JP4136510B2 - Manufacturing method of semiconductor memory device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体記憶装置の製造方法に関し、特にその装置のメモリセルの書込み電圧及び消去電圧の設定方法に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、本発明者が検討した技術として、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置においては、ウェハ処理工程後にプローブ検査が実施され、このプローブ検査では常温、高温状態での電気的特性試験や、書込み及び消去スピートの測定などが行われる。この書込み及び消去スピードの測定の際には、電圧設定が必要であり、そのメモリセルの書込み及び消去のための内部電圧は、経験値に基づいて一定の値に設定する方法が用いられている。
【0003】
なお、このようなフラッシュメモリ等の半導体記憶装置に関する技術としては、例えば1994年11月5日、株式会社培風館発行の「アドバンスト エレクトロニクスI-9 超LSIメモリ」に記載される技術などが挙げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記のようなメモリセルの書込み及び消去のための内部電圧の設定方法の技術について、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
【0005】
例えば、ウェハ処理工程における膜厚等のプロセスばらつきにより、メモリセルの書込み及び消去特性が、ウェハ間又はウェハ面内において、大きく変動することがある。
【0006】
しかしながら、メモリセルの書込み及び消去電圧は、経験値により一定の値に設定されていたため、その変動により、チップ間又はチップ内のメモリセルの書込み及び消去スピードが変動し、製品の歩留まり及び品質が低下することが考えられる。
【0007】
従って、製品の歩留まり及び品質を向上させるために、そのメモリセルの書込み及び消去特性の変動を補正することが必要となる。
【0008】
そこで、本発明の目的は、フラッシュメモリ等の半導体記憶装置において、プロセスばらつきにより、メモリセルの書込み及び消去特性が変動した場合であっても、書込み及び消去のための内部電圧を最適値に設定することにより、書込み及び消去スピードを一定に保つことができる半導体記憶装置の製造方法を提供するものである。
【0009】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【0011】
すなわち、本発明による半導体記憶装置の製造方法は、半導体記憶装置のメモリセルの書込み前のしきい値電圧を測定する第1の工程と、前記メモリセルに電圧を印加し前記メモリセルの書込みを行う第2の工程と、前記書込み後の前記メモリセルのしきい値電圧を測定する第3の工程と、前記メモリセルに電圧を印加し前記メモリセルの消去を行う第4の工程と、前記消去後の前記メモリセルのしきい値電圧を測定する第5の工程と、これらの測定結果に基づいて前記半導体記憶装置の内部電圧を設定する第6の工程とを有することを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明による半導体記憶装置の製造方法は、さらに、複数の前記メモリセルについて前記電圧印加及び前記測定を行い、その測定結果に基づいて前記半導体記憶装置の最適な内部電圧を設定することを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明による半導体記憶装置の製造方法は、さらに、前記複数のメモリセルの測定値を昇順に並べ、その中間の値に基づいて前記半導体記憶装置の最適な内部電圧を設定することを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明による半導体記憶装置の製造方法において、さらに、前記第1から前記第6の工程は、プローブ検査にて行われることを特徴とするものである。
【0015】
また、本発明による半導体記憶装置の製造方法において、さらに、前記半導体記憶装置は、フラッシュメモリであることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0017】
