快闪记忆区以及快闪记忆群抹除方法

摘要

一种快闪记忆群抹除方法，包括下列步骤：(a)对一快闪记忆群的第一子集合施加抹除脉冲。(b)对上述第一子集合执行软性程序化确认或严格软性程序化确认。(c)重复步骤(a)与(b)直到第一预设条件为真。(d)对上述记忆群的第二子集合执行抹除确认。(e)重复步骤(a)至(d)直到第二预设条件为真。最后，(f)使用缓慢程序化以及施加抹除脉冲的方式，修复上述记忆群的第三子集合的位元线漏电流现象。

说明书

技术领域

本发明是关于快闪记忆体，且特别是关于一种快闪记忆区抹除方法以及一种快闪记忆群抹除方法(METHOD FOR ERASING A FLASH MEMORY SECTORAND METHOD FOR ERASING A FLASH MEMORY GROUP)。

背景技术

每一次抹除(erase)快闪记忆体单元(flash memory cell)时，总是有可能降低该记忆单元的临界电压(threshold voltage)。所谓过度抹除(over-erase)是指快闪记忆体单元内发生位元线漏电流(bit lineleakage)的状况。如果已经过度抹除的记忆单元再接受一次抹除，可能会发生深层过度抹除(deep over-erase)。因为深层过度抹除无法修复，应该尽可能避免。

图1为传统快闪记忆群(flash memory group)抹除方法的流程图。快闪记忆群是多个快闪记忆区(flash memory sector)组成的集合。在步骤110，对一个记忆群施加抹除脉冲(ERS pulse，也就是erase pulse)以同时抹除此记忆群的所有记忆区。然后在步骤120对此记忆群执行抹除确认(ERSV：erase verification)。如果所有记忆单元都通过抹除确认，图1的流程至此结束。否则流程会回到步骤110，对此记忆群再施加一次抹除脉冲。步骤110至120的回圈会重复到所有记忆单元都通过抹除确认为止。

上述的抹除确认是对每一个位址逐一执行，因此需要一个位址计数器(address counter)以记录目前的确认位址。图2是一个快闪记忆体晶片其中的位址计数器201及记忆区211-214的示意图。图2的记忆群使用图1的抹除方法。假设抹除确认从记忆区211的第一个位址开始。传统方法的问题在于，只要有任何一个记忆单元未能通过抹除确认，整个记忆群都要接受再一次的抹除脉冲，接着必须从第一个位址开始，再执行一遍抹除确认。结果就是，位于高位址端的记忆单元可能被抹除太多次而造成深层过度抹除。在图2的范例中，记忆区214最可能发生深层过度抹除。

上述问题的解决之道是为每个记忆区安排一个位址计数器，如图3所示。图3的快闪记忆体晶片有四个记忆区311-314以及对应的四个位址计数器301-304。每一个位址计数器301-304储存对应的记忆区311-314的确认位址。在图3中，如果有记忆区被抹除后通过抹除确认，就不用再被抹除。这个方法可降低深层过度抹除的风险。然而由于需要额外的位址计数器，图3的快闪记忆体晶片会占用比图2的晶片更大的面积。

另一个避免深层过度抹除的方法如图4所示。图4为另一个传统快闪记忆群抹除方法的流程图。首先在步骤410对记忆群施加抹除脉冲。然后在步骤420对记忆群执行软性程序化确认(SPGMV：soft programverification)以检查是否有位元线漏电流。如果有记忆区未能通过步骤420的软性程序化确认，表示此记忆区有位元线漏电流，必须在步骤430对此记忆区执行软性程序化(SPGM：soft program)以修复漏电流现象。经过软性程序化的记忆区会在步骤420再确认一次。步骤420及430的回圈会一直重复到此记忆区完全修复为止。当所有记忆区都通过步骤420的软性程序化确认之后，在步骤440对整个记忆群执行抹除确认(ERSV)。若此记忆群通过上述的抹除确认，流程至此结束。否则流程会回到步骤410再抹除一次记忆群。这个方法在施加另一次的抹除脉冲之前会先修复有漏电流的记忆区，所以能避免深层过度抹除。然而某些记忆区可能会每一次都漏电，每一次都需要修复。这种情况会浪费很多时间。

