專利名稱：檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閃存(Flash Memory)，特別涉及檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法。
背景技術(shù)：
閃存單元由一個(gè)帶浮柵的MOS晶體管構(gòu)成，該MOS晶體管的閾值電壓可 通過在其柵極上施加電場(chǎng)而被反復(fù)改變，此操作被稱為編程。對(duì)應(yīng)于浮柵中 電荷的存在，存儲(chǔ)單元會(huì)有兩個(gè)閾值電壓，即兩種狀態(tài)。當(dāng)浮柵中的電子聚 集時(shí)，存儲(chǔ)單元的閾值電壓就會(huì)升高，這是因?yàn)榧拥娇刂茤艠O的讀信號(hào)電壓 和位線預(yù)充電電平保持不變，存儲(chǔ)單元并不導(dǎo)通。存儲(chǔ)單元的閾值電壓可以 通過從浮柵中移走電子的方法來(lái)降低，在這種情況下，所用的信號(hào)電壓和位 線與地相連進(jìn)行放電，存儲(chǔ)單元的晶體管導(dǎo)通。
電子工業(yè)出版社2005年1月出版的CMOS數(shù)字集成電路-分析與設(shè)計(jì)(第 三版)公開了對(duì)于閃存單元的編程方法，包括通過溝通熱電子注入向閃存單 元的MOS晶體管浮柵存儲(chǔ)電子使閾值電壓升高，以及通過隧穿機(jī)理使閃存單 元的MOS晶體管的浮柵釋放電子，這樣就可以對(duì)閃存單元進(jìn)行數(shù)據(jù)編程。依 據(jù)這種編程方法的原理，我們可以通過測(cè)量閃存單元的閾值電壓來(lái)檢驗(yàn)閃存 單元的一項(xiàng)電性能指標(biāo)浮柵聚集電子的能力。即閃存單元的浮柵經(jīng)過一定 時(shí)間的存儲(chǔ)電子編程是否能聚集足夠的電子使得閾值電壓達(dá)到規(guī)定的參考值 來(lái)衡量。因此現(xiàn)有的檢驗(yàn)方法即是模擬一個(gè)較惡劣的外部環(huán)境來(lái)對(duì)閃存單元 進(jìn)行檢驗(yàn)，以達(dá)到實(shí)際使用的要求，分為存儲(chǔ)電子編程、預(yù)檢、使用模擬、 終檢四個(gè)步驟。如圖3所示，存儲(chǔ)電子編程，對(duì)閃存單元進(jìn)行一次存儲(chǔ)電子編 程操作使閃存單元的閾值電壓升高；預(yù)檢，測(cè)量閃存單元的閾值電壓，若閃 存單元的測(cè)量所得的閾值電壓能夠達(dá)到規(guī)定的參考值，則說明閃存單元的浮 柵聚集電子的能力初步合格。若閃存單元的測(cè)量所得的閾值電壓沒有達(dá)到規(guī)
定的參考值，則認(rèn)為此閃存單元的浮柵聚集電子的能力不合格，即電性能不 合格。使用模擬，通過上述方法篩選出的一批初步合格的閃存單元需要建立 一個(gè)較惡劣的外部環(huán)境來(lái)模擬實(shí)際使用的情況，只有這樣才能真正篩選出能 夠?qū)嶋H使用的閃存單元。而建立一個(gè)較惡劣的外部模擬環(huán)境的通常做法就是
對(duì)閃存單元進(jìn)行烘培；終檢，當(dāng)烘培結(jié)束后，再次測(cè)量這批初步合格的閃存 單元的閾值電壓，看是否仍能夠維持在規(guī)定的參考值，若閃存單元的閾值電 壓降到了規(guī)定的參考值以下，則認(rèn)為閃存單元還是不能通過實(shí)際使用的考驗(yàn)， 這些閃存單元將被視為電性能不合格。若閃存單元的閾值電壓仍能夠維持在 規(guī)定的參考值以上，則認(rèn)為閃存單元能夠符合實(shí)際使用的需要，這些閃存單 元將被視為電性能合格。
