本發(fā)明涉及一種閃存裝置，尤其涉及一種閃存裝置的數(shù)據(jù)擦除方法。

背景技術(shù)：

隨著電子科技的進步，電子產(chǎn)品成為人們生活中必備的工具之一。而為了提供足夠的信息，現(xiàn)今的電子產(chǎn)品常需要快速且大量的進行數(shù)據(jù)儲存的介質(zhì)，而可提供存取的非易失性的閃存扮演重要的角色。

在公知的技術(shù)領(lǐng)域中，當(dāng)要針對閃存中的存儲單元進行數(shù)據(jù)擦除動作時，需要針對一整個區(qū)塊的中所有的存儲單元進行數(shù)據(jù)擦除動作。請參照圖1繪示的閃存中存儲單元臨界電壓的分布狀態(tài)圖。其中，在圖1中包括被擦除狀態(tài)ERS的存儲單元，以及被編程狀態(tài)PGS的存儲單元。在公知技術(shù)中常通過增量步進脈沖式擦除動作(Incremental Stepping Pulse Erase,ISPE)來進行存儲單元的數(shù)據(jù)擦除動作。而這種公知的作法是通過電壓值遞增的電壓脈沖來對存儲單元進行多次的擦除動作。而大電壓值的電壓脈沖常使得部分的存儲單元的臨界電壓的漂移速度過快，而造成被擦除的存儲單元的臨界電壓的分布范圍過大而無法控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種閃存裝置及其數(shù)據(jù)擦除方法，使在被擦除的狀態(tài)下的存儲單元的臨界電壓的分布范圍可有效的被控制。

本發(fā)明的閃存的數(shù)據(jù)擦除方法，包括：設(shè)定依序遞增的多個擦除電壓，并分別依據(jù)擦除電壓對閃存的多個存儲單元執(zhí)行多次的數(shù)據(jù)擦除動作；在各數(shù)據(jù)擦除動作被執(zhí)行后針對存儲單元執(zhí)行正規(guī)讀取動作，并依據(jù)正規(guī)讀取動作的讀取結(jié)果來決定是否繼續(xù)下一次數(shù)據(jù)擦除動作，且記錄最后一次擦除動作對應(yīng)的擦除電壓為記錄擦除電壓；當(dāng)數(shù)據(jù)擦除動作結(jié)束后，設(shè)定依序遞增的多個讀取電壓，并依據(jù)讀取電壓針對存儲單元執(zhí)行多個數(shù)據(jù)讀取動作，其中，依據(jù)各讀取動作的讀取結(jié)果來決定是否繼續(xù)下一次的數(shù)據(jù)讀取動作，并 記錄最后一次讀取動作的最后讀取電壓值；設(shè)定最終擦除電壓以對存儲單元執(zhí)行最終擦除動作，其中最終擦除電壓的電壓值等于擦除驗證電壓的電壓值、最后讀取電壓值以及記錄擦除電壓的電壓值的和。

本發(fā)明的閃存裝置包括多個存儲單元、感測電路以及控制單元。存儲單元形成存儲器陣列，感測電路耦接存儲單元，控制單元耦接感測電路。其中，控制單元用以執(zhí)行：設(shè)定依序遞增的多個擦除電壓，并分別依據(jù)擦除電壓對存儲單元執(zhí)行多個數(shù)據(jù)擦除動作；在各數(shù)據(jù)擦除動作被執(zhí)行后通過感測電路針對存儲單元執(zhí)行正規(guī)讀取動作，并依據(jù)正規(guī)讀取動作的讀取結(jié)果來決定是否繼續(xù)下一次數(shù)據(jù)擦除動作，且記錄最后一次擦除動作對應(yīng)的擦除電壓為記錄擦除電壓；當(dāng)數(shù)據(jù)擦除動作結(jié)束后，設(shè)定依序遞增的多個讀取電壓，并依據(jù)讀取電壓通過感測電路針對存儲單元執(zhí)行多個數(shù)據(jù)讀取動作，其中，依據(jù)感測電路所獲得的各讀取動作的讀取結(jié)果來決定是否繼續(xù)下一次的數(shù)據(jù)讀取動作，并記錄最后一次讀取動作的最后讀取電壓值；以及，設(shè)定最終擦除電壓以對存儲單元執(zhí)行最終擦除動作，其中，最終擦除電壓的電壓值等于擦除驗證電壓的電壓值、最后讀取電壓值以及記錄擦除電壓的電壓值的和。

