CN106158034A - 一种存储单元的擦除方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种存储单元的擦除方法，该方法包括：首先对当前擦除块内当前字线地址对应的存储单元进行擦除校验，然后判断所述擦除校验是否通过，并进行标记，并判断所述当前字线地址是否为当前擦除块内最后的字线地址，若不是则对当前字线地址累加，对当前擦除块内其它的字线地址进行上述擦除校验操作，若是当前擦除块内最后的字线地址，则结束擦除校验操作，对没有通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作，然后再将没有通过所述擦除校验的存储单元对应的字线地址依次更新为当前字线地址，并重复执行擦除校验操作，直至当前擦除块内所有的存储单元通过擦除校验。提高了擦除速度，节约了擦除时间。

Description

一种存储单元的擦除方法

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，尤其涉及一种存储单元的擦除方法。

背景技术

快闪存储器(flash memory)是一种非易失性存储器(Non-volatile memory)，其内部采用非线性宏单元模式，具有容量大，改写速度快等优点，适用于大量数据的存储。在flash存储器中，一个存储单元可看作为一个金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)。图1是一种常见的MOSFET结构图，包括栅极20、源极21、漏极22、P型硅半导体衬底23、以及隧穿氧化层24。其相互间的连接为：P型硅半导体衬底23扩散出两个N型区，P型硅半导体衬底23上方覆盖一层隧穿氧化层24，最后在N型区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极：栅极20、源极21和漏极22，源极21和漏极22分别对应两个N型区且栅极20为存储单元的字线，漏极22为存储单元的位线。进一步的，栅极20又包括控制栅极201、多晶硅层间电介质202(Inter Poly Dielectric,IPD)、浮动栅极203，且浮动栅极203存储电荷。flash存储器通过改变浮动栅极203中电子的数量来存储数据。

flash存储器的物理结构决定了其擦除操作是块擦除，每次擦除操作都是某个区域内一定数量的存储单元在同时进行，不会对每一个存储单元单独进行擦除操作。对flash存储器所进行的擦除操作，是对某个区域内一定数量存储单元的浮动栅极203施加负电压、衬底施加正电压，每一次对某个区域一定数量存储单元的浮动栅极施加负电压、P型硅半导体衬底23施加正电压，被称为一次“擦除”。由于工艺偏差，疲劳老化等原因各个存储单元不可能完全相同，所以每次擦除操作完成之后，不能保证擦除区域内的每一个存储单元被擦除成功，即擦除区域内的存储单元可能不能全部通过擦除校验，现有的擦除方法是，只要擦除区域内存在擦除不成功的存储单元，就需要对该区域内的所有存储单元重新继续进行擦除操作，直到该区域内所有存储单元都被擦除成功为止，此时才认为完成了一轮擦除操作，即一次完整的一轮擦除操作过程可能包括多次擦除操作。现有的擦除方法为了保证擦除区域被擦除成功，需要对擦除区域进行多次擦除操作，然而有些存储单元可能在第一次被擦除的时候就已经擦除成功，再次被擦除的时候会使这些已经擦除成功的存储单元处于过擦除状态，增加了存储单元的擦除次数，同时一轮擦除操作过程所用的时间被大大延长了，相应的，flash存储器的擦除速度被减缓了，同时对flash存储器的性能产生了极大的不良影响，进而影响了flash存储器的使用寿命。

因此，需要对现有的擦除方法进行改进，以减少擦除次数，缩短擦除所需要的时间，延长flash存储器的使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种存储单元的擦除方法，以延长flash存储器产品的使用寿命。该方法包括：

