CN102867544A - 测试存储阵列的方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

一种测试存储阵列的方法及控制装置，所述存储阵列中，同一列的存储单元共用一条位线，同一行的存储单元共用一条字线，每两行存储单元共用一条源线，所述测试方法包括：施加源线测试电压至与存储单元连接的所有源线；施加不为0V的位线测试电压至与存储单元连接的所有位线；施加0V电压至与存储单元连接的所有字线；经过预定测试时间后，去除施加的测试电压，读取每个存储单元的测试电流，将所述测试电流与参考电流进行比较，输出比较结果；根据所述比较结果，判断每个存储单元是否合格；其中，所述位线测试电压小于所述源线测试电压。本发明技术方案提供了一种测试存储阵列的方法及控制装置，减小了对小尺寸存储单元组成的存储阵列的测试时间。

Description

测试存储阵列的方法及控制装置

技术领域

本发明涉及存储器技术领域，尤其涉及一种测试存储阵列中易于产生列串扰的存储单元的方法及控制装置。

背景技术

由于具有高速、高密度、可微缩、断电后仍然能够保持数据等诸多优点，非易失性存储器（NVM,Nonvolatile memory）作为一种集成电路存储器件，被广泛应用于如便携式电脑、手机、数码音乐播放器等电子产品中。通常，依据构成存储单元的晶体管栅极结构的不同，非易失性存储器存储单元结构分为两种：堆叠栅极和分裂栅极结构，其中分裂栅极存储单元因为有效地避免了过擦除效应以及具有更高的编程效率而得到了广泛应用。

图1为分裂栅极存储阵列的一种结构示意图，所述分裂栅极存储阵列包括多个呈阵列排布的存储单元（即存储晶体管），以及用于选择所述存储单元并提供驱动信号的多条字线、位线以及源线。具体地，该分裂栅极存储阵列包含k+1条字线（WL0，WL1，WL2，WL3，…，WLk-1，WLk）、n+1条位线（BL0，BL1，…，BLn）以及m+1条源线（SL0，SL1，…，SLm）。每个分裂栅极存储单元的栅极、漏极、源极分别与字线、位线、源线连接，其中，同一列的存储单元共用一条位线，同一行的存储单元共用一条字线，每两行的存储单元共用一条源线，例如，从第一行存储单元开始，第一行与第二行存储单元共用源线SL0，第三行与第四行存储单元共用源线SL1，以此类推。

对图1所述的存储阵列中的一个存储单元a（简称为目标存储单元）进行编程为例，对各信号线的电压控制过程包括：施加字线编程电压Vgp至与存储单元a所连接的字线WL0；施加源线编程电压Vsp至与存储单元a所连接的源线SL0；施加编程电流Id至与存储单元a所连接的位线BL0，同时在位线BL0上产生位线编程电压Vdp；施加0V电压至除WL0外的剩余所有字线（WL1，WL2，WL3，…，WLk-1，WLk）；施加源线偏置电压Vsbs至除SL0外的剩余所有源线（SL1，…，SLm）；施加位线预编程电压Vinh至除BL0外的剩余所有位线（BL1，…，BLn）。在实际应用中，可根据电路结构和器件特性等确定所述字线编程电压、源线编程电压、编程电流、源线偏置电压、位线预编程电压的取值。

上述编程操作中，由于制造工艺等原因，与存储单元a共用位线不进行编程的非目标存储单元（例如存储单元b）可能存在缺陷，在编程电流Id注入位线BL0时，非目标存储单元在内部电场的作用下大量电子由漏区流向源区，产生列串扰，影响存储器的正常编程。因此，对新制造出的存储阵列需要进行测试，挑选出存在缺陷易于产生列串扰的存储单元，用存储单元的冗余的行或列进行补偿，如果过多的存储单元存在缺陷易于产生列串扰，那么整个存储阵列就会被丢弃。

