半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其操作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，所述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括：存儲(chǔ)器單元塊，所述存儲(chǔ)器單元塊包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元；外圍電路部，所述外圍電路部被配置成執(zhí)行包括供應(yīng)擦除電壓的供應(yīng)操作和擦除驗(yàn)證操作的擦除循環(huán)，以將儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器單元中的數(shù)據(jù)擦除；失敗位計(jì)數(shù)器，所述失敗位計(jì)數(shù)器被配置成對(duì)在存儲(chǔ)器單元之中的在擦除操作中未被擦除的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目計(jì)數(shù)，以在擦除驗(yàn)證操作中基于與計(jì)數(shù)結(jié)果相對(duì)應(yīng)的失敗計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生計(jì)數(shù)信號(hào)；以及控制器，所述控制器被配置成控制外圍電路部，以通過(guò)將用于前一擦除循環(huán)的擦除電壓增加第一步進(jìn)電壓，或者基于失敗計(jì)數(shù)將擦除電壓減小第二步進(jìn)電壓，來(lái)設(shè)定新的擦除電壓，并且利用新的擦除電壓來(lái)執(zhí)行擦除循環(huán)。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其操作方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年8月8日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0-2012-0086905的韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件及其操作方法，更具體而言，涉及一種具有電荷陷阱型存儲(chǔ)器單元的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其操作方法。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的非易失性存儲(chǔ)器件具有即使未供應(yīng)電源、數(shù)據(jù)也不被擦除的特性。非易失性存儲(chǔ)器件的電荷陷阱型快閃存儲(chǔ)器件通過(guò)利用隧道電介質(zhì)層、電荷陷阱層、阻擋電介質(zhì)層以及柵導(dǎo)電層層疊在半導(dǎo)體襯底上的存儲(chǔ)器單元來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。電荷陷阱型快閃存儲(chǔ)器件在編程操作中將高壓供應(yīng)給存儲(chǔ)器單元的柵極的情況下，將電荷充電到電荷陷阱層中。在讀取操作中檢測(cè)存儲(chǔ)器單元的根據(jù)被充電在電荷陷阱層中的電荷數(shù)量而變化的閾值電壓，并且儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)基于檢測(cè)的閾值電壓的電平來(lái)確定。
[0005]在非易失性存儲(chǔ)器件中的存儲(chǔ)器單元是一種可以執(zhí)行編程操作/擦除操作的器件，并且通過(guò)改變存儲(chǔ)器單元的閾值電壓來(lái)執(zhí)行編程操作和擦除操作。
[0006]圖1是說(shuō)明現(xiàn)有的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的擦除操作的流程圖。
[0007]在圖1中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件執(zhí)行利用增量式步進(jìn)脈沖擦除ISPE方法的擦除操作。
[0008]具體地，在步驟SI中，將擦除電壓供應(yīng)給形成有存儲(chǔ)器單元的半導(dǎo)體襯底的P阱。隨后，在步驟S2和S3中，執(zhí)行用于驗(yàn)證每個(gè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓是否比目標(biāo)閾值電壓小的擦除驗(yàn)證操作。在驗(yàn)證出每個(gè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓比目標(biāo)閾值電壓小的情況下，判定擦除操作通過(guò)，且因而完成擦除操作。在驗(yàn)證出一個(gè)或更多個(gè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓比目標(biāo)閾值電壓高的情況下，判定擦除操作失敗。在經(jīng)由擦除驗(yàn)證操作判定擦除操作失敗的情況下，在步驟S4中將在供應(yīng)擦除電壓操作之前供應(yīng)的擦除電壓增加步進(jìn)電壓的電壓，設(shè)定成新的擦除電壓。通過(guò)利用新的擦除電壓再次執(zhí)行步驟SI和后續(xù)步驟。
[0009]圖2是說(shuō)明用于示出在現(xiàn)有的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的擦除操作中閾值電壓的改變的曲線的示圖。
