專利名稱：擦除與非閃速存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擦除與非(NAND)閃速存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)的方法，尤其涉及擦 除多級(jí)單元(MLC) MND閃速存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
NAND閃速存儲(chǔ)器件是電可編程和可擦除的非易失性存儲(chǔ)器件。NAND閃速 存儲(chǔ)器件廣泛應(yīng)用在像MP3播放器、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、便攜式攝像機(jī)、筆記本電 腦、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、和蜂窩式電話那樣的便攜式電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)基 本輸入/輸出系統(tǒng)(BI0S)、打印機(jī)、USB (通用串行總線)驅(qū)動(dòng)器等中。當(dāng)對(duì)NAND閃速存儲(chǔ)器件進(jìn)行擦除操作時(shí)，將0V電壓施加到存儲(chǔ)器件的 所選存儲(chǔ)單元的字線上，并且將大約20V的擦除電壓施加到半導(dǎo)體基底上。 然后，F(xiàn)lower-Nordheim ( F-N )隧道效應(yīng)使得已經(jīng)存儲(chǔ)在浮置柵極中的電子 在隧道氧化層兩端之間的電壓的作用下移動(dòng)到半導(dǎo)體基底，從而改變單元的 閾1直電壓。最近，人們提出了允許2個(gè)或更多個(gè)位的數(shù)據(jù)有選"t奪地存儲(chǔ)在單個(gè)存儲(chǔ) 單元中的多級(jí)單元(MLC)結(jié)構(gòu)，以提高尺寸較小芯片的存儲(chǔ)容量。MLC結(jié)構(gòu) 可以利用單個(gè)編程單元閾值電壓分布代表兩個(gè)位，三個(gè)位，甚至四個(gè)或更多 個(gè)位的數(shù)據(jù)。擦除MLC閃速存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)的操作根據(jù)遞增階躍脈沖擦除(ISPE)方 案進(jìn)行。在ISPE方案中，將擦除電壓為，例如，大約20V的一個(gè)脈沖施加到 一個(gè)塊的每個(gè)存儲(chǔ)單元上，并且利用0V的核實(shí)電壓核實(shí)存儲(chǔ)單元的閾值電 壓，以確定該塊中的所有單元是否都處在擦除狀態(tài)下。如果并非所有單元都 處在擦除狀態(tài)下，則重復(fù)執(zhí)行利用階躍電壓Vstep施加較高電壓，再次核實(shí) 擦除狀態(tài)的擦除狀態(tài)核實(shí)方法，直到所有單元都通過擦除狀態(tài)核實(shí)。這個(gè)過 程的最大循環(huán)次數(shù)是事先確定的。在這種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)擦除方法中，對(duì)所有塊施加相同的擦除電壓和相同的階 躍電壓。也就是說，與塊的單元速度無關(guān)地使用相同高的擦除電壓和相同階躍電壓。因此，傳統(tǒng)方法不能縮短擦除時(shí)間，也使存儲(chǔ)器件易受編程/擦除周 期影響，從而降低存儲(chǔ)器件的可靠性。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明擦除NAND閃速存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)的方法可以不降低存儲(chǔ)器件 可靠性地縮短擦除時(shí)間。擦除包括存儲(chǔ)單元塊，每個(gè)塊包括數(shù)個(gè)單元串，每個(gè)單元串包括漏極和 源極選擇晶體管和數(shù)個(gè)存儲(chǔ)單元的NAND閃速存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)的方法可以包 括將第一擦除電壓施加在待擦除塊的存儲(chǔ)單元上；利用比第二核實(shí)電壓高的 第一核實(shí)電壓進(jìn)行第一核實(shí)，以便核實(shí)該塊的存儲(chǔ)單元的擦除狀態(tài)；利用第 二核實(shí)電壓進(jìn)行第二核實(shí)，以便將未通過第一核實(shí)的存儲(chǔ)單元分類成第一組 和核實(shí)通過第一核實(shí)過程的存儲(chǔ)單元；將通過第二核實(shí)的存儲(chǔ)單元分類成第 二組和將未通過第二核實(shí)過程的存儲(chǔ)單元分類成第三組；和利用不同階躍電 壓和不同擦除電壓擦除第一、第二、和第三組存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)?？梢岳靡?.5V的階躍電壓為步長(zhǎng)增加的擦除電壓對(duì)第一組的存儲(chǔ)單 元進(jìn)行擦除操作，直到擦除電壓達(dá)到19V。