図1は本発明の製造方法により製造されるフラッシュメモリ等の半導体記憶装置の一例を示す構成図、図2は本発明の一実施の形態であるフラッシュメモリ等の半導体記憶装置の製造方法において、メモリセルの書込み及び消去電圧の設定方法を示すフロー図、図3は書込み及び消去電圧を印加し測定するメモリセルのチップ内の位置を示す図、図4は半導体記憶装置としてのフラッシュメモリのメモリセルの縦構造を示す構成図、図5はメモリセルのしきい値電圧の変化状態を示す図、図6は最適な書込み及び消去電圧を算出するのに用いられるグラフである。
【0018】
まず、図1により、本発明の製造方法により製造される半導体記憶装置の構成の一例を説明する。
【0019】
本発明の製造方法により製造される半導体記憶装置は、例えば、64M,256M,512Mb(bit)等のフラッシュメモリとされ、メモリマット1、メインデコーダ/ゲートデコーダ2、サブデコーダ3、センスラッチ回路4、データラッチ回路5、メインアンプ6、入力データ演算回路7、入出力バッファ8、制御信号入力バッファ9、データ入出力制御回路10、レディ/ビジィ回路11、システムクロック回路12、ステイタスレジスタテスト系回路13、コマンドデコーダ14、ROM制御系回路15、ROM16、ROMデコーダ17、CPU18、電源制御回路19、電源切り替え回路20、チャージポンプ降圧系回路21、基準電源22、アドレスカウンタ23、救済系回路24、アドレスジェネレータ25、冗長ヒューズ・トリミングヒューズ26などの一般的な構成からなり、周知の半導体製造技術によって1個の半導体チップ上に形成されている。
【0020】
このフラッシュメモリは、外部端子を介して制御信号入力バッファ9にチップイネーブル信号/CE、ライトイネーブル信号/WE、リセット信号/RES、コマンドデータイネーブル信号/CDE、アウトプットイネーブル信号/OEなどの制御信号が入力され、またデータ入出力制御回路10にシリアルクロック信号SCが入力され、これらの信号に基づいて内部回路制御のためのコマンド、タイミング信号が発生される。また、レディ/ビジィ回路11から外部端子を介してレディ/ビジィ信号R/Bが出力されている。
【0021】
このフラッシュメモリにおいて、メモリマット1は、ワード線WLとビット線BLとの交点に配置される複数のメモリセルMCからなり、左右および上下に4つに分割されている。このメモリマット1内の任意のメモリセルMCが、メインデコーダ/ゲートデコーダ2およびサブデコーダ3により選択され、この選択されたメモリセルMCに対して、センスラッチ回路4、データラッチ回路5、メインアンプ6、入力データ演算回路7および入出力バッファ8を介してデータの書込み/読出しが行われる。
【0022】
以上のように構成されるフラッシュメモリにおいて、メモリセルMCの書込み及び消去のためメモリセルに印加される電圧は、電源制御回路19、電源切り替え回路20、チャージポンプ降圧系回路21、基準電圧22などから供給される。
【0023】
また、これらの内部電圧の値は、後述する書込み及び消去電圧の設定方法に従い、冗長ヒューズ・トリミングヒューズ26のトリミングを行うことにより、調整される。
【0024】
次に、図2により、本実施の形態におけるメモリセルMCの書込み及び消去電圧(内部電圧)の設定方法の一例を説明する。
【0025】
本実施の形態におけるメモリセルMCの書込み及び消去電圧(内部電圧)の設定方法は、例えば、メモリセルMCの書込み前のしきい値電圧Vthiを測定する工程(ステップS30)、メモリセルMCの書込みを行う工程(ステップS31)、書込み後のしきい値電圧Vthwを測定する工程(ステップS32)、メモリセルMCの消去を行う工程(ステップS33)、消去後のしきい値電圧Vtheを測定する工程(ステップS34)、書込みしきい値電圧Vthwi及び消去しきい値電圧Vthweを算出する工程(ステップS35)、標準書込みしきい値電圧Vthwi(typ)及び標準消去しきい値電圧Vthwe(typ)を算出する工程(ステップS36)、最適な内部電圧を設定する工程(ステップS37)などからなっている。
【0026】
また、これらの工程は、半導体記憶装置の製造プロセスのうち、ウェハ処理工程後のプローブ検査において実施される。
【0027】
メモリセルMCの書込み前のしきい値電圧Vthiを測定する工程(ステップS30)では、測定対象となるチップ40内の複数のメモリセルMC、例えば、図3に示すように、5つのメモリセルMC(A)〜MC(E)を選択し、それらを対象に初期状態すなわち書込み前のしきい値電圧Vthi(A)〜Vthi(E)を測定する。測定するメモリセルMCの位置は、図3に示すように、チップ40全体にバランスよく選択されるのが好ましい。
