CN102568588B - 一种非易失存储器的过擦除校验方法和校验系统 - Google Patents

一种非易失存储器的过擦除校验方法和校验系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种非易失存储器的过擦除校验方法，包括：构造一个虚拟的参考存储单元，用于提供校验的参考电流；给待校验的存储单元的字线上施加参考电压，在待校验的存储单元中得到测试电流；比较测试电流与参考电流，判断待校验的存储单元是否存在过擦除。本发明的过擦除校验方法通过构造虚拟的参考存储单元来获取参考电流，而不用实际选取参考的存储单元，因此也就无需进行参考存储单元的阈值电压VT调节这一过程，减少了测试的时间及成本。本发明还提供一种非易失存储器的过擦除校验系统。

Description

一种非易失存储器的过擦除校验方法和校验系统
技术领域
本发明涉及半导体存储器技术领域，特别是涉及一种非易失存储器的过擦除校验方法和校验系统。
背景技术
为了验证存储器产品的正确性，在产品出厂前会进行一连串的测试流程。这些存储产品可以包括非挥发性存储器产品(例如，快闪存储器Flash，或是可电除可编程只读存储器EEPROM等)，也可以包括一次性可编程OTP类存储器。一般的测试流程可以包括产品管脚(pin)的短路/断路测试、逻辑功能测试、电擦除特性测试(以判断该挥发性存储器内的资料是否可以被电擦除且再写入新资料)、程序码测试(将写入该非挥发性存储器的程序码读出并与该写入程序码作比对，以判断该非挥发性存储器的读写动作是否正确)等等。
在进行电擦除特性测试过程中，以闪存(FlashMemory)为例，它是一种基于半导体的存储器，具有系统掉电后仍可保留内部信息、在线擦写等功能特点，闪存通过热电子注入机制实现对器件编程，采用隧道效应实现擦除。
为了加快擦除步骤的过程，一般都会施加较强的擦除条件来进行擦除(erase)操作，在这种情况下，block中的一些存储单元(cell)则可能出现过擦除(over-erase)的状态。
通常情况下，在block的擦除状态完成后(即指eraseverify校验erase操作成功后)，会对各存储单元是否存在过擦除进行校验(verify)。常见的校验方法为：通过会选定一个存储单元作为参考存储单元(refcell)，并给参考存储单元施加一个参考电压以在参考存储单元中产生一个参考电流，然后用其余存储单元的电流与参考电流进行比较，通过比较结果来确定是否存在过擦除状态。因为存储单元内的电流与存储单元的阈值电压VT及参考电压有关，通常情况下，需要对存储单元的阈值电压VT进行调整到标准值，从而产生符合条件的参考电流。一般的调整方法为，如果参考存储单元的阈值电压VT小于标准值，则需要在参考存储单元的栅极、漏极及源极上施加一定的电压及脉冲，使参考存储单元的阈值电压VT能够提升，通过不断的电压施加及脉冲直到阈值电压VT提升到标准值。如果参考存储单元的阈值电压VT大于标准值，则首先需要采用一定的擦除操作，使参考存储单元的阈值电压VT降低到一个较小的值，再采用前述的提升电压的方式，使参考存储单元的阈值电压VT提升至标准值。
采用这种方法需要对参考存储单元的阈值电压VT不断调整来获得参考电流，而且需要逐步提升电压值，以保证存储单元的正常工作，因此通常调整电压的时间会较长，增加了测试时间及测试成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种非易失存储器的过擦除校验方法和校验系统，能够快速的提供所需的参考电压，无需进行调试，减少测试的时间及成本。
为了解决上述问题，本发明公开了一种非易失存储器的过擦除校验方法，包括以下步骤：
构造一个虚拟的参考存储单元，用于提供校验的参考电流；
给待校验的存储单元的字线上施加参考电压，在待校验的存储单元中得到测试电流；
比较测试电流与参考电流，判断待校验的存储单元是否存在过擦除。
进一步地，所述构造虚拟的参考存储单元的方法为：
构造一个外部电路作为虚拟的参考存储单元。
