專利名稱：非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試方法與電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非揮發(fā)性內(nèi)存的測試電路與方法，且特別涉及一種具有陷阱層(trapping)的非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試(accelerated test)方法與電路。
請(qǐng)參考

圖1，是可以儲(chǔ)存兩位的具有陷阱層的非揮發(fā)性內(nèi)存的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。如圖1所示，在基底具有做為存儲(chǔ)單元的源極18與漏極16的離子摻雜?；咨戏絼t具有柵極結(jié)構(gòu)，柵極結(jié)構(gòu)可以是一種氧化物10/氮化物12/氧化物14(oxide/nitride/oxide)結(jié)構(gòu)。其中氮化物層12用來做為捕獲電子的陷阱層。在此，信道熱電子注入(channel hotelectron injection)與帶對(duì)帶熱電洞注入(band-to-band hot hole injection)分別用來對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行程序(program)與抹除(erase)程序。
由于陷阱層12是非導(dǎo)體(絕緣層)，所以當(dāng)電子被吸引進(jìn)去時(shí)，便會(huì)被局限于存儲(chǔ)單元的漏極側(cè)或源極側(cè)。即當(dāng)施加程序電壓于柵極與漏極，而源極施加0V的電壓時(shí)，柵極-漏極側(cè)便會(huì)產(chǎn)生大的電場，將電子吸入至陷阱層的漏極側(cè)并且束縛于其中。反之，當(dāng)施加程序電壓于柵極與源極，而漏極施加0V的電壓時(shí)，柵極-源極側(cè)便會(huì)產(chǎn)生大的電場，將電子吸入至陷阱層的源極側(cè)并且束縛于其中。借此，可以做到兩位的儲(chǔ)存方式，即圖1所標(biāo)示的位1與位2的位置。
表一 此種存儲(chǔ)單元可以通過將電子注入絕緣層12后，以改變存儲(chǔ)單元的臨界電壓(threshold voltage，Vt)。然而，存儲(chǔ)單元在經(jīng)過程序/抹除周期(program/erase cycle，P/E cycle)后，已程序狀態(tài)(programmed state)的臨界電壓會(huì)隨著保持時(shí)間(retention time)的增加而降低。臨界電壓的降低會(huì)造成漏電電流(leakage current)的增加，并且會(huì)使得存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)信息失效。例如，原來在超過某臨界電壓為狀態(tài)“0”的情形時(shí)，會(huì)因?yàn)榕R界電壓的降低，而無法分辨出狀態(tài)“1”或狀態(tài)“0”；即存儲(chǔ)單元所儲(chǔ)存的信息無法正確的讀出。
因此，為了能夠確保在存儲(chǔ)單元生產(chǎn)后，到經(jīng)過封裝后的產(chǎn)品到達(dá)用戶的手中，內(nèi)存可以長期地使用而不會(huì)失效，于是便需要進(jìn)行測試，來確保經(jīng)過長期的保持時(shí)間后，即使臨界電壓降低，仍然在正常操作范圍，而不會(huì)失效。然而，由于測試時(shí)間有限，如何運(yùn)用測試方法來正確且有效的預(yù)測存儲(chǔ)單元的使用壽命(life time)，便成為很重要的工作。
因此本發(fā)明提出一種非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試方法，包括選擇一臨界電壓變化量判斷準(zhǔn)則；施加一組負(fù)柵極偏壓至該非揮發(fā)性內(nèi)存的柵極，進(jìn)行該加速測試，以獲得一測試結(jié)果；依據(jù)該測試結(jié)果，取得一使用壽命對(duì)負(fù)柵極偏壓的一關(guān)系曲線；以及依據(jù)該臨界電壓變化量判斷準(zhǔn)則，求得該非揮發(fā)性內(nèi)存的使用壽命。
本發(fā)明還提出一種非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試電路，用以測試一存儲(chǔ)單元陣列，其中該存儲(chǔ)單元陣列具有復(fù)數(shù)個(gè)存儲(chǔ)單元，以復(fù)數(shù)列與行排列構(gòu)成，其中各該列耦接到一字符線驅(qū)動(dòng)器，且各該行耦接到一位線偏壓電路，該非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試電路包括一字符線負(fù)偏壓發(fā)生器，耦接到該字符線驅(qū)動(dòng)器，用以對(duì)一已程序狀態(tài)的存儲(chǔ)單元的柵極，施加一組負(fù)柵極偏壓，以進(jìn)行加速測試。
