專利名稱：對非易失存儲器的每單次擦除的多重寫入的制作方法
技術領域：
本發明屬于存儲電路領域，具體講，本發明適合完成在電可編程的非易失存儲器中的無擦除操作的多重寫操作。
背景技術：
半導體存儲器件一般由大量單個的用于存儲數據的單元組成。在傳統的二進制存儲器件中，每單元能夠存代表數據位的二態中的一態。另外，每個存儲單元可以存多于一位的數據。此種存儲器件稱為多級或多位存儲器件。多級存儲器件較之傳統二進制器件增大了存儲容量和密度。例如一個每單元能存二位數據的存儲器件具有兩倍于相同數量傳統二進制存儲器件所能存儲的數據的能力。
傳統二進制存儲器件的編程包括存儲或編程一個存儲單元中的兩個電平或兩個態中的一個以表示一位數據的所有可能的值。例如，傳統的存儲單元，當其在寫操作中被存取時，存儲第一電壓或閾值電平以表示第一態，或者存儲第二電壓或閾值電平以表示第二態。然而，在多級存儲器件中，典型地，n個態中的一個被存儲以表示多于單個位的數據，雖然存儲單一位的能力需要存儲至少兩個電平的能力這就像在現有技術的二進制存儲單元中那樣，這里所用的“多級”意指一個單元能夠存儲多于兩個電平或態的能力(也即存儲比一個二進制數字多)。并且“二進制”指的是一個單元能夠存儲只有兩個電平中的一個(即一個二進制數)。例如，為了在每個多級存儲單元中存儲兩個位，每個單元必須能存儲至少四個電平的一個，一個能存儲n位的多級單元必須能保證2n閾值電平，因為每位能有兩個電平中的一個。
快速多級存儲單元就是一種多級存儲單元。一般講，快速存儲單元包括一個浮柵場效應晶體管，每個浮柵晶體管有一個選擇門、一個浮柵、一個源極和一個漏極。通過變化存儲在浮柵上的電荷量，將信息存儲進快速單元中。這反過來引起浮柵場效應晶體管的閾電壓。Vt被改變，典型的現有技術的二進制快速存儲單元在或者被“編程”或者被“擦除”時，能處于兩個可能態的一個中。理論上講，快速單元對于每個被加到浮柵上的電子具有一個特殊的態，然而實際上現有技術的快速單元具有有限數目的態，這起因于若干限制因素包括在快速單元結構上的不一致性，隨時間的電荷損失，以及在檢測存儲在浮柵上的電荷時的缺陷。
存儲在編程單元上的實際電荷可能從一個編程單元變到另一編程單元或者從一個擦除單元變到另一個擦除單元。為了適應這個因素，二進制快速單元被解釋為如果Vt位于第一值域內存儲“1”而如果Vt在第二值域內則存儲“0”。第一和第二值域是截然不同的且可由一個“隔離值域”分開，換言之，如果閾電壓，Vt，被編程到一組值內的一個值，單元態是“1”。如果閾電壓，Vt，被編程到另一組值內的一個值，單元態是“0”。這兩組值之間的設置差稱為隔離域的值。
當快速單元被讀時，由快速單元傳導的電流與由一個參考被擦寫單元傳導的電流相比較，參考快速單元具有預置于位于隔離值域內的預定電壓上的閾值電壓Vt。當快速單元被選擇為讀出時，偏置電壓被加到場效應晶體管的選擇門上。同樣，相同的偏置電壓被加到參考單元的選擇門上。如果快速單元被編程，過量的電壓在浮柵上被捕獲，快速單元的閾值電壓Vt增大以致于所選擇的快速單元傳導的漏極電流比參考快速單元小。現有技術的二進制快速單元的編程態典型地是與邏輯0相聯系的。如果現有技術的快速單元被“擦除”，浮柵有較小的電子并且快速單元傳導的漏極至源極的電流比參考單元大。現有技術的二進制快速單元的擦除態通常是與邏輯1相聯系的。
多級快速單元能夠存儲兩個以上電平的一個。例如，能存儲2位的多級快速單元能被置于四態中的一態中。這意味著一個態被唯一地指定于二位的四種可能組合即“00”，“01”，“10”和“11”中的一種。在2n種態之間進行區分需要2n-1種參考。因此，對于4個態，必須有3個參考電壓和3個隔離值域，比較而言，現有技術的二進制快速單元典型地用一個參考電壓來區分二種態。
