阅读说明：本技术 离群位修复方法和存储器装置 (Method for repairing outlier and memory device ) 是由 吴尚融 张尚文 于 2018-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种离群位修复方法和存储器装置。上述离群位修复方法适用于一存储器装置,且上述存储器装置的一存储器阵列被分成多个区块。上述离群位修复方法包括：在每一上述区块中设定一边界读取操作的一起始电压以及一结束电压,其中上述起始电压会设定在每一上述区块对应的一临界电压分布中；在上述起始电压以及上述结束电压所界定的一范围中,找出每一上述区块对应的一边界读取门槛；在每一上述区块根据其对应的上述边界读取门槛检测每一上述区块所包含的离群位；以及修复每一上述区块所包含的上述离群位。(The invention provides an outlier bit repairing method and a memory device. The method for repairing the outlier is suitable for a memory device, and a memory array of the memory device is divided into a plurality of blocks. The method for repairing the outlier comprises the following steps: setting a starting voltage and an ending voltage of a boundary read operation in each of the blocks, wherein the starting voltage is set in a threshold voltage distribution corresponding to each of the blocks; finding a boundary read threshold corresponding to each of the blocks in a range defined by the start voltage and the end voltage; detecting outliers contained in each of the blocks according to the boundary read thresholds corresponding to the blocks; and repairing the outlier bits included in each of the blocks.)

离群位修复方法和存储器装置

技术领域

本发明说明书主要是有关于一离群位修复技术，特别是有关于通过将存储器阵列分成多个区块进行边界读取操作的离群位修复技术。

背景技术

随存储器(例如：闪存(flash memory))的工艺规格持续演进，通过微缩的技术，存储器的尺寸可制作地越来越小。然而，由于存储器的尺寸越来越小，导致愈来愈难达到应有的元件特性，存储器的每个细胞(Cell)特性相对更难集中收敛，因此常会产生离群位(outlier bit)。

以传统作法单次边界读取(margin read，MGRD)操作，可以把严重离群的位给扫描出来。然而，由于微缩后的细胞特性变化量增加，存储器量产时无法保证每一颗细胞的擦除(erase，ERS)和编程(program，PGM)效率都一样，因此将导致包在临界电压(Vt)分布的主族群里的离群位却无法被扫描出。也就是所谓的隐性离群。

传统边界读取操作只会设定单一条件(即单一边界读取门槛(margin readspec))。因此，在传统边界读取操作会因为边界读取门槛设得太小而误筛除了正常的位，或因为边界读取门槛设得太大而未扫描到离群位。因此，传统边界读取操作已不足以解决因为存储器的尺寸越来越小所产生的越来越严重的离群位的问题。

发明内容

有鉴于上述现有技术的问题，本发明提供了一离群位修复技术，特别是有关于通过将存储器阵列分成多个区块进行边界读取操作的离群位修复方法和存储器装置。

根据本发明的一实施例提供了一种离群位修复方法。上述离群位修复方法适用于一存储器装置，且上述存储器装置的一存储器阵列被分成多个区块。上述离群位修复方法包括：在每一上述区块中设定一边界读取(margin read)操作的一起始电压以及一结束电压，其中上述起始电压会设定在每一上述区块对应的一临界电压(Vt)分布中；在上述起始电压以及上述结束电压所界定的一范围中，找出每一上述区块对应的一边界读取门槛(margin read spec)；在每一上述区块根据其对应的上述边界读取门槛检测每一上述区块所包含的离群位；以及修复每一上述区块所包含的上述离群位。

根据本发明的一实施例提供了一种存储器装置。上述存储器装置包括一存储器阵列、一存储电路以及一控制电路。存储器阵列，包含多个存储器细胞，且被分成多个区块。在每一上述区块中会设定一边界读取(margin read)操作时的一起始电压以及一结束电压，且其中上述起始电压会设定在每一上述区块对应的一临界电压(Vt)分布中。控制电路耦接上述存储器阵列以及上述存储电路。此外，上述控制电路会在上述起始电压以及上述结束电压所界定的一范围中，找出每一上述区块对应的一边界读取门槛(margin read spec)，且在每一上述区块根据其对应的上述边界读取门槛检测每一上述区块所包含的离群位，以及修复每一上述区块所包含的上述离群位。