【0028】
次に、メモリセルの書込みを行う工程(ステップS31)では、メモリセルMC(A)〜MC(E)に、書込みに必要な電圧を外部から印加する。
【0029】
図4に、メモリセルMCの縦構造及び電圧印加位置を示す。メモリセルMCは、コントロールゲート41,フローティングゲート42,ドレイン43,ソース44,ウェル45などから構成され、コントロールゲート41にゲート電圧Vg、ドレイン43にドレイン電圧Vd、ソース44にソース電圧Vs、ウェル45にウェル電圧Vwellを印加することにより、フローティングゲート42に電子が蓄積され、メモリセルMCの書込みが行われる。
【0030】
例えば、ゲート電圧Vgとして18.6V、ドレイン電圧Vdとして0V、ソース電圧Vsとして0V、ウェル電圧Vwellとして0Vを印加する。この電圧の印加により、図5に示すように、メモリセルMC(A)〜MC(E)のしきい値電圧Vthi(A)〜Vthi(E)は、書込み後のしきい値電圧Vthw(A)〜Vthw(E)へと変化する。
【0031】
次に、書込み後のメモリセルのしきい値電圧Vthwを測定する工程(ステップS32)では、メモリセルMC(A)〜MC(E)の書込み後のしきい値電圧Vthw(A)〜Vthw(E)を測定する。
【0032】
次に、メモリセルMCの消去を行う工程(ステップS33)では、メモリセルMC(A)〜MC(E)に、消去に必要な電圧、すなわち、ゲート電圧Vg,ドレイン電圧Vd,ソース電圧Vs,ウェル電圧Vwellを外部から印加する。
【0033】
例えば、ゲート電圧Vgとして−17.5V、ドレイン電圧Vdとして0V、ソース電圧Vsとして0V、ウェル電圧Vwellとして0Vを印加する。この電圧の印加により、図5に示すように、メモリセルMC(A)〜MC(E)のしきい値電圧Vthw(A)〜Vthw(E)は、消去後のしきい値電圧Vthe(A)〜Vthe(E)へと変化する。
【0034】
次に、消去後のしきい値電圧Vtheを測定する工程(ステップS34)では、メモリセルMC(A)〜MC(E)の消去後のしきい値電圧Vthe(A)〜Vthe(E)を測定する。
【0035】
次に、書込みしきい値電圧Vthwi及び消去しきい値電圧Vthweを算出する工程(ステップS35)では、上記の工程で測定した書込み前のしきい値電圧Vthi(A)〜Vthi(E)、書込み後のしきい値電圧Vthw(A)〜Vthw(E)及び消去後のしきい値電圧Vthe(A)〜Vthe(E)の結果に基づいて、以下の式により、書込みしきい値電圧Vthwi及び消去しきい値電圧Vthweを算出する。
【0036】
Vthwi=Vthw−Vthi
Vthwe=Vthw−Vthe
ただし、上式において、測定対象のメモリセルMCの位置を示す(A)〜(E)は省略しており、メモリセルMC(A)〜MC(E)のすべてについてVthwi(A)〜(E),Vthwe(A)〜(E)を算出する。
【0037】
次に、標準書込みしきい値電圧Vthwi(typ)及び標準消去しきい値電圧Vthwe(typ)を算出する工程(ステップS36)では、書込みしきい値電圧Vthwi(A)〜(E)及び消去しきい値電圧Vthwe(A)〜(E)をそれぞれ昇順に並べ、中間の値すなわち3番目の値を対象チップの標準書込みしきい値電圧Vthwi(typ)及び標準消去しきい値電圧Vthwe(typ)とする。
【0038】
そして最後に、最適な内部電圧を設定する工程(ステップS37)では、上記の工程で算出した標準書込みしきい値電圧Vthwi(typ)及び標準消去しきい値電圧Vthwe(typ)に基づいて、例えば、図6に示すグラフを用いて、対象チップ40の最適な、書込み時ゲート電圧Vgw及び消去時ゲート電圧Vgeを求め、内部電圧を設定する。
【0039】
なお、図6(a)は、製品に要求される書込みスピードにおける、書込みしきい値電圧Vthwiとゲート電圧Vgとの関係を示すグラフであり、図6(b)は、製品に要求される消去スピードにおける、消去しきい値電圧Vthweと、ゲート電圧Vgとの関係を示すグラフである。
【0040】
内部電圧の設定では、チップ40内の内部電圧の値が、算出した書込み時ゲート電圧Vgw及び消去時ゲート電圧Vgeとなるように、冗長ヒューズ・トリミングヒューズ26のトリミングを行う。
【0041】
従って、本実施の形態におけるメモリセルMCの書込み及び消去電圧(内部電圧)の設定方法によれば、それぞれのチップ40に対して、内部電圧が最適値に設定され、メモリセルMCの書込み及び消去特性が変動した場合であっても、外部から見た書込み及び消去スピードを一定に保つことが可能となる。
