專利名稱：雙位存儲器擦除校驗方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及存儲器系統(tǒng)，詳言之，涉及用來校驗電子存儲器組件中，位的各區(qū)段的擦除的系統(tǒng)和方法。
常規(guī)閃存系以存儲單元結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，其中于每一存儲單元之中儲存有單一信息位。在這種單一位存儲器結(jié)構(gòu)中，每一存儲單元典型地包含金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)結(jié)構(gòu)，具有源極、漏極、和在基底或P-井中的通道，以及覆蓋在通道之上的疊層?xùn)沤Y(jié)構(gòu)。疊層?xùn)趴蛇M一步包含一層薄的柵極電介質(zhì)層(有時稱之為隧道氧化層)，該柵極電介質(zhì)層系在P-井的表面上形成。疊層?xùn)乓舶懈采w于隧道氧化層之上的多晶硅浮柵，以及覆蓋于浮柵之上的共聚物(interpoly)電介質(zhì)層。此共聚物電介質(zhì)層通常是例如為氧化物層-氮化物層-氧化物層(ONO)層的多層絕緣體，該ONO層具有中間夾一氮化物層的兩個氧化物層。最后，多晶硅控制柵覆蓋于共聚物電介質(zhì)層上。
控制柵連接與一行上述存儲單元相聯(lián)系的字線，而以典型的NOR結(jié)構(gòu)形成上述存儲單元的區(qū)段。此外，各存儲單元的漏極區(qū)域由導(dǎo)電的位線連接在一起。存儲單元的通道，對應(yīng)于由疊層?xùn)沤Y(jié)構(gòu)形成于該通道中的電場，而在源極和漏極之間導(dǎo)通電流。在NOR結(jié)構(gòu)中，在單一列內(nèi)的各晶體管的每個漏極端，皆連接到同一位線。此外，每一快閃存儲單元均使其疊層?xùn)沤K端耦合至不同的字線，而陣列中所有的快閃存儲單元，皆使其源極終端耦合至公共的源極終端。在運行中，各個快閃存儲單元透過各自的位線，和使用外圍譯碼器的字線，以及用于編程(寫入)、讀取、或擦除等功能的控制電路，而完成尋址。
這種單一位疊層?xùn)趴扉W存儲單元，系通過將相對較高的電壓加在控制柵，以及將源極接地并將漏極接至在源極之上的預(yù)定電位，而完成編程。跨經(jīng)隧道氧化層所造成的高電場，導(dǎo)致稱為Fowler-Nordheim@穿隧的現(xiàn)象發(fā)生。在此過程中，因為浮柵為共聚物電介質(zhì)以及隧道氧化層所環(huán)繞，所以，在核心存儲單元通道區(qū)域內(nèi)的電子穿隧經(jīng)過柵極氧化層進入浮柵而被捕獲于浮柵中。由于所捕獲電子的緣故，存儲單元的閾值電壓隨之上升。由捕獲電子所產(chǎn)生的存儲單元閾值電壓(及該處的通道導(dǎo)電性)的改變，即是使存儲單元可予以編程的原因。
為了擦除典型的單位疊層?xùn)趴扉W存儲單元，需將相對較高的電壓加在源極上，并將控制柵保持在負電位，而使漏極浮動。在這些條件下，便于浮柵和源極之間形成一跨越隧道氧化層的強力電場。捕獲于浮柵上的電子，朝向浮柵的覆蓋源極的部分流動，并聚集在該處，且通過通過隧道氧化層的fowler-Nordheim穿隧作用而從浮柵脫離，進入源極。由于電子從浮柵移出，故存儲單元被擦除。
在常規(guī)的單位閃存組件中，執(zhí)行擦除校驗以判定在此等存儲單元的每一區(qū)塊或區(qū)段的各存儲單元是否經(jīng)過適度擦除?，F(xiàn)今的單位擦除校驗方法是提供位或存儲單元擦除的校驗，以及對初次校驗失敗的個別存儲單元，應(yīng)用額外補充的擦除脈沖。之后，存儲單元的擦除狀態(tài)再次接受校驗，且此程序會持續(xù)進行，直到該存儲單元或位已成功地擦除或?qū)⒃摯鎯卧獦?biāo)示為不可使用為止。
近來，雙位快閃存儲單元已正式采用，其允許在單一存儲單元中儲存兩位信息。常規(guī)的使用于單位疊層?xùn)沤Y(jié)構(gòu)的擦除校驗方法，在某些特定情形下可用于這種雙位組件。然而，仍需要有新的和改良的擦除校驗方法及裝置，以確保在雙位存儲器結(jié)構(gòu)中各數(shù)據(jù)位的適度擦除，并計入其結(jié)構(gòu)上的特性。
依照本發(fā)明的一個方面，提供了一種校驗雙位存儲單元的擦除的方法，其中該雙位存儲單元具有第一位和第二位。所述擦除校驗方法包含有以下步驟在雙位存儲單元中，執(zhí)行判定第一位是否已適度擦除；若第一位已適度擦除，則執(zhí)行在該雙位存儲單元中第二位是否已適度擦除的第一校驗；以及若第一位已適度擦除，且若根據(jù)第一校驗第二位已適度擦除，則判定該雙位存儲單元已適度擦除。
根據(jù)本發(fā)明的方法，在雙位存儲單元結(jié)構(gòu)中，兩個位的適度擦除的校驗，保證了與存儲單元中的其中一個位相關(guān)的數(shù)據(jù)保留和/或位過度擦除的問題不會對另一位的操作(例如適度擦除、讀取或?qū)懭牍δ?有不良影響。通過這種方式，本發(fā)明提供了遠在常規(guī)方法——其典型地使用于單位(例如疊層?xùn)?存儲單元類型的擦除——之上的顯著的性能上的優(yōu)點。此方法可進一步包含對另一雙位存儲單元重復(fù)上述方法，從而舉例來說相關(guān)于芯片擦除或區(qū)段擦除的操作，可以逐存儲單元地完成擦除校驗。位擦除的校驗，除了可測量存儲單元中的電流來校驗之外，也可透過將電壓加在存儲單元上的應(yīng)用來執(zhí)行。
