專利名稱：非易失性半導(dǎo)體存儲裝置和驅(qū)動該存儲裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非易失性半導(dǎo)體存儲裝置以及驅(qū)動該非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的方法，更具體地，本發(fā)明涉及一種能夠在一個存儲單元中存儲2個或2個以上位信息的電可寫/可擦除非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的驅(qū)動操作。
背景技術(shù)：
電可寫/可擦除非易失性半導(dǎo)體存儲裝置(閃爍存儲器(flash memory))已普遍用于存儲程序代碼。近年來，除了這種應(yīng)用外，還存在著對存儲諸如圖像數(shù)據(jù)、話音數(shù)據(jù)或動畫數(shù)據(jù)等海量數(shù)據(jù)應(yīng)用的需求，從而出現(xiàn)了對更大容量的需求。
而且，在諸如蜂窩電話等系統(tǒng)中，也存在著對這樣一種閃爍存儲器的需求其能夠在一個芯片中存儲需要高讀取速度的程序代碼以及各種需要大容量的數(shù)據(jù)，從而可通過部件數(shù)量的減少來減小安裝區(qū)和降低成本。
作為進(jìn)一步提高閃爍存儲器容量的技術(shù)，除了半導(dǎo)體處理技術(shù)的微細(xì)加工(microfabrication)外，多值(multivalue)技術(shù)已引起人們的關(guān)注。
在普通2值(binary)閃爍存儲器的情況下，存儲單元的閾值被設(shè)置為兩種狀態(tài)，并且使高狀態(tài)對應(yīng)于“0”(或“1”)，使低狀態(tài)對應(yīng)于“1”(或“0”)。
另一方面，4值閃爍存儲器將被視為使用多值技術(shù)的閃爍存儲器的例子。對于在一個存儲單元中存儲2位信息的閃爍存儲器，以下將參照圖10、11、12和13來說明使用多值技術(shù)的閃爍存儲器的傳統(tǒng)讀取方法。
通常，在讀取過程中，當(dāng)接通電源(步驟1001)以及輸入了讀取地址(步驟1002)時，選擇對應(yīng)于讀取地址的存儲單元(步驟1003)，并且執(zhí)行讀取操作(步驟1004)，如圖10的流程圖中所示。
在圖11中，特性曲線1101、1102、1103以及1104表示存儲單元的每一閾值中的Ids-Vgs特性。
在4值閃爍存儲器中，把其中“1”存儲在地址A1中以及“1”存儲在地址A2中的狀態(tài)設(shè)置為特性曲線1101所示的最小閾值狀態(tài)。
接下來，按閾值的遞增次序，把其中“1”存儲在地址A1中以及“0”存儲在地址A2中的狀態(tài)設(shè)置為特征曲線1102的閾值，把其中“0”存儲在地址A1中以及“0”存儲在地址A2中的狀態(tài)設(shè)置為特征曲線1103的閾值，以及把其中“0”存儲在地址A1中以及“1”存儲在地址A2中的狀態(tài)設(shè)置為特征曲線1104的閾值。
例如，對于如此設(shè)置的多值閃爍存儲器的讀取操作，如在圖12的Vgs-t的電壓轉(zhuǎn)換(transition)1201中所示，按Vgs1、Vgs2以及Vgs3的次序逐步地提升存儲器單元的柵極-源極電壓，并且判斷在每一Vgs輸入時，流至存儲器單元的在漏極和源極之間的電流Ids是大于還是小于預(yù)設(shè)電流，然后讀取判斷結(jié)果。在這種讀取操作的情況下，1202表描述了其中在每一Vgs輸入時電流流入的狀態(tài)(ON狀態(tài))和電流不流入的狀態(tài)(OFF狀態(tài))的判斷結(jié)果與存儲在地址A1和地址A2中的信息之間的對應(yīng)關(guān)系。
作為多值閃爍存儲器讀取操作的另一個手段，例如執(zhí)行轉(zhuǎn)換，如圖13中Vgs-t的電壓轉(zhuǎn)換1301中所示。因此，按與圖12的表1202中相同的方式，表1302描述了在每一Vgs輸入時獲得的ON狀態(tài)和OFF狀態(tài)的判斷結(jié)果與存儲在地址A1和A2中的信息之間的對應(yīng)關(guān)系。更具體地講，通過判斷輸入Vgs2時所獲得的電流，有可能判斷地址A1中的數(shù)據(jù)是“1”或者是“0”。然后，通過判斷輸入Vgs3和Vgs1時的電流，判斷地址A2中的數(shù)據(jù)是“1”或者是“0”。
如以上所描述的，對于多值閃爍存儲器的讀取操作，可以提出各種方法。在地址A1和A2中的2位信息被讀取的情況下，在參照圖12所描述的方法中，必須3次改變電壓Vgs，并且判斷電流，而在參照圖13所描述的方法中，也必須高達(dá)2次地改變電壓Vgs，并且判斷電流。因此，限制了讀取速度，而且，例如，當(dāng)在一個存儲單元陣列中存儲要求高速讀取操作的程序代碼和各種要求大容量的數(shù)據(jù)的情況下，會出現(xiàn)問題。
