JP4366001B2 - 半導体メモリ試験方法・半導体メモリ試験装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体メモリの良否を判定する半導体メモリ試験方法及びこの試験方法に従って動作する半導体メモリ試験装置に関し、特にフラッシュメモリを試験する場合に適用して好適な半導体メモリ試験方法及び半導体メモリ試験装置を提案するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3に一般に用いられている半導体メモリ試験装置の概要を示す。
一般に半導体メモリ試験装置はタイミング発生器11と、パターン発生器12と、波形整形器13、論理比較器14とによって構成され、被試験メモリMUTが正常に動作するか否かを試験する。
つまり、タイミング発生器11で発生する基準クロックに従ってパターン発生器12は被試験メモリMUTに対してアドレス信号、試験パターンデータ、制御信号を発生する。これらの信号は波形整形器13に与えられ、試験に必要な波形に整形して被試験メモリMUTに印加される。
【0003】
被試験メモリMUTは制御信号によって試験パターンデータの書き込み、読み出しの制御が行われる。被試験メモリMUTから読み出された試験パターンデータは論理比較器14に与えられ、この論理比較器14でパターン発生器12から出力される期待値データと読み出しデータとが比較され、その一致、不一致により被試験メモリMUTの良否判定が行われる。良否判定結果はパターン発生器12に送られ、試験の中止或いはパターン発生シーケンスの変更に供される。
【0004】
パターン発生器12では論理比較器14からのフェイル(不良情報)の情報を記憶しておき、そのフェイル情報によりパターン発生シーケンスが変更可能となっている。このパターン発生シーケンスの変更が可能なパターン発生シーケンス制御部の概略の構成を図4に示す。
パターン発生シーケンス制御部12Aはフェイルラッチ部FLTと、シーケンス制御部SQCとによって構成される。フェイルラッチ部FLTにはフェイル信号FLと、クリア信号CLEとが入力される。フェイル信号FLはフェイルラッチ部FLTにラッチ(記憶)される。クリア信号CLEはそのラッチ情報をクリア(消去)する信号である、このクリア信号の発生命令はパターン発生プログラムの任意のサイクルに記載することができ、テストサイクルの任意のサイクルで出力させることができる。
【0005】
シーケンス制御部SQCはフェイルラッチ部FLTに格納されたフェイル情報によりパターン発生シーケンスの変更が可能なシーケンス命令の格納部及び制御部等で構成されている。
ところでメモリの品種の一つにフラッシュメモリと呼ばれているメモリがある。このフラッシュメモリは電源が遮断された状態でも記憶を維持する不揮発性を具備している。内部構造としては複数のメモリブロックで構成され、メモリブロック単位或いはチップ全体を一括消去が可能である。
【0006】
フラッシュメモリは各メモリセルに帯電機能を有し、この帯電状態により電源を切り離しても記憶が維持できる構造になっている。このために製造直後の状態では帯電機能が正常な状態に揃えられているメモリセルと、正常な範囲から外されているメモリセルとが存在する。正常な状態から外れているメモリセルに消去動作を行わせると徐々に正常な状態に合わせ込むことができる。
このために、製造直後のフラッシュメモリに対して消去動作を実行し、その後未消去の状態にあるメモリセルが存在するか否かを検索するための読み出し試験を行っている。この消去動作と読み出し試験を総称して消去試験と称している。
【0007】
消去試験では未消去のメモリセルが検出されると、再びそのメモリブロックに対して消去動作を実行し、再度メモリセルの記憶の状況を検索する。この消去動作と検索動作を未消去のメモリセルが検出されなくなるまで繰り返す。規定の繰り返し回数の範囲で消去が完了した場合はパス、規定の繰り返し回数の範囲で消去が完了しないメモリブロックをフェイル(不良)と判定し、次のメモリブロックの試験に移行する。又はそのメモリブロックが最後のメモリブロックの場合は試験を終了する。
【0008】
図5にシーケンス制御部SQCを動作させている制御プログラムの概要を示す。ステップSP1でパターン発生器12(図3参照)に消去動作を実行させる。消去動作実行後にステップSP2でパターン発生器12に読み出し試験を実行させる。読み出し試験は各メモリブロックの先頭アドレスから最終アドレスまで実行される。
