半导体器件 机械和气候试验方法 第41部分：非易失性存储器可靠性试验方法 征求意见稿

GB/T4937.41—XXXX/IEC60749-41：1半导体器件机械和气候试验方法第41部分：非易失性存储器可靠性试验方法IEC60749-6半导体器件机械和气候试验方法第6部分：高温贮存（Semiconductordevices-Mechanicalandclimatictestmethods-Part6:StorageathightGB/T4937半导体器件机械和气候试验方法第23部分：高温工作寿命（Semiconductordevices-Mechanicalandclimatictestmethods-Part23:Hightemperatureoper确读取；在高温下进行编程时，在低温下正可重复编程的只读存储器，其中每个地址的单元可以电擦除注：本文件中术语“EEPROM”包括所有此类存储器，包括闪存EEPROM集成电GB/T4937.41—XXXX/IEC60749-41：2），），元格中通常存储两位数据：“00”、“01”、“10”或“11”。在某些MBC存储器中，这两个位代表每个数据字节中在逻辑上相邻的一对数据。例如，对每单元2位，一个包含二进制数据10110001的字节将对应四进制逻辑中具有数据2301的四个物理单元。在其他MBC存储器中，这两个位可以代表完全不同地址位置中的位。对于SBC内存，物理棋盘模式由交替的0和1组成，每个0上下左右被1包围，每个1上下左右被0包围；逻辑棋盘模式由数据字节AAH或55H组成，其中每个在满足应用规范条件下，可编程只读存储器可重复写入的能注1：EEPROM器件规格通常要求在重新编程数据之前执行擦除步骤；在这种情况下，EEPROM器件编程/擦除周期包除周期”只包含数据重新编程，不包含擦除。对于需要擦除步骤的SBC存储器，一个编程/擦除周期由对单元编程（通常为“0”）和擦除（“1”）组成。对于需要擦除步骤的MBC存储器，一个编程/擦除周期由对多单元进行编程（两比特单元编程数据为“0”、“1”或注2：耐久性循环是指在选定的数据图形下连续多次重新编程。没有一种数据图形或一组图形可作为通用的最差数据图形适用于所有失效机制。例如，对于浮栅存储器，全编程图形是电荷迁移失效机制的最差图形，物理棋盘图形是相邻单元的出现编程干扰失效机制的最差图形，最大擦除图形是擦除预处理算法相关失效机制的最差图形。对于MBC存储器，满负荷运行图形是电荷迁移失效机制的最差图形，注1：耐久性循环失效一般发生于以下情况，EEPROM未能在产品规范指定的时间内完成编程或擦除操作，或者如果它未能满足其任何其他产品规范的要求，则会发生耐久性失效。导致在器件中存储不正确数据的编程操作记为耐久性失效。但是如果器件有内置的或系统指定应用的纠错管理方法，如纠错代码，那么只有当指定的方注2：某些EEPROMS在其内部或外部有错误块管理系统（BBM）。当BBM检测到耐久他（空的）块，并从地址表中去除失效的块。当这类器件在其手册规定的循环次数内将预留的空白块消耗完注3：耐久性失效的机制有很多种，一般通过温度或其他可调节的试验条件（例如循环间歇时间）以各种方式加速失效。例如，在浮栅存储器中，失效可能是由电荷迁移电介质中的电荷俘获(通常由较低的温度和/或较短的循环间歇时间来加速)或由迁移电介质或外围电介质中器件性能不能达到规定的电参数或物理参数注1：术语“失效”通常用描述失效类型的形容词加以限定。例如，如果器件功能不正常，则为功能失效，如果功能正常但参数不符合产品规范，则为参数失效，例如功耗参数失效。耐久性和数据保持失效在3.6和3.9中都GB/T4937.41—XXXX/IEC60749-41：3注2：失效可以是永久的或可恢复的。就本标准而言，永久性失效是指器件在可靠性测试期间的某个时间出现失效并在相同应力下最终测试时继续失效，可恢复失效是指器件在可靠性测试期间出现失效但在相同应力下最终注2：术语“数据保持”可以指器件在无偏置状态下保持数据的能力，但该术语有时也用于在偏置状态下保持数据注3：保持应力包括将数据图形写入器件，然后在指定的时间和指定的温度下验证该数据图形是否完整。