现有技术中，对存储阵列进行易于产生列串扰的存储单元的常规测试方法，以图1所述的存储阵列为例，测试过程包括：施加源线测试电压Vp至与存储单元连接的所有源线（SL0，SL1，…，SLm），施加0V电压至与存储单元连接的所有位线（BL0，BL1，…，BLn），施加0V电压至与存储单元连接的所有字线（WL0，WL1，WL2，WL3，…，WLk-1，WLk）。在实际应用中，可根据电路结构和器件特性等确定源线测试电压的取值。施加测试电压后，读取每个存储单元的测试电流，通过将每个存储单元产生的测试电流与预先设定的参考电流进行比较，判定存储阵列中存在的易于产生列串扰的存储单元。

然而，对于小尺寸存储单元（即存储单元晶体管的沟道长度减小）组成的存储阵列，由于漏极感应势垒降低（DIBL，Drain induction barrier lower）效应的存在，若采用上述测试方法，测试时源区注入到沟道的电子数量增加，将会导致错误的测试结果，即将不易产生列串扰的正常存储单元误认为易产生列串扰的有缺陷的存储单元。在此种情况下，对小尺寸存储单元组成的存储阵列的测试采用了用户模式进行，即对某个存储单元进行编程，读取与该存储单元共用位线的其他存储单元的电流，将每个存储单元的电流与参考电流进行比较，判定存储阵列中存在的易于产生列串扰的存储单元。这种对小尺寸存储单元组成的存储阵列的测试方法是非常浪费时间的，大大增加了测试成本。

发明内容

本发明解决的是测试小尺寸存储单元组成的存储阵列测试时间长的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种测试存储阵列的方法，所述存储阵列中，同一列的存储单元共用一条位线，同一行的存储单元共用一条字线，每两行存储单元共用一条源线，所述测试方法包括：施加源线测试电压至与存储单元连接的所有源线；施加不为0V的位线测试电压至与存储单元连接的所有位线；施加0V电压至与存储单元连接的所有字线；经过预定测试时间后，去除施加的测试电压，读取每个存储单元的测试电流，将所述测试电流与参考电流进行比较，输出比较结果；根据所述比较结果，判断每个存储单元是否合格；其中，所述位线测试电压小于所述源线测试电压。

可选的，所述源线测试电压的取值范围为4V至6V。

可选的，所述位线测试电压的取值范围为0.1V至0.6V。

可选的，所述预定测试时间的取值范围为1ms至100ms。

可选的，所述参考电流的取值范围为4μA至10μA。

为解决上述问题，本发明还提供了一种测试存储阵列的控制装置，所述存储阵列中，同一列的存储单元共用一条位线，同一行的存储单元共用一条字线，每两行存储单元共用一条源线，所述测试存储阵列的控制装置包括：源线控制单元，用于施加源线测试电压至与存储单元连接的所有源线；位线控制单元，用于施加不为0V的位线测试电压至与存储单元连接的所有位线；字线控制单元，用于施加0V电压至与存储单元连接的所有字线；读取比较单元，用于读取每个存储单元的测试电流，将所述测试电流与参考电流进行比较，输出比较结果；判断单元，用于根据所述比较结果判断每个存储单元是否合格；其中，所述位线测试电压小于所述源线测试电压。所述测试存储阵列的控制装置还包括位线测试电压提供单元，用于产生所述位线测试电压。

可选的，所述位线测试电压提供单元包括：参考电压源，用于产生参考电压；输出缓冲单元，用于放大所述参考电压源产生的参考电压，获得所述位线测试电压。

可选的，所述参考电压源为第一带隙基准源。

可选的，所述参考电压源包括：第二带隙基准源，包括基准电压输出端；电压跟随单元，包括控制电压输入端和参考电压输出端，所述控制电压输入端与所述基准电压输出端连接。

可选的，所述电压跟随单元包括第一NMOS管和参考电流源，所述参考电流源一端接地，另一端与所述第一NMOS管的源极连接并作为所述参考电压输出端，所述第一NMOS管的栅极为所述控制电压输入端，所述第一NMOS管的漏极连接电源电压。

