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Die
Erfindung betrifft Speichereinrichtungen und insbesondere eine integrierte
Speicherarrayarchitektur und ein Verfahren zum Durchführen von Hochgeschwindigkeits-Messungen
zum Messen von Verteilungen.
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In
den Gebieten der Herstellung einer Speichereinrichtung sowie des
Testens einer Speichereinrichtung, werden Messungen einer Verteilung häufig verwendet,
um die Leistungsfähigkeit
und Funktionalität
der Speicherzellen innerhalb des Arrays zu untersuchen.
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Messungen
von Verteilungen (im Folgenden auch bezeichnet als Verteilungs-Messungen)
geben ein klares und präzises
Bild der Gesamt-Leistungsfähigkeit
des Arrays hinsichtlich eines gewählten Parameters, beispielsweise
der Schwellenspannung der Speicherzellen, bei der oder oberhalb
der die zuvor programmierten oder gelöschten Speicherzellen leitfähig werden.
Solche Array-weite Information kann verwendet werden zum Bestimmen,
ob das Array einem bestimmten globalen Kriterium genügt oder nicht
genügt
oder sie kann verwendet werden, um den Hersteller des Arrays über potentielle
Probleme oder Trends bei dem aktuellen Herstellungsprozess zu informieren.
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1A zeigt
ein System zum Durchführen von
Verteilungs-Messungen
eines Speicherarrays. Das herkömmliche
System 110 weist eine Mess-Quelle 112, einen Zellen-Decoder 114,
ein Speicherzellenarray 116 sowie Komparatoren 118 auf.
Während
des Testens werden Instruktionen zum Auswählen einer bestimmten Speicherzelle
innerhalb des Speicherarrays 116 dem Zellen-Decoder 114 zugeführt. Der
Zellen-Decoder 114, der in einem üblichen Ausführungsbeispiel
aus einem Wortleitungs- Decoder
und einem Bitleitungs-Decoder besteht, aktiviert die gewünschte Speicherzelle.
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Die
Mess-Quelle 112 stellt eine bestimmte Betriebsbedingung
(Biasing) dem Zellen-Decoder 114 zur Verfügung, welche
an die ausgewählte
Speicherzelle in dem Speicherarray 116 angelegt wird. Die
Betriebsbedingung kann abhängig
von dem Typ des gesuchten Verteilungs-Parameters variieren. Beispielsweise
kann, wenn die Abbildung der Schwellenspannungs-Verteilung des Arrays
ermittelt werden soll, die Betriebsbedingung in einem Vorwärts-Vorspannen
der ausgewählten
Speicherzelle FET bestehen und in einem Anlegen einer bestimmten
Gate-Spannung an die Zellen-Wortleitung, um zu bestimmen, ob die
Speicherzelle FET leitfähig
wird. Die Leitfähigkeit
der Speicherzelle wird erwartet bei einer bestimmten Schwellenspannung,
abhängig
davon, ob die Zelle sich in einem Gelöscht-Zustand oder in einem
Programmiert-Zustand befindet.
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Die
vordefinierten Betriebsbedingungen werden an die Speicherzelle angelegt
und ihre Antwort hierauf wird mittels eines internen Busses 117 einem entsprechenden
Komparator zugeführt,
welcher in einer Komparatorbank 118 enthalten ist. Jeder
Komparator (üblicherweise
implementiert als ein Erfass-Verstärker (Sense
Amplifier, SA)) kann derart betrieben werden, dass er die jeweilige
Ausgabe der ihm zugeordneten Speicherzelle mit einem vordefinierten
Kriterium vergleicht, obwohl nur die ausgewählte Speicherzelle die gemessene
Antwort bereitstellt, die von Interesse ist, da die nicht-ausgewählten Speicherzellen
deaktiviert sind. In einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung, die im Folgenden beschrieben wird, besteht die Speicherzellen-Antwort
in dem Bereitstellen eines Identifikators hinsichtlich des Leitfähigkeits-/Nicht-Leitfähigkeits-Zustands
der getesteten Speicherzelle und das vordefinierte Kriterium ist
ein Leitfähigkeits-Zustand.
Ein Fehlerfrei-Ergebnis wird angezeigt, wenn ein Leitfähigkeits-Zustand
bei dem bereitgestellten Schwellenspannungs-Pegel (Vt)
erfasst wird und ein Fehlerhaft-Ergebnis wird angezeigt, wenn die
angelegte Vt-Spannung nicht in dem Aktivieren
des Leitfähigkeits-Zustands
der Speicherzelle resultiert.
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Das
Fehlerfrei/Fehlerhaft-Ergebnis eines jeden Komparators wird anschließend an
eine Ausgabeeinrichtung 130 mittels eines Busses 120 kommuniziert.
