DE19746695A1 - Flashspeicher-Prüfsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flashspeicher-Prüfsystem, das Flashspeicher prüft und bewertet, und insbesondere ein Flash­ speicher-Prüfsystem, das die Schreib- und Löschleistung eines Flashspeichers prüft, die Häufigkeiten bzw. Anzahlen erfor­ derlicher Schreib- oder Löschoperationen zählt, bis die Daten für jede Adresse des Flashspeichers erfolgreich eingeschrie­ ben oder gelöscht sind, und die erfaßten Daten verarbeitet und analysiert sowie die Verteilung der Anzahlen im Hinblick auf die physikalischen Stellen im Flashspeicher anzeigt.

Bei einem Flashspeicher oder "Blitzspeicher" handelt es sich um einen nichtflüchtigen IC-Speicher, der zu einer Kate­ gorie von programmierbaren Lesespeichern (PROM) gehört, deren Daten in ihnen neu einschreibbar bzw. überschreibbar sind. Ein Flashspeicher ist dadurch charakterisiert, daß alle Da­ tenbits oder ein Block von Datenbits im Flashspeicher gleich­ zeitig gelöscht oder eingeschrieben werden können (kann). Bei einem Flashspeicher handelt es sich um einen Speicher mit großer Kapazität, dessen Daten mehrmals überschrieben werden können. Ein Flashspeicher hat solche Funktionsmodi wie einen Datenlesemodus, einen Datenschreibmodus (Programmodus), einen Schreibdaten-Überprüfungsmodus (Programmüberprüfungsmodus), einen Löschmodus sowie andere Funktionsmodi.

Das Steuern der Funktion in diesen Modi erfolgt durch Einschreiben eines jedem der Modi entsprechenden spezifischen Befehls in eine Steuerung im Flashspeicher von der externen Quelle durch einen Takt eines Schreibfreigabesignals (WE). Der Flashspeicher hat keinen exklusiven Anschluß zum Ein­ schreiben dieser Befehle und nutzt daher gemeinsam einen Da­ tenanschluß des Speichers zum Einschreiben der Befehle. Das Umschalten zwischen den Daten und dem Befehl erfolgt z. B. durch Ändern einer Spannung einer spezifischen Spannungsver­ sorgung. In dieser Patentschrift wird die Erfindung haupt­ sächlich näher im Hinblick auf die Schreibfunktion erläutert, sie kann jedoch ähnlich auch auf die Löschfunktion des Flash­ speichers Anwendung finden.

Beim Einschreiben von Daten in jede Adresse gelingt auf­ grund des eindeutig bestimmten physikalischen Aufbaus einem Flashspeicher das Datenschreiben nicht unbedingt in einer Schreiboperation. Anstelle dessen müssen mehrere Schreibope­ rationen mehrmals wiederholt werden, bis die Daten erfolg­ reich in der bezeichneten Adresse gespeichert sind. Die zum erfolgreichen Datenschreiben erforderliche Anzahl von Wieder­ holungen (hierin als "Schreibanzahl" bezeichnet) unterschei­ det sich von Adresse zu Adresse, auch wenn die zu prüfenden Flashspeicher (Speicher unter Test, im folgenden "MUT" ge­ nannt) artgleich sind.

Beim Prüfen der Flashspeicher sollte zum Erreichen einer längeren Lebensdauer die Datenschreiboperation nicht für die Adressen wiederholt werden, die bereits erfolgreich mit Daten beschrieben wurden. Bei der Datenschreibprüfung wird der MUT als "qualitativ gut" beurteilt, wenn das Datenschreiben er­ folgreich in den Speicherzellen aller Adressen innerhalb ei­ ner vorbestimmten Anzahl abgeschlossen wurde, z. B. innerhalb von 25 Schreiboperationen.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Flash­ speicher-Systems in der herkömmlichen Technologie. Im allge­ meinen führt ein Speicherprüfsystem Prüfdaten (Schreibdaten), Steuerdaten und Adreßdaten zu einem zu prüfenden Flashspei­ cher, um die Prüfdaten in die festgelegte Adresse des Flash­ speichers einzuschreiben. Anschließend werden die im Flash­ speicher gespeicherten Daten ausgelesen und mit Erwartungsda­ ten verglichen, die gewöhnlich die gleichen wie die Schreib­ daten sind, und die Vergleichsergebnisse werden in einem Aus­ fallanalysespeicher im Hinblick auf jede Adresse des Flash­ speichers zur Ausfallanalyse gespeichert. .

In Fig. 4 weist das Flashspeicher-Prüfsystem eine tech­ nische Arbeitsstation (EWS) 10 und einen Prüfprozessor 11 auf, die mit einer Prüfer-Hardware über einen Prüferbus ver­ bunden sind. Die Prüfer-Hardware weist einen Taktgenerator 12, einen Mustergenerator 13, einen Wellenformatierer 14, ei­ nen Treiber 15, einen Analogvergleicher 16, einen Logikver­ gleicher 17 und einen Ausfallanalysespeicher 18 auf. Ein zu prüfender Flashspeicher (MUT) 5 ist mit dem Treiber 15 und dem Analogvergleicher 16 verbunden.

Die Arbeitsstation EWS 10 funktioniert als Benutzer­ schnittstellensteuerung, während der Prüfprozessor 11 den Ge­ samtbetrieb des Prüfsystems steuert. Auf der Grundlage eines Startbefehls von der EWS 10 beginnt der Prüfprozessor 11 den prüfbetrieb. Das Senden und Empfangen von Steuersignalen oder Datensignalen erfolgt zwischen jeder Einheit über den Prüfer­ bus. Der Taktgenerator 12 erzeugt Taktsignale, die insgesamt die Takte des Prüfsystems bestimmen, und sendet die Taktsi­ gnale zum Mustergenerator 13.

