專(zhuān)利名稱(chēng)：閃存器件及其抹除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閃存器件，特別是一種抹除方法，其中能夠縮短抹除操作時(shí) 間及改善抹除操作特性。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括非易失性存儲(chǔ)器件，即使電力供應(yīng)被切斷，其數(shù)據(jù) 也不會(huì)消失。非易失性存儲(chǔ)器件包括閃存器件。閃存器件包括NOR閃存器件 以及NAND閃存器件。在它們當(dāng)中，NAND閃存器件包括具有多個(gè)存儲(chǔ)單元 區(qū)塊的存儲(chǔ)單元陣列。NAND閃存器件的抹除操作是以存儲(chǔ)單元區(qū)塊為單位 執(zhí)行的。 一般而言，通過(guò)施加0V電壓于被選擇的區(qū)塊中包含的存儲(chǔ)單元所 連接的字線及施加高電壓(例如，20V)到阱區(qū)(we11 region),來(lái)實(shí)現(xiàn)該NAND 閃存器件的抹除操作。在上述構(gòu)成的NAND閃存器件中，必須確保抹除/寫(xiě)入(E/W)循環(huán)特性， 以便即使反復(fù)進(jìn)行寫(xiě)入(編程，progmm)以及刪除(抹除)操作也能防止發(fā)生任何 問(wèn)題(例如，電氣特性問(wèn)題)。如果重復(fù)許多次E/W循環(huán)，則電子被困在隧道 氧化層中,使得在編程操作以及抹除操作時(shí)，閾值電壓受到影響。圖1是說(shuō)明閾值電壓相對(duì)于重復(fù)的編程操作與抹除操作次數(shù)的變化圖。參照?qǐng)D1,隨著該編程操作和抹除操作次數(shù)增加，該存儲(chǔ)單元的閾值電 壓變得比目標(biāo)電壓還要高。換言之，在該編程操作時(shí)，以比正常還要快的速 度來(lái)使該存儲(chǔ)單元被編程，從而以比該目標(biāo)電壓高的閾值電壓來(lái)執(zhí)行該編程 操作(以下稱(chēng)為"快編程現(xiàn)象")。另外，在該抹除操作時(shí)，以比正常還要慢 的速度來(lái)使該存儲(chǔ)單元》文電，從而以比該目標(biāo)電壓高的閾值電壓來(lái)執(zhí)行該抹 除操作(以下稱(chēng)為"慢抹除現(xiàn)象，，)。因此，在該抹除操作時(shí)，為了克服較高的閾值電壓，以將施加于阱區(qū)的抹除電壓提升至與該已增加的閾值電壓一樣高的方式，來(lái)進(jìn)行該抹除操作。然而，當(dāng)單元尺寸縮小時(shí)，該隧道氧化層的面積減少，所以更劣化了E/W循環(huán)特性。圖2是說(shuō)明取決于抹除電壓的快編程現(xiàn)象和慢抹除現(xiàn)象的變化圖。從圖2中，可看出隨著在該抹除操作時(shí)提升施加于該阱區(qū)的抹除電壓， 該快編程現(xiàn)象和該慢抹除現(xiàn)象會(huì)變得很明顯(profound)。換言之，隨著該抹 除電壓提升，該快編程現(xiàn)象會(huì)變得很明顯，使得在該編程操作之后的閾值電 壓甚至比目標(biāo)電壓還要高。此外，在該抹除操作時(shí)，該慢抹除現(xiàn)象也變得很 明顯，使得在該抹除操作之后的閾值電壓甚至比該目標(biāo)電壓還要高。如上所 述，該快編程現(xiàn)象或該慢抹除現(xiàn)象對(duì)該抹除電壓的電平很敏感。這使得很難 使用高的抹除電壓。因此，為了防止該現(xiàn)象，在第一抹除操作時(shí)，可通過(guò)在以低電壓差開(kāi)始 以后逐漸增加在該控制柵極和該阱區(qū)之間的該電壓差，來(lái)執(zhí)行該抹除操作。 該抹除操作包括增量步階脈沖抹除(ISPE)法及減量步階脈沖抹除(DSPE)法， 其中該ISPE法使施加于該阱區(qū)的抹除電壓從低電壓增加至高電壓，且該 DSPE法使施加于該控制柵極的電壓從高電壓減少至低電壓。該方法可以通過(guò) 在以該控制柵極和該阱區(qū)之間的低電壓差開(kāi)始以后逐漸增加該電壓差，來(lái)改 進(jìn)E/W循環(huán)特性。不過(guò)，這些抹除方法有下列問(wèn)題。首先，因?yàn)樵谠黾釉谠摽刂茤艠O和該阱區(qū)之間的電壓差期間重復(fù)該抹除 操作達(dá)若干次，所以整體的抹除操作時(shí)間增加。接著，如果增加在該控制柵極和該阱區(qū)之間的電壓差以便降低該抹除操 作時(shí)間，則該E/W循環(huán)特性將會(huì)劣化。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明關(guān)于閃存器件及其抹除方法，可改善抹除特性(E/W循環(huán)特性)。在一個(gè)型態(tài)中，本發(fā)明提供包括多個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)塊、操作電壓產(chǎn)生器以 及控制器的閃存器件。多個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)塊的每一個(gè)包括連接于多個(gè)字線的存 儲(chǔ)單元。該電壓產(chǎn)生器對(duì)在抹除操作時(shí)被選擇的存儲(chǔ)單元區(qū)塊施加抹除電壓， 并且根據(jù)該抹除操作的結(jié)果來(lái)改變?cè)撃ǔ妷旱碾娖?。