JP2000299000A - Non-volatile semiconductor memory - Google Patents

Non-volatile semiconductor memory

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JP2000299000A
JP2000299000A JP11286087A JP28608799A JP2000299000A JP 2000299000 A JP2000299000 A JP 2000299000A JP 11286087 A JP11286087 A JP 11286087A JP 28608799 A JP28608799 A JP 28608799A JP 2000299000 A JP2000299000 A JP 2000299000A
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Japan
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voltage
power supply
semiconductor memory
unit
line
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Takanori Ozawa
孝典 小澤
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Rohm Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable applying lower voltage than power source voltage independently of at the time of testing reliability by switching power source voltage or dropped voltage and supplying it to a memory block voltage by a control input using a dropping part dropping power source voltage. SOLUTION: As a high signal is outputted from a control circuit 23, a NMOS transistor 21 is turned on and a PMOS transistor 22 is turned off, therefore a power source terminal 6 is connected to a dropping part 1 side. In the same way, as a low signal is outputted, a NMOS transistor 21 is turned off and a PMOS transistor 22 is turned on, a power source terminal 6 is connected to a by-pass part 3 side being not dropped. A driving circuit 4 is connected to a word line, a bit line, or a plate line of a memory block 5, and supplies dropped voltage or power source voltage being not dropped to a memory cell having an address decoded by an address decoder 43.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は強誘電体メモリなど
のメモリセルを有する不揮発性半導体メモリに関する。
さらに詳しくは、メモリセルに他の素子部より低い電圧
を印加してメモリセル部を保護したり、強誘電体の使用
に伴う劣化を、長時間のストレスを印加するスクリーニ
ングテストを行わないで、低い電圧で検査をして確実に
スクリーニングすることができる構造の半導体メモリに
関する。
The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory having memory cells such as a ferroelectric memory.
More specifically, by applying a voltage lower than that of the other element portions to the memory cell to protect the memory cell portion, and without performing a screening test for applying a long-time stress to the deterioration due to the use of the ferroelectric, The present invention relates to a semiconductor memory having a structure capable of performing inspection at a low voltage and performing screening reliably.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電体メモリやフラッシュメモリなど
の半導体メモリでは、電池などの消耗により電源電圧が
低下した状態で記録をすると動作が異常になり誤った書
込み(不十分な書込み)が発生する。それを防止するた
め、電源電圧を検出し、所定の電圧以下になるとメモリ
ブロックの動作を停止させる低電圧監視ブロックが設け
られている。この低電圧監視ブロック100は、たとえ
ば図10(a)に示されるように、電源電圧Vccを抵抗
R1、R2により抵抗分割した電圧でモニターし、所定
の電圧以下になると命令Qによりメモリブロック101
に電源電圧Vccが供給されないような構成になってい
る。この所定の電圧は、半導体メモリの信頼性を確保す
るため、図10(b)に示されるように、実際に動作可
能な電圧Aより高い電圧Bに設定されている。そして、
BとC(正常な電源電圧)の間の電圧が実際に使用され
る実使用領域BCの電圧となっている。なお、図10
(b)において、ACが動作可能領域、OAが動作不能
領域、OBがメモリブロック51に電源を供給しないロ
ックアウト領域である。また、図10(a)で102は
周辺回路ブロックである。
2. Description of the Related Art In a semiconductor memory such as a ferroelectric memory or a flash memory, when recording is performed in a state where a power supply voltage is reduced due to consumption of a battery or the like, the operation becomes abnormal and erroneous writing (insufficient writing) occurs. . To prevent this, a low-voltage monitoring block is provided that detects the power supply voltage and stops the operation of the memory block when the power supply voltage falls below a predetermined voltage. The low-voltage monitoring block 100 monitors the power supply voltage Vcc with a voltage divided by resistors R1 and R2, for example, as shown in FIG.
Is not supplied with the power supply voltage Vcc. This predetermined voltage is set to a voltage B higher than the actually operable voltage A, as shown in FIG. 10B, in order to ensure the reliability of the semiconductor memory. And
The voltage between B and C (normal power supply voltage) is the voltage of the actual use area BC actually used. Note that FIG.
In (b), AC is an operable area, OA is an inoperable area, and OB is a lockout area where power is not supplied to the memory block 51. In FIG. 10A, reference numeral 102 denotes a peripheral circuit block.

【0003】また、この種の半導体メモリでは、熱スト
レスを印加した過酷な条件でスクリーニングテスト(検
査)を行い不良品をふるい落としている。このスクリー
ニング検査において、フラッシュメモリなどでは初期的
に不良が発生してスクリーニングされるが、強誘電体を
用いたデバイスでは、図8に示されるように、長時間経
過後にも不良品が発生し、その不良品を完全にスクリー
ニングするには、長時間のスクリーニング検査を行わな
ければならず、強誘電体では劣化した分極特性は回復し
ないため、良品自身の寿命を短くすることになり、信頼
性を充分に向上させることができない。
In this type of semiconductor memory, a screening test (inspection) is performed under severe conditions to which thermal stress is applied, and defective products are eliminated. In this screening test, a defect is initially generated in a flash memory or the like and screening is performed. However, in a device using a ferroelectric substance, as shown in FIG. In order to completely screen the defective product, a long screening test must be performed. Since the deteriorated polarization characteristics of the ferroelectric material are not recovered, the life of the non-defective product itself is shortened, and the reliability is reduced. It cannot be improved sufficiently.

