闪存器件以及擦除闪存器件的方法

专利名称：闪存器件以及擦除闪存器件的方法
技术领域：
本发明涉及半导体存储器件的操作，具体而言，本发明涉及闪存器件以 及擦除闪存器件的方法。
背景技术：
一般将半导体存储器件划分为易失性半导体存储器件和非易失性半导体 存储器件。易失性半导体存储器件具有较快的读写速度，但是在不施加外部 电源时，其存储内容就会丢失。相反，甚至在不施加外部电源时，非易失性 半导体存储器件仍能保持存储的内容。因此，使用非易失性半导体存储器件 来存储下述内容无论有无电源都必须保持所述内容。非易失性半导体存储 器件的例子是掩码只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除 可编程只读存储器(EPROM)、以及电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。通常，因为在MROM、 PROM和EPROM中的擦除和写操作相对困难， 所以普通用户可能不能更新存储器内容。相反地，因为可以在EEPROM中执 行电擦除和写操作，所以EEPROM越来越广泛地应用于需要持续更新的系统 编程和辅助存储器件中。与通常的EEPROM相比，闪存EEPROM特别地， 具有较高的集成度。因此，在高容量的辅助存储器件中，闪存EEPROM特别 有用。在各种类型的闪存EEPROM中，与其它类型的闪存EEPROM相比， NAND类型的闪存EEPROM(在下文中，称为NAND闪存)具有更高的集成度。 与此相反，NOR类型的闪存EEPROM(在下文中，称为NOR闪存)具有相对 较低的集成度，但是其能够执行快速读写操作。将NOR闪存器件的单元阵列划分为存储器区域(例如，存储区和存储块)。 根据这些存储器区域来执行NOR闪存器件的编程和擦除操作。例如，在擦除操作期间，通常按存储块来擦除闪存器件。特别地，在NOR闪存器件中，将6至10V的擦除电压施加到一批存储块，并且将预先确定的-10V的负电压施 加到字线以用于擦除。存储单元的位线和公共源极线保持浮置状态，以及当 满足上述偏置条件时，通过Fowler-Nordheim(F-N)隧道效应来移除在浮置栅 极上注入的电子。在NOR闪存器件中，擦除操作特别重要。过擦除(over-erased)的单元可 能降低在相邻存储单元中的读操作的可靠性。此外，当在擦除操作后执行一 系列的编程操作时，被过擦除的单元可能通过中断相邻存储单元的平滑编程 操作而导致编程失败。因此，被过擦除的存储单元可能在读操作期间引起错 误，和/或中断对相邻存储单元的编程操作。图1是在常规NOR闪存器件中的被过擦除的单元的阈值电压分布的图。 参考图1,已擦除的存储单元的阈值电压相应于电压分布10。理想的已擦除 的存储单元的阈值电压分布在阈值电压V,b和阈值电压V2之间(即分布11)。 具有在阈值电压V,a和阈值电压V,b之间的阈值电压分布(即分布U(由阴影线 表示))的存储单元是被过擦除的单元。具有在阈值电压分布20中的阈值电压 的存储单元是编程的单元。尽管编程的存储单元的阈值电压分布与分布20相 对应，但是无论何时存储单元存储多位数据，在多个阈值电压分布的一个中 可以包括编程的存储单元。图2是显示由于被过擦除的存储单元导致的局限性的电路图。参考图2， 存储单元MCO至MCX^连接到同一位线BL上。假定存储单元MCO至 MC〈4〉也连接到同一公共源极线CSL上。在图2中，存储单元MC<0>、 MC<1〉 、 \10<3〉和MC〈^是被过擦除的存储单元(由阴影线表示)。存储单 元MCO被编程为非擦除状态的其它闳值电压状态。在读操作期间，选择存 储单元MC<2>，以便将读电压(大约4.SV)施加到选择的存储单元MOa〉的 字线Sel WL上。将0V电压施加到其余的同时未被选择的存储单元MC<0>、 MC<1> 、 MC〈3〉和MC〈4〉的未选择的字线Unsel WL上。