專利名稱：非易失性存儲(chǔ)器件及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體非易失性存儲(chǔ)器件，例如EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)器件或快速存儲(chǔ)器件，以及用于檢測(cè)非易失性存儲(chǔ)器件的檢測(cè)方法。
象微型計(jì)算機(jī)這樣的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)目前用于各種應(yīng)用領(lǐng)域中，并且象EEPROM和快速存儲(chǔ)器這樣的半導(dǎo)體非易失性存儲(chǔ)器件通常用作為用于該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信息存儲(chǔ)介質(zhì)。非易失性存儲(chǔ)器可以暫存數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以及更新所存儲(chǔ)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并且即使在沒有提供電源時(shí)，非易失性存儲(chǔ)器也可以保持所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
下面將參照

圖1和圖2描述非易失性存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)例。圖1示出一種非易失性存儲(chǔ)器EEPROM的通常結(jié)構(gòu)，圖2示出EEPROM的存儲(chǔ)單元陣列。
作為非易失性存儲(chǔ)器的一個(gè)實(shí)例的EEPROM 100包括分布在二維結(jié)構(gòu)中的多個(gè)存儲(chǔ)單元101，其中存儲(chǔ)單元101在X和Y方向上連接成矩陣，其整體如圖2中所示。多個(gè)X選擇器晶體管102和多個(gè)Y選擇器晶體管103在矩陣中連接到多個(gè)存儲(chǔ)單元101。X/Y選擇器晶體管102、103依次提供給選擇存儲(chǔ)單元101。
每個(gè)存儲(chǔ)單元101存儲(chǔ)并保持各個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且假設(shè)第一狀態(tài)對(duì)應(yīng)于寫入數(shù)據(jù)“1”，這是其中一種二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且假設(shè)第二狀態(tài)對(duì)應(yīng)于擦除數(shù)據(jù)“0”，這是另外一種二進(jìn)制數(shù)據(jù)。當(dāng)存儲(chǔ)單元101在第一狀態(tài)時(shí)，通過存儲(chǔ)單元101的電流是相對(duì)較高的寫入電流，但是當(dāng)存儲(chǔ)單元101在第二狀態(tài)時(shí)，該電流是相對(duì)較低的擦除電流。例如，通過對(duì)應(yīng)于被注入到存儲(chǔ)單元的浮置柵極中的電荷量的不同而造成存儲(chǔ)單元的閾值電壓的不同，從而提供第一和第二狀態(tài)之間的差別。注入在浮置柵極中的電荷在通常情況下不會(huì)改變，這使得存儲(chǔ)單元101成為一個(gè)非易失性存儲(chǔ)器。
EEPROM 100包括寫入和擦除電路(未示出)，其根據(jù)寫入數(shù)據(jù)“1”的輸入把存儲(chǔ)單元101控制到寫入狀態(tài)(第一狀態(tài))，并且根據(jù)擦除數(shù)據(jù)“0”的輸入把存儲(chǔ)單元101控制到擦除狀態(tài)(第二狀態(tài))。
EEPROM 100還包括讀出放大器104，存儲(chǔ)單元101通過各個(gè)Y選擇器晶體管103連接到該讀出放大器。并且用于產(chǎn)生參考電壓的參考電路105連接到讀出放大器104。參考電路105包括多個(gè)晶體管，并且讀出放大器104同樣地包括多個(gè)晶體管。
參考電路105包括第一晶體管111，外部偏置電源120連接到該晶體管的柵極。第二晶體管112與第一晶體管111相串聯(lián)。第二晶體管112與第三晶體管113組合形成第一電流鏡像電路121，并且第四晶體管114與第一電流鏡像電路121的晶體管113相串聯(lián)。
第二電流鏡像電路122由參考電路105的第四晶體管114和讀出放大器104的第一晶體管115所形成。讀出放大器104的第二晶體管116與第二電流鏡像電路122的晶體管115相串聯(lián)。
在讀出放大器104中，第三電流鏡像電路123由第二晶體管116和第三晶體管117所形成，并且第三電流鏡像電路123的晶體管117通過相互并聯(lián)的各個(gè)Y選擇器晶體管103連接到存儲(chǔ)單元101。
偏置電源120向參考電路105的第一晶體管111提供一柵極電壓，并且固定的漏極電流流過第一晶體管111。由于第一至第三電流鏡像電路121至123都相繼連接到第一晶體管111，因此參考電路105把對(duì)應(yīng)于第一晶體管111的漏極電流的參考電流提供給讀出放大器104。
參考電路105產(chǎn)生上述參考電流。參考電流比作為處于擦除狀態(tài)的存儲(chǔ)單元101中所通過的電流的擦除電流更高，但是比作為處于寫入狀態(tài)的存儲(chǔ)單元101中所通過的電流的寫入電流更低。讀出放大器104把存儲(chǔ)單元101的通過電流與參考電路105的參考電流相比較，并且根據(jù)比較的結(jié)果再現(xiàn)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元101中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