【0004】また、強誘電体キャパシタを高温で保持す
ることにより熱ストレスを印加すると、図9に、熱スト
レスの温度に対する熱ストレスを印加する前の分極電荷
と熱ストレス印加後の分極電荷の差ΔQ(μC/c
2)の変化が示されるように、熱ストレスの温度が高
いほど分極の劣化が顕著に表れ、温度を高くするほど長
時間のスクリーニングを行ったのと同様の効果が現れる
が、前述のように劣化した分極特性は回復しないため、
温度を高くするほど良品を不良品にしてしまう。
When thermal stress is applied by holding the ferroelectric capacitor at a high temperature, FIG. 9 shows the difference between the polarization charge before the thermal stress is applied and the polarization charge after the thermal stress is applied to the temperature of the thermal stress. ΔQ (μC / c
As shown in the change in m 2 ), the higher the temperature of the thermal stress, the more remarkable the deterioration of the polarization appears, and the higher the temperature, the same effect as that of performing the screening for a long time appears. Since the degraded polarization characteristics do not recover,
The higher the temperature, the more good products are rejected.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一方、強誘電体では、
印加電圧に対する分極電荷Pr(μC/cm2)の特性
が図7に示されるように、一定電圧(閾値電圧)以上で
はほぼ一定の分極が得られるのに対して、閾値電圧より
低いと急激に分極電荷が低下する特性を有している。そ
して、強誘電体メモリのスクリーニングにより不良品に
なる強誘電体の特性は、図7に破線で示されるように初
期状態から分極電荷が低い状態にあることが本発明者の
鋭意検討の結果明らかになった。そのため、動作電圧を
閾値近傍の電圧以下程度に下げることによりその動作条
件が厳しくなり、その不良品を顕著にすることができ
る。
On the other hand, in a ferroelectric,
As shown in FIG. 7, the characteristic of the polarization charge Pr (μC / cm 2 ) with respect to the applied voltage is such that an almost constant polarization is obtained at a certain voltage (threshold voltage) or higher, whereas a sharp decrease occurs at a voltage lower than the threshold voltage. It has the property of reducing the polarization charge. As a result of the inventor's earnest study, it is clear that the characteristics of the ferroelectric which becomes defective due to the screening of the ferroelectric memory are in a state where the polarization charge is low from the initial state as shown by the broken line in FIG. Became. Therefore, by lowering the operation voltage to a voltage lower than or equal to a voltage near the threshold, the operation condition becomes strict, and the defective product can be remarkable.

【0006】すなわち、図7に示されるように、通常の
高い電圧(たとえば5V程度)で特性検査をすると破線
で示される将来不良品になるものも分極電荷が検出され
て良品の判断がなされるが、低い電圧(たとえば3V程
度)で特性チェックをすることにより、将来不良品とな
るものは明らかに分極が少なく、直ちに不良品であるこ
とを予測することができる。そのため、通常のスクリー
ニングを行うと、図8のDE間で不良品になるものを、
初期状態でスクリーニングしたのと同様に識別すること
ができ、スクリーニング時間を稼いだのと同様の効果が
ある。
That is, as shown in FIG. 7, when a characteristic test is carried out at a normal high voltage (for example, about 5 V), a polarization failure is detected even for a future defective product indicated by a broken line, and a good product is determined. However, by performing a characteristic check at a low voltage (for example, about 3 V), a product that will be defective in the future has clearly less polarization, and it can be immediately predicted that the product is defective. Therefore, when a normal screening is performed, a product which becomes defective between DEs in FIG.
It can be identified in the same manner as when screening was performed in the initial state, and has the same effect as increasing the screening time.

【0007】しかし、この種の半導体メモリでは、実際
には動作し得る電圧でも、前述のように動作の安全性を
見込んだ実使用領域より低い電圧では動作しないように
低電圧監視ブロックが設けられている。しかも、この低
電圧監視ブロックの設定電圧は固定されているため、こ
の実使用領域より低い電圧で動作をさせることができな
い。そのため、前述のスクリーニング検査においても、
実使用領域の一番低い電圧までしか下げることができ
ず、充分なスクリーニングを行うことができないという
問題がある。一方、この実使用領域の下限を下げると、
誤書込みの危険性が生じ信頼性を充分に保てない。
However, in this type of semiconductor memory, a low-voltage monitoring block is provided so that a voltage which can actually operate does not operate at a voltage lower than an actual use area in consideration of safety of operation as described above. ing. Moreover, since the set voltage of the low-voltage monitoring block is fixed, it cannot be operated at a voltage lower than the actual use area. Therefore, in the screening test described above,
There is a problem that the voltage can be reduced only to the lowest voltage in the actual use area, and sufficient screening cannot be performed. On the other hand, if the lower limit of this actual use area is lowered,
There is a risk of erroneous writing and reliability cannot be sufficiently maintained.

【0008】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、信頼性の検査時に電源電圧とは別に電
源電圧を低くした電圧をメモリブロックに印加し得る構
造の不揮発性半導体メモリを提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem. A nonvolatile semiconductor memory having a structure in which a reduced power supply voltage can be applied to a memory block in addition to the power supply voltage at the time of reliability inspection. The purpose is to provide.

【0009】本発明の他の目的は、強誘電体メモリを有
する場合に、長時間のスクリーニング検査を行って製品
にダメージを与えなることなく充分な検査を行い、デー
タ保持に関して高い信頼性(少ない不良率)を有する不
揮発性半導体メモリを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a long-term screening test, which has a ferroelectric memory, to perform a sufficient test without damaging a product, and to provide a high reliability (less data storage). (Defective rate).

