專利名稱：具有高可靠性的非易失存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在重復(fù)寫操作方面表現(xiàn)出高可靠性和持久性的非易 失存儲器。
背景技術(shù)：
圖1是示出了傳統(tǒng)非易失存儲器陣列的一部分10的電路圖，其 中該部分10存儲8位字節(jié)。非易失存儲器陣列部分IO包括非易失存 儲器單元100- 107、位線130- 137、字節(jié)選擇晶體管140、字線150 和公共源線160。非易失存儲器單元100 - 107包括n溝道存取晶體管 110-117和n溝道非易失存儲器晶體管120- 127。非易失存儲器晶 體管120 - 127中的每一個包括用于以本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的 方式存儲電荷的浮置柵極。如此處所述，當(dāng)非易失存儲器晶體管的浮 置柵極存儲大量負(fù)電荷時，非易失存儲器晶體管被稱為處于擦除狀 態(tài)。相反，當(dāng)非易失存儲器晶體管的浮置柵極存儲中性或正電荷時， 非易失存儲器晶體管被稱為處于編程狀態(tài)。處于擦除狀態(tài)的非易失存 儲器晶體管具有比處于編程狀態(tài)的非易失存儲器晶體管高的闊值電 壓。應(yīng)當(dāng)理解，在其它實施例中可以顛倒對擦除狀態(tài)和編程狀態(tài)的約 定。
存取晶體管110 - 117的漏極分別耦接到位線130 - 137。存取晶 體管110 - 117的源極分別耦接到非易失存儲器晶體管120- 127的漏-117的柵極，并且還耦接到字 節(jié)選擇晶體管140的柵極。非易失存儲器晶體管120- 127的源極連 接到公共源線160。位線130-137上的位線信號被分別標(biāo)記為bO-b7。字節(jié)選擇信號BSEL被施加到字節(jié)選擇晶體管140的源極。字線 信號(WL)和公共源信號(CS)分別被施加到字線150和公共源線 160。
使用兩階段處理將8位數(shù)據(jù)字節(jié)寫到非易失存儲器單元100-107，該兩階段處理包括擦除階段和跟在其后的編程階段。下面描述 這個兩階段處理。
首先，在擦除階段期間初始擦除所有非易失存儲器單元IOO-107。如下執(zhí)行擦除階段。字節(jié)選擇信號BSEL和字線信號WL中的 每一個被控制為具有高電壓(例如，15伏特)。所有的位線信號b0 -b7被控制為具有低電壓(例如，O伏特)。公共源線160保持為浮 置狀態(tài)。在這些狀態(tài)下，字節(jié)選擇晶體管140導(dǎo)通，從而使高電壓字 節(jié)選擇信號BSEL被施加到非易失存儲器晶體管120 - 127的控制柵 極。高電壓字線信號WL使得存取晶體管110-117導(dǎo)通，從而使非 易失存儲器晶體管120 - 127的漏極被下拉到低位線電壓(例如，0伏 特)。在這些狀態(tài)下，利用Fowler-Nordheim隧穿可將電子注入非易 失存儲器晶體管120 - 127的浮置柵極。更具體地，電子被注入在擦 除階段開始時最初不處于擦除狀態(tài)的非易失存儲器晶體管120-127 的浮置柵極。在擦除階段開始時最初處于擦除狀態(tài)的非易失存儲器晶 體管120 - 127的浮置柵極保持為擦除狀態(tài)(由于在先前的操作過程 中，這些浮置柵極先前被注入了電子)。
在擦除階段的結(jié)尾，所有非易失存儲器晶體管120 - 127的浮置 柵極處于擦除狀態(tài)，其中這些浮置柵極中的每一個存儲負(fù)電荷，這使 得相關(guān)聯(lián)的非易失存儲器晶體管表現(xiàn)出相對高的閾值電壓。在這些狀 態(tài)下，非易失存儲器單元100- 107中的每一個被稱為存儲著邏輯"l" 數(shù)據(jù)位。
