專利名稱：帶內(nèi)置存儲(chǔ)器單元恢復(fù)的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備及操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路存儲(chǔ)器設(shè)備以及操作其的方法，以及更具體地，涉及非易失 性存儲(chǔ)器設(shè)備以及操作其的方法。
背景技術(shù)：
非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的一種類別包括電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)，其可 以用在很多應(yīng)用中，包括嵌入式應(yīng)用以及海量存儲(chǔ)應(yīng)用。在典型的嵌入式應(yīng)用中，EEPROM設(shè) 備可以被用來(lái)在例如其中可能需要快速的隨機(jī)存取讀取次數(shù)的個(gè)人計(jì)算機(jī)或移動(dòng)電話機(jī) 中提供代碼存儲(chǔ)。典型的海量存儲(chǔ)應(yīng)用包括需要高容量且低成本的存儲(chǔ)卡應(yīng)用。
EEPROM設(shè)備的一個(gè)類別包括NAND類型快閃存儲(chǔ)器，其能夠代替其它形式的非易 失性存儲(chǔ)器而提供低成本和高容量。圖IA示出其中具有多個(gè)NAND類型的串的傳統(tǒng)快閃存 儲(chǔ)器陣列10。這些NAND類型的串中的每一個(gè)包括多個(gè)EEPROM單元，其與各個(gè)偶數(shù)位線和 奇數(shù)位線(BLO_e，LBO_o，. . . ，BLn_e，LBn_o)相關(guān)聯(lián)。這些位線被連接到其中具有多個(gè)緩沖 電路(PBO，. . . PBn)的頁(yè)緩沖器12。每一個(gè)EEPROM單元包括浮置柵電極和電連接到各個(gè)字 線(WLO，WLl，... ，WLn)的控制柵電極。在讀取和編程操作期間，通過(guò)將串選擇線(SSL)驅(qū) 動(dòng)到邏輯1電壓來(lái)使能對(duì)每一NAND串的存取。每一NAND串也包括相應(yīng)的地選擇晶體管， 其電連接到地選擇線(GSL)。 如圖IB所示，圖1A的快閃存儲(chǔ)器陣列10中的EEPROM單元可以是支持單個(gè)編程 狀態(tài)的單元。僅支持單個(gè)編程狀態(tài)的EEPROM單元通常被稱作單電平單元(single level cell, SLC)。具體地，SLC可以支持可被看做為邏輯l存儲(chǔ)值的擦除狀態(tài)，以及可被看做為 邏輯O存儲(chǔ)值的編程狀態(tài)。SLC可以在被擦除時(shí)具有負(fù)的閾值電壓(Vth)(例如，-3V〈Vth < -IV)，而在被編程時(shí)具有正的閾值電壓(例如，IV < Vth < 3V)。在圖IC所示的串內(nèi)， 通過(guò)將位線BL設(shè)置為邏輯O值(例如，OV)、將編程電壓(Vpgm)施加到選中的EEPROM單元 以及將通過(guò)電壓(Vpass)施加到未選中的EEPROM單元可以獲得編程狀態(tài)。此外，在編程期 間，可以通過(guò)將正電壓(例如，電源電壓Vdd)施加到串選擇線(SSL)以及將地電壓(例如， OV)施加到地選擇線(GSL)來(lái)使能NAND串。 另外，通過(guò)在選中的單元上執(zhí)行讀取操作，可以檢測(cè)EEPROM單元的編程狀態(tài)或擦 除狀態(tài)。如圖1D所示，當(dāng)選中的單元處于擦除狀態(tài)且選中字線的電壓(例如，OV)大于選 中單元的閾值電壓時(shí)，NAND串將操作以對(duì)預(yù)充電的位線BL進(jìn)行放電。而當(dāng)選中的單元處 于編程狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的NAND串將為預(yù)充電的位線BL提供開(kāi)路電路，因?yàn)檫x中字線的電壓 (例如，OV)小于選中單元的閾值電壓而選中單元保持"斷開(kāi)(off)"。在J皿g等人的題目 為"AA 3.3 Volt Single Power Supply 16_Mb Nonvolatile Virtual D廳Using a NANDFlash Memory Technology, @IEEE Journal of Solid_StateCircuits，，， Vol. 32， No. 11， pp. 1748-1757，November (1997)的文章中公開(kāi)了 NAND類型快閃存儲(chǔ)器的其它方面，其公開(kāi) 特此通過(guò)引用合并于此。 支持多個(gè)編程狀態(tài)的EEPROM單元通常被稱作為多電平單元(MLC)。如由圖2 所示，支持擦除狀態(tài)和三個(gè)不同編程狀態(tài)的MLC操作以每單元存儲(chǔ)兩個(gè)數(shù)據(jù)比特。