Der Mustergenerator 13 erzeugt ein Steuersignal CS, z. B. ein Signal WE (Schreibfreigabe), ein Prüfmuster-Daten­ signal TPD und ein Adreßsignal ADRS, die zum MUT 5 zu führen sind, sowie ein Erwartungswertmuster, das zum Logikverglei­ cher 17 zu führen ist. Das Adreßsignal ADRS wird auch zum Ausfallanalysespeicher 18 geführt. Der Wellenformatierer 14 wandelt die Wellenformen der Logiksignale vom Mustergenerator 13 in geeignete Wellenformen um, z. B. eine RZ-(Rückkehr-zu- Null-), NRZ-(Nicht-Rückkehr-zu-Null-) oder EOR-(Exklusiv- ODER-)Wellenform. Anschließend übergibt der Wellenformatierer 14 die wellenformatierten Logiksignale zum MUT 5 über den Treiber 15.

Auf diese Weise werden in der Schreiboperation die Prüf­ daten TPD in die durch die Adreßdaten ADRS festgelegte Adres­ se des MUT 5 eingeschrieben, wenn die Steuerdaten CS Schreib­ zyklen anzeigen. In der Leseoperation werden die resultieren­ den Daten in der Adresse des MUT 5 durch Auslesen der Daten darin überprüft. In der Leseoperation zeigen die Steuerdaten CS Lesezyklen an, und die Adreßdaten ADRS legen die Adresse des MUT 5 fest, deren Daten zu überprüfen sind.

Die resultierenden Daten vom MUT 5 werden durch den Ana­ logvergleicher 16 mit Referenzspannungen verglichen, um die Logikpegel der ausgelesenen Daten zu bestimmen. Die Ausgabe des Analogvergleichers 16 wird zum Logikvergleicher 17 ge­ führt, in dem sie mit den Erwartungsdaten vom Mustergenerator 13 verglichen wird. Der Logikvergleicher 17 bestimmt, ob die gespeicherten Daten im MUT 5 logisch mit den Erwartungsdaten übereinstimmen, und die Vergleichsergebnisse werden zum Aus­ fallanalysespeicher 18 gesendet.

Der Ausfallanalysespeicher 18 führt ein Schreibfreigabe- Sperrsignal /WE zum Wellenformatierer 14 für die Adresse des MUT 5, deren gespeicherte Daten mit den Erwartungsdaten über­ einstimmen, wodurch das System daran gehindert wird, die Schreiboperation für die gleiche Adresse künftig zu wiederho­ len. Die Schreiboperation wird für die restlichen Adressen wiederholt, deren Daten nicht mit den Erwartungsdaten über­ einstimmen, bis die gespeicherten Daten mit den Erwartungsda­ ten übereinstimmen oder bis die vorbestimmte maximale Anzahl von Schreiboperationen durchgeführt wurde.

Erreichen während dieses wiederholten Schreib- und Lese­ verfahrens alle Adressen ANNAHME-(Übereinstimmungs-)Ergeb­ nisse, endet das Verfahren durch Senden eines MF-(Überein­ stimmungsflag-)Signals vom Ausfallanalysespeicher 18 zum Mu­ stergenerator 13. Wird alternativ die Schreibprüfung bis zur vorbestimmten maximalen Anzahl wiederholt, endet das Verfah­ ren und geht zur nächsten Prüfung über. Der Ausfallanalyse­ speicher 18 speichert die Ergebnisse der Datenschreibprüfung zur Verwendung in der Ausfallanalysestufe des MUT 5.

Nach Abschluß der vorbestimmten Anzahl von Schreibprü­ fungen für alle Adressen des MUT 5 erfaßt die EWS 10 den In­ halt des Ausfallanalysespeichers 18 über den Prüferbus und den Prüfprozessor 11. Auf der Grundlage der Informationen vom Ausfallanalysespeicher 18, die ausgelesen werden, werden die Ausfallinformationen auf einer Anzeige der Arbeitsstation EWS 10 angezeigt. Wenngleich dies nicht dargestellt ist, werden die Ausfallinformationen z. B. auf einer Punktrasteranzeige für jede Adresse oder jedes Bit gezeigt. Als Beispiel zeigt eine Ausfallabbildung eine Leerstelle für jede zufriedenstel­ lende Adresse sowie ein Zeichen F für jede fehlerhafte Adres­ se des MUT 5.

Fig. 5 ist ein Taktdiagramm zur Erläuterung des Verfah­ rens der Schreibprüfung für den Flashspeicher durch das Spei­ cherprüfsystem von Fig. 4. Fig. 6 ist ein Ablaufplan des Ver­ fahrens der Schreibprüfung. Anhand von Fig. 5 und 6 wird in Kombination mit Fig. 4 nachfolgend das Betriebsverfahren der Schreibprüfung des Flashspeichers näher erläutert. In diesem Beispiel wird der Fall erläutert, in dem der MUT 5 eine Steuerung hat, um die Daten in der festgelegten Adresse des MUT 5 mit den Prüfdaten (Erwartungsdaten) zu vergleichen und ein Ausfallsignal zu erzeugen, wenn beide Daten nicht über­ einstimmen.

Das Taktdiagramm von Fig. 5 zeigt drei Logiksignale zur Übertragung vom Wellenformatierer 14 zum MUT 5. Die Adresse des MUT 5 ist durch das Adreßsignal ADRS von Fig. 5A vom Wel­ lenformatierer 14 definiert. Das Schreibfreigabesignal WE von Fig. 5B wird zum MUT 5 über das Steuersignal CS geführt. Hat das Schreibfreigabesignal WE Tiefpegel, wirkt die Schreibope­ ration des MUT 5. Die Prüfdaten TPD von Fig. 5c werden zum MUT 5 übertragen, um in ihn eingeschrieben zu werden.

Zunächst wird ein Befehlssignal für den Programmein­ stellmodus durch die Prüfmusterdaten TPD gesendet, um den MUT auf den Programmodus (Datenschreibmodus) einzustellen. An­ schließend werden Prüfdaten zum MUT 5 übertragen, um die Prüfdaten in die durch das Adreßsignal ADRS festgelegte Adresse einzuschreiben. Danach wird der Programmüberprüfungs­ modus eingestellt, um die Daten in der festgelegten Adresse zu überprüfen, während die Prüfdaten im Verlauf des Überprü­ fungsmodus beibehalten werden. Die Steuerung im Flashspeicher 5 liest die Daten in der festgelegten Adresse und vergleicht die Daten mit den Prüfdaten, d. h. den Erwartungsdaten. Stim­ men sie nicht überein, wird die Schreiboperation für die Adresse als Ausfall betrachtet, und ein Programmausfallsignal wird vom MUT 5 ausgegeben. Dieses Verfahren wird für alle Adressen des MUT 5 wiederholt.

