闪存器件可靠性测试方法、存储介质及电子设备与流程

本发明涉及闪存器件技术领域，特别是涉及一种闪存器件可靠性测试方法、存储介质及电子设备。

背景技术：

可靠性问题是非易失性存储器(nvm，nonvolatilememory)制造过程中需要解决的最重要的问题之一。合格的nvm产品应具有良好的器件可靠性。对于nvm产品而言，可靠性一般分为两方面：擦写耐受特性(cycling)与数据保持特性(drb)。擦写耐受特性即nvm器件不失效的最大擦写次数。在擦写过程中，电子不断通过隧穿氧化层，使得氧化层及界面中产生各种陷阱与缺陷，最终导致器件在使用一段时间后失效。

传统的闪存(flashmemory)器件可靠性测试方法通常为：对闪存器件进行擦写循环后进行器件性能测试，然后根据性能的结果来判断可靠性情况，此种方法只有过与不过的评价标准，测试时间长且成本高。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统闪存器件可靠性测试方法测试时间长且成本高的问题，提供一种闪存器件可靠性测试方法、存储介质及电子设备。

一种闪存器件可靠性测试方法，包括：

获取能够反映闪存器件随擦写循环次数增加而具有的退化趋势的寿命模型；其中，所述寿命模型根据对所述闪存器件进行第一次数的擦写操作得到的测试数据得出；

根据所述寿命模型推导所述闪存器件经过第二次数的擦写操作后的退化情况；其中，所述第二次数大于所述第一次数。

在其中一个实施例中，获取能够反映闪存器件随擦写循环次数增加而具有的退化趋势的寿命模型包括：

对所述闪存器件进行包括第一次数的擦写操作的测试过程，并根据所述测试过程中得到的测试数据拟合出初始寿命模型；

对所述初始寿命模型进行验证，如果验证通过，则将所述初始寿命模型作为所述闪存器件的所述寿命模型。

在其中一个实施例中，对所述闪存器件进行包括第一次数的擦写操作的测试过程，并根据所述测试过程中得到的测试数据拟合出初始寿命模型包括：

对所述闪存器件进行第一次数的擦写操作，并测量所述闪存器件的一个或一个以上电性参数的值；

根据所述电性参数的值筛选出受所述擦写循环过程影响最大的电性参数，并根据筛选出的电性参数的值拟合出所述初始寿命模型。

在其中一个实施例中，所述闪存器件为嵌入式闪存器件。

在其中一个实施例中，所述筛选出的电性参数为写入操作完毕后所述嵌入式闪存器件的存储管的阈值电压。

在其中一个实施例中，所述初始寿命模型为：lg(δvtp)＝algn+b；其中，δvtp为进行所述测试过程前的所述阈值电压与每次写入操作后的所述阈值电压之间的差值；a、b均为系数；n为所述擦写操作的循环次数。

在其中一个实施例中，对所述初始寿命模型进行验证，如果验证通过，则将所述初始寿命模型作为所述闪存器件的所述寿命模型包括：

利用所述初始寿命模型推导出待验证循环次数的擦写操作完毕后所述筛选出的电性参数的推导值；所述待验证循环次数大于所述第一次数；

对所述闪存器件进行所述待验证循环次数的擦写操作，并测试所述筛选出的电性参数的实际值；

判断所述推导值与所述实际值之间的差值小于设定阈值时，验证通过，且将所述初始寿命模型作为所述寿命模型。

一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取能够反映闪存器件随擦写循环次数增加而具有的退化趋势的寿命模型；其中，所述寿命模型根据对所述闪存器件进行第一次数的擦写操作得到的测试数据得出；

根据所述寿命模型推导所述闪存器件经过第二次数的擦写操作后的退化情况；其中，所述第二次数大于所述第一次数。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

获取能够反映闪存器件随擦写循环次数增加而具有的退化趋势的寿命模型；其中，所述寿命模型根据对所述闪存器件进行第一次数的擦写操作得到的测试数据得出；

根据所述寿命模型推导所述闪存器件经过第二次数的擦写操作后的退化情况；其中，所述第二次数大于所述第一次数。

上述闪存器件可靠性测试方法、存储介质及电子设备中，首先获取能够反映闪存器件随擦写循环次数增加而具有的退化趋势的寿命模型，且寿命模型根据对闪存器件进行第一次数的擦写操作得到的测试数据得出；之后，根据该寿命模型推导闪存器件经过第二次数的擦写操作后的退化情况，其中，第二次数大于第一次数。因此，上述闪存器件可靠性测试方法、存储介质及电子设备根据寿命模型能够推导出闪存器件的使用寿命(或可靠性余量、差距)，而无需每次都对闪存器件进行擦写循环，从而缩短了测试时间，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施方式提供的闪存器件可靠性测试方法的流程图；