进一步地，所述构造一个外部电路作为虚拟的参考存储单元的方法为：
选取基准电阻；
给基准电阻施加参考电压以得到参考电流。
进一步地，所述构造外部电路作为虚拟的参考存储单元的方法还包括：
将选取的基准电阻设置在测试机台的内部或者待测存储器的内部。
进一步地，选取基准电阻的方法为：
根据参考电流的取值及参考电压的取值范围来选取。
进一步地，所述判断待校验的存储单元是否存在过擦除的方法为：
测试电流大于参考电流，则待校验的存储单元存在过擦除，反之，则待校验的存储单元处于正常擦除状态。
进一步地，所述方法还包括：
在给所述待校验的存储单元的字线上施加参考电压时，与待校验的存储单元同一位线上的非待校验存储单元字线上施加一个小于所述非待校验存储单元的阈值电压VT的电压。
进一步地，所述给与所述待校验的存储单元同一位线上的其它存储单元的字线上施加一个相同的电压，所述相同的电压小于或者等于所述非待校验存储单元中的最小阈值电压VT。
为了解决上述问题，本发明还公开了一种非易失存储器的过擦除校验系统，包括：
虚拟参考存储单元模块：提供校验的参考电流；
电压施加模块，用于给待校验的存储单元施加参考电压
电流测量模块，对虚拟参考存储单元模块的参考电流及待校验的存储单元的测试电流进行测量；及
比较模块，对参考电流及测试电流进行比较。
进一步地，所述过擦除校验系统还包括延时模块，用于通知电流测量模块延时测量虚拟参考存储单元模块的参考电流。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的过擦除校验方法和校验系统通过构造虚拟的参考存储单元来获取参考电流，而不用实际选取参考的存储单元，因此也就无需进行参考存储单元的阈值电压VT调节这一过程。采用外部电路作为虚拟的参考存储单元的方式来获取参考电流，直接改变外部电路的参数来得到需要的参考电压及预定的参考电流，而无需采用调试的方式逐渐调试阈值电压VT来获得参考电流，减少了测试的时间及成本。
附图说明
图1是本发明一种非易失存储器的过擦除校验方法实施例一的流程图；
图2是本发明一种非易失存储器的过擦除校验方法的构造虚拟参考存储单元的流程图；
图3是本发明一种非易失存储器的过擦除校验方法实施例二的流程图；
图4是本发明一种非易失存储器的过擦除校验系统实施例一的结构示意图；
图5是本发明一种非易失存储器的过擦除校验系统实施例二的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下简单介绍非易失存储器的构成原理。
非易失存储器由存储单元(cell)组成，cell包括电容和晶体管，cell中的数据取决于存储在电容中的电荷，晶体管的开关控制数据的存取。一般而言，一个cell可以包括源极(source，S)，漏极(drain，D)，栅极(gate，G)，以及浮动栅极(floatinggate，FG)，浮动栅极FG可用于接电压VG。若VG为正电压，浮动栅极FG与漏极D之间产生隧道效应，使电子注入浮动栅极FG，即编程写入；擦除则可以在源极S加电压(正电压或负电压)，利用浮动栅极FG与源极S之间的隧道效应，把注入至浮动栅极FG的电荷(负电荷或正电荷)吸引到源极S。cell数据是0或1取决于浮动栅极FG中是否有电子。若浮动栅极FG有电子，源极S和漏极D之间感应出正的导电沟道，使MOS管导通，即表示存入0。若浮动栅极FG中无电子，则不形成导电沟道，MOS管不导通，即存入1。
参照图1，示出本发明的一种非易失存储器的过擦除校验方法实施例一，包括以下步骤：
步骤101，构造一个虚拟的参考存储单元，用于提供校验的参考电流。
其中该虚拟的参考存储单元可以是任何可以提供参考电流，且便于调整参考电压的单元。例如在外部测试机台或者待测存储器中增加的一个外部电路等，其中，参考电流通常为一个预定的值，可以通过选取特定的电压、电阻值来得到该预定值的参考电流。
步骤102，给待校验的存储单元的字线上施加参考电压，在待校验的存储单元中得到测试电流。