发明内容

本发明的目的是在提供一种快闪记忆区抹除方法，适用于抹除不均匀的记忆区，而且可避免深层过度抹除。所谓不均匀记忆区就是在抹除之后出现漏电流而且未能通过抹除确认的记忆区。本方法比传统方法更快速，其主要原因是不必在每一次施加抹除脉冲之后都执行一次抹除确认。本方法快速的第二原因是本方法使用的保守抹除程序，其步骤包括缓慢程序化(SLPGM：slow program)以及缓慢程序化确认(SLPGMV：slow programverification)以修复漏电的位元线，而且上述两个步骤的执行频率远低于传统方法中的对应步骤。

本发明的另一目的是提供一种快闪记忆群抹除方法，可避免深层过度抹除，速度快过传统方法，而且由于只用一个位址计数器，所以比传统方法更节省晶片面积。本方法适用于记忆群抹除以及记忆区抹除。因为在软性程序化阶段只需处理一部分记忆区，本方法亦可节省抹除之后执行软性程序化的时间。此外，本方法将快闪记忆区分为多个种类，各使用不同的程序加以处理。

为达成上述及其他目的，本发明提出一种快闪记忆区抹除方法，其特征在于使用缓慢程序化以及施加抹除脉冲的方式，修复至少一个快闪记忆区的位元线漏电流现象。更详细的说，本方法包括下列步骤：(a)对上述记忆区执行软性程序化确认。(b)若有记忆区未能通过软性程序化确认，则以缓慢程序化修复此记忆区。(c)对上述记忆区执行抹除确认，以及(d)若有记忆区未能通过抹除确认，则对此记忆区施加抹除脉冲，然后回到步骤(a)，

上述的快闪记忆区抹除方法，在一实施例中，上述的步骤(b)更包括下列子步骤。(b1)对此记忆区执行缓慢程序化。(b2)对此记忆区执行缓慢程序化确认，以及(b3)若此记忆区未能通过缓慢程序化确认，则回到步骤(b1)。

从另一观点来看，本发明另提出一种快闪记忆群抹除方法，包括下列步骤。(a)对一快闪记忆群的第一子集合施加抹除脉冲。(b)对此第一子集合执行软性程序化确认或严格软性程序化确认(TSPGMV：tight soft programverification)。(c)重复步骤(a)与(b)直到第一预设条件为真。(d)对此记忆群的第二子集合执行抹除确认。(e)重复步骤(a)至(d)直到第二预设条件为真。以及(f)使用缓慢程序化以及施加抹除脉冲的方式，修复此记忆群的第三子集合的位元线漏电流现象。

上述的快闪记忆群抹除方法，在一实施例中是以旗号A、B、C来区分记忆区的不同状态。旗号A是用以标示未能通过软性程序化确认的记忆区，旗号B是用以标示通过抹除确认的记忆区，而旗号C是用以标示已有旗号A而且未能通过抹除确认的记忆区。在此实施例中，上述的第一子集合为此记忆群中无旗号A且无旗号B的所有记忆区，第二子集合为此记忆群中无旗号B且无旗号C的所有记忆区，第三子集合为此记忆群中标示有旗号C的所有记忆区。

前述的快闪记忆群抹除方法有两种主要变化。在第一种变化中，步骤(b)执行的是软性程序化确认。此外步骤(b)更包括若有记忆区未能通过软性程序化确认，则以旗号A标示此记忆区。而且上述的第一预设条件为已经施加一预设次数的抹除脉冲，或此记忆群的每一个记忆区皆已标示有旗号A或旗号B。

在本方法的第二种变化中，步骤(b)使用预设初始字组线电压(wordline voltage)执行严格软性程序化确认。此外步骤(b)更包括若有记忆区未能通过严格软性程序化确认，而且严格软性程序化确认所使用的字组线电压大约为0V时，则以旗号A标示此记忆区。而且步骤(d)更包括若有记忆区未能通过抹除确认，则将此记忆区的严格软性程序化确认所使用的字组线电压减少一预设值。

