專利名稱：閃存器件以及擦除閃存器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的操作，具體而言，本發(fā)明涉及閃存器件以 及擦除閃存器件的方法。
背景技術(shù)：
一般將半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件劃分為易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件和非易失性半導(dǎo)體 存儲(chǔ)器件。易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件具有較快的讀寫速度，但是在不施加外部 電源時(shí)，其存儲(chǔ)內(nèi)容就會(huì)丟失。相反，甚至在不施加外部電源時(shí)，非易失性 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件仍能保持存儲(chǔ)的內(nèi)容。因此，使用非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件 來存儲(chǔ)下述內(nèi)容無論有無電源都必須保持所述內(nèi)容。非易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ) 器件的例子是掩碼只讀存儲(chǔ)器(MROM)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)、可擦除 可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、以及電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)。通常，因?yàn)樵贛ROM、 PROM和EPROM中的擦除和寫操作相對(duì)困難， 所以普通用戶可能不能更新存儲(chǔ)器內(nèi)容。相反地，因?yàn)榭梢栽贓EPROM中執(zhí) 行電擦除和寫操作，所以EEPROM越來越廣泛地應(yīng)用于需要持續(xù)更新的系統(tǒng) 編程和輔助存儲(chǔ)器件中。與通常的EEPROM相比，閃存EEPROM特別地， 具有較高的集成度。因此，在高容量的輔助存儲(chǔ)器件中，閃存EEPROM特別 有用。在各種類型的閃存EEPROM中，與其它類型的閃存EEPROM相比， NAND類型的閃存EEPROM(在下文中，稱為NAND閃存)具有更高的集成度。 與此相反，NOR類型的閃存EEPROM(在下文中，稱為NOR閃存)具有相對(duì) 較低的集成度，但是其能夠執(zhí)行快速讀寫操作。將NOR閃存器件的單元陣列劃分為存儲(chǔ)器區(qū)域(例如，存儲(chǔ)區(qū)和存儲(chǔ)塊)。 根據(jù)這些存儲(chǔ)器區(qū)域來執(zhí)行NOR閃存器件的編程和擦除操作。例如，在擦除操作期間，通常按存儲(chǔ)塊來擦除閃存器件。特別地，在NOR閃存器件中，將6至10V的擦除電壓施加到一批存儲(chǔ)塊，并且將預(yù)先確定的-10V的負(fù)電壓施 加到字線以用于擦除。存儲(chǔ)單元的位線和公共源極線保持浮置狀態(tài)，以及當(dāng) 滿足上述偏置條件時(shí)，通過Fowler-Nordheim(F-N)隧道效應(yīng)來移除在浮置柵 極上注入的電子。在NOR閃存器件中，擦除操作特別重要。過擦除(over-erased)的單元可 能降低在相鄰存儲(chǔ)單元中的讀操作的可靠性。此外，當(dāng)在擦除操作后執(zhí)行一 系列的編程操作時(shí)，被過擦除的單元可能通過中斷相鄰存儲(chǔ)單元的平滑編程 操作而導(dǎo)致編程失敗。因此，被過擦除的存儲(chǔ)單元可能在讀操作期間引起錯(cuò) 誤，和/或中斷對(duì)相鄰存儲(chǔ)單元的編程操作。圖1是在常規(guī)NOR閃存器件中的被過擦除的單元的閾值電壓分布的圖。 參考圖1,已擦除的存儲(chǔ)單元的閾值電壓相應(yīng)于電壓分布10。理想的已擦除 的存儲(chǔ)單元的閾值電壓分布在閾值電壓V,b和閾值電壓V2之間(即分布11)。 具有在閾值電壓V,a和閾值電壓V,b之間的閾值電壓分布(即分布U(由陰影線 表示))的存儲(chǔ)單元是被過擦除的單元。具有在閾值電壓分布20中的閾值電壓 的存儲(chǔ)單元是編程的單元。盡管編程的存儲(chǔ)單元的閾值電壓分布與分布20相 對(duì)應(yīng)，但是無論何時(shí)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)多位數(shù)據(jù)，在多個(gè)閾值電壓分布的一個(gè)中 可以包括編程的存儲(chǔ)單元。圖2是顯示由于被過擦除的存儲(chǔ)單元導(dǎo)致的局限性的電路圖。參考圖2， 存儲(chǔ)單元MCO至MCX^連接到同一位線BL上。假定存儲(chǔ)單元MCO至 MC〈4〉也連接到同一公共源極線CSL上。在圖2中，存儲(chǔ)單元MC<0>、 MC<1〉 、 \10<3〉和MC〈^是被過擦除的存儲(chǔ)單元(由陰影線表示)。存儲(chǔ)單 元MCO被編程為非擦除狀態(tài)的其它閎值電壓狀態(tài)。在讀操作期間，選擇存 儲(chǔ)單元MC<2>，以便將讀電壓(大約4.SV)施加到選擇的存儲(chǔ)單元MOa〉的 字線Sel WL上。將0V電壓施加到其余的同時(shí)未被選擇的存儲(chǔ)單元MC<0>、 MC<1> 、 MC〈3〉和MC〈4〉的未選擇的字線Unsel WL上。這里，感測(cè)放大器3 0感測(cè)選擇的存儲(chǔ)單元MC<2〉中流動(dòng)的電流，以便 檢測(cè)編程數(shù)據(jù)。