該控制器控制該操?電壓產(chǎn)生器，使得具有與(當(dāng)成功完成該抹除操作時(shí)施加的)前一個(gè)抹除操作電壓相同的電平的抹除操作電壓被施加，來(lái)作為在新的抹除操作中的第 一抹除 操作電壓。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種閃存器件的抹除方法，該方法包含以下步驟執(zhí)行抹除操作，同時(shí)改變?cè)撃ǔ僮麟妷旱碾娖?，直到抹除存?chǔ)單 元區(qū)塊的所有存儲(chǔ)單元；儲(chǔ)存與(當(dāng)成功完成該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的抹除操作所施 加的)抹除操作電壓的電平對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值；以及當(dāng)新的抹除操作開(kāi)始時(shí)，藉由 將抹除操作電壓設(shè)定為具有與第一抹除電壓的數(shù)據(jù)值對(duì)應(yīng)的電平，來(lái)執(zhí)行存 儲(chǔ)單元區(qū)塊的新的抹除操作。在另一個(gè)其它方面中，本發(fā)明提供一種閃存器件的抹除方法，該方法包 含以下步驟設(shè)定當(dāng)抹除操作開(kāi)始時(shí)欲施加的抹除操作電壓的電平；執(zhí)行該 抹除操作，同時(shí)改變?cè)撃ǔ僮麟妷旱碾娖?，直到抹除存?chǔ)單元區(qū)塊的所有 存儲(chǔ)單元；將在該前一個(gè)抹除操作中施加的抹除操作電壓的電平設(shè)定為當(dāng)新 的抹除操作開(kāi)始時(shí)欲施加的新的抹除操作電壓的電平；以及執(zhí)行該新的抹除 操作，同時(shí)改變?cè)撃ǔ僮麟妷旱碾娖?，直到正常抹除該存?chǔ)單元區(qū)塊的所 有存儲(chǔ)單元。


圖1是說(shuō)明閾值電壓相對(duì)于重復(fù)的編程操作與抹除操作次數(shù)的變化圖； 圖2是說(shuō)明取決于抹除電壓的快編程現(xiàn)象和慢抹除現(xiàn)象的變化圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的閃存器件的電路圖；以及 圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的閃存器件的抹除方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下將參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。參照?qǐng)D3，本發(fā)明的一實(shí)施例的閃存器件包括存儲(chǔ)單元陣列310、頁(yè)面緩 沖器320、高電壓產(chǎn)生器330、 X譯碼器340、開(kāi)關(guān)單元350、阱偏壓(well bias) 產(chǎn)生器360及控制器370。存儲(chǔ)單元陣列310包括多個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)塊。每個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)塊包括多個(gè) 單元串(為了方便起見(jiàn)僅說(shuō)明多個(gè)單元串其中之一)。單元串具有這樣的結(jié)構(gòu)， 其中漏極選擇晶體管DST、多個(gè)存儲(chǔ)單元CO至Cn以及源極選擇晶體管SST 串連。在單元串中包含的漏極選擇晶體管DST連接至對(duì)應(yīng)的位線BLn，而源極選擇晶體管SST連接至公共源極線CSL。同時(shí)，在各個(gè)單元串當(dāng)中包含的漏極選擇晶體管DST的柵極連接至漏極 選擇線DSL,在各個(gè)單元串當(dāng)中包含的源極選擇晶體管SST的柵極連接至源 極選擇線SSL。另外，存儲(chǔ)單元CO至Cn的柵極分別連接于字線WLO至WLn, 字線WLO至WLn的每一個(gè)都成為頁(yè)面單元。位線BLn連接于頁(yè)面緩沖器320，用以讀取儲(chǔ)存在存儲(chǔ)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)或 者傳送輸入數(shù)據(jù)至位線BLn。X譯碼器340響應(yīng)地址信號(hào)ADD來(lái)輸出區(qū)塊選拷，信號(hào)BSELk,以選擇 多個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)塊其中之一 。高電壓產(chǎn)生器330輸出抹除操作所需的操作電壓(以下稱(chēng)為"抹除操作電 壓")至全局漏極選擇線GDSL、多個(gè)全局字線GWL和全局源極選擇線GSSL。 抹除操作電壓可具有各種電平。高電壓產(chǎn)生器330亦能以不同電平來(lái)輸出編 程操作或讀取操作及抹除操作所需的操作電壓至全局漏極選擇線GDSL、多 個(gè)全局字線GWL和全局源極選擇線GSSL。在抹除操作、編程操作以及讀取操作時(shí)，阱偏壓產(chǎn)生器360施加電壓于 存儲(chǔ)單元區(qū)塊的阱區(qū)。特別是在抹除操作時(shí)，阱偏壓產(chǎn)生器360施加高電壓 的阱偏壓Vwell于阱區(qū)。