然而，由于在烘培過程中，閃存單元的閾值電壓會(huì)有稍稍地下降。如圖l 所示， 一些浮柵聚集電子能力很強(qiáng)的閃存單元在存儲(chǔ)電子編程階段聚集了足 夠多的電子，因而闞值電壓很高，即使因?yàn)槭褂媚M階段的烘培造成閾值電 壓下降仍能夠維持在遠(yuǎn)高于規(guī)定的參考值的水平。而一些電性能處于零界狀 態(tài)的閃存單元，經(jīng)過存儲(chǔ)電子編程，閾值電壓正好處于規(guī)定的參考值周圍， 這些閃存單元經(jīng)過烘培后，閾值電壓很有可能下降到規(guī)定的參考值以下。這 樣的話，這些閃存單元必然會(huì)因?yàn)殚撝惦妷哼_(dá)不到規(guī)定的參考值而被認(rèn)為其 電性能不合格。但從實(shí)際上來(lái)說，這些閃存單元的聚集電子的能力通常被認(rèn) 為是可以接受的。因此，現(xiàn)有做法的缺點(diǎn)在于會(huì)造成大量的電性能處于臨 界狀態(tài)的閃存單元通不過第二次閾值電壓檢驗(yàn)而被視為電性能不合格，造成 了產(chǎn)品良率的下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是避免電性能處于臨界狀態(tài)的閃存單元被視為不合格 而導(dǎo)致產(chǎn)品良率下降。
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，包括 首次存儲(chǔ)電子編程、預(yù)檢、再次存儲(chǔ)電子編程、使用模擬、終檢五個(gè)步驟，
首次存儲(chǔ)電于編程，對(duì)閃存羊元進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的向浮柵存儲(chǔ)電于的編程
操作使閃存單元的閾值電壓升高；
預(yù)檢，測(cè)量經(jīng)過存儲(chǔ)電子編程的閃存單元的閾值電壓，判斷閾值電壓是 否達(dá)到了規(guī)定的參考值；
若閃存單元的閾值電壓達(dá)不到規(guī)定的參考值，則閃存單元的電性能不合
格；
若閃存單元的閾值電壓達(dá)到了規(guī)定的參考值，則對(duì)閃存單元進(jìn)行再次存 儲(chǔ)電子編程；
使用模擬，對(duì)進(jìn)行過再次存儲(chǔ)電子編程的閃存單元進(jìn)行烘培；
終檢，測(cè)量經(jīng)過烘培的閃存單元的閾值電壓，判斷閾值電壓是否仍維持 在規(guī)定的參考值；
若閃存單元的閾值電壓仍能夠維持在規(guī)定的參考值以上，則閃存單元的 電性能合格；
若閃存單元的閾值電壓不能夠維持在規(guī)定的參考值，則閃存單元的電性 能不合格。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)通 過在使用模擬之前對(duì)通過預(yù)檢的閃存單元進(jìn)行再次存儲(chǔ)電子編程，使得閃存 單元的浮柵能夠聚集更多的電子，從而閾值電壓進(jìn)一步升高，即增加了閾值 電壓余量以彌補(bǔ)因?yàn)楹媾喽斐傻拈W存單元閾值電壓的下降。因而那些電性 能處于臨界狀態(tài)的閃存單元增加了足夠的電壓余量，即使經(jīng)過使用模擬的烘 培，這些閃存單元的閾值電壓仍能夠維持在規(guī)定的參考值而被視為電性能合
格，提高了產(chǎn)品良率。


圖1是現(xiàn)有方法檢驗(yàn)晶圓上閃存單元電性能的統(tǒng)計(jì)結(jié)果性能的方法的統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖3是本發(fā)明檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法即在于在原有檢驗(yàn)方法的使用模擬的 烘培之前再次進(jìn)行存儲(chǔ)電子編程，從而增加閾值電壓余量以彌補(bǔ)烘培造成的 閾值電壓下降。本發(fā)明檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法包括首次存儲(chǔ)電子編程、 預(yù)檢、再次存儲(chǔ)電子編程、使用模擬、終檢五個(gè)步驟
首次存儲(chǔ)電子編程，對(duì)閃存單元進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的向浮柵存儲(chǔ)電子的編程 操作；
