JP2009272605A - Method of manufacturing non-volatile semiconductor memory - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a screening method that is carried out in short time and at low cost, and to provide a method of manufacturing a non-volatile semiconductor memory using such a screening method. <P>SOLUTION: The method is provided for manufacturing a non-volatile semiconductor memory which has a plurality of memory elements having a control gate and a floating gate. After a plurality of memory elements are formed, an erase voltage stress is applied to a plurality of the memory elements formed on the wafer of the volatile semiconductor memory of a finished final wiring process, then, the inside of the floating gate becomes electrically neutral by irradiating an electromagnetic wave on all the surface of the wafer. Afterward, a protective film without the penetration to an electromagnetic wave is formed on the upper surface, and whether it is good is determined by a wafer test. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、制御ゲートと浮遊ゲートを備えるメモリ素子を複数有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory elements each having a control gate and a floating gate.

図7は、本発明の対象である、制御ゲートと浮遊ゲートを備えるメモリ素子を複数有する不揮発性半導体記憶装置1の一般的な構造を示す平面図であり、X方向に複数延伸する制御ゲート(ワードライン)20と、その上方にY方向に複数延伸する配線層(ビットライン)60を備える。又、配線層60と、図7上では図示していないドレインとがドレインコンタクト40によって電気的に接続されている。尚、図7上では、一部のドレインコンタクト40とワードライン20の間に導電性異物22が形成されている状態が図示されている。この導電性異物22についての説明は後述する。図7では、導電性異物22を表示するために、便宜的に一部のビットライン60を透過して図示している。   FIG. 7 is a plan view showing a general structure of a nonvolatile semiconductor memory device 1 having a plurality of memory elements each having a control gate and a floating gate, which is a subject of the present invention, and a plurality of control gates extending in the X direction ( A word line) 20 and a wiring layer (bit line) 60 extending a plurality of times in the Y direction. Further, the wiring layer 60 and a drain not shown in FIG. 7 are electrically connected by a drain contact 40. In FIG. 7, a state in which the conductive foreign material 22 is formed between some of the drain contacts 40 and the word lines 20 is illustrated. The conductive foreign matter 22 will be described later. In FIG. 7, in order to display the conductive foreign material 22, a part of the bit lines 60 is shown through for convenience.

図8は、図7上におけるa−b線断面図である。図8に示すように、半導体基板4上にPウェル5、ソース・ドレイン26、ゲート酸化膜6、浮遊ゲート10、ONO膜17、制御ゲート20、サイドウォール絶縁膜25、27、ドレインコンタクト40、層間絶縁膜41、及び配線層60を備える。ゲート酸化膜6、浮遊ゲート10、ONO膜17、及び制御ゲート20の積層膜が、ソース・ドレイン26に挟まれた活性領域(Pウェル5)上に形成されており、ドレインコンタクト40を介してドレイン26と配線層60とが電気的に接続される。   8 is a cross-sectional view taken along the line ab in FIG. As shown in FIG. 8, a P well 5, a source / drain 26, a gate oxide film 6, a floating gate 10, an ONO film 17, a control gate 20, sidewall insulating films 25 and 27, a drain contact 40, on a semiconductor substrate 4. An interlayer insulating film 41 and a wiring layer 60 are provided. A stacked film of the gate oxide film 6, the floating gate 10, the ONO film 17, and the control gate 20 is formed on the active region (P well 5) sandwiched between the source / drain 26, and via the drain contact 40. The drain 26 and the wiring layer 60 are electrically connected.

図9は、図7に示す不揮発性半導体記憶装置1の等価回路図である。メモリ素子がマトリクス状に複数配列されており、同一行に存在するメモリ素子の制御ゲートが電気的に接続されてワードライン20を構成する。又、同一列に存在するメモリ素子のドレインが電気的に接続されてビットライン60を構成する。尚、各メモリ素子のソースも電気的に接続され、ソースライン70を構成している。ビットライン60はカラムデコーダ71に接続され、ワードライン20はロウデコーダ72に接続されている。   FIG. 9 is an equivalent circuit diagram of the nonvolatile semiconductor memory device 1 shown in FIG. A plurality of memory elements are arranged in a matrix, and the control gates of the memory elements existing in the same row are electrically connected to form the word line 20. Further, the drains of the memory elements existing in the same column are electrically connected to form the bit line 60. Note that the source of each memory element is also electrically connected to form a source line 70. The bit line 60 is connected to the column decoder 71, and the word line 20 is connected to the row decoder 72.

近年の微細化技術の進展に伴い、ゲート(制御ゲート20、浮遊ゲート10)とドレインコンタクト40の離間距離が縮まっており、これらの間において短絡の発生する蓋然性がある。又、場合によっては製造プロセス時において導電性の異物が装置内部に混入することがあり、かかる異物を介して短絡が発生する蓋然性がある。   With the progress of miniaturization technology in recent years, the distance between the gate (control gate 20, floating gate 10) and the drain contact 40 is shortened, and there is a possibility that a short circuit occurs between them. Further, in some cases, conductive foreign matters may be mixed in the apparatus during the manufacturing process, and there is a possibility that a short circuit occurs through the foreign matters.

図10は、図7上におけるa−c線断面図であり、前記導電性異物が内在している場合を示している。このような導電性異物22の存在によってドレインコンタクト40と制御ゲート20とが短絡すると、制御ゲート20の電位が制御できずメモリ素子に不良状態を招来する。   FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line a-c in FIG. 7 and shows a case where the conductive foreign matter is inherent. When the drain contact 40 and the control gate 20 are short-circuited due to the presence of the conductive foreign material 22, the potential of the control gate 20 cannot be controlled, and a defective state is caused in the memory element.

図11は、図9に示す不揮発性半導体記憶装置1の等価回路図において、一領域に導電性異物22が存在することでドレインコンタクト40と制御ゲート20が短絡している場合について図示したものである。   FIG. 11 shows a case where the drain contact 40 and the control gate 20 are short-circuited due to the presence of the conductive foreign material 22 in one region in the equivalent circuit diagram of the nonvolatile semiconductor memory device 1 shown in FIG. is there.

図11に示すように、導電性異物22によってドレインコンタクト40と制御ゲート20が短絡すると、当該導電性異物22を介して所定のビットライン60とワードライン20が短絡する。この結果、同一ワードライン20上に存在する全メモリ素子、即ち同一行に位置する全メモリ素子が不良となる。   As shown in FIG. 11, when the drain contact 40 and the control gate 20 are short-circuited by the conductive foreign material 22, the predetermined bit line 60 and the word line 20 are short-circuited through the conductive foreign material 22. As a result, all memory devices existing on the same word line 20, that is, all memory devices located in the same row, become defective.

又、サイドウォール絶縁膜25、27が存在することで、図10に示すように導電性異物22が存在していたとしても、ドレインコンタクト40と制御ゲート20とが完全には短絡せず、この結果、出荷選別時には不良状態を認識できず、最終製品使用者が製品を使用中に前記短絡が発生して不具合が初めて顕在化するという事態が起こり得る。   Further, since the side wall insulating films 25 and 27 exist, even if the conductive foreign material 22 exists as shown in FIG. 10, the drain contact 40 and the control gate 20 are not completely short-circuited. As a result, a defective state cannot be recognized at the time of shipping selection, and the short circuit may occur while the final product user is using the product, and a problem may first manifest itself.

又、前述したように、導電性異物以外においても、設計の微細化に伴ってドレインコンタクト40と制御ゲート20間の距離は非常に接近してきているため、コンタクト径、並びにドレインコンタクト40と制御ゲート20のアライメントずれのマージンが減少している。この結果、プロセス時のバラツキによって、ドレインコンタクト40と制御ゲート20間の距離が短絡寸前の状況になりやすくなってきている。かかる場合においても、出荷選別時には不良状態を認識できず、最終製品使用者による製品使用中に初めて短絡が発生して不具合が顕在化する可能性が考えられる。   Further, as described above, since the distance between the drain contact 40 and the control gate 20 has become very close with the miniaturization of the design other than the conductive foreign matter, the contact diameter, the drain contact 40 and the control gate are also reduced. The margin of 20 misalignment is reduced. As a result, due to variations in the process, the distance between the drain contact 40 and the control gate 20 is likely to be on the verge of short-circuiting. Even in such a case, it is possible that the defective state cannot be recognized at the time of shipping selection, and a short circuit may occur for the first time during the use of the product by the user of the final product, thereby causing a problem.