然而，當(dāng)被過擦除的存儲(chǔ)單元集中分布于特定區(qū)域中時(shí)，盡 管選擇的存儲(chǔ)單元MC〈2〉實(shí)際是關(guān)斷(OFF)單元，但是感測(cè)放大器30可能將 所選擇的存儲(chǔ)單元MC〈2〉檢測(cè)為接通(ON)單元。也就是說，因?yàn)楸贿^擦除的 存儲(chǔ)單元MCO、 MC<1> 、 MCX3〉和MC〈4〉是OFF單元，所以必須切斷公共源極線CSL和位線BL。然而，被過擦除的存儲(chǔ)單元MCO、 MC<1> 、 MCO和MCX4〉分別導(dǎo)致在0V的字線電壓中的泄漏電流11<0〉、 11<1〉、 11<3>和11<4>。從位線BL提供泄漏電流IIO〉、 11<1>、 11<3>和11<4>，以 感測(cè)所選擇的存儲(chǔ)單元MC<2>。因此，盡管選擇的存儲(chǔ)單元MCX2〉是OFF 單元，但是由于泄漏電流11<0〉、 11<1>、 11<3>和11<4>,感測(cè)放大器30可 能將所選擇的存儲(chǔ)單元MC〈2〉感測(cè)為0N單元。在被過擦除的單元集中分布 的特定單元陣列中經(jīng)常發(fā)生這種錯(cuò)誤。例如在下述文獻(xiàn)中公開了各種試圖解決由在閃存器件中的被過擦除的存 儲(chǔ)單元導(dǎo)致的上述缺陷的技術(shù)標(biāo)題為"SOFT PROGRAM AND SOFT PROGRAM VERIFY OF THE CORE CELLS IN FLASH MEMORY ARRAY"的 美國專利6,493,266、標(biāo)題為"MEMORY DEVICE AND METHOD USING POSITIVE GATE STRESS TO RECOVER OVER-ERASED CELL"的美國專利 6,967,873 、以及標(biāo)題為"NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY AND THRESHOLD VOLTAGE CONTROL METHOD THEREFOR"的美國專利 6,452,837,在此通過引用包括其內(nèi)容。然而，上述美國專利沒有解決在后(post)編程操作期間出現(xiàn)的閾值電壓增 加的問題。因此，傳統(tǒng)的閃存器件不能夠阻止在后編程操作期間產(chǎn)生的閾值 電壓的增力口。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種在閃存器件中擦除存儲(chǔ)單元的方法。該方法 包括對(duì)具有比第一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元執(zhí)行第一 后編程操作；并且對(duì)具有比第二編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單 元執(zhí)行第二后編程操作。所述第二編程驗(yàn)證電壓比第一編程驗(yàn)證電壓低。所述第 一 編程驗(yàn)證電壓可以是在擦除狀態(tài)中的閣值電壓分布的最低電壓。所述方法可以進(jìn)一步包括緊隨所述第 一后編程搡作執(zhí)行后編程驗(yàn)證操 作，以用于檢測(cè)被編程的具有比所述第 一編程-瞼證電壓低的闊值電壓的存儲(chǔ) 單元。當(dāng)后編程驗(yàn)證操作沒有^^測(cè)到被編程的具有比所述第一編程驗(yàn)證電壓 低的閾值電壓編程的存儲(chǔ)單元時(shí)，可能不執(zhí)行第二后編程操作。本發(fā)明的另 一方面提供一種在閃存器件中擦除存儲(chǔ)單元的方法。該方法包括執(zhí)行后編程操作以對(duì)具有比第一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除 存儲(chǔ)單元進(jìn)行編程；并且檢測(cè)具有比擦除狀態(tài)中閾值電壓分布的最高電壓高 的電壓的已擦除存儲(chǔ)單元。本發(fā)明可以進(jìn)一步包括對(duì)具有比第二編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已 4察除存儲(chǔ)單元執(zhí)行第二后編程操作。第二編程驗(yàn)證電壓可以比第 一編程驗(yàn)證 電壓低。并且，第一編程驗(yàn)證電壓可以是在擦除狀態(tài)中的閾值電壓分布的最 低電壓。高電壓高的閾值電壓時(shí)，閃存器件可被確定為有故障。本發(fā)明的另 一方面提供一種在閃存器件中擦除存儲(chǔ)單元的方法。該方法 包括選擇要對(duì)其執(zhí)行后編程操作的存儲(chǔ)單元，其中所選擇的存儲(chǔ)單元具有 比第一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓。利用比第一編程驗(yàn)證電壓低的第二編程 驗(yàn)證電壓對(duì)選擇的存儲(chǔ)單元執(zhí)行編程驗(yàn)證操作。檢測(cè)具有比在擦除狀態(tài)中的 閾值電壓分布的最高電壓高的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元。所述方法可以進(jìn)一步包括在選擇之前，擦除要對(duì)其執(zhí)行后編程操作的存 儲(chǔ)單元中的存儲(chǔ)單元。;險(xiǎn)測(cè)已擦除存儲(chǔ)單元可以包括對(duì)存儲(chǔ)單元執(zhí)行擦除驗(yàn)證操作。所述方 法可以進(jìn)一步包括當(dāng)檢測(cè)到被編程的具有比擦除狀態(tài)中閥值電壓分布的最高電壓高的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元時(shí)，基于擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果，確定 閃存器件是有故障的。