除上述之外，若第一位未適度擦除，則此方法還包含擦除第一位，并在擦除第一位之后，執(zhí)行第二位是否適度擦除的第二校驗，其中擦除第一位包含將一電壓施加到所述存儲單元上。在此方式中，此方法會試圖對先前并未適度擦除(例如根據(jù)此發(fā)明而在依序逐個對存儲單元進行擦除校驗之前，透過施加于上述存儲單元的區(qū)塊或區(qū)段的初次擦除操作)的個別存儲單元位進行再擦除。因此，這種存儲單元中的位，可經(jīng)過試圖對該存儲單元進行再擦除而重新成為可用的——即使第一次或先前的擦除操作不符要求。
此方法可包含數(shù)次這樣的選擇性再擦除，以及選擇性擦除再校驗。舉例而言，若根據(jù)第二校驗，第二位得到適度擦除，則此方法可對雙位存儲單元中的第一位是否適度擦除重復(fù)做出判定，而若第一位已適度擦除，則在該雙位存儲單元中重復(fù)執(zhí)行第二位是否已適度擦除的第一校驗，且若第一位已適度擦除，而根據(jù)重復(fù)執(zhí)行的第一校驗的結(jié)果若第二位已適度擦除，則判定該雙位存儲單元已適度擦除。此外，若根據(jù)第二擦除校驗，第二位并未適度擦除，則可擦除第二位，此后，若根據(jù)第二擦除校驗，第二位已適度擦除，則可重復(fù)執(zhí)行第一位是否已適度擦除的判定。再者，若第一位得到適度擦除，則可重復(fù)執(zhí)行第二位是否被適度擦除的第一校驗。此方法從而進入選擇性再擦除，以及選擇性再校驗一個或兩個位的適度擦除，直到這兩個位均成功校驗為得到適度擦除，或直到此選擇性再擦除和再校驗等操作已執(zhí)行至最大次數(shù)以致完全無用的情況下，此方法才告終止。
根據(jù)此發(fā)明的另一方面，提供了一種方法用以擦除多個雙位快閃存儲單元，該方法包含以下步驟擦除多個雙位快閃存儲單元；校驗在該多個雙位快閃存儲單元的至少其中一個之中的第一位的適當(dāng)擦除；校驗在該多個雙位快閃存儲單元的至少一個之中的第二位的適度的擦除；以及若上述第一和第二位得到了適度擦除，則判定該存儲單元已適度擦除。此方法可進一步包含若所述第一和第二位中，其中一個位并未適度擦除，則選擇性地擦除第一和第二位中的至少一個，且選擇性地再校驗第一和第二位中的至少一個的適度擦除。
此外，此方法也可包含以下步驟若第一位并未適度擦除，則擦除第一位；于擦除第一位之后，再校驗第二位的適度擦除；若第二位已適度擦除，則于再校驗第二位的適度擦除之后，再校驗第一位的適度擦除；而且若第一位已適度擦除，則于再校驗第一位的適度擦除之后，再一次再校驗第二位的適度擦除；以及若第一和第二位已適度擦除，則判定所述多個雙位存儲單元的至少其中一個得到了適度擦除。
而根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供了一種用來校驗雙位存儲單元的擦除的方法，該方法包含選擇性校驗存儲單元的第一位和存儲單元的第二位其中之一的適度擦除；若存儲單元的第一和第二位均已適度擦除，則判定此雙位存儲單元得到適度擦除；而若上述第一和第二位中，有其中一個位并未適度擦除，則選擇性地擦除該存儲單元的第一和第二位中的至少其中一個位。此方法還可包含在選擇性地擦除第一或第二位的至少其中一個位之后，選擇性地再校驗該第一和第二位中的其中一個位的適度擦除。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用來校驗雙位存儲單元的適度擦除的系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括選擇性地校驗存儲單元的第一位和存儲單元的第二位其中之一的適度擦除的裝置；若存儲單元的第一和第二位均已適度擦除，則判定該雙位存儲單元系適度擦除的裝置；以及若存儲單元的第一和第二位的其中之一并未適度地擦除，則選擇性地擦除該存儲單元的第一和第二位的至少其中之一的裝置。
為了完成前述的和相關(guān)的目的，本發(fā)明所包含的特征將詳細描述于下文中，并于權(quán)利要求中明確指出。以下詳細提出的描述和附圖系特定地說明本發(fā)明的各方面以及實施方法。然而在可實施本發(fā)明原理的許多種方式中，在此所說明的僅為其中少數(shù)幾種。本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點、以及新穎的特征，可由本發(fā)明下列的詳細說明，參考附圖，而變得顯而易見。
發(fā)明實施方式以下為結(jié)合附圖所做的本發(fā)明的詳細描述，其中相同的參考編號始終指的是相同的組件。本發(fā)明提供了用于校驗一個或多個雙位存儲單元的適度擦除的方法和裝置，還可在閃存組件中結(jié)合芯片擦除或區(qū)段擦除操作來運用本發(fā)明。舉例而言，可執(zhí)行區(qū)段擦除或編程操作以便將擦除脈沖加在閃存組件中的各存儲單元上。之后，也可利用本發(fā)明來校驗組件中有哪些存儲單元已經(jīng)適度地擦除。
此外，本發(fā)明選擇性地試圖對于在編程操作中未得到適度擦除的存儲單元進行再擦除(例如對雙位存儲單元中的一個或兩個個別的位，通過選擇性地應(yīng)用擦除電壓脈沖)。本發(fā)明對于雙位存儲單元之中一個或兩個位的適度擦除，也提供了選擇性的再校驗。雖然在下文中結(jié)合雙位存儲單元結(jié)構(gòu)(其中只有一個位用于數(shù)據(jù)儲存)來說明及描述本發(fā)明，但應(yīng)認識到，本發(fā)明可應(yīng)用于其它類型的結(jié)構(gòu)和其它雙位結(jié)構(gòu)用途的機制中。
現(xiàn)參照附圖，

圖1展示了可實施本發(fā)明的一個或多個方面的一示范雙位存儲單元2。此存儲單元2系包含二氧化硅層3，其中埋設(shè)多晶硅孤島(未以編號標(biāo)出)。于P型基底4上，已埋設(shè)有N+源極5和N+漏極6區(qū)域。二氧化硅層3夾在兩層，即二氧化硅層7和二氧化硅層8之間。二氧化硅層3可選擇性地包含氮化硅，或者任何其它形式的電荷捕獲層。
