專利名稱：一次可編程電阻型存儲器測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于存儲器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一次可編程存儲器(OTP)，尤其涉及一種一 次可編程電阻型存儲器的測試方法。
背景技術(shù)：
一次編程存儲器(OTP)是常見的非揮發(fā)存儲器中的一種，它通過字線和位線交叉 的存儲單元來存儲邏輯信息，其中，常見的存儲單元有熔絲、反熔絲和電荷俘獲型器件(例 如浮柵雪崩注入場效應(yīng)管)。一次編程存儲器一般是不可重復(fù)編程的。因為傳統(tǒng)的一次可編程電阻型存儲器產(chǎn)品使用的存儲介質(zhì)，只能編程一次，所以 在交付用戶使用(出廠前)前，不能或很難做產(chǎn)品測試，也很難保證交付用戶的產(chǎn)品一定合 格。而對于具有多次存儲介質(zhì)的存儲器用于只需要客戶編程一次的場合，本發(fā)明提出的一 次可編程電阻型存儲器由于使用了具有多次可編程能力的介質(zhì)，所以使得針對一次性編程 應(yīng)用場合的存儲器產(chǎn)品的測試成為可能。產(chǎn)品在交付用戶前進(jìn)行測試，一方面可以保證交 付客戶使用的產(chǎn)品的高合格率，另一方面可通過測試找出失效的存儲單元，并使用冗余陣 列對存儲器中失效存儲單元進(jìn)行補(bǔ)償修復(fù)，從而可以有效的提高產(chǎn)品良率。因此本發(fā)明提 供一種一次可編程電阻型存儲器的測試方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的要解決的技術(shù)問題是，提高一次可編程電阻型存儲器的產(chǎn)品良率。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一次可編程電阻型存儲器測試方法，用于具 有多次編程能力的一次可編程電阻型存儲器的測試，包括以下步驟(1)對所述存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行擦除操作驗證；(2)對所述存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行存儲功能驗證；(3)對所述存儲器進(jìn)行可靠性作測試。根據(jù)本發(fā)明提供的測試方法，其中，在所述步驟(1)之前，還包括步驟(al)對所述存儲器的存儲單元進(jìn)行激活操作，如果激活操作通過，則進(jìn)入步驟 (1)，如果激活操作失敗則進(jìn)入步驟(bl)；(bl)記錄激活操作失敗的存儲單元的地址；(cl)修復(fù)激活操作失敗的存儲單元，如果修復(fù)成功則進(jìn)入步驟(1)，如果修復(fù)失 敗，則將該存儲器歸類為失效類。其中，所述修復(fù)通過存儲器的冗余存儲單元進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明提供的測試方法，其中，在所述步驟⑴和步驟⑵之間還包括步驟(la)如果所有存儲單元的擦除操作驗證通過，則進(jìn)入步驟(2)，如果擦除驗證操 作沒有通過，則進(jìn)入步驟(lb)；(lb)記錄激活操作失敗的存儲單元的地址；(lc)修復(fù)擦除操作失敗的存儲單元，如果修復(fù)成功則進(jìn)入步驟(1)，如果修復(fù)失 敗，則將該存儲器歸類為失效類。其中，所述修復(fù)通過存儲器的冗余存儲單元進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明提供的測試方法，其中，在所述步驟(2)和步驟(3)之間還包括步驟(2a)如果所有存儲單元的存儲功能驗證通過，則進(jìn)入步驟(3)，如果存儲功能驗 證操作沒有通過，則進(jìn)入步驟(2b)；(2b)記錄存儲功能驗證失敗的存儲單元的地址；(2c)修復(fù)存儲功能驗證失敗的存儲單元，如果修復(fù)成功則進(jìn)入步驟(1)，如果修 復(fù)失敗，則將該存儲器歸類為失效類。其中，所述修復(fù)通過存儲器的冗余存儲單元進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明提供的測試方法，其中，在所述步驟(3)之后還包括(4)對存儲器的 所有存儲單元寫成高阻態(tài)。在所述步驟(3)和步驟(4)之后還包括步驟(3a)如果所有存儲單元的可靠性測試通過，則進(jìn)入步驟(4)，如果有存儲單元的 可靠性測試沒有通過，則進(jìn)入步驟(3b)；(3b)記錄可靠性測試失敗的存儲單元的地址； (3c)修復(fù)可靠性測試失敗的存儲單元，如果修復(fù)成功則進(jìn)入步驟(1)，如果修復(fù) 失敗，則將該存儲器歸類為失效類。其中，所述修復(fù)通過存儲器的冗余存儲單元進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明提供的測試方法，其中，所述步驟(3)包括以下步驟(31)存儲器所有存儲單元被擦除到高阻；(32)按“0”、“1”間隔的棋盤格圖形形式，將存儲器編程進(jìn)行寫操作；(33)將存儲器置于高溫中烘烤；(34)讀存儲器中所寫入的數(shù)據(jù)；(35)判斷與寫入的數(shù)據(jù)是否與預(yù)先設(shè)定的“0”、“1”間隔的棋盤格圖形形式相符 合，如果判斷為“是”，表示通過存儲器可靠性測試，如果判斷為“否”，表示沒能通過存儲器 可靠性測試。