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QUERVERWEISE AUF VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität für
das
koreanische Patent
mit der Anmeldenummer 10/2007-029616 , ausgestellt am 27.
März 2007, welche hier in ihrer Gesamtheit als Referenz aufgenommen
ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Flash-Speichereinrichtungen
und spezieller ausgedrückt, auf ein Löschverfahren,
in welchem eine Löschbetriebszeit verkürzt werden
kann und die Löschbetriebscharakteristik verbessert werden
kann.
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Halbspeichereinrichtungen
beinhalten nicht flüchtige Speichereinrichtungen, deren
Daten nicht verloren gehen, sogar wenn die Versorgungsspannung abgeschaltet
wird. Die nicht flüchtigen Speichereinrichtungen beinhalten
die Flash-Speichereinrichtung. Die Flash-Speichereinrichtung beinhaltet
eine NOR-Flash-Speichereinrichtung und eine NAND-Flash-Speichereinrichtung.
Davon beinhaltet die NAND-Flash-Speichereinrichtung ein Speicherzellenfeld
mit einer Vielzahl von Speicherzellenblöcken. Ein Löschbetrieb
der NAND-Flash-Speichereinrichtung wird auf der Grundlage eines
Speicherzellenblocks durchgeführt. Im Allgemeinen ist der Löschbetrieb
der NAND-Flash-Speichereinrichtung durch Anwenden einer Spannung
von 0 V für Wortleitungen, welche an die Speicherzellen
angeschlossen sind, welche in einem ausgewählten Block
beinhaltet sind und durch Anwenden einer hohen Spannung (z. B. 20
V) an dem Wannenbereich implementiert.
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In
der oben aufgebauten NAND-Flash-Speichereinrichtung muss eine zyklische Lösch-/Schreib-(E/W-)Charakteristik
garantiert werden, um das Auftreten jeglicher Probleme (z. B. eines
elektrischen charakteristischen Problems) zu verhindern, auch wenn
wiederholt Schreib-(Programmier-) und Löschoperationen
ausgeführt werden. Wenn E/W-Zyklen vielmals wiederholt
werden, werden Elektronen in der Tunnel-Oxid-Schicht gefangen, so
dass Schwellwertspannungen zur Zeit einer Programmieroperation und
einer Löschoperation beeinflusst werden.
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1 ist
ein Graph, welcher die Variation in den Schwellwertspannungen in
der Abhängigkeit der Anzahl wiederholter Programmieroperationen
und Löschoperation darstellt.
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Mit
Bezug auf 1, da die Anzahl der Programmieroperationen
und Löschoperationen sich erhöht, wird eine Schwellwertspannung
einer Speicherzelle höher als eine Zielspannung. Mit anderen
Worten, zur Zeit der Programmieroperation, wird die Speicherzelle
schneller als normal programmiert, so dass die Programmieroperation
mit der Schwellwertspannung ausgeführt wird, welche höher
als die Zielspannung ist (nachfolgend wird dies als ein "schnelles
Programmierphänomen" bezeichnet). Ferner, zur Zeit der
Löschoperation wird die Speicherzelle langsamer als normal
entladen, so dass die Löschoperation mit der Schwellwertspannung
ausgeführt wird, welche höher als die Zielspannung
ist (nachfolgend wird dies als ein "langsames Löschphänomen"
bezeichnet).
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Demnach,
um die höheren Schwellwertspannungen zu überwinden,
wird die Löschoperation in einer derartigen Weise ausgeführt,
dass eine Löschspannung, welche an einem Wannenbereich
angelegt ist, so erhöht wird, wie die erhöhte
Schwellwertspannung zur Zeit der Löschoperation. Jedoch,
da die Größe einer Zelle schrumpft, nimmt die
Fläche der Tunnel-Oxydschicht ab, wodurch die E/W-Zykluscharakteristik
weiter geschwächt wird.
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2 ist
ein Graph, welcher die Veränderung bei einem schnellen
Programmierphänomen und bei einem langsamen Löschphänomen
in Abhängigkeit von den Löschspannungen darstellt.
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Aus 2 kann
ersehen werden, dass eine Löschspannung, welche an dem
Wannenbereich angelegt ist, zur Zeit der Löschoperation
erhöht wird, so dass das schnelle Programmierphänomen
und das langsame Löschphänomen groß werden,
so dass die Schwellwertspannung nach der Programmieroperation sogar
höher als eine Zielspannung ist. Außerdem wird
zur Zeit der Löschoperation das langsame Löschphänomen
auch groß, so dass die Schwellwertspannung nach der Löschoperation
sogar höher als die Zielspannung ist. Wie oben beschrieben,
ist das schnelle Programmierphänomen oder das langsame
Löschphänomen empfindlich gegenüber dem Pegel
der Löschspannung. Es macht es schwierig, eine hohe Löschspannung
zu benutzen.