此外，在本发明的一个实施例中，上述的第一预设条件为有记忆区未能通过严格软性程序化确认。

在本发明的另一个实施例中，上述的第一预设条件为有记忆区未能通过严格软性程序化确认，或上述的抹除脉冲已被施加一预设次数。

在本发明的一个实施例中，上述两种变化的一个共同点是步骤(d)更包括：若有记忆区通过抹除确认，则以旗号B标示此记忆区；以及，若标示有旗号A的任一记忆区未能通过抹除确认，则以旗号C标示此记忆区。

在向一个实施例中，上述两种变化的另一个共向点是第二预设条件为此记忆群的每一个记忆区都标示有旗号B或旗号C。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为传统快闪记忆群抹除方法的流程图。

图2为一快闪记忆体晶片的位址计数器和记忆区的示意图。

图3为一传统快闪记忆体晶片的位址计数器和记忆区的示意图。

图4为另一个传统快闪记忆群抹除方法的流程图。

图5为根据于本发明一实施例的快闪记忆群抹除方法流程图。

图6为根据于本发明一实施例的保守抹除程序流程图。

图7为根据于本发明一实施例的另一种快闪记忆群抹除方法流程图。

110-120：流程图步骤

201、301-304：位址计数器

211-214、311-314：快闪记忆区

410-440、510-570、610-650、730-750：流程图步骤

具体实施方式

如下所述，本发明的较佳实施例使用旗号来标示有位元线漏电流的记忆区，以及通过抹除确认的记忆区。因此下列的实施例可避免深层过度抹除，并借由省略多余且经常有害的抹除脉冲以改善效率。另一个提高本发明效率的因素是以下的实施例使用比抹除确认更快的软性程序化确认，以减少效率不佳的抹除确认的使用频率。

图5为根据于本发明一实施例的快闪记忆群抹除方法流程图。流程从步骤510开始。首先，对此记忆群执行抹除确认(ERSV)。若整个记忆群都通过抹除确认，流程至此结束。否则流程进入步骤520，对此记忆群当中未标示旗号A且未标示旗号B的所有记忆区施加抹除脉冲。在本实施例中，旗号A是用来标示有漏电的记忆区。旗号B是用来标示已经抹除过，而且已经通过抹除确认的记忆区。此外还有旗号C，用以标示不均匀记忆区。所谓不均匀记忆区是指已经发生位元线漏电，而且尚未能通过抹除确认的记忆区。已标示有旗号A或B的记忆区会跳过步骤520，因为已经漏电的记忆区不应该再被抹除，而已经通过抹除确认的记忆区不需要再接受抹除。标示有旗号C的记忆区也会跳过步骤520，因为如后面的步骤所示，标示有旗号C的记忆区必然已经标示有旗号A。

接着在步骤530，对记忆群当中，未标示有旗号A且未标示有旗号B的所有记忆区执行软性程序化确认(SPGMV)。若有记忆区未能通过步骤530的软性程序化确认，就用旗号A标示此记忆区。上述的软性程序化确认是用在施加抹除脉冲之后，检查是否有漏电的记忆区。由于标示有旗号A或B的记忆区都跳过步骤520，有旗号A或B的记忆区也会跳过步骤530。

接下来，步骤540控制由步骤520及530所构成的回圈。上述回圈会一直重复到步骤520的抹除脉冲已被施加一个预设次数为止，或一直重复到记忆群中的每个记忆区都已标示有旗号A或B为止。

经过上述回圈之后，在步骤550对记忆群中未标示有旗号B且未标示有旗号C的记忆区执行抹除确认(ERSV)。若有记忆区通过步骤550的抹除确认，则以旗号B标示此记忆区。此外，若有记忆区已标示有旗号A而且未能通过步骤550的抹除确认，则以旗号C标示此记忆区。在此之前，已经有旗号B的记忆区会跳过步骤550，因为它们已经通过上一次抹除确认。已经标示有旗号C的记忆区也会跳过步骤550，因为被旗号C标示后它们就不会再被抹除。

