[发明专利]包括多电平单元的非易失性存储器设备和系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子领域，且更具体地，涉及在非易失性存储器中的多电平 单元和操作在非易失性存储器中的多电平单元的方法。

背景技术

支持多个编程状态的EEPROM单元通常被称为多电平单元(multi-level cell，MLC)。如图1所示，支持擦除状态和三个不同的编程状态的MLC进 行操作从而每个单元存储两个数据比特。具有每个单元两个数据比特的MLC 的这些和其他方面在Takeuchi等的题为“A Multipage Cell Architecture for High-Speed Programming Multilevel NAND Flash Memories”，IEEE Journal of Solid-State Circuits，33卷，No.8，1228-1236页，8月(1998)中公开。共同 受让的美国专利No.5,862,074和5,768,188还公开了在NAND型配置中排列 的多电平EEPROM单元的方面，其公开通过引用而被合并于此。

进一步如图1所示，可以使用所示的不同的阈值电压来读取由MLC支持 的不同状态。例如，如果该单元被编程到状态1，则施加V₁和V₂之间的阈值 电压将理想地激活MLC。另外，使用所示的不同的阈值电压可以将其他状态 与第一状态区分。

如图2所示，在使用MLC中可能出现的问题之一是，由于MLC被用于 存储信息的多个比特(诸如4比特MLC)，因此可能另外出现在不同状态之 间的裕量(margin)可能减少，以至于可用于用来区分对于不同状态的阈值 电压的裕量更少。另外，多种外部因素(诸如耦合和泄漏等等)可能进一步 增加状态的阈值电压的分布。如图2所示，在不同状态中激活单元的阈值电 压的分布可能如高亮区域所示地重叠。不同状态的阈值电压中的该重叠可能 导致当读取MLC时发生错误。

发明内容

根据本发明的实施例可以提供包括使用修改后的读取电压的多电平单元 的非易失性存储器设备和系统以及操作它们的方法。依据这些实施例，操作 多电平非易失性存储器设备的方法可以包括：存取被存储在所述设备中的、 与读取电压相关的数据；和响应于对多电平非易失性存储器设备的读取操作 来修改被施加到多个多电平非易失性存储器单元的读取电压，以区分由所述 单元存储的状态。

在根据本发明的一些实施例中，操作多电平非易失性存储器设备的方法 可以包括接收读取操作以从与字线相关的多个多电平非易失性存储器单元中 读取数据。向字线施加其范围在对于第一状态的读取电压上限与对于紧邻于 第一状态的第二状态的读取电压下限之间的初步读取电压。确定所述初步读 取电压中的哪个激活了最小数量的所述多个多电平非易失性存储器单元，以 提供区分所述第一和第二状态的读取电压。向所述字线施加所述读取电压， 以读取所述多个多电平非易失性存储器单元来执行读取命令。

附图说明

图1是支持四个不同状态的2-比特MLC的多电平单元(MLC)的阈值 电压分布的示意图。

图2是能够存储8个状态的MLC的阈值电压分布的示意图，其中耦合、 泄漏等等可能导致不同状态的阈值电压重叠。

图3是图示在根据本发明的一些实施例中的、使用由读取电压调整电路 修改的且被提供给高电压发生器电路的读取电压而存取的MLC的阵列的方 块图。

图4是在根据本发明的一些实施例中的、由具有阈值电压的重叠分布的 MLC所存储的多个相邻状态和用于区分相邻状态的所选的修改后读取电压 的示意图。

图5是在根据本发明的一些实施例中的、用于在受MLC中的数据比特的 高密度编程影响的MLC中的两个相邻状态的阈值电压的分布、和被施加到 MLC来确定用于区分状态的修改后读取电压的一个范围的初步电压的示意 图。

图6是图示在根据本发明的一些实施例中、读取电压调整电路通过向 MLC施加该范围的初步电压来确定修改后读取电压以减少由于阈值电压的 重叠分布而导致的错误的可能性的操作的流程图。

图7和图8是图示在根据发明的一些实施例中的、读取电压调整电路确 定多个MLC中的哪个响应于初步电压范围内的被施加的初步电压而被激活 的操作的流程图。