JP2007213659A - Semiconductor memory device and its testing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten fatigue testing time while suppressing the increase in a chip area. <P>SOLUTION: In the fatigue test, data are rewritten to "0"→"1"→"0" with respect to a ferroelectric capacitor Cxx0 and rewritten to "1"→"0"→"1" with respect to a ferroelectric capacitor Cxx1. Transfer gates CT00, CT01, ..., are used for supplying a reference potential Vref by utilizing a path to be used in a Vref applying test and further the reference potential Vref is supplied from the outside of ferroelectric memory chip via a pad. Consequently, there is no need of considering driving ability of a transistor of which the supply of potential for the fatigue test is formed inside the ferroelectric memory chip such as a write buffer, the fatigue testing time can be shortened while suppressing the increase in the area of ferroelectric memory chip. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、強誘電体の分極を利用した強誘電体メモリ(Ferroelectric Random Access Memory;FeRAM)である不揮発性の半導体記憶装置において、疲労試験であるファティーグ試験の方法とその回路構成に関するものである。   The present invention relates to a fatigue test method that is a fatigue test and its circuit configuration in a nonvolatile semiconductor memory device that is a ferroelectric memory (Ferroelectric Random Access Memory; FeRAM) using the polarization of a ferroelectric. .

図11は、従来技術を説明するための強誘電体メモリのヒステリシス特性を示す図であり、横軸は電位V、縦軸は分極量である。   FIG. 11 is a diagram showing hysteresis characteristics of a ferroelectric memory for explaining the prior art, in which the horizontal axis represents the potential V and the vertical axis represents the amount of polarization.

従来、図11に示すようなヒステリシス特性の分極状態を利用することで情報(データ)を記憶することを特徴とした強誘電体メモリが、例えば、次のような文献等で提案されている。   Conventionally, a ferroelectric memory characterized in that information (data) is stored by utilizing a polarization state having hysteresis characteristics as shown in FIG. 11 has been proposed in the following documents, for example.

特開2005−25878号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-25878

この特許文献1には、強誘電体メモリのファティーグ試験時におけるデータ書き込みを、通常のデータ書き込み経路以外の経路で実行することにより、ファティーグ試験時間の短縮を図る技術が記載されている。   This Patent Document 1 describes a technique for shortening the fatigue test time by executing data writing during a fatigue test of a ferroelectric memory through a path other than the normal data write path.

強誘電体メモリの中の代表的なものとして、2つの選択トランジスタと2つの強誘電体キャパシタにより1ビットのメモリセルを構成するもの(2T2C型)と、1つの選択トランジスタと1つの強誘電体キャパシタにより1ビットのメモリセルを構成するもの(1T1C型)とがある。   Typical ones in ferroelectric memory are one that forms a 1-bit memory cell with two selection transistors and two ferroelectric capacitors (2T2C type), one selection transistor and one ferroelectric. There is a capacitor (1T1C type) that forms a 1-bit memory cell with a capacitor.

(2T2C型強誘電体メモリの構成)
図12は、従来の2T2C型強誘電体メモリの主要部を示す構成図である。
(Configuration of 2T2C type ferroelectric memory)
FIG. 12 is a block diagram showing a main part of a conventional 2T2C type ferroelectric memory.

この強誘電体メモリは、データ格納用のセルユニットである複数の2T2C型メモリセルMC00と、これらのメモリセルMC00から読み出されたデータを検出して増幅する複数のセンスアンプSA0とを有している。メモリセルMC00は、ビット線bl、及びこのビット線blに対して逆相の相補ビット線blb(この符号の末語「b」は逆相を意味する。以下同じ。)blbと、ワード線wl、及びプレート線plとの交差箇所に接続されており、例えば、Nチャネル型MOSトランジスタ(以下「NMOS」という。)からなる2つの選択トランジスタT0,T1と、2つの強誘電体キャパシタC0,C1とにより構成されている。   This ferroelectric memory has a plurality of 2T2C type memory cells MC00 that are cell units for storing data, and a plurality of sense amplifiers SA0 that detect and amplify data read from these memory cells MC00. ing. The memory cell MC00 has a bit line bl and a complementary bit line blb having a phase opposite to that of the bit line bl (the last word “b” of this symbol means a phase opposite. The same applies hereinafter) blb and the word line wl , And the plate line pl, for example, two select transistors T0, T1 made of N-channel MOS transistors (hereinafter referred to as “NMOS”) and two ferroelectric capacitors C0, C1. It is comprised by.

選択トランジスタT0,T1のゲートは、ワード線wlに接続され、ビット線blが、その選択トランジスタT0及び強誘電体キャパシタC0を介してプレート線plに接続され、更に、相補ビット線blbが、その選択トランジスタT1及び強誘電体キャパシタC1を介してプレート線plに接続されている。   The gates of the selection transistors T0 and T1 are connected to the word line wl, the bit line bl is connected to the plate line pl via the selection transistor T0 and the ferroelectric capacitor C0, and the complementary bit line blb is connected to the bit line bl. It is connected to the plate line pl through the selection transistor T1 and the ferroelectric capacitor C1.

センスアンプSA0は、論理“H”のイコライズ信号bleqによりビット線bl及び相補ビット線blbを接地電位VSSにイコライズ(均等化)するためのNMOSからなるイコライズ用トランジスタTN1,TN2と、“H”のイコライズ信号saeにより活性化されてビット線bl及び相補ビット線blb間の電位差を差動増幅する差動増幅回路10と、“H”のカラム選択信号yselによりビット線bl及びディジット線db間を接続するためのNMOSからなるトランスファゲートTG1と、“H”のカラム選択信号yselにより相補ビット線blb及び相補ディジット線dbb間を接続するためのNMOSからなるトランスファゲートTG2とを有し、そのディジット線db及び相補ディジット線dbbが、図示しない入出力回路等に接続されている。   The sense amplifier SA0 includes equalizing transistors TN1 and TN2 made of NMOS for equalizing the bit line bl and the complementary bit line blb to the ground potential VSS by the equalizing signal bleq of logic “H”, and “H” A differential amplifying circuit 10 that is activated by the equalize signal sae and differentially amplifies the potential difference between the bit line bl and the complementary bit line blb is connected between the bit line bl and the digit line db by the column selection signal ysel of “H”. And a transfer gate TG1 made of NMOS for connecting the complementary bit line blb and the complementary digit line dbb by the column selection signal ysel of “H”, and the digit line db The complementary digit line dbb is connected to an input / output circuit (not shown) or the like.

差動増幅回路10は、PMOS11a及びNMOS11bからなる相補MOS(以下「CMOS」という。)インバータ11と、PMOS12a及びNMOS12bからなるCMOSインバータ12とにより構成されている。インバータ11は、その入力端子が相補ビット線blbに接続され、その出力端子がビット線blに接続され、更に、インバータ12は、その入力端子がビット線blに接続され、その出力端子が相補ビット線blbに接続されている。インバータ11,12は、その正電源端子が、Pチャネル型MOSトランジスタ(以下「PMOS」という。)PMOSからなる電源用トランジスタTP0を介して電源電位VDDに接続され、その負電源端子が、NMOSからなる電源トランジスタTN0を介して接地電位VSSに接続されている。センスアンプイネーブル信号saeが“H”になると、これがインバータIN0により反転されてトランジスタTP0がオン状態になると共に、トランジスタTN0がオン状態になり、インバータ11,12が電源電位VDD及び接地電位VSSに接続されて増幅動作が行われる。   The differential amplifier circuit 10 includes a complementary MOS (hereinafter referred to as “CMOS”) inverter 11 composed of a PMOS 11a and an NMOS 11b, and a CMOS inverter 12 composed of a PMOS 12a and an NMOS 12b. The inverter 11 has an input terminal connected to the complementary bit line blb, an output terminal connected to the bit line bl, and the inverter 12 has an input terminal connected to the bit line bl and an output terminal connected to the complementary bit line blb. Connected to line blb. The inverters 11 and 12 have their positive power supply terminals connected to the power supply potential VDD via a power supply transistor TP0 made of a P-channel MOS transistor (hereinafter referred to as “PMOS”) PMOS, and their negative power supply terminals connected to the NMOS. The power supply transistor TN0 is connected to the ground potential VSS. When the sense amplifier enable signal sae becomes “H”, it is inverted by the inverter IN0, the transistor TP0 is turned on, the transistor TN0 is turned on, and the inverters 11 and 12 are connected to the power supply potential VDD and the ground potential VSS. Then, an amplification operation is performed.

(2T2C型強誘電体メモリの書き換え動作)
図13は、図12のメモリセルMC00のデータの書き換え動作を説明するための動作波形図であり、横軸が時刻、縦軸が電位である。
(Rewrite operation of 2T2C type ferroelectric memory)
FIG. 13 is an operation waveform diagram for explaining the data rewrite operation of the memory cell MC00 of FIG. 12, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents potential.

例えば、メモリセルMC00にデータ“0”(即ち、強誘電体キャパシタC0にデータ“0”が、C1に“1”)が書き込まれていたとする。   For example, it is assumed that data “0” (that is, data “0” is stored in the ferroelectric capacitor C0 and “1” is stored in C1) is written in the memory cell MC00.

時刻t1で、イコライズ信号bleqが“L”、ワード線wl及びプレート線plが“H”になると、トランジスタTN1,TN2がオフ状態、選択トランジスタT0,T1がオン状態になり、選択トランジスタT0,T1を介して誘電体キャパシタC0の電荷がビット線blに分配されて電位V0に、誘電体キャパシタC1の電荷が相補ビット線blbに分配されて電位V1になり、ビット線bl/blb間に微小電位差ΔV(=V1-V0)が生じる。   At time t1, when the equalize signal bleq is “L”, the word line wl and the plate line pl are “H”, the transistors TN1 and TN2 are turned off, the selection transistors T0 and T1 are turned on, and the selection transistors T0 and T1 The charge of the dielectric capacitor C0 is distributed to the bit line bl via the potential V0, the charge of the dielectric capacitor C1 is distributed to the complementary bit line blb to the potential V1, and a small potential difference between the bit lines bl / blb ΔV (= V1−V0) is generated.

時刻t2で、センスアンプイネーブル信号saeが“H”になり、センスアンプSA0内の差動増幅回路10が活性化し、ビット線bl/blbを充電(ストア)する。時刻t3で、メモリセルMC00にデータ“1”を書き込むために、ディジット線dbが“H”、相補ディジット線dbbが“L”になり、カラム選択信号yselが“H”になってトランスファゲートTG1,TG2がオン状態になり、ビット線bl/blbを反転させてメモリセルMC00に逆データ“1”を書き込む。   At time t2, the sense amplifier enable signal sae becomes “H”, the differential amplifier circuit 10 in the sense amplifier SA0 is activated, and charges (stores) the bit lines bl / blb. At time t3, in order to write data “1” to the memory cell MC00, the digit line db becomes “H”, the complementary digit line dbb becomes “L”, the column selection signal ysel becomes “H”, and the transfer gate TG1 TG2 is turned on, the bit line bl / blb is inverted, and the reverse data “1” is written to the memory cell MC00.

(1T1C型強誘電体メモリの構成)
図14は、従来の1T1C型強誘電体メモリの主要部を示す構成図であり、図12中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of 1T1C type ferroelectric memory)
FIG. 14 is a block diagram showing a main part of a conventional 1T1C type ferroelectric memory. Elements common to those in FIG. 12 are denoted by common reference numerals.

1T1C型メモリセルMC00は、ビット線blとワード線wl0及びプレート線pl0との交差箇所に接続され、1T1C型メモリセルMC01は、相補ビット線blbとワード線wl1及びプレート線pl1との交差箇所に接続されている。メモリセルMC00は、ワード線wl0の電位によりオン/オフ動作するNMOSからなる選択トランジスタT0と、強誘電体キャパシタC0とを有し、これらがビット線blとプレート線pl0との間に直列に接続されている。同様に、メモリセルMC01は、ワード線wl1の電位によりオン/オフ動作するNMOSからなる選択トランジスタT1と、強誘電体キャパシタC1とを有し、これらが相補ビット線blbとプレート線pl1との間に直列に接続されている。ビット線bl及び相補ビット線blbの一端には、リファレンス電位Vrefを印加するためのリファレンス電位発生回路(以下「Vref発生回路」という。)20が接続されている。ビット線bl及び相補ビット線blbの他端は、センスアンプSA0を介してディジット線db及び相補ディジット線dbbに接続されている。   The 1T1C type memory cell MC00 is connected to the intersection of the bit line bl and the word line wl0 and the plate line pl0, and the 1T1C type memory cell MC01 is connected to the intersection of the complementary bit line blb, the word line wl1 and the plate line pl1. It is connected. The memory cell MC00 has a selection transistor T0 made of NMOS that is turned on / off by the potential of the word line wl0, and a ferroelectric capacitor C0, which are connected in series between the bit line bl and the plate line pl0. Has been. Similarly, the memory cell MC01 has a selection transistor T1 made of NMOS that is turned on / off by the potential of the word line wl1, and a ferroelectric capacitor C1, which are arranged between the complementary bit line blb and the plate line pl1. Connected in series. A reference potential generation circuit (hereinafter referred to as “Vref generation circuit”) 20 for applying a reference potential Vref is connected to one end of the bit line bl and the complementary bit line blb. The other ends of the bit line bl and the complementary bit line blb are connected to the digit line db and the complementary digit line dbb via the sense amplifier SA0.

(1T1C型強誘電体メモリの書き換え動作)
図15は、図14のメモリセルMC00のデータの書き換え動作を説明するための動作波形図であり、横軸が時刻、縦軸が電位である。
(Rewrite operation of 1T1C type ferroelectric memory)
FIG. 15 is an operation waveform diagram for explaining the data rewrite operation of the memory cell MC00 of FIG. 14, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents potential.

