TW522400B - Non-volatile semiconductor memory device - Google Patents

Description

522400 A7 B7 五、發明説明（1 ) 、 發明背景 1 .發明領域： 本發明與一種非揮發性半導體記憶體裝置有關，舉例來 説，例如一 EEPROM (電子可抹除可程式唯讀記憶體）裝 置。 2 .相關技術描述： 傳統上，一 EEPROM類型的記憶體裝置，積聚形成一記 憶單元的漂浮閘類型金屬氧化物半導體（MOS )電晶體（以 下簡稱爲一 ’’電晶體π )之漂浮閘中的電荷，並使用電晶體 的臨限電壓數値之改變（因漂浮閘中所積聚的電荷之數量 的改變而引起）儲存資料。然而，在實際的使用中發生一 種現象，積聚在漂浮閘中那些電荷經由一絕緣層（提供來 隔絕漂浮閘與電晶體的一電極）逃逸。如此的一種現象發 生是因爲，舉例來説，絕緣層隨時間惡化、且產生一資料 儲存瑕疵》。 爲了避免這種現象，一般使用下列技術：（i)在 EEPROM類型的記憶體裝置之製造程序期間強化記憶單元 的絕緣層；和（i i )最佳化抹除和寫入資料的電壓條件，以 便當抹除或寫入資料時使施加於絕緣層的壓力減到最小。 技術（i)和（ii)的一個範例是標題爲”具有資料更新功能 的快閃記憶體和快閃記憶體的資料更新方法"（Flash Memory Having Data Refreshing Function and Data Refreshing Method for Flash Memory)的日本專利特許公開公告第8-190796號。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝 522400 A7 B7 五、發明説明（2 ) 上述公告揭露一種在電荷從漂浮閘逃逸的複數記憶單元 之間偵測一記憶單元，然後重新寫入資料到所偵測的記憶 單元之方法。依照這種方法，使用了供以抹除的一參考單 元和供以寫入的一參考單元。當判定一記憶單元是在一使 用供抹除的參考單元之寫入位準、且當判定一記憶單元是 在一使用供寫入的參考單元之抹除位準時，此記憶單元判 定爲其中電荷從漂浮閘逃逸的有缺陷記憶單元。 一般，從漂浮閘的電荷逃逸最常發生在與EEPROM類型 記憶體裝置的漂浮閘有關的那些瑕疵之間。其他的瑕疵包 括記憶單元中漂浮閘所積聚電荷的過度增加。藉由上述傳 統方法偵測一記憶體儲存器瑕疵，其中電荷增加的單元無 法清楚地與其中電荷逃逸的單元區別，而因此電荷的增加 判定爲電荷的逃逸。在此説明書中，電荷從記憶單元的一 漂浮閘逃逸之瑕疵將稱爲一"電荷逃逸瑕疵"，而電荷在 記憶單元的一漂浮閘中過度地增加的瑕疵將稱爲一 π電荷 漸增瑕疵”。電荷逃逸瑕疵和電荷漸增瑕疵兩者都是資料 儲存偵測。 在未對電荷逃逸瑕疵或電荷漸增瑕疵採取測量的情況 中，存在以下的不便。在記憶體裝置生產之後，記憶體裝 置的資料儲存特性立刻有一規定的位準，但當裝置使用時 裝置的漂浮閘之絕緣層容易惡化，特別是當越來越多資料 從裝置抹除或寫入到其上。記憶體裝置的資料儲存特性之 位準逐漸地降低。爲了要提供一種對延長的時間期間是確 定可靠的記憶體裝置，積聚非常難以實現的設計和製造兩 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 522400

方面的大量實際知識或專門技術是必需的。 發明概要 裝 依照本發明的一種態樣，提供了一種非揮發性半導體記 憶體裝置，以允許對複數個非揮發性記憶單元的資料寫入 運作貝料喷取運作、和資料抹除運作。該非揮發性半導 體記憶體裝置包括-資料比較部分，以輸出··一第一比 較結果（藉由比較從複數記憶單元的每一個所讀取的資 ，、和使用一供讀取的參考元件所讀取之資料獲得）、一 弟一比較結果（藉由比較從複數記憶單元的每一個所讀取 的資2、和從一供寫入的參考元件所讀取之資料獲得）、 ^ 一第三比較結果（藉由比較從複數記憶單元的每一個所 〜取的貝料、和從一供抹除的參考元件所讀取之資料獲 得）；和一資料儲存瑕疵偵測部分，用以根據從資料比ς F刀所獲知的第一、第二、和第三比較結果，偵測在複數 個記憶單元中之一記憶單元的資料儲存瑕疵。 在本發明—具體實施例中，資料比較部分包括—參考元 件群組’包含有讀取的參考元件、窝入的參考元件、和抹 除的參考元件，·在該部分的一輸入端連接到eepr〇m類型 複數個㈣單元的每—單元，而在該部分 連接到參考元件群組。 崎也 在本發明-具體實施例中，·當複數個記憶單元中的一己 憶单元之臨限電壓數値是在讀乳的參考元件之臨限電壓數 値、和窝入的參考元件之臨限電壓數値之間時，資料儲 瑕疵偵測部分判斷該記憶單元有一電荷逃逸瑕疵。 子 6-

本紙張尺度咖標準(〇^4規格(21〇 X297^1T 522400 A7 B7 五、發明説明（4 ) 在本發明一具體實施例中，當複數個記憶單元中的一記 憶單元之臨限電壓數値是在讀取的參考元件之臨限電壓數 値、和抹除的參考元件之臨限電壓數値之間時，資料儲存 瑕疵偵測部分判斷該記憶單元有一電荷漸增瑕疵。 在本發明一具體實施例中，資料儲存偵測部分至少偵測 下列資料儲存瑕疵中之一種：在每一記憶單元的一非選擇 週期中，在一空白週期中而同時從每一記憶單元執行正常 資料讀取，和何時電源是打開的。 在本發明一具體實施例中，當複數個記憶單元中的一記 憶單元之臨限電壓數値是在讀取的參考元件之臨限電壓數 値、和寫入的參考元件之臨限電壓數値之間時，資料儲存 瑕疵偵測部分判斷該記憶單元有一電荷逃逸瑕疵。 在本發明一具體實施例中，當複數個記憶單元中的一記 憶單元之臨限電壓數値是在讀取的參考元件之臨限電壓數 値、和抹除的參考元件之臨限電壓數値之間時，資料儲存 瑕痴偵測部分判斷該記憶單元有一電荷漸增瑕症。 在本發明一具體實施例中，當複數個記憶單元中的一記 憶單元之臨限電壓數値是在讀取的參考元件之臨限電壓數 値、和抹除的參考元件之臨限電壓數値之間時，資料儲存 瑕症彳貞測邵分判斷該記憶單元有一電荷漸增瑕戚。 在本發明一具體實施例中，非揮發性半導體記憶體裝置 進一步地包括一記錄資訊儲存部_分，用以儲存對應於電荷 逃逸瑕疵的記憶單元資訊、和對應於電荷漸增瑕疵的記憶 單元資訊，當成記錄資訊。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 522400 A7 B7 五、發明説明（5 ) 在本發明一具體實施例中，當複數個記憶單元中的一記 憶單元之臨限電壓數値是在讀取的參考元件之臨限電壓數 値、和抹除的參考元件之臨限電壓數値之間時，資料儲存 瑕疵偵測部分判斷該記憶單元有一電荷漸增瑕疵。 在本發明一具體實施例中，非揮發性半導體記憶體裝置 進一步地包括一記錄資訊儲存部分，用以儲存對應於電荷 逃逸瑕疵的記憶單元資訊、和對應於電荷漸增瑕疵的記憶 單元資訊，當成記錄資訊。 在本發明一具體實施例中，非揮發性半導體記憶體裝置 進一步地包括一資料重新寫入部分，用以當複數個記憶單 元中的一記憶單元有電荷逃逸瑕戚時，對該記憶單元執行 一資料重新寫入運作。 在本發明一具體實施例中，當記憶單元從一超低電力消 耗模態返回到一正常電力消耗模態時，資料重新寫入部分 執行資料重新寫入運作。 在本發明一具體實施例中，當記憶體裝置進入到超低電 力消耗模態時，資料重新寫入部分執行資料重新寫入運 作。 在本發明一具體實施例中，當記憶體裝置進入到超低電 力消耗模態時，資料重新寫入部分藉由從一備援電容部分 供應電力執行資料重新寫入運作。 在本發明一具體實施例中，非揮發性半導體記憶體裝置 進一步地包括供應電壓監控部分，當從備援電容部分供應 的電力變成一所規定的位準或更低時，用來輸出一寫入停 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 522400

