專利名稱：非易失性存儲裝置以及用于該存儲裝置的擦除方法
技術領域：
本發(fā)明關于非易失性存儲裝置，更詳而言之，為用于擦除非易失性存儲裝置中的存儲單元數(shù)據(jù)。
背景技術：
本發(fā)明為2004年八月三十日提交國際申請案PCT/JP2004/012486的延續(xù)，該申請案并未依據(jù)PCT第21(2)章以英文方式公開。在日本未審核專利公開案2002-25280中，如圖1中所示的非易失性存儲裝置的擦除方法，當一個擦除操作開始時，首先，執(zhí)行一種在擦除(預編程(preprogramming))前寫入的寫入操作于一個區(qū)塊(block)中的所有存儲單元(memory cell)，藉以設定所有存儲單元的臨限電壓(thresholdvoltages)為高臨限電壓。接著，對于每個字線(word line)，將用以擦除數(shù)據(jù)之擦除脈沖(erase pulse)(S1)施加至連接該字線之存儲單元，而第一檢查操作(S2)確認該數(shù)據(jù)是否已被擦除，第二檢查操作(S3)確認是否發(fā)生過擦除(over-erasing)，且當發(fā)現(xiàn)過擦除的存儲單元時，對于該存儲單元的軟編程(soft-program)操作(S4)就會被執(zhí)行。對于所有的字線(wordlines)，從步驟S1到S4的過程會被反復運作。
因為施加擦除脈沖、第二檢查操作、以及軟編程操作會被執(zhí)行到各個字線，在每個位線(bit line)中唯一的過擦除的存儲單元會特別明確，而該軟編程操作可以只對過擦除存儲單元執(zhí)行。
然而依據(jù)2002-25280案，當施加擦除脈沖到區(qū)塊中的所有存儲單元，會因為每個存儲單元特性的差異等情況而出現(xiàn)關于存儲單元被過擦除的問題。特別是在2002-25280案中，如圖15所示，是用一種軟編程分開(soft-program-separated)擦除的方法，其中在執(zhí)行完對所有字線擦除操作后才執(zhí)行軟編程(soft-programming)。由于過擦除出現(xiàn)在同一個位線而使一存儲單元有負臨限電壓，如果執(zhí)行軟編程檢查操作在不同于有負臨限電壓存儲單元的正常臨限電壓存儲單元上，則流至該過擦除存儲單元的電流就會被加在該位線上，使得在一些情況下，目標存儲單元(target memory cell)的臨限電壓會被不同的微分放大器(differential amplifier)錯誤判讀。

發(fā)明內容
本發(fā)明所解決的問題然而，在上面所述2002-25280案的解決方法中，擦除脈沖的運用、確認過擦除是否發(fā)生的擦除檢查操作、當過擦除已被偵測到時的軟編程操作、以及用以偵測其完成之軟編程檢查操作系對每個字線有次序地執(zhí)行。因此，先前技術的缺點在于必須對區(qū)塊中排列的每個字線做反復運作，直到擦除步驟完成，因而耗費大量的時間。對于非易失性存儲裝置的加強結合，排列于區(qū)塊中字線數(shù)量的增加是可預見的。因此，將來，如果使用該先前技術，擦除步驟的完成將會耗費更多的時間。
解決問題的方法本發(fā)明可用來解決上述背景技術中至少一個的問題，以及提供一種用于非易失性存儲裝置之擦除方法，該非易失性存儲裝置能夠在短時間內于非易失性存儲裝置中，執(zhí)行適合的軟編程操作而不會造成數(shù)據(jù)“1”到過擦除存儲單元的讀出限界(readout margin)惡化，本發(fā)明也提供了一種具有該擦除方法之非易失性存儲裝置。
為了達到上述所提的目的，本發(fā)明提供了一種透過預定數(shù)目的數(shù)據(jù)輸入/輸出端子而連接多數(shù)電性可重寫存儲單元之非易失性存儲裝置之數(shù)據(jù)擦除方法。該數(shù)據(jù)擦除方法包括執(zhí)行對多個存儲單元擦除操作的步驟，以及根據(jù)對數(shù)據(jù)輸入/輸出端子之編程操作而施加偏壓，而在擦除操作后不需接連對特定存儲單元執(zhí)行程序操作。
于按照本發(fā)明之非易失性存儲裝置之擦除方法中，執(zhí)行完電偏壓對共同連接數(shù)據(jù)輸入/輸出端子預定數(shù)目之存儲單元的應用的擦除操作之后，執(zhí)行通過編程操作造成偏壓之應用的編程到過擦除存儲單元中數(shù)據(jù)輸入/輸出端子，然而沒有接連執(zhí)行編程操作于特定存儲單元。
本發(fā)明之另一個目的乃提供一種非易失性存儲裝置，其中多個電性可重寫存儲單元系透過預定數(shù)目的數(shù)據(jù)輸入/輸出端子而共同連接，該非易失性存儲裝置包括透過數(shù)據(jù)輸入/輸出端子而共同連接的仿存儲單元(dummy memory cells)，其中，在多個存儲單元的數(shù)據(jù)擦除處理中，在多數(shù)存儲單元擦除操作之后，執(zhí)行編程操作于仿存儲單元。
于本發(fā)明之非易失性存儲裝置中，在執(zhí)行完通過電偏壓對共同連接數(shù)據(jù)輸入/輸出端子之預定數(shù)目的存儲單元之擦除操作之后，通過編程操作對透過數(shù)據(jù)輸入/輸出端子而共同連接之仿存儲單元的執(zhí)行，施加因編程操作的偏壓到過擦除存儲單元的數(shù)據(jù)輸入/輸出端子，于是執(zhí)行編程。
本發(fā)明之作用根據(jù)本發(fā)明之非易失性存儲裝置之擦除方法，在大量執(zhí)行包括共同連接輸入/輸出端子之預定數(shù)目的存儲單元的多數(shù)存儲單元的擦除操作之后，同時避免存儲單元在一種過擦除態(tài)(over-erased state)中的不良影響，能夠執(zhí)行編程操作以恢復過擦除存儲單元之臨限值。
