JP5112566B1 - 半導体記憶装置、不揮発性半導体メモリの検査方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体記憶装置1は、不揮発性半導体メモリ3と、電源供給部5と、制御部2とを含む。制御部2は、電源供給部5から電圧が供給された場合に、不揮発性半導体メモリ3からファームウェアを読み出し、通常モード又は自走モードを実行する。ファームウェアが自走モードである場合に、制御部2は、通常モードよりも高いセル印加電圧でユーザ領域の書き込みを行い、その後通常モードの電圧でユーザ領域のブロックごとに消去、書き込み及び読み出しを繰り返し、消去時に消去エラーが発生した場合、または書き込み時に書き込みエラーが発生した場合に、当該ブロックをバッドブロック管理テーブルに追加する。
【選択図】 図8
Description
[1.メモリシステムの構成]
図1は、第1の実施形態に係るメモリシステムの構成を示すブロック図である。メモリシステムは、ホスト装置10、及び外部記憶装置としての半導体記憶装置1とを備えている。半導体記憶装置1としては、NAND型フラッシュメモリを備えたSSD(Solid State Drive)が用いられる。
Vev1<VA1<VA1V<Vread1
Vev2<VA2<VA2V<VB2<VB2V<VC2<VC2V<Vread2
なお、消去ベリファイ電圧Vev、Vev1、Vev2は、前述の通り負の値であるが、実際に消去ベリファイ動作においてメモリセルの制御ゲートに印加される電圧は、負の値ではなく、ゼロ又は正の値である。すなわち、実際の消去ベリファイ動作においては、メモリセルのバックゲートに正の電圧を印加し、メモリセルの制御ゲートには、ゼロ又はバックゲート電圧より小さい正の電圧を印加している。換言すれば、消去ベリファイ電圧Vev、Vev1、Vev2は、等価的に負の値を有する電圧である。
次に、SSD1の各種動作について説明する。まず、SSD1の起動シーケンスについて説明する。
あるいは、例えばあるブロックにデータを書き込んだ後にデータ消去されるまで一定の時間間隔を空け、消去前にプレリードによりデータを再度読みだすことにより、データリテンションの悪いブロックを不良品としてスクリーニングすることができる。
以上詳述したように第1の実施形態では、SSDコントローラ2は、電源供給部5から電圧が供給された場合に、NAND型フラッシュメモリ3のFW領域3Aからファームウェアを読み出し、ファームウェアに基づいて通常モード又は自走モードを実行する。ファームウェアが通常モードである場合、SSDコントローラ2は、ホスト装置10の命令に応じて書き込み動作、読み出し動作及び消去動作を行う。一方、ファームウェアが自走モードである場合、SSDコントローラ2は、スクリーニング動作を実行する。すなわち、SSDコントローラ2は、まず、通常モードよりも高いセル印加電圧でユーザ領域3Cの書き込みを行うことでユーザ領域3Cにストレスを印加する。続いて、SSDコントローラ2は、通常モードの電圧でユーザ領域3Cのブロックごとに消去、書き込み及び読み出しを繰り返し、かつ読み出し時に誤りビットを訂正する。そして、消去エラーが発生した場合、プログラムエラーが発生した場合、および選択ブロックの誤り訂正ビット数が所定値を超えた場合に、当該選択ブロックをバッドブロック化するようにしている。
第2の実施形態は、より大きなストレスをメモリセルに印加するために、メモリセルのデータを消去する際に使用する消去電圧を通常モード時に比べて増加させる。そして、スクリーニング動作に含まれるストレス工程において、増加させた消去電圧を用いて、メモリセルの消去動作を行うようにしている。図12は、第2の実施形態に係るSSD1のスクリーニング動作を示すフローチャートである。
第3の実施形態は、通常モードと自走モードとの切り替え方式の例について示している。図14は、第3の実施形態に係る通常モードと自走モードとの切り替え動作を示す状態遷移図である。
第4の実施形態は、通常モードと自走モードとの両方を実行可能な1つの通常FWのみを用い、コマンドをトリガとして通常FW内で実行されるモードを選択するようにしている。図15は、第4の実施形態に係る通常モードと自走モードとの切り替え動作を示す状態遷移図である。
ストレス工程をより効率よく行うという観点では、前述した電圧ストレスのみではなく熱ストレスを加えることが望ましい。そこで、第5の実施形態は、SSD1に熱ストレスを加えた後に、自走モードを行うようにしている。
第1及び第2の実施形態において、ストレス工程の後にスクリーニング工程を実施する検査工程について説明してきた(図18(a))。
Claims (9)
- 不揮発性半導体メモリ、電源供給部、及び第1の制御部を具備する半導体記憶装置であって、
前記不揮発性半導体メモリは、
複数のメモリセルを含むブロックを複数備えるメモリセルアレイと、
前記複数のメモリセルへの書き込み、読み出し、及び消去を制御する第2の制御部と、を具備し、
前記メモリセルアレイは、
前記第1の制御部が、ホスト装置の指示に応じた動作を行う通常モード及びホスト装置の指示によらず所定の検査を行う自走検査モードの何れかを実行するために使用されるファームウェアを格納可能なファームウェア領域と、
ユーザデータを格納可能なユーザ領域と、を具備し、
前記電源供給部は、
前記半導体記憶装置外部から電源供給を受けて、前記不揮発性半導体メモリ及び前記第1の制御部に所定の電圧を供給し、
前記第1の制御部は、
前記電源供給部から電圧が供給された場合に、前記不揮発性半導体メモリから前記ファームウェアを読み出し、前記ファームウェアが前記通常モードに設定されているか、または前記自走検査モードに設定されているかを判定し、
前記ファームウェアが前記自走検査モードに設定されている場合に、第1の工程、第2の工程及び第3の工程を順に実行し、
前記第1の工程は、
前記通常モードで使用される電圧よりも高い第1のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックへ書き込みを行う工程を含み、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合においても、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録せず、
前記第2の工程は、
前記通常モードで使用され、かつ前記第1のセル印加電圧よりも低い第2のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックごとに消去及び書き込みを繰り返す工程を含み、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合においても、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録せず、