并且，當(dāng)沒有檢測(cè)到被編程的具有比擦除狀態(tài)中闊值電壓分布的最高電壓高的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元時(shí)，基于擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果，可以結(jié)束擦除操作。檢測(cè)已擦除存儲(chǔ)單元可以進(jìn)一步包括對(duì)存儲(chǔ)單元執(zhí)行讀操作。讀操作可 以包括比擦除狀態(tài)中的閾值電壓分布的最高電壓高的字線電壓。并且本發(fā)明另一方面提供一種閃存器件，所述閃存器件包括具有多個(gè) 存儲(chǔ)單元的單元陣列；感測(cè)放大器，其連接到存儲(chǔ)單元的位線，以用于感測(cè) 在每個(gè)存儲(chǔ)單元中的編程數(shù)據(jù)；以及寫驅(qū)動(dòng)器，其連接到存儲(chǔ)單元的位線， 以用于提供編程數(shù)據(jù)給單元陣列。閃存器件的電壓發(fā)生器提供編程電壓、第 一編程驗(yàn)證電壓、低于第一編程驗(yàn)證電壓的第二編程驗(yàn)證電壓、以及高于第 一編程驗(yàn)證的擦除驗(yàn)證電壓中的至少一種電壓給選擇的存儲(chǔ)單元的字線?？?制邏輯電路控制電壓發(fā)生器和寫驅(qū)動(dòng)器，以對(duì)具有比第一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元執(zhí)行后編程操作，以及在擦除搡作期間檢測(cè)具有 比擦除狀態(tài)中閎值電壓分布的最高電壓高的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元。第 一編程驗(yàn)證電壓可以是指示存儲(chǔ)單元是否是被過擦除的字線電壓。在 驗(yàn)證操作提供第二編程驗(yàn)證電壓給選擇的存儲(chǔ)單元的字線之后，可以響應(yīng)于 控制電壓發(fā)生器以提供擦除驗(yàn)證電壓給存儲(chǔ)單元的字線的控制邏輯電路，檢 測(cè)具有比擦除狀態(tài)中的閾值電壓分布的最高電壓高的闞值電壓的已擦除存儲(chǔ) 單元。當(dāng)至少 一個(gè)存儲(chǔ)單元具有高于擦除驗(yàn)證電壓的閾值電壓時(shí)，控制邏輯電 路可以確定擦除失敗。并且，當(dāng)從存儲(chǔ)單元中讀取的數(shù)據(jù)與擦除狀態(tài)不對(duì)應(yīng) 時(shí)，控制邏輯電路可以確定擦除失敗。擦除驗(yàn)證電壓可以是在擦除狀態(tài)中用于讀數(shù)據(jù)的讀電壓，這樣讀電壓高 于擦除狀態(tài)中的闊值電壓分布的最高電壓。擦除驗(yàn)證電壓可以低于擦除狀態(tài) 中用于讀取數(shù)據(jù)的讀電壓。擦除驗(yàn)證電壓可以高于擦除狀態(tài)中的閾值電壓分布的最高電壓。存儲(chǔ)單元可以是NOR閃存單元。


包含附圖以描述本發(fā)明的典型實(shí)施例，所述附圖被包含在本說明書中， 并且構(gòu)成本說明書的一部分。將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中 圖1是被過擦除的單元的閾值電壓分布的示意圖； 圖2是示出被過擦除的單元的電路圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的、用于執(zhí)行擦除操作的閃存器件的 方框圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的后編程操作的示意圖；圖4B是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的用于后編程操作的驗(yàn)證操作的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的擦除驗(yàn)證電壓的示意圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的擦除處理的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的讀電壓的示意圖；以及圖8是示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的擦除處理的流程圖。
具體實(shí)施方式
將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，在附圖中，示出本發(fā)明的典型實(shí)施例。 然而，本發(fā)明可以各種不同的形式來體現(xiàn)，并且不應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明理解為僅僅 限于所描述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例作為例子，向本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員傳達(dá)本發(fā)明的思想。因此，對(duì)于本發(fā)明的一些實(shí)施例，沒有描述已知的 處理、單元和技術(shù)。貫穿附圖和撰寫的說明書，相同的附圖標(biāo)記將被用來指 代相同或相似的單元。通過各種描述的實(shí)施例來描述本發(fā)明的各種特征和功能，在這些實(shí)施例 中使用閃存器件作為例子。各種實(shí)施例包括擦除閃存器件的方法，其在后編 程操作期間防止過編程現(xiàn)象。