图2为图1所示实施方式的闪存器件可靠性测试方法中步骤s100的其中一个实施例的流程图；

图3为图2所示实施例的步骤s110的其中一种具体流程图；

图4为嵌入式闪存器件的结构示意图；

图5为对嵌入式闪存器件进行100k次擦写操作过程中vtp与vte的变化趋势图；其中，vtp为写入操作执行完毕后嵌入式闪存器件的存储管的阈值电压；vte为擦除操作执行完毕后嵌入式闪存的存储管的阈值电压；

图6为对嵌入式闪存器件进行50k次擦写操作过程中vtp的变化趋势图；

图7为图2所示实施例的步骤s120的其中一种具体流程图；

图8为根据对嵌入式闪存器件进行50k次擦写操作得到的初始寿命模型与根据对嵌入式闪存器件进行100k次擦写操作得到的初始寿命模型的对比示意图；

图9为第二组试验中根据对嵌入式闪存器件进行50k次擦写操作得到的初始寿命模型与根据对嵌入式闪存器件进行100k次擦写操作得到的初始寿命模型的对比示意图；

图10为第三组试验中根据对嵌入式闪存器件进行50k次擦写操作得到的初始寿命模型与根据对嵌入式闪存器件进行100k次擦写操作得到的初始寿命模型的对比示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式提供了一种闪存器件可靠性测试方法，该方法可以由编写有测试程序的自动测试机台ag4070或其他仪器来执行，该方法包括以下内容，请参考图1。

步骤s100，获取能够反映闪存器件随擦写循环次数增加而具有的退化趋势的寿命模型。其中，寿命模型根据对闪存器件进行第一次数的擦写操作得到的测试数据得出。

其中，闪存器件即flash器件。退化趋势，是指闪存器件性能的退化情况，例如闪存器件某一电性参数(如阈值电压)的变化情况。擦写操作，是指对闪存器件进行擦除操作、写入操作。其中，写入操作(即pgm)，是指向闪存器件的浮栅写入电子。擦除操作(ers)，是指从闪存器件的浮栅中抽取电子。第一次数，为擦写操作的其中一个循环次数，例如50k次(即50000次)，代表对闪存器循环进行了50k次的擦写操作。

由于寿命模型能够反映闪存器件随擦写循环次数增加而具有的退化趋势，因此根据寿命模型即可推导出闪存器件经历任意次(包括小于第一次数或大于第一次数的循环次数)擦写操作后的退化情况。

步骤s200，根据寿命模型推导闪存器件经过第二次数的退化情况。其中，第二次数大于第一次数。

其中，第二次数，为擦写操作的另一个循环次数，并且大于第一次数。如果第一次数为50k次，则第二次数可以为100k次。由于寿命模型能够反映闪存器件随擦写循环次数增加而具有的退化趋势，因此将第二次数代入寿命模型中，即可得到闪存器件在经历第二次数擦写操作后的退化情况，而无需再额外对闪存器件进行第二次数的擦写循环操作，从而缩短了测试老化时间。

因此，本实施方式提供的上述闪存器件可靠性测试方法，根据较少次数(例如几k或几十k次)的擦写循环操作得到寿命模型。之后，根据该寿命模型可以推导出更多次数(例如几百k次)擦写操作完成后闪存器件的退化情况，即可以得到闪存器件的可靠性余量或差距，从而缩短了测试老化时间，能快速、低成本得到可量化的可靠性评估结果。另外，由于该寿命模型可以反映闪存器件的长期变化趋势，因此还可以实现在线监控，从而知晓在线工艺波动情况，便于及时发现异常情况。

在其中一个实施例中，上述步骤s100包括以下内容，请参考图2。

步骤s110，对闪存器件进行包括第一次数的擦写操作的测试过程，并根据测试过程中得到的测试数据拟合出初始寿命模型。

其中，测试过程中得到的测试数据，例如为每次进行擦除操作或写入操作后闪存器件的电性参数(例如阈值电压或沟道电流)的值。初始寿命模型，例如为曲线(一次曲线或二次曲线)。

具体地，可以通过调整施加于闪存器件上的电压来实现对闪存器件的擦除或写入。接下来以闪存器件为嵌入式闪存(eflash)器件为例进行说明。请参考图4，嵌入式闪存单胞器件为2t结构，即该器件由选择管与存储管结构组成。选择管为常规的单层栅mosfet，而存储管为具有浮栅结构的双层栅mosfet。存储管中在控制栅与沟道之间有一层浮栅，被栅氧包围，起到存储电子的作用。

