CN103811068A - 非易失存储器的擦除方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非易失存储器的擦除方法，包括以下步骤：接收对被选中的存储单元进行擦除操作的指令；判断存储器中所有存储单元的阈值电压是否小于目标阈值电压，若是，则进行下一步骤，反之，则对所述存储单元进行预编程操作，所述所有存储单元包括存储中被选中的存储单元和未被选中的存储单元；对所述存储单元进行修复操作，并重复前一步骤。本发明还提供了一种实现前述方法的非易失存储器的擦除一通。本发明的非易失存储器的擦除方法及系统，能够对存储器中所有的存储单元进行过擦除验证，避免擦除操作时因为存在过擦除存储单元而造成漏电流的情况。

Description

非易失存储器的擦除方法及系统

技术领域

本发明涉及半导体存储器技术领域，特别是涉及一种非易失存储器的擦除方法及系统。

背景技术

存储器中存在着两种基本存储单元，擦除存储单元（erase cell）和编程存储单元（program cell），也即“1”和“0”，因此对应也就存在着擦除和编程这两种存储器单元的基本操作。其中，将“0”变为“1”的过程，称为擦除；反之称为编程。

传统的存储器擦除原理如下：首先对需要进行擦除操作的目标逻辑块（block）进行Pre_PGM（预编程）操作，目的是将所有的存储单元都编程为同样的“0”状态存储单元，也即高阈值状态。Pre_PGM操作是否完成的判断依据是所有cell是否通过PV验证（编程验证）。当PV验证通过后，结束Pre_PGM操作，进入erase pulse（擦除脉冲）开始擦除操作。第一个擦除脉冲到来，对已经进行了Pre_PGM的存储进行擦除。紧接着进行OEV1（过擦除验证）操作，目的是对可能存在的被过擦除了的阈值低于0V的“1”存储单元进行一次较弱的编程，将其阈值推到0V以上。下一步是EV（擦除验证）操作，如果不过，则再次进行擦除，第二个擦除脉冲到来，如此循环往复，直到EV通过或者erase counter达到最大数，而后跳出循环，进行OEV2操作。OEV2和OEV1相似，目的是进一步推高“1”存储单元的阈值以消除亚阈值导通漏电。至此，完成了对目标块的擦除操作。

在前述存储器擦除的实际应用中，在对选中的存储单元进行擦除操作时，其余未被选中的存储单元也会受到一个较弱的擦除效应，那么在其余未被选中的存储单元中就有可能会存在大量过擦除的存储单元（Over ErasedCell）。这样当对目标存储单元进行擦除操作时，这些未被选中的过擦除存储单元就会存在较大漏电流，这不仅会影响Pre_PGM的速度，严重时甚至会造成Pre_PGM无法完成，从而无法继续进行擦除操作。

发明内容

本发明提供一种非易失存储器的擦除方法及系统，能够解决在擦除操作时因为存在过擦除存储单元而造成漏电流的情况。

为了解决上述问题，本发明公开了一种非易失存储器的擦除方法，包括以下步骤：

接收对被选中的存储单元进行擦除操作的指令；

判断存储器中所有存储单元的阈值电压是否小于目标阈值电压，若是，则进行下一步骤，反之，则对所述存储单元进行预编程操作，所述所有存储单元包括存储中被选中的存储单元和未被选中的存储单元；

对所述存储单元进行修复操作，并重复前一步骤。

进一步地，所述目标阈值电压的取值为：

正常擦除状态下阈值电压范围的最小值。

进一步地，所述目标阈值电压的取值为：

避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值。

进一步地，所述目标阈值电压的取值为：

避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值加上弹性值，所述弹性值取值范围为0.1V至0.2V之间。