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明による不揮発性半
導体メモリは、電源端子と、メモリブロックと、前記電
源端子に印加される電圧の低下を監視し、所定電圧以下
のとき前記メモリブロックへの電圧の供給を停止させる
低電圧監視ブロックと、電源電圧を降圧させる降圧部を
有し、制御入力により前記メモリブロックに前記電源電
圧または降圧した電圧を切り替えて供給する変圧部とを
有している。
A non-volatile semiconductor memory according to the present invention monitors a power supply terminal, a memory block, and a decrease in a voltage applied to the power supply terminal. A low-voltage monitoring block for stopping supply of a voltage, a step-down unit for stepping down a power supply voltage, and a transformer for switching the power supply voltage or the stepped-down voltage to the memory block according to a control input and supplying the memory block; .

【0011】この構造にすることにより、通常の使用状
態では低電圧監視ブロックにより電源電圧の低下が監視
され、低電圧では動作させなくするロックアウト機能を
有する強誘電体メモリからなる半導体メモリにおいて
も、スクリーニングなどの検査時には低電圧で動作させ
ることができ、半導体メモリを損傷させることなく厳し
い条件でスクリーニングなどの検査を高精度にすること
ができる。
With this structure, a low-voltage monitoring block monitors a decrease in the power supply voltage in a normal use state, and prevents the semiconductor memory from operating at a low voltage even in a semiconductor memory formed of a ferroelectric memory having a lockout function. In addition, it is possible to operate at a low voltage at the time of inspection such as screening, so that inspection such as screening can be performed with high accuracy under severe conditions without damaging the semiconductor memory.

【0012】前記変圧部が、選択部を介して並列に接続
された前記降圧部および前記電源電圧のバイパス部とを
有し、前記制御入力により該降圧部またはバイパス部の
電圧を出力する構造に形成されていることにより、簡単
な構成で通常の状態では電源電圧が低下したらロックア
ウト機能を有しながら、検査時には低い電圧の厳しい条
件での検査をすることができる。
The transformer has a structure in which the step-down unit and the power supply voltage bypass unit are connected in parallel via a selection unit, and the voltage of the step-down unit or the bypass unit is output by the control input. With this configuration, it is possible to perform an inspection under a severe condition of a low voltage at the time of inspection while having a lockout function when the power supply voltage is reduced in a normal state with a simple configuration.

【0013】前記降圧部は、たとえばトランジスタまた
はダイオードの接続構造により形成され、前記トランジ
スタは、たとえばMOSトランジスタのゲートとドレイ
ンとが接続された構造にすることができる。ここに接続
構造とは、直列接続または直列および並列接続の組合せ
などの接続を意味する。
The step-down portion is formed, for example, by a transistor or diode connection structure. The transistor may have a structure in which, for example, a gate and a drain of a MOS transistor are connected. Here, the connection structure means connection such as series connection or a combination of series and parallel connection.

【0014】前記メモリブロックがプレートラインとビ
ットラインとの間に直列に接続される強誘電体キャパシ
タとMOSトランジスタとを有しており、該MOSトラ
ンジスタのゲートが接続されるワードラインおよび前記
プレートラインの少なくとも一方に前記降圧部の電圧が
選択して印加され得る構造にすることができる。ここに
ビットラインには、1セルに一対の対称の素子を有し、
ビットバーラインを有する場合には、そのビットバーラ
インも含む。
The memory block has a ferroelectric capacitor and a MOS transistor connected in series between a plate line and a bit line, and a word line and a plate line to which a gate of the MOS transistor is connected. May be configured so that the voltage of the step-down unit can be selectively applied to at least one of them. Here, the bit line has a pair of symmetric elements in one cell,
When a bit bar line is provided, the bit bar line is also included.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の不揮発性半導体メモリについて説明をする。本発明
の不揮発性半導体メモリは、図1(a)にその一実施形
態のブロック図が示されているように、電源端子6と、
メモリブロック5と、電源端子6に印加される電圧の低
下を監視し、所定電圧以下のときメモリブロック5への
電圧の供給を停止させる命令(破線Q)を有する低電圧
監視ブロック8と、電源電圧Vccを降圧させる降圧部1
(図1(b)参照)を有し、制御入力によりメモリブロ
ック5に電源電圧Vccまたは降圧した電圧を切り替えて
供給する変圧部7とを有している。
Next, a nonvolatile semiconductor memory according to the present invention will be described with reference to the drawings. The nonvolatile semiconductor memory of the present invention includes a power supply terminal 6 and a power supply terminal 6 as shown in FIG.
A memory block 5, a low voltage monitoring block 8 having a command (broken line Q) for monitoring a drop in the voltage applied to the power supply terminal 6 and stopping the supply of the voltage to the memory block 5 when the voltage is equal to or lower than a predetermined voltage; Step-down unit 1 for stepping down voltage Vcc
(See FIG. 1B), and a transformer 7 for switching and supplying the power supply voltage Vcc or the stepped-down voltage to the memory block 5 by a control input.

【0016】変圧部7は、図1(b)に示されるよう
に、電源端子6に供給される電源電圧Vccを降圧させる
降圧部1と、降圧しないで電源電圧Vccをそのまま伝達
するバイパス部3とが、選択部2を介して並列に接続さ
れ、制御入力に基づき降圧部1の出力、またはバイパス
部3の電源電圧Vccのいずれかを、駆動部4を介してメ
モリブロック5に印加し得る構造になっている。この選
択部2は、制御回路23を有し、外部からの制御信号の
入力により降圧部1の出力と、バイパス部3の電源電圧
Vccとを選択し得るように形成されている。
As shown in FIG. 1B, the transformer 7 includes a step-down unit 1 for lowering the power supply voltage Vcc supplied to the power supply terminal 6, and a bypass unit 3 for transmitting the power supply voltage Vcc without being reduced. Are connected in parallel via the selection unit 2, and either the output of the step-down unit 1 or the power supply voltage Vcc of the bypass unit 3 can be applied to the memory block 5 via the drive unit 4 based on the control input. It has a structure. The selecting section 2 has a control circuit 23 and is formed so that the output of the step-down section 1 and the power supply voltage Vcc of the bypass section 3 can be selected by input of a control signal from the outside.

