CN105575427A - 一种非易失性存储器的擦除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非易失性存储器的擦除方法，所述方法包括：S1对经过M次擦除操作的存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，获取需要进行擦除操作的扇区，其中，M为大于1的整数；S2对所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作。本发明只对获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作，防止不需要进行擦除操作的扇区发生过擦除，节省了对不需要进行擦除操作的扇区中的存储单元进行过擦除编程的时间，加快了非易失性存储器的擦除速度。

Description

一种非易失性存储器的擦除方法

技术领域

本发明涉及半导体存储器技术领域，具体涉及一种非易失性存储器的擦除方法。

背景技术

非易失性存储器(Non-volatileMemory)由于具有可多次进行数据的读取、擦除、编程等操作，且存入的数据在断电后也不会消失的优点，因此，非易失性存储器被广泛应用于个人电脑和电子设备等电子装置中。

非易失性存储器的存储块(Block)通常包括多个扇区(Sector)，每一个扇区包括多个存储单元，当对存储单元的栅极加负压，衬底加负压时，扇区中存储单元中的数据被擦除。现有技术中，在对非易失性存储器进行存储块擦除时，首选对存储块中扇区的依次进行擦除验证(EV)，当存储块中有一个扇区没有通过擦除验证，则对整个存储块进行擦除，再通过过擦除验证(OEV)检验是否存在擦除过深的存储单元，若存在擦除过深的存储单元，则对擦除过深的存储单元进行过擦除编程，将擦除过深的存储单元的电压进行校正，使其位于阈值电压。

然而，利用上述现有技术进行存储块擦除时，对于已经全部存储单元都通过擦除验证的扇区仍需执行擦除流程，容易导致该扇区中的存储单元产生过擦除，在之后进行过擦除验证时需要花费大量时间对过擦除的存储单元的电压进行校正，从而导致擦除速度慢。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种非易失性存储器的擦除方法，以节省非易失性存储器的擦除时间，从而加快擦除速度。

本发明实施例提供了一种非易失性存储器的擦除方法，所述非易失性存储器包括多个存储块，每一个存储块包含多个扇区，每一个扇区包含多个存储单元，所述方法包括：

S1对经过M次擦除操作的存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，获取需要进行擦除操作的扇区，其中，M为大于1的整数；

S2对所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作。

进一步地，对所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作包括：

对存储块中的所有扇区进行第二次擦除验证，若所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对所有扇区中所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作；

对擦除操作后的所述需要进行擦除操作的扇区中的存储单元进行过擦除验证，对没有通过过擦除验证的存储单元进行过擦除编程。

进一步地，所述方法还包括：

重复执行上述步骤S1至S2，直至存储块中所有扇区都通过第二次擦除验证或者对获取到的需要进行擦除操作的扇区的擦除次数达到阈值擦除次数为止。

进一步地，所述对经过M次擦除操作的存储块中所有扇区进行第一次擦除验证，获取需要进行擦除操作的扇区包括：

依次读取经过M次擦除操作的存储块中每一个扇区中各存储单元中的存储信息；

对于每一个扇区，根据所述存储信息判断存储信息所对应的扇区是否需要进行擦除操作，若该扇区中各存储单元中的存储信息全部为1，则不需要进行擦除操作；若该扇区中各存储单元中的存储信息不全部为1，则该扇区需要进行擦除操作。

进一步地，所述对所有扇区中所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作包括：

对不需要进行擦除操作的扇区中的存储单元的字线加正电压，衬底加高电压；

对需要进行擦除操作的扇区中的存储单元的字线加负电压，衬底加高电压。

进一步地，所述高电压的范围为10V-15V。

进一步地，所述对擦除操作后的所述需要进行擦除操作的扇区中的存储单元进行过擦除验证包括：

判断擦除操作后所述需要进行擦除操作的扇区中各存储单元的阈值电压是否小于预定阈值电压，若是，则判断阈值电压小于预定阈值电压的存储单元没有通过过擦除验证。

进一步地，所述判断擦除操作后所述需要进行擦除操作的扇区中各存储单元的阈值电压是否小于预定阈值电压包括：

依次读取擦除操作后所述需要进行擦除操作的扇区中各存储单元中的存储信息，对于每一个存储单元，若该存储单元中存储信息为0，则判断该存储单元的阈值电压大于预定阈值电压；若该存储单元中存储信息为1，则判断该存储单元的阈值电压小于预定阈值电压。