前記第3の工程は、
前記第2のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックごとに消去、書き込み及び読み出しを繰り返す工程を含み、かつ前記消去時にエラーが発生した場合、または前記書き込み時にエラーが発生した場合に、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録する、
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 不揮発性半導体メモリ、電源供給部、及び第1の制御部を具備する半導体記憶装置であって、
前記不揮発性半導体メモリは、
複数のメモリセルを含むブロックを複数備えるメモリセルアレイと、
前記複数のメモリセルへの書き込み、読み出し、及び消去を制御する第2の制御部と、を具備し、
前記メモリセルアレイは、
前記第1の制御部が、ホスト装置の指示に応じた動作を行う通常モード及びホスト装置の指示によらず所定の検査を行う自走検査モードの何れかを実行するために使用されるファームウェアを格納可能なファームウェア領域と、
ユーザデータを格納可能なユーザ領域と、を具備し、
前記電源供給部は、
前記半導体記憶装置外部から電源供給を受けて、前記不揮発性半導体メモリ及び前記第1の制御部に所定の電圧を供給し、
前記第1の制御部は、
前記電源供給部から電圧が供給された場合に、前記不揮発性半導体メモリから前記ファームウェアを読み出し、前記ファームウェアが前記通常モードに設定されているか、または前記自走検査モードに設定されているかを判定し、
前記ファームウェアが前記自走検査モードに設定されている場合に、第1の工程、第2の工程及び第3の工程を順に実行し、
前記第1の工程は、
前記通常モードで使用される電圧よりも高い第1のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックへ書き込みを行う工程を含み、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合においても、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録せず、
前記第2の工程は、
前記通常モードで使用され、かつ前記第1のセル印加電圧よりも低い第2のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックごとに消去及び書き込みを繰り返す工程を含み、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合に、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録し、前記第3の工程を実行する前に当該バッドブロックの登録を削除し、
前記第3の工程は、
前記第2のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックごとに消去、書き込み及び読み出しを繰り返す工程を含み、かつ前記消去時にエラーが発生した場合、または前記書き込み時にエラーが発生した場合に、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録する、
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記第1の制御部は、前記第3の工程において、前記第2のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックごとに第1の読み出し、消去、書き込み、及び第2の読み出しをこの順に少なくとも2周繰り返し、
2周目以降の周期における前記第1の読み出しは、当該周期より前の周期における前記書き込み時のデータを消去する前に実行され、前記2周目以降の周期における前記第2の読み出しは、当該周期より前の周期における前記書き込み時のデータを消去し、その後新たに書き込まれたデータに対して実行される、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体記憶装置。 - 複数のメモリセルを含むブロックを複数備えるメモリセルアレイを具備し、前記メモリセルアレイは、ホスト装置の指示に応じた動作を行う通常モード及びホスト装置の指示によらず所定の検査を行う自走検査モードの何れかを実行するために使用されるファームウェアを格納可能なファームウェア領域と、ユーザデータを格納可能なユーザ領域と、を含む不揮発性半導体メモリの検査方法であって、
前記不揮発性半導体メモリから前記ファームウェアを読み出し、前記ファームウェアが前記通常モードに設定されているか、または前記自走検査モードに設定されているかを判定し、
前記ファームウェアが前記自走検査モードに設定されている場合に、前記通常モードで使用される電圧よりも高い第1のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックへ書き込みを行い、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合においても、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録しない第1の工程を実行し、
前記第1の工程を実行した後、前記通常モードで使用され、かつ前記第1のセル印加電圧よりも低い第2のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックごとに消去及び書き込みを繰り返し、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合においても、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録しない第2の工程を実行し、
前記第2の工程を実行した後、前記第2のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックごとに消去、書き込み及び読み出しを繰り返し、かつ前記消去時にエラーが発生した場合、または前記書き込み時にエラーが発生した場合に、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録する第3の工程を実行する、