关于本发明其他附加的特征与优点，本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可根据本案实施方法中所揭露的离群位修复方法和存储器装置，做些许的更动与润饰而得到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是显示根据本发明的一实施例所述的存储器装置100的方块图。

图2是显示根据本发明的一实施例所述的第一状态的临界电压分布的示意图。

图3是显示根据本发明的一实施例所述的第二状态的临界电压分布的示意图。

图4是根据本发明的一实施例所述的离群位修复方法的流程图400。

图5是根据本发明的一实施例所述的在第一状态的离群位修复方法的流程图500。

图6是根据本发明的一实施例所述的在第一状态的离群位修复方法的流程图600。

100 存储器装置

110 存储器阵列

120 存储电路

130 控制电路

400、500、600 流程图

具体实施方式

本章节所叙述的是实施本发明的最佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

图1是显示根据本发明的一实施例所述的存储器装置100的方块图。根据本发明的实施例，存储器装置100可是一挥发性存储器装置(volatile memory devices)，例如：一动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)，但本发明不以此为限。在一些实施例，存储器装置100可是一非挥发性存储器装置(nonvolatile memory devices)，例如：一只读存储器(Read Only Memory，ROM)，或一闪存(flash memory)，但本发明不以此为限。如图1所示，存储器装置100可包括一存储器阵列110、一存储电路120以及一控制电路130。需注意地是，在图1中的方块图，仅是为了方便说明本发明的实施例，但本发明并不以此为限。存储器装置100亦可包含其它元件。

根据本发明的实施例，存储器阵列110包含多个存储器细胞，且存储器阵列110会被分成多个区块(即一区块可包含多个存储器细胞)。在存储器阵列110的每一区块中会设定边界读取(margin read)操作时的一起始电压以及一结束电压。根据本发明的一实施例，起始电压会设定在每一区块对应的一临界电压(Vt)分布中。也就是说，起始电压会设定为临界电压(Vt)分布的主群体中的任一点电压。根据本发明的一实施例，起始电压以及结束电压所界定的范围(即控制电路130扫描一区块的最大扫瞄范围)是经由工程分析后决定。

图2是显示根据本发明的一实施例所述的第一状态(例如：擦除(erase)状态)的临界电压分布的示意图。如图2所示，若存储器阵列110分成三个区块，根据本发明的实施例，在第一状态，对应存储器阵列110的临界电压分布图，就会变成三个区块所分别对应的临界电压分布图。图2所示的A和B分别表示起始电压和结束电压。如图2所示，在传统的边界读取操作时，一存储器阵列就只会有一边界读取门槛EV。但根据本发明的实施例，每一区块都会有其对应的边界读取门槛EV。控制电路130可根据每一区块对应的边界读取门槛EV，扫瞄出离群位，并修复之。

图3是显示根据本发明的一实施例所述的第二状态(例如：编程(program)状态)的临界电压分布的示意图。如图3所示，若存储器阵列110分成三个区块，根据本发明的实施例，在第一状态，对应存储器阵列110的临界电压分布图，就会变成三个区块所分别对应的临界电压分布图。图3所示的A和B分别表示起始电压和结束电压。如图3所示，在传统的边界读取操作时，一存储器阵列就只会有一边界读取门槛PV。但根据本发明的实施例，每一区块都会有其对应的边界读取门槛PV。控制电路130可根据每一区块对应的边界读取门槛PV，扫瞄出离群位，并修复之。

根据本发明的一实施例，控制电路130会耦接存储器阵列110以及存储电路120。控制电路130会在起始电压以及结束电压所界定的范围中，对每一区块进行扫描，以找出存储器阵列110的每一区块对应的一边界读取门槛(margin read spec)。当控制电路130取得存储器阵列110的每一区块对应的一边界读取门槛后，控制电路130会在每一区块上，根据每一区块对应的边界读取门槛，检测每一区块所包含的离群位(outlier bit)，并修复每一区块所包含的离群位。