五、發明説明（6 止訊號以停止資料重新寫入運作。 在本發明-具體實施例中，非揮發性半導體記 進一步地包括—最終位址儲存部分，用來儲存複數二己二 單元之中-最終記憶單元的最終位址。資料讀== 最終記憶單元執^則貞測資料儲存瑕疵。資料儲存瑕= 測部分使用错存在最終位址儲存部分中的位址，以使=、 =位址藉由執行資料讀取運作重新開始資料鍺存瑕 =照本發明另―態樣’ _資訊裝以吏用上述的非揮發性 丰導體1己憶體裝置’則貞測—記憶單元的資料儲存瑕^ 裝 如上所述，依照本發明，—杳 讀鍺存瑕规是根據從-記 訂 憶κ相取的資料和從讀取的參考元件、寫人的朱考元 件'和抹除的參考元件之每_者所讀取的資料之間的一比 貞測的。因此’―電荷逃逸瑕鉢_電荷漸增瑕斑 :二疋：彼此區別。因&’可實現高度可靠的資料儲存而 70王不需要累積大量的實際知識。 依、照本發明，可使用-參考元件群組和—感應差別放大 邵为容易地並令人滿意地組成一資料比較部分。 依照本發明，具有異常或缺陷資料儲存特性的記憶單元 是使用-讀取的參考元件和—窝入的參考元件伯測的。因 此，可以高精確度偵測一電荷-逃逸瑕疵。 依照本發明’具有異常或缺崎料儲存特性的記憶單元 疋使用-讀取的參考元件和一抹除的參考元件伯測的。因 此，可以高精確度偵測一電荷漸増瑕疵。 -9-

522400 A7 B7 五、發明説明（7 ) 依照本發明，可檢查當記憶體裝置打開時資料儲存是否 正常地執行。通常當記憶體裝置打開時，包括記憶體裝置 的一記憶體系統提供一延遲週期以穩定開始。此延遲時間 週期可用來執行一背景資料重新寫入運作。因此，可確定 獲得背景重新寫入運作的難以取得之時間週期。在記憶體 裝置的一非選擇週期和一空白週期而同時對記憶單元執行 正常資料讀取時也可偵測一資料儲存瑕疵。 依照本發明，當一記憶單元有電荷逃逸瑕疵時，資料可 重新寫入到該記憶單元以補償瑕戚。 當記憶體系統從一超低電力消耗模態返回到一正常電力 消耗模態時，記憶體系統通常提供一延遲週期以穩定返 回。依照本發明，此延遲適期用來執行一背景資料重新寫 入運作。因此，可確定取得背景重新寫入運作的一難以取 得時間週期。 當記憶體系統進入到超低電力消耗模態時，記憶體系統 通常提供一延遲週期以穩定返回。依照本發明，此延遲週 期用來執行一背景資料重新寫入運作。因此，可確定取4寻 背景重新寫入運作的一難以取得時間週期。 依照本發明，記憶體裝置有一内建的備援電容部分，例 如一電容器，用來取得在超低電力消耗模態中執行一背景 運作所必需的能量。因而，取得穩定的背景運作，且可延 長執行穩定的背景運作之時間見期。 依照本發明，當供應電壓降低到一所規定數値或更低 時，停止資料重新寫入運作。因此，資料重新寫入運作可 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂

522400 A7 B7 五、發明説明（8 ) 更穩定地執行。 依照本發明，與具有一電荷逃逸瑕病或一電荷漸增瑕疵^ 的記憶體有關之資訊儲存爲記錄資訊。一記錄資訊儲存部 分可使用只允許資料寫入一次的專用記憶體組成。藉由稍 後從記錄資訊儲存部分除去該資訊，該資訊（舉例來説， 參數）對仍可獲得較高可靠度的裝置之發展是很重要的。 依照本發明，當用以偵測一電荷逃逸瑕症、或一電荷漸 增瑕疵的背景讀取運作遭中斷時，所掃描的最終記憶單元 的位址資訊儲存在，舉例來説，一工作隨機存取記憶體 (RAM)區域。當允許背景運作再一次執行時，背景運作 要開始的記憶單元之位址根據該資訊決定。如此，可執行 一有效率的背景讀取運作。而當執行用來偵測一電荷逃逸 瑕疵、或一電荷漸增瑕疵的背景讀取運作時電源關閉，位 址掃描資訊儲存在，舉例來説，一 EEPROM區域。當電源 再一次打開而背景讀取運作再開始時，可從EEPROM區域 讀取直到先前的背景讀取運作之位址掃描資訊，而讀取運 作使用先前背景讀取運作結束的位址開始。因此，可執行 一有效率的背景讀取運作。 i 因此，在此處所描述的發明使提供一非揮發性半導體記 憶體裝置以清楚地區別一電荷逃逸瑕疵與一電荷漸增瑕疵 的優點成爲可能，以便相對容易地實現高度可靠的資料儲 存而完全不需要累積巨量的實際一知識。 本發明的所有優點在熟知該項技藝人士閱讀和了解下列 詳細説明同時參照伴隨的圖形時將變成顯而易見。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 522400 A7 B7 五、發明説明（9 ) 圖式概述 圖1是舉例説明依照本發明的一範例之EEPROM類型記 憶體裝置的結構之方塊圖； 圖2是圖1中所顯示EEPROM類型記憶單元之斷面圖； 圖3是舉例説明組成圖2中所顯tf ?己憶早兀的電晶體之 V -1特性的圖表； 圖4是舉例説明用來描述一記憶單元的閘逃逸瑕疵和閘 漸增瑕疵之記憶單元的臨限電壓分布之圖表； 圖5是舉例説明圖1中所顯示的電荷損失補償控制邏輯 電路的一可仿效結構之方塊圖； 圖6是舉例説明圖1中所顯示EEPROM類型記憶體裝置的 運作之時序圖； 圖7是舉例説明在圖5中所顯示用以立刻地使記憶體裝 置返回到正常資料讀取的活線電路之運作的時序圖； 圖8是舉例説明圖1中所顯示在一長運作週期時間中用 以執行一背景讀取運作、和一背景寫入運作的EEPROM類 型記憶體裝置之運作的時序圖；和 圖9是舉例説明結合了依照本發明的一非揮發性半導體 記憶體裝置之資訊裝置的基本結構之方塊圖。 較佳具體實施例詳述 以下，本發明將參照伴隨的圖式藉由例示範例的方式説 明。在下列説明中，依照本發明-的一種非揮發性半導體記 憶體裝置應用於一 EEPROM類型記憶體裝置。 圖1是舉例説明依照本發明的一範例之EEPROM類型記 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 522400 五、發明説明（10 憶體裝置1的結構之方塊圖。 tL ^ ^ - τ - „ , ΰ 1，、顯不與本發明有關的 ;件而…純省略其它元件。舉例來説，一EEPR0M類 以憶體裝置需要涉及正常資料寫入和抹除（舉例來説， 容：路和其相似物)的電路，但這些電路和其相 =.心在圖1中。在此，主要將描述電荷逃逸… 通何漸増瑕疵的偵測、及電荷逃逸瑕疵的補償。 "如’ EEPR〇M_記憶體裝£1(以下，簡稱爲 H豆裝W)包括—記憶單元陣列2，—列解碼器 LI’ 一行解碼器3Υ ’ —資料比較部分4，-裝置控制邏 電路5，一電荷損失補償控制邏輯電路6，一電荷損失/ 增益記錄記憶體7，一位準監控部分8當成—供應電壓監 控邵分，和一位址轉移偵測電路9。： 記憶單元陣列2包括安排在_矩陣中的複數個記憶單元 2 1。母一記憶單元2丨是—EEpR〇M類型記憶單元，且包 括-漂浮，類型MOS電晶體當成一非揮發性記憶體電晶 體。記憶單元2 1包括一控制閘CG，而一漂浮閘fg提供 在控制閘C G下面。電荷積聚在漂浮閘F G中，而資料使用 因漂浮閘FG中所積聚電荷的數量之改變所引起的電晶體 之臨限電壓數値中的改變儲存。在每一列中之記憶單元 2 1的控制閘C G共同地連接以形成一字组線w。在每一行 中t記憶單元2〗的汲極D共同地連接以組成一位元線B。 安排在一矩陣中之所有記憶單元2 i的源極s共同地連接到 地線。參照圖2，術語”臨限電壓數値vt”在此説明書中定 義爲：當大約1伏特（V)的電壓施加於汲極D和源極s之間 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 522400 A7 ______B7 五、發明説明（11 ) 時，要提供在一記憶單元2 1的汲極D和源極S之間流動之 所規定數値電流（舉例來説，1 μ A )所必須施加於一控制間 C G的數値。 回到圖1，列解碼器3 X連接到如上所述連接到那些記憶 單元21的字組線W，且依照輸入到一輸入端3 1的每一位 址輸入訊號A 0到An的列選擇訊號數値輸出一規定的字組 線選擇訊號。行解碼器3 Y連接到如上所述連接到那些記 憶單元21的位元線B，且當資料寫入到或從每一記憶單元 2 1讀取時，依照（輸入到一輸入端3 1的）每一位址輸入訊 號A0到An的行選擇訊號數値，連接一所選擇的位元線B 到一資料匯流排。 在描述資料比較邵分4之前，將參考圖3和4詳細描述一 電荷逃逸瑕疵和一電荷漸增瑕疵。在下列説明中，對依照 本發明的圯憶體裝置1之元件使用的那些參考號碼將用來 供較容易的了解。舉例來説，在一般反或（N 〇 R )類型快 閃記憶體中，記憶單元2 1顯現如圖3所顯示的電流-電壓 特性。在資料從記憶單元2 i抹除的狀態（一抹除狀態） 中’沒有電荷儲存在記憶單元2 1的漂浮閘F 〇中。因此， 尤憶單元2 1顯現在圖3中由輪廓2 1 1所指示的電流電壓特 性。在資料寫入在記憶單元2 1 ( —寫入狀態）中的情況， 電荷積聚在記憶單元2 i的漂浮閘F G中，且施加了 一偏壓 以便抵消施加於控制閘C G的一~立電壓。因此，記憶單元 2 1顯現在圖3中由輪廓2 1 2所指示的電流電壓特性。也就 是’如圖3所示’在抹除狀態中記憶單元2 1的臨限電壓數 -14- 本紙張尺度適财㈣家標準(CNS) M規格(21QX297公爱） 522400