接下来，步骤560控制由步骤520至550组成的第二个条件回圈。步骤520至550会重复到记忆群中的每个记忆区都表示有旗号B或C为止。如步骤520至560所示，步骤530会找出漏电的记忆区，并且以旗号A标示，然后在步骤520至560的回圈当中，漏电的记忆区就不会再被抹除。本实施例就是借此避免深层过度抹除。此外，软性程序化确认是以位元线为单位执行，而抹除确认是以记忆单元(memory cell)为单位执行，因此软性程序化确认会比抹除确认快上许多。步骤550的抹除确认是在一连串预设次数的抹除脉冲之后执行，不像传统方法在每次抹除脉冲之后都执行一次抹除确认。借由在步骤530使用软性程序化确认，以及在步骤550减少抹除确认的执行频率，本实施例的执行效率可远高于传统方法。本实施例也因此只需要一个位址计数器。

接下来，在步骤570对记忆群中标示有旗号C的不均匀记忆区执行保守抹除(细节后述)。如果没有标示旗号C的记忆区，可直接跳过步骤570，本实施例的流程也至此结束。所谓保守抹除是一种可安全抹除不均匀记忆区的方法，其特色是使用缓慢程序化(SLPGM)以及施加抹除脉冲的方式，修复不均匀记忆区的位元线漏电流现象。保守抹除的详细流程绘示于图6。

图6为根据于本发明一实施例的保守抹除流程图。流程从步骤610开始。首先在步骤610对不均匀记忆区执行软性程序化确认(SPGMV)。对于通过上述软性程序化确认的记忆区，流程会进入步骤640。对于未能通过上述软性程序化确认的记忆区，流程会进入步骤620，对这些不均匀记忆区执行缓慢程序化(SLPGM)。缓慢程序化对于快闪记忆单元的临界电压的提高作用比软性程序化更显著。因此经过缓慢程序化的记忆单元承受抹除脉冲之后较不易漏电。也就是说，比较不会像传统方法，必须在每一次抹除脉冲之后反复修复相同的记忆区。所以保守抹除可快于传统方法。

缓慢程序化之后，在步骤630对不均匀记忆区执行缓慢程序化确认(SLPGMV)。若有记忆区未能通过缓慢程序化确认，流程会回到步骤620，这个回圈会一直重复到此记忆区通过步骤630的确认为止，然后流程进入步骤640。在本实施例中，步骤620的缓慢程序化以及步骤630的缓慢程序化确认都使用大约1V的字组线(WL：word line)电压。

在步骤640，对不均匀记忆区执行抹除确认。对于通过上述抹除确认的记忆区，流程至此结束。对于未能通过上述抹除确认的记忆区，流程会进入步骤650，对这些记忆区施加抹除脉冲。然后流程进入步骤610，对这些记忆区执行另一次软性程序化确认，以检查是否有位元线漏电流。整个保守抹除的回圈会一直循环，直到所有记忆区都通过步骤640的抹除确认。

在本实施例中，缓慢程序化使用的字组线电压以1V较佳，因为当快闪记忆单元遭受长期程序化，其临界电压会收敛到趋近字组线电压。因此在缓慢程序化之后，连接该字组线的所有快闪记忆单元的临界电压都会收敛到接近1V。1V的电压是理想值，因为正好在通过抹除确认所需的临界电压(3V)和发生过度抹除的临界电压(0V)之间。这也是保守抹除不需要在每次抹除脉冲之后执行缓慢程序化以修复过度抹除的记忆单元的原因，如此可节省操作时间。所以缓慢程序化优于使用0V字组线电压的软性程序化。

图7为根据于本发明另一实施例的另一个快闪记忆群抹除方法。图7和图5的差别在于将图5的步骤530至550换成图7的步骤730至750。为了简单起见，以下仅说明差别的部分。

在步骤520的抹除脉冲之后，在步骤730对记忆群中无旗号A且无旗号B的记忆区执行严格软性程序化确认(TSPGMV)。第一次的严格软性程序化确认使用大约3V的初始字组线电压。若严格软性程序化确认的字组线电压已经降到大约0V时，还有记忆区未能通过上述的严格软性程序化确认，就以旗号A标示此记忆区。当字组线电压降到0V时，严格软性程序化确认已经等同软性程序化确认(SPGMV)。