进一步地，所述对没有通过过擦除验证的存储单元进行过擦除编程包括：

对没有通过过擦除验证的存储单元进行过擦除编程时的编程电压为一固定电位的正电压。

本发明通过对经过M次擦除操作的存储块中所有扇区进行第一次擦除验证，获取需要进行擦除操作的扇区，其中，M为大于1的整数，对获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作，由于经过M次擦除操作以后较多的扇区已经通过第一次擦除验证，因此需要进行擦除操作的扇区数目减少，在之后的擦除过程中，只对获取到的需要进行擦除操作的扇区施加擦除电压，而对不需要进行擦除操作的扇区不施加擦除电压，防止不需要进行擦除操作的扇区中的存储单元发生过擦除，从而节省了对不需要进行擦除操作的扇区中的存储单元进行过擦除编程的时间，加快了非易失性存储器的擦除速度。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其他特征和优点，附图中：

图1是本发明实施例提供的一种非易失性存储器的擦除方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种非易失性存储器的擦除方法进行擦除操作时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明实施例提供的一种非易失性存储器的擦除方法的流程图，该方法可适用于非易失性存储器中对存储数据进行擦除操作，该方法实现流程详述如下：

步骤S1、对经过M次擦除操作的存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，获取需要进行擦除操作的扇区，其中，M为大于1的整数。

存储器中一般存在着两种基本存储单元，擦除存储单元和编程存储单元，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”的过程称之为擦除，反之称之为编程。

在本步骤中，所述对存储块中所有扇区进行M次擦除操作的步骤可包括：第一步、对存储块中所有扇区进行擦除验证，若所有扇区没有全部通过擦除验证，则对所有扇区进行擦除操作；第二步、对擦除操作后的所有扇区进行过擦除验证，对没有通过过擦除验证的存储单元进行过擦除编程；第三步、重复执行第一步和第二步M次，从而实现对存储块中所有扇区进行M次擦除操作，其中，M为大于1的整数，例如：一个非易失性存储器的存储块的最大擦除次数为10000次，此处M可取值为200，即每经过200次擦除操作，便对经过200次擦除操作的存储块中所有扇区进行第一次擦除验证。

当经过M次擦除操作后，存储块中处于全1状态的扇区的数目较多，对经过M次擦除操作的存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，将处于全1状态的扇区进行标记，处于全1状态的扇区不需要进行擦除操作，具体地，可以将经过M次擦除操作后通过第一次擦除验证的扇区存储于锁存器中，以便对通过第一次擦除验证的扇区中的信息暂存，以维持通过第一次擦除验证的扇区中各存储单元中的信息全部为1电平状态。

在本步骤中，步骤S1对经过M次擦除操作的存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，获取需要进行擦除操作的扇区，其中，M为大于1的整数可包括：

步骤S11、依次读取经过M次擦除操作的存储块中每一个扇区中各存储单元中的存储信息。

在本步骤中，通过向存储块中每一个扇区依次发送读取信息的指令，根据所述读取信息指令读取每一个扇区中各存储单元中的存储信息。

步骤S12、对于每一个扇区，根据所述存储信息判断存储信息所对应的扇区是否需要进行擦除操作，若该扇区中各存储单元中的存储信息全部为1，则不需要进行擦除操作；若该扇区中各存储单元中的存储信息不全部为1，则该扇区需要进行擦除操作。

当一个扇区中各存储单元的存储信息全部为1时，判断该扇区通过第一次擦除验证，不需要对通过第一次擦除验证的扇区进行擦除操作，当一个扇区中各存储单元的存储信息不全部为1时，判断该扇区没有通过擦除验证，从而获取需要进行擦除操作的扇区。

步骤S2、对所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作。

在本步骤中，由于对经过M次擦除操作的存储块中通过第一次擦除验证的扇区进行了标记，因而不需要对通过第一次擦除验证的扇区进行擦除，防止通过第一次擦除验证的扇区发生过擦除，与现有技术中的整块擦除相比，本发明实施例中只对获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除，而没有对通过第一次擦除验证的扇区进行擦除操作，防止通过第一次擦除验证的扇区发生过擦除，从而节省了过擦除编程的时间。

具体地，步骤S2对所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作可包括：

步骤S21、对存储块中的所有扇区进行第二次擦除验证，若所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对所有扇区中所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作。

在本步骤中，当获取到需要进行擦除操作的扇区以后，对存储块中所有扇区进行第二次擦除验证，通过向存储块中每一个扇区依次发送读取信息的指令，根据所述读取信息指令读取每一个扇区中各存储单元中的存储信息，若一个扇区中各存储单元的存储信息全部为1，则该扇区通过第二次擦除验证，若一个扇区中各存储单元的存储信息部全部为1，则该扇区没有通过第二次擦除验证，若所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对所有扇区中所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作。

如图2所示，图2是本发明实施例中对所有扇区中所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作时的示意图，具体地，对所有扇区中所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作可包括：

