CN107886994A - 一种快速收集闪存阈值电压分布的方法 - Google Patents

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席与凌
李强
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Abstract

本发明提出一种快速收集闪存阈值电压分布的方法，包括下列步骤：采用预先设定的快速扫描大步长在电压范围内进行顺序扫描；扫描过程中自动记录每步获得的闪存失效单元数；根据闪存失效单元数快速自动判断闪存存储单元阈值电压分布起始边界；自动转换至精确扫描用的小步长进行顺序扫描，并根据失效单元数得到闪存存储单元阈值电压分布截止边界，并自动停止扫描。本发明提出的快速收集闪存阈值电压分布的方法，减少收集存储类闪存芯片存储器单元阵列阈值电压分布的时间。

Description

一种快速收集闪存阈值电压分布的方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，且特别涉及一种快速收集闪存阈值电压分布的方法。
背景技术
随着集成电路集成度的提高以及电源电压的降低，构成集成电路的半导体器件的几何尺寸不断缩减，这就要求不断改进芯片的制造工艺。制造工艺的改进对单个半导体器件的性能影响很大，为评估半导体器件的性能，通常需要对半导体器件的可靠性进行测试。
闪存单元由一个带浮栅的MOS晶体管构成，该MOS晶体管的阈值电压可通过在其栅极上施加电场而被反复改变，此操作被称为编程。MOS管阈值电压是影响存储器可靠性的一项重要指标。现有技术中，通常通过晶圆可接受性测试(WAT，Wafer Acceptance Test)获得静态随机存储器(SRAM，Static Random Access Memory)存储阵列中的MOS管阈值电压。
在存储类闪存产品的生产测试过程中，我们经常需要收集存储单元的阈值电压分布，以此来验证制造工艺的优劣或测试条件的好坏，请参考图1，图1所示为一般阈值电压分布示意图，为保证测试的准确性，我们一般在较大的范围内进行电压扫描，而实际阈值电压分布只占整个扫描范围较小的一部分。
图2所示为一般扫描方式示意图，按照一般的测试方法，使用统一的扫描步长进行扫描。对于存储类闪存芯片的阈值电压测试，当前应用较多的一种方法为：在预定义的电压范围内顺序扫描读取电压，记录存储器单元阵列在每个电压下单元开启或关闭导致的存储单元功能读取失效数量，通过简单的差值计算，算出全部存储单元的阈值电压分布。当扫描电压步长较大时，测试效率高，但测试结果误差大，可信度低；当扫描电压步长较小的，测试点变多，测试精度高，但测试效率低，耗费时间长。
发明内容
本发明提出一种快速收集闪存阈值电压分布的方法，减少收集存储类闪存芯片存储器单元阵列阈值电压分布的时间。
为了达到上述目的，本发明提出一种快速收集闪存阈值电压分布的方法，包括下列步骤：
采用预先设定的快速扫描大步长在电压范围内进行顺序扫描；
扫描过程中自动记录每步获得的闪存失效单元数；
根据闪存失效单元数快速自动判断闪存存储单元阈值电压分布起始边界；
自动转换至精确扫描用的小步长进行顺序扫描，并根据失效单元数得到闪存存储单元阈值电压分布截止边界，并自动停止扫描。
进一步的，所述扫描电压范围为0V～2.5V。
进一步的，所述大步长扫描电压为0.1V。
进一步的，所述小步长扫描电压为0.01V。
进一步的，所述每次扫描的时间为0.1S。
本发明提出的快速收集闪存阈值电压分布的方法，提供了一种在优化的短的时间内精确测量阈值电压分布的方法，可自适应根据需要采用大步长或小步长，一次获得精确的阈值电压分布；在保持精度和准去行的基础上，进一步减少测试时间。
附图说明
图1所示为一般阈值电压分布示意图。
图2所示为一般扫描方式示意图。
图3所示为本发明较佳实施例的快速收集闪存阈值电压分布的方法流程图。
图4所示为本发明较佳实施例的动态调整步长扫描示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图3，图3所示为本发明较佳实施例的快速收集闪存阈值电压分布的方法流程图。本发明提出一种快速收集闪存阈值电压分布的方法，包括下列步骤：