【0017】降圧部1は、図1に示される例では、nチ
ャネル(以下、NMOSという)トランジスタ11、1
2、13が直列に接続されて構成されている。このNM
OSトランジスタ11、12、13はそれぞれゲートと
ドレインとが接続された、いわゆるダイオード接続の構
造に形成されている。このMOSトランジスタ(ダイオ
ード接続されたものも同じ)は、電圧を印加してその電
流が流れ始めるまでに、半導体材料などにより定まるス
レッショルド電圧Vthが必要となり、この電圧VthはM
OSトランジスタのチャネル濃度の設定により自由にコ
ントロールでき、たとえば0.6V程度だけ降下させる
ことができるが、半導体装置によりVthは様々である。
またVthだけでなく基板バイアス効果が発生するので、
直列接続されるトランジスタのVthを合計した電圧以上
の電圧降下が生じる。そのため、若干の調整が必要であ
るが、その数に応じて電圧降下が大きくなり、降圧させ
たい電圧に応じてその個数を設定する。この接続を並列
接続と直列接続との組合せにすることもできる。図1に
示される例では、降圧部1とトランジスタ21とによ
り、合計2.4Vの降圧をしている(Vth=0.6V)。
In the example shown in FIG. 1, the step-down unit 1 includes n-channel (hereinafter, referred to as NMOS) transistors 11, 1
2, 13 are connected in series. This NM
The OS transistors 11, 12, and 13 are each formed in a so-called diode connection structure in which the gate and the drain are connected. This MOS transistor (same for a diode-connected one) requires a threshold voltage Vth determined by a semiconductor material or the like before a voltage is applied and the current starts to flow, and this voltage Vth is M
It can be freely controlled by setting the channel concentration of the OS transistor, and can be lowered by, for example, about 0.6 V. However, Vth varies depending on the semiconductor device.
Also, not only Vth but also the substrate bias effect occurs,
A voltage drop occurs that is equal to or greater than the sum of Vth of the transistors connected in series. Therefore, although some adjustment is required, the voltage drop increases according to the number, and the number is set according to the voltage to be reduced. This connection may be a combination of a parallel connection and a series connection. In the example shown in FIG. 1, the step-down unit 1 and the transistor 21 reduce the voltage by a total of 2.4 V (Vth = 0.6 V).

【0018】選択部2は、たとえばNMOSトランジス
タ21とpチャネル(以下、PMOSという)トランジ
スタ22が直列に接続され、その両者の接続点に電源端
子6が接続され、電源電圧Vccが印加されるようになっ
ている。そして、それぞれのトランジスタ21、22の
他端側に降圧部1および降圧しない電源電圧であるバイ
パス部3がそれぞれ接続され、その両者を接続してその
接続点に駆動部4が接続されている。なお、降圧しない
バイパス部3は、電圧降下の少ない配線により形成され
る。また、トランジスタ21、22のゲートはそれぞれ
接続されて制御回路23に接続されており、たとえばこ
の制御回路23が制御信号入力用の外部端子24を有
し、その外部端子24を介して、ハイとローの信号を入
力することにより、電源端子6が降圧部1と降圧しない
バイパス部3とのいずれかを選択して接続されるように
なっている。
The selection section 2 is configured such that, for example, an NMOS transistor 21 and a p-channel (hereinafter referred to as PMOS) transistor 22 are connected in series, a power supply terminal 6 is connected to a connection point between the two, and a power supply voltage Vcc is applied. It has become. The other end of each of the transistors 21 and 22 is connected to the step-down unit 1 and the bypass unit 3 which is a power supply voltage not to be stepped down. The drive unit 4 is connected to a connection point between the two. Note that the bypass portion 3 that does not lower the voltage is formed by wiring with a small voltage drop. The gates of the transistors 21 and 22 are connected to each other and connected to a control circuit 23. For example, the control circuit 23 has an external terminal 24 for inputting a control signal. By inputting a low signal, the power supply terminal 6 selects and connects one of the step-down unit 1 and the bypass unit 3 that does not step down.

【0019】すなわち、制御回路23からハイ信号が出
されると、NMOSトランジスタ21がオンになり、P
MOSトランジスタ22がオフになる。その結果、電源
端子6は降圧部1側に接続される。また、制御回路23
からロー信号が出されると、NMOSトランジスタ21
がオフになり、PMOSトランジスタ22がオンにな
る。その結果、電源端子6は降圧しないバイパス部3側
に接続される。
That is, when a high signal is output from the control circuit 23, the NMOS transistor 21 is turned on, and P
The MOS transistor 22 turns off. As a result, the power supply terminal 6 is connected to the step-down unit 1 side. The control circuit 23
Output a low signal from the NMOS transistor 21
Is turned off, and the PMOS transistor 22 is turned on. As a result, the power supply terminal 6 is connected to the side of the bypass unit 3 that does not step down.

【0020】駆動回路4は、メモリブロック5のワード
ライン、ビットライン(データライン)あるいはプレー
トライン(誘電体キャパシタの電極)に接続され、アド
レスデコーダ43によりデコードされたアドレスのメモ
リセルに降圧された電圧または降圧されていない電源電
圧を供給する。なお、周辺回路ブロックなどには、直接
電源電圧Vccが印加されるようになっている。
The drive circuit 4 is connected to a word line, a bit line (data line) or a plate line (electrode of a dielectric capacitor) of the memory block 5, and is stepped down to a memory cell of an address decoded by the address decoder 43. Supply voltage or power supply voltage that is not stepped down. The power supply voltage Vcc is directly applied to peripheral circuit blocks and the like.