【0042】
その結果、製品の歩留まり及び品質が向上する。
【0043】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0044】
例えば、前記実施の形態においては、チップ内のメモリセルMC(A)〜(E)の5点について電圧印加及び測定を行っているが、これに限定されるものではなく、電圧印加及び測定をする位置は、4点以下又は6点以上であってもよい。
【0045】
また、前記実施の形態においては、書込みしきい値電圧Vthwi(A)〜(E)及び消去しきい値電圧Vthwe(A)〜(E)をそれぞれ昇順に並べ、中間の値、すなわち3番目の値を対象チップの標準書込みしきい値電圧Vthwi(typ)及び標準消去しきい値電圧Vthwe(typ)としているが、これに限定されるものではなく、他の方法、例えば、それぞれの値の平均値などから標準書込みしきい値電圧Vthwi(typ)及び標準消去しきい値電圧Vthwe(typ)を算出してもよい。
【0046】
また、前記実施の形態においては、半導体記憶装置としてのフラッシュメモリについて説明したが、これに限定されるものではなく、EPROMその他のメモリについても適用可能である。
【0047】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0048】
(1)プロセスばらつきにより、メモリセルの書込み及び消去特性が変動した場合であっても、内部電圧を最適値に設定することにより、外部から見た書込み及び消去スピードを一定に保つことが可能となる。
【0049】
(2)製品の歩留まり及び品質の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法により製造される半導体記憶装置の一例を示す構成図である。
【図2】本発明の一実施の形態である半導体記憶装置の製造方法において、メモリセルの書込み及び消去電圧の設定方法を示すフロー図である。
【図3】本発明の一実施の形態において、電圧印加及び測定を行うメモリセルのチップ内の位置を示す図である。
【図4】本発明の一実施の形態において、フラッシュメモリのメモリセルの縦構造を示す構成図である。
【図5】本発明の一実施の形態において、メモリセルのしきい値電圧の変化状態を示す図である。
【図6】本発明の一実施の形態において、(a)は最適な書込み電圧を(b)は最適な消去電圧を算出するのに用いられるグラフである。
【符号の説明】
1 メモリマット
2 メインデコーダ/ゲートデコーダ
3 サブデコーダ
4 センスラッチ回路
5 データラッチ回路
6 メインアンプ
7 入力データ演算回路
8 入出力バッファ
9 制御信号入力バッファ
10 データ入出力制御回路
11 レディ/ビジィ回路
12 システムクロック回路
13 ステイタスレジスタテスト系回路
14 コマンドデコーダ
15 ROM制御系回路
16 ROM
17 ROMデコーダ
18 CPU
19 電源制御回路
20 電源切り替え回路
21 チャージポンプ降圧系回路
22 基準電源
23 アドレスカウンタ
24 救済系回路
25 アドレスジェネレータ
26 冗長ヒューズ・トリミングヒューズ
40 チップ
41 コントロールゲート
42 フローティングゲート
43 ドレイン
44 ソース
45 ウェル
MC,MC(A),MC(B),MC(C),MC(D),MC(E) メモリセル
BL ビット線
WL ワード線
Vg ゲート電圧
Vd ドレイン電圧
Vs ソース電圧
Vwell ウェル電圧
Vth しきい値電圧
Vthi 書込み前のしきい値電圧
Vthw 書込み後のしきい値電圧
Vthe 消去後のしきい値電圧
Vthwi 書込みしきい値電圧
Vthwe 消去しきい値電圧
Vthwi(typ) 標準書込みしきい値電圧
Vthwe(typ) 標準消去しきい値電圧
Vgw 最適な書込み時ゲート電圧
Vge 最適な消去時ゲート電圧
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor memory device, and more particularly to a technique effective when applied to a method for setting a write voltage and an erase voltage of a memory cell of the device.