Fig. 6 ist ein Ablaufplan der zuvor erläuterten Schreib­ prüfung. Wie erwähnt wurde, werden aufgrund des eindeutig be­ stimmten physikalischen Aufbaus eines Flashspeichers in einem Zyklus der Schreibprüfung nicht unbedingt alle Adressen ange­ nommen. Daher wird das Prüfverfahren nach dem ersten Zyklus der Schreibprüfung ähnlich mehrmals wiederholt. Ferner ist es beim Prüfen eines Flashspeichers gewöhnlich erforderlich, die Schreiboperation für die Adressen zu unterbrechen, die beim Einschreiben der Daten bereits erfolgreich waren. Somit wird durch Bezugnahme auf den Ausfallanalysespeicher 18, der die Prüfergebnisse bis zu den letzten Prüfzyklen speichert, das Schreibfreigabe-Sperrsignal /WE zum Wellenformatierer 14 für die Adressen übertragen, die bereits die Schreibprüfung be­ standen haben, so daß verhindert wird, daß das Schreibfreiga­ besignal WE den MUT 5 erreicht.

In Fig. 6 wird nach Start der Schreibprüfung im Schritt S1 NEUVERSUCH (RETRY) auf "1" gesetzt, und im Schritt S2 wird die Adresse ADD auf "0" gesetzt. Danach wird im Schritt S3 bestimmt, ob PROGRAMM, d. h. das Datenschreiben für die erste Adresse des MUT 5, abgeschlossen ist. Bei Nichtabschluß be­ ginnt PROGRAMM (Datenschreiben) im Schritt S4, und im Schritt S5 ÜBERPRÜFEN (VERIFY) werden die Daten in der bezeichneten Adresse mit den Erwartungsdaten verglichen.

Bei bejahender Antwort im Schritt S3, d. h. bei Abschluß des Datenschreibens, wird die Schreibfreigabe WE auf der Grundlage des Schreibfreigabe-Sperrsignals /WE vom Ausfall­ analysespeicher 18 maskiert, um zu verhindern, daß das System die Daten in die gleiche Adresse einschreibt. Danach wird im Schritt S7 bestimmt, ob die betreffende Adresse die maximale Adresse ist. Ist dies nicht der Fall, wird im Schritt S8 die Adressenanzahl um eins erhöht, und das Verfahren kehrt zum Schritt S3 zurück, um das Verfahren in den Schritten S3 bis S7 zu wiederholen.

Ist im Schritt S7 die betreffende Adresse die maximale Adresse, wird im Schritt S9 bestimmt, ob alle Adressen des MUT 5 beim Datenschreiben erfolgreich waren. Liegt kein Er­ folg für alle Adressen vor, wird im Schritt S10 bestimmt, ob die NEUVERSUCH-Anzahl die vorbestimmte maximale Anzahl er­ reicht hat. Bei verneinender Antwort wird im Schritt S11 NEU- VERSUCH um eins erhöht, und das gesamte zuvor beschriebene Verfahren wird wiederholt. Ist die Antwort im Schritt S10 be­ jahend oder waren alle Adressen im MUT beim Datenschreiben im Schritt S7 erfolgreich, liest die Arbeitsstation EWS 10 im Schritt S12 die Daten im Ausfallanalysespeicher 18 und be­ stimmt im Schritt S13, ob alle Daten "ANNAHME" anzeigen. Bei bejahender Antwort wird der MUT 5 als korrektes Bauelement beurteilt, bei Verneinung handelt es sich um ein fehlerhaftes Bauelement.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung läßt sich die Prü­ fung zur Annahme/Rückweisung eines Flashspeichers ausreichend durch das herkömmliche Prüfsystem realisieren. Allerdings ha­ ben Flashspeicher eine begrenzte Lebensdauer, da es sich bei ihnen grundsätzlich um Lesespeicher handelt, die überschreib­ bar sind. Die Häufigkeit, mit der Daten in ihnen überschrie­ ben werden, ist begrenzt, und eine solche Häufigkeit unter­ scheidet sich von Bauelement zu Bauelement. Kann also die An­ zahl möglicher Überschreiboperationen in den Schreib-/Lösch­ zyklen vorhergesagt werden, steigt der Wert eines Flashspei­ chers. Ferner erhöht sich der Wert des Flashspeichers, wenn die Anzahl möglicher Überschreiboperationen gesteigert werden kann.

Im Stand der Technik ist bekanntlich einer der Faktoren, die die Anzahl möglicher Datenüberschreibvorgänge in Flash­ speichern bestimmen, die Gleichmäßigkeit im Herstellungsver­ fahren der Flashspeicher. Zudem korreliert die Gleichmäßig­ keit im Herstellungsverfahren der Flashspeicher mit der An­ zahl der zum erfolgreichen Datenschreiben in Flashspeichern erforderlichen Vorgänge. Die minimale Anzahl der möglichen Schreib-/Löschzyklen läßt sich anhand dieser Gleichmäßigkeit vorhersagen. Ferner wird auf der Grundlage der Gleichmäßig­ keit in der Herstellung davon ausgegangen, daß sich die Le­ bensdauer der Flashspeicher verlängern läßt.

Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein Flashspeicher-Prüfsystem bereitzustellen, das die Anzahl von Schreiboperationen zählen kann, die zum erfolgreichen Ein­ schreiben der Daten in die festgelegte Adresse des Flashspei­ chers erforderlich sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Flashspeicher-Prüfsystem bereitzustellen, das die Anzahl von Schreiboperationen zählen kann, die zum erfolgreichen Ein­ schreiben der Daten in die festgelegte Adresse des Flashspei­ chers erforderlich sind, und die Verteilung dieser Anzahlen relativ zu einem physikalischen Bild des Flashspeichers an­ zeigen kann.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Flashspeicher-Prüfsystem bereitzustellen, das die Gleich­ mäßigkeit des Herstellungsverfahrens der Flashspeicher bewer­ ten und eine Einrichtung zur Verbesserung der Lebensdauer der Flashspeicher bereitstellen kann.