基于上述，本發(fā)明通過增量步進脈沖擦除動作并配合正規(guī)讀取動作來獲得記錄擦除電壓，再通過多個數(shù)據(jù)讀取動作來獲得對應(yīng)存儲單元的臨界電壓分布范圍的最后讀取電壓值，本發(fā)明還依據(jù)所記錄擦除電壓以及最后讀取電壓值來設(shè)定最終擦除電壓以對存儲單元執(zhí)行最終擦除動作。如此，擦除后的存儲單元的特性可以有效的受到控制。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細(xì)說明如下。

附圖說明

圖1繪示閃存中存儲單元臨界電壓的分布狀態(tài)圖。

圖2繪示本發(fā)明一實施例的閃存的數(shù)據(jù)擦除方法的動作流程圖。

圖3繪示本發(fā)明另一實施例的閃存的數(shù)據(jù)擦除方法的流程圖。

圖4A～圖4F繪示依據(jù)圖3流程所產(chǎn)生的存儲單元的臨界電壓的分布狀態(tài)變化示意圖。

圖5繪示本發(fā)明一實施例的閃存裝置的示意圖。

【附圖符號說明】

ERS：被擦除狀態(tài)

PGS：被編程狀態(tài)

G1、G2：存儲單元

V0：預(yù)設(shè)初始擦除電壓

V1：預(yù)設(shè)擦除電壓增加值

RD0：預(yù)設(shè)讀取電壓增加值

RD：第一階段擦除后存儲單元的臨界電壓分布上邊界的目標(biāo)值

EV：最終擦除后存儲單元的臨界電壓的分布上邊界的目標(biāo)值

VS：最終擦除電壓的增加電壓值

S210～S240、S310～S3140：數(shù)據(jù)擦除的步驟

500：閃存裝置

510：存儲單元陣列

520：感測電路

530：控制單元

540：行地址解碼器

550：列地址解碼器

560：電壓產(chǎn)生器

501：外部測試機或外部控制芯片

具體實施方式

請參照圖2，圖2繪示本發(fā)明一實施例的閃存的數(shù)據(jù)擦除方法的動作流程圖。在步驟S210中，設(shè)定依序遞增的多個擦除電壓，并分別依據(jù)設(shè)定的擦除電壓對閃存的存儲單元執(zhí)行多次數(shù)據(jù)擦除動作。在細(xì)節(jié)上，在進行第一次數(shù)據(jù)擦除動作時，可設(shè)定擦除電壓(第一擦除電壓)的電壓值等于初始擦除電壓值，并依據(jù)第一擦除電壓進行第一次的數(shù)據(jù)擦除動作。接著，當(dāng)要進行第二次的數(shù)據(jù)擦除動作時，再設(shè)定擦除電壓(第二擦除電壓)的電壓值等于第一擦除電壓的電壓值加上一個預(yù)設(shè)電壓增加值，并依據(jù)第二擦除電壓進行第二次的數(shù)據(jù)擦除動作。而通過重復(fù)上述的動作，就可以針對存儲單元進行多次的數(shù)據(jù)擦除動作。

此外，在完成步驟S210中的一次的數(shù)據(jù)擦除動作后，可執(zhí)行步驟S220， 并藉以在各數(shù)據(jù)擦除動作被執(zhí)行后針對被擦除的存儲單元執(zhí)行正規(guī)讀取(normal read)動作。上述的正規(guī)讀取動作可以判定存儲單元的被擦除狀態(tài)，并且，通過步驟S220的正規(guī)讀取動作，可用來判定是否所有的存儲單元都被擦除至其臨界電壓小于執(zhí)行正規(guī)讀取動作的讀取電壓，并藉此決定步驟S210所進行的數(shù)據(jù)擦除動作是否需持續(xù)的被進行。舉例來說明，當(dāng)步驟S220中判斷出正規(guī)讀取動作的讀取結(jié)果皆等于預(yù)期值(例如等于8位的“FF”)，則可停止執(zhí)行步驟S210中的下一次的數(shù)據(jù)擦除動作。相對的，當(dāng)步驟S220中判斷出正規(guī)讀取動作的讀取結(jié)果并非皆等于預(yù)期值，則需進行下一次的數(shù)據(jù)擦除動作。