這些多級快速單元是通過將2n-1個參考電壓中的每一個與由存儲單元的漏極至源極的電流所決定的電壓相比較來讀出的。于是譯碼邏輯被用來將2n-1比較器的輸出轉換成n位。
快速存儲器件典型地由快速存儲單元的陣列組成。這種陣列一般被分組或者進一步細分成字塊。現有技術的快速存儲器能夠被逐單元地編程，但是，快速存儲器只能夠以單元字塊的方式被擦除。
現有技術的寫入方法的一個缺點是一旦字塊已經數據寫入，在此字塊中的數據在不首先做字塊擦除時不能被修改。換句話說，現有技術的寫入方法對每個擦除周期只允許一個寫入周期。
快速存儲器的一個應用是在固態“磁盤”領域。固態磁盤使用非易失性存儲器，比如快速存儲器，來仿真傳統的計算機磁盤存儲器件。一般講，磁盤的扇區或者被物理地或者被邏輯地映像至快速存儲單元的字塊上。因為在現有技術的存儲系統中對每個擦除周期只可能有一個寫入周期，為使這些單元再次適合于數據存儲需要有“清除”早先所寫單元的措施。一般地，字塊中的有效數據連同最新數據一起被復制到另一個字塊單元。然后先前的字塊單元被標記為清除。清除過程擦除整個字塊單元使這個字塊適合于再次存儲。
關于在單元上每次擦除寫一次的現有技術的方法的一個缺點是需要消耗大量能源。因此，在必須頻繁地修改存儲數據的應用場合，相當多的能源被消耗在將有效數據搬至新的單元和擦除那些先前將信息存儲其中的字塊。
為重新編程而完成一步擦除的另一種缺點是擦除過程一般要花費比循環過程要長得多的執行時間。
對每個編程周期作擦除的另一個缺點是周期的引入可靠性誤差。快速存儲單元隨每個程序/擦除周期而降低品質。
發明概要鑒于已知系統和方法的局限性，本發明的期望之一是提供一種完成多重更迭的m位的寫至非易失存儲單元且無需執行擦除的方法，該方法包括的步驟是將m位存入存儲單元的第一組的電平中以及存儲m更迭位在存儲單元的第二組電平中而不用擦除存儲單元。
另一個寫方法包括將m位存入存儲單元的第一組電平中，組指示符被調整以識別存儲單元相繼電平組。
不用擦除存儲單元，m個更迭的相繼位被存儲進相繼組的電平中，調整組指示符和存儲相繼的m個更迭相繼位的步驟被重復。
另一個希望是提供讀出能夠存儲直到K次更迭m個位值的存儲單元的方法。此方法包括的步驟有提供組指示符以識別2m個存儲單元的相鄰電平的組以及檢測所識別的電平組以讀出m位的值。
此外，提供一個在非未易失存儲單元上推遲擦除操作的方法，通過調整一組指示符推遲擦除操作，其中該組指示符識別該存儲單元的2m個相鄰存儲器電平，以便儲存m位值。
回填技術被采用作為對給定的存儲單元的電平組確保一致的編程次數的方法。
其余的希望、特點和優點將從下面的附圖及詳細說明中明顯地看出來。
附圖的簡要說明本發明用舉例的方法來圖示說明但不局限于附圖的圖象，在附圖中相同的標記表示同樣的元素并且其中

圖1是一個多級存儲單元的字塊的擦除態的實施例的圖示說明。
圖2是多級存儲單元的字塊內一個電平的編程圖例。
圖3是圖解說明多級存儲單元的塊內的另一個電平的編程。
圖4是利用“回填”技術對多級存儲單元的一個電平進行編程的圖示說明。
圖5舉例說明多級存儲單元的四個電平。
圖6是一個具有n電平的多級存儲單元的實施例的圖解說明，n個電平分為k組，每組j個電平。
詳細說明通過將多級單元用作單一位存儲器件，在擦除發生前單一位能被寫多次。考慮一個n級的多級快速存儲單元。快速存儲單元能夠有多達n個專門的電平。一個電平將被留作擦除態用。其余的n-1個電平可用于編程。
