JP3919213B2 - 不揮発性状態書込みを備えた自動テスト回路 - Google Patents
不揮発性状態書込みを備えた自動テスト回路 Download PDFInfo
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Description
発明の分野
本発明は、集積回路の製造およびテストに関するものであり、特にエンジニアニングの為及び製造の為にEEPROMまたはフラッシュEPROMのような集積回路をテストする回路に関するものである。
従来技術の説明
集積回路の製造において、エンジニアニング上及び製造上のテストは重要である。それ故、大抵の集積回路は、チップ上にテスト過程を容易にするテスト回路を備えている。一時に多数のデバイスをテストする能力は、テスト過程が集積回路を製造する方法に組み込まれている場合、製造上特に重要である。一団となった(ギャング)集積回路の為の製造テストシステムでは、テストを制御するプロセッサによって監視されなければならないデータ量は極めて大きなものになることがある。このため、テスト過程が遅くなり、テストモードの間に処理できる情報量が制限される。
不揮発性メモリ装置の分野ではテストは極めて重要である。例えば、メモリ装置は、耐久性のテストをしなければならず、製造の際の読み書き速度仕様に適合していなければならない。また、回路の耐久性、読み書き速度パラメータは、製品設計の際のエンジニアニリング上重要である。集積回路技術を基礎とした不揮発性メモリ設計は伸び行く分野の典型例である。不揮発性メモリセルの代表例は消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ(EPROM)として知られている。二つの一般的なEPROM設計はメモリセルの分離(アイソレーション)の行われ方により区別される。一つはEEPROMとよばれ、第2のものは高密度形式を用いるフラッシュEPROMとして知られている。
フラッシュEPROM、EEPROM技術の両方とも、ソース、チャンネル、ドレインからなり、チャンネル上の浮遊ゲートとその浮遊ゲートから分離された制御ゲートを備えたメモリセルを基礎としている。セルをプログラムする動作は、浮遊ゲートを電子で充電(チャージ)してメモリセルのターンオン閾値を増大させる。従って、プログラムされたときも、セルはターンオンしない。すなわち制御ゲートに読み出し電位を印加してアドレス指定したときもセルは非導通のままである。セルを消去する動作は浮遊ゲートから電子を除去して閾値を低下させることである。より低い閾値となれば、読み出し電位を制御ゲートに印加してアドレス指定したときセルは導通状態になる。
通常のEEPROM構造は、メモリセルをビット線から隔離するパスゲートを含む2トランジスタセル構造か、直列接続の二つのトランジスタのように動作するスプリットゲート構造を用いて非選択セルを隔離するので、非選択メモリセルが漏れ電流をビット線に与えることはない。高密度のフラッシュEPROMでは隔離トランジスタ乃至はスプリットゲートを用いることはない。
さらに、市販されているフラッシュEPROM構造体は、プログラミング、消去が確実になされたことを検証する回路を備える。例えば、Jungrothによって発明された、"VOLTAGE MARGING CIRCUIT FOR FLASH EPROM"と題する米国特許第4,875,118号を参照されたい。
また、市販の装置は、不揮発性構造体の動作をテストするのに用いることができる自動プログラムモード及び消去モードを備える。
フラッシュEPROM、およびEEPROMのような不揮発性メモリ装置に対する特定の品質要求を満たすために、プログラム・消去サイクリング(cycling)が、低耐久性(すなわち、初期の破壊(infant mortability))の装置を排除するのに要求される。テストに対するハードウエアとしての条件を単純化し、サイクル時間を減少させるためには、一括サイクリング(ギャングサイクリング:gang cycling)が製造環境で要求される。従って、自動プログラム・消去モードに何らかの情報を与えて、ギャングサイクリングを容易化ことがの望ましい。エンジニアリング上は、サイクリングの間にデバイスの状態を記録するモードを持つことにより、特定のデバイスの耐久性を指示することも重要である。
発明の概要
本発明は、機能モジュールと、当該機能モジュールと結合し、その機能モジュールのテストを実行し、そのテストの結果として状態情報を発生する機能モジュールテスト回路を備えた集積回路を提供する。不揮発性状態書き込み回路は、チップ上の前記テスト回路と結合され、不揮発性メモリを備える。不揮発性書き込み回路内のある回路は機能回路のテストに応答して状態情報をその不揮発性メモリに書き込む。ポートが、不揮発性メモリに結合された集積回路に備えられ、その集積回路を介して外部装置にアクセス可能になっている。
不揮発性状態書き込み回路内の不揮発性メモリは、EPROM、EEPROM、およびフラッシュEPROMのような種々の不揮発性メモリセル構造でよい。
本発明の一側面によれば、集積回路機能モジュールはメモリを含み、テストは当該メモリに結合された書込み回路を実行(exercise)して、メモリセルの速度や耐久性を試験する。
好適なシステムによる不揮発性状態書き込みメモリは、メモリ内のメモリセルがテストされた回数の示度を記憶するのに用いる複数のメモリセルを備える。この数は、メモリが破壊の前に何回のサイクリングに耐えたかをテスト技術者に情報を与えることによってセルの耐久性を示す。また、そのメモリは、製造のテストモードの間に、集積回路がサイクル回数の特定の閾値をパスしたかどうか、その結果、耐久性低い回路を除くかどうかを示す状態情報を記憶するのに用いることができる。
本発明の別の側面によれば、製造モードの間にメモリに対する書込み回路の実行(exercise)によってメモリセルがテストされるべき回数がユーザ入力によりプログラム可能である。
本発明のさらに別の側面によれば、フラッシュEPROM集積回路が提供される。そのフラッシュEPROMはフラッシュEPROMメモリセルのアレイとそのアレイ内のデータの外部装置によりアクセスを可能のするポートを備える。一組のテスト用のフラッシュEPROMセル(テストセット)がアレイ内に備えられる。そのアレイに結合されたプログラム・消去回路は、そのプログラム・消去回路を実行(exersize)してメモリアレイ内のセルのテストの結果示す状態情報を発生するテストモードを備える。不揮発性状態書き込み回路はプログラム回路およびテストセットに結合され、状態情報をテストセットに書き込む。別のテストモードでは、読出し回路が動作可能(enable)にされデータポートを介して状態情報を読み出す。
テスト制御回路は、モード制御入力に応答して特定のテストの実行(exercise)を選択する。テストモードに応答してテスト列にアクセスする回路は、テストモードの間にテストセットへのアクセスを可能にするロジック(logic)、プログラム回路に結合され、複数の演習のカウントに応答してテストセット内のメモリセルをアドレス指定する、テスト列アドレスレジスタ、およびテストセットに結合され、テストセット内の対応するメモリセルにテストモードの特定の実行(exercise)の状態を指示するデータを供給する回路を備えている。
本発明のさらに別の側面によれば、フラッシュEPROM集積回路が提供され、その中でプログラム・消去回路は、自動プログラム及びプログラム検証制御回路ループと自動消去及び消去検証制御回路ループを備えている。自動プログラム及びプログラム検証制御回路ループは、プログラム検証の失敗に応答してプログラムミングの実行(execise)を再試行するロジック、およびプログラム再試行閾値までの再試行をカウントし、そのプログラム再試行閾値に達成した場合はプログラミングの実行の失敗の信号を生成する再試行カウンタを備えている。自動消去及び消去検証制御ループはまた、消去検証の失敗に応答して消去の実行(exercise)を再試行するロジックを備えている。消去再試行カウンタは消去再試行閾値までの再試行をカウントし、その消去再試行閾値に到達した場合は消去の実行の失敗の信号を生成する。ユーザーがプログラムできるロジックを備え、これによりユーザー入力に応じてプログラム再試行閾値及び消去再試行閾値がプログラムされる。このような性能は、エンジニアリング評価のために、またフラッシュEPROMや不揮発性メモリ構造体のウエーハテスト時間を減少させるために重要である。
本発明はまた、集積回路を製造する方法として特徴づけることができる。この方法は、(1)集積回路上に不揮発性状態書込みメモリを集積すること、(2)集積回路内の機能モジュールのテストを実行すること、(3)このような特定の集積回路の不揮発性状態書込みメモリに各特定の集積回路にして行ったテストの結果を示す情報を記憶すること、および(4)不揮発性書込みメモリに記憶されたデータに応答して集積回路を分類すること、を有する。この方法は、複数の集積回路を自動的にテストするプロセッサを含むテスト装置上に複数の集積回路を配置する工程を含む”ギャングサイクリング”の手法に拡張できる。
従って、本発明は、エンジニアリングの為の自動プログラム・消去モードを提供し、集積不揮発性メモリ装置上での不揮発性状態書込み回路の利用を含む製造の為の自動プログラム・消去モードを提供する。この技術は、広い範囲の多様の集積回路に適用可能であり非常に高速で大量の状態情報の生成を伴う、非常に多くの回路のテストを容易にする。
