半导体存储器件及其操作方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体存储器件，所述半导体存储器件包括：存储器单元块，所述存储器单元块包括多个存储器单元；外围电路部，所述外围电路部被配置成执行包括供应擦除电压的供应操作和擦除验证操作的擦除循环，以将储存在存储器单元中的数据擦除；失败位计数器，所述失败位计数器被配置成对在存储器单元之中的在擦除操作中未被擦除的存储器单元的数目计数，以在擦除验证操作中基于与计数结果相对应的失败计数来产生计数信号；以及控制器，所述控制器被配置成控制外围电路部，以通过将用于前一擦除循环的擦除电压增加第一步进电压，或者基于失败计数将擦除电压减小第二步进电压，来设定新的擦除电压，并且利用新的擦除电压来执行擦除循环。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2012年8月8日提交的申请号为10-2012-0086905的韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术的实施例涉及一种半导体器件及其操作方法，更具体而言，涉及一种具有电荷陷阱型存储器单元的。
技术介绍
半导体存储器件的非易失性存储器件具有即使未供应电源、数据也不被擦除的特性。非易失性存储器件的电荷陷阱型快闪存储器件通过利用隧道电介质层、电荷陷阱层、阻挡电介质层以及栅导电层层叠在半导体衬底上的存储器单元来储存数据。电荷陷阱型快闪存储器件在编程操作中将高压供应给存储器单元的栅极的情况下，将电荷充电到电荷陷阱层中。在读取操作中检测存储器单元的根据被充电在电荷陷阱层中的电荷数量而变化的阈值电压，并且储存的数据基于检测的阈值电压的电平来确定。在非易失性存储器件中的存储器单元是一种可以执行编程操作/擦除操作的器件，并且通过改变存储器单元的阈值电压来执行编程操作和擦除操作。图1是说明现有的半导体存储器件的擦除操作的流程图。在图1中，半导体存储器件执行利用增量式步进脉冲擦除ISPE方法的擦除操作。具体地，在步骤SI中，将擦除电压供应给形成有存储器单元的半导体衬底的P阱。随后，在步骤S2和S3中，执行用于验证每个存储器单元的阈值电压是否比目标阈值电压小的擦除验证操作。在验证出每个存储器单元的阈值电压比目标阈值电压小的情况下，判定擦除操作通过，且因而完成擦除操作。在验证出一个或更多个存储器单元的阈值电压比目标阈值电压高的情况下，判定擦除操作失败。在经由擦除验证操作判定擦除操作失败的情况下，在步骤S4中将在供应擦除电压操作之前供应的擦除电压增加步进电压的电压，设定成新的擦除电压。通过利用新的擦除电压再次执行步骤SI和后续步骤。图2是说明用于示出在现有的半导体存储器件的擦除操作中阈值电压的改变的曲线的示图。在图2中，通过重复擦除循环(步骤SI至S4)来执行利用ISPE方法的擦除操作，并且将逐步增加的擦除电压供应给半导体衬底的P阱。然而，在电荷陷阱型存储器单元中，将擦除电压增加到比恒定电压更大的电压的情况下，经由阻挡电介质层发生反向隧穿(back tunneling)现象,且因而,存储器单元的阈值电压可以再次增加。例如，在擦除电压依次供应到A、A+l、A+2的情况下，存储器单元的阈值电压逐步地降低，但是在擦除电压升压到A+3的情况下，存储器单元的阈值电压可以由于经由阻挡电介质层的反向隧穿现象而增加。因此，即使利用ISPE方法重复地执行擦除循环，存储器单元的阈值电压分布也会缺乏均匀性，并且因为未将存储器单元的阈值电压擦除成比目标阈值电压小的电压，所以擦除操作可能失败。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例提供了一种，所述半导体存储器件用于在擦除操作中将存储器单元的阈值电压擦除成比目标阈值电压小的电压，使得防止擦除操作失败。