进一步地，所述目标阈值电压的取值为0.4V或0.6V。

进一步地，所述判断存储单元的阈值电压是否小于目标阈值电压包括：

选择一个参考存储单元，所述参考存储单元的阈值电压为目标阈值电压，并给该存储单元的字线施加一个参考电压，获得预定的参考电流。

给待校验的各存储单元的字线施加一个正电压，得出该待校验存储单元中的测量电流，其中，该正电压的值与所述给存储单元的字线施加的参考电压的值相同。

比较参考电流和测量电流，若测量电流大于参考电流，则存储单元的阈值电压小于目标阈值电压，反之，则大于等于目标阈值电压。

进一步地，所述修复操作为对所述存储单元进行编程操作，所述编程操作中的编程电压根据存储单元当前的阈值电压和正常阈值电压确定。

本发明还公开了一种非易失存储器的擦除系统，包括：

指令接收模块，用于接收对被选中的存储单元进行擦除操作的指令；

校验模块，用于判断存储器中所有存储单元的阈值电压是否小于目标阈值电压，若是，则通知修复模块进行修复操作，反之，则对所述存储单元进行预编程操作，所述所有存储单元包括存储中被选中的存储单元和未被选中的存储单元；和

修复模块，用于对所述存储单元进行修复操作，并通知校验模块再次校验。

进一步地，校验模块包括：

目标阈值电压设定子模块，用于设定目标阈值电压，所述目标阈值电压根据如下至少一种方式确定：

正常擦除状态下阈值电压范围的最小值；

避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值；

避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值加上弹性值，所述弹性值取值范围为0.1V至0.2V之间。

进一步地，所述校验模块包括：

电压施加子模块，对参考存储单元及各存储单元施加电压；

电流测量子模块，对参考存储单元的参考电流及各存储单元的测量电流进行测量；

比较子模块，对参考存储单元中产生的参考电流及各存储单元的测量电流进行比较；若测量电流大于参考电流，则存储单元的阈值电压小于目标阈值电压，反之，则大于等于目标阈值电压。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明的非易失存储器的擦除方法及系统通过在预编程操作之前进行预过擦除验证的操作，通过此种方式来验证出是否有未被选中的存储单元因为受到擦除效应的影响而处于过擦除状态，并对这些过擦除存储单元进行修复，然后再进行正常的预编程操作以及后续的擦除操作，可以避免预编程操作时，在对选中的存储单元进行处理时，因为未被选中的存储单元处于过擦除状态而存在的漏电流，从而消除因此而带来的隐患擦除操作，使预编程操纵能够正常进行，保证整个擦除测试过程的连续性。

附图说明

图1是本发明的非易失存储器的擦除方法实施例一的流程图；

图2是本发明的非易失存储器的擦除系统实施例一的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下简单介绍非易失存储器的构成原理。

非易失存储器的核心是存储阵列，存储阵列由存储单元(cell)组成。一般而言，一个cell可以包括源极（source，S），漏极（drain，D），控制栅极（control gate，G），以及浮动栅极（floating gate，FG）。控制栅极CG可用于接电压VG。若VG为足够强度的正电压，则浮动栅极FG和沟道之间会产生隧穿效应或沟道热电子效应，使电子注入浮动栅极FG，从而导致cell阈值上升，阈值上升到一定程度即表示存入数据0，即编程操作；擦除则在衬底施加足够强度的正电压，利用沟道和浮动栅极FG之间的隧穿效应，把浮动栅极FG上的电子吸引到衬底，从而导致cell阈值降低，阈值减小到一定程度即表示存入数据1，此即为擦除。

本发明主要为在现有的擦除测试过程的预编程操作（Pre_PGM）之前，增加预过擦除验证（Pre_OEV）的操作，通过此种方式来验证出是否有未被选中的存储单元因为受到擦除效应的影响而处于过擦除状态，并对这些过擦除存储单元进行修复，然后再进行正常的预编程操作以及后续的擦除操作，可以避免预编程操作时，在对选中的存储单元进行处理时，因为未被选中的存储单元处于过擦除状态而存在的漏电流，从而消除因此而带来的隐患。

参照图1，示出本发明的一种非易失存储器的擦除方法实施例一，包括以下步骤：

步骤101，接收对被选中的存储单元进行擦除操作的指令。

步骤102，判断存储器中所有存储单元的阈值电压是否小于目标阈值电压，若是，则进行下一步骤，反之，则对所述存储单元进行预编程操作。

存储器中所有存储单元包括被选中的存储单元和未被选中的存储单元。

判断存储器中所有存储单元的阈值电压是否小于目标电压即是对存储单元是否处于过擦除状态的判断，即预过擦除验证。目标阈值电压为一个工艺流程中满足正常擦除状态下阈值电压范围的最小值。例如，将属于过擦除范畴的“小于0或者靠近0附近”的阈值调整到“大于0.5V”的满足正常擦除的阈值电压大小，则该0.5V为目标阈值电压。

