用于对存储器装置进行编程的方法与流程

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1.本发明涉及一种用于操作存储器装置的方法，更具体而言，涉及一种用于操作具有多电平单元的存储器装置的方法。

背景技术：

2.在对固态驱动器(ssd)存储单元进行编程时，尤其对于nand闪存的多电平单元而言，通常在编程脉冲之后还跟随着若干次验证操作，以形成具有不同阈值电压的目标编程状态。由于编程周期中，编程脉冲时间通常比验证操作时间短得多，因此验证操作所带来的时间开销和功耗往往是非常大的，从而也降低了存储器装置的编程性能。
3.因此，需要一种能够降低验证操作的时间开销的存储器装置编程方法，从而进一步提高编程性能。

技术实现要素：

4.根据本公开的一方面，公开了一种存储器装置，包括：存储单元阵列，具有多行存储单元；多条字线，分别耦合到所述多行存储单元；其中，所述存储器装置被配置为：对所述多行存储单元中的目标存储单元执行编程操作，其中，在所述编程操作期间：向与所述目标存储单元所在的行相对应的选定字线施加编程电压，以将所述目标存储单元编程到目标编程状态；向所述选定字线施加一个预定电压，以抑制所述选定字线相邻的未选定字线和所述选定字线之间的电容耦合所带来的电压变化；向所述选定字线施加验证电压以执行验证操作，从而验证所述目标存储单元的阈值电压是否大于所述目标编程状态对应的目标阈值电压。
5.在实施例中，所述预定电压被设置为使得在所述验证操作开始时，所述选定字线的电压接近所述目标编程状态对应的目标阈值电压。更进一步地，根据与所述目标编程状态对应的目标阈值电压来确定所述施加的预定电压。
6.在实施例中，对于所述多行存储单元中的除了所述目标存储单元所在的行之外的其他行的存储单元，向与所述其他行的存储单元相对应的未选定字线施加通过电压。
7.在实施例中，施加到与所述选定字线相邻的未选定字线的通过电压大于施加到其他的未选定字线的通过电压。
8.根据本公开的另一方面，公开了一种用于操作存储器装置的方法。所述存储器装置包括具有多行存储单元的存储单元阵列，以及分别耦合到所述多行存储单元的多条字线。所述方法包括：在所述多行存储单元中，确定目标存储单元；向与所述目标存储单元所在的行相对应的选定字线施加编程电压，以将所述目标存储单元编程到目标编程状态；向所述选定字线施加一个预定电压，以抑制所述选定字线相邻的未选定字线与所述选定字线之间的电容耦合所带来的电压变化；向所述选定字线施加验证电压以执行验证操作，从而验证所述目标存储单元的阈值电压是否大于所述目标编程状态对应的目标阈值电压。
9.在阅读各附图所示的以下优选实施例的详细描述之后，本公开的这些和其他目的
对于本领域技术人员来说将毫无疑问变得显而易见。
附图说明
10.图1示出了一种示例性存储器装置的示意性电路图。
11.图2示出了根据一种编程方法的在验证时段的字线电压的波形图。
12.图3示出了存储器装置的存储器串的示意性电路图。
13.图4示出了根据本公开的实施例的编程方法的在验证时段的字线电压的波形图。
14.图5示出了根据本公开的实施例的操作存储器装置的方法的流程图。
15.图6根据本公开的实施例的编程方法与图2所示的编程方法相对比的示意性波形图。
具体实施方式
16.图1示出了一种示例性存储器装置的示意性电路图。如图1所示，存储器装置可以是nand型闪存存储器，其存储阵列以nand存储串108的形式提供存储单元106。存储器装置包括具有多行存储单元106的存储单元阵列，以及分别耦合到所述多行存储单元106的多条字线118。根据一些实施方式，nand存储串108可以被组织成多个存储块104，每个存储块104可以具有公共源极线114。同一存储块104中的nand存储串108通过公共源极线114耦合到例如地。根据一些实施方式，每个nand存储串108耦合到相应位线116，可以经由输出总线(未示出)从相应位线116读取数据。相邻nand存储串108的存储单元106可以通过一条字线118耦合，该字线用于选择哪一行存储单元受到读取和编程操作。在编程操作中，在同一存储块中耦合到同一条字线的存储单元可以被施加相同的编程电压/脉冲和验证电压/脉冲。