【0021】メモリブロック5は、たとえば図5に示さ
れるような構造になっている。この例では、各メモリセ
ル50が、プレートラインPLとビットラインBLの間
に第1の強誘電体キャパシタ51および第1のMOSト
ランジスタ52が直列接続されたものと、プレートライ
ンPLとビットバーライン(−BL)との間に第2の強
誘電体キャパシタ53および第2のMOSトランジスタ
54が直列に接続されたものからなっている。そして、
第1および第2の強誘電体キャパシタのどちらかに正方
向の分極をさせ、他方のキャパシタには逆方向の分極を
させることにより1か0を記録し、センスアンプイネー
ブルラインSEをオンさせてビットラインBLとビット
バーライン(−BL)のどちらが大きいかをコンパレー
タ55により比較することにより、1か0かを読み出し
て出力する構造になっている。しかし、メモリセルの構
造はこの例に限定されるものではなく、1トランジスタ
/1キャパシタ形、1トランジスタ形などにも同様に適
用できる。
The memory block 5 has a structure as shown in FIG. 5, for example. In this example, each memory cell 50 includes a first ferroelectric capacitor 51 and a first MOS transistor 52 connected in series between a plate line PL and a bit line BL, a plate line PL and a bit bar line. A second ferroelectric capacitor 53 and a second MOS transistor 54 are connected in series with (−BL). And
One of the first and second ferroelectric capacitors is polarized in the forward direction, and the other capacitor is polarized in the opposite direction to record 1 or 0, and the sense amplifier enable line SE is turned on. The comparator 55 compares which of the bit line BL and the bit bar line (-BL) is larger, and reads out and outputs 1 or 0. However, the structure of the memory cell is not limited to this example, and can be similarly applied to a one-transistor / one-capacitor type, a one-transistor type, and the like.

【0022】このメモリセルの動作は、図6に示される
スケジュールにより行われる。すなわち、に示される
ように、プリチャージイネーブルラインPEをハイにし
て、ビットラインBLおよびビットバーライン(−B
L)を初期化する。つぎにワードラインWLに電圧を印
加し、に示されるようにプレートラインPLに電圧を
印加し、ビットライン(BL、−BL)をアースから浮
かせることにより、強誘電体キャパシタの電荷を放出さ
せると、電荷量に応じて電位が高くなる。そして、プレ
ートラインPLの電圧を0にすると、ビットラインの電
位はのように下がる。この状態で、センスアンプライ
ンSEをハイにしてセンスアンプをオンにすると、どち
らのラインがハイかを図5に示されるコンパレータ55
により両ラインの電位差を検出することにより判定し、
そのデータを確定する。その後、のプレートラインP
Lに電圧を印加することにより、ビットバーライン(−
BL)側の書込みがなされ、のプレートラインPLの
電圧を0にすることにより、ビットライン(BL)側の
書込みがなされる。なお、センスアンプラインSEをハ
イ(イネーブル)にするタイミングは、の領域でもよ
い。
The operation of the memory cell is performed according to the schedule shown in FIG. That is, as shown in (1), the precharge enable line PE is set high, and the bit line BL and the bit bar line (-B
L) is initialized. Next, when a voltage is applied to the word line WL, a voltage is applied to the plate line PL as shown in (2), and the bit line (BL, -BL) is floated from the ground, thereby discharging the charge of the ferroelectric capacitor. The potential increases according to the amount of charge. Then, when the voltage of the plate line PL is set to 0, the potential of the bit line decreases as follows. In this state, when the sense amplifier line SE is turned high to turn on the sense amplifier, the comparator 55 shown in FIG.
Is determined by detecting the potential difference between the two lines,
Confirm the data. After that, the plate line P
By applying a voltage to L, the bit bar line (−
Writing on the BL) side is performed, and the voltage on the plate line PL is set to 0, thereby writing on the bit line (BL) side. Note that the timing at which the sense amplifier line SE is set to high (enable) may be in the region.

【0023】つぎに、メモリブロック5に変圧部7から
降圧部1により降圧した電圧またはバイパス部3を経由
した電源電圧Vccを印加する具体例について、図2〜4
を参照しながら説明をする。
Next, a specific example of applying a voltage stepped down by the step-down unit 1 from the transformer unit 7 or a power supply voltage Vcc via the bypass unit 3 to the memory block 5 will be described with reference to FIGS.
It will be described with reference to FIG.

【0024】図2は、降圧した電圧をメモリブロックの
プレートラインPLに印加し得る構造例である。すなわ
ち、選択部2により選択された電圧が、駆動部4を介し
て所定のアドレスのメモリセル50に印加されるように
なっているが、図2に示される例では、プレートライン
PLに接続されるようになっている。その他のワードラ
インWLなどには、降圧しない電源電圧Vccが印加され
るように配線されている。その結果、ワードラインWL
およびプレートラインPLに電圧が印加され、ビットラ
インBLが0のとき、プレートラインPLに印加される
電圧が、たとえば3Vに降圧されていると、強誘電体キ
ャパシタ51には3Vの電圧しか印加されず、前述のよ
うに少ない分極電荷しか生じないか、または不充分な分
極反転状態になる。そのため、分極特性のよくない強誘
電体キャパシタは、その分極が充分には検出されなくな
る。なお、他方のビットバーライン(−BL)側の強誘
電体キャパシタ53は印加電界が分極と同一方向なの
で、反転電荷は影響しない。
FIG. 2 shows an example of a structure capable of applying a stepped-down voltage to a plate line PL of a memory block. That is, the voltage selected by the selection unit 2 is applied to the memory cell 50 at a predetermined address via the drive unit 4, but in the example shown in FIG. 2, the voltage is connected to the plate line PL. It has become so. The other word lines WL are wired so that a power supply voltage Vcc that does not drop is applied. As a result, the word line WL
When the voltage applied to the plate line PL is reduced to, for example, 3 V when the voltage is applied to the plate line PL and the bit line BL is 0, only the voltage of 3 V is applied to the ferroelectric capacitor 51. However, as described above, only a small amount of polarization charge is generated, or an insufficient polarization inversion state occurs. Therefore, the polarization of a ferroelectric capacitor having poor polarization characteristics cannot be sufficiently detected. Since the applied electric field is in the same direction as the polarization of the ferroelectric capacitor 53 on the other bit bar line (-BL) side, the inverted charge has no effect.