在所有非易失存儲器單元100 - 107已被擦除以便存儲邏輯"l"值之后，執(zhí)行編程階段。在編程階段期間，從將要存儲邏輯"o"值的
非易失存儲器晶體管120- 127的浮置柵極中去除電子。例如，將如 下所述在非易失存儲器晶體管120和121中存儲邏輯"0"位?？刂谱?線信號WL和位線信號b0和bl中的每一個，以便使它們具有高電壓
(例如，15伏特)?？刂谱止?jié)選擇信號BSEL和位線信號b2 - b7， 以便使它們具有低電壓(例如，0伏特)。公共源線160保持為浮置 狀態(tài)。在這些狀態(tài)下，字節(jié)選擇晶體管140導(dǎo)通，從而將低電壓字節(jié) 選擇信號BSEL施加于非易失存儲器晶體管120到127的控制柵極。 高電壓字線信號WL使得存取晶體管110-117導(dǎo)通，從而將非易失 存儲器晶體管120到127的漏極拉至相關(guān)聯(lián)的位線電壓。因此，非易 失存儲器晶體管120和121的漏極被上拉到高位線電壓(例如，15伏 特)，而非易失存儲器晶體管122到127的漏極被下拉到低位線電壓
(例如，0伏特)。在這些狀態(tài)下，借助于Fowler-Nordheim隧穿從 非易失存儲器晶體管120和121的浮置柵極中去除電子。結(jié)果，非易 失存儲器晶體管120和121的閾值電壓被減小，有效地對非易失存儲 器單元100和101編程。
由于非易失存儲器晶體管120到127的控制柵極和漏極兩者被保 持為相同的電壓(例如，0伏特)，因此在編程階段存儲在這些非易 失存儲器晶體管120到127的浮置柵極上的電荷不會改變。結(jié)果，相 關(guān)聯(lián)的非易失存儲器單元102 - 107保持在擦除狀態(tài)(即，存儲邏輯"l" 數(shù)據(jù)位)。
在非易失存儲器晶體管120 - 127失效(即，不再能夠被編程或 擦除)之前，僅可執(zhí)行有限次的Fowler-Nordheim隧穿。通常以在失 效之前可被執(zhí)行的存取周期的數(shù)目度量非易失存儲器晶體管120 -127的持久性。將數(shù)據(jù)寫到非易失存儲器單元100 - 107的上述方法不 利地需要(平均來說)大量的Fowler-Nordheim隧穿操作，從而導(dǎo)致 相對低的單元持久性。
某些應(yīng)用需要向非易失存儲器陣列部分10反復(fù)地寫相同的數(shù) 據(jù)。例如，監(jiān)視系統(tǒng)可能需要將數(shù)據(jù)周期地寫到非易失存儲器陣列部
7分10。即使數(shù)據(jù)保持不變，每個連續(xù)的寫操作將給存儲邏輯"o"數(shù)據(jù)
值的非易失存儲器單元100- 107帶來"磨損"。由于將邏輯"0"數(shù)據(jù)值 寫到已經(jīng)存儲了邏輯"0"數(shù)據(jù)值的非易失存儲器晶體管在寫操作的擦 除階段需要第一次Fowler-Nordheim隧穿操作，并且在寫操作的編程 階段期間需要第二次Fowler-Nordheim隧穿操作，因此發(fā)生這種磨損。
因此，希望具有一種能夠反復(fù)重寫相同的數(shù)據(jù)值而不會降低非易 失存儲器系統(tǒng)的持久性的非易失存儲器系統(tǒng)。
如上所述，非易失存儲器陣列部分10需要控制電路，以便在寫 操作的擦除階段和編程階段之間修改位線電壓bO- b7。該控制電路必 須最初在擦除階段期間將位線電壓b0-b7全部設(shè)置為低，并且隨后 在編程階段期間使與被編程為存儲邏輯"O"數(shù)據(jù)值的非易失存儲器單 元相關(guān)聯(lián)的位線電壓b0-b7增加。該控制電路不利地增加了非易失 存儲器陣列部分10的復(fù)雜度。該控制電路還會增加非易失存儲器陣 列部分10所需的寫周期時間。