[0010]在圖2中，通過(guò)重復(fù)擦除循環(huán)(步驟SI至S4)來(lái)執(zhí)行利用ISPE方法的擦除操作，并且將逐步增加的擦除電壓供應(yīng)給半導(dǎo)體襯底的P阱。然而，在電荷陷阱型存儲(chǔ)器單元中，將擦除電壓增加到比恒定電壓更大的電壓的情況下，經(jīng)由阻擋電介質(zhì)層發(fā)生反向隧穿(back tunneling)現(xiàn)象,且因而,存儲(chǔ)器單元的閾值電壓可以再次增加。例如，在擦除電壓依次供應(yīng)到A、A+l、A+2的情況下，存儲(chǔ)器單元的閾值電壓逐步地降低，但是在擦除電壓升壓到A+3的情況下，存儲(chǔ)器單元的閾值電壓可以由于經(jīng)由阻擋電介質(zhì)層的反向隧穿現(xiàn)象而增加。
[0011]因此，即使利用ISPE方法重復(fù)地執(zhí)行擦除循環(huán)，存儲(chǔ)器單元的閾值電壓分布也會(huì)缺乏均勻性，并且因?yàn)槲磳⒋鎯?chǔ)器單元的閾值電壓擦除成比目標(biāo)閾值電壓小的電壓，所以擦除操作可能失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件及其操作方法，所述半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件用于在擦除操作中將存儲(chǔ)器單元的閾值電壓擦除成比目標(biāo)閾值電壓小的電壓，使得防止擦除操作失敗。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件包括:存儲(chǔ)器單元塊，所述存儲(chǔ)器單元塊包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元；外圍電路部，所述外圍電路部被配置成執(zhí)行包括供應(yīng)擦除電壓的供應(yīng)操作和擦除驗(yàn)證操作的擦除循環(huán)，以將儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器單元中的數(shù)據(jù)擦除；失敗位計(jì)數(shù)器，所述失敗位計(jì)數(shù)器被配置成對(duì)在存儲(chǔ)器單元之中的在擦除操作中未被擦除的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目計(jì)數(shù)，以在擦除驗(yàn)證操作中基于與計(jì)數(shù)結(jié)果相對(duì)應(yīng)的失敗計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生計(jì)數(shù)信號(hào)；以及控制器，所述控制器被配置成控制外圍電壓部，以通過(guò)將用于前一擦除循環(huán)中的擦除電壓增加第一步進(jìn)電壓或基于失敗計(jì)數(shù)將擦除電壓減小第二步進(jìn)電壓，來(lái)設(shè)定新的擦除電壓，并且利用新的擦除電壓來(lái)執(zhí)行擦除循環(huán)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的一種操作半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法包括以下步驟:將擦除電壓供應(yīng)給其上形成有存儲(chǔ)器單元的半導(dǎo)體襯底的P阱；對(duì)存儲(chǔ)器單元執(zhí)行擦除驗(yàn)證操作；通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)器單元之中的在擦除操作中未被擦除的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生失敗計(jì)數(shù)；當(dāng)失敗計(jì)數(shù)比前一失敗計(jì)數(shù)小時(shí)，將通過(guò)將擦除電壓增加第一步進(jìn)電壓獲得的電壓設(shè)定成新的擦除電壓，而當(dāng)失敗計(jì)數(shù)比前一失敗計(jì)數(shù)大時(shí)，將通過(guò)將擦除電壓減小第二步進(jìn)電壓獲得的電壓設(shè)定成新的擦除電壓，以及返回到供應(yīng)擦除電壓的操作。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例的一種操作半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法包括以下步驟:將擦除電壓供應(yīng)給其上形成有存儲(chǔ)器單元的半導(dǎo)體襯底的P阱；對(duì)存儲(chǔ)器單元執(zhí)行第一擦除驗(yàn)證操作；通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)器單元之中的在擦除操作中未被擦除的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生失敗計(jì)數(shù)；將失敗計(jì)數(shù)與前一失敗計(jì)數(shù)進(jìn)行比較；當(dāng)失敗計(jì)數(shù)比前一失敗計(jì)數(shù)小時(shí)，通過(guò)將第一擦除電壓增加第一步進(jìn)電壓來(lái)設(shè)定第一擦除電壓，以及返回供應(yīng)第一擦除電壓的操作，并且重復(fù)供應(yīng)第一擦除電壓的操作和利用第一擦除電壓的后續(xù)操作；當(dāng)失敗計(jì)數(shù)大于或等于前一失敗計(jì)數(shù)時(shí)，通過(guò)將第一擦除電壓減小第二步進(jìn)電壓來(lái)設(shè)定第二擦除電壓；將第二擦除電壓供應(yīng)給P阱；對(duì)存儲(chǔ)器單元執(zhí)行第二擦除驗(yàn)證操作；以及當(dāng)將第一擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果是被判定為失敗時(shí)，將第二擦除電壓減小第二步進(jìn)電壓，以及返回供應(yīng)第二擦除電壓的操作，并且重復(fù)供應(yīng)第二擦除電壓的操作和利用第二擦除電壓的后續(xù)操作。