このような不具合を有する製品が市場に流出するのを防止するために、従来、図12に示すフローチャートに基づくスクリーニングが行われている   Conventionally, screening based on the flowchart shown in FIG. 12 has been performed in order to prevent the product having such a defect from flowing into the market.

まず、ウェハ上に複数のメモリ素子を形成した後、最終配線工程を完了させる(ステップ#90)。次に、紫外光に対する透過性を有しない材料の保護膜を表面に形成し、端子部分を開口した後(ステップ#91)、ウェハテストを行う(ステップ#92)。ウェハテストによって、不良品にマーキングを行ったり、電子的な良品マップ情報を得る。   First, after forming a plurality of memory elements on the wafer, the final wiring process is completed (step # 90). Next, a protective film made of a material that does not transmit ultraviolet light is formed on the surface, the terminal portion is opened (step # 91), and then a wafer test is performed (step # 92). A defective product is marked by wafer test, or electronic non-defective product map information is obtained.

次に、ウェハをチップ毎に分割し、ウェハテストで良品判定されたチップのみパッケージ組み立てを行う(ステップ#93)。その後、パッケージ組み立て工程時の不具合の選別のため、プリテストを行って不良チップを取り除く(ステップ#94)。   Next, the wafer is divided into chips, and package assembly is performed only for the chips that are determined to be non-defective by the wafer test (step # 93). Thereafter, in order to sort out defects during the package assembly process, a pre-test is performed to remove defective chips (step # 94).

次に、劣化モードの不良を選別するために、高温・高電界で加速したバーンインを実施する(ステップ#95)。   Next, burn-in accelerated at a high temperature and a high electric field is performed in order to sort out the deterioration mode failure (step # 95).

バーンイン実施後、バーンイン装置を用いて全メモリブロックに順次、テスト電圧を印加する(ステップ#96)。このとき、前記テスト電圧の印加方法としては、ワードライン20に負電圧Vcg、ウェル5に正電圧Vwellを印加することで行う。この時メモリ素子のドレイン26を開放状態とすると、ウェル5とドレイン26で構成されるPN接合は順方向であるため、ドレイン26には、ウェル電圧VwellよりもPN接合のビルトインポテンシャル(拡散電位)分の0.3〜0.6V程度低い電位がかかり、これによって、ワードライン20とドレインコンタクト40の間には、VwellとVcgの電位差からドレイン26とウェル5とのPN接合ビルトインポテンシャル分を引いた電圧のストレスが印加される。このとき、制御ゲート20とドレイン26間に極薄い絶縁膜があった場合には、このストレスにより絶縁破壊が発生する。これによって、その後の出荷テスト(ステップ#97)において不良状態が顕在化するため、市場に流出する前に不良品であることが認識され、市場への不良品の流出を防ぐことが可能となる。そして、出荷テストにおいて良品と判定された製品のみが市場に出荷される(ステップ#98)。   After the burn-in is performed, a test voltage is sequentially applied to all the memory blocks using the burn-in apparatus (step # 96). At this time, the test voltage is applied by applying a negative voltage Vcg to the word line 20 and a positive voltage Vwell to the well 5. At this time, when the drain 26 of the memory element is opened, the PN junction constituted by the well 5 and the drain 26 is in the forward direction, so that the drain 26 has a built-in potential (diffusion potential) of the PN junction rather than the well voltage Vwell. Therefore, a potential of about 0.3 to 0.6 V / min is applied, so that the PN junction built-in potential between the drain 26 and the well 5 is subtracted between the word line 20 and the drain contact 40 from the potential difference between Vwell and Vcg. Voltage stress is applied. At this time, if there is an extremely thin insulating film between the control gate 20 and the drain 26, dielectric breakdown occurs due to this stress. As a result, since a defective state becomes apparent in the subsequent shipping test (step # 97), it is recognized that the product is defective before it flows out to the market, and it is possible to prevent the outflow of defective products to the market. . Only products that are determined to be non-defective products in the shipping test are shipped to the market (step # 98).

一般に、フラッシュメモリの場合、複数のメモリセルに対して一括に消去電圧の印加が可能に構成されている。このため、テスト電圧の印加時間を短縮化すべく、テスト電圧として消去電圧を印加することが通常である。このとき、該消去電圧の印加により、浮遊ゲート10内の電子がウェル5側に抜き取られ、メモリ素子の閾値が低下する(消去状態)。   In general, a flash memory is configured such that an erase voltage can be applied to a plurality of memory cells at once. For this reason, in order to shorten the test voltage application time, it is usual to apply an erase voltage as the test voltage. At this time, by applying the erase voltage, electrons in the floating gate 10 are extracted to the well 5 side, and the threshold value of the memory element is lowered (erased state).

ここで、図9に等価回路として示されるようなフラッシュメモリの場合、消去電圧が過剰に与えられることでメモリ素子の閾値が低くなりすぎると、ドレイン−ソース間が導通してしまう。このような状態の下で書き込みを行うべく書き込み電圧を印加した場合、ドレイン−ソース間に電圧が掛からなくなるために書き込みが不可能となり、ビットライン60全体が不良となる。そこで、消去電圧ストレスを印加する場合、過剰消去とならない短い消去電圧ストレス時間で印加した後に再度書き込み処理を行い、メモリ素子の閾値を上げることで過剰消去状態とならないように常に管理する必要がある。即ち、上記ステップ#96においては、消去電圧ストレスの印加と書き込み動作を繰り返し行う必要がある。   Here, in the case of a flash memory as shown in FIG. 9 as an equivalent circuit, if an erase voltage is excessively applied and the threshold value of the memory element becomes too low, conduction between the drain and the source is made. When a write voltage is applied to perform writing in such a state, no voltage is applied between the drain and the source, so that writing becomes impossible and the entire bit line 60 becomes defective. Therefore, when applying an erasing voltage stress, it is necessary to always manage so that an excessive erasing state is not caused by increasing the threshold value of the memory element by performing a writing process again after applying it with a short erasing voltage stress time that does not cause over-erasing. . That is, in step # 96, it is necessary to repeatedly apply the erase voltage stress and the write operation.

フラッシュメモリに対して書き込みを行うに際しては、ソースを0V(グランド電位)とし、ドレインに高電圧を印加することで、ドレイン近傍にホットエレクトロンを発生させ、同時に、制御ゲート20に正電圧を印加することで、発生したホットエレクトロンを浮遊ゲート10内に注入することによって行う。この際、必要な電流値が多くなるため、多くのメモリ素子に一時に書き込むのが困難である。従って、同時に書き込み可能なメモリ素子の数が限定されることから、消去電圧ストレス印加後に過剰消去を防ぐ為の書き込みを行う手法では、スクリーニングに膨大な時間を必要とする。   When writing to the flash memory, the source is set to 0 V (ground potential), and a high voltage is applied to the drain to generate hot electrons near the drain, and at the same time, a positive voltage is applied to the control gate 20. Thus, the generated hot electrons are injected into the floating gate 10. At this time, since a necessary current value increases, it is difficult to write in many memory elements at a time. Therefore, since the number of memory elements that can be simultaneously written is limited, the method of performing writing for preventing excessive erasure after applying an erasing voltage stress requires a huge amount of time for screening.