高電壓產(chǎn)生器330和阱偏壓產(chǎn)生器360可被統(tǒng)稱(chēng)為 "操作電壓產(chǎn)生器"。開(kāi)關(guān)單元350響應(yīng)X譯碼器340的區(qū)塊選擇信號(hào)BSELk，將由高電壓產(chǎn) 生器330產(chǎn)生的抹除操作電壓傳送到該被選擇的存儲(chǔ)單元區(qū)塊的漏極選擇線 DSL、多個(gè)字線WLO至WLn和源極選擇線SSL。換言之，開(kāi)關(guān)單元350響 應(yīng)該X譯碼器340的區(qū)塊選擇信號(hào)BSELk，來(lái)將被選擇的區(qū)塊的漏極選擇線 DSL、多個(gè)字線WLO至WLn和源極選擇線SSL分別連接至全局漏極選擇線 GDSL、多個(gè)全局字線GWLO至GWLn和全局源極選擇線GSSL。該開(kāi)關(guān)單元350包括連接在全局源極選擇線GSSL和源極選擇線SSL之 間的開(kāi)關(guān)元件SO、分別連結(jié)在全局字線GWLO至GWLn及字線WLO至WLn 之間的開(kāi)關(guān)元件SI至Sn+1、以及連結(jié)在全局漏極選擇線GDSL和漏極選擇 線DSL之間的開(kāi)關(guān)元件Sn+2。響應(yīng)該X譯碼器340的區(qū)塊選擇信號(hào)BSELk 來(lái)導(dǎo)通各開(kāi)關(guān)元件。當(dāng)正常地結(jié)束使用ISPE法、DSPE法或者兩者的組合的抹除操作時(shí)，該 控制器370儲(chǔ)存與施加于控制柵極(以下稱(chēng)為"字線")及阱區(qū)的電壓差對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值。當(dāng)在以上述方式完成抹除操作之后執(zhí)行一個(gè)新的抹除操作時(shí)，該控制器370輸出第一及第二控制信號(hào)levell和level2，用以控制該高電壓產(chǎn)生器 330的字線偏壓或者該阱偏壓產(chǎn)生器360的阱偏壓Vwell的產(chǎn)生，使得該先前 儲(chǔ)存的電壓差被設(shè)為第一電壓差的情況下進(jìn)行抹除操作。在此情況下，第一 及第二控制信號(hào)能成為與電壓差對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值。當(dāng)開(kāi)始一個(gè)新的抹除操作時(shí)，該阱偏壓產(chǎn)生器360根據(jù)該第一控制信號(hào) levell來(lái)輸出與先前的操作中的最后阱偏壓Vwell相同電平的第一阱偏壓 Vwell。此外，該高電壓產(chǎn)生器330還根據(jù)該第二控制信號(hào)level2來(lái)輸出與先 前的4乘作中施加的最后字線偏壓相同電平的字線偏壓。在上述中，該控制器370能儲(chǔ)存代表所有區(qū)塊的電壓差，或者以區(qū)塊為 單位分別儲(chǔ)存該電壓差。該控制器370能如同以下地儲(chǔ)存該電壓差。第一，該控制器370在使用ISPE法的抹除操作中，可以?xún)?chǔ)存施加于該阱 區(qū)的最后阱偏壓Vwell。例如，可以在增加施加于阱區(qū)的阱偏壓時(shí)進(jìn)行ISPE 法的抹除操作，且不管何時(shí)進(jìn)行抹除操作，都能通過(guò)改變?cè)撢迤珘簛?lái)執(zhí)行該作，則該控制器370儲(chǔ)存與施加于該阱區(qū)的阱偏壓的最后電平對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值。 即，該控制器370在使用ISPE法的抹除操作中，儲(chǔ)存施加于該阱區(qū)的最高阱 偏壓Vwell。第二，該控制器370在使用DSPE法的抹除操作中，儲(chǔ)存施加于字線的 最后字線偏壓Vwell。例如，可以在減少施加于字線的字線偏壓時(shí)進(jìn)行使用 DSPE法的抹除操作，且不管何時(shí)進(jìn)行抹除操作，都能通過(guò)改變?cè)撟志€偏壓來(lái) 執(zhí)行該抹除驗(yàn)證操作。如果確認(rèn)了已在所有的存儲(chǔ)單元上正常地執(zhí)行該抹除 驗(yàn)證操作，則該控制器370儲(chǔ)存與施加于該字線的字線偏壓的最后電平對(duì)應(yīng) 的數(shù)據(jù)值。換言之，該控制器370在使用DSPE法的抹除操作中，儲(chǔ)存施加 于該字線的最低字線偏壓。第三，該控制器370可儲(chǔ)存在抹除操作中施加于字線及阱區(qū)的字線偏壓 和最后阱偏壓Vwell,其中該抹除操作是通過(guò)同時(shí)改變字線偏壓和阱偏壓而執(zhí) 行的。例如，能在減少該字線偏壓而增加該阱偏壓時(shí)，進(jìn)行抹除操作，且不 管何時(shí)進(jìn)行抹除操作，都能通過(guò)改變?cè)撈珘簛?lái)執(zhí)行該抹除驗(yàn)證操作。如果確 認(rèn)了已在所有的存儲(chǔ)單元上正常地執(zhí)行該抹除驗(yàn)證操作，則控制器370儲(chǔ)存 數(shù)據(jù)值，該數(shù)據(jù)值對(duì)應(yīng)于施加在字線的最后字線偏壓以及施加在阱區(qū)的最后阱偏壓Vwell的電平。換言之，該控制器370儲(chǔ)存在抹除操作中施加于字線 的最低字線偏壓電平的數(shù)據(jù)值及施加于阱區(qū)的最高阱偏壓Vwell電平的數(shù)據(jù) 值。圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的閃存器件的抹除方法的流程圖。 參照?qǐng)D4，在執(zhí)行抹除操作的情況中，在步驟S401中輸入抹除命令。然 后在步驟S403中輸入用以指定目標(biāo)抹除區(qū)塊的地址信號(hào)。在由該地址信號(hào)所選擇的多個(gè)區(qū)塊之一當(dāng)中存在處于已編程狀態(tài)下的存 儲(chǔ)單元及處于已抹除狀態(tài)下的存儲(chǔ)單元。該抹除狀態(tài)的存儲(chǔ)單元可包括尚未 執(zhí)行編程操作的存儲(chǔ)單元，以及具有快速抹除率的存儲(chǔ)單元。 一般而言，這已抹除狀態(tài)的存儲(chǔ)單元的閾值電壓會(huì)具有寬的閾值分布(threshold distribution)。為了使閾值電壓分布變窄，在步驟S405中執(zhí)行預(yù)編程操作?？赏ㄟ^(guò)施加 比在一般編程操作中施加的電壓還要低的編程電壓還執(zhí)行該預(yù)編程操作。適 當(dāng)?shù)脑捯部梢允÷灶A(yù)編程4乘作。在步驟S407中設(shè)定該抹除操作所需的抹除操作電壓的電平(例如，字線 偏壓和阱偏壓)。這是為了在使用ISPE法或者DSPE法進(jìn)行第一抹除操作時(shí)， 控制在該字線及該阱區(qū)之間的電壓差。在傳統(tǒng)方法中，該字線偏壓和該阱偏 壓具有恒定電平，且被施加使得在該字線及該阱區(qū)之間的電壓差變成在該抹 除操作的初始階段的預(yù)定電平(例如，15V)。然而，在本發(fā)明中，設(shè)定該字線 偏壓或該阱偏壓的電平，使得在該字線及該阱區(qū)之間的電壓差會(huì)依照在該才未 除操作的初始階段的存儲(chǔ)單元抹除率而變化。在隨后的抹除操作電壓儲(chǔ)存步 驟(步驟S415)中，將會(huì)詳細(xì)描述設(shè)定該偏壓的電平的方法。如果設(shè)定抹除操作電壓的電平，則在步驟S409中，在根據(jù)地址信號(hào)所選 擇的區(qū)塊上執(zhí)行抹除操作。在抹除操作完成之后，在步驟S411中判定被包括 在所選擇區(qū)塊中的存儲(chǔ)單元是否被正常地抹除。如果在步驟S411中的判定結(jié) 果為存在未被正常抹除的存儲(chǔ)單元，則再次執(zhí)行該抹除操作。在再次執(zhí)行該 抹除操作之前，在步驟S413中改變?cè)撃ǔ僮麟妷?例如，字線偏壓或者阱 偏壓)的電平。例如，在進(jìn)行該ISPE法的抹除操作的情況下，可提升阱偏壓的電平，或 者在進(jìn)行該DSPE法的抹除操作的情況下，可降低字線偏壓的電平，或者在使用該ISPE法以及該DSPE法的組合來(lái)執(zhí)行該抹除操作的情況下，可提升阱 偏壓的電平并且可降低字線偏壓的電平。詳細(xì)而言，在該ISPE法的抹除操作中最初施加15V的阱偏壓的情況下， 如果存在尚未被正常執(zhí)行該抹除操作的存儲(chǔ)單元，則通過(guò)將最初施加的阱偏 壓提升預(yù)定電壓(例如，0.5V),來(lái)再次執(zhí)行抹除操作及抹除驗(yàn)證操作。根據(jù)抹 除驗(yàn)證結(jié)果來(lái)提升阱偏壓直到抹除所有存儲(chǔ)單元，且阱偏壓可被提升到15V 到20V。在此情況下，將該阱偏壓提升O.IV到1.5V的范圍內(nèi)的預(yù)定電壓。 因此，將該字線及該阱區(qū)之間的電壓差增加與阱偏壓的電壓變化量一樣多(在 O.IV到1.5V的范圍內(nèi))。在此情況下，依照單元尺寸、工藝特性和/或測(cè)試結(jié) 果值，阱偏壓的變化程度會(huì)有所不同。在DSPE法的抹除操作中，若存在有尚未被正常執(zhí)行該抹除操作的存儲(chǔ) 單元，則將最初施加的字線偏壓降低0.1V到1.5V的范圍內(nèi)的預(yù)定電壓。依 照單元尺寸、工藝特性和/或測(cè)試結(jié)果值，字線偏壓的變化寬度會(huì)有所不同。 根據(jù)抹除驗(yàn)證結(jié)果，通過(guò)使用該已降低的字線偏壓來(lái)再次執(zhí)行該抹除操作及 該抹除驗(yàn)證操作，直到抹除所有存儲(chǔ)單元。該字線偏壓可以降低到5V到0V。 此外，在使用負(fù)電壓的情況下，該字線偏壓可以降低到0V到-5V，或者可以 從正電壓(例如，3V)降低至負(fù)電壓(例如，-3V)。在使用ISPE法以及DSPE法兩者的抹除操作中，當(dāng)混合上述方法來(lái)降低 該字線偏壓時(shí)，提升該阱偏壓。能同時(shí)控制該字線偏壓和該阱偏壓，從而在 該字線及該阱區(qū)之間的電壓差的增加量能與在該ISPE法或該DSPE法中的電 壓差相同。如在上述方法中，在抹除操作電壓的電平改變后，在步驟S409中再次執(zhí) 行抹除操作。然后在在步驟S411中判定是否已在所有存儲(chǔ)單元上正常執(zhí)行抹 除驗(yàn)證操作。如果作為步驟S411中的判定結(jié)果，已在所有存儲(chǔ)單元上正常執(zhí)行該抹除 驗(yàn)證操作，則在步驟S415中儲(chǔ)存步驟S409、 S411和S413中施加的阱偏壓的 最后電平及字線偏壓的最后電平的數(shù)據(jù)值。