非易失存儲器的擦除方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種非易失存儲器的擦除方法，包括以下步驟：接收擦除操作指令；判斷待擦除存儲單元的閾值電壓是否小于目標閾值電壓，若是，則進行下一步驟，反之，則對所述存儲單元進行預(yù)編程操作；對所述存儲單元進行修復(fù)操作，并重復(fù)前一步驟。本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)前述方法的非易失存儲器的擦除系統(tǒng)。本發(fā)明的非易失存儲器的擦除方法及系統(tǒng)，能夠避免因為異常掉電而有可能造成漏電流。
【專利說明】非易失存儲器的擦除方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體存儲器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種非易失存儲器的擦除方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]存儲器中存在著兩種基本存儲單元，擦除存儲單元(erase cel I)和編程存儲單元(program cell)，也即“ I”和“0”，因此對應(yīng)也就存在著擦除和編程這兩種存儲器單元的基本操作。其中，將“O”變?yōu)椤癐”的過程，稱為擦除；反之稱為編程。
[0003]傳統(tǒng)的存儲器擦除原理如下:首先對需要進行擦除操作的目標邏輯塊(block)進行Pre_PGM (預(yù)編程)操作，目的是將所有的存儲單元都編程為同樣的“O”狀態(tài)存儲單元，也即高閾值狀態(tài)。Pre_PGM操作是否完成的判斷依據(jù)是所有cell是否通過PV驗證(編程驗證)。當PV驗證通過后，結(jié)束Pre_PGM操作,進入erase pulse (擦除脈沖)開始擦除操作。第一個擦除脈沖到來，對已經(jīng)進行了 Pre_PGM的存儲進行擦除。緊接著進行OEVl (過擦除驗證)操作，目的是對可能存在的被過擦除了的閾值低于OV的“I”存儲單元進行一次較弱的編程，將其閾值推到OV以上。下一步是EV (擦除驗證)操作，如果不過，則再次進行擦除，第二個擦除脈沖到來，如此循環(huán)往復(fù)，直到EV通過或者erase counter達到最大數(shù),而后跳出循環(huán)，進行0EV2操作。0EV2和OEVl相似，目的是進一步推高“I”存儲單元的閾值以消除亞閾值導(dǎo)通漏電。至此，完成了對目標塊的擦除操作。
[0004]在前述存儲器擦除的實際應(yīng)用中，經(jīng)常遇到突然異常掉電的情況。如果掉電是發(fā)生在擦除過程中，那么就可能會存在大量過擦除了的閾值低于O的擦除存儲單元，這是由于未來得及進行0EV1、0EV2的修正，或者正在進行修正時掉電了造成的。于是，當再次上電進行擦除操作，這些過擦除了的大量閾值低于O的擦除存儲單元，就會在Pre_PGM時存在較大漏電流，這不僅會影響Pre_PGM的速度,嚴重時甚至?xí)茐奶峁┚幊屉娏鞯膁rainpump,造成Pre_PGM無法完成，從而無法繼續(xù)進行擦除操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種非易失存儲器的擦除方法及系統(tǒng)，能夠解決因為異常掉電而有可能造成漏電流的隱患。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明公開了一種非易失存儲器的擦除方法，包括以下步驟:
[0007]接收擦除操作指令；
[0008]判斷待擦除存儲單元的閾值電壓是否小于目標閾值電壓，若是，則進行下一步驟，反之，則對所述存儲單元進行預(yù)編程操作；
[0009]對所述存儲單元進行修復(fù)操作，并重復(fù)前一步驟。
[0010]進一步地，所述目標閾值電壓的取值為:
[0011]正常擦除狀態(tài)下閾值電壓范圍的最小值。[0012]進一步地，所述目標閾值電壓的取值為:
[0013]避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值。