【0025】図3に示される例は、降圧した電圧をメモ
リブロックのワードラインWLに印加し得る構造例であ
る。変圧部7の構成は前述の例と同じで、検査時に降圧
部1により降圧された電圧がメモリブロック5に駆動部
4を介して、所定のメモリセル50に印加されるように
なっている。このようにワードラインWLに降圧した電
圧、たとえば3Vが印加されると、MOSトランジスタ
52、53はそのゲート電圧により律せられるため、ビ
ットラインBLに5V印加されていても、キャパシタ5
1、53には3Vしか印加されず、前述と同様に少ない
分極電荷しか生ぜず、厳しい条件で検査をすることにな
る。
The example shown in FIG. 3 is an example of a structure capable of applying a stepped-down voltage to a word line WL of a memory block. The configuration of the transformer 7 is the same as that of the above-described example, and a voltage stepped down by the step-down unit 1 at the time of inspection is applied to a predetermined memory cell 50 via the drive unit 4 to the memory block 5. When a stepped-down voltage, for example, 3 V, is applied to word line WL in this manner, MOS transistors 52 and 53 are regulated by their gate voltages.
Only 3 V is applied to 1, 53, and only a small amount of polarization charge is generated as in the above-described case, and the inspection is performed under severe conditions.

【0026】このような構成にすると、前述のような大
電流用の電源ラインに直接降圧部1を形成しなくても、
ワードラインWLへ印加用の電圧の降圧部を形成すれば
よい。ワードラインWLは、前述のようにMOSトラン
ジスタのゲートに接続されるもので、電流容量を殆ど必
要としない。そのため、降圧部も電流容量を殆ど必要と
せず、非常に小面積で形成することができ、とくに好ま
しい。
With such a configuration, even if the step-down unit 1 is not directly formed on the power line for large current as described above,
What is necessary is just to form a step-down part of the voltage for application to the word line WL. The word line WL is connected to the gate of the MOS transistor as described above, and requires almost no current capacity. Therefore, the step-down portion also requires almost no current capacity and can be formed with a very small area, which is particularly preferable.

【0027】図4に示される例は、降圧した電圧をメモ
リブロック5のプレートラインPLおよびワードライン
WLの両方に印加し得る構造例である。変圧部7の構成
は前述の例と同じで、検査時に降圧部1により降圧され
た電圧がメモリブロック5に駆動部4を介して、所定の
メモリセル50に印加されるようになっている。このよ
うにプレートラインPLとワードラインWLの両方に降
圧した電圧、たとえば3Vが印加されると、プレートラ
インPL側が正電圧または0のどちら向きの分極をする
場合でも(どちらのキャパシタ51、53でも)、常に
降圧した電圧により分極することになり、より一層信頼
性が向上する。
The example shown in FIG. 4 is a structure example in which a stepped-down voltage can be applied to both the plate line PL and the word line WL of the memory block 5. The configuration of the transformer 7 is the same as that of the above-described example, and a voltage stepped down by the step-down unit 1 at the time of inspection is applied to a predetermined memory cell 50 via the drive unit 4 to the memory block 5. When a stepped-down voltage, for example, 3 V, is applied to both the plate line PL and the word line WL in this manner, even if the plate line PL is polarized in either the positive voltage or zero direction (either the capacitor 51 or 53). ), The polarization is always caused by the stepped-down voltage, and the reliability is further improved.

【0028】さらに、この構成にすると、メモリブロッ
ク5の各プレートラインPLおよびワードラインWLへ
の電源配線を共通にすることができるため、電流容量を
必要とする配線の引き廻しを少なくすることができる。
すなわち、プレートラインPLとワードラインWLの一
方のみに降圧部の電圧を印加できるようにすると、その
一方のライン側には変圧部7を経た電源ライが必要であ
り、他方のライン側には変圧部7を経ない電源ラインを
引き廻す必要があるが、この例によれば、両方とも変圧
部7を経た電源ラインだけでよい。
Further, with this configuration, the power supply wiring to each of the plate lines PL and the word lines WL of the memory block 5 can be made common, so that the routing of the wiring requiring a current capacity can be reduced. it can.
That is, if the voltage of the step-down unit can be applied to only one of the plate line PL and the word line WL, a power supply line via the transformer 7 is required on one of the lines, and the transformer line is connected to the other line. Although it is necessary to route a power supply line that does not pass through the unit 7, according to this example, both need only be a power supply line that passes through the transformer 7.