嵌入式闪存器件的工作原理及基本操作电压如下：嵌入式闪存器件利用浮栅存储电子，通过向浮栅中写入或者擦除电子，改变嵌入式闪存器件的存储管的阈值电压，再利用一定的条件读取沟道电流，此时嵌入式闪存器件由于阈值电压不同而呈现出开或者关两个状态，沟道中电流的大小在逻辑上即表示为0或者1。嵌入式闪存器件的基本操作包括写入(pgm)，擦除(ers)和读(read)，不同操作对应的电压如表1所示。

pgm操作：向浮栅中写入电子，抬升阈值电压。其中，vsg＝-8.4v，vcg＝8.8v，vd＝-6.4v，在s/d端感应出负电势，在浮栅上感应出正电势，在存储管的drain端(漏极端)与fg端形成的pn结处形成高反偏电压，产生隧穿电流，从而在浮栅中写入电子。上述过程就是带带(band-to-band)隧穿pgm原理。因此，在上述步骤s110中，只要使得vsg、vcg、vd为上述对应的电压，即可实现对嵌入式闪存器件执行写入操作。

ers操作：从浮栅中抽取电子，降低阈值电压。在栅与衬底之间加一个大的反向压差，vcg＝-8.8v，vb＝10.5v，依靠反向电场，通过隧穿将电子拉离浮栅。为保证源极与衬底保持反偏，使得vs＝9.6v，vsg＝9.6v，从而保持选择管处于关断状态。因此，在上述步骤s110中，只要控制vcg、vb、vs、vsg为上述对应的电压，即可实现对嵌入式闪存器件执行擦除操作。

read操作，用来量测嵌入式闪存器件的沟道电流，通过比较电流大小，从而得到逻辑0或者1。

表1嵌入式闪存基本操作电压

步骤s120，对上述初始寿命模型进行验证，如果验证通过，则将该初始寿命模型作为闪存器件的寿命模型。

其中，对初始寿命模型进行验证，例如验证该初始寿命模型是否适用于闪存器件在经历了与第一次数不同的其他循环次数的擦写操作后的退化情况。因此，通过该步骤执行验证过程，可以提高寿命模型的精确度。

在其中一个实施例中，上述步骤s110的其中一种实现方式请参考图3，包括以下内容。

步骤s111，对闪存器件进行第一次数的擦写操作，并测量闪存器件的一个或一个以上电性参数的值。

其中，电性参数例如为擦除操作后的阈值电压、写入操作后的阈值电压、沟道电流等。具体地，可以在对闪存器件每进行一次擦除操作后，就测量一次相应电性参数的值。或者，在闪存器件每进行一次写入操作后，就测量一次相应电性参数的值。进一步地，还可以选择若干采样点(即在小于第一次数的范围内若干不同的循环次数)，并测量各采样点对应的电性参数的值。优选地，采样点可以采用4points/decade(即在1至10之间取4个采样点，在10至100之间取4个采样点，在100至1000之间取4个点，依次类推等)的方式选择。

对闪存器件经过第一次数的擦写操作后，对于同一个电性参数来说，就会得到多个值，从而可以根据这些值来判断该电性参数的变化趋势。

步骤s112，根据上述电性参数的值筛选出受擦写循环过程影响最大的电性参数，并根据筛选出的电性参数的值拟合出初始寿命模型。

受擦写循环过程影响最大的电性参数，换言之，随擦写循环次数的增加变化程度最大的电性参数。例如：对于每一个电性参数来说，分别计算出初始值与不同循环次数下的测量值之间的差值，之后，将所有差值取平均。然后，比较各个电性参数的平均值，绝对值最大的平均值对应的电性参数则为受擦写循环影响最大的电性参数。因此，根据受擦写循环过程影响最大的电性参数拟合初始寿命模型，可以提高闪存器件的测试可靠性。

接下里仍以图4所示的嵌入式闪存器件为例，对该嵌入式闪存器件进行100k次循环擦写操作，并测量每一次写入操作后嵌入式闪存器件的存储管的阈值电压(记为vtp)、每一次擦除操作后嵌入式闪存器件的存储管的阈值电压(记为vte)，这两个电性参数的变化趋势如图5所示。其中，位于上面的曲线为vtp的变化趋势曲线，位于下面的曲线为vte的变化趋势曲线。

由图5可以看出，随着擦写循环次数的增加，vtp逐渐负漂(即越来越小)，vte逐渐正漂(即越来越大)，二者的差值vtp-vte成为擦写窗口，并且持续减少。由此可以看出，vtp的退化量(δvtp)比vte大的多，说明擦写操作的循环次数对vtp的影响较大，而vte受循环擦写的影响较小。因此，将vtp作为退化的衡量标准，即vtp为上述筛选出的电性参数。

当筛选出电性参数后，即可根据筛选出的电性参数的值拟合出初始寿命模型。由于筛选出的电性参数具有多个离散的测量值，因此，可以根据这些离散的测量值利用传统的数据拟合方法来得到初始寿命模型。