値Vt是在電壓點2丨3。在寫入狀態中記憶單元2丨的 電壓數値V t是在電壓點2丨4。 圖4表示在包括複數個記憶單元2丨的整個記憶單元陣歹 2/臨限電壓的數値…的分布。在圖4中，大約所有記伯 單元2 1的5 0%是在抹除狀態（如此的記憶單元2〗將集體糾 稱爲一"抹除單元群組"且由參考號碼215指示）中，而夫 約所有記憶單元21的50%是在窝入狀態（如此的記憶單天 2一 1將集體地稱爲寫入單元群组I,〗由參考號碼216养 不）中。爲了保1正在清楚地彼此區別時讀出寫入單元的電 壓數値和抹除單元的電壓數値，抹除單元群組215和窝入 單元群組216需要分布在對應於-讀取的參考臨限電壓數 値vtli每一正向和負向的固定範圍（電壓界限）當中。也 就是，需要如圖4所示一抹除的電壓界限217和—寫入的 電壓界限218。因此，抹除單元群組215和寫人單元群组 2 16-般地分布’插人在抹除的電壓界限21 7和寫入的電 壓界限2 1 8之間。 電荷逃逸瑕巍是-種在寫人狀態中積聚於記憶單元“ 的漂浮閘FG中那些電荷，舉例來説，由於絕緣層中的亞 化從記憶單元21逃逸的現象。結果，臨限電壓數值川李 低’而記憶單元21的—部份往圖4中由—箭號八指示的方 向衍生（-單元群組216a)分布。電荷漸増瑕威是—種在 抹除狀態中電荷積聚於記憶冬元21的漂浮中的現 結果，記憶單元21的—部份往圖4中由—箭號b指赤 的方向衍生（一單元群組215a)分布。包含在單元群紐

裝 m -15- 2/ 5，a中那些兒憶單元2 i有一電荷漸增瑕疵，而包含在單 儿群組2、l6a中那些記憶單元21有一電荷逃逸瑕疵。 乂上述的現象當做前提，將再一次參照圖1描述資料比 較部分4。 貝料比車乂邵分4包括一包含參考電晶體ρ τ、κ丄^ ^丄 > ^考弘卵把群組（當做一參考元件群組），與一感應差別 放大器41(感應差別放大部分）。感應差別放大器“循序 2比較感應電壓與每-參考電壓，以獲得第-到第三比較 果並透過一資料輸出終端4 2輸出第一至第三比較結 果到一外部裝置。感應電壓是根據依照輸入位址從列解碼 =3X與行解碼器3 γ所選擇的記憶單元21讀取的資料獲 t ’然後並輸人到-拉上感應線SL。.參考電壓循序地經 由參考電晶體PT、RT、和打輸人到—拉上參考線。。” 拉上線指的是具有因經由一電阻器連接該線到一電源的 結果而升高的電壓之線。 參考電晶體PT是一寫入的參考電晶體，且用來判斷寫 入的臨限電壓參考數値（臨限電壓數値vt2)。在此範例 中，參考電晶體PT用來偵測記憶單元21的電荷逃逸瑕 ^參考電晶體-讀取的參考電晶體，且用來判斷 :取的臨限電壓參考數俊（臨限電壓數値vu)。在此範例 中，參考電晶體RT用來偵測記憶單元21的電荷逃逸瑕魏 和&己憶單元21的電荷漸增瑕心參考電晶體打是_抹除 的參考電晶體’且用來判斷抹除的臨限電 限電壓數値Vt3)。在此範例中，參考電晶體et用來偵(： 發明説明（14 記憶單元21的電荷漸增瑕疵。 裝置控制邏輯電路5偵測記憶體裝置1是否是在一超低 電力消耗模態中或在—正常電力消耗模態巾，且也藉由偵 測兒憶體裝置1是否是在一選擇模態或一非選擇模態中執 行記憶體裝置1的各種控制。 “ 、電荷損失補償控制邏輯電路6包括一資料儲存瑕疵偵測 4刀6 7 貝料重新寫入邵分6 8、和一最終位址儲存部 分69。資料儲存瑕疵偵測部分67循序地輸出控制訊號到 參考電晶體RT、PT、和ET6々控制閘CG，以便從感應差 別放大器41取得第一到第三比較結果，且根據第一到第 二比較結果偵測記憶單元2丨的資料儲存瑕疵。當偵測出 一記憶單元21有一電荷逃逸瑕疵時，資料重新寫入部分 6 8重新寫入資料到所偵測出的記憶單元2 i。最終位址儲 存邵分6 9儲存資料讀取運作所執行最終記憶單元2丨的位 址以偵測一資料儲存瑕疵。指示記憶體裝置丨是在選擇模 態中的一訊號經由一線6 6送出。 作 資料儲存瑕疵偵測部分6 7，舉例來說，依下列方式運 在一正常記憶體運作中從一記憶單元2〗讀取的資料與 從讀取的參考電晶體尺丁讀取的資料相比 爲-第-比較結果，其判斷如下，當由:記憶單元、= 常資料讀取所獲得的臨限電壓數値Vt比參考電晶體化丁的 臨限電壓數値（臨限數値vtl)低時，資料儲存瑕疵偵測部 分67判斷記憶單元21是在一抹除狀態中。當臨限電壓數 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 522400 A7 B7

