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半導(dǎo)體裝置的操作方法

文檔序號(hào):6739160閱讀:131來源:國(guó)知局
專利名稱:半導(dǎo)體裝置的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域
示例性實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體裝置的操作方法,更具體地,涉及一種編程方法。
背景技術(shù)
半導(dǎo)體裝置的操作可以被分類成編程、讀取和擦除操作。編程操作指的是通過向耦接到存儲(chǔ)器單元的字線提供高編程電壓(例如,20V)來 升高存儲(chǔ)器單元的閾值電壓的操作。讀取操作指的是通過向耦接到存儲(chǔ)器單元的字線提供讀取電壓,根據(jù)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓高于還是低于驗(yàn)證電壓來確定存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)的操作。擦除操作指的是通過向阱提供擦除電壓來降低存儲(chǔ)器單元的閾值電壓的操作??梢砸砸粋€(gè)狀態(tài)編程的存儲(chǔ)器單元被稱為單電平單元(SLC),而可以以多個(gè)狀態(tài)編程的存儲(chǔ)器單元被稱為多電平單元(MLC)。因?yàn)镸LC更適于較高的容量,因此MLC已用在半導(dǎo)體裝置中。下文描述了 MLC的編程操作。圖IA和IB是圖示傳統(tǒng)的編程方法的曲線圖。更具體地,下文描述了對(duì)具有第一、第二和第三狀態(tài)PU P2和P3的一個(gè)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程的方法。參照?qǐng)D1A,在擦除了特定的存儲(chǔ)器單元塊的所有存儲(chǔ)器單元之后,對(duì)從存儲(chǔ)器單元塊的頁(yè)中選擇的頁(yè)(更具體地,頁(yè)是耦接到同一字線的一組存儲(chǔ)器單元)執(zhí)行最低有效位(LSB)編程操作。執(zhí)行LSB編程操作以升高來自選中的頁(yè)中包括的存儲(chǔ)器單元中的、將被編程為具有第二狀態(tài)P2或者高于第二狀態(tài)P2的第三狀態(tài)P3的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。在升高將被編程為具有第二或第三狀態(tài)P2或P3的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓之后,對(duì)選中的頁(yè)執(zhí)行最高有效位(MSB)編程操作。執(zhí)行MSB編程操作以升高來自選中的頁(yè)中包括的存儲(chǔ)器單元中的、要被編程為具有高于擦除狀態(tài)ER但是低于第二狀態(tài)P2或第三狀態(tài)P3的第一狀態(tài)Pl的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。更具體地,通過執(zhí)行MSB編程操作來升高來自具有擦除狀態(tài)ER的存儲(chǔ)器單元中的、要被編程為具有第一狀態(tài)Pl的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。此外,通過執(zhí)行MSB編程操作來升高來自已被執(zhí)行LSB編程操作的存儲(chǔ)器單元中的、要被編程為具有第二狀態(tài)P2或第三狀態(tài)P3的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。特別地,在用于在第三狀態(tài)P3中對(duì)存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程的編程操作中,由于相關(guān)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓步進(jìn)地從擦除狀態(tài)ER升高到第三狀態(tài)P3,因此使用高編程電壓。然而,由于對(duì)與選中的字線相鄰的存儲(chǔ)器單元的影響根據(jù)提供給選中的字線的編程電壓的增加而進(jìn)一步增加,因此已被編程的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓可能移位。如果存儲(chǔ)器單元的閾值電壓移位,則通過讀取操作讀出的數(shù)據(jù)可能是不可靠的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例性實(shí)施例,通過向字線提供正或負(fù)的編程電壓而非高編程電壓來執(zhí)行編程操作,使得耦接到字線的存儲(chǔ)器單元被編程為具有各種正閾值電壓或者各種負(fù)閾值電壓。一種包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元塊的半導(dǎo)體裝置的操作方法,包括以下步驟響應(yīng)于編程命令選擇一個(gè)存儲(chǔ)器單元塊;執(zhí)行預(yù)編程操作和預(yù)擦除操作使得選中的存儲(chǔ)器單元塊中包括的存儲(chǔ)器單兀的閾值電壓分布在第一正電壓和第一負(fù)電壓之間;向第一組位線提供編程許可電壓并且向第二組位線提供編程禁止電壓,其中第一組位線和第二組位線互不包括;以及向選中的耦接到存儲(chǔ)器單元的字線提供正編程電壓。一種包括已被執(zhí)行編程操作的多個(gè)存儲(chǔ)器單元塊的半導(dǎo)體裝置的操作方法,包括以下步驟響應(yīng)于編程命令選擇存儲(chǔ)器單元塊中的一個(gè);執(zhí)行預(yù)編程操作和預(yù)擦除操作使得選中的存儲(chǔ)器單元塊中包括的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓分布在第一正電壓和第一負(fù)電壓之間;向第一組位線提供編程許可電壓并且向第二組位線提供編程禁止電壓,其中第一組位線和第二組位線互不包括;執(zhí)行第一正編程操作,使得從存儲(chǔ)器單元中選擇的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓達(dá)到第一正目標(biāo)電壓;以及執(zhí)行第二正編程操作,使得從存儲(chǔ)器單元中選擇的每個(gè)都具有達(dá)到第一正目標(biāo)電壓的閾值電壓的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓達(dá)到高于第一正目標(biāo)電壓的第二目標(biāo)電壓。