此外，在擦除搡作之后，后編程搡作修復(fù)被過 擦除的存儲(chǔ)單元。圖3是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的執(zhí)行擦除操作的閃存器件100的方框圖。 參考圖3，在執(zhí)行擦除操作之后，閃存器件100執(zhí)行后編程操作。在后編程 期間，閃存器件100選擇和編程被過擦除的存儲(chǔ)單元。在后編程操作之后， 閃存器件100執(zhí)行附加的驗(yàn)證操作，其確定是否存在具有下述閾值電壓的單 元該閾值電壓由于后編程^燥作而增加。單元陣列110包括在字線WL和位線BL的交叉區(qū)域上形成的存儲(chǔ)單元 MC(未示出)。根據(jù)施加到選擇的字線WL的電壓，存儲(chǔ)單元MC被接通(ON) 或者關(guān)斷(OFF)。存儲(chǔ)單元MC的ON或者OFF狀態(tài)確定了所選擇的位線BL 的電流流動(dòng)。感測(cè)存儲(chǔ)單元MC的編程數(shù)據(jù)，并且通過感測(cè)位線電流而輸出。行解碼器120響應(yīng)于行地址而選擇單元陣列110的塊，并且選擇所選塊 的字線。行解碼器120被配置成通過行解碼器U0提供字線電壓Vers、 Vrd、 Vpgm和Vvfy給所選擇的字線，其中字線電壓Vers、 Vrd、 Vpgm和Vvfy分 別是由電壓生成器170的生成器171、 172、 173和174所提供的。列選擇電 路130響應(yīng)于列地址而選擇對(duì)應(yīng)于所選擇的列的位線BL。這樣，閃存器件 100使用行解碼器120和列選擇電路130來選擇排列成行和列的存儲(chǔ)單元 MC。感測(cè)放大器140電連接到單元陣列110的選擇的位線BL上。在擦除驗(yàn) 證操作期間，感測(cè)放大器140感測(cè)由列選擇電路130選擇的位線BL,并且傳 送感測(cè)結(jié)果給控制邏輯160。在讀操作期間，將讀電壓施加給每個(gè)單元的字 線，并且感測(cè)放大器140通過感測(cè)檢測(cè)到的位線電流來讀取數(shù)據(jù)。寫驅(qū)動(dòng)器150為了將編程數(shù)據(jù)寫入單元陣列110而建立位線電壓。為了執(zhí)行后編程操作，寫驅(qū)動(dòng)器150提供位線電壓給在擦除操作期間選擇的單元。控制邏輯160執(zhí)行驗(yàn)證操作以最小化施加到在后編程操作期間沒有被過 擦除的存儲(chǔ)單元的電壓應(yīng)力(voltage stress)?？刂七壿?60在被過擦除的單元 上執(zhí)行后編程操作，并且也控制電壓生成器170以提供驗(yàn)證電壓，這最小化 了正常的已擦除存儲(chǔ)單元的閾值電壓的增加。在后編程搡作期間，控制邏輯160控制電壓生成器170以提供在電壓Vla 和電壓V化之間的驗(yàn)證電壓V,c(圖4B),其中電壓V,a和電壓V,b與過擦除區(qū)域 相對(duì)應(yīng)。當(dāng)所有的具有分布在驗(yàn)證電壓V,c之下的閾值電壓的被過擦除存儲(chǔ) 單元被編程時(shí)，控制邏輯160執(zhí)行附加的驗(yàn)證操作以確認(rèn)是否存在通常根據(jù) 后編程操作擦除的存儲(chǔ)單元的閾值電壓增加。在可選的實(shí)施例中，可以通過 驗(yàn)證讀搡作或者通常的讀操作來執(zhí)行附加的驗(yàn)證操作。根據(jù)附加的驗(yàn)證操作， 根據(jù)后編程操作，通過感測(cè)閾值電壓的向上擴(kuò)大或者增加，可以防止下一讀 操作的錯(cuò)誤。電壓生成器170生成在附加的驗(yàn)證操作期間提供給選擇的字線的字線電 壓，其中所述附加的驗(yàn)證操作在后編程操作之后執(zhí)行。在控制邏輯l60的控 制下，電壓生成器170在后編程操作期間生成與過擦除區(qū)域相對(duì)應(yīng)的后編程 驗(yàn)證電壓V,e,并且提供所述后編程驗(yàn)證電壓V,e給選擇的字線。當(dāng)根據(jù)驗(yàn)證 讀操作執(zhí)行附加的驗(yàn)證操作時(shí)，電壓生成器no生成電壓V2，并且將其提供給所選擇的字線。當(dāng)根據(jù)正常讀操作執(zhí)行附加的驗(yàn)證操作時(shí)，電壓生成器no生成在通常的讀電壓V3和電壓V2之間的讀電壓Vrd，并將其提供給所選擇的字線。如上所述，執(zhí)行后編程和附加的驗(yàn)證操作，以便可以阻止由于后編程操 作所引起的閎值電壓的增加。圖4A和4B是示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的閃存器件的后編程操作的示 意圖。后編程操作或多或少增加了被過擦除的存儲(chǔ)單元的閾值電壓。后編程 操作沒有將所有存儲(chǔ)單元的閾值電壓提高到超過參考電壓Vlb。盡管存儲(chǔ)單元 的一部分仍然具有作為后編程操作的結(jié)果的低于參考電壓Vlb的閾值電壓， 但是不執(zhí)行附加的后編程操作。這在后編程操作期間最小化了由通常的已擦 除存儲(chǔ)單元所導(dǎo)致的電壓應(yīng)力。因此，降低了被過擦除的單元集中分布于特定區(qū)域中的可能性，從而得到期望的結(jié)果。參考圖4A，閾值電壓分布200是存儲(chǔ)單元的闊值電壓狀態(tài)的例子，其是。閾值電壓分布200包括具有比參考電壓V,b低的閾值電壓的存儲(chǔ)單元，其中的參考電壓V,b是由閾值電壓分布20I(由陰影線表示)表示的。這些存儲(chǔ)單元是被過擦除的存儲(chǔ)單元。通過后編程操作，被過擦除的存儲(chǔ)單元的閾值電壓分布201需要移動(dòng)到閾值電壓分布210。盡管在圖4A 中，被過擦除的存儲(chǔ)單元的閾值電壓分布201大于OV，但是本發(fā)明不限于該 范圍。