一種快閃記憶體的抹除方法

2023-07-18 08:32:31 1

專利名稱：一種快閃記憶體的抹除方法
技術領域：
本發明是有關一種內存組件(Memory Device)的操作方法，特別是有關一種快閃記憶體(Flash Memory)的抹除方法(Erase Algorithm)。
快閃記憶體是最常見的一種非揮發性內存(Non-Volatile Memory，NVM)，其組件集成度高，且抹除速率遠大於其它種類的非揮發性內存(NVM)。多種快閃記憶體在抹除時是在存儲單元(Memory Cell)的柵極(Gate)上施加負偏壓(Negative Bias)Vg，並在存儲單元的源/漏極(S/D)上施加正偏壓Vd，此偏壓Vd與偏壓Vg的差異足夠大，使得儲存在柵極中的電子能通過穿隧效應(Tunneling Effect)排出到基底中。
此外，由於工藝條件的差異，抹除各存儲單元所需的偏壓Vd會有一個分布範圍，其涵蓋大部分存儲單元的抹除電壓。雖然等於或超過分布範圍上限的單一值偏壓Vd即可抹除大部分的存儲單元，但如此做卻容易對存儲單元造成損害。因此，公知的快閃記憶體抹除方法是隨時間逐步(step-by-step)遞增源/漏極上的偏壓Vd，並在每一步結束後進行一次檢查步驟，直到確定所有的存儲單元皆被抹除為止。
雖然上述公知方法可以確保所有存儲單元皆被抹除，但因每一次提高偏壓Vd的抹除步驟後都要進行一次檢查步驟，且此檢查步驟是以10Kbit或100Kbit為一個檢查單位，所以非常耗費時間，並導致整個抹除操作所需時間無法減少。
本發明提出一種快閃記憶體的抹除方法，其步驟如下首先在存儲單元的柵極上施加偏壓Vg，並在存儲單元的源/漏極上施加偏壓Vd以進行抹除操作，此偏壓Vd由一起始值開始隨時間遞增至一默認值，其間皆不進行檢查步驟。接著檢查是否所有存儲單元都已被抹除，如是則結束抹除步驟，如否則再進行至少一次的升壓抹除-檢查步驟，直至確定所有存儲單元都被抹除為止。其中第i次升壓抹除-檢查步驟包含持續T(i)時間的一個升壓抹除步驟與其後的一個檢查步驟，其中第1次升壓抹除步驟的偏壓Vd高於上述默認值，且當i＞1時，第i次升壓抹除步驟的偏壓Vd高於第i-1次升壓抹除步驟的偏壓Vd。
如上所述，在本發明提出的快閃記憶體抹除方法中，源/漏極的偏壓Vd在起始值至默認值之間的遞增階段中皆不進行檢查步驟，所以整個抹除操作的時間可以大幅降低。
為讓本發明的上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下面結合附圖詳細說明本發明的一個較佳實施例

圖1為快閃記憶體的抹除方法的流程圖。
圖2為本發明較佳實施例中，源/漏極的偏壓Vd隨時間的變化，並以「△」記號標出檢查抹除狀態的時間點。
圖3為本發明較佳實施例中，抹除各存儲單元所需的偏壓Vd的分布曲線，以及對應的偏壓Vd起始值Vdi與默認值Vdf的較佳設定。
附圖標記說明110～150流程圖的步驟標號S斜率絕對值最大的陡降段實施例請參照圖1，如圖1步驟110所示，首先在存儲單元的柵極上施加偏壓Vg，並在存儲單元的源/漏極上施加偏壓Vd以進行抹除，此偏壓Vd由一個起始值Vdi開始隨時間遞增至一個默認值Vdf，其間皆不進行檢查步驟。接著進行步驟120，檢查是否所有存儲單元都已抹除，如是則結束此抹除步驟(步驟150)，如否則再進行至少一次的升壓抹除-檢查步驟(由步驟130與140構成的循環(Loop))，直至檢查確定所有存儲單元都被抹除為止，其中每一次升壓抹除-檢查步驟都是先將Vd調高一段以進行抹除，而後再檢查是否所有的存儲單元都已抹除。