多晶硅柵極216覆蓋于二氧化硅層7之上。柵極9中摻雜有N型雜質(zhì)(例如磷)。存儲單元2能夠儲存兩個數(shù)據(jù)位，以虛線圓圈A表示左位，而以虛線圓圈B表示右位。一般而言，雙位存儲單元2是對稱的，因此漏極6和源極5的可對調(diào)位置。故可將左結(jié)(junction)5用作為源極端，而右結(jié)6相對于右位B則作為漏極端。依此類推，可將右結(jié)6作為源極端，而左結(jié)5相對于左位A則作為漏極端。
根據(jù)本發(fā)明的一個或多個方面，可驗證雙位存儲單元結(jié)構(gòu)的多種實施方案。特別是，本發(fā)明適用于存儲器組件，在該存儲器組件中，雙位存儲單元中的兩個位(例如，存儲單元2的位A和位B)均用于數(shù)據(jù)或信息儲存，本發(fā)明并適用于那些雙位存儲單元中僅有一個位(例如存儲單元2的位A)用于數(shù)據(jù)或信息儲存的存儲器組件。本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，甚至當(dāng)存儲單元中有一個位并非用于數(shù)據(jù)儲存時(例如存儲單元2的位B)，數(shù)據(jù)儲存位(例如位A)的編程和/或擦除也可能造成未使用位(例如位B)中產(chǎn)生多種不同的物理現(xiàn)象。
舉例而言，對于存儲單元2的位A反復(fù)地編程，可能造成位B中的數(shù)據(jù)保留，反之亦然。同樣，反復(fù)將擦除電壓脈沖加在位A上，則會造成位B的過度擦除。這些發(fā)生于未使用位B中的現(xiàn)象，可能會依次造成與用于數(shù)據(jù)儲存的位的操作相關(guān)的效能下降(例如，有效地讀取、寫入/編程、和/或擦除位A的能力)。為了進一步保證存儲單元的適度擦除(例如在閃存組件中區(qū)塊或區(qū)段的擦除)，本發(fā)明通過選擇性地對此種存儲單元的各個位進行校驗、擦除、和再校驗，來處理這些和雙位存儲單元技術(shù)有關(guān)的問題。
現(xiàn)參照圖2，說明用于存儲器擦除的示范方法22，并且該方法可以有利地和一個或多個雙位快閃存儲單元(例如圖1中的存儲單元2)一起使用，舉例而言，一部份的區(qū)段擦除操作即是。舉例而言，一旦執(zhí)行預(yù)編程操作而擦除了存儲器的一區(qū)段的各數(shù)據(jù)位(例如，通過對其寫入值1)，則方法22就從步驟24開始，隨后于步驟26，雙位存儲單元的第一或AA@位(例如存儲單元2的位A)接受校驗。在判定步驟28，確定位A是否已經(jīng)適度地擦除。依照以下對圖6的更加詳細的說明和描述，在方法22的步驟26、30和42中所執(zhí)行的擦除校驗操作均可通過將電壓施加在存儲單元上并感測個存儲單元中的電流來實施。舉例而言，當(dāng)存儲單元中已適度擦除的位具有較已編程的位的閾值電壓為低的閾值電壓時，則可將介于已編程的位的閾值電壓和已擦除的位的閾值電壓之間的一個適度電壓施加到三端存儲器結(jié)構(gòu)(例如圖1中的雙位存儲單元2)的兩端上，且可感測由此產(chǎn)生的電流，進而判定此位是否已適度地擦除。
若位A在步驟28時已適度地擦除，則方法22進入步驟30，在此執(zhí)行校驗，以校驗出在該雙位結(jié)構(gòu)存儲單元中，其第二位AB@的適度擦除。在以下討論中，雙位存儲單元中僅有一位(例如，位AA@)用于數(shù)據(jù)儲存。然而應(yīng)認識到，此方法可有利地結(jié)合雙位存儲單元而應(yīng)用，該雙位存儲單元的兩個位均用于數(shù)據(jù)儲存。此外應(yīng)認識到，這種雙位存儲單元中二個位的選擇性校驗，應(yīng)考慮在一個這類位中的數(shù)據(jù)保留和過度擦除的條件影響到另一個位的操作的可能性，因此相應(yīng)地提供了對這類位的選擇性校驗和再擦除，以便消除這種現(xiàn)象的交互作用或使其減至最少。
若在判定步驟32發(fā)現(xiàn)第二位B已適度地擦除，則此方法進入步驟34，在此判定是否有更多的存儲單元(例如，在多存儲單元存儲器區(qū)塊或區(qū)段之中)需要校驗。舉例而言，可選擇性地使用此方法來校驗特定數(shù)目(例如八或十六個)存儲單元的擦除，該存儲單元系以NOR結(jié)構(gòu)的方式來連結(jié)——不過其它實施方案(其中任何數(shù)目的這種存儲單元均可根據(jù)本發(fā)明而依序完成校驗)也是可能的。
若判定步驟34有其它存儲單元待校驗，則此方法進入步驟36，在此步驟，有一存儲單元計數(shù)器(圖中未示)于再次進入步驟26之前遞增。否則(例如所有這些存儲單元均已校驗完成)，此方法于步驟38結(jié)束。在此應(yīng)注意到，方法22系于步驟36進入下個存儲單元之前，或于步驟38結(jié)束操作之前，通過對每一存儲單元中的兩個位，校驗其適度的擦除，來確保能夠防備在雙位存儲單元中的一個位相關(guān)于其它這類位的數(shù)據(jù)保留和/或過度擦除的不良交互作用。
再參看步驟28，假使存儲單元中的位A并未適度擦除(例如于步驟26通過對位A的校驗而判定)，方法22就進入步驟40，在此擦除位A(例如通過將擦除脈沖施加在存儲單元的兩端——如以下更加詳細地說明和描述的)。在此處，可再次校驗位A的適度擦除。然而，本發(fā)明的發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，可能會有的對位A的反復(fù)擦除和校驗，會導(dǎo)致一些不良結(jié)果。舉例而言，反復(fù)將擦除脈沖施加在位A上，可能會造成位B的過度擦除。為了確保能夠防備位B中這種過度擦除的情形，此方法22在將擦除脈沖施加至位A的步驟42之后，于步驟42校驗位B的適度擦除。