ことを特徴とする不揮発性半導体メモリの検査方法。 - 複数のメモリセルを含むブロックを複数備えるメモリセルアレイを具備し、前記メモリセルアレイは、ホスト装置の指示に応じた動作を行う通常モード及びホスト装置の指示によらず所定の検査を行う自走検査モードの何れかを実行するために使用されるファームウェアを格納可能なファームウェア領域と、ユーザデータを格納可能なユーザ領域と、を含む不揮発性半導体メモリの検査方法であって、
前記不揮発性半導体メモリから前記ファームウェアを読み出し、前記ファームウェアが前記通常モードに設定されているか、または前記自走検査モードに設定されているかを判定し、
前記ファームウェアが前記自走検査モードに設定されている場合に、前記通常モードで使用される電圧よりも高い第1のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックへ書き込みを行い、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合においても、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録しない第1の工程を実行し、
前記第1の工程を実行した後、前記通常モードで使用され、かつ前記第1のセル印加電圧よりも低い第2のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックごとに消去及び書き込みを繰り返し、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合に、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録する第2の工程を実行し、
前記第2の工程を実行した後、前記第2のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックごとに消去、書き込み及び読み出しを繰り返し、かつ前記消去時にエラーが発生した場合、または前記書き込み時にエラーが発生した場合に、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録する第3の工程を実行し、
前記第2の工程を実行した後、前記第3の工程を実行する前に、前記バッドブロックの登録を削除する、
ことを特徴とする不揮発性半導体メモリの検査方法。 - 前記第3の工程において、前記第2のセル印加電圧を用いて前記ユーザ領域のブロックごとに第1の読み出し、消去、書き込み、及び第2の読み出しをこの順に少なくとも2周繰り返し、
2周目以降の周期における前記第1の読み出しは、当該周期より前の周期における前記書き込み時のデータを消去する前に実行され、前記2周目以降の周期における前記第2の読み出しは、当該周期より前の周期における前記書き込み時のデータを消去し、その後新たに書き込まれたデータに対して実行される、
ことを特徴とする請求項4または5に記載の不揮発性半導体メモリの検査方法。 - 複数のメモリセルを含むブロックを複数備えるメモリセルアレイを具備する不揮発性半導体メモリを検査するためのファームウェアプログラムであって、
前記プログラムは、前記不揮発性半導体メモリを制御する制御部に、
ホスト装置の指示に応じた動作を行う通常モードで使用される電圧よりも高い第1のセル印加電圧を用いて前記不揮発性半導体メモリのブロックへ書き込みを行い、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合においても、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録しない第1の工程と、
前記第1の工程を実行した後、前記通常モードで使用され、かつ前記第1のセル印加電圧よりも低い第2のセル印加電圧を用いて前記不揮発性半導体メモリのブロックごとに消去及び書き込みを繰り返し、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合においても、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録しない第2の工程と、
前記第2の工程を実行した後、前記第2のセル印加電圧を用いて前記不揮発性半導体メモリのブロックごとに消去、書き込み及び読み出しを繰り返し、かつ前記消去時にエラーが発生した場合、または前記書き込み時にエラーが発生した場合に、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録する第3の工程と、
を実行させるためのプログラム。 - 複数のメモリセルを含むブロックを複数備えるメモリセルアレイを具備する不揮発性半導体メモリを検査するためのファームウェアプログラムであって、
前記プログラムは、前記不揮発性半導体メモリを制御する制御部に、
ホスト装置の指示に応じた動作を行う通常モードで使用される電圧よりも高い第1のセル印加電圧を用いて前記不揮発性半導体メモリのブロックへ書き込みを行い、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合においても、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録しない第1の工程と、
前記第1の工程を実行した後、前記通常モードで使用され、かつ前記第1のセル印加電圧よりも低い第2のセル印加電圧を用いて前記不揮発性半導体メモリのブロックごとに消去及び書き込みを繰り返し、かつ前記書き込み時にエラーが発生した場合に、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録する第2の工程と、
前記第2の工程を実行した後、前記第2のセル印加電圧を用いて前記不揮発性半導体メモリのブロックごとに消去、書き込み及び読み出しを繰り返し、かつ前記消去時にエラーが発生した場合、または前記書き込み時にエラーが発生した場合に、当該エラーが発生したブロックをバッドブロックとして登録する第3の工程と、
前記第2の工程を実行した後、前記第3の工程を実行する前に、前記バッドブロックの登録を削除すること、
を実行させるためのプログラム。 - 前記第3の工程において、前記第2のセル印加電圧を用いて前記不揮発性半導体メモリのブロックごとに第1の読み出し、消去、書き込み、及び第2の読み出しをこの順に少なくとも2周繰り返し、
2周目以降の周期における前記第1の読み出しは、当該周期より前の周期における前記書き込み時のデータを消去する前に実行され、前記2周目以降の周期における前記第2の読み出しは、当該周期より前の周期における前記書き込み時のデータを消去し、その後新たに書き込まれたデータに対して実行される、
ことを特徴とする請求項7または8に記載のプログラム。
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