[0016]本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件在擦除操作中優(yōu)化擦除電壓，使得將存儲(chǔ)器單元的閾值電壓擦除成比目標(biāo)閾值電壓小的電壓，因而，可以防止擦除操作的失敗。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]參照結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的各種實(shí)施例的以上和其它的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中:
[0018]圖1是說(shuō)明現(xiàn)有的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的擦除操作的流程圖；[0019]圖2是說(shuō)明用于示出在現(xiàn)有的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的擦除操作中閾值電壓的改變的曲線的示圖；
[0020]圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的框圖；
[0021]圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的擦除操作的流程圖；
[0022]圖5是說(shuō)明示出在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的擦除操作中閾值電壓改變的曲線的示圖；
【具體實(shí)施方式】
[0023]在下文中，將參照附圖更加詳細(xì)地解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的一些說(shuō)明性實(shí)施例描述了實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出的各種其他的變型和實(shí)施例將落入本公開(kāi)原理的精神和范圍內(nèi)。
[0024]圖3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的框圖。
[0025]在圖3中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件1000包括存儲(chǔ)器單元塊110、頁(yè)緩沖器部120、電壓發(fā)生部130、X譯碼器140、失敗位計(jì)數(shù)器150、控制器160以及循環(huán)計(jì)數(shù)器170。
[0026]存儲(chǔ)器單元塊110包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元。例如，存儲(chǔ)器單元可以是電荷陷阱型存儲(chǔ)器單元。存儲(chǔ)器單元形成在半導(dǎo)體襯底的同一P阱上。
[0027]頁(yè)緩沖器部120與存儲(chǔ)器單元塊110的多個(gè)位線BL連接。頁(yè)緩沖器部120響應(yīng)于在擦除驗(yàn)證操作中由控制器160產(chǎn)生的頁(yè)緩沖器控制信號(hào)PB_signals，而感測(cè)在存儲(chǔ)器單元塊110中的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓，并且經(jīng)由感測(cè)的結(jié)果來(lái)判斷相應(yīng)的擦除操作是通過(guò)還是失敗。
[0028]電壓發(fā)生部130響應(yīng)于當(dāng)執(zhí)行擦除操作時(shí)由控制器160產(chǎn)生的電壓產(chǎn)生控制信號(hào)VG_signals而產(chǎn)生擦除電壓Verase,并且在擦除驗(yàn)證操作中產(chǎn)生驗(yàn)證電壓Vverify。
[0029]X譯碼器140響應(yīng)于由控制器160產(chǎn)生的譯碼器控制信號(hào)DEC_signals，而將在擦除驗(yàn)證操作中由電壓發(fā)生部130產(chǎn)生的驗(yàn)證電壓Vverify選擇性地供應(yīng)給存儲(chǔ)器單元塊110的字線WL。
[0030]失敗位計(jì)數(shù)器150響應(yīng)于由控制器160產(chǎn)生的失敗位計(jì)數(shù)器控制信號(hào)FC_signals，而對(duì)在擦除驗(yàn)證操作中，對(duì)被頁(yè)緩沖器部120判定為失敗存儲(chǔ)器單元的總數(shù)目計(jì)數(shù)。失敗位計(jì)數(shù)器150基于計(jì)數(shù)的結(jié)果來(lái)產(chǎn)生失敗計(jì)數(shù)Fail_count，并且將產(chǎn)生的失敗計(jì)數(shù)Fail_count傳送到控制器160。