圖IA和IB是圖示傳統(tǒng)的編程方法的曲線圖;圖2是用于圖示根據(jù)本發(fā)明的編程方法的半導(dǎo)體裝置的框圖;圖3A和3B是用于圖示根據(jù)本發(fā)明的編程方法的特征的存儲(chǔ)器單元的橫截面視圖;圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的編程操作的閾值電壓的曲線圖;圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的編程操作的流程圖;圖6A至6C是圖示根據(jù)圖5的編程操作的閾值電壓的曲線圖;以及圖7是用于圖示圖5的編程操作中使用的電壓的存儲(chǔ)器單元塊的電路圖。
具體實(shí)施例方式在下文中,將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。提供附圖以允許本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解本發(fā)明的實(shí)施方式的范圍。圖2是用于圖示根據(jù)本發(fā)明的編程方法的半導(dǎo)體裝置的框圖。參照?qǐng)D2,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置包括存儲(chǔ)器單元陣列110、多個(gè)電路(130、140、150、160、170和180)以及控制器120。多個(gè)電路(130、140、150、160、170和180)被配置成對(duì)存儲(chǔ)器單元陣列110中包括的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行編程操作或讀取操作??刂破?20被配置成控制多個(gè)電路(130、140、150、160、170 和 180)使得多個(gè)電路(130、140、150、160、170 和 180)響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)來設(shè)定選中的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。、
在NAND閃速存儲(chǔ)器裝置中,多個(gè)電路包括電壓生成器130、行譯碼器140、頁(yè)緩沖器組150、列選擇器160、I/O電路170和通過/失敗(P/F ;pass/fail)檢查電路180。存儲(chǔ)器單元陣列110包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元塊。圖2中示出了一個(gè)存儲(chǔ)器單元塊,并且圖2的存儲(chǔ)器單元塊可以通過如下方法選擇。存儲(chǔ)器單元塊包括多個(gè)串ST。多個(gè)串ST包括正常串和標(biāo)志串,并且正常串和標(biāo)志串具有相同的結(jié)構(gòu)。每個(gè)串ST包括耦接到公共源極線CSL的源極選擇晶體管SST、多個(gè)存儲(chǔ)器單元R)至Fn、以及耦接到位線BLe或BLo的漏極選擇晶體管DST。標(biāo)志串中包括的存儲(chǔ)器單元被稱為標(biāo)志單元,但是標(biāo)志單元具有與正常串中包括的存儲(chǔ)器單元相同的結(jié)構(gòu)。特別地,標(biāo)志單元存儲(chǔ)關(guān)于多種操作的各種數(shù)據(jù)。在編程操作中,標(biāo)志單元存儲(chǔ)特定頁(yè)中包括的存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)的數(shù)據(jù)。更具體地,標(biāo)志單元存儲(chǔ)關(guān)于存儲(chǔ)器單元的LSB編程或MSB編程的數(shù)據(jù)。源極選擇晶體管SST的柵極耦接到源極選擇線SSL。存儲(chǔ)器單元R)至Fn的柵極耦接到各個(gè)字線WLO至WLn。漏極選擇晶體管DST的柵極耦接到漏極選擇線DSL。串ST耦接在各個(gè)位線BLe或BLo和公共源極線CSL之間。根據(jù)位線的布置將位線分為偶數(shù)編號(hào)的位線(稱為偶數(shù)位線)BLe和奇數(shù)編號(hào)的位線(稱為奇數(shù)位線)BLo。此外,耦接到偶數(shù)位線 BLe的串ST被稱為偶數(shù)串,并且耦接到奇數(shù)位線BLo的串被稱為奇數(shù)串。控制器120響應(yīng)于命令信號(hào)CMD而內(nèi)部地生成編程操作信號(hào)PGM、讀取操作信號(hào)READ或者擦除操作信號(hào)ERASE。控制器120還根據(jù)要執(zhí)行的操作的類型生成用于控制頁(yè)緩沖器組150的頁(yè)緩沖器PB的頁(yè)緩沖器信號(hào)PB SIGNALS。此外,控制器120響應(yīng)于地址信號(hào)ADD而內(nèi)部地生成行地址信號(hào)RADD和列地址信號(hào)CADD。控制器120在編程或擦除驗(yàn)證操作中根據(jù)P/F檢查電路180的檢查信號(hào)PFS來檢查存儲(chǔ)器單元的閾值電壓是否已升高到目標(biāo)電壓。控制器120還根據(jù)檢查結(jié)果確定是再次執(zhí)行編程操作或擦除操作還是終止編程操作或擦除操作。電壓供給電路(130、140)響應(yīng)于信號(hào)PGM、READ、ERASE和RADD向存儲(chǔ)器單元塊的漏極選擇線DSL、字線WLO至WLn以及源極選擇線SSL提供用于編程操作、擦除操作或讀取操作的電壓。電壓供給電路包括電壓生成器130和行譯碼器140。電壓生成器130響應(yīng)于信號(hào)PGM、READ和ERASE向全局線輸出用于編程、讀取或擦除存儲(chǔ)器單元的操作電壓(例如,Vpgm、Vpass和Vread)。