例えば、メモリセルMC00にデータ“0”(即ち、強誘電体キャパシタC0にデータ“0”)が書かれていたとする。   For example, it is assumed that data “0” (that is, data “0” is written in the ferroelectric capacitor C0) is written in the memory cell MC00.

時刻t1で、イコライズ信号bleqが“L”、ワード線wl0及びプレート線pl0が“H”になると、ビット線bl及び相補ビット線blbが接地電位VSSから切り離されると共に、選択トランジスタT0がオン状態になり、強誘電体キャパシタC0の電荷がビット線blに分配される。一方、相補ビット線blbには、Vref発生回路20によりリファレンス電位Vrefが発生する。リファレンス電位Vrefの発生方式には様々なものが提案されているが、2つの強誘電体キャパシタで生成するのが一般的である。   When the equalize signal bleq is “L” and the word line wl0 and the plate line pl0 are “H” at time t1, the bit line bl and the complementary bit line blb are disconnected from the ground potential VSS, and the selection transistor T0 is turned on. Thus, the charge of the ferroelectric capacitor C0 is distributed to the bit line bl. On the other hand, the reference potential Vref is generated by the Vref generation circuit 20 on the complementary bit line blb. Various methods for generating the reference potential Vref have been proposed, but it is generally generated by two ferroelectric capacitors.

時刻t2以降は2T2C型メモリセルMC00と同様な動作で、時刻t3でビット線blが“H”レベルになることにより、メモリセルMC00即ち強誘電体キャパシタC0にデータ“1”が書き込まれる。   After time t2, the operation is the same as that of the 2T2C type memory cell MC00. When the bit line bl becomes “H” level at time t3, data “1” is written in the memory cell MC00, that is, the ferroelectric capacitor C0.

(強誘電体メモリのVref印加試験の構成)
図16は、従来の強誘電体キャパシタのプロセスばらつきによる電位V0,V1の分布図であり、横軸は電位[V]、縦軸は数[個]である。図17は、従来の強誘電体メモリに対してVref印加試験を行うために搭載される回路の構成図である。
(Configuration of Vref application test for ferroelectric memory)
FIG. 16 is a distribution diagram of potentials V0 and V1 due to process variations of a conventional ferroelectric capacitor, where the horizontal axis represents potential [V] and the vertical axis represents several [pieces]. FIG. 17 is a configuration diagram of a circuit mounted for performing a Vref application test on a conventional ferroelectric memory.

強誘電体メモリの試験には、メモリセルMCにリファレンス電位Vrefを印加するためのVref印加試験がある。強誘電体キャパシタCは、図16に示すように、製造プロセスのばらつきにより、電位V0,V1の値に分布を持つ。この分布状態を調べるために、図17に示すようなVref印加試験のための回路が使用される。   The ferroelectric memory test includes a Vref application test for applying a reference potential Vref to the memory cell MC. As shown in FIG. 16, the ferroelectric capacitor C has a distribution in the values of the potentials V0 and V1 due to variations in the manufacturing process. In order to examine this distribution state, a circuit for a Vref application test as shown in FIG. 17 is used.

Vref印加試験では、強誘電体メモリが1T1C型でも2T2C型でも同様な回路構成であるので、図17の2T2C型の回路構成で説明する。   In the Vref application test, since the ferroelectric memory has the same circuit configuration regardless of whether it is the 1T1C type or the 2T2C type, the circuit configuration of the 2T2C type in FIG. 17 will be described.

このVref試験回路では、ビット線bl及び相補ビット線blbに接続された1ビット(以下「bit」という。)分の2T2C型メモリセルMC00を有し、そのビット線bl及び相補ビット線blbの一端に、Vref制御回路30を介してリファレンス電位Vrefが印加され、そのビット線bl及び相補ビット線blbの他端が、センスアンプSA0を介してディジット線db及び相補ディジット線dbbに接続されている。Vref制御回路30は、ビット線blをリファレンス電位Vrefに接続するトランスファゲートCT00と、相補ビット線blbをリファレンス電位Vrefに接続するトランスファゲートCT01とにより構成されている。   This Vref test circuit has one bit (hereinafter referred to as “bit”) of 2T2C type memory cells MC00 connected to the bit line bl and the complementary bit line blb, and one end of the bit line bl and the complementary bit line blb. The reference potential Vref is applied via the Vref control circuit 30, and the other ends of the bit line bl and the complementary bit line blb are connected to the digit line db and the complementary digit line dbb via the sense amplifier SA0. The Vref control circuit 30 includes a transfer gate CT00 that connects the bit line bl to the reference potential Vref, and a transfer gate CT01 that connects the complementary bit line blb to the reference potential Vref.

トランスファゲートCT00は、逆相の相補制御信号xvrebl(この符号中の語頭の「x」は逆相を意味する。以下同じ。)によりオン/オフ動作するPMOSと、これと並列に接続され、制御信号vreblによりオン/オフ動作するNMOSとにより構成されている。同様に、トランスファゲートCT01は、逆相の相補制御信号xvreblb(この符号中の語頭の「x」、語尾の「b」は逆相を意味する。以下同じ。)によりオン/オフ動作するPMOSと、これと並列に接続され、制御信号vreblbによりオン/オフ動作するNMOSとにより構成されている。   The transfer gate CT00 is connected to and controlled in parallel with a PMOS that is turned on / off by a reverse-phase complementary control signal xvrebl ("x" at the beginning of this code means reverse phase, the same applies hereinafter). An NMOS that is turned on / off by a signal vrebl. Similarly, the transfer gate CT01 is a PMOS that is turned on / off by a reverse-phase complementary control signal xvreblb (“x” at the beginning of this code, “b” at the end means reverse phase, and so on). These are connected in parallel with each other and are configured to be turned on / off by a control signal vreblb.

(Vref印加試験の動作;強誘電体キャパシタC0が正常なセルの場合)
図18(a),(b)は、図17の強誘電体メモリに対するVref印加試験の動作を説明するための波形図であり、同図(a)は、強誘電体キャパシタC0が正常なセルの場合の波形図である。
(Operation of Vref application test; when the ferroelectric capacitor C0 is a normal cell)
18A and 18B are waveform diagrams for explaining the operation of the Vref application test for the ferroelectric memory of FIG. 17, and FIG. 18A shows a cell in which the ferroelectric capacitor C0 is normal. FIG.

例えば、図17の強誘電体キャパシタC0に対してVref印加試験をする場合の動作を説明する。   For example, the operation when the Vref application test is performed on the ferroelectric capacitor C0 of FIG. 17 will be described.

予め、メモリセルMC00にはデータ“0”(即ち、強誘電体キャパシタC0には“0”、C1には“1”)を書いておく。強誘電体キャパシタC0が正常なセルの場合、即ち“0”読み出しのときに図16の電位V0aを出力する強誘電体キャパシタであった場合のときの動作を図18(a)を参照して説明する。   Data “0” (that is, “0” for the ferroelectric capacitor C0 and “1” for C1) is written in the memory cell MC00 in advance. The operation when the ferroelectric capacitor C0 is a normal cell, that is, when the ferroelectric capacitor C0 is a ferroelectric capacitor that outputs the potential V0a of FIG. 16 at the time of “0” reading is described with reference to FIG. explain.

時刻t1で、相補制御信号xvreblbが“L”、制御信号vrefblbが“H”になると、トランスファゲートCT01がオン状態になり、相補ビット線blbはトランスファゲートCT01を介してリファレンス電位Vrefに接続される。リファレンス電位Vrefはチップ外部からパッドを介して任意に与えることが出来、このリファレンス電位Vrefには電位Vref0が与えられているので、相補ビット線blbの電位はVref0となる。又、ワード線wl0、及びプレート線pl0が立ち上がり、選択トランジスタT0がオン状態になるので、強誘電体キャパシタC0の電荷がビット線blに分配され、このビット線blの電位がV0aとなる。   When the complementary control signal xvreblb becomes “L” and the control signal vrefblb becomes “H” at time t1, the transfer gate CT01 is turned on, and the complementary bit line blb is connected to the reference potential Vref via the transfer gate CT01. . The reference potential Vref can be arbitrarily given from the outside of the chip via a pad. Since the potential Vref0 is given to the reference potential Vref, the potential of the complementary bit line blb becomes Vref0. Further, the word line wl0 and the plate line pl0 rise and the selection transistor T0 is turned on, so that the charge of the ferroelectric capacitor C0 is distributed to the bit line bl, and the potential of the bit line bl becomes V0a.

時刻t2で、センスアンプイネーブル信号saeが立ち上がってセンスアンプSA0が活性化し、ビット線blと相補ビット線blbの電位差が増幅される。時刻t3で、カラム選択信号yselが“H”になって、ビット線bl及び相補ビット線blbとディジット線db及び相補ディジット線dbbとが接続され、ビット線bl,blbのデータがディジット線db,dbbに出力される。相補ディジット線dbbが“H”、ディジット線dbが“L”の状態は、データ“0”として読み出されるので、最初に書き込んだデータ“0”に対してデータ“0”を読み出せたので、強誘電体キャパシタC0は正常なセルである。   At time t2, the sense amplifier enable signal sae rises to activate the sense amplifier SA0, and the potential difference between the bit line bl and the complementary bit line blb is amplified. At time t3, the column selection signal ysel becomes “H”, the bit line bl and the complementary bit line blb are connected to the digit line db and the complementary digit line dbb, and the data of the bit lines bl and blb are transferred to the digit lines db, Output to dbb. When the complementary digit line dbb is “H” and the digit line db is “L”, the data is read as data “0”. Therefore, the data “0” can be read with respect to the data “0” written first. The ferroelectric capacitor C0 is a normal cell.

(Vref印加試験の動作;強誘電体キャパシタC0が不良なセルの場合)
図18(b)は、強誘電体キャパシタC0が不良なセルの場合の波形図である。
(Operation of Vref application test; ferroelectric capacitor C0 is a defective cell)
FIG. 18B is a waveform diagram in the case where the ferroelectric capacitor C0 is a defective cell.

図17の強誘電体キャパシタC0が不良セルの場合について説明する。例えば、強誘電体キャパシタC0が“0”読み出しのとき、図16の電位V0bを出力する強誘電体キャパシタであった場合の動作を図18(b)を参照しつつ説明する。   A case where the ferroelectric capacitor C0 of FIG. 17 is a defective cell will be described. For example, the operation when the ferroelectric capacitor C0 is a ferroelectric capacitor that outputs the potential V0b of FIG. 16 when “0” is read will be described with reference to FIG. 18B.

時刻t1において、強誘電体キャパシタC0の電荷がビット線blに分配され、このビット線blの電位はV0bとなる。時刻t2で、センスアンプSA0が活性化してビット線blと相補ビット線blbの電位差が増幅され、時刻t3で、ディジット線db,dbbに出力される。ディジット線dbが“H”、相補ディジット線dbbが“L”である場合、データ“1”として読み出されるので、始めに書いたデータ“0”と異なるので、強誘電体キャパシタC0は不良セルとして認識出来る。   At time t1, the charge of the ferroelectric capacitor C0 is distributed to the bit line bl, and the potential of the bit line bl becomes V0b. At time t2, the sense amplifier SA0 is activated and the potential difference between the bit line bl and the complementary bit line blb is amplified, and is output to the digit lines db and dbb at time t3. When the digit line db is “H” and the complementary digit line dbb is “L”, the data is read as data “1”, which is different from the data “0” written at the beginning, so that the ferroelectric capacitor C0 is a defective cell. Can be recognized.

データ“1”に関しても同様な試験を行い、電位V1が正常なセルの分布に入っているかどうか確認する。正常な分布から外れている強誘電体キャパシタC0は劣化スピードも早いので、スクリーニング試験の際に見つけ出す必要がある。又、印加するリファレンス電位Vrefを変化させ、全てのセルの動作を見ることで、図16のデバイスの分布を測定するのにも利用している。このようにVref印加試験は強誘電体メモリには必要不可欠な試験であり、図17のような回路が搭載されている。   A similar test is performed for data “1” to check whether the potential V1 is in a normal cell distribution. The ferroelectric capacitor C0 that deviates from the normal distribution also has a fast deterioration speed, so it must be found during the screening test. Further, the distribution of the device in FIG. 16 is also measured by changing the reference potential Vref to be applied and observing the operation of all the cells. As described above, the Vref application test is an indispensable test for the ferroelectric memory, and a circuit as shown in FIG. 17 is mounted.

(強誘電体メモリのファティーグ試験の構成)
図19は、従来の強誘電体メモリに対するファティーグ試験の原理図であり、横軸は強誘電体キャパシタの電位V、縦軸は強誘電体キャパシタの分極量である。図20は、従来の強誘電体メモリに対するファティーグ試験の構成図である。
(Configuration of Fate Test of Ferroelectric Memory)
FIG. 19 is a principle diagram of a fatigue test for a conventional ferroelectric memory, where the horizontal axis represents the potential V of the ferroelectric capacitor and the vertical axis represents the polarization amount of the ferroelectric capacitor. FIG. 20 is a configuration diagram of a fatigue test for a conventional ferroelectric memory.

疲労試験であるファティーグ試験においては、図19のように強誘電体キャパシタのヒステリシス曲線上を矢印のように書き換えるもので、実際の回路ではデータ“0”と“1”を交互に書き換えることで実現する。   In the fatigue test, which is a fatigue test, the hysteresis curve of a ferroelectric capacitor is rewritten as shown by an arrow as shown in FIG. 19, and in an actual circuit, data “0” and “1” are rewritten alternately. To do.