通過(guò)使用所有被包括在該控制器 (參照?qǐng)D3的370)中的內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)單元(Camce11)、電阻、觸發(fā)器電路、電 容、ROM和讀出放大器電路，可以?xún)?chǔ)存與該抹除操作電壓的電平對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù) 值。此外，可以使用包括在存儲(chǔ)單元陣列內(nèi)的存儲(chǔ)單元、標(biāo)志單元(flag cell) 和備用單元(sparecell),來(lái)儲(chǔ)存與該抹除操作電壓的電平對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值。可以使用AD轉(zhuǎn)換器來(lái)儲(chǔ)存該抹除操作電壓的電平。在此情況中，雖然圖中未示 出，但可額外包括用以將該抹除操作電壓的電平變成數(shù)據(jù)值的AD轉(zhuǎn)換器。 此外，所執(zhí)行的抹除操作步驟(S409)及抹除驗(yàn)證步驟(S41 l)的數(shù)量可被計(jì)數(shù)， 并且可被儲(chǔ)存作為對(duì)應(yīng)于該抹除操作電壓的電平的數(shù)據(jù)值。在上述儲(chǔ)存的抹除操作電壓的電平變成在新的抹除操作中最初施加的抹 除操作電壓，該新的抹除操作以ISPE法、DSPE法或者兩者的組合而被執(zhí)行。 即，即使在該抹除電壓設(shè)定步驟(S407)中，也是根據(jù)以任何方式儲(chǔ)存的抹除 操作電壓的電平，來(lái)設(shè)定該第一抹除操作電壓的電平。在以存儲(chǔ)單元區(qū)塊為單位來(lái)儲(chǔ)存該抹除操作電壓的電平的情況下，該控制器(參照?qǐng)D3中的370)控制該高電壓產(chǎn)生器(參照?qǐng)D3中的330)及該阱偏壓 產(chǎn)生器360,來(lái)施加一個(gè)電平的抹除操作電壓，其響應(yīng)該地址信號(hào)而被儲(chǔ)存 在對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元區(qū)塊中。在存儲(chǔ)單元陣列中，可能會(huì)有具備最快抹除率的存儲(chǔ)單元以及具備最慢 抹除率的存儲(chǔ)單元。在此情況中，由于在具備最快抹除率的存儲(chǔ)單元及具備 最慢抹除率的存儲(chǔ)單元之間的閾值電壓差異增加，閾值電壓分布會(huì)變寬。因 此，為了使該閾值電壓分布變窄，可在步驟S417中執(zhí)行編程后(postprogram) 操作。如果執(zhí)行編程后操作，則具備最快抹除率的存儲(chǔ)單元的閾值電壓會(huì)提 升得比具備最慢抹除率的存儲(chǔ)單元要快。因此，可以使該存儲(chǔ)單元的閾值電 壓分布變窄。同時(shí)，前面已描述在執(zhí)行該編程后操作的步驟(S417)以前，執(zhí)行儲(chǔ)存該 抹除操作電壓的步驟(S415)。然而，應(yīng)注意的是可以在執(zhí)行該編程后操作的 步驟(S417)以后，執(zhí)行儲(chǔ)存該抹除操作電壓的步驟(S415)。雖然圖中未示出，但在另一個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)塊被抹除的情況下，輸入另一 個(gè)地址信號(hào)，并且再次執(zhí)行步驟S401至S417。以下將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的上述抹除方法。該抹除操作并 非總是以恒定抹除操作電壓開(kāi)始的，而是以在先前抹除操作中由此正常抹除 所有存儲(chǔ)單元的抹除操作電壓來(lái)開(kāi)始。因此，如果當(dāng)該阱偏壓使用以IV為 單位、從15V至20V的范圍且在先前抹除操作中施加17V的阱偏壓時(shí)，所有 存儲(chǔ)單元被正常抹除，則在隨后的抹除操作中最初施加17V的阱偏壓并且使 用從17V到20V的范圍。因此，由于阱偏壓的變化降低，可縮短抹除操作時(shí) 間。因此，即使在改變字線偏壓的DSPE法的抹除操作或使用ISPE法及DSPE法的組合的抹除操作中，也能獲得相同優(yōu)點(diǎn)。此外，因?yàn)槟軠p少該抹除操作電壓中的變化范圍，所以也可以減少了該抹除操作電壓的變化寬度。即，以1V改變的阱偏壓能夠以0.5V來(lái)改變，所 以對(duì)存儲(chǔ)單元所施加的應(yīng)力(stress)較少。例如，若施加17.2V的阱偏壓就 能抹除該存儲(chǔ)單元，當(dāng)該抹除電壓是以IV增加時(shí)，則會(huì)對(duì)該存儲(chǔ)單元施加 0.8V的多余電壓以抹除它們。不過(guò)，若該抹除電壓是以0.5V增加時(shí)，則施加 的多余電壓就只有0.3V。這可減少施加于存儲(chǔ)單元的應(yīng)力。應(yīng)注意的是，如以上范例所示的電壓條件會(huì)隨著存儲(chǔ)單元的尺寸、構(gòu)成 存儲(chǔ)單元的各層的類(lèi)型、及/或其中產(chǎn)生的高電壓電平而改變。尤其，上面描述了以區(qū)塊為單位來(lái)儲(chǔ)存在抹除操作中所施加的與最低字 線偏壓或最高阱偏壓的電平對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。