スクリーニング時間を短縮化するため、ストレス印加を効率的に行うべく、従来、同時に複数チップのバーンインが可能なチップバーンイン装置が用いられる。しかし、チップバーンイン装置を使用するには、パッケージ組み立て工程を完了している必要がある。このため、スクリーニングによって良否判定が行われた結果、不良であると判定されたチップは、既にパッケージ組み立て工程が完了したチップであり、それまでに掛かったテストコストやパッケージ組み立てコストが無駄となるため、製造コストロスが増大する要因となる。   In order to shorten the screening time, a chip burn-in device capable of simultaneously burning in a plurality of chips has been conventionally used in order to efficiently apply stress. However, in order to use the chip burn-in apparatus, it is necessary to complete the package assembly process. For this reason, the chip determined to be defective as a result of the pass / fail determination by screening is a chip that has already completed the package assembly process, and the test cost and the package assembly cost that have been taken so far are wasted. As a result, the manufacturing cost loss increases.

又、過剰消去状態から回復させる方法として、紫外光を照射する方法があるが、保護膜として、ポリイミド膜やシリコン窒化膜などの紫外光非透過性の膜を用いた場合、紫外光がメモリ素子の浮遊ゲート20まで到達しないため、かかる状況下で紫外光を照射しても過剰消去状態から回復させることができない。特に、最近では、同一パッケージに複数チップを重ねて、単一チップとほぼ同じ大きさになるように組み立てる、いわゆるマルチチップパッケージ(MCP)が多用される傾向にある。このパッケージングを行うに際しては、積層によるキズ防止用の保護膜として、紫外光非透過材料であるポリイミド膜を最上層に膜厚1〜2μm程度形成することが通常行われる。このため、このようなマルチチップパッケージに対しては、紫外光照射によりメモリセルの過剰消去状態からの回復を行う方法を利用することができない。   Further, as a method of recovering from the overerased state, there is a method of irradiating with ultraviolet light. However, when an ultraviolet light non-transmissive film such as a polyimide film or a silicon nitride film is used as a protective film, the ultraviolet light is a memory element. Since the floating gate 20 is not reached, it is impossible to recover from the over-erased state even if the ultraviolet light is irradiated under such a situation. In particular, recently, a so-called multi-chip package (MCP), in which a plurality of chips are stacked in the same package and assembled so as to have almost the same size as a single chip, has been frequently used. When this packaging is performed, a polyimide film, which is an ultraviolet light non-transparent material, is usually formed on the uppermost layer as a protective film for preventing scratches by stacking to a thickness of about 1 to 2 μm. For this reason, for such a multi-chip package, a method for recovering the memory cell from the over-erased state by irradiation with ultraviolet light cannot be used.

その他の従来例として、回路の工夫により、過剰消去の発生に対してウェルに負のバイアス電圧を印加して、メモリセルの閾値を高くした後に、過剰消去セルに書き込みを実施する手法がある(下記特許文献1、2参照)。しかし、この技術を用いても同時に多くのセルに書き込みを行うことはできないため、スクリーニングに要する時間を短縮化させることはできない。   As another conventional example, there is a technique in which a negative bias voltage is applied to the well to increase the threshold value of the memory cell and then the overerased cell is written after the circuit is devised (see FIG. 4). See Patent Documents 1 and 2 below). However, even if this technique is used, it is impossible to write to many cells at the same time, so that the time required for screening cannot be shortened.

特開平8−87892号公報JP-A-8-87892 特開平9−213913号公報JP 9-213913 A

以上のように、従来のテスト方法の場合、過剰消去状態に陥ると以後の書き込み動作にエラーを生じることから、所定のメモリセル単位(ブロック単位)で過剰消去がされていないかを確認しながら行う必要があり、多大な時間を要していた。又、多くのメモリセルに対して一時に紫外光照射を行うことで、短時間で過剰消去状態から復帰させる方法があるが、既に紫外光透過性を有しない保護膜が形成されている状況の下では紫外光照射による過剰状態からの復帰処理を行うことができないという問題があった。   As described above, in the case of the conventional test method, an error occurs in the subsequent write operation when the over-erased state occurs, so it is confirmed whether or not over-erasure is performed in a predetermined memory cell unit (block unit). It had to be done and took a lot of time. In addition, there is a method of recovering from an over-erased state in a short time by irradiating many memory cells with ultraviolet light at a time, but a protective film having no ultraviolet light permeability has already been formed. Below, there was a problem that it was not possible to recover from an excessive state by irradiation with ultraviolet light.

本発明は上記の問題点に鑑み、短時間且つ低コストでの実施が可能なスクリーニング方法を提供し、かかるスクリーニング方法を用いた不揮発性半導体記憶装置の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a screening method that can be performed in a short time and at a low cost, and to provide a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device using such a screening method.

上記目的を達成するための本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、制御ゲートと浮遊ゲートを備えるメモリ素子を複数有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、前記複数のメモリ素子が形成された後、最終配線工程が完了した前記不揮発性半導体記憶装置のウェハ上に形成された複数のメモリ素子に対して、所定のテスト電圧を印加する第1工程と、前記第1工程終了後、前記ウェハ全面に対し電磁波を照射することで前記浮遊ゲート内を電気的に中性な状態にする第2工程と、前記第2工程終了後、前記ウェハ上面に前記電磁波に対する透過性を有しない保護膜を成膜する第3工程と、前記第3工程終了後、ウェハテストによる良否判定を行う第4工程と、を有することを第1の特徴とする。   In order to achieve the above object, a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory elements each having a control gate and a floating gate, and the plurality of memory elements. After the first wiring is formed, a first step of applying a predetermined test voltage to the plurality of memory elements formed on the wafer of the nonvolatile semiconductor memory device in which the final wiring step is completed, and the first step is completed Thereafter, an electromagnetic wave is applied to the entire surface of the wafer to make the floating gate electrically neutral. After the second process is completed, the upper surface of the wafer has transparency to the electromagnetic wave. A first feature is that it includes a third step of forming a protective film that is not to be formed and a fourth step of determining pass / fail by a wafer test after the completion of the third step.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の上記第1の特徴によれば、ウェハテストの実施前の段階で既にテスト電圧の印加処理が完了している。このため、ウェハテスト実施前の段階において、テスト電圧印加によって顕在化する不良状態が確認可能となる。つまり、ウェハテスト段階において、テスト電圧が印加されたことに起因した良否判定を行うことができる。   According to the first feature of the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the test voltage application process has already been completed before the wafer test. For this reason, it is possible to confirm a defective state that becomes apparent when a test voltage is applied before the wafer test is performed. That is, in the wafer test stage, it is possible to perform pass / fail determination due to the application of the test voltage.

このため、ウェハテスト段階で良品と判定されたウェハのみをチップ毎に分割し、パッケージ組み立てを行うことで、パッケージ組み立て完了後に不良品と判定される不良チップ数を減少させることができる。即ち、パッケージ組み立て後に不良状態が顕在化するチップ数が減少し、パッケージ組み立てコストの無駄を防ぐことが可能となる。   For this reason, only the wafer determined to be non-defective in the wafer test stage is divided for each chip and package assembly is performed, so that the number of defective chips determined to be defective after the package assembly is completed can be reduced. That is, the number of chips whose defective state becomes obvious after the assembly of the package is reduced, and the waste of the package assembly cost can be prevented.