接下来，步骤740控制由步骤520和730组成的条件回圈。此回圈会重复执行到有记忆区未能通过严格软性程序化确认，或执行到步骤520的抹除脉冲已被施加一个预设次数为止。步骤730使用严格软性程序化确认而不使用软性程序化确认是为了提高效率。由步骤520到740组成的回圈快过图5的对应回圈，因为严格软性程序化确认比一般软性程序化确认更严格，使用更高的字组线电压。所以一个记忆区未能通过严格软性程序化确认，会比未能通过软性程序化确认更快发生。上述回圈之中包括预设次数的条件是因为记忆单元的临界电压在承受抹除脉冲之后可能只有很轻微的下降。这个预设次数的限制可避免回圈重复太多次，甚至成为无穷回圈。若无需顾虑临界电压轻微下降的问题，可去除这个预设次数的限制。如此步骤520和730会一直重复到有记忆区未能通过步骤730的严格软性程序化确认为止。

经过上述的回圈之后，在步骤750对记忆群中无旗号B且无旗号C的记忆区执行抹除确认。图7的步骤750和图5的步骤550的主要差别是若有记忆区未能通过步骤750的抹除确认，下一次在步骤730执行严格软性程序化确认时，此记忆区使用的字组线电压会降低大约0.5V。由于未能通过抹除确认表示有记忆单元未被充分抹除，下一次执行的严格软性程序化确认会使用更低的字组线电压，给这个记忆单元更深层的抹除。请注意，步骤730之中，初始字组线电压的3V以及逐次递减的0.5V都可视应用需求而调整。

上述的严格软性程序化确认建议使用3V的初始字组线电压，但不限定3V。初始字组线电压是根据通过抹除确认的条件来决定。例如本实施例中，抹除确认的通过条件为所有快闪记忆单元的临界电压都低于3V。对于使用3V字组线电压的严格软性程序化确认，若有任何记忆单元的临界电压低于3V，就不能通过此严格软性程序化确认。也就是说，某些或全体记忆单元的临界电压低于3V。因此即使上述的记忆单元未能通过严格软性程序化确认，仍有可能通过抹除确认。所以抹除确认可安排在严格软性程序化确认之后执行以判断记忆单元是否已充分抹除。若在此通过抹除确认，就不需要后续的抹除脉冲，可节省时间。反之，若未能通过抹除确认，表示仍有高于3V的记忆单元临界电压，需要再施加抹除脉冲。在回圈的下一次循环，严格软性程序化确认的字组线电压会降为大约2.5V。若未能通过此次严格软性程序化确认，表示某些记忆单元的临界电压低于2.5V，而且有可能所有记忆单元的临界电压全低于3V，因此会再度执行抹除确认。当严格软性程序化确认的字组线电压降到大约0V，此时未能通过严格软性程序化确认表示已发生过度抹除。字组线电压为0V的严格软性程序化确认等同一般的软性程序化确认，此时不应再降低字组线电压。上述已经过度抹除的记忆区可能需要保守抹除以避免深层过度抹除。

前面讨论的确认程序，例如软性程序化确认与严格软性程序化确认，都是此技术领域的习知技术。更明确的说，在快闪记忆体的领域中，所有确认程序都是在正常记忆单元和参考记忆单元的字组线各施加特定电压，此时两个记忆单元的位元线电压大约为1V，然后比较两个记忆单元的电流。例如抹除确认是在正常记忆单元和参考记忆单元的字组线各施加5V的电压。在此情况下，正常记忆单元的电流应该大于参考记忆单元的电流，正常记忆单元才能通过抹除确认。至于软性程序化确认和严格软性程序化确认，是比较全体正常记忆单元的位元线电流和参考记忆单元的电流。由于位元线电流是位元线上所有记忆单元的电流总和，整个记忆单元阵列的所有字组线都要施加特定电压，而不仅是施加电压到单一字组线。

综上所述，以上实施例的快闪记忆群抹除方法可避免深层过度抹除，而且效率高于传统方法。本发明的方法使用多种旗号以区分记忆区的状态，而且只需要一个位址计数器，所以本发明的方法可节省电路面积。上述方法可用于抹除快闪记忆区以及记忆群。由于在抹除阶段后的软性程序化阶段只需处理标示有旗号A和旗号B的记忆区，上述方法亦可节省软性程序化阶段的时间。

此外，以上实施例中针对不均匀记忆区的保守抹除方法可安全抹除不均匀记忆区，避免深层过度抹除。上述的保守抹除比传统方法更快，而且不需要在每一次抹除脉冲之后反复修复相同的漏电记忆区。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。