这里，感测放大器3 0感测选择的存储单元MC<2〉中流动的电流，以便 检测编程数据。然而，当被过擦除的存储单元集中分布于特定区域中时，尽 管选择的存储单元MC〈2〉实际是关断(OFF)单元，但是感测放大器30可能将 所选择的存储单元MC〈2〉检测为接通(ON)单元。也就是说，因为被过擦除的 存储单元MCO、 MC<1> 、 MCX3〉和MC〈4〉是OFF单元，所以必须切断公共源极线CSL和位线BL。然而，被过擦除的存储单元MCO、 MC<1> 、 MCO和MCX4〉分别导致在0V的字线电压中的泄漏电流11<0〉、 11<1〉、 11<3>和11<4>。从位线BL提供泄漏电流IIO〉、 11<1>、 11<3>和11<4>，以 感测所选择的存储单元MC<2>。因此，尽管选择的存储单元MCX2〉是OFF 单元，但是由于泄漏电流11<0〉、 11<1>、 11<3>和11<4>,感测放大器30可 能将所选择的存储单元MC〈2〉感测为0N单元。在被过擦除的单元集中分布 的特定单元阵列中经常发生这种错误。例如在下述文献中公开了各种试图解决由在闪存器件中的被过擦除的存 储单元导致的上述缺陷的技术标题为"SOFT PROGRAM AND SOFT PROGRAM VERIFY OF THE CORE CELLS IN FLASH MEMORY ARRAY"的 美国专利6,493,266、标题为"MEMORY DEVICE AND METHOD USING POSITIVE GATE STRESS TO RECOVER OVER-ERASED CELL"的美国专利 6,967,873 、以及标题为"NONVOLATILE SEMICONDUCTOR MEMORY AND THRESHOLD VOLTAGE CONTROL METHOD THEREFOR"的美国专利 6,452,837,在此通过引用包括其内容。然而，上述美国专利没有解决在后(post)编程操作期间出现的阈值电压增 加的问题。因此，传统的闪存器件不能够阻止在后编程操作期间产生的阈值 电压的增力口。发明内容本发明的一个方面提供一种在闪存器件中擦除存储单元的方法。该方法 包括对具有比第一编程验证电压低的阈值电压的已擦除存储单元执行第一 后编程操作；并且对具有比第二编程验证电压低的阈值电压的已擦除存储单 元执行第二后编程操作。所述第二编程验证电压比第一编程验证电压低。所述第 一 编程验证电压可以是在擦除状态中的阁值电压分布的最低电压。所述方法可以进一步包括紧随所述第 一后编程搡作执行后编程验证操 作，以用于检测被编程的具有比所述第 一编程-睑证电压低的阔值电压的存储 单元。当后编程验证操作没有^^测到被编程的具有比所述第一编程验证电压 低的阈值电压编程的存储单元时，可能不执行第二后编程操作。本发明的另 一方面提供一种在闪存器件中擦除存储单元的方法。该方法包括执行后编程操作以对具有比第一编程验证电压低的阈值电压的已擦除 存储单元进行编程；并且检测具有比擦除状态中阈值电压分布的最高电压高 的电压的已擦除存储单元。本发明可以进一步包括对具有比第二编程验证电压低的阈值电压的已 4察除存储单元执行第二后编程操作。第二编程验证电压可以比第 一编程验证 电压低。并且，第一编程验证电压可以是在擦除状态中的阈值电压分布的最 低电压。高电压高的阈值电压时，闪存器件可被确定为有故障。本发明的另 一方面提供一种在闪存器件中擦除存储单元的方法。该方法 包括选择要对其执行后编程操作的存储单元，其中所选择的存储单元具有 比第一编程验证电压低的阈值电压。利用比第一编程验证电压低的第二编程 验证电压对选择的存储单元执行编程验证操作。检测具有比在擦除状态中的 阈值电压分布的最高电压高的阈值电压的已擦除存储单元。所述方法可以进一步包括在选择之前，擦除要对其执行后编程操作的存 储单元中的存储单元。;险测已擦除存储单元可以包括对存储单元执行擦除验证操作。