根据本专利技术的一个示例性实施例的半导体存储器件包括:存储器单元块，所述存储器单元块包括多个存储器单元；外围电路部，所述外围电路部被配置成执行包括供应擦除电压的供应操作和擦除验证操作的擦除循环，以将储存在存储器单元中的数据擦除；失败位计数器，所述失败位计数器被配置成对在存储器单元之中的在擦除操作中未被擦除的存储器单元的数目计数，以在擦除验证操作中基于与计数结果相对应的失败计数来产生计数信号；以及控制器，所述控制器被配置成控制外围电压部，以通过将用于前一擦除循环中的擦除电压增加第一步进电压或基于失败计数将擦除电压减小第二步进电压，来设定新的擦除电压，并且利用新的擦除电压来执行擦除循环。根据本专利技术的一个示例性实施例的一种操作半导体存储器件的方法包括以下步骤:将擦除电压供应给其上形成有存储器单元的半导体衬底的P阱；对存储器单元执行擦除验证操作；通过对存储器单元之中的在擦除操作中未被擦除的存储器单元的数目计数来产生失败计数；当失败计数比前一失败计数小时，将通过将擦除电压增加第一步进电压获得的电压设定成新的擦除电压，而当失败计数比前一失败计数大时，将通过将擦除电压减小第二步进电压获得的电压设定成新的擦除电压，以及返回到供应擦除电压的操作。根据本专利技术的另一个示例性实施例的一种操作半导体存储器件的方法包括以下步骤:将擦除电压供应给其上形成有存储器单元的半导体衬底的P阱；对存储器单元执行第一擦除验证操作；通过对存储器单元之中的在擦除操作中未被擦除的存储器单元的数目计数来产生失败计数；将失败计数与前一失败计数进行比较；当失败计数比前一失败计数小时，通过将第一擦除电压增加第一步进电压来设定第一擦除电压，以及返回供应第一擦除电压的操作，并且重复供应第一擦除电压的操作和利用第一擦除电压的后续操作；当失败计数大于或等于前一失败计数时，通过将第一擦除电压减小第二步进电压来设定第二擦除电压；将第二擦除电压供应给P阱；对存储器单元执行第二擦除验证操作；以及当将第一擦除验证操作的结果是被判定为失败时，将第二擦除电压减小第二步进电压，以及返回供应第二擦除电压的操作，并且重复供应第二擦除电压的操作和利用第二擦除电压的后续操作。本专利技术的半导体存储器件在擦除操作中优化擦除电压，使得将存储器单元的阈值电压擦除成比目标阈值电压小的电压，因而，可以防止擦除操作的失败。【附图说明】参照结合附图的以下详细描述，本专利技术的各种实施例的以上和其它的特点和优点将变得更加明显，其中:图1是说明现有的半导体存储器件的擦除操作的流程图；图2是说明用于示出在现有的半导体存储器件的擦除操作中阈值电压的改变的曲线的示图；图3是说明根据本专利技术的一个实施例的半导体存储器件的框图；图4是说明根据本专利技术的一个实施例的半导体存储器件的擦除操作的流程图；图5是说明示出在根据本专利技术的一个实施例的半导体存储器件的擦除操作中阈值电压改变的曲线的示图；【具体实施方式】在下文中，将参照附图更加详细地解释本专利技术的优选实施例。尽管已经参照本专利技术的一些说明性实施例描述了实施例，但是应当理解的是，本领域技术人员可以设计出的各种其他的变型和实施例将落入本公开原理的精神和范围内。图3是说明根据本专利技术的示例性实施例的半导体存储器件的框图。在图3中，半导体存储器件1000包括存储器单元块110、页缓冲器部120、电压发生部130、X译码器140、失败位计数器150、控制器160以及循环计数器170。存储器单元块110包括多个存储器单元。例如，存储器单元可以是电荷陷阱型存储器单元。存储器单元形成在半导体衬底的同一P阱上。页缓冲器部120与存储器单元块110的多个位线BL连接。页缓冲器部120响应于在擦除验证操作中由控制器160产生的页缓冲器控制信号PB_signals，而感测在存储器单元块110中的存储器单元的阈值电压，并且经由感测的结果来判断相应的擦除操作是通过还是失败。电压发生部130响应于当执行擦除操作时由控制器160产生的电压产生控制信号VG_signals而产生擦除电压Verase,并且在擦除验证操作中产生验证电压Vverify。