Das Flashspeicher-Prüfsystem der Erfindung mißt die An­ zahl von Schreiboperationen, die zum erfolgreichen Einschrei­ ben der Daten in jede Adresse eines zu prüfenden Flashspei­ chers in einer Wafer- bzw. Scheibenphase oder Chipphase er­ forderlich sind, führt eine Datenverarbeitung durch, um die Verteilungszustände der Anzahlen relativ zu den physikali­ schen Stellen der Adresse anzuzeigen, und führt die Prüfer­ gebnisse zum Herstellungsverfahren zurück, um die Produk­ tionsqualität des Flashspeichers zu verbessern.

Das Flashspeicher-Prüfsystem führt die Prüfdaten zum zu prüfenden Flashspeicher, um die Prüfdaten in die festgelegten Adressen einzuschreiben, und vergleicht die Daten in der festgelegten Adresse mit den Erwartungsdaten, um zu bestim­ men, ob das Einschreiben von Daten in die Adresse abgeschlos­ sen ist. War das Datenschreiben erfolglos, wird die Schreib­ operation wiederholt, bis die Prüfdaten richtig in der Adres­ se gespeichert sind oder die vorbestimmte maximale Anzahl der Schreiboperationen erreicht ist. Die für die Daten erforder­ liche Anzahl wird für jede Adresse aufgezeichnet und relativ zum physikalischen Bild des zu prüfenden Flashspeichers ange­ zeigt.

Das Flashspeicher-Prüfsystem weist auf: einen Verglei­ cher zum Vergleichen der Daten in der festgelegten Adresse des zu prüfenden Flashspeichers mit den Erwartungsdaten und Erzeugen eines Ausfallsignals, wenn beide Daten nicht mitein­ ander übereinstimmen, einen Ausfallzähler zum Zählen der An­ zahl (Schreibanzahl) der erforderlichen Schreiboperationen zum Einschreiben der Daten in die festgelegte Adresse des zu prüfenden Flashspeichers oder ihrem Löschen daraus, einen Ausfallanalysespeicher zum Speichern von Ausfallinformationen vom Vergleicher sowie der Schreibanzahlen vom Ausfallzähler entsprechend jeder Adresse des zu prüfenden Flashspeichers und eine Arbeitsstation zum Verarbeiten der Ausfallinforma­ tionen und der Schreibanzahlen im Ausfallanalysespeicher und Anzeigen der Ergebnisse der Verarbeitung im Hinblick auf ein physikalisches Bild des zu prüfenden Flashspeichers.

Verschiedene Programme und Dateien zur Verarbeitung der Ausfallinformationen und der Schreibanzahl sind in der Ar­ beitsstation vorbereitet. Die Arbeitsstation beinhaltet einen Computer, der eine Ausfallanalyse für die Ausfallinformatio­ nen und die Zählanzahl im Hinblick auf die Adressen des zu prüfenden Flashspeichers durchführt. Die Ergebnisse der Aus­ fallanalyse werden auf der Arbeitsstation mit einem klaren Bild der physikalischen Stellen im zu prüfenden Flashspeicher angezeigt, das von den zu diesen Stellen gehörenden Schreib­ anzahlen begleitet wird.

Eines der Anzeigebilder ist eine Water- bzw. Scheibenab­ bildung, in der die Schreibanzahlen in mehrere Gruppen klas­ sifiziert und im Hinblick auf die physikalischen Stellen der Scheibe angezeigt sind. Durch Einstellen mehrerer Unterschei­ dungsmerkmale der Schreibanzahlen läßt sich die Verteilung der Schreibanzahlen in Zeichen, Mustern oder Farben für jede Adresse, jede Gruppe von Adressen oder jeden Chip auf der Scheibe auf der X- und Y-Achse anzeigen. Dreidimensionale Balkendiagramme können ebenfalls verwendet werden. In einem weiteren Anzeigebild ist die Streuung der Schreibanzahlen in Tabellenformat aufgelistet. Aufgeführt sind maximale, minima­ le und Mittelwerte der Schreibanzahlen für jeden Chip. In ei­ nem weiteren Beispiel für das Anzeigebild wird ein physikali­ sches Bild eines Chips mit jeder Adresse der Speicherzellen im Chip auf der x- und Y-Achse angezeigt, wobei die Schreib­ anzahl für jede Adresse des Chips bereitgestellt wird und auch die maximalen, minimalen und mittleren Anzahlen aufge­ führt sind.

Erfindungsgemäß zählt das Flashspeicher-Prüfsystem die Anzahl der Schreiboperationen, die zum erfolgreich Datenein­ schreiben in jede Adresse des zu prüfenden Flashspeichers er­ forderlich sind, verarbeitet die erfaßten Daten und zeigt die Schreibanzahlen mit dem physikalischen Flashspeicher-Schei­ ben- oder Chipbild in den X- und Y-Koordinaten auf leicht verständliche Weise an. Diese Schreibanzahlverteilung korre­ liert mit der Gleichmäßigkeit im Herstellungsverfahren der Flashspeicher und mit der Lebensdauer der Schreib-/Löschzy­ klen der Flashspeicher. Damit läßt sich die Lebensdauer an­ hand der Prüfergebnisse des Speicherprüfsystems der Erfindung voraussagen und eine solche Lebensdauer der Flashspeicher verbessern.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nach­ stehend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flashspeicher- Prüfsystems,

Fig. 2A bis 2C sind Beispiele für das Anzeigebild auf dem Anzeigebildschirm der Arbeitsstation EWS unter Angabe der Verteilung der Anzahl von Schreiboperationen, die für den zu prüfenden Flashspeicher erfindungsgemäß erforderlich sind,

Fig. 3 ist ein Ablaufplan eines Beispiels für einen Be­ trieb im Flashspeicher-Prüfsystem der Erfindung gemäß Fig. 1,

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Aufbaus des Flashspeicher-Prüfsystems in der herkömmliche Technolo­ gie,

Fig. 5 ist ein Taktdiagramm zur Erläuterung des Verfah­ rens der Schreibprüfung des Flashspeichers im Flashspeicher- Prüfsystem von Fig. 4,