當在正常擦除態(tài)的存儲單元和在過擦除態(tài)的存儲單元共同連接至數(shù)據(jù)輸入/輸出端子時，對正常擦除態(tài)的存儲單元擦除之后的檢查操作中，會有下述情況發(fā)生，流過過擦除態(tài)的存儲單元電流會增加，而常態(tài)的存儲單元會被錯誤判定為在過擦除態(tài)的存儲單元。然而，即使在這個情況下，因為沒有編程操作被接連對同樣的存儲單元執(zhí)行。編程不會由于錯誤判定的編程操作而過度執(zhí)行于正常擦除態(tài)的存儲單元。其中在常態(tài)的存儲單元被帶到過度編程態(tài)(excessively programmedstate)的情況，或者是編程操作的完成因為大量的存儲單元被連接到同一位線而無法被偵測到的情況，均可以被避免。
除此之外，因為可以避免不必要的編程操作，所以對于其它存儲單元的干擾現(xiàn)象也可以被減至最小。特別地，對于存儲單元的臨限電壓的變化，像是因為柵極干擾(gate-disturb)現(xiàn)象造成臨限電壓的增加，以及因為漏極干擾(drain-disturb)現(xiàn)象造成臨限電壓的變小，都可以被抑制。
除此之外，因為沒有不必要的編程操作和不必要的編程檢查操作，所以可以實現(xiàn)擦除步驟中時間的減少，同時也可實現(xiàn)擦除步驟中電流消耗的減少。
除此之外，不像2002-25280案中有次序地執(zhí)行擦除脈沖到每個字線的應用，避免上述情況發(fā)生之先決條件的刪除操作，可以大量執(zhí)行于多數(shù)存儲單元。與2002-25280案比較，擦除步驟可以在時間少很多的情況下完成。
在執(zhí)行軟編程操作于存儲單元之前，通過執(zhí)行對仿存儲單元的編程操作，通過數(shù)據(jù)輸入/輸出端子而共同連接的過擦除態(tài)的存儲單元，而引起漏極干擾。由此，可以執(zhí)行一種偽編程(pseudo-program)的操作于過擦除態(tài)的存儲單元，進而去減少或消除該過擦除態(tài)。
于此處，干擾現(xiàn)象(disturbance phenomenon)系指因為對柵極或漏極的偏壓應用的浮置柵極情況(floating gate condition)的部份重疊，相似于擦除操作或編程操作的電壓壓力(voltage stress)就被加在存儲單元上。在編程態(tài)的存儲單元中，柵極電壓因為在浮置柵極(floating gate)累積電荷而是低的(在臨限值是高的)，通過低電壓柵極偏壓和/或高電壓漏極偏壓，施加一個在擦除操作中相似于此的壓力。在擦除態(tài)的存儲單元中，柵極電壓因為沒有在浮置柵極的電荷而是高的(臨限值是低的)，且通過高電壓柵極偏壓和/或低電壓漏極偏壓，施加一個相似于在編程操作的壓力。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種非易失性存儲裝置的擦除方法，而該方法能夠在短時間內執(zhí)行適當軟編程操作于在過擦除態(tài)的存儲單元，而且不會造成對在非過擦除態(tài)的存儲單元在數(shù)據(jù)“1”(擦除存儲單元，即有著低臨限值的存儲單元)的讀出限界的惡化。


圖1顯示依照本發(fā)明的第一實施例執(zhí)行擦除步驟的電路示意圖；圖2顯示依照本發(fā)明的第一實施例擦除步驟的流程圖；圖3顯示在擦除操作后的存儲單元Id-Vg特性變化圖；圖4顯示依照本發(fā)明的第一實施例當擦除步驟完成的存儲單元Id-Vg特性圖；圖5顯示依照本發(fā)明的第一實施例的第一修改項，當擦除步驟完成，存儲單元的Id-Vg特性圖；圖6顯示依照本發(fā)明的第一實施例的第二修改項的擦除步驟流程圖；圖7顯示依照本發(fā)明的第一實施例的第三修改項的擦除步驟流程圖；圖8顯示依照本發(fā)明的第二實施例的第一擦除步驟流程圖；圖9顯示依照本發(fā)明的第二實施例的第二擦除步驟流程圖；圖10顯示依照本發(fā)明的第二實施例的第一具體范例的流程圖；圖11顯示依照本發(fā)明的第二實施例的第二具體范例的流程圖；圖12顯示依照本發(fā)明的第二實施例的第三具體范例(1)的流程圖；圖13顯示依照本發(fā)明的第二實施例的第三具體范例(2)的流程圖；圖14顯示依照本發(fā)明的第二實施例的第三具體范例(3)的流程圖；以及圖15顯示依照本發(fā)明的第二實施例的第四具體范例的流程圖。
主要組件符號說明1 存儲單元陣列3仿存儲單元陣列7 仿字驅動程序9行譯碼器11微分放大器 13 參考胞選擇區(qū)域50…5n字驅動程序具體實施方式
以下，將詳細說明用于非易失性存儲裝置之擦除方法以及該非易失性存儲裝置，參照附1到圖15。
圖1說明依照本發(fā)明之第一實施例之電路圖，存儲單元陣列1是由存儲單元所組成，其中由介于由字驅動程序(word driver)50至5n選擇得到的字線WL0到WLn，以及由行譯碼器9所選擇的位線BL0到BLn而在各別相交位置排列存儲單元。對于各別的存儲單元，每一行的各別的柵極端子共同連接到一條字線，而每一行的各別的漏極端子共同連接到一條位線。
此外，仿存儲單元的漏極端子連接到位線，而其柵極端子共同連接到由仿字驅動程序7(dummy word driver)所控制的仿字線(dummyword line)DWL，提供此仿存儲單元，由此形成仿存儲單元陣列3(dummy memory cell array)。