17.存储单元可以是多级单元(mlc)。mlc是能够以多于两种存储状态存储多于一位的数据的存储单元。例如，mlc可以每单元存储两位、每单元存储三位(也称为三级单元(tlc))或每单元存储四位(也称为四级单元(qlc))。每个mlc可以被编程为采用一系列可能的标称存储值。在一个示例中，如果每个mlc存储两位数据，则可以通过将三个可能的标称存储值之一写入单元来将mlc从擦除状态编程为呈现三个可能的编程状态之一。第四标称存储值可以用于擦除状态。
18.在存储器装置的操作期间，确定待编程的目标存储单元，并且向与该目标存储单元相对应的选定字线施加编程电压。通常，对目标存储单元执行的编程操作包括编程和验证操作。在施加编程电压以将目标存储单元编程到目标编程状态时，在向选定存储单元施加编程脉冲之后，该选定存储单元的阈值电压会发生改变。因此，在施加编程脉冲之后，需要对存储单元进行验证操作，以验证该存储单元的阈值电压是否大于与目标编程状态对应的目标阈值电压。如果存储单元的阈值电压大于目标阈值电压，则证明存储单元已被成功编程到目标编程状态；如果存储单元的阈值电压未达到目标阈值电压，则证明存储单元还未被编程到目标编程状态。
19.图2示出了根据一种用于mlc存储单元编程的方法在验证时段的字线电压的波形图。如图2所示，指定wln为选定字线，待验证的目标存储单元耦合到该选定字线，wln-1和wln+1为与选定字线wln相邻的未选定字线，并且wl(unsel)为存储块中的其他的未选定字线。存储单元的验证时段通常分为三个阶段。首先，在预脉冲阶段，对存储块中的未选定字
线施加通过电压，以使未选定字线的电压从电源电压vdd升高到通过电压vpass1或vpass。通过电压是使存储单元导通的电压。在预脉冲阶段期间，该存储块中的选定字线将保持在电源电压vdd。接下来，在验证脉冲阶段，对选定字线施加一系列验证电压，以验证目标存储单元的阈值电压是否大于与目标编程状态对应的目标阈值电压。同时，对未选定字线施加通过电压，以使未选定字线的电压从通过电压vpass1升高到通过电压vpass2或保持vpass。最后，在后脉冲阶段，对存储块中的字线进行放电。
20.然而，在实际操作中，由于字线长度较长并且存储器装置的字线分布较为紧密，因此在预脉冲阶段中通过字线接触部向相应字线施加电压时，在字线的远端处可能由于相邻字线的电容耦合而导致电压发生变化，例如电压升高。具体而言，字线接触部所在的字线的一端被称为近端，远离字线接触部的字线的另一端被称为远端。因此，在选定字线的远端处，字线电压可能由于相邻字线的电容耦合而升高，导致选定字线的远端处的电压不能维持在电源电压vdd，进而导致在向该选定字线施加验证脉冲时，字线电压达到验证脉冲所消耗的时间较长。
21.具体而言，参考图2，在对选定字线wln施加编程脉冲之后，在验证脉冲之前的预脉冲阶段，向未选定字线wln-1和wln+1施加通过电压vpass1，以将未选定字线wln-1和wln+1的电压从电源电压vdd预充电到通过电压vpass1。同时，向其他的未选定字线wl(unsel)施加通过电压vpass，以将该未选定字线的电压从电源电压vdd预充电到通过电压vpass。
22.在理想情况下，选定字线wln的电压应保持在vdd，如箭头1a所指示的曲线所示。然而，由于选定字线与相邻的未选定字线之间的电容耦合，在选定字线wln的远端处，字线wln的电压可能大幅升高，甚至高于待验证的目标编程状态的目标阈值电压(即，验证电压，vrdn)，如箭头1b所指示的曲线所示。
23.字线wln的这种电容耦合的原理在图3的一个存储器串的示意性电路图中示出。如图3所示，在选定字线wl(sel)与相邻的未选定字线wl(n-1)和wl(n+1)之间分别存在电容cap。因此，在对未选定字线wl(n-1)和wl(n+1)施加电压时，该电容cap导致选定字线wl(sel)的电压升高。