在擦除操作過程中電荷被從快速存儲單元的浮柵上移走。在編程操作期間電荷能被置到快速存儲單元的浮柵上。編程態和擦除態應與編程操作和擦除操作相對照。在現有技術的二進制快速單元的編程態(即放置電荷到浮柵上)一般與邏輯0相關聯，而擦除態(即從浮柵移走電荷)通常與邏輯1相關聯。擦除操作是從浮柵上放空電荷的過程。在擦除操作過程中，在浮柵上超過給定閾值的電荷被排走以確保在浮柵上的電荷電平低于擦除操作后的閾電平。然而編程操作則可能放置或可能不放置電荷到浮柵門上，這取決于所要存儲的值。傳統的二進制快速單元能夠總是被編程為0(即為電荷放置到浮柵上)。但是，在被編程為0后，傳統的二進制單元在其能再次存儲1之前必須完成擦除操作。
在多級單元中不是通過選擇電荷電平來存儲單一的多位值，而是單一位能被存儲在給定的電平上。換言之，對多級存儲單元的多重更迭的寫入是通過完成以下步驟完成的在n電平多級存儲單元的第一電平上存儲(或寫入)第一位，然后在多級存儲單元的第二電平上存儲第二位。存儲第二位在第二電平上第一值已被重寫。本質上，這允許在需要擦除操作之前時多級單元進行多重寫入。
為了決定在給定單元中所存儲的值，必須知道最后所寫的電平是什么。這意味著需要有跟蹤機制以保持跟蹤當前電平(或者用適當的參考電壓)，此機制可能包括狀態機，存儲器，或計數器。跟蹤被完成的程度(也即逐單元、字塊、字塊組、或器件電平)被稱為跟蹤分辨率。在一個實施例中，跟蹤機制是以逐單元為基礎完成的。但是以逐單元為基礎的跟蹤可能由于在完成跟蹤機制時的實際考慮而是無效的。進一步講，因為為了擦除字塊中的一個快速單元，無論如何字塊中的所有快速單元都必須被擦除，在字塊或者在器件電平上跟蹤可能證明是最有效的。因此，另一個實施例采用字塊，多單元、或器件電平跟蹤分辨率。多單元跟蹤可能是有用的，例如，在固態磁盤應用中其磁盤扇區被邏輯映射于物理地排列為單元字塊中的單元子集的單元數目上。
圖1-3用來圖示說明對四個4電平單元完成多重寫的結果。圖1表示擦除的多級單元110，120，130和140。圖2表示將數列“0101”寫到諸單元。圖3表示相繼地寫“0110”(圖中填線表示置放到浮柵上的電荷并且在浮柵上置放電荷與邏輯0相聯系)，但是，這些圖中沒有畫出隔離值域，返回參見圖1，上面所討論的參考電壓對應于分隔線160，162和164被用來決定存儲在單元110，120，130和140中的值。第一電平(150)代表擦除態。空的園(例如170)表示浮柵未包含足夠的電荷以致于閾分界電平1和2被超過。當單元140被檢測并將結果與對應于分界線160的參考電壓比較時，因為已有的電荷不足以超過由分界線160所設置的閾值，單元140將被決定要被擦除(即在電平1上存儲“1”)。實際上，電荷可能在電平1上存在(即圖中填線或圖中部分地填線可能出現)以及電荷電平不超過分界線160的閾值。
圖2表示存儲“0101”(當由單元210開始從左向右觀察時)到預先擦除的單元，在給定電平上的“填園”或圓點是指定表征此單元的浮柵已經被充電到該電平。例如，在電平2上的圓點270意味著單元210的浮柵已經有足夠的電荷置于其上，因此當對應于260的參考電平被使用時，與被擦除或在電平2上存儲“1”相反該單元將被認為要在電平2上存儲“0”。換言之，圓點270意思是從單元210測得任何電壓將高于與分界線260相對應的參考電壓。
為了完成由圓點270所代表的在電平2上存儲0，在浮柵上的電荷量將超過為電平1設置的閾值。因此圓點280(對應于圖1中的空心園180)將變成在圓中填線，如果它早先是空心園就像在圖1中所示那樣。