也就是說，在沒有偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本發(fā)明的實(shí)施 例可以涉及具有低于OV的閾值電壓的被過擦除的存儲(chǔ)單元。閾值電壓分布 220是編程的存儲(chǔ)單元的閾值電壓范圍的例子。在圖4B中示出了后編程操作的示例性條件。特別地，用于后編程操作 的后編程驗(yàn)證電壓V,e分布在參考電壓V,a和參考電壓V化之間。閡值電壓分 布230表示由后編程操作形成的存儲(chǔ)器單元的分布。閾值電壓分布231(由陰 影線表示)表示在后編程操作之后沒有修復(fù)的被過擦除的單元。使用電壓Vlc 執(zhí)行在后編程操作之后執(zhí)行的編程驗(yàn)證操作，其中電壓Vd氐于參考電壓Vlb。 因此，盡管存在具有在電壓V,c和參考電壓V化之間分布的閾值電壓的附加存 儲(chǔ)單元，但是也完成了后編程操作。這樣的存儲(chǔ)單元可能被認(rèn)為是具有不良 單元屬性的存儲(chǔ)單元在后編程操作之后，所述存儲(chǔ)單元沒有被編程至參考 電壓V，b之上。因此，為了編程至超過參考電壓V,b的閾值電壓，需要將編程 脈沖(例如ISPP)的相對(duì)高的數(shù)字提供給字線。當(dāng)所有的存儲(chǔ)單元被編程時(shí)，由于編程電壓，未選擇的存儲(chǔ)單元引起電 壓應(yīng)力。然而，后編程操作是成功的，盡管閾值電壓分布的小部分?jǐn)U展到參 考電壓V化之下，但是大于后驗(yàn)證電壓Vlc。因?yàn)樵诤缶幊滩僮髌陂g設(shè)置的驗(yàn) 證電壓Vle,使不是后編程操作的目標(biāo)的正常的已擦除存儲(chǔ)單元的閾值電壓的 增加最小化。根據(jù)參考附圖所描述的后編程操作，通常整體增加了被過擦除的存儲(chǔ)單 元的閾值電壓。盡管并不是所有被過擦除的存儲(chǔ)單元都能完全校正，但是， 也完成編程操作。根據(jù)本發(fā)明的用于后編程操作的驗(yàn)證操作，最小化了在存 儲(chǔ)單元上的電壓應(yīng)力。因此,執(zhí)行后編程操作的方法最小化了在已擦除存儲(chǔ) 單元中的閾值電壓增加，以至于可以獲取足夠的讀余量。圖5是示出根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的擦除驗(yàn)證電壓的示意圖。參考圖5， 如上所述，在后編程操作之后，閃存器件執(zhí)行擦除驗(yàn)證操作。更具體地，在擦除驗(yàn)證搡作期間，將參考電壓V2作為驗(yàn)證電壓施加到存儲(chǔ)單元的字線。當(dāng)已擦除存儲(chǔ)單元具有高于參考電壓V2的閾值電壓狀態(tài)時(shí)，擦除操作被確定為 已失敗。然而，如圖5所示，當(dāng)所有的被擦除存儲(chǔ)單元都具有低于閾值電壓 V2的閾值電壓狀態(tài)時(shí)，擦除操作被確定為已成功。例如，可以通過圖3的控制邏輯160執(zhí)行擦除驗(yàn)證操作。圖6是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的流程圖，其中閃存器件執(zhí)行擦除驗(yàn)證操 作。參考圖6，當(dāng)響應(yīng)于擦除命令而選擇要擦除的塊時(shí)，本實(shí)施例的擦除操 作開始。例如，在操作S10中，通常的擦除操作施加-10V的負(fù)電壓到選擇的 存儲(chǔ)單元的字線，并且施加6-8V電壓到批區(qū)域(bulki.egion)。在操作S20中，當(dāng)將擦除驗(yàn)證電壓V2提供給字線時(shí)，擦除驗(yàn)證已擦除的 存儲(chǔ)單元。如下所述，擦除驗(yàn)證電壓V2與在后編程操作之后提供的擦除驗(yàn)證 電壓相同。作為擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果，當(dāng)確定選擇的存儲(chǔ)單元的閾值電壓小 于擦除驗(yàn)證電壓V2時(shí)，擦除操作通過(S30-是)，并且操作進(jìn)行到第一后編程 操作S40。然而，當(dāng)存在具有高于擦除驗(yàn)證電壓V2的閾值電壓的存儲(chǔ)單元時(shí)， 擦除操作沒有通過(S30-否)，并且重復(fù)擦除操作，返回到操作SIO。在擦除操作成功完成后，執(zhí)行第一后編程操作S40,以提高被過擦除的 存儲(chǔ)單元的閾值電壓。對(duì)于第一后編程操作S40，選擇具有低于參考電壓Vlb 的閾值電壓的存儲(chǔ)單元。在操作S40中，將編程電壓施加到字線，以將被過 擦除的存儲(chǔ)單元編程至超過參考電壓Vlb。在針對(duì)第一后編程操作施加編程電 壓之后，在操作S50中對(duì)被過擦除的存儲(chǔ)單元進(jìn)行編程驗(yàn)證，以確定其是通 過還是失敗。使用驗(yàn)證電壓V,b來執(zhí)行編程驗(yàn)證操作S50。當(dāng)在操作S60中確定緊隨后編程操作之后所有存儲(chǔ)單元的閾值電壓被編 程至參考電壓V,b之上時(shí)，存儲(chǔ)單元通過并且第一后編程操作是成功的(S60-是)，因此擦除操作完成。然而，當(dāng)在操作S60中確定不是所有的存儲(chǔ)單元都 具有大于參考電壓V,b的閾值電壓，那么后編程操作沒有通過(S60-否)，并且 本實(shí)施例的驗(yàn)證操作繼續(xù)下去。在操作S70中，為重新編程而選擇有故障的存儲(chǔ)單元(即，具有小于V化 的閾值電壓的存儲(chǔ)單元)。在第二后編程操作S80中，將用于重新編程的編程 電壓施加到被確定為已失敗的每個(gè)存儲(chǔ)單元的字線。在操作S90中，使用驗(yàn) 證電壓Vle來驗(yàn)證重新編程的存儲(chǔ)單元。