專利名稱：在存儲(chǔ)器裝置中恢復(fù)超擦比特的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器裝置，更具體地說，涉及一種在存儲(chǔ)器裝置中恢復(fù)超擦(overerased)比特的方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的每單元單個(gè)比特的存儲(chǔ)器裝置中，存儲(chǔ)器單元采取導(dǎo)通態(tài)或截止態(tài)這兩個(gè)信息存儲(chǔ)態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)。或?yàn)閷?dǎo)通、或?yàn)榻刂?，這樣的組合定義了信息的一個(gè)比特。在雙電平存儲(chǔ)器的讀出操作中，由于這單元只能具有兩個(gè)不同的閾電壓值，Vt，所以只需檢測(cè)所針對(duì)的晶體管是否是通導(dǎo)的。而這一點(diǎn)通常是通過把流經(jīng)偏置有預(yù)定的漏到源和柵到源電壓的存儲(chǔ)器晶體管的電流與在相同偏壓條件下的流經(jīng)參考晶體管的電流作比較，或者是直接通過電流模式的檢測(cè)，或者是在電流到電壓的轉(zhuǎn)換之后通過電壓模式檢測(cè)而完成的。
在編程典型的每單元單一比特的瞬時(shí)存儲(chǔ)器單元中，把高電位(諸如，比如約9-12伏)加到該單元的控制柵極，把源端接地，把漏端接上大約為5V的電壓。這個(gè)操作可在陣列中通過有選擇地把脈沖加到連接控制柵極的字線，并把偏壓加到連接漏極的比特線來完成。這個(gè)作為編程瞬時(shí)存儲(chǔ)器單元的熱電子注入法在本領(lǐng)域中通常是熟知的。熱電子注入被用于在浮置柵極中移動(dòng)電荷，從而改變浮置柵極晶體管的閾電壓。通過把高電壓設(shè)置到控制柵極，這就產(chǎn)生電子在溝通中滾動(dòng)，并把一些熱電子注入到浮置柵極并改變浮置柵極的電位使其更負(fù)。所以，注入往往會(huì)飽和而浮置柵極晶體管的閾電壓隨之發(fā)生相同的趨向。通過在它的控制柵極上設(shè)置(例如，約4-6V)工作電壓和在漏極上設(shè)置0.5-1V。就可讀出即檢測(cè)到存儲(chǔ)器單元晶體管的狀態(tài)。然后檢測(cè)在源和漏之間流動(dòng)的電流電平來決定該單元處于哪個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)。
對(duì)多電平存儲(chǔ)器裝置的編程和檢測(cè)方案更為復(fù)雜，一般來說，需要2n-1個(gè)電壓參考，此處n是存儲(chǔ)于單元中的比特的數(shù)目。參考圖9，示出具有對(duì)應(yīng)于具有三個(gè)電壓參考的四個(gè)存儲(chǔ)電平的每單元兩個(gè)比特的現(xiàn)有技術(shù)的多電平存儲(chǔ)器單元的示例。由二進(jìn)位數(shù)字11代表的第一存儲(chǔ)電平12是處在該存儲(chǔ)單元中沒有電荷的狀態(tài)。由二進(jìn)位數(shù)字00代表在該存儲(chǔ)單元中被全部充以電荷的存儲(chǔ)電平124。(在本文及整個(gè)討論中使用術(shù)語“無電荷 ”和“被全部充以電荷”，為了解釋的目的，并不企圖加以限制。例如，(11)態(tài)可具有少量的電荷，而(00)態(tài)可具有少于絕對(duì)最大電荷數(shù)的適量電荷數(shù)。)在未充電態(tài)(11)121和全部充電態(tài)(00)124之間中，是由二進(jìn)位數(shù)字10來代表的第一中間電平122，在這狀態(tài)中，該存儲(chǔ)器單元具有少量的電荷，而由二進(jìn)位數(shù)字01來代表的第二中間電平123，在這狀態(tài)中，該存儲(chǔ)器單元具有比10態(tài)多的電荷，但又不是被全部充電的。在存儲(chǔ)器單元的各存儲(chǔ)狀態(tài)之間中所示出的閾電壓(Vt)代表在存儲(chǔ)單元狀態(tài)之間躍遷所需的閾電壓。如所討論的，對(duì)具有四個(gè)存儲(chǔ)電平的兩比特的單元來說，有三個(gè)電壓參考，111，112，113。例如，在2.5V閾電壓處，存儲(chǔ)態(tài)是在參考電平111處，此處，該單元的狀態(tài)將從11態(tài)躍遷到10態(tài)。在電壓閾值＝3.5V處，該存儲(chǔ)器單元是在參考電平112處，此處，該單元的狀態(tài)將從10態(tài)躍遷到01態(tài)。而在電壓閾值＝4.5V處。該存儲(chǔ)器單元是在參考電平113處，此外，該單元的狀態(tài)將從01態(tài)躍遷到00態(tài)。在圖9中所示的閾電壓值僅是說明性的，而Vt的實(shí)際值將取決于存儲(chǔ)器單元的結(jié)構(gòu)。