又、保護膜を成膜する前に電磁波を照射する構成であるため、テスト電圧が印加されたウェハ上の各メモリ素子の浮遊ゲート内を、一時に電気的に中性な状態にすることができる。このため、特にテスト電圧として消去電圧を用いた場合には、過剰消去状態からの復帰処理を短時間で実施することができるため、全体の処理時間の短縮化が図られる。   In addition, since the electromagnetic wave is irradiated before the protective film is formed, the floating gate of each memory element on the wafer to which the test voltage is applied can be electrically neutralized at a time. it can. For this reason, especially when an erase voltage is used as the test voltage, the recovery process from the over-erased state can be performed in a short time, so that the entire processing time can be shortened.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、上記第1の特徴に加えて、前記テスト電圧が、前記第1工程において、全ての前記メモリ素子に対して、若しくは、複数の前記メモリ素子で構成される一又は複数のメモリブロック内の前記メモリ素子に対して、一時に消去電圧を印加するための電圧であることを第2の特徴とする。   In addition to the first feature, the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention may be configured such that the test voltage is applied to all the memory elements or a plurality of the memory elements in the first step. A second feature is that the voltage is for applying an erase voltage to the memory elements in one or a plurality of memory blocks configured as follows.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の上記第2の特徴によれば、電磁波が照射されることで、消去電圧の印加によって過剰消去状態となったメモリ素子が複数存在していた場合においても、一括で電気的に中性状態に遷移させて過剰消去状態を解消させることができる。このため、個々に過剰消去状態を管理しながら消去電圧の印加を行う必要がなく、全体の処理時間の短縮化が図られる。   According to the second feature of the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, when there are a plurality of memory elements that are overerased by application of an erasing voltage when irradiated with electromagnetic waves. The over-erased state can be eliminated by making a transition to the neutral state collectively. For this reason, it is not necessary to apply the erase voltage while individually managing the overerased state, and the entire processing time can be shortened.

また、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、上記第1または第2の特徴に加えて、前記第1工程において、前記浮遊ゲート下のゲート酸化膜にかかる電圧が時間経過とともに段階的に上昇するように前記テスト電圧の電圧値を段階的に増加させることを第3の特徴とする。   In addition to the first or second feature, the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention has a step in which the voltage applied to the gate oxide film under the floating gate increases with time in the first step. It is a third feature that the voltage value of the test voltage is increased stepwise so as to increase.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の上記第3の特徴によれば、ゲート酸化膜にかかる電界の急激な上昇を防止しながらテスト電圧を印加することができる。これによって、ゲート酸化膜の劣化を防止し、且つ、テスト電圧印加ステップに要する時間の短縮化を図りながら不揮発性半導体記憶装置の不良状態を顕在化させることができる。   According to the third feature of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the test voltage can be applied while preventing a rapid increase in the electric field applied to the gate oxide film. As a result, the deterioration of the gate oxide film can be prevented, and the defective state of the non-volatile semiconductor memory device can be made obvious while shortening the time required for the test voltage application step.

また、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、上記第3の特徴に加えて、前記第1工程における前記テスト電圧は、前記ゲート絶縁膜にかかる電界が当該ゲート絶縁膜の絶縁耐力を超えない範囲内で時間経過とともに電圧値を段階的に上昇させることを第4の特徴とする。   In addition to the third feature, the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention is characterized in that the test voltage in the first step is that the electric field applied to the gate insulating film is determined by the dielectric strength of the gate insulating film. The fourth feature is that the voltage value is increased stepwise with time within a range not exceeding.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の上記第4の特徴によれば、不揮発性半導体記憶装置の信頼性を維持しながら、不揮発性半導体記憶装置の不良状態を顕在化させることができる。   According to the fourth feature of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the defective state of the nonvolatile semiconductor memory device can be made apparent while maintaining the reliability of the nonvolatile semiconductor memory device.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、上記第1の特徴に加えて、前記テスト電圧が所定の第1書き込みパターンを示す第1書き込み電圧であって、前記第1工程において、前記複数のメモリ素子に対して前記第1書き込み電圧を印加し、前記第4工程が、前記複数のメモリ素子に対して前記第1書き込みパターンとは異なる第2書き込みパターンを示す第2書き込み電圧を印加するテストを含むことを第5の特徴とする。   In addition to the first feature, the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention may be configured such that the test voltage is a first write voltage indicating a predetermined first write pattern, and in the first step, The first write voltage is applied to a plurality of memory elements, and the fourth step applies a second write voltage indicating a second write pattern different from the first write pattern to the plurality of memory elements. The fifth feature is to include a test to be performed.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の上記第5の特徴によれば、第1書き込み電圧を印加後に電磁波照射によって複数のメモリ素子の浮遊ゲートを一時に電気的に中性な状態にした後、第1書き込み電圧とは異なる第2書き込み電圧が印加される。即ち、第1書き込み電圧印加後に、全てのメモリ素子の書き込み状態を一時に消去することができる。このため、第1書き込み電圧で規定される第1書き込みパターンに依存して顕在化する不良状態、及び、第2書き込み電圧で規定される第2書き込みパターンに依存して顕在化する不良状態のテストを、短時間で行うことが可能となる。   According to the fifth feature of the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention, the floating gates of the plurality of memory elements are temporarily electrically neutralized by electromagnetic wave irradiation after applying the first write voltage. Thereafter, a second write voltage different from the first write voltage is applied. That is, the write state of all the memory elements can be erased at a time after the first write voltage is applied. Therefore, a test of a defective state that becomes apparent depending on the first write pattern defined by the first write voltage and a failure state that becomes apparent depending on the second write pattern defined by the second write voltage Can be performed in a short time.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、上記第1〜第5の何れか一の特徴に加えて、前記第1工程、及び前記第4工程が、何れも前記ウェハ上面に針を接触させることで、前記針を介して電圧印加を行うことを第6の特徴とする。   In addition to any one of the first to fifth features, the method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention includes the first step and the fourth step in which a needle is placed on the upper surface of the wafer. A sixth feature is that a voltage is applied through the needle by contact.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法は、上記第1〜第6の何れか一の特徴に加えて、前記電磁波が紫外光であることを第7の特徴とする。   The manufacturing method of the nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention has a seventh feature that, in addition to any one of the first to sixth features, the electromagnetic wave is ultraviolet light.

本発明によれば、ウェハテストの実施前の段階で既にテスト電圧の印加処理が完了しているため、ウェハテスト実施前の段階において、テスト電圧印加によって顕在化する不良状態が確認可能となる。このため、ウェハテスト段階で良品と判定されたウェハのみをチップ毎に分割し、パッケージ組み立てを行うことで、パッケージ組み立て完了後に不良品と判定される不良チップ数を減少させることができる。即ち、パッケージ組み立て後に不良状態が顕在化するチップ数が減少し、パッケージ組み立てコストの無駄を防ぐことが可能となる。   According to the present invention, since the test voltage application process has already been completed at the stage before the wafer test is performed, it is possible to confirm the defective state that is manifested by the test voltage application at the stage before the wafer test is performed. For this reason, only the wafer determined to be non-defective in the wafer test stage is divided for each chip and package assembly is performed, so that the number of defective chips determined to be defective after the package assembly is completed can be reduced. That is, the number of chips whose defective state becomes obvious after the assembly of the package is reduced, and the waste of the package assembly cost can be prevented.

加えて、保護膜を成膜する前に電磁波を照射する構成であるため、テスト電圧が印加されたウェハ上の各メモリ素子の浮遊ゲート内を、一時に電気的に中性な状態にすることができる。このため、特にテスト電圧として消去電圧を用いた場合には、過剰消去状態からの復帰処理を短時間で実施することができるため、全体の処理時間の短縮化が図られる。   In addition, because it is configured to irradiate an electromagnetic wave before forming a protective film, the floating gate of each memory element on the wafer to which the test voltage is applied is brought into an electrically neutral state at a time. Can do. For this reason, especially when an erase voltage is used as the test voltage, the recovery process from the over-erased state can be performed in a short time, so that the entire processing time can be shortened.

以下において、本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法(以下、適宜「本発明方法」という)の各実施形態について図面を参照して説明する。尚、本発明方法は、制御ゲートと浮遊ゲートを備えるメモリ素子を複数有する不揮発性半導体記憶装置を製造するに際し、最終配線工程の完了後、市場に出荷するまでの間に行われる良否判定のためのテスト方法に特徴を有するものである。即ち、対象となる不揮発性半導体記憶装置の平面図及び断面図は上述した図7及び図8と同様であり、以下でも同一の構成要素については同一の符号を付して説明する。   Hereinafter, embodiments of a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention (hereinafter referred to as “the method of the present invention” as appropriate) will be described with reference to the drawings. The method according to the present invention is used to determine whether or not the semiconductor memory device having a plurality of memory elements each including a control gate and a floating gate is acceptable after the final wiring process is completed and before it is shipped to the market. The test method has a feature. That is, the plan view and the cross-sectional view of the target nonvolatile semiconductor memory device are the same as those in FIGS. 7 and 8 described above, and the same components will be described with the same reference numerals.