本発明の他の側面および利点は、図面、詳細な説明、および請求の範囲を参照することによって明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明に係る不揮発性状態書込み回路を内蔵した集積回路の概略図である。
図2は、本発明に係る集積回路の製造に用いられるテスト回路の概略図である。
図3は、本発明に係る不揮発性状態書込み回路を内蔵した不揮発性メモリ集積回路の機能ブロック図である。
図4は、図3の回路においてエンジニアリング上用いられる自動プログラム・消去サイクリングモードを示すフローチャートである。
図5は、図3の回路において製造上用いられる自動プログラム・消去サイクリングモードを示すフローチャートである。
図6は、本発明に係る自動プログラム・消去サイクリングモードのプログラミングを示すタイミング図である。
図7は、本発明を係る集積回路用のテスト列読出しシーケンスを示すタイミング図である。
図8は、本発明を内包する不揮発性メモリ装置のテストフローである。
図9は、本発明に係るセグメント単位で動作可能な(segmentable)なフラッシュEPROMの概略図である。
図10は、本発明に係るフラッシュEPROMの詳細論理図である。
図11は、図10のブロックスキップ・リセットコントロールブロック227の論理図である。
図12A−12Cは本発明に係る自動プリプログラム・消去動作の詳細フローチャートである。
図13は、本発明に係るプログラム・消去再試行閾値のプログラミングを説明するタイミング図である。
詳細な説明
図1乃至図13を参照して、本発明の好適実施例を詳細に説明する。図1および図2は、本発明に係わる不揮発性状態書込み回路の基本環境を示す。図3乃至図13はフラッシュEPROM集積回路の実施例、および本発明に係る製造及びエンジニアリングを目的としてそれをテストする方法を示す。
図1は包括的に参照番号1で示された集積回路を示し、機能モジュール2を含む。機能モジュール2にはテスト回路2が結合されている。不揮発性状態記憶部4がライン6によってテスト回路に結合され、不揮発性メモリ内のテスト回路3によって実行されたテストの結果を示す状態情報を記憶する。集積回路1は、それを介して外部装置が不揮発性状態記憶部4にアクセスできる入出力ポート5を備えている。入出力ポート5は公知の技術を用いて集積回路の機能モジュール2により共有されてても良い。
集積回路1に不揮発性状態記憶部4を内蔵することによって、図1に示すように、テスト回路3は、かなりの情報(intelligence)を有し、リアルタイムでテストの結果を受ける外部装置を必要としない。従って、この構造体は、図2に示されるように集積回路郡のギャングサイクリングを容易にする。
図2は集積回路の製造中に用いられる本発明に係る機構を帰納的に示す。この機構は、テスト制御プロセッサ100と集積回路郡のギャングテスト用のテストボード101からなる。その集積回路郡は、回路00、回路01、回路10、回路11、回路20・・・を備えるアレイとして、ボード101に配置され、他の回路は、行列状に装置上に配列されている。ボード101は、そのボード上にアレイ配置する集積回路に結合されたテストバス102を備える。テストコントロールプロセッサはライン103によってバス102と連絡する。図1に示された集積回路を用いて、テストコントロールプロセッサは集積回路を制御して並列にテストを実行(execute)し、その結果を各集積回路の不揮発性メモリに記憶する。後に、複数のチップ上の不揮発性状態記憶部に記憶されたデータはテストコントロールプロセッサによる分析のために走査して取り出すことができる。この過程によって、連絡する回路の各々に対するテストによって発生した状態情報をテストし、受信する必要がなくなる。さらに、各集積回路の不揮発性状態記憶部はかなり多量のデータを記憶し、集積回路郡のギャングテストの速度条件のために従来のシステムでは得られない種々のテスト結果を示すことができる。
図3は、本発明に係る不揮発性メモリ装置の機能ブロック図である。
その装置は不揮発性メモリアレイ110を備える。アレイは複数の行と列(図示せず)を備えている。列の一つはテスト列111として用いられ、テストモードの間だけ、Xアドレスによって選択され、全てのAPE(automatic program and erase)モードの間の不揮発性状態書き込みおよびテスト列読み出しモードの間の状態情報の読出しが可能である。Xデコーダ112はアレイ110と結合され、アレイの行に沿ってワード線を駆動する。113で概略的に示されたI/Oポートは、テスト列111のデータを含むアレイ内のデータへのアクセスを与える。I/Oポート113は、データ入力バッファ140およびセレクタ141を介してアレイ110のデータ線142に、セレクタ141、センスアンプ143およびデータアウトバッファ144を介してデータ線142に結合されている。不揮発性メモリアレイ110はアドレスバッファ115に結合されたアドレス入力パッド114を介してアドレス指定される。アドレスバッファ115の出力は、従来技術を用いてXデコーダ112を駆動するXプリデコーダ116に供給されるライン145上のXアドレスを含む。アドレスバッファ115はライン146上のYアドレスをプリデコーダ147とYデコーダ148に供給してアレイ110内のYパストランジスタ149を列選択する。
不揮発性メモリアレイはまた、ライン119上の入力としてのアドレス高電圧信号AxH、ライン120上のチップイネーブル信号、ライン121上の出力イネーブル信号(必要に応じて)、及びライン123上の信号データを受信するように連結されたモードコントロールロジック118を備える。モードコントロールロジックは集積回路の動作モードを制御するのに用いられる。好適実施例において、ユーザモードは少なくともプログラムモード、消去モードおよび読出しモードを有する。テストモードは、3個の自動プログラム・消去(APE)テストモードおよびテスト列読出しモードを有する。これらのモードは、図6、図7に示されるようにアドレス高電圧に応答するテストモードを含むように変形された、公知の技術を用いてライン119、120、121および123上の入力に応答して選択される(例えば、カリホルニア、サニーベールのAdavanced Micro Device, Inc.によって製造されたAm28F020フラッシュメモリチップ参照)。
モードコントロールロジック118に結合するのは、自動プログラム・消去回路124であり、これは、不揮発性メモリアレイのセルをプログラム・消去するのに必要な全ての回路を備える(出願番号PCT/US93/05117で1993年5月28日に出願された、Tom D. Yiu他によって発明された"FAST FLASH PROGRAMMING AND PRE-PROGRAMMING CIRCUIT DESIGN"及び出願番号PCT/US93/05416で、1993年5月28日に出願され,Tien-Ler Lin他によって発明された"FLASH EPROM WITH BLOCK ERASE WITH BLOCK ERASE FLAGS FOR OVER-ERASE PROTECTION"と題する同時係属のPCT出願を参照されたい)。
好適実施例によれば、モードコントロールロジック118は3個の異なったテストAPEモード、すなわちライン125上で信号として送られる無制限(free-running)APEモード、ライン126上で示されている16個のAPEサイクルを実行(exercise)するAPEモードおよびライン127上で指示された128個のAPEサイクルを実行するAPEモードを有する。また、テスト列読出しモードがライン122上で信号として送られる。ライン125、126または127上の信号がアクティブの間に、APEテスト列イネーブル信号APE TCはライン109を通ってテスト列プログラミングの間にテスト列ドライバ128に供給される。このテスト列プログラミングは、ライン129のデータをテスト列111に送り、Yデコーダ148を使用停止(disable)にしてTCレジスタ117内で特定されたXアドレスに応答してテスト列111のプログラミングを実行する。また、タイマ129はAPEモード124に結合されている。
ライン130上のAPEONCE信号はAPEサイクリングの間にモードコントロールロジック118によって生成される。この信号はmod16/128カウンタ131をインクリメント(increment)するのに用いられる。mod16/128カウンタ131はライン132上にカウント16信号およびライン134上にカウント128信号を生成し、それらの信号はモードコントロールロジック118に送られる。
TCレジスタ117は、APEサイクリングの間にワードラインアドレスビットを供給するアドレスカウンタ135に結合され、図4および図5のアルゴリズムにおける16個のプログラム消去サイクル毎の状態書込みのための、テスト列111における適切な位置を特定する。TCレジスタ117の値はAPE処理の間にアドレスカウンタ135に落とされ、そのアドレスカウンタ135を介してアドレスバッファ115に送られる。この値は、ゼロに初期化され、プログラム・消去回路の特定の実行(exercise)のためにテスト列111の特定のメモリセルをアドレス指定するのに用いられる。各アクセス毎に、アドレスカウンタ135は1づつインクリメントし、増加された値をTCレジスタ117に戻す。従って、各16サイクルの実行(exercise)毎に、不揮発性メモリアレイテスト列111内の新しい行が状態情報を書込むためにアドレス指定される。
