[发明专利]用于通过对相邻干扰的流水线校正来感测非易失性存储器和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及非易失性半导体存储器，诸如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和快闪EEPROM，且具体地涉及在时域中以高速进行感测操作。

背景技术

能够非易失性地存储电荷的固态存储器、尤其是以被包装为小形状因子卡的EEPROM和快闪EEPROM的形式，近来已经变为在各种移动和手持设备、特别是信息用品和消费者电子产品中的存储的选择。不像也是固态存储器的RAM(随机存取存储器)，闪存是非易失性的，且即使在掉电之后也维持其存储的数据。尽管有较高的成本，闪存也逐渐用于大容量存储应用。基于诸如硬盘和软盘的旋转磁介质的传统大容量存储器不适用于移动和手持环境。这是因为磁盘趋于大容量，因此趋于机械故障，且具有高延迟时间和高功率需求。这些不可期望的属性使得基于盘的存储器在大多数移动和便携应用中不实际。另一方面，闪存、嵌入式和以可移除卡的形式的，都由于其小尺寸、低功耗、高速度和高可靠性特性而理想地适用于移动和手持环境。

EEPROM和电可编程只读存储器(EPROM)是可以被擦除且使得新数据写入或″编程″到其存储器单元中的非易失性存储器。两者都使用位于在源极和漏极区域之间的半导体衬底中的沟道区域上以场效应晶体管结构的浮置(未连接)导电栅极。然后，控制栅极被提供在浮置栅极上。晶体管的阈值电压特性受浮置栅极上保留的电荷量控制。也就是说，对于在浮置栅极上的给定水平的电荷，存在在晶体管导″通″以允许在其源极和漏极区域之间导电之前施加到该控制栅极的对应电压(阈值)。

浮置栅极可以保持一定范围的电荷，且因此可以被编程到阈值电压窗内的任何阈值电压电平。通过该器件的最小和最大阈值电平来划界阈值电压窗的尺寸，这又对应于可以被编程到浮置栅极上的该范围的电荷。该阈值窗通常取决于存储器器件的特征、操作条件和历史。在该窗内的每个不同、可分解的阈值电压电平范围可以原则上用于指定该单元的有限存储器状态。当阈值电压被划分为两个不同区域时，每个存储器单元将能够存储一位数据。类似地，当阈值电压窗被划分为多于两个不同区域时，每个存储器单元将能够存储多于一位的数据。

在通常的两状态EEPROM单元中，建立至少一个电流断点水平来将导电窗划分为两个区域。当通过施加预定、固定电压来读单元时，通过与断点水平(或参考电流I_REF)相比较，其源极/漏极电流被解析到存储器状态。如果读取的电流高于断点水平的读取的电流，该单元被确定为处于一个逻辑状态(例如″零″状态)。另一方面，如果电流小于断点水平的读取的电流，该单元被确定为处于另一逻辑状态(例如″一″状态)。因此，这种两状态单元存储一位的数字信息。可以被外部编程的参考电流源通常被提供作为存储器系统的部分，以生成断点水平电流。

为了增加存储器容量，随着半导体技术的状态改进，快闪EEPROM正被制造得越来越高密度。增加存储容量的另一方法使得每个存储器单元存储多于两个状态。

对于多状态或多级EEPROM存储器单元，导电窗通过多于一个断点而被划分为多于两个区域，以便每个单元能够存储多于一位的数据。随着每个单元可以存储的状态的数量而因此增加给定EEPROM阵列可以存储的信息。已经在美国专利No.5,172,338中描述了具有具有多状态或多级存储器单元的EEPROM或快闪EEPROM。

用作存储器单元的晶体管通常被两个机制之一编程到″已编程″状态。在″热电子注入″中，施加到漏极的高电压加速电子跨过衬底沟道区域。同时，在施加到控制栅极的高电压将热电子拉过薄栅极电介质到浮置栅极上。在″遂穿注入″中，高电压被施加到相对于该衬底的控制栅极。以此方式，将电子从衬底拉到中间的浮置栅极。

该存储器器件可以被多个机制擦除。对于EPROM，该存储器可通过用紫外线辐射从浮置栅极移除电荷来大量被擦除。对于EEPROM，存储器单元可通过向相对于控制栅极的衬底施加高电压而被电擦除，以便引导浮置栅极中的电子以遂穿过薄氧化物到衬底沟道区域(即，Fowler-Nordheim遂穿)。通常，EEPROM可逐字节擦除。对于快闪EEPROM，该存储器可一次全部或一次一个或多个块地被电擦除，其中，一块可以由512字节或更大的存储器构成。

该存储器器件通常包括可以被安装到卡上的一个或多个存储器芯片。每个存储器芯片包括由诸如解码器和擦除、读和写电路的外围电路支持的存储器单元的阵列。更复杂的存储器器件与进行智能且较高级存储器操作和接口(interfacing)的外部存储器控制器一起操作。