[0031]控制器160在擦除操作和擦除驗(yàn)證操作中，產(chǎn)生用于控制頁(yè)緩沖器部120、電壓發(fā)生部130、X譯碼器140以及失敗位計(jì)數(shù)器150的控制信號(hào)PB_signals、VG_signals、DEC_signals以及FC_signals。另外,控制器160在擦除驗(yàn)證操作中，將從失敗位計(jì)數(shù)器150中輸出的當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count與前一擦除循環(huán)中的失敗計(jì)數(shù)Fail_count進(jìn)行比較，并且基于比較的結(jié)果來(lái)設(shè)定用于下一擦除循環(huán)的擦除電壓。具體地，在當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count比基于比較結(jié)果的前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)小的情況下,通過(guò)將用于前一擦除循環(huán)的擦除電壓Verase增加第一步進(jìn)電壓來(lái)設(shè)定新的擦除電壓。在當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count高于或等于前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)的情況下，通過(guò)將用于前一擦除循環(huán)的擦除電壓Verase減小第二步進(jìn)電壓來(lái)設(shè)定新的擦除電壓。在當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count比前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)高的情況下,控制器160判定存儲(chǔ)器單元的閾值電壓分布由于經(jīng)由阻擋電介質(zhì)層的反向隧穿效應(yīng)而增加，且因而，減小擦除電壓Verase以抑制反向隧穿效應(yīng)。
[0032]控制器160包括寄存器161和比較電壓162，并且可以將從失敗位計(jì)數(shù)器150中傳送的失敗計(jì)數(shù)Fail_count儲(chǔ)存在寄存器161中。比較電壓162將在前一擦除循環(huán)中計(jì)數(shù)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count與在當(dāng)前擦除循環(huán)中計(jì)數(shù)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count進(jìn)行比較。
[0033]此外，控制器160響應(yīng)于從循環(huán)計(jì)數(shù)器170中輸出的循環(huán)計(jì)數(shù)信號(hào)L00p_C0unt，來(lái)檢測(cè)當(dāng)前擦除循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)是否比允許的預(yù)設(shè)的最大循環(huán)次數(shù)小，并且基于檢測(cè)的結(jié)果來(lái)判斷是否應(yīng)當(dāng)結(jié)束擦除操作。
[0034]循環(huán)計(jì)數(shù)器170通過(guò)對(duì)當(dāng)前擦除循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生循環(huán)計(jì)數(shù)信號(hào)Loop_count,并且將產(chǎn)生的循環(huán)計(jì)數(shù)信號(hào)Loop_count輸出到控制器160。
[0035]可以將頁(yè)緩沖器部120、電壓發(fā)生部130以及X譯碼器140定義為外圍電路部。
[0036]圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的擦除操作的流程圖。
[0037]將參照?qǐng)D3和圖4來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的擦除操作。
[0038]I)在步驟SllO中供應(yīng)擦除電壓的操作
[0039]電壓發(fā)生部130響應(yīng)于從控制器160中輸出的電壓發(fā)生控制信號(hào)VG_signals，而產(chǎn)生用于當(dāng)前擦除循環(huán)中的擦除電壓Verase。將產(chǎn)生的擦除電壓Verase供應(yīng)給形成有存儲(chǔ)器單元塊110的半導(dǎo)體襯底的P阱。這里，將OV供應(yīng)給存儲(chǔ)器單元塊110的字線。
[0040]結(jié)果，捕獲在存儲(chǔ)器單元塊110中被編程的存儲(chǔ)器單元的電荷陷阱層中的電荷經(jīng)由隧道電介質(zhì)層放電到半導(dǎo)體襯底，且因而，存儲(chǔ)器單元的閾值電壓變低。
[0041]2)在步驟S120中的擦除驗(yàn)證操作
[0042]在執(zhí)行步驟SllO之后，通過(guò)利用與存儲(chǔ)器單元塊110的位線BL連接的頁(yè)緩沖器部120，驗(yàn)證在存儲(chǔ)器單元塊110中的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓是否比目標(biāo)閾值電壓(例如-1V)低。例如，擦除驗(yàn)證操作可以通過(guò)利用虛設(shè)負(fù)讀取(VNR)方法感測(cè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓來(lái)驗(yàn)證擦除操作。具體地，將供應(yīng)給在感測(cè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓的操作中未選中的字線的通過(guò)電壓、位線電壓以及供應(yīng)給P阱的電壓增加核心電壓Vcore (例如，IV)，并且供應(yīng)增加的電壓。因此，即使實(shí)際的閾值電壓具有負(fù)電壓(例如，-1V)，也可以將存儲(chǔ)器單元的閾值電壓感測(cè)為增加了核心電壓Vcore的電壓。
