CN109872756A - 一种存储器擦除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种存储器擦除方法及装置。其中，存储器擦除方法包括：检测到存储器的上电信号；控制所述存储器内的多个存储块同时进行过擦除验证操作，以使所述存储器内所有存储单元的阈值电压大于零电压。本发明实施例提供的技术方案，可解决现有的存储器异常掉电导致存储单元漏电严重，影响正常使用的问题。

Description

一种存储器擦除方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及半导体存储技术领域，尤其涉及一种存储器擦除方法及装置。

背景技术

对非挥发性存储器(例如NOR-FALSH)中的存储单元往往存在两种操作，编程操作和擦除操作。现有的擦除操作具体包括：对存储单元进行擦除操作，将存储单元内的数据“0”，修改为数据“1”；进行过擦除验证操作，将擦除后的存储单元中的过擦除(阈值电压小于零)的存储单元的阈值电压提升至大于零；进行擦除验证，检测是否还有未擦除的存储单元，若是，则再次进行擦除操作。

但是在使用非挥发性存储器的***中，电源有可能因为特殊原因导致异常掉电。在芯片掉电前，芯片可能正在进行任意可能的操作，对于正在处于擦除(ERASE)操作的情况，存储单元因为掉电没有进行过擦除验证(Over Erase Verify，OEV)。再次上电工作时，过擦除的存储单元，也就是阈值电压较低的存储单元会影响正常的编程操作。

发明内容

本发明提供一种存储器擦除方法及装置，以解决现有的存储器异常掉电导致存储单元漏电严重，影响正常使用的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种存储器擦除方法，包括：

检测到存储器的上电信号；

控制所述存储器内的多个存储块同时进行过擦除验证操作，以使所述存储器内所有存储单元的阈值电压大于零电压。

第二方面，本发明实施例还提供了一种存储器擦除装置，包括：

信号检测模块，用于检测存储器的上电信号；

过擦除验证模块，用于控制所述存储器内的多个存储块同时进行过擦除验证操作，以使所述存储器内所有存储单元的阈值电压大于零电压。

本发明实施例提供的存储器擦除方法及装置，在检测到存储器的上电信号时，即对存储器内的所有存储单元进行过擦除验证操作，增大所述存储单元的阈值电压至大于零，并且缩小擦除操作后存储单元的阈值电压的数值范围，便于后续编程或者其他操作，本方案能够防止由于存储器的突然掉电，导致进行擦除操作后的存储单元未经过过擦除验证操作而漏电过大的情况，本方案在每次存储器上电后直接进行过擦除验证操作，提高存储单元的阈值电压，避免了后续编程或者其他操作过程漏电流过大，从而影响操作的问题，并且本方案中多个存储块同时进行过擦除验证操作，减少了存储器上电过程中过擦除验证操作所需时间。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种存储器擦除方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的存储块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的存储单元结构的示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种存储器擦除方法的流程图；

图5是本发明实施例提供的存储单元阈值分布示意图；

图6是本发明实施例提供的一种存储器擦除装置的结构示意图。

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结构。

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。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

参考图1，图1是本发明实施例提供的一种存储器擦除方法的流程图，本实施例的方法可由存储器擦除装置来执行，所述装置可通过软件和/或硬件的方式实现，并一般可集成于处理器中。如图1所示，该存储器擦除方法，包括：

S110、检测到存储器的上电信号。

存储器根据存储结构可划分为多个存储块，每个存储块单独进行编程、擦除以及读验证等操作，每个存储块包括多个存储单元，一般情况下，多个存储单元阵列排布。如图2所示，图2是本发明实施例提供的存储块的结构示意图。图2中以包含n×m个阵列排布的存储单元的存储块为示例。

