JP2008177389A - Semiconductor wafer, ferroelectric storage device, electronic apparatus, and method of testing ferroelectric storage device - Google Patents

Semiconductor wafer, ferroelectric storage device, electronic apparatus, and method of testing ferroelectric storage device Download PDF

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Akito Matsumoto
昭人 松本
Takeshi Kijima
健 木島
Tatsuya Shimoda
達也 下田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce time taken to test reliability in a ferroelectric storage device, to improve the reliability, and to reduce manufacturing costs. <P>SOLUTION: A semiconductor wafer W has: a plurality of semiconductor chips CH; a chip TCH for testing; and wiring L1, L2x, and L2y, each arranged between semiconductor chips, for connecting the chip for testing and the semiconductor chips, wherein the semiconductor chip is configured such that it includes ferroelectric memory cell arrays and a test circuit, and the test circuit is configured such that it is driven by signals applied from the chip for the testing through the wiring. The test circuit is also configured such that it has a plurality of memory cells for redundancy compensation and a memory circuit for storing the results of a fatigue test. When the number of the ferroelectric memory cells determined to be defective exceeds the number of memory cells for redundancy, a failure determination is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハ、強誘電体記憶装置、電子機器および強誘電体記憶装置の試験方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor wafer, a ferroelectric memory device, an electronic apparatus, and a method for testing a ferroelectric memory device.

一般に、半導体記憶装置の信頼性試験には長時間を要する。特に、強誘電体記憶装置は、強誘電体の持つ分極現象を利用してデータを書き込み/読み出しするものであるため、その品質の保証には、分極量についての試験が欠かせない。   In general, a reliability test of a semiconductor memory device takes a long time. In particular, a ferroelectric memory device writes / reads data using the polarization phenomenon of a ferroelectric material, and thus a test on the amount of polarization is indispensable for guaranteeing its quality.

この試験は、ファティーグ(疲労特性)試験と呼ばれ、書き込み又は読み出し動作を所定の回数繰り返すことによって強誘電体にストレスを与え、その後も、正常な動作をするか否かを試験するものである。   This test is called a fatigue (fatigue property) test, in which a ferroelectric is stressed by repeating a write or read operation a predetermined number of times, and thereafter it is tested whether it operates normally. .

しかしながら、強誘電体記憶装置の書き込み(読み出し)回数の保証は、例えば1012回のオーダーであり、1サイクル数百nsのオーダーで動作させても、1ビットあたり数十年単位の時間が必要である。さらに、メガビットクラスの記憶装置において、すべてのビットの疲労試験を行うには、計り知れない時間が必要である。 However, the guarantee of the number of times of writing (reading) of the ferroelectric memory device is, for example, on the order of 10 12 times, and even if it is operated on the order of several hundreds ns per cycle, a time of several decades is required per bit. It is. Further, in a megabit class storage device, it takes an immense amount of time to perform a fatigue test on all bits.

また、かかる信頼性試験は、半導体チップをパッケージした後に行なわれることも多い。よって、信頼性試験で不良と判定される半導体チップまでパッケージされ、製造コストの増加を招いていた。さらに、試験結果のフィードバックにも時間を要するため、例えば、製造プロセスが是正されないまま大量の不良チップを製造してしまう恐れがある。   Further, such a reliability test is often performed after packaging a semiconductor chip. Therefore, even a semiconductor chip determined to be defective in the reliability test is packaged, resulting in an increase in manufacturing cost. Furthermore, since feedback of test results also takes time, for example, a large number of defective chips may be manufactured without correcting the manufacturing process.

そこで、半導体ウエハ状態で試験を行うため、プローブカードを用いて1チップ(または2〜4チップ)毎に試験を行うなどの工夫もなされているが、信頼性試験にかかる時間の低減には限界があった。   Therefore, in order to perform the test in the semiconductor wafer state, a device such as a test for every one chip (or 2 to 4 chips) using a probe card has been devised, but there is a limit to reducing the time required for the reliability test. was there.