而且，為了提高讀取性能和讀取可靠性，有可能通過把存儲信息的每一閾值中的電壓差設(shè)置得較大來改進(jìn)性能。與2值閃爍存儲器相比，在多值閃爍存儲器中，難以在如此設(shè)置的閾值中維持電壓差。
作為解決這些問題的手段，JP-A-2001-210082出版物公開了一種在一個存儲單元陣列中實現(xiàn)要求高讀取速度的程序代碼和各種要求大容量的數(shù)據(jù)的方法，這一方法將要求高速讀取性能的區(qū)域中的存儲單元使用作為2值閃爍存儲器，將要求大容量的區(qū)域使用作為多值閃爍存儲器。
在其中使用多值閃爍存儲器的情況下，為了讀取存儲在一個存儲單元中的大量位，以及為了判斷電流，必須多次改變存儲單元的Vgs電壓。因此，降低了讀取速度。
另一方面，在將要求高速讀取操作的區(qū)域使用作為2值閃爍存儲器和將要求大容量的區(qū)域使用作為多值閃爍存儲器的方法中，抑制讀取速度的降低是可能的。在作為2值閃爍存儲器使用的區(qū)域中，存儲了1個位的信息。因此，降低了存儲單元陣列的使用效率，使得芯片面積的增加不可避免。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到實際情況，本發(fā)明的目的是提供一種非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其能夠在一個存儲單元陣列中實現(xiàn)要求高速讀取操作的區(qū)域和要求大容量的區(qū)域，而不降低存儲單元陣列的使用效率。
另外，本發(fā)明的目的是自由地設(shè)置具有不同讀取性能的區(qū)域。
因此，在根據(jù)本發(fā)明的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置中，對于能夠在一個存儲單元中存儲2個或2個以上位信息的存儲單元，把存在于同一存儲單元中的至少兩個地址分別對待作為具有不同讀取速度的區(qū)域。
更具體地講，本發(fā)明提供了一種非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其包括存儲單元陣列，該存儲單元陣列包括多個能夠在一個存儲單元中存儲2個或2個以上位信息的存儲單元；寫控制電路，用于控制向存儲單元陣列進(jìn)行寫操作；擦除控制電路，用于控制擦除操作；讀取控制電路，用于控制讀取操作；以及讀取電路，其能夠采用多種讀取方法，其中，存儲單元陣列被邏輯地劃分為多個具有不同讀取速度的區(qū)域，而且各個具有不同讀取速度的區(qū)域包括用于存儲區(qū)域信息的區(qū)域信息存儲區(qū)域，其中，把同時存在于存儲單元中的至少兩個地址設(shè)置為不同區(qū)域，并且把讀取控制電路構(gòu)造為可執(zhí)行讀取操作，即通過根據(jù)存儲在區(qū)域信息存儲區(qū)域中的區(qū)域信息確定將要讀取的所劃分區(qū)域中的任一區(qū)域、選擇最佳讀取方法以及控制讀取電路，來執(zhí)行所述讀取操作。
根據(jù)這一結(jié)構(gòu)，把在一個存儲單元內(nèi)存儲的多值信息中的能夠短時間內(nèi)讀取的地址設(shè)置為高速讀取區(qū)域，并且將其與具有其它讀取速度的區(qū)域相區(qū)別。因此，有可能高效地寫和讀在一個存儲單元陣列中的2個或2個以上位的信息，而不降低存儲單元陣列的使用效率。
通過使用存儲在一個獨立準(zhǔn)備的區(qū)域信息存儲區(qū)域中的信息來判斷所要求的讀取地址是高速讀取區(qū)域還是具有其它讀取速度的區(qū)域，并且選擇針對該區(qū)域的適當(dāng)?shù)淖x取方法，來執(zhí)行存儲單元的讀取操作。
而且，在其中執(zhí)行擦除和寫操作的情況下，把不要求在存儲單元中擦除和寫操作的信息傳送于獨立準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)保留存儲器中。因此，對于選擇的區(qū)域，執(zhí)行擦除和寫操作是可能的。
另外，在存在于一個存儲單元內(nèi)的多個讀取區(qū)域中，把讀取高速讀取區(qū)域時要使用的閾值中的電壓差設(shè)置為大于讀取具有其它讀取速度的區(qū)域時要使用的閾值中的電壓差。因此，與同樣的處理被用于傳統(tǒng)多值閃爍存儲器的情況相比，把電壓差設(shè)置得較大是可能的。從而，能夠提高高速讀取性能和可靠性。
而且，通過將區(qū)域信息存儲區(qū)域設(shè)置成具有電可寫/可擦除結(jié)構(gòu)，使得有可能在產(chǎn)品交付之后改變每一區(qū)域的容量。
而且，為每一個擦除單位或每一條字線提供多個區(qū)域。因此，增加了區(qū)域設(shè)置的自由度。另外，在其中在一個存儲單元中存儲了3個或3個以上位信息的情況下，以及在其中可以把讀取速度轉(zhuǎn)換為3個或3個以上類型的情況下，按多個組合設(shè)置讀取速度是可能的。