ファティーグ試験を行うための回路は、図20に示すように、複数のメモリセルMC000,MC001,…、及び複数のセンスアンプSA00,SA01,…でそれぞれ構成される複数のアレイユニットAU0,AU1,…,AUnと、アレイユニットAU0,AU1,…,AUn 内の全てのセンスアンプSA00,SA01,…,SAn1に繋がっているセンスアンプイネーブル信号sae0,sae1,…,saen、及びカラム選択信号ysel0,ysel1,…,yselnと、センスアンプSA00,SA10,…,SAn1に繋がっているディジット線db0,db1,…及び相補ディジット線dbb0,dbb1,…と、ディジット線db0/dbb0,db1/dbb1,…をドライブするライトドライバ40,41,…とにより構成されている。   As shown in FIG. 20, the circuit for performing the fatigue test includes a plurality of array units AU0, AU1,... Each composed of a plurality of memory cells MC000, MC001,... And a plurality of sense amplifiers SA00, SA01,. , AUn, sense amplifier enable signals sae0, sae1, ..., saen connected to all sense amplifiers SA00, SA01, ..., SAn1 in the array units AU0, AU1, ..., AUn, and column selection signals ysel0, ysel1, ..., yseln and digit lines db0, db1, ... and complementary digit lines dbb0, dbb1, ... connected to sense amplifiers SA00, SA10, ..., SAn1 and digit lines db0 / dbb0, db1 / dbb1, ... are driven. Are composed of write drivers 40, 41,...

(ファティーグ試験の動作)
図20において、通常の書き込み動作の場合、カラム選択信号ysel0〜yselnによりアレイユニットAU0〜AUnのうち1つのアレイユニットのみが選択されるため、1つのライトドライバ(例えば、40)は1つのセンスアンプ(例えば、SA00)のみ駆動する。これに対してファティーグ試験では、1つの強誘電体キャパシタに対して1010回以上書き換えを行わなければならないため、アドレスを縮退させる。図20では1回の動作で全てのメモリセルMC000,…を書き換えるため、全てのワード線wl0,…及びプレート線pl0,…をアクティブにし、全てのセンスアンプイネーブル信号sae0,…及びカラム選択信号ysel0,…をアクティブにして全てのセンスアンプSA00,…を活性化させ、ライトドライバ40,…にてディジット線db0/dbb0,…でビット線bl,blbを反転させ、メモリセルMC00,…の書き換えを行う。ディジット線db,dbb及び ビット線bl,blbは、センスアンプSA内の差動増幅回路10で初期データを安定させるように駆動しており、ライトドライバ40,…の駆動能力を大きくしてそれらを反転させている。
(Fatigue test operation)
In FIG. 20, in the normal write operation, only one array unit is selected from the array units AU0 to AUn by the column selection signals ysel0 to yseln, so one write driver (for example, 40) is one sense amplifier. Only drive (for example, SA00). On the other hand, in the fatigue test, since one ferroelectric capacitor must be rewritten 10 10 times or more, the address is degenerated. In FIG. 20, in order to rewrite all the memory cells MC000,... In one operation, all the word lines wl0,... And the plate lines pl0, etc. are activated, and all the sense amplifier enable signals sae0,. ,... Are activated to activate all the sense amplifiers SA00,..., The bit lines bl0 / dbb0,. Do. The digit lines db and dbb and the bit lines bl and blb are driven so that the initial data is stabilized by the differential amplifier circuit 10 in the sense amplifier SA, and the drive capability of the write drivers 40,. Inverted.

ファティーグ試験の際は1つのライトドライバ(例えば、40)で多数の(この場合はn+1個の)センスアンプSA00,…に繋がるビット線bl,blbを反転させなければならないので、ライトドライバ40の駆動能力、即ちドライバサイズを大きくする必要がある。又、ドライバサイズを大きくしても駆動能力の限界で反転できない場合がある。この場合、デバイスである強誘電体メモリを複数のアドレスに分けて書き換えを行わなければならないため、例えば4分割した場合は、4倍の試験時間になってしまう。又、ドライバサイズを大きくして全てのメモリセルMC000,…を同時に書き換え出来る場合も、ビット線bl,blbを反転させる時間が通常の書き換え時の反転時間より長く採らなければならないので、通常の書き換え時間に対してファティーグ試験時の書き換え時間が長くなってしまう。このようにファティーグ試験は1010回以上行うので、1回の書き換え時間を少なくすることは、ファティーグ試験時間の短縮に繋がる。 Since the bit line bl, blb connected to a large number (in this case, n + 1 number) of sense amplifiers SA00,... Must be inverted by one write driver (for example, 40) during the fatigue test, the write driver 40 Needs to be increased, that is, the driver size. In some cases, even if the driver size is increased, the inversion cannot be performed due to the limit of the driving capability. In this case, since the ferroelectric memory as a device has to be rewritten by dividing it into a plurality of addresses, for example, when divided into four, the test time is four times longer. Also, when all the memory cells MC000,... Can be rewritten at the same time by increasing the driver size, the time to invert the bit lines bl, blb must be longer than the inversion time at the time of normal rewriting. The rewriting time during the fatigue test becomes longer than the time. In this way, the fatigue test is performed 10 10 times or more, so reducing the time for one rewrite leads to a shortening of the fatigue test time.

しかしながら、従来の半導体記憶装置及びその試験方法では、ファティーグ試験時間を短縮させるためには、ライトドライバ40,…のサイズを大きくすることが必要であり、いくらサイズを大きくしてもファティーグ試験時間を短縮するのには限界がある。   However, in the conventional semiconductor memory device and the test method thereof, in order to shorten the fatigue test time, it is necessary to increase the size of the write driver 40,... There are limits to shortening.

本発明の半導体記憶装置は、ワード線の電位によりオン/オフ動作する選択トランジスタ、及び強誘電体キャパシタを有し、前記選択トランジスタ及び前記強誘電体キャパシタがビット線とプレート線との間に直列に接続されたメモリセルと、オン/オフ動作して、パッドを介して外部から供給される基準電位の電源線と前記ビット線とを接続/遮断するスイッチとを備えている。   The semiconductor memory device of the present invention includes a selection transistor that is turned on / off by a potential of a word line, and a ferroelectric capacitor, and the selection transistor and the ferroelectric capacitor are connected in series between a bit line and a plate line. And a switch for connecting / cutting off the bit line and the power line of the reference potential supplied from the outside through the pad.

本発明の半導体記憶装置の試験方法では、前記半導体記憶装置を用いて、基準電位印加試験時には、前記スイッチをオン状態にして前記基準電位を前記ビット線に印加し、ファティーグ試験時には、前記スイッチをオン状態にすると共に前記プレート線を活性化して、前記強誘電体キャパシタに対してデータを書き替えるようにしている。   In the semiconductor memory device testing method of the present invention, the semiconductor memory device is used to apply the reference potential to the bit line by turning on the switch during a reference potential application test and to apply the switch to the bit line during a fatigue test. The plate line is activated while being turned on, and the data is rewritten to the ferroelectric capacitor.

本発明の半導体記憶装置及びその試験方法によれば、基準電位印加試験で使用される経路を利用して基準電位を供給するスイッチを用いること、更に、基準電位はパッドを介してチップ外部から供給されること、この構成により、ファティーグ試験のための電位供給がライトバッファ等のチップ内部に形成されているトランジスタの駆動能力を考慮する必要がないので、チップ面積の増加を抑制しつつ、ファティーグ試験時間を短縮出来る。   According to the semiconductor memory device and the test method thereof of the present invention, the switch for supplying the reference potential is used using the path used in the reference potential application test, and the reference potential is supplied from the outside of the chip through the pad. With this configuration, it is not necessary to consider the driving capability of the transistors formed inside the chip, such as the write buffer, for the potential supply for the fat test. Therefore, the fat test is performed while suppressing an increase in the chip area. Time can be shortened.

強誘電体記憶装置は、ワード線の電位によりオン/オフ動作する選択トランジスタ、及び強誘電体キャパシタを有し、前記選択トランジスタ及び前記強誘電体キャパシタがビット線とプレート線との間に直列に接続されたメモリセルと、オン/オフ動作して、パッドを介して外部から供給される基準電位の電源線と前記ビット線とを接続/遮断するスイッチとを備えている。そして、その試験方法では、前記強誘電体記憶装置を用いて、基準電位印加試験時には、前記スイッチをオン状態にして前記基準電位を前記ビット線に印加し、ファティーグ試験時には、前記スイッチをオン状態にすると共に前記プレート線を活性化して、前記強誘電体キャパシタに対してデータを書き替える。   The ferroelectric memory device includes a selection transistor that is turned on / off by a potential of a word line, and a ferroelectric capacitor, and the selection transistor and the ferroelectric capacitor are connected in series between a bit line and a plate line. The memory cell is connected, and a switch for connecting / cutting off the bit line and a power supply line of a reference potential supplied from the outside through a pad by performing an on / off operation. In the test method, using the ferroelectric memory device, the reference potential is applied to the bit line by turning on the switch during the reference potential application test, and the switch is turned on during the fatigue test. At the same time, the plate line is activated to rewrite data to the ferroelectric capacitor.

(実施例1の構成)
図1は、本発明の実施例1を示す不揮発性半導体記憶装置である2T2C型強誘電体メモリの構成図であり、従来の図11〜図20中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a 2T2C type ferroelectric memory which is a nonvolatile semiconductor memory device showing Embodiment 1 of the present invention. Elements common to those shown in FIGS. Is attached.

本実施例1の2T2C型強誘電体メモリは、データ格納用のアレイブロックABと、このアレイブロックABを駆動及び制御するためのワード線ドライバ50、プレート線ドライバ60、センスアンプコントロール回路(以下「SAコントロール回路」という。)70、及びリファレンス電位コントロール回路(以下「Vrefコントロール回路」という。)80−0,80−1とを有している。   The 2T2C ferroelectric memory according to the first embodiment includes an array block AB for storing data, a word line driver 50, a plate line driver 60, and a sense amplifier control circuit (hereinafter referred to as “amplifier block”) for driving and controlling the array block AB. And a reference potential control circuit (hereinafter referred to as “Vref control circuit”) 80-0 and 80-1.

アレイブロックABは、複数のビット線bl0,bl1,…及び複数の相補ビット線blb0,blb1,…と複数のワード線wl0,wl1,…及び複数のプレート線pl0,pl1,…との交差箇所に接続された複数の2T2C型メモリセルMC00,MC01,MC10,MC11,…と、複数のビット線bl0,bl1,…及び複数の相補ビット線blb0,blb1,…の一端に接続された複数のVref制御回路30−0,30−1,…と、複数のビット線bl0,bl1,…及び複数の相補ビット線blb0,blb1,…の他端に接続された複数のセンスアンプSA0,SA1,…とを有している。   The array block AB is at the intersection of a plurality of bit lines bl0, bl1,... And a plurality of complementary bit lines blb0, blb1,..., A plurality of word lines wl0, wl1,. A plurality of connected 2T2C type memory cells MC00, MC01, MC10, MC11,... And a plurality of bit lines bl0, bl1,... And a plurality of complementary bit lines blb0, blb1,. , And a plurality of bit lines bl0, bl1,... And a plurality of sense amplifiers SA0, SA1,... Connected to the other ends of the plurality of complementary bit lines blb0, blb1,. Have.

各メモリセルMC00,…は、従来の図12と同様に、各2つの選択トランジスタT000,T001,…と各2つの強誘電体キャパシタC000,C001,…とにより構成されている。各Vref制御回路30−0,30−1,…は、従来の図17と同様に、制御信号vrebl,xvreblによりオン/オフ動作して各ビット線bl0,bl1,…を基準電位(例えば、リファレンス電位)Vrefの電源線に接続するための各スイッチ(例えば、トランスファゲート)CT00,CT01,…と、制御信号vreblb,xvreblbによりオン/オフ動作して各ビット線blb0,blb1,…をリファレンス電位Vrefの電源線に接続するための各スイッチ(例えば、トランスファゲート)CT10,CT11,…とにより構成されている。リファレンス電位Vrefは、パッド又は電源線を介して強誘電体メモリチップの外部から供給される。   Each memory cell MC00,... Is composed of two select transistors T000, T001,... And two ferroelectric capacitors C000, C001,. Each of the Vref control circuits 30-0, 30-1,... Is turned on / off by the control signals vrebl, xvrebl and the respective bit lines bl0, bl1,. Potential) Each switch (for example, transfer gate) CT00, CT01,... For connecting to the power supply line of Vref and on / off operation by the control signals vrbeblb, xvreblb to set each bit line blb0, blb1,. Each switch (for example, transfer gate) CT10, CT11,. The reference potential Vref is supplied from the outside of the ferroelectric memory chip via a pad or a power supply line.

各センスアンプSA0,SA1,…は、従来の図12と同様に、イコライズ信号bleqにより各ビット線bl0,bl1,…と各相補ビット線blb0,blb1,…を接地電位VSSにイコライズするイコライズ用トランジスタと、センスアンプイネーブル信号saeにより活性化されて各ビット線bl0,bl1,…と各相補ビット線blb0,blb1,…の電位差を増幅する各差動増幅回路と、カラム選択信号yselにより活性化されて各ビット線bl0,bl1,…及び各相補ビット線blb0,blb1,…を各ディジット線db0,db1,…及び各相補ディジット線dbb0,dbb1,…に接続するためのトランスファゲートとにより構成されている。   Each sense amplifier SA0, SA1,... Is an equalizing transistor that equalizes each bit line bl0, bl1,... And each complementary bit line blb0, blb1,. Are activated by the sense amplifier enable signal sae, and each differential amplifier circuit that amplifies the potential difference between each bit line bl0, bl1,... And each complementary bit line blb0, blb1,. Each of the bit lines bl0, bl1,... And each complementary bit line blb0, blb1,... And each transfer line for connecting to each of the digit lines db0, db1,. Yes.