Die Ausgabeeinrichtung speichert das Fehlerfrei-Ergebnis, so dass
dieses später
akkumuliert wird mit zusätzlichen
Fehlerfrei-Resultaten, die von anderen Speicherzellen, die unter
denselben Betriebsbedingungen getestet wurden, erhalten wurden.
Dann wird die getestete Speicherzelle deaktiviert und eine neue
Speicherzelle wird ausgewählt
und an diese werden die vorangegangenen Betriebsbedingungen angelegt,
so dass diese neu ausgewählte
Speicherzelle hinsichtlich der Leitfähigkeit getestet wird. Ein Fehlerfrei-Ergebnis
oder ein Fehlerhaft-Ergebnis wird
erfasst und zu der Ausgabeeinrichtung kommuniziert, in der es gespeichert
wird und dann wird eine andere Speicherzelle ausgewählt. Das
Verfahren wird so lange durchgeführt,
bis alle Speicherzellen bei der bestimmten Betriebsbedingung getestet
worden sind, zu welcher Zeit bei der Ausgabeeinrichtung alle Fehlerfrei-Resultate
bei dem bestimmten Arbeitspunkt akkumuliert sind und die Gesamtanzahl von
Fehlerfrei-Resultaten von der Ausgabeeinrichtung ausgegeben werden.
Das Verfahren wird dann für
die nächste
Betriebsbedingung, anders ausgedrückt beispielsweise für den nächsten Arbeitspunkt, wiederholt
durchgeführt.
Auf diese Weise wird jede Speicherzelle innerhalb des Speicherarrays 116 ausgewählt und
getestet unter derselben Betriebsbedingung, jede Antwort wird mit
einem vordefinierten Kriterium verglichen und das Resultat, ob die
jeweilige Speicherzelle fehlerfrei oder fehlerbehaftet ist und die
entsprechende Antwort auf die Betriebsbedingung wird jeweils Speicherzelle-für-Speicherzelle
an die Ausgabeeinrichtung 130 ausgegeben.
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1B zeigt
eine typische Verteilungs-Messung für Speicherzellen im Gelöscht-Zustand
und im Programmiert-Zustand
als Funktion der Schwellenspannungen Vt der
Speicherzellen.
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Die
herkömmliche
Struktur und Methode hat mehrere Nachteile, wobei ein bedeutender
Nachteil die begrenzte Geschwindigkeit ist, mit der die Verteilungs-Messungen über das
gesamte Speicherarray hinweg durchgeführt werden können. Insbesondere ist
die herkömmliche
Teststruktur und das herkömmliche
Verfahren zum Ausführen,
Aktivieren, Messen und Abbilden der Fehlerfrei/Fehlerhaft-Antwort
für jede
Speicherzelle eins-zu-eins,
sehr zeitaufwendig. Zusätzlich
benötigt
der herkömmliche
Testansatz eine große
Anzahl von Parallel-Anschlüssen und
Parallel-Verbindungen zwischen dem Komparator 118 und der
Ausgabeeinrichtung 130, die aus einer Verbindung pro Erfass-Verstärker-Ausgang
in einem typischen Test-Aufbau besteht. Da die Größe des Speicherarrays üblicherweise
größer ist
als die Busstrukturen, welche an die Speicherarrays angeschlossen werden
können,
ist in einigen Fällen
in dem herkömmlichen
Ansatz entweder ein partielles Testen des Arrays und ein erneutes
Verbinden zum Testen der anderen Anschlusspunkte erforderlich oder
der Einsatz von mehreren Test-Anordnungen zum Durchführen eines
vollständigen
Array-weiten Verteilungs-Messens.
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Somit
besteht ein Bedarf an einer neuen Speicherarray-Architektur und an einem neuen Verfahren
zum Durchführen
von Verteilungs-Messungen bei hohen Geschwindigkeiten und mit wenig
Geräten.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden eine integrierte Speicherarrayarchitektur und
ein Verfahren zum Durchführen
von Hochgeschwindigkeits-Verteilungs-Messungen in einer solchen
bereitgestellt.
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Das
Verfahren weist auf einen initialen Schritt eines Auswählens einer
Speicherzelle innerhalb des Speicherarrays und ein Auswählen einer Betriebsbedingung,
unter der die zu testende Speicherzelle betrieben werden soll. Die
Speicherzelle wird unter der spezifizierten Betriebsbedingung getestet
und eine gemessene Antwort auf dieselbe wird erhalten. Basierend
auf der gemessenen Antwort wird ermittelt, ob die Speicherzelle
einem vorbestimmten Kriterium genügt oder nicht genügt. Das Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnis
wird einem Zähler
kommuniziert, der On-Chip mit dem Speicherarray integriert ist,
wobei der Zähler
eingerichtet ist zum Akkumulieren einer Gesamtanzahl von Genügen-Ergebnissen oder
Nicht-Genügen-Ergebnissen,
die diesem Zähler
zugeführt
werden. Die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte werden für mindestens eine
weitere Speicherzelle wiederholt durchgeführt, womit die neue Speicherzelle
unter den zuvor beschriebenen Betriebsbedingungen getestet wird.