在 Takeuchi等人的題目為"AA Multipage Cell Architecturefor High-Speed Programming Multilevel NAND Flash Memories, 0IEEEJo證al of Solid-State Circuits，，， Vol. 33， No. 8， pp. 1228-1238， August (1998)的文章中公開(kāi)了每單元具有兩個(gè)數(shù)據(jù)比特的MLC的這 些和其它的方面。共同被轉(zhuǎn)讓的U. S.專利No. 5862074、5768188、7388778以及7483301也 公開(kāi)了以NAND類型配置布置中的多電平EEPR0M單元的各方面，其公開(kāi)內(nèi)容特此通過(guò)引用 合并于此。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明的實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)在操作期間支持存儲(chǔ)單元的恢復(fù)以
擦除非易失性(例如，快閃)存儲(chǔ)器單元塊。依照本發(fā)明的這些實(shí)施例中的一些實(shí)施例，非
易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)包括快閃存儲(chǔ)器設(shè)備以及電耦接到快閃存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器控制器。存
儲(chǔ)器控制器被配置為在快閃存儲(chǔ)器設(shè)備中通過(guò)將第一指令發(fā)布到快閃存儲(chǔ)器設(shè)備而后將
第二指令發(fā)布到快閃存儲(chǔ)器設(shè)備來(lái)控制存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作，將第一指令發(fā)布到快閃存
儲(chǔ)器設(shè)備導(dǎo)致存儲(chǔ)塊中的被擦除的存儲(chǔ)器單元變?yōu)橹辽俦徊糠志幊痰拇鎯?chǔ)器單元，將第二
指令發(fā)布到快閃存儲(chǔ)器設(shè)備導(dǎo)致至少被部分編程的存儲(chǔ)器單元完全被擦除。 依照本發(fā)明實(shí)施例，第一指令能夠促使對(duì)存儲(chǔ)器塊中的全部存儲(chǔ)器單元進(jìn)行一步
(one-shot)編程，包括被擦除的存儲(chǔ)單元和在前被編程的存儲(chǔ)單元，以及第二指令能夠促
使存儲(chǔ)器塊中的全部存儲(chǔ)器單元變?yōu)橥耆徊脸?，包括至少被部分編程的存?chǔ)器單元。依
照本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，存儲(chǔ)器控制器可以利用響應(yīng)于第一指令的發(fā)布而被激活的定時(shí)
器。具體地，當(dāng)定時(shí)器響應(yīng)于第一指令而被激活時(shí)，存儲(chǔ)器控制器可以使用定時(shí)器在至少一
時(shí)間間隔期間中止第二指令的發(fā)布。 本發(fā)明的另外的實(shí)施例包括這樣的方法在非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備中通過(guò)在導(dǎo)致非 易失性存儲(chǔ)器單元中的至少一個(gè)的閾值電壓增加的條件下對(duì)塊中的非易失性存儲(chǔ)器單元 中的至少一個(gè)進(jìn)行初始編程來(lái)擦除非易失性存儲(chǔ)器單元塊，而后將非易失性存儲(chǔ)器單元中 的至少一個(gè)以及塊中的其它存儲(chǔ)器單元的閾值電壓減少到擦除的閾值電壓電平。對(duì)非易失 性存儲(chǔ)器單元中的至少一個(gè)進(jìn)行的這個(gè)編程步驟包括將塊中的非易失性存儲(chǔ)器單元的閾 值電壓從擦除的閾值電壓電平增加到至少部分編程的閾值電壓電平。對(duì)非易失性存儲(chǔ)器單 元中的至少一個(gè)進(jìn)行的這個(gè)編程步驟可以還包括在諸如一步編程操作期間增加至少一個(gè) 已經(jīng)編程的非易失性存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。 依照本發(fā)明的再一實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的操作方法包括在致使塊中的 全部存儲(chǔ)器單元成為擦除的存儲(chǔ)器單元之前，通過(guò)對(duì)塊中的至少一個(gè)擦除的存儲(chǔ)器單元至 少進(jìn)行部分編程來(lái)對(duì)存儲(chǔ)器設(shè)備中的非易失性存儲(chǔ)器單元塊執(zhí)行塊擦除操作。例如，該執(zhí) 行塊擦除操作的步驟可以包括在擦除塊中的全部存儲(chǔ)器單元之前，通過(guò)對(duì)塊中的全部存 儲(chǔ)器單元至少部分地編程來(lái)執(zhí)行一步編程操作。