然而，能以包括多個(gè)區(qū)塊的平面為 單位來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。更詳細(xì)而言，儲(chǔ)存與(在該平面中所包括的所有區(qū)塊的抹除操作的)最高阱 偏壓或者最低字線偏壓的電平對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，來(lái)表示整個(gè)平面。在此情況下， 針對(duì)每個(gè)平面來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。此外，能以芯片為單位來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。另外，可儲(chǔ) 存與(在該芯片中所包括的所有區(qū)塊的抹除操作的)最高阱偏壓或者最低字線 偏壓的電平對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，來(lái)表示整個(gè)芯片。在此情況下，能針對(duì)每個(gè)芯片來(lái) 儲(chǔ)存一個(gè)數(shù)據(jù)。根據(jù)所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，以與在平面或芯片所包括的每個(gè)區(qū)塊相 同的方式，來(lái)決定最初在該抹除操作中施加的該字線偏壓或者阱偏壓的電平。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在逐漸增加在該控制柵極及該阱區(qū)之間的電壓 差的同時(shí)，并行于抹除驗(yàn)證操作而執(zhí)行該ISPE法或者DSPE法的抹除操作， 儲(chǔ)存當(dāng)正常抹除所有存儲(chǔ)單元時(shí)在該控制柵極及該阱區(qū)之間的電壓差，并且 通過(guò)將該已儲(chǔ)存的電壓差設(shè)定為后續(xù)抹除操作的第一電壓差，來(lái)執(zhí)行該ISPE 法或者DSPE法的抹除操作。因此，在縮短抹除操作時(shí)間的同時(shí)，可改善存 儲(chǔ)單元的抹除特性(E/W循環(huán)特性)。尤其是，能改善具有慢抹除率的存儲(chǔ)單元的抹除特性，且因此能改善具 有快編程率的存儲(chǔ)單元的編程特性。換言之，在圖1中，當(dāng)重復(fù)執(zhí)行抹除操 作以及編程操作達(dá)數(shù)千次時(shí)，抹除率會(huì)變慢。在此情況下，能使在該編程操 作以后閾值電壓變得比目標(biāo)電壓高的現(xiàn)象最小化。困于該氧化層內(nèi)的電子會(huì) 導(dǎo)致此較高的目標(biāo)電壓，其造成編程率比正常時(shí)要高。雖然已以數(shù)個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但應(yīng)理解到只要不背離如權(quán)利要求書(shū)所規(guī)范的發(fā)明精神或范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠進(jìn)行各種改變及修改。
權(quán)利要求
1.一種閃存器件，其包括多個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)塊，每個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)塊包括連接于多個(gè)字線的多個(gè)存儲(chǔ)單元；電壓產(chǎn)生器，被配置成對(duì)被選擇來(lái)進(jìn)行抹除操作的存儲(chǔ)單元區(qū)塊施加抹除電壓，并且如果抹除操作的嘗試不成功則改變抹除電壓的電平；以及控制器，被配置成控制該電壓產(chǎn)生器以對(duì)被選擇來(lái)進(jìn)行抹除操作的存儲(chǔ)單元區(qū)塊施加第一抹除電壓，該第一抹除電壓對(duì)應(yīng)于在成功完成先前抹除操作中使用的先前抹除電壓，第一抹除電壓是在該抹除操作的第一抹除嘗試中使用的抹除電壓。
2. 如權(quán)利要求1所述的閃存器件，其中，進(jìn)一步包含X譯碼器，其根據(jù)地址信號(hào)來(lái)產(chǎn)生區(qū)塊選擇信號(hào)，用以選擇多個(gè)存儲(chǔ)單 元區(qū)塊其中之一；以及開(kāi)關(guān)單元，其響應(yīng)該區(qū)塊選擇信號(hào)來(lái)將該抹除電壓傳送至該被選擇的存 儲(chǔ)單元區(qū)塊。
3. 如權(quán)利要求1所述的閃存器件，其中，該電壓產(chǎn)生器包含 高電壓產(chǎn)生器，其施加字線偏壓至各字線；以及阱偏壓產(chǎn)生器，其施加阱偏壓至該被選擇的存儲(chǔ)單元區(qū)塊的阱區(qū)。
4. 如權(quán)利要求1所述的閃存器件，其中，該控制器儲(chǔ)存成功完成抹除操 作的抹除電壓的信息，使得隨后的抹除操作能以對(duì)應(yīng)該已儲(chǔ)存的抹除電壓的 抹除電壓而開(kāi)始。
5. —種閃存器件的抹除方法，該方法包含執(zhí)行多個(gè)抹除嘗試，用以完成第一抹除操作來(lái)抹除被選擇的存儲(chǔ)單元區(qū)以后，改變抹除電壓；儲(chǔ)存關(guān)于第一抹除電壓的信息，而該第一抹除電壓用于在該第一抹除操 作期間成功抹除該被選擇的存儲(chǔ)區(qū)塊的抹除嘗試之一；以及使用與該已儲(chǔ)存的第一抹除電壓對(duì)應(yīng)的第二抹除電壓，在存儲(chǔ)單元區(qū)塊 上執(zhí)行第二抹除操作的第 一抹除嘗試，該第二抹除操作是在該第 一抹除操作 以后#丸4亍的。
