专利名称：闪存阵列擦除后的调整装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种闪存阵列擦除后的调整装置及方法，特别是一种逐渐提高控制闸极电压以行擦除后处理之闪存阵列擦除后的调整装置及方法。
擦除处理则是将浮动闸极内捕获的电子加以释放，主要是通过Flowler-Nordheim隧道效应(F-N tunneling effect)来实现，也就是在控制闸极上施加一很大的负电压，通过介电质层的耦合作用，使浮动闸极内的电子得以隧道效应方式穿过氧化层，通过下方通道或是源极加以释放。
然而，闪存单元在擦除后常会有所谓过度擦除(over-erase)的问题，也就是在擦除处理中过度执行，反而让存储单元的临界电压(thresholdvoltage)降到负值，这将会导致存储阵列出现漏电的现象。另外，存储阵列中各存储单元在擦除处理后，同样储存状态的存储单元的临界电压分布常会发生过广的问题。
因此，闪存阵列在擦除后，必须执行擦除后处理以改善闪存阵列的状态。
图1是传统闪存阵列擦除后处理的电路示意图。其中，存储阵列10中具有多存储单元12A、12B、12C、12D，在此以闪存单元为例。图2是闪存单元12A在电路符号中各部分所代表的结构。闪存单元12A具有一控制闸极122、一浮动闸极124、一汲极126以及一源极128。其它闪存单元12B、12C、12D在电路符号中各部分所代表的结构与图2相同，在此不予赘述。
上述闪存单元的汲极所接收电压为4V，而源极是耦接在恒定电流供应器14上，接收约2mA的电流。另外，传统闪存单元的控制闸极是耦接于3V恒定电压上，从而执行擦除后的处理，执行时间约为10ms。通过上述电路配置，即可将过度擦除的存储单元的临界电压调整到预期值。
图3A及图3B是使用传统方式执行擦除后处理的示意图。在此，汲极与控制闸极皆接收恒定电压。
当存储阵列中有特定存储单元的临界电压因为过度擦除而为负值时，由于临界电压过低，因此在控制闸极接收3V恒定电压的情况下，无法对此特定存储单元执行调整临界电压的动作。而在此过程中，大部分由恒定电流供应器14所供应的电流将通过此存储单元流过(如存储单元B)，而不会流至其它存储单元(如存储单元A)。在正常情况下，存储单元A必须等到存储单元B的临界电压调整至正常值后，方可调整临界电压，然而在上述情形中，显然存储单元A没有机会被调整临界电压。如图3B所示，存储单元A的曲线并未受到调整。更甚者，此特定存储单元所允许的电流流量若大于恒定电流供应器14额定供应的电流，将造成恒定电流供应器14无法继续动作，使得执行调整临界电压的步骤无法继续进行。
图4是使用传统方式执行擦除后处理的闪存单元的可靠度测试图。在此是做读取干扰测试，其中100KP/E代表测试执行100000次编程及擦除处理后的闪存单元的曲线，而100P/E代表测试执行100次编程及擦除处理后的闪存单元的曲线。如图所示，存储单元A在103秒后会有异常临界电压偏移的现象，这是因为在存储单元A内的残留电子并未完全移除所致，这将影响存储单元A的可靠度。
为实现上述目的，本发明提出一种闪存阵列擦除后的调整装置，适用于一具有多个闪存单元之存储阵列，各自具有一控制闸极、一浮动闸极、一源极以及一汲极，包括汲极电源供应装置、恒定电流供应器、以及控制闸极电源供应装置。汲极电源供应装置用来提供一正汲极电压至闪存单元的汲极；恒定电流供应器用来提供一源极电流至闪存单元的源极；控制闸极电源供应装置用来提供一逐渐提高的闸极电压至闪存单元的控制闸极，从而控制源极电流流至闪存单元，并逐渐改变闪存单元的临界电压值。
另外，本发明提出一种闪存阵列擦除后调整方法，包括下列步骤首先，提供正汲极电压至闪存单元的汲极以及提供源极电流至闪存单元的源极。接着，提供逐渐提高的闸极电压至闪存单元的控制闸极，从而控制源极电流流至闪存单元，并逐渐改变闪存单元的临界电压值。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图详细说明如下。
汲极电源供应装置24供应至闪存单元22A、22B、22C、22D的汲极电压范围为2.5V～5V，而源极是耦接于恒定电流供应器26，用以接收约100uA～2mA的电流，此电流强度视不同的擦除后处理需求而定。另外，根据本发明实施例所述的闪存单元的控制闸极是耦接于控制闸极电源供应装置28。控制闸极电源供应装置28供应至控制闸极的电压值是逐渐提高的，例如以每次变化量为0.3V为例，逐渐由0V、0.3V、0.6V…至3V为止，从而执行擦除后的处理，执行时间约为10ms。通过上述电路配置，即可将过度擦除的存储单元的临界电压调整到预期值。
