JP2001143499A - 半導体メモリ装置の欠陥セル検出装置及びその方法 - Google Patents
半導体メモリ装置の欠陥セル検出装置及びその方法Info
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Abstract
の方法を提供する。 【解決手段】 多数個のメモリブロック110〜114
を含むメモリセルアレイ100であって、メモリブロッ
ク110〜114は所定のメモリアドレスに相応してア
ドレス選択される多数個のメモリセルを有するメモリセ
ルアレイ100及び多数個のメモリブロック110〜1
14の各々に対応する多数個の欠陥セル検出器140〜
144であって、対応するメモリブロック110〜11
4で発生する電流を所定の基準電流と比較してアドレス
選択されるメモリセルの欠陥の有無を各々検出する多数
個の欠陥セル検出器140〜144を具備する。メモリ
アドレスにより多数個のメモリブロック110〜114
の各々で流れる電流を検出することにより、選択された
メモリセルの各々の欠陥の有無が出力される。
Description
係り、特に、半導体メモリ装置中のメモリセルの欠陥を
検出する欠陥セル検出装置とその方法に関する。
Scale Integration;以下、VLSI
という)技術の発達は、チップの高集積化、高速化をも
たらしてきた。また、チップ面積の減少のために低線幅
技術が採用され、その結果、同一の面積により多くのセ
ルが集積できる。このようなVLSI技術の発達と併せ
て注目されているのが、チップの欠陥をテストする技術
である。VLSI回路で不良を起こす要因には各種のも
のがあるが、比較的簡単なモデルによってモデリングで
きる。
最も普遍的に用いられるものは、固着欠陥モデル(St
uck−at Fault Model)である。固着欠
陥モデルは、回路内の1ノードが常に“0”や“1”ロ
ジックレベルに固定されるロジック動作の不良を検出で
きる。しかし、固着欠陥モデルを使用した場合、遅延時
間などに影響を与えてチップの正常動作を妨げるパラメ
トリック不良またはトランジェント不良などは検出し難
い。このような問題を補完するために登場したのが、電
流テストである。
良またはトランジェント不良などが生じる場合、この不
良によって回路内に過電流が発生する現象を用いて回路
の欠陥を検出できる。このような電流テストは、回路内
の電流を検出するための電流検出器がチップ内に組み込
まれているか否かによって、オンチップテストとオフチ
ップテストとに大別できる。オンチップテストで、組み
込まれた電流検出器によりチップの欠陥が検出される。
オフチップテストでは、外部のテスト装置に内蔵されて
いる電流検出器を用いてテストされるチップの欠陥が検
出される。
用いるオフチップテストの場合、テストされるチップ内
で発生する電流がテストされるチップの出力ピンを介し
てテスト装置に伝わる。したがって、電流分解能が劣る
場合がある。また、テスト装置の動作速度がテストされ
るチップの動作速度よりも遅い場合、電流検出速度が落
ちる。その結果、テストに要する時間が延びる場合があ
る。
るためにオンチップテストが多用される。オンチップテ
ストの場合、電流検出器がテストされるチップ内に組み
込まれているので、テストされるチップ内で電流を分析
し、分析された結果を出力する。したがって、不良検出
の正確度が増大する。さらに、オンチップテストのテス
ト速度はテストされるチップの動作速度に相応するの
で、極めて速くなる。しかし、電流検出器がテストされ
るチップ内に組み込まれるオンチップテストは、テスト
されるチップのレイアウト面積が増大し、かつ、組み込
まれた電流検出器によってチップの動作速度が落ちる場
合がある。
路の設計に際し、電流検出器の採用個数を最小化させる
必要がある。従来のメモリ装置での欠陥セル検出回路で
は、このように電流検出器の採用個数が限られているた
め、欠陥セルの検出は可能であるものの、その正確な位
置検出が難しかった。
あり、その目的は、最小の個数で組み込まれた電流検出
器を使用してメモリセルの欠陥及びその位置を正確に検
出し、かつ、正常動作時に、組み込まれた電流検出器に
よる動作速度の低下を最小化させる半導体メモリ装置で
の欠陥セル検出装置を提供することにある。本発明の他
の目的は、欠陥セル検出回路で行われる半導体メモリ装
置での欠陥セル検出方法を提供することにある。
に、本発明は、半導体メモリ装置の欠陥セル検出装置に
