[发明专利]闪存器件及其擦除方法

说明书

本发明提供一种闪存器件及其擦除方法。该闪存器件包括：多个存储单元，该多个存储单元被划分成多个区块；多个计数器，该多个计数器分别对应于各个区块，用于对区块的擦除次数进行计数；以及控制部，用于在对各个区块进行擦除操作时，从与区块相对应的计数器中读取该区块的擦除次数，并进一步获取与该擦除次数相对应的擦除操作参数，以读取到的擦除操作参数对该区块进行擦除操作，擦除操作参数包括擦除电压。

技术领域

本发明涉及一种半导体存储器件及其擦除方法，尤其涉及一种闪存器件及其擦除方法。

背景技术

半导体存储器可分为易失性存储器和非易失性存储器两类，易失性存储器掉电后会失去记忆的数据，非易失性存储器即使在切断电源的情况下也可以保护数据。闪存器件是典型的非易失性存储器件。基于存储单元阵列的结构，闪存器件可以分为NOR闪存器件和NAND闪存器件。闪存单元的栅极具有包括隧道绝缘层、浮栅电极、电介质层和控制栅的结构。

在浮栅结构的闪存中，通过对浮栅电极注入或者释放电子来改变存储单元(例如MOS晶体管)的阈值电压，从而达到存储或释放数据的目的。在擦除过程中，对擦除电极施加高压，通过隧道效应将电子从浮栅电极吸出。在执行读取操作时，检测根据积累的浮栅电极上的电子量变化的存储单元(例如MOS晶体管)的阈值电压，通过检测到的阈值电压的电平读取数据。

闪存通常划分为多个区块(sector)，每个区块包括一定数量的存储单元，对于一些大容量的闪存，还分为不同的bank，每个bank包括一定数量的sector。闪存的擦除操作一般都是以sector、bank或是整片闪存为单位的。

在对闪存(尤其是NOR闪存)进行写操作的时候,每个位(bit)可以通过编程由“1”变为“0”,但不可以由“0”修改为“1”。为了保证编程操作的正确性,在执行编程操作前,都要执行擦除操作。擦除操作会把闪存的一个sector、一个bank或是整片闪存的值全修改为“0xFF”。这样,写操作就可以正确完成。

然而，随着P/E(编程/擦除)循环次数的增加，一些电子会被隧道氧化层俘获。如图1(A)所示，在正常状态下，电子E储存在浮栅电极FG中。通过施加在控制栅极CG上的电压来控制浮栅电极FG的电子注入或者释放。然而，随着P/E循环次数的增加，如图1(B)所示，在擦除期间，隧道氧化层1会俘获一部分电子E，这些被俘获的电子E会增加后续隧穿的势垒并降低隧穿效率，导致单元的阈值电压增大，最终引起擦除效率降低甚至擦除失败。

同时，在将闪存应用于高速P/E的环境时，擦除的时间和电压通常固定。这就产生一个矛盾的设计，为了保证闪存能工作100K(1K＝1000)或者更多次数的P/E循环，擦除电压不能太低，但是过高的擦除电压又会导致隧道氧化层俘获过多的电子，使得擦除效率和循环持久度降低。

为了应对这一情况，以往采用了Erase-retry(擦除再尝试)的方式。具体而言，在完成一个擦除脉冲后，整个区块会对每个存储单元做读值，来确认每个单元的阈值电压是否小于某一基准电压，如果有某个单元的阈值电压大于该基准电压，将会再次执行擦除动作，直到所有器件的阈值电压小于基准电压，擦除动作才结束。

图2是表示不同擦除电压下的擦除退化的曲线图,横坐标表示擦除电压(V),纵坐标反映擦除电压的分布情况。如图2所示,相较未进行过擦除的初始状态,在以11V或者12V的电压擦除100K次以后,阈值电压整体向右产生较大偏移，继续进行擦除所需的电压变得更高。而在采用Erase-retry方式后，如Retry_100K曲线所示，向右偏移的程度变小，换言之，能够抑制因隧道氧化层俘获电子引起的阈值电压增大。

发明内容

发明所要解决的技术问题