Fig. 6 ist ein Ablaufplan eines Beispiels für einen Be­ trieb im Flashspeicher-Prüfsystem in der herkömmlichen Tech­ nologie von Fig. 4.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel für den Aufbau im Flashspei­ cher-Prüfsystem der Erfindung. In Fig. 1 weist das Flashspei­ cher-Prüfsystem eine technische Arbeitsstation (EWS) 20 mit einem Plattenspeicher DISK 21 mit großer Kapazität und einem Prüfprozessor 11 auf, die beide mit Einer Prüfer-Hardware über einen Prüferbus verbunden sind. Die Prüfer-Hardware weist einen Taktgenerator 12, einen Mustergenerator 13, einen Wellenformatierer 14, einen Treiber 15, einen Analogverglei­ cher 16, einen Logikvergleicher 17, einen Ausfallanalysespei­ cher 18 und einen Ausfallzähler 22 auf. Ein zu prüfender Speicher (MUT) 5 ist mit dem Treiber 15 und dem Analogver­ gleicher 16 verbunden.

Die Arbeitsstation EWS 20 funktioniert als Benutzerkon­ sole, während der Prüfprozessor 11 insgesamt den Betrieb der Gesamtvorrichtung des Prüfsystems steuert. Auf der Grundlage eines Startbefehls von der EWS 20 beginnt der Prüfprozessor 11 den Prüfbetrieb. Das Senden und Empfangen von Steuersigna­ ien oder Datensignalen erfolgt zwischen jeder Einheit über den Prüferbus. Der Taktgenerator 12 erzeugt Taktsignale, die die Gesamttakte des Prüfsystems bestimmten, und sendet die Taktsignale zum Mustergenerator 13.

Der Mustergenerator 13 erzeugt ein Steuersignal CS, z. B. ein Schreibfreigabesignal WE, ein Prüfdatensignal TPD und ein Adreßsignal ADRS, die zum MUT 5 zu führen sind, sowie Erwartungsdaten, die zum Logikvergleicher 17 zu führen sind. Das Adreßsignal ADRS wird auch zum Ausfallanalysespeicher 18 geführt. Der Wellenformatierer 14 wandelt die Wellenformen der Logiksignale vom Mustergenerator 13 in geeignete Wellen­ formen um, z. B. eine RZ-(Rückkehr-zu-Null-), NRZ-(Nicht- Rückkehr-zu-Null-) oder EOR-(Exklusiv-ODER-)Wellenform. An­ schließend übergibt der Wellenformatierer 14 die wellenforma­ tierten Logiksignale zum MUT 5 über den Treiber 15.

Auf diese Weise werden in der Schreiboperation die Prüf­ daten TPD in die durch die Adreßdaten ADRS festgelegte Adres­ se des MUT 5 eingeschrieben, wenn die Steuerdaten CS Schreib­ zyklen anzeigen. In der Leseoperation werden die resultieren­ den Daten in der Adresse des MUT 5 durch Auslesen der Daten darin ausgewertet. Im Lesebetrieb zeigen die Steuerdaten CS Lesezyklen an, und die Adreßdaten ADRS legen die Adresse des MUT fest, dessen Daten zu überprüfen sind.

Die resultierenden Daten vom MUT 5 werden durch den Ana­ logvergleicher 16 mit Referenzspannungen verglichen, um die Logikpegel der ausgelesenen Daten zu bestimmen. Die Ausgabe des Analogvergleichers 16 wird zum Logikvergleicher 17 ge­ führt, in dem sie mit den Erwartungsdaten vom Mustergenerator 13 verglichen wird. Der Logikvergleicher 17 bestimmt, ob die gespeicherten Daten im MUT 5 mit den Erwartungsdaten zusam­ menfallen, und die Vergleichsergebnisse werden zum Ausfall­ analysespeicher 18 gesendet. Im Beispiel von Fig. 1 sendet der Logikvergleicher 18 außerdem ein Auftastsignal zum Aus­ fallzähler 22, wenn die Daten vom MUT nicht mit den Erwar­ tungsdaten übereinstimmen. Dadurch zählt der Ausfallzähler 22 die Anzahl (Schreibanzahl) der für die Adresse des MUT 5 er­ forderlichen Schreiboperationen, bis die Speicherzelle in der Adresse die Prüfdaten erfolgreich speichert.

Der Ausfallanalysespeicher 18 führt ein Schreibfreigabe- Sperrsignal /WE zum Wellenformatierer 14 für die Adresse des MUT 5, dessen gespeicherte Daten mit den Erwartungsdaten übereinstimmen, wodurch das System daran gehindert wird, die Schreibprüfung für die gleiche Adresse weiter zu wiederholen. Die Schreiboperation wird für die übrigen Adressen wieder­ holt, deren Daten nicht mit den Erwartungsdaten übereinstim­ men, bis die Daten mit den Erwartungsdaten übereinstimmen oder bis die vorbestimmte maximale Anzahl von Schreibopera­ tionen durchgeführt wurde.

Erreichen während dieses wiederholten Schreib- und Lese­ verfahrens alle Adressen ANNAHME-(Übereinstimmungs-)Ergebnisse (PASS), endet das Verfahren durch Senden eines MF-(Über­ einstimmungsflag-)Signals vom Ausfallanalysespeicher 18 zum Mustergenerator 13. Wird alternativ die Schreibprüfung bis zur vorbestimmten maximalen Anzahl wiederholt, endet das Ver­ fahren und geht zur nächsten Prüfung über. Der Ausfallanaly­ sespeicher 18 speichert die Ergebnisse der Datenschreibprü­ fung zur Verwendung für die Ausfallanalyse des MUT 5. Außer­ dem speichert der Ausfallanalysespeicher 18 die Anzahl der erforderlichen Schreiboperationen vom Ausfallzähler 22 für jede Adresse des MUT 5.