具有上述結(jié)構(gòu)的EEPROM 100可以任意執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)擦除和數(shù)據(jù)再現(xiàn)這三種操作。在執(zhí)行把數(shù)據(jù)寫入EEPROM 100中的操作時(shí)，寫入和擦除電路根據(jù)輸入數(shù)據(jù)有選擇地控制多個(gè)存儲(chǔ)單元101中的一個(gè)，以把作為一種二進(jìn)制數(shù)據(jù)的寫入數(shù)據(jù)“1”記錄到所選擇存儲(chǔ)單元101中。
在對(duì)這樣寫入的數(shù)據(jù)的再現(xiàn)中，參考電路105產(chǎn)生比擦除電流高并且比寫入電流低的參考電流，并且讀出放大器104把存儲(chǔ)單元101的通過電流與參考電流相比較以再現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)“0”、“1”。
為了擦除上述的寫入數(shù)據(jù)，寫入和擦除電路根據(jù)輸入數(shù)據(jù)有選擇地把存儲(chǔ)單元101的狀態(tài)從寫入狀態(tài)變?yōu)椴脸隣顟B(tài)，以把存儲(chǔ)單元101的寫入數(shù)據(jù)“1”初始化為擦除數(shù)據(jù)“0”。
盡管EEPROM 100可以執(zhí)行上述數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)擦除和數(shù)據(jù)再現(xiàn)的三種操作，但是為了把存儲(chǔ)單元101控制為寫入狀態(tài)或擦除狀態(tài)，如圖3所示需要預(yù)定的時(shí)間。圖3為示出對(duì)于寫入時(shí)間和擦除時(shí)間的在讀取處于未使用狀態(tài)的EEPROM的存儲(chǔ)單元時(shí)的導(dǎo)通電流的特性曲線圖。寫入時(shí)間表示提供給存儲(chǔ)單元以把該存儲(chǔ)單元控制為寫入狀態(tài)的高電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間，并且擦除時(shí)間表示提供給存儲(chǔ)單元以把該存儲(chǔ)單元控制為擦除狀態(tài)的高電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間。從圖3中可以明顯看出，為了當(dāng)要從存儲(chǔ)單元讀出數(shù)據(jù)時(shí)獲得對(duì)于寫入狀態(tài)和擦除狀態(tài)的規(guī)定導(dǎo)通電流，需要使寫入時(shí)間和擦除時(shí)間比特定時(shí)間長度更長。但是，需要獲得對(duì)于寫入狀態(tài)和擦除狀態(tài)的各規(guī)定的導(dǎo)通電流的寫入時(shí)間和擦除時(shí)間不是常量，而是隨著對(duì)EEPROM進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入和擦除操作的次數(shù)的增加而增加的。圖4為示出對(duì)于寫入時(shí)間和擦除時(shí)間的，在讀取由于耐久試驗(yàn)而性能下降的EEPROM存儲(chǔ)單元時(shí)的導(dǎo)通電流的特性曲線圖。耐久試驗(yàn)是把數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)單元以確定該EEPROM是否為優(yōu)良產(chǎn)品的試驗(yàn)。圖5示出在耐久試驗(yàn)中對(duì)于數(shù)據(jù)寫入操作次數(shù)的在存儲(chǔ)單元的寫入/擦除時(shí)的導(dǎo)通電流。
通常實(shí)際中在假設(shè)數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)擦除所需的時(shí)間是不變的情況下為EEPROM 100設(shè)置寫入時(shí)間和擦除時(shí)間。因此，如果隨著數(shù)據(jù)寫入操作和數(shù)據(jù)擦除操作的次數(shù)的增加，存儲(chǔ)單元101相應(yīng)地性能下降，則如圖5中所示在從存儲(chǔ)單元讀出數(shù)據(jù)時(shí)的寫入電流下降并且擦除電流增加。寫入電流的下降或擦除電流的增加過程的繼續(xù)使得通過比較參考電流來再現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)變得困難，并且EEPROM 100最終會(huì)失效。
因此，在EEPROM 100制造之后出貨之前，要執(zhí)行上述耐久試驗(yàn)以檢測(cè)失效的存儲(chǔ)單元101。在耐久試驗(yàn)中，首先把寫入數(shù)據(jù)“1”記錄到存儲(chǔ)單元101，然后從存儲(chǔ)單元101中再現(xiàn)，并且如果再現(xiàn)數(shù)據(jù)不是“1”，則判斷存儲(chǔ)單元101為失效的存儲(chǔ)單元。另外，首先把擦除數(shù)據(jù)“0”記錄到存儲(chǔ)單元101中，然后從存儲(chǔ)單元101中再現(xiàn)，并且如果再現(xiàn)數(shù)據(jù)不是“0”，則判斷存儲(chǔ)單元101為失效的存儲(chǔ)單元。在EEPROM 100出貨之前，對(duì)EEPROM 100的所有存儲(chǔ)單元101重復(fù)執(zhí)行上述的一系列操作并達(dá)到預(yù)定的次數(shù)，并且當(dāng)相對(duì)于EEPROM 100的所有存儲(chǔ)單元來說被判斷為失效存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)單元101的數(shù)目大于一個(gè)容許值時(shí)，則拋棄該EEPROM 100。如果失效的存儲(chǔ)單元101保持在容許值之內(nèi)，則設(shè)置EEPROM100使得禁止使用所有失效的存儲(chǔ)單元101，然后把該EEPROM 100出貨。由于上述耐久試驗(yàn)是對(duì)EEPROM 100執(zhí)行的，因此該EEPROM 100可以作為一個(gè)不具有初期故障的產(chǎn)品來出貨。