通過這種方式，位B將不會受到反復(fù)將擦除脈沖加到位A(及其對位B的殘余影響)的作用，而不是在每次對位A施加擦除脈沖后，就對位B本身進行校驗。于步驟44中相應(yīng)地判定位B(例如雙位存儲單元中的第二位)是否已適度地擦除。若是已擦除，則如前所述，方法22將回到步驟26，以執(zhí)行位A的適度擦除的再校驗。否則(位B未適度擦除時)，方法22將進入步驟46，在此于回到步驟26之前，位B將再次受到擦除(例如，通過將擦除脈沖施加到存儲單元上)。就這一點而言，必須注意，在步驟46將擦除脈沖施加到位B之后，隨后立即在步驟26對位A進行校驗。因此這種方法便能夠防止擦除脈沖反復(fù)施加到位B(及其對位A的殘余影響)，也就是不在每次對位B施加擦除脈沖后，就校驗位A。因此方法22能夠減少在擦除校驗期間所造成的位A及位B過度擦除的可能性。
進一步依照此方法22，若于步驟32，位B被判定為尚未適度擦除(例如在步驟28做出位A已適度擦除的判定之后，于步驟30所做的校驗)，那么位B將于步驟46進行擦除，隨后，方法22回到步驟26。因此，方法22，為了確保在步驟38的結(jié)束前，或是在步驟36進入另一該存儲單元的之前，兩個位均經(jīng)過適度擦除(例如，于步驟32)，因而選擇性地對雙位存儲單元中的一個或兩個位(例如位AA@和位AB@)進行校驗、再校驗、擦除、及再擦除。
就這點而言應(yīng)認識到，方法22可能包含有內(nèi)部計數(shù)器或是其它步驟，在試圖擦除和/或校驗失敗數(shù)次之后，可通過該步驟將存儲單元判定為不可使用(例如無法適度地擦除)，從而存儲單元(例如或是一些相關(guān)的存儲單元，如一個字節(jié)或字符)可被標(biāo)示為壞，或該部分自身可暫停，作為失敗的區(qū)段擦除操作的一部分。進一步就這點而言，若在生產(chǎn)過程中使用方法22(例如在封裝前或封裝后，而不是在裝運給顧客前)，可利用冗余技術(shù)來將一個存儲單元或一些存儲單元標(biāo)示成壞的，并提供備選的或冗余的儲存存儲單元作為替換，從而能達到可接受的生產(chǎn)量。方法22亦可結(jié)合由終端使用者所啟始的區(qū)段或芯片擦除操作來使用，其中存儲單元失敗，可通過存儲器組件暫停作為結(jié)果的方式，來指示給使用者。
現(xiàn)參看圖3，其展示了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的另一示范方法50，用來校驗適度的存儲器擦除。于步驟52開始，校驗雙位存儲單元的第一和第二位的適度擦除。若兩個位(例如位AA@和位AB@)于判定步驟54時，均已適度地擦除，則此方法在步驟56結(jié)束(例如對應(yīng)于一個存儲單元)。在此應(yīng)認識到，方法50可包含于多存儲單元擦除校驗例程或方法內(nèi)，其中在經(jīng)由步驟56從方法50退出之后，可校驗另一存儲單元。
若雙位存儲單元中的一個或兩個位未于步驟54受到適度擦除，則在判定步驟58做出第一位是否得到適度擦除的判定。若為適度擦除，則此方法進入步驟60，在此，于方法50回到步驟52之前，第二位受到擦除(例如因為第一位為適度擦除，故第二位必定尚未適度擦除)，步驟52即是再校驗兩位的擦除的所在。然而，若于步驟58時第一位并未適度擦除，則第一位隨后將于步驟62接受擦除，此后，方法50回到步驟52。此方法50因而提供了在雙位存儲單元中，一或兩個位的選擇性擦除和校驗，并從而確保其適度的擦除。在此方式中，可考慮到介于雙位存儲單元中的兩個位之間的交互作用(例如過度擦除和/或數(shù)據(jù)保留)，并通過(舉例來說)確保存儲單元只有在其中兩位均已適度擦除之后才能通過擦除校驗的方式，使得該交互作用減到最小。
參看圖4，其說明開始于步驟72的示范四階段區(qū)段或區(qū)塊擦除操作70。于步驟74，第一預(yù)先編程階段中，預(yù)先編程陣列或存儲器區(qū)段的每一位。于步驟76，在第二階段中，執(zhí)行第一擦除校驗操作，用以校驗存儲器區(qū)段中，每一存儲單元的適度擦除。之后，于步驟78的第三階段中，執(zhí)行軟編程操作以確保能防備區(qū)段存儲器儲單元的過度擦除。于步驟80的第四階段中，為了確保能防備在步驟78的第三階段中軟編程脈沖的應(yīng)用所可能造成的不良影響，故執(zhí)行有關(guān)存儲器區(qū)段中每一存儲單元的第二擦除校驗操作。
現(xiàn)參看圖5A到圖5D，其說明存儲器擦除的另一示范方法100，此方法也可作為多階段陣列或區(qū)段擦除操作(例如圖4中的操作70)的一部份來加以實施。此方法100的細節(jié)將在此相關(guān)于其擦除階段(例如圖4中的操作70，在步驟76和步驟80的第2階段和/或第4階段)而加以描述，而預(yù)先編程以及軟編程階段(例如，操作70的步驟74和步驟78)的細節(jié)，將因本文力求簡潔而省略。
方法100開始于步驟102，隨后于步驟104脈沖計數(shù)器復(fù)位。脈沖計數(shù)器對于每個受到擦除的區(qū)段復(fù)位，并在此示范方法100中，用來限制擦除脈沖施加到存儲單元的次數(shù)，在該次數(shù)之后(例如6000次)，可將此存儲單元看作是不可再使用的。執(zhí)行區(qū)段標(biāo)記DOSECT于判定步驟106受到測試，若為設(shè)定(真)，則存儲器組件的鎖定區(qū)段，則如下文中所更詳細地描述的，接受擦除和校驗。初始時，可鎖定任何待擦除的區(qū)段，從而導(dǎo)致設(shè)定DOSECT標(biāo)記。于步驟108測試任何擦除標(biāo)記AERS，若有芯片擦除或區(qū)段擦除操作待執(zhí)行時，則AERS為真，而若有字節(jié)編程操作待執(zhí)行時，則AERS為偽。若AERS為偽，則方法100于步驟110結(jié)束。