根據(jù)本發(fā)明提供的測試方法，其中，所述一次可編程電阻型存儲器的存儲單元包 括第一選通管，與所述第一選通管串聯(lián)連接的第一存儲電阻，第二選通管，以及，與所述第二選通管串聯(lián)連接的第二存儲電阻；其中，所述一次編程電阻隨機(jī)存儲單元(1)第一存儲電阻處于低阻且第二存儲 電阻處于高阻時處于數(shù)據(jù)狀態(tài)“1”，(2)第一存儲電阻處于高阻且第二存儲電阻處于低阻 時處于數(shù)據(jù)狀態(tài)“0”。該測試方法用于該類型一次可編程電阻存型存儲器時，其步驟(2)具 體包括以下步驟(201)所述儲存器的地址信號被初始化為存儲器最低有效位的地址；(202)讀取存儲器的當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)；(203)判斷第一存儲電阻是否為高阻，若該第一存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 (204)；若該第一存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(204)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)；(205)判斷第二存儲電阻是否為高阻，若該第二存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 (206)；若該第二存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(206)對當(dāng)前地址的存儲單元寫數(shù)據(jù)“1” ；
(207)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)；(208)判斷第一存儲電阻是否為低阻，若該第一存儲電阻為低阻，則轉(zhuǎn)入步驟 (209)若該第一存儲電阻為高阻，則記錄為失效信息；(209)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)；(210)判斷第二存儲電阻是否為高阻，若該第二存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 (211)，若該第二存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(211)判斷地址是否指向存儲器的最高有效位，如果判斷為“是”，則進(jìn)入(212)， 反之則進(jìn)行存儲器地址自加一，然后再進(jìn)入(202)，重復(fù)對下一地址所對應(yīng)的存儲單元進(jìn)行 驗證操作；(212)讀所有存儲單元數(shù)據(jù)；
(214)判斷所有存儲單元的存儲數(shù)據(jù)是否為“1”，如果判斷為“是”，則進(jìn)入步驟 (217)，如果判斷為“否”，則記錄為失效信息。(217)對存儲器所有存儲電阻做擦除操作至高阻；(218)儲存器地址信號被初始化為存儲器最高有效位的地址；(219)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)；(220)判斷第一存儲電阻是否為高阻，若該第一存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 (221)，若該第一存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(221)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)；(222)判斷第二存儲電阻是否為高阻，若該第二存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 (223)，若該第二存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(223)對當(dāng)前地址的存儲單元寫數(shù)據(jù)“0” ；(224)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)；(225)判斷第一存儲電阻是否為高阻，若該第一存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 (226)，若該第一存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(226)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)；(227)判斷第二存儲電阻是否為低阻，若該第二存儲電阻為低阻，則轉(zhuǎn)入(228)， 若該第二存儲電阻為高阻，則記錄為失效信息；(228)判斷地址是否指向存儲器的最低有效位。如果判斷為“是”，則進(jìn)入步驟 (229)，反之則將存儲器地址信號自減一，再進(jìn)入步驟(219)，重復(fù)對下一地址所對應(yīng)的存儲 單元進(jìn)行驗證操作；(229)讀所有存儲單元數(shù)據(jù)；(230)判斷所有存儲單元的存儲數(shù)據(jù)是否為“0”，如果判斷為“是”，則表示通過存 儲功能驗證，如果判斷為“否”，則記錄為失效信息。本發(fā)明的技術(shù)效果是，利用一次可編程電阻型存儲器的存儲介質(zhì)具有多次擦寫容 限的能力，從而能夠完成常規(guī)一次可編程存儲器的所不能完成的擦除操作驗證、存儲功能 驗證以及可靠性作測試，雖然在測試過程中，一次可編程電阻型存儲器的編程過程發(fā)生了 多次，但仍然能夠滿足一次可編程電阻型存儲器的用戶端編程需求，提高了一次可編程電 阻型存儲器的可靠性及出廠良率。


