压的量值大于第一编程电压的量值，并且(ii)第三编程电压的量值大于第二编程电压的量值；并且(2)在单个编程脉冲中，根据第一可编程状态、第二可编程状态以及第三可编程状态对一个或多个选定存储器单元进行编程。

3、附加的实施方案包括一种非易失性存储器系统，其中该系统包括：存储器阵列，其包括mlc型存储器单元的群体；以及存储器控制器，其耦接到存储器阵列，并且：(1)在第一编程脉冲中，相对于以下各项来编程存储器单元中的选定一个或多个：根据第一编程电压的第一可编程状态；以及根据第二编程电压的第二可编程状态；并且(2)在第二编程脉冲中，相对于第一可编程状态对存储器单元中的选定一个或多个进行编程，其中(i)第二编程电压的量值大于第一编程电压的量值，并且(ii)第三编程电压的量值大于第二编程电压的量值。

技术特征：

1.一种用于编程非易失性存储器结构的存储器阵列的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一编程脉冲期间，还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述零电压条件的施加包括将所述一个或多个位线连接到地。

4.根据权利要求2所述的方法，其中在所述第一编程脉冲期间，还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述第二编程脉冲期间，还包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其中：

7.根据权利要求6所述的方法，其中：

8.一种用于编程非易失性存储器结构的存储器阵列的方法，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：

10.根据权利要求9的方法，其中所述零电压条件的施加包括将所述一个或多个位线连接到地。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

13.一种非易失性存储器系统，包括：

14.根据权利要求13所述的非易失性存储器系统，其中在所述第一编程脉冲期间，还包括所述存储器控制器：

15.根据权利要求14所述的非易失性存储器系统，其中所述零电压条件的施加包括将所述一个或多个位线连接到地。

16.根据权利要求14所述的非易失性存储器系统，其中在所述第一编程脉冲期间，还包括所述存储器控制器：

17.根据权利要求16所述的非易失性存储器系统，其中在所述第二编程脉冲期间，还包括所述存储器控制器：

18.根据权利要求17所述的非易失性存储器系统，其中：

19.根据权利要求18所述的非易失性存储器系统，其中：

20.根据权利要求17所述的非易失性存储器系统，其中所述第一编程电压、所述第二编程电压和所述第三编程电压是预先确定的。

技术总结一种用于编程非易失性存储器结构的存储器阵列的方法，其中存储器阵列包括MLC NAND型存储器单元的群体，并且该方法包括：(1)在第一编程脉冲中，根据第一可编程状态以及第二可编程状态来编程选定存储器单元，并且(2)在第二编程脉冲中，根据第三可编程状态来编程选定存储器单元。技术研发人员：杨翔,D·杜塔,M·马苏杜扎曼,J·郭受保护的技术使用者：闪迪技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30