但是，當(dāng)前的EEPROM 100包括相當(dāng)大量的存儲(chǔ)單元101，并且需要一定的時(shí)間對(duì)存儲(chǔ)單元101進(jìn)行上文所述的數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)擦除。因此，按照預(yù)定次數(shù)重復(fù)對(duì)存儲(chǔ)單元101進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)擦除和數(shù)據(jù)再現(xiàn)的耐久試驗(yàn)需要許多時(shí)間，并且這使得EEPROM 100制造的生產(chǎn)率下降。
可以解決上述常規(guī)非易失性存儲(chǔ)器的問題的非易失性存儲(chǔ)器件公開于日本專利申請(qǐng)第300499/89號(hào)(JP，01300499，A)中。在改進(jìn)的非易失性存儲(chǔ)器中，把外部參考電流提供給讀出放大器以通過具有比通常電平更高的電平的參考電流再現(xiàn)寫入數(shù)據(jù)，獲得通過具有比通常電平更低的電平的參考電流再現(xiàn)擦除數(shù)據(jù)。當(dāng)這種耐久試驗(yàn)是對(duì)非易失性存儲(chǔ)器執(zhí)行的時(shí)，存儲(chǔ)單元可以用電流的下限進(jìn)行測(cè)試。因此，可以更快地檢測(cè)失效的存儲(chǔ)單元，并且可以在縮短的時(shí)間之內(nèi)完成耐久試驗(yàn)。但是，為了使用上述方法來執(zhí)行耐久試驗(yàn)，需要產(chǎn)生具有較高或較低電平的參考電流并且其從外部提供給非易失性存儲(chǔ)器，并且必須提供與非易失性存儲(chǔ)器相分離的專門用于產(chǎn)生并提供可變電流的裝置。
日本專利申請(qǐng)第22860/91號(hào)(JP，03022860，A)中公開另一種非易失性存儲(chǔ)器件，其中包括產(chǎn)生用于測(cè)試非易失性存儲(chǔ)器的高電壓的內(nèi)置高電壓發(fā)生電路。高電壓發(fā)生電路可以產(chǎn)生并提供三種或更多種不同的高電壓。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種非易失性存儲(chǔ)器件，其可以在短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行耐久試驗(yàn)而不需要專用于產(chǎn)生電流的裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于非易失性存儲(chǔ)器件的檢測(cè)方法，其可以在短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行耐久試驗(yàn)而不需要專用于產(chǎn)生電流的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，在此提供一種非易失性存儲(chǔ)器件，其中包括數(shù)據(jù)保持裝置，用于保持二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且在從中讀取時(shí)，根據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的數(shù)值輸出第一數(shù)值的電量或比第一數(shù)值小的第二數(shù)值的電量；參考產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生比第一數(shù)值小但比第二數(shù)值大的參考值的電量；數(shù)據(jù)再現(xiàn)裝置，用于把數(shù)據(jù)保持裝置的輸出值與該參考值相比較以再現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)；以及參考切換裝置，用于有選擇地把要由參考產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的參考電量切換為作為正常產(chǎn)生數(shù)值的正常參考值、比第一數(shù)值更高的較高參考值、或比第一數(shù)值更低的較低參考值。
當(dāng)非易失性存儲(chǔ)器件被檢測(cè)時(shí)，該存儲(chǔ)器檢測(cè)方法優(yōu)選地包括如下步驟把數(shù)據(jù)保持裝置的狀態(tài)變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第一數(shù)值的狀態(tài)，把該參考值設(shè)置為較高數(shù)值，以及再現(xiàn)由數(shù)據(jù)保持裝置所保持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，以及把數(shù)據(jù)保持裝置的狀態(tài)變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第二數(shù)值的另一個(gè)狀態(tài)，把該參考值設(shè)置為較低數(shù)值，以及再現(xiàn)由數(shù)據(jù)保持裝置所保持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明中的各種裝置僅需要形成以實(shí)現(xiàn)各種功能，并且可以是專用硬件、由程序提供適當(dāng)功能的計(jì)算機(jī)、由適當(dāng)程序在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)的功能、以及它們的適當(dāng)組合。