特別地,在編程或讀取操作中,電壓生成器130向字線輸出正或負(fù)電壓。為此,電壓生成器130包括用于生成正電壓的電路和用于生成負(fù)電壓的電路。行譯碼器140響應(yīng)于行地址信號(hào)RADD將電壓生成器130生成的操作電壓傳輸?shù)酱鎯?chǔ)器單元塊的漏極選擇線DSL、源極選擇線SSL以及字線WLO至WLn。頁(yè)緩沖器組150檢測(cè)存儲(chǔ)器單元是處于編程狀態(tài)還是擦除狀態(tài)。頁(yè)緩沖器組150包括頁(yè)緩沖器PB,每個(gè)頁(yè)緩沖器PB耦接到一對(duì)位線BLe和BLo。頁(yè)緩沖器組150響應(yīng)于頁(yè)緩沖器信號(hào)PB SIGNALS向位線BLe和BLo提供將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元至Fn中所需的電壓。更具體地,在存儲(chǔ)器單元R)至Fn的編程操作、擦除操作或讀取操作中,頁(yè)緩沖器組150對(duì)位線BLe和BLo進(jìn)行預(yù)充電或者存儲(chǔ)根據(jù)頁(yè)緩沖器PB的鎖存器中的位線BLe和BLo的電壓移位檢測(cè)的、對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器單元至Fn的閾值電壓的數(shù)據(jù)。更具體地,在編程操作中,如果頁(yè)緩沖器PB的鎖存器中存儲(chǔ)的編程數(shù)據(jù)是0,則頁(yè)緩沖器組150的每個(gè)頁(yè)緩沖器PB向位線BLe和BLo提供編程許可電壓(例如,地電壓0V),并且如果頁(yè)緩沖器PB的鎖存器中存儲(chǔ)的編程數(shù)據(jù)是1,則每個(gè)頁(yè)緩沖器PB向位線BLe和BLo提供編程禁止電壓(例如,電源電壓Vcc)。在讀取操作中,每個(gè)頁(yè)緩沖器PB響應(yīng)于存儲(chǔ)器單元R)至Fn中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來控制位線BLe和BLo的電壓并檢測(cè)存儲(chǔ)器單元至Fn中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。此外,每個(gè)頁(yè)緩沖器PB在擦除操作的早期階段中向位線BLe和BLo提供擦除許可電壓(例如,編程禁止電壓),并且在根據(jù)擦除操作期間的擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果執(zhí)行的編程操作中,向耦接到擦除串ST的位線BLe和BLo提供編程許可電壓(例如,0V)。按照擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果,根據(jù)頁(yè)緩沖器PB的鎖存器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)確定編程許可電壓。列選擇器160響應(yīng)于列地址信號(hào)CADD來選擇頁(yè)緩沖器PB。將列選擇器160選擇的頁(yè)緩沖器PB的鎖存器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)輸出。此外,列選 擇器160通過列線CL從頁(yè)緩沖器組150接收數(shù)據(jù)并且將所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇/F檢查電路180。1/0(輸入/輸出)電路170在編程操作期間在控制器120的控制下將外部數(shù)據(jù)DATA傳輸?shù)搅羞x擇器160,使得將外部數(shù)據(jù)DATA輸入到頁(yè)緩沖器PB。當(dāng)外部數(shù)據(jù)DATA隨后被傳輸?shù)巾?yè)緩沖器PB時(shí),頁(yè)緩沖器PB將外部數(shù)據(jù)DATA存儲(chǔ)在頁(yè)緩沖器PB的鎖存器中。此外,在讀取操作中,I/O電路170將經(jīng)由列選擇器160從頁(yè)緩沖器PB接收到的數(shù)據(jù)DATA輸出到半導(dǎo)體裝置的電路外部。P/F檢查電路180在編程或擦除操作之后的驗(yàn)證操作中檢查是否存在錯(cuò)誤單元并且以檢查信號(hào)PFS的形式輸出檢查結(jié)果。此外,P/F檢查電路180對(duì)錯(cuò)誤單元的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)并且以計(jì)數(shù)信號(hào)CS的形式輸出計(jì)數(shù)結(jié)果。控制器120控制在編程操作中提供給字線的編程電壓Vpgm并且還控制電壓生成器130使得可以在編程驗(yàn)證操作中選擇性地向字線提供驗(yàn)證電壓。在一些實(shí)施例中,控制器120可以響應(yīng)于P/F檢查電路180的檢查信號(hào)PFS來控制電壓生成器130。圖3A和3B是用于圖示根據(jù)本發(fā)明的編程方法的特征的NAND閃速存儲(chǔ)器單元的橫截面視圖。參照?qǐng)D3A,以如下方式配置NAND閃速存儲(chǔ)器單元。在半導(dǎo)體襯底302上形成存儲(chǔ)器單元。在半導(dǎo)體襯底302中形成阱。存儲(chǔ)器單元被配置成包括隧道電介質(zhì)層304、浮置柵極305、電介質(zhì)層306和控制柵極307,它們依次層疊在半導(dǎo)體襯底302上??刂茤艠O307耦接到字線WL。當(dāng)向字線WL提供正(+)電壓并且向阱提供編程許可電壓(例如,接地電壓0V)時(shí),電子被感生到浮置柵極305中,并且存儲(chǔ)器單元的閾值電壓上升。參照?qǐng)D3B,當(dāng)向字線WL提供負(fù)㈠電壓并且向阱提供編程許可電壓時(shí),誘發(fā)到浮置柵極305中的電子退出到阱中,并且存儲(chǔ)器單元的閾值電壓下降。換言之,當(dāng)如圖3A的那樣向字線WL提供正電壓并且向阱提供編程許可電壓時(shí),存儲(chǔ)器單元的閾值電壓上升。