专利名称：非易失性存储器件及其操作方法
技术领域：
本发明典型实施例涉及一种具有在多级存储单元中散置或分离排 列的标志单元的非易失性存储器件以及操作该存储器件的方法。
背景技术：
相关技术的非易失性存储器件可以包括与非闪存或者或非闪存。 因为或非闪存的每一个存储单元独立地连接到位线和字线，所以或非 闪存可以展示出更快的特征存取时间。因为与非闪存具有多个存储单 元串联的串结构，所以与非闪存可以具有优良的集成性。与非闪存可 以替代硬盘，用作数码相机或PC卡中的高容量闪存。图1是示出了相关技术的非易失性存储器的单元阵列排列的方框 图。图1中，非易失性存储器100可以包括存储单元阵列110、标志 单元阵列120、行解码器130禾Q/或页缓冲器140。存储单元阵列110 可以包括能够以多位形式存储数据的多个多级存储单元。标志单元阵列120可以包括多个标志单元121到124，其中每一 个可以指示其对应的存储单元是否是MSB (最高有效位)编程的。存 储单元和标志单元可以排列成包括多个行和列的矩阵。图2是相关技术的非易失性存储器100的排列在多个行和列中的 单元的电路图。图2所示的相关技术的非易失性存储器100是与非闪 存。如图2所示，相关技术的非易失性存储器100的各个行的单元可
以与相同的字线WLO--WLm相连，而各个列的单元可以与相同的位线 BL0-BLn相连。行解码器130可与串选择线(SSL)、多根字线WL0-WLm和接地选 择线(GSL)相连。行解码器130可以根据给定地址处的存储块和来自 所选串的字线的组合，选择字线。页缓冲器140可以与多根位线 BL0-BLn相连，并可以缓冲存储要输入所选行或从所选行输出的数据。在图1中，相关技术的非易失性存储器100的标志单元阵列120 可以密集地全部排列到存储单元阵列110的一侧。如果标志单元阵列 中的任何单元损坏和/或有缺陷(例如，大颗粒落在单元上)，则所有 标志单元无法正常操作。在这种情况下，根据是否执行MSB编程，当 从存储单元读出数据时，可能发生更多的错误。进一步的问题在于在 这种情况下，无法使用非易失性存储器的任何单元。发明内容本发明典型实施例提供了一种非易失性存储器件，该非易失性存 储器件根据与标志单元相对应的行中的存储单元是否是MSB编程的来 排列标志单元，从而可以改善数据读取操作期间的可靠性和/或生产成 品率。本发明典型实施例还提供了一种操作这些器件的方法。在本发明典型实施例中，非易失性存储器件可以包括存储单元 阵列，具有排列成行和列的存储单元；以及标志单元阵列，其中每一 个标志单元排列在存储单元阵列中，并散置在多个存储单元中。各行的单元可以与所述行的其余单元连接到相同的字线，各列的 单元可以与所述列的其余单元连接到相同的位线，每-一个标志单元可 以指示与标志单元相对应的行之一的存储单元是否是MSB编程的。本发明典型实施例可以包括页缓冲器，所述页缓冲器缓冲存储输 入所选行或从所选行输出的数据。本发明典型实施例还可以包括确定 电路，所述确定电路可以根据从页缓冲器输出的、所选行的标志单元 的数据，确定所选行是否是MSB编程的。在本发明典型实施例中，确定电路可以排除在确定电路的操作期 间异常操作的标志单元的数据。
标志单元阵列可以包括冗余标志单元，异常操作的标志单元可以 由这些冗余标志单元之一替代。在本发明典型实施例中，用于操作上述典型实施例的方法可以包 括选择行之一；从与所选行相对应的标志单元中读出数据；以及根 据从标志单元读取的数据，确定所选行是否是MSB编程的。确定所选 行是否是MSB编程可以包括根据与所选行相对应的多个标志单元是 否正常操作，产生多个选择信号；以及根据选择信号和从标志单元读 取的数据，确定所选行是否是MSB编程的。