Wie zuvor erwähnt wurde, zählt der Ausfallzähler 22 die Anzahl (Schreibanzahl) der für jede der Adressen des MUT 5 notwendigen Schreiboperationen. Der Zählbetrieb kann auch durch den Prüfprozessor 11 über ein Software-Verfahren erfol­ gen. Allerdings läßt sich ein schneller Zählbetrieb durch den Ausfallzähler 22 als separate Hardware und nicht als Soft­ ware-Verfahren erreichen. Der Ausfallzähler 22 zählt die An­ zahl von Schreiboperationen, z. B. durch Zählen der Anzahl von Impulsen im Steuersignal CS vom Wellenformatierer 14 wäh­ rend der Zeit eines vom Logikvergleicher 17 zugeführten Auf­ tastsignals. Das Auftastsignal wird abgeschlossen, wenn die Daten in der Adresse mit den Erwartungsdaten übereinstimmen. Das Auftastsignal kann auch abgeschlossen werden, wenn die vorbestimmte maximale Anzahl von Schreiboperationen wieder­ holt wurde.

Außerdem kann das Auftastsignal aus anderen Quellen er­ faßt werden, z. B. vom Mustergenerator 13 oder vom Ausfall­ analysespeicher 18. Wenngleich in Fig. 1 die Zählimpulse vom Wellenformatierer 14 erhalten werden, sind auch andere Anord­ nungen möglich, z. B. eine Zählung des Ausgabesignals des Lo­ gikvergleichers 18 oder der Anzahl von durch den Mustergene­ rator 13 erzeugten "PROGRAM"-Anweisungen. Die vom Zähler 22 gezählten Daten werden im Ausfallanalysespeicher 18 zusammen mit den entsprechenden Adreßdaten des MUT 5 gespeichert.

Nachdem die vorbestimmte Anzahl der Schreibprüfungen für alle Adressen des MUT 5 abgeschlossen ist, erfaßt die EWS 20 den Inhalt des Ausfallanalysespeichers 18 über den Prüferbus und den Prüfprozessor 11. Auf der Grundlage der Informationen vom Ausfallanalysespeicher 18, die ausgelesen werden, werden die Ausfallinformationen sowie die Verteilung der für den MUT 5 erforderlichen Schreibanzahlen auf der Anzeige der EWS 20 angezeigt.

Vor einer Beschreibung der Anzeigebeispiele von Fig. 2 wird das vorstehende Betriebsverfahren anhand des Ablaufplans von Fig. 3 erläutert. Bis das Datenschreiben für jede Adresse erfolgreich abgeschlossen oder die vorbestimmte maximale An­ zahl von Wiederholungen erreicht ist, wird die Schreibopera­ tion wiederholt. Die Anzahl von Schreiboperationen wird durch den Zähler 22 gezählt, und das Ergebnis wird im Ausfallanaly­ sespeicher 18 gespeichert. Anschließend wird die nächste Adresse des MUT 5 festgelegt und die Schreibprüfung fortge­ setzt. Dieses Verfahren läuft für sämtliche Adressen ab.

Zu Beginn der Schreiboperation wird das Adreßsignal im Schritt S20 auf "0" gesetzt, und der Zähler 22 wird im Schritt S21 auf "1" gesetzt. Anschließend beginnt die Schreiboperation im Schritt S22, wobei die Prüfdaten in die bezeichnete Adresse des MUT 5 eingeschrieben werden. Danach werden die in die Adresse eingeschriebenen Daten im Schritt S23 gelesen und im Schritt S24 mit den Prüfdaten (Erwartungs­ daten) verglichen, um zu bestimmen, ob die beiden Daten über­ einstimmen.

Liegt keine Übereinstimmung zwischen den beiden Daten vor, wird im Schritt S25 bestimmt, ob die Zählanzahl im Zäh­ ler 22 die vorbestimmte maximale Anzahl erreicht hat. Ist die Zählanzahl nicht die maximale Anzahl, wird die Zählanzahl mit "1" addiert, und die Schreib- und Überprüfungsoperation in den Schritten S22 bis S24 wird wiederholt. Stimmen die beiden Daten im Schritt S24 überein oder hat die Zählanzahl im Schritt S25 die vorbestimmte maximale Anzahl erreicht, wird im Schritt S27 die Zählanzahl (Schreibanzahl) im Ausfallana­ lysespeicher 18 gespeichert.

Im Schritt S28 wird bestimmt, ob die Adresse des MUT 5 den Maximalwert hat; wenn nicht, wird das Adreßsignal im Schritt S29 um "1" erhöht, während der Zähler 22 im Schritt S21 wieder auf "1" gesetzt wird. Ist im Schritt S28 die der­ zeitige Adresse die maximale Adresse des MUT 5, wird die Schreiboperation abgeschlossen, und das Verfahren von Fig. 3 endet. Danach kann das Ausfallanalyseverfahren beginnen, wo­ bei die Prüfergebnisse im Ausfallanalysespeicher 18 verarbei­ tet und im Hinblick auf jede Adresse des MUT 5 auf einem An­ zeigebildschirm der Arbeitsstation EWS 20 angezeigt werden.

Fig. 2A bis 2C sind Beispiele für das Anzeigebild auf dem Anzeigebildschirm der Arbeitsstation EWS als Darstellung der Schreibanzahlverteilung für die entsprechenden Adressen des zu prüfenden Flashspeichers gemäß der Erfindung. Ist die Prüfung für alle oder einen vorbestimmten Bereich von Adres­ sen abgeschlossen, werden die im Ausfallanalysespeicher 18 gespeicherten resultierenden Daten zum Plattenspeicher DISK 21 mit hoher Kapazität über den Prüferbus übertragen.

Im Plattenspeicher DISK 21 sind mindestens ein oder meh­ rere Datenverarbeitungsprogramme gespeichert, um das Anzeige­ verfahren durchzuführen. Solche Programme weisen auf: ein Programm zur Zustandseinstellung zum Erstellen einer Datei für Zustandsdaten, ein Programm zur Bauelementprüfung zum Er­ stellen einer Datei zur Abbildungsverwaltung und einer Datei für Neuversuchsdaten (Schreibanzahlen), ein Bildumwandlungs­ programm zum Umwandeln der Datei für Neuversuchsdaten in ein Bild, ein Ausgabeprogramm für Neuversuchsabbildungen zum An­ zeigen der Neuversuchsabbildung auf dem Bildschirm und ein Programm zur Informationsanzeige zum Anzeigen der Informatio­ nen in der Datei zur Abbildungsverwaltung und der Datei für Neuversuchsdaten. Vorzugsweise sind im Plattenspeicher DISK 21 auch zusätzliche Programme gespeichert, z. B. ein Berech­ nungsprogramm, um den maximalen, minimalen oder Mittelwert der Schreibanzahlen für mehrere Adressen zu erhalten.

