非易失存储器编程方法

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，特别涉及一种非易失存储器编程方法。

背景技术

传统半导体非易失性存储器装置通常由一电荷存储器单元120和一存取金属氧化物半 导体场效应晶体管(MOSFET)110所组成，如图1的示意图所示。该电荷储存存储器单元120 是一个具一层电荷储存材质122的MOSFET，该电荷储存材质122是处在一控制栅极124之下和一MOSFET沟道之上。在该电荷储存材质122中的电荷量可影响阈值电压，该阈值 电压施于该控制栅极124以导通该MOSFET存储器单元的沟道。N型半导体存储器单元的 阈值电压因储存电子(负电荷)于电荷储存层而偏移至一较高电压。然而，P型半导体存储 器单元的阈值电压则因储存电子(负电荷)于电荷储存层而偏移至一较低电压。如果在该储 存层的电荷可被长期保留(对一典型半导体非易失性存储器而言，通常是大于10年)，则 该半导体存储器单元即变成非易失性。如果一非易失性存储器元件可执行多次擦写/编程 操作的周期，该非易失性存储器即为多次编程非易失性存储器 (Multiple Times ProgrammingNon-Volatile Memory，MTPNVM)。通常对一半导体非 易失性存储器而言，其擦写/编程周期次数是介于数千至数百万次之间。

非易失存储器保存数据的操作包括擦除操作及编程操作。擦除操作通常包括2个步骤： 预编程以及擦除。预编程通过一个较弱的编程操作，将存储器中的待擦除存储单元的状态 都编程为较弱编程状态，使这些存储单元的初始状态比较接近。擦除则将待擦除存储单元 的状态都改变为擦除状态。编程操作通常包括1个编程步骤，根据需要存储的数据，将对 应的存储单元编程为编程状态。

读出数据时，一般在存储单元字线、位线上施加读电压，存储单元的读电流通过位线 送入读出电路，读出电路比较存储单元电流和另外产生的参考电流的大小，通过电流大小 判断存储单元存储的状态。例如，存储单元电流大于参考电流，存储单元为擦除状态，对应存储数据为1；存储单元电流小于参考电流，存储单元为编程状态，存储数据为0。

存储单元保存数据的程度会受到各种因素的而影响。例如：工作电压、温度、擦写次 数、数据保持时间等等。受到这些因素影响，存储单元的电流和参考电流之间的差值可能 会变小，例如典型情况下，参考电流定为5uA，存储单元擦除状态电流约10uA，存储单元编程状态电流为0uA，存储单元两种状态和参考电流之间的差值有5uA。受到各因素影响，存储单元擦除状态电流减小为8uA，或存储单元编程电流增大为2uA，存储单元两种状态 的电流和参考电流的差值就缩小为3uA，读出数据的裕量变小。当存储单元电流和参考电 流差值较小，就可能出现读错的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种非易失存储器编程方法，可以增加读出电路的读 出裕量，能提高高可靠性要求存储器产品存储编程数据的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供的非易失存储器编程方法，其对于高可靠性要求 存储器进行高可靠性编程，高可靠性编程包括以下步骤：

一.对存储器的待编程存储单元的进行标准擦除，使各存储单元变为擦除状态1；

二.将编程数据采用1位数据对应2位差分编码数据的编码方式变为编码数据后，再 对存储器的待编程存储单元进行标准编程，编程数据中的数据1对应一对差分编码数据10，编程数据中的数据0对应一对差分编码数据01，每对差分编码数据对应一对存储单 元，标准编程是使数据0对应的存储单元的电荷储存层以标准编程电压及标准编程时间进 行编程，使该存储单元变为编程状态0。

较佳的，当进行高可靠性编程时，在进行上述步骤一之前，先对存储器的待编程存储单元进行预编程，使各存储单元电荷储存层以预编程电压及预编程时间进行编程；

预编程的强度弱于标准编程；编程强度同编程电压及编程时间正相关。

较佳的，对进行高可靠性编程后的存储器读出数据时，在存储器的存储单元的字线和 位线上施加读电压，将每对差分编码数据对应的一对存储单元的读出电流都通过位线送到 读出电路，读出电路比较两个存储单元的读出电流来判断存储的数据；

