JP2001307499A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP2001307499A
JP2001307499A JP2000122901A JP2000122901A JP2001307499A JP 2001307499 A JP2001307499 A JP 2001307499A JP 2000122901 A JP2000122901 A JP 2000122901A JP 2000122901 A JP2000122901 A JP 2000122901A JP 2001307499 A JP2001307499 A JP 2001307499A
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timing
input
defective
tdpl
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Koji Koshikawa
康二 越川
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NEC Corp
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C29/00Checking stores for correct operation ; Subsequent repair; Testing stores during standby or offline operation
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C29/00Checking stores for correct operation ; Subsequent repair; Testing stores during standby or offline operation
    • G11C29/04Detection or location of defective memory elements, e.g. cell constructio details, timing of test signals
    • G11C29/50Marginal testing, e.g. race, voltage or current testing

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ライトリカバリータイムtDPLに対して実
力のない欠陥センスアンプや欠陥メモリセルを容易に検
出できない。 【解決手段】 マトリックス状に配された複数のメモリ
セルと、複数のメモリセルから一行を選択するワード線
とを備え、テスト時にワード線の非選択タイミングを早
くすることによってリカバリータイムtDPLに対し実
力のない欠陥センスアンプや欠陥メモリセルを検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
関し、特に、選別試験を行う場合、ライトリカバリータ
イムに対して実力のない欠陥メモリセル等を検出するた
めの方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の半導体記憶装置の構成を示
すブロック図である。図5において、内部クロック発生
回路1は入力された外部クロックCLKに基づいてそれ
に同期した内部クロックを発生する回路、コマンドデコ
ーダ2は入力端子/RAS、/CAS、/WE、/CS
に入力されたデータに基づいてコマンドを解読するデコ
ーダ、内部アドレス発生回路3はADD端子に入力され
たアドレスデータに基づいてメモリセルアレイ4のRO
Wアドレス、COLUMNアドレスの内部アドレスを発
生する回路である。メモリセルアレイ4にはマトリック
ス状に複数のメモリセルが配されている。
【0003】また、ROW系制御信号発生回路5はメモ
リセルアレイ4のワード線を選択するための制御を行う
制御回路である。ROW系制御信号発生回路5内には、
図6に示すようにディレイ回路6a、ナンド回路6b、
インバータ回路6cから成る回路が設けられている。こ
の回路によってワード線の選択タイミング及びワード線
の非選択タイミングが設定されている。ROWデコーダ
6はメモリセルアレイ4のROWアドレスをデコードす
るデコーダ、COLUMNデコーダ7はCOLUMNア
ドレスをデコードするデコーダである。
【0004】センスアンプ回路8はメモリセルアレイ4
から読み出された信号を増幅するアンプ回路、データア
ンプ回路9はセンスアンプ回路8の出力信号を更にCM
OSレベルに増幅するアンプ回路、COLUMN系回路
10はCOLUMN選択線を制御する制御回路である。
COLUMN系回路10はCOLUMNデコーダ7のC
OLUMN選択線の立ち上がり、立ち下がりのタイミン
グを決定する等の制御を行う。入出力回路11は端子D
Qからのデータの入力及びデータの出力を制御する回路
である。
【0005】次に、図5の従来装置の動作を図7のタイ
ミングチャートを参照しながら説明する。図7(a)は
外部クロックCLK、図7(b)はコマンドデコーダ2