図4及び図5は、それぞれ、エンジニアリングを目的とする無制限APEプロセスおよび本発明によってモードコントロールロジック118によって実行される、有限サイクル数で行われる製造APEプロセスを示す。図4において、アルゴリズムは、リセット状態163で開始する。モードコントロールロジックは高電圧A1HおよびA2Hに対するアドレスラインA1およびA2をモニタする(ブロック164)。A1HおよびA2Hが検出された後、モードコントロールロジックは、ブロック165およびブロック166によって特定された無制限APEに関する一連のX3H−X3Hについての一連のデータをモニタする。次いで、アルゴリズムはプログラム・消去サイクル150(詳細は図10、図12に示されている)を続行する。プログラム・消去サイクル150はプログラム検証を含むチッププリプログラミングステップ151を有する。プログラム検証が失敗すると、ハングアップ状態になる。従って、次のステップでハングアップ状態がテストされる(ブロック151A)。プリプログラミングの間にハングアップが起こらなければ、チップ消去サイクルが実行(exercise)される(ブロック152)。チップ消去サイクリングも消去検証を有する。チップが消去検証に失敗すると、ハングアップ状態に入る。アルゴリズムの次のステップはチップ消去後のハングアップのテストである(ブロック152A)。ハングアップが検出されなければ、アルゴリズムはブロック154に進む。ハングアップ状態がブロック151A、152Aのどちらかのブロックで検出されると、ブロック155で示されるように自動プログラム・消去サイクルがハングアップする。
ハングアップ状態はチップモードをリセットしないでAPEプロセスを停止する。
自動APEサイクリング150の間にハングアップがなければ、アルゴリズムはアドレス信号A1及びA2が高(high)プログラミングポテンシャルのままであることを確認するテストを行って、サイクリングが続くことを示す。そうでない場合は、アルゴリズムは終了する(ブロック156)。アドレスラインが高レベルのままであれば、アルゴリズムは、図3のmod16カウンタ131の出力で発生したカウンタ16の信号をテストする(ブロック157)。
カウント16信号がブロック157でアクティブ(asserted)にされると、テスト列は、データを”0”に設定することによってプログラムされる(ブロック158)。チップはハングアップモードのない自動プログラムルーチン、および図3のTCレジスタを用いるこのテスト実行の為のテスト列の特定のセルをプログラムする。ブロック158におけるテスト列のプログラミングの後、TCレジスタはインクリメントされる(ブロック159)。次に、APEONCE信号がアクティブにされ、mod16カウンタ131がインクレメントされる(ブロック160)。ブロック160の後、アルゴリズムはAPEサイクリング150にループする。このループは、テストをモニタするテストプロセッサによってアドレス信号A1及びA2が高プログラミングポテンシャルに維持されている間継続する。16サイクル毎に、ループがハングアップするか、サイクルがA1HまたはA2Hに応答して終了するまで、テスト列アドレス位置がゼロにプログラムされる。
図5は、図3に関して説明したAPE128モードまたはAPE16モードのような固定カウントAPEモードに対するAPEサイクリングを説明する。図5において、APE128モードの例を説明する。図4において用いられる参照番号は図5の同一のブロックのものと同様である。図5において、アルゴリズムは、たとえば、データ値をX3−X2シーケンスに変形して、図4のブロック163−166に類似した態様でAPE128モード(ブロック167)を検出することから始まる。これによって、ハングアップを有しないAPEサイクルが開始される(ブロック161)。そのハングアップのないAPEモードは、チップ消去サイクル152が続くチッププリプログラムサイクル151を用いる。
APEサイクル161の後、アドレス信号A1およびA2がテストされる(ブロック154)。何れか一方が低い場合、アルゴリズムは終了する(ブロック156)。両信号とも高い場合、mod16カウンタがテストされる(ブロック157)。カウントが16に等しい場合、テスト列が自動プログラムルーチンおよびTCレジスタを用いてプログラムされる(ブロック158)。次に、TCレジスタがインクレメントされる(ブロック159)。ブロック157のカウントが16に等しくない場合、カウント128信号がブロック162でテストされる。カウント128信号がアクティブにされない場合,AEONCE信号がアクティブにされ、mod16カウンタがインクリメントされる(ブロック160)。つぎに、アルゴリズムはAPEサイクル161にループバック(loop back)する。ブロック162で、カウンタ128信号がアクティブにされたとすれば、アルゴリズムはブロック156にループバックし、終了する。APE128モードが終了すると、テスト列の内容は00000000 ... 111(8個のゼロの後に全て1が続く)。
このモードは、一団の回路内の所定の回路がプリプログラム・消去モードを通過するに要する時間が変わるので、集積回路を製造する製造モードにとって重要である。従って、テスト回路はその一組の回路内の全てのチップを並列にAPEサイクリングさせることができる。全ての素子がこのプロセスを完了したことを確認するに十分な時間待った後で、有効な製造モード操作不揮発性状態記憶部から結果を読み出して、素子郡がサイクリングされたことを確認できる。図4のエンジニアリングのテストによれば、素子は最初の失敗でハングアップする。テスト列内のデータは、どの位のサイクルが最初のハングアップの前に完了したかを示す。
図6は、モードコントロールロジック118を用いてAPEモードをプログラムするシーケンスを示すタイミング図である。APEモードに入るためには、トレース170で示されるように、Vcc電源は5Vでなければならない。また、プログラミング高電圧Vppはトレース171で示されるようにターンオンしなければならない。アドレス信号A1はVppのターンオンから少なくとも約10マイクロ秒後にプログラム電位になる。また、アドレス信号A2は、トレース172、173に示されるように、アドレスA1のターンオンから10マイクロ秒後に高になる。A1及びA2がアクティブにされるとき、トレース174で示されるように、他のアドレス信号は不感(don't care state)状態にある。チップイネーブル信号は、トレース175で示されるようにA2信号がアクティブにされてから100マイクロ秒後に低(low)になる。トレース177で示される出力イネーブル信号は、高になり、出力を使用停止(disable)にする。
モードは、ライン178、179で示されるようにライン175上のチップイネーブル信号のトグル(toggle)の間、即ち高低2状態を往復する間にデータ信号Q0ーQ7をアクティブにすることによって選択される。記号§§は、X1(16進)に等しく、APEモードを示す。それはX2(16進)であり、APE128モードを示す。またそれは、X3(16進)に等しく、APE無制限モードを示す。
APE16モードはAPEサイクルの数が16に等しいとき終了する。APE128モードは、APEサイクルの数が128に等しいとき終了する。APE16モード、APE128モード及びAPE無制限モードは、他のA2またはA1信号が高のままで、A1またはA2VH電圧がVccレベル以下になるとき終了する。サイクリングが終了し、チップ全体が消去状態になるとき装置はリセット状態に入る。
図7に示されるテスト列読出しタイミング波形はテスト列を読出すために用いられる。テスト列読出しタイミング波形は、180で示されるようにVcc電源が高になった後で入力される。アドレス信号A6及びVppプログラミング信号はそれぞれ、ライン181、182で示されるように、アクティブにされて12Vのプログラミング電位になる。アドレス信号A0−A6は、ライン183で示されるように、不感(ドントケア(don't care))状態にある。アドレス信号A7−A18は、184で示されるウインドウの間にアクティブにされテスト列の特定のセルをアドレス指定する。このアドレス指定は、ライン185上のチップイネーブル信号およびライン187上の出力イネーブル信号を操作することによって達成される。従って、チップイネーブル信号が低になるとき、ラインQ0−Q7上のデータはアクティブにされて、ライン188に示されるように、全て0か全て1となり、高A6(A6VH)によって選択されるテスト列の読出しモードに入る。そのテスト列からのデータを読出すために、出力イネーブル信号がライン187で示されるようにアクティブにされる。有効なアドレスがライン184に供給された後、ライン188で示されるようにテスト列からデータが読出される。
こうして、不揮発性メモリ装置内にテストモード回路を備えた自動不揮発性状態書込み回路が示される。当該装置は、エンジニアリングおよび製造の二つのモードを有し、耐久サイクリングの成功を示す状態情報または耐久サイクリングの間に特定のチップが受けたテストの数を記憶することを可能にする。
図8は、本発明に係る不揮発性状態書込み回路を備える集積回路の製造のためのテストの流れを示す。このテストの流れは、図3乃至図7を参照して上述した不揮発性メモリ装置に特に適している。テスト製造法は、プログラム・消去動作テストをパスするウエハの中から内の良好なダイをピックアップし、装置内のセルに00(16進)パターンデータをプログラムする、ウエハレベルにおける、第1のソートステップSORT1(ブロック190)を有する。