値vt比參考電晶體RT的臨限電壓參考數値（臨限數値vu) 南時’資料儲存瑕疵偵測部分6 7判斷記憶單元2 }是在一 寫入狀態中。 第一比較結果是從記憶單元2 i所讀出的資料、和從寫 入的參考電晶體P T所讀出的資料獲得。當第一比較結果 疋寫入狀態而第二比較結果不是寫入狀態時；也就是，當 記憶單元21的臨限電壓數値…是在讀取的參考電晶體 <臨限數値Vtl、和寫入的參考電晶體ρτ之臨限數値vt2 心間時，資料儲存瑕疵偵測部分6 7判斷記憶單元2 i有一 電荷？逸瑕疵。當第一比較結果是寫入狀態且第二比較結 ，也是寫入狀態時，資料儲存瑕疵偵測部分6 7判斷記憶 單元2 1是在一正常資料儲存狀態中。： 第三比較結果是從記憶單元2丨所讀出的資料、和從抹 除的參考電晶體ET所讀出的資料獲得。當第一比較結果 是抹，狀態而第三比較結果不是抹除狀態時；也就是，當

早7G 2 1定在抹除狀態的一正常資料钱尨此热I 、舉例來説，在記憶體裝 、選擇週期中的_空白週 貝料鍺存瑕疵。在此説明

母I、或冒冤源打開期間，偵測一 -18- 522400 A7

非選擇週期”指記憶體裝置1未選擇爲 書中 、吓〜’舉例來 説，對—記憶單元21讀取 '寫入、或抹除正常資料的竭 期。L選擇週期"是記憶體裝置丨選擇爲，舉例來説，對— 圮憶單7L 2 1讀取、寫入、或抹除正常資料的週期。—"#

白週期"指在選擇週期中，在與—記憶單元21相關的正J 資枓謂取、正常資料寫人、正常資料抹除、或任何其他貪 憶體運作完成之後，而在與下—記憶單元21_相關的正， 資，取、正常資料寫入、正常資料抹除、或任何其㈣ :體運作開始之前的一週期。”正常記憶體運作”、”正1 資料寫入”、和”正常資料讀取，，指的是讀取資料、窝入j 料]抹除資料的正常記憶體運作，或執行不對一資料儲^ 瑕=執行之與一記憶單元相關的任何其他記憶體運作。1 資料重新寫入部分68可在，舉例來説，當記憶體 從超低電力消耗模態轉換到正常電力消耗模態/ 憶體裝置1進入超低電力消耗模態時，執行 < :田： 入運作。 貝竹菫新寫 存瑕疵偵測部分67在從記憶單元21讀取正常資 料k中斫之後、而在正常資料讀取再開始之前，開始一沐 料儲存瑕疵的偵測。資料儲存瑕疵偵測部分6 7 一 ° ^貝 儲存在最終位址儲存邵分6 9中的最終位址 时一買 的資料開始偵測。 °思單凡2 1 在電荷損失/增益記錄記憶體7_中，當偵測到一記 一 η與-電荷逃逸瑕H電荷漸增瑕料關的瑕^ = 資料儲存瑕疵資訊由電荷損失補償控制邏輯電路6儲疒，

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:何^貝失/增以憶體7和電荷損失補償 :二一記f資訊錯存部分。資料错存瑕疫資訊包括，： = 偵測出有—瑕疫的記憶單元21之位址，瑕疵； 月Λ年’月’天)和時間，與瑕疵的類型(舉例來說， 二或—電荷漸増瑕旬。資料儲存瑕戚資訊 其相似物，從一客尸;產：例如-資訊裝置或 過-特別的命令讀取?電=；；回時，從-外部裝置透 非揮發性mJ1己綠記憶體7可以是 非禪發資料寫人—次的任何記憶體。 位：監：邵分8包括—備援電容器8ι當成—備援電 二用以谷納供執行—背景窝入運作的電荷，和一位準監 :::(二率監控電路)82，用以監控備援電容器81的終 =疋否已經降低到-規定的電壓數値或更低。位準監 二壓備扠電容器81的終端電壓已降低到-規定的 :失1:; ，輸出一供應電壓下降偵測訊號到電荷 相失補債控制邏輯電路6的資料重新寫入部分“， 料重新寫入部分6 §接收供應雷厭’ 景窝入運作停止。 下降偵測訊號時控制背 轉貞測電路9運作如下。在-空白週期中，位址 轉^貞測電路9侦測一背景讀取運作，以偵測一電荷逃逸

Si:電荷漸增瑕癍完成。當位址轉移在資料讀取運作 :電：9二後一由位址轉㈣測零路9發現時，位址轉移偵 、$出一轉移谓測訊號到電荷損失補償控制邏輯電 ’以便控制電荷損失補償控制邏輯電路6停止背景運 -20- 本纸張尺度if财國國家標準(CNS) A4規格(210X297公 522400 A7

作。在此說明書中，一丨•呰旦·士 測一資料儲存Μ ^ ¥⑦躓取運作，，指的是執行來偵 此4:: 作。—，，背景寫入運作"和-,· 戚的運作。 k寫人♦料以便補償電荷逃逸瑕 圖5表示在圖1中顯示的電 铦π ^、u 私订楨失補償控制邏輯電-路6 ¥ 一種可仿效結構。如圖5所示，哈.和a、.火、 白、 ^ ^ XdL 私可才貝失補損控制邏輯售 G括一電荷損失補償控制邏輯 玫g i 』逆弭孩、6 0，一或閘邏輯f 和—活線電路63。換句話説，電荷損失補償控,， 邏輯電路6包括包含或閘邏輯♦久 、 ’ 輯"*路65和活線電路63的—聞 路。藉由間邏輯電路’當記憶體裝置i從非選 期切換到選擇週期時，可停止一背景讀取運作，而 兄憶體運作可立刻開始。用以從—外部裝置輸人—裝 ，訊號到記憶體裝置W -裝置選擇訊號線511，和^ 從一外邵裝置輸入一讀取訊號到記憶體裝置丨的一讀取致 能訊號線5 1 2，連接到裝置控制邏輯電路5的輸入。 首先將簡要地然後並詳細地描述有上述結構的記憶 置1之運作。 〜足衣 在記憶體裝置丨運作之前，積聚在每一記憶體元件（電晶 體）中的電荷監控爲一背景運作。當因爲菜些原因發現電 %仗A憶單元2 1的漂浮閘F G逃逸時，資料重新寫入到有 電荷逃逸瑕疵的記憶單元2 1，以便補償電荷的逃逸，也 就是，重新注入電荷（此寫入運作也稱爲一”更新運作,，）。 一電荷逃逸瑕疵的偵測不需要來自一外部裝置的任何運 作。電荷逃逸瑕疵可藉由當記憶單元2 1是在一等待狀能、