101、对当前擦除块内当前字线地址对应的存储单元进行擦除校验；

102、判断所述擦除校验是否通过，并进行标记；

103、判断所述当前字线地址是否为当前擦除块内最后的字线地址，若是则继续执行104，否则对当前字线地址累加，并返回执行101；

104、结束擦除校验操作，对没有通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作；

105、将没有通过所述擦除校验的存储单元对应的字线地址依次更新为当前字线地址，并返回执行步骤101，直至当前擦除块内所有的存储单元通过擦除校验。

示例性地，所述判断所述擦除校验是否通过，并进行标记，包括：判断所述擦除校验是否通过，并将通过所述擦除校验的字线地址进行标记；或，

判断所述擦除校验是否通过，并将没有通过所述擦除校验的字线地址进行标记。

进一步地，所述方法还包括：

对通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行过擦除校验；

判断所述过擦除校验是否通过，若是则结束流程，否则对没有通过所述过擦除校验的字线地址对应的存储单元进行过擦除编程。

示例性地，判断所述擦除校验是否通过，包括：

分别判断所述当前擦除块内当前字线地址对应的多个存储单元中的每一个存储单元擦除校验是否通过，若是，则确定所述擦除校验通过，否则，确定所述擦除校验不通过。

示例性地，所述对没有通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作，包括：

依次将所述没有通过所述擦除校验的存储单元对应的字线地址作为当前字线地址；

对所述当前字线地址对应的存储单元进行擦除操作，并统计所述当前字线地址对应的擦除操作的次数；

判断所述擦除操作的次数是否达到预设擦除操作次数阈值，若是则确定当前字线地址对应的存储单元擦除成功。

优选的，所述预设的擦除操作次数阈值为小于或者等于2000的正整数。

示例性地，所述进行擦除操作具体为：

分别向存储单元的栅极和P阱施加擦除电压。

进一步地，向存储单元的栅极施加的擦除电压范围为-7V到-10V，向存储单元的P阱施加的擦除电压范围为6V到10V。

示例性地，所述判断所述擦除校验是否通过，具体为：

检测从所述存储单元的源极流向漏极的电流值是否大于预设电流值，若是，则确定所述存储单元的当前状态为擦除成功，所述擦除校验通过。

进一步地，当所述当前擦除块内所有的存储单元通过擦除校验后，还包括：

判断所述当前擦除块是否为擦除区域内最后的擦除块，若是则结束流程，否则继续对擦除区域内其他的擦除块内的存储单元进行擦除校验操作，直至所述擦除区域内所有的存储单元通过擦除校验。

本发明实施例提供的一种存储单元的擦除方法，通过首先对当前擦除块内当前字线地址对应的存储单元进行擦除校验，然后判断所述擦除校验是否通过，并进行标记，以将通过擦除校验的字线地址与没有通过擦除校验的字线地址区别开，并判断所述当前字线地址是否为当前擦除块内最后的字线地址，若不是则对当前字线地址累加，对当前擦除块内其它的字线地址进行上述擦除校验操作，若是当前擦除块内最后的字线地址，则结束擦除校验操作，对没有通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作，然后再将没有通过所述擦除校验的存储单元对应的字线地址依次更新为当前字线地址，并重复执行擦除校验操作，直至当前擦除块内所有的存储单元通过擦除校验。实现了以字线地址为扫描单位对存储单元进行“擦除校验-擦除-擦除校验”的循环操作，减少了对flash存储器中存储单元的擦除次数，提高了擦除速度，节约了整体的擦除时间，延长了flash存储器的使用寿命。

附图说明

图1是flash芯片中一种作为存储单元的金属氧化物半导体场效晶体管的结构图；

图2是本发明实施例一中的一种存储单元的擦除方法流程图；

图3是本发明实施例二中的一种存储单元的擦除方法流程图；

图4为本发明实施例三中的一种存储单元的擦除方法流程图。

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结构。

实施例一

图2为本发明实施例一提供的一种存储单元的擦除方法流程图，本实施例可适用于对flash存储器的整个擦除区域进行擦除操作。参见图2，本实施例提供的存储单元的擦除方法具体包括如下步骤：

101、对当前擦除块内当前字线地址对应的存储单元进行擦除校验。

每个flash存储器的存储单元阵列由多个存储单元块组成，所述存储单元块由多个存储单元页组成，所述存储单元页由多个存储单元以行列连接组成。在一个存储单元页中，每行由多个存储单元以字线连接，每列由多个存储单元以位线连接，且一个存储单元页共享一根字线，一个存储单元块共享一根位线，即一个存储单元块中所有存储单元的P阱是连在一起的。在本实施例中，将flash存储器的存储单元阵列中需要进行擦除操作的存储单元所占的区域称为擦除区域，将需要进行擦除操作的一个存储单元块称为擦除块，即擦除区域内包括很多个擦除块，每个擦除块中包括很多根字线。