除此之外，對于所有存儲單元和所有仿存儲單元而言，源極端子共同連接到參考電壓ARVSS。此外，由于沒有配置外部地址(externaladdress)，所以仿存儲單元無法根據(jù)外部地址而存取。仿存儲單元在該擦除步驟中并沒成為擦除目標(erasing target)，因此，該存儲單元在擦除步驟中的擦除操作之后的編程操作并沒變成編程目標(program-target)存儲單元。在擦除操作之后的編程操作，同時利用外部可存取(externally-accessible)正常存儲單元作為集中存儲單元(focused memorycells)時，執(zhí)行編程操作，然而在為了恢復臨限電壓而執(zhí)行的編程操作中，仿存儲單元不被選擇且保持非集中存儲單元。
由行譯碼器9所選擇的位線輸出的數(shù)據(jù)被輸入到微分放大器11(differential amplifier)，而比較操作(comparing operation)系與通過參考胞選擇區(qū)域13(reference cell selecting section)所選擇的參考胞RFC和RFDC其中之一執(zhí)行。在參考胞選擇區(qū)域13中，以通過控制區(qū)域(在圖中并未顯示)所控制的編程控制信號SSP和SDSP為根據(jù)，選擇該參考胞RFC以確認排列在存儲單元陣列1的存儲單元編程態(tài)，且選擇仿參考胞RFDC以確認排列在仿存儲單元陣列3的存儲單元編程態(tài)。因此，參考胞RFC和RFDC的臨限電壓可以根據(jù)有別于前面所述的個別編程操作而做校正。
通過該比較操作，確認過擦除態(tài)的存儲單元是否存在，而且，如果在過擦除態(tài)的存儲單元存在，就會執(zhí)行軟編程操作或編程操作，以及確認對每個連接到位線的存儲單元的編程態(tài)。
因此，在編程期間，像是由熱電子注入(hot-electron injection)方法到存儲單元的編程，給予控制柵極(字線或仿字線)和存儲單元之漏極一個高電壓，而給予該源極一個低電壓。在軟編程期間，使控制柵極的電壓稍微低于編程電壓的高電壓，給予漏極高電壓，而給予源極低電壓。也就是說，在軟編程期間的存儲單元于端子間的電壓會比在編程期間的存儲單元稍微低，而將熱電子注入到浮置柵極的電子注入率因而變低。因此，軟編程也許需要增加控制柵極電壓到和編程電壓相當?shù)母唠妷?，使漏極的電壓稍微低于編程電壓的高電壓，且給予源極低電壓。
除此之外，根據(jù)本發(fā)明，包括本發(fā)明之第一實施例，當存在過擦除態(tài)的存儲單元時，對于由軟編程操作而具有正常臨限電壓的存儲單元相同的恢復方法將敘述于后。然而，不需對軟編程操作做限制，本發(fā)明可利用用以恢復任何存儲單元于由上述編程操作而有正常臨限電壓的存儲單元的方法。在此情況下，一次編程在過擦除態(tài)的存儲單元，而只有再編程(re-programmed)存儲單元被擦除。
因為當存儲單元含有在過擦除態(tài)的存儲單元，每個位線連接多數(shù)存儲單元到位線BL0至BLn，除了在過擦除態(tài)存儲單元之外，存儲單元也被錯誤判定而處于過擦除態(tài)。這是因為電流總是通過過擦除態(tài)的存儲單元漏到該位線(也稱做行漏出電流(column leak current)是可流動的)，所以擦除態(tài)的確認也因為通過微分放大器附加行漏出電流而實現(xiàn)。
再者，當基于錯誤判定且沒有對非選擇過擦除存儲單元的編程操作或軟編程操作，而執(zhí)行編程操作或軟編程操作時，編程操作或軟編程操作就會繼續(xù)對有正常臨限值的錯誤判定存儲單元作用。這是因為，當在過擦除態(tài)的存儲單元存在于連接到行譯碼器9所選擇的位線的存儲單元中，且在位線流動的全部電流總合比于參考胞RFC流動的還大時，執(zhí)行編程操作或軟編程操作于有正常臨限值的特定存儲單元上，這在本質上是不必要的，同時，由于在過擦除態(tài)的存儲單元所產(chǎn)生的問題也并未被排除。
依照本發(fā)明之第一實施例，在執(zhí)行軟編程于單位分區(qū)(in units ofsector)之前，其中該分區(qū)為根據(jù)編程控制信號SSP而存在過擦除態(tài)的存儲單元之分區(qū)，通過施加正電壓到字線WL0至WLn，基于施加正電壓給仿字線DWL的編程控制信號SSP而對仿存儲單元執(zhí)行軟編程操作或編程操作。由于對仿存儲單元編程操作(dummy memory cellprogram operation)等等，相似編程操作可以被執(zhí)行在連接到以漏極干擾現(xiàn)象作為依據(jù)的個別位線上的過擦除態(tài)的存儲單元。
通過先前擦除操作后對仿存儲單元執(zhí)行編程操作等等，對于沒有連接相同位線之多數(shù)存儲單元的過擦除態(tài)存儲單元，從過擦除態(tài)的復原或在過擦除態(tài)的釋放都可以實現(xiàn)。當大部份擦除步驟被執(zhí)行到一個分區(qū)或分區(qū)群作為一個單位時，擦除操作之后從過擦除態(tài)的復原就可以實現(xiàn)。然后可以有效完成后續(xù)的軟編程操作，藉以避免不必要的偏壓運用。擦除步驟時間的縮短是可以實現(xiàn)的，而且由于擦除步驟的結果，個別存儲單元的擦除態(tài)可以變的一致。
因此，在編程期間，借著從控制區(qū)域(圖中未顯示)輸出的編程控制信號SSP或SDSP來控制字驅動程序50至5n或仿字驅動程序7將字線WL0至WLn或仿字線DWL偏壓到正電壓。在這個情況下，字驅動程序50至5n被同時控制或被地址信號(圖中未顯示)所選擇等等。在擦除過程時的仿存儲單元中，在對存儲單元軟編程前，執(zhí)行軟編程或編程。因此，在編程控制信號SSP之前，輸出編程控制信號SDSP。