可替代地，可以利用以O(shè). 5V的階 躍電壓為步長(zhǎng)增加的擦除電壓對(duì)第二組的存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除操作，直到擦除 電壓達(dá)到18V?？商娲?，可以利用以0. 5V的階躍電壓為步長(zhǎng)增加的擦除電 壓對(duì)第二組的存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除操作，直到擦除電壓達(dá)到18. 5V。在將存儲(chǔ)單元分類成第一到第三組的步驟中可以將與每個(gè)組相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在標(biāo)志單元中。當(dāng)對(duì)該塊重復(fù)擦除過程時(shí)，可以讀取標(biāo)志單元的數(shù)據(jù)，并且可以使用與 讀取數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的 一組擦除電壓和階躍電壓。


圖l和圖2 的數(shù)據(jù)的方法的流程圖；和圖3A - 3E和圖4A-4C例示了根據(jù)本發(fā)明的所述實(shí)施例的字線電壓變化(具體實(shí)施方式
根據(jù)本文所述實(shí)施例的數(shù)據(jù)擦除方法根據(jù)核實(shí)級(jí)別識(shí)別慢單元的狀態(tài),元的擦除速度有選擇地施加不同的擦除電壓和不同的階躍電壓，這種數(shù)據(jù)擦 除方法可以縮短總擦除時(shí)間?，F(xiàn)在參見圖1和圖3A-3E。當(dāng)擦除操作已開始時(shí)，將可以預(yù)定和可以是 例如17V的擦除電壓Verase輸入存儲(chǔ)器中，并且輸入初始循環(huán)次數(shù)，例如， 零(操作110)。然后，檢驗(yàn)存儲(chǔ)擦除操作的信息的標(biāo)志位是否是"00"(步 驟120)。如果標(biāo)志位是"00",則執(zhí)行下一個(gè)操作。標(biāo)志位不是"00"的過 程將在后面描述。如果標(biāo)志位是"00"，則將具有擦除電壓，例如17V的一個(gè)脈沖施加到待 擦除塊中的存儲(chǔ)單元上，以便擦除編程在存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)(操作130)。傳 統(tǒng)方法使用20V的擦除電壓。但是，按照本發(fā)明實(shí)施例的方法開始使用降低 了擦除失敗可能性的較低電平(例如，17V)的電壓。因擦除電壓造成的循環(huán) 缺陷主要是由在擦除電壓的第 一施加脈沖的上升間隔期間流過的Flower-Nordheim (F-N)電流使隧道氧化層變差引起的。于是，按照本發(fā)明實(shí)施例的 方法可以使用降低了擦除失敗可能性的例如17V電平的電壓，從而顯著減少 因高擦除電壓造成的循環(huán)缺陷。當(dāng)然，依據(jù)該應(yīng)用可以使用比傳統(tǒng)擦除電壓 低或高的啟始擦除電壓。然后，使用例如0. 5V的核實(shí)電壓Vf核實(shí)已經(jīng)施加了擦除電壓的塊的存 儲(chǔ)單元的擦除狀態(tài)(操作140)(參見圖3A)。也就是說，確定在已經(jīng)施加了 擦除電壓的塊的存儲(chǔ)單元中是否存在閾值電壓Vth高于核實(shí)電壓，例如0. 5V 的任何存儲(chǔ)單元(操作150)。當(dāng)然，可以依據(jù)該應(yīng)用使用不同的核實(shí)電壓。如果確定存在閾值電壓Vth高于核實(shí)電壓，例如0. 5V的任何存儲(chǔ)單元， 即任何存儲(chǔ)單元未通過擦除狀態(tài)核實(shí)操作，則施加通過階躍電壓Vst印遞增 的擦除電壓，然后重復(fù)擦除操作。在以階躍電壓Vst印為步長(zhǎng)增加擦除電壓 的同時(shí)重復(fù)擦除操作，直到擦除電壓達(dá)到閾值電壓。例如，階躍電壓Vst印 可以以1V為步長(zhǎng)增加，直到達(dá)到19V閾值電壓(操作202 - 206 )(參見圖3C )。值電壓。這里，將"01"存儲(chǔ)在標(biāo)志位中(操作208)。如果在操作150中確定沒有單元未通過核實(shí)操作，即所有單元都通過了 利用第一核實(shí)電壓，例如0.5V的核實(shí)搡作，則可以使用核實(shí)電壓，例如OV 的第二核實(shí)電壓再次核實(shí)單元的擦除狀態(tài)(操作160和170)(參見圖3B)。如果存在盡管通過了利用第一核實(shí)電壓，例如0.5V核實(shí)電壓的核實(shí)操 作，但未通過利用第二降低核實(shí)電壓，例如，OV核實(shí)電壓的核實(shí)的任何"慢" 單元，則在以階躍偏壓為步長(zhǎng)將擦除電壓增加到閾值電壓的同時(shí)重復(fù)擦除操 作。例如，階躍偏壓可以是O. 5V,直到擦除電壓達(dá)到18V的閾值電壓(操作 302 - 306 )(參見圖3D)。