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或一非選擇狀態中時執 _北 士 古 丁 ㈢豕碩取運作，以高精確度和 呵逯度偵測。此資料讀s 一 喝取運作執行如下。來自每一記憶單 7L21的資料與來自讀取 ,^ ^ 爲取的參考電晶體RT之資料、和與來 自寫入的參考電晶體ρ τ σβ <為料相比較。當偵測到一記憶 早元21有一比讀取的參者兩 ^ 时體RT心臨限電壓數値vtl 更同、且比窝入的束杳兩曰 、 考包日曰mPTi臨限電壓數値Vt2更 低=臨限電壓數値VtB#，這個記憶單元Η可判斷爲有_ 電荷逃逸瑕疵。理由是如此的臨限電壓數値心不能夠存 在。上述私何逃逸瑕疵的偵測可在，舉例來説，下列週期 中執行。 首先η己隐單元2 1的電荷逃逸瑕戚的偵測可在記憶體 裝置1的非選擇週期期間執行。在此情況，記憶體裝置 1的非選擇週期需要足夠長以執行一背景讀取運作。因 此，在一超過所規定時間週期的非選擇週期中，用以偵測 一電荷逃逸瑕疵的一讀取運作在非選擇週期期間執行。 ’、、 记隐單元2 1的電荷逃逸瑕戚的偵測可在記憶單 7L 2 1的選擇週期中一空白週期期間執行。資料從記憶單 元21、寫入的參考電晶體ρτ、和讀取的參考電晶體尺丁讀 取‘彳貞測到一兄憶單元2 1有一比讀取的參考電晶體r τ 之臨限電壓數値更高、且比寫入的參考電晶體ρτ之^限 電壓數値更低的臨限電壓數値Vt時，這個記憶單元2 i可 判斷爲有一電荷逃逸瑕疵。理由是如此的臨限電壓數値 vt不能夠存在。 當如上所述偵測到一記憶單元2 1的電荷逃逸瑕疵時， -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 522400 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 資料依下列方式寫入到相同記憶單元2 1當成一更新運 作。當與一資料讀取運作相較，一資料寫入運作需要更大 量的能量且花更多時間。因此，執行一背景資料寫入運作 是困難的。 然而，電荷逃逸瑕疵發生的頻率非常低，而因此需要一 背景資料窝入運作以補償的頻率也非常低。因此，資料可 在一記憶體裝置1確定是在一非選擇狀態中、且其長到足 以執行一寫入運作以補償記憶單元2 1的電荷逃逸瑕戚之 週期中寫入。背景更新運作可在記憶體裝置1進入到超低 電力消耗模態、或從超低電力消耗模態返回到正常電力消 耗模態時的片刻，藉由執行一寫入運作實現。在此π片刻” 是大約幾微秒。 ： 在電荷逃逸瑕疵透過資料重新寫入運作補償之後，一指 示補償了電荷逃逸瑕疵的旗標可寫入在記憶體裝置1的電 荷損失/增益記錄記憶體7 (EEPROM區域）中。這樣子，當 使用記憶體裝置1的一種產品，例如一資訊裝置或其相似 物，由於瑕疵從客户送回時，取得在電荷逃逸瑕疵和實際 使用中發生的瑕疵之間的相互關聯之某些資訊是可能的。 除此之外，記憶體裝置1基本上不應該產生任何電荷逃逸 瑕疵。從包括旗標的電荷損失/增益記錄記憶體7，取得實 際使用中電荷逃逸瑕疵發生的頻率也是可能的。根據這個 資訊，可敘述記憶體裝置1的眞-實資料儲存特性，其導致 實現仍有較高可靠度的裝置之實際知識的累積。 依照上述背景寫入運作的方法，寫入資料的電力需要從 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)

裝 瓢 522400 五 A7 B7 、發明説明（21 ) 一記憶體系統（包括記憶體裝置1 )供應。在某些類型的記 憶體系統中，與正常記憶體運作期間不同位準的電力於背 景寫入運作期間（舉例來説，在超低電力消耗模態期間）供 應到記憶體裝置1。更特別地，某些類型的記憶體系統在 背景寫入運作期間可能是在一低電力供應模態中。在這樣 的情況中，無法從記憶體系統供應額外的電力。爲了要在 如此的運作情況下對一有缺陷的記憶單元2 1執行一背景 寫入運作，可提供一電能聚積部分（備援電容部分）供寫入 資料。特別地，備援電容部分可以是記憶體裝置1中用以 積聚電荷的備援電容器8 1 (圖1 )。在一正常記憶體運作期 間，電荷積聚在備援電容器8 1中。舉例來説，當記憶體 系統進入超低電力消耗模態、且記憶體裝置1也進入超低 電力消耗模態時，備援電容器8 1中的那些電荷保持累積 而不放電。當記憶體裝置1執行記憶單元2 1的電荷逃逸瑕 疵之偵測當成一背景運作、或執行對偵測出有電荷逃逸瑕 戚的記憶單元2 1執行一、背景寫入運作時，可使用積聚在 備援電容器8 1中的電能。 到目前爲止，已描述了電荷逃逸瑕疫。在一抹除狀態中 記憶體裝置1的記憶單元2 1之漂浮閘中電荷數量的增加也 發生電荷漸增瑕疵。由於通常不能從一快閃EEPROM類型 記憶體裝置1選擇地抹除一記憶單元2 1，因此補償一這樣 的瑕疵是不可能的。儘管如此t當記憶單元2 1的臨限電 壓數値是在讀取的參考電晶體RT之臨限電壓數値Vtl(圖 4)、和抹除的參考電晶體ET之臨限電壓數値Vt3(圖4)之 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝 訂 間時’可偵測出這樣的瑕疵。電荷漸增瑕疵，以及電荷逃 逸瑕疵，是指示記憶體裝置〗的可靠度惡化之參數。如上 所述電荷漸增瑕疯不能夠補償，但可記錄電荷漸增瑕疫上 的貝訊。當使用記憶體裝置J的—種產品，例如—資訊裝 置或其相似物，從客户送回時，知道是否發生了電荷漸增 瑕疵是可能的。這當成一參數對改良記憶體裝置〗的生2 程序是彳艮有用的。 以下，將參照圖1到9循序地詳細描述記憶體裝置丨的 作。 Έ假设了記憶體裝置1在記憶體系統的請求時進入一超 低電力消耗模態。通常，記憶體裝置丨經由一控制輸入終 端5 1由記憶體系統控制進入到超低電力消耗模態。在此 時，裝置控制邏輯電路5使記憶體裝置丨進入超低電力消 耗模態之内，且也經由一線52輸出一開始訊號到電荷損 失補償控制邏輯電路6，以開始電荷逃逸瑕疵和電荷漸增 瑕疵的偵測。此開始訊號的輸出運作也通知電荷損失補^ 控制邏輯電路6 ,記憶體裝置丨已經置入到超低電力消= 模態。在收到開始訊號時，電荷損失補償控制邏輯電路^ 立刻從記憶單元陣列2開始一背景讀取運作。這個運作將 參考圖6更詳細地描述。 ' 圖6是説明圖1中顯示的記憶體裝置i之運作的時序圖。 如圖6所顯tf，當一開始訊號5 從線5 2輸入時，電^損 失補償控制邏輯電路6開始電荷逃逸瑕疵和電荷漸二 的偵測。更特別地，電荷損失補償控制邏輯電路6 ::= -25-

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RT、和ET的三條選擇線61，以便偵測電荷逃逸瑕疵和兩 荷漸增瑕痴。 ％ 開始訊號5 2 1時開始產生一内部位址。電荷損失補償# 邏輯電路6也循序地選擇分別供連接到參考電晶體p / 更詳細地，電荷損失補償控制邏輯電路6經由線Μ輸出 所產生的内部位址到列解碼器3 X和行解碼器3 γ，萨此严 1己憶單元陣列2開始一背景讀取運作。當背景讀取運作開 始時’電荷損失補償控制邏輯電路6經由選擇線6 1循序地 選擇參考電晶體ΡΤ、ΕΤ、和化丁。選擇的順序是不重^ 的’但在此處依抹除的參考電晶體ΕΊΓ，寫入的參考電晶 體ΡΤ、和讀取的參考電晶體RT的順序選擇。關於從=二 差別放大器4 1輸出的資料，一數値"1.”指示抹除，而一 ^ 値” 0 ··指示寫入。 在圖中6，當產生了内部位址且循序地選擇了參考電曰日 體ET、PT、和RT時，電荷損失補償控制邏輯電路6使用曰 抹除的參考電晶體ET獲得一數値，，〇，，讀數、使用寫入的 參考電晶體P T獲得一數値” 1 "讀數、使用讀取的參考電晶 體RT獲得一數値"〇，·讀數。發現在圖6中顯示的記憶單元 21有一電荷逃逸瑕疵。當記憶單元21是在正常資料儲存 狀態中時，來自一資料輸出線43的資料使用抹除的參考 電晶體E T有一數値” 〇 ”讀數、使用寫入的參考電晶體p 丁 有一數値”0”讀數、使用讀取的—參考電晶體尺丁有_^値 π 〇 ’’讀數。 ^ 當未發現電荷逃逸瑕疵或電荷漸增瑕疵時，電荷損失補 •26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