在從控制區(qū)域(圖中未顯示)輸出的擦除控制信號SER的編程操作等等之前執(zhí)行的擦除操作中，同時控制字驅動程序50至5n，藉以將對已連接之排列在存儲單元陣列1之存儲單元的字線WL0至WLn偏壓到負電壓。在此時，仿驅動程序7不被擦除控制信號SEP所控制，而被連接到仿存儲單元的仿字線DWL保持在浮置狀態(tài)(floating state)。
當執(zhí)行擦除操作到存儲單元上時，該擦除操作不會執(zhí)行在仿存儲單元上。所以，仿存儲單元不會被帶到過擦除態(tài)。因此，當在擦除過程中的擦除操作之后，對仿存儲單元執(zhí)行編程操作等等時，會造成對于沒有如此困難編程操作等等的時間無法完成或耗費大量時間。
位線BL0至BLn為數(shù)據(jù)輸入/輸出端子的實例，而字線WL0至WLn為控制端子(control terminal)的實例。除此之外，參考胞RFDC系用以設定對仿存儲單元的編程確認電壓之專用參考區(qū)域之實例，而擦除偏置控制區(qū)域包括字驅動程序50至5n、仿字驅動程序7、以及由控制區(qū)域(圖中未顯示)輸出的控制信號SER。
圖2顯示擦除步驟的流程圖。當擦除步驟開始時，執(zhí)行預編程操作(S1)。反復執(zhí)行步驟S1直到預編程檢查操作(S2)已確認存儲單元態(tài)改變至預編程態(tài)。以此方法，在對擦除態(tài)和未擦除態(tài)混和的存儲單元群組的擦除操作之前，所有存儲單元都被帶到未擦除態(tài)。因此，對所有后續(xù)的擦除操作的存儲單元，可以共同執(zhí)行大量的偏壓應用以執(zhí)行擦除操作。
在完成預編程(S1、S2)之后，執(zhí)行擦除操作(S3)。其后，執(zhí)行APDE的檢查操作(S4)，而如果檢查操作并未通過(S4:F)，就會執(zhí)行APDE操作。在此處，APDE系恢復過擦除存儲單元的負臨限值為正臨限值的方法，其中透過位線均勻地施加偏壓至所有存儲單元的各別的漏極，以漏極干擾為根據(jù)而特別對于在過擦除態(tài)的存儲單元，實現(xiàn)過擦除態(tài)的釋放。同時施加電壓至共享位線的多數(shù)存儲單元的各別的漏極端子上。除此之外，還存在通過位線到連接特定位線之多數(shù)存儲單元的各別的漏極而被執(zhí)行的APDE方法。在任何一種情況中，通過具有大概在Ov附近的各別的位線和施加正偏壓到位線，具有較高的浮置柵極位能(即較低臨限值)的過擦除存儲單元會受到漏極干擾的影響，而降低浮置柵極的位能(即升高臨限值)，由此釋放過擦除態(tài)。釋放過擦除態(tài)的APDE方法與軟編程方法的差異在于APDE通過至少一個或更多位線而與大量的存儲單元運作，然而軟編程方法只作用在集中存儲單元上。雖然APDE方法有高速處理效能，但它的臨限值校正量低。換句話說，軟編程的特性在于雖然有高臨限值校正能力，但并不具備高速的效能。
由通過擦除檢查操作(S4:P，S7:P)的結果，所有存儲單元被帶到擦除態(tài)，或通過ADPE操作(S5)和ADPE的檢查操作(S6)作為其檢查操作，確認該存儲單元(S6:P，S7:P)，對于所有存儲單元，過擦除態(tài)通過APDE操作而釋放。實時在此情況下，過擦除態(tài)可保持在一些個別存儲單元上。因此，對于每個在過擦除態(tài)的存儲單元，通過軟編程操作(S10)將過擦除態(tài)消除是有必要的。
在存儲單元陣列1(圖1)排列的大量存儲單元通常在它們的特性上具有差異。這是因為存儲單元(快速擦除胞(Fast Erase Cells))容易被在擦除操作的偏壓應用而改變至擦除態(tài)，而難以改變到擦除態(tài)的存儲單元(慢速擦除胞(Slow Erase Cells))在存儲單元陣列1中被擾亂。于是，由擦除操作(S3)的結果，在擦除態(tài)發(fā)生變化，一些存儲單元被帶到過擦除態(tài)。該變化是因為即使在從過擦除態(tài)恢復的APDE操作(S5)之后，過擦除態(tài)可以保持不變。
依照本發(fā)明之第一實施例，在軟編程操作(S10)之前，執(zhí)行仿存儲單元編程操作(S8)。仿存儲單元編程操作(S8)連續(xù)執(zhí)行直到仿存儲單元編程檢查操作(S9)確認的編程操作的完成。
排列仿存儲單元到連接多數(shù)存儲單元的每個位線，當應用編程操作到這些仿存儲單元時，就會施加用以編程的偏壓到位線上。由于透過位線來偏壓，漏極干擾現(xiàn)象發(fā)生在過擦除態(tài)存儲單元，而相似于編程操作的電壓壓力也會被應用。由此，可以減少過擦除態(tài)以降低由過擦除態(tài)造成的電流漏泄(current leakage)。通過以各個存儲單元的擦除態(tài)為根據(jù)而對仿存儲單元的類似編程(program-like)的操作，減少該存儲單元的過擦除態(tài)之后，執(zhí)行軟編程(S10)和軟編程檢查操作(S11)作為其檢查步驟。
因此，對仿存儲單元編程操作的電壓條件也許和軟編程操作的電壓條件相同，更適宜地，為了增加對過擦除態(tài)的漏極干擾，給予位線的偏壓可能高過于編程條件的偏壓。
由于步驟A的執(zhí)行，包括仿存儲單元編程(S8)和仿存儲單元編程檢查操作(S9)作為在軟編程操作之前的編程操作(S8)之檢查步驟，可以防止因為在過擦除條件下的存儲單元而造成在軟編程檢查操作(S11)的錯誤判定，和避免過度軟編程而有效執(zhí)行軟編程。