6. 如權(quán)利要求5所述的抹除方法，其中，該第一抹除操作及該第二抹除 操作使用增量步階脈沖抹除(ISPE)法，其在未成功進(jìn)行該抹除操作的每個(gè)抹 除嘗試以后，增加^t未除電壓。
7. 如權(quán)利要求6所述的抹除方法，其中，該第一抹除電壓及該第二抹除 電壓是施加于該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的阱區(qū)的電壓。
8. 如權(quán)利要求7所述的抹除方法，其中，根據(jù)該ISPE法，抹除電壓在范 圍15V到20V之內(nèi)變化。
9. 如權(quán)利要求8所述的抹除方法，其中，在未成功抹除被選擇用以進(jìn)行 該抹除操作的存儲(chǔ)單元區(qū)塊的每個(gè)抹除嘗試以后，將抹除電壓改變O.IV到 1.5V的量。
10. 如權(quán)利要求5所述的抹除方法，其中，該第一抹除操作及該第二抹除 操作使用減量步階脈沖抹除(DSPE)法，其在未成功進(jìn)行該抹除操作的每個(gè)抹 除嘗試以后，減少纟未除電壓。
11. 如權(quán)利要求IO所述的抹除方法，其中，該第一抹除電壓及該第二抹 除電壓是施加于與該被選擇的存儲(chǔ)單元區(qū)塊相關(guān)的字線的電壓。
12. 如權(quán)利要求11所述的抹除方法，其中，在未成功抹除被選擇用以進(jìn) 行該抹除操作的存儲(chǔ)單元區(qū)塊的每個(gè)抹除嘗試以后，將抹除電壓改變既定電 壓量，該既定電壓量在5V到0V、 0V到-5V或3V到-3V的范圍內(nèi)。
13. 如權(quán)利要求11所述的抹除方法，其中，在未成功抹除被選擇用以進(jìn) 行該抹除操作的存儲(chǔ)單元區(qū)塊的每個(gè)抹除嘗試以后，將抹除電壓改變O.IV到 1.5V的量。
14. 如權(quán)利要求5所述的抹除方法，其中，當(dāng)改變?cè)摰谝荒ǔ妷杭霸摰?二抹除電壓時(shí)，執(zhí)行該第一抹除操作及該第二抹除操作，使得在字線及阱區(qū) 之間的電壓差增加。
15. 如權(quán)利要求14所述的抹除方法，其中，通過(guò)減少施加于該字線的偏 壓及提升施加于該阱區(qū)的偏壓，來(lái)改變?cè)摰谝荒ǔ妷杭霸摰诙ǔ妷骸?br> 16. 如權(quán)利要求14所述的抹除方法，其中，以O(shè).IV到1.5V的電壓量改 變?cè)撟志€及該阱區(qū)之間的電壓差。
17. 如權(quán)利要求5所述的抹除方法，其中，該第一抹除操作或該第二抹除 操作包含輸入用以抹除該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的抹除命令信號(hào)；輸入用以選擇該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的地址信號(hào)；使用儲(chǔ)存的關(guān)于用于已成功完成的先前抹除操作的抹除電壓的信息，來(lái) 設(shè)定欲在該第 一抹除嘗試中施加的抹除電壓；施加來(lái)自該設(shè)定步驟的抹除電壓，以降低該存儲(chǔ)單元的閾值電壓；檢測(cè)該存儲(chǔ)單元的閾值電壓；以及根據(jù)該閾值電壓的檢測(cè)結(jié)果來(lái)改變施加的抹除電壓，其中，通過(guò)改變?cè)撌┘拥哪ǔ妷簛?lái)降低該存儲(chǔ)單元的閾值電壓，直到 根據(jù)該閾值電壓的檢測(cè)結(jié)果成功抹除該存儲(chǔ)單元區(qū)塊。
18. 如權(quán)利要求17所述的抹除方法，其中，改變所施加的抹除電壓，使 得在與該存儲(chǔ)單元區(qū)塊相關(guān)的字線和存儲(chǔ)單元區(qū)塊的阱區(qū)之間的電壓差增 加。
19. 如權(quán)利要求18所述的抹除方法，其中，還包含在該設(shè)定步驟之前， 執(zhí)行該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的預(yù)編程操作。
20. 如權(quán)利要求18所述的抹除方法，其中，更包含在已抹除該存儲(chǔ)單元 區(qū)塊之后，執(zhí)行該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的編程后操作。
21. —種閃存器件的抹除方法，該方法包含 設(shè)定當(dāng)抹除操作開(kāi)始時(shí)欲施加的抹除操作電壓的電平； 執(zhí)行該抹除操作，同時(shí)改變?cè)撃ǔ僮麟妷旱碾娖?，直到抹除存?chǔ)單元區(qū)塊的所有存儲(chǔ)單元；將當(dāng)該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的新抹除操作開(kāi)始時(shí)欲施加的新的抹除操作電壓的 電平設(shè)定為在該前一個(gè)抹除操作中施加的抹除操作電壓的電平；以及執(zhí)行該新的抹除操作，同時(shí)改變?cè)撃ǔ僮麟妷旱碾娖?，直到抹除該?儲(chǔ)單元區(qū)塊的所有存儲(chǔ)單元。
