[发明专利]具有多页复录功能的闪存器件及相关的块替换方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2006年8月28日提交的韩国专利申请第2006-0081740号的利益，在此通过参考引入其全部内容。

技术领域

本发明涉及集成电路存储器件，具体而言，本发明涉及非易失，性存储器件及相关方法。

背景技术

用于存储数据的半导体存储器件一般可以归类为易失性存储器件或非易失性存储器件。易失性存储器件在它们的供电被中断时丢失它们所存储的数据。另一方面，非易失性存储器件即使在它们的供电被中断时也能保持它们所存储的数据。因而，非易失性存储器件被广泛地用于可能出现供电中断的应用中。

传统非易失性存储器件包括电可擦除可编程只读存储(EEPROM)器件的类型，一般称为闪存EEPROM器件。闪存EEPROM器件一般包括：第一导电类型的半导体衬底(例如p型)；在衬底中的第二导电类型的分离的源极和漏极区域(例如n型)；衬底的表面上的、在分离的源极和漏极区域之间的沟道区域；在对器件编程时用于存储电荷载体的浮置栅极；以及与沟道区域相对的、覆盖浮置栅极的控制栅极。传统闪存EEPROM集成电路存储器件可以包括具有通用结构的一列一列的与非门EEPROM单元的阵列，在John Wiley & Sons Ltd.出版的、B.Prince等所著的名为“Semiconductor Memories”的手册中的第603-604页的图11.58和11.59中((1991))、以及在M.Momodomi等发表的名为“AnExperimental 4-Mbit CMOS EEPROM with a NAND Structured Cell”的文章(IEEE Journal of Solid State Circuits，Vol.24，No.5，第1238页，1989年10月)中以截面形式示意性地示出了其通用结构。在共同授予Suh等的名为“Nonvolatile Semiconductor Memory”的美国专利号5,546,341中更完全地描述了包括与非门EEPROM单元的阵列的典型的示意性和截面布局。

闪存EEPROM器件的操作一般分为3种模式，包括编程、擦除和读取。闪存EEPROM器件的编程典型地通过相对于源极区域、将漏极区域偏置到第一正偏压并将控制栅极偏置到高于该第一正偏压的第二正偏压而获得。在浮置栅极上没有存储任意电荷的情况下，这些偏压在衬底表面上在源极和漏极区域之间形成逆转层沟道(inversion-layer channel)的电子。如本领域技术人员所理解的，漏极-源极电压使这些电子加速通过沟道到达漏极区域，在漏极区域中它们获得足够大的动能，并一般被称为“热”电子。控制栅极上的较大的正偏压也在隧道氧化物层中建立一个电场，它将浮置栅极与沟道区域分隔开。这些电场吸引了热电子，并通过称为穿遂(tunneling)的过程，使它们加速流向设置在控制栅极和沟道区域之间的浮置栅极。浮置栅极然后积累并俘获所积累的电荷。幸运的是，对浮置栅极的充电过程是自限制的。在浮置栅极上积累的负电荷使隧道氧化物层中的电场的强度降低到一点，在该点上，不能再对来自沟道区域的漏极侧的“热”电子进行加速。

如本领域技术人员所理解的，俘获的电荷(电子)在浮置栅极上的大量积累会导致包括源极区域、漏极区域、沟道区域和控制栅极的场效应晶体管的有效阈值电压(V_th)增加。如果该增量足够大，则在读取操作期间当预定的“读取”电压施加在控制栅极上时，场效应晶体管将仍旧处于绝缘“截止”状态(也就是，V_th＞V_read)。在这种称为已编程状态的状态下，EEPROM器件可以被称为被存储逻辑0。一旦被编程，即使当EEPROM器件的供电被中断或被关断较长的时间，也能保持其较高的阈值电压。

EEPROM器件的擦除也可以通过从浮置栅极上移走所存储的电荷来获得。擦除过程例如可通过将控制栅极接地并将例如10-20伏特的正偏压提供给衬底来获得。因此，由于施加大衬底偏压的效应一般不能被限制于单个EEPROM单元，所以闪存EEPROM器件一般需要批量擦除一个单元阵列的大部分。