根據(jù)驗(yàn)證的結(jié)果，具有低于驗(yàn)證電 壓V,c的閾值電壓的存儲(chǔ)單元被確定為已失敗(S100-否)。在操作SllO中再次 選擇失敗的存儲(chǔ)單元，并且重復(fù)后編程操作S80。然而，在操作S120中，根據(jù)本發(fā)明的擦除方法，在驗(yàn)證電壓V,c上成功重新編程的存儲(chǔ)單元通過(S100-是)，并且將其繼續(xù)擦除驗(yàn)證。更具體地，使 用擦除驗(yàn)證電壓V2來執(zhí)行擦除驗(yàn)證操作。擦除驗(yàn)證操作確定何時(shí)閾值電壓由于后編程操作而增加至擦除驗(yàn)證電壓V2之上。特別地，盡管第二后編程操作提高了被過擦除存儲(chǔ)單元中的較低閾值電壓的較低端，但是第二后編程操作也導(dǎo)致了對(duì)沒有被選擇用于第二后編 程操作的存儲(chǔ)單元的電壓應(yīng)力。因此，在擦除狀態(tài)中的閾值電壓分布可能會(huì) 向上偏移得過高，這樣會(huì)影響正常擦除的存儲(chǔ)單元的鬮值電壓。因此，擦除驗(yàn)證操作S121確定存儲(chǔ)單元的閾值電壓是否已過分增加或者 向上偏移。增加的閾值電壓減少了存儲(chǔ)單元的讀余量，由此大大地降低了讀 操作的可靠性。當(dāng)在第二后編程操作期間未選擇的存儲(chǔ)單元具有超過擦除驗(yàn) 證電壓V2的閾值電壓時(shí)，存儲(chǔ)器件被確定為已失敗(S122-否)，并且在操作 130中，存儲(chǔ)器件被認(rèn)為是有故障的。然而，當(dāng)不存在具有高于擦除驗(yàn)證電 壓V2的閾值電壓的存儲(chǔ)單元時(shí)，存儲(chǔ)器件被確定為已通過(S122-是)，并且常 用的擦除操作已經(jīng)成功完成。根據(jù)在級(jí)(stage)中執(zhí)行的上述擦除操作，后編程操作最小化了在所選擇 的存儲(chǔ)單元上的壓力。此外，擦除操作包括擦除驗(yàn)證操作以驗(yàn)證是否較高闊 值電壓由于后編程操作而增加。根據(jù)這些操作，可以最小化較低閾值電壓的壓的存儲(chǔ)單元，所以增加了讀操作的可靠性。圖7是示出根據(jù)本發(fā)明另一典型實(shí)施例的讀電壓的示意圖。參考圖7， 使用讀電壓(例如3V),通過正常讀操作可以完成擦除驗(yàn)證操作。通常，相比 于驗(yàn)證操作，相對(duì)快地執(zhí)行讀操作。使用高于擦除驗(yàn)證操作的參考電壓V2 的讀電壓來執(zhí)行讀操作，其為擦除驗(yàn)證搡作提供預(yù)定的余量。圖8是根據(jù)本發(fā)明典型實(shí)施例的流程圖，其中閃存器件基于正常讀操作 來執(zhí)行擦除驗(yàn)證操作。參考圖8,當(dāng)響應(yīng)于擦除命令而選擇要擦除的塊時(shí)， 擦除操作開始。例如，在操作S200中，例如通過施加-10V的負(fù)電壓到所選 擇的存儲(chǔ)單元的字線上，擦除通常的NOR閃存器件，以及將6-8V的電壓施 加到批區(qū)域中。在操作S210中，使用擦除驗(yàn)證電壓V2，對(duì)根據(jù)上述偏置條件而被施加 擦除電壓的存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除驗(yàn)證。擦除驗(yàn)證操作S210檢測(cè)擦除的存儲(chǔ)單元的閾值電壓是否已經(jīng)偏移到了正常的擦除電平。作為擦除驗(yàn)證操作S210的結(jié) 果，當(dāng)確定所選擇的存儲(chǔ)單元的閾值電壓小于擦除驗(yàn)證電壓V2時(shí)，擦除操作通過(S220-是)，并且處理進(jìn)行到后編程操作S230。然而，當(dāng)在操作S220中 確定存在具有閾值電壓高于擦除驗(yàn)證電壓V2的存儲(chǔ)單元時(shí)，擦除操作沒有通 過(S220-否)，并且重復(fù)擦除操作，返回操作S200。一旦擦除操作完成(S220-是)，執(zhí)行第一后編程操作S230,以提高過擦除 的存儲(chǔ)單元的閾值電壓。對(duì)于第一后編程操作S230，選擇具有低于參考電壓 Vlb的閾值電壓的存儲(chǔ)單元。將編程電壓施加到被過擦除的存儲(chǔ)單元的字線 上，所述被過擦除的存儲(chǔ)單元被編程至超過參考電壓Vlb。很明顯，在操作 S230中的編程電壓可以是通常的編程電壓，或者將編程電壓軟編程成為具有 低于通常編程電壓的電壓。在為第 一后編程操作S230施加編程電壓之后，在編程驗(yàn)證操作S240中 使用驗(yàn)證電壓V,b來驗(yàn)證被過擦除的存儲(chǔ)單元。緊隨第一后編程操作S230， 當(dāng)在操作S240中確定所有存儲(chǔ)單元的閾值電壓被編程至參考電壓V化之上 時(shí)，存儲(chǔ)器單元通過，并且第一后編程操作成功(S250-是)，因此，擦除操作 就完成了。然而，當(dāng)在操作S250中確定不是所有的存儲(chǔ)單元都具有在參考 電壓V化上的閾值電壓，后編程操作沒有通過(S250-否)，并且本實(shí)施例的驗(yàn) 證操作繼續(xù)下去。特別地，在操作S260中選擇失敗的存儲(chǔ)單元以用于重新編 程，并且基于驗(yàn)證電壓V,e，接著在所選擇的存儲(chǔ)單元上執(zhí)行第二后編程操作 S270。在第二后編程操作S270中，將編程電壓施加到失敗的存儲(chǔ)單元的字線， 以用于重新編程。在操作S280中使用驗(yàn)證電壓Vk，驗(yàn)證重新編程的存儲(chǔ)單 元。根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果，具有閾值電壓低于驗(yàn)證電壓Vlc的存儲(chǔ)單元被確定為已 失敗(S290-否)。在搡作S300中再次選擇這些失敗的存儲(chǔ)單元，以用于在操作 S270中的重新編程。