在圖3中，顯示存儲單元C1至C3和已通過擦除檢查操作(S7)之仿存儲單元DC之Id-Vg特性圖。該圖顯示漏極電流Id(以微安培為單位)對于柵極電壓Vg(以伏特為單位)之示意圖。因為所有存儲單元C1至C3和仿存儲單元DC已通過擦除檢查操作(S7:P)，這些分布在對擦除檢查操作之參考電壓VRF_ER之參考曲線左邊。除此之外，因為該存儲單元已通過APDE檢查操作(S6:P)，所以沒有特性為對負柵極電壓Vg非常干擾和在壓低態(tài)(depression state)的存儲單元存在。然而，存儲單元C3顯示電流漏泄特性，像是在小電流區(qū)域X的副臨限(subthreshold)特性，其中漏極電流Id系相關于0V之柵極電流Vg而流動。此稱做行漏出電流。
雖然傳統(tǒng)方法中系執(zhí)行軟編程操作以消除該情況，當連接存儲單元C1至C3到同一位線時，即使在對沒有電流漏泄發(fā)生的任何小電流區(qū)域X之存儲單元C1和C2的檢查操作，會增加存儲單元C3的行漏出電流。以此方法，在一些情況下，可以執(zhí)行本質上非必要的軟編程。舉例來說，如于圖4所顯示之圖表(傳統(tǒng)技術)，因為反復執(zhí)行軟編程于不在過擦除態(tài)的存儲單元C1上，同時如之前一樣留下有行漏出電流的存儲單元C3，存儲單元C1被過度編程而其Id-Vg特性在某些情況下可以超出對擦除檢查操作之參考電壓VRF_ER之參考曲線。因此，它可近似如圖所示對于讀取檢查操作之參考電壓VRF_ER之參考曲線以惡化對存儲單元C1數(shù)據(jù)“1”之讀出限界。
與其相比，依照本發(fā)明之第一實施例，在軟編程操作(S10)之前，步驟A包括仿存儲單元編程操作(S8)，與仿存儲單元編程檢查操作(S9)。因此，如圖4所示之圖表(第一實施例)，通過編程仿存儲單元編程的方式，直到其Id-Vg特性超過對編程檢查操作之參考電壓VRF_ER之參考曲線，使得存儲單元C3從過擦除態(tài)恢復或從過擦除態(tài)釋放。這此情況下，可以執(zhí)行軟編程操作到各別的存儲單元C1至C3，因此允許有效的軟編程的執(zhí)行。
參考電壓VRF_SP曲線系確認軟編程操作結果的參考曲線。執(zhí)行軟編程操作于Id-Vg特性曲線在該參考曲線左邊的存儲單元。由于軟編程操作的結果，Id-Vg特性曲線偏移至右邊而確認軟編程的完成。
如圖5所示之Id-Vg特性圖表說明第一實施例的修改項。取代圖3和圖4中之仿存儲單元編程檢查操作(S9)之參考電壓VRF_P，該參考電壓VRF_DP高過于在仿存儲單元編程檢查操作(S9)時為專用參考電壓之參考電壓VRF_P。這可以通過執(zhí)行參考胞RFDC編程深過于參考胞RFC編程而實現(xiàn)。
因此，在通過增加編程操作次數(shù)的重復次數(shù)或施加較高偏壓到位線的軟編程之前的仿存儲單元編程期間，仿存儲單元可被進一步深深地編程。由依照上述所提的仿存儲單元編程的結果，可以更確切的執(zhí)行對在過擦除態(tài)的存儲單元的漏極干擾現(xiàn)象，因此，更確切地復原或減少該過擦除態(tài)。除此之外，如果執(zhí)行充足的偏壓應用，在某些情況，APDE操作變的不必要，而進一步縮短擦除步驟的時間也成為可能。
在圖6的流程圖中，顯示第一實施例之第二修改項。取代顯示于圖2之步驟A，在此提供步驟B。步驟B置入于APDE操作(S5)和APDE操作后之APDE檢查操作(S6)之間。步驟B包括了下列各個步驟。
在APDE操作(S5)之后，計數(shù)APDE操作之重復次數(shù)(S21)，執(zhí)行APDE檢查操作(S6)。若檢查操作并未通過(S6:F)，判斷APDE操作之重復次數(shù)是否為最大值(S22)。若APDE操作重復次數(shù)未達到最大值(S22:N)，流程將回到步驟S5，而再次執(zhí)行APDE的操作(S5)。若其已達到最大值(S22:Y)，執(zhí)行仿存儲單元編程操作(S23)。仿存儲單元編程會重復運作直到通過仿存儲單元檢查操作(S24:F)，根據(jù)通過(S24:P)，執(zhí)行APDE檢查操作(S25)。若APDE檢查操作未通過(S25:F)，流程將回到仿存儲單元編程操作(S23)，而若通過(S25:P)，流程將回到擦除檢查操作(S7)。若擦除檢查操作未通過(S7:F)，流程將回到擦除操作(S3)，如此，流程重復運作。若通過(S7:P)，軟編程操作(S26)會重復執(zhí)行直到軟編程檢查操作(S27)通過。
在一些非易失性存儲中，在擦除操作(S3)之后存儲單元特性的變化可以在按照APDE操作(S5)而被復原或減少的范圍之內。在該情況下，通過設定一些APDE操作的重復次數(shù)(S5)(S22)，而不執(zhí)行仿存儲單元編程操作(S23)和該檢查操作(S24)，則可以完成存儲單元擦除操作。除此之外，存儲單元的復原緩慢表現(xiàn)在過擦除態(tài)存儲單元的情況下，即使重復APDE的操作以施加偏壓給整個存儲單元陣列1，復原可能無法有效達成。借著事先設定一些APDE操作的重復次數(shù)(S5)，以及通過當其超出時執(zhí)行仿記胞編程操作(S23)，可以有效復原在過擦除態(tài)存儲單元。
在圖7之流程圖中，顯示第一實施利之第三修改項。提供步驟C以取代圖2所示之流程圖之步驟A。相似于步驟A，步驟C置于擦除檢查操作(S7)和軟編程操作(S10)之間。步驟C包括，除步驟A的仿存儲單元編程操作(S8)和仿存儲單元編程檢查操作(S9)之外，還有在介于仿存儲單元編程操作(S8)和仿存儲單元編程檢查操作(S9)之間編程(S8)控制仿存儲單元連續(xù)編程次數(shù)的步驟(S31)。