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Dementsprechend,
um die Phänomene zu verhindern kann zur Zeit einer ersten
Löschoperation die Löschoperation durch allmähliches
Erhöhen der Spannungsdifferenz zwischen dem Steuergate
und dem Wannenbereich erhöht werden, nachdem mit einer
niedrigen Spannungsdifferenz gestartet wurde. Diese Löschoperation
beinhaltet ein Inkrementales-Stufen-Puls-Lösch-(ISPE-)Verfahren,
welches die an der Wannenregion angelegte Löschspannung von
einer niedrigen Spannung auf eine hohe Spannung erhöht
und ein abnehmendes Stufen-Puls-Lösch-(PSPE-)Verfahren,
welches die an dem Steuergate angelegte Spannung von einer hohen
Spannung auf eine niedrige Spannung reduziert. Die Verfahren können
die E/W-Zykluscharakteristik verbessern, indem inkremental die Spannungsdifferenz
erhöht wird, nachdem mit einer niedrigeren Spannungsdifferenz
zwischen dem Steuergate und dem Wannenbereich gestartet wurde. Jedoch
besitzen diese Löschverfahren die folgenden Probleme.
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Als
erstes, da die Löschoperation mehrere Male wiederholt wird,
während die Spannungsdifferenz zwischen dem Steuergerät
und dem Wannenbereich erhöht wird, erhöht sich
die gesamte Löschbetriebszeit.
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Als
nächstes, falls die Spannungsdifferenz zwischen dem Steuergate
und dem Wannenbereich erhöht wird, um so die Löschoperationszeit
zu reduzieren, wird sich die E/W-Zyklus-Charakteristik verschlechtern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Entsprechend
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Flash-Speichereinrichtung
und ein Löschverfahren hierfür, in welchem eine
Löschcharakteristik (E/W-Zykluscharakteristik) verbessert
werden kann.
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In
einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Flash-Speichereinrichtung
geliefert, welche eine Vielzahl von Speicherzellenblöcken, einen
Betriebsspannungsgenerator und ein Steuerglied beinhaltet. Jeder
aus der Vielzahl der Speicherzellenblöcke beinhaltet Speicherzellen,
welche an eine Vielzahl von Wortleitungen angeschlossen sind. Der
Betriebsspannungsgenerator legt eine Löschoperationsspannung
an einen ausgewählten Speicherzellenblock zur Zeit einer
Löschoperation an und verändert den Pegel der
entsprechend den Ergebnissen der Löschoperation. Das Steuerglied
steuert den Betriebsspannungsgenerator, so dass eine Löschoperationsspannung,
welche den gleichen Pegel wie den einer letzten Löschoperationsspannung
besitzt, welche angelegt ist, wenn die Löschoperation normal beendet
ist, als eine erste Löschoperationsspannung in einer neuen
Löschoperation angelegt wird.
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In
einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein
Löschverfahren einer Flash-Speichereinrichtung geliefert,
wobei die Schritte beinhaltet sind: Ausführen einer Löschoperation, während
ein Pegel einer Löschoperationsspannung verändert
wird, bis alle Speicherzellen, welche in einem Speicherzellenblock
beinhaltet sind gelöscht sind, Speichern eines Datenwertes
entsprechend einem Pegel einer Löschbetriebsspannung, welcher angelegt
ist, wenn die Lösch operation des Speicherzellenblocks normal
vollendet ist und Ausführen einer neuen Löschoperation
eines Speicherzellenblocks, indem eine Löschoperationsspannung,
welche einen Pegel entsprechend dem Datenwert besitzt, als eine erste
Löschoperationsspannung eingestellt wird, wenn die neue
Löschoperation beginnt.
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In
einem noch anderen Gesichtspunkt liefert die Erfindung ein Löschverfahren
einer Flash-Speichereinrichtung, welches die Schritte beinhaltet:
Einstellen eines Pegels einer Löschbetriebsspannung, welcher
anzulegen ist, wenn eine Löschoperation beginnt, während
der Pegel der Löschoperations-spannung verändert
wird, bis alle Speicherzellen eines Speicherzellenblocks normal
gelöscht sind, Einstellen eines Pegels einer neuen Löschbetriebsspannung,
welcher anzulegen ist, wenn eine Löschoperation des Speicherzellenblocks
beginnt, als den Pegel der Löschbetriebsspannung, welcher
zuletzt in der Löschoperation angelegt ist; und Ausführen
der neuen Löschoperation, während der Pegel der
Löschbetriebsspannung, welche zuletzt in der Löschoperation angelegt
ist, geändert wird; und Ausführen der neuen Löschoperation,
während der Pegel der Lösch-Betriebsspannung geändert
wird, bis alle Speicherzellen des Speicherzellenblocks normal gelöscht
sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Graph, welcher die Veränderung in den Schwellwertspannungen
in Abhängigkeit von der Anzahl einer Programmieroperation
und einer Löschoperation, welche wiederholt durchgeführt werden,
zeigt;
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2 ist
ein Graph, welcher die Veränderung bei einem schnellen
Programmier-Phänomen und einem langsamen Lösch-Phänomen
in Abhängigkeit von den Löschspannungen zeigt.
