專利名稱：非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及可電寫入和電擦除的非易失性半導(dǎo)體存儲器，特別是涉及擦除時對所有存儲晶體管一起、或者對每個存儲器塊擦除數(shù)據(jù)的非易失性半導(dǎo)體存儲器(以下稱為“閃速存儲器”)的數(shù)據(jù)擦除方法。
背景技術(shù)：
閃速存儲器使用可以具有浮置柵極、并且可以改變閾值電壓的晶體管(以下稱為“存儲晶體管”)作為存儲單元。
現(xiàn)有的閃速存儲器具備包含配置成矩陣狀的多個非易失性存儲晶體管、分別選擇存儲晶體管的行的多條字線和分別與存儲晶體管的列對應(yīng)地設(shè)置的多條位線，同時被分割成多個存儲器塊的存儲單元陣列；產(chǎn)生對字線、位線、儲晶體管的襯底部和源施加的電位的電位發(fā)生部；以及控制上述電位發(fā)生部，對所有存儲晶體管一起、或者對每個存儲器塊擦除數(shù)據(jù)的寫入/擦除控制部(例如，參照專利文獻1)。
上述結(jié)構(gòu)的閃速存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法例如已在上述文獻的圖42中示出。這種熟知的數(shù)據(jù)擦除方法包括對存儲晶體管一起施加預(yù)備寫入脈沖的第1步驟；對存儲晶體管一起施加第1擦除脈沖，當判定為擦除未完成時改變第1擦除脈沖的強度重復(fù)上述第1擦除脈沖的施加工作，直至判定為擦除已完成的第2步驟；對存儲晶體管一起施加寫入脈沖，當判定為恢復(fù)未完成時改變寫入脈沖的強度重復(fù)上述寫入脈沖的施加工作，直至判定為恢復(fù)已完成的第3步驟；對存儲晶體管一起施加第2擦除脈沖，當判定為擦除未完成時改變第2擦除脈沖的強度重復(fù)上述第2擦除脈沖的施加工作，直至判定為擦除已完成的第4步驟；以及在存儲晶體管處于過擦除(overerase)狀態(tài)時，重復(fù)有選擇地對存儲晶體管進行恢復(fù)的工作，直至存儲晶體管成為不處于過擦除狀態(tài)的第5步驟。
在上述熟知的數(shù)據(jù)擦除方法的第2步驟中，在第1擦除驗證工作前進行第1擦除脈沖施加工作，或者在第3步驟中，在恢復(fù)驗證工作前進行寫入脈沖施加工作，或者在第4步驟中，在2擦除驗證工作前進行第2擦除脈沖施加工作。因此，在上述熟知的數(shù)據(jù)擦除方法的第2步驟～第4步驟中，即使在不需要脈沖施加工作時，在驗證工作前也必須進行脈沖施加工作，故難以實現(xiàn)擦除工作的穩(wěn)定化和高速化。
專利文獻1特開2001-283595號公報(第98-105和247段，圖1和圖42)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題而進行的，其目的在于通過在脈沖施加工作前進行驗證工作來取消不必要的脈沖施加工作，以提供能夠?qū)崿F(xiàn)擦除工作穩(wěn)定化和高速化的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法。
本發(fā)明第1方面的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法是具備如下部分的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法，這些部分包括包含配置成矩陣狀的多個非易失性存儲晶體管、分別選擇上述存儲晶體管的行的多條字線和分別與上述存儲晶體管的列對應(yīng)地設(shè)置的多條位線，同時被分割成多個存儲器塊的存儲單元陣列；產(chǎn)生對上述字線、上述位線、上述存儲晶體管的襯底部和源施加的電位的電位發(fā)生部；以及控制上述電位發(fā)生部，對上述存儲晶體管一起、或者對上述每個存儲器塊擦除數(shù)據(jù)的寫入/擦除控制部，本數(shù)據(jù)擦除方法包括對上