参考图2，可选的，每个存储单元包括控制端、第一连接端以及第二连接端；控制端与字线WL电连接，第一连接端与位线BL电连接，第二连接端与地端SL电连接；其中，每行存储单元的控制端连接同一根字线WL；每列存储单元的第一连接端连接同一根位线BL。示例性的，图2中虚线选出的存储单元A的控制端与字线WLn电连接，第一连接端与位线BL2电连接，第二连接端与地端SL电联连接。

每个存储单元结构图3所示，图3是本发明实施例提供的存储单元结构的示意图。存储单元是一种压控制型器件，与场效应管类似，具有：源极11、漏极12以及控制栅极13，分别与本实施例所述的第一连接端、第二连接端以及控制端电连接，同时还具有浮置栅极14，浮置栅极14和触底15之间的二氧化硅绝缘层16用于保护浮置栅极14中的电荷不会泄露，此结构使得存储单元具有了电荷保持能力，即具有了数据存储能力。

对于NOR-FLASH而言，存储单元通过沟道热电子注入的方式进行编程，即在控制端施加正电压，源极接位线参考电压，漏极接地端，使得电子注入到浮置栅极14中，完成数据写入；而当进行擦除操作时，可在衬底15施加正电压，控制端施加负电压，则利用浮置栅极14与沟道之间的隧穿效应，将浮置栅极14中的电子吸引至沟道中。存储单元中写入的数据为0或1取决于浮置栅极14中是否有电子，如浮置栅极14中有电子，需要高的控制端电压才能感应出导电沟道，则表示存入数据为0，若浮置栅极14中无电子，则较低的控制栅极电压就能感应出导电沟道，则表示存入数据为1。

经过擦除操作后，由于实际的存储单元同时进行擦除操作时流出浮栅的电子不尽相同，最终的阈值电压也不同，有些器件会有过擦除现象，导致阈值过低甚至小于零，为修复存储单元的过擦除，需要进行过擦除验证操作，提高存储单元的阈值电压，便于后续编程操作。但是在存储器突然掉电的情况下，在存储单元的擦除操作进程中，存储单元可能仅进行了擦除操作，而没有进行过擦除验证操作，而在下次存储器上电工作时，未经过过擦除验证操作的存储单元会在编程过程中产生较大漏电流。所以，在存储器正常上电时，加入过擦除验证操作，对过擦除的存储单元进行修复。

S120、控制存储器内的多个存储块同时进行过擦除验证操作，以使存储器内所有存储单元的阈值电压大于零电压。

因为一般情况下，存储器中的存储块是逐块进行编程、读验证等操作的，当存储器上电，对所有存储单元进行过擦除验证操作时，用时较长。本实施例可将存储器中多个存储块的位线译码同时使能，使得多个存储块同时进行过擦除验证操作，极大地减小了过擦除验证操作所使用的时间。在存储器负载允许的情况下，可尽量使更多的存储块的位线译码同时使能，加快存储器上电后的过擦除验证操作。

当检测到存储器的上电信号时，处理器就开始对存储器内的所有的存储单元进行过擦除验证操作。可选的，对存储器内的所有存储单元进行过擦除验证操作，包括：对所有存储单元进行读验证操作，获取阈值电压小于零的存储单元；对阈值电压小于零的存储单元进行编程操作，以提高存储单元的阈值电压。

读验证操作即为读取存储单元所存储的数据为1或者0，一般情况下，读操作可以通过整个擦除块进行，例如，对整个擦除块的所有字线施加零电压，则整个擦除区域内的存储单元的栅极都被施加了零电压，读取存储单元所连接位线上的电流值，若该存储单元所连接位线上存在漏电流，则说明该存储单元的阈值电压小于零，即该存储单元数据为1，则存储单元未通过读验证操作，需要进行后续编程操作。反之，若该存储单元所连接位线上未存在漏电流，存储单元读取数据为0，则存储单元已通过读验证操作，不需要进行后续编程操作。