24.返回参考图2，由于箭头1b所指示的选定字线wln的这种耦合升压，在验证脉冲阶段开始时，必须要等待字线wln从较高的电压放电，直到达到目标编程状态的验证电压vrdn。这一放电过程所需的时间较长，如箭头1c所指示的电压放电曲线所示，这导致目标编程状态的验证电压的建立相对缓慢，使得验证操作的时间开销增大。
25.此外，即便是在选定字线wln的近端处，字线电压受相邻字线的电容耦合的影响较小，仍然能够大体上维持在电源电压vdd，如箭头1a所指示的曲线所示，但是对于某些目标编程状态的验证电压而言，此时的字线电压仍然高于待验证的目标编程状态的验证电压vrdn，因此在验证脉冲阶段开始时，仍然需要等待字线电压放电到目标验证电压vrdn，如箭头1d所指示的电压放电曲线所示。这一放电过程同样导致目标编程状态的验证电压的建立较缓慢，使得验证操作的时间开销较大。
26.为解决上述的由于相邻字线的电容耦合升压而导致的字线电压建立缓慢的问题，本公开提出了一种用于操作存储器装置的方法，该方法能够缩短验证脉冲阶段的字线电压建立时间，从而提高编程性能。
27.图4示出了根据本公开的实施例的编程方法在验证时段的字线电压的波形图。如
图4所示，在对选定字线wln施加编程脉冲之后，在验证操作的预脉冲阶段，向未选定字线wln-1和wln+1施加通过电压vpass1，以将未选定字线wln-1和wln+1的电压从电源电压vdd预充电到通过电压vpass1。同时，向其他的未选定字线wl(unsel)施加通过电压vpass，以将该未选定字线的电压从电源电压vdd预充电到通过电压vpass。在预脉冲阶段，向选定字线wln施加一个预定电压vud，如图4所示，以在一定程度上抑制或缓解由于在相邻的未选定字线wln-1和wln+1与选定字线wln之间的电容耦合而造成的对选定字线的影响，例如，电压升高。
28.具体而言，该预定电压vud的施加使得至少针对某些目标编程状态，在验证脉冲阶段开始时，选定字线wln的电压能够低于或稍低于目标编程状态的验证电压。这样一来，针对这些目标编程状态，在验证脉冲阶段开始时，不必等待选定字线wln缓慢放电到验证电压vrdn，而是在施加验证电压vrdn时，字线电压能够迅速上升到验证电压vrdn，从而大幅缩短字线电压建立时间。
29.然而，这样的预定电压vud的选择可能仅对存储单元的一些目标编程状态起作用，而在对存储单元的其余的目标编程状态进行验证时，字线电压建立时间可能仍然较长。因此，为了进一步提高存储器装置的编程性能，需要针对存储块中的每个存储单元的每个目标编程状态来选择预定电压vud，使得在验证脉冲阶段开始时，选定字线的电压能够与待验证的目标编程状态的验证电压较为接近，从而进一步缩短验证操作的时间。
30.在实施例中，优选的是，根据与待验证的存储单元的目标编程状态对应的目标阈值电压来确定预定电压vud。具体而言，预定电压vud由与待验证的存储单元的目标编程状态对应的目标阈值电压和调节电压值δ来确定。在实施例中，预定电压vud为与待验证的存储单元的目标编程状态对应的目标阈值电压与调节电压值δ之差。
31.在实施例中，上述的调节电压值δ是根据每一个存储单元的每一个目标编程状态来预先确定的。换言之，对于不同存储单元的不同目标编程状态的验证电压vrdn、vrd
n+1
等等，可以选择不同的调节电压值δ。该调节电压值δ可以预先调试、确定并存储在存储器装置中，并且在存储器装置的编程操作期间，能够自动应用该调节电压值δ，从而缩短字线电压建立时间，提高存储器装置的编程性能。
32.另外，如图4所示，在预脉冲阶段，向选定字线wln的相邻的未选定字线wln-1和wln+1施加通过电压vpass1，并且在验证脉冲阶段，向选定字线wln的相邻的未选定字线wln-1和wln+1施加通过电压vpass2。在实施例中，通过电压vpass1可以与通过电压vpass2不同。在另一实施例中，通过电压vpass1可以与通过电压vpass2相同。
33.还应注意，在预脉冲阶段，向其余的未选定字线wl(unsel)施加通过电压vpass，该通过电压vpass通常低于向相邻的未选定字线wln-1和wln+1施加的通过电压vpass1。
34.图5示出了根据本公开的实施例的操作存储器装置的方法500的流程图。