若AERS為真，則區(qū)段地址計數(shù)器的值在步驟112遞增，隨后再在判定步驟114中將該值與最大區(qū)段地址進行比較。待擦除的指定區(qū)段在方法100的第一階段中進行預(yù)先編程，此部分的詳細論述，將為簡潔起見而省略。預(yù)先編程的操作，系依照圖5A至圖5D中，所顯示的方法100的各項步驟來進行，預(yù)先編程后，于步驟114達到最大區(qū)段地址。在這樣完成預(yù)先編程后，方法100于判定步驟116繼續(xù)進行，在此測試第一校驗(first_VERIFY)標(biāo)記。在預(yù)先編程階段中，初始時first_VERIFY標(biāo)記為偽(即邏輯0)，而在其操作完成后，于步驟118做設(shè)定，之后方法100返回步驟102。若未于步驟114達到最大區(qū)段地址，則第二校驗(second_VERIFY)標(biāo)記將于步驟119設(shè)定為0。
一旦進入第二階段(first_VERIFY為1)，脈沖計數(shù)器再次于步驟104復(fù)位，且DOSECT標(biāo)記于步驟106受到測試。若其為真(至少有一存儲器區(qū)段的擦除要校驗)，則此方法100進入圖5C中的步驟120，在此擦除校驗脈沖或電壓將施加到存儲單元上。校驗脈沖經(jīng)等候步驟122而被施加一段最短的期間，此后，在步驟124測試存儲單元位的適度擦除。舉例而言，可在步驟120和步驟122通過將電壓施加到存儲單元，而在步驟124利用所感測到的電流，來對位的擦除進行測試，如下文中所詳述。
在步驟126，若MATCH為真(存儲單元位已適度擦除)，AERS即于步驟128受到測試，若其為偽(例如正在執(zhí)行字節(jié)編程操作)，則此方法將于圖5A中的步驟110終止。而若AERS為真(例如區(qū)段擦除或芯片擦除啟動)，則于步驟130測試first_VERIFY標(biāo)記(其在第一擦除校驗階段為真)，且此方法進入圖5B中的步驟132。SIDE_B標(biāo)記于步驟132受到測試，該標(biāo)記初始為偽(即邏輯0)，表明雙位存儲單元的AA@邊正接受校驗(例如圖1中存儲單元2的位A)。在此必須認清，若first_VERIFY標(biāo)記于圖5C中的判定步驟130判定為偽(例如在預(yù)先編程期間)，則此方法不會進入步驟132，而是在步驟133使字節(jié)址遞增，且在步驟133使脈沖計數(shù)器復(fù)位，隨后的判定步驟174，則測試是否已達到最大列地址，如下文中所詳述。
再次參看圖5B中的步驟132，其中SIDE_B標(biāo)記為偽，方法100進行至圖5B中的步驟134，在此執(zhí)行INCA0操作(由此標(biāo)記遞增，該標(biāo)記指示出AA@邊或AB@邊是否正在操作)，以便改變對于雙位存儲單元AB@邊的校驗。此外，脈沖計數(shù)器在步驟134復(fù)位，隨后于步驟136，標(biāo)記SIDE_B設(shè)定為1，標(biāo)記PASS_ONCE也設(shè)定為1。當(dāng)存儲單元的AA@邊經(jīng)過校驗為受到適度擦除，則PASS_ONCE標(biāo)記設(shè)定為1，而每當(dāng)將擦除脈沖施加在存儲單元的AA@或AB@的其中一邊時，則PASS_ONCE標(biāo)記復(fù)位為0。
繼續(xù)進行到圖5C中的步驟120，如前所述，有關(guān)雙位存儲單元的AB@邊的部分，此方法100再次經(jīng)步驟120、122、124、以及126而進行。若AB@邊已適度地擦除(MATCH于步驟126為真)，則此方法100將經(jīng)步驟128及130而退回到圖5B中的步驟132，在此SIDE_B標(biāo)記判定為真(通過在步驟136預(yù)設(shè)為邏輯1)。于步驟140測試標(biāo)記into_SFPGM(用來指出進入第三軟編程階段的入口)并發(fā)現(xiàn)其為偽，由此在步驟142測試PASS_ONCE標(biāo)記。PASS_ONCE標(biāo)記已于步驟136預(yù)先設(shè)定，故此方法進入步驟144，該處系執(zhí)行INCA0操作(指示出AA@邊正待執(zhí)行)，以及再次復(fù)位脈沖計數(shù)器。
因此，雙位存儲單元的AA@和AB@兩邊的位，將連續(xù)地受到校驗而適度擦除，此方法100將于步驟146遞增字節(jié)地址計數(shù)器的值(INCBA操作)，并設(shè)定SIDE_B標(biāo)記為0。以這種方式，將使得唯有在存儲單元的兩個位均適度擦除的情況下，才會將存儲單元的擦除視為適度的，從而考慮到了在雙位存儲單元中，有關(guān)一個位的過度擦除和/或數(shù)據(jù)保留可能會對存儲單元中其它位的操作造成的不良影響，并確保了在進入下一地址之前，兩個依序位的適度擦除。唯有在AB@邊已適度校驗為經(jīng)過擦除的情況下，在判定步驟142中PASS_ONCE標(biāo)記才會為偽(邏輯0)，在此之后，方法100將進入步驟148，SIDE_B標(biāo)記在此設(shè)定為0，并執(zhí)行INCA0操作，從而切換回到雙位存儲單元的另一邊(例如AA@)。