関するものである。本発明による半導体メモリ装置の欠
陥セル検出装置は、多数個のメモリブロックを含むメモ
リセルアレイであって、メモリブロックは、所定のメモ
リアドレスに相応してアドレス選択される多数個のメモ
リセルを有するメモリセルアレイと、多数個のメモリブ
ロックの各々に対応する多数個の欠陥セル検出器であっ
て、対応するメモリブロックで発生する電流を所定の基
準電流と比較してアドレス選択されるメモリセルの欠陥
の有無を各々検出する多数個の欠陥セル検出器とを具備
する。
は、多数個のメモリブロックを含むメモリセルアレイで
あって、メモリブロックは、所定のメモリアドレスに相
応してアドレス選択される多数個のメモリセルを有する
メモリセルアレイを含む半導体メモリ装置の欠陥セルを
検出方法に関するものである。本発明の半導体メモリ装
置の欠陥セル検出方法は、(a)メモリ装置をテストモ
ードに設定する段階と、(b)メモリアドレスを印加す
る段階と、(c)メモリアドレスによってアドレス選択
されるメモリセルにより多数個のメモリブロックの各々
で流れる電流を検出する段階と、(d)多数個のメモリ
ブロックの各々で検出された電流が基準電流よりも大き
いかどうかを判断する段階と、(e)(d)段階で、検
出された電流が基準電流よりも大きいメモリブロックで
ある場合、メモリアドレスによりアドレス選択されたメ
モリブロック内のメモリセルを欠陥セルとして判定する
段階、及び(f)(d)段階で、検出された電流が基準
電流よりも大きくないブロックである場合、メモリアド
レスによりアドレス選択されたメモリブロック内のメモ
リセルを正常セルとして判定する段階と、を具備する。
並びに本発明の実施によって達成される目的を十分理解
するためには、本発明の好ましい実施の形態を例示する
添付図面及び添付図面に記載された内容を参照しなけれ
ばならない。
陥セル検出装置及びその方法を、添付した図面を参照し
て詳細に説明する。
メモリ装置の欠陥セル検出装置を示す図である。本発明
による欠陥セル検出装置は、多数個のメモリブロック1
10〜114からなるメモリセルアレイ100、カラム
デコーダ120、ローデコーダ130及び多数個のセル
欠陥検出器140〜144を含む。
0は多数個のメモリブロック110〜114を含み、メ
モリブロック110〜114の各々は多数個のメモリセ
ル116を含む。また、カラムアドレスCadd及びロ
ーアドレスRaddからなる所定のメモリアドレスに相
応して、メモリブロック110〜114の各々では一つ
のメモリセルが選択される。すなわち、メモリセルアレ
イ100がn個のメモリブロックからなる場合、所定の
メモリアドレスに相応してn個のメモリセルが選択され
る。例えば、図1に示されたメモリ装置が読出し動作を
行なう場合、選択されたメモリセルの各々に貯蔵された
データは、所定のメモリアドレスに相応してメモリブロ
ック110〜114の各々で選択されたメモリセルのビ
ットライン160〜164を介して転送される。ビット
ライン160〜164に各々転送されたデータは、デー
タ入出力ラインI/O1〜I/Onを介して外部に出力
される。
は外部から入力されるメモリアドレスのうちカラムアド
レスCaddをデコーディングし、ローデコーダ130
はローアドレスRaddをデコーディングする。すなわ
ち、外部から入力されるメモリアドレスはカラムデコー
ダ120及びローデコーダ130でデコーディングされ
た結果に応じて、多数個のメモリブロック110〜11
4の各々で一つのメモリセルを選択する。
多数個のメモリブロック110〜114の各々に対応
し、対応するメモリブロック110〜114で発生する
電流を検出する。また、多数個の欠陥セル検出器140
〜144は、対応するメモリブロック110〜114か
ら検出された電流Idet1〜Idetnと所定の基準
電流Irefとを比較して、選択されたメモリセルの欠
陥の有無を各々検出する。
の各々は、対応するメモリブロックから検出された電流
が基準電流Irefよりも大きければ選択されたメモリ
セルを欠陥セルとして判定し、検出された電流が基準電
流Irefよりも大きくなければ選択されたメモリセル
を正常セルとして判定する。そして、セル欠陥検出器1
40〜144は、判断された結果をテストデータとして
外部に出力する。
各々はメモリブロックから検出された電流が基準電流I
refよりも大きければ“1”を出力し、そうでなけれ
ば“0”を出力するとする。この場合、“1”を出力す
るセル欠陥検出器に対応するメモリブロックの選択され