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3 ist
ein Schaltbild einer Flash-Speichereinrichtung entsprechend einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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4 ist
ein Flussschaltbild, welches ein Löschverfahren der Flash-Speichereinrichtung
entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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BESCHREIBUNG DER SPEZIELLEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Spezielle
Ausführungsformen entsprechend der vorliegenden Erfindung
werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Mit
Bezug auf 3 beinhaltet die Flash-Speichereinrichtung
entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
ein Speicherzellenfeld 310, einen Seitenpuffer 320,
einen Hochspannungsgenerator 330, ein X-Dekodierglied 340,
eine Schalteinheit 350, einen Wannenvorspannungsgenerator 360 und
ein Steuerglied 370.
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Das
Speicherzellenfeld 310 beinhaltet eine Vielzahl von Speicherzellenblöcken.
Jeder der Speicherzellenblöcke beinhaltet eine Vielzahl
von Zellketten (nur eine aus der Vielzahl der Zellketten wird der Bequemlichkeit
wegen dargestellt). Die Zellkette besitzt eine Struktur, in welcher
ein Drain-Auswahltransistor DST, eine Vielzahl von Speicherzellen
C0 bis Cn und ein Quellenauswahltransistor SST in Reihe miteinander
verbunden sind. Der Drain-Auswahltransistor DST, welcher in der
Zellkette beinhaltet ist, ist an eine entsprechende Bit-Leitung
BLn angeschlossen, und der Quellen-Auwahltransistor SST ist an eine
gewöhnliche Quellenleitung CSL angeschlossen.
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Mittlerweile
sind die Gates der Drain-Auswahltransistoren DST, welche in den
jeweiligen Zellketten beinhaltet sind, an eine Drain-Auswahlleitung DSL
angeschlossen und die Gates der Quellenauswahltransistoren SST,
welche in den jeweiligen Zellketten beinhaltet sind, sind an eine
Quellen-Auswahlleitung SSL angeschlossen. Außerdem sind
die Gates der Speicherzellen C0 bis Cn an Wortleitungen WL0 bis
WLn jeweils angeschlossen, von welchen jede eine Seiteneinheit wird.
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Die
Bitleitungen BLn sind an den Seitenpuffer 320 angeschlossen,
um Daten zu lesen, die in den Speicherzellen gespeichert sind oder
um Eingangsdaten an die Bitleitungen BLn zu übertragen.
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Das
X-Dekodierglied 340 gibt ein Blockauswahlsignal BSELk aus,
um einen aus der Vielzahl der Speicherzellenblöcke in Antwort
auf ein Adresssignal ADD auszuwählen.
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Der
Hochspannungsgenerator 330 gibt Betriebsspannungen (nachfolgend
hier als "Löschbetriebsspannungen"), welche für
eine Löschoperation notwendig sind, an eine globale Drain-Auswahlleitung
GDSL, eine Vielzahl von globalen Wortleitungen und eine globale
Quellenauswahlleitung GSSL aus. Die Löschoperationsspannungen
können variierende Pegel besitzen. Der Hochspannungsgenerator 330 kann
auch Betriebsspannungen, welche für eine Programmieroperation
oder eine Lese-operation notwendig sind, ebenso wie die Löschoperation,
an die globale Drain-Auswahlleitung GDSL, die Vielzahl der globalen
Wortleitungen GWL und die globale Quellenauswahlleitung GSSL, bei
unterschiedlichen Pegeln ausgeben.
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Der
Wannen-Vorspannungsgenerator 360 legt die Spannung an einen
Wannenbereich des Speicherzellenblocks zur Zeit der Löschoperation
der Programmieroperation und der Leseoperation an. Speziell legt
der Wannenvorspannungsgenerator 360 eine Wannenvorspannung
Vwell einer hohen Spannung an den Wannenbereich zur Zeit der Löschoperation
an. Der Hochspannungsgenerator 330 und der Wannenvorspannungsgenerator 360 können
zusammen als ein "Betriebsspannungsgenerator" bezeichnet werden.
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Die
Schalteinheit 350 überträgt die Löschoperationsspannungen,
welche von dem Hochspannungsgenerator 330 erzeugt sind,
an die Drain-Auswahlleitung DSL, die Vielzahl der Wortleitungen
WL0 bis WLn und an die Quellenauswahlleitung SSL eines ausgewählten
Speicherzellenblocks in Antwort auf das Blockauswahlsignal BSELk
des X-Dekodierglieds 340. Mit anderen Worten, die Schalteinheit 350 schließt
die Drain-Auswahlleitung DSL, die Vielzahl der Wortleitungen WL0
bis WLn und die Quellenauswahlleitung SSL eines ausgewählten
Blockes an die globale Drain-Auswahlleitung GDSL, die Vielzahl der globalen
Wortleitungen GWL0 bis GWLn und an die globale Quellenauswahlleitung
GSSL jeweils an, in Antwort auf das Blockauswahlsignal BSELk des X-Dekodiergliedes 340.