因为参考电压需要施加在待校验的存储单元的字线上，为了避免对待校验的存储单元造成损坏，参考电压应该选择较小的值，同时，因为参考电压是由外部测试机台提供，因此在选取参考电压的取值时也需要在外部测试机台所能提供的范围内。在非易失存储器的测试中，通常施加的参考电压需要小于10V，为了便于操作，一般选取3V～4V范围内的值作为参考电压值。
步骤103，比较测试电流与参考电流，判断待校验的存储单元是否存在过擦除。
其中，在施加的参考电压一定的情况下，存储单元的阈值电压VT越大，其中所产生电流越小。因此，判断待校验的存储单元是否存在过擦除可以通过如下方式：如果测试电流大于参考电流，则说明待校验的存储单元的阈值电压VT小于标准值，那么待校验的存储单元存在过擦除，反之，则处于正常擦除状态。
参照图2，其中，步骤101中的构造一个电路作为虚拟的参考存储单元可以通过下述方法进行：
步骤201，选取基准电阻。
其中，基准电阻可以设置在待测存储器内部，也可以设置在测试机台内部或外部，能使测试机台实时获取到参考电流即可。在校验过程中，参考电流是一个固定的值，而参考电压可以在一个范围内选取，因此对于基准电阻的选取，需要根据参考电流的取值及参考电压所允许范围来确定。例如，参考电流为0.06mA，为了使参考电压能取一个较小值，通常选取阻值为50k欧姆至100k欧姆之间的电阻作为基准电阻。
步骤202，给基准电阻施加参考电压以得到参考电流。
选取基准电阻后便可以根据参考电流和具体的基准电阻的阻值来确定参考电压。例如，选取50k欧姆的电阻作为基准电阻，参考电流为0.06mA，那么，此时的参考电压为3V。
通过采用外部电路作为虚拟的参考存储单元的方式来获取参考电流，直接改变外部电路的参数来得到需要的参考电压，从而得到预定的参考电流，而无需采用调试的方式逐渐调试阈值电压VT来获得参考电流，减少了测试的时间及成本。
需要注意的是，在前述的实施例中，对于作为虚拟的参考存储单元的外部电路的参考电流的测量中，需要在施加参考电压后等待一段时间再进行测量，因为在电路中需要电压施加一段时间后，才能得到稳定的电流，为了保证校验的准确性，需要等到电流稳定下来再进行测量，以保证所得到的参考电流为一个稳定的值。
参照图3，示出本发明的一种非易失存储器的过擦除校验方法实施例三，包括以下步骤：
步骤301，构造一个虚拟的参考存储单元，用于提供校验的参考电流。
步骤302，给待校验的存储单元的字线上施加参考电压，与待校验的存储单元同一位线上的其他的存储单元字线上施加一个小于该存储单元的阈值电压VT的电压，在待校验的存储单元中得到测试电流。
步骤303，比较测试电流与参考电流，判断待校验的存储单元是否存在过擦除。
对于非待校验存储单元的字线施加小于该存储单元的阈值电压VT的电压，是因为所有位线(bitline，BL)上的存储单元直接通过漏极D接到位线上，如果存储单元的栅极G上的电压大于阈值电压VT，则会产生电流。因为存储单元的字线上的电压即为栅极G上的电压，因此，如果给未选中的存储单元栅极G上施加的电压小于阈值电压VT，可以避免该存储单元在位线上产生漏电流，进而避免对待校验的存储单元中的测试电流产生影响，保证待校验的存储单元的测试电流的准确性。
进一步地，该电压也可以根据剩下的非待校验的阈值电压VT小于0V的存储单元的阈值电压VT的分布范围来确定。为了保证有效性，通常施加的电压小于或者等于其它非待校验存储单元中的最小阈值电压VT。例如，若最小的阈值电压VT＝-1V，则施加的电压可以为-1V，也可以小于-1V。
请参照图4，示出本发明的一种非易失存储器的过擦除校验系统100，包括虚拟参考存储单元模块10、电压施加模块20、电流测量模块30及比较模块40。
其中，虚拟参考存储单元模块10，可以是任何可以提供参考电流，且便于调整参考电压的模块，用于提供校验所需的参考电流。例如，由一个基准电阻和可调节电压的电压施加单元组成的电路等。本实施例中，虚拟参考存储单元模块10为设置在待测存储器内部或者外部测试机台内部的电阻及由外部测试机台所提供的电压施加单元。