圖3表示存儲“0110”至一組單元，這組單元先前存儲的是“0101”。注意單元310的浮柵不斷地有電荷放置其上而單元320的浮柵迄今無任何電荷放置其上。在此實施例中，單元330不需要有任何附加的電荷放置其上。但是單元340的浮柵必須有充足的電荷放置其上以攜其向上通過電平1(350)和電平2(352)。因此單元340先前沒有任何實質數量的電荷在浮柵上。為在這點上加上適當數量的電荷將需要較多的時間和能量。現在電平3(354)要被利用，電平指示符必須被設置成使得現在使用適當的分界線(即參考電壓)。
所有的參考電壓被用來決定存儲在以上面所指出的傳統方式使用的多級單元中的多位值。然而，在這種情況下，由電平指示符所指示的當前電平決定了應該用那一個參考電壓。
電平3不曾被使用因而適合于寫。所以，對于n電平的多級單元多達n-1的寫入能在進行擦除操作以前完成。多級存儲單元能夠在完成擦除操作之前被寫多次，就像下面所述那樣首先，第一位在n-電平多級存儲單元的第一電平上被存儲。在讀此單元時為了知道要用的參考電壓，必須設置一個電平指示符以指示這個第一電平。當第二的更迭位要被寫進該單元時，第二位在n-電平存儲單元的第二電平上被存儲。電平指示符于是被修改更新以指明現在正在使用的是第二電平。
多級存儲單元能夠被偽擦除且通過增大電平指示符便適合于存儲數值，因此電平指示符指示下一個要寫的多級單元的下一電平。這個步驟能夠在需要做真正的擦除之前進行到n-1電平。
將固態磁盤考慮作為在多級存儲單元的擦除完成之前多重寫的一種應用。雖然快速單元一次被編程一個，快速單元一般地一次只能夠被擦除一個字塊。傳統的二進制單元能夠隨時被個別地編程到邏輯0，但是，一旦單元被編程至邏輯0，為了存儲邏輯1它必須被擦除。因此，如果字塊內的二進制單元相關聯的位必須從0改變成1，在此單元能夠重新存儲1之前，整個字塊必須被擦除。
在一個實施例中，“有效的”信息和最新的信息被復制到快速存儲器的自由區域中。舊的字塊的位置被標記用于清零因而它的存儲空間能夠被擦除和空出來作進一步的存儲。這允許推遲擦除步驟而有助于改善固態磁盤的性能。
比起編程操作來擦除操作傾向于需要更多的時間和更多的能量。減少兩種操作任何一種的執行時間能改進系統的性能。如果多級單元被用來取代傳統的二進制單元，偽擦除操作可能通過簡單地遞增所涉及單元的字塊的電平指示符來完成。雖然真正的擦還沒被完成，這種方法允許推遲擦除操作直到對n電平的多級單元的一個字塊已經寫了n-1次。此方法具有節省能源和節省擦除時間的潛力。因為未發生真正的擦除，在正常擦除過程中所運用的能量除了為遞增存儲字塊的電平指示符所需要的部分外而被節省。唯一需要的時間是為遞增字塊的電平指示符所必需的時間。因此這種方法的使用能夠節省能量和時間并且因此具有改善固態磁盤性能的潛力。
一種可能提高系統性能的附加方法將會是“回填”，這種方法考慮到，在單元的第q電平上編程一位為0可能花費不同的時間，這取決于上次存儲該位是“0”或“1”。換言之，在特定電平上編程單元所需要的時間直接與已經在浮柵上的電荷量有關。
圖4表示采用了回填方法的圖3的替代例。注意到在圖3中寫至電平3時，單元320仍然實質上沒電荷在浮柵上，這是由于三個“1”已被寫到單元這個事實。如果在電平4上要被寫的是“0”，為將單元320編程為“0”所需的時間將會比編程單元310為“0”所需的時間更多、這是由于在310單元的浮柵門上已經有電荷量。因此編程操作對于上次存儲在多級單元中的值是敏感的。但是圖4表示的存儲在電平3中的值是與圖3中被存儲的值相同，差別是現在第1和第2電平的處置是在處置下一個電平之前編程為“0”。注意圖3的370是空心圓而圖4的470是填線園，在兩個圖中在電平3上存儲的值仍然是相同的。