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Die
Schalteinheit 350 beinhaltet: ein Schaltelement S0, welches
zwischen der globalen Quellenauswahlleitung GSSL und der Quellenauswahlleitung
SSL angeschlossen ist, Schalteinheiten S1 bis Sn+1, welche zwischen
den globalen Wortleitungen GWL0 bis GWLn und den Wortleitungen WL0
bis WLn jeweils angeschlossen sind, und ein Schaltelement Sn+2,
welches zwischen der globalen Drain-Auswahlleitung GDSL und der
Drain-Auswahlleitung DSL angeschlossen ist. Die Schaltelemente werden
in Antwort auf das Blockauswahlsignal BSELk des X-Dekodierglieds 340 eingeschaltet.
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Das
Steuerglied 370 speichert einen Datenwert entsprechend
einer Spannungsdifferenz, welche an einem Steuergate (nachfolgend
als eine "Wortleitung" bezeichnet), und dem Wannenbereich angelegt
ist, wenn eine Löschoperation, welche das ISPE-Verfahren,
das DSPE-Verfahren oder eine Mischung aus diesen beiden benutzt,
normal beendet ist. Wenn eine neue Löschoperation, nachdem
eine Löschoperation in der obigen Weise vollendet ist, ausgeführt
wird, gibt das Steuerglied 370 erste und zweite Steuersignalpegel
1 und -pegel 2 aus, um das Erzeugen einer Wortleitungsvorspannung
des Hochspannungsgenerators 330 oder der Wannenvorspannung
Vwell des Wannen vorspannungsgenerators 360 so zu steuern,
dass die Löschoperation mit der zuvor gespeicherten Spannungsdifferenz
ausgeführt wird, welche auf eine erste Spannungsdifferenz
eingestellt ist. In diesem Fall kann das erste und zweite Steuersignal
einen Datenwert annehmen, welcher einer Spannungsdifferenz entspricht.
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Wenn
eine neue Löschoperation gestartet wird, gibt der Wannenvorspannungsgenerator 360 die
erste Wannenvorspannung Vwell mit dem gleichen Pegel wie den der
Endwannenvorspannung Vwell in einer vorherigen Operation entsprechend dem
ersten Steuersignalpegel 1 aus. Außerdem gibt der Hochspannungsgenerator 330 auch
die Wortleitungsvorspannung aus, welche den gleichen Pegel besitzt,
wie der der Endwortleitungsvorspannung, welche bei einer vorherigen
Operation entsprechend dem zweiten Steuersignalpegel 2 angelegt
ist.
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In
dem Obigen kann das Steuerglied 370 eine Spannungsdifferenz
speichern, welche für alle Blöcke repräsentativ
ist oder kann getrennt die Spannungsdifferenz auf einer Blockbasis
speichern. Das Steuerglied 370 kann die Spannungsdifferenz
wie folgt speichern.
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Zuerst
kann das Steuerglied 370 die Endwannenvorspannung Vwell
speichern, welche an dem Wannenbereich in der Löschoperation
angelegt ist, wobei das ISPE-Verfahren benutzt wird. Zum Beispiel
kann die Löschoperation des ISPE-Verfahrens ausgeführt
werden, während die Wannenvorspannung erhöht wird,
welche an dem Wannenbereich angelegt ist, und die Löschverifizieroperation
kann durch Verändern der Wannenvorspannung ausgeführt
werden, wann immer die Löschoperation ausgeführt
wird. Falls bestätigt wird, dass die Löschverifizieroperation
normal an allen Speicherzellen durchgeführt wurde, speichert
das Steuerglied 370 einen Datenwert entsprechend dem Endpegel
einer Wannenvorspannung, welche an den Wannenbereich angelegt ist.
Das heißt, das Steuerglied 370 speichert die höchste
Wannenvorspannung Vwell, welche an dem Wannenbereich in der Löschoperation
angelegt ist, wobei das ISPE-Verfahren benutzt wird.
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Als
zweites kann das Steuerglied 370 eine Endwortleitungsvorspannung
speichern, welche an einer Wortleitung in der Löschoperation
angelegt ist, wobei das DSPE-Verfahren benutzt wird. Zum Beispiel
kann die Löschoperation, welche das DSPE-Verfahren nutzt,
ausgeführt werden, während die Wortleitungsvorspannung,
welche an der Wortleitung angelegt ist, abnimmt und die Lösch-Verifizieroperation
kann durch Verändern der Wortleitungsvorspannung ausgeführt
werden, wann immer die Löschoperation ausgeführt
wird. Falls bestätigt wird, dass die Lösch-Verifizieroperation
an allen Speicherzellen normal ausgeführt wurde, speichert
das Steuerglied 370 einen Datenwert entsprechend dem Endpegel der
Wortleitungsvorspannung, welche an der Wortleitung angelegt ist.
Mit anderen Worten, das Steuerglied 370 speichert die niedrigste
Wortleitungsvorspannung, welche an den Wortleitungen in dem Löschbetrieb
angelegt ist, wobei das DSPE-Verfahren benutzt wird.