依照本發(fā)明的又一實(shí)施例，操作非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的方法包括在擦除非易失 性存儲(chǔ)器單元塊之前，通過(guò)對(duì)非易失性存儲(chǔ)器單元塊執(zhí)行存儲(chǔ)器單元恢復(fù)操作來(lái)對(duì)存儲(chǔ)器 設(shè)備中的非易失性存儲(chǔ)器單元塊執(zhí)行塊擦除操作。這個(gè)存儲(chǔ)器單元恢復(fù)操作包括利用用 以確認(rèn)編程的第一驗(yàn)證電壓而將塊中的第一多個(gè)擦除的存儲(chǔ)器單元編程到第一編程狀態(tài)， 然而利用用以確認(rèn)又一編程的第二驗(yàn)證電壓而將在第一編程狀態(tài)中的第一多個(gè)非易失性 的存儲(chǔ)器單元進(jìn)一步編程，以在其中獲得較窄的閾值電壓變化。對(duì)塊中的第一多個(gè)非易失 性存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程的步驟之前可以對(duì)塊中的第一多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元進(jìn)行擦除。


圖1A是于其中具有NAND類型串的EEPR0M單元的傳統(tǒng)非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的電 示簡(jiǎn)圖； 圖IB是示出依照現(xiàn)有技術(shù)的擦除和編程的EEPROM單元的相關(guān)閾值電壓的圖；
圖1C是用于說(shuō)明編程偏置條件的EEPROM單元的NAND類型串的電示簡(jiǎn)圖；
圖ID示出依照現(xiàn)有技術(shù)的在從擦除的EEPROM單元和編程的EEPROM單元中讀取 數(shù)據(jù)的期間NAND類型串中的電流； 圖2是示出依照現(xiàn)有技術(shù)的四個(gè)狀態(tài)的EEPROM單元的相關(guān)閾值電壓的圖； 圖3A是依照本發(fā)明實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖； 圖3B是依照本發(fā)明實(shí)施例的由非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖； 圖4A是依照本發(fā)明實(shí)施例的由非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖； 圖4B-4D示出依照本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作； 圖5A是依照本發(fā)明實(shí)施例的由非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖； 圖5B-5D示出依照本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作； 圖6A是依照本發(fā)明實(shí)施例的由非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)執(zhí)行的操作的流程圖； 圖6B-6E示出依照本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作； 圖7A是依照本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖；以及 圖7B是依照本發(fā)明實(shí)施例的存儲(chǔ)器系統(tǒng)的框圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將在這里參照附圖更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。 然而，本發(fā)明可以以很多不同的形式來(lái)表現(xiàn)以及不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制于在此所闡述的實(shí)施 例；相反，提供這些實(shí)施例，以便本公開(kāi)將是徹底的以及完全的，并完整地將本發(fā)明的范圍 傳遞給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。相似的參考數(shù)字通篇指代相似的元素。 圖3A說(shuō)明依照本發(fā)明實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)30，其包括存儲(chǔ)器控制器34 以及非易失性存儲(chǔ)器(例如，快閃存儲(chǔ)器)設(shè)備36。如所示的，存儲(chǔ)器控制器34電耦接到 非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備36。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到的，存儲(chǔ)器控制器34可以被配置為 提供指令/命令、配置信息以及將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備36并從存儲(chǔ)器設(shè)備36 中接收讀取數(shù)據(jù)和其它的信息等。