[发明专利]一种精确的多值存储单元的编程方法

权利要求书

1.一种精确的多值存储单元编程方法，其特征是编程操作包括下面的步骤：首先将处于擦除状态的单元以较低的编程脉冲电压，通过连续的多个脉冲ISPP方法编程到阈值电压最低位的编程状态；验证编程后的阈值电压是否达到第一级编程验证电压V_PV1，如果达到，则停止编程，记录第一级编程最后的编程脉冲电压V_1max；否则继续进行第一级编程操作；以第一级编程状态最后的编程脉冲电压V_1max为初始电压进行ISSP方式的编程；验证编程后的阈值电压是否达到第二级编程验证电压V_PV2；如果达到，则停止编程，记录下第二级编程最后的编程电压V_2max；否则继续进行第二级编程操作；然后以第二级编程操作最后的编程脉冲电压V_2max为初始电压进行ISPP方式的编程；验证编程后的阈值电压是否达到第三级编程验证电压V_PV3；如果达到，则停止编程，记录下第三级编程最后的编程电压V_3max；否则继续进行第三级编程操作，继续相同操作，直到完成所有比特的存储。

2.根据权利要求1所述的准确的多值存储单元编程方法，其特征是不同编程状态的存储单元分别进行擦除操作；然后执行擦除验证操作，如果单元的阈值电压小于擦除验证电压V_EV，则停止擦除操作。

3.根据权利要求1所述的精确的多值存储单元编程方法，其特征是如果要将存储单元从擦除状态编程到阈值电压次高位的第二级编程状态，则先进行前面所述阈值电压最低位的第一级编程操作，将存储单元先编程到第一级状态；如果要将存储单元从擦除状态编程到阈值电压最高位的第三级编程状态，则先进行前面所述第一级和第二级编程状态的操作，然后以第二级编程操作最后的编程脉冲电压V_2max为初始电压进行ISSP方式的编程。

4.根据权利要求1所述的精确的多值存储单元编程方法，其特征是针对局部俘获型非挥发性存储器，上述多值单元的每一个编程状态的编程操作均可采用衬底正偏压抑制第二代热电子注入的CHE编程方法，或者采用脉冲激发的衬底热电子注入（PASHEI）的编程方法实现电荷局部的存储。

5.根据权利要求4所述的精确的多值存储单元编程方法，其特征是当采用衬底正偏压CHE编程方法，器件的衬底接～2V的正偏压，漏极接3V～5V的正偏压，栅极接5V～8V的正偏压，源极接地；由于衬底接正偏压，抑制了衬底的第二代热电子的产生，使热电子仅在漏结附近注入到存储层，提高了局部存储的性能；

在进行阈值电压最低位的第一级编程时，漏极编程脉冲电压从某个最小值开始逐渐递增，当编程后的阈值电压大于第一级编程验证电压V_PV1时则停止编程操作，同时记录下此时最大的漏极脉冲编程电压V_d1max；若编程状态是阈值电压次高位的第二级编程状态时，则继续执行编程操作；漏极编程脉冲电压从V_d1max开始逐渐递增，当编程后的阈值电压大于第二级编程验证电压V_PV2时则停止编程操作，同时记录下此时最大的漏极脉冲编程电压V_d2max；若编程状态是阈值电压最高位的第三级编程状态时，则继续执行编程操作；漏极编程脉冲电压从V_d2max开始逐渐递增，当编程后的阈值电压大于第二级编程验证电压V_PV3时则停止编程操作，同时记录下此时最大的漏极脉冲编程电压V_d3max；继续相同操作，直到完成所有比特的存储。

6.根据权利要求4所述的精确的多值存储单元编程方法，其特征是采用脉冲激发的衬底热电子注入的编程方法进行多值存储，该编程方法分为两个阶段：在第一阶段将器件的漏极接～-2V的负偏压，栅极接～0.2V的正偏压，衬底和源极接地；由于P型衬底和漏区之间的PN结处于正偏，则衬底和漏区之间产生大量的电子-空穴对；紧接着器件进入第二编程阶段，漏极的电压在最短的时间内迅速变成2.5V～4V，栅极的正偏压增加到～5V，衬底和源极依然接地；从编程第一阶段转到第二阶段，衬底和漏极之间的PN结迅速地由正偏变成反偏，则在漏结形成了较宽的耗尽区；与此同时第一编程阶段在衬底收集的电子在电场作用下漂移到漏结的耗尽区并与晶格发生碰撞电离产生大量的电子-空穴对；一部分产生的电子获得足够的能量后越过Si/SiO₂的势垒注入到漏结上方的存储层中；通过微小的改变漏极上电压大小，可控制注入到存储层中电荷的数量，从而实现多值存储；在进行阈值电压最低位的第一级编程状态时，第二阶段漏极脉冲编程电压从较低值开始逐渐递增，当编程后的阈值电压大于第一级编程验证电压V_PV1时则停止编程操作，同时记录下最大的漏极编程电压V’_1dmax；若编程状态是阈值电压次高位的编程状态时，则继续执行编程操作；漏极编程脉冲电压从V’_d1max开始逐渐递增，当编程后的阈值电压大于第二级编程验证电压V_PV2时则停止编程操作，同时记录下最大的漏极编程电压V’_d2max；若编程状态是阈值电压最高位的第三级编程状态时，则继续执行编程操作；漏极编程脉冲电压从V’_d2max开始逐渐递增，当编程后的阈值电压大于第三级编程验证电压V_PV3时则停止编程操作，同时记录下此时最大的漏极脉冲编程电压V’_d3max；继续相同操作，直到完成所有比特的存储。