根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)方面，在此提供一種非易失性存儲(chǔ)器件，其中包括存儲(chǔ)單元，用于保持二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且在從中讀取時(shí)，根據(jù)該二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出第一電流或比第一電流低的第二電流；參考電路，用于產(chǎn)生比第一電流低但比第二電流高的參考電流；讀出放大器，用于把存儲(chǔ)單元的輸出電流與該參考電流相比較以再現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)；以及參考切換裝置，用于有選擇地把要由參考電路所產(chǎn)生的參考電流切換為正常電流、比正常電流更高的較高電流、或比正常電流更低的較低電流。
當(dāng)非易失性存儲(chǔ)器件被檢測(cè)時(shí)，該存儲(chǔ)器檢測(cè)方法優(yōu)選地包括如下步驟把存儲(chǔ)單元的狀態(tài)變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第一電流的狀態(tài)、把該參考電流設(shè)置比正常電流更高的電流、以及通過讀出放大器再現(xiàn)由存儲(chǔ)單元所保持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，以及把存儲(chǔ)單元的狀態(tài)變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第二電流的另一個(gè)狀態(tài)，把該參考電流設(shè)置為比正常電流更低的電流，以及通過讀出放大器再現(xiàn)由存儲(chǔ)單元所保持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
從下文參考示出本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的附圖進(jìn)行的描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
圖1為示出EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)的一般結(jié)構(gòu)的電路圖；圖2為示出EEPROM的存儲(chǔ)器陣列的電路圖；圖3為示出對(duì)于寫入時(shí)間和擦除時(shí)間的在讀取處于未使用狀態(tài)的EEPROM的存儲(chǔ)單元的導(dǎo)通電流的特性曲線圖；圖4為示出對(duì)于寫入時(shí)間和擦除時(shí)間的在讀取由于耐久試驗(yàn)而性能下降的EEPROM存儲(chǔ)單元時(shí)的導(dǎo)通電流的特性曲線圖；圖5示出在耐久試驗(yàn)中對(duì)于數(shù)據(jù)寫入操作次數(shù)的在存儲(chǔ)單元的寫入/擦除時(shí)的導(dǎo)通電流；圖6為示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的EEPROM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的電路圖；圖7為示出對(duì)圖6中所示的EEPROM進(jìn)行耐久試驗(yàn)的操作過程的主流程的流程圖；圖8為示出正常電流測(cè)試的操作過程的流程圖；以及圖9為示出可變電流測(cè)試的操作過程的流程圖。
在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的圖6中所示的非易失性存儲(chǔ)器件中，與上述圖1中的元件相同的元件由相同的名稱所表示，并具有與圖1中所示元件相同的結(jié)構(gòu)和功能。
另外在圖6中所示的EEPROM 200與圖1中所示的常規(guī)EEPROM 100相類似包括用于分別保持1位數(shù)據(jù)的多個(gè)存儲(chǔ)單元201。存儲(chǔ)單元201與圖2中所示相類似地形成存儲(chǔ)器陣列，并且為每個(gè)存儲(chǔ)單元201提供X選擇器晶體管202，并且為每一列提供Y選擇器晶體管203。
每個(gè)存儲(chǔ)單元201存儲(chǔ)并保持二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且假設(shè)第一狀態(tài)對(duì)應(yīng)于寫入數(shù)據(jù)“1”，這是其中一種二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且假設(shè)第二狀態(tài)對(duì)應(yīng)于擦除數(shù)據(jù)“0”，這是另外一種二進(jìn)制數(shù)據(jù)。當(dāng)存儲(chǔ)單元201在第一狀態(tài)時(shí)，通過存儲(chǔ)單元201的電流是相對(duì)較高的寫入電流，但是當(dāng)存儲(chǔ)單元201在第二狀態(tài)時(shí)，該電流是相對(duì)較低的擦除電流。EEPROM 200包括寫入和擦除電路(未示出)，其根據(jù)寫入數(shù)據(jù)“1”的輸入把存儲(chǔ)單元201控制到寫入狀態(tài)(第一狀態(tài))，并且根據(jù)擦除數(shù)據(jù)“0”的輸入把存儲(chǔ)單元201控制到擦除狀態(tài)(第二狀態(tài))。
