[发明专利]用于对一页内和多页间的数据进行芯片上伪随机化的非易失性存储器和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及诸如具有电荷存储元件的闪存的非易失性存储器，且更具体地涉及使得该存储器伪随机地存储数据以避免可能导致该存储器故障的可能的不期望的数据样式(pattern)。

背景技术

随着闪存卡和闪存盘的容量增加，在存储器阵列内的存储器单元的尺寸继续降低。在高密度阵列内，特别是NAND类型的阵列内，在该阵列的一个单元或部分中存储的电荷可能影响相邻单元的读取或编程操作。这是所谓的读取或编程干扰和单元耦合。

通常为了得到关于NAND闪存的单元耦合、干扰和操作以及结构的更多信息，请参考美国专利申请公开No.US-2006-0233026-A1，题为“Method forNon-Volatile Memory With Background Data Latch Caching During ProgramOperations(针对在编程操作期间具有背景数据锁存器高速缓存的非易失性存储器的方法)”；US-2006-0233023-A1，题为“Method for Non-Volatile MemoryWith Background Data Latch Caching During Erase Operations(针对在擦除操作期间具有背景数据锁存器高速缓存的非易失性存储器的方法)”；US-2006-0221696-A1，题为“Method for Non-Volatile Memory With BackgroundData Latch Caching During Read Operations(针对在读取操作期间具有背景数据锁存器高速缓存的非易失性存储器的方法)”；US专利No.6870768，题为“Techniques for Reducing Effects of Coupling Between Storage Elements ofAdjacent Rows of Memory Cells(用于降低存储器单元的相邻行的存储元件之间的耦合效应的技术)”；以及US-2006-0140011-A1，题为“Reducing FloatingGate to Floating Gate Coupling Effect(降低浮置栅极与浮置栅极耦合效应)”，为了所有目的将其全部引用附于此。

一些用户经常使用闪存来在闪存的某些块中反复一次又一次地不断存储相同的数据样式。结果是将留下一些将被擦除但从不被编程的位。另外，还将存在一些总是被编程而很少被擦除的位。这些持久的数据样式是有问题的：它们可能导致干扰和诸如浮置栅极到浮置栅极效应、NAND串阻抗应和降低的存储器持久性和可靠性等的其他难题。

能够进行电荷的非易失性存储的固态存储器、特别是被包装为小型卡的EEPROM和快闪EEPROM形式的固态存储器近来已经成为在各种移动和手持设备、尤其是信息电器和消费电子产品中的存储器的选择。不像也是固态存储器的RAM(随机存取存储器)那样，闪存是非易失性的，即使在断电以后仍保持其存储的数据。尽管成本较高，但是，闪存越来越多地被使用在海量存储应用中。基于旋转诸如硬盘驱动器和软盘的磁介质的传统海量存储器不适合用于移动和手持环境。这是因为盘驱动器趋于体积大，易于发生机械故障，且具有高等待时间和高功率要求。这些不期望的属性使得基于盘的存储器在大多数移动和便携式应用中不实用。另一方面，嵌入式和可移除卡形式的闪存由于其小尺寸、低功耗、高速和高可靠性特征而理想地适用于移动和手持环境中。

EEPROM和电可编程只读存储器(EPROM)是可以被擦除且使得新的数据被写入或“被编程”到它们的存储器单元中的非易失性存储器。两者都利用在源极和漏极区之间、在半导体衬底中的沟道区域上方的、场效应晶体管结构的浮置(未连接)导电栅极。然后，在浮置栅极上方提供控制栅极。由在浮置栅极上维持的电荷量来控制该晶体管的阈值电压特性。也就是说，对于在浮置栅极上的给定水平的电荷，存在必须在该晶体管被“导通”以允许在其源极和漏极区之间导电之前施加到控制栅极的对应的电压(阈值)。

浮置栅极可以保持一个范围的电荷，且因此可以被编程到阈值电压窗内的任何阈值电压电平。阈值电压窗的大小由该器件的最小和最大阈值电平来界定，该器件的最小和最大阈值电平又对应于可以被编程到浮置栅极上的电荷的范围。阈值窗通常取决于存储器器件的特性、工作条件和历史。在该窗内的每个不同的、可分辨的阈值电压电平范围原则上可以用于指定该单元的明确的(definite)存储器状态。