所述方 法可以进一步包括当检测到被编程的具有比擦除状态中阀值电压分布的最高电压高的阈值电压的已擦除存储单元时，基于擦除验证操作的结果，确定 闪存器件是有故障的。并且，当没有检测到被编程的具有比擦除状态中阔值电压分布的最高电压高的阈值电压的已擦除存储单元时，基于擦除验证操作的结果，可以结束擦除操作。检测已擦除存储单元可以进一步包括对存储单元执行读操作。读操作可 以包括比擦除状态中的阈值电压分布的最高电压高的字线电压。并且本发明另一方面提供一种闪存器件，所述闪存器件包括具有多个 存储单元的单元阵列；感测放大器，其连接到存储单元的位线，以用于感测 在每个存储单元中的编程数据；以及写驱动器，其连接到存储单元的位线， 以用于提供编程数据给单元阵列。闪存器件的电压发生器提供编程电压、第 一编程验证电压、低于第一编程验证电压的第二编程验证电压、以及高于第 一编程验证的擦除验证电压中的至少一种电压给选择的存储单元的字线。控 制逻辑电路控制电压发生器和写驱动器，以对具有比第一编程验证电压低的阈值电压的已擦除存储单元执行后编程操作，以及在擦除搡作期间检测具有 比擦除状态中闳值电压分布的最高电压高的阈值电压的已擦除存储单元。第 一编程验证电压可以是指示存储单元是否是被过擦除的字线电压。在 验证操作提供第二编程验证电压给选择的存储单元的字线之后，可以响应于 控制电压发生器以提供擦除验证电压给存储单元的字线的控制逻辑电路，检 测具有比擦除状态中的阈值电压分布的最高电压高的阚值电压的已擦除存储 单元。当至少 一个存储单元具有高于擦除验证电压的阈值电压时，控制逻辑电 路可以确定擦除失败。并且，当从存储单元中读取的数据与擦除状态不对应 时，控制逻辑电路可以确定擦除失败。擦除验证电压可以是在擦除状态中用于读数据的读电压，这样读电压高 于擦除状态中的阔值电压分布的最高电压。擦除验证电压可以低于擦除状态 中用于读取数据的读电压。擦除验证电压可以高于擦除状态中的阈值电压分布的最高电压。存储单元可以是NOR闪存单元。


包含附图以描述本发明的典型实施例，所述附图被包含在本说明书中， 并且构成本说明书的一部分。将参考附图描述本发明的实施例，其中 图1是被过擦除的单元的阈值电压分布的示意图； 图2是示出被过擦除的单元的电路图；图3是示出根据本发明典型实施例的、用于执行擦除操作的闪存器件的 方框图；图4A是根据本发明典型实施例的后编程操作的示意图；图4B是根据本发明典型实施例的用于后编程操作的验证操作的示意图；图5是根据本发明典型实施例的擦除验证电压的示意图；图6是示出根据本发明典型实施例的擦除处理的流程图；图7是根据本发明典型实施例的读电压的示意图；以及图8是示出根据本发明典型实施例的擦除处理的流程图。
具体实施方式
将参考附图更全面地描述本发明，在附图中，示出本发明的典型实施例。 然而，本发明可以各种不同的形式来体现，并且不应当将本发明理解为仅仅 限于所描述的实施例。相反，提供这些实施例作为例子，向本领域普通技术 人员传达本发明的思想。因此，对于本发明的一些实施例，没有描述已知的 处理、单元和技术。贯穿附图和撰写的说明书，相同的附图标记将被用来指 代相同或相似的单元。通过各种描述的实施例来描述本发明的各种特征和功能，在这些实施例 中使用闪存器件作为例子。各种实施例包括擦除闪存器件的方法，其在后编 程操作期间防止过编程现象。此外，在擦除搡作之后，后编程搡作修复被过 擦除的存储单元。图3是根据本发明典型实施例的执行擦除操作的闪存器件100的方框图。 参考图3，在执行擦除操作之后，闪存器件100执行后编程操作。在后编程 期间，闪存器件100选择和编程被过擦除的存储单元。在后编程操作之后， 闪存器件100执行附加的验证操作，其确定是否存在具有下述阈值电压的单 元该阈值电压由于后编程^燥作而增加。单元阵列110包括在字线WL和位线BL的交叉区域上形成的存储单元 MC(未示出)。根据施加到选择的字线WL的电压，存储单元MC被接通(ON) 或者关断(OFF)。