如圖6中所示，EEPROM 200還包括讀出放大器204。多個(gè)存儲(chǔ)單元201通過各個(gè)Y選擇器晶體管203連接到該讀出放大器。并且用于產(chǎn)生參考電壓的參考電路205連接到讀出放大器204。
與圖1中所示的EEPROM 100相類似，讀出放大器204和參考電路205包括電流鏡像電路206至208。因此，參考電路205產(chǎn)生比擦除電流更高但比存儲(chǔ)單元201的寫入電流更低的參考電流，并且讀出放大器204把存儲(chǔ)單元201的通過電流(導(dǎo)通電流)與參考電路205的參考電流相比較，以再現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
但是，在實(shí)施例中的EEPROM 200與圖1中的EEPROM 100不同之處在于它包括三個(gè)串聯(lián)的晶體管211至213，作為與第一電流鏡像電路206相串聯(lián)用于檢測(cè)參考電流的晶體管元件。晶體管211至213的柵極連接到用于改變參考電流值的參考切換電路214。更具體來說，第一晶體管211的柵極連接到偏置電源215，并且偏置電源215分別通過參考切換電路214的轉(zhuǎn)換開關(guān)216、217連接到第二晶體管212和第三晶體管213的柵極。
一對(duì)寄存器電路218、219通過“與非”門220連接到轉(zhuǎn)換開關(guān)216。寄存器電路218、219還通過“與非”門221連接到轉(zhuǎn)換開關(guān)217。成對(duì)的寄存器電路218、219獨(dú)立地保持外部輸入的二進(jìn)制標(biāo)志，并且轉(zhuǎn)換開關(guān)216、217的狀態(tài)“A”和“B”根據(jù)由寄存器電路218、219所保持的二進(jìn)制標(biāo)志而變化。
表1
<p>表1的“SATE”表示用于在參考電流的固定模式和可變模式之間選擇的二進(jìn)制標(biāo)志，并且“SATSL”表示用于在參考電流的較高/較低電流之間選擇的二進(jìn)制標(biāo)志。
相應(yīng)地，當(dāng)寄存器電路218保持“0”作為二進(jìn)制標(biāo)志時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)216把偏置電源215連接到第二晶體管212的柵極，并且轉(zhuǎn)換開關(guān)217把第三晶體管213的柵極接地，這與第二寄存器電路219所保持的標(biāo)志無關(guān)。在這種情況下，第一和第二晶體管211、212被控制為導(dǎo)通狀態(tài)，并且第三晶體管213被控制為截止?fàn)顟B(tài)。因此，與常規(guī)非易失性存儲(chǔ)器中的穩(wěn)態(tài)電流相等的電流被從參考電路205提供給讀出放大器204。該電流稱為正常電流。
當(dāng)由第一寄存器電路218所保持的標(biāo)志為“1”并且由第二寄存器219所保持的標(biāo)志為“0”時(shí)，第一和第二轉(zhuǎn)換開關(guān)216、217把偏置電源215連接到第二和第三晶體管212、213的柵極。在這種情況下，所有第一至第三晶體管211至213都被控制為導(dǎo)通狀態(tài)，因此，參考電路205的參考電流變得高于正常電流。
當(dāng)由第一寄存器電路218所保持的標(biāo)志為“1”并且由第二寄存器219所保持的標(biāo)志為“1”時(shí)，第一和第二轉(zhuǎn)換開關(guān)216、217把第二和第三晶體管212、213的柵極都連接到地端。在這種情況下，僅有第一晶體管211被控制為導(dǎo)通狀態(tài)，因此，參考電路205的參考電流變得低于正常電流。
并且上述本實(shí)施例的EEPROM 200與圖1中所示的常規(guī)EEPROM 100相類似可以任意執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)擦除和數(shù)據(jù)再現(xiàn)的三種操作。并且該EEPROM 200是在經(jīng)過耐久試驗(yàn)之后才出貨的。
下面將描述對(duì)本實(shí)施例的EEPROM 200的耐久試驗(yàn)。在對(duì)EEPROM 200的耐久試驗(yàn)中，如圖7中所示，通過把參考電路205的參考電路設(shè)為正常電流把步驟S1至S3執(zhí)行預(yù)定的次數(shù)而進(jìn)行正常電流測(cè)試。如果在測(cè)試過程中發(fā)生故障，并且是在步驟S2中檢測(cè)出來的，則在步驟S4中拋棄EEPROM 200，并且結(jié)束該操作。
圖8示出用于參考電路205的正常電流測(cè)試的操作過程。在正常電流測(cè)試中，首先在步驟T1中，參考切換電路214的寄存器電路218的保持標(biāo)志被設(shè)為“0”，以僅僅把第一和第二晶體管211、212控制為導(dǎo)通狀態(tài)，這樣要從參考電路205提供給讀出放大器204的參考電流可以為正常電流。在這種情況下，在步驟T2中，寫入數(shù)據(jù)“1”被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)單元201，然后所記錄數(shù)據(jù)被在步驟T3中再現(xiàn)。在步驟T4中，判斷該再現(xiàn)數(shù)據(jù)是否為“1”，并且如果再現(xiàn)數(shù)據(jù)不是“1”，則判斷該正在測(cè)試的存儲(chǔ)單元201失效。如果存儲(chǔ)單元201失效，則結(jié)束正常電流測(cè)試。如果在步驟T4中再現(xiàn)數(shù)據(jù)為“1”，則在步驟T5把擦除數(shù)據(jù)“0”記錄到存儲(chǔ)單元201，接著在步驟T6中，再現(xiàn)所記錄數(shù)據(jù)。在步驟T7中，判斷所再現(xiàn)數(shù)據(jù)是否為“0”，以判斷存儲(chǔ)單元201是否失效。通過上述過程，結(jié)束正常電流測(cè)試。