通过读验证操作获取阈值电压小于零的存储单元后，对阈值电压小于零的存储单元进行编程操作，例如，可通过在存储单元的控制端施加零电压，将电子吸入存储单元的浮置栅极中，提高存储单元的阈值电压，使得存储单元的阈值电压大于零电压。因为在存储单元进行读操作和验证操作时，未进行读操作和读验证操作的存储单元的控制端会施加零电压，若存储单元的阈值电压小于零电压，作为未进行读操作和读验证操作的存储单元也会为进行读操作和读验证操作的存储单元贡献电流。如图2所示，例如，若当前对存储单元A进行编程操作，若存储单元B的阈值电压小于设定阈值，则对字线WLn-1施加零电压，存储单元B通过位线BL2对存储单元A产生漏电流。

本发明实施例提供的存储器擦除方法，在检测到存储器的上电信号时，即对存储器内的所有存储单元进行过擦除验证操作，增大所述存储单元的阈值电压至大于零，并且缩小擦除操作后存储单元的阈值电压的数值范围，便于后续编程或者其他操作，本方案能够防止由于存储器的突然掉电，导致进行擦除操作后的存储单元未经过过擦除验证操作而漏电过大的情况，本方案在每次存储器上电后直接进行过擦除验证操作，提高存储单元的阈值电压，避免了后续编程或者其他操作过程漏电流过大，从而影响操作的问题，并且本方案中多个存储块同时进行过擦除验证操作，减少了存储器上电过程中过擦除验证操作所需时间。

可选的，图4是本发明实施例提供的另一种存储器擦除方法的流程图，本实施例对多个存储块同时进行过擦除验证，参考图4，存储器擦除方法包括：

S410、检测到存储器的上电信号。

S420、将存储器内的多个存储块的位线译码同时使能。

S430、对所有存储单元进行读验证操作，获取阈值电压小于零的存储单元。

可选的，对所有存储单元进行读验证操作，包括：对所有与存储单元的控制端电连接的字线施加零电压，并测量与存储单元的第一连接端电连接的位线的电流值；将电流值与参考值进行比较，若电流值大于参考值，则存在阈值小于零的存储单元，对所有的存储单元同时进行读验证操作，加快了过擦除验证操作的速度，提高了效率。

S440、对阈值电压小于零的存储单元进行编程操作，以提高存储单元的阈值电压。

可选的，对阈值电压小于零的存储单元进行编程操作，包括：依次选中阈值电压小于零的存储单元，对选中阈值电压小于零的存储单元所连接的字线施加第一电压，对未选中的字线施加零电压。

本实施例中，编程操作可分组依次进行，本实施例中，选中字线为该次需要进行编程操作的存储单元所连字线；未选中字线为未连接有该次需要进行编程操作的存储单元的字线。同理，选中存储单元为该次需要进行编程操作的存储单元，未选中存储单元为该次不需要进行编程操作的存储单元。

本实施例中编程操作通过对选中的字线施加第一电压，即对选中阈值电压小于零的存储单元的控制端施加第一电压，所述第一电压为正电压，正电压能够快速增大存储单元的阈值电压，提高编程效率，对存储单元的控制端施加正电压，通过位线对存储单元的第一连接端施加3.6V左右的正电压，进而选中存储单元的阈值电压升高，完成了编程操作。在对当前选中存储单元进行编程操作的同时，需要对未选中字线施加零电压，从而防止未选中字线所连接存储单元产生漏电流对选中存储单元的编程操作。

可选的，所述第一电压为2V。第一电压为正电压，但是不能够过高，擦除操作之后的编程实为程度较低的编程，控制端电压值需要小于正常数据写入的电压值，在正常编程时，控制端电压一遍取5.5V或者9.5V，在本实施例中程度较低的编程阶段，控制端电压要小于5.5V。