當(dāng)如圖3B中的那樣向字線WL提供負(fù)電壓并且向阱提供編程許可電壓時(shí),存儲(chǔ)器單元的閾值電壓下降。如果將這種原理應(yīng)用到編程操作,則可以例如僅使用低編程電壓而不使用高編程電壓(例如,20V)將存儲(chǔ)器單元編程為各個(gè)編程狀態(tài)。參照?qǐng)D4的曲線圖詳細(xì)描述了這種操作。圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明的編程操作的閾值電壓的曲線圖。參照?qǐng)D4,在傳統(tǒng)技術(shù)中,在對(duì)選自所有存儲(chǔ)器單元中的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程之前擦除存儲(chǔ)器單元塊的所有存儲(chǔ)器單元。然而,在本發(fā)明中,執(zhí)行使所有存儲(chǔ)器單元的閾值電壓移位到參考電壓的操作而非擦除所有存儲(chǔ)器單元的操作。因此,當(dāng)響應(yīng)于編程命令選擇存儲(chǔ)器單元塊時(shí),隨后執(zhí)行將存儲(chǔ)器單元塊的所有存儲(chǔ)器單元(以下簡(jiǎn)稱為存儲(chǔ)器單元塊)的閾值電壓移位到參考電壓的操作而不執(zhí)行擦除存儲(chǔ)器單元塊的所有存儲(chǔ)器單元的操作??梢酝ㄟ^各種方式設(shè)定參考電壓,例如,參考電壓可以被設(shè)定為接地電壓0V。為了將閾值電壓移位到OV的參考電壓,對(duì)存儲(chǔ)器單元塊執(zhí)行包括預(yù)編程操作和預(yù)擦除操作的初始操作。執(zhí)行預(yù)編程操作以升高低于參考電壓OV的閾值電壓,并且執(zhí)行預(yù)擦除操作以降低高于參考電壓OV的閾值電壓。下文詳細(xì)地描述了初始操作??梢愿鶕?jù)遞增步進(jìn)脈沖編程(ISPP)法執(zhí)行預(yù)編程操作或者可以通過向耦接到存儲(chǔ)器單元塊的所有字線提供一個(gè)編程電壓(或者編程脈沖)來執(zhí)行預(yù)編程操作。例如,可以通過向阱或溝道提供編程許可電壓,并向所有字線提供正預(yù)編程電壓,來執(zhí)行預(yù)編程操
作。執(zhí)行預(yù)編程操作以使均低于參考電壓OV的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓移位到接近參考電壓OV的電壓410。這里,可以省略關(guān)于預(yù)編程操作的驗(yàn)證操作以減少操作耗用的時(shí)間。更具體地,在預(yù)編程操作中,向所有字線提供高于地電壓OV的低電壓(例如,IOV至15V)。因此,每個(gè)都高于參考電壓OV的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓不上升,并且每個(gè)都低于參考電壓OV的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓以步進(jìn)方式上升。通過向阱或溝道提供編程禁止電壓,并向所有字線提供負(fù)預(yù)擦除電壓,來執(zhí)行預(yù)擦除操作。執(zhí)行預(yù)擦除操作以使每個(gè)都高于參考電壓OV的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓降低到接近參考電壓OV的電壓410。這里,可以省略關(guān)于預(yù)擦除操作的驗(yàn)證操作以減少操作耗用的時(shí)間。更具體地,在預(yù)擦除操作中,向所有字線提供低于OV的預(yù)擦除電壓(例如,-0. IV至-5V)。因此,每個(gè)都高于參考電壓OV的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓可以下降。如果需要,可以改變執(zhí)行預(yù)編程操作和預(yù)擦除操作的順序。如上文所述,通過執(zhí)行初始操作,所有存儲(chǔ)器單元的閾值電壓可以分布在接近參考電壓OV的電壓410中。 下文詳細(xì)描述關(guān)于已執(zhí)行了初始操作的存儲(chǔ)器單元塊的編程操作。對(duì)選自從存儲(chǔ)器單元塊的頁(yè)中選擇的頁(yè)中所包括的存儲(chǔ)器單元的、要被編程為具有第一狀態(tài)411的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行擦除操作。更具體地,通過在向耦接到選中的存儲(chǔ)器單元的位線提供編程禁止電壓Vcc的同時(shí)向耦接到選中的頁(yè)的選中的字線提供負(fù)擦除電壓并向剩余的字線提供正通過電壓(pass voltage),來執(zhí)行擦除操作。例如,負(fù)擦除電壓可以是-0. IV至-5V,而正通過電壓可以是7V至10V。為了在串中生成溝道升壓(channelboosting),可以在向選中的字線提供負(fù)擦除電壓之前向所有的字線提供正通過電壓。由于正通過電壓和編程禁止電壓的緣故,在相關(guān)的串中生成了溝道升壓。當(dāng)向選中的字線提供負(fù)擦除電壓時(shí),耦接到選中擇的字線的存儲(chǔ)器單元被擦除,并且存儲(chǔ)器單元處于第一狀態(tài)411。在擦除操作中,目標(biāo)電平是低于參考電壓OV的第一目標(biāo)電平VT1。對(duì)從選中的頁(yè)的存儲(chǔ)器單元中選擇的、要被編程為具有高于第一狀態(tài)411的第二狀態(tài)412的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行編程操作。更具體地,通過在向耦接到選中的存儲(chǔ)器單元的位線提供編程許可電壓(例如,接地電壓0V)的同時(shí)向耦接到選中的頁(yè)的選中的字線提供正編程電壓并向剩余的字線提供正通過電壓,來執(zhí)行編程操作。在編程操作中,正編程電壓可以是12V至15V。如上所述,通過向選中的字線提供負(fù)擦除電壓或正編程電壓,可以將存儲(chǔ)器單元編程為具有第一狀態(tài)411或者高于第一狀態(tài)411的第二狀態(tài)412。更具體地,在使存儲(chǔ)器單元的閾值電壓分布為接近參考電壓OV之后,通過向選中的字線提供負(fù)擦除電壓或正編程電壓,可以將存儲(chǔ)器單元編程為具有第一狀態(tài)411或者第二狀態(tài)412。