ステップSP3では読み出し試験中にフェイル(未消去のメモリセルが存在したこと)の発生が有ったか否かを判定し、フェイルの発生が無ければステップSP4で最終ブロックであるか否かを判定し、最終ブロックであれば終了、最終ブロックでなければステップSP5で次のブロックの試験に移行する処理を施し、ステップSP1に戻り、次のメモリブロックの試験に入る。
【0009】
ステップSP3でフェイルが発生していたと判定した場合(フェイルラッチ部FLTにフェイルFLがラッチされている状態を検出する)にはステップSP6に分岐する。ステップSP6では消去動作と読み出し試験を繰返す最大値を決める変数Mを+1する。ステップSP7でその変数Mが予め設定した回数を、この例では「20」を越えたか否かを判定する。変数MがM<20であればステップSP1に戻り、同一のメモリブロックに対して消去動作と読み出し試験とを実行する。この繰り返しが20回以上に達するとM>20となり、ステップSP8で試験中のメモリブロックをフェイルと判定し、ステップSP4に分岐する
このように、従来のシーケンス制御部SQCは読み出し試験中に1個でもフェイルが発生した場合は、消去動作と読み出し試験を繰返すだけの判定しかできない構造になっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来は未消去のメモリセルが検出されている間は、消去動作と読み出し試験を繰返すから、未消去のメモリセルの数が多く存在するメモリブロックでは消去動作と読み出し試験の繰り返し回数が多くなり、時間が掛かる欠点がある。
この発明の目的はフラッシュメモリのように消去動作と、読み出し試験を未消去のメモリセルが無くなるまで繰返す半導体メモリ試験方法において試験に要する時間を大幅に短縮することができる半導体メモリ試験方法及びこの試験方法に従って動作する半導体メモリ試験装置を提案するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1では、未消去のメモリセルを検出するための読み出し試験時に、未消去のメモリセルの数を計数し、その計数値をシーケンス制御部に入力することによりシーケンス制御部は未消去のメモリセルの数に従って消去動作の回数を選択し、パターン発生器に選択した所定回数の消去動作を実行させる半導体メモリ試験方法を提案するものである。
【0012】
この発明の請求項2では請求項1記載の半導体メモリ試験方法において、未消去のメモリセルの数が予め設定した数を越えている場合は消去動作を予め定めた所定回数に渡って実行させる半導体メモリ試験方法を提案するものである。
この発明の請求項3では請求項1又は2の何れか一方の半導体メモリ試験方法において、未消去のメモリセルの数が予め設定した数より少ない場合は消去動作を少なくとも1回実行して読み出し試験を実行する半導体メモリ試験方法を提案する。
【0013】
この発明の請求項4では、パターン発生器と、このパターン発生器が出力するアドレス信号、試験パターンデータ、制御信号を被試験メモリの規格に対応した波形の信号に変換する波形整形器と、被試験メモリから読み出される読み出しデータと期待値とを比較する論理比較器とを具備して構成される半導体メモリ試験装置において、
論理比較器から出力される不良セル検出信号の発生個数を計数するフェイルカウンタと、
このフェイルカウンタの計数値と比較する数値を記憶した設定器と、
この設定器に設定した設定値とフェイルカウンタの計数値とを比較する比較器と、
フェイルカウンタの計数値が設定器に設定した設定値より大きい場合はパターン発生器に被試験メモリの消去動作を連続して複数回実行させ、フェイルカウンタの計数値が設定値より少ない場合はパターン発生器に被試験半導体メモリの消去動作を少数回に制限して実行させるシーケンス制御部と、
を具備して構成した半導体メモリ試験装置を提案する。
【0014】
【作用】
この発明による半導体メモリ試験方法によれば未消去のメモリセルの数を計数し、その計数値に対応してシーケンス制御部を制御するから、パターン発生器には消去動作の回数を選択して実行させることができる。例えば未消去のメモリセルの数が設定値を越えている場合はパターン発生器に複数回に渡って消去動作を実行させることができる。
【0015】
この結果、消去動作毎に被試験メモリの未消去のセルの数が減るので、早期に未消去のメモリセルの数を減らすことができ、消去動作試験を短時間に済ませることができる利点が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1にこの発明の要部となるパターン発生シーケンス制御部12Aの実施例を示す。
