读取非易失性存储器电流的方法及获取电流分布状态的方法

读取非易失性存储器电流的方法及获取电流分布状态的方法
【专利摘要】本发明公开了读取非易失性存储器电流的方法及获取电流分布状态的方法，读取非易失性存储器电流的方法为被测的非易失性存储器中的每个存储单元均处于测试状态，该方法为同时测量所有存储单元的电流，所述存储单元为被测器件；其中，每个被测器件的电流测试为：获取所述被测器件中的电流；判断所述被测器件是否处于编程状态，若是，根据所述电流获取所述被测器件失效单元个数；若否则所述被测器件失效单元为零个结束。本发明很大程度上缩短了测试时间，有效地提高了测试效率。
【专利说明】读取非易失性存储器电流的方法及获取电流分布状态的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子领域，尤其涉及一种微电子芯片的性能测试方法。
【背景技术】
[0002]要评估非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM)性能的一个重要参数是数据保持能力，因此有效且精确的获取非易失性存储器中的存储单元电流对功能性测试提出了挑战。
[0003]以两个PMOS管串联组成的非易失性存储单元为例，采用施加电压测量电流(Parameter Measure Units,PMU)的方式测量每个存储单元,如图1所示,两个晶体管共用一个漏极，共用的衬底(NWELL)也是连接到一个衬底电压NW (N Well)上。其中，第一个PMOS作为选通晶体管，包含源极连接到源极电压SL (Source Line)和栅极连接到栅极电压SG (Selector Gate)，第二个PMOS管作为存储管，包含源极连接到位线电压BL (Bit Line)和浮栅FG(Floating Gate)，通过对浮栅的电荷注入，到达改变晶体管阈值电压进而改变其开启与关断状态的目的；
[0004]若要获取存储单元电流值，采用PMU直接量测每个存储单元，如图2所示。对于每个存储单元，施加电压于V%=0V，量取其电流值。
[0005]例如，一个存储容量为4KX8位的非易失性存储器，就需要PMU量测4K次。量测一个存储单元耗时几百个毫秒，那么，量测完这个非易失性存储器需耗时大约为400秒。若存储容量为IMX 16位时，测试耗时大约1000秒。由此可见，存储容量的增加，上述测试方法就相对耗时较多，特别是对于量产产品的测试需求，时效性的问题就显现出来。
[0006]中国专利(CN102568554A)公开了一种数据读取装置、非易失性存储器装置及其读取方法，其中读取非易失性存储器单元的方法为:在一充电期间内，施加一预充电电压至一第一电容器及一第二电容器，其中所述NVM单元与所述第一电容器并联及一参考存储器单元与所述第二电容器并联；在一经过期间及一感测期间内，施加一栅极电压至所述NVM单元的控制栅及所述参考存储器单元的控制栅，用于通过所述NVM单元及所述参考存储器单元将所述第一电容器及所述第二电容器放电；以及在所述感测期间内，感测跨越所述第一电容器的第一电压位准及跨越所述第二电容器的第二电压位准之间的电压差；其中，所述第一电容器及所述第二电容器的电容值实质上相同。
[0007]该专利可以减少现有技术中因直流电流偏压而导致的大电流消耗。但并没有解决测试电流时效性差的问题。
[0008]中国专利(CN101194322B)公开了一种非易失性存储器系统及其读取方法，该方法为:使用一组一个或一个以上读取比较点对一组非易失性存储元件执行读取过程，所述读取过程提供一组读取数据；确定所述读取数据是否具有一个或一个以上误差；确定误差校正过程是否能够校正所述一个或一个以上误差；如果所述误差校正过程能够校正所述一个或一个以上误差，则使用所述误差校正过程来校正所述一个或一个以上误差；以及如果所述误差校正过程不能够校正所述一个或一个以上误差，则执行数据恢复过程，所述数据恢复过程包括读取邻近所述非易失性存储元件组的非易失性存储元件，所述邻近的非易失性存储元件被编程为至少四种数据状态；基于邻近所述非易失性存储元件组的所述非易失性存储元件的所述四种数据状态，针对所述非易失性存储元件组的至少一子组来调整所述一个或一个以上读取比较点，以及使用所述经调整的一个或一个以上读取比较点，针对所述非易失性存储元件组执行另外一个或一个以上读取过程。
[0009]该专利为了补偿耦合，给定存储器单元的读取过程将考虑到邻近的存储器单元的编程状态。但并没有解决测试电流时效性差的问题。