裝 訂 B7 五、發明説明（24 控制邏輯電路6執行-自動増量以便產生下 、 址。因此，在記憶單元陣列2中的所有記内部位 掃描，以便確定其資料儲存狀態是否是正循序地 當發現-電荷逃逸瑕戚時，電荷損失c陷的。 6可或者進入到一背景重新寫入運；==輯電： ，的記憶單元21之位址，以便背景寫入運；π 备時間執行。通常，寫入運作需要電力 ^ 广1的漂浮_。舉例來説，在蜂巢二 物的记憶體系統中，供應電力的負載可能是過大的。 “個記憶體系統進入到超低電力消耗模態時，必要位準 :電未供應到記憶體裝置1。•了要處理如此的情 形’电力可以下列三種方法供應。· 依照第-種電力供應方法（圖6中的運作狀態範，記 憶體裝置1有包括備援電容器81的一内建備援電容部分。 一背景寫入運作使用來自備援電容器8丨的電力執行。沐 而，當背景寫入運作繼續時，備援電容器81的終端電壓 減低。終端電壓的位準由位準監控部分（位準監控電 路）82監控。當電容器81的終端電壓變成_規定數値或更 低時，位準監控部分82經由一線83輸出_指示位準減低 的訊號到電荷損失補償控制邏輯電路6。因此，電荷損失 補償控制邏輯電路6受通知備援電容器8丨的終端電壓之減 低。然後，位準監控部分8 2控制電荷損失補償控制邏輯 電路6停止背景寫入運作。 依照第二種電力供應方法（圖6中的運作狀態範例2 )，一 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 522400 A7 B7 五、發明説明（25 背景寫入運作在該背景窝入運作可能之一週期期間執行， =例來説，當記憶體裝置1從超低電力消耗模態返回到正 常電力消耗模態的片刻，使用電荷損失補償控制邏輯電路 6中的取終位址。當記憶體裝置〗從超低電力消耗模能返 回到正常電力消耗模態時，通常需要提供記憶體裝置^j — 2遲時間週期以穩定返回。在延遲時間週期當中，可執行 背景寫入運作’而以電力的角度來看對應用在記憶體系、: (包括記憶體裝置1 )上的供應電力沒有請，因爲記憶髀 系統的電力供應在此週期中有一正常電力供應能力。〃 依照第三種電力供應方法，有資料儲存瑕疵的記憶單元 2 1之位址如上述儲存在電荷損失補償控制邏輯電路6中。 與圖6中的運作狀態範例2不同，當記:憶體裝置1進入到超 低電力消耗模態時，執行背景寫入運作。通常，爲”己憶 體系統的穩定運作，除了在—定的延料間㈣後之^ 在記憶體系統進人超低電力消耗模態時的片刻記憶體系統 的電力供應能力不減低。使用這個延遲時間週期，可 背景寫入運作。 在背景寫人運作依任何上述方法執行之後，關於記憶單 元21的—記錄可保存如下。當至少偵測到電荷逃逸瑕疫 和電荷漸增瑕財之—時，電荷損失補償_邏輯電路6 儲2資料儲存瑕戚資訊，舉例來説，有資料儲存瑕巍的記 憶早TC2 11位址和電荷儲存瑕疵的類型（舉例來説，電荷 逃逸瑕疫及/或電荷漸增瑕戚），在電荷損失/増益記錄記 憶體7中。當使用記憶體裝置1的-種產A，例如一資訊 -28-

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裝置或其相似物’從客户送回時，可藉由-外部裝晋使用 -特別的命令讀取資料儲存瑕施資訊。以置使用 線tunr荷漸增瑕截情況中，來自資料輸出 7 、/料，使用抹除的參考電晶體ET有一數値，，〇" 4 ;、使用寫入的參考電晶體打有-數値”"讀數、而使: ;:二參Γ :晶體RT有—數値，T讀數。電荷漸增瑕疵 ΓΓ ，不能夠藉由重新寫人資料補償。理由 疋由於快閃EEPR⑽類型記憶體裝置r只允許在-吃憶^ 的：料以：整批的方式抹除，所以電荷不能夠強: 二任思记憶早721移除。然而，儲存在電荷損失/增 盈記錄記憶體7中電荷漸增瑕疵的發生之資訊，可在稍後 依上述的方式使用。 · 當尤憶體裝置1在-旦從超低電力消耗模態返回到正常 :力消耗板怨（後’ $入到—深度電力了降模態而不中斷 體裝置1的電力供應時，運作可由執行先前的背景資 料碩取運作t最終記憶單元2 1開始。或者，運作可由緊 2在最終記憶單元2 1之後的一記憶單元2 1開始。爲了要 兵現k個，一工作隨機存取記憶體區域提供在電荷損失補 償控制邏輯電路6中，而最終位址儲存在該工作隨機存取 :憶體區域中。儲存的内容不抹除，除非記憶體裝置“勺 電力供應關掉。當記憶體裝置1再一次進入到超低電力消 耗模怨時，讀取儲存在工作隨機存取記憶體區域（也就 是’最終位址）中的内容，且用以偵測電荷逃逸瑕疫和電 何漸增瑕疫的讀取運作可由在最終位址的最終記憶單元 -29- 本紙張尺度適财@ ®規格(21〇X 297公釐)