此外，如在下文更全面地所描述的，存儲(chǔ)器控制器34被 配置為在其中擦除一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器塊的操作期間控制存儲(chǔ)器設(shè)備36內(nèi)的存儲(chǔ)器單元的 恢復(fù)操作。存儲(chǔ)器控制器34還可以被配置為利用傳統(tǒng)的技術(shù)與主機(jī)處理器32進(jìn)行通信。通過(guò)減少存儲(chǔ)器單元在經(jīng)歷重復(fù)的編程/擦除循環(huán)之后可能變?yōu)檫^(guò)擦除的可能性，這里所 描述的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作可以操作用以增加存儲(chǔ)器設(shè)備的壽命和可靠性。具體地，恢 復(fù)操作利用這樣的事實(shí)與編程的存儲(chǔ)器單元相關(guān)聯(lián)的恢復(fù)效果比與擦除的存儲(chǔ)器單元相 關(guān)聯(lián)的恢復(fù)效果更明顯。 這些存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作包括圖3B的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作100。具體地，圖 3B的恢復(fù)操作100包括操作102，以(例如，由存儲(chǔ)器控制器)識(shí)別被選擇用于塊擦除的非 易失性存儲(chǔ)器單元塊中的擦除的存儲(chǔ)器單元。此后，執(zhí)行操作104，以通過(guò)增加擦除的存儲(chǔ) 器單元的閾值電壓來(lái)至少部分地對(duì)塊中的擦除的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程。執(zhí)行這個(gè)編程操 作，以便在執(zhí)行任一接續(xù)的塊擦除操作之前至少部分地編程該塊中的全部存儲(chǔ)器單元。用 以至少部分地編程所選擇用于擦除的塊內(nèi)的擦除的存儲(chǔ)器單元的該操作104可以接著跟 隨操作106，以將選中的存儲(chǔ)器塊分配到空閑塊列表，空閑塊列表表明塊可以利用可由存儲(chǔ) 器控制器34控制的傳統(tǒng)的或其它的擦除技術(shù)來(lái)擦除(例如，快閃擦除)。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到的，用以將存儲(chǔ)器塊分配到空閑塊列表的操作可以 利用固件，該固件通過(guò)在將存儲(chǔ)器塊分配到就緒隊(duì)列之前首先將存儲(chǔ)器塊分類到垃圾隊(duì)列 來(lái)管理空閑塊列表。然而，如這里所描述的，與本發(fā)明的實(shí)施例相一致的，垃圾隊(duì)列中的存 儲(chǔ)器塊在被擦除及分配到就緒隊(duì)列用于接續(xù)使用(即，編程)之前，經(jīng)歷這里所描述的恢復(fù) 操作。 現(xiàn)在參照?qǐng)D4A，依照本發(fā)明的另外的實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作110包括操 作112，用以識(shí)別非易失性存儲(chǔ)器單元的選中的塊中的擦除的存儲(chǔ)器單元，該非易失性存儲(chǔ) 器單元包括在前編程的存儲(chǔ)器單元以及至少某些未編程的(即，擦除的)存儲(chǔ)單元。此后， 執(zhí)行操作114，以對(duì)于預(yù)先確定的"計(jì)數(shù)"時(shí)間間隔來(lái)編程擦除的存儲(chǔ)器單元，該時(shí)間間隔可 以是由計(jì)數(shù)器(未示出)測(cè)量的固定的或是可編程的時(shí)間間隔。該計(jì)數(shù)時(shí)間間隔可以對(duì)應(yīng) 于期間編程字線電壓(例如，Vpgm)被施加到選中的塊中的選中的字線的時(shí)間間隔。如判 決塊116所示，一旦計(jì)數(shù)時(shí)間間隔逝去，可以執(zhí)行操作118，以將選中的存儲(chǔ)器單元塊分配 到空閑塊列表，該空閑塊列表將塊識(shí)別為在重新使用之前可用于要被擦除(例如，快閃擦 除)的塊。圖4A的這些操作由圖4B和4C進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)。具體地，圖4B示出2比特非易失 性存儲(chǔ)器單元(例如，EEPROM單元)的多個(gè)閾值電壓(Vth)的范圍。這些閾值電壓的范圍
包括EO，對(duì)應(yīng)于擦除的存儲(chǔ)器單元；P1，對(duì)應(yīng)于被編程到第一編程狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元；P2， 對(duì)應(yīng)于被編程到第二編程狀態(tài)的存儲(chǔ)器單元；以及P3，對(duì)應(yīng)于被編程到第三編程狀態(tài)的存 儲(chǔ)器單元。因此，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解到的，對(duì)于2比特的非易失性存儲(chǔ)器單元的情 況，這些擦除和編程的狀態(tài)E0、P1、P2和P3可以對(duì)應(yīng)于圖2所示的那些。