たメモリセルは欠陥セルであることが分かる。同様に、
“0”を出力するセル欠陥検出器に対応するメモリブロ
ックの選択されたメモリセルは正常セルであることが分
かる。
々から出力されるテストデータにより欠陥セルの位置が
正確に検出できる。一方、多数個のセル欠陥検出器14
0〜144の各々の出力は、図1に示すように、テスト
選択信号Tselに応答して対応するデータ入出力ライ
ンI/O1〜I/Onを介して各々出力できる。すなわ
ち、セル欠陥検出器140〜144はディスエーブルさ
れたテスト選択信号Tselに応答して、選択されたメ
モリセルのビットラインで発生するnビットのデータを
データ入出力ラインI/O1〜I/Onに各々出力す
る。また、セル欠陥検出器140〜144はイネーブル
されたテスト選択信号Tselに応答して選択されたメ
モリセルの良不良を検出し、検出された結果をnビット
のテストデータとしてデータ入出力ラインI/O1〜I
/Onに各々出力する。
〜I/Onを介してnビットのテストデータが出力され
るので、テストデータを出力するための別途のピンを必
要としない。結局、データ入出力ラインI/O1〜I/
Onに出力されるテストデータを通じて欠陥セルを含む
メモリブロックを検出できる。そして、そのときのメモ
リアドレスを確認することにより、不良の発生したメモ
リセルの位置も正確に検出できる。好ましくは、多数個
のセル欠陥検出器140〜144の各々は、電流検出器
152及び選択器154を含む。
器152は、メモリアドレスに基づき対応するメモリブ
ロック110で発生する電流を検出する。そして、電流
検出器152は、メモリブロック110で検出された電
流Idet1と基準電流Irefとの大きさを比較し
て、比較された結果をnビットのテストデータのうち最
下位ビットのデータとして出力する。
選択されたメモリセルのビットライン160に送られる
データ及び電流検出器152で比較された結果を各々受
信する。選択器154はテスト選択信号Tselに応答
して、ビットライン160から送られるデータ及び電流
検出器152から発生するテストデータのうちいずれか
一方を選択してデータ入出力ラインI/O1に出力す
る。残りのセル欠陥検出器142〜144の各々を構成
する電流検出器152及び選択器154の動作はセル欠
陥検出器140の電流検出器152及び選択器154の
それと同様なため、その具体的な説明は省略する。
44の各々は対応するメモリブロックと接地電源GND
との間に接続され、テスト選択信号Tselに応答して
制御されるスイッチ150をさらに備えることができ
る。テスト選択信号Tselがイネーブルされればスイ
ッチ150がオフされ、メモリブロックで発生する電流
が電流検出器152により検出される。しかし、テスト
選択信号Tselがディスエーブルされればスイッチ1
50がオンされ、メモリブロックで発生する電流はスイ
ッチ150を介して接地電源GNDに流れる。したがっ
て、テスト選択信号Tselがディスエーブルされれば
電流検出器152はバイパスされる。
ーブルされ、ビットライン160に選択された、メモリ
セルが貯蔵しているデータがデータ入出力ラインI/O
1〜I/Onに出力されれば、電流検出器152はメモ
リブロックと遮断されてデータ読出し動作に影響を与え
ない。すなわち、図1に示されたメモリ装置が正常な書
込み/読出し動作を行なうときには、多数個の電流検出
器152がメモリブロック110〜114と遮断され
る。したがって、電流検出器152による回路負荷によ
ってメモリ装置の書込み/読出し動作の速度が低下する
ことが防止される。
AMである場合、メモリセルアレイ100を構成するメ
モリセル116を示した回路図である。図1及び図2を
参照すれば、電流検出器152は、図2に示すメモリセ
ルのG端子と接続されてG端子に流れる電流を検出す
る。図2に示すメモリセルが正常のセルであれば、電流
は所定の基準電流Iref以下である。しかし、図2に
示すMOSトランジスタM3に欠陥が発生すると、G端
子には基準電流Iref以上の過電流が流れる。したが
って、図1に示す欠陥検出器はG端子に流れる過電流を
検出して、選択されたメモリセルが欠陥セルであること
を表わす信号をデータ入出力端子に出力する。
ル検出動作についてより具体的に述べる。この明細書で
は、説明上の便宜のために、図1に示すメモリセルアレ
イ100は8個のブロックからなり、9ビットのメモリ
アドレスに応答して8ビットのデータを入出力すると仮
定する。ここで、データ入出力ラインI/O1〜I/O