なお、信頼性試験にかかる従来技術として、例えば、下記特許文献1〜3に示すものがあり、下記特許文献1には、不揮発性記憶装置のデータ保持特性の改善に関する技術が開示されている。また、下記特許文献2および3には、強誘電体メモリセルの劣化をテストする技術が開示されている。
特開平9−82772号公報 特開2003−249074号公報 特開2003−308700号公報
In addition, as a prior art concerning a reliability test, there exist some which are shown, for example in the following patent documents 1-3, and the following patent document 1 discloses the technique regarding the improvement of the data retention characteristic of a non-volatile memory | storage device. Patent Documents 2 and 3 listed below disclose techniques for testing the deterioration of ferroelectric memory cells.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-82774 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-249074 JP 2003-308700 A

本発明の目的は、信頼性試験にかかる時間を低減できる強誘電体記憶装置およびその試験方法等を提供することにある。また、強誘電体記憶装置の信頼性を向上させることにある。また、強誘電体記憶装置の製造コストを低減することにある。   An object of the present invention is to provide a ferroelectric memory device that can reduce the time required for a reliability test, a test method thereof, and the like. Another object is to improve the reliability of the ferroelectric memory device. Another object is to reduce the manufacturing cost of the ferroelectric memory device.

(1)本発明に係る半導体ウエハは、複数の半導体チップと、試験用チップと、前記試験用チップと半導体チップとを接続し、前記半導体チップ間に配置された配線と、を有し、前記半導体チップは、強誘電体メモリセルアレイと、試験回路とを有し、前記試験回路は、前記試験用チップから前記配線を介して印加される信号によって駆動される。   (1) A semiconductor wafer according to the present invention includes a plurality of semiconductor chips, a test chip, and a wiring that connects the test chip and the semiconductor chip and is disposed between the semiconductor chips. The semiconductor chip has a ferroelectric memory cell array and a test circuit, and the test circuit is driven by a signal applied from the test chip via the wiring.

かかる構成によれば、ウエハ状態で複数の半導体チップを一括して試験することができる。よって、試験(例えば、信頼性試験)にかかる時間を低減できる。   According to such a configuration, a plurality of semiconductor chips can be collectively tested in a wafer state. Therefore, the time required for a test (for example, a reliability test) can be reduced.

例えば、前記試験回路は、全アドレス選択回路を有し、全アドレスを選択し、一括して強誘電体メモリセルに書き込み動作を行う。かかる構成によれば、複数の半導体チップの強誘電体メモリセルアレイの一括書き込みが可能となる。   For example, the test circuit has an all address selection circuit, selects all addresses, and collectively performs a write operation on the ferroelectric memory cells. According to such a configuration, batch writing of the ferroelectric memory cell array of a plurality of semiconductor chips becomes possible.

例えば、前記試験回路は、前記書き込み動作を繰り返し行うことによる疲労試験を行う。かかる構成によれば、ウエハ状態で、複数の半導体チップの疲労試験を一度に行うことができる。   For example, the test circuit performs a fatigue test by repeatedly performing the write operation. According to such a configuration, a fatigue test of a plurality of semiconductor chips can be performed at a time in a wafer state.

例えば、前記試験回路は、前記強誘電体メモリセルを順次読み出すための回路を有する。かかる構成によれば、疲労試験後のメモリセルのデータを順次読み出すことができる。   For example, the test circuit includes a circuit for sequentially reading the ferroelectric memory cells. According to such a configuration, the data of the memory cells after the fatigue test can be read sequentially.

例えば、前記試験回路は、前記疲労試験により不良と判断された強誘電体メモリセル数を数えるカウント回路を有する。かかる構成によれば、不良のメモリセル数を認知することができる。   For example, the test circuit includes a count circuit that counts the number of ferroelectric memory cells determined to be defective by the fatigue test. According to this configuration, the number of defective memory cells can be recognized.

例えば、前記試験回路は、前記疲労試験の結果を記憶する記憶回路を有する。かかる構成によれば、容易に当該半導体チップが不良であるか否かを判定することができる。   For example, the test circuit includes a storage circuit that stores a result of the fatigue test. According to such a configuration, it is possible to easily determine whether or not the semiconductor chip is defective.

例えば、前記試験回路は、複数の冗長救済用のメモリセルおよび前記疲労試験の結果を記憶する記憶回路を有し、前記疲労試験の不良判定は、前記不良と判断された強誘電体メモリセル数が冗長用のメモリセル数を越えた場合になされる。かかる構成によれば、冗長救済を考慮した不良判定を行うことができる。   For example, the test circuit includes a plurality of redundant relief memory cells and a memory circuit that stores the result of the fatigue test, and the failure test of the fatigue test is performed by determining the number of ferroelectric memory cells determined to be defective. Is performed when the number of redundant memory cells is exceeded. According to such a configuration, it is possible to perform defect determination in consideration of redundancy relief.

例えば、前記試験用チップには、TEG(テスト エレメント グループ)が配置されていることを特徴とする。かかる構成によれば、試験用チップを有効利用することができる。   For example, a TEG (test element group) is arranged on the test chip. According to such a configuration, the test chip can be effectively used.