Bei Übertragung der im Ausfallanalysespeicher 18 gespei­ cherten Daten zum Plattenspeicher DISK 21 beginnt die Daten­ verarbeitung unter Steuerung der EWS 20. Zunächst wird eine Datei für Zustandseinstelldaten durch Einleiten des Programms zur Zustandseinstellung erzeugt. Danach werden eine Datei zur Abbildungsverwaltung und eine Datei für Neuversuchsdaten durch Einleiten des Programms zur Bauelementprüfung erzeugt. Das Bildumwandlungsprogramm wird eingeleitet, um die Datei für Neuversuchsdaten in ein Bild umzuwandeln. Das Ausgabepro­ gramm für Neuversuchsabbildungen wird ausgeführt, um die die Schreibanzahl darstellende Neuversuchsabbildung auf dem Bild­ schirm anzuzeigen. Das Programm zur Informationsanzeige star­ tet und zeigt die Informationen in der Datei zur Abbildungs­ verwaltung und der Datei für Neuversuchsdaten in der Neuver­ suchsabbildung an.

Im Beispiel von Fig. 2A ist das Anzeigebild eine Wafer- bzw. Scheibenabbildung, wobei die Schreibanzahlen in mehrere Gruppen klassifiziert und im Hinblick auf die physikalischen Stellen auf der Scheibe angezeigt sind. Durch Einstellen meh­ rerer Unterscheidungsmerkmale der Schreibanzahlen läßt sich die Anzahlverteilung in Zeichen, Mustern oder Farben für jede Adresse, jede Gruppe von Adressen oder jeden Chip auf der Scheibe auf der X- und Y-Achse anzeigen. Dreidimensionale Balkendiagramme können ebenfalls verwendet werden.

Fig. 2B zeigt ein weiteres Beispiel für ein Anzeigebild, wobei die Streuung der Schreibanzahlen in Tabellenformat auf­ geführt ist. Aufgelistet sind der maximale, minimale und Mit­ telwert der Schreibanzahlen für jeden Chip. Fig. 2C zeigt ein anderes Beispiel für das Anzeigebild, wobei ein physikali­ sches Bild eines Chips mit jeder Adresse der Speicherzelle auf dem Chip in der X-Y-Ebene angezeigt ist. In diesem Bei­ spiel ist die Schreibanzahl im Hinblick auf jede Adresse des Chips angezeigt, während auch die maximale, minimale und mittlere Schreibanzahl aufgeführt sind.

Wie zuvor beschrieben wurde, stehen mehrere Anzeigearten zur Verfügung, z. B. mit direkter Darstellung der Schreiban­ zahlen, mit in Muster oder Farben umgewandelter Darstellung der Anzahl oder mit einem zweidimensionalen Balkendiagramm oder dreidimensionalen Balkendiagramm. Zusammenfassend ist es wünschenswert, daß ein solches Anzeigebild klar die Vertei­ lung und Gleichmäßigkeit der Schreibanzahlen darstellt. Auf der Grundlage dieser Verteilung auf der Scheibe oder in den Chips läßt sich die Lebensdauer der Datenschreib-/Löschzyklen eines Flashspeichers vorhersagen und auf dem Anzeigebild­ schirm anzeigen. Aufgrund der gemäß der vorstehenden Be­ schreibung erfaßten Daten kann das Herstellungsverfahren der Flashspeicher so verbessert werden, daß die Schreibanzahlen in den Flashspeichern gleichmäßig werden.

Die vorstehende Ausführungsform erläuterte den Fall, in dem der Ausfallzähler 22 und der Ausfallanalysespeicher 18 gemäß Fig. 1 separate Komponenten sind. Indes sind auch ande­ re Anordnungen möglich, z. B. eine Einrichtung zum direkten Sammeln der Daten im Ausfallanalysespeicher 18 durch den Prüfprozessor 11 o. ä.

Die vorstehende Ausführungsform erläuterte die Vertei­ lungsanalyse für sämtliche Adressen oder den Bereich von Adressen des zu messenden Flashspeichers. Prüfen läßt sich die Schreibanzahlverteilung jedoch auch anhand von Stichpro­ ben der Adressen des zu prüfenden Speichers durch eine vorbe­ stimmte Adreßfolge, so daß die Ausfallanalyse in kurzer Zeit durchgeführt werden kann. Beispielsweise werden für die Prü­ fung Speicherzellen in gleichem Abstand voneinander ausge­ wählt, um einen Verteilungszustand anzuzeigen, ohne auf sämt­ liche Speicherzellen im Flashspeicher zuzugreifen.

Unterscheidet sich in einem solchen Fall eine interne physikalische Anordnung der Adressen des zu prüfenden Spei­ chers von den Adreßkontaktstiften außen oder hat der zu prü­ fende Speicher redundante Speicherzellen als Ersatz für feh­ lerhafte Speicherzellen, kann ein nach dem Stand der Technik bekannter Adreß-Scrambler verwendet werden, um die physikali­ schen Adressen im Speicher zu normalisieren. Zu Beispielen für ein solches Stichprobenverfahren für Adressen gehört die Erzeugung nur geradzahliger Adressen, die Erzeugung von je­ weils jeder zweiten oder 2^N Adressen oder die Erzeugung einer oder mehrerer Adressen in jedem Block von Adressen. Bei die­ sen Stichprobenverfahren wird angenommen, daß eine statisti­ sche Streuung zwischen den innerhalb von mehreren Mikrometern benachbarten Speicherzellen sehr klein ist. Mit dem Stichpro­ benverfahren kann das Datenvolumen stark verringert werden, wodurch sich eine schnelle Verteilungsanalyse durchführen läßt.