[0043]順序執(zhí)行步驟SllO和S120，并且將它們定義為一個(gè)擦除循環(huán)。
[0044]3)在步驟S130中的通過(guò)或失敗檢查。
[0045]在根據(jù)步驟S120驗(yàn)證出每個(gè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓比目標(biāo)閾值電壓低的情況下，擦除操作通過(guò)并且所述擦除操作完成。在驗(yàn)證出至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓比目標(biāo)閾值電壓高的情況下，擦除操作失敗。
[0046]4)在步驟S140中驗(yàn)證擦除循環(huán)的次數(shù)
[0047]在基于步驟S130擦除操作失敗的情況下，循環(huán)計(jì)數(shù)器170對(duì)當(dāng)前執(zhí)行的擦除循環(huán)的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且基于計(jì)數(shù)的結(jié)果將循環(huán)計(jì)數(shù)信號(hào)L00p_C0unt輸出到控制器160?？刂破?60響應(yīng)于循環(huán)計(jì)數(shù)信號(hào)L00p_C0unt而檢測(cè)當(dāng)前執(zhí)行的擦除循環(huán)的次數(shù)N是否比允許的最大的循環(huán)次數(shù)小，并且基于檢測(cè)的結(jié)果來(lái)判斷是否結(jié)束擦除操作。例如，在當(dāng)前執(zhí)行的擦除操作的次數(shù)N比允許的最大的循環(huán)次數(shù)小的情況下，執(zhí)行下一算法。[0048]5)在步驟S150中對(duì)失敗計(jì)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)
[0049]在基于步驟S140次數(shù)N比允許的最大的循環(huán)次數(shù)小的情況下，頁(yè)緩沖器部120檢測(cè)針對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)器單元的擦除操作是通過(guò)還是失敗，并且失敗位計(jì)數(shù)器150對(duì)失敗的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目計(jì)數(shù)，并根據(jù)計(jì)數(shù)的結(jié)果將失敗計(jì)數(shù)Fail_count傳送到控制器160。
[0050]6)在步驟S160比較失敗計(jì)數(shù)
[0051]控制器160通過(guò)將在當(dāng)前擦除循環(huán)中計(jì)數(shù)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count與在前一擦除循環(huán)中計(jì)數(shù)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count進(jìn)行比較,來(lái)檢測(cè)失敗計(jì)數(shù)Fail_count是增加還是減小。在當(dāng)前擦除循環(huán)是第一擦除循環(huán)的情況下，可以跳過(guò)比較失敗計(jì)數(shù)的以上操作?？梢詫?dāng)前失敗計(jì)數(shù)儲(chǔ)存在控制器160的寄存器中。
[0052]7)在步驟S170中增加擦除電壓
[0053]如果基于步驟S160判定出當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)Fail_Count比前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)小，則控制器160將擦除電壓增加第一步進(jìn)電壓，并且將增加的擦除電壓設(shè)定為新的擦除電壓。隨后，通過(guò)利用新的擦除電壓來(lái)再次執(zhí)行步驟SllO和隨后的步驟。
[0054]將步驟SllO至S170定義為第一擦除循環(huán)。即，將一個(gè)第一擦除循環(huán)定義為從步驟S110至再次執(zhí)行的步驟SllO之前的步驟。
[0055]8)在步驟S180減小擦除電壓
[0056]控制器160根據(jù)步驟S160,在當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count比前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)的高的情況下，將擦除電壓減小第二步進(jìn)電壓，并且將減小的擦除電壓設(shè)定為新的擦除電壓。
[0057]在當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count比前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)高的情況下，因?yàn)橛捎诓脸妷旱倪^(guò)度增加引起的經(jīng)由阻擋電介質(zhì)層對(duì)電荷放電，所以控制器160判定出存儲(chǔ)器單元的閾值電壓增加，并且基于判定的結(jié)果減小擦除電壓。
[0058]9)在步驟S190中供應(yīng)擦除電壓的操作