在實(shí)現(xiàn)多電平非永久性存儲(chǔ)器單元中的主要困難之一是能夠精確地編程該單元，就是說，在該單元晶體管的浮置柵極上設(shè)置為獲得恰好是閾電壓的目標(biāo)值所需的電荷數(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，用于處理精確的電荷放置問題的常見方法是通過采用逐個(gè)單元地編程并驗(yàn)證的方法。在編程和驗(yàn)證方法中，把編程操作分為若干個(gè)單獨(dú)的步驟，而在每次步驟之后檢測(cè)該單元，確定是否獲得該目標(biāo)閾電壓，如果不是這個(gè)情況，則繼續(xù)編程。因?yàn)樵诰幊唐陂g各個(gè)單元被獨(dú)立地控制，所以這技術(shù)能使整個(gè)字節(jié)乃至幾個(gè)字節(jié)同時(shí)編程。該過程保證了達(dá)到具有由在有限編程步驟的使用中因有的量化所允許的精確度的目標(biāo)Vt。但是，這個(gè)過程可以是很長的，并必須由在芯片上的邏輯電路系統(tǒng)所控制。


圖10圖示說明一種典型的編程和驗(yàn)證技術(shù)。如圖10所示，存儲(chǔ)器單元的編程是通過一編程和驗(yàn)證電壓脈沖的交替序列來實(shí)現(xiàn)的。各編程脈沖的電壓130相對(duì)于時(shí)間132遞增化提高，直至達(dá)到所需的目標(biāo)電壓時(shí)為止。在整個(gè)編程過程中，驗(yàn)證脈沖的電壓電平保持不變。例如，如圖所示，在第一驗(yàn)證脈沖151之后，實(shí)現(xiàn)了第一編程脈沖141，然后是驗(yàn)證脈沖152。接著施加遞增地提高的電位的編程脈沖142，繼之以驗(yàn)證中53，繼之以第三編程脈沖143，它的電壓從前面的編程步驟已提高，繼之以下一個(gè)驗(yàn)證脈沖154，等等，直至施加最后的編程電壓147，以使該單元能達(dá)到所需存儲(chǔ)狀態(tài)的閾電壓時(shí)為止。正如可在圖10中看到的，圖的形狀如一階梯，因此在本領(lǐng)域中，這編程方法一般被稱為階梯形柵電壓斜臺(tái)編程。這種階梯方法在包括，例如，美國專利第5,043,940；5,268,870；5,293,560；和5,434,825號(hào)的多個(gè)專利中有描述。
瞬時(shí)存儲(chǔ)器單元的電擦除通常是加到存儲(chǔ)器陣列整個(gè)部分的綜合操作。各部分具有它自己的內(nèi)部源線和它自己的用于變換該線的電路系統(tǒng)。為完成擦除，在該單元的源極和浮動(dòng)?xùn)艠O之間提供高的電場(chǎng)，造成用富勒-諾特海姆(Fowler-Nordheim)隧道從該單元浮置柵極的負(fù)電荷抽取。一般來說，通過在浮置柵極上設(shè)置諸如-10V的高負(fù)電壓，并在源極上設(shè)置諸如6V的正電壓來完成擦除操作。
圖11圖示說明對(duì)多電平存儲(chǔ)器裝置的理想閾電壓分布。對(duì)各存儲(chǔ)電平的Vt分布是在典型的呈鈴形的曲線之中，在單元分布曲線的中央處的目標(biāo)Vt處具有最大數(shù)的單元，且單元數(shù)隨著電壓從目標(biāo)Vt在兩側(cè)離開時(shí)而減少。對(duì)狀態(tài)10，01，和00的單元分布曲線172，173，174來說，彼此是類似的，且對(duì)11態(tài)的曲線171，則彼此更加緊貼。這是因?yàn)閷?duì)11態(tài)的曲線171來說是由擦除機(jī)制造成的，由于11態(tài)是被擦除的狀態(tài)，而其它態(tài)10，01，00是由程序算法造成的。這Vt分布除了有一個(gè)擦除態(tài)和僅有一個(gè)編程態(tài)之外，對(duì)單一比特的存儲(chǔ)器裝置是類似的。
在擦除瞬時(shí)存儲(chǔ)器單元中的諸問題之一是單元電流分布并不是一致的這個(gè)事實(shí)。由于在氧化物厚度，與晶片中心有關(guān)的模片位置，及其它的這種因素方面的變化，所以并不是每個(gè)存儲(chǔ)器單元在相同的閾電壓下擦除。所以，因?yàn)槟承┐鎯?chǔ)器單元比其它的擦除得快，因此成為擦除得較快的存儲(chǔ)器單元可變得超擦。這是因?yàn)樵谒矔r(shí)存儲(chǔ)器中的擦除機(jī)制不會(huì)通過它本身而停止；只要把擦除電壓加到存儲(chǔ)器單元，電子從浮置柵極不斷地被移走，而擦除電壓不會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候被停止。由于擦除操作在繼續(xù)著，直至在這部分中的所有擦除的全部存儲(chǔ)器單元已被擦除時(shí)為止，所以某些存儲(chǔ)器單元將超擦。
圖12圖示說明了超擦比特的概念。單元分布曲線171代表理想的曲線，在該曲線中，目標(biāo)閾電壓186(或在該閾電壓，大多數(shù)單元隨著擦除操作而結(jié)束)是2V。不足擦除的閾電壓185，即最大閾電壓，在這電壓上單元被看作為待擦除，被示出為2.5V。超擦閾電壓184被示出為1.5V。如在上面解釋的那樣，當(dāng)擦除存儲(chǔ)器單元的大陣列時(shí)，要控制這單元分布是困難的。時(shí)常，分布曲線應(yīng)是更如曲線181。如果是這樣，在這陣列中，由于比其它存儲(chǔ)器單元已被較快擦除的單元的結(jié)果，許多存儲(chǔ)器單元183已被超擦。因?yàn)椴脸龣C(jī)制在工作著，直至在陣列中的最后存儲(chǔ)器被擦除到在不足擦除閾電壓185的范圍之外時(shí)為止，這些較快的單元183成為被超擦。