Wie zuvor beschrieben wurde, zählt erfindungsgemäß das Flashspeicher-Prüfsystem die Anzahl von Schreiboperationen, die zum erfolgreichen Einschreiben der Daten in jede Adresse des zu prüfenden Flashspeichers erforderlich sind, verarbei­ tet die erfaßten Daten und zeigt die Schreibanzahlen mit dem physikalischen Bild der Scheibe (Wafer) oder des Chips des Flashspeichers in den X- und Y-Koordinaten auf leicht ver­ ständliche Weise an. Diese Verteilung der Schreibanzahlen korreliert mit der Gleichmäßigkeit im Herstellungsverfahren der Flashspeicher und mit der Lebensdauer der Schreib-/Lösch­ zyklen der Flashspeicher. Damit läßt sich die Lebensdauer an­ hand der Prüfergebnisse des Speicherprüfsystems der Erfindung voraus sagen und eine solche Lebensdauer der Flashspeicher verbessern.

Claims (8)

1. Flashspeicher-Prüfsystem zum Prüfen eines Flashspei­ chers, der einen oder mehrere Schreibzyklen zum Ein­ schreiben von Daten in eine festgelegte Adresse oder Lö­ schen daraus erfordert, durch Zuführen von Prüfdaten zu dem zu prüfenden Flashspeicher, um die Prüfdaten in die festgelegte Adresse einzuschreiben, und Vergleichen der Daten in der Adresse mit Erwartungsdaten, um zu bestim­ men, ob ein Datenschreiben oder -löschen für die Adresse abgeschlossen ist, mit:
einem Vergleicher zum Vergleichen der Daten in der fest­ gelegten Adresse des zu prüfenden Flashspeichers mit den Erwartungsdaten und Erzeugen eines Ausfallsignals, wenn die Daten nicht übereinstimmen;
einem Ausfallzähler zum Zählen der Anzahl der Schreibzy­ klen, die zum erfolgreichen Einschreiben der Daten in die festgelegte Adresse des zu prüfenden Flashspeichers oder Löschen daraus erforderlich sind;
einem Ausfallanalysespeicher zum Speichern von Ausfall­ informationen von dem Vergleicher und der Zählanzahlen von dem Ausfallzähler entsprechend jeder Adresse des zu prüfenden Flashspeichers; und
einer Arbeitsstation zum Verarbeiten der Ausfallinforma­ tionen und der Zählanzahlen in den Ausfallanalysespei­ cher und Anzeigen der Ergebnisse der Verarbeitung im Hinblick auf ein physikalisches Bild des zu prüfenden Flashspeichers.

2. Flashspeicher-Prüfsystem nach Anspruch 1, wobei die durch die Arbeitsstation angezeigten Ergebnisse eine Verteilung der Zählanzahlen im Hinblick auf physikali­ sche Stellen von Speicherzellen in dem zu prüfenden Flashspeicher aufweisen.

3. Flashspeicher-Prüfsystem nach Anspruch 2, wobei das phy­ sikalische Bild des zu prüfenden Flashspeichers ein Scheibenbild mit mehreren Flashspeichern oder ein Chip­ bild mit mehreren Speicherzellen zeigt, wobei das physi­ kalische Bild mit den Zählanzahlen relativ zu Stellen auf dem Scheiben- oder Chipbild versehen ist.

4. Flashspeicher-Prüfsystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Verteilung der Zählanzahlen durch die Arbeitsstation mittels Zeichen, Mustern oder Farben in einem zweidimen­ sionalen oder dreidimensionalen Bild veranschaulicht ist.

5. Flashspeicher-Prüfsystem zum Prüfen eines Flashspei­ chers, der einen oder mehrere Schreibzyklen zum Ein­ schreiben von Daten in eine festgelegte Adresse oder Lö­ schen daraus erfordert, durch Zuführen von Prüfdaten zu dem zu prüfenden Flashspeicher, um die Prüfdaten in die festgelegte Adresse einzuschreiben, und Vergleichen der Daten in der Adresse mit Erwartungsdaten, um zu bestim­ men, ob ein Datenschreiben oder -löschen für die Adresse abgeschlossen ist, mit:
einem Taktgenerator zum Erzeugen eines Referenztaktsi­ gnals, das als Taktreferenz für einen Gesamtbetrieb des Flashspeicher-Prüfsystems zu verwenden ist;
einem Mustergenerator zum Erzeugen von dem zu prüfenden Flashspeicher zuzuführenden Prüfdaten, Steuerdaten und Adreßdaten, wobei die Prüfdaten als Erwartungsdaten ver­ wendet werden;
einem Vergleicher zum Vergleichen der Daten in der fest­ gelegten Adresse des zu prüfenden Flashspeichers, die durch die Adreßdaten von dem Mustergenerator festgelegt ist, mit den Erwartungsdaten und Erzeugen eines Ausfall­ signals, wenn die Daten nicht übereinstimmen;
einem Ausfallzähler zum Zählen der Anzahl der Schreib­ operationen, die zum erfolgreichen Einschreiben der Da­ ten in die festgelegte Adresse des zu prüfenden Flash­ speichers oder Löschen daraus erforderlich sind;
einem Ausfallanalysespeicher zum Speichern von Ausfall­ informationen von dem Vergleicher und der Zählanzahlen von dem Ausfallzähler entsprechend jeder Adresse des zu prüfenden Flashspeichers; und
einer Arbeitsstation zum Verarbeiten der Ausfallinforma­ tionen und der Zählanzahlen in dem Ausfallanalysespei­ cher und Anzeigen der Ergebnisse der Verarbeitung im Hinblick auf ein physikalisches Bild des zu prüfenden Flashspeichers.

6. Flashspeicher-Prüfsystem nach Anspruch 5, wobei die durch die Arbeitsstation angezeigten Ergebnisse eine Verteilung der Zählanzahlen im Hinblick auf physikali­ sche Stellen von Speicherzellen in dem zu prüfenden Flashspeicher aufweisen.

7. Flashspeicher-Prüfsystem nach Anspruch 6, wobei das phy­ sikalische Bild des zu prüfender Flashspeichers ein Scheibenbild mit mehreren Flashspeichern oder ein Chip­ bild mit mehreren Speicherzellen zeigt, wobei das physi­ kalische Bild mit den Zählanzahlen relativ zu Stellen auf dem Scheiben- oder Chipbild versehen ist.

8. Flashspeicher-Prüfsystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Verteilung der Zählanzahlen durch die Arbeitsstation mittels Zeichen, Mustern oder Farben in einem zweidimen­ sionalen oder dreidimensionalen Bild veranschaulicht ist.