次のステップは、ブロック191で示すように装置をベーク(bake)して高温動作させることである。装置をベークすると、弱い保持性能しかない上記ステップでプログラムされた装置が不合格(fail)になる。SORT2ステップ(ブロック192)では、保持テストをパスした装置がウエハ上で選択される。SORT2の後で、個々のダイがパッケージされる(ブロック193)。封止の後、第1のパッケージテストが実行され(ブロック194)、チップの機能テストにより、その装置がプログラム・消去可能であることと、特定のタイミングに従ってアレイが読出されることを確認する。パッケージテストの後、APE耐久サイクリングが実行(execute)される(ブロック195)。このサイクリングは、集積回路の耐久力をテストするものであり、上述したように、エンジニアリングのためまたは製造のためにプログラムしてもよい。ブロック195のAPEサイクリングの後、最終テストがブロック196で実行(execute)される。最終テストの間、テスト列は、図7のタイミング図に従って読出され、サイクリングテストで不合格となった装置を選別して除外する。次いで、チェッカボードパターンをプログラムして個々の装置のの速度の程度をテストする。
本発明に係る不揮発性状態書込み回路を用いて、プログラム/消去サイクリング195を集積回路の製造の過程でより効果的に実行(execute)できる。また、このようなテストから得られる情報が改善される。中でも、この方法を用いて製造される集積回路の品質およびコストが改善される。
本発明に係る不揮発性メモリ装置の好適実施例にはフラッシュEPROM集積回路が含まれる。フラッシュEPROMの実施例を図9乃至13を用いて詳細に説明する。
図9は、フラッシュEPROM回路のドレイン−ソース−ドレイン配列を用いたセグメント単位で動作可能なアレイ構造を示す(従来技術を示すために参考としてここに引用されている"NON-VOLTILE MEMORY CELL AND ARRAY ARCHITECTURE"というタイトルで1992年1月22日に出願された同時係属の米国特許出願第07/823,882号に記載されている)。
上記回路には第1のローカルビット線10および第2のローカルビット線11が含まれる。第1、第2のローカルビット線10、11は、埋め込み拡散導体によって実現される。埋め込み拡散によって実現されるローカル仮想接地線12も含まれる。ゲート、ドレイン及びソースを有する複数の浮遊ゲートトランジスタがローカルビット線10、11および仮想接地線12に結合されている。複数のトランジスタのソースはローカル仮想接地線12に結合されている。第1列のトランジスタ13のドレインは、第1のローカルビット線10に結合されており、第2列のトランジスタ14のドレインは、第2のローカルビット線11に結合されている。浮遊ゲートトランジスタのゲートは、ワード線WL0〜WLNに結合され、各ワード線(例えば、WL1)は第1ローカルビット線10のトランジスタ(例えば、トランジスタ15)および第2ローカルビット線11のトランジスタ(例えば、トランジスタ16)のゲートに結合されている。従って、トランジスタ15、16は共通ソース拡散部を有する2トランジスタセルと見なすことができる。
浮遊ゲートを充電する動作は、フラッシュEPROMセルに対するプログラムステップと呼ばれる。これは、ゲートとソースの間に大きな正の電圧(例えば12V)およびドレインとソースの間に正の電圧(例えば6V)を設定することによってホットエレクトロン注入によってバイト毎に達成される。
浮遊ゲートを放電する動作は、フラッシュEPROMセルの消去ステップと呼ばれる。これは、浮遊ゲートとソースとの間(ソース消去)、または浮遊ゲートと基板の間(チャンネル消去)のF−N(Fowler-Nordheim)トンネル機構によって実現される。ソース消去は、ゲートを接地するかまたは負(例えば−7V)にバイアスしたまま、ソースに正のバイアス(例えば12V又は7V)を印加することによって行われる。ブロック単位のチャンネル消去は、ゲートに負バイアスを印加すること、および/または基板に正のバイアスを印加することによって行われる。
第1のグローバルビット線17および第2のグローバルビット線18は各ソース−ドレイン−ドレインブロックと接続されている。第1のグローバルビット線17は拡散金属コンタクト55を介して最上ブロックのセレクトトランジスタ19のソースと結合されている。同様に、第2のグローバルビット線18は拡散金属コンタクト56を介して最上位ブロックのセレクトトランジスタ21のソースと連結されている。最上ブロックのセレクトトランジスタ19、21のドレインは、それぞれ、第1及び第2のビット線10、11に結合されている。最上位ブロックのセレクトトランジスタ19、21のゲートは、線23上の最上位ブロックセレクトトランジスタTBSELAによって制御される。
ローカル仮想接地線12は、最下位ブロックのセレクタトランジスタ65Aを介して導体54Aを横切る仮想の接地端子に結合されている。最下位ブロックのセレクトトランジスタ65Aのドレインは、ローカル接地線12に連結されている。最下位ブロックセレクトトランジスタ65Aのソースは導体54に結合しており、そのゲートは線26を横切る最下位ブロックの信号BBSELAによって制御される。好適なシステムにおいては、導体54Aは、アレイを介して水平に離れた位置で金属ー拡散コンタクト60Aに延びる埋込み拡散導体である。
グローバルビット線は、アレイを介して各列セレクトトランジスタ70、71まで垂直に延び、そのトランジスタを介して選択されたグローバルビット線がセンスアンプとプログラムデータ入力回路(図示しない)に結合される。こうして、列選択トランジスタ70のソースはグローバルビット線17に結合され、そのゲートは列デコード信号Yn0に結合され、そのドレインは導体29に結合される。
フラッシュEPROMのブロックは、図9に示されるように複数のサブアレイに配置される。図9は、大規模集積回路内の二つのサブアレイを示す。サブアレイは点線50に沿って分割され、点線50より上のサブアレイ51Aおよび点線50より下のサブアレイ51Bを有する。セルの第1グループ52は、所定のビット線対(例えばビット線17、18)に沿ってセルの第2グループ53とミラーイメージで配置される。ビット線対をたどって行くと、メモリサブアレイは、仮想接地線54A、54B(埋め込み拡散)および金属ー拡散コンタクト55、56、57および58を共有するように反復されて配置する。仮想接地導体54A、54Bはアレイを横切って拡散金属コンタクト60A、60Bを介して垂直の仮想接地金属線25まで水平に延びる。サブアレイは金属仮想接地線25の両側で、隣接したサブアレイが一本の仮想接地線25を共有するように繰り返される。金属仮想接地線25は、アレイグランド及び消去高電圧回路に結合される。従って、サブアレイレイアウトは、グローバルビット線に対して二つのトランジスタセルの列毎に二つの金属コンタクトピッチと、金属仮想線25に対してサブアレイ毎に一つの金属コンタクトピッチを必要とする。
さらに、図9に示された2個またはそれ以上のサブアレイは、最上部(top)または最下部(bottom)ブロックセレクト信号TBSELA、TBSELB、BBSELA、およびBBSELBによって与えられる付加的デコードのために図示されたワード線を共有することができる。好適なシステムにおいて、各ブロックは、列状の4個のサブアレイを含み、各サブアレイの行は他の3個のサブアレイの行と共通のワード線ドライバを共有する。4個のサブアレイの中でのデコードは、TBSLEAおよびTBSELBに応答して最上部のブロックセレクトトランジスタを用いて実行される。各サブアレイは、32本のワード線および1K(1,024)のビット線を備える。従って、4個のサブアレイ、32本のワード線(深さ)および1Kのビット線(幅)で、128Kのセルブロックが与えられる。32個のブロックで4メガビットメモリが形成される。
これまでの説明から明らかなように、本発明に係わる構造によって、区分されセクタ毎に動作するフラッシュEPROMアレイが提供される。これによれば、読み出し、プログラムおよび消去サイクルの間、非選択のサブアレイのトランジスタのソース、ドレインがビット線および仮想接地線上の電流および電圧から分離できるため、便利である。従って、読み出し動作では、選択されないサブアレイからの漏れ電流がビット線上の電流に寄与しないため検知が改善される。消去動作では、仮想接地線の高電圧が選択されないブロックからBBSELによって分離される。同じセクタ内のブロックに対して、BBSELは同じ電圧レベルを有している。BBSELは、セクタフラグがセットされたときには高電圧をアレイに通す必要から高電圧で駆動され、セクタフラグがリセットされたときにはゼロVで駆動される。これによってセクタ毎の消去動作が可能となる。
図10は、本発明に係る集積回路に関する、プログラム、プログラム検証、消去、及び消去検証制御の詳細ブロック図である。本例において、その集積回路は、32ブロックからなる4メガビットのフラッシュメモリアレイ200を備える。メモリアレイ200内の32個のブロックには32フラグレジスタ201が接続されている。32個の各フラグレジスタ201の各々は、メモリアレイ200内の特定のブロックに対応する。