步骤S211、对不需要进行擦除操作的扇区中的存储单元的字线加正电压，衬底加高电压。

所述存储单元通常也是一个MOS管，拥有一个源极、一个漏极、一个栅极，另外还有一个浮动栅极，可见，它的构造和一般的MOS管略有不同，多了一个浮动栅极，存储单元的字线与MOS管的栅极连接，对通过第一次擦除验证的扇区的存储单元的字线加正电压V_POS，衬底加高电压，所述正电压的取值可为3V，当然也可以是其他适用于存储单元的正电压，所述高电压的取值范围可为10V-15V。如图2所示，图中扇区2里面各存储单元的存储信息全部为1，因此对扇区2中各存储单元的字线加正电压，衬底加高电压，防止经过M次擦除操作的存储块中通过第一次擦除验证的扇区(不需要进行擦除操作的扇区)发生过擦除。

步骤S212、对需要进行擦除操作的扇区中的存储单元的字线加负电压，衬底加高电压。

对经过M次擦除操作的存储块的所有扇区中除通过第一次擦除验证的扇区以外的剩余扇区中的存储单元的字线加负电压V_NEG，衬底加高电压，从而只对没有通过第一次擦除验证的扇区(需要进行擦除操作的扇区)进行擦除操作，如图2所示，图中扇区1、扇区3和扇区N中各存储单元的存储信息不全部为1，因此对扇区1、扇区3和扇区N中的各存储单元的字线加负电压，衬底加高电压，所述高电压优选为10V～15V之间，所述高电压可通过电荷泵来提供。

步骤S22、对擦除操作后的所述需要进行擦除操作的扇区中的存储单元进行过擦除验证，对没有通过过擦除验证的存储单元进行过擦除编程。

具体地，所述对擦除操作后需要进行擦除操作的扇区中的存储单元进行过擦除验证包括：

步骤S221、判断擦除操作后所述需要进行擦除操作的扇区中的存储单元的阈值电压是否小于预定阈值电压，若是，则判断阈值电压小于预定阈值电压的存储单元没有通过过擦除验证。

所述预定阈值电压的取值为避免各存储单元产生漏电流的各存储单元的电压范围的最小值。若经过擦除操作后所述剩余扇区中各存储单元的阈值电压小于预定阈值电压，则阈值电压小于预定阈值电压的存储单元会发生漏电流，影响非易失性存储器的存储特征，使得存储单元的耐久性下降以及数据保存性能降低，因此，需要对阈值电压小于预定阈值电压的存储单元进行过擦除编程，使得非易失性存储器中各存储单元的阈值电压大于等于预定阈值电压。

具体地，步骤S221中所述判断擦除操作后所述剩余扇区中各存储单元的阈值电压是否小于预定阈值电压可包括：

步骤S2211、依次读取擦除操作后所述剩余扇区中各存储单元中的存储信息，对于每一个存储单元，若该存储单元中存储信息为0，则判断该存储单元的阈值电压大于预定阈值电压；若该存储单元中存储信息为1，则判断该存储单元的阈值电压小于预定阈值电压。

在本步骤中，可根据读取到的擦除操作后所述剩余扇区中各存储单元中的存储信息来判断该存储单元的阈值电压是否小于预定阈值电压，当该存储单元中存储信息为0，表明该存储单元的阈值电压较高，处于编程状态，判断该存储单元的阈值电压大于预定阈值电压；当该存储单元中存储信息为1，表明该存储单元的阈值电压较低，处于擦除状态，判断该存储单元的阈值电压小于预定阈值电压。

若判断存储单元的阈值电压小于预定阈值电压，则判断该存储单元没有通过过擦除验证，对没有通过过擦除验证的扇区进行过擦除编程，所述对没有通过过擦除验证的存储单元进行过擦除编程时的编程电压为一固定电位的正电压，从而将存储单元的阈值电压进行校准，具体地，可以在阈值电压小于预定阈值电压的存储单元的栅极、源极和漏极上施加一个固定电位的正电压及脉冲，使得存储单元的阈值电压能够提升，通过不断的施加电压及脉冲直到存储单元的提升到预定阈值电压，从而保证存储单元的正常工作。

优选的，本发明实施例提供的非易失性存储器的擦除方法还可包括：

重复执行上述步骤S1至S2，直至存储块中所有扇区都通过第二次擦除验证或者对获取到的需要进行擦除操作的扇区的擦除次数达到阈值擦除次数为止。

执行步骤S1和步骤S2以后，若所有扇区中依然存在并没有通过第一次擦除验证的扇区，则需要重复执行步骤S1至S2，直至存储块中所有扇区都通过第二次擦除验证或者对获取到的需要进行擦除操作的扇区的擦除次数达到阈值擦除次数为止。