通过编写程序代码可以控制flash存储器进行三大主要操作，分别是读操作、写操作和擦除操作，其中擦除操作具体是完成对存储单元的写1操作。

其中，对所述存储单元进行擦除校验的实质是对所述存储单元进行一次读操作，更具体地可以理解为检验从所述存储单元中读出的数值是否为1，如果为1则说明所述存储单元已经擦除成功，即擦除校验通过，否则擦除失败，即擦除校验不通过，需要再次进行擦除操作。

现有的存储单元的擦除方法是以一个擦除块为扫描单位进行擦除校验，只要所述擦除块内存在一个存储单元擦除校验不通过，就对整个擦除块内所有的存储单元再执行一次擦除操作，然后再进行擦除校验，如果还是存在存储单元擦除校验不通过，就对整个擦除块内所有的存储单元再执行一次擦除操作，反复对擦除块内所有的存储单元进行“擦除校验-擦除-擦除校验”的操作。实际上可能擦除块内大部分存储单元已经通过擦除校验，只有部分存储单元没通过擦除校验，这样就会对已经通过擦除校验的存储单元重复进行没必要的擦除操作，影响了整体的擦除速度，同时也影响了flash存储器的使用寿命。因此，为了改进现有的擦除方法，本实施例的技术方案是以字线地址为单位进行扫描，如果当前字线地址对应的存储单元通过擦除校验，则再进行擦除操作时，跳过当前字线地址，只对擦除校验没通过的字线地址对应的存储单元进行擦除操作，从而减少了对已经通过擦除校验的存储单元的擦除次数，提高了整体的擦除速度，延长了flash存储器的使用寿命。

102、判断所述擦除校验是否通过，并进行标记。

其中，示例性地，所述判断所述擦除校验是否通过，并进行标记，包括：判断所述擦除校验是否通过，并将通过所述擦除校验的字线地址进行标记；或，

判断所述擦除校验是否通过，并将没有通过所述擦除校验的字线地址进行标记。进行标记的目的是为了方便区分哪些字线地址对应的存储单元已经通过擦除校验，哪些字线地址对应的存储单元没有通过擦除校验。再次进行擦除操作时，将跳过已经通过擦除校验的字线地址，只对没有通过擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作。

示例性地，判断所述擦除校验是否通过，可以包括：

分别判断所述当前擦除块内当前字线地址对应的多个存储单元中的每一个存储单元擦除校验是否通过，若是，则确定所述擦除校验通过，否则，确定所述擦除校验不通过。

示例性地，所述判断每一个存储单元擦除校验是否通过，具体可以为：

检测从所述存储单元的源极流向漏极的电流值是否大于预设电流值，若是，则确定所述存储单元的当前状态为擦除成功，所述擦除校验通过，否则所述擦除校验不通过。

103、判断所述当前字线地址是否为当前擦除块内最后的字线地址，若是则继续执行104，否则执行106对当前字线地址累加，并返回执行101。

104、结束擦除校验操作，对没有通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作。

对存储单元进行擦除操作的基本原理是通过分别给存储单元的栅极以及P阱施加相应的擦除电压，施加所述擦除电压后会有电流从源极流向漏极，电子从漏极流向源极的途中，会有一部分流向P阱，当P阱中的电子达到一定数量时，此存储单元就被擦除成功，即此存储单元被成功写1。擦除操作的实质是通过在存储单元的P阱积累一定量的电子，从而将存储单元的阈值电压拉低到设定值，完成存储单元的擦除操作。存储单元的具体结构可以参见图1所示的结构示意图。

示例性地，所述进行擦除操作具体可以为：

分别向存储单元的栅极和P阱施加擦除电压。

所述擦除电压可以根据实际操作情况进行设定，典型地，向存储单元的栅极施加的擦除电压可以是-7V到-10V之间的任意数值，向所述存储单元的P阱施加的擦除电压可以是6V到10V之间的任意数值。本领域技术人员都知道，施加到存储单元的栅极上的电压范围-7V到-10V-以及施加到存储单元的P阱上的电压范围6V到10V是优选的典型数值范围，并不对其进行限定。