ワード線ドライバ50は、ファティーグ試験モード信号tmfatにより活性化され、ロウアドレスRAにより選択されるワード線wl0,wl1,…を“H”に立ち上げる回路である。プレート線ドライバ60は、ファティーグ試験モード信号tmfatにより活性化され、ロウアドレスRAにより選択されるプレート線pl0,pl1,…を“H”に立ち上げる回路である。SAコントロール回路70は、センスアンプイネーブル信号sae、イコライズ信号bleq、及びカラム選択信号yselを出力する回路である。   The word line driver 50 is a circuit that is activated by the fatigue test mode signal tmfat and raises the word lines wl0, wl1,... Selected by the row address RA to “H”. The plate line driver 60 is a circuit that is activated by the fatigue test mode signal tmfat and raises the plate lines pl0, pl1,... Selected by the row address RA to “H”. The SA control circuit 70 is a circuit that outputs a sense amplifier enable signal sae, an equalize signal bleq, and a column selection signal ysel.

Vrefコントロール回路80−0は、入力されるVref印加試験モード信号tmvrefとファティーグ試験モード信号tmfatの論理和を求める2入力の論理和ゲート(以下「ORゲート」という。)81と、このORゲート81の出力信号と入力されるVref接続イネーブル信号venblの否定論理積を求めて制御信号xvreblを出力する2入力の否定論理積ゲート(以下「NANDゲート」という。)82と、制御信号xvreblを反転して制御信号vreblを出力するインバータ83とにより構成されている。   The Vref control circuit 80-0 has a two-input OR gate (hereinafter referred to as “OR gate”) 81 for obtaining the OR of the input Vref application test mode signal tmvref and the fatigue test mode signal tmfat, and the OR gate 81. 2 input NAND gate (hereinafter referred to as “NAND gate”) 82 that outputs a control signal xvrebl by obtaining the NAND of the Vref connection enable signal venbl and the output signal of Vref, and the control signal xvrebl are inverted. And an inverter 83 that outputs a control signal vrebl.

Vrefコントロール回路80−1は、Vrefコントロール回路80−0とほぼ同様に、Vref印加試験信号であるVref印加試験モード信号tmvref、ファティーグ試験信号であるファティーグ試験モード信号tmfat、及び相補Vref接続イネーブル信号venblbを入力し、これらの論理から制御信号vreblb及び相補制御信号xvreblbを出力する回路である。   The Vref control circuit 80-1 is similar to the Vref control circuit 80-0 in that the Vref application test mode signal tmvref, which is a Vref application test signal, the fatigue test mode signal tmfat, which is a fatigue test signal, and a complementary Vref connection enable signal venblb. , And a control signal vrbeblb and a complementary control signal xvreblb are output from these logics.

(実施例1のファティーグ試験の動作)
図2は、図1の強誘電体メモリにおけるファティーグ試験時の動作波形及びビット線blに接続される強誘電体キャパシタCxx0(C000,C010,C100,C110,…)、及び相補ビット線blbに接続される強誘電体キャパシタCxx1(C001,C011,C101,C111,…)のヒステリシス曲線を示す図であり、横軸は時刻、縦軸は電位である。なお、ヒステリシス曲線中の矢印は、分極量の移動方向を示している。
(Operation of Fate Test of Example 1)
FIG. 2 shows the operation waveform during the fatigue test in the ferroelectric memory of FIG. 1 and the ferroelectric capacitors Cxx0 (C000, C010, C100, C110,...) Connected to the bit line bl and the complementary bit line blb. FIG. 6 is a diagram showing hysteresis curves of the ferroelectric capacitors Cxx1 (C001, C011, C101, C111,...), Where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents potential. In addition, the arrow in a hysteresis curve has shown the moving direction of the polarization amount.

初期状態として強誘電体キャパシタCxx0には“0”、強誘電体キャパシタCxx1には“1”が書かれていたとする。   Assume that “0” is written in the ferroelectric capacitor Cxx0 and “1” is written in the ferroelectric capacitor Cxx1 as an initial state.

時刻t1において、ワード線ドライバ50により全てのワード線wl(wl0,wl1,…)と、プレート線ドライバ60により全てのプレート線pl(pl0,pl1,…)が立ち上がると、選択トランジスタT000,T010,…がオン状態になり、強誘電体キャパシタCxx0(C000,C010,…)の電荷がビット線bl(bl0,bl1,…)に分配されてこのビット線blは接地電位VSSより高い電位Vfaをとる(Cxx0の分極量はヒステリシス曲線を左下方向へ移動、Cxx1の分極量はヒステリシス曲線を左下方向へ移動)。この時、相補Vref接続イネーブル信号venblbが“H”になることにより、Vrefコントロール回路80−1から出力される制御信号vreblbが“H”、相補制御信号xvreblbが“L”になり、トランスファゲートCT10,CT11,…がオン状態になることにより、相補ビット線blb(blb0,blb1,…)とリファレンス電位Vrefが接続される。リファレンス電位Vrefは接地電位“0”であるので、相補ビット線blbの電位は“0”である。   At time t1, when all word lines wl (wl0, wl1,...) Are raised by the word line driver 50 and all plate lines pl (pl0, pl1,...) Are raised by the plate line driver 60, the selection transistors T000, T010, Is turned on, and the charge of the ferroelectric capacitor Cxx0 (C000, C010,...) Is distributed to the bit line bl (bl0, bl1,...), And this bit line bl takes a potential Vfa higher than the ground potential VSS. (The polarization amount of Cxx0 moves down the hysteresis curve, and the polarization amount of Cxx1 moves down the hysteresis curve). At this time, when the complementary Vref connection enable signal venblb becomes “H”, the control signal vrbeblb output from the Vref control circuit 80-1 becomes “H”, the complementary control signal xvreblb becomes “L”, and the transfer gate CT10 , CT11,... Are turned on, whereby the complementary bit lines blb (blb0, blb1,...) And the reference potential Vref are connected. Since the reference potential Vref is the ground potential “0”, the potential of the complementary bit line blb is “0”.

時刻t2で、SAコントロール回路70によってイコライズ信号saeが“H”になり、センスアンプSA(SA0,SA1,・・・)内の差動増幅回路が活性化され、ビット線blのレベルは“H”になる(Cxx0の分極量はヒステリシス曲線を右上方向のデータ“0”へ移動)。   At time t2, the equalize signal sae becomes “H” by the SA control circuit 70, the differential amplifier circuit in the sense amplifier SA (SA0, SA1,...) Is activated, and the level of the bit line bl is “H”. (The polarization amount of Cxx0 moves to the data “0” in the upper right direction of the hysteresis curve).

時刻t3で、プレート線ドライバ60によってプレート線plが立ち下がり、時刻t4で、SAコントロール回路70によってイコライズ信号bleqが“H”、センスアンプイネーブル信号saeが“L”になることにより、ビット線blが“0”になる(Cxx0の分極量はヒステリシス曲線を右上方向へ移動、Cxx1の分極量はヒステリシス曲線を右上方向へ移動)。時刻t5で、ワード線ドライバ60によってワード線wlが立ち下がる(Cxx0の分極量は左下方向へ移動)。この結果、“0”が書かれていた強誘電体キャパシタCxx0が“1”に書き換えられ、“1”が書かれていた強誘電体キャパシタCxx1が“0”に書き換えられる。   At time t3, the plate line pl falls by the plate line driver 60, and at time t4, the SA control circuit 70 sets the equalize signal bleq to “H” and the sense amplifier enable signal sae to “L”, so that the bit line bl Becomes “0” (the polarization amount of Cxx0 moves the hysteresis curve in the upper right direction, and the polarization amount of Cxx1 moves in the upper right direction of the hysteresis curve). At time t5, the word line wl falls by the word line driver 60 (the polarization amount of Cxx0 moves in the lower left direction). As a result, the ferroelectric capacitor Cxx0 in which “0” is written is rewritten to “1”, and the ferroelectric capacitor Cxx1 in which “1” is written is rewritten to “0”.

次に、時刻t6において、ワード線ドライバ50及びプレート線ドライバ60により、全てのワード線wlと全てのプレート線plが立ち上がると、選択トランジスタT001,T011,…がオン状態になり、強誘電体キャパシタCxx1の電荷が相補ビット線blbに分配されて、この相補ビット線blbは接地電位VSSより高い電位Vfaをとる。この時、Vref接続イネーブル信号venblが“H”になることにより、Vrefコントロール回路80−0から出力される制御信号vreblが“H”、相補制御信号xvreblが“L”になり、トランスファゲートCT00,CT01,…がオン状態になることにより、ビット線blとリファレンス電位Vrefが接続される。リファレンス電位Vrefは接地電位“0”であるので、ビット線blの電位は“0”である(Cxx0の分極量はヒステリシス曲線を左下方向へ移動、Cxx1の分極量はヒステリシス曲線を左下方向へ移動)。   Next, when all the word lines wl and all the plate lines pl rise at time t6 by the word line driver 50 and the plate line driver 60, the selection transistors T001, T011,. The charge of Cxx1 is distributed to the complementary bit line blb, and this complementary bit line blb takes a potential Vfa higher than the ground potential VSS. At this time, when the Vref connection enable signal venbl becomes “H”, the control signal vrebl output from the Vref control circuit 80-0 becomes “H”, the complementary control signal xvrebl becomes “L”, and the transfer gates CT00, When CT01,... Is turned on, the bit line bl and the reference potential Vref are connected. Since the reference potential Vref is the ground potential “0”, the potential of the bit line bl is “0” (the polarization amount of Cxx0 moves down the hysteresis curve, and the polarization amount of Cxx1 moves down the hysteresis curve ).

時刻t7で、SAコントロール回路70によってイコライズ信号saeが“H”になり、センスアンプSA内の差動増幅回路が活性化され、相補ビット線blbのレベルは“H”になる(Cxx1の分極量はヒステリシス曲線を右上方向へ移動)。時刻t8で、プレート線ドライバ60によってプレート線plが立ち下がる(Cxx1の分極量はヒステリシス曲線をデータ“0”の右上方向へ移動)。時刻t9で、SAコントロール回路70によってイコライズ信号bleqが“H”、センスアンプイネーブル信号saeが“L”になることにより、相補ビット線blbが“0”になる(Cxx0の分極量はヒステリシス曲線をデータ“0”の右上方向へ移動、Cxx1の分極量はヒステリシス曲線を右上方向へ移動)。時刻t10で、ワード線ドライバ50によってワード線wlが立ち下がる(Cxx1の分極量はヒステリシス曲線をデータ“1”の左下方向へ移動)。この結果、“1”が書かれていた強誘電体キャパシタCxx0は“0”に、“0”が書かれていた強誘電体キャパシタCxx1は“1”に書き換えられる。   At time t7, the equalize signal sae becomes “H” by the SA control circuit 70, the differential amplifier circuit in the sense amplifier SA is activated, and the level of the complementary bit line blb becomes “H” (the amount of polarization of Cxx1) Move the hysteresis curve to the upper right). At the time t8, the plate line pl falls by the plate line driver 60 (the polarization amount of Cxx1 moves the hysteresis curve in the upper right direction of the data “0”). At time t9, the SA control circuit 70 sets the equalize signal bleq to “H” and the sense amplifier enable signal sae to “L”, so that the complementary bit line blb becomes “0” (the polarization amount of Cxx0 is a hysteresis curve). The data “0” moves to the upper right direction, and the polarization amount of Cxx1 moves the hysteresis curve to the upper right direction). At time t10, the word line wl falls by the word line driver 50 (the polarization amount of Cxx1 moves the hysteresis curve in the lower left direction of the data “1”). As a result, the ferroelectric capacitor Cxx0 in which “1” is written is rewritten to “0”, and the ferroelectric capacitor Cxx1 in which “0” is written is rewritten to “1”.

このように、時刻t1から時刻t10において、強誘電体キャパシタCxx0は“0”→“1”→“0”へデータが書き換えられ、強誘電体キャパシタCxx1は“1”→“0”→“1”へデータが書き換えられる。この間、カラム選択信号yselは“L”のまま固定(Fix)で、ビット線bl及び相補ビット線blbとディジット線db及び相補ディジット線dbbとが接続されないので、この書き換え動作に、ディジット線db及び相補ディジット線dbbを駆動するためのライトドライバは関与していない。従って、ファティーグ試験用にライトドライバのサイズを大きくする必要が無い。   As described above, from time t1 to time t10, the ferroelectric capacitor Cxx0 is rewritten from “0” → “1” → “0”, and the ferroelectric capacitor Cxx1 is “1” → “0” → “1”. The data is rewritten. During this time, the column selection signal ysel is fixed at “L” (Fix), and the bit line bl and the complementary bit line blb are not connected to the digit line db and the complementary digit line dbb. A write driver for driving the complementary digit line dbb is not involved. Therefore, it is not necessary to increase the size of the write driver for the fatigue test.

(実施例1の効果)
本実施例1では、次の(1)〜(3)のような効果がある。
(Effect of Example 1)
The first embodiment has the following effects (1) to (3).

(1) ファティーグ試験の際に、Vref印加試験の回路を利用することで、アレイブロックABの面積の増加を抑えることが出来、データ書き換え時にビット線bl及び相補ビット線blbの電位を反転させないこと、及び、書き換えの際にライトドライバを使用しないことで、ファティーグ試験時間の短縮を図ることが出来、ライトドライバの面積の増加を抑えることが出来る。   (1) By using the Vref application test circuit during the fatigue test, the increase in the area of the array block AB can be suppressed, and the potentials of the bit line bl and the complementary bit line blb should not be inverted during data rewriting. And by not using a write driver at the time of rewriting, the fatigue test time can be shortened, and the increase in the area of the write driver can be suppressed.

