CN103714863A

CN103714863A - 测试闪存单元电流分布的系统及方法

Info

Publication number: CN103714863A
Application number: CN201410005717.5A
Authority: CN
Inventors: 索鑫
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2034-01-07
Also published as: CN103714863B

Abstract

一种测试闪存单元电流分布的系统及方法。所述测试闪存单元电流分布的系统包括：电流电压转换单元，适于将所述闪存单元的读出电流转换为测试电压；比较统计单元，适于根据所述测试电压与参考电压的比较结果获得闪存单元电流分布。所述测试闪存单元电流分布的方法包括：将所述闪存单元的读出电流转换为测试电压；根据所述测试电压与参考电压的比较结果获得闪存单元电流分布。本发明提供的测试闪存单元电流分布的系统及方法，提高了测试闪存单元电流分布的速度，降低了测试闪存单元电流分布的成本。

Description

测试闪存单元电流分布的系统及方法

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，特别涉及一种测试闪存单元电流分布的系统及方法。

背景技术

闪存（Flash Memory）是一种长寿命的非易失性的存储器，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位，区块大小一般为256KB到20MB。与EEPROM不同，闪存能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写，这样闪存就比EEPROM的更新速度快。由于其断电时仍能保存数据，闪存通常被用来保存设置信息，如在电脑的BIOS（基本输入输出程序）、PDA（个人数字助理）、数码相机中保存资料等。

闪存单元与EEPROM存储单元类似，也是由双层浮空栅MOS管组成。图1是常见的一种闪存单元的结构示意图，参考图1，所述闪存单元包括控制栅CG、浮栅FG、漏极D和源极S。所述浮栅FG作为隧穿氧化层，位于所述漏极D和源极S之间的导电沟道之上。所述闪存单元存储的是数据“0”还是数据“1”取决于所述浮栅FG中是否存有电子：有电子为数据“0”，无电子为数据“1”。

将数据写入所述闪存单元前，需要对所述闪存单元进行初始化，即删除所述闪存单元中的数据，具体地说，就是将所述浮栅FG中的电子导出，将数据归“1”。写入数据“1”时，不进行操作；写入数据“0”时，对所述控制栅CG和漏极D施加高电压，增加在所述源极S和漏极D之间传导的电子能量，使电子进入所述浮栅FG。

擦除所述闪存单元中的数据时，对所述源极S施加正电压，利用所述浮栅FG与源极S之间的隧穿效应，将所述浮栅FG中的电子吸引至所述源极S，所述闪存单元中的数据被擦除。

读取所述闪存单元中的数据时，对所述控制栅CG和漏极D施加电压。若所述闪存单元中存储的是数据“1”，在所述源极S和漏极D之间的导电沟道有大量电子的移动，闪存单元的读出电流大；若所述闪存单元中存储的是数据“0”，在所述源极S和漏极D之间的导电沟道仅有少量电子移动，闪存单元的读出电流小。因此，根据所述闪存单元的读出电流的大小，确定所述闪存单元中存储的是数据“1”还是数据“0”。

在闪存的制造过程中，由于制造工艺误差的存在，每个闪存单元的特性不会完全一致。因此，对闪存进行特性参数测试和产品评价测试时，通常需要测试闪存单元电流分布，以对制造工艺的缺陷进行分析。测试闪存单元电流分布是指对闪存中的所有闪存单元预先写入数据，再测试每个闪存单元的读出电流，统计读出电流位于不同电流区间内的闪存单元的个数。

现有技术中，测试闪存单元电流分布时，通常采用精密测量单元（PMU，Precision Measurement Unit）依次测量每个闪存单元的读出电流，再根据测量出的所有闪存单元的读出电流进行统计。然而，采用PMU测试闪存单元的读出电流的时间较长，闪存中的闪存单元的数量动辙上百万个，比如，测试一个闪存单元的电流需要1ms，测试一百万个闪存单元的电流就需要1000s。因此，现有技术中测试闪存单元电流分布耗时较长。

发明内容

本发明解决的是测试闪存单元电流分布耗时长的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种测试闪存单元电流分布的系统，包括：

电流电压转换单元，适于将所述闪存单元的读出电流转换为测试电压；

比较统计单元，适于根据所述测试电压与参考电压的比较结果获得闪存单元电流分布。

可选的，所述参考电压的数量为至少两个，所述比较统计单元适于将所述测试电压与至少两个参考电压进行比较以获得至少两个比较结果，并根据所述至少两个比较结果获得闪存单元电流分布。