【发明内容】

[0010]本发明为解决现有测试电流时间长的问题，从而提供读取非易失性存储器电流的方法及获取电流分布状态的方法的技术方案。
[0011]本发明所述读取非易失性存储器电流的方法，被测的非易失性存储器中的每个存储单元均处于测试状态，该方法为同时测量所有存储单元的电流，所述存储单元为被测器件；
[0012]其中，每个被测器件的电流测试步骤为:
[0013]步骤1.获取所述被测器件中的电流；
[0014]步骤2.判断所述被测器件是否处于编程状态，若是，执行步骤3 ;若否则所述被测器件失效单元为零个，执行步骤4 ；
[0015]步骤3.根据所述电流获取所述被测器件失效单元个数，执行步骤4 ；
[0016]步骤4.结束。
[0017]优选的，步骤I中通过所述恒流源从所述被测器件中拉出电流Ι0Η。
[0018]优选的，步骤3中根据所述电流获取所述被测器件失效单元个数的具体过程为:
[0019]步骤31.判断所述电流IOH是否大于或等于所述被测器件饱和电流Icell，若是则所述被测器件失效单元为零个，执行步骤32 ;若否则所述被测器件失效单元存在失效单元，执行步骤34 ；
[0020]步骤32.所述电流IOH以IuA的步进减小一次，执行步骤33 ；
[0021]步骤33.判断减小后的所述电流IOH是否为0A，若是，执行步骤4 ;若否，执行步骤31 ；
[0022]步骤34.获取并存储所述失效单元个数，并存取与所述失效单元个数对应的电流值，执行步骤32。
[0023]一种获取非易失性存储器电流分布状态的方法，包括所述的读取非易失性存储器电流的方法，步骤4中包括根据步骤34中所述电流值与所述失效单元的个数绘制一曲线图，根据所述曲线图获取所述被测器件的电流分布状态，结束；
[0024]根据所有所述被测器件的电流分布状态，即可获取所述非易失性存储器的电流分布状态。
[0025]本发明的有益效果:
[0026]本发明通过恒流源从被测器件往外拉一电流值作为初始值，测试结果失效单元数的有无表征了恒流源是否从存储单元强拉出电流；然后改变恒流源拉出电流的大小，再一次输出失效单元数，直到恒流源强拉出电流值为0A，整个测试流程结束。对于IM的存储单元来说，测试时间也仅为ImS (远远小于PMU直接量测耗时1000S)，很大程度上缩短了测试时间，有效地提高了测试效率。
【专利附图】

【附图说明】
[0027]图1为串联晶体管型非易失性存单元示意图；
[0028]图2为采用PMU直接量测存储单元电流值示意图；
[0029]图3为本发明中读取非易失性存储单元电流的方法流程图；
[0030]图4为根据电流获取被测器件失效单元个数的方法流程图；
[0031]图5为测试NVM存储单元电流值的原理图；
[0032]图6为存储编程前NVM存储单元原理图；
[0033]图7为存储编程后NVM存储单元原理图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0035]如图3和图4所示，在本实施例中的读取非易失性存储器电流的方法，向闪存输入特殊的时序和命令码，被测的非易失性存储器中的每个存储单元均处于测试状态，该方法为同时测量所有存储单元的电流，存储单元为被测器件；
[0036]其中，每个被测器件的电流测试步骤为:
[0037]步骤1.通过恒流源从被测器件中拉出电流IOH(电流的初始值大于存储单元饱和电流值);
[0038]步骤2.判断被测器件是否处于编程状态，若是，执行步骤3 ;若否，即没有导电沟道形成，不管恒流源拉出的电流是多少，图5中的电路相当是断开的，那么Vout的电压即为Vref,其大小落在VOH和VOL之间，则被测器件失效单元为零个，执行步骤4 ；
[0039]步骤3.根据电流获取被测器件失效单元个数:
[0040]步骤31.判断电流IOH是否大于或等于被测器件饱和电流Icell，若是:
[0041]如果超过了存储单元最大电流值，图5的电路相当是断开的，那么Vout的电压约为Vref，即被测器件失效单元为零个，执行步骤32 ；
[0042]如果恒流源拉出的电流值恰好等于存储单元饱和电流值时，那么Vout的电压就等于Vref，即被测器件失效单元为零个，执行步骤32 ；
[0043]若否，那么漏端的电压被增加，即Vout的电压大于Vref，(大于V0H)。这时，就会产生失效单元数，即被测器件失效单元存在失效单元，执行步骤34 ；