裝 瓢 522400 A7 B7 五、發明説明（27 ) 2 1開始。 取代使用工作隨機存取記憶體，可使用一 EEPROM類型 記憶單元。在此情況，即使在記憶體裝置1的電力供應關 閉之後，儲存最終位址是可能的。因此，用以偵測電荷逃 逸瑕痴和電荷漸增瑕症的讀取運作可由在最終位址的最終 記憶單元2 1開始，而不管記憶體裝置1的電力供應是否是 開或關。 除了在超低電力供應模態期間運作，背景寫入運作可在 記憶體裝置1的非選擇週期中執行。當記憶體裝置1的非 選擇週期超過一規定的時間週期時，記憶體系統（包括記 憶體裝置1 )進入一不需要記憶體裝置1的模態，並因此判 斷可執行背景寫入運作而沒有問題。因此，記憶體系統致 能背景寫入運作。 在這個週期期間，除了執行背景寫入運作之外，可偵測 電荷逃逸瑕疵和電荷漸增瑕疵。當記憶體裝置1對電荷逃 逸瑕疵或電荷漸增瑕疵執行一偵測運作時、或執行一背景 寫入運作時進入一選擇狀態，記憶體裝置1需要立刻返回 到正常記憶體運作模態。爲了要實現這個，當裝置控制邏 輯電路5偵測到記憶體裝置1是在一選擇狀態中時，裝置 控制邏輯電路5立刻輸出一指示偵測到記憶體裝置1是在 選擇狀態中的訊號，到電荷損失補償控制邏輯電路6。 在電荷損失補償控制邏輯電路6的内部電路配置如圖5 所示的情況中，記憶體裝置1可立刻回到正常記憶體運 作。當記憶體裝置1返回到一只能由裝置控制邏輯電路5 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 522400 A7 B7 五、發明説明（28 ) 處理的命令輸入模態時，當命令輸入由裝置控制邏輯電路 5處理時可由電荷損失補償控制邏輯電路6停止背景運 作0 這個運作將參照圖7詳細地描述。它假設了在圖7的週 期D中，記憶體裝置1執行一背景寫入運作，以補償記憶 單元2 1的電荷逃逸瑕疵。在此時，假設一裝置選擇訊號 和一讀取訊號是致能的。因此，記憶體裝置1應該立刻停 止背景運作並執行正常資料讀取。這藉由包括或閘邏輯電 路6 5和活線電路6 3的閘邏輯電路實現。當裝置選擇訊號 變成致能的、且讀取訊號變成致能的時，應該立刻反致能 一背景致能線6 4 (圖5 )。然而，背景致能線6 4由複雜的邏 輯電路組成，而因此即時地反致能背·.景致能線6 4而不影 響記憶體裝置1的運作實際上是不可能的。因此，在圖7 的週期E中，背景致能線6 4即使在非選擇週期結束之後， 保持是致能的一固定的時間週期。一直接讀取訊號是從記 憶體裝置1的選擇訊號和讀取致能訊號產生的，且直接讀 取訊號直接地輸入到讀取的參考電晶體R T。活線電路6 3 允許記憶體裝置1立刻返回到正常記憶體運作。在週期F 中，當電荷損失補償控制邏輯核心6 0當成一背景控制電 路完全地穩定時，來自背景致能線6 4的訊號進入到一反 致能狀態，而參考電晶體P T、E T、和R T的選擇線6 1現 在由一控制電路控制以執行正常衷置控制。 在上述運作中，記憶體裝置1可即時地從一背景運作轉 換到正常記憶體運作。當記憶體裝置1返回到正常資料讀 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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、發明説明（29 取時’需要額外地提供如上述的活線電路6 3。當記憶體 裝置1返回到正常記憶體運作的任何其他類型時，不特$ 而要活線電路6 3。理由是除了資料讀取之外的正常記憶 體運作之其他類型，舉例來説，資料寫入、資料抹除、^ 狀態讀取，全部由記憶體系統使用一命令執行。命令由用 以執行正常裝置控制的一裝置控制器接收，其與電荷損失 補仏控制邏輯電路6是分開的。裝置控制器分析命令並執 行下一運作（抹除、寫入、或其相似者）。這個運作需要一 固定的時間週期。因此，不特別需要用以即時地切換參考 電晶體的運作到正常記憶體運作模態的任何特別活線電 6 3 ° 在圖7中，” p v ”指的是程式確認。： 在圮憶體裝置1有一非常長的資料讀取週期（舉例來説， 約數十微秒）的情況中，雖然記憶體裝置2丨大體上不在正 常資料讀取完成之後運作，當與讀取的參考電晶體、 S與寫入的參考電晶體PT、和當與抹除的參考電晶體E丁 相比較時，讀取在每一記憶單元21中的資料。這個^作 將以圖8中的時序圖描述。 如圖8所示，位址在點G轉換。在之後，裝置選擇線 51:和讀取致能線512變成致能的。在圖8的週期，資 料讀取在記憶體裝置丨内部執行。資料讀取的週期時間是 數十微秒，然而資料讀取所必_需的週期是數百毫微秒 (nanosecond)。因此，資料讀取在記憶體裝置i中比圖8的 週期Η所顯示的週期時間更短的時間週期中完成。在資 522400 A7 B7 五、發明説明（3〇 ) 讀取完成之後的一空白週期中，執行了用以偵測一記憶單 元2 1的電荷逃逸瑕疵或電荷漸增瑕疵的背景讀取運作。 位址轉移偵測電路9偵測資料讀取運作週期（資料讀取週 期）結束。當在資料讀取運作週期之後位址轉移偵測電路 9偵測出位址轉移時，背景運作停止（圖8中的點丨）。 在正常資料讀取完成之後的一閒置週期K期間，執行用 以補償電荷逃逸瑕疵的一背景寫入運作（圖8中的週期 J)。與讀取運作不同，窝入運作最好在相同資料讀取週期 中完成。因此，需要採用一種當背景寫入運作所必需的週 期比間置週期K更長時，禁止背景寫入運作的演算法。 如上所述，依照本發明，當記憶單元21的臨限電壓數 値是在讀取的參考電晶體RT之臨限電壓數値、和寫入的 參考電晶體PT之臨限電壓數値之㈣，電荷損失補償控 :邏輯電路6判斷記憶單元21有_電荷逃逸瑕疫。當記憶 早⑶的臨限電壓數値是在讀取的參考電晶Μτ之臨限 電壓數値、和抹除的參考電晶體„之臨限電壓數値之間 時，電荷損失補償控制邏輯電路6也判斷記憶單元“有― 瑕：。因此，電荷逃逸瑕戚可清楚地與電荷漸增 測，舉例來説，記憶：121=存，高度精確债 電荷漸增瑕疵。有—電荷逃逸瑕戚或- 寫入運作的非選擇週期時(舉例來説二置一背景 非選擇週期中，週期相是㈣長的時），-重新寫= * 33 - 522400 A7 B7 五、發明説明（31 ) 運作可對有電荷逃逸瑕疵的記憶單元2 1執行。以這種方 式，可獲得對背景重新寫入運作一難以取得的時間週期。 當記憶體裝置1有一夠長的運作週期時間來對記憶體裝置 1執行一背景寫入運作、且當正常資料讀取由記憶體裝置 1執行時，可對有電荷逃逸瑕疵;的記憶單元2 1執行一重新 寫入運作。以這種方式，可獲得背景重新寫入運作難以取 得的時間週期。在記憶體系統正在執行正常資料讀取而用 以操作記憶體裝置1的週期時間夠長的情況中，可在從記 憶體裝置1的正常資料讀取完成之後，執行用以偵測電荷 逃逸瑕症和電荷漸增瑕疵》的背景讀取運作。以這種方式， 可有效率地執行背景讀取運作。 如上所述，依照本發明，一資料儲存瑕疵是根據從一記 憶單元所讀取的資料、與從讀取的參考元件、寫入的參考 元件、和抹除的參考元件之每一者所讀取的資料間之比較 結果偵測的。因此，可清楚地彼此區別電荷逃逸瑕疵和電 荷漸增瑕疵。如此，可實現高度可靠的資料儲存，而完全 不需要積聚大量實際知識。 依照本發明，一資料比較部分可使用一參考元件群組和 一感應差別放大部分容易地且令人滿意地組成。 依照本發明，具有異常或瑕疵的資料儲存特性之記憶單 元，是使用一讀取的參考元件和一寫入的參考元件偵測 的。因此，可以高精確度偵測一-電荷逃逸瑕疵。 依照本發明，具有異常或瑕疵的資料儲存特性之記憶單 元，是使用一讀取的參考元件和一抹除的參考元件彳貞測 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 522400 A7 B7 五、發明説明（32 ) 的。因此，可以高精確度偵測一電荷漸增瑕疵。 依照本發明，當記憶體裝置打開時，可檢查資料儲存是 否正常地執行。通常當記憶體裝置打開時，提供給記憶體 系統一延遲週期以穩定的開始。這個延遲時間週期可用來 執行一背景資料重新寫入運作。因此，可確定獲得背景重 新寫入運作一難以取得的時間週期。在記憶體裝置的一非 選擇週期、和當從記憶單元執行正常資料讀取的一空白週 期期間，也可偵測資料儲存瑕疵。 依照本發明，當一記憶單元有電荷逃逸瑕疵*時，資料可 重新寫入到記憶單元以補償瑕疵。 當記憶體系統從一超低電力消耗模態返回到一正常電力 消耗模態時，通常提供了一延遲週期給記憶體系統以穩定 的返回。依照本發明，此延遲週期用來執行一背景資料重 新寫入運作。因此，可確定獲得背景重新寫入運作一難以 取得的時間週期。 當記憶體系統進入到超低電力消耗模態時，通常提供了 一延遲週期給記憶體系統以穩定的返回。依照本發明，此 延遲週期用來執行一背景資料重新寫入運作。因此，可確 定獲得背景重新寫入運作一難以取得的時間週期。 依照本發明，記憶體裝置具有一内建的備援電容部分， 例如一電容器，以獲得在超低電力消耗模態中執行一背景 運作所必需的能量。如此，獲得41定的背景運作，且可延 長執行穩定的背景運作之時間週期。 依照本發明，當供應電壓降低到一規定的數値或更低 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 522400 A7 B7 五、發明説明（33 ) 時，資料重新寫入運作停止。因此，可更穩定地執行資料 重新寫入運作。 依照本發明，關於有電荷逃逸瑕戚或電荷漸增瑕戚的記 憶體之資訊儲存爲記象資訊。一記錄資訊儲存部分可使用 只允許資料寫入一次的專用記憶體組成。藉由稍後從記錄 資訊儲存部分移除該資訊，可獲得對發展仍有較高可靠度 的裝置是很重要的資訊（舉例來説，參數）。 依照本發明，當用以偵測電荷逃逸瑕戒或電荷漸增瑕液 的背景讀取運作中斷時，所掃描的最終記憶單元之位址資 訊儲存在，舉例來説，一工作隨機存取記憶體區域。當允 許背景運作再次執行時，背景運作要開始的記憶單元之位 址是根據該資訊決定的。因此，可執行一有效率的背景讀 取運作。當執行用以偵測電荷逃逸瑕戚或電荷漸增瑕麻的 背景讀取運作時關閉電源，位址掃描資訊儲存在，舉例來 説，一 EEPROM區域。當電源再次打開，而背景讀取運作 再開始時，直到先前的背景讀取運作之位址掃描資訊可從 EEPROM區域讀取，且讀取運作由先前的背景讀取運作結 束的位址開始。因此，可執行一有效率的背景讀取運作。 在上述範例中，描述了一非揮發性半導體記憶體裝置。 一依照本發明的非揮發性半導體記憶體裝置可容易地合併 到一資訊裝置中，舉例來説，例如一蜂巢式行動電話或一 電腦，以便提供本發明的效果。-舉例來説，如圖9所示， 一資訊裝置1 0 0可包括一資訊記憶體部分，舉例來説，例 如一隨機存取記憶體或一唯讀記憶體（舉例來説，快閃記 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 五、發明説明（34 ) 憶體），一控制輸入部分，一顯示部分以顯 恭或-資訊處理結果，，舉例來説，例如一液的螢 置，和一中央處理器（中央處 叫”、不裝 資訊記憶體部分讀取資訊或寫# 4處理器藉由對 處理執行各種類型之資訊 择乂 運作），或在從控制輸入部分收到-控制指令 時根據-規足的資訊處理程式或其資料傳送資料。在此情 況’依照本發明的非揮發性半導體記憶體裝置可容易地使 用在資訊記憶體部分中。 對熟知該項技藝人士是顯而易見且可輕易地完成的各種 其他修改，將不脱離本發明的範疇和精神。因此，在此處 所附加的申請專利範圍之範_不打算限制在此處陳述的説 明，而是要廣義地解釋申請專利範圍 -37-