本发明典型实施例将从参考附图的详细描述中更加明显，其中 图1是示出了相关技术的非易失性存储器的单元阵列排列的方框图；图2是相关技术的非易失性存储器的排列在多个行和列中的单元 的电路图；图3是示出了本发明典型实施例的多级单元编程过程的示例图； 图4是示出了根据非易失性存储器件的多级单元的阈值电压和在本发明典型实施例的数据读取操作期间施加到多级单元的栅极的电压的数据存储状态的图；图5是示出了本发明典型实施例的存储单元阵列和标志单元阵列排列的方框图；图6是根据排列成多个行和列的本发明典型实施例的非易失性存储器单元的电路图；图7是根据本发明典型实施例、具有用于确定存储单元是否是MSB编程的电路的非易失性存储器件的方框图；图8是图7的确定电路的典型实施例的方框图；图9是图7的确定电路的另一典型实施例的方框图；以及图10是根据本发明典型实施例、用于对确定执行相对于存储单元的MSB编程的过程进行解释的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更加完整地描述多种典型实施例，附图中示出了 一些典型实施例。在图中，为了清楚显示，对层和区域的厚度进行了放大。在此公开了具体典型实施例。但是，在此公开的特定结构和功能 细节只是为了描述典型实施例的代表。权利要求可以釆用多种可选形 式来具体实现，而不应该认为只限于在此提出的实施例。因此，典型实施例可以具有多种修改和可选形式，图中通过示例 示出了实施例并对其进行详细描述。但是，应该理解典型实施例并不 限于公幵的特定形式，相反，典型实施例涵盖落入本发明范围内的所 有修改、等同物和可选方案。图中相同的数字表示相同元件。虽然在此使用术语第一、第二等来描述多种元件，但是将理解这 些元件不受到这些术语的限制。这些术语仅用于将元件彼此区分。例 如，在不背离本发明范围的前提下，第一元件可以称为第二元件，相 似地，第二元件可以称为第一元件。在此使用的术语"和/或"包括相 关列举项的一个或多个的任何和所有组合。将理解当元件或层表示为"形成在"另一元件或层上时，可以直 接或间接形成在另一元件或层上。即，例如可以存在中间元件或层。 相反，当元件或层表示为"直接形成在"另一元件上时，不存在中间 元件或层。应该以相似方式解释用于描述元件或层之间的关系的其他 单词(例如，"之间"与"直接之间"、"相邻"与"直接相邻"等)。在此使用的术语只为了描述特定实施例，而不是用于限制本发明 的典型实施例。在此使用的单数形式也包括复数形式，除非上下文明 确指示。还要理解，这里使用的术语"包括"指定所述特征、整数、 步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、 整数、步骤、操作、元件、组件和/或其构成的组的存在或加入。还应该注意在一些可选实现方式中，所述功能/动作可以不按照图 中所示的顺序发生。例如，根据所包括的功能/动作，相继示出的两幅 图实际上可以基本上同时执行，或有时可以按照相反顺序执行。图3是示出了对根据典型实施例的多级单元进行编程的过程的 图。为了对所选单元编程，例如，可以向所选单元的栅极施加14V-19V 的预定或所需编程电压，并将所选单元的沟道接地。可以在所选单元 的浮置栅极与沟道之间形成高电场，沟道的电子可以通过浮置栅极与 沟道之间的氧化膜，并可以累积在浮置栅极中。由于累积在浮置栅极 中的电子，所选单元的阈值电压可能升高，并可以根据升高的阈值电 压的分布来存储数据。在图3中，执行编程操作之前的数据可以是"1-1"。编程操作可 以包括LSB (最低有效位)编程操作和/或MSB编程操作。可以通过 改变LSB的LSB编程操作将"1-1"改变为"1-0"。 MSB编程操作可 以根据LSB编程的结果，改变MSB。如果在"1-0"时，与LSB编程操作相组合地执行MSB编程操作， 则"1-0"可以改变为"0-0"。