[0044]步骤32.电流IOH以IuA的步进减小一次，失效单元数随着电流的减小而增加，执行步骤33 ；
[0045]步骤33.判断减小后的电流IOH是否为0A，若是，执行步骤4 ;若否，执行步骤31 ；
[0046]步骤34.获取并存储失效单元个数，并存取与失效单元个数对应的电流值，执行步骤32。
[0047]步骤4.结束。
[0048]在本实施例中首先，读取存储编程前的存储单元的电流值。对存储单元各端添加相应的电压:Va=Vcc，Vnw=Vcc, Vse=OV,如图6所示:
[0049]对于第一个PMOS来说，VSG<VNff,达到了晶体管的开启状态，因此有导电沟道的形成。但是，第二个管子FG里面没有被注入电子，而且Vffl=V。。，无法将衬底中少子空穴吸附到浮栅的下表面，因此没有导电沟道的形成，只有较少的漏电流存在(~ΙΟΟηΑ)。若从存储单元强拉出一任何大小的电流时，也没有电流通路形成。
[0050]其次，读取存储编程后的存储单元的电流值。存储编程之后，FG中被注入了电子。如图7所示:
[0051]如上，第一个PMOS管是有导电沟道存在的。与上述不同的是，存储编程的过程是向FG注入大量的电子，如图7中虚线所示的部分。由于NWELL中少量的空穴被吸附在浮栅附近，在FG和NWELL表面形成一层薄的P型导电沟道。那么，整个存储单元即可形成源漏之间的电流通道。这个电流值远远大于未编程存储单元的电流。当从存储单元强拉出电流时，若拉出的电流大于存储单元的电流时，超过了存储单元的饱和电流，相当于没有电流通路形成；若拉出的电流小于存储单元电流时，即可量测出存储单元的存储信息。
[0052]由以上分析可知，若用恒流源从存储单元强拉出一电流和二极管桥路代替用PMU施加电流量测电压的方法，通过二极管桥路上存储单元数据输出管脚上的电压与VOH作比较，若输出电压落在VOH和VOL之间的，没有失效单元数；若输出电压落于VOH之外，即会出现失效单元数。通过描绘电流与失效单元数曲线，即可知道存储单元的信息分布状态。
[0053]上述测试存储单元电流值的方法，避免了直接用PMU直接量测每个存储单元的电流值有效地缩短了测试时间，提高了测试效率如表1所示，表1表示PMU测量电流与本发明测量电流在测量时间上的对比。本发明可以将测试效率提高约IO6倍，优化了 NVM功能测试的时效性。
[0054]表1
[0055]
【权利要求】
1.读取非易失性存储器电流的方法，其特征在于，被测的非易失性存储器中的每个存储单元均处于测试状态，该方法为同时测量所有存储单元的电流，所述存储单元为被测器件； 其中，每个被测器件的电流测试步骤为: 步骤1.获取所述被测器件中的电流； 步骤2.判断所述被测器件是否处于编程状态，若是，执行步骤3 ;若否则所述被测器件失效单元为零个，执行步骤4; 步骤3.根据所述电流获取所述被测器件失效单元个数，执行步骤4 ； 步骤4.结束。
2.如权利要求1所述读取非易失性存储器电流的方法，其特征在于:步骤I中通过所述恒流源从所述被测器件中拉出电流IOH。
3.如权利要求2所述读取非易失性存储器电流的方法，其特征在于:步骤3中根据所述电流获取所述被测器件失效单元个数的具体过程为: 步骤31.判断所述电流IOH是否大于或等于所述被测器件饱和电流Icell，若是则所述被测器件失效单元为零个，执行步骤32 ;若否则所述被测器件失效单元存在失效单元，执行步骤34 ； 步骤32.所述电流IOH以IuA的步进减小一次，执行步骤33 ； 步骤33.判断减小后的所述电流IOH是否为0A，若是，执行步骤4;若否，执行步骤31 ；步骤34.获取并存储所述失效单元个数，并存取与所述失效单元个数对应的电流值，执行步骤32。
4.一种获取非易失性存储器电流分布状态的方法，其特征在于，包括如权利要求3所述的读取非易失性存储器电流的方法，步骤4中包括根据步骤34中所述电流值与所述失效单元的个数绘制一曲线图，根据所述曲线图获取所述被测器件的电流分布状态，结束； 根据所有所述被测器件的电流分布状态，即可获取所述非易失性存储器的电流分布状态。
【文档编号】G11C16/26GK103886906SQ201410106658
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月20日 优先权日:2014年3月20日
【发明者】代瑞娟, 席与凌, 李强 申请人:上海华力微电子有限公司