JPH09320299A - 消去書込ストレスにより劣化したeepromのスクリーニング方法 - Google Patents

消去書込ストレスにより劣化したeepromのスクリーニング方法

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JPH09320299A
JPH09320299A JP8131727A JP13172796A JPH09320299A JP H09320299 A JPH09320299 A JP H09320299A JP 8131727 A JP8131727 A JP 8131727A JP 13172796 A JP13172796 A JP 13172796A JP H09320299 A JPH09320299 A JP H09320299A
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JP
Japan
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eeprom
threshold voltage
gate
screening
bias
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JP8131727A
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English (en)
Inventor
Masabumi Katsumata
正文 勝又
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP8131727A priority Critical patent/JPH09320299A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 消去書込ストレスにより劣化したEEPRO
Mのスクリーニング方法を提供する。 【解決手段】 消去書込ストレスにより劣化したEEP
ROMのスクリーニング方法は、EEPROMに消去書
込ストレスを与え、フローティングゲート(4)に電子
を注入するかまたはそこから排出し、その状態で第1の
しきい値電圧を測定し、コントロールゲート(6)へ所
定のバイアス電圧を印加してゲート絶縁膜内に絶対値が
5MV/cm以下の電界を生じさせ、そのバイアス電圧
を除去した後に第2のしきい値電圧を測定し、第1と第
2のしきい値電圧の間のシフト量が所定の許容範囲を超
えている場合にそのEEPROMを不良と判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はEEPROMのスク
リーニング方法に関し、特に、消去書込ストレスによっ
て劣化したEEPROMのスクリーニング方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図9は、従来のEEPROMのスクリー
ニング方法の一例を示すフロー図である。まず、EEP
ROMはウェハ状態において約200〜250℃の高温
でデータリテンション(データ保持)特性が評価され、
高温リテンション特性の悪いチップが不良チップとして
排除される。
【0003】その後、正常なチップのみがモールド製品
にされる。モールド製品にされたEEPROMには、E
/W(消去書込)ストレスが与えられる。その後、約1
25℃の高温で読出をする動作寿命テストOLT(オペ
レーティング・ライフ・テスト)が行なわれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図9に示されているよ
うな従来のEEPROMのスクリーニング方法において
は、E/Wストレスによってゲート酸化膜のリークが増
大したEEPROMを排除することができなかった。そ
れは、従来のスクリーニング方法では、テスト時間を短
縮するために常に高温状態におけるテストが行なわれて
いたからである。すなわち、E/Wストレスによって劣
化したEEPROMをスクリーニングするために高温状
態でテストすれば、E/Wストレスによって劣化したゲ
ート酸化膜リークが回復してしまうので、E/Wストレ
スによるゲート酸化膜の劣化を検知することができない
からである。
【0005】このような従来技術の課題に鑑み、本発明
は、E/Wストレスによって劣化したゲート酸化膜を有
するEEPROMのスクリーニング方法を提供すること
を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の1つの態様によ