回填方法有助于保證在任意電平上將單元編程為0占用近似相同的時間。這個方法的確有缺點即無論何時電平指示符是否被遞增都需要時間和能量以將電荷加到浮柵上。然而，使用這個方法的優點包括在相繼的較高電平上的一致的編程時間，這實質上與在多級單元中所存儲的當前值無關。回頭去參考圖1，按照回填法，四個單元的浮柵能夠被充電直達(但不超過)閾值160。因此170和180和其它園將被填線以表示電荷存在。電平1將仍然代表擦除態，但是，電平2的編程現在將需要較少時間因為已經有一定量的電荷在浮柵上。
上面所舉例子圖示說明完成對存儲器的多重復迭寫入而無須在寫入操作之間進行擦除操作。特別是，高達n-1個單個位寫入且無擦除能夠在具有至少n個電平的多級單元上被完成。
圖5用來獲得關于不用擦除就能完成對具有n個電平的多級單元的寫入的目的一般性表示。圖5圖示多級單元500其具有4個電平-501，502，503和504。為存儲m位，需2m電平。因此，例如，為存儲單個位需2電平。為存儲第一個單個位，電荷將被放置在504電平或者電平503和電平504，因此參考530能決定在第一寫入操作后是1或是0被存儲。每個參考能夠從兩個相關聯電平決定兩個態中的一個。參考530與電平503和504相關聯如560所指示那樣。參考520與電平502和電平503相關聯如550所指示。參考510與電平501和502相關聯如540所指示。因此540，550和560表示與更迭寫入相關聯的電平組，這樣一來550是對560的更迭寫入組和540是對550的更迭寫入組。
雖然每次寫操作需要2m電平每位，相繼的寫操作用先前所寫位的最高電平來表示其后所寫位的最低電平。因此相繼的寫操作所需的這些電平中的至少一個電平實際上與先前的寫入操作所需的電平中的一個電平重疊。因此僅要求2m-1個附加電平寫入相繼置位位。參考圖5，這是用兩個相鄰寫入組之間的交會來表示的。這樣寫入組560和550每個需要兩個電平，但是，電平503被兩個寫入組所用，所以只需要一個附加的電平來支持兩個寫入組。因此，對于給定的相繼的寫入操作為表示m位所需的附加電平的數目是2m-1。
圖6圖示有n個電平的多級單元600。n個電平被分為每組j個電平的k個組。為使每組電平能夠存儲m位的值，j≥2m。每組(610)j個電平也可以稱作寫入組且能用組指示符來指示。
假設單元存儲電平有效地被利用使得每組能存儲一個m位的值而不浪費任何電平，則j＝2m。否則每寫入組能夠存儲的位數是int(log2(j))。函數int(x)的結果是x的整數部分。例如int(5/3)＝1。函數log2(x)的結果是x對數(底為2)，即如果x＝2a則log2(x)＝a。在一個實施例中j是2的整數冪，故j＝2m。
完成無擦除的多重寫的方法能夠概括為完成k重寫，其中每次寫時寫入m位值。在一般情況下，有k組電平適合于寫入(也即k個寫入組)。第一寫入組以后的每個寫入組與其前面的寫入組共享一個電平。另一寫入組需要2m個電平。其后的k-1個寫入組中的每一個需要2m-1個附加的電平。這就可以確定n以及要求允許k次寫入m位而不必執行擦除的電平的總數。
為了對存儲單元寫入高至k個更迭的m位值，其中每次相繼的寫入更替由前次寫操作所存儲的m位值，存儲單元必須有n個電平，此處n≥k(2m-)+1變量k表示在擦除操作之前要完成的寫入操作的最大數。
對k求解得到k≤n-12m-1]]>將此等式應用到單個位情況(即m＝1)得到k＝n-1，這與上面所舉的單位例子相一致。
