[发明专利]存储器装置及操作存储器的方法

说明书

一种操作每一存储单元单一位的存储器的方法，包括由设定一第一范围阈值电压中的阈值电压，擦除一存储单元群组，建立一第一逻辑值。在擦除后，第一写入包括编程第一选择的存储单元，由设定一第二范围阈值电压中的阈值电压以建立一第二逻辑值，及保存一感测状态参数以指示一第一读取电压。在第一写入后，第二写入包括编程第二选择的存储单元，由设定一第三范围阈值电压中的阈值电压以建立该第二逻辑值，及保存该感测状态参数以指示一第二读取电压。在包括第一写入及第二写入的一些写入达到写入存储单元组的一临界数量后，存储单元组可被擦除。

技术领域

本发明涉及一种高密度存储器装置，特别是涉及闪存装置的操作。

背景技术

用于集成电路存储器(integrated circuit memory)的存储器技术正朝向越来越小的工艺时代(Technology node)发展，也在单一集成电路上配置越来越大的存储器阵列。正在推行的技术包括在一单一芯片上的多层的存储单元。执行在具有多层的存储单元的一三维(three-dimensional，3D)闪存上的操作包括读取、写入及擦除。

一闪存通常被配置为可以在一个时间由一区块擦除(block erase)擦除一个区块。当一个区块被擦除，在此区块中的存储单元被设定为一逻辑值，例如为“1”。在一个区块被擦除后，在此区块中的存储单元可被编程(program)为一不同的值，例如为“0”。一旦一存储单元被编程为“0”，此存储单元通过包括此已编程的存储单元的区块的一区块擦除可被改变回“1”。一但一区块中的一些存储单元，例如在一区块中的一已选择的位线(byte)或字线(word)上的存储单元，在一第一编程操作期间被编程为“0”，已知在擦除状态中的相同区块中一不同位线(byte)或字线(word)上的其他存储单元，仍可在一第二编程操作期间被编程为“0”，不需此区块一预擦除(pre-erase)。

然而，高密度闪存的一个一般问题是一存储单元区块的尺寸通常是非常大的。若区块的预先擦除需要每次已被编程为0的区块中的一单一存储单元需要被改变回为1，这是不方便的。当闪存的密度提升，堆叠(stack)中的层数增加，导致(lead to)更大的区块尺寸以及擦除操作中的更多不便。

因此，期待提供一个技术，允许多个写入操作改变一相同的存储单元，从一逻辑值至一不同的逻辑值，以及在每一擦除操作后亦然。

发明内容

提供操作每一存储单元单一位的存储器的一个方法。此方法包括施加一次擦除、多次写入编程操作。一存储单元可具有一足够大的完整的阈值电压范围以被用作为多阶存储单元(multiple level memory cell，MLC)。当这样的一存储单元被用作每一存储单元单一位的存储单元时，在一擦除操作后，存储单元可被编成多次，以及每次只有完整阈值电压范围的一局部且增量较高的范围被使用，直到一最后的写入操作达到完整阈值电压范围的最大值，及需要另一擦除操作。利用此操作方法，所需的区块擦除操作的数量可被减少，因为区块擦除操作是慢的而增进操作速度，以及因为擦除循环的数量减少而增进持久性。此一次擦除、多次写入的编程操作可用于各种存储单元类型、存储器结构、编程速度以及数据储存密度。

提供操作每一存储单元单一位的存储器的示例方法。一存储单元组被擦除，通过设定在一第一阈值电压范围中的阈值电压，建立该组的这些存储单元中的一第一逻辑值，在存储单元组被擦除后，该感测状态参数可被设定以指示该第一读取电压以感测存储单元逻辑值。

在存储单元组被擦除之后，一第一写入操作包括编程此组中第一选择的存储单元，通过设定一第二阈值电压范围中的阈值电压建立一第二逻辑值。第二阈值电压范围不同于第一阈值电压范围。一感测状态参数被保存以指示一第一读取电压以感测一存储单元逻辑值，其中该第一读取电压可以在第一阈值电压范围及第二阈值电压范围之间。