经过上述编程操作后，存储单元不但阈值电压得以增大，阈值电压的阈值分布范围从整体上也在变小，参考图5，图5是本发明实施例提供的存储单元阈值分布示意图。图5为阈值电压与擦除区域中存储单元个数的对应图，例如，当选取阈值电压为1V时，擦除区域中阈值电压为1V的存储单元的个数为n。图5从整体上反映了存储单元阈值电压的分布图。如图5所示，若以图中虚线L处电压为阈值电压，当对存储单元进行擦除操作后，此时存储单元存储的数据为1，存储单元的阈值电压的阈值分布如图中Erased Cell阶段所示，在存储单元进行擦除操作之后，存在过擦除的存储单元的阈值分布图如图曲线①所示，在存储单元进行过擦除验证操作后，且进行了编程操作时存储单元控制端施加正电压时，存储单元的阈值分布图如图曲线②所示。由图5可知，在进行读验证和编程操作时，对存储单元的控制端施加正电压，能够使存储单元阈值电压进一步增大，阈值分布范围进一步减小。当对存储单元进行正常编程操作时，存储单元存储的数据为0，存储单元的阈值电压的阈值分布如图中Programed Cell阶段所示，编程操作阶段的阈值电压要大于编程操作阶段。

可选的，对阈值电压小于零的存储单元进行编程操作，包括：依次选中阈值电压小于零的存储单元，对选中阈值电压小于零的存储单元所连接的字线施加第一电压，对未选中的字线施加负电压，所述第一电压为正电压。

同理，在对选中存储单元施加第一电压时，为了更有效的防止未选中字线所连接存储单元产生漏电流对选中存储单元的编程操作产生影响，选取对未选中的字线施加负电压。即使因为芯片的老化和存储单元的衰退，使得存储单元的阈值电压低于零电压，在其控制端施加负压，也不会产生漏电流对编程操作产生影响。

S450、对进行编程操作后的存储单元进行读验证操作。

在编程之后，还需要对存储单元进行读验证操作，判断是否所有的存储单元的阈值电压都大于零，若存在存储单元的阈值电压小于零，则需要再次进行编程操作，直至存储单元的阈值电压大于零。

S460、判断是否存在阈值电压小于零的存储单元，若是，则执行S440，若否，则执行S470。

S470、结束过擦除验证操作进程。

本发明实施例提供的存储器擦除方法，在存储器上电过程中的过擦除验证操作中，选中存储单元在编程操作中控制端被施加了正电压，减少了过擦除验证操作的总体时间。

图6是本发明实施例提供的一种存储器擦除装置的结构示意图。参考图6，存储器擦除装置，包括：信号检测模块61和过擦除验证模块63；

其中，信号检测模块61，用于检测存储器的上电信号；

位线使能模块62，用于将所述存储器内的多个存储块的字线译码同时使能。

过擦除验证模块63，用于控制所述存储器内的多个存储块同时进行过擦除验证操作，以使所述存储器内所有存储单元的阈值电压大于零电压。

本发明实施例提供的存储器擦除装置，在检测到存储器的上电信号时，即对存储器内的所有存储单元进行过擦除验证操作，增大所述存储单元的阈值电压至大于零，并且缩小擦除操作后存储单元的阈值电压的数值范围，便于后续编程或者其他操作，本方案能够防止由于存储器的突然掉电，导致进行擦除操作后的存储单元未经过过擦除验证操作而漏电过大的情况，本方案在每次存储器上电后直接进行过擦除验证操作，提高存储单元的阈值电压，避免了后续编程或者其他操作过程漏电流过大，从而影响操作的问题，并且本方案中多个存储块同时进行过擦除验证操作，减少了存储器上电过程中过擦除验证操作所需时间。

可选的，过擦除验证模块62可以包括：

读验证单元，用于对所有存储单元进行读验证操作，获取阈值电压小于零的存储单元；

编程单元，用于对阈值电压小于零的存储单元进行编程操作，以提高存储单元的阈值电压。

可选的，所述读验证单元还可用于：对进行编程操作后的存储单元进行读验证操作；判断是否存在阈值电压小于零的存储单元，若是，则返回执行编程操作。

可选的，读验证单元具体可以用于：对所有与存储单元的控制端电连接的字线施加零电压，并测量与存储单元的第一连接端电连接的位线的电流值；将电流值与参考值进行比较，若电流值大于参考值，则存在阈值小于零的存储单元。

