[发明专利]非易失性存储系统及其编程方法无效

专利信息
申请号: 201210023878.8 申请日: 2012-02-03
公开(公告)号: CN102915765A 公开(公告)日: 2013-02-06
发明(设计)人: 金秀吉 申请(专利权)人: 海力士半导体有限公司
主分类号: G11C16/10 分类号: G11C16/10;G11C16/02
代理公司: 北京弘权知识产权代理事务所(普通合伙) 11363 代理人: 郭放;许伟群
地址: 韩国*** 国省代码: 韩国;KR
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摘要:
搜索关键词: 非易失性 存储系统 及其 编程 方法
【说明书】:

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2011-0078271的优先权,其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种存储系统,更具体而言,涉及一种非易失性存储系统及其编程方法。

背景技术

在诸如相变存储器件、快闪存储器件、磁存储器件等的非易失性存储器件中,期望获得基于多电平单元技术的成本降低和高集成。

相变存储器件在动态随机存取存储器(DRAM)的尺寸缩放和快闪存储器件的可靠性方面是有用处的。而且,相变存储器件具有非易失性特性,并且能够在保证可靠性和耐久性以及避免擦除操作的同时支持高速操作以及以字节单位进行存取。就此,相变存储器件脱颖而出成为下一代储存级存储器(SCM;storage class memory)。

虽然已经使用单电平单元(SLC)方法(单元中储存一个比特的数据),但多电平单元(MLC)方法(单元中储存多个比特的数据)有助于提高存储器件的集成密度。

图1和图2是分别说明利用SLC方法和MLC方法的相变存储器单元的电阻分布的图。

图1示出SLC方法的单元电阻分布。电阻低于参考电阻(R_ref)的单元可以被定义为逻辑“0”,电阻高于参考电阻(R_ref)的单元可以被称为逻辑“1”。

图2示出例如在一个单元中储存2比特的数据的情况下MLC方法的单元电阻分布。

每个存储器单元可以根据其电阻分布被分为四种状态,因此,使用多个参考电阻R_ref1、R_ref2和R_ref3。

每个存储器单元具有利用参考电阻R_ref1、R_ref2和R_ref3所确定的四种状态00、01、10和11之一。

当使用MLC方法时,在给定相同的单元尺寸的情况下能够提高集成密度。然而,用于编程和验证(PNV)的时间也可能增加。

图3A和3B是说明现有的PNV方法的一个实例的图。

图3A和图3B说明单向电流增加(减少)方法,其是PNV方法的一个实例。

在单向PNV方法中,将初始编程电流设定为可允许的最小电流(或最大电流),当根据验证结果要执行再编程时,通过以恒定的电流变化步进从最小电流(或最大电流)逐步地增加(或减少)编程电流来执行再编程。

更具体而言,如图3A和3B所示,将初始编程电流设定为最小电流并执行编程(S101),在S103验证单元电阻R是否处于期望的电平电阻分布中(R_ref_L<R<R_ref_H)。

在执行验证步骤S103时,当单元电阻R处于期望的电平电阻分布中时,判定编程完成,因此单元被处理成“通过”单元(“PASS”cell)(S105)(即,编程操作停止)。

另一方面,当单元电阻R不处于期望的电平电阻分布中时,通过在S109增加编程电流之后返回到步骤S101而再次执行编程。

当单元电阻不处于期望的电平电阻分布中时,可以重复地进行在S109增加编程电流之后在S103所执行的编程和验证(PNV)过程,除非在S107处PNV过程被判定为已经重复了所设定的最大次数。这里,在以所设定的最大次数重复PNV过程之后单元电阻仍未达到期望的电平电阻分布的单元在S111被处理成“故障”单元。

在单向PNV方法中,由于PNV过程是通过分别从最小或最大初始电流逐步地增加或减少编程电流来执行的,因此整个编程和验证过程可能耗费相当多的时间。

图4A和图4B是说明双向PNV方法的图,其是现有的PNV方法的另一个实例。

在双向PNV方法中,在S201将初始编程电流设定在可允许的电流范围中的中间电平以执行编程,并且执行编程。

当在S203单元电阻R被检测到低于目标电阻分布的最小电阻R_ref_L时,在S205例如通过恒定的步进增加电流来增加执行再编程的编程电流,并且执行再编程。在执行再编程之后,在S207作出有关于单元电阻是否处于目标电阻分布中(R_ref_L<R<R_ref_H)的判定。如果单元电阻处于目标电阻分布中(R_ref_L<R<R-ref_H),则在S209将单元处理成“通过”单元(即,编程操作停止)。如果单元电阻不处于目标电阻分布中(R_ref_L<R<R_ref_H),则在S211进行PNV过程已重复的次数是否等于所设定的最大值的判定。如果在S211处PNV过程尚未重复所设定的最大次数,则在S205对单元进行再编程。否则,在S213将所述单元处理成“故障”单元。

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