因此，希望具有一種能夠在寫操作的擦除階段和編程階段響應(yīng)于 相同的位線電壓而操作的非易失存儲器系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了 一種包括多個非易失存儲器單元的非易失存 儲器系統(tǒng)。這些非易失存儲器單元中的每一個包括非易失存儲器晶體 管、將所述非易失存儲器晶體管耦接到相應(yīng)位線的存取晶體管、以及 將所述非易失存儲器晶體管耦接到公共源的源極選擇晶體管。通過包 括擦除階段和編程階段的兩階段操作來寫所述非易失存儲器單元。在 擦除階段和編程階段兩者期間，存取晶體管導(dǎo)通，從而將非易失存儲 器晶體管耦接到相應(yīng)位線。在擦除階段和編程階段兩者期間源極選擇 晶體管截止，此時公共源保持為浮置。
在擦除階段和編程階段兩者期間， 一組公共位線電壓被施加到所 述位線，從而不必在擦除和編程階段之間切換所述位線電壓。在擦除 階段期間，擦除電壓被施加到所述非易失存儲器晶體管的控制柵極，
8并且在所述編程階段期間，與所述擦除電壓不同的編程電壓被施加到 所述非易失存儲器晶體管的控制柵極。在擦除階段期間，可以在非易
失存儲器晶體管的第一子集中引發(fā)Fowler-Nordheim隧穿。在編程階 段期間，可以在非易失存儲器晶體管的第二子集中引發(fā) Fowler-Nordheim隧穿，其中所述第一子集和所述第二子集互斥。可 以在擦除階段和編程階段兩者期間禁止所述非易失存儲器晶體管的 第三子集中的Fowler-Nordheim隧穿，其中所述第一子集、第二子集 和第三子集互斥，并且包括經(jīng)歷所述兩階段操作的所有所述非易失存 儲器晶體管。這種兩階段寫操作可以將Fowler-Nordheim隧穿操作的 平均預(yù)期數(shù)目減半，從而延長預(yù)期的單元持久性。
根據(jù)下面的描述和圖示，將會更完整地理解本發(fā)明。


圖1是傳統(tǒng)非易失存儲器陣列的一部分的電路圖。 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的非易失存儲器陣列的一部分 的電路圖。
圖3是圖2的非易失存儲器系統(tǒng)的電路圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的 一個實施例的用于實現(xiàn)寫操作的擦除階段的電壓。
圖4是圖2的非易失存儲器系統(tǒng)的電路圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的 一個實施例的用于實現(xiàn)寫操作的編程階段的電壓。
圖5是圖2的非易失存儲器系統(tǒng)的電路圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的 一個實施例的用于實現(xiàn)讀操作的電壓。
具體實施例方式
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的非易失存儲器系統(tǒng)的一部分 20的電路圖，其中這個部分20存儲一個8位字節(jié)。非易失存儲器部 分20包括非易失存儲器單元200 -207、位線240 - 247、字線250、 控制柵極線251、源極選擇線252和公共源線260。非易失存儲器單 元200-207包括n溝道存取晶體管210-217、 n溝道非易失存儲器
9晶體管220 - 227和n溝道源極選擇晶體管230 - 237。非易失存儲器 晶體管220-227中的每一個包括用于以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的 方式存儲電荷的浮置柵極。應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的其它實施例中，可 以擴(kuò)展非易失存儲器部分20，以便創(chuàng)建具有附加行和/或列的陣列。