在圖2之流程圖中，對于每一個仿存儲單元編程操作(S8)執(zhí)行仿存儲單元編程檢查操作(S9)以確認對于仿存儲單元的每一個編程操作之仿存儲單元狀況。然而，在第三修改項中，執(zhí)行一種對每個仿存儲單元編程操作之預定次數(shù)之檢查操作。當仿存儲單元特性改變不足夠時與/或對仿存儲單元單一編程操作之實例不能充足執(zhí)行在存儲單元中的漏極干擾現(xiàn)象時，若提供一個設定值使得以預定次數(shù)連續(xù)執(zhí)行編程操作，則可以有效執(zhí)行仿存儲單元編程檢查操作(S9)以確認仿存儲單元之編程態(tài)或從過擦除態(tài)存儲單元之復原態(tài)。
在圖8和圖9中，顯示依照第二實施例之擦除步驟。此處提供可以防止非必要地連續(xù)執(zhí)行對特定存儲單元的軟編程之擦除方法，即使當已連接過擦除態(tài)之存儲單元到同一位線時，藉此防止因為過度編程操作而使數(shù)據(jù)“1”讀出限界的惡化，且不會錯誤判定軟編程目標存儲單元(target memory cell)的編程態(tài)。
圖8顯示第一種方法。該方法系關于軟編程處理為連續(xù)運作直到所有存儲單元通過軟編程檢查操作，同時對每個軟編程操作有次序地改變存儲單元為目標(target)。下文中將以軟編程處理1表示第一種方法。
當軟編程處理1開始時，地址初始化(address initialization)最先被執(zhí)行(S41)。接著對與初始地址(initialized address)相對應的存儲單元(S42)執(zhí)行軟編程檢查操作。若檢查操作并未通過(S42:F)，則執(zhí)行軟編程操作(S43)，且不需檢查關于編程態(tài)的操作，地址就會增值(S45)。執(zhí)行軟編程操作于通過地址增值(address increment)所選擇之新存儲單元(S42)。若檢查操作通過(S42:P)，則判斷所有通過地址而選擇之存儲單元是否已通過檢查操作(S44)，而若有未通過檢查操作的存儲單元(S44:N)，則地址會逐步增值(S45)且再重復該流程。響應于所有通過檢查操作(S44:Y)的存儲單元，結束該流程。
圖9顯示第二種方法。該方法為，當有次序地改變各個軟編程操作的存儲單元時，當已對所有存儲單元執(zhí)行軟編程時(即地址循環(huán)返回(looping back the addresses))，則結束該流程。下文中將以軟編程處理2表示第二種方法。
在軟編程處理2中，相似于軟編程處理1，執(zhí)行步驟S41至S43和步驟45。然而，在軟編程處理2中，提供步驟S51以取代軟編程處理1的步驟S44。即響應通過在步驟S42之軟編程檢查操作(S42:P)，判斷所有地址是否被地址增值所選擇。若有未選擇地址(S51:N)，則步驟S45會增值地址且進一步重復流程，而響應于已選擇所有的地址(即地址循環(huán)返回)(S51:Y)，則結束該流程。
于此處，當完成軟編程(S43)之后，再次執(zhí)行軟編程(S43)時，成為軟編程目標的集中存儲單元(focused memory)由增值地址(S45)更新。即在下一個軟編程操作(S43)中成為軟編程操作目標的集中存儲單元系在目前的軟編程操作中為非集中存儲單元(non-focused memory)。
在圖10至14中，顯示根據(jù)軟編程處理置入位置和/或軟編程處理之間(軟編程處理1和2之間)對比之具體實例之擦除步驟流程圖。圖10顯示第一具體實例，圖11顯示第二具體實例，而圖12至圖14顯示第三具體例。
圖10之第一具體實例系以步驟S1至S7之擦除步驟之流程圖來說明軟編程處理1之置入位置之具體實例。在完成軟編程操作的軟編程處理1可以被適當置入接連的擦除步驟。一種置入情況，在預編程操作(S1)和其檢查操作(S2)之后，以及在執(zhí)行擦除操作(S3)和APDE操作(S5)之后(圖10，位置(I))；或執(zhí)行APDE操作(S5)之后之APDE檢查操作(S6)之后的一種置入情況(圖10，位置(II))；或擦除檢查操作(S7)之置入情況(圖10，位置(III))，等等皆可以考慮。
圖11之第二具體實例系擦除步驟之流程圖，在APDE操作(S5)之后置入軟編程處理1或2。在APDE操作(S5)之后并沒有提供APDE之檢查操作，而且，以執(zhí)行在軟編程處理1或2之軟編程檢查操作(S61)取代APDE之檢查操作。此外，當于軟編程處理1或2之后執(zhí)行擦除檢查操作(S52)，且若擦除檢查操作未通過，則軟編程處理1或2(S61)會再次重復(圖11，位置(IV))或在執(zhí)行APDE檢查操作(S4)之后、APDE操作(S5)之前(圖11，位置(V))重復。
圖12至14之第三具體實例(1)至(3)系以下情況之流程圖，在步驟S1至S7之擦除步驟之流程圖中，置入軟編程處理1或2于擦除操作(S3)和APDE檢查操作(S4)之間。
圖12所示之第三種具體實例(1)系軟編程處理1(S71)之置入之情況。在該情況中，在擦除操作(S3)之后，在APDE檢查操作(S4)前完成軟編程操作。
圖13所示之第三種具體實例(2)系軟編程處理2(S81)之置入之情況。在該情況中，在擦除操作(S3)之后，在APDE檢查操作(S4)前對所有存儲單元執(zhí)行一次軟編程操作。
圖14所示之第三種具體實例(3)系對軟編程處理2(S91)，提供判斷預定次數(shù)的步驟(S92)，且以預定次數(shù)重復軟編程處理2(S91)。在該情況下，在擦除操作(S3)之后，在APDE檢查操作(S4)前對所有存儲單元執(zhí)行預定次數(shù)(S92)的軟編程操作(S91)。