存儲(chǔ)器單元的超擦并不合乎需要，且可以是故障的隱患原因，因?yàn)槿绻斜缓谋M的單元，則當(dāng)連接到被耗盡單元的相同比特線的所有單元將被讀成一個(gè)“1”，而與該單元的實(shí)際存儲(chǔ)信息無關(guān)，所以存儲(chǔ)器陣列不能被正確地讀出。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已發(fā)展了各種軟編程的技術(shù)來解決由恢復(fù)超擦比特引起的問題。例如，可在字線上加一諸如，比如1.5V的小的恒定電壓，然后，可實(shí)行軟編程的操作使低于1.5V的編程單元固定到擦除閾值。但是，提出的所有軟編程技術(shù)都要消耗時(shí)間和電源，它們是不合需要的。其它用于恢復(fù)被超擦比特的技術(shù)包括產(chǎn)生分離的參考電流。因?yàn)樗挥矛F(xiàn)成的參考單元，從而增加了復(fù)雜性和功耗，所以也是不合需要的。
本發(fā)明的目的是要在存儲(chǔ)器單元中提供一種恢復(fù)被超擦比特的方法，這方法不需要軟編程技術(shù)，和不需要產(chǎn)生分離的參考電流。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是要在存儲(chǔ)器單元中提供一種較快且耗去較少電源的恢復(fù)被超擦比特的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在存儲(chǔ)器裝置，尤其是在多電平存儲(chǔ)器裝置中，在該裝置中，在內(nèi)部產(chǎn)生一對(duì)參考電流來限定對(duì)應(yīng)于被擦除，即‘11’態(tài)的電流窗口，通過恢復(fù)超擦比特的方法，已經(jīng)獲得了上面的目的。第一參考電流限定了該電流窗口的最高電流，而第二參考電流則限定了該電流窗口的最低電流。然后，決定在存儲(chǔ)器陣列中，哪個(gè)存儲(chǔ)器單元在它的浮置柵極上具有對(duì)應(yīng)于大于第一參考電流的傳導(dǎo)電流的適量電荷數(shù)。存儲(chǔ)器單元的這個(gè)組處于超擦狀態(tài)中。然后把多個(gè)交替的編程和驗(yàn)證脈沖加到超擦存儲(chǔ)器單元組的每個(gè)組，以便把超擦單元編程到被擦除的狀態(tài)。編程脈沖是處在與用于把存儲(chǔ)器單元編程到其它存儲(chǔ)狀態(tài)(諸如“10”，“01”，“00”)一樣的相同電壓電平。所以，該方法采用現(xiàn)在的編程手段并用與其它存儲(chǔ)態(tài)同樣的方式編程“11”態(tài)。這導(dǎo)致快速且更精確的被超擦比特的恢復(fù)。該有助于節(jié)省電源和簡(jiǎn)化過程的方法還不需要軟編程技術(shù)或產(chǎn)生分離的參考電流。
附圖簡(jiǎn)述圖1是本發(fā)明方法的流程圖；
圖2是對(duì)有關(guān)的參考，讀出和驗(yàn)證的存儲(chǔ)器單元傳導(dǎo)電流電平ISD的圖，帶有在本發(fā)明中從參考電流電平產(chǎn)生的讀出和驗(yàn)證電流電平；圖3是用于被超擦和被擦除的存儲(chǔ)器電平的存儲(chǔ)器單元傳導(dǎo)電流電平的圖；圖4是用于本發(fā)明方法中，產(chǎn)生參考電流電平的線路的示意線路圖；圖5是用于可任選地從單一參考存儲(chǔ)器單元產(chǎn)生參考電流電平的圖4的詳細(xì)電路部分的示意線路圖；圖6是圖示說明用于從所提供的參考電流產(chǎn)生讀出和驗(yàn)證電流電平的，在圖4中模擬電路塊的部分的示意線路圖；圖7是更詳細(xì)示出產(chǎn)生所提供參考電流的部分電流的模擬電路塊一個(gè)元件的示意電路圖，具有選擇的余量值m，供根據(jù)圖5方案的在產(chǎn)生讀出和驗(yàn)證電流電平中后繼使用；圖8是示出電壓對(duì)時(shí)間關(guān)系的曲線圖，用于在本發(fā)明中使用的編程和驗(yàn)證脈沖步驟；圖9表示如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的、具有四個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)的兩比特存儲(chǔ)器單元；圖10是示出如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的、用于階梯編程法的編程和驗(yàn)證脈沖步驟的電壓對(duì)時(shí)間關(guān)系的曲線圖；圖11是如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的、用于四個(gè)狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元的閾電壓分布圖；圖12是如在現(xiàn)有技術(shù)中已知的、用于被擦除態(tài)“11”的閾電壓分布，在其中某些單元被超擦。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，在本發(fā)明方法中的第一個(gè)步驟301是產(chǎn)生一對(duì)參考電流來限定對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器單元被全部擦除的這個(gè)狀態(tài)的電流窗口。