即ち、本実施例1では、Vref印加試験で使用される経路を利用してリファレンス電位Vrefを供給するトランスファゲートCT00,CT01,…を用いること、更に、リファレンス電位Vrefはパッドを介して強誘電体メモリチップ外部から供給されること、この構成により、ファティーグ試験のための電位供給がライトバッファ等の強誘電体メモリチップ内部に形成されているトランジスタの駆動能力を考慮する必要がないので、強誘電体メモリチップの面積の増加を抑制しつつ、ファティーグ試験時間を短縮出来る。   That is, in the first embodiment, the transfer gates CT00, CT01,... That supply the reference potential Vref using the path used in the Vref application test are used, and the reference potential Vref is ferroelectric through the pad. Since this configuration is supplied from the outside of the memory chip, the potential supply for the fatigue test does not need to consider the driving capability of the transistors formed inside the ferroelectric memory chip such as a write buffer. The fatigue test time can be shortened while suppressing an increase in the area of the body memory chip.

(2) 本実施例1では、全てのワード線wl及びプレート線plを駆動させて全ての強誘電体キャパシタCxx0,Cxx1の試験を実施しているが、ロウアドレスRAを限定することにより、ワード線wl、プレート線plを搾ってファティーグ試験をする場合にも有効である。   (2) In the first embodiment, all the ferroelectric capacitors Cxx0 and Cxx1 are tested by driving all the word lines wl and plate lines pl. However, by limiting the row address RA, It is also effective when performing a fatigue test by squeezing the wire wl and the plate wire pl.

(実施例2の構成)
図3は、本発明の実施例2を示す不揮発性半導体記憶装置である1T1C型強誘電体メモリの構成図であり、実施例1を示す図1、図2と従来の図11〜図20中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 2)
FIG. 3 is a block diagram of a 1T1C type ferroelectric memory which is a nonvolatile semiconductor memory device showing Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3 shows Embodiment 1 and FIGS. 1 and 2 and FIG. Elements common to these elements are denoted by common reference numerals.

本実施例2の1T1C型強誘電体メモリは、実施例1とは異なる構成のデータ格納用のアレイブロックABと、このアレイブロックABを駆動及び制御するための実施例1とほぼ同様のワード線ドライバ50、プレート線ドライバ60、SAコントロール回路70、及びVrefコントロール回路80−0,80−1と、新たに追加されたリファレンスワード線ドライバ51、リファレンスプレート線ドライバ61、リファレンスセル書き込み回路62、及びリファレンス制御回路63とを有している。   The 1T1C type ferroelectric memory according to the second embodiment includes a data storage array block AB having a configuration different from that of the first embodiment, and a word line substantially similar to the first embodiment for driving and controlling the array block AB. Driver 50, plate line driver 60, SA control circuit 70, Vref control circuits 80-0 and 80-1, newly added reference word line driver 51, reference plate line driver 61, reference cell write circuit 62, and And a reference control circuit 63.

アレイブロックABは、複数のビット線bl0,bl1,…と複数の相補ビット線blb0,blb1,…と複数のワード線wl0,wl1,…及び複数のプレート線pl0,pl1,…との交差箇所に接続された複数の1T1C型メモリセルMC00,MC01,MC10,MC11,…と、複数のビット線bl0,bl1,…及び複数の相補ビット線blb0,blb1,…の一端に接続された複数のVref発生回路20−0,20−1,…、及び複数のVref制御回路30−0,30−1,…と、複数のビット線bl0,bl1,…及び複数の相補ビット線blb0,blb1,…の他端に接続された複数のセンスアンプSA0,SA1,…とを有している。   The array block AB is at the intersection of a plurality of bit lines bl0, bl1,..., A plurality of complementary bit lines blb0, blb1,..., A plurality of word lines wl0, wl1,. A plurality of connected 1T1C type memory cells MC00, MC01, MC10, MC11,..., A plurality of bit lines bl0, bl1,... And a plurality of complementary bit lines blb0, blb1,. .., And a plurality of Vref control circuits 30-0, 30-1,..., A plurality of bit lines bl0, bl1,... And a plurality of complementary bit lines blb0, blb1,. A plurality of sense amplifiers SA0, SA1,... Connected to the ends are provided.

各メモリセルMC00,…は、従来の図14と同様に、各1つの選択トランジスタT00,T01,…と各1つの強誘電体キャパシタC00,C01,…とにより構成されている。各Vref制御回路30−0,30−1,…は、実施例1と同様に、各ビット線bl0/blb0,bl1/blbl,…をリファレンス電位Vrefに接続するための回路である。リファレンス電位Vrefは、実施例1と同様に、パッドを介して強誘電体メモリチップの外部から供給される。各センスアンプSA0,SA1,…は、実施例1と同様の回路構成である。   Each memory cell MC00,... Is configured by one select transistor T00, T01,... And one ferroelectric capacitor C00, C01,. Each Vref control circuit 30-0, 30-1,... Is a circuit for connecting each bit line bl0 / blb0, bl1 / blbl,... To the reference potential Vref as in the first embodiment. The reference potential Vref is supplied from the outside of the ferroelectric memory chip via the pad, as in the first embodiment. Each of the sense amplifiers SA0, SA1,... Has the same circuit configuration as that of the first embodiment.

各Vref発生回路20−0,20−1,…は、従来の図14と同様に、リファレンスワード線ドライバ51、リファレンスプレート線ドライバ61、及びリファレンスセル書き込み回路62により駆動、制御されて、各ビット線bl0,bl1,…及び各相補ビット線blb0,blb1,…に印加するためのリファレンス電位Vrefを発生する回路であり、複数のリファレンスメモリセルRMC00,RMC01,RMC10,RMC11,…、及び複数のリファレンスセルライトコントロール回路21−0,21−1,…により構成されている。   Each Vref generation circuit 20-0, 20-1,... Is driven and controlled by a reference word line driver 51, a reference plate line driver 61, and a reference cell write circuit 62 as in FIG. Is a circuit for generating a reference potential Vref to be applied to the lines bl0, bl1,... And the complementary bit lines blb0, blb1,..., And a plurality of reference memory cells RMC00, RMC01, RMC10, RMC11,. The cell write control circuits 21-0, 21-1,...

各リファレンスメモリセルRMC00,RMC01,…は、1T1C型メモリセルMC00,…と同様の回路構成であり、各リファレンスワード線rwl0,rwl1,…の電位によりオン/オフ動作するNMOSからなる選択トランジスタRT00,RT01,…と、強誘電体キャパシタRC00,RC01,…とを有し、これらがビット線bl0,bl1,…又は相補ビット線blb0,blb1,…とリファレンスプレート線rpl0,rpl1,…との間に直列に接続されている。各リファレンスセルライトコントロール回路21−0,…は、リファレンスメモリセル書き込み信号rwodd、rwevenにより、各強誘電体キャパシタRC00,RC01,…のストレージノードst0,stb0,st1,stb1,…の電位を決定し、各強誘電体キャパシタRC00,RC01,…にデータの書き込みを行う回路である。   Each of the reference memory cells RMC00, RMC01,... Has a circuit configuration similar to that of the 1T1C type memory cell MC00,..., And is a selection transistor RT00 composed of NMOS that is turned on / off by the potential of each reference word line rwl0, rwl1,. RT01, ... and ferroelectric capacitors RC00, RC01, ... between these bit lines bl0, bl1, ... or complementary bit lines blb0, blb1, ... and reference plate lines rpl0, rpl1, ... Connected in series. Each of the reference cell write control circuits 21-0,... Determines the potential of the storage nodes st0, stb0, st1, stb1,... Of each of the ferroelectric capacitors RC00, RC01,. This is a circuit for writing data to each of the ferroelectric capacitors RC00, RC01,.

リファレンスワード線ドライバ51は、ファティーグ試験モード信号tmfatにより活性化され、リファレンスセル制御回路63により制御されて、リファレンスワード線rwl0,rwl1,…を“H”に立ち上げるための回路である。リファレンスプレート線ドライバ61は、ファティーグ試験モード信号tmfatにより活性化され、リファレンスセル制御回路63により制御されて、リファレンスプレート線rpl0,rpl1,…を“H”に立ち上げるための回路である。リファレンスセル書き込み回路62は、ファティーグ試験モード信号tmfatにより活性化され、リファレンスセル制御回路63により制御されて、リファレンスメモリセル書き込み信号rwodd、rwevenを出力する回路である。   The reference word line driver 51 is activated by the fatigue test mode signal tmfat and is controlled by the reference cell control circuit 63 to raise the reference word lines rwl0, rwl1,... To “H”. The reference plate line driver 61 is activated by the fatigue test mode signal tmfat, and is controlled by the reference cell control circuit 63 to raise the reference plate lines rpl0, rpl1,... To “H”. The reference cell write circuit 62 is activated by the fatigue test mode signal tmfat and is controlled by the reference cell control circuit 63 to output the reference memory cell write signals rwodd and rweven.

(実施例2のファティーグ試験の動作)
図4は、図3の強誘電体メモリにおけるファティーグ試験時の動作波形及びビット線blに接続される強誘電体キャパシタCx0(C00,C010,…)とリファレンス用強誘電体キャパシタRCx0(RC00,RC10,…)、及び相補ビット線blbに接続される強誘電体キャパシタCx1(C01,C11,…)とリファレンス用強誘電体キャパシタRCx1(RC01,RC11,…)のヒステリシス曲線を示す図であり、横軸は時刻、縦軸は電位である。なお、ヒステリシス曲線中の矢印は、分極量の移動方向を示している。
(Operation of Fate Test of Example 2)
FIG. 4 shows an operation waveform at the time of a fatigue test in the ferroelectric memory of FIG. 3, a ferroelectric capacitor Cx0 (C00, C010,...) Connected to the bit line bl and a reference ferroelectric capacitor RCx0 (RC00, RC10). ,..., And a hysteresis curve of the ferroelectric capacitor Cx1 (C01, C11,...) And the reference ferroelectric capacitor RCx1 (RC01, RC11,...) Connected to the complementary bit line blb. The axis is time, and the vertical axis is potential. In addition, the arrow in a hysteresis curve has shown the moving direction of the polarization amount.

初期状態として強誘電体キャパシタCx0、及びリファレンス用強誘電体キャパシタRCx0には“0”、強誘電体キャパシタCx1、及びリファレンス用強誘電体キャパシタRCx1には“1”が書かれていたとする。   Assume that “0” is written in the ferroelectric capacitor Cx0 and the reference ferroelectric capacitor RCx0, and “1” is written in the ferroelectric capacitor Cx1 and the reference ferroelectric capacitor RCx1 as an initial state.

通常の書き込み/読み出し動作の場合、リファレンスワード線rwlとリファレンスプレート線rplは、ワード線wlとプレート線plとは異なった動作をして、Vref発生回路20−0,20−1,…からリファレンス電位Vrefを発生させ、リファレンスセル書き込み回路62から出力される書き込み信号rwodd,rwevenにより、通常のメモリセルMC00,MC01,…とは異なったタイミングでリファレンス用強誘電体キャパシタRCx0,RCx1に書き込みを行う。   In a normal write / read operation, the reference word line rwl and the reference plate line rpl operate differently from the word line wl and the plate line pl, and are referenced from the Vref generation circuits 20-0, 20-1,. The potential Vref is generated, and writing is performed to the reference ferroelectric capacitors RCx0 and RCx1 at different timings from the normal memory cells MC00, MC01,... By the write signals rhodd and rweven output from the reference cell write circuit 62. .

本実施例2の場合、ファティーグ試験の際、ファティーグ試験モード信号tmfatが“H”に立ち上がることにより、時刻t1において、リファレンスワード線ドライバ51、リファレンスプレート線ドライバ61、ワード線ドライバ50、及びプレート線ドライバ60により、リファレンスワード線rwl、及びリファレンスプレート線rplは、ワード線wl、及びプレート線plと同じタイミングで立ち上がり、リファレンスセル書き込み回路62から出力される“L”の書き込み信号rwodd,rwevenにより、リファレンスセルライトコントロール回路21−0,21−1,…を非活性にし、リファレンス用強誘電体キャパシタRCx0,RCx1のストレージノードst,stbをフローティング状態にする。そうすることで、リファレンス用強誘電体キャパシタRCx0,RCx1へのデータの書き込みを、強誘電体キャパシタCx0,Cx1へのデータの書き込みと同時に行うようにする。このようにして、時刻t1〜t10において、実施例1と同様の動作をさせることで、リファレンス用強誘電体キャパシタRCx0のデータの書き換え(“0”→“1”→“0”)を強誘電体キャパシタCx0と、リファレンス用強誘電体キャパシタRCx1のデータの書き換え(“1”→“0”→“1”)を強誘電体キャパシタCx1と同時に実行出来る。即ち、リファレンス用強誘電体キャパシタRCx0,RCx1のファティーグ試験を強誘電体キャパシタCx0,Cx1と同時に行うことが出来る。   In the case of the second embodiment, during the fatigue test, the fatigue test mode signal tmfat rises to “H”, so that at the time t1, the reference word line driver 51, the reference plate line driver 61, the word line driver 50, and the plate line The driver 60 causes the reference word line rwl and the reference plate line rpl to rise at the same timing as the word line wl and the plate line pl, and the “L” write signals rwodd and rweven output from the reference cell write circuit 62 The reference cell write control circuits 21-0, 21-1,... Are deactivated, and the storage nodes st and stb of the reference ferroelectric capacitors RCx0 and RCx1 are brought into a floating state. By doing so, the data writing to the reference ferroelectric capacitors RCx0 and RCx1 is performed simultaneously with the data writing to the ferroelectric capacitors Cx0 and Cx1. In this way, at time t1 to t10, the same operation as that of the first embodiment is performed, so that data rewriting (“0” → “1” → “0”) of the reference ferroelectric capacitor RCx0 is made ferroelectric. Data rewriting (“1” → “0” → “1”) of the ferroelectric capacitor Cx0 and the reference ferroelectric capacitor RCx1 can be performed simultaneously with the ferroelectric capacitor Cx1. That is, the fatigue test of the reference ferroelectric capacitors RCx0 and RCx1 can be performed simultaneously with the ferroelectric capacitors Cx0 and Cx1.