變量n和m能夠被這樣地選擇以致于k不是整數。但是，在一個實施例中，部分的寫入是不允許的故k必須是整數。已知int(x)≤x(對于x＞0的情況)，變數k能夠被選擇為任意整數以及k≤in+(n-12m-1)≤n-12m-1]]>在一個實施例中，至少n和m中的一個不是整數。在另一個實施例中n和m都是整數并且被選擇得使k≤in+(n-12m-1)=n-12m-1]]>與單個位情況不同，當多位被寫入時(即m＞1)在電壓參考和寫入組之間沒有一對一的對應關系。為了從每個寫入組決定2m個態中的一個，將需要2m-1個參考。因此，使得給定的寫入組現在與2m-1參考相關。(注意，對于單個位情況，m＝1和2m-1＝21-1＝1參考，因此在參考和寫入組之間存在一對一的對應)。
一旦m位值已被寫入至給定的寫入組，更迭的m位值能夠通過對下一寫入組寫入而被寫到多級單元而不用執行擦除。換言之，寫入存儲單元的方法包括寫入第一個m位值到存儲單元的第一寫入組的步驟。更迭的第二m位值被寫入到存儲單元的第二寫組。
組指示符能使用類似于上面關于單個位情況所提出的電平指示符。組指示符被用來決定k組中的哪一組正在被用于存儲m位值。組指示符也指示已被無擦除地完成的寫入的數目。代替先前的一個電平存儲一值的方法，組指示符被調整，以使得能夠確定用于相繼更迭寫入m位值的下一個可利用的寫入組。
在一個實施例中組指示符被遞增以指示適用于相繼的更迭寫入的下一個寫入組。
因此寫入存儲單元的一個方法包含的步驟有存儲m位在第一電平組的存儲單元中，調整組指示符以指示下一個合適的組，以及將相繼的更迭的m位存儲進第二電平組的存儲單元中，且不用擦除存儲單元。
一旦k次寫入操作已被完成，在另外的寫入操作能夠被執行之前該存儲單元必須被物理地擦除。根據是允許完全物理擦除還是部分物理擦除來必須調整組指示符。
在一個實施例中，部分的物理擦除被允許。在部分的物理擦除的情況，在存儲單元的一個寫入組里所存儲的電荷被移走直至沒有電荷保留在這一寫入組里。在此情況下，組指示符將依賴于有多少寫入組被擦除而被預置。如果當前寫入組是寫入組i并且足夠的電荷被移走以擦除b個寫組，則組指示符必須被減少或者預置到i-b。換言之，部分擦除能夠通過從具有k個寫入組的n-電平存儲單元中移走電荷來完成。因此寫入組k-b至k(k＞b)實質上沒有保存電荷。
但是，如果在另一個實施例中，只有完成物理的擦除被允許，于是在物理擦除操作過程中實際上所有的電荷都從多級存儲單元中移走。在這種情況下，組指示符應該被預置成在完成的物理擦除操作以后組指示符指向存儲單元里k個適用組中的第一個。
如同上面所舉的關于單個位擦除的例子那樣，當組指示符被適當地調整時，似乎存儲單元被擦除m位。當組指示符被調整到指示存儲單元的一組可利用的2m相鄰電平時，似乎存儲單元m位被擦除。但是，實際上真正的擦除由于k個寫入操作而被推遲了。因此存儲單元通過將組指示符提升至下一組合適的2m相鄰電平而被“擦除”。但是，在k次寫入之后，在另一個值能被存進存儲單元之前存儲單元將必須被完全地擦除。
讀操作用組指示符來決定那一組2m個電平需要被檢測以便確定存儲在存儲單元中的m位值，因為每組2m電平需要2m-1個參考，組指示符實際上指示那一組2m-1個參考被用來確定m位的存儲在存儲單元的值。因此組指示符是為指示存儲單元的2m個相鄰電平而設置的。然后通過確定2m個相鄰電平的態從存儲單元讀出m位值。
上面提到的關于存儲單元位的回填方法可類似地用于存儲m位。具體講，在將m個替換的位存入第二寫入組之前通過將預定的值存進第一寫入組來完成回填。