当該集積回路は、チップにデータを入出力し、アドレスをチップ入力するためのデータパッド202およびアドレスパッド203を備える。データパッド202はデータラッチ204に結合されている。データラッチ204は、コマンドレジスタ206を駆動しチップに対して動作モードを設定するデコーダ205に結合されている。コマンドレジスタ206には、出力イネーブル・チップイネーブルコントロールパッド208によって駆動される出力イネーブル・チップイネーブルコントロールロジック207が結合されている。
コマンドレジスタ206は、当該レジスタ206がブロック消去モードを指示するとき、フラグ201にライン209上のロード信号を出し、ERSコントロールロジック228にライン252上の制御信号を出す。ブロック消去のためにライン209上のロード信号に応答して設定されるフラグ201はライン250上のプリデコーダ210の出力で指示される。プリデコーダ210は、アドレスバッファ・ラッチ211からの最上位ビットによって駆動される。本例におけるアドレスバッファ・ラッチ211は、ブロック消去のためにアドレスパッド203上の信号によって駆動される。こうして、コマンドシーケンスの一部としてブロック消去モードが設定されるとき、消去されるブロックのアドレスがアドレスパッド203を介して供給される。これらのアドレスがプリデコーダ210によってプリデコードされ、ライン209上のロード信号に応答して設定されるフラグレジスタ201内のフラグを選択する。チップ消去動作またはAPEモードの間、全てのフラグがライン299上のSETFGB信号によって設定される。
閾値レジスタ280は、図13を参照して以下に詳細に説明するように設定される選択されたプログラム・消去再試行閾値を有するP/Eカウンタ296に信号を送る。
セクタ消去モード動作の間、コマンドレジスタ206は、ライン212上に制御信号を出す。それによって、アドレスバッファ・ラッチ211はLSBアドレスカウンタ213の出力を選択し、MSBアドレスカウンタ214は、適宜、ロードの間アレイまたはアドレスパッド203を駆動する。アドレスはXデコーダ215及びYデコーダ216を介して供給され、アレイのアドレス指定をする。ブロックセレクトドライバ217は、ERSコントロールロジック228からライン253を通って指示される消去・消去検証モードの際、フラグレジスタ201内のフラグによって制御される。
ERSコントロールブロック228はまた、タイマ回路225からのライン261上の入力に応答して消去モードの間の高電圧発生を制御する。APEONCE信号は、ERSコントロールブロック228への入力として図10に示されている。
検証または読み出し動作の間のアドレス指定位置がセンスアンプ219に接続される。センスアンプ219の出力は、コンパレータ220に接続され、そのコンパレータはアドレス位置に記憶されたデータを、消去されるセル(プリプログラム検証では(00(16進)に期待される)と比較する。コンパレータ220のMATCH出力は、ライン221上で、Q13が高(high)のときは、ブロックブロックスキップリセットコントロール回路227に供給され、Q13が低(low)のときは、ライン298上にEADRCLKを発生してLSBアドレスをインクリメントする消去検証制御回路222に供給される。消去検証制御回路222も、ライン223を通ってコンパレータ220のタイミングを制御する。消去検証制御回路222への他の入力には、発振器・ロジック制御ブロック224および消去シーケンスにおける決定的な事象のタイミングを制御するタイマ225からの信号がある。
全体フラグ評価回路226は、ブロックスキップ・リセット制御回路227からのMSBCK37信号、ならびにフラグレジスタ201からライン258上でFLAGRESB信号およびライン259上でALFGRES信号を受信する。該回路は、全てのフラグがリセットされたときライン260上でDONE信号を供給し、またライン297上にDONE信号を供給して、全体フラグ評価間隔の間に全てのフラグがリセットされなかったとき、P/Eカウンタをインクリメントする。
消去検証制御回路222は消去検証動作の間にライン254上にERSVFY信号を発生し、自動チップまたはブロック消去動作に対する検証動作を示すライン255上のSCPAP/EV信号を発生する。
ブロックスキップ・リセット制御回路227はライン256上のNOEVDSN信号およびライン257上の信号MSBCK37を消去検証制御回路222に供給する。NOEVDSNはフラグ評価の間に高になっており、LSBアドレスのインクリメントを防止する。ブロックスキップ・リセット制御回路227を図11を参照してさらに詳細に説明する。
消去制御回路228はコマンドレジスタロジック206内のテストコントロールロジックからライン281上のAPEONCE信号を受信する。ブロックスキップ・リセットコントロール回路227はまた、ERSコントロールブロック228からライン253上のERS信号およびライン231上のRESALL信号を受信する。ERSコントロールブロック228は、全てのだった主ロジックブロックに結合され、システム内のカウンタ、レジスタ等の全てをリセットするのに用いられる。ブロックスキップ・リセットコントロールブロック227に対する他の入力は、カウンタがオーバーフローするときLSBカウンタ213によって生成されるライン262上のQ13(すなわちOVFL)信号及びチップの最後のブロックがアクセスされたことを示すプリデコーダ210によって生成されたライン263上のLASBLK信号である。
ブロックスキップリセットコントロール回路227の他の出力は、フラグブロック201内のフラグをリセットするのに用いられるライン229上のRESFGB信号およびMSBアドレスカウンタ214に信号を送って新ブロックまでインクリメントするのに用いられるライン230上のMSBCKEV信号である。
P/Eカウンタ296は、消去制御ブロック228に接続されているライン295上にMAXOUT信号を発生する。MAXOUT信号は所定動作内の消去またはプログラム再試行の数がプログラムされた再試行閾値を越えるときに高となる。カウンタのプログラミングは、オーバーフロー値としてカウンタのタップ出力を選択するロジックによって達成できる。これによって、閾値のプログラミング回数を以下に説明するように2の累乗の値にすることが可能となる。
ブロックスキップ・リセットコントロールブロック227はまた、消去検証制御回路に結合され、状態制御回路に対するフラグ及びアドレスカウンタのリセットを制御する。
図11は、ブロックスキップ・リセットコントロールロジック227に対する論理図である。図11に示された回路はブロックフラグ評価に対する4個の主だったコントロール信号を発生する。これらには、ライン300上で全てのLSBが検証を経たブロックのフラグをリセットするRESTGB信号が含まれている。ライン301上のMSBCKEV信号はMSBカウンタをインクリメントし、最後のLSBが正しく検証された場合、何らかのLSBの検証がなされなかった場合、または新しいブロックがリセットフラグを持つ場合に新しいブロックに移動する。ライン302のMSBCK信号37は状態制御回路に対して全てのブロックを調べたことを指示し、またそれがフラグ状態を再評価する時である。ライン303上のNOEVDSN信号を用いてによって新ブロックに対するフラグ評価期間の間LSBアドレスカウンタを停止させる。
当該論理図の入力には消去モードを示すライン304上のERS信号が含まれる。また、ライン305上のリセット・テスト信号RESALLおよびAPEONCEが入力として供給される。APEONCE信号は、上述した自動プログラム・消去サイクリングの間にコマンドロジック(図10の206)によってアクティブにされる。
もう一つの入力は、チップの最後のブロックがアドレス指定されたことを示すMSBカウンタ214によって駆動されるライン306上のLASBLK信号である。
ライン307上のERSVFY信号が消去検証動作の間に生成され、ライン308上のDEV信号が制御目的でERSVFY信号の遅延形式として生成される。信号FLAGRESBは、選択ブロックのフラグがリセットされたときアクティブ低(active low)となる。
ライン310の信号MATCHは所定のアドレスに対するパス消去検証を示すコンパレータの出力である。ライン311上の信号Q13は、ブロック内の最後のLSBがテストされたことを示すLSBオーバフロー信号である。
ライン312上の信号SCPAP/EVは、自動チップまたはブロック消去動作に対する検証動作を示す。RESALL信号はライン313上のグローバルリセット信号である。また、ロジックに対する入力にはタイミング上の目的から種々の発振器からのものを含む。
ライン300上のRESFGB信号は一列に続くインバータ320及び321の出力で生成される。インバータ320への入力はNANDゲート322の出力である。NANDゲート322の入力にはライン323上の発振器信号OSCBおよびラッチ324の出力が含まれる。ラッチ324への入力はNANDゲート325の出力である。NANDゲート325への入力には、ラッチ326の出力、ライン312上のSCPAP/EV信号およびインバータ327の出力が含まれる。インバータ327への入力は、NANDゲート328の出力である。NANDゲート328への入力には、ライン310上のMATCH信号およびライン311上のQ13信号が含まれる。ラッチ326は新ブロックに移動するタイミングを示す。ライン312上の制御信号SCPAP/EVは正しい動作モードを示す。NANDゲート328の出力は、ブロックに対する消去検証が成功したかどうかを示す。これら全ての状態が真ならば、リセット300上のリセットフラグ信号RESFGBがライン323上のOSCB信号と同期して生成される。