下文描述了使用以上原理的MLC編程方法。圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的編程操作的流程圖,圖6A至6C是圖示根據(jù)圖5的編程操作的閾值電壓的曲線圖,而圖7是用于圖示圖5的編程操作中使用的電壓的存儲(chǔ)器單元塊的電路圖。在本實(shí)施例中,說明了將一個(gè)存儲(chǔ)器單元編程為具有四個(gè)狀態(tài)的MLC編程方法,使得選中的存儲(chǔ)器單元被編程為具有第一狀態(tài)SI、高于第一狀態(tài)SI的第二狀態(tài)S2、高于第二狀態(tài)S2的第三狀態(tài)S3或者高于第三狀態(tài)S3的第四狀態(tài)S4。、第一步驟502參照?qǐng)D5和圖6A,當(dāng)存儲(chǔ)器單元塊的編程操作開始時(shí),存儲(chǔ)器單元塊的所有存儲(chǔ)器單元被復(fù)位。更具體地,由于所有存儲(chǔ)器單元可能已被編程為具有各種狀態(tài)602和603,對(duì)所有的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行預(yù)編程和預(yù)擦除操作,使得所有的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓移位到接近參考電壓的電壓狀態(tài)610。參考電壓可以被設(shè)定為各種電平,但優(yōu)選地被設(shè)定為接地電壓0V。當(dāng)對(duì)所有的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行預(yù)編程操作時(shí),每個(gè)都低于參考電壓的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓升高到接近參考電壓的電壓610。當(dāng)對(duì)所有的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行預(yù)擦除操作時(shí),每個(gè)都高于參考電壓的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓下降到接近參考電壓的電壓610。更具體地,存儲(chǔ)器單元塊的所有的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓都集中在參考電壓附近。第二步驟503參照?qǐng)D5、圖6B和圖7,對(duì)從存儲(chǔ)器單元塊中包括的多個(gè)頁(yè)中選擇的頁(yè)Sel. PG (更具體地,頁(yè)Sel. PG是耦接到同一字線的一組存儲(chǔ)器單元)執(zhí)行LSB編程操作。執(zhí)行LSB編程操作以對(duì)選中的頁(yè)Sel. PG中包括的要被編程為具有第三狀態(tài)S3或第四狀態(tài)S4的所有的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程,使得所有的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓變?yōu)榈谌隣顟B(tài)S3。LSB編程操作可以根據(jù)ISPP法執(zhí)行。對(duì)于LSB編程操作,向選中的位線(例如,BLe)提供編程許可電壓(例如,接地電壓0V),并向未選中的位線(例如,BLo)提供編程禁止電壓Vcc。在向位線BLe和Blo提供編成許可電壓或編程禁止電壓時(shí),向源極選擇線SSL提供斷開電壓,向漏極選擇線DSL提供接通電壓,并且向所有的字線WLO至WLn提供通過電壓Vpass。此時(shí),由于通過電壓Vpass和編程禁止電壓的緣故,在耦接到未中的位線BLo的串中生成溝道升壓。接著,通過向耦接到選中的頁(yè)Sel. PG的選中的字線WL2提供正編程電壓Vpgm,升高耦接到各個(gè)選中的位線BLe的選中的存儲(chǔ)器單元Fe的閾值電壓(622)。例如,斷開電壓可以是0V,接通電壓可以是2V至3V,正編程電壓Vpgm可以是12V至15V,而通過電壓Vpass可以是7V至10V。向公共源極選擇線CLS提供電源電壓Vcc。在LSB編程操作中,重復(fù)編程操作和驗(yàn)證操作直至所有選中的存儲(chǔ)器單元Fe的閾值電壓都達(dá)到第三目標(biāo)電壓VT3。第三目標(biāo)電壓VT3被設(shè)定為高于參考電壓0V。在LSB編程操作期間,由于在耦接到未選中的位線BLo的串中發(fā)生溝道升壓,耦接到未選中的位線BLo的未選中的存儲(chǔ)器單元Fo維持初始狀態(tài)610而不被編程。第三步驟504參照?qǐng)D5、圖6B和圖7,對(duì)選中的頁(yè)Sel. PG執(zhí)行LSB擦除操作。執(zhí)行LSB擦除操作以擦除選中的頁(yè)Sel. PG中包括的、并且要被編程為具有第二狀態(tài)S2或第一狀態(tài)SI的所有的存儲(chǔ)器單元,使得所有的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓具有第二狀態(tài)S2。LSB擦除操作可以根據(jù)遞增步進(jìn)脈沖擦除(ISPE)法執(zhí)行。在第三步驟504中,在第二步驟503中的選中的位線BLe是在第三步驟504中的未選中的位線BLe。因此,在第三步驟504中,向選中的位線BLo提供擦除許可電壓(例如,編程禁止電壓),并且向未選中的位線BLe提供擦除禁止電壓(例如,編程許可電壓)。在向位線BLe和BLo提供擦除許可電壓或擦除禁止電壓時(shí),向源極選擇線SSL提供斷開電壓,向漏極選擇線DSL提供接通電壓,并且向所有的字線WLO至WLn提供通過電壓Vpass。此時(shí),由于通過電壓Vpass和擦除許可電壓的緣故,在耦接到選中的位線BLo的串中生成溝道 升壓。換言之,溝道的電位升高。接著,當(dāng)向耦接到選中的頁(yè)Sel. PG的選中的字線WL2提供負(fù)擦除電壓Vpgm時(shí),由于溝道和選中的字線WL2之間的電位差的緣故,耦接到選中的位線BLo的選中的存儲(chǔ)器單元Fo的電子退出到阱中。因此,選中的存儲(chǔ)器單元Fo的閾值電壓下降(624)。