可选的，所述至少两个参考电压的电压值为等差数列。

可选的，所述比较统计单元为数字IC测试机。

可选的，所述电流电压转换单元适于从所述闪存单元连接的位线读取所述读出电流。

可选的，所述电流电压转换单元包括运算放大器和采样电阻；其中，所述运算放大器的第一输入端连接所述采样电阻的一端并适于输入所述读出电流；所述运算放大器的第二输入端适于输入驱动电压，所述驱动电压与所述位线上的电压相等；所述运算放大器的输出端连接所述采样电阻的另一端并适于输出所述测试电压。

可选的，所述驱动电压低于所述运算放大器的电源电压。

基于上述测试闪存单元电流分布的系统，本发明还提供一种测试闪存单元电流分布的方法，包括：

将所述闪存单元的读出电流转换为测试电压；

根据所述测试电压与参考电压的比较结果获得闪存单元电流分布。

可选的，所述参考电压的数量为至少两个，所述根据所述测试电压与参考电压的比较结果获得所述闪存单元电流分布包括：将所述测试电压与至少两个参考电压进行比较以获得至少两个比较结果，并根据所述至少两个比较结果获得闪存单元电流分布。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

通过电流电压转换单元将闪存单元的读出电流转换为测试电压，由比较统计单元将所述测试电压与参考电压进行比较，根据比较结果获得所述测试电压的分布，从而获得闪存单元电流分布。在测试闪存单元电流分布的过程中，不需要读取所述测试电压的电压值，而是直接将所述测试电压与参考电压进行比较，因此，提高了测试闪存单元电流分布的速度，测试闪存单元电流分布的时间减少。

进一步，现有技术中测试闪存单元电流分布时，采用精密测量单元测量闪存单元的读出电流，由于精密测量单元价格较贵，因此测试闪存单元电流分布的成本较高。而本发明提供的测试闪存单元电流分布的系统结构简单，所述比较统计单元可以采用数字IC测试机，所述数字IC测试机是闪存制造工艺中已有的测量仪器，不需要增加额外的测试设备，降低了测试闪存单元电流分布的成本。

本发明的可选方案中，所述电流电压转换单元包括运算放大器和采样电阻。所述运算放大器的第一输入端连接闪存单元连接的位线，所述运算放大器的第二输入端输入与所述位线上的电压相等的驱动电压，根据运算放大器的虚短特性，所述运算放大器的第一输入端的电压等于所述驱动电压，即与所述位线上的电压相等。因此，在测试闪存单元电流分布时，本发明技术方案的测试闪存单元电流分布的系统不会改变位线上的电压，测试得到的闪存单元电流分布的准确性高。

附图说明

图1是常见的一种闪存单元的结构示意图；

图2是本发明实施方式的测试闪存单元电流分布的系统的结构示意图；

图3是本发明实施例的电流电压转换单元的电路结构示意图；

图4是本发明实施方式的测试闪存单元电流分布的方法的流程图。

具体实施方式

正如背景技术中所描述的，为了对闪存制造工艺的缺陷进行分析，通常需要测试闪存单元电流分布。现有技术采用精密测量单元直接测量闪存单元的读出电流，再对闪存单元的读出电流进行统计以获得闪存单元电流分布。采用PMU测量闪存单元的读出电流的时间较长，因此，现有技术中测试闪存单元电流分布耗时较长。本发明提供一种测试闪存单元电流分布的系统及方法，能够提高测试闪存单元电流分布的速度，减少测试时间。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图2是本发明实施方式的测试闪存单元电流分布的系统的结构示意图。参考图2，所述测试闪存单元电流分布的系统包括电流电压转换单元21和比较统计单元22。

所述电流电压转换单元21适于将闪存单元的读出电流Icell转换为测试电压Vc。闪存单元通常由双层浮空栅MOS管组成，包括控制栅、浮栅、漏极和源极，闪存单元的控制栅与字线连接，闪存单元的漏极与位线连接，闪存单元的源极和源线连接。对闪存单元写入数据后，通过对所述字线和源线施加电压，闪存单元的源极和漏极之间有电子移动，产生所述读出电流Icell。对所述位线预充电后，所述读出电流Icell被读到位线上，所述电流电压转换单元21适于从所述位线读取所述读出电流Icell。

需要说明的是，所述读出电流Icell是由闪存单元的漏极流向源极的电流，因此，根据闪存单元的结构不同，所述读出电流Icell也可以被读到源线上，相应地，所述电流电压转换单元21对所述读出电流Icell进行转换时，从源线上读取所述读出电流Icell，本发明对此不作限定。

所述电流电压转换单元21有多种实现方式，图3是本发明实施例的电流电压转换单元21的电路结构示意图。参考图3，所述电流电压转换单元21包括运算放大器OPA和采样电阻Rs。

所述运算放大器OPA的第一输入端连接所述采样电阻Rs的一端并适于输入所述读出电流Icell，以所述读出电流Icell由闪存单元连接的位线读出为例，所述运算放大器OPA的第一输入端与所述位线连接。

