[發明專利]檢驗閃存單元電性能的方法

無效

• 申請號: 200610119139.3
• 申請日: 2006-12-05
• 公開（公告）號: CN101197196A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 金泰圭;金鐘雨;葉向華
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: G11C29/52
• 分類號: G11C29/52;G11C29/00;G11C16/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及閃存(Flash?Memory)，特別涉及檢驗閃存單元電性能的方法。

背景技術

閃存單元由一個帶浮柵的MOS晶體管構成，該MOS晶體管的閾值電壓可通過在其柵極上施加電場而被反復改變，此操作被稱為編程。對應于浮柵中電荷的存在，存儲單元會有兩個閾值電壓，即兩種狀態。當浮柵中的電子聚集時，存儲單元的閾值電壓就會升高，這是因為加到控制柵極的讀信號電壓和位線預充電電平保持不變，存儲單元并不導通。存儲單元的閾值電壓可以通過從浮柵中移走電子的方法來降低，在這種情況下，所用的信號電壓和位線與地相連進行放電，存儲單元的晶體管導通。

電子工業出版社2005年1月出版的CMOS數字集成電路-分析與設計(第三版)公開了對于閃存單元的編程方法，包括通過溝通熱電子注入向閃存單元的MOS晶體管浮柵存儲電子使閾值電壓升高，以及通過隧穿機理使閃存單元的MOS晶體管的浮柵釋放電子，這樣就可以對閃存單元進行數據編程。依據這種編程方法的原理，我們可以通過測量閃存單元的閾值電壓來檢驗閃存單元的一項電性能指標：浮柵聚集電子的能力。即閃存單元的浮柵經過一定時間的存儲電子編程是否能聚集足夠的電子使得閾值電壓達到規定的參考值來衡量。因此現有的檢驗方法即是模擬一個較惡劣的外部環境來對閃存單元進行檢驗，以達到實際使用的要求，分為存儲電子編程、預檢、使用模擬、終檢四個步驟。如圖3所示，存儲電子編程，對閃存單元進行一次存儲電子編程操作使閃存單元的閾值電壓升高；預檢，測量閃存單元的閾值電壓，若閃存單元的測量所得的閾值電壓能夠達到規定的參考值，則說明閃存單元的浮柵聚集電子的能力初步合格。若閃存單元的測量所得的閾值電壓沒有達到規定的參考值，則認為此閃存單元的浮柵聚集電子的能力不合格，即電性能不合格。使用模擬，通過上述方法篩選出的一批初步合格的閃存單元需要建立一個較惡劣的外部環境來模擬實際使用的情況，只有這樣才能真正篩選出能夠實際使用的閃存單元。而建立一個較惡劣的外部模擬環境的通常做法就是對閃存單元進行烘培；終檢，當烘培結束后，再次測量這批初步合格的閃存單元的閾值電壓，看是否仍能夠維持在規定的參考值，若閃存單元的閾值電壓降到了規定的參考值以下，則認為閃存單元還是不能通過實際使用的考驗，這些閃存單元將被視為電性能不合格。若閃存單元的閾值電壓仍能夠維持在規定的參考值以上，則認為閃存單元能夠符合實際使用的需要，這些閃存單元將被視為電性能合格。

然而，由于在烘培過程中，閃存單元的閾值電壓會有稍稍地下降。如圖1所示，一些浮柵聚集電子能力很強的閃存單元在存儲電子編程階段聚集了足夠多的電子，因而閾值電壓很高，即使因為使用模擬階段的烘培造成閾值電壓下降仍能夠維持在遠高于規定的參考值的水平。而一些電性能處于零界狀態的閃存單元，經過存儲電子編程，閾值電壓正好處于規定的參考值周圍，這些閃存單元經過烘培后，閾值電壓很有可能下降到規定的參考值以下。這樣的話，這些閃存單元必然會因為閾值電壓達不到規定的參考值而被認為其電性能不合格。但從實際上來說，這些閃存單元的聚集電子的能力通常被認為是可以接受的。因此，現有做法的缺點在于：會造成大量的電性能處于臨界狀態的閃存單元通不過第二次閾值電壓檢驗而被視為電性能不合格，造成了產品良率的下降。

發明內容

本發明解決的問題是避免電性能處于臨界狀態的閃存單元被視為不合格而導致產品良率下降。

為解決上述問題，本發明提供了一種檢驗閃存單元電性能的方法，包括首次存儲電子編程、預檢、再次存儲電子編程、使用模擬、終檢五個步驟，

首次存儲電子編程，對閃存單元進行規定時間的向浮柵存儲電子的編程操作使閃存單元的閾值電壓升高；

預檢，測量經過存儲電子編程的閃存單元的閾值電壓，判斷閾值電壓是否達到了規定的參考值；

若閃存單元的閾值電壓達不到規定的參考值，則閃存單元的電性能不合格；

若閃存單元的閾值電壓達到了規定的參考值，則對閃存單元進行再次存儲電子編程；

使用模擬，對進行過再次存儲電子編程的閃存單元進行烘培；

終檢，測量經過烘培的閃存單元的閾值電壓，判斷閾值電壓是否仍維持在規定的參考值；

若閃存單元的閾值電壓仍能夠維持在規定的參考值以上，則閃存單元的電性能合格；

若閃存單元的閾值電壓不能夠維持在規定的參考值，則閃存單元的電性能不合格。