圖1是本發(fā)明所提供的一次可編程電阻型存儲器測試方法的方法流程示意圖；圖2是本發(fā)明所提供的一次可編程電阻型存儲器測試方法的又一方法流程示意 圖；圖3是本發(fā)明所提供的一次可編程電阻型存儲器測試方法的再一方法流程示意 圖；圖4是存儲器可靠性測試中常用的測試數(shù)據(jù)圖形；圖5是本發(fā)明圖3所示實施例的可靠性測試步驟S300的一個具體實施例；圖6是本發(fā)明圖3所示實施例的可靠性測試步驟S200的一個具體實施例； 圖7是一種2T2R結(jié)構(gòu)的一次可編程電阻型存儲器陣列結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步 的詳細(xì)描述。圖1所示為本發(fā)明所提供的一次可編程電阻型存儲器測試方法的方法流程示意 圖。該實施例中，一次可編程電阻型存儲器采用二元或者二元以上的多元金屬氧化物作為 存儲介質(zhì)，該金屬氧化物存儲介質(zhì)具有疲勞特性(多次循環(huán)擦寫能力)差的特點，但是，一 般具有100次以上的循環(huán)擦寫能力，因此，可用作一次可編程電阻型存儲器，相比一般一次 可編程存儲器具有擦寫容限高的特點。該實施例中的測試方法中，利用了擦寫容限高的特 點、以提高產(chǎn)品良率為目標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)品出廠前測試，如圖1所示，具體包括以下步驟。S100，對所述存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行擦除操作驗證。通過該步驟，可以對一次 可編程電阻型存儲器的每個存儲單元的擦寫操作進(jìn)行測試驗證，排除出廠產(chǎn)品中包括有擦 寫操作失敗的單元。S200，對所述存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行存儲功能驗證。通過該步驟，可以對一次 可編程電阻型存儲器的每個存儲單元的存儲功能進(jìn)行測試驗證，通過測試驗證的存儲單元 具有“ 1”和“0”的數(shù)據(jù)存儲能力，排除出廠產(chǎn)品中包括有存儲功能失效的單元。S300，對所述存儲器進(jìn)行可靠性作測試。在該實施例中，所述可靠性主要是指存儲 器的數(shù)據(jù)保持(Retention)能力，通過該步驟，可以對一次可編程電阻型存儲器的每個存 儲單元的可靠性進(jìn)行測試驗證，通過測試驗證的存儲單元具有良好的數(shù)據(jù)保持能力，可靠 性高，排除出廠產(chǎn)品中包括有易失效的存儲單元。在該實施例中，可靠性測試一般是先對所 有存儲單元的同時進(jìn)行高溫加速退化實驗，然后對逐個存儲單元進(jìn)行電學(xué)性能測試。圖2所示為本發(fā)明所提供的一次可編程電阻型存儲器測試方法的又一方法流程 示意圖。如圖1和圖2所示，在圖2所示實施例中增加了步驟S90和步驟S390，這是由于在 該實施例中，采用的是CuxO (1 <x<2)為存儲介質(zhì)，CuxO作為存儲介質(zhì)，具有需要激活操 作以及Reset操作(由低阻態(tài)向高阻態(tài)轉(zhuǎn)變)的功耗大于Set操作(由高阻態(tài)向低阻態(tài)轉(zhuǎn) 變)的功耗的特點。其中激活操作是指CuxO存儲介質(zhì)在制造結(jié)束以后，需要一次較高的電 壓信號或者電流信號(通常大于Set或者Reset的信號高度)來對CuxO存儲介質(zhì)進(jìn)行激 活操作，激活操作后的CuxO存儲介質(zhì)具有存儲功能，激活操作后，CuxO存儲介質(zhì)一般為低 阻態(tài)。需要指出的是，需要激活操作的存儲介質(zhì)并不限于CuxO，其他金屬氧化物WOx、TiOx等都屬于需要激活操作的存儲介質(zhì)。由于，激活操作的電信號一般大于編程的電信號，OTP 在用戶應(yīng)用端，一般是已經(jīng)經(jīng)過激活操作的OTP，因此該實施例適合于需要激活操作的一次 可編程電阻型存儲器。如圖2所示，該實施例測試方法包括以下步驟S90，對所述存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行激活操作。通過該步驟，可以對一次可編 程電阻型存儲器的每個存儲單元施加一定的電信號進(jìn)行激活操作并測試驗證激活操作是 否成功進(jìn)行，排除出廠產(chǎn)品中包括有未通過激活操作而不具有存儲功能的失效單元。在該 實施例中，施加的電信號可以是電壓脈沖信號，其電壓脈沖的高度大于或等于存儲介質(zhì)的 激活操作電壓。S100，對存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行擦除操作驗證。S200，對存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行存儲功能驗證。
S300，對存儲器進(jìn)行可靠性作測試。S390，對存儲器的所有存儲單元寫成高阻態(tài)。通過該步驟，留給用戶的編程操作是 Set操作(由高阻態(tài)向低阻態(tài)轉(zhuǎn)變)，這是因為對于CuxO存儲介質(zhì)，其Set操作相對Reset 操作功耗低，用戶端只需要一次編程使用，將編程功耗低的Set操作留 給用戶端，因此OTP 的用戶編程端功耗能相對較低。在本發(fā)明中，并不限于寫成高阻態(tài)，如果對于CuxO之外的 電阻型存儲介質(zhì)，其Set操作相對Reset操作功耗高，那么可以在此步驟中將所有存儲單元 寫成低阻態(tài)，將低阻態(tài)向高阻態(tài)轉(zhuǎn)換的編程過程留給用戶端。圖3所示為本發(fā)明所提供的一次可編程電阻型存儲器測試方法的再一方法流程 示意圖。該圖3所示實施例是對圖2所示實施例的具體方法過程描述。