[发明专利]使用编程数据高速缓存的闪存设备及其编程方法

说明书

在35U.S.C§119下要求2006年9月1日提交的韩国专利申请No.2006-84270的优先权，该专利申请的全部内容在此引用作为参考。

技术领域

本公开内容通常涉及闪存，并且更具体地，涉及具有编程数据高速缓存的闪存以及对该闪存进行编程的方法。

背景技术

已经迫切需要在许多电子设备中用作存储器存储组件的易失性和非易失性存储器。例如，这些电子设备包括许多移动设备，比如MP3播放器、个人多媒体播放器(PMP)、移动电话、笔记本电脑、个人数字助理(PDA)等。典型地，移动设备需要具有大存储容量但是同时还具有小尺寸的存储单元。一种生产具有大存储容量但是同时具有小尺寸的存储设备的方式是制造多位(multi-bit)存储器设备，其中每个存储器单元存储2位或更多的数据。

按照惯例，在大多数存储器设备中，在单个存储器单元中仅存储1位数据。特别地，当在单个存储器单元中存储1位数据时，所述存储器单元所要满足的条件是阈值电压对应于两个阈值电压状态之一。也就是说，所述存储器单元具有代表数据“1”和数据“0”的两个状态之一。在另一方面，当单个存储器单元存储2位数据时，所述存储器单元所要满足的条件是阈值电压对应于四个阈值电压状态之一。换句话说，所述存储器单元具有代表数据‘11’、数据‘10’、数据‘00’和数据‘01’的四个状态之一。

由于阈值电压状态数目的增加，最好确保每个电压分布被限定到对应的窗口，从而不存在电压分布之间的重叠。此外，电压分布之间应当有足够的余量(margin)以确保不存在编程错误。

为了确保阈值电压分布曲线能够被限定到与四个数据状态相关联的对应窗口内，最好在每个窗口内调节所述阈值电压。一种在对应窗口内调节阈值电压的方法包括使用采用ISPP(增步脉冲编程)机制的编程方法。在ISPP机制中，阈值电压的增加与编程操作数量的增加步调一致。此外，可以通过确定小的编程电压增加率来控制阈值电压的分布。这意味着各种数据状态的阈值电压之间具有足够的余地。然而，更小的编程电压增加率延长了将存储器单元编程为所需状态所需的时间。因此，考虑到编程时间而确定编程电压的增加率。这样，至少基于这个原因，即使利用ISPP机制，对应于数据状态的阈值电压分布曲线典型地比所需宽度更宽。

图1是示出用于编程一般闪存设备的编程机制的顺序的示意图。参考图1，所述闪存设备的编程操作在两个相邻字线的单元中执行。特别地，页面缓冲器10电连接至对应于偶数和奇数列地址的位线。在编程操作中，存储器单元由页面缓冲器10以MC1-＞MC2-＞MC3-＞MC4的顺序进行编程。此外，编程电压被施加到字线WL_N-1和WL_N。

在这种情形下，可能通过在其相邻存储器单元MC2、MC3和MC4上执行的编程来影响第一被编程存储器单元MC1的阈值电压。特别地，由于在编程操作期间相邻存储器单元之间的耦合效应，存储器单元MC1的阈值电压分布曲线可能变得更宽。此外，该现象在由页面缓冲器10所编程的所有存储器MC1-MC4上都会发生。这样的耦合效应被称作‘F-poly耦合’。在传统编程方法中，所述F-poly耦合效应生成于被编程的所有相邻存储器单元之间。

图2是说明受到上述存储器单元之间的耦合效应影响的存储器单元MC1的编程状态的示图。参考图2，存储器单元MC1被编程到四个数据状态‘11’、‘01’、‘10’和‘00’其中之一。在存储器单元MC1中写入2位数据的编程操作可以通过各种方式来执行。例如，所述编程操作可以在将所有LSB和MSB数据位加载到页面缓冲器10和20中后开始。在另一方面，所述编程操作可以以首先编程LSB数据位并且接着编程MSB数据位来执行。

存储器单元被编程到数据状态‘11’、‘01’、‘10’和‘00’其中之一。在所公开的数据状态中，状态‘11’对应于已擦除的存储器单元。而且，具有状态‘01’的存储器单元比具有状态‘11’的存储器单元处于更高的阈值电压电平。此外，具有状态‘10’的存储器单元比具有状态‘01’的存储器单元处于更高的阈值电压电平，并且具有状态‘00’的存储器单元比具有状态‘10’的存储器单元处于更高的阈值电压电平。

如图2所示，在通过上述方法执行编程操作之后，存储器单元MC1应当优选地具有狭窄的分布曲线，例如状态31、32或33。然而，由于F-poly耦合效应，电荷堆积在存储器单元MC1的浮栅上。如图2所示，由于F-poly耦合效应而在存储器单元MC1内的电荷堆积会将存储器单元MC1的电压分布曲线扩展到非所需状态诸如34、35或36。