存储单元MC的ON或者OFF状态确定了所选择的位线BL 的电流流动。感测存储单元MC的编程数据，并且通过感测位线电流而输出。行解码器120响应于行地址而选择单元阵列110的块，并且选择所选块 的字线。行解码器120被配置成通过行解码器U0提供字线电压Vers、 Vrd、 Vpgm和Vvfy给所选择的字线，其中字线电压Vers、 Vrd、 Vpgm和Vvfy分 别是由电压生成器170的生成器171、 172、 173和174所提供的。列选择电 路130响应于列地址而选择对应于所选择的列的位线BL。这样，闪存器件 100使用行解码器120和列选择电路130来选择排列成行和列的存储单元 MC。感测放大器140电连接到单元阵列110的选择的位线BL上。在擦除验 证操作期间，感测放大器140感测由列选择电路130选择的位线BL,并且传 送感测结果给控制逻辑160。在读操作期间，将读电压施加给每个单元的字 线，并且感测放大器140通过感测检测到的位线电流来读取数据。写驱动器150为了将编程数据写入单元阵列110而建立位线电压。为了执行后编程操作，写驱动器150提供位线电压给在擦除操作期间选择的单元。控制逻辑160执行验证操作以最小化施加到在后编程操作期间没有被过 擦除的存储单元的电压应力(voltage stress)。控制逻辑160在被过擦除的单元 上执行后编程操作，并且也控制电压生成器170以提供验证电压，这最小化 了正常的已擦除存储单元的阈值电压的增加。在后编程搡作期间，控制逻辑160控制电压生成器170以提供在电压Vla 和电压V化之间的验证电压V,c(图4B),其中电压V,a和电压V,b与过擦除区域 相对应。当所有的具有分布在验证电压V,c之下的阈值电压的被过擦除存储 单元被编程时，控制逻辑160执行附加的验证操作以确认是否存在通常根据 后编程操作擦除的存储单元的阈值电压增加。在可选的实施例中，可以通过 验证读搡作或者通常的读操作来执行附加的验证操作。根据附加的验证操作， 根据后编程操作，通过感测阈值电压的向上扩大或者增加，可以防止下一读 操作的错误。电压生成器170生成在附加的验证操作期间提供给选择的字线的字线电 压，其中所述附加的验证操作在后编程操作之后执行。在控制逻辑l60的控 制下，电压生成器170在后编程操作期间生成与过擦除区域相对应的后编程 验证电压V,e,并且提供所述后编程验证电压V,e给选择的字线。当根据验证 读操作执行附加的验证操作时，电压生成器no生成电压V2，并且将其提供给所选择的字线。当根据正常读操作执行附加的验证操作时，电压生成器no生成在通常的读电压V3和电压V2之间的读电压Vrd，并将其提供给所选择的字线。如上所述，执行后编程和附加的验证操作，以便可以阻止由于后编程操 作所引起的闳值电压的增加。图4A和4B是示出根据本发明典型实施例的闪存器件的后编程操作的示 意图。后编程操作或多或少增加了被过擦除的存储单元的阈值电压。后编程 操作没有将所有存储单元的阈值电压提高到超过参考电压Vlb。尽管存储单元 的一部分仍然具有作为后编程操作的结果的低于参考电压Vlb的阈值电压， 但是不执行附加的后编程操作。这在后编程操作期间最小化了由通常的已擦 除存储单元所导致的电压应力。因此，降低了被过擦除的单元集中分布于特定区域中的可能性，从而得到期望的结果。参考图4A，阈值电压分布200是存储单元的阔值电压状态的例子，其是。阈值电压分布200包括具有比参考电压V,b低的阈值电压的存储单元，其中的参考电压V,b是由阈值电压分布20I(由阴影线表示)表示的。这些存储单元是被过擦除的存储单元。通过后编程操作，被过擦除的存储单元的阈值电压分布201需要移动到阈值电压分布210。尽管在图4A 中，被过擦除的存储单元的阈值电压分布201大于OV，但是本发明不限于该 范围。也就是说，在没有偏离本发明的精神和范围的情况下，本发明的实施 例可以涉及具有低于OV的阈值电压的被过擦除的存储单元。