没有一种数据图形能表征所有的保持机制、单元设计或工艺架构的最差情况。通常有一些失效机制主要影响已编程单注2：需要区分保持失效是由电荷损失还是其他机制引起的。具有较短循环间歇时间的耐久性循环可能会引起明显注3：如果器件有内置的或系统指定应用的纠错管理方法，如纠错代码，那么只有当指定的方法没有正确纠错时，注4：造成保持失效有许多不同的失效机制，通常这些失效机制会通过温度和其他可调整的试验条件以不同的方式加速。例如，在浮栅存储器中，由于电荷通过转移介质泄漏而发生失效，或由于转移介质中的电荷俘获而发对于无纠错器件，任何错误的数据位都算作数据错误。对于纠错器件，在通过纠正措施后返回不正确的代码或扇区（如产品规范中所定义）均被视为数据错误。瞬态数据错误，例不在以后周期发生的数据错误，应被计为数GB/T4937.41—XXXX/IEC60749-41：4注2：某些器件指明具有明确的UBER值，在这种情况下必须确定器件UBER值符合规定。第本试验所需的设备应包括一个能够将设定的温度条件保持在±5℃以内的可控温室。温室内需提供常要求器件在产品规范范围内的多个温度下进行耐久性循环，并在高温（如125℃)和室温下进行数据保持测试。图1为测试程序的流程示意图，具体参考描述按照5.3.3施加数据保持应力按照5.3.4在工作温度范围内的高温或低温下进行数据图形验证结束按照5.3.3施加数据保持应力按照5.3.4在工作温度范围内的高温或低温下进行数据图形验证结束开始耐久性和耐久循环-数据保持流程（以选择温度交叉测试的器件为例）使用符合5.2.2.1的操作和符合5.2.2.2的数据图形，执行一次编程/擦除循环按照5.2.2.5，可选的在每个循环之间或间隔的插入延迟按照5.5.1，可选的间隔的进行电测试在预定单元分区执行编程/擦除循环至预定次数(5.2.2.3)最大延迟要求遵从5.2.2.6规定 按照5.2.3进行电测试耐久循环/无耐久循环数据保持流程开始温度交叉流程开始按照5.3.1进行数据编程按照5.3.1在工作温度范围内的低温或高温下进行数据编程按照5.3.4进行数据图形验证数据保存应力施加至预定的总时间结束5.2编程/擦除耐久性GB/T4937.41—XXXX/IEC60749-41：55.2.2.1编程和擦除验证5.2.2.2循环期间的数据图形循环期间需循环足够多的存储块扇区。参见条目3.4的选择最优循环数据图形的存储器中，在任何一个周期内，一半的单元将被编程，另一半将被擦除，而在4级MBC存储器（每单元4个逻辑状态）中，在任意给定的周期中，四分之数据图形00H（十六进制00）、55H、AAH、33H、CCH有可用逻辑状态，而其他单元在每个周期中被重新写入相同的逻辑状态。例如，在SBC存储器中，一个单元在每个周期中被重写为0，两个单元在每个周期中据图形示例包括固定的编程图形、棋盘格/反向棋5.2.2.3用于循环的存储单元无论是基于JESD47还是基于JESD94鉴定规范，通常都要求对器件的一部分单元按器件设计要求中规定的最大编程/擦除次数进行循环，剩余的单元则进行较少次数的循环。在大容量存储器中，将所有单元都进行这样循环。进行最大100%编程/擦除次数循环的单元，以及进行其他循环比例的单元，必须由供应商和用户商定并记录，同时说明选择该比例5.2.2.4循环条件循环的模式、电压、温度和频率应由供应商和用户共同商定，并记录，附上理由。模式是指编程/擦除下不同的工作模式，如地址、页和块（5.2.2.5循环间的间歇延迟GB/T4937.41—XXXX/IEC60749-41：6电荷会导致器件在耐久试验或随后的数据保持试验中出现早期失为了避免在鉴定试验期间施加不符合实际条件的循环，鉴定时可以指定在循环之间增加间歇。5.2.2.5描述了在循环过程中增加间歇的方法以及适用的规则和限制条）；2）高温下循环，降低循环频率（在每2个循环之间或一组）；对于根据方法（2）在高温下进行的循环，供应商可以规定每天的循环不超过一定的循环次数。