可编程非易失性存储元件与其测试及操作方法技术

本发明专利技术是提出一种可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件与其测试方法。此存储元件包括多个存储单元，每个存储单元具有初始临界电压。在测试编程操作中，每个存储单元被编程至具有大于初始临界电压最大值的第一临界电压，使得使用者编程操作所需的编程边界（ｐｒｏｇｒａｍ　　ｍａｒｇｉｎ）即可降低，存储元件的大小与成本亦可降低。当存储元件测试合格时，存储元件是直接用于使用者编程操作，毋须进行抹除操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种存储器元件与其测试方法，且特别是有关于一种可降低使用者编程操作的编程边界的存储器元件与其测试方法，其对存储元件进行测试编程操作(program operation)，降低使用者编程操作所需的编程边界以检测存储元件，使得存储元件的大小与成本得以降低，且测试合格的存储元件毋须抹除操作(erase operation)即可直接提供给使用者。
技术介绍
对于可编程非易失性存储器产品，例如可重复编程的非易失性存储器，或是单次编程的非易失性存储器(One Time Programmable Non-volatileMemory)，不管其结构为氮化物只读存储器(NROM)元件或是浮动栅极存储器元件(Floating Gate Memory Device)，工程师通常需使用一般编程算法，以检测整个芯片上每一存储单元(memory cell)是否运作正常。其中，一种测试存储元件的方法是编程芯片上其中一行与一列的测试存储单元。若在编程过程中，数据可被成功地写入测试存储单元时，整个存储器阵列即判定为合格。虽然此测试方法可节省时间，但由于此方法无法验证芯片上所有存储单元，使得测试结果不甚可靠。另一种测试存储元件的方法是对全部存储单元进行测试编程操作。在进行测试操作编程操作之后，对芯片进行抹除操作，以清除存于存储单元的数据，方便使用者接下来的使用者编程操作。通常为达到测试目的需要两到三个编程/抹除的周期。抹除操作是增加在编程时的电荷流失，并导致NROM元件进行编程操作时需要十倍的周期边界(cycling margin)，从而降低存储元件的质量。同时芯片上执行抹除操作所需的额外电路亦会增加存储元件的大小与成本。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的就是在提供一种可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储器元件与其测试方法，此方法对进行编程初始化的存储单元进行测试编程操作，降低使用者编程操作所需要的编程边界，并且在使用者进行使用者编程操作写入数据至存储元件前，不需要对已经完成编程初始化的存储单元执行抹除操作，便能够对存储器元件进行使用者编程操作。根据本专利技术的目的，提出一种可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件的测试方法。此存储元件包括数个存储单元，每个存储单元具有初始临界电压。本方法包括对所有存储单元进行测试编程操作，使存储元件具有大于初始临界电压最大值的第一临界电压；对存储元件进行读取操作，以测试存储元件合格与否，若存储元件测试合格，存储元件是直接用于使用者编程操作。根据本专利技术的目的，提出一种可编程非易失性存储器的操作方法，该存储元件包括多个存储单元，各该些存储单元具有初始临界电压以及编程临界电压，该方法包括对该存储元件记进行测试编程操作，使得各该些存储单元具有第一临界电压，其中该第一临界电压是大于该初始临界电压但小于该编程临界电压；以及对该存储元件进行编程操作，使该些存储单元具有第二临界电压，其中该第二临界电压大于或等于该编程临界电压。根据本专利技术的目的，提出一种可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储器元件，包括多个存储单元，各该些存储单元具有初始临界电压，其中各该些存储单元经测试编程操作后具有第一临界电压，该些第一临界电压是大于该些初始临界电压的最大值，且经该测试编程操作的该些存储单元是直接进行使用者编程操作。根据本专利技术的目的，提出一种可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储器元件。每一存储单元具有初始临界电压。每一存储单元经测试编程后具有第一临界电压。所有第一临界电压是大于上述初始临界电压的最大值，且使用者可直接对经测试编程的存储单元进行使用者编程操作。为让本专利技术的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。附图说明图1绘示依照本专利技术一较佳实施例的可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储器元件的示意图。图2绘示依照本专利技术一较佳实施例的测试方法流程图。图3绘示依照本专利技术一较佳实施例的相关于临界电压的位数分布示意图。100OTP存储元件110存储单元F-PGM第一编程操作S-PGM第二编程操作Vt0初始临界电压FB1最小初始临界电压值FB2最大初始临界电压值D0初始位数分布TW测试窗口SB1S-PGM操作中未编程存储单元的最小临界电压值SB2在S-PGM操作中未编程存储单元的最大临界电压值PM编程边界具体实施方式请参照图1，其绘示依照可代表本专利技术一较佳实施例的一种可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储器元件的示意图。存储元件100，例如是一种氮化物只读存储器(Nitride ROM，NROM)元件、浮置栅极元件(floating gate device)其可为可重复编程的非易失性存储器，或是单次编程的非易失性存储器，包括数个用以储存数据的存储单元(memorycell)110。