在該實施例中，一 次可編程電阻型存儲器的存儲介質(zhì)是CuxO。如圖3所示，方法的具體流程過程包括步驟S91，對存儲器的逐個存儲元進(jìn)行激活操作。在該步驟中，激活操作的方法可是同過施加激活信號(Forming)于存儲介質(zhì)兩 端。對所有存儲單元，可以是逐個的方式進(jìn)行操作，也可是同時對多個存儲單元甚至所有存 儲單元進(jìn)行激活操作。S92，判斷激活操作是否成功。在該步驟中，如果在步驟S91中發(fā)現(xiàn)有任何一個不能被成功激活的存儲單元，則 在步驟S102中判斷為未通過激活操作，接下來進(jìn)入步驟S120 ；反之則判定為通過激活操 作，進(jìn)入步驟S100。進(jìn)入步驟S120時，會記錄激活操作失敗的存儲單元的地址；然后進(jìn)入步驟S130， 對激活操作失敗的存儲單元進(jìn)行修復(fù)，在該實施例中通過存儲器冗余陣列的存儲單元進(jìn)行 修復(fù)；然后進(jìn)入步驟S140，判斷修復(fù)是否成功，如果修復(fù)成功，則進(jìn)入步驟S100，繼續(xù)對存 儲單元進(jìn)行編程操作驗證，如果修復(fù)失敗則進(jìn)入步驟S420，把該存儲器歸類為失效類產(chǎn)品。S100，對存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行擦除操作驗證。S110，判斷所有擦除操作驗證是否通過。若此步驟中，沒有發(fā)現(xiàn)有擦除操作驗證失敗的單元，則進(jìn)入步驟S200，反之，任意 發(fā)現(xiàn)有一個存儲單元的擦除操作驗證失敗，則進(jìn)入步驟S120。在該實施例中，擦除操作是指 將存儲單元由低阻態(tài)向高阻態(tài)轉(zhuǎn)換，即對每個存儲單元施加電壓信號實現(xiàn)Reset操作。進(jìn)入步驟S120時，會記錄擦除操作失敗的存儲單元的地址；然后進(jìn)入步驟S130， 對擦除操作失敗的存儲單元進(jìn)行修復(fù)，在該實施例中通過存儲器冗余陣列的存儲單元進(jìn)行修復(fù)；然后進(jìn)入步驟S140，判斷修復(fù)是否成功，如果修復(fù)成功，則進(jìn)入步驟S100，繼續(xù)對存 儲單元進(jìn)行編程操作驗證，如果修復(fù)失敗則進(jìn)入步驟S420，把該存儲器歸類為失效類產(chǎn)品。S200，對存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行存儲功能驗證。在該實施例中，通過編程操作對電阻型存儲介質(zhì)進(jìn)行一次Set和Reset操作，并在每次編程操作后進(jìn)行一次讀操作驗證，如果Set和Reset操作均成功，則該存儲單元的存儲 功能基本與設(shè)計預(yù)期相符合。S250，判斷所有存儲功能驗證是否通過。若此步驟中，沒有發(fā)現(xiàn)有存儲功能驗證失敗的單元，則進(jìn)入步驟S300，反之，任意 發(fā)現(xiàn)有一個存儲單元的存儲功能驗證失敗，則進(jìn)入步驟S120。在該實施例中，存儲功能是指 將存儲單元進(jìn)行Set和Reset操作，檢驗一次可編程電阻型存儲器功能是否和設(shè)計預(yù)期相 符。進(jìn)入步驟S120時，會記錄存儲功能驗證失敗的存儲單元的地址；然后進(jìn)入步驟 S130，對存儲功能驗證失敗的存儲單元進(jìn)行修復(fù)，在該實施例中通過存儲器冗余陣列的 存儲單元進(jìn)行修復(fù)；然后進(jìn)入步驟S140，判斷修復(fù)是否成功，如果修復(fù)成功，則進(jìn)入步驟 S100，繼續(xù)對存儲單元進(jìn)行編程操作驗證，如果修復(fù)失敗則進(jìn)入步驟S420，把該存儲器歸類 為失效類產(chǎn)品。S300，對存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行可靠性測試。S210，判斷可靠性測試驗證是否通過。若此步驟中，通過可靠性測試后，對逐個存儲單元進(jìn)行電學(xué)性能測試，沒有發(fā)現(xiàn)有 可靠性驗證失敗的單元，則進(jìn)入步驟S390，反之，任意發(fā)現(xiàn)有一個存儲單元的可靠性測試驗 證失敗，則進(jìn)入步驟S120。進(jìn)入步驟S120時，會記錄可靠性測試驗證失敗的存儲單元的地址；然后進(jìn)入步 驟S130，對可靠性測試驗證失敗的存儲單元進(jìn)行修復(fù)，在該實施例中通過存儲器冗余陣列 的存儲單元進(jìn)行修復(fù)；然后進(jìn)入步驟S140，判斷修復(fù)是否成功，如果修復(fù)成功，則進(jìn)入步驟 S100，繼續(xù)對該存儲單元進(jìn)行編程操作驗證，如果修復(fù)失敗則進(jìn)入步驟S420，把該存儲器歸 類為失效類產(chǎn)品。S390，對存儲器的所有存儲單元寫成高阻態(tài)。S410，將通過以上步驟的存儲器的歸為合格類。至此，圖3所示實施例測試方法的過程完成。通過以上步驟，利用了 CuxO存儲介質(zhì) 具有多次編程能力的特性，犧牲其中一次或幾次用于出廠測試過程中，仍然能夠滿足一次 編程的要求。合格類的一次可編程電阻型存儲器的每個存儲單元的擦除操作特性、存儲功 能、可靠性都能夠得到有效保證，從而提高一次可編程電阻型存儲器產(chǎn)品可靠性。進(jìn)一步， 通過冗余陣列對激活操作、擦除驗證、存儲功能驗證、可靠性驗證等四個步驟中任意一步驟 過程失敗的存儲單元進(jìn)行修復(fù)，可以提高產(chǎn)品的良率。進(jìn)一步，對本發(fā)明實施例方法中的可靠性測試的具體實施過程作詳細(xì)描述。圖4是存儲器可靠性測試中常用的測試數(shù)據(jù)圖形，參考圖4A表示存儲器所有存儲 單元全被編程為“1” ；參考圖4B表示存儲器所有存儲單元全被編程為“0” ；參考圖4C表示 存儲器所有存儲單元全被編程為“0”、“1”間隔的棋盤格圖形(checkerboard pattern)；參 考圖4D是棋盤格圖形又一例子。在存儲器可靠性測試中，先將存儲器編程為特定的測試數(shù)據(jù)圖形，然后讓存儲器在特定的環(huán)境中(如高溫、低溫、沖擊、加速度、高濕度等)經(jīng)歷一段 時間，再檢測所存數(shù)據(jù)是否丟失。圖5所示為本發(fā)明圖3所示實施例的可靠性測試步驟S300的一個具體實施例，如 圖5所示步驟S301，存儲器所有存儲單元被擦除到高阻。