圖2是示出用于四電平存儲(chǔ)器單元陣列的參考，讀出和驗(yàn)證電流電平。本發(fā)明并不限于四電平存儲(chǔ)器單元陣列，并不僅可用于諸如具有8.16或其它數(shù)目的存儲(chǔ)器單元狀態(tài)的其它類型存儲(chǔ)器單元陣列，而且還可用于單一比特的存儲(chǔ)器單元，對(duì)各個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)提供四個(gè)參考電流電平IR中的一個(gè)。對(duì)四個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)“00”，“01”，“10”，和“11”的參考電流電平用IR00，IR01，IR10和IR11來標(biāo)記。狀態(tài)“11”一般對(duì)應(yīng)于被全部擦除狀態(tài)，狀態(tài)“00”對(duì)應(yīng)于全部已被編程的狀態(tài)，而“01”和“10”則對(duì)應(yīng)于中間狀態(tài)。
被全部擦除的狀態(tài)具有最少的電荷(基本上為零存儲(chǔ)在非永久性存儲(chǔ)器單元晶體管結(jié)構(gòu)的浮動(dòng)?xùn)艠O上，并具有四個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)的最低閾電壓和最大的傳導(dǎo)電流。被全部編程的狀態(tài)具有最多的電荷存儲(chǔ)在該浮置柵極上，并具有四個(gè)狀態(tài)的最高閾電壓(通常大于在讀出操作期間所加的柵電壓)和最低傳導(dǎo)電流(也許是零)。中間狀態(tài)具有在被全部擦除狀態(tài)和被全部編程狀態(tài)的存儲(chǔ)電荷數(shù)之間的存儲(chǔ)電荷數(shù)，從而具有中間的閾電壓和傳導(dǎo)電流電平。
參考電流電平IR00，IR01，IR10和IR11由與離相鄰狀態(tài)的讀出界限最遠(yuǎn)、有關(guān)態(tài)的中央處的已編程的參考存儲(chǔ)器單元來設(shè)定。
對(duì)四狀態(tài)存儲(chǔ)器單元來說，在相鄰態(tài)之間存在著三個(gè)讀出界限。這些是讀出電流電平IL，IM和IH(低，中和高)。IL是在相鄰存儲(chǔ)狀態(tài)“00”和“01”之間的界限，IM是在相鄰存儲(chǔ)狀態(tài)“01”和“10”之間的界限，而IH是在相鄰存儲(chǔ)狀態(tài)“10”和“11”之間的界限。這些界限電平，在本發(fā)明中較佳地被定義為在相應(yīng)的相鄰狀態(tài)之間的算術(shù)平均。
IL＝(0.50)IR00+(0.50)IR01；IM＝(0.50)IR01+(0.50)IR10；IH＝(0.50)I10+(0.50)IR11；因?yàn)橛嗔坎⒉恍枰_的0.50，所以可采用稍許比那些較佳值高或低的讀出電流電平。但是，基本上是50％的余量，即在約40％和60％之間，通常是合乎所需的。例如，如果采用45％的余量，則IL＝(0.50)IR00+(0.45)IR01等，因而讀出電流將略低于具有精確的50％余量應(yīng)該有的讀出電流。(還有，對(duì)所有三個(gè)狀態(tài)界限IL，IM，IH來說，并不需要是精確地相同的余量。)在典型的存儲(chǔ)器單元讀出操作時(shí)間，讀出放大器和比較電路把一選定的存儲(chǔ)器單元的傳導(dǎo)電流與有關(guān)的讀出界限電流電平相比較以確定存儲(chǔ)器單元是處于四個(gè)狀態(tài)中的那個(gè)狀態(tài)。這個(gè)讀出操作不是本發(fā)明的部分，而可采用通過由本發(fā)明提供的(n-1)界限電流電平的任何已知的方法來進(jìn)行，以確定對(duì)一先定的多電平存儲(chǔ)器單元的n個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)中的一個(gè)狀態(tài)。
典型的編程操作包括一系列短的編程和驗(yàn)證步驟直至選定的存儲(chǔ)器單元達(dá)到所需的編程狀態(tài)時(shí)為止。余量值m被用來對(duì)各狀態(tài)建立許可的電流值的窗口17。在窗口17之間的區(qū)域15是禁止作為最后編程狀態(tài)的電流電平。禁止區(qū)15包括讀出界限電平和考慮了在存儲(chǔ)器單元條件下，諸如溫度的操作變化的合適的余量。因此，在本發(fā)明中，上面和下面的窗口電平是用于編程驗(yàn)證操作的為最多的存儲(chǔ)狀態(tài)而建立的。對(duì)被全部擦除狀態(tài)“11”來說，上面和下面的窗口電平僅是用于驗(yàn)證超擦的恢復(fù)。對(duì)被全部編程的狀態(tài)“00”來說，因?yàn)闆]有過分編程的情況，所以不需要下面的窗口電平。因此，總共為7個(gè)驗(yàn)證電流電平，I11H，I11L，I10H，I10L，I01H，I01L和I00H來為四個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)定義。