一对差分编码数据对应的一对存储单元的读出电流，如果前一个存储单元的读出电流 减去后一个存储单元的读出电流的差值大于设定阈值，则读出数据1；如果后一个存储单 元的读出电流减去前一个存储单元的读出电流的差值大于设定阈值，则读出数据0。

较佳的，对于高可靠性要求存储器进行高可靠性擦除，高可靠性擦除包括以下步骤：

(一)对存储器的待擦除存储单元的进行标准擦除，使各存储单元变为擦除状态1；

(二)对各擦除状态的存储单元，进行间隔标准编程，即，使各存储单元由全部为擦除状态变为擦除状态存储单元同标准编程状态存储单元依次相间隔。

较佳的，在进行上述步骤(一)之前，先对存储器的待擦除存储单元进行预编程，使各存储单元电荷储存层以预编程电压及预编程时间进行编程。

较佳的，对于常规要求存储器进行常规擦除及常规编程；

当进行常规擦除时：先对存储器的待擦除存储单元进行预编程，使各存储单元电荷储 存层以预编程电压及预编程时间进行编程；然后对存储器的待擦除存储单元的进行标准擦 除，使各存储单元变为擦除状态1；

当进行常规编程时：先对存储器的待编程存储单元的进行标准擦除，使各存储单元变 为擦除状态1；然后将编程数据的每一位分别对应存储器的一个待编程存储单元，采用标 准编程方式，对存储器的待编程存储单元编程。

本发明的非易失存储器擦除编程方法，当进行高可靠性编程时将各擦除状态的存储单 元，将编程数据采用1位数据对应2位差分编码数据的编码方式变为编码数据后再进行标 准编程。采用该非易失存储器擦除编程方法进行高可靠性编程的存储器，可以根据读出电 路读出的一对存储单元的两个读出电流的差值，确定该对存储单元对应的编程数据，增加 了读出电路的读出裕量，能提高高可靠性要求存储器产品存储编程数据的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介 绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人 员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种传统非易失性存储器示意图；

图2是本发明的非易失存储器编程方法一实施例示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实 施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护 的范围。

实施例一

如图2所示，一种非易失存储器编程方法，对于高可靠性要求存储器进行高可靠性编程，高可靠性编程包括以下步骤：

一.对存储器的待编程存储单元的进行标准擦除，使各存储单元变为擦除状态1；

二.将编程数据采用1位数据对应2位差分编码数据的编码方式变为编码数据后，再 对存储器的待编程存储单元进行标准编程，编程数据中的数据1对应一对差分编码数据10，编程数据中的数据0对应一对差分编码数据01，每对差分编码数据对应一对存储单 元，标准编程是使数据0对应的存储单元的电荷储存层以标准编程电压及标准编程时间进 行编程，使该存储单元变为标准编程状态0。

例如，采用1位编程数据对应2位差分编码数据的编码方式，8位编程数据1100_1100， 8位编程数据变为16位编码数据10100101_10100101，即编程数据中的1位数据1编码为 2位差分编码数据10，1位数据0编码为2位差分编码数据01，这16位编码数据存储到 16个存储单元中。

较佳的，当进行高可靠性编程时，在进行上述步骤一之前，先对存储器的待编程存储 单元进行预编程，使各存储单元电荷储存层以预编程电压及预编程时间进行编程；预编程 的强度弱于标准编程；编程强度同编程电压及编程时间正相关。标准编程电压大于或等于 预编程电压，标准编程时间大于预编程时间。预编程通过一个较弱的编程操作，将存储器 中的待编程存储单元的状态都编程为较弱编程状态，使这些存储单元的初始状态比较接 近。

实施例一的非易失存储器擦除编程方法，当进行高可靠性编程时将各擦除状态的存储 单元，将编程数据采用1位数据对应2位差分编码数据的编码方式变为编码数据后再进行 标准编程。采用该非易失存储器擦除编程方法进行高可靠性编程的存储器，可以根据读出 电路读出的一对存储单元的两个读出电流的差值，确定该对存储单元对应的编程数据，增 加了读出电路的读出裕量，能提高高可靠性要求存储器产品存储编程数据的可靠性。