存取晶體管210 - 217的漏極分別耦接到位線240 - 247。存取晶 體管210 - 217的源極分別耦接到非易失存儲器晶體管220 - 227的漏 極。非易失存儲器晶體管220-227的源極分別連接到源極選擇晶體 管230- 237的漏極。源極選擇晶體管230-237的源極共同耦接到公 共源線260。字線250耦接到存取晶體管210-217的柵極；控制柵極 線251耦接到非易失存儲器晶體管220- 227的控制柵極；并且源極 選擇線252耦接到源極選擇晶體管230 - 237的柵極。
可以使用下面描述的兩階段處理將8位數(shù)據(jù)字節(jié)寫到非易失存 儲器單元200-207。這個兩階段寫操作包括擦除階段和編程階段。雖 然擦除操作被描述為在編程操作之前執(zhí)行，在其它實施例中，可以在 擦除操作之前執(zhí)行編程操作。
在寫操作的擦除階段和編程階段兩者期間，大約15伏特的字線 電壓(WL)被施加到字線250,并且大約O伏特的源極選擇電壓(SS) 被施加到源極選擇線252。在擦除階段和編程階段兩者期間，公共源 線260保持為浮置狀態(tài)。
另夕卜，在擦除階段和編程階段兩者期間，表示要寫到非易失存儲 器單元200 - 207中的所希望的數(shù)據(jù)值的位線電壓BO - B7被施加到位 線240- 247。更具體地，大約15伏特的高電壓被施加到與將存儲邏 輯"l"數(shù)據(jù)位的非易失存儲器單元相關(guān)聯(lián)的位線。相反地，大約0伏 特的低電壓被施加到與將存儲邏輯"O"數(shù)據(jù)位的非易失存儲器單元相 關(guān)聯(lián)的位線。在寫操作的擦除和編程階段之間，位線電壓有利地不發(fā) 生改變。結(jié)果，減少了寫周期時間，并且簡化了所需的控制電路。
通過施加到控制柵極線251上的控制柵極電壓(CG)區(qū)分擦除 階段和編程階段。因此，通過給控制柵極線251施加大約15伏特的 高控制柵極電壓(CG)執(zhí)行擦除階段，而通過給控制柵極線251施加大約0伏特的低控制柵極電壓(CG)執(zhí)行編程階段。
圖3是示出了由非易失存儲器部分20執(zhí)行的擦除階段的一個例 子的電路圖。在這個例子中，邏輯"O"數(shù)據(jù)位將被寫到非易失存儲器 單元200、 202和205-207，并且非易失存儲器單元201、 203 -204 的狀態(tài)將保持不變。因此，位線信號B0、 B2、 B5、 B6和B7均具有 0伏特的低電壓，并且位線信號B1、 B3和B4均具有15伏特的高電 壓。
高字線電壓(WL-15伏特)使得存取晶體管210-217導(dǎo)通， 而低源極選擇電壓(SS = 0伏特)使得源極選擇晶體管230 - 237截止。 導(dǎo)通的存取晶體管210 - 217使得位線240 - 247上的電壓B0 - B7被 分別施加到非易失存儲器晶體管220-227的漏極上。因此，在所述 的例子中，非易失存儲器晶體管220、 222、 225、 226和227的漏極 被耦接成分別接收O伏特位線信號B0、 B2、 B5、 B6和B7。類似地， 非易失存儲器晶體管221、 223和224的漏極被耦接成分別接收15伏 特位線信號B1、 B3和B4。