I11H＝(1+m)IR11；I11L＝(1-m)IR11+(m)IR10；I10H＝(1-m)IR10+(m)IR11；I10L＝(1-m)IR10+(m)IR01；I01H＝(1-m)IR01+(m)IR10；I01L＝(1-m)IR01+(m)IR00；以及I00H＝(1-m)IR00+(m)IR01。
余量值m小于用來限定讀出界限的余量(小于50％，即如果較佳的讀出余量為50％被用于IL，IM和IH小于0.5，且典型地是在0.05和0.375之間。在0.10和0.25之間是較佳的。當(dāng)希望有大的操作變化時(shí)，較小的余量值m(具有較小的許可編程窗口17和較大的禁止區(qū)15)是較佳的，而最經(jīng)常約為0.25的值將是適當(dāng)?shù)摹Ｔ诒景l(fā)明中為確定驗(yàn)證電平所用的模擬電路塊的一較佳實(shí)施例允許0.125，0.25，或0.375中的任意值被選作為余量m。對(duì)不同的狀態(tài)，這余量值可以是不同的。
有許多可能的方法來產(chǎn)生用于本發(fā)明的參考電流。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，產(chǎn)生參考電流的步驟集中在為被全部擦除的狀態(tài)“11”限定上面和下面的電流窗口電平。但是，用于產(chǎn)生參考電流的電路被用于限定存儲(chǔ)器單元的所有狀態(tài)，并參考圖4-7在下面作詳細(xì)的討論。參考圖3，產(chǎn)生第一參考電流I11H18來限定電流窗口12的最高電流，并產(chǎn)生第二參考電流I11L來限定電流窗口12的最低電流。電流窗口12限定了對(duì)應(yīng)于被全部擦除的狀態(tài)“11”的第一參考電平。在讀出操作期間，在它的浮置上具有對(duì)應(yīng)于傳導(dǎo)電流的適量電荷數(shù)是大于第一參考電流的任何存儲(chǔ)器單元是處于超擦狀態(tài)13。在它的浮置柵極上具有對(duì)應(yīng)于在第一參考電流和第二參考電流之間的傳導(dǎo)通電流的適量電荷數(shù)的任何存儲(chǔ)器單元是處于被擦除的狀態(tài)12。區(qū)域16是在被擦除狀態(tài)和第一被編程狀態(tài)之間的禁止區(qū)，如在上面所討論的。通過限定參考電壓I11H18和I11L19，這提供了用于確定哪個(gè)存儲(chǔ)器單元超擦目標(biāo)窗口。在下面描述相對(duì)于產(chǎn)生用于整個(gè)存儲(chǔ)器裝置的參考電流的用于產(chǎn)生參考電流18，19的技術(shù)。
參考圖4，在參考陣列21中，利用參考存儲(chǔ)器單元產(chǎn)生參考電流IR00，IR01，IR10和IR11。有不同的選擇，包括利用單一參考單元來產(chǎn)生所有參考電流，和利用分離的參考單元來產(chǎn)生各個(gè)參考電流，(一種中間選擇，由兩個(gè)或更多的單元業(yè)產(chǎn)生多重參考電流也是可能的，特別是在有8個(gè)或更多狀態(tài)的情況)。在分離的單元產(chǎn)生幾個(gè)參考電流的情況下，這些電流被參考存儲(chǔ)器單元沿著線23A-23D通過開關(guān)25提供到參考電流輸出線27A-27D，然后到與模擬電路塊53有聯(lián)系的讀出放大器51。參考存儲(chǔ)器單元被制造商預(yù)先編程到有關(guān)的狀態(tài)“11”，“10”，“01”和“00”。這些情況限定了各狀態(tài)的讀出和編程窗口的中央。
當(dāng)參考存儲(chǔ)器單元被用于產(chǎn)生多重參考電流時(shí)，包括單一參考存儲(chǔ)器單元為所有待限定的狀態(tài)產(chǎn)生所有參考電流的情況，由那個(gè)參考存儲(chǔ)器單元傳導(dǎo)的電流經(jīng)過另一根線33被提供到參考讀出放大器35為電流反映電路37產(chǎn)生BIAS電壓，對(duì)每個(gè)單元存儲(chǔ)器四個(gè)狀態(tài)來說，單一參考存儲(chǔ)器單元對(duì)應(yīng)于被全部擦除的“11”態(tài)(最小浮置柵極電荷，最小閾電壓，最大傳導(dǎo)電流)。由電流反映電路37產(chǎn)生的各種參考電流，在線45A-45D上通過一組開關(guān)47被提供到參考電流輸出線27A-27D，然后到與在前面提到的模擬電路塊53有聯(lián)系的讀出放大器51。當(dāng)確定通過哪一個(gè)或所有參考存儲(chǔ)器單元被用于產(chǎn)生參考電流時(shí)，祗有開關(guān)25和47中的一組被設(shè)定把電流傳輸?shù)阶x出放大器51。