で解読されたコマンドを示している。まず、クロックC
LKのC1サイクルの立ち上がり時にコマンドデコーダ
2で入力端子に入力されたデータRASB、CASB、
WEB、CASBが解読され、図7(b)に示すように
アクティブコマンドになったものとする。アクティブコ
マンドとは外部から入力されたROWアドレスに対応す
るワード線を選択するコマンドである。
【0006】アクティブコマンド状態になると、図7
(c)に示すようにコマンドデコーダ2からROW系制
御信号発生回路5に出力される信号RAS2Bがローレ
ベルに立ち下がる。また、それに続いて、図7(d)に
示すようにROW系制御信号発生回路5からCOLUM
Nデコーダ6に出力される信号RAS3Bがローレベル
に立ち下がる。一方、内部アドレス発生回路3では、ア
クティブコマンド時に入力されたアドレスデータに基づ
いてROWアドレスを発生し、ROWデコーダ6に供給
している。
【0007】ROWデコーダ6では、図7(e)に示す
ように入力されたROWアドレスに対応するワード線を
ハイレベルとし、ROWアドレスに対応するワード線を
選択する。ワード線が選択されると、図7(f)に示す
ようにこのワード線に接続されたメモリセル4のデータ
がビット線対を通してセンスアンプ回路8に読み出さ
れ、センスアンプ回路8によって増幅される。
【0008】次いで、図7(a)に示すように外部クロ
ックCLKのC2サイクルの立ち上がり時にライトコマ
ンドになったとすると、図7(g)に示すようにCOL
UMNデコーダ7によりこの時に内部アドレス発生回路
3から入力されたCOLUMNアドレスに相当するCO
LUMN選択線1が選択され、所定時間ハイレベルとな
る。COLUMN選択線1が選択されると、ライトコマ
ンド入力時にDQ端子に入力されたデータが入出力回路
11、データアンプ回路9を介してセンスアンプ回路8
に供給され、センスアンプ回路8内のCOLUMN選択
線1で選択されたセンスアンプに書き込まれる。この書
き込まれたデータ(図7(f))は同時にビット線対を
通してメモリセルアレイ4に供給され、ワード線によっ
て選択されているメモリセルに書き込まれる。
【0009】次に、図7(a)に示すように外部クロッ
クCLKのC3サイクルの立ち上がり時に再度ライトコ
マンドになったとすると、図7(i)に示すようにCO
LUMNデコーダ7によりこの時に内部アドレス発生回
路3から入力されたCOLUMNアドレスに相当するC
OLUMN選択線2が所定時間選択される(ハイレベ
ル)。COLUMN選択線2が選択されると、ライトコ
マンド入力時にDQ端子に入力されたデータが入出力回
路11、データアンプ回路9を介してセンスアンプ回路
8に供給され、センスアンプ回路8内のCOLUMN選
択線2で選択されたセンスアンプに書き込まれる。
【0010】この書き込まれたデータ(図7(h))は
同時にビット線対を通してメモリセルアレイ4に供給さ
れ、ワード線によって選択されているメモリセルに書き
込まれる。ここで、COLUMN選択線1、2のハイレ
ベル時間、即ち、センスアンプ回路8への書き込み時間
は予め設定されている。
【0011】次いで、図7(a)に示すように外部クロ
ックCLKのC4サイクルの立ち上がり時にプリチャー
ジコマンドになったとすると、図7(c)に示すように
コマンドデコーダ2の信号RAS2Bがハイレベルに立
ち上がる。続いて、図7(d)に示すようにROW系制
御信号発生回路5からの信号RAS3Bがハイレベルに
立ち上がり、それに応答して図7(e)に示すように選
択されていたワード線が非選択状態(ローレベル)とな
る。ここで、図5の半導体記憶装置では、COLUMN
選択線のハイレベル時間、即ち、センスアンプ回路8へ
の書き込み時間は、その立ち上がり時間から一定時間経
過すると立ち下がるように予め所定時間に設定されてい
る。
【0012】また、これ以外に他の従来例としてCOL
UMN選択線のハイレベル時間、即ち、センスアンプ回
路8への書き込み時間を外部クロックCLKに同期して
設定する装置も知られている。図8はこのような半導体
記憶装置の動作を示すタイミングチャートである。図8
(a)〜図8(i)は、それぞれ図7(a)〜図7
(i)に対応している。この場合、図8において図7と
異なるのは図8(g)、(i)に示すCOLUMN選択
線のハイレベルの時間である。それ以外は図7と同様で
ある。この従来例の場合は、COLUMN選択線のハイ
レベル時間、即ち、センスアンプ回路への書き込み時間
は、外部クロックCLKの周期にほぼ一致している。
尚、図7、図8のいずれの場合も、センスアンプ回路か
らビット線対を通してのメモリセルへの書き込み時間は
外部クロックのサイクル時間tCKに依存している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の半導
体記憶装置においては、センスアンプ、メモリセルの中
には、欠陥のために書き込み時間が他より長く必要とす
るものが存在し、このような欠陥センスアンプや欠陥メ
モリセルは出荷前の選別試験でリジェクトする必要があ
る。また、ライトコマンド入力からプリチャージコマン
ド入力までの時間は、tDPL(ライトリカバリータイ
ム)という規格で最小時間が規定されており、このtD