圖2是在各種不同的負(fù)柵極偏壓下，保持時(shí)間與臨界電壓變化量之間的關(guān)系圖；圖3是臨界電壓變化量與負(fù)柵極偏壓之間的關(guān)系示意圖；圖4是負(fù)柵極偏壓與存儲(chǔ)單元使用壽命之間的關(guān)系示意圖；圖5是本發(fā)明的非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試方法的一個(gè)流程示意圖；圖6是本發(fā)明的非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試方法的一個(gè)電路范例示意圖。
具體事實(shí)方式具有絕緣陷阱層的非揮發(fā)性內(nèi)存經(jīng)程序化后，其臨界電壓會(huì)隨著存儲(chǔ)單元的保持時(shí)間增加而降低。此種臨界電壓降低的現(xiàn)象更與負(fù)柵極偏壓有極大的關(guān)系。本發(fā)明即要利用此負(fù)柵極偏壓的關(guān)聯(lián)性的物理現(xiàn)象，來對(duì)存儲(chǔ)單元進(jìn)行加速測試。
圖2是在各種不同的負(fù)柵極偏壓下，保持時(shí)間與臨界電壓變化量之間的關(guān)系圖。如圖2所示，其標(biāo)示在各種不同的負(fù)柵極偏壓下，如Vg＝0V、-1V、-3V、-5V與-7V時(shí)，保持時(shí)間與臨界電壓變化量dVt之間的關(guān)系。其中標(biāo)線I代表臨界電壓變化量dVt＝1.5V的判斷準(zhǔn)則線。臨界電壓變化量dVt超過標(biāo)線I即代表存儲(chǔ)單元失效。例如，當(dāng)Vg＝0V時(shí)，于保持時(shí)間10秒時(shí)，其對(duì)應(yīng)的臨界電壓變化量dVt約為-0.1V，而到保持時(shí)間為10000秒時(shí)，其對(duì)應(yīng)的臨界電壓變化量dVt約為-0.7V。再者，以Vg＝-7V為例時(shí)，于保持時(shí)間10秒時(shí)，其對(duì)應(yīng)的臨界電壓變化量dVt約為-1V，而到保持時(shí)間為10000秒時(shí)，其對(duì)應(yīng)的臨界電壓變化量dVt約為-2.2V。此時(shí)已經(jīng)超過dVt＝1.5V的判斷準(zhǔn)則線I，其表示存儲(chǔ)單元無法維持程序狀態(tài)達(dá)10000秒。
另外，從圖2可以看出，Vg＝-7V時(shí)，其保持時(shí)間約為500秒；Vg＝-5V時(shí)，其保持時(shí)間約為2000秒；Vg＝-3V時(shí)，其保持時(shí)間約為10000秒。至于Vg＝-1V或0V時(shí)，其保持時(shí)間均超過1000000秒。
因此，從圖2可以很明顯的看出，負(fù)柵極偏壓對(duì)臨界電壓變化量dVt與保持時(shí)間的影響。負(fù)柵極偏壓越大時(shí)，臨界電壓變化量dVt越大，并且保持時(shí)間越短。
圖3是臨界電壓變化量與負(fù)柵極偏壓之間的關(guān)系示意圖。圖3是依據(jù)Frenkel-Poole放射機(jī)制(Frenkel-Poole emission mechanism)來解釋負(fù)柵極偏壓的關(guān)系。在此，圖3的橫軸是由(V0-Vg)1/2來決定坐標(biāo)。其中Vg是代表負(fù)的柵極偏壓，V0為選擇參數(shù)。圖3所示的是在10000秒的測試時(shí)間內(nèi)與V0＝2時(shí)，臨界電壓變化量dVt與負(fù)柵極偏壓(V0-Vg)1/2的關(guān)系曲線圖。從圖3可以明顯看出，臨界電壓變化量dVt與負(fù)柵極偏壓(V0-Vg)1/2的關(guān)系為約略呈現(xiàn)線性關(guān)系。
綜上所述，從圖2與圖3所顯示出來的物理特性，可以得知加在存儲(chǔ)單元的字符線上的負(fù)柵極偏壓與存儲(chǔ)單元的使用壽命有關(guān)。圖4是依據(jù)圖2與圖3所繪出的負(fù)柵極偏壓(V0-Vg)1/2與使用壽命之間的關(guān)系圖。
如圖4所示，負(fù)柵極偏壓(V0-Vg)1/2與使用壽命兩者大致上是線性關(guān)系。負(fù)柵極偏壓Vg越大，使用壽命就越短。本發(fā)明即要依據(jù)此特性來進(jìn)行存儲(chǔ)單元的加速測試。
圖5是本發(fā)明的非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試方法的一個(gè)流程示意圖。首先，步驟S100是選擇臨界電壓變化量dVt的判斷準(zhǔn)則，例如dVt＝1.5V。接著，步驟S102是施加一組負(fù)柵極電壓于存儲(chǔ)單元的柵極，進(jìn)行測試，以獲取一測試結(jié)果。
步驟S104是依據(jù)測試結(jié)果，繪制負(fù)柵極偏壓(V0-Vg)1/2與使用壽命的圖形。例如，如圖4所示，可以得到一個(gè)線性關(guān)系圖。其中V0系選擇用來符合Frenkel-Poole模型的參數(shù)，以符合如(V0-Vg)1/2的理論模型。接著，在步驟S106便可以依據(jù)所得到圖形的測試結(jié)果，以外插方式求得在Vg＝0時(shí)的使用壽命。