X译码器140响应于由控制器160产生的译码器控制信号DEC_signals，而将在擦除验证操作中由电压发生部130产生的验证电压Vverify选择性地供应给存储器单元块110的字线WL。失败位计数器150响应于由控制器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体存储器件，包括：存储器单元块，所述存储器单元块包括多个存储器单元；外围电路部，所述外围电路部被配置成执行包括供应擦除电压的供应操作和擦除验证操作的擦除循环，以将储存在存储器单元中的数据擦除；失败位计数器，所述失败位计数器被配置成对存储器单元之中的在擦除操作中未被擦除的存储器单元的数目计数，以在擦除验证操作中基于与计数结果相对应的失败计数来产生计数信号；以及控制器，所述控制器被配置成控制外围电路部，以通过将用于前一擦除循环的擦除电压增加第一步进电压，或者基于失败计数将擦除电压减小第二步进电压，来设定新的擦除电压，并且利用所述新的擦除电压来执行擦除循环。

【技术特征摘要】
2012.08.08 KR 10-2012-00869051.一种半导体存储器件，包括: 存储器单元块，所述存储器单元块包括多个存储器单元； 外围电路部，所述外围电路部被配置成执行包括供应擦除电压的供应操作和擦除验证操作的擦除循环，以将储存在存储器单元中的数据擦除； 失败位计数器，所述失败位计数器被配置成对存储器单元之中的在擦除操作中未被擦除的存储器单元的数目计数，以在擦除验证操作中基于与计数结果相对应的失败计数来产生计数信号；以及 控制器，所述控制器被配置成控制外围电路部，以通过将用于前一擦除循环的擦除电压增加第一步进电压，或者基于失败计数将擦除电压减小第二步进电压，来设定新的擦除电压，并且利用所述新的擦除电压来执行擦除循环。2.如权利要求1所述的半导体存储器件，其中，所述存储器单元是电荷陷阱型存储器单元。3.如权利要求1所述的半导体存储器件，其中，所述外围电路部包括: 电压发生部，所述电压发生部被配置成产生擦除电压，并且将擦除电压供应给存储器单元块的P阱；以及 页缓冲器部，所述页缓冲器部被配置成感测所述存储器单元的阈值电压，并且基于所述擦除验证操作的结果来验证所述擦除操作。4.如权利要求3所述的半导体存储器件，其中，所述页缓冲器部在所述存储器单元中的至少一个存储器单元的阈值电压比指定的阈值电压高时判定所述擦除操作失败。5.如权利要求1所述的半导体存储器件，还包括:循环计数器，所述循环计数器被配置成对执行擦除循环的次数计数，以产生循环计数信号。6.如权利要求5所述的半导体存储器件，其中，在响应于所述循环计数信号执行的当前擦除循环的次数超过指定的最大循环次数时，所述控制器结束所述擦除操作。7.如权利要求1所述的半导体存储器件，其中，所述控制器包括: 寄存器，所述寄存器被配置成储存前一擦除循环的失败计数；以及 比较电路，所述比较电路被配置成将储存在所述寄存器中的所述前一擦除循环的失败计数与当前擦除循环的失败计数进行比较。8.如权利要求7所述的半导体存储器件，其中，所述控制器通过将从所述失败位计数器输出的所述当前擦除循环的失败计数与储存在所述寄存器中的所述前一擦除循环的失败次数进行比较，来判定所述当前擦除循环的失败计数是增加还是减小。9.如权利要求8所述的半导体存储器件，其中，所述控制器被配置成当所述当前擦除循环的失败计数比所述前一擦除循环的失败计数小时，通过将所述擦除电压增加所述第一步进电压来设定所述新的擦除电压，并且所述控制器被配置成当所述当前擦除循环的失败计数比所述前一擦除循环的失败计数大时，通过将所述擦除电压减小所述第二步进电压来设定所述新的擦除电压。10.如权利要求1所述的半导体存储器件，其中，所述第二步进电压低于或等于所述第一步进电压。11.一种操作半导体存储器件的方法，所述方法包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈根守，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：