优选地，因为，本发明是为了避免存储单元在进行预编程操作时出现漏电流，即指即使存储单元的栅极接地也会有电流存在，为了避免这种情况，可以通过抬高存储单元的阈值电压来实现。一般理论上，避免漏电流的阈值电压在0.4V以上即可，实际中取决于产品的测试结果，但一般不会和0.4V差太多。若设置大于0.4V，可以更好的避免漏电流，但是会造成预过擦除验证时间过长从而影响速度，因此也不能太大。因此，目标阈值电压的取值可以进一步地采用如下标准：在满足正常擦除状态下阈值电压范围内选取可以避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值。更优选地，为了保证避免漏电流的效果，目标阈值电压的取值还可以为在避免产生漏电流的最小值的基础上加上一个弹性值，弹性值一般在0.1V-0.2V之间，例如0.1V或者0.2V等等。本发明的目标阈值电压值一般取值为0.4V或者0.6V等等。

其中，判断存储器中所有存储单元的阈值电压是否小于目标阈值电压可以采用如下步骤：

选择一个参考存储单元，所述参考存储单元的阈值电压为目标阈值电压，并给该存储单元的字线施加一个参考电压，获得预定的参考电流。

给待校验的各存储单元的字线施加一个正电压，得出该待校验存储单元中的测量电流，其中，该正电压的值与所述给存储单元的字线施加的参考电压的值相同。

比较参考电流和测量电流，若测量电流大于参考电流，则存储单元的阈值电压小于目标阈值电压，反之，则大于等于目标阈值电压。

其中，施加在参考存储单元的字线上的参考电压可以根据所需的参考电流及参考存储单元的阈值电压来确定。所需的参考电流值由多方面因素决定，比如SA分辨精度、功耗要求、速度要求等来确定，具体取决于各款产品的spec要求，随着技术的进步，目前这个值一般在10uA～20uA之间。例如，如果参考存储单元的目标阈值电压为1V，预定的参考电流为10μA，那么对于当前的参考存储单元来说，如果将参考电压设置为4V能够得到10μA的电流，那么参考电压则设置为4V。参考电压的大小选择也是个折衷，太小的话，对于目标阈值电压来说可能无法产生足够的电流；太大的话，又可能会使存储器单元受到编程效应的影响。目前工艺条件下，一般在5V左右。

若存储单元的阈值电压大于或者等于目标阈值电压，则说明存储单元是处于正常的擦除状态，无需修复，则可以直接进行正常的预编程操作，具体预编程操作过程再次不再详述。

步骤103，对所述存储单元进行修复操作，并重复前一步骤。

对存储单元进行修复操作即进行编程操作，具体过程为在存储单元的栅极施加编程电压。因为本发明所验证的是存储单元是否因为异常掉电等情况而存在过擦除的情况，存储单元即使存在过擦除的情况，也会是极小幅度的过擦除，所以，对于存储单元的修复操作可以采用较弱的编程操作，即施加较小的编程电压。该较小的编程电压需要根据存储单元当前的阈值电压和正常阈值电压来确定，只要能够将存储单元的阈值电压提高到正常阈值电压范围内即可。优选地，在确定具体值时可以通过存储器中各元件的物理特性以及大量实验验证得出，本发明并不限制具体的数值。具体的，在本发明中，一般采用2v左右的电压来进行该较弱的编程操作。

在进行修复操作之后，还需要对这些存储单元再次进行预过擦除验证，即重复步骤102，若还存在过擦除的存储单元，则再次修复，即重复步骤103，如此往复，直到所有存储单元的阈值电压都大于或者等于目标阈值电压，然后再进行正常的预编程操作。

因为通过步骤102和步骤103的预过擦除验证以及修复操作之后，可以保证所有的存储单元都处于正常擦除的状态，避免在后续进行预编程操作可能出现漏电流的情况。

参照图2，示出本发明的非易失存储器的擦除系统实施例，包括指令接收模块10、校验模块20和修复模块30。

指令接收模块10，用于接收对被选中的存储单元进行擦除操作的指令。

校验模块20，用于判断存储器中所有存储单元的阈值电压是否小于目标阈值电压，若是，则通知修复模块进行修复操作，反之，则对所述存储单元进行预编程操作，所述所有存储单元包括存储中被选中的存储单元和未被选中的存储单元。