[0014]進一步地，所述目標閾值電壓的取值為:
[0015]避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值加上彈性值，所述彈性值取值范圍為0.1V至0.2V之間。
[0016]進一步地，所述目標閾值電壓的取值為0.4V或0.6V。
[0017]進一步地，所述判斷存儲單元的閾值電壓是否小于目標閾值電壓包括:
[0018]選擇一個參考存儲單元，所述參考存儲單元的閾值電壓為目標閾值電壓，并給該存儲單元的字線施加一個參考電壓，獲得預(yù)定的參考電流。
[0019]給待校驗的各存儲單元的字線施加一個正電壓，得出該待校驗存儲單元中的測量電流，其中，該正電壓的值與給所述存儲單元的字線施加的參考電壓的值相同。
[0020]比較參考電流和測量電流，若測量電流大于參考電流，則存儲單元的閾值電壓小于目標閾值電壓，反之，則大于等于目標閾值電壓。
[0021]進一步地，所述修復(fù)操作為對所述存儲單元進行編程操作，所述編程操作中的編程電壓根據(jù)存儲單元當前的閾值電壓和正常閾值電壓確定。
[0022]本發(fā)明還公開了一種非易失存儲器的擦除系統(tǒng)，包括:
[0023]指令接收模塊，用于接收擦除操作指令；
[0024]校驗?zāi)K，用于判斷待擦除存儲單元的閾值電壓是否小于目標閾值電壓，若是，則通知修復(fù)模塊進行修復(fù)操作，反之，則對所述存儲單元進行預(yù)編程操作；和
[0025]修復(fù)模塊，用于對所述存儲單元進行修復(fù)操作，并通知校驗?zāi)K再次校驗。
[0026]進一步地，校驗?zāi)K包括:
[0027]目標閾值電壓設(shè)定子模塊，用于設(shè)定目標閾值電壓，所述目標閾值電壓根據(jù)如下至少一種方式確定:
[0028]正常擦除狀態(tài)下閾值電壓范圍的最小值；
[0029]避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值；
[0030]避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值加上彈性值，所述彈性值取值范圍為0.1V至0.2V之間。
[0031]進一步地，所述校驗?zāi)K包括:
[0032]電壓施加子模塊，對參考存儲單元及各存儲單元施加電壓；
[0033]電流測量子模塊，對參考存儲單元的參考電流及各存儲單元的測量電流進行測量;
[0034]比較子模塊，對參考存儲單元中產(chǎn)生的參考電流及各存儲單元的測量電流進行比較；若測量電流大于參考電流，則存儲單元的閾值電壓小于目標閾值電壓，反之，則大于等于目標閾值電壓。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括以下優(yōu)點:
[0036]本發(fā)明的非易失存儲器的擦除方法及系統(tǒng)通過在預(yù)編程操作之前進行預(yù)過擦除驗證的操作，通過此種方式來驗證出是否有因為異常掉電等情況而產(chǎn)生的過擦除存儲單元，并對這些過擦除存儲單元進行修復(fù)，
[0037]這就避免了預(yù)編程操作時可能存在的漏電流，從而消除了異常掉電而帶來的隱患，保證了整個擦除過程的順利完成。然后再進行正常的預(yù)編程操作以及其它后續(xù)的擦除步驟。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明的非易失存儲器的擦除方法實施例一的流程圖；
[0039]圖2是本發(fā)明的非易失存儲器的擦除系統(tǒng)實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0040]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0041]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，以下簡單介紹非易失存儲器的構(gòu)成原理。