[0059]電壓發(fā)生部130響應(yīng)于從控制器160中輸出的電壓發(fā)生控制信號(hào)VG_signals而產(chǎn)生被從用于前一擦除循環(huán)的擦除電壓被減小了第二步進(jìn)電壓的新的擦除電壓Verase。這里，第二步進(jìn)電壓低于或等于第一步進(jìn)電壓。因?yàn)楣?yīng)擦除電壓的操作與步驟SllO相似，所以將省略有關(guān)操作的任何進(jìn)一步的描述。
[0060]10)在步驟S220中的擦除驗(yàn)證操作
[0061]在執(zhí)行步驟S190之后，通過(guò)利用與存儲(chǔ)器單元塊110的位線BL連接的頁(yè)緩沖器部120，來(lái)驗(yàn)證在存儲(chǔ)器單元塊110中的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓是否比目標(biāo)閾值電壓(例如，-1V)低。例如，擦除驗(yàn)證操作可以利用VNR方法來(lái)感測(cè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓，并且可以根據(jù)感測(cè)的結(jié)果來(lái)驗(yàn)證擦除操作。
[0062]11)在步驟S210檢查通過(guò)/失敗
[0063]在基于步驟S200，驗(yàn)證出每個(gè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓比目標(biāo)閾值電壓低的情況下，擦除操作通過(guò)，且因而，完成擦除操作。在驗(yàn)證出至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓比目標(biāo)閾值電壓高的情況下，擦除操作失敗。
[0064]12)在步驟S220驗(yàn)證擦除循環(huán)的次數(shù)
[0065]如果基于步驟S210擦除操作失敗，則循環(huán)計(jì)數(shù)器170對(duì)當(dāng)前執(zhí)行的擦除循環(huán)的次數(shù)計(jì)數(shù)，并且根據(jù)計(jì)數(shù)的結(jié)果將循環(huán)計(jì)數(shù)信號(hào)L00p_C0unt輸出到控制器160?？刂破?60響應(yīng)于循環(huán)計(jì)數(shù)信號(hào)L00p_C0unt而檢測(cè)當(dāng)前執(zhí)行的擦除循環(huán)的次數(shù)N是否比允許的預(yù)設(shè)最大循環(huán)次數(shù)小，并且基于檢測(cè)的結(jié)果來(lái)判斷是否完成擦除操作。如果次數(shù)N高于或等于允許的最大循環(huán)次數(shù)，則完成擦除操作。然而，如果次數(shù)N比允許的最大循環(huán)次數(shù)小，則再次執(zhí)行步驟S180。
[0066]將步驟S180至S220定義為第二擦除循環(huán)。將步驟SllO至S170定義為第一擦除循環(huán)。將第一擦除循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)和第二擦除循環(huán)的執(zhí)行次數(shù)之和定義為在步驟S220中當(dāng)前執(zhí)行的擦除循環(huán)的次數(shù)N。
[0067]如上所述,如果當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)Fail_count比前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)高，則計(jì)數(shù)器160判定存儲(chǔ)器單元的閾值電壓增加，這是因?yàn)橛捎诓脸妷旱倪^(guò)度增加電荷經(jīng)由電荷電介質(zhì)層而放電?？刂破?60基于判定的結(jié)果來(lái)減小擦除電壓，并且通過(guò)利用減小的擦除電壓來(lái)執(zhí)行新的擦除循環(huán)。因此，將存儲(chǔ)器單元的閾值電壓擦除成比目標(biāo)閾值電壓低的電壓，且因而，抑制了擦除操作的錯(cuò)誤。
[0068]圖5是說(shuō)明示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的擦除操作的閾值電壓變化的曲線的示圖。
[0069]在圖5中，在通過(guò)重復(fù)擦除操作，而將擦除電壓從A改變成A+4的情況下，存儲(chǔ)器單元的閾值電壓減小，直到供應(yīng)擦除電壓的操作變成A+2。然而，在供應(yīng)擦除電壓A+3的操作中，由于過(guò)度的擦除電壓而引起閾值電壓增加的情況下，失敗計(jì)數(shù)增大。在失敗計(jì)數(shù)比前一擦除循環(huán)高的情況下，通過(guò)利用比擦除電壓(A+3)低的新的擦除電壓(A+4)來(lái)執(zhí)行新的擦除循環(huán)，由此降低存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。
[0070]盡管已經(jīng)參照本發(fā)明的一些說(shuō)明性的實(shí)施例描述了實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出的各種其他的變型和實(shí)施例將落入本公開(kāi)原理的精神和范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，包括: 存儲(chǔ)器單元塊，所述存儲(chǔ)器單元塊包括多個(gè)存儲(chǔ)器單元； 外圍電路部，所述外圍電路部被配置成執(zhí)行包括供應(yīng)擦除電壓的供應(yīng)操作和擦除驗(yàn)證操作的擦除循環(huán)，以將儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器單元中的數(shù)據(jù)擦除； 