[0002]
[Prior art]
For example, as a technique studied by the present inventor, in a semiconductor memory device such as a flash memory, a probe inspection is performed after a wafer processing process. In this probe inspection, an electrical characteristic test at a normal temperature and a high temperature state, writing and erasing are performed. The speed is measured. When measuring the writing and erasing speed, it is necessary to set a voltage, and the internal voltage for writing and erasing the memory cell is set to a constant value based on an empirical value. .
[0003]
As a technique related to such a semiconductor memory device such as a flash memory, for example, a technique described in “Advanced Electronics I-9 VLSI Memory” issued on November 5, 1994, published by Bafukan Co., Ltd., and the like can be mentioned.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as a result of examination of the technique of the internal voltage setting method for writing and erasing the memory cell as described above, the following has been clarified.
[0005]
For example, due to process variations such as film thickness in the wafer processing step, the write and erase characteristics of the memory cells may vary greatly between wafers or within the wafer surface.
[0006]
However, since the programming and erasing voltage of the memory cell is set to a constant value based on empirical values, the fluctuation causes the programming and erasing speed of the memory cell between chips or in the chip to fluctuate, resulting in the product yield and quality. It is thought that it falls.
[0007]
Therefore, in order to improve the yield and quality of the product, it is necessary to correct variations in the write and erase characteristics of the memory cell.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to set the internal voltage for writing and erasing to an optimum value even in the case where the writing and erasing characteristics of the memory cell fluctuate due to process variations in a semiconductor memory device such as a flash memory. Thus, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor memory device capable of keeping the writing and erasing speed constant.
[0009]
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
[0011]
That is, the method for manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention includes a first step of measuring a threshold voltage before writing of a memory cell of the semiconductor memory device, and applying a voltage to the memory cell to write the memory cell. A second step of performing, a third step of measuring a threshold voltage of the memory cell after the writing, a fourth step of erasing the memory cell by applying a voltage to the memory cell, A fifth step of measuring a threshold voltage of the memory cell after erasing and a sixth step of setting an internal voltage of the semiconductor memory device based on the measurement results It is.
[0012]
The method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention further includes performing the voltage application and the measurement on a plurality of the memory cells, and setting an optimum internal voltage of the semiconductor memory device based on the measurement result. It is a feature.
[0013]
The method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention further includes arranging measured values of the plurality of memory cells in ascending order and setting an optimum internal voltage of the semiconductor memory device based on an intermediate value thereof. It is what.
[0014]
In the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, the first to sixth steps are further performed by probe inspection.
[0015]
In the method of manufacturing a semiconductor memory device according to the present invention, the semiconductor memory device is a flash memory.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a semiconductor memory device such as a flash memory manufactured by the manufacturing method of the present invention, and FIG. 2 is a method for manufacturing a semiconductor memory device such as a flash memory according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flow chart showing a method for setting a write and erase voltage of a memory cell, FIG. 3 is a view showing a position of a memory cell in a chip to which a write and erase voltage is applied and measured, and FIG. FIG. 5 is a diagram showing a change state of the threshold voltage of the memory cell, and FIG. 6 is a graph used for calculating optimum write and erase voltages.
[0018]
First, an example of the configuration of a semiconductor memory device manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG.
[0019]
The semiconductor memory device manufactured by the manufacturing method of the present invention is a flash memory such as 64M, 256M, and 512Mb (bit), for example, and includes a memory mat 1, a main decoder / gate decoder 2, a sub decoder 3, and a sense latch circuit 4. , Data latch circuit 5, main amplifier 6, input data arithmetic circuit 7, input / output buffer 8, control signal input buffer 9, data input / output control circuit 10, ready / busy circuit 11, system clock circuit 12, status register test system circuit 13, command decoder 14, ROM control system circuit 15, ROM 16, ROM decoder 17, CPU 18, power supply control circuit 19, power supply switching circuit 20, charge pump step-down system circuit 21, reference power supply 22, address counter 23, relief system circuit 24, Address generator 25, redundant fuse Made from the general structure of such's trimming fuse 26 is formed on one semiconductor chip by a known semiconductor manufacturing technique.