步驟S301，按“0”、“1”間隔的棋盤格圖形形式，將存儲器編程進(jìn)行寫操作。步驟S303，將存儲器置于150°C中烘烤50小時。步驟S304，讀存儲器中所寫入的數(shù)據(jù)。步驟S305，判斷與寫入的數(shù)據(jù)是否與預(yù)先設(shè)定的“0”、“1”間隔的棋盤格圖形形式
相符合。在此步驟中，判斷所讀數(shù)據(jù)是否和寫入的“棋盤格圖形”數(shù)據(jù)相符，判斷結(jié)構(gòu)為 “是”，則進(jìn)入步驟S306，表示通過存儲器可靠性測試；反之，則進(jìn)入步驟S307記錄失效信 息，表示沒能通過存儲器可靠性測試。至此，可靠性測試過程結(jié)束。進(jìn)一步，對本發(fā)明實施例方法中的存儲功能驗證過程的具體實施過程作詳細(xì)描 述。圖6所示為本發(fā)明圖3所示實施例的可靠性測試步驟S200的一個具體實施例， 在該存儲功能驗證步驟的具體實施例中，選擇以圖7所示的一次編程電阻型存儲陣列作為 測試對象，在該存儲驗證步驟中以檢驗圖7所示存儲器的基本存儲功能是否和設(shè)計預(yù)期相 符。如圖7所示，存儲陣列包括M行XN列一次編程電阻隨機(jī)存儲單元，一次編程電阻隨機(jī) 存儲陣列的第一行包括存儲單元551、552、至55N，每個存儲單元為這個存儲陣列的一個基 本單元，存儲單元551包括了第一存儲電阻501、第二存儲電阻502以及第一選通管511、 第二選通管512。WL1到WLm為M條字線，用于行選中存儲陣列中一次編程電阻隨機(jī)存儲單 元。每條字線同時連接每行一次編程電阻隨機(jī)存儲單元的第一選通管和第二選通管的控制 端。一次編程電阻隨機(jī)存儲陣列的第一列包括存儲單元551、561等，每一列包括M個存儲 單元。BLla到BLNa為N條用于列選中所述存儲陣列中一次編程電阻隨機(jī)存儲單元的N條 第一位線；BLlb到BLNb為N條用于列選中上述存儲陣列中一次編程電阻隨機(jī)存儲單元的 N條第二位線；sell到selN為N條位線選通控制線，521a到52Na為N個第一位線選通管、 521b到52Nb為N個第二位線選通管和源線，第一位線選通管串聯(lián)于每條第一位線上用于 實現(xiàn)該第一位線的選中，每個第二位線選通管串聯(lián)于每條第二位線上用于實現(xiàn)該第二位線 的選中；每條位線選通控制線用于同時控制每列存儲單元的第一位線選通管和第二位線選 通管，例如，sell用于控制第一列的第一位線選通管521a和第二位線選通管521b，依此類 推，selN用于控制第一列的第一位線選通管52ma和第二位線選通管52Nb，通過位線選通 控制線在位線選通管上加控制信號，實現(xiàn)位線的選中。繼續(xù)如圖7所示，一次編程電阻隨機(jī)存儲陣列包括SLl到SLM/2條源線，每行一次 編程電阻隨機(jī)存儲單元的第一選通管和第二選通管同時并聯(lián)連接于一條源線。每相鄰的兩 行一次編程電阻隨機(jī)存儲單元可以共用一條源線，存儲單元551和存儲單元561共享一個 源端，第一行和第二行的源端通過導(dǎo)線SLl連接在一起，其它依此類推，因此，M行存儲單元 只需要M/2條源線。通過共享源端可以減少存儲單元的尺寸，另一方面在保持面積不變的同時可以使得源線寬度變寬，這樣可以減少源線的電阻，同時可以允許更多的電流流過源 線，這意味著每一行可以連接更多的存儲單元。繼續(xù)如圖7所示，一次編程電阻隨機(jī)存儲陣列包括靈敏放大器540，靈敏放大器 540用于讀出被選中的一次編程電阻隨機(jī)存儲單元的第一數(shù)據(jù)狀態(tài)或者第二數(shù)據(jù)狀態(tài)；靈 敏放大器540的兩個輸入端為531和532，靈敏放大器540的第一輸入端531、第一位線 BLla、第一位線選通管521a、第一存儲電阻501、第一選通管511和源線SLl依次串連連接 在一起，可以依次形成電流回路，靈敏放大器540的第二端532、第二位線BLlb、第二位線選 通管521b、第二存儲電阻502、第二選通管512和源線SLl依次串連連接在一起，可以依次 形成另一電流回路；繼續(xù)如圖7所示，以讀取出存儲單元551的存儲數(shù)據(jù)為例說明該存儲陣列的基本 操作方法。施加一導(dǎo)通電壓至WLl導(dǎo)通存儲單元551的第一個選通管511和第二個選通 管512，施加一導(dǎo)通電壓至sell導(dǎo)通位線選通管521a和521b，由于存儲單元551中第一存 儲電阻501和第二存儲電阻502的阻值狀態(tài)是處于互補(bǔ)狀態(tài)，故在靈敏放大器540的兩端 531、532施加一相同的讀取電壓，通過導(dǎo)通相應(yīng)的選通管511、512、521a、521b，由于第一存 儲電阻和第二存儲電阻阻值的差別，導(dǎo)致流入靈敏放大器540輸入端531、532的電流不同， 靈敏放大器540放大這種差別，輸出比較放大后的電平，來表示讀出數(shù)據(jù)“0”或是“ 1 ”。