Anschließend
wird ein Datenwert, der die akkumulierte Anzahl von Genügen-Ergebnissen und Nicht-Genügen-Ergebnissen
repräsentiert,
von dem On-Chip-Zähler
ausgegeben.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weist die Speicherzelle einen Feldeffekttransistor
mit einem Gateanschluss, einem Drainanschluss und einem Sourceanschluss
auf, wobei das Auswählen
der Speicherzelle aufweist ein Auswählen einer Wortleitung, die
mit dem Gateanschluss der Speicherzelle gekoppelt ist und ein Auswählen von
Bitleitungen, die mit dem Drainanschluss und dem Sourceanschluss der
Speicherzelle gekoppelt sind.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der
Erfindung weist das Anlegen einer ersten Betriebsbedingung auf ein
Anlegen einer vorbestimmten Spannung an den Gateanschluss der Speicherzelle.
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Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird beim Messen einer Antwort erfasst, ob die ausgewählte Speicherzelle
bei der ersten Betriebsbedingung in einem Leitfähig-Zustand ist.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung der Erfindung wird bei dem Messen der Antwort
ein einer unter der ersten Betriebsbedingung sich befindenden Speicherzelle
fließender
Drain-zu-Source-Strom gemessen.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
des Verfahrens wird ermittelt, ob alle Speicherzellen unter der
ersten Betriebsbedingung getestet worden sind und, wenn alle Speicherzellen
unter der ersten Betriebsbedingung getestet worden sind, werden
folgende Verfahrensschritte für
eine Mehrzahl von Speicherzellen unter einer zweiten Betriebsbedingung durchgeführt:
- (i) Auswählen
einer Speicherzelle innerhalb des Speicherarrays;
- (ii) Anlegen einer zweiten Betriebsbedingung an die ausgewählte Speicherzelle
und Messen einer Antwort auf die angelegte zweite Betriebsbedingung;
- (iii) Ermitteln, basierend auf der gemessenen Antwort, ob die
unter der zweiten Betriebsbedingung getestete Speicherzelle einem
vorbestimmten Kriterium genügt
oder nicht genügt,
und Erzeugen eines entsprechenden Genügen-Ergebnisses oder Nicht-Genügen-Ergebnisses;
- (iv) Zuführen
des Genügen-Ergebnisses
oder des Nicht-Genügen-Ergebnisses
einem Zähler,
wobei der Zähler
eingerichtet ist zum Akkumulieren der Gesamtzahl von Genügen-Ergebnissen
oder Nicht-Genügen-Ergebnissen;
- (v) Wiederholen der Schritte (i) bis (iv) für zumindest eine andere Speicherzelle.
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Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zähler ein erstes Register aufweist
zum Akkumulieren der Genügen-Ergebnisse
und der Nicht-Genügen-Ergebnisse
einer Mehrzahl von Speicherzellen, die unter der ersten Betriebsbedingung
getestet worden sind, und ein zweites Register zum Akkumulieren
der Genügen-Ergebnisse
und der Nicht-Genügen-Ergebnisse einer
Mehrzahl von Speicherzellen, die unter der zweiten Betriebsbedingung
getestet worden sind. Ferner kann das Verfahren aufweisen ein Zuführen des
Genügen-Ergebnisses
oder Nicht-Genügen-Ergebnisses einer
jeden Speicherzelle, die unter der ersten Betriebsbedingung getestet
worden ist, an das erste Register sowie ein Zuführen des Genügen-Ergebnisses
oder des Nicht-Genügen-Ergebnisses
einer jeden Speicherzelle, die unter der zweiten Betriebsbedingung
getestet wurde, an das zweite Register. Weiterhin kann das Verfahren
aufweisen ein Steuern des Zählers
derart, dass es von dem ersten Register einen Datenwert ausgibt,
welcher die akkumulierte Anzahl von Genügen-Ergebnissen oder Nicht-Genügen-Ergebnissen
der Speicherzellen repräsentiert,
die unter der ersten Betriebsbedingung getestet worden sind sowie
ein Steuern des Zählers derart,
dass er von dem zweiten Register einen Datenwert ausgibt, der die
akkumulierte Anzahl von Genügen-Ergebnissen oder
Nicht-Genügen-Ergebnissen
der Speicherzellen ausgibt, die unter der zweiten Betriebsbedingung
getestet worden sind.