如上所述，在擦除階段期間，非易失存儲器晶體管220 -227的 控制柵極被耦接成接收15伏特的高控制柵極電壓CG。因此，在非易 失存儲器晶體管220、 222、 225、 226和227中的每一個的控制柵極 和漏極之間存在高電壓(15伏特-0伏特)。該高電壓足以引發(fā)使電 子進(jìn)入非易失存儲器晶體管220、 222、 225、 226和227的浮置柵極 的Fowler-Nordheim隧穿(假設(shè)在擦除階段開始時這些非易失存儲器 晶體管220、 222、 225、 226和227最初不處于擦除狀態(tài))。注意 Fowler-Nordheim隧穿機(jī)制是自我限制的。因此，在非易失存儲器晶 體管的浮置柵極中存儲了一定數(shù)量的負(fù)電荷之后，隧穿過程將被禁 止。因此，如果隨后經(jīng)受擦除操作，已被擦除的非易失存儲器晶體管 不會被進(jìn)一步擦除。例如，如果非易失存儲器晶體管220在上述擦除 階段之前處于擦除狀態(tài)，這個非易失存儲器晶體管220的狀態(tài)(包括 由這個晶體管的浮置柵極存儲的電荷)將在擦除階段之后保持為基本 相同。注意，在這個例子中在非易失存儲器晶體管220中不發(fā)生Fowler-Nordheim。結(jié)果，該擦除階段不會顯著影響非易失存儲器單 元220的持久性。
在擦除階段的結(jié)尾，所有非易失存儲器晶體管220、 222、 225、 226和227的浮置柵極處于擦除狀態(tài)，其中這些浮置柵極中的每一個 存儲負(fù)電荷，這使得相關(guān)聯(lián)的非易失存儲器晶體管220、 222、 225、 226和227表現(xiàn)出相對高的閾值電壓。在這些狀態(tài)下，非易失存儲器 單元220、 222、 225、 226和227中的每一個被稱為存儲邏輯"l"數(shù)據(jù) 位。
如上所述，非易失存儲器晶體管221、 223和224的控制柵極和 漏極被保持為大約15伏特的相同電壓。結(jié)果，在所述的例子中，在 這些非易失存儲器晶體管221、 223和224的控制柵極和漏極之間不 存在顯著的電壓降。因此，在擦除階段期間，非易失存儲器晶體管221、 223和224不被擦除。取而代之，這些非易失存儲器晶體管221、 223 和224在擦除階段期間保持其原始狀態(tài)。
在已經(jīng)完成擦除階段之后，通過將控制柵極電壓CG減小到0 伏特來啟動編程階段。非易失存儲器部分20的其它電壓相對于擦除 階段保持不變。有利地，位線電壓B0-B7在擦除操作和保持操作期 間保持不變。
圖4是示出了在當(dāng)前例子的寫操作的編程階段期間施加到非易 失存儲器部分20的電壓的電路圖。
同樣，高字線電壓WL (15伏特)使得存取晶體管210-217導(dǎo) 通，而低源極選擇電壓SS (O伏特)使得源極選擇晶體管截止。導(dǎo)通 的存取晶體管210 - 217使得位線電壓BO - B7被分別施加到非易失存 儲器晶體管220- 227的漏極。
由于非易失存儲器晶體管220 -227的控制柵極被耦接成接收0 伏特的低控制柵極電壓CG，因此在非易失存儲器晶體管221、 223和 224中的每一個的控制柵極和漏極之間存在相對高的電壓(0伏特-15伏特)。該高電壓足以引發(fā)過量電子離開非易失存儲器晶體管221、 223和224的浮置柵極的Fowler-Nordheim隧穿H艮設(shè)這些非易失存儲器晶體管221、223和224在編程階段開始時最初不處于編程狀態(tài))。
同樣，由于Fowler-Nordheim隧穿機(jī)制是自我限制的，因此， 在從非易失存儲器晶體管的浮置柵極中去除了一定量的負(fù)電荷之后， 隧穿處理將被禁止。因此，如果隨后經(jīng)歷編程階段，已被編程的非易 失存儲器晶體管不會被進(jìn)一步編程。例如，如果非易失存儲器晶體管 221在上述編程階段之前處于編程狀態(tài)，這個非易失存儲器晶體管221 的狀態(tài)(包括由這個晶體管的浮置柵極存儲的電荷)將在編程階段之 后保持為基本相同。注意，在這個例子中在非易失存儲器晶體管221 中不發(fā)生Fowler-Nordheim。結(jié)果，該編程階段不會顯著影響非易失 存儲器單元221的持久性。