參考圖4和圖5，參考讀出放大器35和電流反映電路37從在參考陣列21中的單一參考存儲(chǔ)器單元的狀態(tài)“11”為多重存儲(chǔ)器狀態(tài)產(chǎn)生參考電流。單元傳導(dǎo)電流Icell通過y-選擇的通路晶體管31，沿著線31從讀出放大器35流到參考存儲(chǔ)器單元。連接到參考存儲(chǔ)器單元21(“11”)的典型讀出放大器可包括連接成兩極管的p-溝晶體管61，n-溝晶體管，如倒相器63，使得電流Icell在p-溝和n-溝晶體管61和62之間的節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生BIAS電壓，用這BIAS電壓，產(chǎn)生反映電流Icell，通過p-溝的正偏晶體管39(因?yàn)榫w管61和39都具有相同的漏到柵的電壓降)。在晶體管39和地之間連接的一連接成兩極管的n-溝晶體管41具有柵到源的電壓降VGS，這電壓降由通過晶體管41傳導(dǎo)的反映電流Icell所決定。這電壓降VGS被加到四個(gè)其它n-溝晶體管43A-43D的柵極。晶體管41具有特殊的溝道尺寸(為了方便用數(shù)字8來代表)。晶體管43A-43D具有不同的溝道尺寸，它們中至多有一個(gè)(但是不必要任意)可以與晶體管41是同樣的尺寸(在這里用數(shù)字8，6，4和2來表示)。所加相同的電壓降VGS產(chǎn)生與它們的溝道尺寸成正比的不同的電流。在這里所用的示例中，通過尺寸8的晶體管43A(在這示例中等于晶體管41的溝道尺寸)的傳導(dǎo)電流IR11等于Icell。通過溝道尺寸6的晶體管43B的傳導(dǎo)電流IR10是3/4 Icell，通過溝道尺寸4的晶體管43c的傳導(dǎo)電流IR01是1/2 Icell。最后，通過溝道尺寸2的晶體管43D的傳導(dǎo)電流IR00是1/4 Icell。最后所得的傳導(dǎo)電流IR11，IR10，IR01和IR00被設(shè)置在如前面提到的線45A-45D上。這些尺寸和電流值是代表性的，且可由制造任何所需的尺寸組合的晶體管43A-43D來選擇。諸參考電流不需要具有線性的關(guān)系。確實(shí)，由于快速性，在這快速性下，與部分地充電的浮動(dòng)置極的較慢注入相比較，電荷一開始就被注入到被全部擦除的存儲(chǔ)器的浮置柵極中而引起的具有在IR11和IR10之間的分離大于在其它參考電流之間的分離可能是合乎所需的。如果是那樣，其晶體管43A-43D的相對(duì)尺寸可以是約為8，5，3和1。
參考圖6，對(duì)任何給定的參考電流IRi，采用象用于從上面的圖4和圖5中的單一電流，產(chǎn)生多重參考電流那樣的電流反映技術(shù)可對(duì)某個(gè)余量值m產(chǎn)生部分的電流(1-m)IRi。同樣，對(duì)任何給定的參考電流IRj，也可產(chǎn)生部分的電流(m)IRj。在這技術(shù)中，第一溝道尺寸(由數(shù)字1來標(biāo)記)的連接成兩極管的p-溝晶體管71和72產(chǎn)生取決于輸入?yún)⒖茧娏鱅Ri或IRj的電壓降。p-溝晶體管73和74具有它們的連接到各自的晶體管71和72的柵-源的柵極。相對(duì)于晶體管71和72的溝道尺寸，晶體管73和74具有各自的尺寸為(1-m)和(m)的溝道。具有與跨越對(duì)應(yīng)的晶體管71和72一樣的跨越晶體管73和74相同的漏柵電壓降，晶體管73和74傳導(dǎo)各自的(1-m)IRi和(m)IRj電流。這些電流可用簡(jiǎn)單的連接組合起來以產(chǎn)生電流(1-m)IRi+(m)IRj。這組合的電流同樣可用其操作與在上面對(duì)圖5中的元件35和39所描述的操作一樣的電流反映和讀出放大器元件75-77來檢測(cè)。這最后的電流輸出可在讀出或驗(yàn)證步驟期間與來自所針對(duì)的存儲(chǔ)器單元的電流作比較。對(duì)于讀出，m＝0.5，而對(duì)編程驗(yàn)證操作m＜0.5。(圖7示出可讓使用人從0.125，0.25，0.375或0.5中選擇任意一個(gè)為m，且僅在讀出操作期間采用后者的較佳實(shí)施例。)也是對(duì)于驗(yàn)證，許可的狀態(tài)電流的下限采用j＝i-1.如在前面討論的，對(duì)被全部編程的“00”態(tài)沒有下限電流的界限。除了對(duì)被全部擦除的態(tài)“11”之外，在編程驗(yàn)證操作期間，許可的狀態(tài)電流的上限采用j＝i+1。對(duì)于被全部擦除的態(tài)“11”，I11H＝(1+m)IR11是把三個(gè)電流(1-m)IR11，(m)IR11和再一個(gè)(m)IR11相加而產(chǎn)生的。
參考圖7，圖4中模擬電路塊53中的一個(gè)元件為狀態(tài)i接受參考電流IRi，并對(duì)選定的余量值m產(chǎn)生部分的電流(1-m)IR1和(m)IRi，供在圖6中產(chǎn)生如在上面定義的，在圖2中顯示的讀出和驗(yàn)證電流之用，重復(fù)示于圖7中的元件以使各個(gè)參考電流IR11，IR10，IR01和IR00具有它自己的部分電流的產(chǎn)生元件。從參考電流IR00需要部分電流(1-m)IR00和(m)IR00的單一組合。需從參考電流IR01，IR10和IR11產(chǎn)生各個(gè)部分的電流(1-m)IR01，(m)IR01，(1-m)RI10，(m)IR10，和(1-m)RI11中的兩個(gè)。需要部分的電流(m)IR11的三個(gè)組合，一個(gè)組合用于驗(yàn)證電流I11L，以及兩個(gè)組合用于驗(yàn)證電流I11H以便得到(1+m)IR11。由于讀出和驗(yàn)證電流電平?jīng)Q不會(huì)在同時(shí)需要，故讀出電流電平IH，IM和IL可共用象在沒有附加的輔助操作下用于產(chǎn)生驗(yàn)證電平那樣的相同的電路元件，當(dāng)指出讀出操作時(shí)，僅把余量值m變換到0.50。