預(yù)檢，測(cè)量經(jīng)過存儲(chǔ)電子編程的閃存單元的閾值電壓，判斷閾值電壓是 否達(dá)到了規(guī)定的參考值；
若閃存單元的閾值電壓達(dá)不到規(guī)定的參考值，則認(rèn)為閃存單元的電性能 不合格；
若閃存單元的閾值電壓達(dá)到了規(guī)定的參考值，則對(duì)閃存單元進(jìn)行再次存 儲(chǔ)電子編程；
使用模擬，對(duì)經(jīng)過再次存儲(chǔ)電子編程的閃存單元進(jìn)行烘培； 終檢，測(cè)量經(jīng)過烘培的閃存單元的閾值電壓，判斷閾值電壓是否仍維持 在規(guī)定的參考值；
若閃存單元的閾值電壓仍能夠維持在規(guī)定的參考值以上，則認(rèn)為閃存單 元的電性能合格；
若閃存單元的閾值電壓不能夠維持在規(guī)定的參考值，則認(rèn)為閃存單元的 電性能不合格。
所迷首次存儲(chǔ)電于的編程操作是向閃存單元進(jìn)行一次維持時(shí)間為4微秒 的熱電子注入操作，從而使電性能合格的閃存單元能夠達(dá)到6.5V的規(guī)定參考值。
所述再次存儲(chǔ)電子編程同樣是熱電子注入操作，持續(xù)時(shí)間為3-5秒，從 而增加閃存單元的閾值電壓余量，彌補(bǔ)烘培造成的閾值電壓下降。
所述烘培是進(jìn)行24小時(shí)，溫度為250度的烘培。
下面結(jié)合圖4對(duì)本發(fā)明檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法做詳細(xì)闡述
首先，對(duì)于閃存單元進(jìn)行熱電子注入，熱電子注入時(shí)間為4微秒，以使得 浮柵中的電子聚集，閾值電壓升高，而經(jīng)過4微秒的熱電子注入，電性能合 格的閃存單元的閾值電壓應(yīng)能夠達(dá)到規(guī)定的參考值6.5V;
接著，測(cè)量經(jīng)過熱電子注入的閃存單元的閾值電壓，判斷閃存單元的閾值 電壓是否能夠達(dá)到了規(guī)定的參考值6.5V;
如果測(cè)量的閃存單元的閾值電壓不能夠達(dá)到6.5V，則說明這些閃存單元 的浮柵聚集電子的能力很差，即電性能不合格；
如果檢驗(yàn)到的閃存單元的閾值電壓能夠達(dá)到6.5V,則說明這些閃存單元 的浮柵聚集電子的能力初步合格，此時(shí)對(duì)于這些閃存單元再進(jìn)行一次熱電子 注入，這次熱電子注入的目的在于使得閃存單元的浮柵中有更多的電子聚集， 從而使得閃存單元的閾值電壓進(jìn)一步升高，增加閃存單元的閾值電壓余量， 實(shí)際當(dāng)熱電子注入時(shí)間少于3微秒時(shí)，增加的閾值電壓余量過小不足以彌補(bǔ) 烘培造成的閾值電壓下降，而當(dāng)熱電子注入時(shí)間大于5 ^f敖秒時(shí)，測(cè)試的成本 大大提高了 ，因此熱電子注入時(shí)間在3 - 5微秒之間即能夠滿足彌補(bǔ)烘培的閾 值電壓下降；
然后對(duì)于經(jīng)過再次熱電子注入的閃存單元進(jìn)行一個(gè)24小時(shí)，溫度為250
度的烘培以模擬一個(gè)較惡劣的實(shí)際使用環(huán)境；
最后再次測(cè)量經(jīng)過烘培的閃存單元的閾值電壓，判斷閃存單元的閾值電壓 是否仍維持在規(guī)定的參考值6.5V;
如果測(cè)量的閃存單元的閾值電壓仍然能夠維持在6.5V或以上，則說明這 些閃存單元的浮柵聚集電子的能力良好，符合實(shí)際使用的要求，即電性能是
合格的；
如果測(cè)量的閃存單元的閾值電壓降到6.5V以下，則說明這些閃存單元的 浮柵聚集電子的能力尚不符合實(shí)際使用的要求，即電性能是不合格的。
應(yīng)用本發(fā)明檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，在對(duì)于整個(gè)晶圓上閃存單元的良 品率測(cè)試方面，可4安照以下步驟來(lái)做