再次參看圖5C中的步驟126，若雙位存儲單元的一邊或一個位未通過步驟126的擦除校驗，則為了判定脈沖計數(shù)器是否已達到最大值，將于步驟150測試MaxPC標(biāo)記。例如在步驟152判定存儲單元為不可使用，且操作暫停(例如，或用別的方法來指出不可使用的存儲單元的存在)之前，當(dāng)方法100將擦除脈沖施加到一存儲單元或該存儲單元中的位時，會使用一個脈沖計數(shù)器，以確保此方法只會試圖施加特定次數(shù)(例如6000次)的這類脈沖來再次擦除未通過校驗的存儲單元。假設(shè)未達到此一特定最大值，則PASS_ONCE標(biāo)記于步驟154設(shè)定為0，且于判定步驟156確定first_VERIFY是否為真(方法100現(xiàn)正在第一校驗階段，表明預(yù)先編程階段已于先前完成)。若其為真，則于步驟158測試into_SFPGM標(biāo)記。而在第一擦除校驗階段中，此標(biāo)記系為偽(邏輯0)，此方法100就進入步驟160，在此設(shè)定need_reverify標(biāo)記，表示尚有存儲單元位待進行再校驗。
隨后進入圖5C的步驟164及步驟166，相關(guān)于存儲單元邊或位而將一特定時間長短的擦除脈沖施加到存儲單元上，此后在步驟168測試need_reverify標(biāo)記。若其為偽(例如表示此操作若非在預(yù)先編程階段中，便是在軟編程階段)，方法100便再次回到步驟120，并將如前所述一般，經(jīng)步驟120、122、124、以及步驟126，來執(zhí)行適度的預(yù)先編程，或軟編程校驗。除此之外(例如need_reverify為真)，則此方法進入圖5A中的步驟170，need_reverify標(biāo)記于此處復(fù)位為0。其后在步驟172，脈沖計數(shù)器復(fù)位，且執(zhí)行INCA0操作，以將焦點放在存儲單元的另一邊。在這種方式中，在存儲單元的一邊未通過擦除校驗的情況下(例如在步驟120至126)，會對其施加擦除脈沖(例如在步驟164及步驟166)。隨后方法100再次回到步驟102進行，且該過程不斷重復(fù)，直到存儲單元的兩邊或兩位均經(jīng)過適度校驗，或是已使用了最大數(shù)目的脈沖來適度擦除一個或兩個位，以及此方法暫停在步驟152時，該過程才停止。
回到圖5B，若PASS_ONCE標(biāo)記于步驟142時為真(例如，表示AA@和AB@邊位均已連續(xù)校驗成功)，則于步驟144(例如，再次指到AA@邊)執(zhí)行一INCA0操作，并復(fù)位脈沖計數(shù)器，此后字節(jié)地址于步驟146中遞增，且將SIDE_B標(biāo)記設(shè)為0。隨后，方法100進入圖5C中的步驟174，在此確定是否已達到最大列地址(例如，字線的尾端)。若其為否，則字符中剩余的列將如前述般地接受校驗。若其為是，則圖5D中的判定步驟180，將確定是否已完成最大字節(jié)地址(例如，當(dāng)前區(qū)段的最后一字節(jié))。若為否，則該區(qū)段中剩余的字節(jié)將如前述般地接受校驗。
若在步驟182，所有區(qū)段字節(jié)在第二階段(例如，第一擦除校驗階段)即已接受校驗(first_VERIFY標(biāo)記為真)，且second_VERIFY標(biāo)記在步驟184為偽，判定步驟186測試into_SFPGM標(biāo)記。于此處，完成第一擦除階段，且此方法進入步驟188而設(shè)定into_SFPGM標(biāo)記，由此完成軟編程階段，其細節(jié)描述為簡潔起見而省略。就這點而言，必須注意到軟編程階段有利地校驗并選擇性地調(diào)整存儲單元位的閾值電壓，以確保能防備其過度擦除，該過度擦除可能在第一擦除校驗階段中因擦除脈沖的應(yīng)用(例如，于步驟164及步驟166)而造成。此外應(yīng)認識到，在預(yù)先編程階段中，first_VERIFY標(biāo)記系為偽，因此圖5C中的判定步驟130相應(yīng)地能使方法100進入步驟133，而不是進入圖5B中的步驟132，由此預(yù)先編程階段并不包含介于存儲單元兩邊或兩位之間的交替，如同擦除校驗階段所做一般。在這方面，應(yīng)更進一步注意到，first_VERIFY標(biāo)記系在軟編程階段中設(shè)定，故能達到介于存儲單元位或邊之間的交替。
一旦軟編程階段完成，則于判定步驟186判定into_SFPGM標(biāo)記為真，second_VERIFY標(biāo)記由此而得以在步驟190設(shè)定為1(例如，表示第四階段的第二擦除校驗操作將在后面執(zhí)行)，且into_SFPGM標(biāo)記在步驟192復(fù)位為0(例如表示軟編程已完成)。隨后，方法100經(jīng)上述各步驟而再次校驗指定區(qū)段存儲單元的適度擦除。在此應(yīng)注意到，可利用第二校驗的通過(例如其中的second_VERIFY標(biāo)記為真)來確保在軟編程階段中所施加的任何軟編程脈沖并沒有不慎造成存儲單元位的擦除校驗失敗。實際上，第二擦除校驗階段的進行過程中，僅有少數(shù)的校驗失敗或完全沒有校驗失敗，而在需要時，根據(jù)校驗步驟120至126，選擇性地再擦除某些位。
參看圖6，其以剖面展示了一示范雙位存儲單元200，以及根據(jù)本發(fā)明的另一方面用來校驗其擦除的系統(tǒng)202。應(yīng)認識到，以上在圖2、圖3、及圖5A至圖5D中各自示范的方法22、50和/或100，均可與此示范系統(tǒng)202結(jié)合使用。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員會認識到，前述各方法可與許多除系統(tǒng)202之外的系統(tǒng)結(jié)合實施。存儲單元200包含有二氧化硅層204，其中有埋入的多晶硅孤島(未編號標(biāo)出)。P型基底206中已埋設(shè)有N+源極208和N+漏極210區(qū)。二氧化硅層204夾在二氧化硅層212及二氧化硅層214之間。另外，二氧化硅層204可以包含氮化硅或是任何其它形式的電荷捕獲層。