8はメモリブロック1〜8に各々対応する。また、9ビ
ットのメモリアドレスのうち下位の3ビットはカラムア
ドレスCaddとして割り当てられ、上位の6ビットは
ローアドレスRaddとして割り当てられると仮定す
る。表1は、図1に示すメモリ装置をテストモードにし
た後、メモリアドレスを順次増やしたとき、データ入出
力ラインI/O1〜I/O8に出力される8ビットのテ
ストデータを表わす。ここで、8ビットのテストデータ
はI/O8からI/O1の順に加重値が適用される。す
なわち、8ビットのうち、最上位ビットはI/O8から
出力されるデータであり、最下位ビットはI/O1から
出力されるデータである。このとき、データ入出力ライ
ンI/O8〜I/O1に出力される‘0’のデータは、
選択されたメモリセルが正常のメモリセルであることを
表わす。また、‘1’のデータは、選択されたメモリセ
ルが欠陥セルであることを表わす。
で選択されたメモリセルに対する欠陥の有無及び欠陥セ
ルの位置検出方法を詳細に述べる。表1を参照すれば、
メモリアドレスが‘000000000’〜‘0000
00010’であるとき、テストデータはいずれも‘0
0000000’である。すなわち、データ入出力ライ
ンI/O8〜I/O1に出力される8ビットのテストデ
ータがいずれも‘0’であるから、メモリアドレス‘0
00000000’〜 ‘000000010’により
選択されるメモリセルはいずれも正常メモリセルであ
る。一方、メモリアドレスが‘000001010’で
あるとき、テストデータは‘00000010’であ
る。このとき、データ入出力ラインI/O2に出力され
るテストデータが‘1’であるから、メモリブロック2
で欠陥セルが発生していることが分かる。また、そのア
ドレスは‘000001010’(10番地)であるこ
とが検出される。
‘000001011’であるとき、データ入出力ライ
ンI/O8〜I/O1に出力されるテストデータは‘0
0100000’である。このとき、データ入出力ライ
ンI/O6に出力されるデータが‘1’であるから、メ
モリブロック6で欠陥セルが発生していることが分か
る。そして、そのアドレスは‘000001011’
(11番地)であることが検出される。このように、現
在入力されるメモリアドレス及びデータ入出力ラインI
/O8〜I/O1から出力されるデータにより、メモリ
セルの欠陥の有無及びその位置が正確に検出される。
応するテストデータを用いて、メモリマップ上にメモリ
セルの欠陥の有無をマッピングした結果を示す図面であ
る。表1を参照して述べたように、メモリアドレスに相
応するテストデータによって欠陥セルの位置がマッピン
グされれば、図3に示すように、メモリセルアレイで欠
陥の生じたメモリセルの位置が一目で把握される。すな
わち、図3を参照すれば、欠陥の生じたセルは、メモリ
ブロック2でアドレスが'000001010'(10番
地)であるメモリセルと、メモリブロック6でアドレス
が'000001011'(11番地)であるメモリセル
とであることが容易に把握される。このように、メモリ
セルの欠陥の有無をマッピングしたメモリマップを用
い、欠陥セルの位置が正確に把握されるので、欠陥セル
に対する不良分析が一層容易になる。
モリ装置での欠陥セル検出方法を示すフローチャートで
ある。
欠陥セル検出方法は、下記のように行われる。
セル116の欠陥有無を検出するために、テスト選択信
号Tselをイネーブルすることで、メモリ装置をテス
トモードに設定する(ステップ200)。次に、メモリ
アドレスが印加される(ステップ202)。ステップ2
02で印加されたメモリアドレスによって選択されるメ
モリセルにより多数個のメモリブロック110〜114
の各々で発生する電流が検出される(ステップ20
4)。ステップ204後に、メモリブロック110〜1
14の各々で検出された電流Idet1〜Idetnが
基準電流Irefよりも大きいかどうかが判断される
(ステップ206)。
電流Irefよりも大きいメモリブロックである場合、
メモリアドレスにより選択されたメモリブロック内のメ
モリセルは欠陥セルとして判定される(ステップ20
8)。これに対し、ステップ206で、検出された電流
が基準電流Irefよりも大きくないブロックである場
合、メモリアドレスにより選択されたメモリブロック内
のメモリセルは正常セルとして判定される(ステップ2
10)。
考として説明されたが、これは単なる例示的なものに過
ぎず、本技術分野における通常の知識を有した者なら、