ライン301上のMSBCKEVがインバータ330の出力で生成される。インバータ330の入力はNANDゲート331の出力となる。NANDゲート331の入力には、ライン323上のOSCB信号およびインバータ332の出力が含まれる。インバータ332への入力はラッチ326の出力である。インバータ333への入力はSRフリップフロップ334のアクティブ低出力である。フリップフロップ334に対するR入力はNANDゲート335の出力である。NANDゲート335に対する入力には、ライン313上のRESALL信号によって駆動されるインバータ337の出力が含まれる。他の入力はNANDゲート338の出力である。NANDゲート338はOSC信号およびラッチ339の出力によって駆動される。ラッチ339への入力はラッチ326の出力である。こうして、NANDゲート335の出力はタイミング信号となる。
フリップフロップ334へのS入力は、インバータ336の出力である。インバータ336のドライバはNANDゲート340である。NANDゲート340への入力には、ライン323上のOSCB信号とインバータ341の出力が含まれる。インバータ341はラッチ342によって駆動される。ラッチ342への入力はNANDゲート343の出力である。NANDゲート343への入力にはNANDゲート325の出力、NANDゲート344の出力およびNANDゲート345の出力が含まれる。NANDゲート344の出力は、インバータ346によって駆動された入力による消去検証の失敗を示す。インバータ346はライン310上のMATCH信号によって駆動される。NANDゲート344への他の入力には適切なモードを示すライン312上のSCPAP/EV信号および適切なタイミングを示すラッチ326の出力が含まれる。
NANDゲート345の出力は、設定フラグがない場合に発生される。これはNORゲート347の出力で示される。NOR347への入力には、ライン309上のFLAGRESB信号とNANDゲート348の出力が含まれる。NANDゲート348への入力にはERSVFY信号とライン307および308上のDEV信号が含まれる。
こうして、ライン301上のMSBCKEV信号は、設定フラグがないということ、カレントブロックに消去検証の失敗があったこと、またはカレントブロックが消去検証を経たことを示すロジックによって駆動されるインバータ336の出力によって基本的に駆動される。
ライン302上のMSBCK37信号はインバータ350の出力によって駆動される。インバータ350はNANDゲート351によって駆動される。NANDゲート351の入力にはライン301上のMSBCKEV信号とSRフリップフロップ352の出力が含まれる。フリップフロップ352に対するR入力はNANDゲート353によって駆動される。NANDゲート353への入力には、ライン304上のERS信号によって駆動されるインバータ354の出力およびテスト状態を示すNORゲート355の出力が含まれる。SRフリップフロップ352へのS入力はインバータ356によって駆動される。インバータ356に対する入力はラッチ357のアクティブ低出力である。ラッチ357はラッチ358にアクティブ高出力によって駆動される。ラッチ358はNANDゲート359によって駆動される。NANDゲート359に対する入力には、タイミング用のインバータ332の出力およびライン306上のLASBLKが含まれる。こうして、MSBCK37信号は全てのブロックが状態制御回路を通過した後で生成され、それが全体フラグ評価に戻る時である。MSBCR37は消去モードにおけるRESALLおよびAPEサイクリングの際のAPEONCEによってリセットされ、消去検証が完了した後で別のP/Eサイクルを開始する。
ライン303上のNOEVDSNはインバータ360によって駆動される。インバータ360への入力はNORゲート361の出力である。NORゲート361への入力にはインバータ341の出力およびインバータ333の出力が含まれる。これらの信号はフラグ評価状態を特定する。
図12A〜12Cは、ブロックレベルのプリプログラミング、消去および検証を伴う、本発明に係わる自動セクタ消去動作の詳細フローチャートである。
アルゴリズムは、入力にD0(16進)が続く20(16進)のシーケンスからなるコマンドを待つ図12Aにおけるステップ600、601および602からなるループで始まる。すなわち、ループはリセットステップ600を含み、20(16進)のテスト(ステップ601)に進む。テストに失敗すると、リセットステップ600にループバックする。テストが成功した場合は、アルゴリズムは、ステップ602でD0(16進)のテストをする。D0(16進)のテストが失敗すると、アルゴリズムはリセットステップ600にループバックする。D0(16進)ワードが続く20(16進)ワードのシーケンスがステップ602で検知されると、アルゴリズムはステップ603に進みLOAD信号をアクティブにする。これによって、到来アドレスのデコードに応答して32フラグの一つが設定される。APEモードに対しては、全てのブロックが特殊なシーケンスを用いてプログラム・消去のために選択される。また、消去検証がブロック643(図12C)で完了した後で、固定カウントサイクリングP/Eカウントが終わる(up)するまで、無制限モードでのハングアップまで、または両ケースでA1HまたはA2Hが低になるとき、APEONCEが別のP/Eサイクルを開始する。
この時点で、タイマがステップ604で動作可能(enable)にされる。次に、アルゴリズムはPGRES信号がアクティブかどうかをテストする。アクティブであれば、出力イネーブルがアクティブの間チップイネーブルが低になり、チップは別のアドレスをラッチし、別のフラグを設定すべきであることを意味する信号を生成する。その信号が高の場合、アルゴリズムは、ステップ606にループしRVタイマをリセットし、更にフラグが入力アドレスに応答して設定される(ステップ607)。この時点で、アルゴリズムはステップ604にループバックしRVタイマを動作可能にする。
PGRES信号がステップ605で高でない場合、アルゴリズムはRVタイマの満了をテストする(ステップ608)。好適システムにおいては、満了時間は約1000マイクロ秒である。タイマが満了していない場合、アルゴリズムはステップ604にループバックする。タイマが満了している場合は、PGLOEND信号がステップ609でアクティブにされ、消去されるべきブロックをラッチするためのセクタアドレスロードシーケンスの終了を示す。ステップ609の後、アルゴリズムは図12Bにループする。
図12Bの、アルゴリズムは、図12Aのステップ609でのPGLOENDの設定後に始まる。ブロックゼロのフラグはいつでも評価可能な状態にされており(ステップ610)、P/EVALが消去モードのプリプログラミングフラグ評価間隔を指示するように設定される(ステップ611)。
P/EVALの設定後、FLAGRESB信号がステップ612で評価される。FLAGRESB信号がゼロの場合、アルゴリズムは最後のブロックがステップ613で評価されたどうか判別する。最後のブロックがステップ613で評価されていれば、P/EVAL信号がステップ614でリセットされ、ERS信号はステップ615で高にセットされる。ステップ613で最後のブロックが評価されていなければ、MSBカウンタがステップ654でインクリメントされ、アルゴリズムはステップ611にループバックして設定フラグを有するブロックの残りを評価する。
FLAGRESB信号が、図10のライン258上の信号によって指示されたカレントフラグに対してフラグブロック201によって生成される。
ステップ612で、FLAGRESBがゼロでなく、設定フラグを指示する場合、アルゴリズムはステップ616にループする。ステップ616で、PGM信号は高にセットされ、P/EVAL信号はリセットされる。これによって、消去されるべきブロックのビット線、ワード線および仮想接地端子にプログラミング電位を供給されることになる。一実施例では、メモリの各セクタの4本のワード線が使用可能にされ、4バイトが並列にプリプログラムされる。
ステップ617で示されるようにプログラミング電圧を使用可能(enable)にした後で、タイマPGMREC1が動作可能にされ、プログラム電圧の回復を待つ(ステップ618)。ステップ618の後で、プログラム電圧が駆動される(ステップ619)。第2の検証タイマはステップ620でのプログラム検証電圧回復のために動作可能にされる。
ステップ620でのタイマの満了の後、ステップ619で駆動されるセルをテストするコンパレータの出力が高であるかどうか判別する(ステップ621)。高であれば、ステップ622で、アルゴリズムはQ13が高であるかどうかをテストする。Q3が高であることは最下位アドレスカウンタがオーバフローしたことを示す。4バイトを並列にプリプログラミングする実施例では、二つの最下位ビット(Q12、Q13)がマスクされるとき、アルゴリズムはQ11をテストする。Q11は4バイトのインクリメントに対するカウンタのオーバフローを示す。当該カウンタがオーバフローした場合、アルゴリズムは最後のブロックが検証されたかどうかを判別する(ステップ623)。最後のブロックが検証されていれば、PGMがステップ624でリセットされ、ERS信号がステップ625で高にセットされる。ステップ623で、最後のブロックがプログラムされていなかったとすれば、アルゴリズムはステップ654にループし、MSBカウンタをインクリメントし、設定フラグを有する次のブロックに進む。