阈值电压分布 220是编程的存储单元的阈值电压范围的例子。在图4B中示出了后编程操作的示例性条件。特别地，用于后编程操作 的后编程验证电压V,e分布在参考电压V,a和参考电压V化之间。阂值电压分 布230表示由后编程操作形成的存储器单元的分布。阈值电压分布231(由阴 影线表示)表示在后编程操作之后没有修复的被过擦除的单元。使用电压Vlc 执行在后编程操作之后执行的编程验证操作，其中电压Vd氐于参考电压Vlb。 因此，尽管存在具有在电压V,c和参考电压V化之间分布的阈值电压的附加存 储单元，但是也完成了后编程操作。这样的存储单元可能被认为是具有不良 单元属性的存储单元在后编程操作之后，所述存储单元没有被编程至参考 电压V，b之上。因此，为了编程至超过参考电压V,b的阈值电压，需要将编程 脉冲(例如ISPP)的相对高的数字提供给字线。当所有的存储单元被编程时，由于编程电压，未选择的存储单元引起电 压应力。然而，后编程操作是成功的，尽管阈值电压分布的小部分扩展到参 考电压V化之下，但是大于后验证电压Vlc。因为在后编程操作期间设置的验 证电压Vle,使不是后编程操作的目标的正常的已擦除存储单元的阈值电压的 增加最小化。根据参考附图所描述的后编程操作，通常整体增加了被过擦除的存储单 元的阈值电压。尽管并不是所有被过擦除的存储单元都能完全校正，但是， 也完成编程操作。根据本发明的用于后编程操作的验证操作，最小化了在存 储单元上的电压应力。因此,执行后编程操作的方法最小化了在已擦除存储 单元中的阈值电压增加，以至于可以获取足够的读余量。图5是示出根据本发明典型实施例的擦除验证电压的示意图。参考图5， 如上所述，在后编程操作之后，闪存器件执行擦除验证操作。更具体地，在擦除验证搡作期间，将参考电压V2作为验证电压施加到存储单元的字线。当已擦除存储单元具有高于参考电压V2的阈值电压状态时，擦除操作被确定为 已失败。然而，如图5所示，当所有的被擦除存储单元都具有低于阈值电压 V2的阈值电压状态时，擦除操作被确定为已成功。例如，可以通过图3的控制逻辑160执行擦除验证操作。图6是根据本发明典型实施例的流程图，其中闪存器件执行擦除验证操 作。参考图6，当响应于擦除命令而选择要擦除的块时，本实施例的擦除操 作开始。例如，在操作S10中，通常的擦除操作施加-10V的负电压到选择的 存储单元的字线，并且施加6-8V电压到批区域(bulki.egion)。在操作S20中，当将擦除验证电压V2提供给字线时，擦除验证已擦除的 存储单元。如下所述，擦除验证电压V2与在后编程操作之后提供的擦除验证 电压相同。作为擦除验证操作的结果，当确定选择的存储单元的阈值电压小 于擦除验证电压V2时，擦除操作通过(S30-是)，并且操作进行到第一后编程 操作S40。然而，当存在具有高于擦除验证电压V2的阈值电压的存储单元时， 擦除操作没有通过(S30-否)，并且重复擦除操作，返回到操作SIO。在擦除操作成功完成后，执行第一后编程操作S40,以提高被过擦除的 存储单元的阈值电压。对于第一后编程操作S40，选择具有低于参考电压Vlb 的阈值电压的存储单元。在操作S40中，将编程电压施加到字线，以将被过 擦除的存储单元编程至超过参考电压Vlb。在针对第一后编程操作施加编程电 压之后，在操作S50中对被过擦除的存储单元进行编程验证，以确定其是通 过还是失败。使用验证电压V,b来执行编程验证操作S50。当在操作S60中确定紧随后编程操作之后所有存储单元的阈值电压被编 程至参考电压V,b之上时，存储单元通过并且第一后编程操作是成功的(S60-是)，因此擦除操作完成。然而，当在操作S60中确定不是所有的存储单元都 具有大于参考电压V,b的阈值电压，那么后编程操作没有通过(S60-否)，并且 本实施例的验证操作继续下去。在操作S70中，为重新编程而选择有故障的存储单元(即，具有小于V化 的阈值电压的存储单元)。