而且，在其中為每一個擦除單位或每一條字線提供多個區(qū)域的情況下，可以把存儲單元陣列內(nèi)對應(yīng)區(qū)域中的一部分存儲單元用作區(qū)域信息存儲區(qū)域。從而，有可能提高區(qū)域信息存儲區(qū)域中的存儲效率。
另外，本發(fā)明還提供了一種用于驅(qū)動非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的方法，該非易失性半導(dǎo)體存儲裝置包括存儲單元陣列，該存儲單元陣列具有多個能夠在一個存儲單元中存儲2個或2個以上位信息的存儲單元，該方法包括下列步驟把存儲單元陣列邏輯地劃分為多個具有不同讀取速度的區(qū)域，并且把區(qū)域信息存儲在區(qū)域信息存儲區(qū)域內(nèi)，在所述區(qū)域信息中，具有不同讀取速度的各個區(qū)域?qū)⑼瑫r存在于存儲單元內(nèi)的至少兩個地址設(shè)置為不同區(qū)域；根據(jù)存儲在區(qū)域信息存儲區(qū)域內(nèi)的區(qū)域信息，確定讀取所劃分區(qū)域的任何一個區(qū)域；以及選擇用于所述確定步驟所確定區(qū)域的最佳讀取方法，并且執(zhí)行讀取操作。
根據(jù)本發(fā)明，可以獲得如下有益效果。
把存在于同一存儲單元中的至少兩個地址分別對待作為具有不同讀取速度的區(qū)域，把可以在短時間內(nèi)讀取的地址設(shè)置為高速讀取區(qū)域，并且將其與具有其它讀取速度的區(qū)域相區(qū)別，并如此讀取。因此，有可能在一個存儲單元陣列中加以實現(xiàn)，而不降低存儲單元陣列的使用效率。
在其中針對一部分信息執(zhí)行擦除和寫操作的情況下，把不要求在存儲單元中擦除和寫操作的信息預(yù)先傳送于獨立準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)保留存儲器中。因此，針對選擇的區(qū)域，有可能執(zhí)行擦除和寫操作。
在存在于一個存儲單元內(nèi)的多個讀取區(qū)域中，把讀取高速讀取區(qū)域時要使用的閾值中的電壓差設(shè)置為大于讀取具有其它讀取速度的區(qū)域時要使用的閾值中的電壓差。從而，有可能提高高速讀取性能和可靠性。
通過將區(qū)域信息存儲區(qū)域設(shè)置成具有電可寫/可擦除結(jié)構(gòu)，有可能在產(chǎn)品交付之后改變每一區(qū)域的容量。
而且，為每一個擦除單位或每一條字線提供多個區(qū)域。因此，增加了區(qū)域設(shè)置的自由度。另外，在其中在一個存儲單元內(nèi)存儲了3個或3個以上位信息的情況下，以及在其中把讀取速度轉(zhuǎn)換為3個或3個以上類型的情況下，按多個組合來設(shè)置讀取速度是可能的。
而且，在為每一個擦除單位或每一條字線提供多個區(qū)域的情況下，把存儲單元陣列內(nèi)對應(yīng)區(qū)域中的一部分存儲單元用作區(qū)域信息存儲區(qū)域。從而，有可能提高區(qū)域信息存儲區(qū)域中的存儲效率以及減小芯片面積。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的能夠在一個存儲單元中存儲2位信息的多值閃爍存儲器的閾值的設(shè)置以及對應(yīng)于存儲在閃爍存儲器內(nèi)的每一個地址中的信息的Ids-Vgs特性的圖；圖2是表示在讀取操作執(zhí)行過程中的Vgs-t轉(zhuǎn)換以及每一Vgs上的Ids的狀態(tài)與圖1中用于分配給存儲單元的兩個地址的所存儲信息之間的對應(yīng)關(guān)系的圖；圖3是表示用于在一個閃爍存儲器芯片中實現(xiàn)高速可讀區(qū)域和具有正常讀取速度區(qū)域的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是表示在圖3存儲單元中所劃分的具有不同讀取速度的每一個區(qū)域的典型示意圖；
圖5是表示在對每個區(qū)域執(zhí)行讀取操作的情況下的Vgs-t轉(zhuǎn)換，以及在每一Vgs時的Ids的狀態(tài)與圖4中所存儲的信息之間的對應(yīng)關(guān)系的圖；圖6是表示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的閃爍存儲器的讀取操作的流程圖；圖7是表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的其中把對應(yīng)于高速讀取區(qū)域中存儲單元的讀取操作的閾值中的差電壓設(shè)置為高的情況下閃爍存儲器閾值的設(shè)置以及對應(yīng)于存儲在閃爍存儲器內(nèi)每一地址中的信息的Ids-Vgs特征的圖；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的其中在區(qū)域信息存儲區(qū)域中使用了非易失性存儲器的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖9是表示其中為存儲單元陣列中的每一字線提供了