[0042]非易失存儲器的核心是存儲陣列，存儲陣列由存儲單元(cell)組成。一般而言，一個cell可以包括源極(source, S),漏極(drain,D),控制柵極(control gate,G),以及浮動?xùn)艠O(floating gate,FG)0控制柵極CG可用于接電壓VG。若VG為足夠強度的正電壓，則浮動?xùn)艠OFG和溝道之間會產(chǎn)生隧穿效應(yīng)或溝道熱電子效應(yīng)，使電子注入浮動?xùn)艠OFG，從而導(dǎo)致cell閾值上升，閾值上升到一定程度即表示存入數(shù)據(jù)0，即編程操作；擦除則在襯底施加足夠強度的正電壓，利用溝道和浮動?xùn)艠OFG之間的隧穿效應(yīng)，把浮動?xùn)艠OFG上的電子吸引到襯底，從而導(dǎo)致cell閾降低，閾值減小到一定程度即表示存入數(shù)據(jù)1，此即為擦除。
[0043]本發(fā)明主要為在現(xiàn)有的擦除過程的預(yù)編程操作(Pre_PGM)之前，增加預(yù)過擦除驗證(Pre_0EV)的操作，通過此種方式來驗證出是否有因為異常掉電等情況而產(chǎn)生的過擦除存儲單元，并對這些過擦除存儲單元進行修復(fù)，然后再進行正常的預(yù)編程操作以及后續(xù)的擦除操作，可以避免預(yù)編程操作時存在的漏電流，從而消除因為異常掉電而帶來的隱患。
[0044]參照圖1，示出本發(fā)明的一種非易失存儲器的擦除方法實施例一，包括以下步驟:
[0045]步驟101，接收擦除操作指令。
[0046]步驟102，判斷存儲單元的閾值電壓是否小于目標閾值電壓，若是，則進行下一步驟，反之，則對所述存儲單元進行預(yù)編程操作。
[0047]判斷存儲單元的閾值電壓是否小于目標電壓即是對存儲單元是否處于過擦除狀態(tài)的判斷，即預(yù)過擦除驗證。目標閾值電壓為一個工藝流程中滿足正常擦除狀態(tài)下閾值電壓范圍的最小值。例如，將屬于過擦除范疇的“小于O或者靠近O附近”的閾值調(diào)整到“大于0.5V”的滿足正常擦除的閾值電壓大小，則該0.5V為目標閾值電壓。
[0048]優(yōu)選地，因為，本發(fā)明是為了避免存儲單元在進行預(yù)編程操作時出現(xiàn)漏電流，即指即使存儲單元的柵極接地也會有電流存在，為了避免這種情況，可以通過抬高存儲單元的閾值電壓來實現(xiàn)。一般理論上，避免漏電流的閾值電壓在0.4V以上即可，實際中取決于產(chǎn)品的測試結(jié)果，但一般不會和0.4V差太多。若設(shè)置大于0.4V，可以更好的避免漏電流，但是會造成預(yù)過擦除驗證時間過長從而影響速度，因此也不能太大。因此，目標閾值電壓的取值可以進一步地采用如下標準:在滿足正常擦除狀態(tài)下閾值電壓范圍內(nèi)選取可以避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值。更優(yōu)選地，為了保證避免漏電流的效果，目標閾值電壓的取值還可以為在避免產(chǎn)生漏電流的最小值的基礎(chǔ)上加上一個彈性值，彈性值一般在0.1 V-ο.2V之間，例如0.1V或者0.2V等等。本發(fā)明的目標閾值電壓值一般取值為0.4V或者0.6V等等。
[0049]其中，判斷存儲單元的閾值電壓是否小于目標閾值電壓可以采用如下步驟:
[0050]選擇一個參考存儲單元，所述參考存儲單元的閾值電壓為目標閾值電壓，并給該參考存儲單元的字線施加一個參考電壓，獲得預(yù)定的參考電流。
[0051]給待校驗的各存儲單元的字線施加一個正電壓，得出該待校驗存儲單元中的測量電流，其中，該給待校驗的各存儲單元的字線所施加的正電壓的值與參考存儲單元的字線所施加的參考電壓值相同。
[0052]比較參考電流和測量電流，若測量電流大于參考電流，則存儲單元的閾值電壓小于目標閾值電壓，反之，則大于等于目標閾值電壓。