多晶硅柵極216系位于二氧化硅層212之上。該柵極216中摻雜有N型雜質(zhì)(例如磷)。存儲單元200能夠儲存兩個數(shù)據(jù)位，以虛線圓圈220表示右位，而以虛線圓圈222表示左位。雙位存儲單元200一般是對稱的，因此漏極210和源極208的可對調(diào)位置。故可將左結(jié)208用作源極端，而右結(jié)210則相對于右位220用作漏極端。依此類推，可將右結(jié)210用作源極端，而左結(jié)208則相對于左位222用作漏極端。
系統(tǒng)202包含直流電壓源230，該直流電壓源具有第一端232以及第二端234，其適于通過各自連接至第一端232和第二端234的切換裝置236和238，而選擇性地將電壓施加到源極208、漏極210、和柵極216的其中二者上。而且電壓源230可選擇性地將正或負電壓施加給端232和234二者或二者的其中之一。切換裝置236及238各自通過控制線242及244而受到邏輯裝置240控制。此系統(tǒng)202進一步包含有直流電流傳感器250，該直流電流傳感器250具有連接至切換裝置254的第一端252，該切換裝置254為端252提供了與源極208、漏極210、和柵極16其中之一的選擇性連接。邏輯裝置240通過控制線256而控制切換裝置254的位置。電流傳感器250進一步包含有接地或共通的第二端258。此電流傳感器250也可包含感測放大器電路(圖中未示)，該感測放大器電路為有關(guān)測試中存儲單元的Aon-chip@。
因此邏輯裝置或電路240適于通過電壓源230和切換裝置236與238而選擇性地將電壓施加給雙位存儲單元200，并利用傳感器250以及切換裝置254來選擇性地測量或感測其間的相應(yīng)電流，以便選擇地對存儲單元200的位220和位222二者或二者的其中之一，進行編程、擦除、讀取、和/或校驗擦除。邏輯電路240也可在有關(guān)測試中存儲單元的Aon-chip@上。再者，存儲單元200可用NOR結(jié)構(gòu)的方式(例如，通過與一行上述存儲單元關(guān)聯(lián)的共通字線而各自連結(jié)的柵極216)來連接其它的上述存儲單元(圖中未示)。于是，系統(tǒng)202便可進一步包含電路裝置，用于分別施加電壓和/或測量其間電流(圖中未示)。
在操作中，各個快閃存儲單元(例如存儲單元200)可通過用于編程(寫入)、讀取或擦除功能的邏輯裝置240而各自尋址。例如，位220可通過將編程電壓加到柵極216和漏極210，同時將源極208接地，而受編程。熱電子受到充分加速，從而注入鄰近漏極210的捕獲介電層204的圓形區(qū)域220中。可通過將電壓加在柵極216和源極208上同時將漏極210接地，而從反方向讀取存儲單元200的位220?？赏ㄟ^將編程電壓加在柵極216和源極208同時將漏極210接地，而編程位222。熱電子從而注入鄰近源極208的捕獲絕緣層204的圓形區(qū)域222?？赏ㄟ^將電壓加在柵極216和漏極210上同時將源極208接地，而從反方向讀取位222?？赏ㄟ^將擦除電壓或脈沖加在柵極216和漏極210以擦除位220，并將擦除電壓或脈沖加在柵極216和源極208以擦除位222，借此使得電子從氮化層204的電荷捕獲區(qū)域中移走，從而擦除存儲單元200的兩個位220和222。電子從氮化層移走，經(jīng)過最底下的氧化層214而到達分別對應(yīng)于位220和222的漏極210或源極208。
為校驗存儲單元位220的擦除，將一預(yù)先確定的電壓加至柵極216上，同時在源極208和漏極210之間加上電壓，此一預(yù)先確定的電壓大于未編程或已擦除存儲單元位的閾值電壓，而小于已編程位的閾值電壓。若存儲單元位220導(dǎo)通(例如當(dāng)由傳感器250感測到時)，則位220即已擦除。反之，若存儲單元位220未導(dǎo)通(或是傳感器250僅測得少量的漏泄電流)，那么位220便尚未適度擦除。為了擦除位220，將擦除電壓脈沖加在柵極216上而讓漏極210浮動，同時源極208保持在正電位。因此，系統(tǒng)202便適于選擇性地校驗雙位存儲單元200的位220和222之中，兩個位或者其中一個位的適度擦除，且若上述位中有一個擦除校驗失敗，系統(tǒng)202適于選擇性地擦除兩個位220和222或者其中一個位。舉例而言，邏輯裝置250，適于通過對位220和222二者或其一，分別依照圖2、圖3、及圖5A至5D中的方法22、50和/或100，進行選擇性校驗、再校驗、和/或再擦除，來校驗雙位存儲單元200的適度擦除。
雖然本發(fā)明已對應(yīng)一個或多個實施例而做了展示和描述，然其它本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)對于這份說明及附圖的閱讀和了解，而對其做出同等意義的修改和變型。特別是關(guān)于由上述組件(組合件、裝置、電路等)所執(zhí)行的各種功能，用以描述上述組件的專業(yè)用語(包含提及的Ameans@)，除非另有指定之外，均意在與任何用來執(zhí)行前述組件的特定功能的組件相對應(yīng)(即功能上等效)，即使其構(gòu)造上不等同于文中所公開的結(jié)構(gòu)——該公開的結(jié)構(gòu)系執(zhí)行文中所述的本發(fā)明的示范實施例的功能。此外，雖然本發(fā)明的一個特定特征可能僅對應(yīng)若干實施方式中其中一種來加以揭示，然需要時，此特征可與其它實施方式中的一個或多個特征結(jié)合，而有利于任何指定或特定的應(yīng)用。再者，術(shù)語Aincludes@使用于說明書和權(quán)利要求書中，此術(shù)語含意是包括，相似于術(shù)語Acomprising@。