首先，對(duì)于整個(gè)晶圓上所有的閃存單元進(jìn)行4微秒的熱電子注入；
接著，開始預(yù)檢，即從晶圓上的第一個(gè)閃存單元開始，測(cè)量閃存單元的閾 值電壓，判斷閃存單元的閾值電壓是否能夠達(dá)到了規(guī)定的參考值6.5V;
如果測(cè)量的閃存單元的閾值電壓不能夠達(dá)到6.5V，則說明閃存單元的浮 柵聚集電子的能力很差，即電性能不合格，并且進(jìn)行壞單元計(jì)數(shù)；
如果檢驗(yàn)到的閃存單元的閾值電壓能夠達(dá)到6.5V，則說明閃存單元的浮 柵聚集電子的能力初步合格；
按上述判斷方法開始第二個(gè)閃存單元的預(yù)檢，并對(duì)壞單元計(jì)數(shù)，如果在預(yù) 檢過程中，壞單元的計(jì)數(shù)超過了 1000，則判定器件失效，停止對(duì)于整晶圓預(yù) 檢；如果壞單元的計(jì)數(shù)未超過1000，則繼續(xù)預(yù)檢直到晶圓上所有的閃存單元 預(yù)檢完畢。
然后，對(duì)于通過預(yù)檢的所有閃存單元再進(jìn)行一次熱電子注入，持續(xù)時(shí)間為 4微秒；
接下來(lái)，對(duì)于整個(gè)晶圓進(jìn)行一個(gè)24小時(shí)，溫度為250度的烘培以模擬一 個(gè)較惡劣的實(shí)際使用環(huán)境；
最后，進(jìn)行終檢，即再次逐個(gè)測(cè)量經(jīng)過烘培的閃存單元的閾值電壓，判斷
閃存單元的閾值電壓是否仍維持在規(guī)定的參考值6.5V;
如果測(cè)量的閃存單元的閾值電壓仍然能夠維持在6.5V或以上，則說明這 些閃存單元的浮柵聚集電子的能力良好，符合實(shí)際使用的要求，即電性能是 合格的；
如果測(cè)量的閃存單元的閾值電壓降到6.5V以下，則說明這些閃存單元的 浮柵聚集電子的能力尚不符合實(shí)際使用的要求，即電性能是不合格的，并且 仍然按照預(yù)檢時(shí)的那樣，對(duì)于壞單元進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果終檢的壞單元與預(yù)檢的 壞單元累計(jì)數(shù)量超過1000的話，則判定器件失效，停止對(duì)于整個(gè)晶圓的終檢； 如果終檢的壞單元與預(yù)檢的壞單元累計(jì)數(shù)量未超過1000的話，則繼續(xù)終檢直 到晶圓上所有的經(jīng)過烘培的閃存單元終;險(xiǎn)完畢；
余下來(lái)的工作即是將未檢測(cè)的閃存單元做記錄，得到整個(gè)晶圓閃存單元的 良品率。
圖2中，B代表使用現(xiàn)有方法對(duì)于晶圓上的閃存單元進(jìn)行電性能檢驗(yàn)的統(tǒng) 計(jì)曲線，而B，代表使用本發(fā)明檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法對(duì)于晶圓上的閃存 單元進(jìn)行電性能檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)曲線。從圖中可以明顯看到，B曲線有超過1K數(shù) 量的閃存單元的閾值電壓落在了 6.5V以下，則此種情況將被判定為器件失效。 但實(shí)際上，正如之前所述，那些電性能處于臨界狀態(tài)的閃存單元經(jīng)過烘培， 導(dǎo)致閾值電壓下降到了 6.5以下，這些閃存單元的電性能是可以被接受的，不 應(yīng)該被作為壞單元處理，因此現(xiàn)有檢驗(yàn)方法對(duì)于晶圓上閃存單元的良品率是 不利的，即可能會(huì)導(dǎo)致一批可以被認(rèn)為合格的閃存單元祐j見作壞單元丟棄。 而相比之下，B，曲線幾乎所有的閃存單元的閾值電壓都在7.0V以上，則根據(jù) 這個(gè)數(shù)據(jù)，晶圓上的所有的閃存單元的電性能都是合格的，因?yàn)榻?jīng)過在烘培 前對(duì)于閃存單元的再次熱電子注入，使得閃存單元的閾值電壓再一次提高， 即使經(jīng)過烘培導(dǎo)致閃存單元的閾值電壓有所下降，最后仍能夠保持閃存單元