在編程階段的結(jié)尾，所有非易失存儲器晶體管221、 223和224 的浮置柵極處于編程狀態(tài)，其中這些浮置柵極中的每一個存儲中性或 正電荷，這使得相關(guān)聯(lián)的非易失存儲器晶體管221、 223和224表現(xiàn) 出相對低的閾值電壓。在這些狀態(tài)下，非易失存儲器晶單元221、 223 和224中的每一個被稱為處于邏輯"O"數(shù)據(jù)位。
如上所述，在編程階段期間，非易失存儲器晶體管220、 222、 225、 226和227的控制柵極和漏極均被保持為大約0伏特的電壓。結(jié) 果，在所述例子的編程階段期間，非易失存儲器晶體管220、 222、 225、 226和227的控制柵極和漏極之間不存在顯著的電壓降。因此，在編 程階段期間非易失存儲器晶體管220、 222、 225、 226和227不被編 程。取而代之，這些非易失存儲器晶體管220、 222、 225、 226和227 在編程階段期間保持其原始(擦除)狀態(tài)。
如上所述，僅當(dāng)將被寫到存儲器單元的數(shù)據(jù)值不同于存儲在該存 儲器單元內(nèi)的數(shù)據(jù)值時，本發(fā)明的非易失存儲器單元內(nèi)才發(fā)生 Fowler-Nordheim隧穿。因此，如果將被寫到這些存儲器單元200 -207的8位字節(jié)與已經(jīng)存儲在這些存儲器單元200 - 207內(nèi)的8位字節(jié) 相同，則不在任何非易失存儲器單元200 - 207中執(zhí)行 Fowler-Nordheim隧穿。因此，當(dāng)重寫相同數(shù)據(jù)時，使能非易失存儲 器部分20內(nèi)的無限循環(huán)。
13另外，非易失存儲器單元200-207的平均持久性相對于傳統(tǒng)非 易失存儲器單元100- 107增加兩倍，假設(shè)寫到這些存儲器單元的數(shù) 據(jù)以隨機(jī)方式改變。即，當(dāng)對傳統(tǒng)非易失存儲器單元100- 107執(zhí)行 隨機(jī)寫操作時，平均需要兩倍的Fowler-Nordheim隧穿操作。這可被 如下示出。存在對非易失存儲器單元的四種可能的寫操作(1)當(dāng) 已經(jīng)在非易失存儲器單元中存儲了邏輯"0"值時，對非易失存儲器單 元寫邏輯"0"值；(2)當(dāng)已經(jīng)在非易失存儲器單元中存儲了邏輯"O" 值時，對非易失存儲器單元寫邏輯"l"值；(3)當(dāng)已經(jīng)在非易失存儲 器單元中存儲了邏輯"l"值時，對非易失存儲器單元寫邏輯"O"值；和 (4)當(dāng)已經(jīng)在非易失存儲器單元中存儲了邏輯"l"值時，對非易失存 儲器單元寫邏輯"l"值。
當(dāng)對傳統(tǒng)的非易失存儲器單元IOO執(zhí)行寫操作時，寫操作(l) 需要兩次Fowler-Nordheim隧穿操作，寫操作(2)需要一次 Fowler-Nordheim 隧穿操作，并且寫操作(3)需要一次 Fowler-Nordheim 隧穿操作。平均每個寫操作需要一次 Fowler-Nordheim隧穿操作(即，4次Fowler-Nordheim隧穿操作/4 次寫操作)。
相反，當(dāng)執(zhí)行到非易失存儲器單元200的寫操作時，寫操作(2) 需要一次Fowler-Nordheim隧穿操作，并且寫操作(3)需要一次 Fowler-Nordheim隧穿操作。每個寫操作平均僅需要0.5次 Fowler-Nordheim隧穿操作(即，2次Fowler-Nordheim隧穿操作/4 次寫操作)。