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Als
drittes kann das Steuerglied 370 die Wortleitungsvorspannung
und die Endwannenvorspannung Vwell speichern, welche an der Wortleitung
und dem Wannenbereich in der Löschoperation angelegt ist,
welche durch Verändern der Wortleitungsspannung und der
Wannenvorspannung zur gleichen Zeit ausgeführt wird. Zum
Beispiel kann die Löschoperation durchgeführt
werden, während die Wortleitungsvorspannung abnimmt, aber
die Wannenvorspannung erhöht wird und die Lösch-Verifizieroperation
kann durch Verändern der Vorspannungen ausgeführt
werden, wann immer die Löschoperation durchgeführt
wird. Falls bestätigt wird, dass die Lösch-Verifizieroperation
normal an allen Speicherzellen ausgeführt wurde, speichert
das Steuerglied 370 Datenwerte, entsprechend zu dem Pegel
einer Endwortleitungsvorspannung, welche an der Wortleitung und
einer Endwannenvorspannung Vwell, welche an dem Wannenbereich angelegt
ist. Mit anderen Worten, das Steuerglied 370 speichert
Datenwerte des Pegels der niedrigsten Wortlei tungsvorspannung, welche
an der Wortleitung angelegt ist und des Pegels der höchsten
Wannenvorspannung Vwell, welche an dem Wannenbereich in der Löschoperation
angelegt ist.
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4 ist
ein Flussdiagramm, welches ein Löschverfahren der Flash-Speichereinrichtung
entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
darstellt.
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Mit
Bezug auf 4, in dem Fall, wo eine Löschoperation
ausgeführt wird, wird ein Löschbefehl im Schritt
S401 eingegeben. Ein Adresssignal zum Spezifizieren eines Ziellöschblockes
wird dann im Schritt S403 eingegeben.
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Es
gibt Speicherzellen in einem programmierten Zustand und Speicherzellen
in einem gelöschten Zustand in einem aus der Vielzahl von
Blöcken, welcher durch das Adresssignal ausgewählt ist.
Die Speicherzellen des Löschzustands können Speicherzellen
beinhalten, auf welchen die Programmieroperation nicht durchgeführt
wurde, und Speicherzellen mit einer schnellen Löschrate.
Im Allgemeinen besitzen diese Speicherzellen eine Schwellwertspannung,
welche niedriger als die der verbleibenden Speicherzellen ist. Aufgrund
dieser Tatsache können Schwellwertspannungen der Speicherzellen des
gelöschten Zustands eine breite Schwellwertverteilung besitzen.
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Um
die Schwellwertspannungsverteilung einzuengen, wird eine Vorprogrammieroperation
im Schritt S405 durchgeführt. Die Vorprogrammieroperation
kann durch Anwenden einer Programmierspannung durchgeführt
werden, welche niedriger als eine Spannung ist, welche bei einer
allgemeinen Programmieroperation angewendet wird. Die Vorprogrammieroperation
kann weggelassen werden, wenn dies passend ist.
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Die
Pegel der Löschoperationsspannungen, welche für
die Löschoperation notwendig sind (z. B. die Wortleitungsvorspannung
und die Wannenvorspannung) werden im Schritt S407 gesetzt. Dies dient
dem Zweck des Kontrollierens einer Span nungsdifferenz zwischen der
Wortleitung und dem Wannenbereich zur Zeit der ersten Löschoperation, wobei
das ISPE-Verfahren oder das DSPE-Verfahren benutzt wird. Bei dem
herkömmlichen Verfahren besitzen die Wortleitungsvorspannung
und die Wannenvorspannung einen konstanten Pegel und werden so angelegt,
dass die Spannungsdifferenz zwischen der Wortleitung und dem Wannenbereich
einen vorher festgelegten Pegel (z. B. 15 V) ergibt, an der Anfangsstufe
der Löschoperation. In der vorliegenden Erfindung wird
jedoch der Pegel der Wortleitungsvorspannung oder der Wannenvorspannung
so eingestellt, dass die Spannungsdifferenz zwischen der Wortleitung
und dem Wannenbereich abhängig von dem Löschzustand
der Speicherzellen bei der Anfangsstufe der Löschoperation
variieren kann. Ein Verfahren zum Einstellen der Pegel der Vorspannungen
wird im Detail in einem nachfolgenden Schritt der Löschoperationsspannungsspeicherung
(Schritt S415) beschrieben.
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Falls
die Pegel der Lösch-Betriebsspannungen eingestellt werden,
wird die Löschoperation an einem Block durchgeführt,
welcher entsprechend dem Adresssignal im Schritt S409 ausgewählt
ist. Nachdem die Löschoperation vollendet ist, wird bestimmt,
ob die Speicherzellen, welche in dem ausgewählten Block
beinhaltet sind, im Schritt S411 normal gelöscht werden.
Wenn als ein Ergebnis der Berechnung im Schritt 411 herauskommt,
dass es Speicherzellen gibt, welche nicht normal gelöscht
sind, wird die Löschoperation wieder durchgeführt.