れば、消去書込ストレスによって劣化したEEPROM
のスクリーニング方法は、EEPROMに消去書込スト
レスを与え、そのEEPROMのフローティングゲート
に電子を注入し、この状態におけるEEPROMのしき
い値電圧を第1のしきい値電圧として測定し、基板電位
を基準とする相対的なバイアス電圧をコントロールゲー
トに印加することによってゲート絶縁膜内においてフロ
ーティングゲートから半導体基板に向けて絶対値が5M
V/cm以下の負の電界を生じさせ、そのコントロール
ゲートへのバイアス電圧を除去した後にEEPROMの
しきい値電圧を第2のしきい値電圧として測定し、第1
と第2のしきい値電圧の間のシフト量が所定の許容範囲
を超えている場合にそのEEPROMを不良と判定する
ことを特徴としている。
【0007】本発明のもう1つの態様によれば、消去書
込ストレスによって劣化したEEPROMのスクリーニ
ング方法は、EEPROMに消去書込ストレスを与え、
そのEEPROMのフローティングゲートから電子を排
除し、この状態におけるEEPROMのしきい値電圧を
第1のしきい値電圧として測定し、基板電位を基準とす
る相対的なバイアス電圧をコントロールゲートに印加す
ることによってゲート絶縁膜内においてフローティング
ゲートから半導体基板に向けて5MV/cm以下の正の
電界を生じさせ、そのコントロールゲートへのバイアス
電圧を除去した後にEEPROMのしきい値電圧を第2
のしきい値電圧として測定し、第1と第2のしきい値電
圧の間のシフト量が所定の許容範囲を超えている場合に
そのEEPROMを不良と判定することを特徴としてい
る。
【0008】以上のような本発明によるEEPROMの
スクリーニング方法においては、従来の高温状態を用い
たテストによるスクリーニング方法では除去し得なかっ
たのとは異なり、E/Wストレスによりゲート酸化膜が
劣化したEEPROMを排除することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1 図1は、本発明の実施の形態1によるEEPROMのス
クリーニング方法を説明するための典型的なEEPRO
Mの概略的な断面図である。
【0010】図1のEEPROMにおいては、P型の半
導体基板1の一主面に1対のN型のソース/ドレイン領
域2が形成されている。この1対のソース/ドレイン領
域2の間における基板1の表面層1aはチャネル領域と
して働く。チャネル領域1a上にはゲート絶縁膜3を介
してフローティングゲート4が形成されている。フロー
ティングゲート4上には層間絶縁膜5を介してコントロ
ールゲート6が形成されている。
【0011】図1に示されているようなEEPROMに
おいて、まず、フローティングゲート4内へ電子が注入
される。そして、この状態においてEEPROMのしき
い値電圧が第1のしきい値電圧Vth1 として測定され
る。
【0012】次に、図1に示されているように半導体基
板1が接地電位にされ、コントロールゲート6に所定の
負のバイアスゲート電圧−Vgが印加される。このバイ
アスゲート電圧−Vgは、フローティングゲート4内へ
注入された電子による電界をも考慮して、ゲート絶縁膜
3内に絶対値が5MV/cm以下の負の電界を生じるよ
うに調整される。
【0013】その後、コントロールゲート6のバイアス
電圧−Vgが除去された後に、EEPROMのしきい値
電圧が第2のしきい値電圧Vth2 として測定される。
【0014】すなわち、E/Wストレスによってゲート
酸化膜が劣化したEEPROMビットは、フローティン
グゲート4内に注入されていた電子がゲート酸化膜3を
介してリークすることにより、第2のしきい値電圧Vt
2 がゲートバイアス電圧−Vg印加前の第1のしきい
値電圧Vth1 より低下する。このようなしきい値電圧
の変化をモニタすることにより、E/Wストレスによっ
てゲート酸化膜が劣化したEEPROMビットのスクリ
ーニングが可能となる。
【0015】この場合に、ゲート酸化膜3内で生じる電
界を絶対値が5MV/cmまでの負の電界に制限するの
は、リードディスターブによる不良と区別してE/Wス
トレスによる不良のみを検知することを可能にするため
である。
【0016】図2は、EEPROMのゲート電圧Vgと
ゲート絶縁膜のリーク電流Iとの関係を示すグラフであ
る。このグラフにおいて、横軸はゲート電圧Vgを表わ
し、縦軸はリーク電流Iを対数メモリで表わしている。
曲線Aは正常なEEPROMにおける電流電圧(I−