如上文所述，圖7的步驟S1至S3中所示的正常電流測(cè)試對(duì)所有存儲(chǔ)單元201重復(fù)預(yù)定的次數(shù)，并且如果已經(jīng)從EEPROM 200中檢測(cè)出失效的存儲(chǔ)單元201，則在步驟S4拋棄該EEPROM 200。然而，在本實(shí)施例中，正常電流測(cè)試被定位為對(duì)存儲(chǔ)單元201的老化過程。相應(yīng)地，在正常電流測(cè)試中重復(fù)的次數(shù)是在常規(guī)耐久試驗(yàn)中重復(fù)次數(shù)的一小部分。
在EEPROM 200的正常電流測(cè)試完成之后沒有檢測(cè)到上述任何存儲(chǔ)單元201的失效情況，則在步驟S5中執(zhí)行可變電流測(cè)試，其中參考電流205中的參考電流從正常電流變?yōu)檩^高電流和較低電流。
圖9示出可變電流測(cè)試的具體過程。首先在步驟E1中，寫入數(shù)據(jù)“1”被記錄到存儲(chǔ)單元201，然后在步驟E2中，由參考切換電路214的第一寄存器電路218所保持標(biāo)志被設(shè)為“1”，并且由第二寄存器電路219所保持標(biāo)志被設(shè)為“0”，以把所有第一至第三晶體管211至213控制為導(dǎo)通狀態(tài)。這樣參考電路205的參考電流可以高于正常電流。在這種狀態(tài)中，由存儲(chǔ)單元201所保持的數(shù)據(jù)在步驟E3中再現(xiàn)。在步驟S4中，判斷所再現(xiàn)數(shù)據(jù)是否為“1”，以確定在存儲(chǔ)單元201中是否存在失效。如果在此檢測(cè)到失效情況，則立即結(jié)束可變電流測(cè)試。
如果在步驟E4判斷正在測(cè)試的存儲(chǔ)單元201為正常，則在步驟E5把擦除數(shù)據(jù)“0”記錄到存儲(chǔ)單元201中，并且在步驟E6中，當(dāng)由參考切換電路214的第一寄存器電路218所保持標(biāo)志被保持設(shè)置為“1”時(shí)，由第二寄存器電路219所保持的標(biāo)志變?yōu)椤?”，以僅僅把第一晶體管元件211控制為導(dǎo)通狀態(tài)，這樣參考電路205的參考電流可以低于正常電流。在這種狀態(tài)中，由存儲(chǔ)單元201所保持的數(shù)據(jù)在步驟E7中再現(xiàn)，并且在步驟E8中，判斷所再現(xiàn)數(shù)據(jù)是否為“0”，以判斷是否存在失效情況。
如圖7中所示，在步驟S5至S7中，上述可變電流測(cè)試對(duì)所有存儲(chǔ)單元201重復(fù)預(yù)定的次數(shù)。如果在重復(fù)和過程中，在步驟S6檢測(cè)到失效的存儲(chǔ)單元201，則在步驟S4拋棄正在測(cè)試的EEPROM 200。
如果EEPROM 200正常電流測(cè)試和可變電流測(cè)試都結(jié)束并且沒有檢測(cè)到上述存儲(chǔ)單元201的失效情況，則參考切換電路214的第一寄存器電路218的保持標(biāo)志被設(shè)為“0”，以在步驟S8把參考電路205的參考電流設(shè)為正常電流，并且在步驟S9中，把EEPROM 200出貨。
在本實(shí)施例中，上述可變電流測(cè)試的重復(fù)次數(shù)被減小到常規(guī)耐久試驗(yàn)中的重復(fù)次數(shù)的一小部分。具體來說，正常電流測(cè)試的重復(fù)次數(shù)和可變電流測(cè)試的重復(fù)次數(shù)的總和小于常規(guī)耐久試驗(yàn)中的重復(fù)次數(shù)，并且一般被減小為一小部分或更小。
在上述對(duì)于EEPROM 200的耐久試驗(yàn)中，為了再現(xiàn)相對(duì)較高的寫入電流，該參考電流被設(shè)為較高，但是為了再現(xiàn)相對(duì)較低的擦除電流，該參考電流也被設(shè)為較低。簡而言之，由于數(shù)據(jù)再現(xiàn)是用減小的電流限度而執(zhí)行的，可以快速地檢測(cè)失效存儲(chǔ)單元201。因此，耐久試驗(yàn)的重復(fù)次數(shù)可以減小，并且可以減小測(cè)試所需的時(shí)間。
在可變電流測(cè)試中，當(dāng)每次寫入電流和擦除電流被從存儲(chǔ)單元201中再現(xiàn)時(shí)，參考電流可以變?yōu)檩^高電流或較低電流，因此，對(duì)于為一個(gè)存儲(chǔ)單元201的檢測(cè)操作來說，需要比常規(guī)耐久試驗(yàn)中的檢測(cè)操作所需時(shí)間更長的時(shí)間。但是，在上述實(shí)施例的耐久試驗(yàn)中，與常規(guī)耐久試驗(yàn)相類似的正常電流測(cè)試被執(zhí)行，以對(duì)存儲(chǔ)單元201執(zhí)行老化過程，并且在老化過程結(jié)束后執(zhí)行可變電流測(cè)試，其中該參考電流是可變的。因此，可以更好地實(shí)現(xiàn)減小耐久試驗(yàn)所需的時(shí)間。另外，因?yàn)橛糜诎褏⒖茧娏髯優(yōu)檩^高電流和較低電流的參考切換電路214是內(nèi)置于EEPROM 200中的，因此不需要準(zhǔn)備專用于在EEPROM 200中提供較高和較低電平的參考電流的裝置，并且可以類似地執(zhí)行耐久試驗(yàn)。