在第二后编程操作S80中，将用于重新编程的编程 电压施加到被确定为已失败的每个存储单元的字线。在操作S90中，使用验 证电压Vle来验证重新编程的存储单元。根据验证的结果，具有低于验证电 压V,c的阈值电压的存储单元被确定为已失败(S100-否)。在操作SllO中再次 选择失败的存储单元，并且重复后编程操作S80。然而，在操作S120中，根据本发明的擦除方法，在验证电压V,c上成功重新编程的存储单元通过(S100-是)，并且将其继续擦除验证。更具体地，使 用擦除验证电压V2来执行擦除验证操作。擦除验证操作确定何时阈值电压由于后编程操作而增加至擦除验证电压V2之上。特别地，尽管第二后编程操作提高了被过擦除存储单元中的较低阈值电压的较低端，但是第二后编程操作也导致了对没有被选择用于第二后编 程操作的存储单元的电压应力。因此，在擦除状态中的阈值电压分布可能会 向上偏移得过高，这样会影响正常擦除的存储单元的阄值电压。因此，擦除验证操作S121确定存储单元的阈值电压是否已过分增加或者 向上偏移。增加的阈值电压减少了存储单元的读余量，由此大大地降低了读 操作的可靠性。当在第二后编程操作期间未选择的存储单元具有超过擦除验 证电压V2的阈值电压时，存储器件被确定为已失败(S122-否)，并且在操作 130中，存储器件被认为是有故障的。然而，当不存在具有高于擦除验证电 压V2的阈值电压的存储单元时，存储器件被确定为已通过(S122-是)，并且常 用的擦除操作已经成功完成。根据在级(stage)中执行的上述擦除操作，后编程操作最小化了在所选择 的存储单元上的压力。此外，擦除操作包括擦除验证操作以验证是否较高阔 值电压由于后编程操作而增加。根据这些操作，可以最小化较低阈值电压的压的存储单元，所以增加了读操作的可靠性。图7是示出根据本发明另一典型实施例的读电压的示意图。参考图7， 使用读电压(例如3V),通过正常读操作可以完成擦除验证操作。通常，相比 于验证操作，相对快地执行读操作。使用高于擦除验证操作的参考电压V2 的读电压来执行读操作，其为擦除验证搡作提供预定的余量。图8是根据本发明典型实施例的流程图，其中闪存器件基于正常读操作 来执行擦除验证操作。参考图8,当响应于擦除命令而选择要擦除的块时， 擦除操作开始。例如，在操作S200中，例如通过施加-10V的负电压到所选 择的存储单元的字线上，擦除通常的NOR闪存器件，以及将6-8V的电压施 加到批区域中。在操作S210中，使用擦除验证电压V2，对根据上述偏置条件而被施加 擦除电压的存储单元进行擦除验证。擦除验证操作S210检测擦除的存储单元的阈值电压是否已经偏移到了正常的擦除电平。作为擦除验证操作S210的结 果，当确定所选择的存储单元的阈值电压小于擦除验证电压V2时，擦除操作通过(S220-是)，并且处理进行到后编程操作S230。然而，当在操作S220中 确定存在具有阈值电压高于擦除验证电压V2的存储单元时，擦除操作没有通 过(S220-否)，并且重复擦除操作，返回操作S200。一旦擦除操作完成(S220-是)，执行第一后编程操作S230,以提高过擦除 的存储单元的阈值电压。对于第一后编程操作S230，选择具有低于参考电压 Vlb的阈值电压的存储单元。将编程电压施加到被过擦除的存储单元的字线 上，所述被过擦除的存储单元被编程至超过参考电压Vlb。很明显，在操作 S230中的编程电压可以是通常的编程电压，或者将编程电压软编程成为具有 低于通常编程电压的电压。在为第 一后编程操作S230施加编程电压之后，在编程验证操作S240中 使用验证电压V,b来验证被过擦除的存储单元。紧随第一后编程操作S230， 当在操作S240中确定所有存储单元的阈值电压被编程至参考电压V化之上 时，存储器单元通过，并且第一后编程操作成功(S250-是)，因此，擦除操作 就完成了。然而，当在操作S250中确定不是所有的存储单元都具有在参考 电压V化上的阈值电压，后编程操作没有通过(S250-否)，并且本实施例的验 证操作继续下去。