圖15之第四具體實例系下面所述之流程圖，在步驟S1至S7之擦除步驟之流程圖中，對所有存儲單元執(zhí)行不超過預定次數(shù)之軟編程處理2，而且，當軟編程處理執(zhí)行超過預定次數(shù)時，則執(zhí)行APDE操作。
當APDE操作(S5)之后執(zhí)行的APDE檢查操作通過時(S6:P)，則執(zhí)行軟編程操作2(S101)。若其軟編程檢查操作未通過(S102:F)，則判斷對所有存儲單元執(zhí)行一次軟編程的軟編程處理2(S101)之處理次數(shù)(S103)。若其低于預定次數(shù)(S103:N)，則流程將再次回到軟編程處理2(S101)。若已達到預定次數(shù)(S103:Y)，則執(zhí)行APDE操作(S104)，且重復執(zhí)行直到APDE檢查操作(S105)通過(S105:P)。當檢查操作通過時，流程再次回到軟編程處理2(S101)。當關于軟編程處理2(S101)的軟編程檢查操作通過(S102:P)時，則流程移到擦除檢查操作(S7)。
根據(jù)本發(fā)明實施例，由上述說明是清楚易懂的，通過對仿存儲單元執(zhí)行編程操作等等，可以引起共同連接位線BL0至BLn之在過擦除態(tài)的存儲單元中干擾現(xiàn)象。因此，執(zhí)行偽編程操作于在過擦除態(tài)之存儲單元以實現(xiàn)從過擦除態(tài)復原或過擦除態(tài)的清除。
除此之外，在正常擦除態(tài)之存儲單元和在過擦除態(tài)之存儲單元共同連接到位線BL0至BLn的情況下，因為沒有連續(xù)執(zhí)行編程操作等等于相同的存儲單元，所以過度編程操作等等就不會被基于錯誤判定的編程操作等等而執(zhí)行于在正常態(tài)存儲單元。因此，依照本發(fā)明的操作可以避免下列所述情況，對于在正常態(tài)的存儲單元，數(shù)據(jù)“1”讀出限界的惡化的情況，或因為連接在過擦除態(tài)的大量存儲單元，而編程操作等等的完成無法被偵測到的情況。
可以對大量多數(shù)存儲單元執(zhí)行擦除操作，且相較于有次序地對每個字線執(zhí)行擦除脈沖應用，依照本發(fā)明之擦除步驟可以在短時間內完成。在此，通過大量擦除操作，如果提供多數(shù)字線就會產(chǎn)生本發(fā)明的作用。
除此之外，理所當然的，本發(fā)明并不局限于上述實施例，在不偏離本發(fā)明之要點，可以做各別的改進和修正。
舉例來說，APDE操作和軟編程操作都是實現(xiàn)從過擦除態(tài)復原的偏壓應用方法之實例，理所當然的，兩者之間應用的順序也不局限于上述之實施例。再者，應用次數(shù)和運用情況也可以有所改變。除此之外，若提供一軟編程操作，省略APDE操作也是有可能做到的。
除此之外，參考胞RFC和RFDC可能是存儲單元結構，或可能不是存儲單元結構。
而且，參考胞RFC和RFDC可以在存儲單元陣列排列且連接到微分放大器(differential amplifier)，或參考胞RFC和RFDC可以通過位線或參考位線連接到微分放大器。
因此，雖然如編程或軟編程之寫入操作的方法已敘述為用熱電子注入方式，但也可以用Fowler-Nordheim穿隧(tunneling)方法。再者，雖然已經(jīng)敘述過浮置柵極之存儲單元，這些存儲單元亦可能為ONO結構等等之存儲單元。
權利要求
1.一種非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，通過預定數(shù)目的數(shù)據(jù)輸入/輸出端子而連接多個電性可重寫存儲單元至該非易失性存儲裝置，該數(shù)據(jù)擦除方法包括以下步驟在多個存儲單元上執(zhí)行擦除操作；以及在擦除操作后，施加與編程操作有關的偏壓到數(shù)據(jù)輸入/輸出端子，而不對特定存儲單元連續(xù)執(zhí)行編程操作。
2.根據(jù)權利要求1所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中該非易失性存儲單元裝置包括與所述存儲單元共享數(shù)據(jù)輸入/輸出端子的仿存儲單元，該方法還包括通過執(zhí)行編程操作于仿存儲單元而施加偏壓到數(shù)據(jù)輸入/輸出端子的步驟，該步驟在對所述存儲單元進行編程的步驟前且在執(zhí)行擦除操作的步驟后進行。
3.根據(jù)權利要求2所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中在對所述仿存儲單元進行編程操作中，所述仿存儲單元的編程檢查電壓的電壓值不同于所述存儲單元的編程檢查電壓。
4.根據(jù)權利要求2所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中在對所述仿存儲單元進行編程操作中，所述仿存儲單元的編程電壓的電壓值不同于所述存儲單元的軟編程電壓。
5.根據(jù)權利要求3所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中所述仿存儲單元的編程檢查電壓的電壓值被設定為高于所述存儲單元的編程檢查電壓的電壓值。
6.根據(jù)權利要求4所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中所述仿存儲單元的編程電壓的電壓值被設定為高于所述存儲單元的編程電壓的電壓值。