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的區(qū)域信息存儲區(qū)域的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖10是表示根據(jù)傳統(tǒng)實例的閃爍存儲器的讀取操作的流程圖；圖11是表示根據(jù)傳統(tǒng)實例的多值閃爍存儲器的閾值的設(shè)置的圖；圖12是表示在其中讀取根據(jù)傳統(tǒng)實例的多值閃爍存儲器的情況下的Vgs-t轉(zhuǎn)換以及在每一Vgs時的Ids的狀態(tài)與所存儲信息之間的對應(yīng)關(guān)系的圖；以及圖13是表示在其中讀取根據(jù)傳統(tǒng)實例的多值閃爍存儲器的情況下的Vgs-t轉(zhuǎn)換以及在每一Vgs時的Ids的狀態(tài)與所存儲信息之間的對應(yīng)關(guān)系的圖。
具體實施例方式
以下，將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的實施例。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的多值閃爍存儲器中存儲器單元的閾值的設(shè)置的圖。
圖1表示用于存儲4個值的閃爍存儲器，以及按閾值的遞增次序把其中“1”存儲在地址A1中和“1”存儲在一個地址B1中的狀態(tài)設(shè)置為被表示作為圖1中所示的Ids-Vgs特性101的最小閾值的狀態(tài)，把其中“1”存儲在地址A1中和“0”存儲在地址B1中的狀態(tài)設(shè)置為Ids-Vgs特征102的每一閾值，把其中“0”存儲在地址A1中和“0”存儲在地址B1中的狀態(tài)設(shè)置為Ids-Vgs特征103的每一閾值，以及把其中“0”存儲在地址A1中和“1”存儲在地址B1中的狀態(tài)設(shè)置為Ids-Vgs特征104的每一閾值。
把其中僅通過輸入Vgs2的一個電壓就可以判斷讀取操作中施加于存儲單元的柵極-源極電壓Vgs是“0”還是“1”的地址A1設(shè)置為其中可以進(jìn)行高速讀取的區(qū)域，以及把其中通過輸入Vgs1和Vgs3的兩個電壓能夠首次判斷Vgs是“0”還是“1”的地址B1設(shè)置為具有正常讀取速度的區(qū)域。
在圖2中，在其中地址A1被讀取的情況下，在表示為201的Vgs-t的轉(zhuǎn)換中執(zhí)行讀取操作。在其中輸入了Vgs2的情況下，在其中電流流動(“ON”狀態(tài))的狀態(tài)下，把地址A1確定為“1”，在其中電流不流動(“OFF”狀態(tài))的狀態(tài)下，把地址A1確定為“0”。202表示上述的對應(yīng)關(guān)系。
另一方面，在其中地址B1被讀取的情況下，在表示為203的Vgs-t的轉(zhuǎn)換中執(zhí)行讀取操作。在輸入了Vgs3時的“ON”狀態(tài)下和在輸入了Vgs1時的“OFF”狀態(tài)下，把地址B1確定為“1”，以及在輸入了Vgs3時的“OFF”狀態(tài)下和在輸入了Vgs1時的“ON”狀態(tài)下，把地址B1確定為“0”。
204表示上述的對應(yīng)關(guān)系。
如上述，必須將Vgs改變兩次以及判斷電流以便讀取地址B1，同時，有可能通過將Vgs改變一次和判斷電流以便讀取地址A1來執(zhí)行讀取操作。通過把地址A1設(shè)置為其中可以進(jìn)行高速讀取操作的區(qū)域以及把地址B1設(shè)置為具有正常讀取速度的區(qū)域，能夠在一個存儲單元陣列中實現(xiàn)具有不同讀取速度的區(qū)域。
圖3是表示根據(jù)本實施例的閃爍存儲器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
根據(jù)本實施例的閃爍存儲器是由閃爍存儲器芯片301和用于在寫入時一次性保留數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保留存儲器302構(gòu)成，如圖3中所示，而且，閃爍存儲器芯片301和數(shù)據(jù)保留存儲器302由獨立的存儲器芯片構(gòu)成。
閃爍存儲器芯片301包括存儲單元陣列303，并且由含有多個能夠在一個存儲單元中存儲2個位信息的多值存儲單元的存儲單元陣列構(gòu)成。存儲單元陣列303包括混合區(qū)域304，在混合區(qū)域304中，把高速讀取區(qū)域與具有正常讀取速度的區(qū)域相混合。如參照圖1所描述的，設(shè)置了存儲單元的閾值和所述區(qū)域。
另外，存儲單元陣列303還表示了具有正常讀取速度的正常讀取操作區(qū)域305。
而且，閃爍存儲器芯片301還包括用于擦除存儲單元陣列303的擦除控制電路306、用于向存儲單元陣列303進(jìn)行寫的寫控制電路307、以及用于在存儲單元陣列303上進(jìn)行讀取操作的讀取控制電路308，并且選擇控制讀取電路309的方法。