Claims (1)

1. ^22400 A8 B8

   =非揮發性半導11記憶體以，用以允許對複數値 2發性記憶單元的資料寫人運作、資料讀取運作禾 貝料抹除運作，該非揮發性半導體記憶體裝置包本. -資料比較部分，用以輸出：—第一比較結： 比較從複數記憶單元的每—個所讀取的資料和使用一 供讀取的參考元件所讀取之資料獲得）、-第二比較, 果（藉由比較從複數記憶單元的每—個所讀取的資料γ 和從-供寫入的參考元件所讀取之資料獲得）和—第三 =較結果(藉由比較從複數記憶單元的每一個所譆取的 貝枓和從-供抹除的參考元件所讀取之資料獲得）；和 -資料儲存瑕爛部分，用以根據從資料比較部分 :的：一、弟-和第三比較結果’偵測在複數個 尤憶早疋中之一記憶單元的資料儲存瑕疵。 如申請專利㈣p項之非揮發性半導體記憶體裝置， 其中資料比較部分包括： 參考元件群組，包含讀取的參考元件寫入的參考 元件、和抹除的參考元件；和 一感應差別放大部分，在該部分的_輸人端連接到 EEPROM類型的複數個記憶單元的每―記憶單元，且在 該邵分的其他輸入端也連接到參考元件群组。 3.如申請專利範圍第i項之非揮發性半導體記憶體裝置， 其中當複數個記憶單元中的_記憶單元之臨限電壓數 値是在1#取的參考元件之臨限電壓數値和冑入的參考 元件之臨限電壓數俊之間時，資料儲存瑕痴偵測部分

   裝

   線 -38-

   A8

   6 !=記憶單…電荷逃逸瑕戚。 其中卷％#非揮發性半導體記憶體裝置， 値是在4敌6 =*隐早70中的—記憶單元之臨限電壓泰 元件之=1參考元件之臨限電壓數値和抹除的參4 判斷兮、限電壓數値之間時，資料儲存瑕疵偵測部为' 如t死憶單元有一電荷漸增瑕疫。 其第1項之非揮發性半導體記憶體裝置， 憶單irt j部分至少在下列中之在每1 每1憶單：：擇週ΐ:—空白週期中而同時拔 剛資料錯存Γ戚Γ正"貪料讀取和當電源打開時，债 專利範圍第2項之非揮發㈣導體記憶體裝置， 値心複數個記憶單元中的一記憶單元之臨限電壓塞 :在碩取的參考元件之臨限電壓數値和寫入的 =之臨限電壓數値之間時，資料错存瑕施偵測部 7判斷孩記憶單元有一電荷逃逸瑕疵。 复击Η專利範圍第2項之非揮發性半導體記憶體裝置， ::β當複數個記憶單元中的一記憶單元之臨限電壓象 t疋在讀取的參考元件之臨限電壓數値和抹除的參考 兀件之臨限電壓數値之間時，資料儲存瑕㈣測部分 判斷該記憶單元有一電荷漸增瑕疵。 8.如申請專利I!圍第6項之非揮發性半導體記憶體裝置， 其中當複數個記憶單元中的一記憶單元之臨限電壓· 値是在讀取的參考元件之自限電壓*値和抹除的參為

   裝

   39

   工件之臨限電壓數値之間時，資料儲存瑕疵偵測部分 判斷該記憶單元有一電荷漸增瑕疵。 9·如申請專利範圍第8項之非揮發性半導體記憶體裝置， ^步包含一記錄資訊儲存部分，用以儲存對應於電 荷逃逸瑕疵的記憶單元資訊和對應於電荷漸增瑕疵= 記憶單元資訊作爲記錄資訊。 噙申叫專利範圍第3項之非揮發性半導體記憶體裝置， 其中*複數個4己憶單元中的一記憶單元之臨限電壓數 値是在讀取的參考元件之臨限電壓數値和抹除的參考 元件之臨限電壓數値之間時，資料儲存瑕疵儉測部分 判辦该記憶單元有一電荷漸增瑕戚。 U·如申請專利範圍第！ 〇項之非揮發性半導體記憶體裝 置’進一步包含一記錄資訊儲存部分，用以儲存對應 於私％逃逸瑕魏的記憶單元資訊和對應於電荷漸增瑕 戚的記憶單元資訊作爲記錄資訊。 12·如申清專利範園第3項之非揮發性半導體記憶體裝置， 進一步包含一資料重新寫入部分，用以當複數個記憶 單元中的一記憶單元有電荷逃逸瑕疵時，對該記憶單 元執行一資料重新寫入運作。 lj•如申請專利範圍第1 2項之非揮發性半導體記憶體裝 置，其中資料重新寫入部分在記憶單元從一超低電力 消耗模態返回到一正常電力消耗模態時，執行資料重 新寫入運作。 14·如申請專利範圍第！ 2項之非揮發性半導體記憶體裝 -40 - 本紙張尺度適财國國家標準(CNS) A俄格(210X297公董)

   置’其中資料重新·寫入部分在記憶體裝置進入到超低 %力消耗模態時，執行資料重新寫入運作。 •如申請專利範圍第1 4項之非揮發性半導體記憶體裝 置’其中資料重新寫入部分在記憶體裝置進入到超低 %力消耗模態時，藉由從一備援電容部分供應電力執 行資料重新寫入運作。 16·如申請專利範圍第1 5項之非揮發性半導體記憶體裝 g ’進一步包含一供應電壓監控部分，用以當從備援 電容邵分供應的電力變成一所規定的位準或更低時， 輸出一寫入停止訊號以停止資料重新寫入運作。、 17·如申請專利範圍第i項之非揮發性半導體記憶體裝置， 進一步包含一最終位址儲存部分；用以儲存複數個記 憶單元中一最終記憶單元的最終位址，資料讀取運作 對其執行以偵測資料儲存瑕疵， 其中資料儲存瑕疵偵測部分使用儲存在最終位址儲存 邵分中的位址，藉由，使用最終位址執行資料讀取運作 重新開始資料儲存瑕疵的偵測。 18. —種使用如申請專利範圍第1項之非揮發性半導體記憶 體裝置的資訊裝置，用以偵測一記憶單元的一資料儲 存瑕疫。 -41 - 本紙張尺度適用tS S家標準見格(210X297公爱)