[发明专利]存储器的擦除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种存储器的擦除方法，特别是涉及一种快闪存储器的擦除方法。

背景技术

计算机系统中有多种不同类型的半导体存储器用于储存数据，一个存储器由许多存储单元(memory cell)组成，每个存储单元存放1位二进制数据，通常存储单元排列成一个矩阵阵列(array)形式，对于存储容量较大的存储器，也就是存储单元较多的存储器，多个存储单元可以被分成多个区块(sector)。目前常用的随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)以及快闪存储器(flash memory)均可用于储存数据。

每种存储器都有其优点和缺点。例如，DRAM和SRAM一次可擦除数据的单个位，但是断电时数据即会丢失。EEPROM无须额外的外部设备即可选择性地方便擦除数据，但是减少了数据储存密度，速度较慢且成本较高。相对而言，EPROM成本较低，具有较高的密度但不容易擦除。

快闪存储器已经成为近十年来应用广泛的半导体存储器，因为它结合了EPROM的高密度及低成本的优点和EEPROM的电可擦除的优点。快闪存储器可重复写入并且在断电时可以保持其内容，因此是非易失性的(nonvolatile)。由于快闪存储器中存储单元MOS管的源极是连接在一起的，所以不能象EEPROM那样按字擦除，而是类似EPROM那样整个阵列擦除或者分区块擦除。

对快闪存储器的擦除(erase)、编程(program)和读取(read)操作通常是对存储单元施加适当的电压来完成的。在擦除或者编程操作中，施加电压以将电荷移除或储存于存储单元中。在读取操作中，施加电压以在存储单元中产生电流，该电流量表示储存于该存储单元中的数据值。

请参考图1，其公开了现有的一种快闪存储器的擦除方法。在快闪存储器的擦除操作中，一个阵列或者一个区块中的多个存储单元通常是同时被擦除的，其可通过施加一个或多个短促的擦除脉冲(erase pulse)来完成。在每个擦除脉冲后，可执行擦除验证(erase verify)操作以确定阵列或者区块中的每个存储单元的阈值电压(threshold voltage)是否在预定的阈值电压界限内，若存储单元的阈值电压在预定的阈值电压界限内，则表示该存储单元“已擦除(erased)”；若存储单元的阈值电压高于预定阈值电压上限，则表示该存储单元“擦除不足(under-erased)”或“未擦除(un-erased)”。如果侦测到有“擦除不足”或“未擦除”的存储单元，则会再施加额外的擦除脉冲于该整个阵列或者区块并再次验证该“擦除不足”或“未擦除”的存储单元。然而，在此擦除过程中，若有某个存储单元“擦除不足”或“未擦除”，擦除和验证操作可能会不断交互式地执行直至该存储单元充分擦除为止，因此整个擦除过程的时间也随之增加，并且某些存储单元在其它存储单元被充分擦除之前会变得“过擦除(over-erased)”，也就是存储单元的阈值电压低于预定阈值电压下限。“过擦除”会导致存储单元的耐久性下降以及数据保存能力降低，为了正确地写入或读取存储单元的数据，有效且可靠地擦除存储单元至可接受之限制范围内变得尤为重要，因此，存储单元是不希望保留在过擦除状态的。

请参考专利号为5818763的美国专利，其公开了另一种快闪存储器的擦除方法。如图2所示，该擦除方法首先通过施加一个擦除脉冲同时擦除多个区块中的多个存储单元；接着依次对各个区块的存储单元执行擦除验证操作，如果侦测到有“擦除不足”或“未擦除”的存储单元，则将该存储单元所在的区块记录为擦除不成功的区块；在验证所有区块后如果有擦除不成功的区块，则施加一个擦除脉冲再一次同时擦除多个区块中的多个存储单元，然后依次对各个擦除不成功的区块执行擦除验证操作并重新记录擦除不成功的区块。在此擦除过程中，若有某个存储单元“擦除不足”或“未擦除”，擦除和区块验证操作也可能会不断交互式地执行直至所有区块中的存储单元充分擦除为止，因此整个擦除过程的时间同样也随之增加，并且某些存储单元在其它存储单元被充分擦除之前会变得“过擦除”。