圖5是示出了在讀操作中施加到非易失存儲器系統(tǒng)20的電壓的 電路圖。存取晶體管210 - 217的柵極和源極選擇晶體管230 - 237的 柵極被耦接成接收等于大約1.8到5伏特V卯的電源電壓的電壓(即， WL = SS = VDD)。非易失存儲器晶體管220-227的控制柵極被耦接 成接收0伏特的低控制柵極電壓CG。公共源線260還被配置為接收 0伏特的低公共源電壓CS。大約1伏特的讀取電壓VR被施加到位線 240 -247上。在這些狀態(tài)下，耦接到位線240- 247的電流感測電路(未示出)感測流過非易失存儲器單元200- 207的電流，以便識別
存儲在這些單元內(nèi)的數(shù)據(jù)值。在描述的例子中，處于編程狀態(tài)的非易 失存儲器單元表現(xiàn)出比處于擦除狀態(tài)的非易失存儲器單元更高的讀
取電流。注意在一個實施例中，取決于單元摻雜和其它設(shè)計變量，在 讀操作中控制柵極電壓CG可以具有0伏特和VDD電源電壓之間任意 位置的值。
雖然已經(jīng)結(jié)合特定實施例和例子描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明 可被應(yīng)用于不同的實施例和例子。例如，雖然已經(jīng)結(jié)合字節(jié)級寫操作 描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的概念可被應(yīng)用于具有其它寬度的數(shù) 據(jù)項。例如，可以修改本發(fā)明以便實現(xiàn)頁級寫操作。因此，僅由下列 權(quán)利要求限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種非易失存儲器系統(tǒng)，包括一組位線；一組非易失存儲器單元，每個非易失存儲器單元耦接到公共源，并且每個非易失存儲器單元包括具有控制柵極的非易失存儲器晶體管；具有柵極的存取晶體管，其中所述存取晶體管耦接在所述非易失存儲器晶體管和相應(yīng)的一條位線之間；和具有柵極的源極選擇晶體管，其中所述源極選擇晶體管耦接在所述非易失存儲器晶體管和所述公共源之間；耦接到所述一組非易失存儲器單元內(nèi)的每個存取晶體管的柵極的字線；耦接到所述一組非易失存儲器單元內(nèi)的每個非易失存儲器晶體管的控制柵極的控制柵極線；和耦接到所述一組非易失存儲器單元內(nèi)的每個源極選擇晶體管的柵極的源極選擇線。
2. 如權(quán)利要求1的非易失存儲器系統(tǒng)，還包括用于對所述一組非 易失存儲器單元執(zhí)行兩階段寫操作的裝置，其中所述兩階段寫操作包 括擦除階段和編程階段。
3. 如權(quán)利要求2的非易失存儲器系統(tǒng)，其中用于執(zhí)行所述兩階段 寫操作的裝置包括用于在擦除階段和編程階段兩者期間將一組公共 位線電壓施加到所述一 組位線的裝置。
4. 如權(quán)利要求3的非易失存儲器系統(tǒng)，其中用于執(zhí)行所述兩階段 寫操作的裝置還包括在擦除階段期間將第 一控制電壓施加到所述控 制柵極線、并且在編程階段期間將第二控制電壓施加到所述控制柵極 線的裝置，其中第一控制電壓與第二控制電壓不同。
5. 如權(quán)利要求4的非易失存儲器系統(tǒng)，其中用于執(zhí)行所述兩階段 寫操作的裝置還包括在擦除階段和編程階段兩者期間將公共字線電壓施加到所述字線的裝置。
6. 如權(quán)利要求5的非易失存儲器系統(tǒng)，其中用于執(zhí)行所述兩階段 寫操作的裝置還包括在擦除階段和編程階段兩者期間將公共源選擇 電壓施加到所述源極選擇線的裝置。
7. 如權(quán)利要求2的非易失存儲器系統(tǒng)，其中用于執(zhí)行所述兩階段 寫操作的裝置包括用于在擦除階段期間在所述一組非易失存儲器單 元的第一子集中引發(fā)Fowler-Nordheim隧穿的裝置，和用于在相應(yīng)的 編程階段期間，在所述一組非易失存儲器單元的第二子集中引發(fā) Fowler-Nordheim隧穿的裝置，其中所述第一子集和所述第二子集互 斥。