然而，被編程具有超過驗(yàn)證電壓Vle的電壓的存儲(chǔ)單元通過(S290-是)， 并且在操作S310中通過本實(shí)施例的讀操作來進(jìn)行檢測(cè)。特別地，如上討論的 使用擦除驗(yàn)證電壓來執(zhí)行的驗(yàn)證操作，由于附加的通過/失敗邏輯，其在驗(yàn)證 速度上受到限制。然而，讀操作可以忽略這些操作，這增加了驗(yàn)證速度。在圖7中描述了用于讀搡作的字線電壓的幅度。與在擦除階段用于讀數(shù) 據(jù)的讀電壓V3相關(guān)地選擇用于擦除驗(yàn)證操作S311的讀電壓Vrd。使用的作為驗(yàn)證電壓的讀電壓Vrd是在讀電壓V3和用于擦除驗(yàn)證操作的驗(yàn)證電壓V2 之間。這樣為讀操作提供了余量。當(dāng)存在被編程具有超過讀電壓Vrd的電壓的存儲(chǔ)單元時(shí)，存儲(chǔ)單元被確 定為已失敗(S312-否)，并且存儲(chǔ)器件在操作S320中被確定為有故障。當(dāng)不存 在在讀電壓Vrd之上被編程的存儲(chǔ)單元時(shí)，存儲(chǔ)器件被確定為擦除成功(3312-是)，并且通常的擦除操作結(jié)束了。特別地，當(dāng)存在具有閾值電壓高于讀電壓 Vrd的存儲(chǔ)單元時(shí)，讀數(shù)據(jù)包括ON存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。然而，當(dāng)選擇用于擦除 的存儲(chǔ)單元包括讀數(shù)據(jù)時(shí)，其中讀數(shù)據(jù)在讀操作期間通過讀電壓Vrd指示OFF 單元，這可以被確定為擦除成功。根據(jù)上述的在級(jí)中執(zhí)行的擦除操作，后編程操作最小化了在選擇的存儲(chǔ) 單元上的壓力。此外，擦除搡作包括讀操作來驗(yàn)證是否較高的閾值電壓由于 后編程而增加。根據(jù)這些操作，可以最小化較低閾值電壓的擴(kuò)展。此外，因 為擦除操作可以驗(yàn)證是否存在具有閾值電壓超過較高閾值電壓的存儲(chǔ)單元， 因此可以實(shí)現(xiàn)讀操作和下 一 編程操作的可靠性。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在后編程操作之后，具有擦除操作的閃存 器件切斷或者檢測(cè)到閾值電壓的增加，這樣可以實(shí)現(xiàn)可靠的操作。雖然已參考典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變和修改。因此， 應(yīng)當(dāng)明白，上述實(shí)施例不是限制性的，而是說明性的。
權(quán)利要求
1、一種在閃存器件中擦除多個(gè)存儲(chǔ)單元的方法，該方法包括對(duì)具有比第一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除的存儲(chǔ)單元執(zhí)行第一后編程操作；并且對(duì)在具有比第二編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除的存儲(chǔ)單元執(zhí)行第二后編程操作，其中所述第二編程驗(yàn)證電壓比所述第一編程驗(yàn)證電壓低。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一編程驗(yàn)證電壓是在擦除狀態(tài) 中的閾值電壓分布的最低電壓。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括:緊隨所述第一后編程操作執(zhí)行后編程驗(yàn)證操作，以用于檢測(cè)被編程的具 有比第 一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的存儲(chǔ)單元。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，當(dāng)后編程驗(yàn)證操作沒有檢測(cè)到被編 程的具有比第一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的存儲(chǔ)單元時(shí)，不執(zhí)行第二后編 程操作。
5、 一種在閃存器件中擦除多個(gè)存儲(chǔ)單元的方法，該方法包括 執(zhí)行后編程搡作以對(duì)具有比第 一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元進(jìn)行編程；并且檢測(cè)具有比擦除狀態(tài)中的閾值電壓分布的最高電壓高的電壓的已擦除存 儲(chǔ)單元。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)具有比第二編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元執(zhí)行第二后 編程操作，其中第二編程驗(yàn)證電壓比第 一 編程驗(yàn)證電壓低。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，第一編程驗(yàn)證電壓是在擦除狀態(tài)中 的閾值電壓分布的最低電壓。
8、 如權(quán)利要求5所述的方法，其中，當(dāng)檢測(cè)到的存儲(chǔ)單元是被后編程有 高于擦除狀態(tài)中閾值電壓分布的最高電壓的閾值電壓時(shí)，閃存器件被確定為 有故障。