區(qū)域信息存儲區(qū)域310存儲用于區(qū)分存儲單元陣列303中的混合區(qū)域304和正常讀取區(qū)域305的信息。
另外，行譯碼器311用于選擇存儲單元陣列303的字線，列譯碼器312用于選擇位線。
而且，地址信號313用于指定對于閃爍存儲器芯片301進(jìn)行讀取、擦除以及寫操作的每一操作的地址。
以下，將描述具體的操作。圖6是表示本實施例的流程圖。
圖4典型地表示了存儲單元陣列303中具有不同讀取速度的每個區(qū)域。當(dāng)接通電源時(步驟601)，首先讀取區(qū)域信息(步驟602)。表示了混合區(qū)域304中的高速讀取區(qū)域401和混合區(qū)域304中的正常讀取區(qū)域402。而且，正常讀取區(qū)域403對應(yīng)于正常讀取操作區(qū)305，存儲單元陣列303為401、402以及403之總和。
對于這種結(jié)構(gòu)，在讀取操作中，由地址信號313指定將作為讀取目標(biāo)的地址，并且將該地址輸入于讀取控制電路308(讀取地址的輸入步驟603)。
接下來，通過讀取控制電路308將區(qū)域信息存儲區(qū)域310的信息和地址信號313進(jìn)行比較(區(qū)域信息與讀取地址之比較步驟604)，所述區(qū)域信息存儲區(qū)域310存儲了作為各個讀取區(qū)域之間的邊界的地址，所述各個讀取區(qū)域是存儲單元陣列303中所劃分的正常讀取區(qū)域401、混合區(qū)域(正常讀取區(qū)域)402以及混合區(qū)域(高速讀取區(qū)域)403)，判斷正常讀取區(qū)域401、混合區(qū)域(正常讀取區(qū)域)402以及混合區(qū)域(高速讀取區(qū)域)403中的任何一個區(qū)域是否由地址信號313所指示的地址所指定，設(shè)置讀取電路309的讀取方法，以及由將在下面描述的方法來執(zhí)行具體的讀取操作(對應(yīng)于比較結(jié)果的存儲單元的選擇以及讀取方法的選擇步驟605)。圖5表示了用于由地址信號313指示的正常讀取區(qū)域401、混合區(qū)域(正常讀取區(qū)域)402以及混合區(qū)域(高速讀取區(qū)域)403中的每一個區(qū)域的讀取方法。
在圖5中，在其中針對混合區(qū)域中的高速讀取區(qū)域403來執(zhí)行讀取操作的情況下，輸入Vgs-t轉(zhuǎn)換501中所示的Vgs電壓，以執(zhí)行讀取操作。
此時，把輸入每一Vgs時所獲得的存儲單元中的電流的判斷結(jié)果與存儲在地址A1中的信息之間的對應(yīng)關(guān)系表示為502。
而且，在其中針對混合區(qū)域中的正常讀取區(qū)域402執(zhí)行讀取操作的情況下，輸入被表示作為Vgs-t轉(zhuǎn)換503的Vgs電壓，以執(zhí)行讀取操作(讀取操作步驟606)。
此時，把輸入每一Vgs時所獲得的存儲單元中的電流的判斷結(jié)果與存儲在地址B1中的信息之間的對應(yīng)關(guān)系表示為504。
而且，在其中針對正常讀取區(qū)域401執(zhí)行讀取操作的情況下，輸入被表示作為Vgs-t轉(zhuǎn)換505的Vgs電壓，以執(zhí)行讀取操作。
此時，把輸入每一Vgs時所獲得的存儲單元中的電流的判斷結(jié)果與存儲在地址A1和B1中的信息之間的對應(yīng)關(guān)系表示為506。
通過執(zhí)行讀取操作，通過Vgs的一次性輸入以及對電流的判斷，高速讀取區(qū)域可以讀取存儲在存儲單元陣列303中的信息，而且，還可以把具有正常讀取速度的區(qū)域存儲在用于存儲高速讀取信息的同一存儲單元中。因此，能夠在一個閃爍存儲器中提供具有不同讀取速度的區(qū)域，不會降低存儲單元陣列的使用效率。
盡管在本實施例中，將作為被劃分的正常讀取區(qū)域401、混合區(qū)域(正常讀取區(qū)域)402以及混合區(qū)域(高速讀取區(qū)域)403之間的邊界的地址存儲作為區(qū)域信息，然而，即使把針對存儲單元陣列303的每一擦除單位和每一字線的信息設(shè)置為區(qū)域信息，也可以獲得同樣的有益效果。
對于擦除和寫操作，首先，把地址信號313輸入于擦除控制電路306，通過擦除控制電路306把區(qū)域信息存儲區(qū)域310的信息和地址信號313加以比較，并且判斷正常讀取區(qū)域401、混合區(qū)域(正常讀取區(qū)域)402以及混合區(qū)域(高速讀取區(qū)域)403中的任何一個區(qū)域是否為由地址信號313所指示的地址所指定。當(dāng)作為擦除目標(biāo)的區(qū)域為正常讀取區(qū)域401時，把混合區(qū)域(正常讀取區(qū)域)402的信息傳送至數(shù)據(jù)保留存儲器302，而當(dāng)作為擦除目標(biāo)的區(qū)域為混合區(qū)域(正常讀取區(qū)域)402時，把正常讀取區(qū)域401的信息傳送至數(shù)據(jù)保留存儲器302，此后，執(zhí)行擦除操作。