PLに対して余裕のないセンスアンプやメモリセルは、
不良品としてリジェクトする必要がある。
【0014】しかしながら、近年の半導体記憶装置にお
いては、tDPLの規格は外部クロックの1サイクル時
間と同じになっているため、半導体記憶装置が正常動作
する最小の外部クロックのサイクル時間(tCK)と、
tDPLとの実力とは差が少なく設計されている。その
ため、tDPLの実力のない欠陥センスアンプや欠陥メ
モリセルを検出することが容易ではなかった。
【0015】tDPLの実力のない欠陥センスアンプや
欠陥メモリセルを検出するには、例えば、tDPLを規
格よりも短くして試験することが考えられるが、この
時、外部クロックのサイクル時間(tCK)が同時に短
くなってしまうため、tDPLとtCKのどちらが原因
で不良になったのか判別できなかった。
【0016】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たもので、その目的は、簡単且つ正確にtDPLの実力
のない欠陥センスアンプや欠陥メモリセルを検出するこ
とが可能な半導体記憶装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、上記目的を達成するため、マトリックス状に配され
た複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルから一行
を選択する複数のワード線とを備え、テスト時に前記ワ
ード線の非選択タイミングを早くする手段を有すること
を特徴ととしている。
【0018】本発明においては、テスト時にワード線を
非選択状態にするタイミングを通常モードの場合よりも
早くし、ライトリカバリータイムtDPLを全体的に悪
くしているので、書き込みのtCKの実力と差を生じさ
せて、tDPLに対し実力のない欠陥センスアンプや欠
陥メモリセルを容易に検出することができる。また、低
周波テスターによる試験が可能で、安価な設備で正確に
欠陥センスアンプや欠陥メモリセルを検出することがで
きる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の半導
体記憶装置の一実施形態の構成を示すブロック図であ
る。なお、図1では図5の従来装置と同一部分は同一符
号を付して説明を省略する。即ち、内部クロック発生回
路1、コマンドデコーダ2、内部アドレス発生回路3、
メモリセルアレイ4、ROWデコーダ6、COLUMN
デコーダ7、センスアンプ回路8、データアンプ回路
9、COLUMN系回路10、入出力回路11はいずれ
も図5の従来装置と同様である。
【0020】また、本実施形態では、コマンドデコーダ
2、内部アドレス発生回路3からのデータを受けて、動
作モードが通常モードであるか、テストモードであるか
を判定保持し、ROW系制御信号発生回路5に動作モー
ドに応じたTEST信号を出力するテストモード判定回
路12が設けられている。テストモード判定回路12
は、詳しく後述するように動作モードがテストモードで
あると判定した時にメモリセルアレイ4のワード線を非
選択状態とするタイミングを通常モードの場合よりも早
くすることにより、ライトリカバリータイムtDPLを
全体的に悪くし、容易にtDPLに対して実力のない欠
陥センスアンプや欠陥メモリセルをリジェクトできるよ
うにするものである。
【0021】ROW系制御信号発生回路5は、図5の従
来装置とは一部の構成が異なっていて、図6に示す回路
の代わりに図2の回路が設けられている。図2の回路
は、前述のようにワード線の選択タイミング、非選択タ
イミングを設定する回路であるが、本実施形態ではディ
レイ回路12a、インバータ回路12b、12d、12
f、ナンド回路12c、12eから構成されている。
【0022】ディレイ回路12aとナンド回路12eに
はコマンドデコーダ2から信号RAS2B、インバータ
回路12dにはテストモード判定回路12からTEST
信号が入力され、ROW系制御信号発生回路5はこれら
の信号に応じてROWデコーダ6に信号RAS3Bを出
力する。ここで、テストモード判定回路12からのTE
ST信号は、通常モード時はローレベル、テストモード
時はハイレベルであり、通常モード時の動作は従来と同
様である。
【0023】一方、テストモード時はテストモード判定
回路12からインバータ回路12dにハイレベルのTE
ST信号が供給され、ディレイ回路12a、インバータ
回路12bの回路が無効となるので、信号RAS2Bの
立ち上がりに対し信号RAS3Bの立ち上がりが早くな
っている。即ち、テストモード時は強制的にワード線を
非選択状態とするタイミングを早くし、ライトリカバリ
ータイムtDPLを悪くしている。
【0024】次に、本実施形態の動作を図3に示すタイ
ミングチャートを参照しながら説明する。なお、図3で
はクロックのC1サイクルからC3サイクルまでは従来
装置の動作(図7)と同じであるので簡単に説明する。
図3(a)は外部クロックCLK、図3(b)はコマン
ドデコーダ2からのコマンドである。また、図3(j)
はテストモード判定回路12から出力されるTEST信
号である。まず、C1サイクルの前に動作モードがテス
トモードにエントリーされたものとする。これによっ