步骤S100：采用预先设定的快速扫描大步长在电压范围内进行顺序扫描；
步骤S200：扫描过程中自动记录每步获得的闪存失效单元数；
步骤S300：根据闪存失效单元数快速自动判断闪存存储单元阈值电压分布起始边界；
步骤S400：自动转换至精确扫描用的小步长进行顺序扫描，并根据失效单元数得到闪存存储单元阈值电压分布截止边界，并自动停止扫描。
简单比较各种方法的测试时间，假设每单步扫描的时间为T；
1.按照以往的方法，总的测试时间为T*(Vstart–Vstop)/Vstep，其中Vstart为扫描起始电压，Vstop为扫描结束电压，Vstep为扫描步长电压；
2.使用本发明方法：测试时间为T*(V1-Vstart)/(M*Vstep)+T*(Vend-(V1-M*Vstep))/Vstep，其中V1为阈值电压分布起始边界电压，T*(V1-Vstart)/(M*Vstep)为采用大步长扫描所需时间，T*(Vend-(V1-M*Vstep))/Vstep为自动小步长扫描所需时间；其相对一般“二次扫描”方法减少的时间计算可得为T(Vstop-V1)/(M*Vstep)+T(V2-Vend)/Vstep；
为方便计算，假设扫描范围为0V～2.5V，阈值电压实际分布范围为0.88V～1.63V，Vstep＝0.01V,M＝10，大步长扫描电压为M*0.01V＝0.1V，小步长扫描电压为0.01V，每次扫描的时间为0.1S，代入上述公式后，按照以往方法的测试时间为25S，使用新方法的测试时间为9.2S。
由此可以看出，优化后的方法去除了第一次扫描过程中部分没有实际意义的扫描步骤，缩短了整体的测试时间，同时也保证了精度和准确性。
请参考图4，图4所示为本发明较佳实施例的动态调整步长扫描示意图。本发明的方法可自适应根据需要采用加大或小步长，一次获得精确的阈值电压分布。
以实际生产过程为例，分别利用传统方法、一般“二次扫描”方法和本优化的方法收集某Flash的存储单元阈值电压分布：
该存储单元总数为524288，扫描范围为0–2V，扫描步长为0.01V，使用传统方法进行测试，结果如下：
使用本优化方法进行测试，首先自动使用大步长0.1V进行扫描：
扫描电压(V) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
存储单元失效数 0 0 0 0 0 1
检测达到阈值电压分布区间后，自适应使用小步长0.01V进行扫描，并自动检测扫描截止点：
对比两种不同方法所用的测试时间：
通过上面的结果可以看出，使用优化的方法，相对之前的方法，节约了测试时间。
综上所述，本发明提出的快速收集闪存阈值电压分布的方法，提供了一种在优化的短的时间内精确测量阈值电压分布的方法，可自适应根据需要采用大步长或小步长，一次获得精确的阈值电压分布；在保持精度和准去行的基础上，进一步减少测试时间。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种快速收集闪存阈值电压分布的方法，其特征在于，包括下列步骤：
采用预先设定的快速扫描大步长在电压范围内进行顺序扫描；
扫描过程中自动记录每步获得的闪存失效单元数；
根据闪存失效单元数快速自动判断闪存存储单元阈值电压分布起始边界；
自动转换至精确扫描用的小步长进行顺序扫描，并根据失效单元数得到闪存存储单元阈值电压分布截止边界，并自动停止扫描。
2.根据权利要求1所述的快速收集闪存阈值电压分布的方法，其特征在于，所述扫描电压范围为0V～2.5V。
3.根据权利要求1所述的快速收集闪存阈值电压分布的方法，其特征在于，所述大步长扫描电压为0.1V。
4.根据权利要求1所述的快速收集闪存阈值电压分布的方法，其特征在于，所述小步长扫描电压为0.01V。
5.根据权利要求1所述的快速收集闪存阈值电压分布的方法，其特征在于，所述每次扫描的时间为0.1S。
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