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Weiterhin
wird ein Computerprogrammprodukt, welches auf einem computerlesbaren
Speichermedium gespeichert ist, bereitgestellt, welches eingerichtet
ist zum Ausführen
von Anweisungen zum Durchführen
einer Verteilungs-Messung über
ein Speicherarray, welches in einer integrierten Speichereinrichtung
enthalten ist, wobei das Speicherarray mit einem Zähler innerhalb
der integrierten Speichereinrichtung gekoppelt ist, wobei das Computerprogrammprodukt
die oben beschriebenen Verfahrensschritte aufweist.
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Eine
integrierte Speichereinrichtung weist ein Speicherarray mit einer
Mehrzahl von Speicherzellen auf sowie einen Zellen-Decoder, der mit
einer jeden der Speicherzellen gekoppelt ist und eingerichtet ist
zum selektiven Bereitstellen einer vordefinierten Betriebsbedingung
an jede der Speicherzellen. Weiterhin weist die integrierte Speichereinrichtung eine
Mehrzahl von Komparatoren auf, wobei jeder Komparator einen ersten
Eingang aufweist, der mit einer jeweiligen Speicherzelle gekoppelt
ist, einen zweiten Eingang, der zum Empfangen eines vordefinierten
Kriteriums gekoppelt ist sowie einen Ausgang, wobei jeder Komparator
eingerichtet ist zum Vergleichen der Ausgabe der jeweiligen Speicherzelle
mit dem vordefinierten Kriterium und basierend darauf, zum Erzeugen
eines Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnisses.
Weiterhin ist ein Zähler
vorgesehen, der gekoppelt ist zum Empfangen des Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnisses,
wobei der Zähler eingerichtet
ist zum Akkumulieren einer Mehrzahl von Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnisse
zu einer Gesamtzahl von Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnissen
und zum Erzeugen eines Datenwerts, der die Gesamtzahl von Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnissen repräsentiert.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weist das Speicherarray ein nicht-flüchtiges
Speicherarray auf.
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In
einer alternativen Ausführungsform
weist das Speicherarray ein flüchtiges
Speicherarray auf.
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Der
Zähler
kann ein 20 Bit-Register bis 40 Bit-Register sein.
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Weiterhin
kann der Zähler
aufweisen eine Mehrzahl von Registern, wobei jedes der Register eingerichtet
sein kann zum Akkumulieren einer Mehrzahl von Genügen-/Nicht-Genügen-Ergebnissen für eine bestimmte
Betriebsbedingung, unter der eine Mehrzahl von Speicherzellen getestet
wird, wobei jedes der Register ferner eingerichtet ist zum Erzeugen eines
Datenwerts, der die Gesamtzahl von Genügen-/Nicht-Genügen-Ergebnissen repräsentiert.
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Die
Mehrzahl von Registern können
in einer statischen Vielfachzugriffsspeicher-Speichereinrichtung
(Static Random Access Memory, SRAM) innerhalb der integrierten Speichereinrichtung
enthalten sein.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 ein System zum Durchführen von
Verteilungs-Messungen eines Speicherarrays;
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1B eine
Verteilungs-Messung für
Gelöscht-Speicherzellen
und Programmiert-Speicherzellen als eine Funktion der Schwellenspannungen
Vt der Speicherzellen;
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2 ein
vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems, das eingerichtet ist
zum Durchführen von
Hochgeschwindigkeits-Verteilungs-Messungen gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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3 ein
Verfahren zum Durchführen
von Hochgeschwindigkeits-Verteilungs-Messungen gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Aus
Klarheitsgründen
sind, soweit sinnvoll, für
gleiche oder ähnliche
Elemente in den Figuren identische Bezugszeichen verwendet.
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2 zeigt
ein vereinfachtes Blockdiagramm einer integrierten Speichereinrichtung 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Wie
dargestellt weist die Speichereinrichtung 200 einen Zellen-Decoder 210,
ein Speicherzellenarray 220, eine Komparatorbank 230 sowie
einen Zähler 240 auf.