105、将没有通过所述擦除校验的存储单元对应的字线地址依次更新为当前字线地址，并返回执行步骤101，直至当前擦除块内所有的存储单元通过擦除校验。

106、对当前字线地址累加。

对当前擦除块内所有的字线都进行一次擦除校验之后，再统一对没有通过擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作，然后再对这些没有通过擦除校验的字线地址对应的存储单元进行一次擦除校验，检验经过此次擦除操作哪些字线地址对应的存储单元擦除成功了，哪些字线地址对应的存储单元依旧没有擦除成功，对依旧没有擦除成功的存储单元再次进行擦除操作，如此循环，直至当前擦除块内所有的存储单元通过擦除校验，即擦除成功。

本实施例提供的一种存储单元的擦除方法，通过首先对当前擦除块内当前字线地址对应的存储单元进行擦除校验，然后判断所述擦除校验是否通过，并进行标记，以将通过擦除校验的字线地址与没有通过擦除校验的字线地址区别开，并判断所述当前字线地址是否为当前擦除块内最后的字线地址，若不是则对当前字线地址累加，对当前擦除块内其它的字线地址进行上述擦除校验操作，若是当前擦除块内最后的字线地址，则结束擦除校验操作，对没有通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作，然后再将没有通过所述擦除校验的存储单元对应的字线地址依次更新为当前字线地址，并重复执行擦除校验操作，直至当前擦除块内所有的存储单元通过擦除校验。实现了以字线地址为扫描单位对存储单元进行“擦除校验-擦除-擦除校验”的循环操作，减少了对flash存储器中存储单元的擦除次数，提高了擦除速度，节约了整体的擦除时间，延长了flash存储器的使用寿命。

实施例二

图3为本发明实施例二提供的一种存储单元的擦除方法流程图，本实施例在实施例一的基础上进行进一步优化，在对每根字线地址对应的存储单元进行擦除操作时，对所述擦除操作的次数进行统计，这样优化的好处是，避免了对某根字线地址对应的多个存储单元进行无限制地擦除操作，使整个程序陷入死循环。参见图3，所述对没有通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作，具体包括如下步骤：

301、依次将所述没有通过所述擦除校验的存储单元对应的字线地址作为当前字线地址。

302、对所述当前字线地址对应的存储单元进行擦除操作，并统计所述当前字线地址对应的擦除操作的次数。

303、判断所述擦除操作的次数是否达到预设擦除操作次数阈值，若是则进行步骤304确定当前字线地址对应的存储单元擦除成功。

示例性地，所述预设的擦除操作次数阈值为小于或者等于2000的正整数。当然，本领域的技术人员都知道，所述预设擦除操作次数并不限于某一个或者某一些固定数值，需要根据实际操作情况以及flash芯片的制作工艺选定合适的数值。

304、确定当前字线地址对应的存储单元擦除成功。

本实施例提供的一种存储单元的擦除方法，在对没有通过所述擦除校验的字线中的每根字线地址对应的存储单元进行擦除操作时，通过对每根字线进行擦除操作的次数进行统计，并判断所述擦除操作的次数是否达到预设擦除操作次数阈值，若是则确定当前字线地址对应的存储单元擦除成功，避免了对某根字线地址对应的多个存储单元进行无限制地擦除操作，使整个程序陷入死循环。

实施例三

图4为本发明实施例三提供的一种存储单元的擦除方法流程图，本实施例在上述实施例的基础上进行进一步优化，增加了：对通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行过擦除校验的操作，这样优化的好处是，避免存储单元处于过擦除的状态，影响了flash存储器的存储性能。参见图4，本实施例提供的存储单元的擦除方法具体包括如下步骤：

401、对当前擦除块内当前字线地址对应的存储单元进行擦除校验。

402、判断所述擦除校验是否通过，并进行标记。

403、判断所述当前字线地址是否为当前擦除块内最后的字线地址，若是则继续执行404，否则执行409对当前字线地址累加，并返回执行401。

404、结束擦除校验操作，对没有通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作。

405、对通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行过擦除校验。

其中，过擦除校验是为了检验同一根字线地址对应的多个存储单元经过多次擦除操作后，是否处于过擦除状态，所述过擦除状态是指存储单元的阈值电压被拉的很低，已经低于存储单元的阈值电压的边界值。如果过擦除校验通过说明对应的存储单元没有处于过擦除状态，否则处于过擦除状态。如果存储单元处于过擦除状态，会影响flash存储器的存储状态，因此需要对处于过擦除状态的存储单元进行过擦除编程，即将阈值电压低于边界值的存储单元的阈值电压抬高至边界值，以使所述存储单元具有正确的存储性能。