8. 如權(quán)利要求7的非易失存儲器系統(tǒng)，其中用于執(zhí)行所述兩階段 寫操作的裝置在擦除階段和相應(yīng)的編程階段兩者期間禁止所述一組 非易失存儲器單元的第三子集中的Fowler-Nordhehn隧穿。
9. 如權(quán)利要求8的非易失存儲器系統(tǒng)，其中所述第一子集、第二 子集和第三子集互斥，并且包括所述一組非易失存儲器單元中的所有 非易失存儲器單元。
10. 如權(quán)利要求1的非易失存儲器系統(tǒng)，其中存取晶體管、非易 失存儲器晶體管和源極選擇晶體管均是n溝道器件。
11. 一種操作非易失存儲器系統(tǒng)的方法，包括以下步驟 對具有相應(yīng)一組位線的一組非易失存儲器單元執(zhí)行兩階段寫操作，其中所述兩階段寫操作包括擦除階段和相應(yīng)的編程階段；和在擦除階段和相應(yīng)的編程階段兩者期間，將一組公共位線電壓施 加到所述一組位線。
12. 如權(quán)利要求11的方法，還包括以下步驟 在擦除階段期間，將第一控制電壓施加到所述一組非易失存儲器單元中的非易失存儲器晶體管的控制柵極；和在相應(yīng)的編程階段期間，將與第一控制電壓不同的第二控制電壓 施加到所述一組非易失存儲器單元中的非易失存儲器晶體管的控制 柵極。
13. 如權(quán)利要求12的方法，還包括在擦除階段和相應(yīng)的編程階段 兩者期間給所述一組非易失存儲器單元內(nèi)的存取晶體管的柵極施加 公共字線電壓的步驟，其中所述存取晶體管將相應(yīng)的非易失存儲器晶 體管耦接到所述一組位線。
14. 如權(quán)利要求13的方法，還包括在擦除階段和相應(yīng)的編程階段 兩者期間給所述一組非易失存儲器單元內(nèi)的源極選擇晶體管的柵極 施加公共源選擇電壓的步驟，其中所述源極選擇晶體管將相應(yīng)的非易 失存儲器晶體管耦接到公共源。
15. 如權(quán)利要求11的方法，還包括以下步驟 在擦除階段期間，在所述一組非易失存儲器單元的第一子集中引發(fā)Fowler-Nordheim隧穿；和在相應(yīng)的編程階段期間，在所述一組非易失存儲器單元的第二子 集中引發(fā)Fowler-Nordheim隧穿，其中所述第一子集和所述第二子集 互斥。
16，如權(quán)利要求15的方法，還包括在擦除階段和相應(yīng)的編程階段 兩者期間禁止所述一組非易失存儲器單元的第三子集中的 Fowler-Nordheim隧穿的步驟。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中所述第一子集、第二子集和第三 子集互斥，并且包括所述一組非易失存儲器單元中的所有非易失存儲 器單元。
全文摘要
一種非易失存儲器(NVM)系統(tǒng)包括一組NVM單元，每個NVM單元包括NVM晶體管；將NVM晶體管耦接到相應(yīng)位線的存取晶體管；和將NVM晶體管耦接到公共源的源極選擇晶體管。以包括擦除階段和編程階段的兩階段操作來寫NVM單元。在擦除和編程階段期間，給位線施加一組公共位線電壓。在擦除和編程階段期間，存取晶體管導(dǎo)通并且源極選擇晶體管截止。在擦除階段期間，將第一控制電壓施加到NVM晶體管的控制柵極，并且在編程階段期間，將第二控制電壓施加到NVM晶體管的控制柵極。在這些狀態(tài)下，減少了Fowler-Nordheim隧穿操作的平均所需次數(shù)。
文檔編號G11C11/34GK101689397SQ200880021735
公開日2010年3月31日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者A·M·塔切, A·P·科斯敏, G·斯馬然多尤, S·S·喬治斯卡 申請人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司