圖4C示出編程恢復(fù)操作，其包括將擦除的存儲(chǔ)器單元編程到第一編程狀態(tài)P1。然 而，依照本發(fā)明的替換實(shí)施例，編程恢復(fù)操作不需要完全地編程所擦除的存儲(chǔ)器單元到第 一編程狀態(tài)P1。例如，在圖4A中由塊114和116所示的計(jì)數(shù)時(shí)間間隔對(duì)于將擦除的存儲(chǔ)器 單元編程到高于擦除狀態(tài)但是低于或等于完全編程狀態(tài)的未定義狀態(tài)是足夠的?？蛇x地， 編程恢復(fù)操作可以包括將擦除的存儲(chǔ)器單元編程到第一編程狀態(tài)之外的編程狀態(tài)(例如， 狀態(tài)P2、P3)。 圖4C所示的操作之后可以緊隨操作118，用以將選中的存儲(chǔ)器塊分配到空閑存儲(chǔ) 器塊列表。 一旦被分配到空閑存儲(chǔ)器塊列表，在存儲(chǔ)器控制器34的控制下，可以執(zhí)行傳統(tǒng)的擦除操作(例如，快閃)來(lái)重置塊中的存儲(chǔ)器單元的編程狀態(tài)(即，P1、P2和P3)。盡管不 希望被任何理論束縛，但認(rèn)為分配到空閑塊列表的每一個(gè)存儲(chǔ)器塊應(yīng)當(dāng)位于列表的下部， 從而在到列表的最初分配和所列塊的最末擦除之間存在最長(zhǎng)的時(shí)間，以及能夠獲得最大的 恢復(fù)效果。 現(xiàn)在參照?qǐng)D5A，依照本發(fā)明的另外的實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作120包括操 作122，對(duì)選擇用于擦除的塊內(nèi)的全部非易失性存儲(chǔ)器單元以預(yù)先確定的時(shí)間間隔編程。對(duì) 全部非易失性存儲(chǔ)器單元以預(yù)先確定的時(shí)間間隔進(jìn)行的這個(gè)編程可以被認(rèn)為是"一步"編 程操作，其可以包括以編程電壓(Vpgm)同時(shí)驅(qū)動(dòng)選中的存儲(chǔ)器塊中的多個(gè)字線，而以支持 編程的相等的位線電壓對(duì)與該塊中的存儲(chǔ)器單元的列相關(guān)聯(lián)的位線同時(shí)進(jìn)行偏置。該時(shí)間 間隔可以由定時(shí)器(框124)來(lái)設(shè)置，框124指定足夠用于至少部分地編程在選中的塊內(nèi)的 全部的擦除的存儲(chǔ)器單元的持續(xù)時(shí)間。在時(shí)間間隔終止之后，執(zhí)行操作126，以將選中的塊 分配到空閑塊列表。 圖5B示出選中的塊內(nèi)的存儲(chǔ)器單元的相關(guān)閾值電壓，該選中的塊保持被擦除 (E0)或已經(jīng)被編程到三個(gè)編程狀態(tài)(P1、P2和P3)中的一個(gè)。圖5C示出在已經(jīng)對(duì)選中的 塊內(nèi)的全部的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行一步編程操作之后的存儲(chǔ)器單元的增加的閾值電壓?？梢詧?zhí) 行該一步編程操作來(lái)減少塊內(nèi)的擦除的存儲(chǔ)器單元變?yōu)橛捎谑蛊湓馐苤貜?fù)的擦除循環(huán)而 不經(jīng)歷充足的編程循環(huán)而造成的"過(guò)擦除"的可能性。最后，圖5D示出當(dāng)已經(jīng)將塊分配給 空閑塊列表之后，執(zhí)行塊擦除操作以擦除塊內(nèi)的全部的存儲(chǔ)器單元時(shí)出現(xiàn)的閾值電壓中的 變化。 現(xiàn)在參照?qǐng)D6A，依照本發(fā)明再一實(shí)施例的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作130包括操作 132，以擦除選中的塊內(nèi)的存儲(chǔ)器單元，該選中的塊包括編程的和擦除的存儲(chǔ)器單元。此后， 利用第一驗(yàn)證電壓(VI)對(duì)塊內(nèi)的全部的存儲(chǔ)器單元執(zhí)行第一階段編程操作134，以確認(rèn)全 部的存儲(chǔ)器單元已經(jīng)被充分地編程(例如，被編程到編程狀態(tài)P1)。在第一階段編程操作之 后，編程的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓變窄，從而這些單元在重復(fù)的編程/擦除循環(huán)期間將具 有更統(tǒng)一的特性。具體地，執(zhí)行具有相對(duì)短的持續(xù)時(shí)間的第二階段編程操作136，以將在由 第一階段編程建立的編程狀態(tài)(例如，編程狀態(tài)P1)內(nèi)的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓的變化變 窄。