每空闲温度下允许的总空闲时间为tT，那么总空闲时间的tT/4空闲时间应复影响较小，这样供应商可以选择跳过早期烘焙间隔时间，以节省总的应力还应在间隔期间施加单元电平跳变来模拟应用可在与目标条件相对应的不同温度下计算使用循环和保持时间，以使预期应用10000次循环的时间为2年=1每天的循环时间=1000次循环，持GB/T4937.41—XXXX/IEC60749-41：7b）剩余等效用户模式循环寿命为17520h-3652h=138d）从100h到13868h的热加速系数（Ae）在Ea=1.1eV，Tuse=55℃且AT=138.6的情况下，Trela答：空闲时间下的所允许的最高温度是102.6℃。除了5.2.2.6规定的最多12小时的允许循环时间外，在循环后的预期应用10000次循环的时间为2年=1a）第二组的循环分数为（9000次-5000次）/10000b）第三组的循环分数为（10000次-9000次）/10000次=c）Ea=0.9eV时，从35℃到125℃的热加速系数=×2e）第二组之前的最大循环间歇8.19×f）第三组之前的最大循环间歇8.19×0答：第5000次循环后125℃下的最大允许烘焙间隔为3.28注：激活能Ea与工艺、材料有关，一般为0.8eV～1.2eV。示例可参见JEP122H，5.5.2.2.6耐久性循环结束后的间歇对于高温循环，在高温循环完成后，器件在温箱中保存不能超过12小时。对在常温或更低温度下例如，如果对两个区块进行循环，一个是n次循环，另一个是2n次循环，那么可以先完成第一区块的一编程/擦除耐久试验后，按照5.5的规定对器数据保持试验前，按照鉴定规范的规定，对完成5.2要求的耐久试验的器件或未进行耐久试验的器机制的鉴定规范，将全部可用的逻辑状态以等量的容量写入到存储器中，实现完整的邻接配置（参照5.2.2.2）。按照规范中给出的编程模式进行写入数据。在基于理论的鉴定中，数据保持试验被定义为于此类目的的可接受数据图形的示例包括固定编程图形、固定擦除图形、棋盘图形和（对于MBC）四个GB/T4937.41—XXXX/IEC60749-41：8按照相应的器件规范执行测试图形验证和全片功能测试，不包括任何EEPROM编程/擦除测试。在一数据保持试验可包括符合IEC60749-6的无偏置烘焙或符合GB/T4937-23的有偏按照相应的器件规范进行图形验证和全片功能测试。此外，还可以使用特殊测试，如5.3.2所述的5.4预防措施置，应确定器件是否发生了变化或测试电路是否发生了变5.5测试而不可行，则供应商和用户应就此类瞬态失效的方法达成一致说明（见6.2）。耐久性试验的最终测试是对编程/擦除操作进行测试。数据保持试验中的中间测试不得重写入数据。中间电测试和最终电测试任何区域内完成循环所花费的时间（见5.2.2.6）。对于之后进入保持试验的已完成耐久性试验单元，96小时限制适用于从任何区域完成耐久性循环后到数据保持试验之前的数据编程步骤的所有时间。GB/T4937.41—XXXX/IEC60749-41：9对于发生瞬态失效的器件，应计算循环或应力状态下发生的所有瞬态失效。5.5.1要求仅在循环或无法实现，则应使用某种方法来预估瞬态失效的发生。该方法应由供应商和用户应记录并达成一致,形持应力）中不会出现瞬态错误，则在应力结束时进行测试就足到10%的失效。如果要按照规定的置信上限进行考核，则应在乘法之前应用该置信度上限。例如，如果某些器件可能被指定要满足一个UBER值。失效的器件只能算作单个器件失效，但在某些情况下，重复分母是所有样本器件中读取位数的总和，理论上，每个器件的耐久循环次数、每次循环读取数和/或循GB/T4937.41—XXXX/IEC60749-41：例如，如果100个1Gbit密度的器件分别经受1000个耐久循环，每个循环周期中读取一次数据，并且在循环结束后没有读取，则在循环结束时读的任何单次错误都会导致耐久循环试验结束时的名义UBER为1如果器件在耐久循环试验后再进行额外10000次读取循环，则在该后循环结束