V)曲線を表わしている。一方、曲線Bはリードディス
ターブ不良を含むEEPROMビットにおけるI−V曲
線を表わしている。さらに、曲線CはE/Wストレスに
よるリーク不良を含むEEPROMビットにおけるI−
V曲線を表わしている。このグラフからわかるように、
破線の線分Dより左の範囲内にあるゲート電圧Vgを利
用することによって、リードディスターブ不良と分離し
てE/Wストレスによる不良のみを検知することができ
るようになる。
【0017】実施の形態2 図3は、実施の形態2によるEEPROMのスクリーニ
ング方法を説明するためのEEPROMの概略的な断面
図である。図3のEEPROMは図1のものと同じ構造
を有している。
【0018】しかし、この実施の形態2においては、ま
ず、フローティングゲート4内の電子が排除された状態
にされる。そして、この状態でEEPROMのしきい値
電圧が第1のしきい値電圧Vth1 として測定される。
【0019】その後、半導体基板1が接地された状態で
コントロールゲート6に所定の正のバイアス電圧+Vg
が印加される。この正のバイアスゲート電圧+Vgは、
ゲート酸化膜3において5MV/cm以下の電界を生じ
るように調節される。これによって、E/Wストレスに
よりゲート酸化膜が劣化しているEEPROMビット
は、そのフローティングゲート4内へ電子がリークによ
って注入される。
【0020】その後、バイアスゲート電圧+Vgが除去
された後に、EEPROMのしきい値電圧が第2のしき
い値電圧Vth2 として測定される。このとき、E/W
ストレスによってゲート酸化膜が劣化しているEEPR
OMビットにおいては、リークによって電子がフローテ
ィングゲート4内へ流入しているので、第2のしきい値
電圧Vth2 はバイアスゲート電圧印加前の第1のしき
い値電圧Vth1 に比べて大きくなる。このように、し
きい値電圧の変化をモニタすることにより、実施の形態
1の場合と同様に、E/Wストレスによって劣化したE
EPROMをスクリーニングすることができる。
【0021】実施の形態3 図4は、本発明の実施の形態3において、E/Wストレ
スによって劣化したEEPROMのスクリーニングを行
なう具体的な方法を説明するための平面図である。図4
においては、バーンイン・サブボード10上にリードフ
レーム11が保持されている。リードフレーム11上に
は複数のダイパッド12のそれぞれの上に複数の半導体
チップ13が固定されている。半導体チップ13は、接
触針14を用いる針あてによってテストされる。
【0022】すなわち、図4の実施の形態においては、
半導体チップ13が樹脂封止される前のダイパッド状態
で針14を介するバイアスゲート電圧の印加によるバー
ンインが行なわれる。メモリセルのコントロールゲート
へ外部から直接バイアス電圧を与えるためには、製品と
なった後には使用されないコンタクトパッドにバイアス
を与えるために、半導体チップが樹脂封止される前にバ
ーンインする必要がある。また、リードフレームに半導
体チップがダイボンドされた状態で針当てにてバーンイ
ンすれば、それまでの他のスクリーニングテストをクリ
アした良品のみをバーンインすることになり、この段階
のバーンインが効率的なものになる。さらに、針あてに
よるバーンインを用いればサブボード10として小さな
ものを用いることができるので、そのサブボードを収容
すべきバーンイン装置自体を小さくすることもできる。
ただし、本発明による消去書込ストレスにより劣化した
EEPROMのスクリーニング方法においては、半導体
チップが昇温されることはない。さらにまた、針の交換
のみで種々のデバイスに対応することができ、このバー
ンインを効率的に行なうことができる。
【0023】実施の形態4 図5は、本発明の実施の形態4によるEEPROMのス
クリーニング方法を説明するための概略的な平面図であ
る。図5においては、半導体チップ13上にゲート電圧
バイアス用パッド15が設けられている。バイアス用パ
ッド15に接続された配線14の途中にはヒューズ15
が介在させられている。このようなヒューズ15を有す
るバイアス用パッド13を用いてバイアス用ゲート電圧
を印加すれば、スクリーニングの実施後に高バイアスに
よってヒューズ17を切断することによって、このバイ
アス用パッド15を分離されたパッドにすることができ
る。したがって、このバイアス用パッドに接続されてい
るピンに対するサーシなどの配慮やユーザに対するその
ピンの使用制限を行なう必要がなくなり、量産の観点か
らしても通常のスクリーニングとして行なうことが可能
となる。