Bevor die Löschoperation wieder durchgeführt wird,
werden die Pegel der Löschoperationsspannung, wie zum Beispiel
der Wortleitungsvorspannung oder der Wannenvorspannung im Schritt
S413 verändert.
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Zum
Beispiel kann der Pegel der Wannenvorspannung in dem Fall erhöht
werden, wo die Löschoperation des ISPE-Verfahrens durchgeführt wird,
oder der Pegel der Wortleitungsvorspannung kann erniedrigt werden,
in dem Fall, wo die Löschoperation des DSPE-Verfahrens
ausgeführt wird, oder der Pegel der Wannenvorspannung kann
erhöht werden und der Pegel der Wortleitungsvorspannung kann
erniedrigt werden, in dem Fall, wo die Löschoperation,
welche eine Mischung des ISPE-Verfahrens und des DSPE-Verfahrens
benutzt, ausgeführt wird.
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Detaillierter
ausgedrückt, in dem Fall, wo die Wannenvorspannung von
15 V anfangs in der Löschoperation des ISPE-Verfahrens
angelegt ist, wenn Speicherzellen existieren, auf welchen die Löschoperation
nicht normal durchgeführt wurde, werden die Löschoperation
und die Lösch-Verifizieroperation wieder durch Erhöhen
der anfangs angelegten Wannenvorspannung um eine vorher festgelegte
Spannung (z. B. 0,5 V) ausgeführt. Die Wannenvorspannung
wird erhöht, bis alle Speicherzellen entsprechend den Lösch-Verifizierergebnissen
gelöscht sind und sie kann auf 15 V bis 20 V erhöht
werden. In diesem Fall kann die Wannenvorspannung durch eine vorher
festgelegte Spannung innerhalb eines Bereiches von 0,1 V bis 1,5
V erhöht werden. Entsprechend wird die Spannungsdifferenz
zwischen der Wortleitung und dem Wannenbereich um so viel erhöht,
wie die Spannung in der Wannenvorspannung verändert wird
(innerhalb eines Bereichs von 0,1 V bis 1,5 V). In diesem Fall kann
der Grad der Veränderung in der Wannenvorspannung sich
abhängig von der Zellgröße, der Prozesscharakteristik
und/oder der Testergebniswerte unterscheiden.
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In
der Löschoperation des DSPE-Verfahrens, falls es Speicherzellen
gibt, auf welchen die Löschoperation nicht normal durchgeführt
wurde, wird die Wortleitungsvorspannung, welche anfangs angelegt
ist, um eine vorher festgelegte Spannung innerhalb eines Bereiches
von 0,1 V bis 1,5 V erniedrigt. Eine Variationsbreite der Wortleitungsvorspannung
kann sich abhängig von der Zellgröße,
den Prozesscharakteristika und/oder den Testergebniswerten unterscheiden.
Die Löschoperation und die Lösch-Verifizieroperation
werden wieder unter Benutzung der erniedrigten Wortleitungsvorspannung durchgeführt,
bis alle Speicherzellen entsprechend den Löschverifizierergebnissen
gelöscht sind. Die Wortleitungsvorspannung kann auf 5 V
bis 0 V erniedrigt werden. Außerdem, in dem Fall, wo eine
negative Spannung benutzt wird, kann die Wortleitungsvorspannung
bis hinunter zu 0 V bis –5 V erniedrigt werden, oder kann
von einem positiven Wert (z. B. 3 V) auf einen negativen Wert (z.
B. –3 V) erniedrigt werden.
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Bei
der Löschoperation, welche sowohl das ISPE-Verfahren als
auch das DSPE-Verfahren nutzt, wird die Wannenvorspannung erhöht,
während die Wortleitungsvorspannung durch Mischen der obigen Verfahren
erniedrigt wird. Die Wortleitungsvorspannung und die Wannenvorspannung
können zur gleichen Zeit so gesteuert werden, dass ein
Inkrement der Spannungsdifferenz zwischen der Wortleitung und dem
Wannenbereich das gleiche sein kann wie die Spannungsdifferenz in
dem ISPE-Verfahren oder dem DSPE-Verfahren.
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Wie
bei den obigen Verfahren, nachdem der Pegel der Lösch-Betriebsspannung
verändert ist, wird die Löschoperation wieder
im Schritt S409 durchgeführt. Es wird dann bestimmt, ob
die Lösch-Verifizieroperation normal auf allen Speicherzellen
im Schritt S411 ausgeführt wurde.
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Wenn,
als Ergebnis der Bestimmung im Schritt S411 die Lösch-Verifizieroperation
normal an allen Speicherzellen ausgeführt wurde, werden
die Datenwerte für den Endpegel der Wannenvorspannung und
der Endpegel der Wortleitungsvorspannung, welche in den Schritten
S409, S411 und S413 angelegt wurden, im Schritt S415 gespeichert.