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Der
Zellen-Decoder 210 (in einer spezifischen Ausführungsform
der Erfindung Wortleitungs-Decoder und Bitleitungs-Decoder) ist
derart eingerichtet, dass er die bestimmte Speicherzelle innerhalb
des Speicherarrays 220 auswählt, welche getestet werden
soll, und derart, dass er eine bestimmte Betriebsbedingung (beispielsweise
Vorspannung, etc.) an die ausgewählte
Speicherzelle anlegt. Eine Eingabe/Ausgabe-Einrichtung (E/A-Einrichtung) (beispielsweise
ein Computer) 250 kann zusätzlich verwendet werden zum
Programmieren des Zellen-Decoders 210 zum Auswählen einer
bestimmten Speicherzelle und zum Steuern einer Mess-Quelle 260 zum
Bereitstellen der geeigneten Spannungsversorgungs-Einstellungen für die Speicherzelle. Wenn
die gewünschte
Speicherzelle ausgewählt worden
ist und die Betriebsbedingungen angelegt werden, erzeugt die Speicherzelle
eine Antwort darauf, welche Antwort an den Komparator 230 mittels eines
internen Busses 222 kommuniziert wird.
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Die
Betriebsbedingungen, die an die Speicherzelle angelegt werden, entsprechen
dem gesuchten spezifischen Verteilungs-Parameter, der, in einer spezifischen
Ausführungsform
der Erfindung, die charakteristische Schwellenspannung (Vt) der Speicherzellen innerhalb des Speicherarrays
ist. In diesem Beispiel enthält
die Betriebsbedingung ein Anlegen einer Spannung an den Steueranschluss
einer jeden Speicherzelle. Die Betriebsbedingungen können variiert
werden, beispielsweise 0,5 V bis 7,0 V für Vt,
so dass eine Verteilungs-Abbildung des Speicherzellenarrays als
eine Funktion der angelegten Spannung erhalten wird. Die Fachleute
werden erkennen, dass der Verteilungs-Parameter andere Parameter
ebenfalls enthalten kann, beispielsweise Drain-zu-Source-Strom IDS der Speicherzelle FET. In einer alternativen
Ausführungsform
der Erfindung kann jeder beliebige Parameter verwendet werden, der
einen messbaren, in anderen Worten erfassbaren, Einfluss auf die
Verteilung hat.
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Die
integrierte Speichereinrichtung 200 weist ferner das Speicherarray 220 auf,
welches ein flüchtiges
Speicherarray sein kann und/oder ein nicht-flüchtiges Speicherarray.
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In
einem bestimmten Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist jede Speicherzelle eine Floating Gate-Feldeffekttransistor-Speicherzelle, die üblicherweise
in einem nicht-flüchtigen
Speicher wie beispielsweise einem elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher
(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory, EEPROM) implementiert
ist.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist jede Speicherzelle eine Ladungsfänger-Feldeffekttransistor-Speicherzelle (Charge
Trapping-Feldeffekttransistor-Speicherzelle),
beispielsweise eine Nitrided Nur-Lese-Speicher-Speicherzelle (Nitrided Read
Only Memory, NROM)-Feldeffekttransistor-Speicherzelle,
die ebenfalls typischerweise in einem nicht-flüchtigen Speicher wie beispielsweise einem
elektrisch löschbaren
programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) implementiert ist. Weiterhin
ist anzumerken, dass andere Einrichtungen die Speicherzellen in
alternativen Ausführungsformen
enthalten können.
In einer Ausführungsform der
Erfindung kann jede Art von Speicherzelle verwendet werden, bei
der die Schwellenspannung der jeweiligen Speicherzelle verändert wird.
In einer Ausführungsform
der Erfindung kann ein Phasenänderungs-Speicher (Phase Charge
Memory, PCM) oder ein Conductive Bridging-Vielfachzugriffsspeicher (Conductive
Bridging Random Access Memory, CBRAM) verwendet werden.
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Die
integrierte Speichereinrichtung 200 weist ferner eine Komparatorbank 230 und
einen Zähler 240 auf.
In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die Komparatorbank 230 Erfass-Verstärker (Sense
Amplifier) auf, wobei jeder Erfass-Verstärker einen ersten Anschluss
hat, der mit einer jeweiligen Speicherzelle der Mehrzahl der Speicherzellen
gekoppelt ist und einen zweiten Anschluss, der gekoppelt ist derart,
dass er ein Referenzsignal empfängt. Jeder
Komparator ist eingerichtet zum Vergleichen der gemessenen Antwort
der jeweils an den ersten Anschluss angeschlossenen Speicherzelle
mit einem vordefinierten Kriterium, und basierend darauf, zum Erzeugen
eines Genügen/Nicht-Genügen-Signals, welches
an den Zähler 240 kommuniziert
wird mittels eines internen Busses 232. Während des
Testens ist nur das Genügen/Nicht-Genügen-Signal entsprechend
der ausgewählten
Speicherzelle von Interesse, da die Komparatoren, die mit den nicht
ausgewählten
Speicherzellen gekoppelt sind, deaktiviert sind. In dem vorangegangenen
Ausführungsbeispiel der
Erfindung, in dem das Abbilden der Speicherzellen-Schwellenspannungen
ermittelt werden soll, weist die gemessene Antwort eine Anzeige
hinsichtlich einer Transistor-Leitfähigkeit, beispielsweise den Stromfluss
von dem Drainanschluss zu dem Sourceanschluss auf oder eine Reduktion
in dem Drain-zu-Source-Widerstand
RDS. In einem solchen Fall wird eine gemessene
Antwort wie beispielsweise die Größe des fließenden Stromes oder des Drain-zu-Source-Widerstands
RDS verglichen mit entsprechenden Grundwerten
zum Ermitteln, ob die Zelle in einem Leitfähigkeits-Zustand ist und ein
entsprechendes Genügen/Nicht-Genügen-Signal
wird erzeugt. Wie oben beschrieben wurde können andere Speicherzellen-Antworten
alternativ verwendet werden zum Ermitteln des Speicherzellenbetriebs
hinsichtlich anderer Verteilungs-Parameter.