具 體來說，當(dāng)存儲單元551中第一存儲電阻為低電阻、第二存儲電阻為高電阻時，靈敏放大器 540通過比較放大后輸出高電平，表示存儲單元551中存儲的數(shù)據(jù)為“1” ；當(dāng)存儲單元551 中第一存儲電阻為高電阻、第二存儲電阻為低電阻時，靈敏放大器540通過比較放大后輸 出低電平，表示存儲單元551中存儲的數(shù)據(jù)為“0”。如圖6所示，圖7所示的2T2R結(jié)構(gòu)一次可編程型電阻型存儲器的存儲功能驗證包 括如下步驟(以存儲單元551為例)步驟S201，儲存器地址信號被初始化為存儲器最低有效位的地址。步驟S202，讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)。在該實施例中，以當(dāng)前地址所指的存儲單元為圖7所示的存儲單元551為例，第一 存儲電阻為501，第二存儲電阻為502。步驟S203，判斷第一存儲電阻是否為高阻。若該第一存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 S204 ；若該第一存儲電阻為低阻，則進(jìn)入步驟S215，記錄為失效信息。步驟S204，讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)。步驟S205，判斷第二存儲電阻是否為高阻。若該第二存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 S206 ；若該第二存儲電阻為低阻，則進(jìn)入步驟S215，記錄為失效信息。步驟S206，對當(dāng)前地址的存儲單元寫數(shù)據(jù)“ 1 ”。在該實施例中，第一存儲電阻為低阻、第二存儲電阻為高阻代表數(shù)據(jù)“1”，因此只 需要將第一存儲電阻從高阻態(tài)寫成低阻態(tài)。數(shù)據(jù)“1”的具體定義形式不受本發(fā)明限制。步驟S207，讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)。 步驟S208，判斷第一存儲電阻是否為低阻。若該第一存儲電阻為低阻，則轉(zhuǎn)入步驟 S209 ；若該第一存儲電阻為高阻，則進(jìn)入步驟S215，記錄為失效信息(寫“1”的存儲功能操 作失敗)。步驟S209，讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)。
步驟S210，判斷第二存儲電阻是否為高阻。若該第二存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 S211 ；若該第二存儲電阻為低阻，則進(jìn)入步驟S215，記錄為失效信息(寫“1”的存儲功能操 作失敗)。步驟S211，判斷地址是否指向存儲器的最高有效位。如果判斷為“是”，則進(jìn)入步 驟S212 ；反之則進(jìn)入步驟S213，存儲器地址信號自加一，然后再進(jìn)入步驟202，重復(fù)對另一 地址所對應(yīng)的存儲單元進(jìn)行驗證操作。步驟S212，讀所有存儲單元數(shù)據(jù)。在該步驟中，使用芯片內(nèi)部讀放大器對存儲器內(nèi) 部所有存儲單元做逐一讀取步驟S214，判斷所有存儲單元的存儲數(shù)據(jù)是否為“1”。如果判斷為“是”，則進(jìn)入步 驟S217，如果判斷為“否”，則進(jìn)入步驟S216，記錄為失效信息。在該步驟中，是對整個存儲 器進(jìn)行驗證判斷，若判斷為“是”，則表明整個存儲器存儲“ 1，，的功能正常。步驟S217，對存儲器所有存儲電阻做擦除操作至高阻。在該步驟中，是對所有存儲 單元的第一存儲電阻和第二存儲電阻擦除至高阻態(tài)。步驟S218，儲存器地址信號被初始化為存儲器最高有效位的地址。
步驟S219，讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)。步驟S220，判斷第一存儲電阻是否為高阻。若該第一存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 S221 ；若該第一存儲電阻為低阻，則進(jìn)入步驟S232，記錄為失效信息。步驟S221，讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)。步驟S222，判斷第二存儲電阻是否為高阻。若該第二存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 S223 ；若該第二存儲電阻為低阻，則進(jìn)入步驟S232，記錄為失效信息。步驟S223，對當(dāng)前地址的存儲單元寫數(shù)據(jù)“0”。在該實施例中，第一存儲電阻為高阻、第二存儲電阻為低阻代表數(shù)據(jù)“0”，因此只 需要將第二存儲電阻從高阻態(tài)寫成低阻態(tài)。數(shù)據(jù)“0”的具體定義形式不受本發(fā)明限制。步驟S224，讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)。步驟S225，判斷第一存儲電阻是否為高阻。若該第一存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟 S226 ；若該第一存儲電阻為低阻，則進(jìn)入步驟S232，記錄為失效信息(寫“0”的存儲功能操 作失敗)。步驟S226，讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)。步驟S227，判斷第二存儲電阻是否為低阻。若該第二存儲電阻為低阻，則轉(zhuǎn)入步驟 S228 ；若該第二存儲電阻為高阻，則進(jìn)入步驟S232，記錄為失效信息(寫“0”的存儲功能操 作失敗)。