快闪存储器整个芯片擦除方法技术

本发明专利技术公开了一种快闪存储器整个芯片擦除方法，先对各存储单元进行预编程，再对未设置擦除标记的各存储区块进行擦除，再依次对所有存储区块进行擦除验证判断，如果是已经擦除状态则对此存储区块设置标记；各存储区块均进行擦除验证后，如果还有未设置擦除标记的存储区块，则再依次进行擦除、擦除状态判断、擦除状态标记等循环，直到所有存储区块都全部设置擦除标记为止，进行整个芯片过擦除修复，完成整片擦除操作。该快闪存储器整个芯片擦除方法，可以大大缩短整片擦除时间。可以大大缩短整片擦除时间。可以大大缩短整片擦除时间。

【技术实现步骤摘要】
快闪存储器整个芯片擦除方法


[0001]本专利技术属于浮栅快闪存储技术，特别涉及到一种快闪存储器整个芯片擦除方法。

技术介绍

[0002]随着浮栅快闪存储器技术的发展，芯片容量越做越大，但要求的芯片面积越来越小。一般浮栅快闪存储器的擦除步骤至少包含：预编程验证，预编程，擦除，擦除验证，过擦除消除等。
[0003]在一般的应用过程中，对于SPI Nor浮栅快闪存储器(Floating gate Flash memory),随着存储容量的增加，整个芯片一起擦除(Chip erase,CE)的时间会线性增加,当容量达到128M bit以后，整片擦除(Chip erase,CE)时间会达到60秒以上，随着系统芯片的快速响应需求，在客户应用端，这个越来越长的时间越来越难以接受。
[0004]由于突然断电，快闪存储器(flash memory)存在过擦除现象，有可能在下次读数据时将没有被擦写过的存储单元数据丢失，希望在上电时能够及时检测过擦除的存储单元并且快速修复。但由于系统操作对于上电时间存在一定的要求，要求快闪存储器(flash memory)能够快速启动。
[0005]在传统的浮栅快闪存储器(Floating gate Flash memory)的整片擦除(Chip erase,CE)操作过程一般有两种操作方法：
[0006]第一种方法具体如图1所示，包括以下步骤：
[0007]S11.浮栅快闪存储器芯片接受整片擦除(Chip erase,CE)指令；
[0008]S12.进行芯片内部初始化，i＝0；
[0009]S13.把每个存储区块均进行预编程验证和预编程；
[0010]S14将所有存储区块一起进行擦除；
[0011]S15.对浮栅快闪存储器芯片的全部存储区块进行擦除验证，如果全部存储区块均通过擦除验证，则进行步骤S17；如果整片擦除验证不能通过，则i＝i+1，进行S16；
[0012]S16.如果i＝K,K为大于1的整数，则进行S14；否则进行S17；
[0013]S17.对全部存储区块进行过擦除修复；
[0014]S18.整片擦除流程结束。
[0015]第一种方法把浮栅快闪存储器芯片整个芯片进行预编程验证和与预编程，使整个芯片处于编程(program)状态，再开始对全部或局部存储区块(block)进行擦除，当整个芯片擦除结束，再对整个芯片进行过擦除修复，完成整片擦除(Chip erase,CE)操作；
[0016]第二种方法具体如图2所示，包括以下步骤：
[0017]S21.浮栅快闪存储器芯片接受整片擦除(Chip erase,CE)指令；
[0018]S22.进行芯片内部初始化，j＝1,i＝0；
[0019]S23.存储区块j进行擦除验证，如果擦除验证是已经擦除了的区块，则进行S28；否则进行S24；
[0020]S24.把存储区块j进行预编程验证和预编程；
[0021]S25.存储区块j进行擦除；
[0022]S26.存储区块j进行擦除验证，如果擦除验证通过，则进行步骤S28；如果存储区块j擦除验证不能通过，则i＝i+1，进行S27；
[0023]S27.如果i＝K,K为正整数，则进行S28；否则进行S25；
[0024]S28.存储区块j进行过擦除修复；
[0025]S29.j＝j+1,如果j>F,F为浮栅快闪存储器芯片内的存储区块数量，为正整数，则进行S30；否则i＝0,进行S23；
[0026]S30.整片擦除流程结束。
[0027]第二种方法对一个存储区块(block)进行擦除验证，如果擦除验证失效，则进行预编程验证和与预编程，使此存储区块(block)处于编程(program)状态，再开始对此存储区块(block)进行擦除，此存储区块(block)擦除验证结束，再对此进行过擦除修复；如果擦除验证成功，则直接进行过擦除修复；再对下一个存储区块(block)从预先编程验证和预编程，擦除和擦除验证，再到过擦除修复；直到最后一个存储区块(block)操作结束，完成整片擦除(Chip erase,CE)操作。
[0028]如果在一次擦除过程中，存储单元的阈值电压分布很广(如0V～10V),要想把所有存储单元都能擦除，则那些一开始阈值电压较低的存储单元很容易造成很严重的过擦除，所以在一般的擦除之前，都要把要擦除的所有存储单元的阈值电压预编程到较高的电压(如6V以上)，这样才能避免一些存储单元的过多的过擦除而损耗过擦除的时间和功耗。