所述运算放大器OPA的第二输入端适于输入驱动电压Vf，所述驱动电压Vf与所述位线上的电压相等。所述位线上的电压为已知量，具体电压值在闪存设计时已确定，因此，根据所述位线上的电压可以确定所述驱动电压Vf的电压值。

所述运算放大器OPA的输出端连接所述采样电阻Rs的另一端，适于输出所述测试电压Vc。

为保证所述运算放大器OPA的正常工作，所述驱动电压Vf的电压值应当低于所述运算放大器OPA的电源电压的电压值，因此，根据所述驱动电压Vf的电压值，可以确定所述运算放大器OPA的电源电压的电压值。

需要说明的是，所述运算放大器OPA的第一输入端可以为同相输入端，也可以为反相输入端；相应地，所述运算放大器OPA的第二输入端可以为反相输入端，也可以为同相输入端。

所述采样电阻Rs的电阻值与所述运算放大器OPA的电源电压和所述读出电流Icell的大小相关。具体地，所述采样电阻Rs与所述读出电流Icell的乘积低于所述运算放大器OPA的电源电压与所述驱动电压Vf的电压差，即所述采样电阻Rs两端的电压差低于所述运算放大器OPA的电源电压与所述驱动电压Vf的电压差。通常，所述读出电流Icell的电流值范围是确定的，因此，可以确定所述采样电阻Rs的电阻值。

根据运算放大器的虚短和虚断特性，所述运算放大器OPA的第一输入端的电压和第二输入端的电压相等，即等于所述驱动电压Vf，流过所述采样电阻Rs的电流等于所述读出电流Icell，根据电路特性得到：（Uc-Uf）/R=I，其中，Uc表示所述测试电压Vc的电压值，Uf表示所述驱动电压Vf的电压值，R表示所述采样电阻Rs的电阻值，I表示所述读出电流Icell的电流值。由于所述采样电阻Rs和驱动电压Vf为已知量，因此，所述测试电压Vc跟随所述读出电流Icell变化，即Uc=R×I+Uf，所述读出电流Icell被转换为所述测试电压Vc。

本实施例的电流电压转换单元，所述驱动电压Vf与所述位线上的电压相等，因此，在将所述读出电流Icell转换为测试电压Vc时，不会影响所述位线上的电压，转换得到的测试电压Vc准确性高，从而提高了闪存单元电流分布的准确性。

继续参考图2，所述比较统计单元22适于根据所述测试电压Vc与参考电压的比较结果获得闪存单元电流分布。

所述参考电压的数量为至少两个，所述比较统计单元22适于将所述测试电压Vc与至少两个参考电压进行比较以获得至少两个比较结果，并根据所述至少两个比较结果获得闪存单元电流分布。

具体地，所述参考电压为闪存单元存储数据“1”时期望的读出电流Icell经所述电流电压转换单元21转换成的测试电压Vc。若闪存单元对应的测试电压Vc低于所述参考电压，则该闪存单元存储的数据为“0”；若闪存单元对应的测试电压Vc高于或等于所述参考电压，则该闪存单元存储的数据为“1”。所述至少两个参考电压的电压值可以为等差数列，即将所述至少两个参考电压按电压值大小排列后，相邻两个参考电压之间的电压差均相等。

下面对所述比较统计单元22的工作原理进行详细说明。

假定测试N个闪存单元的电流分布，对所述N个闪存单元写入数据后，所述N个闪存单元的读出电流分别为I₁、I₂、···、I_N，经过所述电流电压转换单元21的转换，所述N个闪存单元对应的测试电压分别为V₁、V₂、···、V_N。

所述参考电压设置有m个，分别为VOH₁、VOH₂、···、VOH_m。当所述参考电压为VOH₁时，所述比较统计单元22分别将所述N个闪存单元对应的测试电压V₁、V₂、···、V_N与所述参考电压VOH₁进行比较，获得测试电压的电压值小于所述参考电压VOH₁的电压值的存储单元的个数；

类似地，当所述参考电压为VOH₂时，所述比较统计单元22分别将所述N个闪存单元对应的测试电压V₁、V₂、···、V_N与所述参考电压VOH₂进行比较，获得测试电压的电压值小于所述参考电压VOH₂的电压值的存储单元的个数；···；

当所述参考电压为VOH_m时，所述比较统计单元22分别将所述N个闪存单元对应的测试电压V₁、V₂、···、V_N与所述参考电压VOH_m进行比较，获得测试电压的电压值小于所述参考电压VOH_m的电压值的存储单元的个数。

比较完成后，获得所述比较统计单元22的比较结果：在所述参考电压为VOH₁时有N₁个闪存单元对应的测试电压的电压值小于所述参考电压VOH₁的电压值，在所述参考电压为VOH₂时有N₂个闪存单元对应的测试电压的电压值小于所述参考电压VOH₂的电压值，···，在所述参考电压为VOH_m时有N_m个闪存单元对应的测试电压的电压值小于所述参考电压VOH_m的电压值。