(2)本発明に係る強誘電体記憶装置は、上記半導体ウエハから切り出された半導体チップを有する。かかる構成によれば、試験により良否判定がなされているため、強誘電体記憶装置の信頼性を向上させることができる。また、ウエハ状態で一括して試験を行うことができるため、試験時間を短縮でき、強誘電体記憶装置の製造コストを低減することができる。   (2) A ferroelectric memory device according to the present invention includes a semiconductor chip cut out from the semiconductor wafer. According to such a configuration, the quality of the ferroelectric memory device can be improved because the quality is determined by the test. In addition, since the tests can be performed collectively in the wafer state, the test time can be shortened and the manufacturing cost of the ferroelectric memory device can be reduced.

(3)本発明に係る電子機器は、上記強誘電体記憶装置を有する。かかる構成によれば、電子機器の信頼性を向上させることができる。また、電子機器の製造コストを低減することができる。   (3) An electronic apparatus according to the present invention includes the ferroelectric memory device. With this configuration, the reliability of the electronic device can be improved. In addition, the manufacturing cost of the electronic device can be reduced.

ここで、電子機器とは、本発明に係る強誘電体記憶装置を備えた一定の機能を奏する機器一般をいい、その構成に特に限定はないが、例えば、上記強誘電体記憶装置を備えたコンピュータ装置一般、携帯電話、PHS(Personal Handyphone System)、PDA(Personal Digital Assistant)、電子手帳、IC(integrated circuit)カードなど、記憶装置を必要とするあらゆる装置が含まれる。   Here, the electronic device refers to a general device having a certain function provided with the ferroelectric memory device according to the present invention, and the configuration thereof is not particularly limited. For example, the electronic device includes the ferroelectric memory device. It includes all devices that require a storage device, such as computer devices in general, mobile phones, PHS (Personal Handyphone System), PDA (Personal Digital Assistant), electronic notebook, IC (integrated circuit) card.

(4)本発明に係る強誘電体記憶装置の試験方法は、複数の半導体チップと、試験用チップと、前記試験用チップと半導体チップとを接続し、前記半導体チップ間に配置された配線と、を有する半導体ウエハの、前記半導体チップに形成され、強誘電体メモリセルアレイと、試験回路を有する強誘電体記憶装置の試験方法であって、前記試験用チップから前記配線を介して前記試験回路を駆動することにより複数の半導体チップ中の前記強誘電体メモリセルアレイを一括して試験することを特徴とする。   (4) A method for testing a ferroelectric memory device according to the present invention includes a plurality of semiconductor chips, a test chip, a wiring that connects the test chip and the semiconductor chip, and is disposed between the semiconductor chips. , A ferroelectric memory cell array formed on the semiconductor chip, and a ferroelectric memory device having a test circuit, the test circuit from the test chip via the wiring The ferroelectric memory cell array in a plurality of semiconductor chips is collectively tested by driving the.

かかる方法によれば、ウエハ状態で複数の半導体チップを一括して試験することができる。よって、試験にかかる時間を低減できる。また、ウエハ状態で一括して試験を行うことができるため、試験時間を短縮でき、強誘電体記憶装置の製造コストを低減することができる。   According to this method, a plurality of semiconductor chips can be collectively tested in the wafer state. Therefore, the time required for the test can be reduced. In addition, since the tests can be performed collectively in the wafer state, the test time can be shortened and the manufacturing cost of the ferroelectric memory device can be reduced.

例えば、前記試験回路は、全アドレス選択回路を有し、全アドレスを選択し、一括して強誘電体メモリセルに書き込み動作を行い、さらに、前記書き込み動作を繰り返し行う。かかる方法によれば、複数の半導体チップの強誘電体メモリセルアレイのいわゆる疲労試験を一括して行うことができる。   For example, the test circuit has an all address selection circuit, selects all addresses, collectively performs a write operation on the ferroelectric memory cell, and further performs the write operation repeatedly. According to this method, a so-called fatigue test of the ferroelectric memory cell array of a plurality of semiconductor chips can be performed at once.

例えば、前記試験回路は、前記強誘電体メモリセルを順次読み出すための回路と、前記強誘電体メモリの読み出しデータを所定のデータと比較する回路とを有し、前記強誘電体メモリセルの読み出しデータが所定のデータと異なる場合に不良と判断する。かかる方法によれば、強誘電体メモリセルの良否の判定を容易に行うことができる。   For example, the test circuit includes a circuit for sequentially reading the ferroelectric memory cells, and a circuit for comparing read data of the ferroelectric memory with predetermined data, and reading the ferroelectric memory cells. If the data is different from the predetermined data, it is determined as defective. According to this method, the quality of the ferroelectric memory cell can be easily determined.