ステップ622でQ13(またはQ11)がオーバフローしていなかったとすれば、最下位ビットカウンタが1(Q11をテストするときは4)だけインクリメントされ、P/ECNT信号がリセットされる(ステップ626)。次に、アルゴリズムはステップ617にループし、ブロックのプログラミングを続ける。P/ECNT信号は、ステップ621での一致信号(match signal)が高でなかった場合に、インクリメントされる再試行カウンタである。ステップ621の後、一致信号が高でない場合、アルゴリズムは、選択されたプログラム再試行閾値PTHRに再試行カウンタP/ECNTが到達したかどうかをテストする(ブロック627)。これは、図10のライン295上のMAXOUT信号に対応する。
再試行カウンタP/ECNTがオーバフローしていた場合、エラーが示され、アルゴリズムがハングアップする(ステップ628)。当該カウンタがオーバフローしていない場合、ステップ629でインクリメントされ、アルゴリズムはステップ617にループバックする。
図12Bに関して述べたように、最後のブロックのプリプログラミングに成功した場合、ステップ615またはステップ625の何れかでERS信号は高に設定される。ERS高の設定の後、アルゴリズムは図12Cに示された手順にループする。
図12Cに示されるように、最初のステップは、図9において示すようなアレイ内において最下位ブロックトランジスタBBSELを介してソースに、またワード線に印加するように制御して適正な消去電圧が消去されるべきブロックに印加することにより消去動作を起動することである(ステップ630)。消去動作の後、消去回復タイマが消去電圧の回復のために用いられる(ステップ631)。ステップ631での回復の後、ERSVFY信号が高になり、チップは消去検証動作に入る(ステップ632)。つぎに、遅延消去検証信号DEVが高になる(ステップ633)。この時点で、消去比較ラッチはアドレス指定セルからのデータを受ける(ステップ634)。その後、アルゴリズムは、一致がないこと、信号Q13によって指示される一致とオーバフローが起こったこと、またはFLAGRESBが低であることをテストする(ステップ635)。これらの条件の何れか一つが満たされないで、そのバイトについての一致が起こったこと(そのバイトの検証がなされたこと)、最後のブロックに到達しなかったこと、またはまだリセットされるべきフラグが存在することを示す場合、アルゴリズムはステップ636にループし、そこでLSBアドレスがインクリメントされる。ステップ636の後、アルゴリズムはステップ634にもどり、次のバイトからのデータをラッチする。
ステップ635で、バイトが検証されないか、検証されたが、アドレスカウンタがオーバフローしたか、またはテスト中のブロックのフラグがリセットされた場合、アルゴリズムはステップ637にループし、オーバフロー条件付きの一致の成否をテストする。一致が成功していれば、フラグがそのブロックにリセットされる(ステップ638)。フラグをリセットされた後、アルゴリズムはステップ639にループバックし、最後のブロックがテストされたかどうかテストする。同様に、ステップ637で、ステップ637に達した理由がLSBカウンタの一致且つオーバフロー以外のものであった場合、アルゴリズムはステップ639に進む。ステップ639で、最後のブロックがテストされていない場合、アルゴリズムはステップ640にループし、ブロックアドレスはインクリメントされ、LSBアドレスはリセットされる。ステップ640から、アルゴリズムはステップ634にループし設定フラグを有する次のブロックのテストを始める。
ステップ639で、最後のブロックがテストされていれば、アルゴリズムはステップ641に進み、そこでERSVFYおよびDEV信号がリセットされ、また回復タイマが始動される。回復タイマの満了の後、ALFGRES信号がテストされる(ステップ642)。ALFGRES信号のテストの際、全てのフラグがリセットされたことが判別されれば、消去動作は完全で、制御回路はリセットされる(ステップ643)。全てのフラグがリセットされていない場合、試行カウンタP/ECNT(MAXOUT信号と等価)をテストして(ステップ644)、以下に説明するように1024(8FF16進)のような選択された消去再試行閾値ETHRを越えたかどうかを判別する。その選択値を越えていれば、エラーが生じていて、試行はあきらめられる(ステップ645)。
ブロック644のカウンタが満了していなければ、ステップ646でそのカウンタはインクリメントされ、アルゴリズムはステップ630にループして消去検証をパスしなかったブロックを再消去する。
図10に示されたP/Eカウンタ296は、上述のように、レジスタ280の値に応答してプログラム可能であり、本発明に従ってプログラム再試行閾値及び消去再試行閾値を設定する。このプログラム可能なP/Eカウンタは自動動作モードに対するテスト時間を短縮するのに用いることができる。従って、より低い再試行閾値を製造中のテスト中に用いることで、デバイスの製造をスピードアップすることができる。
図13は、プログラム・消去カウンタの閾値を最大に設定する(max out)のに用いるタイミング図を示す。図のように、P/Eカウンタ再試行閾値に対するプログラムモードは、トレース700で示されたプログラム電位にアドレスA11をアクティブにする(assert)ことによって入力(enter)される。また、プログラム電位VPPはライン701上で示されるように高にされる。チップイネーブル・出力イネーブル信号はライン702、704上でサイクルされる。すなわち、チップイネーブルは10マイクロ秒の間、高で、つぎに10ナノ秒の間、低で、さらに100ナノ秒高、100ナノ秒低、1マイクロ秒高、10マイクロ高となる。出力イネーブル信号はP/Eカウンタのこのプログラミングの間、高に維持される。P/Eカウンタのプログラミングは、705で示されたウインドウの間アドレスビットA14−A16を設定することによって実行される。プログラムモード用のデータは、X8(16進)、これに続くX8(16進)、更に続くFF(16進)というトレース706によって示されるようにアクティブにされる。
P/Eカウンタの再試行閾値はアドレス信号A14−A16に応答して次の表に従ってプログラムされる。
レジスタ280は、Vccのパワーダウンによってデフォルト値である(A14,A15,A16)=(0,0,0)に対応する状態にリセットされる。すなわち、ユーザはデフォルトカウントを見るだけであり、テストモードは社内テストのために用いられるだけである。
結論
結局、本発明によれば、テスト回路において不揮発性メモリを使用するという改良されたテスト性能を有する集積回路を提供する。チップ上の不揮発性メモリにデータを記憶することによって、テスト回路の融通性および性能が改良できる。また、集積回路製造中のテスト速度は、テスト工程の際の効果的な方法でデータの読み出ができるので大いに増大される。
本発明は特に、不揮発性メモリ装置(例えば、各々が異なったプログラム・消去時間を有し、また回路設計の分析上、製造上かなりのプログラム・消去サイクリングを必要とするFLASH EPROM)での実現に適している。
本発明の好適実施例の前述した説明は、便宜上のものである。発明を開示された形式そのままに限定する趣旨ではない。多くの修正、変形を当業者がなしうることは明かである。実施例は、本発明の原理、その実際的な適用をもっとも良く説明し、それによって当業者が本発明の種々の実施例および意図した特定の利用に適した種々の変形が可能となるように選定し、説明された。本発明の範囲は次の請求の範囲とその均等物によって確定されるべきである。
尚、本願では、基礎となった英語原出願における名詞及び動詞の”exercise(s)”をそれぞれ「実行」及び「実行する」と訳す一方で、やはり同英語原出願における名詞及び動詞の"execution"及び"execute"の一部をそれぞれ「実行」及び「実行」と訳した。そして、これらの翻訳結果の錯綜を防止するために、前者については「実行(exercise(s)」及び「実行する(execute)」とし、後者については「実行(execute)」及び「実行する(execute)」と表現することで両者を弁別した。しかし、特許請求の範囲ではこれらのような括弧書きを付記しなかった。その代わり、特許請求の範囲において出現する"exercise(s)"はすべて「実行(する)」と翻訳し、そこで出現する"execution"及び"execute"は「実行(する)」以外の語に訳した。
英語では、"exercise"と"execute"との間には微妙な意味の相違があることに注意を要する。即ち、"exercise"は、回路や装置を動作させるという意味の場合に適切な表現であるのに対して、"execute"はある機能を動作させるという意味の場合により適切な表現である。すると、例えば、ある回路が複数の機能を有する場合には、"exercise"とは回路を動作させた結果少なくとも一つの機能を動作させれば足りる場合の「実行(する)」と解釈される。換言すれば、名詞の"exercise"とは、"execution(s) of a function or functions of"の意味であり、動詞の"exercise"は"execute a function of functions of"の意味である。従って、以上の英語原出願の意味をもって、本願の特許請求の範囲並びに詳細な説明等における「実行(する)」の語義が解釈されるべきである。
Claims (23)