每一存储单元110是通过水平方向的字线(word line)W耦接至其它存储单元110，并通过垂直方向的位线(bit line)B耦接至其它存储单元110以传送数据。本专利技术书中所叙述的使用者编程操作是发生于使用者主导的操作，测试编程操作是发生于机器主动控制存储器的操作。与传统存储元件在进行编程初始化操作不同的是，本专利技术的存储元件100在进行编程初始化操作时，进行测试编程操作(test program operation)，使得存储单元110具有较高且较窄的临界电压(VT)分布，以测试存储单元110。此测试编程操作于可重复编程的非易失性存储器时，加入于每次重复编程前的使用者抹除操作之后，以完成编程初始化操作，接着让使用者进行下一次的使用者编程操作；同时，当此测试编程操作于单次编程的非易失性存储器时，加入于给予使用者操作前的编程初始化操作。当存储元件100测试合格，即直接供以使用者编程(user program)操作，让编程后的存储单元的电压大于该第一临界电压的一个编程临界电压，完成存储器元件100的编程。在测试编程操作之后，存储单元110不需进行抹除操作。因此，使用者编程操作所需的编程边界(programmargin)即可降低，存储元件100的大小与成本亦可降低。请同时参考图2与图3，其分别绘示依照本专利技术较佳实施例的测试方法流程图，以及与临界电压相关的位数(bit-number，BN)分布示意图。每个存储单元110具有初始临界电压Vt0，且与存储单元110的初始临界电压Vt0相关的位数是形成图3中的初始位数分布D0。初始临界电压Vt0的最小值FB1与最大值FB2例如是分别为1伏特与1.5伏特。如图2所示，首先，于步骤200中，进行第一编程(F-PGM)操作，以测试存储单元110的良窳。存储单元110经编程后具有第一临界电压Vt1，且这些第一临界电压Vt1形成如图3所示的第一位数分布D1。第一临界电压Vt1的最小值FB3是大于初始临界电压Vt0的最大值FB2。如图3所绘示，相关于存储单元110的第一临界电压Vt1的位数是形成第一位数分布D1。在第一位数分布D1与初始位数D0之间存在测试窗口(testing window)TW，例如是宽度0.1V的电荷流失烘烤测试(charge lossbake testing)窗口。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储器元件，包括：多个存储单元，各该些存储单元具有初始临界电压，其中各该些存储单元经测试编程操作后具有第一临界电压，该些第一临界电压是大于该些初始临界电压的最大值，且经该测试编程操作的该些存储单元是直接进行使用者编程操作。

【技术特征摘要】
US 2006-3-24 11/388,9051.一种可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储器元件，包括多个存储单元，各该些存储单元具有初始临界电压，其中各该些存储单元经测试编程操作后具有第一临界电压，该些第一临界电压是大于该些初始临界电压的最大值，且经该测试编程操作的该些存储单元是直接进行使用者编程操作。2.根据权利要求1所述的可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件，其中该些经该测试编程操作的存储单元是经由读取操作，以测试合格与否。3.根据权利要求2所述的可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件，其中该第一临界电压的最小值与该初始临界电压的最大值之间具有临界电压测试窗口，用以进行该读取操作。4.根据权利要求3所述的可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件，其中该测试窗口是小于该使用者编程操作的编程边界。5.根据权利要求3所述的可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件，其中在该使用者编程操作中，各该些经该使用者编程操作的存储单元具有第二临界电压，且该些第二临界电压大于该些第一临界电压的最大值。6.根据权利要求1所述的可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件，其中该些第一临界电压的最大值与最小值的差值是小于该些初始临界电压值的最大值与最小值的差值。7.根据权利要求1所述的可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件，其中该存储元件为可重复编程的非易失性存储器，或为单次编程的非易失性存储器。8.根据权利要求7所述的可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件，其中该存储元件为氮化物只读存储器元件。9.根据权利要求7所述的可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件，其中该存储器元件为浮置栅极元件。10.一种测试方法，用以测试可降低使用者编程操作的编程边界的可编程非易失性存储元件，该存储元件包括多个存储单元，各该些存储单元具有初始临界电压，该方法包括对该存储元件记进行测试编程操作，使得各该些存储单元具有第一临界电压，其中该些第一临界电压大于该些初始临界电压的最大值；以及对该存储元件进行读取操作，以测试该些存储单元合格与否，其中当该存储元件测试合格时，该存储元件是直接用于使用者编程操作。11.根据权利要求10所述的测试方法，其中对该存储元件进行该测试编程操作的步骤，还包括在该些初始临界电压的最大值与该些第一临界电压值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈重光，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]