例如,負(fù)擦除電壓Vpgm可以是-O. IV至-5V,而通過電壓Vpass可以是7V至10V。這里,為了防止溝道泄漏,向公共源極選擇線CSL提供電源電壓Vcc。在LSB擦除操作中,重復(fù)擦除操作和驗(yàn)證操作直至所有的選中的存儲(chǔ)器單元Fo的閾值電壓到達(dá)第二目標(biāo)電壓VT2。第二目標(biāo)電壓VT2被設(shè)定為低于參考電壓。如果參考電壓是0V,則第二目標(biāo)電壓VT2具有負(fù)電壓。第四步驟505參照?qǐng)D5、圖6C和圖7,對(duì)選中的頁(yè)Sel. PG執(zhí)行MSB編程操作。執(zhí)行MSB編程操作以對(duì)從存儲(chǔ)器單元622中選擇的、已在第二步驟503中被執(zhí)行了 LSB編程操作的存儲(chǔ)器單元Fe進(jìn)行編程,使得選中的存儲(chǔ)器單元Fe的閾值電壓具有第四狀態(tài)S4。MSB編程操作可以根據(jù)ISPP法執(zhí)行。對(duì)于MSB編程操作,向耦接到選中的存儲(chǔ)器單元Fe的選中的位線BLe提供編程許可電壓(例如,接地電壓OV),并向未選中的位線BLo提供編程禁止電壓Vcc。在向位線BLe和Blo提供編成許可電壓或編程禁止電壓時(shí),向源極選擇線SSL提供斷開電壓,向漏極選擇線DSL提供接通電壓,并且向所有的字線WLO至WLn提供通過電壓Vpass。此時(shí),由于通過電壓Vpass和編程禁止電壓的緣故,在耦接到未選中的位線BLo的串中生成溝道升壓。接著,通過向耦接到選中的頁(yè)Sel. PG的選中的字線WL2提供正編程電壓Vpgm,升高選中的存儲(chǔ)器單元Fe的閾值電壓(632)。例如,斷開電壓可以是0V,接通電壓可以是2V至3V,正編程電壓Vpgm可以是12V至15V,而通過電壓Vpass可以是7V至10V。向公共源極選擇線CLS提供電源電壓Vcc。在MSB編程操作中,重復(fù)編程操作和驗(yàn)證操作直至所有的選中的存儲(chǔ)器單元Fe的閾值電壓到達(dá)第四目標(biāo)電壓VT4。在MSB編程操作期間,由于在耦接到未選中的位線BLo的串中生成的溝道升壓,耦接到未選中的位線BLo的未選中的存儲(chǔ)器單元Fo維持先前的狀態(tài)622而不被編程。第五步驟506參照?qǐng)D5、圖6C和圖7,對(duì)選中的頁(yè)Sel. PG執(zhí)行MSB擦除操作。執(zhí)行MSB擦除操作以擦除從存儲(chǔ)器單元624中選擇的、已在第三步驟504中被執(zhí)行了 LSB擦除操作的存儲(chǔ)器單元Fo,使得選中的存儲(chǔ)器單元Fo的閾值電壓具有第一狀態(tài)SI。MSB擦除操作可以根據(jù)ISPE法執(zhí)行。更具體地,在第五步驟506中,在第四步驟505中的選中的位線BLe是在第五步驟506中的未選中的位線BLe。因此,在第五步驟506中,向選中的位線BLo提供擦除許可電壓(例如,編程禁止電壓),并且向未選中的位線BLe提供擦除禁止電壓(例如,編程許可電壓)。在向位線BLe和BLo提供擦除許可電壓或擦除禁止電壓時(shí),向源極選擇線SSL提供斷開電壓,向漏極選擇線DSL提供接通電壓,并且向所有的字線WLO至WLn提供通過電壓Vpass0此時(shí),由于通過電壓Vpass和擦除許可電壓的緣故,在f禹接到選中的位線BLo的串中生成溝道升壓。換言之,溝道的電位升高。接著,當(dāng)向耦接到選中的頁(yè)Sel. PG的選中的字線WL2提供負(fù)擦除電壓Vpgm時(shí),由于溝道和選中的字線WL2之間的電位差的緣故,選中的存儲(chǔ)器單元Fo的電子退出到阱中。因此,選中的存儲(chǔ)器單元Fo的閾值電壓下降(634)。例如,負(fù)擦除電壓Vpgm可以是-O. IV至-5V,而通過電壓Vpass可以是7V至10V。為了防止溝道泄漏,向公共源極選擇線CSL提供電源電壓Vcc。在MSB擦除操作中,重復(fù)擦除操作和驗(yàn)證操作直至所有的選中的存儲(chǔ)器單元Fo的閾值電壓到達(dá)第一目標(biāo)電壓VT1。第一目標(biāo)電壓VTl被設(shè)定為低于參考電壓。如果參考電壓是0V,則第一目標(biāo)電壓VTl具有負(fù)電壓。如上所述,每個(gè)選中的存儲(chǔ)器單元被編程為具有高于參考電壓的目標(biāo)電壓或者被擦除為具有低于參考電壓的目標(biāo)電壓。因此,可以在不使用高的正編程電壓的情況下對(duì)選中的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程。因此,由于能夠防止編程操作中的相鄰的存儲(chǔ)器單元之間的干擾,因此編程和讀取操作可以更加可靠。此外,由于在編程操作中在選中的字線中使用低的編程電壓,因此可以防止發(fā)生干擾。因此,由于可以抑制編程操作中的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓的移位,因此編程和讀取操作可以更為可靠。權(quán)利要求
1.一種包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元塊的半導(dǎo)體裝置的操作方法,包括以下步驟 響應(yīng)于編程命令來選擇存儲(chǔ)器單元塊中的一個(gè); 執(zhí)行預(yù)編程操作和預(yù)擦除操作使得在選中的所述存儲(chǔ)器單元塊中包括的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓分布在第一正電壓和第一負(fù)電壓之間; 向第一組位線提供編程許可電壓并且向第二組位線提供編程禁止電壓,其中所述第一組位線和所述第二組位線互不包括;以及 向耦接到存儲(chǔ)器單元的選中的字線提供正編程電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的操作方法,其中,執(zhí)行所述預(yù)編程操作以升高來自選中的存儲(chǔ)器單元塊的存儲(chǔ)器單元中的具有擦除狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓,并且維持來自選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的存儲(chǔ)器單元中的具有編程狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的操作方法,其中,所述預(yù)編程操作包括以下步驟 