Nand Flash學習筆記2-Program的介紹

編程原理


        編程是通過FowlerNordheim (FN)隧穿來實現的,給TOX(Tunnel Oxide,隧道氧化物)增加強電場時,電子可以通過TOX,進入浮柵。優點是電流小,可以多個Cells同時操作。


圖1 編程過程中電壓情況


Program

        如圖1-i中爲需要編程的Cell,它所在的WL3增加編程電壓Vpp=20V,通道爲0V,此時有足夠的強電場進行編程操作。因此位線BL2驅動爲0V,同時BL2上其它Cells需要導通(增加柵壓Vpass=10V),從而使得達到編程的要求。


Program Disturb

        WL3上同時存在不需要編程的Cell,比如說BL1、WL3的Cell,被稱爲program-inhibit cell(編程抑制單元,翻譯水平不高~)。老做法是,BL1電壓驅動足夠高,使得TOX不足以產生電子隧穿。缺點是實現起來複雜,而且需要增加電壓泵,佔用空間。溝道電勢爲6-8V的時候,纔能有效抑制編程。

        現在使用一種叫做“Self-Boosted Program Inhibt”(SBPI)的方法,來提高通道的電勢。大致是原理是通過柵壓和電容耦合來提高通道的電勢。具體圖1-ii,通道電勢可以達到6V,此時TOX電場強度達不到編程的要求。


Pass Disturb

        和編程Cell處於同一條線上的其他Cells,由於也加了電壓Vpass=10V,如圖1-iii,所以這些Cells也相當於接受了輕微的編程。


PS:

        Vpass太低,Program Disturb的Cell編程抑制效果不好;Vpass太高,Pass Disturb的Cell干擾增加,所以Vpass的值需要選擇在特定的範圍內,兩者均衡。



編程流程


  圖2 ISPP編程電壓和步進次數的關係


    Nand Flash使用一種叫做ISPP(Increment Step Programming Pulse)的方式,如圖1。電壓步進的增量和保持時間預先已經設定好。編程電壓Vpp施加在Cell CG上,電子穿過氧化層進入浮柵,然後再校驗Vth是否已經超過預定值。如果校驗通過,那麼說明此時Cells中Vth分佈達到要求,編程結束。反之,使用下一個Vpp進行編程。當ISPP次數到達閾值,那麼認爲編程失敗。

    大體流程如圖3。


    

圖3 ISPP編程流程

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