步驟S228，判斷地址是否指向存儲器的最低有效位。如果判斷為“是”，則進(jìn)入步 驟S229 ；反之則進(jìn)入步驟S231，存儲器地址信號自減一，然后再進(jìn)入步驟219，重復(fù)對下一 地址所對應(yīng)的存儲單元進(jìn)行驗證操作。步驟S229，讀所有存儲單元數(shù)據(jù)。在該步驟中，使用芯片內(nèi)部讀放大器對存儲器內(nèi) 部所有存儲單元做逐一讀取。步驟S230，判斷所有存儲單元的存儲數(shù)據(jù)是否為“0”。如果判斷為“是”，則進(jìn)入步 驟S234，存儲功能驗證通過，結(jié)束存儲功能驗證；如果判斷為“否”，則進(jìn)入步驟S233，記錄 為失效信息。在該步驟中，是對整個存儲器進(jìn)行驗證判斷，若判斷為“是”，則表明整個存儲器存儲“O”的功能正常。 將圖6所示實施例與圖3所示實施例結(jié)合。其中步驟S215、S216、S232、S233的 “記錄為失效信息”表示為存儲功能驗證失敗，因此，在圖3的方法過程中，“記錄為失效信 息”后，進(jìn)入步驟S120 ；其中步驟S234表示存儲功能驗證通過，因此在圖3的方法過程中， 步驟S234后進(jìn)入步驟S300，進(jìn)行可靠性測試。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有很大差別的實施例。應(yīng) 當(dāng)理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明不限于在說明書中所述的具體實施例。
權(quán)利要求
一種一次可編程電阻型存儲器測試方法，用于具有多次編程能力的一次可編程電阻型存儲器的測試，其特征在于，包括以下步驟(1)對所述存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行擦除操作驗證；(2)對所述存儲器的逐個存儲單元進(jìn)行存儲功能驗證；(3)對所述存儲器進(jìn)行可靠性測試。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，在所述步驟(1)之前，還包括步驟 (al)對所述存儲器的存儲單元進(jìn)行激活操作，如果激活操作通過，則進(jìn)入步驟(1)，如果激活操作失敗則進(jìn)入步驟(bl)；(bl)記錄激活操作失敗的存儲單元的地址；(cl)修復(fù)激活操作失敗的存儲單元，如果修復(fù)成功則進(jìn)入步驟(1)，如果修復(fù)失敗，則 將該存儲器歸類為失效類。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，在所述步驟(1)和步驟(2)之間還包 括步驟(la)如果所有存儲單元的擦除操作驗證通過，則進(jìn)入步驟(2)，如果擦除驗證操作沒 有通過，則進(jìn)入步驟(lb)；(lb)記錄激活操作失敗的存儲單元的地址；(lc)修復(fù)擦除操作失敗的存儲單元，如果修復(fù)成功則進(jìn)入步驟(1)，如果修復(fù)失敗，則 將該存儲器歸類為失效類。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，在所述步驟(2)和步驟(3)之間還包 括步驟(2a)如果所有存儲單元的存儲功能驗證通過，則進(jìn)入步驟(3)，如果存儲功能驗證操 作沒有通過，則進(jìn)入步驟(2b)；(2b)記錄存儲功能驗證失敗的存儲單元的地址；(2c)修復(fù)存儲功能驗證失敗的存儲單元，如果修復(fù)成功則進(jìn)入步驟(1)，如果修復(fù)失 敗，則將該存儲器歸類為失效類。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，在所述步驟(3)之后還包括(4)對存儲器的所有存儲單元寫成高阻態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試方法，其特征在于，在所述步驟(3)和步驟(4)之后還包 括步驟(3a)如果所有存儲單元的可靠性測試通過，則進(jìn)入步驟(4)，如果有存儲單元的可靠 性測試沒有通過，則進(jìn)入步驟(3b)；(3b)記錄可靠性測試失敗的存儲單元的地址；(3c)修復(fù)可靠性測試失敗的存儲單元，如果修復(fù)成功則進(jìn)入步驟(1)，如果修復(fù)失敗， 則將該存儲器歸類為失效類。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或6所述的測試方法，其特征在于，所述修復(fù)通過存儲器的 冗余存儲單元進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于所述，所述步驟(3)包括以下步驟(31)存儲器所有存儲單元被擦除到高阻；(32)按“0”、“1”間隔的棋盤格圖形形式，將存儲器編程進(jìn)行寫操作；(33)將存儲器置于高溫中烘烤；(34)讀存儲器中所寫入的數(shù)據(jù)；(35)判斷與寫入的數(shù)據(jù)是否與預(yù)先設(shè)定的“0”、“1”間隔的棋盤格圖形形式相符合，如 果判斷為“是”，表示通過存儲器可靠性測試，如果判斷為“否”，表示沒能通過存儲器可靠性 測試。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于所述，所述一次可編程電阻型存儲器 的存儲單元包括第一選通管，與所述第一選通管串聯(lián)連接的第一存儲電阻，第二選通管，以及，與所述第二選通管串聯(lián)連接的第二存儲電阻；其中，所述一次編程電阻隨機(jī)存儲單元(1)第一存儲電阻處于低阻且第二存儲電阻 處于高阻時處于數(shù)據(jù)狀態(tài)“1”，(2)第一存儲電阻處于高阻且第二存儲電阻處于低阻時處 于數(shù)據(jù)狀態(tài)“0”。