Die Datenwerte entsprechen den Pegeln der Lösch-Betriebsspannungen,
können durch Benutzen einer Cam-Zelle, eines Widerstands,
einer Flip-Flop-Schaltung, eines Kondensators, eines ROMS und einer Abtastverstärkungsschaltung
gespeichert werden, welche alle in dem Steuerglied beinhaltet sind
(mit Bezug auf 370 in 3). Außerdem
kann der Datenwert, welcher dem Pegel der Lösch-Betriebsspannungen
entspricht, gespeichert werden, indem eine Speicherzelle, eine Kennungszelle
und eine Ersatzzelle benutzt werden, welche in dem Speicherzellfeld beinhaltet
sind. Die Pegel der Lösch-Betriebsspannungen können
gespeichert werden, indem ein AD-Wandler benutzt wird. In diesem
Fall, obwohl nicht in den Zeichnungen gezeigt, kann ein AD-Wandler
zum Ändern des Pegels der Löschbetriebsspannung
auf einen Datenwert zusätzlich beinhaltet sein. Außerdem
kann die Anzahl der Löschoperationsschritte (S409) und
der Lösch-Verifizierschritte (S411), welche durchgeführt
wurden, gezählt werden und können als ein Datenwert
gespeichert werden, welcher dem Pegel der Löschbetriebsspannung
entspricht.
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Die
Pegel der Löschbetriebsspannungen, welche in dem obigen
gespeichert sind, werden zum Pegel für eine Löschbetriebsspannung,
welche anfangs in einer neuen Löschoperation angelegt ist, welche
in dem ISPE-Verfahren, dem DSPE-Verfahren oder einer Mischung von
beiden durchgeführt wird. Das heißt, sogar in
dem Schritt des Einstellens (S407) der Löschspannung wird
der Pegel einer ersten Löschoperationsspannung entsprechend
dem Pegel der Löschbetriebsspannungen eingestellt, welcher
in einer der Einrichtungen gespeichert ist.
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In
dem Fall, wo der Pegel der Löschbetriebsspannung auf einer
Speicherzellenblockbasis gespeichert ist, steuert das Steuerglied
(man beziehe sich auf 370 in 3) den Hochspannungsgenerator (man
beziehe sich auf 330 in 3) und den
Wannenvorspannungsgenerator 360, um eine Löschoperationsspannung
eines Pegels anzulegen, welcher in dem entsprechenden Zellblock
in Antwort auf das Adresssignal gespeichert ist.
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In
dem Speicherzellfeld kann eine Speicherzelle sein, welche die schnellste
Löschrate besitzt und eine Speicherzelle sein, welche die
langsamste Löschrate besitzt. In diesem Fall, wenn eine
Differenz in der Schwellwertspannung zwischen einer Speicherzelle,
welche die schnellste Löschrate besitzt und einer Speicherzelle,
welche die langsamste Zellrate besitzt, sich erhöht, können
die Schwellwertspannungsverteilungen verbreitert werden. Deshalb, um
die Schwellwertspannungs verteilungen einzuengen, kann eine Nachprogrammieroperation
im Schritt S417 durchgeführt werden. Falls die Nachprogrammieroperation
durchgeführt wird, steigt die Schwellwertspannung der Speicherzelle,
welche die schnellste Löschrate aufweist, schneller als
die Schwellwertspannung der Speicherzelle, welche die langsamste
Löschrate besitzt. Entsprechend können die Schwellwertspannungsverteilungen
der Speicherzellen eingeengt werden.
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Inzwischen
wurde oben beschrieben, dass der Schritt (S415) des Speicherns der
Löschoperationsspannung vor dem Schritt (S417) des Durchführens
der Nachprogrammieroperation durchgeführt wird. Jedoch
ist festzustellen, dass der Schritt (S415) des Speicherns der Löschoperationsspannung
nach dem Schritt (S417) des Ausführens der Postprogrammieroperation
durchgeführt werden kann.
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Obwohl
in den Zeichnungen nicht dargestellt, wird in dem Fall, wo ein anderer
Speicherzellenblock gelöscht wird, ein anderes Adresssignal
eingegeben und die Schritte S401 bis S417 werden wieder durchgeführt.
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Das
oben beschriebene Löschverfahren entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Detail beschrieben. Die
Löschoperation beginnt nicht immer bei einer konstanten
Löschoperationsspannung, sondern startet bei einer Löschoperationsspannung,
mit welcher alle Speicherzellen normal in der vorherigen Löschoperation
gelöscht werden. Deshalb, wenn alle Speicherzellen normal
gelöscht sind, wenn die Wannenvorspannung einen Bereich
von 15 V bis 20 V auf einer 1V-Basis nutzt, und die Wannenvorspannung
von 17 V in einer vorhergehenden Löschoperation angelegt
ist, wird die Wannenvorspannung von 17 V anfangs von einer nachfolgenden
Löschoperation angelegt und nutzt einen Bereich von 17
V bis 20 V. Demnach, da eine Änderung in der Wannenvorspannung
reduziert wird, kann eine Löschbetriebszeit verkürzt
werden. Entsprechend können die gleichen Vorteile erreicht werden,
sogar bei der Löschoperation des DSPE-Verfahrens oder der
Löschoperation, welche eine Mischung des ISPE-Verfahrens
und des DSPE-Verfahrens nutzt, in welchem die Wortleitungsvorspannung
verändert wird.