接下來，在寫操作中，通過寫控制電路307把對應(yīng)于所保留數(shù)據(jù)的信息和將要寫入的信息合成，并且在作為由地址信號313所輸入的寫目標(biāo)的地址上執(zhí)行寫操作。
通過執(zhí)行擦除和寫操作，在不破壞對于可選區(qū)域的信息的情況下，能夠執(zhí)行擦除和寫入。
盡管已對一個存儲單元中存儲2個位信息的多值閃爍存儲器進(jìn)行了說明，但對于存儲3個或3個以上位信息的閃爍存儲器，實現(xiàn)同樣的結(jié)構(gòu)也是可能的。在這一情況下，設(shè)置具有3個讀取速度的區(qū)域是可能的。
盡管把擦除和寫入中要使用的數(shù)據(jù)保留存儲器302設(shè)置為另一個芯片，但是顯然，即使使用同一芯片中的另一個存儲區(qū)域，也可以獲得同樣的有益效果。
(第二實施例)將描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例。
圖7是表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的多值閃爍存儲器中的存儲器單元的閾值的設(shè)置示意圖。
按與圖1相同的方式，圖7表示了用于存儲4個值的閃爍存儲器，并且按閾值的遞增次序，把其中“1”存儲在地址A1中和“1”存儲在地址B1中的狀態(tài)設(shè)置成被表示作為圖7中所示的Ids-Vgs特征701的最小閾值的狀態(tài)，把其中“1”存儲在地址A1中和“0”存儲在地址B1中的狀態(tài)設(shè)置為Ids-Vgs特征702的每一閾值，把其中把“0”存儲在地址A1中和“0”存儲在地址B1中的狀態(tài)設(shè)置為Ids-Vgs特征703的每一閾值，以及把其中“0”存儲在地址A1中和“1”存儲在地址B1中的狀態(tài)設(shè)置為Ids-Vgs特征704的每一閾值。
在這種情況下，把將要讀取地址A1時所獲得的Ids-Vgs特征702和703之間的閾值中的差ΔVt A1設(shè)置為大于將要讀取地址B1時所獲得的Ids-Vgs特征701和702之間的閾值中的差ΔVt B1以及Ids-Vgs特征703和704之間的閾值中的差ΔVt B1。
借助這一結(jié)構(gòu)，最好也按同樣的方式設(shè)置圖3中的正常區(qū)域305和混合區(qū)域304。
由于其它結(jié)構(gòu)與第一實施例中的其它結(jié)構(gòu)相同，所以將省略其說明。
通過使用這一結(jié)構(gòu)，對于高速讀取區(qū)域，有可能以較高的速度進(jìn)行讀取。另外，有可能減小因殘余或各種干擾所造成的影響和提高可靠性。
(第三實施例)將給出根據(jù)本發(fā)明第三實施例的說明。
圖8是表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的閃爍存儲器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
如圖8中所示，根據(jù)本實施例的閃爍存儲器是由閃爍存儲器芯片801和用于在寫過程中一次性保留數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保留存儲器802構(gòu)成，并且使用了獨立于閃爍存儲器芯片801的存儲器芯片。
與參照圖3的第一實施例中所描述的結(jié)構(gòu)相反，在本實施例中，替代區(qū)域信息存儲區(qū)域310，使用了具有電可寫/可擦除結(jié)構(gòu)的區(qū)域信息存儲區(qū)域810，最好采用與存儲單元陣列803的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。
其它操作與第一實施例中的其它操作相同。
借助這種結(jié)構(gòu)，把區(qū)域信息存儲區(qū)域810內(nèi)的混合區(qū)域中的高速讀取區(qū)域和該混合區(qū)域中的正常讀取操作區(qū)域以及正常讀取區(qū)域與地址信號813進(jìn)行比較，在產(chǎn)品交付之后，可以由用戶設(shè)置用于執(zhí)行讀取、擦除以及寫操作中的每一操作的區(qū)域信息，并且可以確定每一區(qū)域的容量。
更具體地講，在一個存儲單元中，包括能夠存儲2個位信息的多個多值存儲單元的存儲單元陣列803在存儲單元陣列內(nèi)具有其中把高速讀取區(qū)域和具有正常讀取速度的區(qū)域相混合的混合區(qū)域804以及具有正常讀取速度的正常讀取操作區(qū)域805。在混合區(qū)域804中，設(shè)置存儲單元的閾值和所述區(qū)域，如參照圖1所描述的。
另外，還提供了用于擦除存儲單元陣列803的擦除控制電路806、用于執(zhí)行向存儲單元陣列803寫入的寫控制電路807、以及用于執(zhí)行針對存儲單元陣列803的讀取操作的讀取控制電路808，并且控制讀取電路809。