利用n-電平多級存儲單元來完成m位(其中m≥1)值的多重寫入使得有可能減少為讀出存入存儲單元的值而需要的讀出放大器的總數。為讀出存在給定等組中的值需要該寫入組里的所有參考電壓。但是，在正常操作下，全部n個電平屬于相同的寫入組，所以n電平單元被用來存儲具有log2(n)位的值。因此該單元必須在可以將一新值編程進去之前被擦除。為了讀出單元的內容同時需要全部n-1個電壓參考。但是，如果每個寫入組由2m電平組成，則僅僅2m-1個電壓參考為每次讀操作所必需。只要2m＜n，這意味著少于n-1的讀出放大器為每次讀操作所必需。
如果采用可編程的讀出放大器，用于讀存儲單元所需的讀出放大器的總數能夠從n-1減少到大約2m-1。一般講讀出放大器是一個比較器，它將讀出值與參考電壓相比較。參見圖1，為了確定存儲在單元110，120，130和140中的值，與在160，162和164上設立的參考電壓相對應需要三個讀出放大器。參考圖6，對于給定的讀操作只有為讀出當前寫入組所需讀出放大器是必須的。為了讀出下一個寫入組，同樣的2m-1個讀出放大器能被用到，如果用于每個讀出放大器的參考電平被調整2m個電平。效果是移動所有2m-1個讀出放大器的參考電壓以對應于讀出存儲在下一寫入組中的m位值所需的參考電壓。
在一個實施例中，2m-1可編程讀出放大器被用來讀出存儲在第一組2m個相鄰電平中的m位值。相同的2m-1個可編程讀出放大器被重新編程以讀出存儲在第二組2m相鄰電平中的m位值。對給定讀出放大器編程的參考電壓由可編程值決定。在一個實施例中，可編程值是組指示符。因此每次組指示符增大和減小時，給定讀出放大器有關的參考電壓被調整2m個電平。
因此從多級存儲單元中讀m位值的另一個方法被描述。存儲單元的第一組2m相鄰電平被指出。利用第一套2m-1讀出放大器讀出第一組。然后存儲單元的第二組2m個相鄰電平被指出。利用相同的第一套2m-1個讀出放大器讀出第二組。在一個實施例中，2m-1讀出放大器被按照組指示符編程，其中每次組指示符增大或減小時，每個讀出放大器的參考電壓(或參考電平)是調整2m電平。因此在一個實施例中，如果組指示符增大時，2m-1個讀出放大器的每一個的參考電平增加2m電平。類似地，如果組指示符減小，2m-1個讀出放大器的每一個的參考電平減少2m電平。
雖然快速存儲器已被用在上面所舉的例子中。這些方法適用于任何在相繼的編程過程中允許電荷的連續的存貯并允許讀出連續變化的電荷量(即電荷中的正或負的變化)的存儲器。這些存儲器的例子包括非多級快速存儲單元(non-MLC flash)，電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)，可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)，只讀存儲器(ROM)以及如上面所描述多級快速單元(MLC flash)。
在前面的詳細描述中，本發明是參考它們特殊的示范性的實施例來說明的。可以作各種各樣的修正和改變而不偏離本發明的主要精神和范圍，如像在權利要求中所規定的那樣。從而詳細說明和附圖應該被看作為一個圖示的而非嚴格意義上的說明。
權利要求
1.寫入存儲單元的方法包括的步驟有在存儲單元的第一組電平中存入m位；不用擦除存儲單元，在存儲單元的第二組電平中存入m個更迭的m位。
2.權利要求1的方法其中的存儲單元是非易失性存儲單元。
3.權利要求2的方法其中的存儲單元是快速存儲單元。
4.權利要求1的方法其中的存儲單元至少具有n個電平的多級單元，其中n電平包含k組，每組包含n個電平中的j個。