て、テストモード判定回路12は図3(j)に示すよう
にハイレベルのTEST信号をROW系制御信号発生回
路5に出力する。
【0025】テストモードとは製品出荷前に半導体記憶
装置の試験を行い、欠陥センスアンプや欠陥メモリセル
等を検出する動作モードである。また、通常モードとは
ユーザーが実際に半導体記憶装置を使用するモードをい
う。テストモード判定回路12は前述のようにコマンド
デコーダ2と内部アドレス発生回路3からのデータに基
づいて動作モードを判定し、この時はテストモードと判
定されたものとして説明する。なお、通常モード時はテ
ストモード判定回路12はローレベルのTEST信号を
出力する。
【0026】次に、図3(a)に示すようにクロックC
LKのC1サイクルの立ち上がり時にアクティブコマン
ドになったとすると、図3(c)に示すようにコマンド
デコーダ2からの信号RAS2Bがローレベルに立ち下
がり、それに続いて図3(d)に示すようにROW系制
御信号発生回路5からの信号RAS3Bがローレベルに
立ち下がる。これに応答して、図3(e)に示すように
アクティブコマンド時に内部アドレス発生回路3から入
力されたアドレスに相当するワード線が選択される(ハ
イレベル)。
【0027】ワード線が選択されると、このワード線に
接続されたメモリセルのデータがビット線対を通してセ
ンスアンプ回路8に読み出され(図3(f))、センス
アンプ回路8によって増幅される。次いで、クロックの
C2サイクルの立ち上がり時にライトコマンドになった
とすると、この時に入力されたアドレスに相当するCO
LUMN選択線1が所定時間ハイレベルとなって選択さ
れる(図3(g))。また、ライトコマンド入力時にD
Q端子に入力されたデータがセンスアンプ回路8内のC
OLUMN選択線1によって選択されたセンスアンプに
書き込まれ、同時にこの書き込まれたデータはビット線
対を通してワード線によって選択されているメモリセル
に書込まれる。
【0028】次に、クロックのC3サイクルの立ち上が
り時にライトコマンドになると、同様にこの時に入力さ
れたアドレスに相当するCOLUMN選択線2が所定時
間ハイレベルとなって選択される(図3(i))。ま
た、ライトコマンド入力時にDQ端子に入力されたデー
タがセンスアンプ回路8内のCOLUMN選択線2で選
択されたセンスアンプに書き込まれ、同時にこの書き込
まれたデータは図3(h)に示すようにビット線対を通
してワード線によって選択されているメモリセルに書き
込まれる。
【0029】次いで、クロックのC4サイクルの立ち上
がり時にプリチャージコマンドになったとすると、図3
(c)に示すようにコマンドデコーダ2からの信号RA
S2Bがハイレベルに立ち上がる。これに同期して、図
3(d)に示すようにROW系制御信号発生回路5から
の信号RAS3Bがハイレベルに立ち上がり、それに応
答して図3(e)に示すように選択されていたワード線
がローレベルに立ち下がり、非選択状態となる。
【0030】ここで、本実施形態では、テストモード時
に図2のインバータ回路12dにハイレベルのTEST
信号(図3(j))が入力されているので、ディレイ回
路12aの遅延時間が無効となっている。そのため、信
号RAS3Bの立ち上がりを早くし、それに応答してワ
ード線を非選択状態(ローレベル)とするタイミングを
早くしている。即ち、図3(c)、(d)に示すように
信号RAS2Bの立ち上がりから信号RAS3Bの立ち
上がりまでの時間が短くなっており、メモリセルへの書
き込み時間を通常モード時ど同等に確保するには、ライ
トリカバリータイムtDPLを長くとる必要が生じる。
【0031】このように本実施形態では、テストモード
時にライトリカバリータイムtDPLを全体的に悪くし
ているので、tCKの実力と差を生じさせることができ
る。従って、メモリセルアレイ4に書き込まれたデータ
を読み出すことにより、tDPLの実力のない欠陥セン
スアンプや欠陥メモリセルを容易に検出することができ
る。また、例えば、低温で悪化するtDPLの欠陥セル
を、他のメモリセルとのtDPLの実力差で検出するた
め、tDPLを短い方向に加速すると、書き込みのtC
Kの実力がリミットする可能性がある。
【0032】この点に関し、本実施形態では、テストモ
ードにエントリーし、tDPLを全体的に悪くし、書き
込みのtCKの実力と差を持たせているので、tDPL
を短い方向に加速しても、書き込みのtCKの実力がリ
ミットすることはなく、tDPLの実力のない欠陥セン
スアンプや欠陥メモリセルを確実に検出することができ
る。
【0033】更に、例えば、低温でtDPLが悪化する
セルがあった場合、低温ではtDPL実力>tCK実力
であるが、常温及び高温ではtDPL実力<tCK実力
になってしまう場合、低温でtDPL特性試験を行う必
要があるが、本実施形態では低温から高温の範囲でtD
PL実力>tCK実力とすることができるので、tDP
L特性試験を高温のみで行えば良い。このことは、選別
試験工程の削減につながり、コスト低減に大きく寄与す
るものである。
【0034】また、本実施形態では、非常に複雑で長い
テスト時間を要するテストパターンでのみtDPL実力
がtCK実力以上に悪化するメモリセルがあった場合に