- フラッシュEPROMメモリセルの集合と前記フラッシュEPROMメモリセルの集合内にデータを書込むデータ書込み回路からなる機能モジュール、
該機能モジュールに結合され、前記データ書込み回路のテストとして、前記データ書込み回路に前記フラッシュメモリセルの集合へのデータの書込み動作を繰り返し実行させ、前記テスト中において前記データの書込み動作が完了した実行回数のカウントを行い、前記テストの結果として状態情報を発生するテスト回路、
前記データ書込み回路が前記フラッシュメモリセルの集合内にデータを書込む動作の実行回数を、当該実行回数を指定するユーザ入力に応答して、プログラムするロジック、
不揮発性メモリと、前記テストに応答して前記不揮発性メモリに状態情報を書込む回路とを含む、前記テスト回路に結合された不揮発性状態書込み回路、および、
前記不揮発性メモリに結合され、前記不揮発性メモリに記憶された状態情報へのアクセスを外部装置に可能ならしめるポート
を備え、
前記状態情報が、前記データ書込み回路による前記フラッシュメモリセルの集合内へのデータの書込み動作が、前記ロジックによってプログラムされた実行回数繰り返して全て終了したか否かを示すことを特徴とする集積回路。 - 前記不揮発性状態書込み回路内の前記不揮発性メモリは、少なくとも一つの電気的にプログラム可能なリードオンリーメモリセルを備える請求項1に記載の集積回路。
- 前記不揮発性状態書込み回路内の前記不揮発性メモリは、少なくとも一つの電気的に消去及びプログラム可能なリードオンリーメモリセル(EEPROM)からなる請求項1に記載の集積回路。
- 前記不揮発性状態回路内の前記不揮発性メモリが少なくとも一つのフラッシュタイプの電気的に消去及びプログラム可能なリードオンリーメモリセル(フラッシュEPROM)からなる請求項1に記載の集積回路。
- 無制限テストモードを設定するロジックを備え、
前記テストは、前記フラッシュEPROMメモリセルの耐久性をテストするために、前記データ書込み回路に前記フラッシュメモリセルの集合へのデータの書込み動作を前記書込み動作の実行がハングアップするまで繰り返し実行させることを含み、前記状態情報は前記書込み動作の実行の成功のうちに完了した回数を示す請求項1に記載の集積回路。 - メモリセルの集合を含むメモリおよびそのメモリ内にデータを書込むデータ書込み回路、
前記メモリに結合され、前記データ書込み回路のテストであって、前記データ書込み回路に前記メモリ内へのデータの書込み動作を繰り返し実行させ、前記テスト中においてデータの書込み動作が完了した実行回数のカウントを行い、前記テストの結果として状態情報を生成するテスト回路、
前記データ書込み回路が前記テスト対象の前記メモリ内にデータを書込む実行回数を、当該実行回数を指定するユーザ入力に応答して、プログラムするロジック、
不揮発性メモリ、および前記テストに応答して前記不揮発性メモリに状態情報を書込む回路を備える、前記テスト回路に結合された不揮発性状態書込み回路、及び
前記不揮発性メモリに連結され、前記不揮発性メモリに記憶された前記状態情報へのアクセスを外部装置に可能ならしめるポート
を備え、
前記状態情報が、前記データ書込み回路による前記テスト対象の前記メモリ内へのデータの書込み動作が、前記ロジックによってプログラムされた実行回数繰り返して全て終了したか否かを示すことを特徴とする集積回路。 - 前記メモリはEEPROMメモリセルのアレイを備え、前記データ書込み回路は、前記アレイ用の消去・プログラム制御回路を備える請求項6に記載の集積回路。
- 前記EEPROMメモリセルのアレイはフラッシュEPROMセルを備える請求項7に記載の集積回路。
- 前記不揮発性状態書込み回路内の前記不揮発性メモリは、少なくとも一つの電気的にプログラム可能なリードオンリーメモリセルを備える請求項6に記載の集積回路。
- 前記不揮発性状態書込み回路内の前記不揮発性メモリは、少なくとも一つの電気的に消去及びプログラム可能なリードオンリーメモリセル(EEPROM)を備える請求項6に記載の集積回路。
- 前記不揮発性状態回路内の前記不揮発性メモリが少なくとも一つのフラッシュタイプの電気的に消去及びプログラム可能なリードオンリメモリセル(フラッシュEPROM)を備える請求項6に記載の集積回路。
- 前記メモリは不揮発性メモリセルのアレイを備え、前記不揮発性状態書込み回路内の前記不揮発性メモリは前記アレイのサブセットを備える請求項6に記載の集積回路。
- 前記不揮発性状態書込み回路は、前記アレイサブセットに結合され、前記テストの間、前記サブセットへのアクセスを可能にするロジックを備えた請求項12に記載の集積回路。
- 前記メモリは、フラッシュEPROMメモリセルを備え、
前記不揮発性状態回路内の前記不揮発性メモリは、前記メモリ内のフラッシュEPROMメモリセルのテストセットを備え、
前記データ書込み回路は、前記メモリに結合されたプログラム・消去回路であって、当該プログラム・消去回路を動作させるテストモードを有するプログラム・消去回路を備える請求項6に記載の集積回路。 - 無制限テストモードを設定するロジックを備え、
前記テストは、前記メモリの耐久性をテストするために、前記データ書込み回路に前記メモリ内へのデータの書込み動作を前記書込み動作の実行がハングアップするまで繰り返し実行させることを含み、前記状態情報は前記書込み動作の実行の成功のうちに完了した回数を示す請求項6または14に記載の集積回路。 - テストコントロール回路を備え、該テストコントロール回路は、前記テストモードの間に前記テストセットへのアクセスを使用可能にするロジック、
前記プログラム・消去回路に結合され、前記複数の実行のカウントに応答して前記テストセット内のメモリセルをアドレス指定するテストレジスタ、および
前記テストセットに結合され、前記テストモード中の特定の実行の状態を示すデータを前記テストセット内の対応するメモリセルに供給する回路を備えている請求項14に記載の集積回路。 - モードコントロール入力に応答し、前記状態情報の読み出しを可能にする回路をさらに備えた請求項14に記載の集積回路。
- 前記プログラム・消去回路は、自動プログラム・プログラム検証制御ループを含み、
当該自動プログラム・プログラム検証制御ループはプログラム検証の失敗に応答してプログラミングの実行を再試行するロジックと、プログラム再試行閾値まで再試行をカウントし、プログラム再試行閾値に達した場合には、前記プログラミングの実行の失敗を示す信号を生成する再試行カウンタとを備え、ユーザ入力に応答して前記プログラム再試行閾値をプログラムするロジックをさらに備える請求項14に記載の集積回路。 - 前記プログラム・消去回路は、自動消去・消去検証制御ループを含み、
該自動消去・消去検証制御ループは、プログラム検証の失敗に応答して消去の実行を再試行するロジックと、消去再試行閾値まで再試行をカウントし、その閾値に達した場合は、消去の失敗を示す信号を生成する再試行カウンタを備え、ユーザ入力に応答して前記消去再試行閾値をプログラムするロジックを更に備えた請求項14に記載の集積回路。 - 前記プログラム・消去回路は、前記アレイ内のメモリセルをプログラム・消去する自動プログラム・プログラム検証制御ループおよび自動消去・消去検証制御ループを備え、
前記自動プログラム・プログラム検証制御回路ループは、プログラム検証の失敗に応答してプログラミングの実行を再試行するロジックと、プログラム再試行閾値まで再試行をカウントし、その閾値に達した場合は、プログラミングの実行の失敗を示す信号を生成する再試行カウンタ、
前記自動消去・消去検証制御ループはプログラム検証の失敗に応答して消去の実行を再試行するロジックと、消去再試行閾値まで再試行をカウントし、その閾値に達した場合は、消去の実行の失敗を示す信号を生成する再試行カウンタを備え、
前記プログラム再試行閾値および前記消去再試行閾値は、前記実行回数を当該実行回数を指定するユーザ入力に応答してプログラムする前記ロジックによって設定される請求項14に記載の集積回路。 - 機能モジュールを備えた集積回路群を製造する方法であって、前記集積回路群上に不揮発性状態書込みメモリを集積する工程、
ユーザ入力によって指定されたテストの実行回数を前記集積回路群上に格納する工程、
機能モジュールのテストをプログラム可能な実行回数で繰り返し実行し、前記テストが終了した実行回数をカウントし、前記集積回路群の各々に対する前記プログラム可能な実行回数で前記テストが全て終了したか否かを示す情報を前記集積回路群の各々の前記不揮発性状態書込みメモリに自動的に格納する工程、および
前記不揮発性状態書込みメモリに格納された前記情報に応答して前記集積回路群を分類する工程を有し、
前記プログラム可能な実行回数を、前記テストの実行時に供給される前記ユーザ入力によって指定することを含む方法。 - 前記テストを行う工程の前に、
複数の集積回路を自動的にテストするプロセッサを備えるテスト装置に該複数の集積回路を装着する工程、及び、
前記テスト装置を用いて前記ユーザ入力を供給する工程をさらに有する請求項21に記載の方法。 - 前記機能モジュールは、自動プログラム・消去回路を備えたフラッシュEPROMを備え、前記自動プログラム・消去回路はプログラム再試行閾値回路および消去再試行閾値回路を備えており、
前記テストを行う工程の前に、さらに
少なくとも一つのプログラム再試行閾値回路および消去再試行閾値回路をプログラムして前記テスト実行時の再試行を減少させる工程を含む請求項21に記載の方法。
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