失敗位計(jì)數(shù)器，所述失敗位計(jì)數(shù)器被配置成對(duì)存儲(chǔ)器單元之中的在擦除操作中未被擦除的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目計(jì)數(shù)，以在擦除驗(yàn)證操作中基于與計(jì)數(shù)結(jié)果相對(duì)應(yīng)的失敗計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生計(jì)數(shù)信號(hào)；以及 控制器，所述控制器被配置成控制外圍電路部，以通過(guò)將用于前一擦除循環(huán)的擦除電壓增加第一步進(jìn)電壓，或者基于失敗計(jì)數(shù)將擦除電壓減小第二步進(jìn)電壓，來(lái)設(shè)定新的擦除電壓，并且利用所述新的擦除電壓來(lái)執(zhí)行擦除循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述存儲(chǔ)器單元是電荷陷阱型存儲(chǔ)器單元。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述外圍電路部包括: 電壓發(fā)生部，所述電壓發(fā)生部被配置成產(chǎn)生擦除電壓，并且將擦除電壓供應(yīng)給存儲(chǔ)器單元塊的P阱；以及 頁(yè)緩沖器部，所述頁(yè)緩沖器部被配置成感測(cè)所述存儲(chǔ)器單元的閾值電壓，并且基于所述擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果來(lái)驗(yàn)證所述擦除操作。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述頁(yè)緩沖器部在所述存儲(chǔ)器單元中的至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元的閾值電壓比指定的閾值電壓高時(shí)判定所述擦除操作失敗。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，還包括:循環(huán)計(jì)數(shù)器，所述循環(huán)計(jì)數(shù)器被配置成對(duì)執(zhí)行擦除循環(huán)的次數(shù)計(jì)數(shù)，以產(chǎn)生循環(huán)計(jì)數(shù)信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，在響應(yīng)于所述循環(huán)計(jì)數(shù)信號(hào)執(zhí)行的當(dāng)前擦除循環(huán)的次數(shù)超過(guò)指定的最大循環(huán)次數(shù)時(shí)，所述控制器結(jié)束所述擦除操作。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述控制器包括: 寄存器，所述寄存器被配置成儲(chǔ)存前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)；以及 比較電路，所述比較電路被配置成將儲(chǔ)存在所述寄存器中的所述前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)與當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)進(jìn)行比較。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述控制器通過(guò)將從所述失敗位計(jì)數(shù)器輸出的所述當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)與儲(chǔ)存在所述寄存器中的所述前一擦除循環(huán)的失敗次數(shù)進(jìn)行比較，來(lái)判定所述當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)是增加還是減小。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述控制器被配置成當(dāng)所述當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)比所述前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)小時(shí)，通過(guò)將所述擦除電壓增加所述第一步進(jìn)電壓來(lái)設(shè)定所述新的擦除電壓，并且所述控制器被配置成當(dāng)所述當(dāng)前擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)比所述前一擦除循環(huán)的失敗計(jì)數(shù)大時(shí)，通過(guò)將所述擦除電壓減小所述第二步進(jìn)電壓來(lái)設(shè)定所述新的擦除電壓。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，其中，所述第二步進(jìn)電壓低于或等于所述第一步進(jìn)電壓。