工業(yè)適用性本發(fā)明的方法，可使用在閃存組件的領(lǐng)域，測試校驗雙位快閃存儲單元的適度擦除。
權(quán)利要求
1.一種校驗雙位存儲單元的擦除的方法(22)，包含執(zhí)行該雙位存儲單元中，第一位是否適度擦除的判定(26，28)；若該第一位系適度擦除，則執(zhí)行該雙位存儲單元中，第二位是否適度擦除的第一校驗(30，32)；以及若該第一位系適度擦除，且根據(jù)該第一校驗，若該第二位系適度擦除，則確定該雙位存儲單元已適度擦除。
2.如權(quán)利要求1的方法(22)，進一步包含若該第一位并非適度擦除，則擦除該第一位(40)；以及在擦除該第一位之后，執(zhí)行該第二位是否系適度擦除的該第一校驗(42，44)。
3.如權(quán)利要求2的方法(22)，其中執(zhí)行該第二位是否系適度擦除的該第一校驗(42，44)包含將電壓信號加至該存儲單元；感測該存儲單元中的電流；以及根據(jù)所感測的電流，校驗該第二位是否系適度擦除。
4.如權(quán)利要求2的方法(22)，進一步包含根據(jù)該第一校驗(42，44)，若該第二位系適度擦除，則重復(fù)該雙位存儲單元中，該第一位是否系適度擦除的判定(26，28)；若該第一位系適度擦除，則重復(fù)該雙位存儲單元中，該第二位是否系適度擦除的第一校驗(30，32)；以及若該第一位系適度擦除，且根據(jù)該重復(fù)的第一校驗，若該第二位系適度擦除，則確定該雙位存儲單元已適度擦除。
5.如權(quán)利要求2的方法(22)，進一步包含根據(jù)該第一校驗(42，44)，若該第二位并非適度擦除，則擦除該第二位(46)；重復(fù)該雙位存儲單元中，該第一位是否系適度擦除的判定(26，28)；若該第一位系適度擦除，則重復(fù)該雙位存儲單元中，該第二位是否適度擦除的第一校驗(30，32)；以及若該第一位系適度擦除，且根據(jù)該第一校驗，若該第二位系適度擦除，則確定該雙位存儲單元已適度擦除。
6.如權(quán)利要求5的方法(22)，進一步包含根據(jù)該重復(fù)的第一校驗(30，32)，若該第二位并非適度擦除，則再次擦除該第二位(46)；再次重復(fù)該雙位存儲單元中，該第一位是否系適度擦除的判定(26，28)；若該第一位系適度擦除，則再次重復(fù)該雙位存儲單元中，該第二位是否適度擦除的該第一校驗(30，32)；以及若該第一位系適度擦除，且根據(jù)所重復(fù)的該第一校驗，若該第二位系適度擦除，則確定該雙位存儲單元已適度擦除。
7.如權(quán)利要求1的方法(22)，進一步包含根據(jù)該第一校驗(30，32)，若該第二位并非適度擦除，則再次擦除該第二位(46)；重復(fù)該雙位存儲單元中，該第一位是否系適度擦除的判定(26，28)；若該第一位系適度擦除，則重復(fù)該雙位存儲單元中，該第二位是否適度擦除的第一校驗(30，32)；以及若該第一位系適度擦除，且根據(jù)所重復(fù)的該第一校驗，若該第二位系適度擦除，則確定該雙位存儲單元已適度擦除。
8.如權(quán)利要求7的方法(22)，進一步包含若該第一位并非適度擦除，則擦除該第一位(40)；在擦除該第一位之后，執(zhí)行該第二位是否系適度擦除的該第二校驗(42，44)；根據(jù)該第二校驗(42，44)，若該第二位系適度擦除，則重復(fù)該雙位存儲單元中，該第一位是否系適度擦除的判定(26，28)；若該第一位系適度擦除，則重復(fù)該雙位存儲單元中，該第二位是否系適度擦除的第一校驗(30，32)；以及若該第一位系適度擦除，且根據(jù)所重復(fù)的該第一校驗，若該第二位系適度擦除，則確定該雙位存儲單元已適度擦除。
9.一種擦除多個雙位快閃存儲單元的方法(22)，包含擦除該多個雙位快閃存儲單元；對該多個雙位快閃存儲單元中的至少其中一個，校驗第一位(26，28)的適度擦除；對上述該多個雙位快閃存儲單元中的至少其中一個，校驗第二位(30，32)的適度擦除；以及若該第一位系適度擦除，且若該第二位系適度擦除，則確定上述該多個雙位存儲單元中的至少其中一個已適度擦除。
10.如權(quán)利要求9的方法(22)，進一步包含若該第一位并非適度擦除，則擦除該第一位(40)；在擦除該第一位之后，再校驗該第二位的適度擦除(42，44)；在校驗該第二位的適度擦除之后，若該第二位系適度擦除，再校驗該第一位(26，28)的適度擦除；在校驗該第一位的適度擦除之后，若該第一位系適度擦除，再校驗該第二位(30，32)的適度擦除；以及若該第一位系適度擦除，且若該第二位系適度擦除，則確定上述該多個雙位存儲單元中的至少其中一個已適度擦除。
全文摘要
本發(fā)明提供一種方法(22)以及系統(tǒng)，用來校驗存儲單元的擦除，此方法與裝置可使用于雙位存儲單元結(jié)構(gòu)體系中。此方法(22)包含選擇性校驗存儲單元的第一位(26，28)和存儲單元的第二位(30，32)的其中一個的適度擦除；若該存儲單元的第一和第二位均已適度擦除，則確定此雙位存儲單元已適度擦除；以及若第一和第二位中，其中有一個位并未適度擦除，則選擇性地擦除(40)存儲單元的第一和第二位中的至少一個位。此方法亦可包含在選擇性地擦除該第一或第二位中的至少一個位之后，選擇性地再校驗第一和第二位(42，26，28)中其中一個位的適度擦除。
文檔編號G11C16/04GK1478281SQ01819292
公開日2004年2月25日 申請日期2001年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月21日
發(fā)明者E·V·波提斯塔, D·漢米爾頓, W·F·李, 陳伯苓, K·H·王, E V 波提斯塔, 李, 王, 錐 申請人:先進微裝置公司