當(dāng)然，依據(jù)該應(yīng)用可以使用其它階躍偏壓和可以使 用不同的閾值。這里，將"01"存儲(chǔ)在標(biāo)志位中(操作308)。如果施加了擦除電壓的塊的所有單元都通過了利用兩個(gè)核實(shí)電壓，例如， 0. 5V第一高核實(shí)電壓和OV第二低核實(shí)電壓的核實(shí)操作，則通過在以階躍偏 壓為步長(zhǎng)將擦除電壓增加到閾值電壓的同時(shí)重復(fù)擦除操作完成擦除過程。例 如，階躍偏壓可以是0. 5V，直到擦除電壓達(dá)到18V的閾值(操作402 - 406 ) (參見圖3E)。當(dāng)然，依據(jù)該應(yīng)用可以使用其它階躍偏壓和可以使用不同的 閾值。這里，將"11"存儲(chǔ)在標(biāo)志位中(操作408 )。當(dāng)再次擦除相應(yīng)塊時(shí)，可以有效使用存儲(chǔ)在標(biāo)志位中的數(shù)據(jù)。此后，當(dāng) 再次對(duì)相同塊進(jìn)行擦除時(shí)，可以讀取存儲(chǔ)在標(biāo)志位中的數(shù)據(jù)，以便根據(jù)存儲(chǔ) 在標(biāo)志位中的數(shù)據(jù)確定和施加擦除電壓和階躍電壓兩者?，F(xiàn)在參見圖2和圖4A-4C。當(dāng)再次對(duì)相同塊進(jìn)行擦除時(shí)，將開始擦除電 壓輸入存儲(chǔ)器中和輸入初始循環(huán)次數(shù)作為循環(huán)次數(shù)(操作110),并且讀取存 儲(chǔ)在標(biāo)志位中的數(shù)據(jù)(搡作120)。例如，開始擦除電壓可以是17V,和初始 循環(huán)次數(shù)可以是零，但依據(jù)該應(yīng)用這些值可以不同。如果存儲(chǔ)在標(biāo)志位中的 數(shù)據(jù)是"00"，則由于這個(gè)擦除操作是對(duì)相應(yīng)塊進(jìn)行的第一次擦除操作，因此 從搡作13G開始依次進(jìn)行擦除操作。如果存儲(chǔ)在標(biāo)志位中的數(shù)據(jù)是"01",則以階躍電壓為步長(zhǎng)增加和施加擦 除電壓直到達(dá)到閾值電壓。例如，階躍電壓可以是1V的步長(zhǎng)，直到擦除電壓 達(dá)到18V的閾值(操作200 - 206 )(參見圖4A)。當(dāng)然，依據(jù)該應(yīng)用可以使用 不同的階躍電壓和不同的閾值電壓。如果存儲(chǔ)在標(biāo)志位中的數(shù)據(jù)是"10",則逐步增加和施加擦除電壓直到達(dá) 到閾值。例如，擦除電壓可以按0. 5V的階躍電壓增加，直到擦除電壓達(dá)到 18. 5V的閾值(操作300 - 306 )(參見圖4B)。當(dāng)然，可以根據(jù)該應(yīng)用使用不 同的階i 夭電壓和不同的閾值電壓。如果存儲(chǔ)在標(biāo)志位中的數(shù)據(jù)是"11",則不利用核實(shí)電壓進(jìn)行核實(shí)操作， 通過以階躍電壓為步長(zhǎng)增加和施加擦除電壓完成擦除操作。例如，階躍電壓和核實(shí)電壓可以是O. 5V的電壓，和只有當(dāng)擦除電壓達(dá)到18V時(shí)才進(jìn)行核實(shí)操 作(操作402 - 406 )(參見圖4C)。當(dāng)然，可以根據(jù)應(yīng)用使用核實(shí)電壓和擦除 電壓。從上面的描述中可明顯看出，根據(jù)本發(fā)明擦除NAND閃速存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù) 的方法的各種各樣實(shí)施例在基于ISPE數(shù)據(jù)擦除方案下根據(jù)核實(shí)級(jí)別識(shí)別慢 單元的狀態(tài)，和根據(jù)單元的狀態(tài)使用不同的階躍電壓和不同的擦除電壓。由 于根據(jù)塊單元的擦除速度施加選擇性擦除電壓和選擇性階躍電壓，根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例的數(shù)據(jù)擦除方法可以縮短總擦除時(shí)間，并且還可以減少編程/擦除循 環(huán)缺陷，從而提高存儲(chǔ)器件的可靠性。上面為了例示的目的公開了本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 該認(rèn)識(shí)到，可以不偏離如所附權(quán)利要求書所公開的本發(fā)明范圍和精神地作出 各種各樣的修改、添加和替換。本申請(qǐng)要求2006年12月28日提出的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2006-0137139 號(hào)的優(yōu)先權(quán)，特此全文引用，以供參考。
權(quán)利要求
