[发明专利]每单元多位的闪速存储器的概率错误校正

说明书

技术领域

本发明涉及数字数据的错误校正，尤其涉及一种每个单元存储多 位的闪速存储设备的错误校正的方法。

背景技术

闪速存储设备已经存在许多年。典型地，闪速存储器内的每个单 元存储一位的信息。传统上，存储一位的方法是通过支持单元的两种 状态—一种状态表示逻辑“0”而另一种状态表示逻辑“1”。在闪速存储 器单元中，两种状态通过具有位于单元通道上的浮动栅极(连接单元 晶体管的源极和漏极元件的区域)，以及具有存储在该浮动栅极内的 电荷量的两种有效状态而实现。典型地，一种状态是在浮动栅极中具 有零电荷并且是擦除之后单元的初始未写入状态(通常定义为表示 “1”状态)，而另一种状态是在浮动栅极中具有一定量的负电荷(通 常定义为表示“0”状态)。在栅极中具有负电荷使得单元晶体管的阈 值电压(也就是必须施加到晶体管的控制栅极以便使得晶体管传导的 电压)增加。现在，通过检查单元的阈值电压读取存储位是可能的： 如果阈值电压处于较高状态则位值为“0”，并且如果阈值电压处于较 低电压则位值为“1”。实际上，不需要准确地读取单元的阈值电压。 需要的是正确地识别单元当前处于两种状态的哪种。为了这个目的， 相对于处于两种状态之间中间的参考电压值进行比较，从而确定单元 的阈值电压低于还是高于该参考值是足够的。

图1A图示显示这如何工作。具体地，图1A显示大量单元的阈 值电压的分布。因为闪速存储器中的单元在它们的特性和行为方面并 不完全相同(例如因为杂质浓度的小偏差或硅结构的缺陷)，将相同 的编程操作应用于所有单元不会使得所有单元具有完全相同的阈值电 压。(注意，由于历史原因，将数据写入闪速存储器通常称作“编程” 闪速存储器)。代替地，阈值电压类似于图1A中显示的方式分布。 存储“1”值的单元典型地具有负的阈值电压，使得大多数单元具有与 由图1A的左峰值显示的值接近的阈值电压，一些较少数目的单元具 有较低或较高的阈值电压。类似地，存储“0”值的单元典型地具有正 的阈值电压，使得大多数单元具有与由图1A的右峰值显示的值接近 的阈值电压，一些较少数目的单元具有较低或较高的阈值电压。

近年来，一种使用常规称作“多级单元”或缩写为MLC技术的新 的闪速存储器已经在市场上出现。(该名称令人误解，因为先前类型 的闪存单元也具有多于一级；它们具有两级，如上所述。因此，两种 闪存单元在这里称作“单位单元”(SBC)和“多位单元” (MBC)。)由MBC闪存带来的改进在于每个单元中存储两位或 多位。为了使得单个单元存储两位信息，单元必须能够处于四种不同 状态的一种。因为单元的“状态”由它的阈值电压表示，显然2位 MBC单元应当支持阈值电压的四种不同有效范围。图1B显示典型 的2位MBC单元的阈值电压分布。如期望的，图1B具有四个峰 值，每个对应一种状态。对于SBC情况，每种状态实际上是一个范 围而不是单个数值。当读取单元的内容时，必须保证的是正确地识别 单元的阈值电压所处的范围。对于MBC闪速存储器的现有技术实 例，参看Harari的美国专利5,434,825号。

类似地，为了使得单个单元存储三位信息，单元必须能够处于八 种不同状态的一种。所以3位MBC单元应当支持阈值电压的八种不 同有效范围。图1C显示典型的3位MBC单元的阈值电压分布。如 期望的，图1C具有八个峰值，每个对应一种状态。图1D显示4位 MBC单元的阈值电压分布，需要由十六种阈值电压范围表示的十六 种状态。