(実施例2の効果)
本実施例2では、実施例1とほぼ同様の効果があり、更に、ファティーグ試験の際に、リファレンス用ワード線rwl及びリファレンス用プレート線rplを通常のワード線wl及びプレート線plと同じ動作にし、リファレンスセルライトコントロール回路21−0,21−1,…を、ファティーグ試験モード信号tmfatを入力するリファレンスセル書き込み回路62により非活性にすることで、リファレンス用強誘電体キャパシタRCx0,RCx1のファティーグ試験を、通常の強誘電体キャパシタCx0,Cx1と同時に行うことが出来る。
(Effect of Example 2)
The second embodiment has substantially the same effect as the first embodiment. Further, in the fatigue test, the reference word line rwl and the reference plate line rpl are operated in the same manner as the normal word line wl and the plate line pl. , The reference cell write control circuits 21-0, 21-1,... Are deactivated by the reference cell write circuit 62 to which the fatigue test mode signal tmfat is input, thereby performing the fatigue test of the reference ferroelectric capacitors RCx0 and RCx1. This can be performed simultaneously with the normal ferroelectric capacitors Cx0 and Cx1.

(実施例3の構成)
図5は、本発明の実施例3を示す不揮発性半導体記憶装置である2T2C型強誘電体メモリの構成図であり、実施例1を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 3)
FIG. 5 is a block diagram of a 2T2C type ferroelectric memory that is a nonvolatile semiconductor memory device showing Embodiment 3 of the present invention. Elements common to those in FIG. Is attached.

本実施例3の2T2C型強誘電体メモリでは、センスアンプイネーブル信号sae、イコライズ信号bleq、及びカラム選択信号yselを出力するSAコントロール回路70に、ファティーグ試験モード信号tmfatを入力し、このファティーグ試験モード信号tmfatにより、センスアンプイネーブル信号sae、イコライズ信号bleq、及びカラム選択信号yselを非活性状態に出来る構成になっている。その他の構成は、実施例1と同様である。   In the 2T2C type ferroelectric memory of the third embodiment, the fatigue test mode signal tmfat is input to the SA control circuit 70 that outputs the sense amplifier enable signal sae, the equalize signal bleq, and the column selection signal ysel. The configuration is such that the sense amplifier enable signal sae, the equalize signal bleq, and the column selection signal ysel can be deactivated by the signal tmfat. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

(実施例3のファティーグ試験の動作)
図6は、図5の強誘電体メモリにおけるファティーグ試験時の動作波形及び全強誘電体キャパシタCxxx(C000,C010,C100,…)のヒステリシス曲線を示す図であり、横軸は時刻、縦軸は電位である。なお、ヒステリシス曲線中の矢印は、分極量の移動方向を示している。
(Operation of Fate Test of Example 3)
FIG. 6 is a diagram showing an operating waveform at the time of a fatigue test in the ferroelectric memory of FIG. 5 and hysteresis curves of all ferroelectric capacitors Cxxx (C000, C010, C100,...). Is the potential. In addition, the arrow in a hysteresis curve has shown the moving direction of the polarization amount.

例えば、初期状態として全強誘電体キャパシタCxxxにはデータ“1”が書かれていたとする。   For example, it is assumed that data “1” is written in all the ferroelectric capacitors Cxxx as an initial state.

本実施例3の場合、ファティーグ試験の際、後述のように強誘電体キャパシタCxx0(C000,C010,C100,C110,…)と強誘電体キャパシタCxx1(C001,C011,C101,C111,…)とは、相補データではなく、同一のデータが書かれる。ファティーグ試験モード信号tmfatが“H”になると、SAコントロール回路70はセンスアンプイネーブル信号saeを“L”、イコライズ信号bleqを“L”、カラム選択信号yselを“L”とすることにより、全てのセンスアンプSA(SA0,SA1,…)を非活性にし、ワード線ドライバ50により全てのワード線wl(wl0,wl1,…)は“H”に固定される。   In the case of the third embodiment, during the fatigue test, as described later, the ferroelectric capacitor Cxx0 (C000, C010, C100, C110,...) And the ferroelectric capacitor Cxx1 (C001, C011, C101, C111,...) The same data is written instead of complementary data. When the fatigue test mode signal tmfat becomes “H”, the SA control circuit 70 sets the sense amplifier enable signal sae to “L”, the equalize signal bleq to “L”, and the column selection signal ysel to “L”. The sense amplifiers SA (SA0, SA1,...) Are deactivated, and all word lines wl (wl0, wl1,...) Are fixed to “H” by the word line driver 50.

時刻t1において、プレート線ドライバ60により、全てのプレート線pl(pl0,pl1,…)が立ち上がると、全てのビット線bl(bl0,bl1,…)及び全ての相補ビット線blb(blb0,blb1,…)は、トランスファゲートCT00,CT01,CT10,CT11,…を介してリファレンス電位Vrefに接続されていて、このリファレンス電位Vrefが“0”であるので、全ての強誘電体キャパシタCxxxに“0”が書き込まれる(ヒステリシス曲線の分極量は左下方向へ移動)。   When all the plate lines pl (pl0, pl1,...) Rise by the plate line driver 60 at time t1, all the bit lines bl (bl0, bl1,...) And all the complementary bit lines blb (blb0, blb1,. Are connected to the reference potential Vref via the transfer gates CT00, CT01, CT10, CT11,..., And since this reference potential Vref is “0”, all ferroelectric capacitors Cxxx are “0”. Is written (the polarization amount of the hysteresis curve moves in the lower left direction).

時刻t2で、プレート線ドライバ60によって全てのプレート線plが立ち下がる。時刻t3で、リファレンス電位Vrefが“H”になると、全ての強誘電体キャパシタCxxxに“1”が書き込まれる(ヒステリシス曲線の分極量は“0”の右上方向へ移動)。時刻t4で、リファレンス電位Vrefが“0”になる(ヒステリシス曲線の分極量は右上方向へ移動)。このように、時刻t1から時刻t4において、全ての強誘電体キャパシタCxxxは“1”→“0”→“1”にデータが書き換えられる。   At time t2, all the plate lines pl fall by the plate line driver 60. When the reference potential Vref becomes “H” at time t3, “1” is written to all the ferroelectric capacitors Cxxx (the polarization amount of the hysteresis curve moves to the upper right direction of “0”). At time t4, the reference potential Vref becomes “0” (the amount of polarization of the hysteresis curve moves in the upper right direction). Thus, from time t1 to time t4, all the ferroelectric capacitors Cxxx are rewritten from “1” → “0” → “1”.

(実施例3の効果)
本実施例3では、実施例1とほぼ同様の効果があり、更に、ファティーグ試験の際、全てのセンスアンプSAを非活性にし、全てのワード線wlを立ち上げておき、リファレンス電位Vrefをビット線bl及び相補ビット線blbに接続し、センスアンプSAとディジット線db,dbbを駆動する図示しないライトドライバとを介さず、リファレンス電位Vrefによりビット線bl及び相補ビット線blbを制御し、全てのプレート線plとリファレンス電位Vrefを交互に立ち上げ/立ち下げを行うことで、通常の書き込み動作より速い速度で強誘電体キャパシタCxxxへのデータの書き込みが行え、強誘電体キャパシタCxxxのファティーグ試験時間を短縮することが出来る。
(Effect of Example 3)
The third embodiment has substantially the same effect as the first embodiment. Further, in the fatigue test, all the sense amplifiers SA are deactivated, all the word lines wl are raised, and the reference potential Vref is set to the bit. The bit line bl and the complementary bit line blb are controlled by the reference potential Vref without being connected to the line bl and the complementary bit line blb, and not via the write driver (not shown) that drives the sense amplifier SA and the digit lines db and dbb. By alternately raising / falling the plate line pl and the reference potential Vref, data can be written to the ferroelectric capacitor Cxxx at a faster speed than the normal write operation, and the ferroelectric capacitor Cxxx fatigue test time Can be shortened.

(実施例4の構成)
図7は、本発明の実施例4を示す不揮発性半導体記憶装置である1T1C型強誘電体メモリの構成図であり、実施例2を示す図3中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 4)
FIG. 7 is a configuration diagram of a 1T1C type ferroelectric memory which is a nonvolatile semiconductor memory device showing Embodiment 4 of the present invention. Elements common to the elements in FIG. Is attached.

本実施例4の1T1C型強誘電体メモリでは、センスアンプイネーブル信号sae、イコライズ信号bleq、及びカラム選択信号yselを出力するSAコントロール回路70に、ファティーグ試験モード信号tmfatを入力し、このファティーグ試験モード信号tmfatにより、センスアンプイネーブル信号sae、イコライズ信号bleq、及びカラム選択信号yselを非活性状態に出来る構成になっている。その他の構成は、実施例2と同様である。   In the 1T1C type ferroelectric memory according to the fourth embodiment, the fatigue test mode signal tmfat is input to the SA control circuit 70 that outputs the sense amplifier enable signal sae, the equalize signal bleq, and the column selection signal ysel. The configuration is such that the sense amplifier enable signal sae, the equalize signal bleq, and the column selection signal ysel can be deactivated by the signal tmfat. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

(実施例4のファティーグ試験の動作)
図8は、図7の強誘電体メモリにおけるファティーグ試験時の動作波形及び全強誘電体キャパシタCxx(C00,C01,C10,…)と全リファレンス用強誘電体キャパシタRCxx(RC00,RC01,RC10,…)のヒステリシス曲線を示す図であり、横軸は時刻、縦軸は電位である。なお、ヒステリシス曲線中の矢印は、分極量の移動方向を示している。
(Operation of Fate Test of Example 4)
FIG. 8 shows operation waveforms during the fatigue test in the ferroelectric memory of FIG. 7, all ferroelectric capacitors Cxx (C00, C01, C10,...) And all reference ferroelectric capacitors RCxx (RC00, RC01, RC10, ..)), And the horizontal axis represents time and the vertical axis represents potential. In addition, the arrow in a hysteresis curve has shown the moving direction of the polarization amount.

初期状態として全強誘電体キャパシタCxx、及び全リファレンス用強誘電体キャパシタRCxxには“1”が書かれていたとする。   Assume that “1” is written in all ferroelectric capacitors Cxx and all reference ferroelectric capacitors RCxx as an initial state.

ファティーグ試験の際、ファティーグ試験モード信号tmfatが立ち上がることにより、リファレンスワード線ドライバ61によってリファレンスワード線rwl(rwl0,rwl1,…)は“H”に固定され、時刻t1において、リファレンスプレート線ドライバ61、及びプレート線ドライバ60により、リファレンスプレート線rpl(rpl0,rpl1,…)はプレート線pl(pl0,pl1,…)と同じタイミングで立ち上がり、リファレンスセル書き込み回路62から出力される書き込み信号rwodd,rwevenにより、リファレンスセルライトコントロール回路21−0,21−1,…を非活性にする(Cxx,RCxxの分極量はヒステリシス曲線の左下方向へ移動)。そうすることで、リファレンス用強誘電体キャパシタRCxxへのデータの書き込みを、強誘電体キャパシタCxxへのデータの書き込みと同時に行うようにする。   At the time of the fatigue test, when the fatigue test mode signal tmfat rises, the reference word line rwl (rwl0, rwl1,...) Is fixed to “H” by the reference word line driver 61, and at time t1, the reference plate line driver 61, And the plate line driver 60 causes the reference plate lines rpl (rpl0, rpl1,...) To rise at the same timing as the plate lines pl (pl0, pl1,...), And the write signals rwodd, rweven output from the reference cell write circuit 62. The reference cell write control circuits 21-0, 21-1,... Are deactivated (the polarization amounts of Cxx and RCxx move in the lower left direction of the hysteresis curve). By doing so, the data writing to the reference ferroelectric capacitor RCxx is performed simultaneously with the data writing to the ferroelectric capacitor Cxx.

このようにして、時刻t1〜t5において、実施例3と同様の動作をさせることで、リファレンス用強誘電体キャパシタRCxxのデータの書き換え(“1”→“0”→“1”)を強誘電体キャパシタCxxと同時に実行出来る。即ち、リファレンス用強誘電体キャパシタRCxxのファティーグ試験を強誘電体キャパシタCxxと同時に行うことが出来る。   In this way, at time t1 to t5, by performing the same operation as in the third embodiment, rewriting of data of the reference ferroelectric capacitor RCxx (“1” → “0” → “1”) is made ferroelectric. Can be executed simultaneously with body capacitor Cxx. That is, the fatigue test of the reference ferroelectric capacitor RCxx can be performed simultaneously with the ferroelectric capacitor Cxx.

(実施例4の効果)
本実施例4では、実施例1とほぼ同様の効果があり、更に、ファティーグ試験の際、センスアンプSA(SA0,SA1,…)を不活性にし、全てのリファレンスワード線rwlと、全てのワード線wlを立ち上げておき、リファレンス電位Vrefをビット線bl及び相補ビット線blbに接続し、全てのプレート線plとリファレンス電位Vrefを交互に立ち上げ/立ち下げを行うことで、リファレンス用強誘電体キャパシタRCxxを含む、全ての強誘電体キャパシタCxxのファティーグ試験を同時に行え、ファティーグ試験時間を短縮することが出来る。
(Effect of Example 4)
The fourth embodiment has substantially the same effect as the first embodiment. Further, in the fat test, the sense amplifiers SA (SA0, SA1,...) Are inactivated, all the reference word lines rwl, and all the words. The line wl is raised, the reference potential Vref is connected to the bit line bl and the complementary bit line blb, and all the plate lines pl and the reference potential Vref are alternately raised / falled to make the reference ferroelectric The fatigue test of all the ferroelectric capacitors Cxx including the body capacitor RCxx can be performed simultaneously, and the fatigue test time can be shortened.

