CN105575430B - 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对存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，将通过第一次擦除验证的扇区进行标记；S2对存储块中所有扇区进行第二次擦除验证，若存储块中所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对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进行擦除操作；S3对擦除操作后的所述剩余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。本发明能够防止通过第一次擦除验证的扇区发生过擦除，节省了对通过第一次擦除验证的扇区进行过擦除编程的时间，从而提高了非易失性存储器中存储块的擦除速度。

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-volatile Memory)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，首先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对存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，将通过第一次擦除验证的扇区进行标记；

S2对存储块中所有扇区进行第二次擦除验证，若存储块中所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对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进行擦除操作；

S3对擦除操作后的所述剩余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，在步骤S3之后，所述方法还包括：

重复执行上述步骤S2和S3，直至所有扇区都通过第二次擦除验证或者对所述剩余扇区的擦除次数达到阈值擦除次数为止。

进一步地，所述对存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证包括：

依次读取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，若该扇区中各存储单元中的存储信息全部为1，则该扇区通过第一次擦除验证；若该扇区中各存储单元中的存储信息不全部为1，则该扇区没有通过第一次擦除验证。

进一步地，所述对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进行擦除操作包括：

对通过第一次擦除验证的扇区中的存储单元的字线加正电压，衬底加高电压；

对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，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剩余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，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包括：

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。

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。

本发明通过对存储块中所有扇区进行第一次擦除验证，对通过第一次擦除验证的扇区进行标记，对没有通过第一次擦除验证的扇区进行擦除操作，在之后的擦除过程中，不需要对通过第一次擦除验证的扇区施加擦除电压，防止通过第一次擦除验证的扇区发生过擦除，节省了对通过第一次擦除验证的扇区进行过擦除编程的时间，从而提高了非易失性存储器中存储块的擦除速度。

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是本发明实施例的非易失性存储器的擦除方法流程图；

图2是本发明实施例的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是本发明实施例的非易失性存储器的擦除方法流程图，该方法可适用于非易失性存储器中进行数据擦除，该实现流程详述如下：

步骤S1、对存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，将通过第一次擦除验证的扇区进行标记。

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。

非易失性存储器的存储块一般包括多个扇区，每一个扇区包含多个存储单元，在本实施例中，首选对存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，将通过第一次擦除验证的扇区进行标记，具体地，可以将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。

具体地，所述对存储块中所有扇区进行第一次擦除验证包括：

步骤S11、依次读取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，若该扇区中各存储单元中的存储信息全部为1，则该扇区通过第一次擦除验证；若该扇区中各存储单元中的存储信息不全部为1，则该扇区没有通过第一次擦除验证。

在本步骤中，可以向存储块中每一个扇区依次发送读取信息的指令，所述存储块中每一个扇区根据所述读取信息指令读取该扇区中每一个存储单元中的存储信息，根据每一个扇区中各存储单元的存储信息判断该扇区是否通过第一次擦除验证，对于每一个扇区，若该扇区中各存储单元的存储的信息全部为1，则判断该扇区通过第一次擦除验证，若该扇区中各存储单元的存储信息不是全部为1，即该扇区中一部分存储单元的信息为0，一部分存储单元的信息为1，则判断该扇区没有通过第一次擦除验证。

步骤S2、对存储块中所有扇区进行第二次擦除验证，若存储块中所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对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进行擦除操作。

对存储块中所有扇区进行第二次擦除验证，若存储块中所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对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进行擦除操作，由于对通过第一次擦除验证的扇区进行了标记，因此，不需要对通过第一次擦除验证的扇区进行擦除，与现有技术中的整块擦除相比，本发明实施例中只对没有通过第一次擦除验证的扇区进行擦除操作，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。

如图2所示，图2是本发明实施例的非易失性存储器的擦除方法进行擦除操作时的示意图，具体地，对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进行擦除操作可包括：

步骤S21、对通过第一次擦除验证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，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，其中，所述正电压V_POS可以是3V，所述高电压的范围可以为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，防止通过第一次擦除验证的扇区发生过擦除。

步骤S22、对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，衬底加高电压。

对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，可通过电荷泵来提供。

步骤S3、对擦除操作后的所述剩余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。

对进行了擦除操作的除通过第一次擦除验证的剩余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擦除编程。

具体地，所述对擦除操作后的所述剩余扇区中的存储单元进行过擦除验证包括：

步骤S31、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，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S31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S311、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剩余扇区中各所述存储单元中的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。

本发明实施例通过对存储块中所有扇区进行第一次擦除验证，将通过第一次擦除验证的扇区进行标记，防止在后续擦除过程中对全“1”的扇区中的存储单元擦除过深，减少了需要进行过擦除操作的扇区数目，从而节省了过擦除编程的时间，加快了非易失性存储器的擦除速度。

优选的，在上述步骤S1至步骤S3之后，所述非易失性存储器的擦除方法还包括：

重复执行上述步骤S2和S3，直至所有扇区都通过第二次擦除验证或者对所述剩余扇区的擦除次数达到阈值擦除次数为止。

当对除通过第一次擦除验证的剩余扇区进行过擦除验证之后，重复执行步骤S2和S3，即对存储块中所有扇区进行第二次擦除验证，若存储块中所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对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进行擦除操作，再对擦除操作后的所述剩余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，重复执行步骤S2和S3，直至所有扇区都通过第二次擦除验证或者对所述剩余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也是有限的，从10000次到一百万次不等，当非易失性存储器的擦除次数达到最大擦除次数时，对非易失性存储器的块擦除过程结束。

本发明实施例提供的非易失性存储器的擦除方法，通过对存储块中所有扇区进行第一次擦除验证，将通过第一次擦除验证的扇区进行标记，然后对存储块中所有扇区进行第二次擦除验证，若存储块中所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对所有扇区中除通过第一次擦除验证的扇区以外的扇区进行擦除操作，再对擦除操作后的剩余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，由于只对除通过第一次擦除验证的扇区以外的剩余扇区进行擦除操作，因此，避免了对通过第一次擦除验证的扇区发生过擦除，从而节省了对通过第一次擦除验证的扇区进行过擦除编程的时间，加快了对非易失存储器的擦除速度。

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 (5)

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对存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证，将通过第一次擦除验证的扇区进行标记；

S2对存储块中所有扇区进行第二次擦除验证，若存储块中所有扇区没有全部通过第二次擦除验证，则对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进行擦除操作；

S3对擦除操作后的所述剩余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；

重复执行上述步骤S2和S3，直至所有扇区都通过第二次擦除验证或者对所述剩余扇区的擦除次数达到阈值擦除次数为止；

所述对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进行擦除操作包括：

对通过第一次擦除验证的扇区中的存储单元的字线加正电压，衬底加高电压；

对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，衬底加高电压；所述高电压的范围为10V-15V。

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，所述对存储块中的所有扇区进行第一次擦除验证包括：

依次读取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，若该扇区中各存储单元中的存储信息全部为1，则该扇区通过第一次擦除验证；若该扇区中各存储单元中的存储信息不全部为1，则该扇区没有通过第一次擦除验证。

3.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，所述对擦除操作后的所述剩余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，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。

4.根据权利要求3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包括：

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。

5.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。

Images