1.一種擦除與非閃速存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)的方法，與非閃速存儲(chǔ)器件包括存儲(chǔ)單元塊，每個(gè)塊包括多個(gè)單元串，每個(gè)單元串包括漏極和源極選擇晶體管和多個(gè)存儲(chǔ)單元，該方法包含將第一擦除電壓施加到待擦除塊的存儲(chǔ)單元上；利用與第二核實(shí)電壓不同的第一核實(shí)電壓進(jìn)行第一核實(shí)，以便核實(shí)該塊的存儲(chǔ)單元的擦除狀態(tài)；將未通過第一核實(shí)的存儲(chǔ)單元分類成第一組和利用第二核實(shí)電壓核實(shí)通過第一核實(shí)的存儲(chǔ)單元；將通過第二核實(shí)的存儲(chǔ)單元分類成第二組和將未通過第二核實(shí)的存儲(chǔ)單元分類成第三組；和分別利用第一、第二、和第三階躍電壓和第一、第二、和第三擦除電壓擦除第一、第二、和第三組存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一擦除電壓是17V。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一核實(shí)電壓是0.5V和第二核 實(shí)電壓是0V。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用以0. 5V的第一階躍電壓為 步長(zhǎng)增加的第 一擦除電壓對(duì)第 一組的存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除操作，直到第 一擦除 電壓達(dá)到19V。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用以0. 5V的第二階躍電壓為 步長(zhǎng)增加的第二擦除電壓對(duì)第二組的存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除操作，直到第二擦除 電壓達(dá)到18V。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用以0. 5V的第三階躍電壓為 步長(zhǎng)增加的第三擦除電壓對(duì)第三組的存儲(chǔ)單元進(jìn)行擦除搡作，直到第三擦除 電壓達(dá)到18. 5V。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，在將存儲(chǔ)單元分類成第一到第三 組的步驟中將與每個(gè)組相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在標(biāo)志單元中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，標(biāo)志單元是包括兩個(gè)位。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，當(dāng)對(duì)該塊重復(fù)擦除過程時(shí)，讀取 標(biāo)志單元的數(shù)據(jù)，并且使用與讀取數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的組的擦除電壓和階躍電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一、第二和第三階躍電壓是 相同電壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一、第二和第三階躍電壓的 至少一個(gè)與第一、第二和第三階躍電壓的其它電壓不同。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一、第二和第三擦除電壓是 相同電壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，第一、第二和第三擦除電壓的 至少一個(gè)與第一、第二和第三擦除電壓的其它電壓不同。
全文摘要
擦除包括存儲(chǔ)單元塊的NAND閃速存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)的方法可以包括利用施加在待擦除塊的存儲(chǔ)單元上的第一擦除電壓?？梢岳门c第二核實(shí)電壓不同的第一核實(shí)電壓進(jìn)行第一核實(shí)，以便核實(shí)存儲(chǔ)單元的擦除狀態(tài)。將未通過第一核實(shí)過程的存儲(chǔ)單元分類成第一組和利用第二核實(shí)電壓對(duì)通過第一核實(shí)的存儲(chǔ)單元進(jìn)行核實(shí)。將通過第二核實(shí)的存儲(chǔ)單元分類成第二組和將未通過第二核實(shí)的存儲(chǔ)單元分類成第三組。分別利用第一、第二、和第三階躍電壓和第一、第二、和第三擦除電壓擦除三個(gè)組存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G11C16/16GK101241761SQ200710306930
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日
發(fā)明者梁海宗 申請(qǐng)人:海力士半導(dǎo)體有限公司