この発明では、図4に示したフェイルラッチ部FLTの代わりに、フェイルカウンタFCONTを設け、このフェイルカウンタFCONTで論理比較器14から送られて来るフェイル信号の数を計数する。これと共に、設定器FLGを設け、この設定器FLGに設定した設定値とフェイルカウンタFCONTの計数値とを比較器CPで比較し、その比較結果をシーケンス制御部SQCに入力し、シーケンス制御部SQCの状態を制御する。シーケンス制御部SQCには未消去メモリセル数が設定値より大きいか、小さいかを判定する判定機能を設け、未消去セル数が設定値より大きい場合は消去動作が大きく不足していると判定して消去動作を連続して複数回、例えば5〜7回程度実行し、この実行後に再び読み出し試験を実行する。
【0017】
この読み出し試験中に未消去メモリセルが検出されなければそのメモリブロックをパスと判定し、次のメモリブロックの試験に進む。読み出し試験中に未消去メモリセルが検出され、その未消去メモリセルの数が設定値より小さくなっていれば消去動作を1回程度実行して再び読み出し試験を実行する。
図2にシーケンス制御部SQCを動作させるための制御プログラムの概要を示す。ステップSP1では消去動作(フラッシュメモリのメモリブロックの各メモリセルの記憶を消去する動作)の回数を決める変数NをN=0に初期化し、ステップSP2の消去動作を実行する。この場合消去動作を1回実行してステップSP3に進む。
【0018】
ステップSP3では変数NがN=0か否かを判定し、N=0であればステップSP5に進む。ステップSP5では読み出し試験を実行する。読み出し試験を実行している間、フェイルカウンタFCONTは論理比較器14から送られて来るフェイル信号の数を計数する。
読み出し試験が終了した時点でステップSP6ででフェイル数(未消去の状態にあるメモリセルの数)が「0」かそれ以上かを判定する。フェイル数が「0」であればステップSP1で最終ブロックか否かを判定する。フェイル数が「0」であればステップSP7に進む。ここで最終ブロックを試験していた場合にはこの試験の終了と同時にこのプログラムを終了する。
【0019】
フェイルの数が「0」でない場合はステップSP9に分岐する。ステップSP9ではメモリブロックごとに付した読み出し試験の最大動作回数を与える変数MをM=M+1(Mに+1を加える)し、ステップSP10に進む。
ステップSP10ではフェイル数が設定値より大きいか否かを判定する。設定器FLG(図1参照)に例えば「100」を設定したとすると、フェイル数が「100」より大きい場合はステップSP11に進み、消去動作の回数を選択する。図2に示す例ではフェイル数が設定値「100」より大きいか、小さいかの2者択一とした場合を例示したが、フェイルの発生個数に対応して消去動作の実行回数を7回、5回、3回、2回、1回のように選択させることができる。つまり、フェイルの発生個数が100以上の場合は消去動作を7回、フェイルの発生個数が70以上、100以下の場合は消去動作を5回、フェイルの発生個数が50以上、70以下の場合は消去動作を3回、フェイルの発生個数が30以上、50以下の場合は消去動作を2回、フェイルの発生個数が30以下の場合は消去動作を1回実行するように構成することもできる。このためには図1に示した設定器FLGと比較器CPとを複数設ければよい。
【0020】
図2の例ではフェイルの発生個数が「100」以上の場合はステップSP11で消去動作を決定する変数NにN=5を代入し、ステップSP13で変数MがM>20であるか否かを判定する。変数Mは読み出し試験を実行する最大値を決定する変数。M>20でなければステップSP2に戻り、消去動作を実行する。このとき、消去動作は変数NにN=5が代入されているから、Nの値がN=0になるまでステップSP2−SP3−SP4のループを実行し、消去動作を5回実行する。
【0021】
消去動作を5回実行した後にステップSP5に進み、読み出し試験を実行する。この読み出し試験で消去メモリセルが検出されなければステップSP6からステップSP7に進む。ステップSP7で最終ブロックであると判定されれば試験を終了する。最終ステップでなければステップSP8で次のブロックの試験に移行する処理が施され、ステップSP2に戻り、次のメモリブロックの試験に入る。
【0022】