35.方法500开始于操作502，其中，从存储器装置的多行存储单元中选择目标存储单元。该目标存储单元是即将被编程的存储单元。
36.然后方法500进行到操作504，其中，向与目标存储单元相对应的选定字线施加编程电压，以将目标存储单元编程到目标编程状态。在实施例中，目标存储单元的栅电极耦合到选定字线，该选定字线在图2和图4中被示出为wln。
37.然后方法500进行到操作506，其中，向选定字线施加一个预定电压vud，以抑制在
与选定字线相邻的未选定字线与该选定字线之间的电容耦合。如前所述，这种电容耦合能够导致选定字线的电压在验证脉冲阶段之前不期望地升高，从而导致验证操作时间增加。该预定电压vud的施加能够在一定程度上抑制或抵消这种电容耦合。如前所述，预定电压vud是根据与待验证的存储单元的目标编程状态相对应的目标阈值电压来确定的。预定电压vud由与待验证的存储单元的目标编程状态相对应的目标阈值电压和调节电压值δ来确定。在实施例中，这种调节电压值δ是根据每一个存储单元的每一个目标编程状态来确定的。
38.在实施例中，还分别向未选定的字线(例如，wln-1、wln+1和wl(unsel))施加通过电压。如前所述，施加到与选定字线相邻的未选定字线(例如，wln-1、wln+1)的通过电压大于施加到其余的未选定字线(例如，wl(unsel))的通过电压。
39.然后方法500进行到操作508，其中，向选定字线施加验证电压以执行验证操作，从而基于预定电压来验证目标存储单元是否已被编程到目标编程状态。具体而言，如果目标存储单元的阈值电压大于与目标编程状态相对应的目标阈值电压，则目标存储单元已被编程到目标编程状态。如果目标存储单元的阈值电压未达到与目标编程状态相对应的目标阈值电压，则在下一编程周期中，继续对该存储单元施加编程脉冲，以将该存储单元编程到目标编程状态，并且同样采用如本公开所述的验证方法对该存储单元的编程状态进行验证。
40.图6示出了根据本公开的实施例的编程方法与图2所示的编程方法相对比的示意性波形图。
41.从图6的上半部分可以看出，当使用图2所示的编程方法进行验证时，在验证操作时段中的预脉冲阶段，由于相邻的未选定字线wln-1和wln+1与选定字线wln之间的电容耦合，选定字线wln的近端和远端处的电压都有不同程度的上升。这样一来，在验证时段开始时，必需等待选定字线wln缓慢放电，直到恢复到需要的验证电压vrdn。从图中还可以看出，由于远端比近端的电容耦合更强，远端的升压比近端更多，因此远端处字线验证电压建立时间比近端处更长，导致验证操作所耗费的时间更长。
42.从图6的下半部分可以看出，当使用根据本公开的编程方法进行验证时，在验证操作时段中的预脉冲阶段，对选定字线wln施加了预定电压vud，以抑制在相邻的未选定字线wln-1和wln+1与选定字线wln之间的电容耦合。这样一来，选定字线wln的近端和远端处的电压都有不同程度的降低，即，耦合升压被抑制或抵消。通过这种方式，在验证时段开始时，不必再等待选定字线wln的缓慢放电，相反，选定字线wln的电压可以快速达到需要的验证电压vrdn。因此，整体上缩短了字线验证电压建立时间，从而也缩短了验证操作所耗费的时间，并且提高了编程性能。
43.总之，本公开的实施例提供的用于存储器装置的操作方法可以在验证操作时段中的预脉冲阶段对存储块中的选定字线施加预定电压。因此，可以利用该预定电压来抑制在相邻的未选定字线与该选定字线之间的电容耦合。更一步地，能够针对每一个存储单元的每一个待验证的目标编程状态来选择预定电压，使得在验证脉冲阶段开始时，选定字线的电压更接近待验证的目标编程状态的验证电压，从而能够进一步缩短字线电压建立时间。因此，能够在不消耗额外的电路面积的情况下，实现对验证操作所消耗时间的缩减，并且能够提高编程性能和编程效率。此外，该方法也不会对编程和验证的顺序加以限制，操作灵活且易于实施。
44.本领域的技术人员将容易发现，可以对该装置和方法做出多种修改和更改同时保持本公开的教导。因此，应当将以上公开解释为仅受所附权利要求的范围限制。