11.一種操作半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，所述方法包括以下步驟: 將擦除電壓供應(yīng)給其上形成有存儲(chǔ)器單元的半導(dǎo)體襯底的P阱；對(duì)存儲(chǔ)器單元執(zhí)行擦除驗(yàn)證操作； 通過(guò)對(duì)所述存儲(chǔ)器單元之中的在擦除操作中未被擦除的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目計(jì)數(shù)來(lái)產(chǎn)生失敗計(jì)數(shù)；以及 當(dāng)所述失敗計(jì)數(shù)比前一失敗計(jì)數(shù)小時(shí)，將通過(guò)將所述擦除電壓增加第一步進(jìn)電壓獲得的電壓設(shè)定成新的擦除電壓，而當(dāng)所述失敗計(jì)數(shù)比所述前一失敗計(jì)數(shù)大時(shí)，將通過(guò)將所述擦除電壓減小第二步進(jìn)電壓獲得的電壓設(shè)定成新的擦除電壓，以及返回供應(yīng)所述擦除電壓的操作。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，如果所述存儲(chǔ)器單元中的至少一個(gè)失敗，則將所述擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果判定成失敗。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括:在產(chǎn)生失敗計(jì)數(shù)之前，對(duì)當(dāng)前擦除循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)的步驟，并且當(dāng)所述當(dāng)前擦除循環(huán)次數(shù)小于或等于指定最大循環(huán)次數(shù)時(shí)結(jié)束所述擦除操作的步驟。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第二步進(jìn)電壓低于或等于所述第一步進(jìn)電壓。
15.一種操作半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的方法，所述方法包括以下步驟: 將擦除電壓供應(yīng)給其上形成有存儲(chǔ)器單元的半導(dǎo)體襯底的P阱； 對(duì)所述存儲(chǔ)器單元執(zhí)行第一擦除驗(yàn)證操作； 通過(guò)對(duì)所述存儲(chǔ)器單元之中的在擦除操作中未被擦除的存儲(chǔ)器單元的數(shù)目計(jì)數(shù)，來(lái)產(chǎn)生失敗計(jì)數(shù)； 將所述失敗計(jì)數(shù)與前一失敗計(jì)數(shù)進(jìn)行比較； 當(dāng)所述失敗計(jì)數(shù)比所述前一失敗計(jì)數(shù)小時(shí)，通過(guò)將所述第一擦除電壓增加第一步進(jìn)電壓來(lái)設(shè)定第一擦除電壓，以及返回供應(yīng)所述第一擦除電壓的操作，并且重復(fù)供應(yīng)所述第一擦除電壓的操作和利用所述第一擦除電壓的后續(xù)操作； 當(dāng)所述失敗計(jì)數(shù)大于或等于所述前一失敗計(jì)數(shù)時(shí)，通過(guò)將所述第一擦除電壓減小第二步進(jìn)電壓來(lái)設(shè)定第二擦除電壓； 將所述第二擦除電壓供應(yīng)給所述P阱； 對(duì)所述存儲(chǔ)器單元執(zhí)行第二擦除驗(yàn)證操作；以及 當(dāng)所述第一擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果是被判定為失敗時(shí)，將所述第二擦除電壓減小所述第二步進(jìn)電壓，以及返回供應(yīng)所述第二擦除電壓的操作，并且重復(fù)供應(yīng)所述第二擦除電壓的操作和利用所述第二擦除電壓的后續(xù)操作。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，如果所述存儲(chǔ)器單元中的至少一個(gè)失敗，則所述第一擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果是被判定為失敗。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括:當(dāng)所述第一擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果是被判定為失敗時(shí)，在產(chǎn)生所述失敗計(jì)數(shù)的步驟之前，對(duì)當(dāng)前擦除循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)的步驟，以及當(dāng)所述當(dāng)前擦除循環(huán)次數(shù)小于或等于指定最大循環(huán)次數(shù)時(shí)結(jié)束所述擦除操作的步驟。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第二步進(jìn)電壓小于或等于所述第一步進(jìn)電壓。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括:在所述第二擦除驗(yàn)證操作的結(jié)果是被判定為失敗時(shí)，在設(shè)定所述第二擦除電壓的步驟之前，對(duì)當(dāng)前擦除循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)的步驟，以及如果所述當(dāng)前擦除循環(huán)次數(shù)小于或等于指定最大循環(huán)次數(shù)，則結(jié)束所述擦除操作的步驟。
20.如權(quán)利要求1 5所述的方法，其中，所述存儲(chǔ)器單元是電荷陷阱型存儲(chǔ)器單元。
【文檔編號(hào)】G11C16/34GK103578558SQ201210586873
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月8日
【發(fā)明者】沈根守 申請(qǐng)人:愛(ài)思開(kāi)海力士有限公司