(実施例5の構成)
図9は、本発明の実施例5を示す不揮発性半導体記憶装置である1T1C型強誘電体メモリの構成図であり、実施例2を示す図3中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
(Configuration of Example 5)
FIG. 9 is a block diagram of a 1T1C type ferroelectric memory which is a nonvolatile semiconductor memory device showing Embodiment 5 of the present invention. Elements common to those in FIG. Is attached.

本実施例5の1T1C型強誘電体メモリでは、実施例2のVref発生回路20−0,20−1,…、リファレンスワード線ドライバ51、リファレンスプレート線ドライバ61、リファレンスセル書き込み回路62、及びリファレンスセル制御回路63を省略している。更に、実施例2の基準電位であるリファレンス電位Vrefに代えて、第1、第2のパッド及びこれに接続された第1、第2の電源線を介してチップ外部から供給される第1、第2の基準電位(例えば、相補的なリファレンス電位)Vrefbl,Vrefblbを入力し、新たに、隣接する2本のプレート線pl0及びpl1、pl2及びpl3、…を接続するイコライズ用トランジスタPET01,PET23,…を設けている。   In the 1T1C type ferroelectric memory of the fifth embodiment, the Vref generation circuits 20-0, 20-1,..., The reference word line driver 51, the reference plate line driver 61, the reference cell write circuit 62, and the reference of the second embodiment. The cell control circuit 63 is omitted. Furthermore, instead of the reference potential Vref which is the reference potential in the second embodiment, the first and second pads supplied from the outside of the chip via the first and second pads and the first and second power lines connected thereto are provided. Second reference potentials (for example, complementary reference potentials) Vrefbl and Vrefblb are inputted, and equalizing transistors PET01, PET23, which newly connect two adjacent plate lines pl0 and pl1, pl2 and pl3,. … Is provided.

各イコライズ用トランジスタPET01,PET23,…は、例えば、プレート線イコライズ信号pleqによりオン/オフ動作するNMOSにより構成されている。各Vref制御回路30−0,30−1,…において、内部のトランスファゲートCT00,CT01,…は、各ビット線bl0,bl1,…をリファレンス電位Vrefblに接続し、内部のトランスファゲートCT10,CT11,…は、各相補ビット線blb0,blb1,…をリファレンス電位Vrefblbに接続する機能を有している。その他の構成は、実施例2と同様である。   Each of the equalizing transistors PET01, PET23,... Is configured by, for example, an NMOS that is turned on / off by a plate line equalize signal pleq. In each Vref control circuit 30-0, 30-1, ..., the internal transfer gates CT00, CT01, ... connect the bit lines bl0, bl1, ... to the reference potential Vrefbl, and the internal transfer gates CT10, CT11, ... Have a function of connecting the complementary bit lines blb0, blb1,... To the reference potential Vrefblb. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

(実施例5のファティーグ試験の動作)
図10は、図9の強誘電体メモリにおけるファティーグ試験時の動作波形、ビット線bl(bl0,bl1,…)に接続される強誘電体キャパシタCx0(C00,C10,…),Cx2(C02,C12,…),…、及び相補ビット線blb(blb0,blb1,…)に接続される強誘電体キャパシタCx1(C01,C11,…),Cx3(C03,C13,…),…のヒステリシス曲線を示す図であり、横軸は時刻、縦軸は電位である。なお、ヒステリシス曲線中の矢印は、分極量の移動方向を示している。
(Operation of Fate Test of Example 5)
FIG. 10 shows operation waveforms at the time of a fatigue test in the ferroelectric memory of FIG. 9, ferroelectric capacitors Cx0 (C00, C10,...), Cx2 (C02, C2 connected to bit lines bl (bl0, bl1,...). ... and hysteresis curves of ferroelectric capacitors Cx1 (C01, C11, ...), Cx3 (C03, C13, ...), ... connected to the complementary bit lines blb (blb0, blb1, ...) The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents potential. In addition, the arrow in a hysteresis curve has shown the moving direction of the polarization amount.

ファティーグ試験の際、制御信号vrefbl,vrefblbは“H”、制御信号xvrefbl,xvrefblbは“L”であるので、全てのトランスファゲートCT00,CT01,…はオン状態となり、ビット線blとリファレンス電位Vrefbl、及び相補ビット線blbとリファレンス電位Vrefblbが常に接続されている。   During the fatigue test, since the control signals vrefbl and vrefblb are “H” and the control signals xvrefbl and xvrefblb are “L”, all the transfer gates CT00, CT01,... Are turned on, and the bit line bl and the reference potential Vrefbl, The complementary bit line blb and the reference potential Vrefblb are always connected.

時刻t0で、プレート線pl0,pl2,…は“H”、プレート線pl1,pl3,…は“L”、リファレンス電位Vrefblは“L”、リファレンス電位Vrefblbは“H”であるので、強誘電体キャパシタCx0,Cx2,…には“0”が、強誘電体キャパシタCx1,Cx3,…には“1”が書き込まれている。   At time t0, the plate lines pl0, pl2,... Are "H", the plate lines pl1, pl3, ... are "L", the reference potential Vrefbl is "L", and the reference potential Vrefblb is "H". “0” is written in the capacitors Cx0, Cx2,..., And “1” is written in the ferroelectric capacitors Cx1, Cx3,.

時刻t1で、リファレンス電位Vrefbl,Vrefblb及びプレート線plの電位を反転させる。プレート線plには複数の強誘電体キャパシタCx0,Cx1,Cx2,Cx3,…が繋がっていて容量が大きいために、立ち上がり/立ち下り時間が遅くなる。そこで、プレート線イコライズ信号bleqに1ショットパルスを入力して、プレート線pl0とpl1、pl2とpl3、…の間でチャージリサイクルを実行させることにより、プレート線plの反転時間を短縮させることが出来る。これらの動作をさせることにより、時刻t1で、強誘電体キャパシタCx0,Cx2,…には“1”が、強誘電体キャパシタCx1,Cx3,…には“0”が書き込まれている。   At time t1, the reference potentials Vrefbl and Vrefblb and the plate line pl are inverted. Since the plurality of ferroelectric capacitors Cx0, Cx1, Cx2, Cx3,... Are connected to the plate line pl and the capacitance is large, the rise / fall time is delayed. Therefore, the inversion time of the plate line pl can be shortened by inputting a one-shot pulse to the plate line equalize signal bleq and executing charge recycling between the plate lines pl0 and pl1, pl2 and pl3,. . By performing these operations, “1” is written in the ferroelectric capacitors Cx0, Cx2,..., And “0” is written in the ferroelectric capacitors Cx1, Cx3,.

時刻t2では、リファレンス電位Vrefbl,Vrefblb及びプレート線plの電位を反転させることにより、強誘電体キャパシタCx0,Cx1,Cx2,Cx3,…に逆データを書き込む。これらを繰り返すことによりファティーグ試験を実行する。   At time t2, reverse data is written to the ferroelectric capacitors Cx0, Cx1, Cx2, Cx3,... By inverting the reference potentials Vrefbl and Vrefblb and the potential of the plate line pl. The fatigue test is performed by repeating these steps.

(実施例5の効果)
本実施例5では、実施例1とほぼ同様の効果があり、更に、ビット線blと相補ビット線blbに繋がるリファレンス電位Vrefをリファレンス電位VrefblとVrefblbに分離させ、ファティーグ試験での強誘電体キャパシタCx0,Cx1,Cx2,Cx3,…のデータを書き換える際、分離させたリファレンス電位VrefblとVrefblbを交互に立ち上げ、隣接するプレート線pl0とpl1、pl2とpl3、…を交互に立ち上げる際に、プレート線間でチャージリサイクルを行うことで、プレート線plの立ち上がり/立ち下り時間を高速化し、ファティーグ試験時間の短縮を図ることが出来る。
(Effect of Example 5)
The fifth embodiment has substantially the same effect as the first embodiment. Further, the reference potential Vref connected to the bit line bl and the complementary bit line blb is separated into the reference potential Vrefbl and Vrefblb, and the ferroelectric capacitor in the fatigue test is obtained. When rewriting the data of Cx0, Cx1, Cx2, Cx3, ..., the separated reference potentials Vrefbl and Vrefblb are alternately raised, and when adjacent plate lines pl0 and pl1, pl2 and pl3, ... are alternately raised, By performing charge recycling between the plate lines, the rise / fall time of the plate line pl can be increased, and the fatigue test time can be shortened.

なお、本発明は、実施例1〜5に限定されず、例えば、アレイブロックABを、他のトランジスタを用いて構成したり、或いは、図示以外の回路構成に変更しても良い。   In addition, this invention is not limited to Examples 1-5, For example, you may comprise the array block AB using another transistor, or you may change into circuit structures other than illustration.

本発明の実施例1を示す2T2C型強誘電体メモリの構成図である。1 is a configuration diagram of a 2T2C type ferroelectric memory showing Embodiment 1 of the present invention. FIG. 図1の動作波形及びヒステリシス曲線図である。It is the operation | movement waveform and hysteresis curve figure of FIG. 本発明の実施例2を示す1T1C型強誘電体メモリの構成図である。It is a block diagram of the 1T1C type ferroelectric memory which shows Example 2 of this invention. 図3の動作波形及びヒステリシス曲線図である。FIG. 4 is an operation waveform and hysteresis curve diagram of FIG. 3. 本発明の実施例3を示す2T2C型強誘電体メモリの構成図である。It is a block diagram of 2T2C type ferroelectric memory which shows Example 3 of this invention. 図5の動作波形及びヒステリシス曲線図である。FIG. 6 is an operation waveform and hysteresis curve diagram of FIG. 5. 本発明の実施例4を示す1T1C型強誘電体メモリの構成図である。It is a block diagram of the 1T1C type ferroelectric memory which shows Example 4 of this invention. 図7の動作波形及びヒステリシス曲線図である。FIG. 8 is an operation waveform and hysteresis curve diagram of FIG. 7. 本発明の実施例5を示す1T1C型強誘電体メモリの構成図である。It is a block diagram of the 1T1C type ferroelectric memory which shows Example 5 of this invention. 図9の動作波形及びヒステリシス曲線図である。FIG. 10 is an operation waveform and hysteresis curve diagram of FIG. 9. 強誘電体メモリのヒステリシス特性図である。It is a hysteresis characteristic view of a ferroelectric memory. 従来の2T2C型強誘電体メモリの主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the conventional 2T2C type ferroelectric memory. 図12の書き換え動作波形図である。FIG. 13 is a rewrite operation waveform diagram of FIG. 12. 従来の1T1C型強誘電体メモリの主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the conventional 1T1C type ferroelectric memory. 図14の書き換え動作波形図である。FIG. 15 is a rewrite operation waveform diagram of FIG. 14. 従来の強誘電体キャパシタにおける電位V0,V1の分布図である。FIG. 6 is a distribution diagram of potentials V0 and V1 in a conventional ferroelectric capacitor. 従来の強誘電体メモリのVref印加試験を行うための回路構成図である。It is a circuit block diagram for performing the Vref application test of the conventional ferroelectric memory. 図17の強誘電体メモリにおけるVref印加試験の動作波形図である。FIG. 18 is an operation waveform diagram of a Vref application test in the ferroelectric memory of FIG. 17. 従来のファティーグ試験の原理図である。It is a principle diagram of a conventional fatigue test. 従来の強誘電体メモリにおけるファティーグ試験を行うための回路構成図である。It is a circuit block diagram for performing a fatigue test in a conventional ferroelectric memory.

符号の説明Explanation of symbols

AB アレイブロック
MC00,MC01,・・・ メモリセル
SA0,SA1,・・・ センスアンプ
20−0,20−1 Vref発生回路
30−0,30−1 Vref制御回路
50 ワード線ドライバ
51 リファレンスワード線ドライバ
60 プレート線ドライバ
61 リファレンスプレート線ドライバ
62 リファレンスセル書き込み回路
63 リファレンスセル制御回路
70 SAコントロール回路
80−0,80−1 Vrefコントロール回路
AB array block
MC00, MC01, ... Memory cells
SA0, SA1,... Sense amplifiers 20-0, 20-1 Vref generation circuit 30-0, 30-1 Vref control circuit 50 Word line driver 51 Reference word line driver 60 Plate line driver 61 Reference plate line driver 62 Reference cell Write circuit 63 Reference cell control circuit 70 SA control circuit 80-0, 80-1 Vref control circuit

Claims (18)