述存儲晶體管一起施加預(yù)備寫入脈沖的步驟；在上述存儲晶體管不處于第1擦除狀態(tài)時，改變第2次以后的上述第1擦除脈沖施加工作的上述第1擦除脈沖的強度重復(fù)對上述存儲晶體管一起施加第1擦除脈沖的工作，直至上述存儲晶體管成為上述第1擦除狀態(tài)的步驟；在上述存儲晶體管不處于恢復(fù)狀態(tài)時，改變第2次以后的上述寫入脈沖施加工作的上述寫入脈沖的強度重復(fù)對上述存儲晶體管一起施加寫入脈沖的工作，直至上述存儲晶體管成為上述恢復(fù)狀態(tài)的步驟；在上述存儲晶體管不處于第2擦除狀態(tài)時，改變第2次以后的上述第2擦除脈沖施加工作的上述第2擦除脈沖的強度重復(fù)對上述存儲晶體管一起施加第2擦除脈沖的工作，直至上述存儲晶體管成為上述第2擦除狀態(tài)的步驟；以及在上述存儲晶體管處于過擦除狀態(tài)時，重復(fù)有選擇地對上述存儲晶體管進行恢復(fù)的工作，直至上述存儲晶體管成為不處于上述過擦除狀態(tài)的步驟。


圖1是示出實施本發(fā)明的數(shù)據(jù)擦除方法的非易失性半導(dǎo)體存儲器的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是示出本發(fā)明實施例1的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法的流程圖。
圖3是示出本發(fā)明實施例2的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法的流程圖。
圖4是示出本發(fā)明實施例3的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法的流程圖的前半部。
圖5是圖4的流程圖的后半部。
圖6是示出本發(fā)明實施例4的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法的流程圖的前半部。
圖7是圖6的流程圖的后半部。
具體實施例方式
以下參照

本發(fā)明的各實施例。
實施例1圖1是示出實施本發(fā)明的數(shù)據(jù)擦除方法的非易失性半導(dǎo)體存儲器1的概略結(jié)構(gòu)的方框圖。該非易失性半導(dǎo)體存儲器1由使用存儲晶體管作為存儲單元的閃速存儲器形成。
與上述現(xiàn)有的閃速存儲器相同，該閃速存儲器具備包含配置成矩陣狀的多個非易失性存儲晶體管、分別選擇存儲晶體管的行的多條字線和分別與存儲晶體管的列對應(yīng)地設(shè)置的多條位線，同時被分割成多個存儲器塊的存儲單元陣列；產(chǎn)生對字線、位線、存儲晶體管的襯底部和源施加的電位的電位發(fā)生部；以及控制上述電位發(fā)生部，對所有存儲晶體管一起、或者對每個存儲器塊擦除數(shù)據(jù)的寫入/擦除控制部。
如圖1所示，非易失性半導(dǎo)體存儲器1具備2維地排列了多個存儲單元30、31的存儲器陣列26；存儲用于對存儲單元30、31進行寫入和擦除的程序碼程序的存儲部3；以及從該存儲部3讀出該程序、根據(jù)該程序?qū)Υ鎯卧M行寫入、擦除的寫入/擦除控制部2。這里，存儲部3可以是ROM、RAM等的任何一種。
另外，非易失性半導(dǎo)體存儲器1具備(A)從寫入/擦除控制部2接受等待信號CXHRDY、電荷泵激活信號PPUMPE和復(fù)位信號RSET、并據(jù)此產(chǎn)生輸出電位Vout+、Vout-、VWL進行輸出的電壓發(fā)生部4；(B)接受來自外部的地址信號ADR的地址緩沖器16；(C)從地址緩沖器16接受內(nèi)部地址信號，并且從電壓發(fā)生部4接受電位的供給，決定選擇柵線SGL、字線WL0和WL1、源線SL以及阱的各個電位的X譯碼器18；(D)用于授受數(shù)據(jù)輸入輸出信號DIO的輸入輸出緩沖器22；(E)從地址緩沖器16接受地址信號，并對其進行譯碼的Y譯碼器20；以及(F)根據(jù)Y譯碼器20的輸出對應(yīng)于數(shù)據(jù)輸入輸出信號對主位線MBL施加高電壓的Y相關(guān)控制電路24。