特别地，在操作S260中选择失败的存储单元以用于重新编 程，并且基于验证电压V,e，接着在所选择的存储单元上执行第二后编程操作 S270。在第二后编程操作S270中，将编程电压施加到失败的存储单元的字线， 以用于重新编程。在操作S280中使用验证电压Vk，验证重新编程的存储单 元。根据验证结果，具有阈值电压低于验证电压Vlc的存储单元被确定为已 失败(S290-否)。在搡作S300中再次选择这些失败的存储单元，以用于在操作 S270中的重新编程。然而，被编程具有超过验证电压Vle的电压的存储单元通过(S290-是)， 并且在操作S310中通过本实施例的读操作来进行检测。特别地，如上讨论的 使用擦除验证电压来执行的验证操作，由于附加的通过/失败逻辑，其在验证 速度上受到限制。然而，读操作可以忽略这些操作，这增加了验证速度。在图7中描述了用于读搡作的字线电压的幅度。与在擦除阶段用于读数 据的读电压V3相关地选择用于擦除验证操作S311的读电压Vrd。使用的作为验证电压的读电压Vrd是在读电压V3和用于擦除验证操作的验证电压V2 之间。这样为读操作提供了余量。当存在被编程具有超过读电压Vrd的电压的存储单元时，存储单元被确 定为已失败(S312-否)，并且存储器件在操作S320中被确定为有故障。当不存 在在读电压Vrd之上被编程的存储单元时，存储器件被确定为擦除成功(3312-是)，并且通常的擦除操作结束了。特别地，当存在具有阈值电压高于读电压 Vrd的存储单元时，读数据包括ON存储单元的数据。然而，当选择用于擦除 的存储单元包括读数据时，其中读数据在读操作期间通过读电压Vrd指示OFF 单元，这可以被确定为擦除成功。根据上述的在级中执行的擦除操作，后编程操作最小化了在选择的存储 单元上的压力。此外，擦除搡作包括读操作来验证是否较高的阈值电压由于 后编程而增加。根据这些操作，可以最小化较低阈值电压的扩展。此外，因 为擦除操作可以验证是否存在具有阈值电压超过较高阈值电压的存储单元， 因此可以实现读操作和下 一 编程操作的可靠性。因此，根据本发明的实施例，在后编程操作之后，具有擦除操作的闪存 器件切断或者检测到阈值电压的增加，这样可以实现可靠的操作。虽然已参考典型实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应当理 解在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此， 应当明白，上述实施例不是限制性的，而是说明性的。
权利要求
1、一种在闪存器件中擦除多个存储单元的方法，该方法包括对具有比第一编程验证电压低的阈值电压的已擦除的存储单元执行第一后编程操作；并且对在具有比第二编程验证电压低的阈值电压的已擦除的存储单元执行第二后编程操作，其中所述第二编程验证电压比所述第一编程验证电压低。
2、 如权利要求1所述的方法，其中所述第一编程验证电压是在擦除状态 中的阈值电压分布的最低电压。
3、 如权利要求l所述的方法，进一步包括:紧随所述第一后编程操作执行后编程验证操作，以用于检测被编程的具 有比第 一编程验证电压低的阈值电压的存储单元。
4、 如权利要求3所述的方法，其中，当后编程验证操作没有检测到被编 程的具有比第一编程验证电压低的阈值电压的存储单元时，不执行第二后编 程操作。
5、 一种在闪存器件中擦除多个存储单元的方法，该方法包括 执行后编程搡作以对具有比第 一编程验证电压低的阈值电压的已擦除存储单元进行编程；并且检测具有比擦除状态中的阈值电压分布的最高电压高的电压的已擦除存 储单元。
6、 如权利要求5所述的方法，进一步包括对具有比第二编程验证电压低的阈值电压的已擦除存储单元执行第二后 编程操作，其中第二编程验证电压比第 一 编程验证电压低。
7、 如权利要求6所述的方法，其中，第一编程验证电压是在擦除状态中 的阈值电压分布的最低电压。