【0029】つぎに、本発明の半導体メモリにおけるス
クリーニングの動作について説明をする。まず、スクリ
ーニング検査を行う場合、制御信号入力端子24から制
御回路23にハイの信号を入れ、電源端子6を選択部2
により降圧部1側に接続する。降圧部1では、前述のよ
うに、NMOSトランジスタの個数によりそのスレッシ
ョルド電圧Vthの和以上の電圧降下をする。そのため、
たとえば3個のNMOSトランジスタが接続されておれ
ば、降圧部1を経て駆動回路4に供給される電圧はVcc
−4Vthになる。降圧された電圧はメモリセルが動作し
得る下限近くの電圧になるように設定されているため、
その電圧でメモリセルが動作し、スクリーニング検査が
行われる。
Next, the screening operation in the semiconductor memory of the present invention will be described. First, when performing a screening test, a high signal is input from the control signal input terminal 24 to the control circuit 23, and the power supply terminal 6 is connected to the selection unit 2.
To the step-down unit 1 side. In the step-down unit 1, as described above, the voltage drops by more than the sum of the threshold voltages Vth depending on the number of NMOS transistors. for that reason,
For example, if three NMOS transistors are connected, the voltage supplied to the drive circuit 4 via the step-down unit 1 is Vcc
-4Vth. Since the stepped-down voltage is set to a voltage near the lower limit at which the memory cell can operate,
The memory cell operates at that voltage, and a screening test is performed.

【0030】強誘電体メモリの場合、前述のように低い
電圧で検査されることにより、特性の劣化が顕著に現
れ、長時間のスクリーニングを行って高い電圧で検査す
るのと同様のスクリーニングを行うことができる。その
ため、このように電源電圧Vccを降下させて検査を行う
ことにより、非常に高精度なスクリーニング検査をする
ことができる。
In the case of a ferroelectric memory, the characteristics are significantly deteriorated due to the inspection at a low voltage as described above, and the same screening as that performed at a high voltage by performing a long-time screening is performed. be able to. Therefore, by performing the inspection by lowering the power supply voltage Vcc in this way, it is possible to perform an extremely accurate screening inspection.

【0031】一方、通常の使用状態のときは、制御回路
23にローの制御信号を出力しておくことにより、選択
部2はNMOSトランジスタ21がオフで、PMOSト
ランジスタ22がオンになるため、電源端子6は降圧し
ない電源電圧部3に接続される。その結果、電圧降下し
ない電源電圧Vccがそのまま駆動回路4を経てメモリセ
ル5に印加されて使用状態になる。このテスト時と通常
の使用時の動作表をまとめると表1のようになる。
On the other hand, in a normal use state, by outputting a low control signal to the control circuit 23, the selector 2 turns off the NMOS transistor 21 and turns on the PMOS transistor 22. The terminal 6 is connected to the power supply voltage unit 3 which does not step down. As a result, the power supply voltage Vcc without voltage drop is applied to the memory cell 5 via the drive circuit 4 as it is, and the memory cell 5 is used. Table 1 summarizes the operation table at the time of this test and during normal use.

【0032】[0032]

【表1】 このような構成にすることにより、スクリーニング検査
を行うときは制御回路の制御信号により電源電圧を降下
させた低い電圧をメモリセルに印加して試験をすること
ができるため、非常に高精度なスクリーニング検査をす
ることができる。しかも、電源電圧が低下した場合に誤
書込みなどの誤動作を防止するためのロックアウト機構
はそのまま作動しており、市場での信頼性を非常に向上
させることができる。さらに、低い電圧を印加しても、
強誘電体キャパシタなどは全然破壊されず、熱ストレス
を印加するような寿命を縮めることもない。
[Table 1] With such a configuration, when performing a screening test, a test can be performed by applying a low voltage, which is a power supply voltage lowered by a control signal of a control circuit, to the memory cell, so that a very high-precision screening is performed. Inspection can be done. In addition, the lockout mechanism for preventing a malfunction such as an erroneous write when the power supply voltage decreases is operated as it is, so that the reliability in the market can be greatly improved. Furthermore, even if a low voltage is applied,
The ferroelectric capacitor and the like are not destroyed at all, and do not shorten the service life to which a thermal stress is applied.

【0033】前述の例では、強誘電体メモリを有する半
導体メモリのスクリーニング検査時に通常の動作状態で
のロックアウト電圧より低い電圧で検査をし、通常の使
用状態では正常の電源電圧を印加し、しかも電源電圧が
所定の電圧より低下した場合にはメモリセルなどに電源
電圧を印加させないロックアウト電圧を充分高くする例
であったが、DRAMなどのように、メモリセルの信頼
性を向上させるため、メモリセルのみに他のロジックI
Cなどより低い電圧を印加する場合にも、同様の降圧部
を形成しておき、制御回路の制御信号により高い電圧を
印加するようにすることができる。
In the above-described example, during screening inspection of a semiconductor memory having a ferroelectric memory, the inspection is performed at a voltage lower than the lockout voltage in a normal operation state, and a normal power supply voltage is applied in a normal use state. In addition, when the power supply voltage is lower than a predetermined voltage, the lockout voltage at which the power supply voltage is not applied to a memory cell or the like is sufficiently increased. However, in order to improve the reliability of the memory cell as in a DRAM or the like. , Other logic I only in the memory cell
When a lower voltage such as C is applied, a similar step-down portion can be formed, and a higher voltage can be applied by a control signal of a control circuit.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、電源電圧を降下させる
降圧部を内蔵し、しかも電源電圧と降下させた電圧とを
どちらでも任意に選択してメモリブロック部に印加でき
るようになっているため、たとえば強誘電体メモリを有
する場合に低い電圧の厳しい条件でスクリーニング検査
を行いながら、電源電圧の低下などの監視も充分にロッ
クアウト電圧のマージンをもって行うことができる。そ
の結果、短い時間でスクリーニング検査を行うことがで
き、スクリーニング検査により製品を劣化させることが
なく、製品の寿命を長くすることができると共に、確実
に選別することができ、市場に出てからの信頼性が非常
に向上する。また、スクリーニング検査の時間を短縮す
ることができ、コスト低減に大きく寄与する。
According to the present invention, a step-down unit for lowering the power supply voltage is incorporated, and any of the power supply voltage and the lowered voltage can be arbitrarily selected and applied to the memory block unit. Therefore, for example, when a ferroelectric memory is provided, while a screening test is performed under a strict condition of a low voltage, monitoring of a drop in a power supply voltage or the like can be performed with a sufficient lockout voltage margin. As a result, the screening test can be performed in a short time, the product is not deteriorated by the screening test, the life of the product can be extended, and the product can be sorted without fail. The reliability is greatly improved. Further, the time for the screening test can be reduced, which greatly contributes to cost reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体メモリにおける一実施形態の構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of one embodiment of a semiconductor memory of the present invention.