可选的，所述参考电压源为虚拟阵列。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：对小尺寸存储单元组成的存储阵列的测试不使用用户模式，而是采用对常规测试进行改进后的方法。不能对小尺寸存储单元组成的存储阵列采用常规测试方法是因为小尺寸的存储单元存在DIBL现象，影响存储单元的阈值电压，使阈值电压降低，在使用常规方法测试时，较大的亚阈值电流使源区注入到沟道的电子数量增加，读取的存储单元的测试电流会偏大，导致错误的测试结果。如图1所述的存储阵列，存储单元栅、漏极压差与阈值电压之间存在一个差值，而亚阈值电流随所述差值呈指数变化，即所述差值很小的变化将引起亚阈值电流的剧烈变化。本发明的技术方案，在对小尺寸存储单元组成的存储阵列进行测试时，施加源线测试电压至与存储单元连接的所有源线，施加不为0V的位线测试电压至与存储单元连接的所有位线，施加0V电压至与存储单元连接的所有字线，使存储单元栅、漏极压差与阈值电压之间的差值改变，减小亚阈值电流，使得读取的存储单元的测试电流能够真实地反映出所测试的存储单元是否存在缺陷易于产生列串扰，有效地缩短了对小尺寸存储单元组成的存储阵列的测试时间。

附图说明

图1是一种分裂栅极存储阵列的结构示意图；

图2是本发明实施方式的测试存储阵列的方法流程示意图；

图3是本发明实施方式的测试存储阵列的控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例的测试存储阵列的控制装置的结构示意图。

图5是本发明实施例的参考电压源的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术中所描述的，对小尺寸存储单元组成的存储阵列进行易于产生列串扰的测试，现有技术是通过用户模式进行的，由于该测试方法需要对每列存储单元分别进行测试，与常规的测试方法相比非常浪费时间。因此，发明人考虑是否能将常规的测试方法进行改进，用于小尺寸存储单元组成的存储阵列的测试，缩短测试时间。

图2是本发明实施方式的测试存储阵列的方法的流程示意图，本方法用于对所述小尺寸存储单元组成的存储阵列进行易于产生列串扰的测试，所述存储阵列中，同一列的存储单元共用一条位线，同一行的存储单元共用一条字线，每两行存储单元共用一条源线；所述测试存储阵列的方法包括：

步骤S21：施加源线测试电压至与存储单元连接的所有源线；

步骤S22：施加不为0V的位线测试电压至与存储单元连接的所有位线，所述位线测试电压小于所述源线测试电压；

步骤S23：施加0V电压至与存储单元连接的所有字线；

步骤S24：经过预定测试时间后，去除施加的测试电压，读取每个存储单元的测试电流，将所述测试电流与参考电流进行比较，输出比较结果；

步骤S25：根据所述比较结果，判断每个存储单元是否合格。

需要说明的是，上述步骤中对各信号线的电压施加是在对存储阵列进行测试操作时，按测试的操作时序将各电压施加到相应的信号线上，一般来说，上述对各信号线施加电压的操作可以同时执行。

对应于本发明实施方式的测试存储阵列的方法，本发明实施方式还提供一种测试存储阵列的控制装置，请参见图3所示的本发明实施方式的测试存储阵列的控制装置的结构示意图，所述存储阵列30中，同一列的存储单元共用一条位线，同一行的存储单元共用一条字线，每两行存储单元共用一条源线；所述测试存储阵列的控制装置包括：

源线控制单元31，用于施加源线测试电压至与存储单元连接的所有源线；

位线控制单元32，用于施加不为0V的位线测试电压至与存储单元连接的所有位线；

字线控制单元33，用于施加0V电压至与存储单元连接的所有字线；

读取比较单元34，用于读取每个存储单元的测试电流，将所述测试电流与参考电流进行比较，输出比较结果；

判断单元35，用于根据所述比较结果判断每个存储单元是否合格；

其中，所述位线测试电压小于所述源线测试电压。

以下结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细的说明，本实施例中，假定如图1所示的存储阵列由小尺寸存储单元组成，以对如图1所示的存储阵列进行易于产生列串扰的测试为例进行说明。

首先，对被测试的存储阵列施加测试电压，即执行步骤S21~步骤S23。具体地，由源线控制单元31控制，在与存储单元连接的所有源线（SL0，SL1，…，SLm）上施加源线测试电压Vp；由位线控制单元32控制，在与存储单元连接的所有位线（BL0，BL1，…，BLn）上施加位线测试电压Vx；由字线控制单元33控制，在与存储单元连接的所有字线（WL0，WL1，WL2，WL3，…，WLk-1，WLk）上施加0V电压。