[0053]其中，施加在參考存儲單元的字線上的參考電壓可以根據(jù)所需的參考電流及參考存儲單元的閾值電壓來確定。所需的參考電流值由多方面因素決定，比如SA分辨精度、功耗要求、速度要求等來確定，具體取決于各款產(chǎn)品的spec要求，隨著技術(shù)的進步，目前這個值一般在IOuA?20uA之間。例如，如果參考存儲單元的目標閾值電壓為IV，預(yù)定的參考電流為10 μ Α,那么對于當前的參考存儲單元來說，如果將參考電壓設(shè)置為4V能夠得到10 μ A的電流，那么參考電壓則設(shè)置為4V。參考電壓的大小選擇也是個折衷，太小的話，對于目標閾值電壓來說可能無法產(chǎn)生足夠的電流；太大的話，又可能會使存儲器單元受到編程效應(yīng)的影響。目前工藝條件下，一般在5V左右。
[0054]若存儲單元的閾值電壓大于或者等于目標閾值電壓，則說明存儲單元是處于正常的擦除狀態(tài)，無需修復(fù)，則可以直接進行正常的預(yù)編程操作，具體預(yù)編程操作過程再次不再詳述。
[0055]步驟103，對所述存儲單元進行修復(fù)操作，并重復(fù)前一步驟。
[0056]對存儲單元進行修復(fù)操作即進行編程操作，具體過程為在存儲單元的柵極施加編程電壓。因為本發(fā)明所驗證的是存儲單元是否因為異常掉電等情況而存在過擦除的情況，存儲單元即使存在過擦除的情況，也會是極小幅度的過擦除，所以，對于存儲單元的修復(fù)操作可以采用較弱的編程操作，即施加較小的編程電壓。該較小的編程電壓需要根據(jù)存儲單元當前的閾值電壓和正常閾值電壓來確定，只要能夠?qū)⒋鎯卧拈撝惦妷禾岣叩秸ｉ撝惦妷悍秶鷥?nèi)即可。優(yōu)選地，在確定具體值時可以通過存儲器中各元件的物理特性以及大量實驗驗證得出，本發(fā)明并不限制具體的數(shù)值。具體的，在本發(fā)明中，一般采用2ν左右的電壓來進行該較弱的編程操作。
[0057]在進行修復(fù)操作之后，還需要對這些存儲單元再次進行預(yù)過擦除驗證，即重復(fù)步驟102，若還存在過擦除的存儲單元，則再次修復(fù)，即重復(fù)步驟103，如此往復(fù)，直到所有存儲單元的閾值電壓都大于或者等于目標閾值電壓，然后再進行正常的預(yù)編程操作。
[0058]因為通過步驟102和步驟103的預(yù)過擦除驗證以及修復(fù)操作之后，可以保證所有的存儲單元都處于正常擦除的狀態(tài)，避免在后續(xù)進行預(yù)編程操作可能出現(xiàn)漏電流的情況。
[0059]參照圖2，示出本發(fā)明的非易失存儲器的擦除系統(tǒng)實施例，包括指令接收模塊10、校驗?zāi)K20和修復(fù)模塊30。
[0060]指令接收模塊10，用于接收擦除操作指令。
[0061]校驗?zāi)K20，用于判斷存儲單元的閾值電壓是否小于目標閾值電壓，若是，則通知修復(fù)模塊進行修復(fù)操作，反之，則對所述存儲單元進行預(yù)編程操作。
[0062]優(yōu)選地，校驗?zāi)K包括目標閾值電壓設(shè)定子模塊，用于設(shè)定目標閾值電壓，所述目標閾值電壓根據(jù)如下至少一種方式確定:正常擦除狀態(tài)下閾值電壓范圍的最小值；避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值；避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值加上彈性值，所述彈性值取值范圍為0.1V至0.2V之間。優(yōu)選地，目標閾值電壓為0.4V或0.6V。
[0063]優(yōu)選地，校驗?zāi)K包括電壓施加子模塊、電流測量子模塊和比較子模塊。電壓施加子模塊，對參考存儲單元及各存儲單元施加電壓。電流測量子模塊，對參考存儲單元的參考電流及各存儲單元的測量電流進行測量。比較子模塊，對參考存儲單元中產(chǎn)生的參考電流及各存儲單元的測量電流進行比較；若測量電流大于參考電流，則存儲單元的閾值電壓小于目標閾值電壓，反之，則大于等于目標閾值電壓。
[0064]修復(fù)模塊30，用于對所述存儲單元進行修復(fù)操作，并通知校驗?zāi)K再次校驗。
[0065]本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于系統(tǒng)實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。