[0029]在一般快闪存储器中，由于编程的速度要求较快，并且一般要求可以按照字节进行编程，一般采用热载流子注入(Hot carrier Injection，HCI)的技术进行编程，HCI(Hot carrier Injection)是获得与存储单元所期望的阈值电压漂移的最快的编程方法，但使用大的编程电流；
[0030]在一般快闪存储器中，所采用的擦除技术都是Fower
‑
Nordheim(FN)隧穿效应进行擦除，FN隧穿效应使用较小的擦除电流，但需要较长的擦除时间以实现所期望的阈值电压漂移。
[0031]由于采用的是HCI(Hot carrier Injection)热载流子注入技术进行编程，其消耗的电流较大，一次可编程的存储单元数目较少(如8或16bits),全片所需编程时间较长，如果全片中某些存储区块(block)已经处于擦除(erase)状态仍然对其预编程，会大大浪费其全片擦除时间。我们要尽量避免已经处于擦除状态的存储区块(block)再进行预编程和擦除。
[0032]第一种方法虽然利用了Fowler
‑
Nordheim(FN)隧穿效应擦除(erase)的优点，即快闪存储单元(flash memory cell)在擦除(erase)时消耗很少电流，使芯片内部正负压电荷泵能够支持整个芯片擦除(chip erase)所需要的电流，但需要对整个芯片进行预编程操作，并且在擦除过程中，只要有一个快闪(flash)存储单元没有达到擦除的验证电流，整个芯片(chip)都要一起进行擦写动作，增加了易擦除存储区块(block)的过擦除风险，给后续过擦除修复带来困难。
[0033]第二种方法对整个芯片进行存储区块(block)细分，避免了第一种方法带来的两种缺点(即：需要全部进行预编程验证和预编程、全部存储区块一起擦除造成的过擦除难以修复),但是没有利用到第一种方法进行一起擦除所带来的擦除(erase)时间节省优势，增
加了整个芯片擦除时间。
[0034]FN隧穿效应是另一种非挥发性存储器的编程机理。FN隧穿效应编程能使用小的编程电流，但需要较长的编程时间以实现所期望的阈值电压漂移。尽管利用FN隧穿效应编程，再一次编程内所使用的编程时间较长，但存储器全片可以一起进行编程；而HCI技术进行编程，虽然一次编程较短，但编程电路较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快闪存储器整个芯片擦除方法，其特征在于，其包括以下步骤：S31.接受整片擦除指令；S32.进行快闪存储器整个芯片内部初始化；S33.对浮栅快闪存储器芯片的各存储单元进行预编程；S34.将浮栅快闪存储器芯片中未设置擦除标记的各存储区块进行擦除；S35.依次对各未设置擦除标记的存储区块进行擦除验证，如果一存储区块是已经擦除状态，则对该存储区块设置擦除标记然后进行步骤S36；如果一存储区块是未擦除状态则直接进行步骤S36；S36.如果浮栅快闪存储器芯片中的全部存储区块均设置擦除标记，则进行步骤S37；否则进行步骤S34；S37.浮栅快闪存储器芯片内的各存储区块一起进行过擦除修复；S38.整片擦除流程结束。2.根据权利要求1所述的快闪存储器整个芯片擦除方法，其特征在于，步骤S32，进行快闪存储器整个芯片内部初始化，i＝0；步骤S33包括以下步骤；S331.对浮栅快闪存储器芯片的各存储单元进行预编程验证；S332.如果浮栅快闪存储器芯片中存在至少一个存储单元未通过预编程验证，则进行步骤S333，否则进行步骤S34；S333.对浮栅快闪存储器芯片的各存储单元进行预编程，i＝i+1；S3334.如果i＝K，则进行S34，否则进行S331；K为正整数。3.根据权利要求2所述的快闪存储器整个芯片擦除方法，其特征在于，K为1、2、5、10或99。4.根据权利要求1或2所述的快闪存储器整个芯片擦除方法，其特征在于，步骤S32，进行快闪存储器整个芯片内部初始化，i＝0，q＝0；步骤S36中，如果浮栅快闪存储器芯片中的全部存储区块均设置擦除标记，则进行步骤S37；否则q＝q+1，如果q＝E则进行步骤S37，如果q<E则进行步骤S34；E为正整数。5.根据权利要求4所述的快闪存储器整个芯片擦除方法，其特征在于，E为1、2、5、10或99。6.根据权利要求1或2所述的快闪存储器整个芯片擦除方法，其特征在于，一个存储区块包括8个、16个...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪齐方，冯国友，
申请(专利权)人：普冉半导体上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：