附帶一提的，步驟S210的數(shù)據(jù)擦除動作可以有最大次數(shù)的限定。其中，本發(fā)明實施例可以通過判斷步驟S210中的數(shù)據(jù)擦除動作的執(zhí)行次數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的一上限擦除次數(shù)臨界值，來決定是否強制終止數(shù)據(jù)擦除動作的繼續(xù)被執(zhí)行。當(dāng)數(shù)據(jù)擦除動作的執(zhí)行未大于預(yù)設(shè)的上限擦除次數(shù)臨界值時，繼續(xù)下一次數(shù)據(jù)擦除動作，且步驟S220判斷仍需執(zhí)行下一次的數(shù)據(jù)擦除動作時，下一次數(shù)據(jù)擦除動作則可被執(zhí)行。相對的，當(dāng)上述的數(shù)據(jù)擦除動作的執(zhí)行大于預(yù)設(shè)的上限擦除次數(shù)臨界值時，停止下一次數(shù)據(jù)擦除動作，則停止執(zhí)行下一次數(shù)據(jù)擦除動作，且判定此閃存的數(shù)據(jù)擦除動作失敗。

當(dāng)步驟S220判斷出步驟S210的數(shù)據(jù)擦除動作不需要繼續(xù)進行時，則可進行步驟S230中。而在步驟S230中，則設(shè)定依序遞增的多個讀取電壓，并依據(jù)所設(shè)定的讀取電壓針對存儲單元分別執(zhí)行多個數(shù)據(jù)讀取動作。在細(xì)節(jié)上來說，在第一次進行讀取動作時，可設(shè)定第一讀取電壓的電壓值為一第一電壓值，并依據(jù)所設(shè)定的第一讀取電壓對存儲單元進行讀取動作。接著，則判斷上述依據(jù)第一讀取電壓對存儲單元進行讀取動作的讀取結(jié)果是否皆等于預(yù)期值(例如8位數(shù)據(jù)“FF”)，當(dāng)依據(jù)第一讀取電壓對存儲單元進行讀取動作的讀取結(jié)果非皆等于該預(yù)期值時，則設(shè)定第二讀取電壓，并使第二讀取電壓的電壓值等于第一電壓值加上一個預(yù)設(shè)讀取電壓增加值，再依據(jù)第二讀取電壓對存儲單元進行讀取動作。

上述的數(shù)據(jù)讀取動作可以重復(fù)的進行，直至針對存儲單元所進行讀取動作的讀取結(jié)果皆等于預(yù)期值時，則可停止上述的讀取動作。并且，最后一次的讀取動作對應(yīng)的讀取電壓值可被記錄為最后讀取電壓值。舉例來說，若第一次讀取動作的讀取結(jié)果皆等于該預(yù)期值時，第一讀取電壓的電壓值即為最 后讀取電壓值。

接著，在步驟S240中，則進行最終擦除電壓的設(shè)定動作，并通過最終擦除電壓來進行存儲單元的最終擦除動作。其中，在本實施例中，最終擦除電壓的電壓值可等于擦除驗證電壓的電壓值、最后讀取電壓值以及記錄擦除電壓的電壓值的和。

值得一提的，在完成步驟S240后，可針對存儲單元進行擦除驗證的動作，若擦除驗證的動作發(fā)生錯誤時，可使最終擦除電壓的電壓值增加一個調(diào)整電壓的電壓值，并重復(fù)執(zhí)行最終擦除動作，以及對應(yīng)的擦除驗證的動作，直至擦除驗證的動作沒有錯誤為止。

為更清楚說明本申請的數(shù)據(jù)擦除流程，以下請參照圖3以及圖4A～圖4F，其中，圖3繪示本發(fā)明另一實施例的閃存的數(shù)據(jù)擦除方法的流程圖，圖4A～圖4F繪示依據(jù)圖3流程所產(chǎn)生的存儲單元的臨界電壓的分布狀態(tài)變化示意圖。其中，在步驟S310進行初始化的動作，簡單來說，可以設(shè)定接下來要使用的變量n以及m為0。在步驟S320中，針對存儲單元進行擦除驗證動作，若驗證的結(jié)果是通過，表示存儲單元皆為被擦除狀態(tài)，無需進行進一步的擦除動作。相對的，若步驟S320的驗證結(jié)果是失敗的，則需執(zhí)行步驟S330或跳過步驟S330以執(zhí)行步驟S340。

步驟S330針對存儲單元進行前期編程動作，在此請參照圖4A及4B。其中，圖4A中，在執(zhí)行步驟S330前，部分的存儲單元分布在被擦除狀態(tài)ERS的區(qū)域，另一部分的存儲單元分布在被編程狀態(tài)PGS的區(qū)域。在執(zhí)行步驟S330后，分布在被擦除狀態(tài)ERS的存儲單元的臨界電壓分布朝向被編程狀態(tài)PGS的區(qū)域移動，而被編程狀態(tài)PGS的存儲單元的分布區(qū)域大體上沒有變化。