22. 如權(quán)利要求21所述的抹除方法，其中，該抹除操作及該新的抹除操 作使用增量步階脈沖抹除(ISPE)法。
23. 如權(quán)利要求22所述的抹除方法，其中，該抹除操作電壓及該新的抹 除操作電壓被施加于該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的阱區(qū)。
24. 如權(quán)利要求23所述的抹除方法，其中，該抹除操作電壓及該新的抹 除操作電壓在15V到20V的范圍中改變。
25. 如權(quán)利要求24所述的抹除方法，其中，在未成功抹除被選擇用以進(jìn) 行該抹除操作的存儲(chǔ)單元區(qū)塊的每個(gè)抹除嘗試以后，將該抹除操作電壓及該新的抹除操作電壓改變0.1V到1.5V的量。
26. 如權(quán)利要求21所述的抹除方法，其中，以減量步階脈沖抹除(DSPE) 法執(zhí)行該抹除操作及該新的抹除操作。
27. 如權(quán)利要求26所述的抹除方法，其中，該抹除操作電壓及該新的抹 除操作電壓^皮施加于與該存儲(chǔ)單元區(qū)塊相關(guān)的字線。
28. 如權(quán)利要求27所述的抹除方法，其中，該抹除操作電壓及該新的抹 除操作電壓在5V到0V、 0V到-5V、或者3V到-3V的范圍中改變。
29. 如權(quán)利要求27所述的抹除方法，其中，以O(shè).IV到1.5V的量改變?cè)?抹除操作電壓及該新的抹除操作電壓。
30. 如權(quán)利要求21所述的抹除方法，其中，執(zhí)行該抹除操作及該新的抹 除操作，同時(shí)改變?cè)撃ǔ僮麟妷旱碾娖郊霸撔碌哪ǔ僮麟妷旱碾娖?，?得在字線及阱區(qū)之間的電壓差增加。
31. 如權(quán)利要求30所述的抹除方法，其中，通過(guò)減少施加于該字線的偏 壓及提升施加于該阱區(qū)的偏壓，來(lái)改變?cè)撃ǔ僮麟妷旱碾娖郊霸撔碌哪ǔ?操作電壓的電平。
32. 如權(quán)利要求30所述的抹除方法，其中，以O(shè).IV到1.5V的量改變?cè)?該字線及該阱區(qū)之間的電壓差。
33. 如權(quán)利要求21所述的抹除方法，其中，該抹除操作或該新的抹除操 作包含執(zhí)行以下步驟輸入用以抹除該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的抹除命令信號(hào)； 輸入用以選擇該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的地址信號(hào)；設(shè)定將會(huì)首先被施加于該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的該抹除操作電壓的電平或該新 的抹除操作電壓的電平；施加該抹除操作電壓或該新的抹除操作電壓，以降低該存儲(chǔ)單元的閾值 電壓；檢測(cè)該存儲(chǔ)單元的闊值電壓；以及根據(jù)該檢測(cè)步驟的結(jié)果，來(lái)改變?cè)撃ǔ僮麟妷旱碾娖交蛟撔碌哪ǔ?作電壓的電平，其中，通過(guò)改變?cè)撃ǔ僮麟妷旱碾娖交蛟撔碌哪ǔ僮麟妷旱碾娖絹?lái) 降低該存儲(chǔ)單元的閾值電壓，直到根據(jù)該檢測(cè)步驟的結(jié)果而判定該存儲(chǔ)單元 區(qū)塊已被成功抹除。
34. 如權(quán)利要求33所述的抹除方法，其中，改變?cè)撃ǔ僮麟妷旱碾娖?及該新的抹除操作電壓的電平，使得在與該存儲(chǔ)單元區(qū)塊相關(guān)的字線及存儲(chǔ) 單元區(qū)塊的阱區(qū)之間的電壓差增加。
35. 如權(quán)利要求34所述的抹除方法，其中，還包含在該設(shè)定步驟之前， 執(zhí)行該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的預(yù)編程操作。
36. 如權(quán)利要求34所述的抹除方法，其中，還包含在正常地完成該存儲(chǔ) 單元區(qū)塊的抹除操作以后，執(zhí)行該存儲(chǔ)單元區(qū)塊的編程后操作。
全文摘要
可在閃存器件中縮短抹除操作時(shí)間并且改善抹除操作特性。該閃存器件包括多個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)塊、操作電壓產(chǎn)生器及控制器。多個(gè)存儲(chǔ)單元區(qū)塊的各個(gè)包括連接于多個(gè)字線的存儲(chǔ)單元。電壓產(chǎn)生器構(gòu)成為對(duì)被選擇來(lái)進(jìn)行抹除操作的存儲(chǔ)單元區(qū)塊施加抹除電壓，并且當(dāng)嘗試抹除操作不成功時(shí)就改變?cè)撃ǔ妷旱碾娖??？刂破鳂?gòu)成為用以控制該電壓產(chǎn)生器，以對(duì)被選擇來(lái)進(jìn)行抹除操作的存儲(chǔ)單元區(qū)塊施加第一抹除電壓。該第一抹除電壓對(duì)應(yīng)于用來(lái)成功完成先前抹除操作的先前抹除電壓。該第一抹除電壓是在該抹除操作的第一抹除嘗試中使用的抹除電壓。
文檔編號(hào)G11C16/14GK101276646SQ20071014853
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月27日
發(fā)明者李熙烈 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司