当在"1-1"时单独执行MSB编程操作， 则"1-1"可以改变为"0-1"。图4示出了在数据读取操作期间向多级单元的栅极施加有电压的 情况下、与非易失性存储器件的多级单元的阈值电压相对应的典型实 施例的数据存储状态。在图4中，多级单元可以具有4个阈值电压(Vth) 分布和四个对应的数据存储状态"1-1"、 "1-0"、 "0-1"和"0-0"。如果阈值电压(Vth)分布不大于-2.7V，则多级单元可以对应于 "1-1"状态，0.3V-0.7V对应于"1-0"状态，1.3V-1.7V对应于"0-1" 状态，以及2.3V-2.7V对应于"0-0"状态。根据阈值电压，可以在多 级单元中存储两位数据。可以根据在向所选存储单元施加所需的位线电流量和/或分级 (stepped)字线电压之后流经所选存储单元的电流量，执行多级单元 的数据读取操作。页缓冲器140可以缓冲存储产生的数据存储状态。通过向字线依次施加"0-0"与"0-1"之间的Vrd3 (例如，2V)、 "0-1"与"1-0"之间的Vrd2 (例如，1V)、以及"1-0"与"1-1"之 间的Vrdl (例如，OV)，可以读出所选存储单元中存储的数据。如果 向所选存储单元的字线施加Vrdl，则可以确定所选存储单元的LSB 状态。如果施加Vrd2，则可以确定所选存储单元的MSB状态。如果所选列中的存储单元是MSB编程的，则与所选列相对应的 标志单元可以存储该数据。例如，如果所选列是MSB编程的，则可 以在标志单元中存储"1"。否则，如果所选列不是MSB编程的，则 可以在标志单元中存储"0"。非易失性存储器100可以根据所选存储 单元是LSB编程的还是MSB编程的，执行将存储单元中存储的数据 读出的算法。图5是示出了典型实施例的存储单元阵列和标志单元阵列的排列 的方框图。在图5中，标志单元阵列220包括散置或分离地排列在存 储单元阵列210中的多个标志单元221-224。在图5中，即使标志单元221-224损坏或有缺陷，只有一个标志 单元224无法工作，而其他标志单元221-223可以正常工作。通过从 确定MSB状态的过程中去除异常操作的标志单元的数据，或用冗余单元替代该单元，可以减少或防止数据读取错误和/或存储单元的生产成品率下降。图6是根据典型实施例的非易失性存储器的单元电路图。在图6 中，各个行的单元可以成行地与相同的字线WLO-WLm相连，而各个 列的单元成列地与相同的位线BLO-BLn相连。与行对应的标志单元可 以单独地排列在存储单元中。非易失性存储器200可以是与非闪存。 编程操作可以选择特定行211，以确定来自行的单元状态。图7是包括有可以确定存储单元是否是MSB编程的电路的非易 失性存储器的方框图。在图7中，非易失性存储器300可以包括存储 单元阵列210、标志单元阵列220、行解码器230、页缓冲器240、数 据输入/输出电路250和/或确定电路305。存储单元阵列210、标志单元阵列220、行解码器230和/或页缓 冲器240的结构和/或功能可以与图1所示的存储单元阵列110、标志 单元阵列120、行解码器130和/或页缓冲器140的相同。数据输入/ 输出电路250可以接收与存储单元有关、由页缓冲器240缓冲存储的 数据(MC数据)。数据输入/输出电路250可以向页缓冲器240输出 数据(MC数据)。确定电路305可以根据从页缓冲器240输出的标志 单元的FC数据1-FC数据4，确定所选行是否是MSB编程的。图8是图7的确定电路305的典型实施例的方框图。确定电路305
