抹除方法与流程

本发明涉及一种半导体存储器装置的操作方法，尤其涉及一种适于半导体存储器装置的抹除方法。

背景技术：

一般来说，于半导体存储器中执行抹除程序时，先选择欲执行的存储单元阵列区域，接着会依序执行预程序化(preprogram)程序、抹除(pureerase)程序、抹除验证程序(eraseverify)、过抹除验证程序(over-eraseverify)、软程序化(softprogram)程序以及更新(refresh)。若抹除验证程序验证有至少一存储单元尚未被抹除成功，则再次执行抹除程序；倘若所有存储单元均已被抹除成功，则针对所有存储单元进行过抹除验证程序找出过抹除的存储单元并且针对过抹除的所有存储单元执行软程序化程序，并验证是否所有的存储单元均已软程序化成功。倘若有至少一存储单元尚未被软程序化成功，则再次执行软程序化程序；倘若所有存储单元均已被软程序化成功，则针对所有未选择到执行抹除程序的存储单元进行更新(refresh)，当所有存储单元均已更新完成，则结束抹除程序。

执行预程序化程序以及抹除程序所耗费的时间非常短，但执行软程序化程序所耗费的时间会因存储器芯片的额定供应电压而有所差异。一般来说，若存储器芯片的额定供应电压越小时，则执行软程序化程序所消耗的时间会越长。

另一方面，温度也会对软程序化程序有影响。例如，于室温操作下，存储器芯片执行软程序化程序所花费的时间约为100～200ms，然而于低温操作下(例如：-25℃)，存储器芯片执行软程序化程序所花费的时间则会增加到900～950ms，这是由于温度下降使得电荷泵的输出电压下降进而造成存储单元的漏极端电压下降的缘故。电荷泵的输出电压下降的原因是来自于执行软程序化程序的存储单元以及未执行软程序化程序的存储单元所产生的漏电流，在低温时，产生的漏电流更巨。如此一来，软程序化程序所消耗的时间增加，大大降低了软程序化程序的效率。

针对软程序化程序效率降低的问题，一般的解决方法是加强电荷泵的能力。电荷泵的能力与泵电路的主动区域相关，若要加强，相对地也会扩大泵电路的主动区域，使得存储器芯片的尺寸也会变大。这对于目前电子元件的尺寸微小化的趋势下是一个考验。

另一软程序化程序效率降低的解决方法是以采用新的程序化或是软程序化演算法来节省时间。其中一种作法是降低消耗的电流，作法上是使用大的负偏压于未执行验证程序的字线，或是降低每次执行软程序化程序的存储单元数量。然而，这两种作法都必须预先进行设定，并没有办法保证能够提升软程序化程序效率并减少软程序化的时间。

技术实现要素：

本发明提供一种适于半导体存储器装置的抹除方法，以提升软程序化程序的效率并减少软程序化的时间。

在本发明的一实施例中，上述的抹除方法，适用于半导体存储器装置，包括对半导体存储器装置执行预程序化程序，对半导体存储器装置执行抹除程序，对半导体存储器装置的多个存储单元执行过抹除验证程序，并检测该些存储单元的总消耗电流，依据总消耗电流决定执行软程序化程序的存储单元数量，以及基于存储单元数量在该些存储单元中进行软程序化程序。

基于上述，在本发明实施例所提出的抹除方法中，可依据总消耗电流的多寡来决定同时进行软程序化程序的存储单元数量，故可节省软程序化程序的时间。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明实施例所绘示的流程图；

图2是本发明实施例所绘示的存储单元阵列的示意图；

图3是本发明实施例所绘示的抹除方法的另一流程图。

附图标记说明

11～15：存储器装置的抹除方法的步骤

2：存储单元阵列

31～35：存储器装置的抹除方法的步骤

bl0～bli：位线

wl0～wl255：字线

具体实施方式

一般来说，温度会对软程序化程序有所影响。例如，温度下降使得电荷泵的输出电压下降进而造成存储单元的漏极端电压下降。电荷泵的输出电压下降的原因是来自于执行软程序化程序的存储单元以及未执行软程序化程序的存储单元所产生的漏电流。如此一来，软程序化程序所消耗的时间增加，大大降低了软程序化程序的效率。在对存储单元执行软程序化程序时，正在执行软程序化程序的存储单元与未执行软程序化程序的存储单元都会消耗电流，但正在执行软程序化程序的存储单元所消耗的电流是相对较大的。当所消耗的电流愈大时，漏极电荷泵的负担将愈重，这也是低供应电压的存储器芯片在对存储单元执行软程序化程序时效率降低的原因。

在本发明的一实施例中，通过检测所有存储单元的总消耗电流来决定一次针对多少存储单元执行软程序化程序，以提升软程序化程序效率并减少软程序化的时间。

请参照图1，所示的抹除方法适于半导体存储器装置，例如可为反或闸快闪存储器芯片(norflashmemorychip)。

在步骤11中，对半导体存储器装置执行预程序化程序。在步骤12中，对半导体存储器装置执行抹除程序并确认所有的存储单元都通过抹除。在步骤13中，对半导体存储器装置的多个存储单元执行过抹除验证程序，纪录未通过过抹除验证程序的一或多个选中存储单元并检测这些存储单元的总消耗电流。更详细来说，过抹除验证程序是在验证并找出是否有过抹除的存储单元。将未通过过抹除验证程序的存储单元记录下来，以对这些存储单元来执行软程序化程序，并且在验证的同时，检测这些存储单元的总消耗电流。例如，在wl0～wl255的存储单元阵列中以一次进行8bits的验证时，总消耗电流＝icell×8+ioff×255×8。其中，icell代表目前通电正在验证的存储单元的消耗电流，ioff代表其他未通电的存储单元(即，字线wl0～wl255)的漏电流。