[0020]
In this flash memory, control signals such as a chip enable signal / CE, a write enable signal / WE, a reset signal / RES, a command data enable signal / CDE, and an output enable signal / OE are sent to the control signal input buffer 9 via an external terminal. The serial clock signal SC is input to the data input / output control circuit 10, and a command and timing signal for controlling the internal circuit are generated based on these signals. A ready / busy signal R / B is output from the ready / busy circuit 11 via an external terminal.
[0021]
In this flash memory, the memory mat 1 is composed of a plurality of memory cells MC arranged at the intersections of the word lines WL and the bit lines BL, and is divided into four in the horizontal and vertical directions. Arbitrary memory cells MC in the memory mat 1 are selected by the main decoder / gate decoder 2 and the sub-decoder 3, and a sense latch circuit 4, a data latch circuit 5, a main amplifier are selected for the selected memory cells MC. 6. Data is written / read through the input data operation circuit 7 and the input / output buffer 8.
[0022]
In the flash memory configured as described above, voltages applied to the memory cells for writing and erasing of the memory cells MC are the power supply control circuit 19, the power supply switching circuit 20, the charge pump step-down circuit 21, the reference voltage 22, and the like. Supplied from
[0023]
The values of these internal voltages are adjusted by trimming the redundant fuse / trimming fuse 26 in accordance with a programming and erasing voltage setting method described later.
[0024]
Next, an example of a method for setting the write and erase voltage (internal voltage) of the memory cell MC in the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0025]
The method of setting the write and erase voltage (internal voltage) of the memory cell MC in the present embodiment includes, for example, a step of measuring the threshold voltage Vthi before writing of the memory cell MC (step S30), and writing of the memory cell MC (Step S31), measuring the threshold voltage Vthw after writing (step S32), erasing the memory cell MC (step S33), measuring the threshold voltage Vthe after erasing (Step S34), a step of calculating a write threshold voltage Vthwi and an erase threshold voltage Vthwe (Step S35), a standard write threshold voltage Vthwi (typ) and a standard erase threshold voltage Vthwe (typ) Step (step S36), an optimum internal voltage setting step (step S37), and the like.
[0026]
In addition, these steps are performed in a probe inspection after the wafer processing step in the semiconductor memory device manufacturing process.
[0027]
In the step of measuring the threshold voltage Vthi before writing to the memory cell MC (step S30), a plurality of memory cells MC in the chip 40 to be measured, for example, five memory cells MC as shown in FIG. (A) to MC (E) are selected, and initial states, that is, threshold voltages Vthi (A) to Vthi (E) before writing are measured for them. The position of the memory cell MC to be measured is preferably selected in a well-balanced manner over the entire chip 40 as shown in FIG.
[0028]
Next, in the step of writing the memory cell (step S31), a voltage necessary for writing is applied from the outside to the memory cells MC (A) to MC (E).
[0029]
FIG. 4 shows the vertical structure and voltage application position of the memory cell MC. The memory cell MC includes a control gate 41, a floating gate 42, a drain 43, a source 44, a well 45, and the like. The control gate 41 has a gate voltage Vg, the drain 43 has a drain voltage Vd, a source 44 has a source voltage Vs, and a well 45. By applying the well voltage Vwell to the memory cell, electrons are accumulated in the floating gate 42 and the memory cell MC is written.
[0030]
For example, 18.6 V is applied as the gate voltage Vg, 0 V is applied as the drain voltage Vd, 0 V is applied as the source voltage Vs, and 0 V is applied as the well voltage Vwell. By applying this voltage, as shown in FIG. 5, the threshold voltages Vthi (A) to Vthi (E) of the memory cells MC (A) to MC (E) are changed to the threshold voltage Vthw (A ) To Vthw (E).
[0031]
Next, in the step of measuring the threshold voltage Vthw of the memory cell after writing (step S32), the threshold voltages Vthw (A) to Vthw (after writing of the memory cells MC (A) to MC (E)). E) is measured.