另外，上述EEPROM 200包括三個(gè)并聯(lián)的晶體管211至213，作為用于確定參考電路205的參考電流的晶體管元件，并且參考切換電路214通過改變被從偏置電源215提供偏壓的晶體管211至213的數(shù)目，把參考電流在正常電流、較高電流和較低電流之間切換。因此，EEPROM 200可以通過簡單的結(jié)構(gòu)確定地把參考電流變?yōu)樗桦娖健?br> 本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施例，可以作出各種改變和變化而不脫離本發(fā)明的精神或范圍。例如，盡管在上述實(shí)施例中采用讀出放大器204來把存儲(chǔ)單元201的輸出電流與參考電路205的參考電流相比較以再現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)，但是也可以用讀出放大器來把存儲(chǔ)單元的保持電壓與參考電路的參考電壓相比較以再現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)。在這種情況下，參考電路205有選擇地從正常電壓、比正常電壓更高的另一個(gè)電壓、以及比正常電壓更低的另一個(gè)電壓之間產(chǎn)生參考電壓。另外，在耐久試驗(yàn)中，執(zhí)行可變電壓測(cè)試，其中參考電壓是變化的，取代在上述可變電流測(cè)試中所用的參考電流。因此，可以減小數(shù)據(jù)再現(xiàn)中的電壓限度。相應(yīng)地，可以快速地檢測(cè)失效的存儲(chǔ)單元，并且可以減小耐久試驗(yàn)的重復(fù)次數(shù)。
在上述實(shí)施例中，該耐久試驗(yàn)涉及在正常電流測(cè)試之后把可變電流測(cè)試執(zhí)行預(yù)定次數(shù)。另外，僅僅可變電流測(cè)試執(zhí)行與耐久試驗(yàn)同樣的預(yù)定次數(shù)。
在上述實(shí)施例中，該耐久試驗(yàn)涉及在正常電流測(cè)試之后把可變電流測(cè)試執(zhí)行預(yù)定次數(shù)。但是，另外可以在參考電流變?yōu)檩^高電流和較低電流之后執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入/擦除。
上文描述中假設(shè)如果EEPROM中至少包括一個(gè)失效的存儲(chǔ)單元，則把該EEPROM拋棄。但是，還可以在EEPROM包括在容限范圍內(nèi)的失效存儲(chǔ)單元數(shù)時(shí)，在把失效存儲(chǔ)單元設(shè)置為禁止使用之后把該EEPROM出貨。
盡管已經(jīng)用專業(yè)術(shù)語對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是這種描述僅是為了說明的目的，應(yīng)當(dāng)知道可以作出各種改變和變化而不脫離隨附的權(quán)利要求的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種非易失性存儲(chǔ)器件，其特征在于，包括數(shù)據(jù)保持裝置，用于保持二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且在從中讀取時(shí)，根據(jù)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的數(shù)值輸出第一數(shù)值的電量或比第一數(shù)值小的第二數(shù)值的電量；參考產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生比第一數(shù)值小但比第二數(shù)值大的參考值的電量；數(shù)據(jù)再現(xiàn)裝置，用于把所述數(shù)據(jù)保持裝置的輸出值與該參考值相比較以再現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)；以及參考切換裝置，用于有選擇地把要由所述參考產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的參考電量切換為作為正常產(chǎn)生數(shù)值的正常參考值、比正常數(shù)值更高的較高參考值、或比正常數(shù)值更低的較低參考值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其特征在于，該電量是電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其特征在于，該電量是電壓。
4.一種非易失性存儲(chǔ)器件，其特征在于，包括存儲(chǔ)單元，用于保持二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并且在從中讀取時(shí)，根據(jù)該二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出第一電流或比第一電流低的第二電流；參考電路，用于產(chǎn)生比第一電流低但比第二電流高的參考電流；讀出放大器，用于把所述存儲(chǔ)單元的輸出電流與該參考電流相比較以再現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)；以及參考切換裝置，用于有選擇地把要由所述參考電路產(chǎn)生的參考電流轉(zhuǎn)換為正常電流、比正常電流更高的較高電流、或比正常電流更低的較低電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述參考電路包括用于產(chǎn)生參考電流的三個(gè)并聯(lián)的晶體管，以及用于產(chǎn)生提供給所述晶體管的柵極的偏壓的偏置電源，以及所述參考切換電路包括用于改變被從所述偏置電源提供偏壓的晶體管的數(shù)目的轉(zhuǎn)換開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其特征在于，還包括一個(gè)存儲(chǔ)單元陣列，其中多個(gè)存儲(chǔ)單元成矩陣分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非易失性存儲(chǔ)器件，其特征在于，所述非易失性存儲(chǔ)器件構(gòu)成電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器。