區(qū)域信息存儲區(qū)域810存儲用于區(qū)分存儲單元陣列803中的混合區(qū)域804和正常讀取區(qū)域805的信息，并且具有與存儲單元陣列803中的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)以及可以執(zhí)行電寫入/擦除。
提供了用于選擇存儲單元陣列803的字線的行譯碼器811和用于選擇位線的列譯碼器812。
而且，響應(yīng)于地址信號813，指定用于執(zhí)行閃爍存儲器芯片801之讀取、擦除以及寫操作的每一操作的地址。
在本實施例中，可以取代參照圖3在第一實施例中所描述的結(jié)構(gòu)的區(qū)域信息存儲區(qū)域310，簡單地使用具有電可寫/可擦除結(jié)構(gòu)的區(qū)域信息存儲區(qū)域810，并且希望其它部分應(yīng)該具有與存儲單元陣列803的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。
其它操作與第一實施例中的其它操作相同。
通過這種結(jié)構(gòu)，把區(qū)域信息存儲區(qū)域810內(nèi)的混合區(qū)域中的高速讀取區(qū)域和混合區(qū)域中的正常讀取操作區(qū)域以及正常讀取區(qū)域與地址信號813進(jìn)行比較，在產(chǎn)品交付之后，可以由用戶設(shè)置用于執(zhí)行讀取、擦除以及寫操作中的每一操作的區(qū)域信息，并且可以確定每一區(qū)域的容量。
(第四實施例)將給出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的說明。
圖9是表示根據(jù)本實施例的閃爍存儲器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
根據(jù)本實施例的閃爍存儲器包括閃爍存儲器芯片901和用于在寫入時一次性保留數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)保留存儲器902，而且數(shù)據(jù)保留存儲器902為獨立于閃爍存儲器芯片901的獨立的存儲器芯片，如圖9中所示。
存儲單元陣列903包括多個能夠存儲2個位信息的多值存儲單元。在存儲單元陣列903中，存在把具有將高速讀取區(qū)域和具有正常讀取速度的區(qū)域相混合的混合區(qū)域904，以及具有正常讀取速度的正常讀取操作區(qū)域905。在本實施例中，進(jìn)行分立配置，并且設(shè)置存儲單元的閾值和所述區(qū)域，如參照圖1所描述的。
另外，還提供了用于擦除存儲單元陣列903的擦除控制電路906、用于執(zhí)行向存儲單元陣列903寫入的寫控制電路907、以及用于執(zhí)行存儲單元陣列903之讀取操作的讀取控制電路908，并且實現(xiàn)了讀取電路909的控制。
在本實施例中，區(qū)域信息存儲區(qū)域存儲用于區(qū)分存儲單元陣列903中的混合區(qū)域904和正常讀取區(qū)域905的信息，并且把1個位賦予存儲單元陣列903中的每一字線。
另外，行譯碼器911用作選擇存儲單元陣列903的字線，和列譯碼器912用作選擇位線。
而且，地址信號913代表用于指定執(zhí)行閃爍存儲器芯片901之讀取、擦除以及寫操作中的每一操作的地址的地址信號。
在本實施例中，把區(qū)域信息存儲區(qū)域810設(shè)置為具有與參照圖8在第三實施例中所描述結(jié)構(gòu)的存儲單元陣列903的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，而且，對于每一字線，把區(qū)域信息存儲在一個位中，以設(shè)置區(qū)域信息存儲區(qū)域。
其它操作與第一實施例中的其它操作相同。
在本實施例中，把區(qū)域信息存儲區(qū)域910內(nèi)的混合區(qū)域中的高速讀取區(qū)域、混合區(qū)域中的正常讀取操作區(qū)域以及正常讀取區(qū)域與地址信號913進(jìn)行比較，在產(chǎn)品交付之后，可以由用戶自由地設(shè)置用于執(zhí)行讀取、擦除以及寫操作中的每一操作的信息，并且可以把這一信息存儲在區(qū)域信息存儲區(qū)域中，而且不會造成浪費。
特別是，在一個存儲單元中存儲了3個或3個以上位的信息并且具有讀取3或3個以上讀取速度的閃爍存儲器芯片的情況下，按多個組合來設(shè)置區(qū)域是可能的。
在根據(jù)本發(fā)明的非易失性存儲器中，可以在一個芯片中實現(xiàn)對程序存儲器的使用和對數(shù)據(jù)存儲器的使用。因此，這種非易失性存儲器能夠適合于并入針對這兩種使用的按需設(shè)置的(set)裝置中。
權(quán)利要求