可以从确定过程中排除标志单元221-224中异常操作的标志单元的数据。在图8中，确定电路305可以包括选择信号产生部分310、选择 电路320和/或确定部分330。选择信号产生部分310可以根据各个标 志单元221-224是否正常操作，产生多个第一选择信号SEL11到 SEL14。例如，如果标志单元224异常操作，则与标志单元224相对 应的第一选择信号SEL14的值可以是"1"。如果标志单元224正常操 作，则与第一选择信号SEL14的值可以是"0"。选择信号产生部分310可以包括多个电路，可以根据各个标志单 元221-224是否正常操作，选择性地断开所述多个电路(例如，通过 电或激光切断，或其他任何断开方法)。根据每一个电路是否是断开的， 第一选择信号的每一个可以具有不同值，例如逻辑值"1"或"0"。如 果标志单元异常操作，则选择信号产生部分310可以断开与该标志单 元相对应的电路，并可以输出"1"。如果该标志单元正常操作，则选 择信号产生部分310可以不断开与该标志单元相对应的电路，并可以 输出"0"。选择电路320可以包括多个选择器321-324。选择器321-324的每 一个可以接收与对应标志单元有关的数据，并可以响应于对应的第一 选择信号SEL11-SEL14，输出与对应标志单元有关的数据。例如，如 果对应的第一选择信号是"0"，则对应标志单元可以是正常操作的， 并且选择器321-324的每一个可以输出与对应标志单元有关的数据。 例如，如果对应的第一选择信号是"1"，则对应标志单元可以是异常 操作的，并且选择器321-324的每一个可以输出"O"。在确定行的MSB 状态的过程中可以排除异常操作的标志单元221-224之一的数据。确定部分330可以根据选择器321-324的输出信号，确定从行中 选择的行是否是MSB编程的。例如，如果选择器321-324的输出信号 的至少一个是"1",则确定部分330可以确定所选行是MSB编程的。 当选择器321-324的输出信号中多于一半为"1"时，确定部分330可 以确定所选行是MSB编程的。确定MSB状态的方法不限于上述方法。 非易失性存储器300可以根据行的MSB状态的确定结果，执行将所
选行的存储单元中存储的数据读出的算法。图9是图7的确定电路305的另一典型实施例的方框图。确定电 路305，可以用冗余标志单元替代异常操作的标志单元。在图7中，标 志单元阵列220可以划分为标志单元221和223、以及对应的冗余标 志单元222和224。确定电路305'可以根据从页缓冲器240输出的与 标志单元221-224有关的数据，确定所选行是否是MSB编程的。确定电路305'可以包括选择信号产生部分410、选择电路420和/ 或确定部分430。选择信号产生部分410可以根据各个标志单元221 和223是否正常操作，产生多个第二选择信号SEL21和SEL22。例如， 如果标志单元221和223中的标志单元223异常操作，则与标志单元 223相对应的第二选择信号SEL22的值可以是"1 "。如果标志单元223 正常操作，则第二选择信号SEL22的值可以是"0"。选择信号产生部分410可以包括多个电路，根据各个标志单元221 和223是否正常操作，选择性地断开所述多个电路。在典型实施例中， 多个选择性断开的电路可以是可逆的或不可逆的。例如，电路可以是 由电或激光切割方法切断的熔丝、通过适当方法断开和/或闭合的开 关、或者其他任何适合器件。根据每一个电路是否是断开的，第二选 择信号的每一个可以具有不同值，例如逻辑值"1"或"0"。如果标志 单元异常操作，则选择信号产生部分410可以断开与该标志单元相对 应的电路，并可以输出"1"。如果该标志单元正常操作，则选择信号 产生部分410可以不断开与该标志单元相对应的电路，并可以输出 "0"。选择电路420可以包括多个选择器421和422。选择器421和422 的每一个可以接收与对应标志单元和对应冗余标志单元有关的数据。 选择器421和422的每一个可以响应于第二选择信号，输出与对应标 志单元或其冗余标志单元有关的数据。例如，如果对应的第二选择信号是"0"，则对应标志单元可以是 正常操作的，并且选择电路420可以输出对应标志单元的数据。例如， 如果对应的第二选择信号是"1 "，则对应标志单元可以是异常操作的， 选择电路420可以输出与该标志单元相对应的冗余标志单元的数据。