圖6是本發(fā)明的非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試方法的一個(gè)電路范例示意圖。如圖6所示，是一個(gè)閃存陣列20，而其中只繪出一個(gè)存儲(chǔ)單元M做代表。熟悉該技術(shù)的人員應(yīng)當(dāng)知到內(nèi)存陣列20是由復(fù)數(shù)個(gè)存儲(chǔ)單元以復(fù)數(shù)行(位線，連接同一行內(nèi)存的源極)與列(字符線，連接同一列內(nèi)存的柵極)方式交錯(cuò)排列而成。字符線驅(qū)動(dòng)器(word line driver)32，耦接到每一條字符線WL，用以提供程序、抹除與讀取電壓到存儲(chǔ)單元的柵極。列地址譯碼器(row decoder)30，耦接到字符線驅(qū)動(dòng)器32，用以接收一列地址后，將其譯碼后，傳送到字符線驅(qū)動(dòng)器32；之后再由字符線驅(qū)動(dòng)器32驅(qū)動(dòng)連接在被選擇列地址(字符線)上的存儲(chǔ)單元。位線偏壓電路(bit line bias circuit)40，耦接到每一條位線BL，用以提供程序、抹除與讀取電壓到存儲(chǔ)單元的源極。行地址譯碼器(columndecoder)42，耦接到位線偏壓電路40，用以接收一行地址后，將其譯碼后，傳送到位線偏壓電路40；之后再由位線偏壓電路40提供偏壓給連接在被選擇行地址(位))上的存儲(chǔ)單元。
字符線負(fù)偏壓發(fā)生器50，耦接至字符線驅(qū)動(dòng)器32，用以輸入一組字符線負(fù)偏壓給存儲(chǔ)單元的柵極，用以進(jìn)行加速測試。例如，以上述的例子為例，從測試結(jié)果，繪制負(fù)柵極偏壓(V0-Vg)1/2與使用壽命的圖形，其可是一個(gè)線性關(guān)系圖。接著，依據(jù)所得到圖形的測試結(jié)果，以外插方式求得在Vg＝0時(shí)的使用壽命。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)所桌的各種更動(dòng)與潤飾，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，而本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書所限定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試方法，其特征在于包括選擇一臨界電壓變化量判斷準(zhǔn)則；施加一組負(fù)柵極偏壓至該非揮發(fā)性內(nèi)存的柵極，進(jìn)行該加速測試，以獲得一測試結(jié)果；依據(jù)該測試結(jié)果，取得一使用壽命對(duì)負(fù)柵極偏壓的一關(guān)系曲線；依據(jù)該臨界電壓變化量判斷準(zhǔn)則，求得該非揮發(fā)性內(nèi)存的使用壽命。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試方法，其特征在于該使用壽命對(duì)負(fù)柵極偏壓的該關(guān)系曲線系大致為線性。
3.一種非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試電路，用以測試一存儲(chǔ)單元陣列，其中該存儲(chǔ)單元陣列具有復(fù)數(shù)個(gè)存儲(chǔ)單元，以復(fù)數(shù)列與行排列構(gòu)成，其中各該列耦接到一字符線驅(qū)動(dòng)器，且各該行耦接到一位線偏壓電路，其特征在于該非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試電路包括一字符線負(fù)柵極偏壓發(fā)生器，耦接到該字符線驅(qū)動(dòng)器，用以對(duì)一已程序狀態(tài)的存儲(chǔ)單元的柵極，施加一組負(fù)柵極偏壓，以進(jìn)行加速測試。
4.一種具有加速測試電路的非揮發(fā)性內(nèi)存電路，其特征在于包括一存儲(chǔ)單元陣列，具有復(fù)數(shù)個(gè)存儲(chǔ)單元，以復(fù)數(shù)列與行排列構(gòu)成；一字符線驅(qū)動(dòng)電路，耦接至各該些列，用以驅(qū)動(dòng)各該些列；一位線偏壓電路，耦接至各該些行，用以驅(qū)動(dòng)各該些行；一字符線負(fù)柵極偏壓發(fā)生器，耦接到該字符線驅(qū)動(dòng)器，用以對(duì)已程序狀態(tài)的存儲(chǔ)單元的柵極，施加一組負(fù)柵極偏壓，以進(jìn)行加速測試。
全文摘要
一種非揮發(fā)性內(nèi)存的加速測試方法，包括選擇一臨界電壓變化量判斷準(zhǔn)則；施加一組負(fù)柵極偏壓至非揮發(fā)性內(nèi)存的柵極，進(jìn)行加速測試，以獲得一測試結(jié)果；依據(jù)該測試結(jié)果，取得一使用壽命對(duì)負(fù)柵極偏壓的一關(guān)系曲線；以及依據(jù)該臨界電壓變化量判斷準(zhǔn)則，求得該非揮發(fā)性內(nèi)存的使用壽命。本方法利用耦接到字符線驅(qū)動(dòng)器的字符線負(fù)偏壓產(chǎn)生器，以對(duì)一已程序狀態(tài)的存儲(chǔ)單元的柵極，施加一組負(fù)柵極偏壓，以進(jìn)行加速測試。
文檔編號(hào)G11C29/00GK1405782SQ0113067
公開日2003年3月26日 申請(qǐng)日期2001年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月17日
發(fā)明者蔡文哲, 汪大暉, 鄒年凱 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司