技术特征：

1.一种存储器装置，包括：存储单元阵列，具有多行存储单元；多条字线，分别耦合到所述多行存储单元；其中，所述存储器装置被配置为：对所述多行存储单元中的目标存储单元执行编程操作，其中，在所述编程操作期间：向与所述目标存储单元所在的行相对应的选定字线施加编程电压，以将所述目标存储单元编程到目标编程状态；向所述选定字线施加一个预定电压，以抑制所述选定字线相邻的未选定字线与所述选定字线之间的电容耦合所带来的电压变化。2.根据权利要求1所述的存储器装置，其中，所述预定电压被设置为使得在所述验证操作开始时，所述选定字线的电压接近所述目标编程状态对应的目标阈值电压。3.根据权利要求1所述的存储器装置，其中，根据与所述目标编程状态对应的目标阈值电压来确定所述预定电压。4.根据权利要求1所述的存储器装置，其中，向所述未选定字线施加通过电压。5.根据权利要求1所述的存储器装置，其中，施加到与所述选定字线相邻的未选定字线的通过电压大于施加到其他的未选定字线的通过电压。6.根据权利要求1所述的存储器装置，其中，所述存储器装置还被配置为：在所述编程操作期间：在向所述选定字线施加所述预定电压之后，向所述选定字线施加验证电压以执行验证操作，从而验证所述目标存储单元的阈值电压是否大于所述目标编程状态对应的目标阈值电压。7.一种用于操作存储器装置的方法，所述存储器装置包括具有多行存储单元的存储单元阵列，以及分别耦合到所述多行存储单元的多条字线，所述方法包括：在所述多行存储单元中，确定目标存储单元；向与所述目标存储单元所在的行相对应的选定字线施加编程电压，以将所述目标存储单元编程到目标编程状态；向所述选定字线施加一个预定电压，以抑制所述选定字线相邻的未选定字线与所述选定字线之间的电容耦合所带来的电压变化。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述预定电压被设置为使得在所述验证操作开始时，所述选定字线的电压接近与所述目标编程状态对应的目标阈值电压。9.根据权利要求7所述的方法，其中，根据与所述目标编程状态对应的目标阈值电压来确定所述预定电压。10.根据权利要求7所述的方法，其中，向所述未选定字线施加通过电压。11.根据权利要求7所述的方法，其中，施加到与所述选定字线相邻的未选定字线的通过电压大于施加到其他的未选定字线的通过电压。12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法还包括：在向所述选定字线施加所述预定电压之后，向所述选定字线施加验证电压以执行验证操作，从而验证所述目标存储单元的阈值电压是否大于所述目标编程状态对应的目标阈值电压。13.一种存储系统，包括：根据权利要求1-6中任一项所述的存储器装置；以及
耦合到所述存储器装置的存储器控制器。

技术总结

公开了一种存储器装置，包括：存储单元阵列，具有多行存储单元；多条字线，分别耦合到所述多行存储单元；其中，所述存储器装置被配置为：对所述多行存储单元中的目标存储单元执行编程操作，其中，在所述编程操作期间：向与所述目标存储单元所在的行相对应的选定字线施加编程电压，以将所述目标存储单元编程到目标编程状态；向所述选定字线施加一个预定电压，以抑制所述选定字线相邻的未选定字线与所述选定字线之间的电容耦合所带来的电压变化；向所述选定字线施加验证电压以执行验证操作，以基于所述预定电压验证所述目标存储单元的阈值电压是否大于与所述目标编程状态对应的目标阈值电压。阈值电压。阈值电压。