优选地，校验模块包括目标阈值电压设定子模块，用于设定目标阈值电压，所述目标阈值电压根据如下至少一种方式确定：正常擦除状态下阈值电压范围的最小值；避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值；避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值加上弹性值，所述弹性值取值范围为0.1V至0.2V之间。优选地，目标阈值电压为0.4V或0.6V。

优选地，校验模块包括电压施加子模块、电流测量子模块和比较子模块。电压施加子模块，对参考存储单元及各存储单元施加电压。电流测量子模块，对参考存储单元的参考电流及各存储单元的测量电流进行测量。比较子模块，对参考存储单元中产生的参考电流及各存储单元的测量电流进行比较；若测量电流大于参考电流，则存储单元的阈值电压小于目标阈值电压，反之，则大于等于目标阈值电压。

修复模块30，用于对所述存储单元进行修复操作，并通知校验模块再次校验。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上对本发明所提供的非易失存储器的擦除方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种非易失存储器的擦除方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收对被选中的存储单元进行擦除操作的指令；

判断存储器中所有存储单元的阈值电压是否小于目标阈值电压，若是，则进行下一步骤，反之，则对所述存储单元进行预编程操作，所述所有存储单元包括存储中被选中的存储单元和未被选中的存储单元；

对所述存储单元进行修复操作，并重复前一步骤。

2.如权利要求1所述的非易失存储器的擦除方法，其特征在于，所述目标阈值电压的取值为：

正常擦除状态下阈值电压范围的最小值。

3.如权利要求1或2所述的非易失存储器的擦除方法，其特征在于，所述目标阈值电压的取值为：

避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值。

4.如权利要求3所述的非易失存储器的擦除方法，其特征在于，所述目标阈值电压的取值为：

避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值加上弹性值，所述弹性值取值范围为0.1V至0.2V之间。

5.如权利要求1所述的非易失存储器的擦除方法，其特征在于，所述目标阈值电压的取值为0.4V或0.6V。

6.如权利要求1所述的非易失存储器的擦除方法，其特征在于，所述判断存储单元的阈值电压是否小于目标阈值电压包括：

选择一个参考存储单元，所述参考存储单元的阈值电压为目标阈值电压，并给该存储单元的字线施加一个参考电压，获得预定的参考电流。

给待校验的各存储单元的字线施加一个正电压，得出该待校验存储单元中的测量电流，其中，该正电压的值与所述给存储单元的字线施加的参考电压的值相同。

比较参考电流和测量电流，若测量电流大于参考电流，则存储单元的阈值电压小于目标阈值电压，反之，则大于等于目标阈值电压。

7.如权利要求1所述的非易失存储器的擦除方法，其特征在于，所述修复操作为对所述存储单元进行编程操作，所述编程操作中的编程电压根据存储单元当前的阈值电压和正常阈值电压确定。

8.一种非易失存储器的擦除系统，其特征在于，包括：

指令接收模块，用于接收对被选中的存储单元进行擦除操作的指令；

校验模块，用于判断存储器中所有存储单元的阈值电压是否小于目标阈值电压，若是，则通知修复模块进行修复操作，反之，则对所述存储单元进行预编程操作，所述所有存储单元包括存储中被选中的存储单元和未被选中的存储单元；和

修复模块，用于对所述存储单元进行修复操作，并通知校验模块再次校验。

9.如权利要求8所述的非易失存储器的擦除系统，其特征在于，校验模块包括：

目标阈值电压设定子模块，用于设定目标阈值电压，所述目标阈值电压根据如下至少一种方式确定：

正常擦除状态下阈值电压范围的最小值；

避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值；

避免产生漏电流的阈值电压范围的最小值加上弹性值，所述弹性值取值范围为0.1V至0.2V之间。

10.如权利要求9所述的非易失存储器的擦除系统，其特征在于，所述校验模块包括：

电压施加子模块，对参考存储单元及各存储单元施加电压；

电流测量子模块，对参考存储单元的参考电流及各存储单元的测量电流进行测量；

比较子模块，对参考存储单元中产生的参考电流及各存储单元的测量电流进行比较；若测量电流大于参考电流，则存储单元的阈值电压小于目标阈值电压，反之，则大于等于目标阈值电压。

Images