重新參照圖3，接著執(zhí)行步驟S340以設(shè)定初始擦除電壓V0。并且，在步驟S350中，設(shè)定擦除電壓等于初始擦除電壓V0加上n倍的預(yù)設(shè)電壓增加值V1，并依據(jù)所設(shè)定的擦除電壓對存儲單元執(zhí)行數(shù)據(jù)擦除動作。其中，在第一次執(zhí)行步驟S350時，變量n等于0。

當(dāng)完成一次的數(shù)據(jù)擦除動作后，步驟S360可針對存儲單元執(zhí)行讀取動作，并在存儲單元讀取電壓RD時，當(dāng)讀出結(jié)果皆為預(yù)期值(例如8位數(shù)據(jù)“FF”)時，執(zhí)行步驟S390并中止步驟S350再被執(zhí)行的可能。在另一方面，在當(dāng)讀出結(jié)果非皆為FF時，執(zhí)行步驟S370。在步驟S370中，判斷變量n 是否等于上限擦除次數(shù)臨界值MAX1，若變量n小于上限擦除次數(shù)臨界值MAX1，則通過步驟S380使變量n增加1，并再通過步驟S350以提高擦除電壓的電壓值。如此一來，藉由步驟S350～S380所形成的回路，擦除電壓的電壓值可逐次的被提高，并依序?qū)Υ鎯卧獔?zhí)行數(shù)據(jù)擦除動作，直至步驟S360的判斷結(jié)果為是為止。

配合步驟S350～S380，請參照圖4C，原先處于被編程狀態(tài)PGS的存儲單元G1，其臨界電壓的分布會因為步驟S350～S380的一次或多次的數(shù)據(jù)擦除動作而往左邊方向移動，原先處于被擦除狀態(tài)ERS的存儲單元G2的臨界電壓分部則沒有明顯的變化。值得一提的，由于存儲單元G1的各個存儲單元的臨界電壓的變化并不一致，因此，存儲單元G1臨界電壓的分布密度會隨著步驟S350～S380的數(shù)據(jù)擦除動作而降低。并且，當(dāng)完成步驟S350～S380的數(shù)據(jù)擦除動作后，最后的變量n的數(shù)值會被記錄下來。

在此并請參照圖4D，當(dāng)步驟S360判斷結(jié)果為是時，存儲單元G1以及G2的分布狀態(tài)可如圖4D所示。

請再重新參照圖3，步驟S390進行讀取電壓的設(shè)定動作，并使讀取電壓等于變量m乘上預(yù)設(shè)讀取電壓增加值RD0。接著，依據(jù)所設(shè)定的讀取電壓來在步驟S3100中對存儲單元進行讀取動作，并判斷其讀取結(jié)果是否皆等于FF。當(dāng)步驟S3100判斷的結(jié)果為否時，通過步驟S3110使變量m遞增1，并重新執(zhí)行步驟S390以提高讀取電壓的電壓值一個預(yù)設(shè)讀取電壓增加值RD0的量，并再次進行步驟S3100。

在此請同步參照圖4D，其中，通過步驟S390～S3110所形成的回路，通過依據(jù)預(yù)設(shè)讀取電壓增加值RD0逐漸增加讀取電壓，存儲單元的臨界電壓的分布上邊界(最大)的電壓值可以被找出來，而存儲單元的臨界電壓的分布上邊界(最大)的電壓值即為步驟S3110判斷為是時的最后讀取電壓值m*RD0，最后的變量m的數(shù)值會被記錄下來。

再請重新參照圖3，當(dāng)步驟S3100判斷為是時，步驟S3120可進行最終擦除電壓的設(shè)定，其中，最終擦除電壓＝V0+n*V1+EV+m*RD0，其中，EV為執(zhí)行擦除后存儲單元的臨界電壓的分布上邊界的目標(biāo)電壓值。接著，并依據(jù)最終擦除電壓來對存儲單元進行最終擦除動作。對應(yīng)圖4E，在當(dāng)步驟S3120的最終擦除動作并執(zhí)行后，所有的存儲單元的臨界電壓的分布整體性地往附圖的左邊移動VS的電壓，其中VS＝EV+m*RD0+常數(shù)。存儲 單元擦除電壓系數(shù)可以為1，常數(shù)的數(shù)值可以為0。