7.根據(jù)權利要求2所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中在執(zhí)行所述擦除操作時，維持所述仿存儲單元于非擦除狀態(tài)。
8.根據(jù)權利要求7所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中在執(zhí)行擦除操作時，維持所述仿存儲單元的控制端子于浮置狀態(tài)。
9.根據(jù)權利要求2所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，還包括在執(zhí)行擦除操作的步驟后，在執(zhí)行編程操作于所述仿存儲單元的步驟前執(zhí)行APDE操作的步驟。
10.根據(jù)權利要求9所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中執(zhí)行編程操作于所述仿存儲單元的步驟響應于執(zhí)行預定次數(shù)的所述APDE操作的步驟。
11.根據(jù)權利要求1所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中施加偏壓的步驟包括以下步驟重復執(zhí)行編程操作于一個存儲單元；以及其后執(zhí)行所述編程操作到其它存儲單元。
12.根據(jù)權利要求11所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中所述編程操作為軟編程操作，且其中施加偏壓的步驟還包括以下步驟對各個存儲單元執(zhí)行軟編程檢查操作；以及依據(jù)所述軟編程檢查的結果，執(zhí)行軟編程操作于所述存儲單元。
13.根據(jù)權利要求12所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中執(zhí)行軟編程操作的步驟是在執(zhí)行APDE操作完了之后。
14.根據(jù)權利要求13所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中通過執(zhí)行軟編程檢查操作，對所述軟編程操作和所述APDE操作的結果進行確認。
15.根據(jù)權利要求12所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中執(zhí)行軟編程操作的步驟是在執(zhí)行APDE操作的步驟之前執(zhí)行。
16.根據(jù)權利要求15所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中執(zhí)行APDE操作的步驟響應于執(zhí)行預定次數(shù)的軟編程操作的步驟。
17.根據(jù)權利要求1所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中數(shù)據(jù)輸入/輸出端子是存儲單元的漏極端子并組成位線。
18.根據(jù)權利要求2所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中數(shù)據(jù)輸入/輸出端子是仿存儲單元的漏極端子且連接至位線。
19.根據(jù)權利要求7所述的非易失性存儲裝置的數(shù)據(jù)擦除方法，其中控制端子是仿存儲單元的柵極端子。
20.一種包含多個電性可重寫存儲單元的非易失性存儲裝置，該電性可重寫存儲單元通過數(shù)據(jù)輸入/輸出端子以預定數(shù)目共同連接，該非易失性存儲裝置還包括通過數(shù)據(jù)輸出/輸入端子而被共同連接的仿存儲單元，其中，在對多個存儲單元進行數(shù)據(jù)擦除處理期間，在對多個存儲單元進行擦除操作之后，對仿存儲單元執(zhí)行編程操作。
21.根據(jù)權利要求20所述的非易失性存儲裝置，還包括專用以設定仿存儲單元的編程檢查電壓的參考區(qū)域。
22.根據(jù)權利要求21所述的非易失性存儲裝置，其中參考區(qū)域的電壓位準設定為高于存儲單元的編程檢查電壓。
23.根據(jù)權利要求20所述的非易失性存儲裝置，還包括在擦除操作期間用于對所述存儲單元的控制端子進行偏壓操作的擦除偏壓控制區(qū)域，其中仿存儲單元的控制端子并不被擦除偏壓控制區(qū)域所偏壓。
24.根據(jù)權利要求23所述的非易失性存儲裝置，其中在擦除操作期間，仿存儲單元的控制端子維持在浮置狀態(tài)。
全文摘要
在擦除步驟過程期間，預編程操作(S1)之后，擦除操作(S3)以及APDE操作(S5)通過APDE檢查操作(S6P)而執(zhí)行與確認，且由擦除檢查操作的確認(S7P)而完成，步驟A在多個存儲單元的軟編程操作(S10)之前執(zhí)行。繼續(xù)執(zhí)行一種仿存儲單元編程操作(S8)，直到仿存儲單元編程檢查操作(S9)確認編程操作已完成。通過在仿存儲單元的程序操作的執(zhí)行，通過位線施加相似于程序操作的電壓應力于過擦除態(tài)的存儲單元上。因此，釋放過擦除態(tài)藉以降低行漏出電流。在軟編程檢查操作(S11)期間，可以阻止錯誤識別，也可以避免過度軟編程。
文檔編號G11C16/34GK101023497SQ200480043810
公開日2007年8月22日 申請日期2004年8月30日 優(yōu)先權日2004年8月30日
發(fā)明者田岡英穗, 鈴村嘉裕, 平野幹児, 川本悟 申請人:斯班遜有限公司, 斯班遜日本有限公司