一个非易失性存储器的擦除次数是有限的，从10000次到一百万次不等，例如M取值为200，则非易失性存储器每经过200次擦除操作，对存储块中所有扇区进行第一次擦除验证，获取需要进行擦除操作的扇区，对经过200次擦除操作的存储块中所有扇区进行第二次擦除验证，若所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对所有扇区中需要进行擦除操作的扇区(没有通过第一次擦除验证的扇区)进行擦除操作，对擦除操作后的需要进行擦除操作的扇区中的存储单元进行过擦除验证，对没有通过过擦除验证的存储单元进行过擦除编程，直至存储块中所有扇区都通过第二次擦除验证或者对获取到的需要进行擦除操作的扇区的擦除次数达到阈值擦除次数为止。

本发明实施例提供的非易失性存储器的擦除方法，通过对经过M次擦除操作的存储块中所有扇区进行第一次擦除验证，获取需要进行擦除操作的扇区，在以后的擦除过程中，只对需要进行擦除操作的扇区进行擦除，对不需要进行擦除操作的扇区中的存储单元不施加擦除电压，防止不需要进行擦除操作的扇区中的存储单元发生过擦除，从而节省了对进行过擦除编程的时间，加快了非易失性存储器的擦除速度。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种非易失性存储器的擦除方法，所述非易失性存储器包括多个存储块，每一个存储块包含多个扇区，每一个扇区包含多个存储单元，其特征在于，所述方法包括：

S1对经过M次擦除操作的存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，获取需要进行擦除操作的扇区，其中，M为大于1的整数；

S2对所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作。

2.根据权利要求1所述的非易失性存储器的擦除方法，其特征在于，对所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作包括：

对存储块中的所有扇区进行第二次擦除验证，若所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对所有扇区中所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作；

对擦除操作后的所述需要进行擦除操作的扇区中的存储单元进行过擦除验证，对没有通过过擦除验证的存储单元进行过擦除编程。

3.根据权利要求2所述的非易失性存储器的擦除方法，其特征在于，所述方法还包括：

重复执行上述步骤S1至S2，直至存储块中所有扇区都通过第二次擦除验证或者对获取到的需要进行擦除操作的扇区的擦除次数达到阈值擦除次数为止。

4.根据权利要求1所述的非易失性存储器的擦除方法，其特征在于，所述对经过M次擦除操作的存储块中所有扇区进行第一次擦除验证，获取需要进行擦除操作的扇区包括：

依次读取经过M次擦除操作的存储块中每一个扇区中各存储单元中的存储信息；

对于每一个扇区，根据所述存储信息判断存储信息所对应的扇区是否需要进行擦除操作，若该扇区中各存储单元中的存储信息全部为1，则不需要进行擦除操作；若该扇区中各存储单元中的存储信息不全部为1，则该扇区需要进行擦除操作。

5.根据权利要求2所述的非易失性存储器的擦除方法，其特征在于，所述对所有扇区中所述获取到的需要进行擦除操作的扇区进行擦除操作包括：

对不需要进行擦除操作的扇区中的存储单元的字线加正电压，衬底加高电压；

对需要进行擦除操作的扇区中的存储单元的字线加负电压，衬底加高电压。

6.根据权利要求5所述的非易失性存储器的擦除方法，其特征在于，所述高电压的范围为10V-15V。

7.根据权利要求2所述的非易失性存储器的擦除方法，其特征在于，所述对擦除操作后的所述需要进行擦除操作的扇区中的存储单元进行过擦除验证包括：

判断擦除操作后所述需要进行擦除操作的扇区中各存储单元的阈值电压是否小于预定阈值电压，若是，则判断阈值电压小于预定阈值电压的存储单元没有通过过擦除验证。

8.根据权利要求7所述的非易失性存储器的擦除方法，其特征在于，所述判断擦除操作后所述需要进行擦除操作的扇区中各存储单元的阈值电压是否小于预定阈值电压包括：

依次读取擦除操作后所述需要进行擦除操作的扇区中各存储单元中的存储信息，对于每一个存储单元，若该存储单元中存储信息为0，则判断该存储单元的阈值电压大于预定阈值电压；若该存储单元中存储信息为1，则判断该存储单元的阈值电压小于预定阈值电压。

9.根据权利要求2所述的非易失性存储器的擦除方法，其特征在于，所述对没有通过过擦除验证的存储单元进行过擦除编程包括：

对没有通过过擦除验证的存储单元进行过擦除编程时的编程电压为一固定电位的正电压。