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Das
von dem Komparator erzeugte Genügen/Nicht-Genügen-Signal
kann als digitales Signal bereitgestellt werden, dass in einem ersten
Zustand ist, wenn der gemessene Verteilungs-Parameter dem Vergleichskriterium genügt (beispielsweise
eine logische "1") oder in einem zweiten
Zustand, wenn der gemessene Verteilungs-Parameter dem Vergleichskriterium
nicht genügt
(beispielsweise eine logische "0"). Alternativ kann
das Genügen/Nicht-Genügen-Signal
ein Einzel-Zustand-Signal sein, wenn die in diesem Zustand (beispielsweise
Genügen
oder Nicht-Genügen)
entsprechende Bedingung von dem Komparator 230 erfasst
wird.
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Der
Zähler 240 empfängt das
Genügen/Nicht-Genügen-Signal
und akkumuliert basierend darauf das Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnis mit einem
zuvor akkumulierten Ergebnis (wenn ein solches vorhanden ist) womit
ein laufender Zähler der
Anzahl von Genügen/Nicht-Genügen-Speicherzellen
gespeichert wird.
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Der
Inhalt des Zählers 240 kann
dann einer Ausgabeeinrichtung 270 zugeführt werden wie beispielsweise
einem Drucker, einem Computer oder einer ähnlichen Einrichtung zum Darstellen
des akkumulierten Genügen/Nicht-Genügen-Zählerstandes.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist die Ausgabeeinrichtung 270 Teil einer
Testeinrichtung.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die Testeinrichtung ferner die Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 250 und/oder
die Mess-Quelle 260 auf, wobei die Verbindung von dem Zähler 240 zu
der Ausgabeeinrichtung 270 und zu der Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 250 in
einer gemeinsamen Schnittstelle integriert sein kann, beispielsweise
einer gemeinsamen Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle.
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In
einer bestimmten Ausführungsform
der Erfindung akkumuliert der Zähler 240 die
gesammelte Anzahl von Genügen-Ergebnissen
der Speicherzelle, indem der Zähler
aufgrund des Empfangs eines Genügen-Ergebnisses
seinen Zählerstand
inkrementiert. Alternativ kann der Zähler eingerichtet sein zum Herunterzählen oder
Dekrementieren des Zählerwertes
von einer vorprogrammierten Anzahl von allen Speicherzellen in dem
Speicherarray aufgrund des Empfangens eines Nicht-Genügen-Ergebnissignals. Es
ist anzumerken, dass das Verfahren zum Kommunizieren eines Datenwerts,
welches repräsentativ
ist für
die Gesamtanzahl von Genügen
oder Nicht-Genügen-Ereignissen
an eine Ausgabeeinrichtung wesentlich zeiteffizienter ist und erheblich
weniger Parallel-Verbindungen benötigt als der herkömmliche Testansatz.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist der Zähler 240 ein
einzelnes Register auf, welches beispielsweise 20 bis 40 Bits enthält zum Speichern
eines Werts, der den akkumulierten Zählerwert von Genügen-Ergebnissen/Nicht-Genügen-Ergebnissen
repräsentiert.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist der Zähler 240 eine
Mehrzahl von anderen Registern auf, welche in einer statischen Vielfachzugriffsspeichereinrichtung
(Static Random Access Memory) enthalten sein können, die in der integrierten
Speichereinrichtung eingebettet sein kann. Eine solche Zählerarchitektur
ist nützlich
zum Speichern eines akkumulierten Zählerwerts bei unterschiedlichen
Betriebsbedingungen, beispielsweise bei unterschiedlichen Arbeitspunkten,
womit vermieden wird, dass ein akkumulierter Zählerwert ausgegeben werden
muss nach dem Beenden einer jeweiligen Betriebsbedingungs-Messung.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung können die Daten des Multi-Register-Zählers komprimiert
oder anderweitig codiert werden, um die Kommunikation des Zählerwerts,
beispielsweise des Übertragungszählerwerts, zu
der Ausgabeeinrichtung 270 weiter zu vereinfachen.