根据本发明的一实施例，当存储器装置100在一第一状态进行边界读取操作时，控制电路130会扫描在起始电压时，多个区块的一第一区块所包含的第一失效位(failbit)，并将扫描到的第一失效位记录于存储电路120的一第一暂存器(图未显示)中。此外，控制电路130会扫描在一第二电压时，第一区块所包含的第二失效位，并将扫描到的第二失效位记录于存储电路120的一第二暂存器(图未显示)中。接着，控制电路130会比对第一失效位和第二失效位的数量是否相等。在此实施例中，第二电压可是将起始电压加上一预设电压值(例如：0.2V，但本发明不以此为限)，且第二电压会小于结束电压。

在此实施例中，当第一失效位和第二失效位的数量相等时，控制电路130会判断第二电压是第一区块对应的边界读取门槛，并继续找下一区块(例如：一第二区块)的边界读取门槛。当第一失效位和第二失效位的数量不相等时，控制电路130会扫描在一第三电压时，第一区块所包含的第三失效位，并将扫描到的第三失效位记录于存储电路120的一第三暂存器(图未显示)中，以及比对第二失效位和第三失效位的数量是否相等。在此实施例中，第三电压可是将第二电压加上上述预设电压值，且第三电压会小于结束电压。以此类推，控制电路130会找到第一区块对应的边界读取门槛为止。然而，若当在结束电压时，控制电路130仍未找到第一区块对应的边界读取门槛时，控制电路130就会开始找下一区块(例如：一第二区块)对应的边界读取门槛。因此，在当存储器装置100在第一状态时，控制电路130就可根据每一区块对应的边界读取门槛，检测每一区块所包含的离群位，以及修复每一区块所包含的离群位。

举例来说，若假设存储器装置100在第一状态进行边界读取操作的扫描电压范围是4V到6V(即起始电压是4V，结束电压是6V)，且预设电压值是0.2V。首先，控制电路130会从第一区块开始扫描。控制电路130会扫描并存储在电压为4V时，第一区块所包含的失效位，以及扫描并存储在电压为4.2V时，第一区块所包含的失效位。接着，控制电路130会比对在电压为4V的失效位和在电压为4.2V的失效位的数量是否相等。当在电压为4V的失效位和在电压为4.2V的失效位的数量相等时，控制电路130会判断4.2V是第一区块对应的边界读取门槛。控制电路130会根据此边界读取门槛找出第一区块包含的离群位，并对第一区块包含的离群位进行修复。当在电压为4V的失效位和在电压为4.2V的失效位的数量不相等时，控制电路130就会扫描并存储在电压为4.4V时，第一区块所包含的失效位，比对在电压为4.2V的失效位和在电压为4.4V的失效位的数量是否相等。以此类推，控制电路130会找到第一区块对应的边界读取门槛为止。若当在6V时，控制电路130仍未找到第一区块对应的边界读取门槛时，控制电路130就会开始找下一区块对应的边界读取门槛。

根据本发明的另一实施例，当存储器装置100在一第二状态进行边界读取操作时，控制电路130会扫描在起始电压时，多个区块的一第一区块所包含的第一失效位，并将扫描到的第一失效位记录于存储电路120的一第一暂存器(图未显示)中。此外，控制电路130会扫描在一第二电压时，第一区块所包含的第二失效位，并将扫描到的第二失效位记录于存储电路120的一第二暂存器(图未显示)中。接着，控制电路130会比对第一失效位和第二失效位的数量。在此实施例中，第二电压是将起始电压减掉一预设电压值(例如：0.2V，但本发明不以此为限)，且第二电压会大于结束电压。

在此实施例中，当第一失效位和第二失效位的数量相等时，控制电路130会判断第二电压是第一区块对应的上述边界读取门槛，并继续找下一区块(例如：一第二区块)的边界读取门槛。当第一失效位和第二失效位的数量不相等时，控制电路130会扫描在一第三电压时，第一区块所包含的第三失效位，并将扫描到的第三失效位记录于存储电路120的一第三暂存器(图未显示)中，以及比对第二失效位和第三失效位的数量。在此实施例中，第三电压可是将第二电压减掉上述预设电压值，且第三电压会大于结束电压。以此类推，控制电路130会找到第一区块对应的边界读取门槛为止。然而，若当在上述结束电压，控制电路130仍未找到第一区块对应的上述边界读取门槛时，控制电路130会开始找下一区块(例如：一第二区块)对应的边界读取门槛。因此，在当存储器装置100在第二状态时，控制电路130就根据每一区块对应的边界读取门槛，检测每一区块所包含的离群位，以及修复每一区块所包含的离群位。