在确定所选行是否是MSB编程的过程中可以用冗余标志单元的数据 替代异常操作的标志单元的数据。确定部分430可以根据选择器421和422的输出信号，确定所选 行是否是MSB编程的。如果选择器421和422的输出信号的至少一 个是"1"，则确定部分430可以确定所选行是MSB编程的。此外， 如果选择器421和422的输出信号中多于一半为"l"，则确定部分430 可以确定所选行是MSB编程的。确定部分430的确定方法不限于上 述方法。非易失性存储器300可以根据MSB状态的确定结果，执行 将所选行的存储单元中存储的数据读出的算法。图IO是示出了确定是否已对存储单元执行了 MSB编程的过程示 例的流程图。图5到9具体示出了该过程的典型实施例。在图10中，非易失性存储器200可以包括成行和列的存储单元的 存储单元阵列210、以及具有在散置或分离地排列在存储单元中对应 行中的标志单元221-224的标志单元阵列220。可以确定每一个标志单元221-224是否正常操作(SIOO)。可以根 据该确定产生选择信号(S200)。在图8中，选择信号产生部分310 可以产生第一选择信号SEL11-SEL14，第一选择信号SEL11-SEL14 反映标志单元221-224是否正常操作。在图9中，选择信号产生部分 410可以产生第二选择信号SEL21和SEL22，第二选择信号SEL21和 SEL22反映标志单元221和223是否正常操作。可以根据选择信号排除异常操作的标志单元的数据，或者可以用 冗余标志单元替代异常操作的标志单元(S300)。在图8中，选择电 路320的每一个选择器321-324可以接收来自对应标志单元的数据， 并可以响应于第一选择信号SEL11-SEL14中的对应第一选择信号，选 择性地输出数据。在图9中，选择电路420的每一个选择器421和422 可以响应于第二选择信号SEL21和SEL22中的对应第二选择信号， 选择性地输出对应标志单元或对应冗余标志单元的数据。可以根据选择性地从选择电路输出的标志单元的数据，确定对应 行是否是MSB编程的(S400)。参考图8，确定部分330可以根据选 择器321-324的输出信号，确定所选行是否是MSB编程的。在图9 中，确定部分430可以根据选择器421和422的输出信号，确定所选 行是否是MSB编程的。通过在存储单元阵列中散置或分离地排列不 同类型的标志单元，可以进行相同的确定。在典型实施例中，标志单元和/或冗余标志单元可以均匀地散置或 不均匀地分散。如上所述，根据典型实施例、具有散置或分离地排列在存储单元 阵列中的标志单元(和/或冗余标志单元)的非易失性存储器件可以在 根据所选行是否是MSB编程来读出存储单元数据的过程中，减少错 误的产生，和/或可以提高非易失性存储器的生产成品率。
权利要求
1.一种非易失性存储器件，包括存储单元阵列，具有排列成行和列的多个存储单元；以及标志单元阵列，具有多个标志单元，其中每一个标志单元排列在存储单元阵列中，并散置在所述多个存储单元中。
2. 根据权利要求1所述的存储器件，其中，给定行的所有标志单 元和存储单元与相同的字线相连，给定列的所有单元与相同的位线相连，以及 每一个标志单元与行相对应。
3. 根据权利要求2所述的存储器件，其中，存储单元和标志单元是电可擦除和可编程的。
4. 根据权利要求2所述的存储器件，还包括页缓冲器，被配置成缓冲存储输入行或从行输出的数据；以及 电路，被配置成确定所述行的最高有效位状态。