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3 zeigt
ein Verfahren zum Durchführen von
Hochgeschwindigkeits-Verteilungs-Messungen gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Zu
Beginn wird in einem Schritt 310 eine Speicherzelle innerhalb
des Speicherarrays ausgewählt.
Diese Operation wird durchgeführt
in einem bestimmten Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Verwendung des Zellen-Decoders 210 und
der Eingabe-/Ausgabe-Einrichtung 250, die oben beschrieben
wurden.
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In
einem Schritt 320 wird eine Betriebsbedingung an die ausgewählte Speicherzelle
angelegt und die Antwort der Speicherzelle auf die Betriebsbedingung
wird erhalten. In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, bei dem die Verteilung der Schwellenspannungen Vt der Speicherzellen des Speicherarrays zu
ermitteln ist, ist die Betriebsbedingung, die an die Speicherzelle
angelegt wird, das Anlegen einer ausgewählten Gate-Spannung, so dass
ermittelt wird, ob diese ausreichend ist um die Speicherzelle FET
leitfähig
zu schalten. Wie oben beschrieben wurde verändert sich die Schwellenspannung,
die benötigt
ist zum Leitfähig-Schalten
der Speicherzelle abhängig
davon, ob die Speicherzelle in einem Gelöscht-Zustand oder in einem
Programmiert-Zustand ist. Ferner wird der Fachmann erkennen, dass
der bestimmte gesuchte Verteilungs-Parameter bestimmt, welche Betriebsbedingungen
am geeignetesten sind zum Testen dieses jeweiligen Verteilungs-Parameters
und dass unterschiedliche Betriebsbedingungen angewendet werden
können
in einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zum Beobachten eines anderen Verteilungs-Parameters.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist die Mess-Antwort
das Erfassen eines Leitfähigkeits-Zustands
für die
Speicherzelle FET auf, wobei die Leitfähigkeit angibt, dass bzw. ob
die angelegten Gate-Spannung die Schwellenspannung Vt erreicht oder überschreitet.
Die Betriebsbedingungen können in
einem vorgegebenen Spannungsbereich variiert werden, um die Schwellenspannung
einer jeden Speicherzellen zu testen. Wie oben beschrieben wurde
kann die Verteilung anderer Mess-Parameter
in gleicher Weise in alternativen Ausführungsformen der Erfindung
erhalten werden.
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In
Schritt 330 wird ermittelt, ob die gemessene Antwort ein
Genügen
oder ein Nicht-Genügen
eines vordefinierten Kriteriums repräsentiert, wobei ein entsprechendes
Genügen-Ergebnis oder ein Nicht-Genügen-Ergebnis
daraufhin erzeugt wird. Unter Verwendung der vorangegangenen Ausführungsformen als
Beispiel ist das Kriterium das Erfassen eines Drain-zu-Source-Stromflusses
oder ein anderes Anzeichen dafür,
dass die Speicherzelle in einem Leitfähigkeits-Zustand betrieben
wird. Wenn die Betriebsbedingungen derart sind, dass die angelegte Schwellenspannung
bei oder über
der Schwellenspannung der Speicherzelle liegt, wird die Speicherzelle
leiten und es wird angenommen, dass diese Speicherzelle dem Kriterium
genügt.
Getestete Speicherzellen, für
die bei dem angelegten Spannungspegel keine Leitfähigkeit
erfasst wird, weisen eine höhere
Schwellenspannung auf als die angelegte Spannung und werden somit
als Speicherzellen klassifiziert, die dem Kriterium nicht genügen. Natürlich können andere
Kriterien entsprechend anderer Verteilungs-Parameter in alternativen Ausführungsformen
der Erfindung ebenfalls getestet werden. Beispielsweise kann ein
bestimmter Bereich eines Drain-zu-Source-Stroms als ein Verteilungs-Parameter ausgewählt werden,
wobei das vordefinierte Kriterium beispielsweise eingestellt sein
kann als ein μA-Bereich, beispielsweise
ein Bereich von ungefähr 1 μA bis ungefähr 5 μA (in dem
Fall von NROM-Zellen als Speicherzellen) oder in einem nA-Bereich,
beispielsweise in einem Bereich von 1 nA bis ungefähr 5 nA
(in dem Fall von Floating Gate-Speicherzellen als die Speicherzellen).