も、短いテストパターンで他のメモリセルとのtDPL
実力の違いを検出でき、容易にtDPLの実力のない欠
陥メモリセル等を検出できる。
【0035】更に、遅いtDPLで欠陥セルを検出でき
るため、低周波テスターを用いて選別試験を行うことが
可能である。図4は従来と本実施形態でtDPLによる
不良ビットの分布を比較して示している。横軸はtDP
L値、縦軸は不良ビット数である。また、破線は従来の
分布、実線は本実施形態のテストモード時の分布であ
る。図4から明らかなように全体的に不良ビットの分布
がtDPLの遅い方にシフトしているのがわかる。従っ
て、遅いtDPLで欠陥セルを検出でき、低周波テスタ
ーによる試験が可能であるため、安価な設備で正確に欠
陥センスアンプや欠陥メモリセルを検出することができ
る。
【0036】なお、以上の実施形態では、tDPLを悪
くすることによってC3サイクルのtCKを長くしてテ
ストを行っているが、COLUMN選択線等はサイクル
時間(tCK)によらない所定時間ハイレベルとなるよ
うに制御されるため、C3サイクルにおけるセンスアン
プへの書き込み時間は一定のままである。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、テ
ストモード時にワード線を非選択状態にするタイミング
を通常モードの場合よりも早くし、ライトリカバリータ
イムtDPLを全体的に悪くしているので、書き込みの
tCKの実力と差を生じさせることができ、tDPLに
対し実力のない欠陥センスアンプや欠陥メモリセルを容
易に検出することができる。また、遅いtDPLで欠陥
センスアンプや欠陥メモリセルを検出でき、低周波テス
ターによる試験が可能であるため、安価な設備で正確に
欠陥センスアンプや欠陥メモリセルを検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置の一実施形態の構成を
示すブロック図である。
【図2】図1のROW系制御信号発生回路の一部を示す
回路図である。
【図3】図1の実施形態の動作を示すタイミングチャー
トである。
【図4】従来と図1の実施形態でtDPL値による不良
ビットの分布を比較して示す図である。
【図5】従来例の半導体記憶装置の構成を示すブロック
図である。
【図6】図5のROW系制御信号発生回路の一部を示す
回路図である。
【図7】図5の従来装置の動作を示すタイミングチャー
トである。
【図8】他の従来装置の動作を示すタイミングチャート
である。
【符号の説明】
1 内部クロック発生回路 2 コマンドデコーダ 3 内部アドレス発生回路 4 メモリセルアレイ 5 ROW系制御信号発生回路 6 ROWデコーダ 7 COLUMNデコーダ 8 センスアンプ回路 9 データアンプ回路 10 COLUMN系回路 11 入出力回路 12 テストモード判定回路 12a ディレイ回路 12b、12d、12f インバータ回路 12c、12e ナンド回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリックス状に配された複数のメモリ
    セルと、前記複数のメモリセルから一行を選択する複数
    のワード線とを備え、テスト時に前記ワード線の非選択
    タイミングを早くする手段を有することを特徴とする半
    導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 複数の入力端子と、マトリックス状に配
    された複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルから
    一行を選択する複数のワード線と、前記複数の入力端子
    の一部への入力レベルに基づいて動作モードが通常モー
    ドであるかテストモードであるかを判定し保持する手段
    とを備え、前記判定手段でテストモードであると判定保
    持されている間は通常モードと判定保持されている間に
    比べ前記ワード線の非選択タイミングが早いことを特徴
    とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 外部クロックを入力し、第1タイミング
    での前記外部クロックの入力に応答して前記複数のワー
    ド線から少なくとも1本が選択され、第1タイミング以
    降の第2タイミングでの前記外部クロック入力に応答し
    て前記複数のメモリセルのうち少なくとも一つのメモリ
    セルへの書き込みが開始され、前記書き込み開始後所定
    時間後に前記書き込みが終了し、第2タイミング以降の
    第3タイミングでの前記外部クロック入力に応答して選
    択されていた前記ワード線が非選択となるように制御さ
    れ、さらに、前記テストモードであると判定保持されて
    いる間は前記通常モードと判定保持されている間に比
    べ、前記第3タイミングでの外部クロック入力から前記
    ワード線の非選択までの時間が短くなるように制御され
    ることを特徴とする請求項1または2記載の半導体記憶
    装置。
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