これより各種の変形及び均等な他の実施の形態が可能な
のは言うまでもない。よって、本発明の真の技術的な保
護範囲は請求の範囲の技術的な思想によって定まるべき
である。
メモリ装置の欠陥セル検出装置及びその方法によれば、
メモリアドレスにより多数個のメモリブロックの各々で
流れる電流が多数個の電流検出器を介して選択されたメ
モリセルの各々の欠陥の有無が出力される。したがっ
て、欠陥の生じたメモリセルの位置が正確に検出でき
る。さらに、テスト選択信号に応答してメモリセルの欠
陥の有無がデータ入出力ラインを介して出力されるの
で、ピンの負担を減らすことができる。また、テスト選
択信号に応答して電流検出器がバイパスされるので、正
常動作時に電流検出器による動作速度の低下を防止でき
る。
の欠陥セル検出装置を示す図。
SRAMメモリセルを示す回路図。
データを用いて、メモリマップ上にメモリセルの欠陥の
有無をマッピングした結果を示す図。
出方法を示すフローチャート。
Claims (6)
- 【請求項1】 多数個のメモリブロックを含むメモリセ
ルアレイであって、前記メモリブロックは、所定のメモ
リアドレスに相応してアドレス選択される多数個のメモ
リセルを有する前記メモリセルアレイと、 前記多数個のメモリブロックの各々に対応する多数個の
欠陥セル検出器であって、対応する前記メモリブロック
で発生する電流を所定の基準電流と比較してアドレス選
択されたメモリセルの欠陥の有無を各々検出する前記多
数個の欠陥セル検出器とを具備することを特徴とする半
導体メモリ装置の欠陥セル検出装置。 - 【請求項2】 前記多数個のセル欠陥検出器各々の出力
を、テスト選択信号に応答してデータ入出力ラインを介
して各々出力することを特徴とする請求項1に記載の半
導体メモリ装置の欠陥セル検出装置。 - 【請求項3】 前記多数個のセル欠陥検出器の各々は、 前記メモリアドレスに基づき前記メモリブロックに流れ
る電流を検出し、検出された電流と前記基準電流との大
きさを比較してその結果を出力する電流検出器と、 前記メモリアドレスに基づき、前記アドレス選択された
メモリセルのビットラインに読み出されるデータと前記
電流検出器で比較された結果とを各々受け入れ、前記テ
スト選択信号に応答して、前記読み出されたデータ及び
前記電流検出器で比較された結果のうち何れか一方を前
記データ入出力ラインに出力する選択器とを具備するこ
とを特徴とする請求項2に記載の半導体メモリ装置の欠
陥セル検出装置。 - 【請求項4】 前記多数個のセル欠陥検出器の各々は、 前記メモリブロックと前記電流検出器との間に接続さ
れ、前記テスト選択信号に応答してオン/オフされるス
イッチをさらに具備し、前記スイッチは、前記テスト選
択信号がディスエーブルされれば、前記メモリブロック
と前記電流検出器との接続を遮断することを特徴とする
請求項3に記載の半導体メモリ装置の欠陥セル検出装
置。 - 【請求項5】 多数個のメモリブロックを含むメモリセ
ルアレイであって、前記メモリブロックは、所定のメモ
リアドレスに相応してアドレス選択される多数個のメモ
リセルを有する前記メモリセルアレイを含む半導体メモ
リ装置の欠陥セルを検出する方法において、 (a)前記メモリ装置をテストモードに設定する段階
と、 (b)前記メモリアドレスを印加する段階と、 (c)前記メモリアドレスに基づきアドレス選択される
メモリセルにより前記多数個のメモリブロックの各々で
流れる電流を検出する段階と、 (d)前記多数個のメモリブロックの各々で検出された
電流が基準電流よりも大きいかどうかを判断する段階
と、 (e)前記(d)段階で、前記検出された電流が前記基
準電流よりも大きいメモリブロックである場合、前記メ
モリアドレスによりアドレス選択された前記メモリブロ
ック内のメモリセルを欠陥セルとして判定する段階と、 (f)前記(d)段階で、前記検出された電流が前記基
準電流よりも大きくないブロックである場合、前記メモ
リアドレスによりアドレス選択された前記メモリブロッ
ク内のメモリセルを正常セルとして判定する段階とを含
むことを特徴とする電流テストによる半導体メモリ装置
の欠陥セル検出方法。 - 【請求項6】 前記(e)及び(f)段階で検出された
メモリセルの欠陥の有無をデータ入出力ラインを介して
各々出力することを特徴とする請求項5に記載の電流テ
ストによる半導体メモリ装置の欠陥セル検出方法。
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