[第1実施形態]
本発明方法の第1実施形態(以下、適宜「本実施形態」という)について説明する。図1は、本実施形態に係る本発明方法の手順を示すフローチャートである。まず、ウェハ上に複数のメモリ素子を形成した後、最終配線工程を完了させる(ステップ#1)。その後、保護膜を形成する前の状態下でテスト電圧を印加する(ステップ#2)。具体的には、テスト電圧として前記消去電圧を印加する。テスト電圧を印加できるよう、設計上の工夫により、接地用端子、制御ゲート20への電圧印加端子、ウェル5への電圧印加端子、印加電圧モード設定端子等の少数の端子からの入力のみでチップ内の全メモリブロックに消去電圧ストレスを印加可能なモードを設けることで、ウェハ状態でも効率的に複数チップへのストレス印加が可能となる。又、この消去電圧印加によって、制御ゲート20とドレインコンタクト40の間の短絡状態を顕在化させることができる。
[First Embodiment]
A first embodiment of the method of the present invention (hereinafter referred to as “this embodiment” as appropriate) will be described. FIG. 1 is a flowchart showing the procedure of the method of the present invention according to this embodiment. First, after forming a plurality of memory elements on the wafer, the final wiring process is completed (step # 1). Thereafter, a test voltage is applied under the state before forming the protective film (step # 2). Specifically, the erase voltage is applied as a test voltage. The chip can be applied only by inputting from a small number of terminals such as a grounding terminal, a voltage application terminal to the control gate 20, a voltage application terminal to the well 5, an application voltage mode setting terminal, etc. By providing a mode in which an erasing voltage stress can be applied to all of the memory blocks, stress can be efficiently applied to a plurality of chips even in a wafer state. In addition, the application of the erase voltage can reveal a short-circuit state between the control gate 20 and the drain contact 40.

尚、ステップ#2におけるテスト電圧(消去電圧)ストレスの印加方法としては、ワードライン20に負電圧、ウェル5又はドレイン26(ドレインコンタクト40)に正電圧を夫々印加することで行うものとすることができる。正電圧をウェル5に印加する方法の方が、チップ全体にストレス印加を行うための回路設計が容易となるという観点からは好ましいが、本発明方法は、ステップ#2に係るストレス印加方法に限定されるものではない。   Note that the test voltage (erase voltage) stress is applied in step # 2 by applying a negative voltage to the word line 20 and a positive voltage to the well 5 or the drain 26 (drain contact 40). Can do. The method of applying a positive voltage to the well 5 is preferable from the viewpoint of easy circuit design for applying stress to the entire chip, but the method of the present invention is limited to the stress application method according to step # 2. Is not to be done.

尚、ステップ#2に係る電圧ストレス印加は、後述するステップ#4に係る保護膜形成前に行われるため、例えば保護膜形成前のパッド上面に針を接触させた状態で行われる。   The voltage stress application according to step # 2 is performed before the formation of a protective film according to step # 4, which will be described later.

テスト電圧(消去電圧)ストレス印加後、ウェハ状態で紫外光照射を行う(ステップ#3)。消去電圧の印加によって、メモリ素子に対して過剰消去状態が招来している可能性があるが、ウェハ状態で紫外光照射を行うことで、全てのメモリセルの浮遊ゲート10内を電気的に中性な状態(初期状態)に戻すことができ、過剰消去状態が解消できる。尚、本ステップ#3は、照射することで浮遊ゲート10内を電気的に中性にすることのできる電磁波であれば紫外光以外の照射処理でも構わない。   After applying a test voltage (erase voltage) stress, ultraviolet light irradiation is performed in a wafer state (step # 3). Although there is a possibility that an overerased state is induced in the memory element due to the application of the erasing voltage, the inside of the floating gates 10 of all the memory cells is electrically centered by irradiating ultraviolet light in the wafer state. It is possible to return to a neutral state (initial state), and the overerased state can be eliminated. Note that this step # 3 may be an irradiation process other than ultraviolet light as long as it is an electromagnetic wave that can electrically neutralize the floating gate 10 by irradiation.

その後、ポリイミド膜等の紫外光透過性を有しない保護膜を形成した後、接続端子部をフォトレジスト塗布、露光、現像、ドライエッチ、ウェットエッチなどの既知の方法を用いて開口する(ステップ#4)。   Then, after forming a protective film having no ultraviolet light transparency such as a polyimide film, the connection terminal portion is opened using a known method such as photoresist coating, exposure, development, dry etching, wet etching (step #). 4).

その後、ウェハテストを行い良品を選別する(ステップ#5)。このとき、ステップ#2に係るテスト電圧印加によって制御ゲート20−ドレインコンタクト40間に短絡が生じているか否かについても判定され、良否選別が行われる。ステップ#5に係るウェハテストは、例えば保護膜が形成された後のパッド上面に針を接触させた状態で行われる。この場合、保護膜形成前後に夫々パッド上面に針を接触させた状態で電圧印加が行われることとなる。   Thereafter, a wafer test is performed to select non-defective products (step # 5). At this time, it is also determined whether or not a short circuit has occurred between the control gate 20 and the drain contact 40 due to the application of the test voltage according to Step # 2, and the pass / fail selection is performed. The wafer test according to Step # 5 is performed, for example, in a state where the needle is in contact with the upper surface of the pad after the protective film is formed. In this case, voltage application is performed with the needle in contact with the upper surface of the pad before and after the formation of the protective film.

次に、ウェハをチップ毎に分割し、ステップ#5に係るウェハテストにおいて良品と判定されたウェハのチップのみパッケージ組み立てを行う(ステップ#6)。   Next, the wafer is divided into chips, and package assembly is performed only on the wafer chips determined to be non-defective in the wafer test according to Step # 5 (Step # 6).

次に、パッケージ組み立て工程の不具合選別の為、バーンイン前にプリテストを実施し、不良チップを取り除く(ステップ#7)。その後、劣化モードの不良を選別する為に、高温、高電界で加速したバーンインを実施する(ステップ#8)。バーンイン後に出荷テストを行って良否判定を行い(ステップ#9)、良品のみを出荷する(ステップ#10)。   Next, in order to select defects in the package assembly process, a pretest is performed before burn-in to remove defective chips (step # 7). Thereafter, burn-in accelerated at a high temperature and a high electric field is performed in order to select a failure in the deterioration mode (step # 8). After the burn-in, a shipping test is performed to determine pass / fail (step # 9), and only non-defective products are shipped (step # 10).

本実施形態では、ステップ#5に係るウェハテストの段階で制御ゲート20−ドレインコンタクト40間の短絡モード不良の選別が既に完了しているため、ステップ#9に係る出荷テストでの不良チップ数は減少する。即ち、ステップ#6に係るパッケージ組み立ては、あくまでステップ#5において短絡モード不良が生じていないチップのみについてパッケージ組み立てを行う構成であるため、図12に示す従来方法と比較して、パッケージ組み立て後に不良状態が顕在化するチップ数が減少し、パッケージ組み立てコストの無駄を防ぐことが可能となる。   In this embodiment, since the selection of the short-circuit mode failure between the control gate 20 and the drain contact 40 has already been completed at the stage of the wafer test related to Step # 5, the number of defective chips in the shipping test related to Step # 9 is Decrease. That is, the package assembly according to step # 6 is a configuration in which the package assembly is performed only for the chip in which the short-circuit mode failure does not occur in step # 5. It is possible to reduce the number of chips whose state becomes obvious and prevent waste of package assembly costs.

