[发明专利]使用在一存储装置的存储子单元抹除方法

说明书

技术领域

本发明关于电子存储装置，特别是关于适用作为存储装置的半导体存储装置。

背景技术

半导体存储装置已经被广泛使用，而且可以在今日所使用的几乎所有电子设备的中发现。大部分的半导体存储装置可以区分为挥发或非挥发型态。一个挥发存储装置需要电源以保存所储存的数据，而一个非挥发存储装置则可以在没有电源时仍能保存所储存的数据。

闪存是一种熟知的非挥发存储器。一个典型的闪存包括一个存储阵列其中的存储子单元为成行成列地安排。每一个存储子单元包括一浮动栅极场效晶体管。一存储子单元的逻辑状态是根据此晶体管的临界电压决定，其是根据此晶体管浮动栅极中的电子数目而决定。浮动栅极中的电子会部分抵消自控制栅极产生的电场，因此而调整此晶体管的临界电压。故，一闪存的逻辑状态可以通过控制晶体管浮动栅极中的电子数目而控制。

一个快闪存储子单元可以被程序化及抹除以写入各自的逻辑状态至此存储子单元中。此程序化及抹除操作与所写入的各自的逻辑对应，其是对应于各自的临界电压。为了简化起见，临界电压仅会称为高及低临界电压，其理解为高临界电压是相对高于低临界电压数个可检测的电压边界。储存于此晶体管浮动栅极中的电子数目可以通过施加一个强的电场于控制栅极与此晶体管的源极、漏极和基板至少一者之间而改变，以移除或堆积电子于此浮动栅极中。一个“抹除”操作是电子自此浮动栅极移除的操作，因此降低此存储子单元晶体管的临界电压至低临界电压，而一个”程序化”操作是将电子堆积在此浮动栅极中的操作，因此增加此存储子单元晶体管的临界电压至高临界电压。因为被程序化及抹除的存储子单元可以由其临界电压的不同而轻易地辨认，程序化及抹除的存储子单元可以用来代表不同的逻辑状态。举例而言，抹除的存储子单元可以用来代表逻辑状态”1”，而程序化的存储子单元可以用来代表逻辑状态”0”。

图1显示使用在快闪存储装置中的传统抹除操作的流程图。在快闪存储装置中，称为区块的存储子单元通常是以群组方式一起被抹除。一个区块代表一定数目的存储子单元其可以在一抹除操作时同时被抹除。抹除一个区块中的存储子单元的传统抹除操作，通常包括一预程序化循环110、一抹除循环120及一软程序化循环130。

于预程序化循环110时，在所选取区块中的所有存储子单元的浮动栅极被程序化以具有大约相等数目的电子，使得所选取区块中的所有存储子单元具有大约相同的临界电压。此预程序化循环110包括一预程序化程序112及一预程序化验证程序114。于此预程序化程序112中是施加一个预程序化脉冲至所选取区块中的所有存储子单元。于此预程序化验证程序114中，此区块段中的所有存储子单元被检查以验证其各自的临界电压在施加预程序化脉冲之后是大致相同的。假如没有足够的存储子单元具有所预期的临界电压时，则可以重新进行预程序化程序112。否则，此操作继续至抹除循环120。

于抹除循环120时，所选取区块中的所有存储子单元通过施加抹除脉冲至此区块中所有存储子单元的控制栅极使得电子自此区块中所有存储子单元的浮动栅极中移除。此抹除循环120包括一抹除程序122及一抹除验证程序124。于此抹除程序122中是施加一个抹除脉冲至所选取区块中的所有存储子单元。于此抹除验证程序124中，此区块段中的所有存储子单元被检查以验证其是否已被抹除。假如有足够的存储子单元被抹除的话，则此区块被视为成功地抹除。假如此区块没有通过抹除验证程序124的话，则此区块中的所有存储子单元可以重新施加另一个抹除脉冲而重新进行抹除。在某些系统中，可以使用一电压步进程序，其中电压在每一次抹除循环120后递增。在其它的系统中，可以使用一时间步进程序，其中脉冲宽度在每一次抹除循环120后递增。

因为在实际的应用中，任一给定区块段内存储子单元的临界电压常常有所变动，如此不同存储子单元之间抹除所需的抹除脉冲的电压可以变动。在抹除循环120之后段中，施加相对大或是较长的抹除脉冲可以导致某些存储子单元的过度抹除。一个过度抹除的存储子单元可以导致耦接至相同行的其它存储子单元也被视为是抹除的存储子单元，即使其可能已被程序化了。因此，过度抹除的存储子单元通常需要使用软程序化循环130加以修复。