ワード線の電位によりオン/オフ動作する選択トランジスタ、及び強誘電体キャパシタを有し、前記選択トランジスタ及び前記強誘電体キャパシタがビット線とプレート線との間に直列に接続されたメモリセルと、
オン/オフ動作して、パッドを介して外部から供給される基準電位の電源線と前記ビット線とを接続/遮断するスイッチと、
を有することを特徴とする半導体記憶装置。
A selection transistor that is turned on / off by a potential of a word line, and a ferroelectric capacitor, wherein the selection transistor and the ferroelectric capacitor are connected in series between a bit line and a plate line;
A switch that performs on / off operation, and connects / disconnects the power line of the reference potential supplied from the outside through the pad and the bit line;
A semiconductor memory device comprising:
ワード線の電位によりオン/オフ動作する第1及び第2の選択トランジスタ、及び第1及び第2の強誘電体キャパシタを有し、前記第1の選択トランジスタ及び前記第1の強誘電体キャパシタが、相補的な第1及び第2のビット線の内の前記第1のビット線とプレート線との間に直列に接続され、前記第2の選択トランジスタ及び前記第2の強誘電体キャパシタが、前記第2のビット線と前記プレート線との間に直列に接続されたメモリセルと、
前記第1及び第2のビット線間の電位差を増幅するセンスアンプと、
オン/オフ動作して、パッドを介して外部から供給される基準電位の電源線と前記第1のビット線とを接続/遮断する第1のスイッチと、
オン/オフ動作して、前記電源線と前記第2のビット線とを接続/遮断する第2のスイッチと、
を有することを特徴とする半導体記憶装置。
First and second selection transistors that are turned on / off by a potential of a word line, and first and second ferroelectric capacitors, wherein the first selection transistor and the first ferroelectric capacitor are , Of the complementary first and second bit lines, connected in series between the first bit line and the plate line, and the second selection transistor and the second ferroelectric capacitor are: A memory cell connected in series between the second bit line and the plate line;
A sense amplifier for amplifying a potential difference between the first and second bit lines;
A first switch that performs an on / off operation to connect / cut off a power supply line of a reference potential supplied from the outside via a pad and the first bit line;
A second switch that is turned on / off to connect / cut off the power supply line and the second bit line;
A semiconductor memory device comprising:
第1のワード線の電位によりオン/オフ動作する第1の選択トランジスタ、及び第1の強誘電体キャパシタを有し、前記第1の選択トランジスタ及び前記第1の強誘電体キャパシタが、相補的な第1及び第2のビット線の内の前記第1のビット線と第1のプレート線との間に直列に接続された第1のメモリセルと、
第2のワード線の電位によりオン/オフ動作する第2の選択トランジスタ、及び第2の強誘電体キャパシタを有し、前記第2の選択トランジスタ及び前記第2の強誘電体キャパシタが、前記第2のビット線と第2のプレート線との間に直列に接続された第2のメモリセルと、
前記第1及び第2のビット線間の電位差を増幅するセンスアンプと、
オン/オフ動作して、パッドを介して外部から供給される基準電位の電源線と前記第1のビット線とを接続/遮断する第1のスイッチと、
オン/オフ動作して、前記電源線と前記第2のビット線とを接続/遮断する第2のスイッチと、
を有することを特徴とする半導体記憶装置。
A first select transistor that is turned on / off by a potential of a first word line; and a first ferroelectric capacitor, wherein the first select transistor and the first ferroelectric capacitor are complementary to each other. A first memory cell connected in series between the first bit line and the first plate line of the first and second bit lines;
A second select transistor that performs an on / off operation according to a potential of a second word line; and a second ferroelectric capacitor, wherein the second select transistor and the second ferroelectric capacitor include the second select transistor and the second ferroelectric capacitor. A second memory cell connected in series between the two bit lines and the second plate line;
A sense amplifier for amplifying a potential difference between the first and second bit lines;
A first switch that performs an on / off operation to connect / cut off a power supply line of a reference potential supplied from the outside via a pad and the first bit line;
A second switch that is turned on / off to connect / cut off the power supply line and the second bit line;
A semiconductor memory device comprising:
基準電位印加試験信号及びファティーグ試験信号に基づき、前記スイッチをオン/オフ制御する基準電位コントロール回路を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。   4. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a reference potential control circuit that controls on / off of the switch based on a reference potential application test signal and a fatigue test signal. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体記憶装置を用いて、
基準電位印加試験時には、前記スイッチをオン状態にして前記基準電位を前記ビット線に印加し、
ファティーグ試験時には、前記スイッチをオン状態にすると共に前記プレート線を活性化して、前記強誘電体キャパシタに対してデータを書き替えることを特徴とする半導体記憶装置の試験方法。
Using the semiconductor memory device according to any one of claims 1 to 4,
During a reference potential application test, the switch is turned on and the reference potential is applied to the bit line,
A testing method for a semiconductor memory device, wherein, during a fatigue test, the switch is turned on and the plate line is activated to rewrite data in the ferroelectric capacitor.
請求項2記載の半導体記憶装置を用いて、
ファティーグ試験の際、前記基準電位を接地電位に設定し、データ“0”を書き込む側の前記第1又は第2のスイッチをオン状態にした後、前記センスアンプを活性化して前記第1及び第2のビット線間の電位差を増幅し、前記第1及び第2の強誘電体キャパシタにデータを書き込むことを特徴とする半導体記憶装置の試験方法。
Using the semiconductor memory device according to claim 2,
In the fatigue test, the reference potential is set to the ground potential, the first or second switch on the side where data “0” is written is turned on, and the sense amplifier is activated to activate the first and second switches. A test method for a semiconductor memory device, comprising: amplifying a potential difference between two bit lines and writing data to the first and second ferroelectric capacitors.
ワード線の電位によりオン/オフ動作する選択トランジスタ、及び強誘電体キャパシタを有し、前記選択トランジスタ及び前記強誘電体キャパシタがビット線とプレート線との間に直列に接続されたメモリセルと、
リファレンス用ワード線の電位によりオン/オフ動作するリファレンス用選択トランジスタ、及びリファレンス用強誘電体キャパシタを有し、前記リファレンス用選択トランジスタ及び前記リファレンス用強誘電体キャパシタが前記ビット線とリファレンス用プレート線との間に直列に接続されたリファレンス用メモリセルと、
オン/オフ動作して、パッドを介して外部から供給される基準電位の電源線と前記ビット線とを接続/遮断するスイッチと、
を有することを特徴とする半導体記憶装置。
A selection transistor that is turned on / off by a potential of a word line, and a ferroelectric capacitor, wherein the selection transistor and the ferroelectric capacitor are connected in series between a bit line and a plate line;
A reference selection transistor that is turned on / off by a potential of a reference word line; and a reference ferroelectric capacitor, wherein the reference selection transistor and the reference ferroelectric capacitor are the bit line and the reference plate line. A reference memory cell connected in series between
A switch that performs on / off operation, and connects / disconnects the power line of the reference potential supplied from the outside through the pad and the bit line;
A semiconductor memory device comprising:
第1のワード線の電位によりオン/オフ動作する第1の選択トランジスタ、及び第1の強誘電体キャパシタを有し、前記第1の選択トランジスタ及び前記第1の強誘電体キャパシタが、相補的な第1及び第2のビット線の内の前記第1のビット線と第1のプレート線との間に直列に接続された第1のメモリセルと、
第2のワード線の電位によりオン/オフ動作する第2の選択トランジスタ、及び第2の強誘電体キャパシタを有し、前記第2の選択トランジスタ及び前記第2の強誘電体キャパシタが、前記第2のビット線と第2のプレート線との間に直列に接続された第2のメモリセルと、
第1のリファレンス用ワード線の電位によりオン/オフ動作する第1のリファレンス用選択トランジスタ、及び第1のリファレンス用強誘電体キャパシタを有し、前記第1のリファレンス用選択トランジスタ及び前記第1のリファレンス用強誘電体キャパシタが、前記第1のビット線と第1のリファレンス用プレート線との間に直列に接続された第1のリファレンス用メモリセルと、
第2のリファレンス用ワード線の電位によりオン/オフ動作する第2のリファレンス用選択トランジスタ、及び第2のリファレンス用強誘電体キャパシタを有し、前記第2のリファレンス用選択トランジスタ及び前記第2のリファレンス用強誘電体キャパシタが、前記第2のビット線と第2のリファレンス用プレート線との間に直列に接続された第2のリファレンス用メモリセルと、
前記第1及び第2のビット線間の電位差を増幅するセンスアンプと、
オン/オフ動作して、パッドを介して外部から供給される基準電位の電源線と前記第1のビット線とを接続/遮断する第1のスイッチと、
オン/オフ動作して、前記電源線と前記第2のビット線とを接続/遮断する第2のスイッチと、
を有することを特徴とする半導体記憶装置。
A first select transistor that is turned on / off by a potential of a first word line; and a first ferroelectric capacitor, wherein the first select transistor and the first ferroelectric capacitor are complementary to each other. A first memory cell connected in series between the first bit line and the first plate line of the first and second bit lines;
A second select transistor that performs an on / off operation according to a potential of a second word line; and a second ferroelectric capacitor, wherein the second select transistor and the second ferroelectric capacitor include the second select transistor and the second ferroelectric capacitor. A second memory cell connected in series between the two bit lines and the second plate line;
A first reference selection transistor that is turned on / off by a potential of a first reference word line; and a first reference ferroelectric capacitor, the first reference selection transistor and the first reference selection transistor; A first reference memory cell in which a reference ferroelectric capacitor is connected in series between the first bit line and the first reference plate line;
A second reference selection transistor that is turned on / off by the potential of the second reference word line; and a second reference ferroelectric capacitor, wherein the second reference selection transistor and the second reference selection transistor A second reference memory cell in which a reference ferroelectric capacitor is connected in series between the second bit line and a second reference plate line;
A sense amplifier for amplifying a potential difference between the first and second bit lines;
A first switch that performs an on / off operation to connect / cut off a power supply line of a reference potential supplied from the outside via a pad and the first bit line;
A second switch that is turned on / off to connect / cut off the power supply line and the second bit line;
A semiconductor memory device comprising:
ファティーグ試験信号により、前記リファレンス用ワード線を、前記ワード線と同じタイミングで駆動させるリファレンス用ワード線ドライバを設けたことを特徴とする請求項7又は8記載の半導体記憶装置。   9. The semiconductor memory device according to claim 7, further comprising a reference word line driver that drives the reference word line at the same timing as the word line by a fatigue test signal. ファティーグ試験信号により、前記リファレンス用プレート線を、前記プレート線と同じタイミングで駆動させるリファレンス用プレート線ドライバを設けたことを特徴とする請求項7又は8記載の半導体記憶装置。   9. The semiconductor memory device according to claim 7, further comprising a reference plate line driver that drives the reference plate line at the same timing as the plate line by a fatigue test signal. 前記リファレンス用強誘電体キャパシタに対してデータの書き込みを制御するリファレンスセルライトコントロール回路と、
ファティーグ試験信号により、前記リファレンスセルライトコントロール回路を不活性化するリファレンスセル書き込み回路と、
を設けたことを特徴とする請求項7又は8記載の半導体記憶装置。
A reference cell write control circuit for controlling writing of data to the reference ferroelectric capacitor;
A reference cell write circuit that inactivates the reference cell write control circuit by a fatigue test signal;
The semiconductor memory device according to claim 7, wherein the semiconductor memory device is provided.
請求項7〜11のいずれか1項に記載の半導体記憶装置を用いて、
ファティーグ試験の際、前記スイッチをオン状態にすると共に前記プレート線及び前記リファレンス用プレート線を活性化して、前記強誘電体キャパシタ及び前記リファレンス用強誘電体キャパシタに対して同時にデータを書き替えることを特徴とする半導体記憶装置の試験方法。
Using the semiconductor memory device according to any one of claims 7 to 11,
During the fatigue test, the switch is turned on and the plate line and the reference plate line are activated to simultaneously rewrite the data on the ferroelectric capacitor and the reference ferroelectric capacitor. A test method for a semiconductor memory device.
請求項2又は3記載の半導体記憶装置を用いて、
ファティーグ試験の際、前記センスアンプを非活性化し、前記電源線の電位と前記プレート線の電位により、前記強誘電体キャパシタへのデータの書き込みを行うことを特徴とする半導体記憶装置の試験方法。
Using the semiconductor memory device according to claim 2 or 3,
A testing method of a semiconductor memory device, wherein, during a fatigue test, the sense amplifier is deactivated, and data is written to the ferroelectric capacitor by the potential of the power supply line and the potential of the plate line.
全ての前記プレート線と前記電源線により、複数の前記強誘電体キャパシタに対するファティーグ試験を行うことを特徴とする請求項13記載の半導体記憶装置の試験方法。   14. The semiconductor memory device testing method according to claim 13, wherein a fatigue test is performed on the plurality of ferroelectric capacitors by using all the plate lines and the power supply lines. 請求項8記載の半導体記憶装置を用いて、
ファティーグ試験の際、前記センスアンプを非活性化し、前記電源線の電位と前記リファレンス用プレート線の電位により、前記リファレンス用強誘電体キャパシタへのデータの書き込みを行うことを特徴とする半導体記憶装置の試験方法。
Using the semiconductor memory device according to claim 8,
A semiconductor memory device, wherein the sense amplifier is deactivated during a fatigue test, and data is written to the reference ferroelectric capacitor by the potential of the power supply line and the potential of the reference plate line Test method.
前記電源線は、第1のパッドを介して外部から供給される第1の基準電位の第1の電源線と、第2のパッドを介して外部から供給される第2の基準電位の第2の電源線とにより構成され、前記第1の電源線が前記第1のスイッチに接続され、前記第2の電源線が前記第2のスイッチに接続されていることを特徴とする請求項3記載の半導体記憶装置。   The power supply line includes a first power supply line having a first reference potential supplied from the outside through a first pad and a second power supply having a second reference potential supplied from the outside through a second pad. 4. The power supply line according to claim 3, wherein the first power supply line is connected to the first switch, and the second power supply line is connected to the second switch. Semiconductor memory device. 請求項16記載の半導体記憶装置を用いて、
前記第1のスイッチに接続される前記第1のビット線に繋がる前記第1の強誘電体キャパシタと、前記第2のスイッチに接続される前記第2のビット線に繋がる前記第2の強誘電体キャパシタとに、交互にデータ“0”と“1”を書き込むことを特徴とする半導体記憶装置の試験方法。
A semiconductor memory device according to claim 16,
The first ferroelectric capacitor connected to the first bit line connected to the first switch, and the second ferroelectric connected to the second bit line connected to the second switch. A test method for a semiconductor memory device, wherein data “0” and “1” are alternately written in a body capacitor.
請求項16記載の半導体記憶装置を用いて、
隣接する前記第1及び第2のプレート線間にチャージリサイクル用トランジスタを接続し、
前記第1及び第2のプレート線を交互に立ち上げる際に、チャージリサイクルを利用して前記第1及び第2のプレート線の立ち上げ、立ち下げを行うことを特徴とする半導体記憶装置の試験方法。
A semiconductor memory device according to claim 16,
A charge recycling transistor is connected between the adjacent first and second plate lines;
A test of a semiconductor memory device characterized in that when the first and second plate lines are alternately raised, the first and second plate lines are raised and lowered using charge recycling. Method.
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