請參照圖2，其繪示了本發明較佳實施例中，源/漏極的偏壓Vd隨時間的變化，並以「△」記號標出檢查抹除狀態的時間點。在第一段抹除時，源/漏極偏壓Vd是由起始值Vdi開始，隨時間逐步(step-by-step)遞增至默認值Vdf，其間共分為4個階段，其中第一階段的偏壓Vd為Vdi，第四階段的偏壓Vd為Vdf，且相鄰二階段偏壓Vd的差異大致相同，而每一個階段的持續時間也大致相同，例如可為30ms。就一般的快閃記憶體而言，當柵極上的偏壓Vg為-3V時，第一至第四階段的Vd可為4.4V、5.2V、6.0V與6.8V。不過，本發明中由起始值Vdi至默認值Vdf之間的階段數目不限於4，且前後二階段的Vd差異可不固定(即由前至後各階段的偏壓Vd不一定為等差級數(Arithmetical Series))，而各階段的時間也可各自相異，這些要視實際狀況而定。
請繼續參照圖2，在第一次檢查步驟後的第二段抹除過程中，源/漏極偏壓Vd同樣是逐步升高，但其不同處在於每一步之後進行一次檢查步驟，直至確定所有存儲單元都被抹除為止。此圖中繪出的升壓抹除-檢查步驟共有3次，其中每一次升壓抹除步驟的持續時間大致相同，例如都為30ms，而相鄰二升壓抹除步驟的偏壓Vd的差異也大致相同，即由前至後各升壓抹除步驟的偏壓Vd約成一等差級數。就一般的快閃記憶體而言，當柵極上的偏壓Vg為-3V，且默認值Vdf為6.8V時，第一至第三次升壓抹除步驟的Vd分別為7.6V、8.4V與9.2V。不過，本發明中第二段抹除的升壓抹除-檢查步驟的進行次數不限於3，且前後二升壓抹除步驟的偏壓Vd的差異可不固定，而各升壓抹除步驟的持續時間也可不同，這些都要視實際狀況而定。
上述起始值Vdi與默認值Vdf的較佳設定可依抹除各存儲單元所需偏壓Vd分布情形而定。請參照第3圖，其所繪示固定的柵極偏壓Vg下抹除各存儲單元所需偏壓Vd的分布曲線，此分布曲線在一特定值(代號Vd1)以上其值才不為0，且在Vd較大處有一斜率絕對值最大的陡降段S，而抹除大部分存儲單元所需的偏壓Vd都落在此陡降段之前。因此，上述起始值Vd的值較佳設定為Vdl，且默認值Vdf較佳設定在陡降段S以內，以儘量減少檢查次數與檢查時間。
如上所述，在本發明提出的快閃記憶體抹除方法中，源/漏極的偏壓Vd在起始值Vdi至默認值Vdf間的遞增階段皆不進行檢查步驟，所以整個抹除操作的時間可以大幅降低。再者，上述默認值Vdf較佳設定在抹除偏壓的分布曲線陡降段S上，以儘量減少檢查的次數與所耗費的時間(與默認值在陡降段S之前者相比)。
除此之外，本發明的抹除方法並不限於固定柵極偏壓Vg改變源/漏極偏壓Vd的方式，固定源/漏極偏壓Vd改變柵極偏壓Vg的方式，其它方式也都是可行的，只要Vd-Vg(△V)的值足夠大而可以進行抹除，並且△V的值能夠如前述源/漏極偏壓Vd一樣隨時間遞增即可。
