[发明专利]批可擦除不挥发存储器装置和擦除方法

说明书

本发明涉及一种批可擦除不挥发存贮器装置(下文简称为“快擦写存贮器(flash memory)”)以及擦除方法所用的一种技术。

在具有5V供电电压Vcc的快擦写存贮器中的程序操作中，在漏极附近形成的热电子被吸引到一浮栅，以便通过设定不挥发存储单元(下文简称为“存储单元”)的漏电位为大约4V及与控制栅相连的字线电位为大约11V来得到阀值电压的高电平状态(逻辑“0”)。在擦除操作中，通过设置源电压为约4V，字电压约-11V来产生一隧道电流，且通过释放存储在浮栅上的电荷，来设置阀值电压为低电平状态(逻辑“1”)。

如图14所示，在擦除操作之前的初始状态，有一组存储单元存贮相当“1”的数据，一组存储单元存储相应于“0”的数据。通过在擦除操作之前执行读操作来选择存贮“1”数据的存贮单元，并通过对存贮“1”数据的存储单元执行预写和预验证操作，把上面所有存储单元的数据改变为“0”状态后，实现批擦除和擦除验证操作。同时，由于过程的变化，如隧道氧化膜增加，杂质分布，内部电位的内部寄存电阻及由于批擦除阈值电压的变化造成的结果变化，使某些数据被耗尽擦除(耗尽失效deplete failue)。如果哪怕是一个存贮单元具有这样的员阈值电压，电流流到存贮单元，并使读操作不能进行，即使与以存储单元相连的字线未被选择。因此，已有多种通过检测出耗尽擦除的存储单元，并重写数据来防止上述耗尽失效的方法，这些耗尽失效的防止方法在日本专利申请No.6698/1992，222994/1992和89688/1993中有所公布。

在上面擦除方法中，重写操作在已发生耗尽失效的存贮单元中，作为一种防止办法被执行。然而，还有一个问题，如果在存贮单元中发生了耗尽失效，有可能产生一种不利影响，例如，由于写/擦除特性和信息保留特性的恶化而引起实际重编程序频率(次数)的降低。对于快擦写存贮器，一种大约为3V供电电压的低电压设计已经被研究。为了符合这种低电源电压的倾向，不可避免要降低产生于擦除操作的阈值电压，因此，耗尽失败的可能性将很大，而这将是实现快擦写存储器低电压设计的一个大阻碍。

本发明的一个目的是提供一个批可擦除不挥发存贮器装置和一种能在短时间周期内完成高精度擦除操作的擦除方法。

本发明的另一个目的是提供一个批可擦除不挥发存储装置和一种能以低电源稳定工作的擦除方法。

本发明的上述及其它目的，及其全新的特性明显的可从说明书的说明和所附图中得到了解。

在本申请中本发明所公布的其典型的方面将在下文简要说明。特别在备有存储单元的批擦除不挥发存储装置中，其存贮单元适合在预写操作中通过将存贮于浮动栅上的电荷放出到源边，以擦除存贮在这些存贮器单元中的数据；这装置中提供有一个自动删除电路，它顺序执行的第一个操作是读出擦除单元的那些存储单元，并在不挥发存贮单元上进行预写。而这些不挥发存储器单元在其批擦除操作中，它们的阈值电压处于低电平状态(没有电荷存贮于浮动栅上)；第二个操作是在相对较大的擦除参考电压下，用相对大的能量高速执行上述擦除单位的一批不挥发存储单元的擦除操作；第3个操作是读出所有上面被擦除的不挥发存储单元，并在那些存储单元上预写，而这些存贮单元被设定了大于0V但接近0V的相对低的阈值电压；第4个操作是在相对小的擦除参考电压下，用相对小的能量，低速执行上述擦除部分的不挥发存储单元的批擦除操作。

根据上述装置，某一擦除状态中的阈值电压可以设置为高精度的低电压，同时，通过结合这些操作来检测可能会被耗尽擦除的存储单元，在上述第三操作中预写这些存贮器单元，在上述第4个操作中用较少变化和低能量作批擦除操作，以防止过擦除。

下面简要说明本申请中公开的本发明的另一典型面。特别地说，作为备有存储单元的批擦除不挥发存储装置中的擦除方法，且上述存贮单元适合在预写操作中通过将存贮于浮动栅上的电荷放出到源边，以擦除存贮在这些存贮器单元中的数据，其擦除方法的第一个操作是读出擦除单元的那些存储单元，并在不挥发存贮单元上进行预写，而在不挥发存储单元的批擦除操作中，不挥发存贮单元的阈值电压处于低电平状态；第2个操作是在相对较大的擦除参考电压下，用相对大的能量，高速执行上述擦除单元的一批不挥发存储单元的擦除操作；第3个操作是读出所有上面被擦除的不挥发存储单元，并在那些存储单元上预写，而这些存贮单元设定了大于0V但接近0V的相对低的阈值电压，第4个操作是在相对小的擦除参考电压下，用相对小的能量，低速执行上述擦除单元的不挥发存储单元的批擦除操作，以上操作是顺序执行的。