[发明专利]多块存储器设备擦除方法及相关存储器设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体存储器设备，并且更具体地说涉及电可擦除可编程半导体存储器设备。

背景技术

半导体存储器设备被用于广泛的应用，包括例如数字逻辑电路、微处理器和计算机。对于改进制造半导体存储器设备的方法存在稳定的需求，包括例如减小半导体存储器设备的尺寸(并且因此增加集成水平)的方法以及增加半导体存储器设备运行速度的方法。

半导体存储器设备通常可以分为易失性存储器设备和非易失性存储器设备。易失性存储器设备的代表类型包括静态随机存取存储器(RAM)设备和动态RAM设备。在静态RAM设备中，通过设定双稳态触发器回路的逻辑状态来存储逻辑信息(即二进制数据)。在动态RAM设备中，逻辑信息被存储为电容器中的充电电平(charge level)。只要设备连接到电源，易失性半导体存储器设备就能维持存储的数据，但是当电源被切断时数据丢失。

非易失性存储器设备包括例如磁性只读存储器设备(MROM)、可编程只读存储器设备(PROM)、可擦除可编程只读存储器设备(EPROM)以及电可擦除可编程只读存储器设备(EEPROM)。即使当设备的电源被切断时，非易失性存储器设备也能够保留存储的数据。根据设备类型，存储的数据可以是不可变的(即不可改变的)或者可重新编程的。非易失性存储器设备被广泛用于计算机、航天、通信、消费电子产品以及许多其他应用中，用于存储程序文件以及微代码。此外，非易失性RAM(nvRAM)经常被用于需要在易失性和非易失性存储模式之间频繁并且高速地进行数据传送和存储的系统中。

存储在MROM、PROM和EPROM非易失性半导体存储器设备中的数据不能被普通用户方便地重新编程，因为这些类型的设备通常不是被设计成允许用户容易地擦除存储在其中的数据。相反，EEPROM非易失性半导体存储器设备可以被电擦除并利用新数据重新编程。因此，EEPROM设备一般被应用于更新所存储数据的应用中，以及/或者用于辅助存储单元应用。特别是，能够具有相当高的集成密度的快闪EEPROM(此后，称为“快闪存储器设备”)经常被应用于需要大容量辅助存储单元的应用。NAND快闪存储器设备经常被用于代替NOR快闪存储器设备，因为NAND快闪存储器设备通常表现出更高的集成密度水平。

传统的快闪存储器设备一般包括存储单元阵列，该存储单元阵列包括多个存储块。存储器快在读、擦除和编程操作中可以独立操作。在一些应用中，擦除一个存储块或者多个存储块所需的时间可能是限制包括快闪存储器设备的系统性能的因素。为了减小该擦除时间，提出了用于同时擦除存储单元阵列的多个存储块的技术。例如，在名称为“MULTI-BLOCK ERASE ANDVERIFICATION CIRCUIT IN A NONVOLATILE SEMICONDUCTORMEMORY DEVICE AND A METHOD THEREOF”(非易失性半导体存储器设备中的多块擦除和验证电路及其方法)的美国专利No.5,841,721和名称为“MULTI-STATE FLASH EEPROM SYSTEM WITH SELECTIVEMULTI-SECTOR ERASE”(具有选择性多扇区擦除的多态快闪EEPROM系统)的美国专利No.5,999,446中，公开了用于同时擦除快闪存储器设备的两个或者更多个存储块的技术。

如图1所示，当擦除快闪存储器设备的存储单元时，可以将0V的电压施加到连接到快闪存储器单元控制栅的字线上，并且可以将通常为高电压(例如20V)的擦除电压Verase施加到在其中形成存储单元的衬底(或者pocketP阱)。当施加这些电压时，待擦除的每个存储单元的源极和漏极区域被置于浮置状态。在这样的偏置条件下，存储在每个待擦除的存储单元的浮栅中的电荷通过Fowler-Nordheim(F-N)隧道效应被释放到pocket P阱中。Pocket P阱的电压达到擦除电压Verase所花费的时间是pocket P阱和字线(控制栅)之间电容的函数。