所述源线测试电压Vp、位线测试电压Vx可以根据电路结构和器件特性等预先设定。其中，源线测试电压Vp与现有技术相同，位线测试电压Vx需满足：Vx＜Vp。本实施例中，所述源线测试电压Vp的取值范围为4V至6V，所述位线测试电压Vx的取值范围为0.1V至0.6V。

执行步骤S24，经过预定测试时间后，去除施加的测试电压，读取每个存储单元的测试电流，将所述测试电流与参考电流进行比较，输出比较结果。具体地，经过预定测试时间后，去除施加的测试电压，由读取比较单元34实现存储单元测试电流的读取和比较。在本实施例中，所述预定测试时间的取值范围为1ms至100ms，所述读取比较单元34可以为灵敏放大器。灵敏放大器可读取每个存储单元的测试电流，并将所述测试电流与参考电流进行比较，输出比较结果二进制状态0或1。所述参考电流小于对存储阵列进行编程操作正常读取二进制状态1时存储单元的电流，在本实施例中，所述参考电流的取值范围为4μA至10μA，若所述测试电流小于所述参考电流，则输出二进制状态0，否则输出二进制状态1。

本领域技术人员应当可以理解，所述读取比较单元也可以由其他形式的电路结构实现，例如含有运算比较器的读取电路。

执行步骤S25，根据所述比较结果，判断每个存储单元是否合格。具体地，由判断单元35实现。在本实施例中，若所述比较结果为二进制状态0，则证明被测试的存储单元不易产生由漏区流向源区的电子，存储单元被判断为合格，不是存在缺陷易产生列串扰的存储单元；若所述比较结果为二进制状态1，则被测试的存储单元被判断为不合格。

进一步，如图4所示，本实施例的位线测试电压Vx还可以由位线测试电压提供单元36提供。

具体地，所述位线测试电压提供单元36包括：参考电压源41，用于产生参考电压Vx-p；输出缓冲单元42，用于放大所述参考电压源产生的参考电压Vx-p，获得所述位线测试电压Vx。

可选的，所述参考电压源41为第一带隙基准源，产生一个与温度无关的参考电压Vx-p。

可选的，如图5所示，所述参考电压源41包括：第二带隙基准源51，包括基准电压输出端；电压跟随单元52，包括控制电压输入端和参考电压输出端，所述控制电压输入端与所述基准电压输出端连接。

在本实施例中，所述电压跟随单元52包括第一NMOS管MN1和参考电流源，所述参考电流源一端接地，另一端与所述第一NMOS管MN1的源极连接并作为所述参考电压Vx-p输出端，所述第一NMOS管MN1的栅极为所述控制电压输入端，所述第一NMOS管的MN1漏极连接电源电压VDD。由于电压跟随单元52中的第一NMOS管MN1的阈值电压是随温度升高而降低的，与存储阵列中存储单元的阈值电压随温度变化的情况是一致的，在测试时可以减小由于温度变化对测试结果带来的影响。即当温度升高时，存储单元的阈值电压减小，亚阈值电流随之增大，源区注入到沟道的电子相应增多。另一方面，电压跟随单元52中的第一NMOS管MN1的阈值电压也随温度的升高而降低，输出的参考电压Vx-p随之增大，位线测试电压Vx相应增大，可有效地降低存储单元中的亚阈值电流，减小由温度变化给存储单元测试带来的影响。

可选的，所述参考电压源41为虚拟阵列。所述虚拟阵列中的存储单元的结构与存储阵列30中的存储单元的结构相同，所述虚拟阵列的存储容量远小于存储阵列30的存储容量，通过对所述虚拟阵列进行编程操作可产生参考电压Vx-p。具体地，通过对所述虚拟阵列的字线施加字线电压Vg、对所述虚拟阵列的源线施加源线电压Vd、对所述虚拟阵列的位线注入偏置电流I以产生位线电压。所述虚拟阵列的位线电压即为参考电压Vx-p，所述参考电压Vx-p能跟随存储阵列30中存储单元阈值电压的变化，减小由位线测试电压Vx对测试结果带来的影响。所述字线电压Vg、源线电压Vd、偏置电流I可以根据电路结构和器件特性等预先设定。本实施例中，所述字线电压Vg的取值范围为1.2V至2V，所述源线电压Vd的取值范围为4V至6V，所述偏置电流I的取值范围为1μA至5μA。