5.權利要求4的方法其中j≥2m。
6.權利要求5的方法其中j＝2m。
7.權利要求4的方法其中m，k和n是整數。
8.權利要求7的方法其中
9.權利要求1的方法其中第一組和第二組電平重疊至少共有一個電平。
10.寫入存儲單元的方法包括的步驟有在存儲單元的第一組電平中存入m位；和用擦除存儲單元，在存儲單元的第二組電平中存入m更迭位；并且調整組指示符指示第二組。
11.權利要求10的方法其中存儲單元是非易失性存儲單元。
12.權利要求10的方法其中存儲單元是快速存儲單元。
13.權利要求10的方法進一步包括在第二組中存入m個更迭位的步驟之前在第一組電平中存入預定值的步驟。
14.讀存儲單元的方法包括的步驟有指示n電平存儲單元的一組2m相鄰電平；以及讀出該組以讀m位值。
15.權利要求14的方法其中存儲單元是非易失性存儲單元。
16.權利要求14的方法其中存儲單元是快速存儲單元。
17.讀存儲單元的方法包括的步驟有識別存儲單元的第一組2m個相鄰電平；讀出第一組以讀出m位值；識別存儲單元的第二組2m個相鄰電平；讀出第二組以讀出另一m位值。
18.推遲存儲單元擦除的方法，包括的步驟有調整組指示符，其中組指示符指示用于存儲m位值的存儲單元的2m個相鄰電平。
19.權利要求18的方法其中存儲單元是非易失性存儲單元。
20.權利要求18的方法其中存儲單元是快速存儲單元。
21.讀存儲單元的方法包括的步驟有指出存儲單元的第一組2m個相鄰電平；利用第一套2m-1個讀出放大器讀出另一組電平以讀出m位的值。識別存儲單元的第二組2m個相鄰電平；利用相同的第一套檢測第二組以讀出另一m位值。
22.權利要求21的方法其中第一和第二組的每個組是用組指示符指示的。
23.權利要求22中的方法其中的讀出步驟進一步包括下面的步驟按照組指示符設置2m-1個檢測放大器的每一個的參考電平。
24.權利要求23的方法進一步包括如下的步驟如果組指示符增大時，增大2m-1個檢測放大器2m個電平的每一個參考電平。
25.權利要求23的方法進一步包括如下的步驟如果組指示符被減小，降低2m-1檢測放大器2m個電平的每一個的參考電平。
26.寫入存儲單元的方法包括的步驟有a)在存儲單元的第一組電平中存入m位。b)調整組指示符從識別存儲單元的相繼電平。c)在相繼組電平中存入m更迭的相繼的位，不用擦除存儲單元；以及d)重復步驟b)和c)。
27.權利要求26的方法進一步包括如下步驟e)擦除存儲單元，以及f)組指示符置初始值。
28.對存儲單元進行部分物理擦除的方法，包括如下步驟從具有k個寫入組的n級存儲單元中被移走電荷使得寫入組k-b至k實際上沒有存貯電荷，其中b＜k。
29.權利要求28的方法，進一步包括如下步驟將組指示符設至k-b，其中組指示符指示下一個適合于編程的寫入組。
全文摘要
描述在擦除存儲單元(500)之前完成多重寫入的方法。在存儲單元的第一組電平中存入M位。不用擦除存儲單元在存儲單元(500)的第二組電平中存入M相繼的更迭的位。寫入存儲單元的另一種方法包括在存儲單元的第一組電平中存入M位。調整組指示符以指示存儲單元的下一組電平。隨后,m更迭的相繼的位被存入下一組電平,而沒有擦除存儲單元。重復調整組指示符和存儲更迭的相繼位的步驟。還描述推遲存儲單元擦除的方法。調整組指示符以指示適合于存儲m位值的存儲單元的一組文檔編號G11C11/56GK1202262SQ96198382
公開日1998年12月16日 申請日期1996年9月24日 優先權日1995年9月29日
發明者R·N·哈斯布恩, F·P·雅內克 申請人:英特爾公司