雖然本發明的一個較佳實施例公開如上，但是其並非用以限定本發明，任何在本發明構思範圍內的改動，均落在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種快閃記憶體的抹除方法，該快閃記憶體中包含複數個存儲單元，該方法包括進行第一段抹除，其是在這些存儲單元的複數個柵極上施加偏壓Vg，並在這些存儲單元的複數個源/漏極上施加偏壓Vd，以進行存儲單元抹除，然後檢查這些存儲單元是否已完全被抹除，如是則結束該抹除步驟，如否則進行第二段抹除，其包含至少一次的升壓抹除-檢查步驟，直至確定這些存儲單元都被抹除為止，其特徵是在偏壓Vd由一個起始值開始遞增至一個默認值之間，皆不進行檢查步驟；在進行第二段抹除時，第i次升壓抹除-檢查步驟包含持續T(i)時間的一個升壓抹除步驟與其後的一個檢查步驟，其中第1次升壓抹除步驟的偏壓Vd高於該默認值，且當i＞1時，第i次升壓抹除步驟的偏壓Vd高於第i-1次升壓抹除步驟的偏壓Vd。
2.根據權利要求1所述的快閃記憶體的抹除方法，其特徵是偏壓Vd由該起始值開始至該默認值為止共分為m個階段，其中第j階段的偏壓Vd為一定值Vd(j)，且Vd(j，j＞1)大於Vd(j-1)。
3.根據權利要求2所述快閃記憶體的抹除方法，其特徵是由Vd(j＝1)至Vd(j＝m)約成一等差級數。
4.根據權利要求1所述的快閃記憶體的抹除方法，其特徵是第i次升壓抹除步驟的偏壓Vd設定為一定值Vd(i)，其中Vd(i＝1)大於該默認值，且Vd(i，i＞1)大於Vd(i-1)。
5.根據權利要求4所述的快閃記憶體的抹除方法，其特徵是各Vd(i)依編號排列時約成一等差級數。
6.根據權利要求1所述的快閃記憶體的抹除方法，其特徵是抹除這些存儲單元所需的偏壓Vd有一分布曲線，該分布曲線在其頂點之後具有一個斜率絕對值最大的陡降段，且該默認值的設定落在該陡降段上。
7.一種快閃記憶體的抹除方法，該快閃記憶體中包含複數個存儲單元，該方法包括進行第一段抹除，使這些存儲單元的柵極與源/漏極之間皆具有一電位差△V，以進行存儲單元抹除，然後檢查這些存儲單元是否已被完全抹除，如是則結束該步驟，如否則進行第二段抹除，其包含至少一次的升壓抹除-檢查步驟，直至確定這些存儲單元都被抹除為止，其特徵是在電位差△V由一起始值開始遞增至一默認值之間，不進行檢查步驟；在進行第二段抹除時，第i次升壓抹除-檢查步驟包含持續T(i)時間的一個升壓抹除步驟與其後的一個檢查步驟，其中第1次升壓抹除步驟的電位差△V高於該默認值，且當i＞1時，第i次升壓抹除步驟的電位差△V高於第i-1次升壓抹除步驟的電位差△V。
8.根據權利要求7所述的快閃記憶體的抹除方法，其特徵是該電位差△V由起始值開始至默認值為止共分為m個階段，其中第j階段的電位差△V為一定值△V(j)，且△V(j，j＞1)大於△V(j-1)。
9.根據權利要求7所述的快閃記憶體的抹除方法，其特徵是第i次升壓抹除步驟的電位差△V為一定值△V(i)，且△V(i，i＞1)大於△V(i-1)。
10.根據權利要求7所述的快閃記憶體的抹除方法，其特徵是各T(i)約為30ms。
全文摘要
一種快閃記憶體的抹除方法，其步驟如下首先在存儲單元的柵極上施加偏壓V
文檔編號G11C16/14GK1393888SQ0112953
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月25日 優先權日2001年6月25日
發明者吳銘宏, 何信義, 黃俊仁 申請人:旺宏電子股份有限公司