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測試方法，其特征在于所述，步驟(2)包括以下步驟(201)所述儲存器的地址信號被初始化為存儲器最低有效位的地址；(202)讀取存儲器的當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)；(203)判斷第一存儲電阻是否為高阻，若該第一存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟(204)； 若該第一存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(204)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)；(205)判斷第二存儲電阻是否為高阻，若該第二存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟(206)； 若該第二存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(206)對當(dāng)前地址的存儲單元寫數(shù)據(jù)“1”；(207)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)；(208)判斷第一存儲電阻是否為低阻，若該第一存儲電阻為低阻，則轉(zhuǎn)入步驟(209)若 該第一存儲電阻為高阻，則記錄為失效信息；(209)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)；(210)判斷第二存儲電阻是否為高阻，若該第二存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟(211)， 若該第二存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(211)判斷地址是否指向存儲器的最高有效位，如果判斷為“是”，則進(jìn)入(212)，反之 則進(jìn)行存儲器地址自加一，然后再進(jìn)入(202)，重復(fù)對下一地址所對應(yīng)的存儲單元進(jìn)行驗證 操作；(212)讀所有存儲單元數(shù)據(jù)；(214)判斷所有存儲單元的存儲數(shù)據(jù)是否為“1”，如果判斷為“是”，則進(jìn)入步驟(217)， 如果判斷為“否”，則記錄為失效信息。(217)對存儲器所有存儲電阻做擦除操作至高阻；(218)儲存器地址信號被初始化為存儲器最高有效位的地址；(219)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)；(220)判斷第一存儲電阻是否為高阻，若該第一存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟(221)，若該第一存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(221)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)；(222)判斷第二存儲電阻是否為高阻，若該第二存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟(223)， 若該第二存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(223)對當(dāng)前地址的存儲單元寫數(shù)據(jù)“0”；(224)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第一存儲電阻的狀態(tài)；(225)判斷第一存儲電阻是否為高阻，若該第一存儲電阻為高阻，則轉(zhuǎn)入步驟(226)， 若該第一存儲電阻為低阻，則記錄為失效信息；(226)讀取當(dāng)前地址對應(yīng)存儲單元的第二存儲電阻的狀態(tài)；(227)判斷第二存儲電阻是否為低阻，若該第二存儲電阻為低阻，則轉(zhuǎn)入(228)，若該 第二存儲電阻為高阻，則記錄為失效信息；(228)判斷地址是否指向存儲器的最低有效位。如果判斷為“是”，則進(jìn)入步驟(229)， 反之則將存儲器地址信號自減一，再進(jìn)入步驟(219)，重復(fù)對下一地址所對應(yīng)的存儲單元進(jìn) 行驗證操作；(229)讀所有存儲單元數(shù)據(jù)；(230)判斷所有存儲單元的存儲數(shù)據(jù)是否為“0”，如果判斷為“是”，則表示通過存儲功 能驗證，如果判斷為“否”，則記錄為失效信息。
全文摘要
本發(fā)明屬于存儲器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種一次可編程電阻型存儲器測試方法。本發(fā)明利用一次可編程電阻型存儲器的存儲介質(zhì)具有多次擦寫容限的能力，在測試過程中進(jìn)行擦除操作驗證、存儲功能驗證和可靠性作測試。利用該測試方法可以大大提高一次可編程電阻型存儲器的產(chǎn)品出廠良率。
文檔編號G11C29/00GK101872649SQ200910050100
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日
發(fā)明者吳雨欣, 尹明, 張佶, 林殷茵, 金鋼 申請人:復(fù)旦大學(xué)