[0032]
Next, in the step of erasing the memory cell MC (step S33), voltages necessary for erasing, that is, the gate voltage Vg, the drain voltage Vd, the source voltage Vs, are applied to the memory cells MC (A) to MC (E). A well voltage Vwell is applied from the outside.
[0033]
For example, −17.5 V is applied as the gate voltage Vg, 0 V is applied as the drain voltage Vd, 0 V is applied as the source voltage Vs, and 0 V is applied as the well voltage Vwell. By applying this voltage, as shown in FIG. 5, the threshold voltages Vthw (A) to Vthw (E) of the memory cells MC (A) to MC (E) are changed to the threshold voltage Vthe (A after erase). ) To Vthe (E).
[0034]
Next, in the step of measuring the threshold voltage Vthe after erasure (step S34), the threshold voltages Vthe (A) to Vthe (E) after erasure of the memory cells MC (A) to MC (E) are obtained. taking measurement.
[0035]
Next, in the step of calculating the write threshold voltage Vthwi and the erase threshold voltage Vthwe (step S35), the threshold voltages Vthi (A) to Vthi (E) before writing measured in the above steps are written. Based on the results of the subsequent threshold voltages Vthw (A) to Vthw (E) and the erased threshold voltages Vthe (A) to Vthe (E), the write threshold voltage Vthwi and An erase threshold voltage Vthwe is calculated.
[0036]
Vthwi = Vthw−Vthi
Vthwe = Vthw−Vthe
However, in the above equation, (A) to (E) indicating the position of the memory cell MC to be measured are omitted, and Vthwi (A) to (E) are all applied to the memory cells MC (A) to MC (E). ), Vthwe (A) to (E) are calculated.
[0037]
Next, in the step of calculating the standard write threshold voltage Vthwi (typ) and the standard erase threshold voltage Vthwe (typ) (step S36), the write threshold voltages Vthwi (A) to (E) and the erase are performed. The threshold voltages Vthwe (A) to (E) are arranged in ascending order, and the intermediate value, that is, the third value, is the standard write threshold voltage Vthwi (typ) and standard erase threshold voltage Vthwe (typ) of the target chip. And
[0038]
Finally, in the step of setting the optimum internal voltage (step S37), for example, based on the standard write threshold voltage Vthwi (typ) and the standard erase threshold voltage Vthwe (typ) calculated in the above step, for example Using the graph shown in FIG. 6, the optimum gate voltage Vgw at the time of writing and gate voltage Vge at the time of erasing of the target chip 40 are obtained, and the internal voltage is set.
[0039]
FIG. 6A is a graph showing the relationship between the write threshold voltage Vthwi and the gate voltage Vg at the write speed required for the product, and FIG. 6B is the erase required for the product. It is a graph which shows the relationship between the erase threshold voltage Vthwe and the gate voltage Vg in speed.
[0040]
In setting the internal voltage, the redundant fuse / trimming fuse 26 is trimmed so that the value of the internal voltage in the chip 40 becomes the calculated gate voltage Vgw at the time of writing and gate voltage Vge at the time of erasing.
[0041]
Therefore, according to the method for setting the write and erase voltages (internal voltage) of the memory cell MC in the present embodiment, the internal voltage is set to the optimum value for each chip 40, and the write and erase of the memory cell MC are performed. Even when the characteristics fluctuate, it is possible to keep the writing and erasing speed seen from the outside constant.
[0042]
As a result, product yield and quality are improved.
[0043]
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
[0044]
For example, in the above-described embodiment, voltage application and measurement are performed at five points of the memory cells MC (A) to (E) in the chip, but the present invention is not limited to this, and voltage application and measurement are performed. The position to perform may be 4 points or less or 6 points or more.
[0045]
In the embodiment, the write threshold voltages Vthwi (A) to (E) and the erase threshold voltages Vthwe (A) to (E) are arranged in ascending order, and the intermediate value, that is, the third The values are the standard write threshold voltage Vthwi (typ) and the standard erase threshold voltage Vthwe (typ) of the target chip. However, the present invention is not limited to this, and other methods, for example, the average of the respective values The standard write threshold voltage Vthwi (typ) and the standard erase threshold voltage Vthwe (typ) may be calculated from the values and the like.