【0024】実施の形態5 図6は、本発明の実施の形態5によるスクリーニング方
法を説明するための半導体ウェハの概略的な斜視図であ
る。図6においては、ウェハ20上に半導体チップとな
るべき領域13が配列されている。半導体ウェハ20上
には1つのゲートバイアス用パッド21が設けられてお
り、そのパッド21と各々の半導体チップ領域13との
間は配線22によって接続されている。この場合、半導
体ウェハ20上の1箇所に集中されたゲートバイアス用
パッド21を介して、ウェハ状態で各々のEEPROM
に対してバーンインを行なうことができる。そして、配
線22は、スクリーニング後にダイシングによって除去
するかまたはエッチングによって除去することができ
る。
【0025】実施の形態6 図7は、本発明の実施の形態6によるスクリーニング方
法を説明するためのEEPROMの概略的な断面図であ
る。このEEPROM自体は、図1のものと同じ構造を
有している。しかし、図7の場合は、基板1へ正のバイ
アス電圧+Vsubを印加できるように回路設計がなさ
れている。これによって、図1の実施の形態の場合と同
様に、E/Wストレスにより劣化したEEPROMのス
クリーニングを行なうことができる。
【0026】実施の形態7 図8は、本発明の実施の形態7によるスクリーニング方
法を説明するためのEEPROMの概略的な断面図であ
る。図8のEEPROMも、それ自体は図1のEEPR
OMと同じ構造を有している。しかし、図8の場合にお
いては、負のバイアス電圧−Vsubを基板1へ印加で
きるように回路設計が行なわれている。これによって、
図8の実施の形態においても図3の場合と同様に、E/
Wストレスにより劣化したEEPROMのスクリーニン
グを行なうことができる。
【0027】
【発明の効果】請求項1に記載の発明においては、フロ
ーティングゲートに電子を注入してゲート絶縁膜内に所
定の電界を生じさせた後にしきい値電圧のシフト量を測
定するので、E/Wストレスによってゲート酸化膜のリ
ークが増大したEEPROMのスクリーニングが可能と
なる。
【0028】請求項2に記載の発明によれば、フローテ
ィングゲートから電子を排除してゲート絶縁膜内に所定
の電界を生じさせた後にしきい値電圧のシフト量を測定
するので、請求項1の発明の場合と同様に、E/Wスト
レスによってゲート酸化膜のリークが増大したEEPR
OMのスクリーニングが可能となる。
【0029】請求項3に記載の発明によれば、コントロ
ールゲートへのバイアス電圧の印加が半導体チップをリ
ードフレームにダイボンドした状態で針当てによって行
なわれるので、バーンイン装置を小さくすることがで
き、かつ針の交換のみで種々のデバイスに対応してバー
ンインを効率的に行なうことができる。
【0030】請求項4に記載の発明によれば、コントロ
ールゲートへのバイアス電圧の印加はヒューズを有する
バイアス用パッドを介して行なわれるので、スクリーニ
ングの終了後にそのヒューズを切断することによって、
バイアス用パッドに接続されているピンに対するサージ
などの配慮やユーザに対するそのピンの使用制限を行な
う必要がなくなる。
【0031】請求項5に記載の発明によれば、スクリー
ニングは複数の半導体チップとなるべき領域から導き出
された複数のリードが接続された1つのバイアス用パッ
ドを介してバイアス電圧を印加することによって行なわ
れるので、ウェハ上の複数のEEPROMに対して同時
にバーンインを効率的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1によるスクリーニング
方法を説明するためのEEPROMの概略的な断面図で
ある。
【図2】 リードディスターブとE/Wのストレスの結
果としてEEPROMのゲート絶縁膜に生じるリーク電
流Iとゲート電圧Vgとの関係を示すグラフである。
【図3】 本発明の実施の形態2によるスクリーニング
方法を説明するためのEEPROMの概略的な断面図で
ある。
【図4】 半導体チップが樹脂封止される前にダイパッ
ドに固定された状態で接触針を用いてバーンインする方
法を示す概略的な平面図である。
【図5】 ヒューズを有するバーンイン用パッドを用い
てバイアスゲート電圧を印加する方法を説明するための
概略的な平面図である。
【図6】 半導体ウェハ上の1つのバーンイン用パッド
を介してそのウェハ上のすべてのチップ領域におけるE
EPROMをバーンインする方法を説明するためのウェ
ハの概略的な斜視図である。
【図7】 本発明のさらに他の実施の形態によるスクリ
ーニング方法を説明するためのEEPROMの概略的な