电压施加模块20，用于给待校验的存储单元施加参考电压。
电流测量模块30用于对虚拟参考存储单元模块10中产生的参考电流和待校验的存储单元的测试电流进行测量，并将测量的结果传递给比较模块40。
比较模块40对虚拟参考存储单元模块10中产生的参考电流及待校验的存储单元的测试电流进行比较，若测试电流大于参考电流，则待校验的存储单元的阈值电压VT小于标准值，待校验的存储单元存在过擦除，反之，则大于标准值，待校验的存储单元处于正常擦除状态。本实施例中，比较模块40可以是一个SenseAmplifier(读出放大器)电路，通过SenseAmplifier电路对待校验的存储单元的测试电流和参考电流进行比较，然后输出比较结果1(代表测试电流小于参考电流)或0(代表测试电流大于参考电流)。
参照图5，进一步地，非易失存储器的过擦除校验系统100还包括延时模块60，延时模块60与虚拟参考存储单元模块10和电流测量模块30连接。用于检测虚拟参考存储单元模块10施加电压的时间，并通知电流测量模块30延时测量，以保证所测得的参考电流为稳定值。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种非易失存储器的过擦除处理方法和处理系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种非易失存储器的过擦除校验方法，其特征在于，包括以下步骤：
构造一个外部电路作为虚拟的参考存储单元，用于提供校验的参考电流；
给待校验的存储单元的字线上施加参考电压，在待校验的存储单元中得到测试电流；
比较测试电流与参考电流，判断待校验的存储单元是否存在过擦除。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构造一个外部电路作为虚拟的参考存储单元的方法为：
选取基准电阻；
给基准电阻施加参考电压以得到参考电流。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构造一个外部电路作为虚拟的参考存储单元的方法还包括：
将选取的基准电阻设置在测试机台的内部或者待测存储器的内部。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，选取基准电阻的方法为：
根据参考电流的取值及参考电压的取值范围来选取。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断待校验的存储单元是否存在过擦除的方法为：
测试电流大于参考电流，则待校验的存储单元存在过擦除，反之，则待校验的存储单元处于正常擦除状态。
6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在给所述待校验的存储单元的字线上施加参考电压时，与待校验的存储单元同一位线上的非待校验存储单元字线上施加一个小于所述非待校验存储单元的阈值电压VT的电压。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，给与所述待校验的存储单元同一位线上的其它存储单元的字线上施加一个相同的电压，所述相同的电压小于或者等于所述非待校验存储单元中的最小阈值电压VT。
8.一种非易失存储器的过擦除校验系统，其特征在于，包括：
虚拟参考存储单元模块：提供校验的参考电流；其中所述虚拟参考电压存储单元模块为一个外部电路；
电压施加模块，用于给待校验的存储单元施加参考电压
电流测量模块，对虚拟参考存储单元模块的参考电流及待校验的存储单元的测试电流进行测量；及
比较模块，对参考电流及测试电流进行比较。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述过擦除校验系统还包括延时模块，用于通知电流测量模块延时测量虚拟参考存储单元模块的参考电流。
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