8.一種用于檢測(cè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的非易失性存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)器檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟把所述數(shù)據(jù)保持裝置的狀態(tài)變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第一數(shù)值的狀態(tài)，把該參考值設(shè)置為較高參考值，以及再現(xiàn)由所述數(shù)據(jù)保持裝置所保持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)；以及把所述數(shù)據(jù)保持裝置的狀態(tài)變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第二數(shù)值的另一個(gè)狀態(tài)，把該參考值設(shè)置為較低數(shù)值，以及再現(xiàn)由所述數(shù)據(jù)保持裝置所保持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
9.一種用于檢測(cè)根據(jù)權(quán)利要求4所述的非易失性存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)器檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟把所述存儲(chǔ)單元的狀態(tài)變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第一電流的狀態(tài)，把該參考電流設(shè)置比正常電流更高的電流，以及通過所述讀出放大器再現(xiàn)由存儲(chǔ)單元所保持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)；以及把所述存儲(chǔ)單元的狀態(tài)變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第二電流的另一個(gè)狀態(tài)，把該參考電流設(shè)置比正常電流更低的電流，以及通過所述讀出放大器再現(xiàn)由所述存儲(chǔ)單元所保持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
10.一種用于檢測(cè)根據(jù)權(quán)利要求5所述的非易失性存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)器檢測(cè)方法，其特征在于，該方法包括如下步驟把所述存儲(chǔ)單元的狀態(tài)變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第一電流的狀態(tài)，把被提供偏壓的所述晶體管的數(shù)目控制為三個(gè)，以及通過所述讀出放大器再現(xiàn)由存儲(chǔ)單元所保持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)；以及把所述存儲(chǔ)單元的狀態(tài)變?yōu)閷?duì)應(yīng)于第二電流的另一個(gè)狀態(tài)，把被提供偏壓的所述晶體管的數(shù)目控制為一個(gè)，以及通過所述讀出放大器再現(xiàn)由所述存儲(chǔ)單元所保持的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種非易失性存儲(chǔ)器件,它可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行耐久試驗(yàn),而不需要專用于產(chǎn)生參考電流的裝置。該非易失性存儲(chǔ)器件包括:存儲(chǔ)單元,用于保持?jǐn)?shù)據(jù),并且在從中讀取時(shí),根據(jù)數(shù)據(jù)輸出第一電流或較低的第二電流;參考電路,用于產(chǎn)生比第一電流低但比第二電流高的參考電流;讀出放大器,用于把所述存儲(chǔ)單元的輸出電流與該參考電流相比較以再現(xiàn)數(shù)據(jù);以及參考切換裝置,用于把要由參考電路產(chǎn)生的參考電流轉(zhuǎn)換為正常電流、較高電流、或較低電流。
文檔編號(hào)G11C16/06GK1249519SQ9911945
公開日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1999年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月28日
發(fā)明者岡本祐治 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社