電壓發(fā)生部4包含(a1)產(chǎn)生輸出電位Vout+的正電壓發(fā)生電路6；(a2)產(chǎn)生輸出電位Vout-的負電壓發(fā)生電路8；(a3)產(chǎn)生字線電位VWL的WL升壓電路12；以及(a4)受寫入/擦除控制部2控制，接受輸出電位Vout+、Vout-和字線電位VWL，將它們分配給各內(nèi)部電路的分配器14。另外，WL升壓電路12是產(chǎn)生為實現(xiàn)高速存取而施加于在讀出時所選擇的字線WL和所選擇的選擇柵SG上的升壓電位的電路。
X譯碼器18包含(c1)用于選擇字線的WL譯碼器(未圖示)；(c2)用于選擇選擇柵的SG譯碼器(未圖示)；(c3)選擇與所選擇的存儲器塊對應(yīng)的阱區(qū)的WELL譯碼器(未圖示)；以及(c4)用于選擇源線的SL譯碼器(未圖示)。
Y相關(guān)控制電路24包含(f1)在讀出時進行列選擇，用讀出放大器進行讀出操作的YG、讀出放大器和閂鎖電路(未圖示)；以及(f2)根據(jù)閂鎖的數(shù)據(jù)決定在寫入時是否對主位線MBL施加高電位的頁面緩沖器(未圖示)。
另外，非易失性半導(dǎo)體存儲器1包含存儲器陣列26。在該存儲器陣列26中包含相互隔離的、在阱的內(nèi)部形成的存儲器塊BLOCK0～BLOCKn。例如，存儲器塊BLOCK0包含存儲單元30、32和選擇柵28。該存儲器塊BLOCK0中的與被X譯碼器18選擇的選擇柵線SGL、字線WL0、WL1和源線SL對應(yīng)的存儲單元被選擇，接受來自主位線MBL的、與數(shù)據(jù)對應(yīng)的信號，并將其進行數(shù)據(jù)保持。另外，在圖1中代表性地示出了與被選擇的選擇柵線SGL、字線WL0、WL1和源線SL對應(yīng)的選擇柵28、存儲單元30和32。
圖2是示出本發(fā)明實施例1的非易失性半導(dǎo)體存儲器1的數(shù)據(jù)擦除方法的流程圖。參照圖2，在步驟S1中輸入擦除指令。接著，在步驟S2中對存儲晶體管一起施加預(yù)備寫入脈沖。當在第1擦除驗證步驟S4中判定存儲晶體管不處于第1擦除狀態(tài)時，重復(fù)進行對存儲晶體管一起施加第1擦除脈沖，同時改變第2次以后施加第1擦除脈沖時的第1擦除脈沖的強度的步驟S14，直至在步驟S4中存儲晶體管處于第1擦除狀態(tài)。
接著，當在恢復(fù)驗證步驟S6中判定存儲晶體管不處于恢復(fù)狀態(tài)時，重復(fù)進行對存儲晶體管一起施加寫入脈沖，同時改變第2次以后施加寫入脈沖時的寫入脈沖的強度的步驟S15，直至在步驟S6中存儲晶體管處于恢復(fù)狀態(tài)。其后，當在第2擦除驗證步驟S8中判定存儲晶體管不處于第2擦除狀態(tài)時，重復(fù)進行對存儲晶體管一起施加第2擦除脈沖，同時改變第2次以后施加第2擦除脈沖時的第2擦除脈沖的強度的步驟S16，直至在步驟S8中存儲晶體管處于第2擦除狀態(tài)。
另外，當在過擦除驗證步驟S9中判定存儲晶體管不處于過擦除(overerase)狀態(tài)時，在步驟S13中結(jié)束數(shù)據(jù)擦除。另一方面，在步驟S9中判定存儲晶體管處于過擦除狀態(tài)時，重復(fù)進行有選擇地對存儲晶體管加以恢復(fù)的步驟S10，直至在步驟S11中存儲晶體管不處于過擦除狀態(tài)。
當在步驟S11中判定存儲晶體管不處于過擦除狀態(tài)時，在過恢復(fù)驗證步驟S12中判斷存儲晶體管是否處于過恢復(fù)狀態(tài)。當在步驟S12中判定存儲晶體管處于過恢復(fù)狀態(tài)時，流程返回步驟S8。相反，當在步驟S12中判定存儲晶體管不處于過恢復(fù)狀態(tài)時，在步驟S13中流程結(jié)束。