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Außerdem,
da der Bereich des Veränderns in der Löschoperationsspannung
reduziert werden kann, kann auch die Breite in der Veränderung
der Löschoperationsspannung reduziert werden. Das heißt,
die Wannenvorspannung, welche um 1 V verändert wurde, kann
um 0,5 V verändert werden, so dass weniger Beanspruchung
auf die Speicherzellen ausgeübt wird. Zum Beispiel, wenn
die Speicherzellen durch Anlegen der Wannenvorspannung von 17,2 V
gelöscht werden können, würde ein Übersteigen von
0,8 V an die Speicherzellen angelegt werden, um sie zu löschen,
wenn die Löschspannung um 1 V inkrementiert wird. Jedoch
die übersteigende Spannung, welche angelegt wird, würde
0,3 V sein, wenn die Löschspannung um 0,5 V inkrementiert
wird. Dies würde die Beanspruchung, welche an die Speicherzellen
angelegt wird, reduzieren.
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Es
ist festzustellen, dass die Spannungsbedingungen, welche als ein
Beispiel oben dargeboten wurden, abhängig von der Größe
einer Speicherzelle, der Arten von Schichten, aus welchen eine Speicherzelle
aufgebaut ist und/oder von einem Hochspannungspegel, der darin erzeugt
wurde, verändert werden können.
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Im
Einzelnen wurde oben beschrieben, dass Daten entsprechend dem Pegel
der niedrigsten Wortleitungsvorspannung oder der höchsten
Wannenvorspannung, welche in der Löschoperation angelegt
ist, auf einer Blockbasis gespeichert werden. Jedoch können
die Daten auf einer ebenen Basis, welche eine Vielzahl von Blöcken
beinhaltet, gespeichert werden.
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Detaillierter
ausgedrückt werden die Daten entsprechend dem Pegel der
höchsten Wannenvorspannung oder der niedrigsten Wortleitungsvorspannung
der Löschoperationen aller Blöcke, welche in der
Ebene enthalten sind gespeichert, um die gesamte Ebene darzustellen.
In diesem Fall werden Daten für jede Ebene gespeichert.
Außerdem können die Daten auf einer Chip-Basis
gespeichert werden. Außerdem können Daten entsprechend
dem Pegel der höchsten Wannenvorspannung oder der niedrigsten Wortleitungsvorspannung
der Löschoperationen aller Blöcke, welche in dem
Chip beinhaltet sind, gespeichert werden, um den gesamten Chip darzustellen.
In diesem Fall kann ein Datensatz für jeden Chip gespeichert
werden. Der Pegel der Wortleitungsvorspannung oder der Wannenvorspannung,
welche anfangs in der Löschoperation angelegt ist, wird
in der gleichen Weise festgelegt, wie jeder Block, welcher in einer
Ebene oder einem Chip, entsprechend den gespeicherten Daten, beinhaltet
ist.
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Wie
oben beschrieben wird entsprechend der vorliegenden Erfindung eine
Löschoperation des ISPE-Verfahrens oder des DSPE-Verfahrens
parallel zu einer Lösch-Verifizieroperation durchgeführt,
wobei eine Spannungsdifferenz zwischen dem Steuergate und dem Wannenbereich
allmählich erhöht wird, eine Spannungsdifferenz
wird zwischen dem Steuergate und dem Wannenbereich, wenn alle Speicherzellen
normal gelöscht sind, gespeichert und eine Löschoperation
des ISPE-Verfahrens oder des DSPE-Verfahrens wird durch Einstellen
der gespeicherten Spannungsdifferenz einer nachfolgenden Löschoperation
durchgeführt. Entsprechend kann eine Löschcharakteristik
(E/W-Zykluscharakteristik) einer Speicherzelle verbessert werden,
während eine Löschbetriebszeit verkürzt
wird.
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Spezieller
ausgedrückt, eine Löschcharakteristik einer Speicherzelle,
welche eine langsame Löschrate besitzt, kann verbessert
werden und eine Programmcharakteristik einer Speicherzelle, welche eine
schnelle Programmrate besitzt, kann entsprechend verbessert werden.
Mit anderen Worten, wenn die Löschoperation und die Programmieroperation wiederholt
mehrere tausende Mal in 1 durchgeführt wird,
wird die Löschrate langsam. In diesem Fall kann ein Phänomen,
in welchem eine Schwellwertspannung höher als eine Zielspannung
nach der Programmieroperation wird, minimiert werden. Diese höhere
Zielspannung wird durch Elektronen verursacht, welche in der Oxyd-Schicht
eingefangen werden, was verursacht, dass die Programmrate höher
als normal wird.
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Obwohl
die vorhergehende Beschreibung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen
durchgeführt wurde ist davon auszugehen, dass Veränderungen
und Modifikationen des vorliegenden Patents von Fachleuten durchgeführt
werden können, ohne vom Geist und vom Umfang des vorliegenden
Patents und der angehängten Ansprüche abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - KR 10/2007-029616 [0001]