9、 一種在閃存器件中擦除多個(gè)存儲(chǔ)單元的方法，該方法包括選擇要對(duì)其執(zhí)行后編程操作的存儲(chǔ)單元，其中選擇的存儲(chǔ)單元具有比第一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓；利用比第一編程驗(yàn)證電壓低的第二編程驗(yàn)證電壓對(duì)選擇的存儲(chǔ)單元執(zhí)行編程驗(yàn)證操作；以及檢測(cè)具有比在擦除狀態(tài)中閾值電壓分布的最高電壓高的閾值電壓的已擦 除存儲(chǔ)單元。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括在選擇要在其上執(zhí)行后編程操作的存儲(chǔ)單元之前，擦除所述存儲(chǔ)單元。
11、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，檢測(cè)已擦除存儲(chǔ)單元包括 在存儲(chǔ)單元上執(zhí)行擦除驗(yàn)證操作。
12、 如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)存在檢測(cè)到的被編程的具有比擦除狀態(tài)中閾值電壓分布的最高電壓高 的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元時(shí)，基于擦除驗(yàn)證操作結(jié)果，確定閃存器件是 有故障的。
13、 如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括當(dāng)不存在檢測(cè)到的具有比擦除狀態(tài)中閾值電壓分布的最高電壓高的閾值 電壓的已擦除存儲(chǔ)單元時(shí)，基于擦除驗(yàn)證操作結(jié)果，結(jié)束擦除操作。
14、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，檢測(cè)已擦除存儲(chǔ)單元包括 在存儲(chǔ)單元上執(zhí)行讀操作。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，讀操作包括字線電壓，其中該字 線電壓高于在擦除狀態(tài)中閾值電壓分布的最高電壓。
16、 一種閃存器件，包括 包括多個(gè)存儲(chǔ)單元的單元陣列；感測(cè)放大器，其連接到存儲(chǔ)單元的位線，用于感測(cè)在每個(gè)存儲(chǔ)單元中的 編程的數(shù)據(jù)；寫驅(qū)動(dòng)器，其連接到存儲(chǔ)單元的位線，用于提供編程數(shù)據(jù)給單元陣列； 電壓發(fā)生器，用于提供編程電壓、第一編程驗(yàn)證電壓、低于第一編程驗(yàn)證電壓的第二編程驗(yàn)證電壓、以及高于第一編程驗(yàn)證的擦除驗(yàn)證電壓中的至少一種電壓給選擇的存儲(chǔ)單元的字線；以及控制邏輯，用于控制電壓發(fā)生器和寫驅(qū)動(dòng)器，以對(duì)具有比第一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元執(zhí)行后編程操作，以及在擦除操作期間檢測(cè)具有比擦除狀態(tài)中閾值電壓分布的最高電壓高的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ) 單元。
17、 如權(quán)利要求16所述的閃存器件，其中，第一編程驗(yàn)證電壓是字線電壓，該字線電壓指示存儲(chǔ)單元是否被過擦除。
18、 如權(quán)利要求16所述的閃存器件，其中，在驗(yàn)證操作提供第二編程驗(yàn) 證電壓給選擇的存儲(chǔ)單元的字線之后，響應(yīng)于控制電壓發(fā)生器以提供擦除驗(yàn) 證電壓給存儲(chǔ)單元的字線的控制邏輯，檢測(cè)具有比在擦除狀態(tài)中閾值電壓分 布的最高電壓高的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元。
19、 如權(quán)利要求18所述的閃存器件，其中，當(dāng)至少一個(gè)存儲(chǔ)單元具有高 于擦除驗(yàn)證電壓的閾值電壓時(shí)，控制邏輯確定擦除失敗。
20、 如權(quán)利要求18所述的閃存器件，其中，當(dāng)從存儲(chǔ)單元中讀取的數(shù)據(jù) 與擦除狀態(tài)不對(duì)應(yīng)時(shí)，控制邏輯確定擦除失敗。
21、 如權(quán)利要求20所述的閃存器件，其中，擦除驗(yàn)證電壓是用于在擦除 狀態(tài)中讀取數(shù)據(jù)的讀電壓，其中該讀電壓高于在擦除狀態(tài)中閾值電壓分布的 最高電壓。
22、 如權(quán)利要求20所述的閃存器件，其中，擦除驗(yàn)證電壓低于在擦除狀態(tài)中用于讀取數(shù)據(jù)的讀電壓。
23、 如權(quán)利要求22所述的閃存器件，其中，擦除驗(yàn)證電壓高于在擦除狀態(tài)中閾值電壓分布的最高電壓。
24、 如權(quán)利要求16所述的閃存器件，其中，存儲(chǔ)單元包括NOR閃存單元。
全文摘要
提供了在閃存器件中擦除存儲(chǔ)單元的閃存器件和方法。對(duì)具有比第一編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元執(zhí)行第一后編程操作。對(duì)具有比第二編程驗(yàn)證電壓低的閾值電壓的已擦除存儲(chǔ)單元執(zhí)行第二后編程操作。第二編程驗(yàn)證電壓比第一編程驗(yàn)證電壓低。
文檔編號(hào)G11C16/06GK101241760SQ20071030629
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者李政禹, 金大漢 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社