在本實施例中，由于在脈沖施加步驟S14、S15和S16前分別進行了驗證步驟S4、S6和S8，所以取消了不必要的脈沖施加工作，從而能夠得到擦除工作的穩(wěn)定化和高速化。
實施例2圖3是示出本發(fā)明實施例2的非易失性半導(dǎo)體存儲器1的數(shù)據(jù)擦除方法的流程圖。與實施例1相對照，在本實施例中借助于僅在施加第2擦除脈沖時進行過擦除驗證步驟S9，實現(xiàn)了擦除工作的更加高速化。為達到此目的，在圖3中在第2擦除驗證步驟S8后添加了判斷是否對存儲晶體管一起施加了第2擦除脈沖的步驟17。當步驟S17為“否”的場合，在步驟S18中結(jié)束數(shù)據(jù)擦除。相反，當步驟S17為“是”的場合，流程進入過擦除驗證步驟S9。
在本擦除工作中，借助于使施加第1擦除脈沖的步驟S14、施加寫入脈沖的步驟S15、施加第2擦除脈沖的步驟S16和恢復(fù)驗證步驟S6的條件最佳化，進行了過擦除驗證工作和過擦除恢復(fù)工作的程序，以便處理在施加第2擦除脈沖時所考慮的向閾值電壓Vth分布的上邊沿的位跳動。因此，在步驟S16中不對存儲晶體管一起施加第2擦除脈沖時，步驟17成為“否”，從而在步驟S18中結(jié)束數(shù)據(jù)擦除。
在本實施例中，由于僅在施加第2擦除脈沖時進行過擦除驗證工作和過擦除恢復(fù)工作，所以擦除工作更加高速化。
實施例3圖4和圖5是示出本發(fā)明實施例3的非易失性半導(dǎo)體存儲器1的數(shù)據(jù)擦除方法的流程圖。與實施例2相對照，在本實施例中，在第2擦除驗證步驟S8中對非選擇字線施加0V的電壓，同時還將過擦除驗證和過擦除恢復(fù)步驟S9～S12分成第1階段步驟S9～S12和第2階段步驟S19～S22這2個階段。
在本實施例中，由于在第2擦除驗證步驟S8中對非選擇字線施加0V的電壓，同時還將過擦除驗證和過擦除恢復(fù)步驟S9～S12分成第1階段步驟S9～S12和第2階段步驟S19～S22這2個階段，所以能夠防止擦除結(jié)束后讀錯誤的發(fā)生。
實施例4圖6和圖7是示出本發(fā)明實施例4的非易失性半導(dǎo)體存儲器1的數(shù)據(jù)擦除方法的流程圖。與實施例3相對照，在本實施例中，在擦除結(jié)束步驟S13之前，取代圖4的第1過恢復(fù)驗證步驟S12和圖5的第2過恢復(fù)驗證步驟S22，進行了第3擦除驗證步驟S23。
在本實施例中，由于實施例3的2個過恢復(fù)驗證步驟S12和S22被置換成1個擦除驗證步驟S23，所以進一步實現(xiàn)了擦除工作的穩(wěn)定化和高速化。
發(fā)明的效果如以上所述，按照第1方面的發(fā)明，由于在具備包含配置成矩陣狀的多個非易失性存儲晶體管、分別選擇上述存儲晶體管的行的多條字線和分別與上述存儲晶體管的列對應(yīng)地設(shè)置的多條位線，同時被分割成多個存儲器塊的存儲單元陣列；產(chǎn)生對上述字線、上述位線、上述存儲晶體管的襯底部和源施加的電位的電位發(fā)生部；以及控制上述電位發(fā)生部，對上述存儲晶體管一起、或者對上述每個存儲器塊擦除數(shù)據(jù)的寫入/擦除控制部的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法中，包括對上述存儲晶體管一起施加預(yù)備寫入脈沖的步驟；在上述存儲晶體管不處于第1擦除狀態(tài)時，改變第2次以后的上述第1擦除脈沖施加工作的上述第1擦除脈沖的強度重復(fù)對上述存儲晶體管一起施加第1擦除脈沖的工作，直至上述存儲晶體管成為上述第1擦除狀態(tài)的步驟；在上述存儲晶體管不處于恢復(fù)狀態(tài)時，改變第2次以后的上述寫入脈沖施加工作的上述寫入脈沖的強度重復(fù)對上述存儲晶體管一起施加寫入脈沖的工作，直至上述存儲晶體管成為上述恢復(fù)狀態(tài)的步驟；在上述存儲晶體管不處于第2擦除狀態(tài)時，改變第2次以后的上述第2擦除脈沖施加工作的上述第2擦除脈沖的強度重復(fù)對上述存儲晶體管一起施加第2擦除脈沖的工作，直至上述存儲晶體管成為上述第2擦除狀態(tài)的步驟；以及在上述存儲晶體管處于過擦除狀態(tài)時，重復(fù)有選擇地對上述存儲晶體管進行恢復(fù)的工作，直至上述存儲晶體管成為不處于上述過擦除狀態(tài)的步驟，所以能夠通過在脈沖施加工作前進行驗證工作來取消不必要的脈沖施加工作，實現(xiàn)擦除工作的穩(wěn)定化和高速化。