断面図である。
【図8】 本発明のさらに他の実施の形態によるスクリ
ーニング方法を説明するためのEEPROMの概略的な
断面図である。
【図9】 従来のEEPROMのスクリーニングプロセ
スを説明するためのフロー図である。
【符号の説明】
1 半導体基板、1a チャネル領域、2 ソース/ド
レイン領域、3 ゲート絶縁膜、4 フローティングゲ
ート、5 層間絶縁膜、6 コントロールゲート、10
バーンイン・サブボード、11 リードフレーム、1
2 ダイパッド、13 半導体チップ、14 接触針、
15 バーンイン用パッド、16 配線、17 ヒュー
ズ、20 半導体ウェハ、21 バーンイン用パッド、
22 配線。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 EEPROMに消去書込ストレスを与
    え、 そのEEPROMのフローティングゲートに電子を注入
    し、 この状態におけるEEPROMのしきい値電圧を第1の
    しきい値電圧として測定し、 基板電位を基準とする相対的なバイアス電圧をコントロ
    ールゲートに印加することによってゲート絶縁膜内にお
    いてフローティングゲートから半導体基板に向けて絶対
    値が5MV/cm以下の負の電界を生じさせ、 コントロールゲートへのバイアス電圧を除去した後にE
    EPROMのしきい値電圧を第2のしきい値電圧として
    測定し、 第1と第2のしきい値電圧の間のシフト量が所定の許容
    範囲を超えている場合にそのEEPROMを不良と判定
    することを特徴とする消去書込ストレスにより劣化した
    EEPROMのスクリーニング方法。
  2. 【請求項2】 EEPROMに消去書込ストレスを与
    え、 そのEEPROMのフローティングゲートから電子を排
    除し、 この状態におけるEEPROMのしきい値電圧を第1の
    しきい値電圧として測定し、 基板電位を基準とする相対的なバイアス電圧をコントロ
    ールゲートに印加することによってゲート絶縁膜内にお
    いてフローティングゲートから半導体基板に向けて5M
    V/cm以下の正の電界を生じさせ、 コントロールゲートへのバイアス電圧を除去した後にE
    EPROMのしきい値電圧を第2のしきい値電圧として
    測定し、 第1と第2のしきい値電圧の間のシフト量が所定の許容
    範囲を超えている場合にそのEEPROMを不良と判定
    することを特徴とする消去書込ストレスにより劣化した
    EEPROMのスクリーニング方法。
  3. 【請求項3】 コントロールゲートへのバイアス電圧の
    印加は半導体チップがリードフレームにダイボンドされ
    た状態で針当てによって行なわれることを特徴とする請
    求項1または2に記載のEEPROMのスクリーニング
    方法。
  4. 【請求項4】 コントロールゲートへのバイアス電圧の
    印加はヒューズを有するバイアス用パッドを介して行な
    われ、前記スクリーニングの終了後にはそのヒューズが
    切断されることを特徴とする請求項1または2に記載の
    EEPROMのスクリーニング方法。
  5. 【請求項5】 前記スクリーニングは半導体ウェハの状
    態で行なわれ、 そのウェハは複数の半導体チップとなるべき領域から導
    き出された複数のリードが接続された1つのバイアス用
    パッドを有し、 前記コントロールゲートへのバイアス電圧の印加はその
    バイアス用パッドを介して行なわれることを特徴とする
    請求項1または2に記載のEEPROMのスクリーニン
    グ方法。
JP8131727A 1996-05-27 1996-05-27 消去書込ストレスにより劣化したeepromのスクリーニング方法 Withdrawn JPH09320299A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6815231B2 (en) 2001-06-11 2004-11-09 Hitachi, Ltd. Method of testing and manufacturing nonvolatile semiconductor memory
JP2007043124A (ja) * 2005-07-04 2007-02-15 Denso Corp 半導体装置の検査方法

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