[0066]以上對本發(fā)明所提供的非易失存儲器的擦除方法及系統(tǒng)進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種非易失存儲器的擦除方法，其特征在于，包括以下步驟: 接收擦除操作指令； 判斷待擦除存儲單元的閾值電壓是否小于目標閾值電壓，若是，則進行下一步驟，反之，則對所述存儲單元進行預(yù)編程操作； 對所述存儲單元進行修復(fù)操作，并重復(fù)前一步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的非易失存儲器的擦除方法，其特征在于，所述目標閾值電壓的取值為: 正常擦除狀態(tài)下閾值電壓范圍的最小值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的非易失存儲器的擦除方法，其特征在于，所述目標閾值電壓的取值為: 避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值。
4.如權(quán)利要求3所述的非易失存儲器的擦除方法，其特征在于，所述目標閾值電壓的取值為: 避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值加上彈性值，所述彈性值取值范圍為0.1V至0.2V之間。
5.如權(quán)利要求1所述的非易失存儲器的擦除方法，其特征在于，所述目標閾值電壓的取值為0.4V或0.6V。
6.如權(quán)利要求1所述的非易失存儲器的擦除方法，其特征在于，所述判斷存儲單元的閾值電壓是否小于目標閾值電壓包括: 選擇一個參考存儲單元，所述參考存儲單元的閾值電壓為目標閾值電壓，并給該存儲單元的字線施加一個參考電壓，獲得預(yù)定的參考電流。 給待校驗的各存儲單元的字線施加一個正電壓，得出該待校驗存儲單元中的測量電流，其中，該正電壓的值與給所述存儲單元的字線施加的參考電壓的值相同。 比較參考電流和測量電流，若測量電流大于參考電流，則存儲單元的閾值電壓小于目標閾值電壓，反之，則大于等于目標閾值電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的非易失存儲器的擦除方法，其特征在于，所述修復(fù)操作為對所述存儲單元進行編程操作，所述編程操作中的編程電壓根據(jù)存儲單元當前的閾值電壓和正常閾值電壓確定。
8.一種非易失存儲器的擦除系統(tǒng)，其特征在于，包括: 指令接收模塊，用于接收擦除操作指令； 校驗?zāi)K，用于判斷待擦除存儲單元的閾值電壓是否小于目標閾值電壓，若是，則通知修復(fù)模塊進行修復(fù)操作，反之，則對所述存儲單元進行預(yù)編程操作；和 修復(fù)模塊，用于對所述存儲單元進行修復(fù)操作，并通知校驗?zāi)K再次校驗。
9.如權(quán)利要求8所述的非易失存儲器的擦除系統(tǒng)，其特征在于，校驗?zāi)K包括: 目標閾值電壓設(shè)定子模塊，用于設(shè)定目標閾值電壓，所述目標閾值電壓根據(jù)如下至少一種方式確定: 正常擦除狀態(tài)下閾值電壓范圍的最小值； 避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值； 避免產(chǎn)生漏電流的閾值電壓范圍的最小值加上彈性值，所述彈性值取值范圍為0.1V至0.2V之間。
10.如權(quán)利要求9所述的非易失存儲器的擦除系統(tǒng)，其特征在于，所述校驗?zāi)K包括: 電壓施加子模塊，對參考存儲單元及各存儲單元施加電壓； 電流測量子模塊，對參考存儲單元的參考電流及各存儲單元的測量電流進行測量；比較子模塊，對參考存儲單元中產(chǎn)生的參考電流及各存儲單元的測量電流進行比較；若測量電 流大于參考電流，則存儲單元的閾值電壓小于目標閾值電壓，反之，則大于等于目標閾值電壓。
【文檔編號】G11C16/06GK103811067SQ201210461268
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】蘇志強, 潘榮華, 張現(xiàn)聚, 丁沖 申請人:北京兆易創(chuàng)新科技股份有限公司