由于上述的最終數(shù)據(jù)擦除動作未必能使所有的存儲單元穩(wěn)定完成被擦除的動作，因此，步驟S3130仍需進行擦除驗證動作。若擦除驗證動作是通過的，可以表示存儲單元的擦除動作已完成。而若是擦除驗證動作還是失敗的，且此時變量n的數(shù)值仍小于上限擦除次數(shù)臨界值MAX1時，可以通過步驟S3150來遞增變量n，并通過步驟S3120來調(diào)整最終擦除電壓的電壓值，并進行再一次的最終數(shù)據(jù)擦除動作。如此一來，如圖4F所繪示的，存儲單元的臨界電壓分布范圍可以往附圖左邊的方向進行微幅的調(diào)整，直至步驟S3130的驗證動作通過為止，并完成數(shù)據(jù)擦除動作。

附帶一提的，在步驟S3140中，若變量n增加至不小于上限擦除次數(shù)臨界值MAX1時，表示存儲單元無法再執(zhí)行被擦除動作，整個數(shù)據(jù)擦除動作是失敗的。

以下請參照圖5，圖5繪是本發(fā)明一實施例的閃存裝置的示意圖。閃存裝置500包括存儲單元陣列510、感測電路520、控制單元530、行地址解碼器540、列地址解碼器550以及電壓產(chǎn)生器560。存儲單元陣列510包括多個存儲單元?？刂茊卧?30耦接電壓產(chǎn)生器560、列地址解碼器550、行地址解碼器540及感測電路520。電壓產(chǎn)生器560耦接至存儲單元陣列510、列地址解碼器550、行地址解碼器540及感測電路520。感測電路520耦接至存儲單元陣列510及行地址解碼器540。

在動作方面，控制單元530用以執(zhí)行前述圖2實施例的各個步驟，其中，控制單元530設(shè)定依序遞增的多個擦除電壓，并分別依據(jù)擦除電壓對存儲單元執(zhí)行多個數(shù)據(jù)擦除動作；在各數(shù)據(jù)擦除動作被執(zhí)行后通過感測電路520針對存儲單元執(zhí)行正規(guī)讀取動作，并依據(jù)正規(guī)讀取動作的讀取結(jié)果來決定是否繼續(xù)下一次數(shù)據(jù)擦除動作，且記錄最后一次擦除動作對應(yīng)的擦除電壓為記錄擦除電壓；當(dāng)數(shù)據(jù)擦除動作結(jié)束后，設(shè)定依序遞增的多個讀取電壓，并依據(jù)讀取電壓通過感測電路針對存儲單元執(zhí)行多個數(shù)據(jù)讀取動作，其中，依據(jù)感測電路520所獲得的各讀取動作的讀取結(jié)果來決定是否繼續(xù)下一次的數(shù)據(jù)讀取動作，并記錄最后一次讀取動作的最后讀取電壓值；以及，設(shè)定最終擦除電壓以對存儲單元執(zhí)行最終擦除動作，其中最終擦除電壓的電壓值等于擦除驗證電壓的電壓值、最后讀取電壓值以及記錄擦除電壓的電壓值的和。

附帶一提的，控制單元530還耦接至外部測試機或外部控制芯片501。 控制單元530記錄包括預(yù)設(shè)初始擦除電壓、預(yù)設(shè)擦除電壓增加值、擦除驗證電壓的電壓值、最后讀取電壓值、最終擦除電壓、數(shù)據(jù)擦除動作的擦除次數(shù)及正規(guī)讀取動作的正規(guī)讀取次數(shù)的記錄值，并將記錄值儲存在外部測試機或外部控制芯片501中。

關(guān)于上述動作中的各種電壓的產(chǎn)生動作，可以通過電壓產(chǎn)生器560來完成。而關(guān)于本發(fā)明實施例的其他動作細(xì)節(jié)，在前述的實施例中以有詳盡的說明，此處不多贅述。

綜上所述，本發(fā)明通過增量步進脈波擦除動作并配合正規(guī)讀取動作來獲得記錄擦除電壓，再通過多個數(shù)據(jù)讀取動作來獲得對應(yīng)存儲單元的臨界電壓分布范圍的最后讀取電壓值。藉此，擦除后的存儲單元的臨界電壓的分布范圍可以有效的受到控制，提升閃存的使用效能。

雖然本發(fā)明已以實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的修改與潤飾，故本發(fā)明的保護范圍是以本發(fā)明的權(quán)利要求所限定為準(zhǔn)。