举例来说，若假设存储器装置100在第二状态进行边界读取操作的扫描电压范围是7V到5V(即起始电压是7V，结束电压是5V)，且预设电压值是0.2V。首先，控制电路130会从第一区块开始扫描。控制电路130会扫描并存储在电压为7V时，第一区块所包含的失效位，以及扫描并存储在电压为6.8V时，第一区块所包含的失效位。接着，控制电路130会比对在电压为7V的失效位和在电压为6.8V的失效位的数量是否相等。当在电压为7V的失效位和在电压为6.8V的失效位的数量相等时，控制电路130会判断6.8V是第一区块对应的边界读取门槛。控制电路130会根据此边界读取门槛找出第一区块包含的离群位，并对第一区块包含的离群位进行修复。当在电压为7V的失效位和在电压为6.8V的失效位的数量不相等时，控制电路130就会扫描并存储在电压为6.6V时，第一区块所包含的失效位，比对在电压为6.8V的失效位和在电压为6.6V的失效位的数量是否相等。以此类推，控制电路130会找到第一区块对应的边界读取门槛为止。若当在5V时，控制电路130仍未找到第一区块对应的边界读取门槛时，控制电路130就会开始找下一区块对应的边界读取门槛。

图4是根据本发明的一实施例所述的离群位修复方法的流程图400。此离群位修复方法可适用本发明的存储器装置100。在步骤410，在存储器装置100的存储器阵列的每一区块中设定一边界读取(margin read)操作的一起始电压以及一结束电压，其中上述起始电压会设定在每一上述区块对应的一临界电压(Vt)分布中。在步骤S420，通过存储器装置100的控制电路在上述起始电压以及上述结束电压所界定的一范围中，找出每一上述区块对应的一边界读取门槛(margin read spec)。在步骤S430，通过存储器装置100的控制电路在每一上述区块根据其对应的上述边界读取门槛检测每一上述区块所包含的离群位。在步骤S440，通过存储器装置100的控制电路修复每一上述区块所包含的上述离群位。

图5是根据本发明的一实施例所述的在第一状态(例如：一擦除状态)的离群位修复方法的流程图500。此离群位修复方法可适用本发明的存储器装置100。在步骤505，存储器装置100的控制电路会扫描在起始电压时，多个区块的一第一区块所包含的第一失效位，并记录第一失效位于存储器装置100的存储电路中。在步骤510，存储器装置100的控制电路会将起始电压加上一预设电压，以产生一第二电压。在步骤515，存储器装置100的控制电路会判断第二电压是否大于或等于结束电压。

若第二电压小于结束电压，进行步骤S520。在步骤S520，存储器装置100的控制电路会扫描在第二电压时，多个区块的第一区块所包含的第二失效位，并记录第二失效位于存储器装置100的存储电路中。在步骤525，存储器装置100的控制电路会比对第一失效位和第二失效位的数量是否相等。若当第一失效位和第二失效位的数量相等时，进行步骤S530。在步骤S530，存储器装置100的控制电路会判断第二电压是第一区块对应的边界读取门槛，并根据第一区块对应的边界读取门槛检测第一区块的离群位，以及修复第一区块的离群位。

若当第一失效位和第二失效位的数量不相等时，进行步骤S535。在步骤S535，存储器装置100的控制电路会将第二失效位移动到存储器装置100的存储电路暂存第一失效位的地址，并再继续从步骤510开始相同流程。也就是说，以此类推，存储器装置100的控制电路会将第二电压加上预设电压，以产生一第三电压。若第三电压小于结束电压，存储器装置100的控制电路就会扫描在一第三电压时，第一区块所包含的第三失效位，并记录第三失效位于存储器装置100的存储电路中，以及比对第二失效位和第三失效位的数量。

若第二电压大于或等于结束电压，进行步骤S540。在步骤S540，存储器装置100的控制电路会判断目前区块是否已是最后的区块。若目前区块不是最后的区块，存储器装置100的控制电路就重复上述流程，继续找下一区块(例如：第二区块)对应的边界读取门槛。直到所有区块都进行完上述流程，上述流程就会结束。