可选的，编程单元具体可用于：依次选中阈值电压小于零的存储单元，对选中阈值电压小于零的存储单元所连接的字线施加第一电压，对未选中的字线施加零电压，第一电压为正电压。

可选的，编程单元具体可用于：依次选中阈值电压小于零的存储单元，对选中阈值电压小于零的存储单元所连接的字线施加第一电压，对未选中的字线施加负电压，第一电压为正电压。

可选的，第一电压为2V。

本发明实施例提供的存储器擦除装置，在存储器上电过程中，将多个存储块的位线译码同时使能，这样同时对多个存储块进行过擦除验证中的读验证和编程操作，减少了过擦除验证操作的总体时间，对于存储块较多的存储器，效果更为明显。

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、相互结合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)

1.一种存储器擦除方法，其特征在于，包括：

检测到存储器的上电信号；

控制所述存储器内的多个存储块同时进行过擦除验证操作，以使所述存储器内所有存储单元的阈值电压大于零电压。

2.根据权利要求1所述的存储器擦除方法，其特征在于，控制所述存储器内的多个存储块同时进行过擦除验证操作，包括：

对所有存储单元进行读验证操作，获取阈值电压小于零的存储单元；

对所述阈值电压小于零的存储单元进行编程操作，以提高所述存储单元的阈值电压。

3.根据权利要求2所述的存储器擦除方法，其特征在于，对所述阈值电压小于零的存储单元进行编程操作之后，还包括：

对进行编程操作后的存储单元进行读验证操作；

判断是否存在所述阈值电压小于零的存储单元，若是，则返回执行所述编程操作。

4.根据权利要求2所述的存储器擦除方法，其特征在于，所述对所有存储单元进行读验证操作，包括：

对所有与所述存储单元的控制端电连接的字线施加零电压，并测量与所述存储单元的第一连接端电连接的位线的电流值；

将所述电流值与参考值进行比较，若所述电流值大于所述参考值，则存在阈值小于零的存储单元。

5.根据权利要求2所述的存储器擦除方法，其特征在于，对所述阈值电压小于零的存储单元进行编程操作，包括：

依次选中所述阈值电压小于零的存储单元，对选中阈值电压小于零的存储单元所连接的字线施加第一电压，对未选中的字线施加零电压，所述第一电压为正电压。

6.根据权利要求2所述的存储器擦除方法，其特征在于，对所述阈值电压小于零的存储单元进行编程操作，包括：

依次选中所述阈值电压小于零的存储单元，对选中阈值电压小于零的存储单元所连接的字线施加第一电压，对未选中的字线施加负电压，所述第一电压为正电压。

7.根据权利要求5或6所述的存储器擦除方法，其特征在于：

所述第一电压为2V。

8.一种存储器擦除装置，其特征在于，包括：

信号检测模块，用于检测存储器的上电信号；

过擦除验证模块，用于控制所述存储器内的多个存储块同时进行过擦除验证操作，以使所述存储器内所有存储单元的阈值电压大于零电压。

9.根据权利要求8所述的存储器擦除装置，其特征在于，所述过擦除验证模块包括：

读验证单元，用于对所有存储单元进行读验证操作，获取阈值电压小于零的存储单元；

编程单元，用于对阈值电压小于零的存储单元进行编程操作，以提高存储单元的阈值电压。

10.根据权利要求9所述的存储器擦除装置，其特征在于，所述编程单元具体用于：

依次选中所述阈值电压小于零的存储单元，对选中阈值电压小于零的存储单元所连接的字线施加第一电压，对未选中的字线施加零电压，所述第一电压为正电压。