向選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的位線提供所述編程許可電壓;以及 向耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的字線提供正預(yù)編程電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的操作方法,其中,執(zhí)行所述預(yù)擦除操作以降低來自選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的存儲(chǔ)器單元中的具有編程狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓,并且維持預(yù)編程的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的操作方法,其中,所述預(yù)擦除操作包括以下步驟 向耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的位線提供所述編程許可電壓;以及 向耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的字線提供負(fù)預(yù)擦除電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的操作方法,其中,當(dāng)向選中的所述字線提供正編程電壓時(shí),將通過電壓提供給剩余的字線。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的操作方法,還包括在提供所述正編程電壓之后,執(zhí)行負(fù)擦除操作,使得除選中的所述存儲(chǔ)器單元以外的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓達(dá)到負(fù)目標(biāo)電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的操作方法,其中,所述負(fù)擦除操作包括 向所述選中的字線提供負(fù)擦除電壓,以及 向選中的所述存儲(chǔ)器單元塊中的除所述選中的字線以外的字線提供通過電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的操作方法,還包括在執(zhí)行所述負(fù)擦除操作之前,在耦接到所述第二組位線的串中生成溝道升壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的操作方法,其中,通過向耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的字線提供正通過電壓來生成所述溝道升壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的操作方法,其中,所述編程許可電壓是接地電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的操作方法,其中,所述編程禁止電壓是電源電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的操作方法,其中,所述第一組位線耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元,而所述第二組位線耦接到剩余的存儲(chǔ)器單元。
14.一種包括已被執(zhí)行編程操作的多個(gè)存儲(chǔ)器單元塊的半導(dǎo)體裝置的操作方法,包括以下步驟 響應(yīng)于編程命令來選擇一個(gè)存儲(chǔ)器單元塊; 執(zhí)行預(yù)編程操作和預(yù)擦除操作使得在選中的所述存儲(chǔ)器單元塊中包括的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓分布在第一正電壓和第一負(fù)電壓之間;向第一組位線提供編程許可電壓并且向第二組位線提供編程禁止電壓,其中所述第一組位線和所述第二組位線互不包括; 執(zhí)行第一正編程操作,使得從存儲(chǔ)器單元中選擇的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓達(dá)到第一正目標(biāo)電壓;以及 執(zhí)行第二正編程操作,使得從存儲(chǔ)器單元中選擇的每個(gè)都具有達(dá)到所述第一正目標(biāo)電壓的閾值電壓的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓達(dá)到高于所述第一正目標(biāo)電壓的第二目標(biāo)電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的操作方法,其中,執(zhí)行所述預(yù)編程操作以升高來自選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的存儲(chǔ)器單元中的具有擦除狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓,并且維持來自選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的存儲(chǔ)器單元中的具有編程狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的操作方法,其中,所述預(yù)編程操作包括以下步驟 向選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的位線提供所述編程許可電壓;以及 向耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的字線提供正預(yù)編程電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的操作方法,其中,執(zhí)行所述預(yù)擦除操作以降低來自選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的存儲(chǔ)器單元中的具有編程狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓,并且維持預(yù)編程的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的操作方法,其中,所述預(yù)擦除操作包括 向耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的位線提供所述編程許可電壓;以及 向耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的字線提供負(fù)預(yù)擦除電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的操作方法,其中,所述第一正編程操作包括以下步驟 向耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元的選中的字線提供步進(jìn)上升的正編程電壓;以及 向所述選中的字線以外的字線提供通過電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的操作方法,其中,所述第一正編程操作包括重復(fù)正編程操作和驗(yàn)證操作,直至選中的所述存儲(chǔ)器單元的閾值電壓達(dá)到所述第一正目標(biāo)電壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的操作方法,其中,所述第二正編程操作包括 向所述選中的字線提供高于第一正編程電壓的步進(jìn)上升的正編程電壓;以及 向除所述選中的字線以外的字線提供所述通過電壓。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的操作方法,還包括執(zhí)行第一負(fù)擦除操作,使得來自選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的存儲(chǔ)器單元中的除選中的存儲(chǔ)器單元以外的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓達(dá)到第三負(fù)目標(biāo)電壓,其中在所述第一正編程操作和所述第二正編程操作之前執(zhí)行所述第一負(fù)擦除操作。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的操作方法,其中,所述第一負(fù)擦除操作包括 向耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元的選中的字線提供負(fù)擦除電壓;以及 向所述選中的字線以外的字線提供所述通過電壓。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的操作方法,其中,所述第一負(fù)擦除操作包括重復(fù)負(fù)擦除操作和驗(yàn)證操作,直至選中的所述存儲(chǔ)器單元的閾值電壓達(dá)到所述第三負(fù)目標(biāo)電壓。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的操作方法,還包括執(zhí)行第二負(fù)擦除操作,使得從存儲(chǔ)器單元中選擇的每個(gè)都具有達(dá)到所述第三負(fù)目標(biāo)電壓的閾值電壓的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓達(dá)到低于所述第三負(fù)目標(biāo)電壓的第四目標(biāo)電壓,其中在所述第二正編程操作之后執(zhí)行所述第二負(fù)擦除操作。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的操作方法,其中,所述第二負(fù)擦除操作包括以下步驟 向所述選中的字線提供低于所述第一負(fù)擦除電壓并且步進(jìn)下降的第二負(fù)擦除電壓,以及 向除所述選中的字線以外的字線提供通過電壓。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的操作方法,還包括在執(zhí)行所述第一負(fù)擦除操作之前在耦接到所述第二組位線的串中生成溝道升壓。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的操作方法,其中,通過向耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元塊的字線提供正通過電壓來生成所述溝道升壓。
29.根據(jù)權(quán)利要求14所述的操作方法,其中,所述編程許可電壓是接地電壓并且所述編程禁止電壓是電源電壓。
30.根據(jù)權(quán)利要求14所述的操作方法,其中,所述第一組位線耦接到選中的所述存儲(chǔ)器單元,而所述第二組位線耦接到剩余的存儲(chǔ)器單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元塊的半導(dǎo)體裝置的操作方法,包括以下步驟響應(yīng)于編程命令來選擇存儲(chǔ)器單元塊中的一個(gè);執(zhí)行預(yù)編程操作和預(yù)擦除操作,使得選中的存儲(chǔ)器單元塊中包括的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓分布在第一正電壓和第一負(fù)電壓之間;向第一組位線提供編程許可電壓并且向第二組位線提供編程禁止電壓,其中第一組位線和第二組位線互不包括;以及向選中的耦接到存儲(chǔ)器單元的字線提供正編程電壓。
文檔編號(hào)G11C7/22GK102760483SQ201210125459
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
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