图6A和图6B是使用根据本发明实施例所述的闪存阵列擦除后调整方法的示意图。此处控制闸极接收逐渐升高的定压。
在执行调整临界电压的步骤初期，先施加较低电压值的控制闸极电压，使得某些临界电压过低的存储单元得以执行调整临界电压的动作。此时临界电压过低的存储单元的临界电压将逐渐提升(如存储单元D)。由于此时存储单元D的临界电压已经提升，因此在增加控制闸极电压的情况下，仍然可以继续调整其临界电压。因此，临界电压过低的存储单元D数目逐渐减少，而在存储单元D的临界电压顺利调高后，其它存储单元(如存储单元C)才可执行调整临界电压的动作根据前述原理，通过各存储单元的总电流量不会超过恒定电流供应器所能供应的电流，且不会因为无法调整特定存储单元D的临界电压而造成其它存储单元临界电压的调整无法实现。最后，各存储单元的临界电压皆得以调整，如图6B所示，存储单元C及存储单元D的曲线皆已受到调整。
图7是使用根据本发明实施例所述的执行擦除后处理的闪存单元的可靠度测试图。在此是做读取干扰测试，其中100KP/E代表测试执行100000次编程及擦除处理后的闪存单元的曲线，而100P/E代表测试执行100次编程及擦除处理后的闪存单元的曲线。如图所示，存储单元C及D的临界电压偏移并不会受到读取时间的影响，大幅提高了闪存单元的可靠度。
本发明虽通过较佳实施例揭示如上，但实施例并非用以限定本发明的范围，本行业的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可进行各种轻易思及的变化与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种闪存阵列擦除后的调整装置，适用于一具有多个闪存单元的存储阵列，上述闪存单元各自具有一控制闸极、一浮动闸极、一源极以及一汲极，其特征在于，该闪存阵列擦除后的调整装置包括一汲极电源供应装置，耦接于上述闪存单元的汲极，用以提供一正汲极电压至上述闪存单元的汲极；一恒定电流供应器，耦接于上述闪存单元的源极，用以提供一源极电流至上述闪存单元的源极；以及一控制闸极电源供应装置，耦接于上述闪存单元之控制闸极，用以提供一逐渐提高的闸极电压至上述闪存单元的控制闸极，从而控制上述源极电流流至上述闪存单元，并逐渐改变上述闪存单元的临界电压值。
2.如权利要求1所述的闪存阵列擦除后的调整装置，其特征在于所述源极电流的峰值范围是在100uA至2mA之间。
3.如权利要求1所述的闪存阵列擦除后的调整装置，其特征在于所述闸极电压的电压值是由0.01伏特至峰值以步阶方式逐渐提高。
4.一种闪存阵列擦除后的调整方法，适用于一具有多个闪存单元之存储阵列，上述闪存单元各自具有一控制闸极、一浮动闸极、一源极以及一汲极，其特征在于，该闪存阵列擦除后的调整方法包括下列步骤提供一正汲极电压至上述闪存单元的汲极；提供一源极电流至上述闪存单元的源极；以及提供一逐渐提高的闸极电压至上述闪存单元的控制闸极，从而控制上述源极电流流至上述闪存单元，并逐渐改变上述闪存单元的临界电压值。
5.如权利要求4所述的闪存阵列擦除后的调整方法，其特征在于所述源极电流的峰值范围是在100uA至2mA之间。
6.如权利要求4所述的闪存阵列擦除后调整方法，其特征在于所述闸极电压的电压值是以步阶方式逐渐提高。
全文摘要
一种闪存阵列擦除后的调整装置，适用于一具有多个闪存单元的存储阵列，各自具有一控制闸极、一浮动闸极、一源极以及一汲极，包括汲极电源供应装置，恒定电流供应器，以及控制闸极电源供应装置。汲极电源供应装置用来提供一正汲极电压至闪存单元的汲极；恒定电流供应器用来提供一源极电流至闪存单元的源极；控制闸极电源供应装置用来提供一逐渐提高的闸极电压至闪存单元的控制闸极，从而控制源极电流流至闪存单元，并逐渐改变闪存单元的临界电压值。
文档编号G11C16/10GK1448955SQ0210845
公开日2003年10月15日 申请日期2002年4月1日 优先权日2002年4月1日
发明者范左鸿, 叶致锴, 卢道政 申请人:旺宏电子股份有限公司