1.一種非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，包括存儲單元陣列，包括多個能夠在一個存儲單元中存儲2個或2個以上位信息的存儲單元；寫控制電路，用于控制向存儲單元陣列進(jìn)行的寫操作；擦除控制電路，用于控制擦除操作；讀取控制電路，用于控制讀取操作；以及讀取電路，其能夠采用多種讀取方法，其中，把存儲單元陣列邏輯地劃分為多個具有不同讀取速度的區(qū)域，而且各個具有不同讀取速度的區(qū)域包括用于存儲區(qū)域信息的區(qū)域信息存儲區(qū)域，在所述區(qū)域信息中，把同時存在于存儲單元中的至少兩個地址設(shè)置為不同的區(qū)域；以及把讀取控制電路構(gòu)造為通過根據(jù)存儲在區(qū)域信息存儲區(qū)域中的區(qū)域信息確定將要讀取的所劃分區(qū)域中的任一區(qū)域、選擇最佳讀取方法以及控制讀取電路來執(zhí)行讀取操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，還包括數(shù)據(jù)保留存儲器，把擦除控制電路構(gòu)造為在不要求被重寫的信息被存儲在具有重寫請求的區(qū)域內(nèi)的存儲單元中時，將該不要求被重寫的信息一次性保留在數(shù)據(jù)保留存儲器中，然后執(zhí)行擦除操作，以及把寫控制電路構(gòu)造為將所保留的信息加到要被新寫入的信息，確定將要被寫入到構(gòu)成寫目標(biāo)的存儲單元的閾值，以及執(zhí)行寫操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其中，按這樣一種方式設(shè)置存儲單元的閾值，使得對應(yīng)于將要按高速讀取的地址的閾值中的差大于對應(yīng)于將要按低速讀取的地址的閾值中的差。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其中，通過電可寫/可擦除非易失性半導(dǎo)體存儲器構(gòu)造區(qū)域信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其中，把具有不同讀取速度的區(qū)域劃分為針對各個讀取速度的一個連續(xù)的地址區(qū)域，而且作為區(qū)域信息，區(qū)域信息存儲區(qū)域存儲作為在所劃分區(qū)域之間的邊界的地址。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其中，針對存儲單元陣列中的每一擦除單位，劃分具有不同讀取速度的區(qū)域，并且針對每一擦除單位，存儲區(qū)域信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其中，針對存儲單元陣列中的每一字線，劃分具有不同讀取速度的區(qū)域，并且針對每一字線，存儲區(qū)域信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非易失性半導(dǎo)體存儲裝置，其中，把區(qū)域信息存儲在存在于與所劃分區(qū)域的存儲單元相同字線中的存儲單元內(nèi)。
9.一種用于驅(qū)動非易失性半導(dǎo)體存儲裝置的方法，所述非易失性半導(dǎo)體存儲裝置包括存儲單元陣列，該存儲單元陣列具有多個能夠在一個存儲單元中存儲2個或2個以上位信息的存儲單元，所述方法包括步驟把存儲單元陣列邏輯地劃分為多個具有不同讀取速度的區(qū)域，以及將區(qū)域信息存儲在區(qū)域信息存儲區(qū)域中，在所述區(qū)域信息中，具有不同讀取速度的各個區(qū)域?qū)⑼瑫r存在于存儲單元中的至少兩個地址設(shè)置為不同區(qū)域；根據(jù)存儲在區(qū)域信息存儲區(qū)域中的區(qū)域信息，確定讀取所劃分區(qū)域的任何一個區(qū)域；以及對于在確定步驟中所確定的區(qū)域，選擇最佳讀取方法，并且執(zhí)行讀取操作。
全文摘要
把存儲單元陣列邏輯地劃分為多個具有不同讀取速度的區(qū)域，具有不同讀取速度的各個區(qū)域包括用于存儲區(qū)域信息的區(qū)域信息存儲區(qū)域，在區(qū)域信息中，同時存在于存儲單元中的至少兩個地址被設(shè)置為不同的區(qū)域，讀取控制電路構(gòu)造為通過根據(jù)存儲在區(qū)域信息存儲區(qū)域中的區(qū)域信息確定將要讀取的所劃分區(qū)域的任何一個、選擇最佳讀取方法和控制讀取電路來執(zhí)行讀取操作，以及把存儲在一個存儲單元中的多值信息中能夠以短時間讀取的地址設(shè)置為高速讀取區(qū)域，并且將其與具有其它讀取速度的區(qū)域相區(qū)別。結(jié)果，在一個存儲單元陣列中能夠有效地寫和讀取2個或2個以上位的信息，而不降低存儲單元陣列的使用效率。
文檔編號G11C16/10GK1953100SQ20061013595
公開日2007年4月25日 申請日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者中山雅義, 三好麻子, 山平征二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社