实施例二

基于实施例一的非易失存储器编程方法，对进行高可靠性编程后的存储器读出数据 时，在存储器的存储单元的字线和位线上施加读电压，将每对差分编码数据对应的一对存 储单元的读出电流都通过位线送到读出电路，读出电路比较两个存储单元的读出电流来判 断存储的数据；

一对差分编码数据对应的一对存储单元的读出电流，如果前一个存储单元的读出电流 减去后一个存储单元的读出电流的差值大于设定阈值，则读出数据1；如果后一个存储单 元的读出电流减去前一个存储单元的读出电流的差值大于设定阈值，则读出数据0。

例如，设定阈值为5uA，编程数据1的两位编码数据为一对差分编码数据10，对应的一对存储单元为前擦除状态后标准编程状态，该对存储单元的读出电流分别为高电流(例如10uA)和低电流(例如0uA)，前一个存储单元(擦除状态)的读出电流减去后一个存 储单元(标准编程状态)的读出电流的差值为10uA，较设定阈值为5uA有充足读出裕量， 能准确可靠读出编程数据1；编程数据0的两位编码数据为一对差分编码数据01，对应的 一对存储单元为前标准编程状态后擦除状态，该对存储单元的读出电流分别为低电流(例 如0uA)和高电流(例如10uA)，后一个存储单元(擦除状态)的读出电流减去前一个存 储单元(标准编程状态)的读出电流的差值为10uA，较设定阈值为5uA有充足读出裕量， 能准确可靠读出编程数据0。

实施例二的非易失存储器编程方法，对进行高可靠性编程后的存储器读取数据时，在 存储器的存储单元的字线和位线上施加读电压，将每对差分编码数据对应的一对存储单元 的读出电流都通过位线送到读出电路，读出电路比较两个存储单元的读出电流来判断存储 的数据。读出电路根据一对存储单元的读出电流的差值确定所读取数据，增加了读出电路 的读出裕量(能增加大约2倍)，提高了存储器产品的可靠性。

实施例三

基于实施例一或二的非易失存储器编程方法，对于高可靠性要求存储器进行高可靠 性擦除，高可靠性擦除包括以下步骤：

(一).对存储器的待擦除存储单元的进行标准擦除，使各存储单元变为擦除状态1；

(二)对各擦除状态的存储单元，进行间隔标准编程，即，使各存储单元由全部为擦除状态变为擦除状态存储单元同标准编程状态存储单元依次相间隔。

例如，对存储器的待擦除存储单元进行标准擦除，使各存储单元变为擦除状态1，16 个存储单元的状态为11111111_11111111；对该16个存储单元进行间隔标准编程后，该16个存储单元的状态为10101010_10101010。

较佳的，在进行上述步骤(一)之前，先对存储器的待擦除存储单元进行预编程，使各存储单元电荷储存层以预编程电压及预编程时间进行编程。

较佳的，标准编程电压等于预编程电压，标准编程时间为预编程时间的1.5～10倍。

较佳的，标准编程电压比预编程电压高0.5V～2V，标准编程时间为预编程时间的1.1～ 10倍。

实施例四

基于实施例一到三的非易失存储器编程方法，对于常规要求存储器进行常规擦除及常 规编程；

当进行常规擦除时：先对存储器的待擦除存储单元进行预编程，使各存储单元电荷储 存层以预编程电压及预编程时间进行编程；然后对存储器的待擦除存储单元的进行标准擦 除，使各存储单元变为擦除状态1；

当进行常规编程时：先对存储器的待编程存储单元的进行标准擦除，使各存储单元变 为擦除状态1；然后将编程数据的每一位分别对应存储器的一个待编程存储单元，采用标 准编程方式，对存储器的待编程存储单元编程。

实施例四的非易失存储器擦除编程方法，鉴于对高可靠性要求存储器进行高可靠性编 程时，将编程数据采用1位数据对应2位差分编码数据的编码方式变为编码数据后，数据 量增大，实际用户可用的存储器容量减小。因此非易失存储器产品可以在常规和高可靠性 两种配置之间选择，对于常规要求存储器，采用常规的擦除编程方式，使用容量较大；对于高可靠性要求存储器，采用高可靠性擦除编程方式，提高存储器产品的可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。