5. 根据权利要求4所述的存储器件，其中，所述电路包括 第一选择信号产生部分，被配置成根据各个标志单元是否正常操作，产生多个第一选择信号；第一选择电路，包括多个第一选择器，所述多个第一选择器被配 置成接收对应标志单元的数据，并根据第一选择信号选择性地输出所 述数据；以及确定部分，被配置成根据所述多个第一选择器的输出信号，确定 所述行是否是最高有效位编程的。
6. 根据权利要求5所述的存储器件，其中，第一选择信号产生部 分包括多个电路，被配置成选择性地断开。
7. 根据权利要求4所述的存储器件，还包括可以替代所述多个标志单元之一的冗余标志单元。
8. 根据权利要求7所述的存储器件，其中，所述电路包括-第二选择信号产生部分，被配置成根据各个标志单元是否正常操作，输出多个第二选择信号；第二选择电路，包括多个第二选择器，所述多个第二选择器被配 置成接收对应标志单元和对应冗余标志单元的数据，并响应于第二选择信号，选择性地输出对应标志单元或对应冗余标志单元的数据；以 及确定部分，被配置成根据所述多个第二选择器的输出信号，确定 所述行的最高有效位状态。
9. 根据权利要求8所述的存储器件，其中，第二选择信号产生部分包括-多个电路，被配置成选择性地断开。
10. —种用于操作存储器件的方法，包括设置存储器件，所述存储器件包括存储单元阵列，具有排列成 行和列的多个存储单元；以及标志单元阵列，具有多个标志单元，其 中每一个标志单元排列在存储单元阵列中，并散置在所述多个存储单 元中；选择行，并从所选行中的标志单元中读出数据；以及 根据从标志单元中读取的数据，确定所选行是否是最高有效位编程的。
11. 根据权利要求10所述的方法，还包括根据各个标志单元是否正常操作，断开选择信号产生部分内的电路。
12. 根据权利要求IO所述的方法，其中，确定所述行是否是最高有效位编程的步骤包括根据与所选行相对应的多个标志单元是否正 常操作，产生多个选择信号；以及根据选择信号和从标志单元中读取 的数据，确定所选行是否是最高有效位编程的。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，产生多个选择信号的步骤包括根据各个电路是否是断开的，提供具有不同值的多个选择信号。
14. 根据权利要求12所述的方法，还包括排除异常操作的标志单元的数据。
15. 根据权利要求13所述的方法，还包括根据选择信号中的对应选择信号，选择性地输出各个标志单元的 数据；以及根据选择性地输出的标志单元的数据，确定所选行是否是最高有 效位编程的。
16. 根据权利要求12所述的方法，其中确定所选行是否是最高有 效位编程的步骤包括用冗余标志单元替代异常操作的标志单元。
17. 根据权利要求16所述的方法，还包括根据对应选择信号，选择性地输出标志单元或所述标志单元的冗余标志单元的数据；以及根据选择性地输出的标志单元的数据，确定所选行是否是最高有 效位编程的。
18. 根据权利要求12所述的方法，还包括在页缓冲器中缓冲存储输入行或从行输出的数据。
19. 根据权利要求11所述的方法，其中断开电路的步骤包括选择 性地切断多个熔丝，以断开所需电路。
全文摘要
一种非易失性存储器件可以包括标志单元阵列，其中每一个标志单元排列在存储单元阵列中，并散置在多个存储单元中。标志单元阵列可以包括指示对应行是否是MSB编程的多个标志单元。该非易失性存储器件根据行中的存储单元是否是MSB编程的，执行将存储单元中存储的数据读出的算法。当确定对应行是否是MSB编程时，可以用冗余标志单元替代异常操作的标志单元，或者可以排除异常操作的标志单元的数据。因此，可以改善数据读出的可靠性，并可以提高非易失性存储器的生产成品率。
文档编号G11C16/02GK101159165SQ20071000405
公开日2008年4月9日 申请日期2007年1月23日 优先权日2006年10月2日
发明者黄相元 申请人:三星电子株式会社