8、 如权利要求5所述的方法，其中，当检测到的存储单元是被后编程有 高于擦除状态中阈值电压分布的最高电压的阈值电压时，闪存器件被确定为 有故障。
9、 一种在闪存器件中擦除多个存储单元的方法，该方法包括选择要对其执行后编程操作的存储单元，其中选择的存储单元具有比第一编程验证电压低的阈值电压；利用比第一编程验证电压低的第二编程验证电压对选择的存储单元执行编程验证操作；以及检测具有比在擦除状态中阈值电压分布的最高电压高的阈值电压的已擦 除存储单元。
10、 如权利要求9所述的方法，进一步包括在选择要在其上执行后编程操作的存储单元之前，擦除所述存储单元。
11、 如权利要求9所述的方法，其中，检测已擦除存储单元包括 在存储单元上执行擦除验证操作。
12、 如权利要求11所述的方法，进一步包括当存在检测到的被编程的具有比擦除状态中阈值电压分布的最高电压高 的阈值电压的已擦除存储单元时，基于擦除验证操作结果，确定闪存器件是 有故障的。
13、 如权利要求11所述的方法，进一步包括当不存在检测到的具有比擦除状态中阈值电压分布的最高电压高的阈值 电压的已擦除存储单元时，基于擦除验证操作结果，结束擦除操作。
14、 如权利要求9所述的方法，其中，检测已擦除存储单元包括 在存储单元上执行读操作。
15、 如权利要求14所述的方法，其中，读操作包括字线电压，其中该字 线电压高于在擦除状态中阈值电压分布的最高电压。
16、 一种闪存器件，包括 包括多个存储单元的单元阵列；感测放大器，其连接到存储单元的位线，用于感测在每个存储单元中的 编程的数据；写驱动器，其连接到存储单元的位线，用于提供编程数据给单元阵列； 电压发生器，用于提供编程电压、第一编程验证电压、低于第一编程验证电压的第二编程验证电压、以及高于第一编程验证的擦除验证电压中的至少一种电压给选择的存储单元的字线；以及控制逻辑，用于控制电压发生器和写驱动器，以对具有比第一编程验证电压低的阈值电压的已擦除存储单元执行后编程操作，以及在擦除操作期间检测具有比擦除状态中阈值电压分布的最高电压高的阈值电压的已擦除存储 单元。
17、 如权利要求16所述的闪存器件，其中，第一编程验证电压是字线电压，该字线电压指示存储单元是否被过擦除。
18、 如权利要求16所述的闪存器件，其中，在验证操作提供第二编程验 证电压给选择的存储单元的字线之后，响应于控制电压发生器以提供擦除验 证电压给存储单元的字线的控制逻辑，检测具有比在擦除状态中阈值电压分 布的最高电压高的阈值电压的已擦除存储单元。
19、 如权利要求18所述的闪存器件，其中，当至少一个存储单元具有高 于擦除验证电压的阈值电压时，控制逻辑确定擦除失败。
20、 如权利要求18所述的闪存器件，其中，当从存储单元中读取的数据 与擦除状态不对应时，控制逻辑确定擦除失败。
21、 如权利要求20所述的闪存器件，其中，擦除验证电压是用于在擦除 状态中读取数据的读电压，其中该读电压高于在擦除状态中阈值电压分布的 最高电压。
22、 如权利要求20所述的闪存器件，其中，擦除验证电压低于在擦除状态中用于读取数据的读电压。
23、 如权利要求22所述的闪存器件，其中，擦除验证电压高于在擦除状态中阈值电压分布的最高电压。
24、 如权利要求16所述的闪存器件，其中，存储单元包括NOR闪存单元。
全文摘要
提供了在闪存器件中擦除存储单元的闪存器件和方法。对具有比第一编程验证电压低的阈值电压的已擦除存储单元执行第一后编程操作。对具有比第二编程验证电压低的阈值电压的已擦除存储单元执行第二后编程操作。第二编程验证电压比第一编程验证电压低。
文档编号G11C16/06GK101241760SQ20071030629
公开日2008年8月13日 申请日期2007年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者李政禹, 金大汉 申请人:三星电子株式会社