[發明專利]存儲器裝置刷新方法及可調整刷新操作頻率的存儲器裝置

有效

• 申請號: 201610009723.7
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN106952662B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 陳宗仁
• 申請（專利權）人: 華邦電子股份有限公司
• 主分類號: G11C11/406
• 分類號: G11C11/406
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 郭曉宇

一種存儲器裝置刷新方法及可調整刷新操作頻率的存儲器裝置，適用于存儲器裝置的其中一個半導體阱區的一存儲器陣列。本發明的刷新方法包括以下步驟。記錄每個擦除指令中的擦除脈沖次數及/或擦除電壓位準。判斷未被選擇的多個扇區。判斷任一擦除脈沖次數或任一擦除電壓位準是否大于等于一預定值。當擦除脈沖次數或擦除電壓位準大于等于預定值時，使用第二刷新操作頻率刷新未被選擇的扇區。當擦除脈沖次數或擦除電壓位準小于預定值時，使用第一刷新操作頻率刷新未被選擇的扇區。第一刷新操作頻率小于第二刷新操作頻率。

技術領域

本發明是有關于存儲器裝置刷新方法及可調整刷新操作頻率的存儲器裝置，特別是有關于一種可調整刷新操作頻率的存儲器裝置的刷新方法。

背景技術

一般而言，閃存(例如NOR閃存)包括多個存儲元，這些存儲元被劃分為多個扇區(sectors)。以序列反或型閃存(SPI NOR flash)為例，一個扇區可具有4096字節(4Kbyte)的存儲元。為了減少閃存的面積，多個扇區可共用一個半導體阱區。閃存可接收擦除指令與編程指令。擦除指令是用以擦除被選擇的存儲元，使被選擇的存儲元處于較低的臨界電壓狀態；編程指令是用以編程被選擇的存儲元，使被選擇的存儲元處于較高的臨界電壓狀態。其中，擦除指令包括預編程(pre-program)、擦除、以及后編程(post-program)操作，而擦除的最小單位為扇區。實務上，依據擦除的單位，擦除指令可分為扇區擦除指令、存儲塊擦除指令、以及芯片擦除指令，分別用以擦除一個扇區、一個存儲塊(block)、以及整個芯片(chip)。舉例來說，當閃存接收到扇區擦除指令時，其中一個扇區會被選擇以進行擦除操作。此時，一負電壓會施加至被選擇的扇區中的那些存儲元的晶體管的控制柵極，而一正電壓則施加至共用的半導體阱區。藉此，驅使儲存在浮柵(floating gate)的電子移向半導體阱區以降低晶體管的臨界電壓，使被選擇的扇區中的那些存儲元處于較低的臨界電壓狀態。

閃存的制造商必須確保閃存的擦除-寫入循環特性，亦即，即使對存儲器反復執行擦除及寫入指令也不會發生例如電氣特性改變等的問題。其中，一個擦除-寫入循環是對被選擇的存儲元執行一次的擦除指令與一次的編程指令。然而，隨著擦除-寫入循環次數的增加，通道氧化層中將產生陷阱區，電子將更容易被困在通道氧化層中，導致達到存儲元所設定的臨界電壓變得更加困難，需要增加擦除脈沖而使得完成擦除所需的時間變得更長，這個現象稱為存儲元的老化。為了符合規格，可通過增加擦除電壓以降低擦除所需時間。

然而，當執行多次擦除操作時，由于被施加正電壓的半導體阱區包括被選擇的扇區與未被選擇的扇區，使得未被選擇的扇區的那些編程化存儲元(programmed cell)所儲存的電子受到所施加的正電壓影響而遺失，而導致未被選擇的扇區的那些編程化存儲元的晶體管的臨界電壓下降。如此一來，在未被選擇的扇區中本來是被編程(儲存“0”)的存儲元將被識別為被擦除(儲存“1”)的存儲元。另外，于執行擦除指令的期間中，這些未被選擇的存儲元還可能遭受到執行預編程與后編程所導致的漏極干擾。

因此，閃存需要在擦除指令執行完畢后執行刷新操作，以將未被選擇的扇區中原本處于編程狀態的受干擾存儲元的臨界電壓值拉高恢復回原來的較高的臨界電壓值。然而，執行刷新操作則增加了閃存的扇區擦除時間，且會造成漏極干擾。

舉例來說，一種現有的刷新操作將未被選擇的所有存儲區塊分為多個群組，且包括以下步驟。于步驟一中，執行至少一次的扇區擦除指令。于步驟二中，刷新第一組的未被選擇的存儲區塊，并回到步驟一。于步驟三中，刷新第二組的未被選擇的存儲區塊，并回到步驟一。以此類推，直到刷新最后一組的未被選擇的存儲區塊。于另一種現有的刷新操作中，是在執行至少一次的扇區擦除指令后，刷新所有的未被選擇的存儲區塊。