的閾值電壓在7.0V以上，因此相比B曲線，可被視為電性能合格的閃存單元 數(shù)量大大增加，從而提高了晶圓上閃存單元的良品率。并且，從中我們可以 看到，經(jīng)過本發(fā)明檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法挽救了 一大批在原來(lái)可能被視 為壞單元處理掉的合格的閃存單元。
權(quán)利要求
1.一種檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，包括首次存儲(chǔ)電子編程、預(yù)檢、使用模擬、終檢，其特征在于，在所述使用模擬之前對(duì)于通過預(yù)檢的閃存單元再次進(jìn)行存儲(chǔ)電子編程。
2. 如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，其特征在于，所述首次 存儲(chǔ)電子編程是向閃存單元的浮柵進(jìn)行熱電子注入。
3. 如權(quán)利要求2所述的檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，其特征在于，所述首次 存儲(chǔ)電子編程的持續(xù)時(shí)間為4微秒。
4. 如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，其特征在于，所述預(yù)檢 為判斷閃存單元的閾值電壓是否達(dá)到規(guī)定的參考值6,5V。
5. 如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，其特征在于，所述再次 存儲(chǔ)電子編程是向閃存單元的浮柵進(jìn)行熱電子注入。
6. 如權(quán)利要求5所述的檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，其特征在于，所述熱電 子注入時(shí)間為3 - 5《數(shù)秒。
7. 如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，其特征在于，所述使用 模擬是對(duì)閃存單元進(jìn)行24小時(shí)，溫度為250度的烘培。
8. 如權(quán)利要求1所述的檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，其特征在于，所述終檢 為判斷閃存單元的閾值電壓是否仍維持在規(guī)定的參考值6.5V。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢驗(yàn)閃存單元電性能的方法，包括下列步驟對(duì)閃存單元做規(guī)定時(shí)間的存儲(chǔ)電子編程，通過測(cè)量閾值電壓，將達(dá)到規(guī)定參考值的閃存單元篩選出來(lái)作為第一批初步符合要求的閃存單元，隨后對(duì)篩選出的閃存單元進(jìn)行一定時(shí)間的再次存儲(chǔ)電子編程，再對(duì)這些閃存單元進(jìn)行烘培，最后再對(duì)經(jīng)過烘培的這些閃存單元再次測(cè)量閾值電壓，判斷是否仍能夠維持在參考值，以此來(lái)確定閃存單元最終是否符合電性能要求。通過上述檢驗(yàn)方法，能夠使得那些電性能處于臨界狀態(tài)的閃存單元由于再次存儲(chǔ)電子編程而獲得閾值電壓余量，彌補(bǔ)烘培造成的閾值電壓下降，從而使閾值電壓維持在參考值通過電性能檢測(cè)，因而提高產(chǎn)品良率。
文檔編號(hào)G11C29/52GK101197196SQ200610119139
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日
發(fā)明者葉向華, 金泰圭, 金鐘雨 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司