權(quán)利要求
1.一種非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法，它是具備如下部分的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法，這些部分是包含配置成矩陣狀的多個非易失性存儲晶體管、分別選擇上述存儲晶體管的行的多條字線和分別與上述存儲晶體管的列對應(yīng)地設(shè)置的多條位線，同時被分割成多個存儲器塊的存儲單元陣列；產(chǎn)生對上述字線、上述位線、上述存儲晶體管的襯底部和源施加的電位的電位發(fā)生部；以及控制上述電位發(fā)生部，對上述存儲晶體管一起、或者對上述每個存儲器塊擦除數(shù)據(jù)的寫入/擦除控制部，其特征在于包括對上述存儲晶體管一起施加預(yù)備寫入脈沖的步驟；在上述存儲晶體管不處于第1擦除狀態(tài)時，改變第2次以后的上述第1擦除脈沖施加工作的上述第1擦除脈沖的強度重復(fù)對上述存儲晶體管一起施加第1擦除脈沖的工作，直至上述存儲晶體管成為上述第1擦除狀態(tài)的步驟；在上述存儲晶體管不處于恢復(fù)狀態(tài)時，改變第2次以后的上述寫入脈沖施加工作的上述寫入脈沖的強度重復(fù)對上述存儲晶體管一起施加寫入脈沖的工作，直至上述存儲晶體管成為上述恢復(fù)狀態(tài)的步驟；在上述存儲晶體管不處于第2擦除狀態(tài)時，改變第2次以后的上述第2擦除脈沖施加工作的上述第2擦除脈沖的強度重復(fù)對上述存儲晶體管一起施加第2擦除脈沖的工作，直至上述存儲晶體管成為上述第2擦除狀態(tài)的步驟；以及在上述存儲晶體管處于過擦除狀態(tài)時，重復(fù)有選擇地對上述存儲晶體管進行恢復(fù)的工作，直至上述存儲晶體管成為不處于上述過擦除狀態(tài)的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法，其特征在于還包括在重復(fù)上述第2擦除脈沖施加工作的上述步驟與重復(fù)上述恢復(fù)工作的上述步驟之間確認上述第2擦除脈沖施加的步驟。
3.如權(quán)利要求2所述的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法，其特征在于在重復(fù)上述第2擦除脈沖施加工作的上述步驟中的擦除驗證工作中，對上述字線的非選擇部施加0V，同時按第1階段步驟和第2階段步驟這2個階段進行重復(fù)上述恢復(fù)工作的上述步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法，其特征在于還包括在上述第2階段步驟之后的、取代上述第1階段步驟的第1過恢復(fù)驗證工作和上述第2階段步驟的第2過恢復(fù)驗證工作的擦除驗證步驟。
全文摘要
本發(fā)明的課題是，在非易失性半導(dǎo)體存儲器的數(shù)據(jù)擦除方法中，實現(xiàn)擦除工作的穩(wěn)定化和高速化。所采取的措施是通過在脈沖施加工作前進行驗證工作來取消不必要的脈沖施加工作。
文檔編號G11C16/16GK1512514SQ0315508
公開日2004年7月14日 申請日期2003年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月26日
發(fā)明者溝口慎一, 二箇谷知士, 早坂隆, 知士 申請人:株式會社瑞薩科技