在圖7中，包括連接成兩極管的p-溝晶體管81的讀出放大器傳導(dǎo)所提供的參考電流IRi，并產(chǎn)生漏-柵電壓降和在線82上驅(qū)動(dòng)晶體管831-838，841-848，851-858和861-868柵極的相應(yīng)的BIAS電壓。晶體管81具有在這里用數(shù)字8代表的溝道尺寸，它對(duì)所產(chǎn)生的部分電流，相當(dāng)于該部分的分母。24個(gè)其它晶體管83-86中的每個(gè)晶體管具有由數(shù)字1代表的溝道尺寸，在本示例中它具有讀出放大器晶體管81的電流傳導(dǎo)IRi的1/8。把晶體管831-838，841-848，851-858和861-868的每個(gè)組的p-溝源極連接起來，以根據(jù)在特定組中有源晶體管的數(shù)目產(chǎn)生積累的部分電流(1-m)IRi或(m)IRi，在本例中，此處m或是1/8，2/8，3/8或是4/8。一組晶體管911-914，921-924，931-934和941-944起著開關(guān)的作用，它把某些晶體管835-838，845-848，855-858，和865-868有選擇地連接到電源供應(yīng)線或與它斷開。這些開關(guān)由提供到它們的晶體管的控制信號(hào)ADD0-ADD3和SUB0-SUB3所控制。為了對(duì)稱性，設(shè)置附加的晶體管891-894和901-904，使得對(duì)電流輸出有影響的所有通路是相同的，但是把這些附加的晶體管的柵極接到地，而不是接受控制信號(hào)。ADD0-ADD3以與對(duì)應(yīng)的SUB0-SUB3控制信號(hào)的開關(guān)911-894和921-924的控制的相反方式來控制開關(guān)931-934和941-944。因此，對(duì)于(1-m)＝4/8，在第一組中僅有四個(gè)晶體管831-834是有源時(shí)，對(duì)m＝4/8，在對(duì)應(yīng)組中的所有四個(gè)晶體管851-854將是有源的。對(duì)于m＝3/8，僅有3個(gè)晶體管851-854將是有源的等。這在實(shí)際的實(shí)施中保證了(1-m)+m＝1。于是，部分的電流被組合，如在上面參考圖6所作的描述。圖7中的第二排晶體管841-848，861-864，921-924，和941-944對(duì)參考電流IR00是不需要的，因?yàn)殪笫遣糠蛛娏鞯囊粋€(gè)組是需要的。
對(duì)于參考電流IR11，在圖7中產(chǎn)生電路因素的部分的電流，被修改到包括以與晶體管851-854和861-864一樣的方式，由BIAS電壓驅(qū)動(dòng)并由ADD0-ADD3控制的第三局部排。這修改提供了產(chǎn)生I11H＝(1+m)IR11＝(1-m)IR11+(m)IR11+(m)IR11所需的(m)IR1的三個(gè)部分的電流形式?；蛘?，在圖7中產(chǎn)生電路因素的部分的電流可被修改為，使得可把控制信號(hào)SUB0-SUB3獨(dú)立地提供到晶體管的兩個(gè)排(行)，從而在操作的(擦除)驗(yàn)證模式中，晶體管831-838提供(1)IR11(此處i＝“11”)而不是(1-m)IR11，同時(shí)，晶體管841-848還是提供電流(1-m)IR11。這樣可使電流電平I11H＝(1+m)IR11＝(1)IR11+(m)IR11由電路的第一排即行來提供，同時(shí)，I11L和I10L仍用來自那個(gè)電路的第二排即行的電流成分(1-m)IR11和(m)IR11來分別提供。
回過來再參考圖1，在本發(fā)明方法中的下一步驟302是確定在存儲(chǔ)器陣列中哪一個(gè)存儲(chǔ)器單元已被超擦。這是通過用通常的方式讀出該單元的存儲(chǔ)信息以確定存儲(chǔ)器單元的存儲(chǔ)器單元狀態(tài)來完成的。再一次，如果在讀出操作期間的傳導(dǎo)電流超過被擦除態(tài)電流窗口的最高參考電流，則該存儲(chǔ)器單元被認(rèn)為是超擦。
于是，在步驟303中，超擦單元被編程直至所有超擦存儲(chǔ)器單元是處于被擦除的狀態(tài)中時(shí)為止。參考圖8，所用的編程方法可以是在上面參考圖10描述的階梯編程法。如圖8所示，把編程的241，242，243和驗(yàn)證的251，252，253脈沖的交替系列加到存儲(chǔ)器單元。各編程脈沖的電壓230相對(duì)于超擦狀態(tài)250到被擦除的狀態(tài)260的時(shí)間232遞增地提高。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于通過定義被擦除的狀態(tài)要像編程狀態(tài)中的一個(gè)，可采用正規(guī)的多電平的編程方法和編程電壓對(duì)被擦除的狀態(tài)編程。除此之外，提高了速度和精確性，因?yàn)椴捎贸Ｒ?guī)的編程電壓要比軟編程技術(shù)快。
權(quán)利要求