In einem solchen Fall kann ein Stromsensor oder ein anderer solcher
Schaltkreis angewendet werden zum Überwachen und Übermitteln
des Genügens
oder Nicht-Genügens
eines solchen Kriteriums.
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In
einem Schritt 340 wird dem Zähler 240 das Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnis
zugeführt
und der Zähler 240 ist
eingerichtet zum Akkumulieren der Gesamtzahl von ihm zugeführten Genügen-Ergebnissen
und/oder Nicht-Genügen-Ergebnissen. Wie oben
beschrieben wurde kann das Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnis
eine Anzahl unterschiedlicher Formate aufweisen. Beispielsweise kann
in einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung das Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnis nur ein
Genügen-Ergebnis
enthalten derart, dass ein Nicht-Genügen dem Zähler zur Akkumulation nicht
angegeben wird. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist
das Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnis nur
ein Nicht-Genügen-Ergebnis auf derart,
dass Genügen-Resultate
dem Zähler
nicht mitgeteilt werden. In noch einer anderen Ausführungsform
der Erfindung weist das Genügen/Nicht-Genügen-Ergebnis entweder
eine Genügen-Information
oder eine Nicht-Genügen-Information
auf und der Zähler
ist derart eingerichtet, dass er einen Zähler sowohl für die Gesamtanzahl
von Genügen-Zellen
enthält,
sowohl für
die Zellen, die dem Kriterium genügen als auch für die Zellen,
die dem Kriterium nicht genügen.
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Das
Verfahren wird in Schritt 350 fortgeführt, in dem ermittelt wird,
ob ein nachfolgender Test durchgeführt werden soll oder nicht.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird ermittelt, ob alle Speicherzellen in dem Speicherarray
unter den vorliegenden Betriebsbedingungen getestet worden sind.
Wenn zusätzliche
Speicherzellen noch unter den gegebenen Betriebsbedingungen getestet
werden sollen, wird das Verfahren in Schritt 310 weitergeführt, wobei
eine nachfolgende Speicherzelle ausgewählt wird und die vorliegenden
Betriebsbedingungen an die nachfolgende Speicherzelle angelegt werden,
um eine Mess-Antwort der neu ausgewählten Speicherzelle zu erhalten.
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Wenn
keine Speicherzelle mehr unter den vorgegebenen Betriebsbedingungen
getestet werden soll, wird das Verfahren in Schritt 360 weitergeführt, wobei
der Zähler 240 einen
Datenwert ausgibt, der die akkumulierte Anzahl von Speicherzellen
repräsentiert,
die dem Verteilungs-Kriterium bei den bestimmten Betriebsbedingungen
genügen
und/oder nicht genügen.
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Optional
kann in Schritt 370 ermittelt werden, ob irgendwelche zusätzlichen
Betriebsbedingungen noch getestet werden sollen. Wenn dies der Fall
ist, so wird eine neue Betriebsbedingung in Schritt 380 ausgewählt (beispielsweise
eine erhöhte
oder erniedrigte Gate-Spannung, die an die nächste ausgewählte Speicherzelle
angelegt werden soll) und das Verfahren wird in Schritt 310 fortgeführt, wobei
die Verfahrensschritte 310 bis 360 wiederholt
durchgeführt
werden. Wenn keine zusätzlichen
Betriebsbedingungen zum Testen der Speicherzellen mehr durchgeführt werden
sollen, wird das Verfahren in Schritt 390 beendet.
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Wie
oben beschrieben wurde kann der Zähler 240 eine Mehrzahl
von Registern aufweisen, wobei jedes Register einen akkumulierten
Genügen/Nicht-Genügen-Zählerwert
für eine
unterschiedliche Betriebsbedingung speichert. In einem solchen Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann der Schritt des Ausgebens des Zählerwerts,
welcher in Schritt 360 beschrieben wurde, verzögert werden,
bis der Schritt 370 vollständig durchgeführt wurde,
wenn alle akkumulierten Resultate an die Ausgabeeinrichtung 270 bereitgestellt
werden.
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Wie
dem Fachmann ersichtlich ist können die
beschriebenen Verfahrensschritte 310 bis 380 in Hardware,
Software, Firmware oder eine Kombination dieser Implementierungen
wie gewünscht
implementiert werden. Zusätzlich
können
einige oder alle der beschriebenen Verfahrensschritte implementiert werden
als computerlesbarer Instruktions-Code, der auf einem computerlesbaren
Speichermedium gespeichert ist (entfernbare Platte, flüchtiger
oder nicht-flüchtiger
Speicher, eingebettete Prozessoren, etc.), wobei der Instruktions-Code
eingerichtet ist zum Programmieren eines Computers oder anderer solcher
programmierbarer Einrichtungen zum Durchführen der gewünschten
Funktionen.