【図2】図1の降圧した電圧を印加する例の具体例の構
成説明図である。
FIG. 2 is a configuration explanatory diagram of a specific example of an example of applying a stepped-down voltage of FIG. 1;

【図3】図1の降圧した電圧を印加する他の例による具
体例の構成説明図である。
FIG. 3 is a configuration explanatory view of another specific example of applying the stepped-down voltage of FIG. 1;

【図4】図1の降圧した電圧を印加するさらに他の具体
例の構成説明図である。
FIG. 4 is a configuration explanatory view of still another specific example of applying the stepped-down voltage of FIG. 1;

【図5】図1におけるメモリブロックの一例の説明図で
ある。
FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of a memory block in FIG. 1;

【図6】図5の動作の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation in FIG. 5;

【図7】強誘電体の電圧の印加に対する分極特性の説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of polarization characteristics of a ferroelectric substance with respect to application of a voltage.

【図8】強誘電体メモリのスクリーニングの時間に対す
る不良品の発生の関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the time for screening a ferroelectric memory and the occurrence of defective products.

【図9】強誘電体キャパシタを高温保持した後の分極の
変化を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a change in polarization after a ferroelectric capacitor is held at a high temperature.

【図10】従来の半導体メモリにおける電源電圧の低下
に対する書込み禁止の低電圧監視ブロックが設けられる
例のブロック説明図、およびその設定電圧と動作電圧と
の関係を示す図である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an example in which a conventional semiconductor memory is provided with a low-voltage monitoring block that inhibits writing when a power supply voltage drops, and illustrates a relationship between a set voltage and an operating voltage.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 降圧部 2 選択部 3 バイパス部 5 メモリブロック 6 電源端子 7 変圧部 8 低電圧監視ブロック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Step-down part 2 Selection part 3 Bypass part 5 Memory block 6 Power supply terminal 7 Transformation part 8 Low voltage monitoring block

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電源端子と、メモリブロックと、前記電
源端子に印加される電圧の低下を監視し、所定電圧以下
のとき前記メモリブロックへの電圧の供給を停止させる
低電圧監視ブロックと、電源電圧を降圧させる降圧部を
有し、制御入力により前記メモリブロックに前記電源電
圧または降圧した電圧を切り替えて供給する変圧部とを
有する不揮発性半導体メモリ。
1. A power supply terminal, a memory block, a low-voltage monitoring block that monitors a decrease in voltage applied to the power supply terminal, and stops supply of a voltage to the memory block when the voltage is lower than a predetermined voltage. A non-volatile semiconductor memory, comprising: a step-down unit that steps down a voltage; and a transformer that switches and supplies the power supply voltage or the stepped-down voltage to the memory block according to a control input.
【請求項2】 前記変圧部が、選択部を介して並列に接
続された前記降圧部および前記電源電圧のバイパス部と
を有し、前記制御入力により該降圧部またはバイパス部
の電圧を出力する構造である請求項1記載の不揮発性半
導体メモリ。
2. The step-down unit includes a step-down unit and a power supply voltage bypass unit connected in parallel via a selection unit, and outputs a voltage of the step-down unit or the bypass unit according to the control input. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein the nonvolatile semiconductor memory has a structure.
【請求項3】 前記降圧部が、トランジスタまたはダイ
オードの接続構造により形成されてなる請求項1または
2記載の不揮発性半導体メモリ。
3. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein said step-down unit is formed by a connection structure of a transistor or a diode.
【請求項4】 前記メモリブロックがプレートラインと
ビットラインとの間に直列に接続される強誘電体キャパ
シタとMOSトランジスタとを有しており、該MOSト
ランジスタのゲートが接続されるワードラインおよび前
記プレートラインの少なくとも一方に前記降圧部の電圧
が選択して印加され得る構造の請求項1、2または3記
載の不揮発性半導体メモリ。
4. The memory block has a ferroelectric capacitor and a MOS transistor connected in series between a plate line and a bit line, and a word line connected to a gate of the MOS transistor and the MOS transistor. 4. The nonvolatile semiconductor memory according to claim 1, wherein the voltage of said step-down unit is selectively applied to at least one of said plate lines.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008059725A (en) * 2006-09-01 2008-03-13 Fujitsu Ltd Semiconductor device
US7428565B2 (en) 2003-07-25 2008-09-23 Rohm Co., Ltd. Logical operation circuit and logical operation device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7428565B2 (en) 2003-07-25 2008-09-23 Rohm Co., Ltd. Logical operation circuit and logical operation device
JP2008059725A (en) * 2006-09-01 2008-03-13 Fujitsu Ltd Semiconductor device
US7805643B2 (en) 2006-09-01 2010-09-28 Fujitsu Semiconductor Limited Non-volatile semiconductor memory device

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