接下来仍以图4所示的嵌入式闪存器件为例进行说明，根据筛选出的电性参数即vtp来拟合初始寿命模型。在测试过程中，采用如表1所示的标准pgm、ers、read的工作电压，对嵌入式闪存器件进行100k次的擦写循环操作试验。分别在5、10、50、100、500、1000、5000、10000、50000、100000次进行采样测试。vtp的退化量(δvtp)与循环次数n的关系如图6所示，其中，δvtp与n都取对数。根据图6所示的结果，可以得到lg(δvtp)与lgn呈线性关系，用一次函数：

lg(δvtp)＝algn+b(1)

进行拟合，即：δvtp＝10b×na。其中，δvtp为进行上述测试过程前的上述阈值电压与每次写入操作后的上述阈值电压之间的差值。a、b均为系数。n为擦写操作的循环次数。根据公式(1)及δvtp的若干离散测量值，即可计算出上述a、b两个系数的值，从而得到嵌入式闪存器件的vtp退化量关于循环次数的寿命方程(即初始寿命模型)，在得到的结果中，a＝0.345，b＝-1.408，将拟合出的初始寿命模型记为y＝0.345x-1.408，请参考图6。

在其中一个实施例中，上述步骤s120的其中一种具体实现方式包括以下内容，请参考图7。

步骤s121，利用上述初始寿命模型推导出待验证循环次数的擦写操作完毕后筛选出的电性参数的推导值。其中，待验证循环次数大于第一次数。

其中，如果第一次数为50k次，则待验证循环次数可以为100k次。筛选出的电性参数即为受擦写循环过程影响最大的电性参数。将待验证循环次数代入到上述初始寿命模型中，则可得到对应的推导值。例如：对于上述计算出的初始寿命模型lg(δvtp)＝0.345lgn-1.408，如果取n＝100k，则δvtp＝2.12v。

步骤s122，对闪存器件进行待验证循环次数的擦写操作，并测试筛选出的电性参数的实际值。

如果待验证循环次数为100k次，则该步骤为：对上述嵌入式闪存器件进行100k次擦写操作，并测量最后一次写入操作完成后的δvtp。仍然以上述试验为例，100k次擦写操作完成后δvtp的实际测量值为1.96v。

步骤s123，判断上述推导值与上述实际值之间的差值小于设定阈值时，验证通过，且将初始寿命模型作为闪存器件的寿命模型。

例如：判断推导值与实际值之间的差值绝对值占实际值的比例小于10％时，验证通过。在上述例子中，待验证循环次数为100k次时，δvtp的推导值为2.12v，δvtp的实际值1.96v，两者相差甚小，且两者的差值绝对值仅占实际值(1.96v)的8.2％，因此可以认为lg(δvtp)＝0.345lgn-1.408合格，可以作为上述嵌入式闪存器件的寿命模型。

可以理解的是，验证的方式不限于上述一种情况，例如：还可以根据待验证循环次数的测试值拟合出另一个初始寿命模型，然后比较这两个初始寿命模型之间的相似度是否满足要求。举例说明，请参考图8，第一次数为50k次，拟合出的初始寿命模型为y＝0.345x-1.408，待验证循环次数为100k次，拟合出的初始寿命模型为y＝0.34884x-1.41564，由此可见，这两个初始寿命模型几乎重合，符合要求。

或者，也可以采取如下的验证方式：再对同一嵌入式闪存器件进行其他组的试验，且各组试验都采用与上述试验相同的条件进行。同时，在各组试验中，第一次数均为50k次，且根据第一次数的测试数据拟合出初始寿命模型，并根据初始寿命模型推导出100k次的δvtp。最后，比较各组试验之间的差别，如果差别小于设定阈值，则可进一步验证上述初始寿命模型的精确性。以另外进行两组试验为例，表2示出了这3组试验的对比结果。

表2三组实验数据对比

其中，slope代表拟合直线的斜率，即上述a。intercept代表拟合直线的截距，即上述b。50kfittling为根据50k循环次数拟合的初始寿命模型而推导出的100k次擦写循环的vtp退化量。100kfittling为实际测试的经过100k次擦写循环的vtp退化量。

从表2可以看出，三组试验拟合的初始寿命模型的斜率在0.3至0.37之间，对于同一工艺做出的嵌入式闪存器件，a的值差别不大。由此可以得出，对于上述嵌入式闪存器件，可以用lg(δvtp)＝algn+b来拟合寿命模型，从而可以减少循环次数，减少了循环试验的时间，提高了前期评估效率。

另一实施方式提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述实施方式的闪存器件可靠性测试方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)等。

另一实施方式提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序。处理器执行所述程序时实现上述实施方式的闪存器件可靠性测试方法。其中，电子设备可以为编写有测试程序的自动测试机台ag4070或其他具有数据处理能力的智能设备。

需要说明的是，图1至图3和图7为本发明实施例的方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图1至图3和图7的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图1至图3和图7中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。