又、本実施形態の方法では、保護膜を形成する前に紫外光照射を行う構成であるため、ウェハ全体のメモリセルに対して過剰消去状態からの復帰を一時に行うことができる。このため、所定のメモリセル単位又はブロック単位毎に書き込み動作を行いながら過剰消去状態でないことの確認をする方法と比較して、処理時間を大きく短縮化することができる。   In addition, since the method of this embodiment is configured to irradiate the ultraviolet light before forming the protective film, the memory cells of the entire wafer can be temporarily recovered from the over-erased state. For this reason, the processing time can be greatly shortened as compared with the method of confirming that the memory cell is not over-erased while performing the write operation for each predetermined memory cell unit or block unit.

[第2実施形態]
本発明方法の第2実施形態(以下、適宜「本実施形態」という)について説明する。なお、本実施形態は、第1実施形態におけるテスト電圧印加(ステップ#2)の方法に特徴を有するものであって、他のステップ(ステップ#3〜#10)については第1実施形態と同一である。以下では、第1実施形態と異なる部分のみ説明する。
[Second Embodiment]
A second embodiment of the method of the present invention (hereinafter referred to as “this embodiment” as appropriate) will be described. This embodiment is characterized by the test voltage application method (step # 2) in the first embodiment, and the other steps (steps # 3 to # 10) are the same as those in the first embodiment. It is. Below, only a different part from 1st Embodiment is demonstrated.

テスト電圧(消去電圧)印加ステップ(ステップ#2)は、特に制御ゲート20とドレインコンタクト40の間の短絡状態を顕在化させることを目的としている。しかしながら、その印加方法によっては、ゲート酸化膜6に過剰なストレスがかかり、当該ゲート酸化膜6を劣化させる場合も考えられる。ゲート酸化膜6の劣化はメモリセル(フラッシュセル)の信頼性の低下を引き起こすため、ゲート酸化膜6を劣化させないような条件下でテスト電圧を印加することが望ましい。   The test voltage (erase voltage) application step (step # 2) is intended to make the short-circuit state between the control gate 20 and the drain contact 40 particularly obvious. However, depending on the application method, excessive stress may be applied to the gate oxide film 6 to deteriorate the gate oxide film 6. Since the deterioration of the gate oxide film 6 causes a decrease in the reliability of the memory cell (flash cell), it is desirable to apply a test voltage under conditions that do not deteriorate the gate oxide film 6.

一方でゲート酸化膜6の劣化を回避するべく、テスト電圧の電圧値を下げると、短絡状態を顕在化させるというステップ#2の目的を達成させるためには、長い印加時間が必要とされる。この結果、ステップ#1終了後、ステップ#10まで終了させるのに必要な時間が長くなってしまう。このことを図2を参照して説明する。   On the other hand, when the voltage value of the test voltage is lowered in order to avoid the deterioration of the gate oxide film 6, a long application time is required to achieve the purpose of Step # 2 in which the short-circuit state becomes apparent. As a result, after step # 1, the time required to finish up to step # 10 becomes longer. This will be described with reference to FIG.

図2は、テスト電圧の印加時間〔sec〕とフラッシュメモリセルの閾値電圧Vt〔mV〕との関係を示すグラフである。テスト電圧の印加方法は、ワードライン(制御ゲート)20に負電圧、ウェル5に正電圧をかけることで行う。これによって、浮遊ゲート10とウェル4間に電位差を生じさせ、ゲート酸化膜6を介して浮遊ゲート10からウェル4に電子が引き抜かれる。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the test voltage application time [sec] and the threshold voltage Vt [mV] of the flash memory cell. The test voltage is applied by applying a negative voltage to the word line (control gate) 20 and a positive voltage to the well 5. As a result, a potential difference is generated between the floating gate 10 and the well 4, and electrons are extracted from the floating gate 10 to the well 4 through the gate oxide film 6.

ここで、図2では、制御ゲート20とウェル5間の電位差Vcg_sub毎に、テスト電圧の印加時間とフラッシュメモリセルの閾値電圧Vtとの関係を示している。これによると、一定のVcg_subの下では、印加時間が長くなるにつれ、閾値電圧Vtが低下していくことが分かる。また、Vcg_subを上げると、同一印加時間の下では閾値電圧Vtが低くなり、このことは、消去速度が速いことを表している。なお、Vcg_subを上げると、制御ゲート20とドレインコンタクト40間の電位差が大きくなる。このとき、制御ゲート20とドレインコンタクト40間に不良状態が存在したときは絶縁破壊を生じさせやすく、これによって不良状態を顕在化させることができ、スクリーニングの効果が上がる。   Here, FIG. 2 shows the relationship between the test voltage application time and the threshold voltage Vt of the flash memory cell for each potential difference Vcg_sub between the control gate 20 and the well 5. According to this, it can be seen that under a certain Vcg_sub, the threshold voltage Vt decreases as the application time increases. Further, when Vcg_sub is increased, the threshold voltage Vt is decreased under the same application time, which indicates that the erase speed is high. If Vcg_sub is increased, the potential difference between the control gate 20 and the drain contact 40 increases. At this time, if a defective state exists between the control gate 20 and the drain contact 40, it is easy to cause a dielectric breakdown, whereby the defective state can be made apparent, and the screening effect is improved.

しかしながら、Vcg_subを上げると、ゲート酸化膜6にかかる電界Eoxが高くなる。このことを図3を参照して説明する。   However, when Vcg_sub is increased, the electric field Eox applied to the gate oxide film 6 increases. This will be described with reference to FIG.

図3は閾値電圧と電界Eoxの関係を、制御ゲート20とウェル5間の電位差Vcg_sub毎に示したグラフである。図3によれば、Vt=3000〔mV〕の状態でVcg_subとして16.5Vを印加すると、ゲート酸化膜6にかかる電界Eoxが、ゲート酸化膜の絶縁耐力を示す約12MV/cmを超えてしまう。電界Eoxが高いと、その電気的ストレスによりトンネル酸化膜中や界面に電荷トラップ準位が発生し、その電荷トラップ準位を介してフローティングゲートから電子がリークする事により電荷保持特性が劣化し易くなりフラッシュセルの信頼性を低下させる。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the threshold voltage and the electric field Eox for each potential difference Vcg_sub between the control gate 20 and the well 5. According to FIG. 3, when 16.5 V is applied as Vcg_sub in the state of Vt = 3000 [mV], the electric field Eox applied to the gate oxide film 6 exceeds about 12 MV / cm indicating the dielectric strength of the gate oxide film. . When the electric field Eox is high, a charge trap level is generated in the tunnel oxide film or at the interface due to the electrical stress, and electrons are likely to leak from the floating gate via the charge trap level, so that the charge retention characteristics are likely to deteriorate. This reduces the reliability of the flash cell.

逆にVcg_subをさげると、ゲート酸化膜6にかかる電界Eoxを低くすることはできるが、セルの制御ゲート20とドレインコンタクト40間の電位差も小さくなるので、絶縁破壊を生じさせるのに長い時間がかかる。   Conversely, if Vcg_sub is reduced, the electric field Eox applied to the gate oxide film 6 can be lowered, but the potential difference between the control gate 20 and the drain contact 40 of the cell is also reduced, so that it takes a long time to cause dielectric breakdown. Take it.

本実施形態では、ステップ#2において、電圧値を段階的に上げながらテスト電圧を印加する点に特徴がある。一例としては、まず第1段階として制御ゲート20とウェル5間に13.5Vのテスト電圧を20秒間印加し、次に第2段階として14.5Vのテスト電圧を20秒間印加する。その後さらに、第3段階として15.5Vのテスト電圧を20秒間印加し、その後第4段階として15.5Vのテスト電圧を20秒間印加する。このような方法でテスト電圧を印加したときの印加時間と閾値電圧の関係を図4に、閾値電圧と電界Eoxの関係を図5に示す。   The present embodiment is characterized in that, in step # 2, the test voltage is applied while increasing the voltage value stepwise. As an example, first, a test voltage of 13.5 V is applied for 20 seconds between the control gate 20 and the well 5 as a first stage, and then a test voltage of 14.5 V is applied for 20 seconds as a second stage. Thereafter, a test voltage of 15.5 V is applied for 20 seconds as a third stage, and then a test voltage of 15.5 V is applied for 20 seconds as a fourth stage. FIG. 4 shows the relationship between the application time and the threshold voltage when the test voltage is applied by such a method, and FIG. 5 shows the relationship between the threshold voltage and the electric field Eox.