之后，在步骤14中，依据总消耗电流决定执行软程序化程序的存储单元数量。在步骤15中，基于存储单元数量在这些存储单元中进行软程序化程序。也就是说，基于决定出的存储单元数量来导通字线上对应数量的位线，藉此进行软程序化程序。例如，以一次导通一条字线来执行软程序程序而言，在决定执行软程序化程序的存储单元数量为2之后，在每一次执行软程序化程序时，导通2条字线，以此类推。

请参阅图2，存储单元阵列2包括256条字线以及i条位线。在本实施例中，对存储单元阵列2执行预程序化程序及抹除程序/抹除验证程序时，都是针对整个存储单元阵列，而对存储单元阵列2执行过抹除验证程序与软程序化程序则是一次针对一条字线上的8比特来执行。

举例来说，先对字线wl0与位线bl0～bl7上的存储单元执行过抹除验证程序，并检测此时的总消耗电流。即，导通字线wl0以及位线bl0～bl7。接着，依据总消耗电流决定执行软程序化程序的存储单元数量。然后，再基于存储单元数量导通对应数量的位线来进行软程序化程序。

例如，假设依据总消耗电流所决定的存储单元数量为2时，则在软程序化程序中会先导通位线bl0、位线bl1(即2个存储单元)来执行软程序化程序。待字线wl0上的位线bl0、位线bl1完成软程序化程序后，接着导通位线bl2、位线bl3执行软程序化程序。以此类推，一次导通两条位线执行软程序化程序，直到字线wl0上的8条位线完成软程序化程序。

一旦字线wl0上的位线bl0～bl7均完成软程序化程序之后，则接着对字线wl1上与位线bl0～bl7之间的存储单元执行过抹除验证程序，并检测字线wl1上的这些存储单元的总消耗电流。依据字线wl1上的总消耗电流决定执行软程序化程序的存储单元数量，基于存储单元数量导通对应数量的位线来进行软程序化程序。以此类推，依序针对每一字线执行过抹除验证程序与软程序化程序，直到字线wl255上的位线bl0～bl7均完成软程序化程序。之后，再针对字线bl8-bl15来进行过抹除验证程序以及软程序化程序。

图3是本发明的另一实施例。请参照图2、3，在步骤31中，执行过抹除验证程序，并检测总消耗电流。在此，步骤31的动作与步骤13的动作相同或相似，请参照步骤13描述，在此不再赘述。

接着，在步骤32中，将总消耗电流ttotal与两个临界值(第一临界值th1、第二临界值th2)进行比对。在此，临界值与存储器装置的制程相关联。本实施例仅以两个临界值为例来进行说明，然，在此并不限制临界值的数量。

在步骤33中，当总消耗电流ttotal大于第一临界值th1时，决定存储单元数量为第一数量。于步骤34中，当总消耗电流ttotal小于或等于第一临界值th1且大于或等于第二临界值th2时，决定存储单元数量为第二数量；于步骤35中，当总消耗电流ttotal小于第二临界值th2时，决定存储单元数量为第三数量。其中第一数量小于第二数量，第二数量小于第三数量。在此，第一数量、第二数量以及第三数量例如为2的幂次方。于本实施例中，第一数量为2，第二数量为4，第三数量为8。

另外，亦可以在执行过抹除验证程序时，记录下未通过验证的选中存储单元的数量，藉此来决定要导通几条位线。例如，倘若选中存储单元的数量少，则表示耗电量小，可以在进行软程序化时导通较多位线。倘若选中存储单元的数量多，则表示耗电量大，在进行软程序化时导通较少位线。

如前所述，一次针对一个字线来执行过抹除验证程序与软程序化程序，每一个字线的总消耗电流可能不同，因此，每一个字线所决定执行软程序化程序的存储单元数量也会不同。

值得一提的是，由于执行过抹除验证程序与软程序化程序，是一次仅针对一个字线来执行，因此存储器装置的存储单元阵列2中的每一个字线在执行过抹除验证程序，均会按照步骤31～35来决定执行软程序化程序的存储单元数量(即，每次导通的位线数量)。一旦对字线wl0上的8条位线执行完过抹除验证程序以及软程序化程序之后，则接着也同样对字线wl1上的8条位线上的存储单元执行过抹除验证程序以及软程序化程序。以此类推，依序针对每一字线执行过抹除验证程序与软程序化程序，直到字线wl255上的8条位线均完成软程序化程序。之后，再针对下一组位线(例如位线bl8～bl15)来进行过抹除验证程序与软程序化程序。

当存储器装置的存储单元阵列2上每一字线的所有存储单元均已成功软程序化，则针对存储器装置的存储单元阵列2上的所有存储单元进行更新。当所有存储单元均已更新完成，则结束抹除程序。

综上所述，本发明所揭示的抹除方法是在过抹除验证程序中验证哪些存储单元须执行软程序化程序，并且利用总消耗电流来决定软程序化程序中所需导通的位线数量。倘若总消耗电流是相对大的，则一次导通较少位线(例如：2个)来执行软程序化程序；反之，若总消耗电流是相对小的，则一次导通较多位线(例如：8个)来执行软程序化程序。据此，若视消耗的电流来调整执行软程序化程序的存储单元数量，便能有效地平衡漏极电荷泵的负担，有效提升低供应电压的存储器芯片在对存储单元执行软程序化程序时的效率。如此一来，可提升软程序化程序效率并减少软程序化的时间。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。