[0046]
In the above embodiment, the flash memory as the semiconductor memory device has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to EPROM and other memories.
[0047]
【The invention's effect】
Of the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
[0048]
(1) Even when the writing and erasing characteristics of the memory cell fluctuate due to process variations, the writing and erasing speed seen from the outside can be kept constant by setting the internal voltage to an optimum value. Become.
[0049]
(2) Product yield and quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a semiconductor memory device manufactured by a manufacturing method of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a method for setting a write and erase voltage of a memory cell in a method for manufacturing a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a diagram showing a position in a chip of a memory cell that performs voltage application and measurement in an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a vertical structure of a memory cell of a flash memory in an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a change state of a threshold voltage of a memory cell in an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph used to calculate an optimum write voltage and (b) to calculate an optimum erase voltage in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Memory Mat 2 Main Decoder / Gate Decoder 3 Sub Decoder 4 Sense Latch Circuit 5 Data Latch Circuit 6 Main Amplifier 7 Input Data Operation Circuit 8 Input / Output Buffer 9 Control Signal Input Buffer 10 Data Input / Output Control Circuit 11 Ready / Busy Circuit 12 System Clock circuit 13 Status register test system circuit 14 Command decoder 15 ROM control system circuit 16 ROM
17 ROM decoder 18 CPU
19 power supply control circuit 20 power supply switching circuit 21 charge pump step-down circuit 22 reference power supply 23 address counter 24 relief system circuit 25 address generator 26 redundant fuse / trimming fuse 40 chip 41 control gate 42 floating gate 43 drain 44 source 45 well MC, MC (A), MC (B), MC (C), MC (D), MC (E) Memory cell BL Bit line WL Word line Vg Gate voltage Vd Drain voltage Vs Source voltage Vwell Well voltage Vth Threshold voltage Vthi Write Previous threshold voltage Vthw Threshold voltage after programming Vthe Erase threshold voltage Vthwi Programming threshold voltage Vthwe Erase threshold voltage Vthwi (typ) Standard programming threshold voltage Vthwe (typ) Standard erase Threshold voltage Vgw Optimal write gate voltage Vge Optimal erase Gate voltage

Claims (2)

半導体記憶装置の複数のメモリセルの書込み前のしきい値電圧を測定する第1の工程と、
前記複数のメモリセルに電圧を印加し、前記複数のメモリセルの書込みを行う第2の工程と、
前記書込み後の前記複数のメモリセルのしきい値電圧を測定する第3の工程と、
前記複数のメモリセルに電圧を印加し、前記複数のメモリセルの消去を行う第4の工程と、
前記消去後の前記複数のメモリセルのしきい値電圧を測定する第5の工程と、
前記第1、前記第3及び前記第5の工程に基づく前記複数のメモリセルの測定結果を昇順に並べ、その中間の値に基づいて前記半導体記憶装置の最適な内部電圧を設定する第6の工程とを有し、
前記第1から前記第6の工程は、プローブ検査にて行われることを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
A first step of measuring a threshold voltage before writing in a plurality of memory cells of a semiconductor memory device;
A voltage is applied to the plurality of memory cells, a second step of writing said plurality of memory cells,
A third step of measuring threshold voltages of the plurality of memory cells after the writing;
Wherein a voltage is applied to the plurality of memory cells, a fourth step of erasing said plurality of memory cells,
A fifth step of measuring threshold voltages of the plurality of memory cells after erasure;
The measurement results of the plurality of memory cells based on the first, third, and fifth steps are arranged in ascending order, and an optimum internal voltage of the semiconductor memory device is set based on an intermediate value thereof It possesses a step,
Wherein said first to sixth steps, a method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim Rukoto place at probe test.
請求項1記載の半導体記憶装置の製造方法であって、
前記半導体記憶装置は、フラッシュメモリであることを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 1,
The semiconductor memory device manufacturing method of the semiconductor memory device according to claim flash memory der Rukoto.
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