406、判断所述过擦除校验是否通过，若是，则执行步骤408，否则执行步骤407。

407、对没有通过所述过擦除校验的字线地址对应的存储单元进行过擦除编程，并继续执行步骤408。

408、将没有通过所述擦除校验的存储单元对应的字线地址依次更新为当前字线地址，并返回执行步骤401，直至当前擦除块内所有的存储单元通过所述擦除校验。

409、对当前字线地址累加。

本发明实施例提供的一种存储单元的擦除方法，增加了对通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行过擦除校验，并对没有通过所述过擦除校验的字线地址对应的存储单元进行过擦除编程的操作，实现了避免存储单元处于过擦除的状态，影响flash存储器的存储性能。

在上述各实施例的基础上，当所述当前擦除块内所有的字线地址对应的存储单元通过擦除校验后，所述方法还可以包括：判断所述当前擦除块是否为擦除区域内最后的擦除块，若是则结束流程，否则继续对擦除区域内其他的擦除块内的存储单元进行擦除校验操作，直至所述擦除区域内所有的擦除块内所有的字线地址对应的存储单元通过擦除校验。对擦除区域内其他的擦除块内的字线地址对应的存储单元进行擦除校验操作的具体流程可以参见实施例一至实施例三任意实施例提供的存储单元的擦除方法。

这样优化的好处是，可以快速地完成对整个擦除区域的擦除操作。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种存储单元的擦除方法，其特征在于，包括：

101、对当前擦除块内当前字线地址对应的存储单元进行擦除校验；

102、判断所述擦除校验是否通过，并进行标记；

103、判断所述当前字线地址是否为当前擦除块内最后的字线地址，若是则继续执行104，否则对当前字线地址累加，并返回执行101；

104、结束擦除校验操作，对没有通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作；

105、将没有通过所述擦除校验的存储单元对应的字线地址依次更新为当前字线地址，并返回执行步骤101，直至当前擦除块内所有的存储单元通过擦除校验。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述擦除校验是否通过，并进行标记，包括：判断所述擦除校验是否通过，并将通过所述擦除校验的字线地址进行标记；或，

判断所述擦除校验是否通过，并将没有通过所述擦除校验的字线地址进行标记。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：对通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行过擦除校验；

判断所述过擦除校验是否通过，若是则结束流程，否则对没有通过所述过擦除校验的字线地址对应的存储单元进行过擦除编程。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述擦除校验是否通过，包括：

分别判断所述当前擦除块内当前字线地址对应的多个存储单元中的每一个存储单元擦除校验是否通过，若是，则确定所述擦除校验通过，否则，确定所述擦除校验不通过。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对没有通过所述擦除校验的字线地址对应的存储单元进行擦除操作，包括：

依次将所述没有通过所述擦除校验的存储单元对应的字线地址作为当前字线地址；

对所述当前字线地址对应的存储单元进行擦除操作，并统计所述当前字线地址对应的擦除操作的次数；

判断所述擦除操作的次数是否达到预设擦除操作次数阈值，若是则确定当前字线地址对应的存储单元擦除成功。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设的擦除操作次数阈值为小于或者等于2000的正整数。

7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述进行擦除操作具体为：

分别向存储单元的栅极和P阱施加擦除电压。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，向存储单元的栅极施加的擦除电压范围为-7V到-10V，向存储单元的P阱施加的擦除电压范围为6V到10V。

9.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，所述判断所述擦除校验是否通过，具体为：

检测从所述存储单元的源极流向漏极的电流值是否大于预设电流值，若是，则确定所述存储单元的当前状态为擦除成功，所述擦除校验通过。

10.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，当所述当前擦除块内所有的存储单元通过擦除校验后，还包括：

判断所述当前擦除块是否为擦除区域内最后的擦除块，若是则结束流程，否则继续对擦除区域内其他的擦除块内的存储单元进行擦除校验操作，直至所述擦除区域内所有的存储单元通过擦除校验。