根据所述比较统计单元22的比较结果，可以获得闪存单元对应的测试电压的分布：测试电压的电压值小于所述参考电压VOH₁的电压值的闪存单元有N₁个，测试电压的电压值大于或等于所述参考电压VOH₁的电压值且小于所述参考电压VOH₂的电压值的闪存单元有（N₂-N₁）个，···，测试电压的电压值大于或等于所述参考电压VOH_m的电压值的闪存单元有（N-N_m）个。

由于所述参考电压为闪存单元存储数据“1”时期望的读出电流Icell经所述电流电压转换单元21转换成的测试电压Vc，每个参考电压对应一个读出电流，因此，所述闪存单元对应的测试电压的分布即为闪存单元电流分布。

在本实施例中，所述比较统计单元22的比较结果为测试电压的电压值小于参考电压的电压值的存储单元的个数，在其他实施例中，所述比较统计单元22的比较结果也可以为测试电压的电压值大于或等于参考电压的电压值的存储单元的个数。

所述比较统计单元22可以为数字IC测试机，也可以为由电压比较器和计数器组成的集成电路，本发明对此不作限定。

基于上述测试闪存单元电流分布的系统，本发明还提供一种测试闪存单元电流分布的方法。图4是本发明实施方式的测试闪存单元电流分布的方法的流程图，参考图4，所述方法包括：

步骤S41：将所述闪存单元的读出电流转换为测试电压；

步骤S42：根据所述测试电压与参考电压的比较结果获得闪存单元电流分布。

具体地，所述参考电压的数量为至少两个，所述根据所述测试电压与参考电压的比较结果获得所述闪存单元电流分布包括：将所述测试电压与至少两个参考电压进行比较以获得至少两个比较结果，并根据所述至少两个比较结果获得闪存单元电流分布。

测试闪存单元电流分布的方法的具体实现方式可参考前述对测试闪存单元电流分布的系统的描述，在此不再赘述。

综上所述，本发明技术方案提供的闪存单元电流分布的系统及方法，将闪存单元的读出电流转换为测试电压，通过统计测试电压的电压分布获得闪存单元电流分布。在测试闪存单元电流分布的过程中，不需要读取所述测试电压的电压值，而是直接将所述测试电压与参考电压进行比较，很快地获得比较结果，因此，提高了测试闪存单元电流分布的速度，测试闪存单元电流分布的时间减少。

进一步，发明技术方案提供的闪存单元电流分布的系统结构简单，比较统计单元可以采用数字IC测试机，所述数字IC测试机是闪存制造工艺中已有的测量仪器，不需要增加额外的测试设备，降低了测试闪存单元电流分布的成本。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种测试闪存单元电流分布的系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的测试闪存单元电流分布的系统，其特征在于，所述参考电压的数量为至少两个，所述比较统计单元适于将所述测试电压与至少两个参考电压进行比较以获得至少两个比较结果，并根据所述至少两个比较结果获得闪存单元电流分布。

3.如权利要求2所述的测试闪存单元电流分布的系统，其特征在于，所述至少两个参考电压的电压值为等差数列。

4.如权利要求1所述的测试闪存单元电流分布的系统，其特征在于，所述比较统计单元为数字IC测试机。

5.如权利要求1所述的测试闪存单元电流分布的系统，其特征在于，所述电流电压转换单元适于从所述闪存单元连接的位线读取所述读出电流。

6.如权利要求5所述的测试闪存单元电流分布的系统，其特征在于，所述电流电压转换单元包括运算放大器和采样电阻；其中，

所述运算放大器的第一输入端连接所述采样电阻的一端并适于输入所述读出电流；所述运算放大器的第二输入端适于输入驱动电压，所述驱动电压与所述位线上的电压相等；所述运算放大器的输出端连接所述采样电阻的另一端并适于输出所述测试电压。

7.如权利要求6所述的测试闪存单元电流分布的系统，其特征在于，所述驱动电压低于所述运算放大器的电源电压。

8.一种测试闪存单元电流分布的方法，其特征在于，包括：

将所述闪存单元的读出电流转换为测试电压；

9.如权利要求8所述的测试闪存单元电流分布的方法，其特征在于，所述参考电压的数量为至少两个，所述根据所述测试电压与参考电压的比较结果获得所述闪存单元电流分布包括：将所述测试电压与至少两个参考电压进行比较以获得至少两个比较结果，并根据所述至少两个比较结果获得闪存单元电流分布。

10.如权利要求9所述的测试闪存单元电流分布的方法，其特征在于，所述至少两个参考电压的电压值为等差数列。