ステップSP10でフェイルの発生個数が100以下であった場合はステップSP12で変数Nに1が代入される。従って、ステップSP2で消去動作が1回実行されて直ちに読み出し試験が実行され、爾後はフェイルの発生個数が「0」になるまで消去動作と読み出し試験を1回ずつ繰返す。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればフラッシュメモリの試験において、フェイルの発生個数(未消去メモリセルの数)が設定値より大きい場合はまだ消去動作の回数が大きく不足しているものと判定して、消去動作を連続して複数回に渡って実行するから、この消去動作によって未消去のメモリセルの数を大幅に減少させることができる。
【0024】
この結果、最初の1回目の読み出し試験により未消去のメモリセルの数を大きく減らすことができるから、この処理により試験に要する時間を大幅に短縮することができる。
また、1回目の読み出し試験でフェイルの発生個数が設定値以下であるメモリブロックの場合は、この程度の未消去メモリセルの数ではその後、数回程度の消去動作で未消去のメモリセルを消去状態にさせることができるから、この場合もさほど時間をかけずにそのメモリブロックの試験を終了することができる。
【0025】
従って、この発明によればフラッシュメモリの消去試験を短時間に済ませることができ、その効果は実用に供して頗る大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の要部の構成を説明するためのブロック図。
【図2】この発明の要部の動作を説明するためのフローチャート。
【図3】一般的な半導体メモリ試験装置の概略の構成を説明するためのブロック図。
【図4】図3に示した半導体メモリ試験装置に用いられているパターン発生シーケンス制御部の構成を説明するためのブロック図。
【図5】図4に示したパターン発生シーケンス制御部の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
11 タイミング発生器
12 パターン発生器
12A パターン発生シーケンス制御部
FL フェイル信号
CLE クリア信号
FCONT フェイルカウンタ
FLG 設定器
CP 比較器
SQC シーケンス制御部
13 波形整形器
14 論理比較器
Claims (4)
- 被試験半導体メモリの試験すべきメモリブロックをアクセスし、そのメモリブロック内のメモリセルの記憶を全て消去する消去動作を実行した後に、そのメモリブロック内のメモリセルの記憶が消去されたか否かを確認するために読み出し試験を実行し、この読み出し試験中に未消去のメモリセルが検出されると読み出し試験終了後に再び消去動作を実行し、消去動作後に再びそのメモリブロック内の読み出し試験を実行することを繰り返し、規定の消去動作回数の範囲内で全てのメモリセルの記憶が消去された場合はそのメモリブロックをパスと判定して次のメモリブロックの試験に移行するか試験を終了し、規定の消去動作回数以上に達した場合は、そのメモリブロックを不良と判定する半導体メモリ試験方法において、
消去動作後にメモリセルの記憶が消去されたか否かを確認する読み出し試験中に未消去メモリセルが検出されるごとに未消去メモリセルの数を計数し、未消去メモリセルの数に対応して消去動作の実行回数を選択することを特徴とする半導体メモリ試験方法。 - 請求項1記載の半導体メモリ試験方法において、未消去のメモリセルの数が予め設定した数を越えている場合は上記消去動作を連続して所定回数に渡って実行させることを特徴とする半導体メモリ試験方法。
- 請求項1又は2記載の半導体メモリ試験方法の何れか一方において、未消去のメモリセルの数が予め設定した数より少ない場合は上記消去動作を少なくとも1回実行して読み出し試験を実行することを特徴とする半導体メモリ試験方法。
- パターン発生器と、このパターン発生器が出力するアドレス信号、試験パターンデータ、制御信号を被試験メモリの規格に対応した波形の信号に変換する波形整形器と、被試験メモリから読み出される読み出しデータと期待値とを比較する論理比較器とを具備して構成される半導体メモリ試験装置において、
上記論理比較器から出力される不良セル検出信号の発生個数を計数するフェイルカウンタと、
このフェイルカウンタの計数値と比較する数値を記憶した設定器と、
この設定器に設定した設定値と上記フェイルカウンタの計数値とを比較する比較器と、
上記フェイルカウンタの計数値が上記設定器に設定した設定値より大きい場合はパターン発生器に被試験メモリの消去動作を連続して複数回実行させ、フェイルカウンタの計数値が設定値より少ない場合はパターン発生器に被試験半導体メモリの消去動作を少数回に制限して実行させるシーケンス制御部と、
を具備して構成したことを特徴とする半導体メモリ試験装置。
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