1.一種在存儲(chǔ)器裝置中，在擦除操作后的恢復(fù)超擦比特的方法，所述方法包括在存儲(chǔ)器裝置中，產(chǎn)生第一參考電流，所述第一參考電流限定電流窗口的最高電流，該電流窗口對(duì)應(yīng)于限定一個(gè)狀態(tài)的第一參考電平，在這個(gè)狀態(tài)中，存儲(chǔ)器單元是處于被擦除的狀態(tài)；從多個(gè)存儲(chǔ)器元件確定在其浮置柵極上具有適量電荷的第一組存儲(chǔ)器元件，這適量的電荷相當(dāng)于大于第一參考電流的傳導(dǎo)電流，所述第一組存儲(chǔ)器單元是處于超擦狀態(tài)；以及把多個(gè)編程脈沖加到第一組存儲(chǔ)器單元的各個(gè)單元，以在所述單元的浮置柵極上設(shè)置適量的電荷，直至該傳導(dǎo)電流小于第一參考電流，使得第一組存儲(chǔ)器單元的每個(gè)單元從超擦狀態(tài)被編程到被擦除的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括把多個(gè)驗(yàn)證脈沖加到特定的存儲(chǔ)器單元，在每個(gè)所述編程脈沖之后以交替的方式來施加每個(gè)所述驗(yàn)證脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述編程脈沖在電壓上遞增地提高，以穩(wěn)定的速率來增加在浮置柵極上的電荷數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在該存儲(chǔ)器裝置中，產(chǎn)生第二參考電流，所述第二參考電流限定電流窗口的最低電流，這電流窗口對(duì)應(yīng)于限定該狀態(tài)的第一參考電平，在這狀態(tài)中，存儲(chǔ)器單元是處于被擦除的狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該存儲(chǔ)器單元的每個(gè)單元具有兩個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該存儲(chǔ)器單元的每個(gè)單元具有四個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該存儲(chǔ)器單元是一種多電平的存儲(chǔ)器單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中確定第一組的步驟包括讀出諸單元的多個(gè)存儲(chǔ)，并把讀出的各存儲(chǔ)器單元的傳導(dǎo)電流與第一參考電流作比較。
9.一種在存儲(chǔ)器裝置中，在擦除操作后，用于恢復(fù)被超擦比特的設(shè)備，包括在存儲(chǔ)器裝置中用于產(chǎn)生第一參考電流的裝置，所述第一參考電流，限定對(duì)應(yīng)于第一參考窗口的電流窗口的最高電流，這第一參考窗口對(duì)應(yīng)于限定一個(gè)狀態(tài)的第一參考電平，在這狀態(tài)中存儲(chǔ)器處于被擦除的狀態(tài)，用于讀出多個(gè)在其浮置柵極上具有適量電荷的存儲(chǔ)器單元，這適量的電荷對(duì)應(yīng)于大于第一參考電流的傳導(dǎo)電流，來確定第一組存儲(chǔ)器單元的裝置，所述第一組存儲(chǔ)器單元是處于超擦狀態(tài)，以及用于把多個(gè)編程脈沖加到第一組存儲(chǔ)器單元的各個(gè)單元，以在所述單元的浮置柵極上設(shè)置適量的電荷，直至該傳導(dǎo)電流小于第一參考電流時(shí)為止，使得第一組存儲(chǔ)器單元的每個(gè)單元從超擦狀態(tài)被編程到被擦除狀態(tài)的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述設(shè)備，還包括用于把多個(gè)驗(yàn)證脈沖加到第一組存儲(chǔ)器單元的每個(gè)單元來確定所述單元的每個(gè)單元是否還在超擦狀態(tài)的裝置，所述驗(yàn)證脈沖的每個(gè)脈沖是在所述編程脈沖的每個(gè)脈沖之后以交替的方式來施加的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括用于在該存儲(chǔ)器裝置中產(chǎn)生第二參考電流的裝置，所述第二參考電流限定電流窗口的最低電流，這電流窗口對(duì)應(yīng)于限定該狀態(tài)的第一參考電平，在這狀態(tài)中，存儲(chǔ)器單元是處于被擦除的狀態(tài)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述設(shè)備，其特征在于，其中所述用于施加編程脈沖的裝置包括用于遞增地提高所述編程脈沖電壓的裝置，以便在所述第一組存儲(chǔ)器單元的浮置柵極上，以穩(wěn)定的速率增加電荷數(shù)。
全文摘要
一種在存儲(chǔ)器單元中恢復(fù)超擦比特的方法(圖1)，在該方法中，在內(nèi)部產(chǎn)生一對(duì)參考電流(I
文檔編號(hào)G11C16/34GK1692448SQ03823881
公開日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2003年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月4日
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