このような方法でテスト電圧を印加したとき、閾値電圧Vtは、図4内における矢印に示されるように減少する。このとき、ゲート酸化膜6にかかる電界Eoxは、図5内における矢印にそって変化する。   When the test voltage is applied in this way, the threshold voltage Vt decreases as shown by the arrow in FIG. At this time, the electric field Eox applied to the gate oxide film 6 changes along the arrow in FIG.

図4及び図5を参照すれば、ゲート酸化膜6にかかる電界Eoxを10.2MV/cm以下に確保しながら、閾値電圧Vtを負電圧の範囲まで低下させることができる。すなわち、ステップ#2において、初期においては制御ゲート20とウェル5間の印加電圧を低電圧とし、段階的にこの電圧値を上昇させることで、ゲート酸化膜6にかかる電界Eoxの急激な上昇を防止しながらテスト電圧を印加することができる。これによって、ゲート酸化膜6の劣化を防止し、且つ、テスト電圧印加ステップに要する時間の短縮化を図りながら、制御ゲート20とドレインコンタクト40間の不良状態を顕在化させることができる。   Referring to FIGS. 4 and 5, the threshold voltage Vt can be lowered to a negative voltage range while ensuring the electric field Eox applied to the gate oxide film 6 at 10.2 MV / cm or less. That is, in step # 2, initially, the voltage applied between the control gate 20 and the well 5 is set to a low voltage, and the voltage value is increased step by step, whereby the electric field Eox applied to the gate oxide film 6 is rapidly increased. Test voltage can be applied while preventing. As a result, the failure state between the control gate 20 and the drain contact 40 can be made obvious while preventing the gate oxide film 6 from being deteriorated and shortening the time required for the test voltage application step.

なお、ステップ#3以後の各ステップについては、第1実施形態と共通するため説明を省略する。   In addition, since each step after step # 3 is common to the first embodiment, the description thereof is omitted.

[第3実施形態]
本発明方法の第3実施形態(以下、適宜「本実施形態」という)について説明する。図6は、本実施形態に係る本発明方法の手順を示すフローチャートである。尚、図1と同一の処理を行う工程においては、同一のステップ番号を付して詳細な説明を割愛する。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the method of the present invention (hereinafter referred to as “this embodiment” as appropriate) will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the procedure of the method of the present invention according to this embodiment. In the process of performing the same process as in FIG. 1, the same step number is assigned and a detailed description is omitted.

尚、本実施形態は、書き込みパターンに依存して発生する不良を顕在化させ、良品のみを選別する場合を想定したものである。   In the present embodiment, it is assumed that a defect that occurs depending on the writing pattern becomes obvious and only non-defective products are selected.

本実施形態では、最終配線工程の完了後(ステップ#1)、所定の第1書き込みパターンを示す書き込み電圧を印加する(ステップ#11)。第1書き込みパターンとしては、例えば「10101010」を採用する。このステップ#11によって、パターン「10101010」が書き込まれることで発生する不良が顕在化する。具体的には、例えばビットライン60に書き込み用の正電圧を1ラインおきに印加することで、同一ワードライン20上のメモリセルに対して1メモリセルおきに「0」書き込みを行うことで、前記第1書き込みパターンの書き込みが行われる。同様の書き込みをワードライン20に対して1ラインおきに行うことで、1ラインおきに「10101010」の書き込みが行われる。このとき、「10101010」のパターンに依存した不良が存在する場合には、当該不良が顕在化する。   In the present embodiment, after the final wiring process is completed (step # 1), a write voltage indicating a predetermined first write pattern is applied (step # 11). For example, “10101010” is adopted as the first writing pattern. By this step # 11, a defect that occurs when the pattern “10101010” is written becomes obvious. Specifically, for example, by applying a positive voltage for writing to the bit line 60 every other line, writing “0” to every other memory cell on the same word line 20, Writing of the first write pattern is performed. By performing the same writing every other line with respect to the word line 20, "10101010" is written every other line. At this time, if there is a defect depending on the pattern “10101010”, the defect becomes obvious.

次に、ウェハ全体に紫外光照射を行う(ステップ#12)。この紫外光照射によって、書き込まれた情報(上記例では「10101010」)が消去される。その後、保護膜の形成を行った後(ステップ#4)、ウェハテストを行って良品選別を行う(ステップ#5)。このウェハテストでは、第1書き込みパターンとは異なる第2書き込みパターンを示す書き込み電圧を印加するテストについても行われる(ステップ#13)。例えば、第2書き込みパターンとしては「01010101」を採用する。具体的には、ステップ#11において書き込まれなかったメモリセルに対して書き込みを行うように電圧印加を行う。ステップ#13によって、パターン「10101010」が書き込まれることで発生する不良が顕在化するため、ステップ#5に係るウェハテストでは、第1及び第2書き込みパターンで顕在化した不良品を検出し、良品のみを選別することができる。即ち、ステップ#11及び#13において、ワードライン20と近接するビットライン60間の短絡、隣接ワードライン20同士の短絡、隣接ビットライン60同士の短絡等の不良が顕在化するため、かかる不良状態が顕在化された製品については、ステップ#5において不良品と判断される結果、市場に供給されることがない。   Next, the entire wafer is irradiated with ultraviolet light (step # 12). The written information (“10101010” in the above example) is erased by this ultraviolet light irradiation. Thereafter, after forming a protective film (step # 4), a wafer test is performed to select non-defective products (step # 5). In this wafer test, a test for applying a write voltage indicating a second write pattern different from the first write pattern is also performed (step # 13). For example, “01010101” is adopted as the second write pattern. Specifically, a voltage is applied so that writing is performed on the memory cell that has not been written in step # 11. In step # 13, a defect generated by writing the pattern “10101010” becomes obvious. Therefore, in the wafer test according to step # 5, a defective product that has become apparent in the first and second write patterns is detected, and a good product is detected. Only can be sorted out. That is, in steps # 11 and # 13, defects such as a short circuit between the bit lines 60 adjacent to the word line 20, a short circuit between the adjacent word lines 20, and a short circuit between the adjacent bit lines 60 become obvious. As a result of being determined as a defective product in step # 5, the product in which is made apparent is not supplied to the market.

その後は、第1実施形態と同様、パッケージ組み立て(ステップ#6)、プリテスト(ステップ#7)、バーンイン(ステップ#8)、出荷テスト(ステップ#9)の各工程を経て、出荷を行う(ステップ#10)。   Thereafter, as in the first embodiment, the package assembly (step # 6), pre-test (step # 7), burn-in (step # 8), and shipping test (step # 9) are performed through the shipment (step # 9). # 10).

異なる複数の書き込みパターンに対する書き込みテストを行うに際しては、一の書き込みパターンの書き込みを行った後に消去処理を行って、異なる他の書き込みパターンの書き込みを行う必要がある。本実施形態では、第1書き込みパターンを書き込んだ後、紫外光照射で全メモリセルに対して一時に消去処理を行ってから第2書き込みパターンの書き込みを行うため、消去処理に要する時間を短縮化でき、全体のテスト時間の短縮化が図れる。本実施形態に係る本発明方法において、第1及び第2書き込みパターンそのものに影響を受けないことは自明である。   When performing a writing test for a plurality of different writing patterns, it is necessary to perform erasing processing after writing one writing pattern and writing another different writing pattern. In this embodiment, since the first write pattern is written and then the second write pattern is written after the erase process is performed on all the memory cells at once by irradiation with ultraviolet light, the time required for the erase process is shortened. And the overall test time can be shortened. In the method of the present invention according to this embodiment, it is obvious that the first and second write patterns themselves are not affected.