综上，上述技术方案通过施加源线测试电压至与存储单元连接的所有源线、施加不为0V的位线测试电压至与存储单元连接的所有位线、施加0V电压至与存储单元连接的所有字线，对小尺寸存储单元组成的存储阵列不使用用户模式进行测试，有效地缩短了测试时间，克服了由于小尺寸存储单元存在的DIBL现象造成的测试结果误判断的问题。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (15)

1.一种测试存储阵列的方法，所述存储阵列中，同一列的存储单元共用一条位线，同一行的存储单元共用一条字线，每两行存储单元共用一条源线，其特征在于，包括：

施加源线测试电压至与存储单元连接的所有源线；

施加不为0V的位线测试电压至与存储单元连接的所有位线；

施加0V电压至与存储单元连接的所有字线；

经过预定测试时间后，去除施加的测试电压，读取每个存储单元的测试电流，将所述测试电流与参考电流进行比较，输出比较结果；

根据所述比较结果，判断每个存储单元是否合格；

其中，所述位线测试电压小于所述源线测试电压。

2.根据权利要求1所述的测试存储阵列的方法，其特征在于，所述源线测试电压的取值范围为4V至6V。

3.根据权利要求1所述的测试存储阵列的方法，其特征在于，所述位线测试电压的取值范围为0.1V至0.6V。

4.根据权利要求1所述的测试存储阵列的方法，其特征在于，所述预定测试时间的取值范围为1ms至100ms。

5.根据权利要求1所述的测试存储阵列的方法，其特征在于，所述参考电流的取值范围为4μA至10μA。

6.一种测试存储阵列的控制装置，所述存储阵列中，同一列的存储单元共用一条位线，同一行的存储单元共用一条字线，每两行存储单元共用一条源线，其特征在于，包括：

源线控制单元，用于施加源线测试电压至与存储单元连接的所有源线；

位线控制单元，用于施加不为0V的位线测试电压至与存储单元连接的所有位线；

字线控制单元，用于施加0V电压至与存储单元连接的所有字线；

读取比较单元，用于读取每个存储单元的测试电流，将所述测试电流与参考电流进行比较，输出比较结果；

判断单元，用于根据所述比较结果判断每个存储单元是否合格；

其中，所述位线测试电压小于所述源线测试电压。

7.根据权利要求6所述的测试存储阵列的控制装置，其特征在于，还包括：位线测试电压提供单元，用于产生所述位线测试电压。

8.根据权利要求7所述的测试存储阵列的控制装置，其特征在于，所述位线测试电压提供单元包括：

参考电压源，用于产生参考电压；

输出缓冲单元，用于放大所述参考电压源产生的参考电压，获得所述位线测试电压。

9.根据权利要求8所述的测试存储阵列的控制装置，其特征在于，所述参考电压源为第一带隙基准源。

10.根据权利要求8所述的测试存储阵列的控制装置，其特征在于，所述参考电压源包括：

第二带隙基准源，包括基准电压输出端；

电压跟随单元，包括控制电压输入端和参考电压输出端，所述控制电压输入端与所述基准电压输出端连接。

11.根据权利要求10所述的测试存储阵列的控制装置，其特征在于，所述电压跟随单元包括第一NMOS管和参考电流源，所述参考电流源一端接地，另一端与所述第一NMOS管的源极连接并作为所述参考电压输出端，所述第一NMOS管的栅极为所述控制电压输入端，所述第一NMOS管的漏极连接电源电压。

12.根据权利要求8所述的测试存储阵列的控制装置，其特征在于，所述参考电压源为虚拟阵列。

13.根据权利要求6所述的测试存储阵列的控制装置，其特征在于，所述源线测试电压的取值范围为4V至6V。

14.根据权利要求6所述的测试存储阵列的控制装置，其特征在于，所述位线测试电压的取值范围为0.1V至0.6V。

15.根据权利要求6所述的测试存储阵列的控制装置，其特征在于，所述参考电流的取值范围为4μA至10μA。

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