這個(gè)第二階段編程操作136可以利用第二驗(yàn)證電壓(V2)來(lái)執(zhí)行，以驗(yàn)證閾值電壓變化 的變窄。接著，執(zhí)行用以將選中的存儲(chǔ)器塊分配到空閑塊列表的操作138，以識(shí)別選中的存 儲(chǔ)器塊作為可用來(lái)利用傳統(tǒng)的塊擦除操作(例如，快閃操作)來(lái)擦除的一個(gè)塊。圖6B-6E進(jìn) 一步示出圖6A的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作130。具體地，圖6B-6C示出操作132，該操作利用 傳統(tǒng)的塊擦除操作(例如，快閃擦除)來(lái)擦除選中的存儲(chǔ)器塊內(nèi)的全部的存儲(chǔ)器單元。此 后，如圖6D所示，利用用于設(shè)置用于編程的單元的最小閾值電壓的第一驗(yàn)證電壓(例如V1) 來(lái)將選中的塊內(nèi)的全部的存儲(chǔ)器單元編程到等效的編程狀態(tài)。在一些情況中，如所示的，該 等效的編程狀態(tài)可以是第一編程狀態(tài)(例如，Pl)。但是，也可以使用其它的編程的等效程 度，包括沒(méi)有充分到達(dá)第一編程狀態(tài)P1的那些程度。最后，如圖6E所示，執(zhí)行第二階段編 程操作，以增加處于在前建立的編程狀態(tài)中的存儲(chǔ)器單元的低端閾值電壓。該第二階段編 程包括利用第二驗(yàn)證電壓(例如，V2 > VI)來(lái)將最小編程電壓設(shè)置到編程電壓的較窄的范 圍內(nèi)，如P1'所示。 圖7A是存儲(chǔ)器系統(tǒng)200的框圖。該存儲(chǔ)器系統(tǒng)200可以包括依照本發(fā)明實(shí)施例的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備。示出該系統(tǒng)300包括非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)210，諸如圖3A的存儲(chǔ)器 系統(tǒng)30。該非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)210包括存儲(chǔ)器控制器212以及快閃存儲(chǔ)器設(shè)備211?？?被配置為執(zhí)行這里所描述的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作的存儲(chǔ)器控制器212電耦接到存儲(chǔ)器 系統(tǒng)200內(nèi)的其他的部件。這些其它的部件包括中央處理單元230、易失性存儲(chǔ)器240(例 如，RAM)、用戶接口 250以及電源220。 圖7B是存儲(chǔ)器系統(tǒng)300的框圖。該存儲(chǔ)器系統(tǒng)300可以包括依照本發(fā)明實(shí)施例 的非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備。示出該系統(tǒng)200包括快閃存儲(chǔ)器系統(tǒng)310，諸如圖3A的存儲(chǔ)器系 統(tǒng)30。示出該快閃存儲(chǔ)器系統(tǒng)310與外部的存儲(chǔ)器接口系統(tǒng)320進(jìn)行通信。示出接口系 統(tǒng)320包括存儲(chǔ)器接口電路325，該存儲(chǔ)器接口電路325電耦接到中央總線。連接到該中央 總線的其它的部件包括中央處理單元322、易失性存儲(chǔ)器設(shè)備321(例如，SRAM)、糾錯(cuò)電路 324(ECC)以及主機(jī)接口電路323。 在附圖和說(shuō)明書(shū)中，已經(jīng)公開(kāi)了本發(fā)明的典型的優(yōu)選實(shí)施例，并且盡管采用了明 確的術(shù)語(yǔ)，但它們僅以一般性及說(shuō)明性的目的來(lái)使用而不意在限制，本發(fā)明的范圍在下面 的權(quán)利要求書(shū)中來(lái)闡述。
權(quán)利要求
一種非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)，包括快閃存儲(chǔ)器設(shè)備；以及電耦接到所述快閃存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器控制器，所述存儲(chǔ)器控制器被配置為在擦除所述快閃存儲(chǔ)器設(shè)備中的存儲(chǔ)器塊的期間，通過(guò)將第一指令發(fā)布到所述快閃存儲(chǔ)器設(shè)備，然后將第二指令發(fā)布到所述快閃存儲(chǔ)器設(shè)備，執(zhí)行存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作，將第一指令發(fā)布到所述快閃存儲(chǔ)器設(shè)備導(dǎo)致存儲(chǔ)器塊中的擦除的存儲(chǔ)器單元變?yōu)橹辽俨糠值乇痪幊痰拇鎯?chǔ)器單元，將第二指令發(fā)布到所述快閃存儲(chǔ)器設(shè)備導(dǎo)致至少部分地被編程的存儲(chǔ)器單元變?yōu)槿康乇徊脸?br> 2. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中，第二指令導(dǎo)致存儲(chǔ)器塊內(nèi)的全部 的存儲(chǔ)器單元變?yōu)槿康乇徊脸?br> 3. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中，第一指令導(dǎo)致對(duì)存儲(chǔ)器塊中的全 部的編程的以及擦除的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行一步編程。
4. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)器控制器包括定時(shí)器，該 定時(shí)器響應(yīng)于第一指令的發(fā)布而激活；以及其中，所述存儲(chǔ)器控制器還被配置為，當(dāng)定時(shí)器 響應(yīng)于第一指令的發(fā)布而激活時(shí)，在至少一時(shí)間間隔期間中止第二指令的發(fā)布。
5. —種非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)，包括 至少一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備；以及電耦接到所述至少一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的控制電路，所述控制電路被配置為，在 擦除所述至少一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備中的非易失性存儲(chǔ)器單元塊的操作期間，執(zhí)行存儲(chǔ) 器單元的恢復(fù)操作。
6. 如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作包括至少部分 地編程非易失性存儲(chǔ)器單元塊中的擦除的存儲(chǔ)器單元。
7. 如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作進(jìn)一步包括編 程非易失性存儲(chǔ)器單元塊中的已經(jīng)編程的存儲(chǔ)器單元。
8. 如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作包括擦除非易 失性存儲(chǔ)器單元塊中的全部的編程的存儲(chǔ)器單元，接著至少部分地編程非易失性存儲(chǔ)器單 元塊中的全部的擦除的存儲(chǔ)器單元。
9. 如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作包括擦除非易 失性存儲(chǔ)器單元塊中的全部的存儲(chǔ)器單元，接著將非易失性存儲(chǔ)器單元塊中的全部的擦除 的存儲(chǔ)器單元編程到第一編程狀態(tài)。
10. 如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作包括擦除非易失性存儲(chǔ)器單元塊中的全部的存儲(chǔ)器單元；接著將非易失性存儲(chǔ)器單元塊中 的全部的擦除的存儲(chǔ)器單元編程到第一編程狀態(tài)；以及接著在第一編程狀態(tài)中將存儲(chǔ)器單 元的閾值電壓分布變窄。
11. 如權(quán)利要求io所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中，將非易失性存儲(chǔ)器單元塊中的全部的擦除的存儲(chǔ)器單元編程到第一編程狀態(tài)的步驟包括，驗(yàn)證非易失性存儲(chǔ)器單元塊中的全部的 存儲(chǔ)器單元具有大于第一驗(yàn)證電壓的閾值電壓還是具有等于第一驗(yàn)證電壓的閾值電壓；以 及其中，將所述在第一編程狀態(tài)中的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓分布變窄的步驟包括，驗(yàn)證非 易失性存儲(chǔ)器單元塊中的全部的存儲(chǔ)器單元具有超過(guò)第一驗(yàn)證電壓的閾值電壓。
12. 如權(quán)利要求IO所述的存儲(chǔ)器系統(tǒng)，其中，將非易失性存儲(chǔ)器單元塊中的全部的擦 除的存儲(chǔ)器單元編程到第一編程狀態(tài)的步驟包括，驗(yàn)證非易失性存儲(chǔ)器單元塊中的全部的 存儲(chǔ)器單元具有大于還是等于第一驗(yàn)證電壓的閾值電壓；以及其中，將所述在第一編程狀 態(tài)中的存儲(chǔ)器單元的閾值電壓分布變窄的步驟包括，驗(yàn)證非易失性存儲(chǔ)器單元塊中的全部 的存儲(chǔ)器單元具有大于還是等于第二驗(yàn)證電壓的閾值電壓；以及其中，第二驗(yàn)證電壓大于 第一驗(yàn)證電壓。