根据本发明一实施例，在步骤S520后，存储器装置100的控制电路会先判断第一失效位和第二失效位的数量是否都为0。若第一失效位和第二失效位的数量都为0，进行步骤S540。若第一失效位和第二失效位的数量并非都为0，则进行步骤S525。

图6是根据本发明的一实施例所述的在第一状态(例如：一编程状态)的离群位修复方法的流程图600。此离群位修复方法可适用本发明的存储器装置100。在步骤605，存储器装置100的控制电路会扫描在起始电压时，多个区块的一第一区块所包含的第一失效位，并记录第一失效位于存储器装置100的存储电路中。在步骤610，存储器装置100的控制电路会将起始电压减掉一预设电压，以产生一第二电压。在步骤615，存储器装置100的控制电路会判断第二电压是否小于或等于结束电压。

若第二电压大于结束电压，进行步骤S620。在步骤S620，存储器装置100的控制电路会扫描在第二电压时，多个区块的第一区块所包含的第二失效位，并记录第二失效位于存储器装置100的存储电路中。在步骤625，存储器装置100的控制电路会比对第一失效位和第二失效位的数量是否相等。若当第一失效位和第二失效位的数量相等时，进行步骤S630。在步骤S630，存储器装置100的控制电路会判断第二电压是第一区块对应的边界读取门槛，并根据第一区块对应的边界读取门槛监测第一区块的离群位，以及修复第一区块的离群位。

若当第一失效位和第二失效位的数量不相等时，进行步骤S635。在步骤S635，存储器装置100的控制电路会将第二失效位移动到存储器装置100的存储电路暂存第一失效位的地址，并再继续从步骤610开始相同流程。也就是说，以此类推，存储器装置100的控制电路会将第二电压减掉预设电压，以产生一第三电压。若第三电压大于结束电压，存储器装置100的控制电路就会扫描在一第三电压时，第一区块所包含的第三失效位，并记录第三失效位于存储器装置100的存储电路中，以及比对第二失效位和第三失效位的数量。

若第二电压小于或等于结束电压，进行步骤S640。在步骤S640，存储器装置100的控制电路会判断目前区块是否已是最后的区块。若目前区块不是最后的区块，存储器装置100的控制电路就重复上述流程，继续找下一区块(例如：第二区块)对应的边界读取门槛。直到所有区块都进行完上述流程，上述流程就会结束。

根据本发明一实施例，在步骤S620后，存储器装置100的控制电路会先判断第一失效位和第二失效位的数量是否都为0。若第一失效位和第二失效位的数量都为0，进行步骤S640。若第一失效位和第二失效位的数量并非都为0，则进行步骤S625。

根据本发明的实施例所提出的离群位修复方法，可将存储器阵列分成多个区块，并分别对每一区块进行边界读取操作，以找出每一区块适当的边界读取门槛。因此，本发明所提出的离群位修复方法将可提高找出离群位的精准度，以避免在传统边界读取操作时，临界电压分布的主族群里的离群位无法被扫描出的问题。此外，本发明所提出的离群位修复方法可应用在慢位(slow bit)和快位(fast bit)的修复、数据保存(data retention)等不同应用上。

在本说明书中以及申请专利范围中的序号，例如“第一”、“第二”等等，仅是为了方便说明，彼此的间并没有顺序上的先后关系。

本发明的说明书所揭露的方法和演算法，可直接透过通信处理装置经配置以至少一处理器执行，直接应用在硬件以及软件模块或两者的结合上。一软件模块(包括执行指令和相关数据)和其它数据可存储在数据存储器中，像是随机存取存储器(RAM)、闪存(flashmemory)、只读存储器(ROM)、可擦除可规化只读存储器(EPROM)、电子可擦除可规划只读存储器(EEPROM)、暂存器、硬盘、可携式硬盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、DVD或在此领域已知技术中任何其它电脑可读取的存储媒体格式。一存储媒体可耦接至一机器装置。一存储媒体可整合一处理器。一特殊应用积体电路(ASIC)可包括处理器和存储媒体。一用户设备则可包括一特殊应用积体电路。换句话说，处理器和存储媒体以不直接连接用户设备的方式，包括于用户设备中。虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。