尚、第1実施形態におけるステップ#1〜#3の各工程の後、ステップ#11〜#13を行う構成としても良い。これにより、制御ゲート20−ドレインコンタクト40間の短絡モード不良の選別と、第1及び第2書き込みパターンに依存した書き込み不良の選別とを行うことができる。   In addition, it is good also as a structure which performs step # 11-# 13 after each process of step # 1-# 3 in 1st Embodiment. As a result, it is possible to select a short-circuit mode failure between the control gate 20 and the drain contact 40 and to select a write failure depending on the first and second write patterns.

本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の第1実施形態に係る手順を示すフローチャート1 is a flowchart showing a procedure according to a first embodiment of a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. テスト電圧の印加時間と閾値電圧の関係を示すグラフGraph showing the relationship between test voltage application time and threshold voltage 閾値電圧とゲート酸化膜にかかる電界の関係を示すグラフGraph showing relationship between threshold voltage and electric field applied to gate oxide film 第2実施形態の方法を用いてテスト電圧を印加したときのテスト電圧の印加時間と閾値電圧の関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the application time of a test voltage when a test voltage is applied using the method of 2nd Embodiment, and a threshold voltage 第2実施形態の方法を用いたときの閾値電圧とゲート酸化膜にかかる電界の関係の関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between the threshold voltage when using the method of 2nd Embodiment, and the relationship of the electric field concerning a gate oxide film 本発明に係る不揮発性半導体記憶装置の製造方法の第3実施形態に係る手順を示すフローチャート9 is a flowchart showing a procedure according to a third embodiment of a method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to the present invention. 制御ゲートと浮遊ゲートを備えるメモリ素子を複数有する不揮発性半導体記憶装置の一般的な構造を示す平面図The top view which shows the general structure of the non-volatile semiconductor memory device which has multiple memory elements provided with a control gate and a floating gate 制御ゲートと浮遊ゲートを備えるメモリ素子を複数有する不揮発性半導体記憶装置の断面図Sectional drawing of the non-volatile semiconductor memory device which has multiple memory elements provided with a control gate and a floating gate 制御ゲートと浮遊ゲートを備えるメモリ素子を複数有する不揮発性半導体記憶装置の等価回路図Equivalent circuit diagram of a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory elements each having a control gate and a floating gate 制御ゲートと浮遊ゲートを備えるメモリ素子を複数有する不揮発性半導体記憶装置において導電性異物が存在する場合における断面図Sectional drawing when a conductive foreign substance exists in a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory elements each having a control gate and a floating gate 制御ゲートと浮遊ゲートを備えるメモリ素子を複数有する不揮発性半導体記憶装置において導電性異物が存在する場合における等価回路図Equivalent circuit diagram when conductive foreign matter exists in a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory elements each having a control gate and a floating gate 従来のスクリーニング方法を示すフローチャートFlow chart showing conventional screening method

符号の説明Explanation of symbols

1: 不揮発性半導体記憶装置
5: Pウェル
6: ゲート酸化膜
10: 浮遊ゲート
17: ONO膜
20: 制御ゲート(ワードライン)
22: 導電性異物
25: サイドウォール絶縁膜
26: ソース・ドレイン
27: サイドウォール絶縁膜
40: ドレインコンタクト
41: 層間絶縁膜
60: 配線層(ビットライン)
70: ソースライン
71: カラムデコーダ
72: ロウデコーダ
1: Nonvolatile semiconductor memory device 5: P well 6: Gate oxide film 10: Floating gate 17: ONO film 20: Control gate (word line)
22: Conductive foreign matter 25: Side wall insulating film 26: Source / drain 27: Side wall insulating film 40: Drain contact 41: Interlayer insulating film 60: Wiring layer (bit line)
70: Source line 71: Column decoder 72: Row decoder

Claims (7)

制御ゲートと浮遊ゲートを備えるメモリ素子を複数有する不揮発性半導体記憶装置の製造方法であって、
前記複数のメモリ素子が形成された後、最終配線工程が完了した前記不揮発性半導体記憶装置のウェハ上に形成された複数のメモリ素子に対して、所定のテスト電圧を印加する第1工程と、
前記第1工程終了後、前記ウェハ全面に対し電磁波を照射することで前記浮遊ゲート内を電気的に中性な状態にする第2工程と、
前記第2工程終了後、前記ウェハ上面に前記電磁波に対する透過性を有しない保護膜を成膜する第3工程と、
前記第3工程終了後、ウェハテストによる良否判定を行う第4工程と、を有することを特徴とする不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device having a plurality of memory elements each having a control gate and a floating gate,
A first step of applying a predetermined test voltage to the plurality of memory elements formed on the wafer of the nonvolatile semiconductor memory device after the final wiring process is completed after the plurality of memory elements are formed;
After the first step, a second step of bringing the inside of the floating gate into an electrically neutral state by irradiating the entire surface of the wafer with electromagnetic waves;
A third step of forming a protective film having no transparency to the electromagnetic wave on the upper surface of the wafer after the completion of the second step;
A non-volatile semiconductor memory device manufacturing method comprising: a fourth step of performing pass / fail judgment by a wafer test after the third step.
前記テスト電圧が、前記第1工程において、全ての前記メモリ素子に対して、若しくは、複数の前記メモリ素子で構成される一又は複数のメモリブロック内の前記メモリ素子に対して、一時に消去電圧を印加するための電圧であることを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。   In the first step, the test voltage is erased at a time for all the memory elements or for the memory elements in one or a plurality of memory blocks constituted by a plurality of memory elements. The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the voltage is for applying a voltage. 前記第1工程において、前記浮遊ゲート下のゲート酸化膜にかかる電圧が時間経過とともに段階的に上昇するように前記テスト電圧の電圧値を段階的に増加させることを特徴とする請求項1または2に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。   3. The voltage value of the test voltage is increased stepwise so that the voltage applied to the gate oxide film under the floating gate increases stepwise over time in the first step. A method for manufacturing the nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1. 前記第1工程における前記テスト電圧は、前記ゲート絶縁膜にかかる電界が当該ゲート絶縁膜の絶縁耐力を超えない範囲内で、時間経過とともに電圧値を段階的に上昇させることを特徴とする請求項3に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。   The test voltage in the first step is a stepwise increase in voltage value over time within a range in which an electric field applied to the gate insulating film does not exceed a dielectric strength of the gate insulating film. 4. A method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to 3. 前記テスト電圧が所定の第1書き込みパターンを示す第1書き込み電圧であって、前記第1工程において、前記複数のメモリ素子に対して前記第1書き込み電圧を印加し、
前記第4工程が、前記複数のメモリ素子に対して前記第1書き込みパターンとは異なる第2書き込みパターンを示す第2書き込み電圧を印加するテストを含むことを特徴とする請求項1に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。
The test voltage is a first write voltage indicating a predetermined first write pattern, and the first write voltage is applied to the plurality of memory elements in the first step;
2. The nonvolatile memory according to claim 1, wherein the fourth step includes a test in which a second write voltage indicating a second write pattern different from the first write pattern is applied to the plurality of memory elements. For manufacturing a conductive semiconductor memory device.
前記第1工程、及び前記第4工程が、何れも前記ウェハ上面に針を接触させることで、前記針を介して電圧印加を行うことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。   6. The method according to claim 1, wherein in each of the first step and the fourth step, a voltage is applied through the needle by bringing the needle into contact with the upper surface of the wafer. The manufacturing method of the non-volatile semiconductor memory device of description. 前記電磁波が紫外光であることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の不揮発性半導体記憶装置の製造方法。   The method for manufacturing a nonvolatile semiconductor memory device according to claim 1, wherein the electromagnetic wave is ultraviolet light.
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