13. —種操作非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的方法，包括通過(guò)在導(dǎo)致增加非易失性存儲(chǔ)器單元中的至少一個(gè)的閾值電壓增加的條件下對(duì)塊中 的非易失性存儲(chǔ)器單元中的至少一個(gè)進(jìn)行編程來(lái)擦除非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備中的非易失性 存儲(chǔ)器單元塊，而接著將塊中的非易失性存儲(chǔ)器單元中的至少一個(gè)以及其它的存儲(chǔ)器單元 的閾值電壓減少到擦除的閾值電壓電平。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述對(duì)塊中的非易失性存儲(chǔ)器單元中的至少一 個(gè)進(jìn)行編程的步驟包括，將塊中的非易失性存儲(chǔ)器單元的閾值電壓從擦除的閾值電壓電平 增加到至少部分編程的閾值電壓電平。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述對(duì)塊中的非易失性存儲(chǔ)器單元中的至少一 個(gè)進(jìn)行編程的步驟包括，增加塊中的至少一個(gè)編程的非易失性存儲(chǔ)器單元的閾值電壓。
16. —種操作非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的方法，包括在存儲(chǔ)器設(shè)備中，通過(guò)在致使塊中的全部的存儲(chǔ)器單元作為擦除的存儲(chǔ)器單元之前， 至少部分地編程塊中的至少一個(gè)擦除的存儲(chǔ)器單元，來(lái)對(duì)存儲(chǔ)器設(shè)備中的非易失性存儲(chǔ)器 單元塊執(zhí)行塊擦除操作。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述執(zhí)行塊擦除操作包括通過(guò)在擦除塊中的全 部的存儲(chǔ)器單元之前，至少部分地對(duì)塊中的全部的存儲(chǔ)器單元進(jìn)行編程，執(zhí)行一步編程操 作。
18. —種操作非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備的方法，包括在存儲(chǔ)器設(shè)備中，通過(guò)在擦除非易失性存儲(chǔ)器單元塊之前，對(duì)非易失性存儲(chǔ)器單元塊 執(zhí)行存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作，來(lái)對(duì)存儲(chǔ)器設(shè)備中非易失性存儲(chǔ)器單元塊執(zhí)行塊擦除操作， 所述存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作包括利用用以確認(rèn)編程的第一驗(yàn)證電壓來(lái)將塊中的第一多個(gè) 非易失性存儲(chǔ)器單元編程到第一編程狀態(tài)，接著利用用以確認(rèn)另一編程的第二驗(yàn)證電壓來(lái) 對(duì)處于第一編程狀態(tài)內(nèi)的第一多個(gè)非易失性存儲(chǔ)器單元進(jìn)行另一編程以獲得其中較窄的 閾值電壓變化。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第二驗(yàn)證電壓大于所述第一驗(yàn)證電壓。
全文摘要
非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備包括在擦除非易失性(例如，快閃)存儲(chǔ)器單元塊的操作期間支持存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)。非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)包括快閃存儲(chǔ)器設(shè)備以及電耦接到快閃存儲(chǔ)器設(shè)備的存儲(chǔ)器控制器。存儲(chǔ)器控制器被配置為，通過(guò)將第一指令發(fā)布到快閃存儲(chǔ)器設(shè)備、接著將第二指令發(fā)布到快閃存儲(chǔ)器設(shè)備來(lái)控制快閃存儲(chǔ)器設(shè)備內(nèi)的存儲(chǔ)器單元的恢復(fù)操作，將第一指令發(fā)布到快閃存儲(chǔ)器設(shè)備導(dǎo)致存儲(chǔ)器塊中的擦除的存儲(chǔ)器單元變?yōu)橹辽俨糠值鼐幊痰拇鎯?chǔ)器單元，將第二指令發(fā)布到快閃存儲(chǔ)器設(shè)備導(dǎo)致至少部分地編程的存儲(chǔ)器單元變?yōu)槿康乇徊脸?br> 文檔編號(hào)G11C16/06GK101727981SQ20091020468
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者孔駿鎮(zhèn), 宋承桓, 趙慶來(lái), 金宰弘, 金容俊 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社