例えば、前記試験回路は、カウント回路を有し、不良と判断された強誘電体メモリセル数を数えることを特徴とする。かかる方法によれば、不良のメモリセル数を認知することができる。   For example, the test circuit includes a count circuit, and counts the number of ferroelectric memory cells determined to be defective. According to this method, the number of defective memory cells can be recognized.

例えば、前記強誘電体メモリセルアレイは、複数の冗長救済用のメモリセルを有し、前記試験回路は、前記疲労試験の結果を記憶する記憶回路を有し、前記不良と判断された強誘電体メモリセル数が冗長用のメモリセル数を越えた場合に、前記記憶回路に所定のデータを記憶する。かかる構成によれば、冗長救済を考慮した不良判定を行うことができる。また、記憶回路のデータを見ることにより、容易に当該半導体チップが不良であるか否かを判定することができる。   For example, the ferroelectric memory cell array has a plurality of redundant relief memory cells, the test circuit has a memory circuit for storing the results of the fatigue test, and is determined to be defective. When the number of memory cells exceeds the number of redundant memory cells, predetermined data is stored in the storage circuit. According to such a configuration, it is possible to perform defect determination in consideration of redundancy relief. Further, by looking at data in the memory circuit, it can be easily determined whether or not the semiconductor chip is defective.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同一の機能を有するものには同一もしくは関連の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
(記憶装置構成)
図1は、本実施の形態の強誘電体記憶装置(半導体ウエハ)の構成を示す平面図である。図示するように、半導体ウエハWには、複数の半導体チップCHが形成されている。ここで、半導体ウエハWの略中心部には、試験用チップTCHが設けられている。また、複数の半導体チップCHには、強誘電体記憶装置が形成される。この強誘電体記憶装置は、メモリセルアレイと、周辺回路部とを有する。メモリセルアレイは、アレイ状に配置された複数のメモリセルMCよりなり、各メモリセルは、ワード線WLおよびビット線BLの交点に配置される(図9参照)。また、周辺回路としては、例えば、ワード線制御部、プレート線制御部、ビット線制御部等、メモリセルの駆動(読み出し/書き込み)に必要な回路の他、追って詳細に説明する信頼性試験のための試験回路が配置される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same or related code | symbol is attached | subjected to what has the same function, and the repeated description is abbreviate | omitted.
(Storage device configuration)
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a ferroelectric memory device (semiconductor wafer) according to the present embodiment. As shown in the drawing, a plurality of semiconductor chips CH are formed on the semiconductor wafer W. Here, a test chip TCH is provided at a substantially central portion of the semiconductor wafer W. In addition, a ferroelectric memory device is formed on the plurality of semiconductor chips CH. This ferroelectric memory device has a memory cell array and a peripheral circuit section. The memory cell array is composed of a plurality of memory cells MC arranged in an array, and each memory cell is arranged at the intersection of the word line WL and the bit line BL (see FIG. 9). In addition, as the peripheral circuit, for example, a word line control unit, a plate line control unit, a bit line control unit, etc., a circuit necessary for driving (reading / writing) a memory cell, as well as a reliability test described in detail later. A test circuit is arranged.

複数の半導体チップCHと、試験用チップTCHとは、スクライブ領域(スクライブライン、半導体チップ間領域)SAに形成された配線(幹線)L2x、L2yおよび配線(支線)L1を介して接続されている。   The plurality of semiconductor chips CH and the test chip TCH are connected via wirings (trunk lines) L2x and L2y and wirings (branch lines) L1 formed in a scribe region (scribe line, region between semiconductor chips) SA. .

具体的には、配線L2xが、半導体チップCH間をx方向に延在している。また、配線L2yが、半導体チップ間をy方向に延在している。また、配線L2xと各半導体チップCHとは、y方向に延在する配線L1で接続されている。ここでは、半導体チップCHの所定の領域に対して配線L1が接続されている。図1においては、各半導体チップのx方向に延在する上側の辺に向かって配線L1が接続されている。このように、配線することで、試験回路のレイアウトが各半導体チップにおいて同じとなり、製造し易くなる。なお、配線L1、L2x、L2yの本数やそのレイアウトは、適宜変更可能である。また、これらの配線は、1本である必要はなく、後述するように複数本でもよい。なお、図示していないが、配線L2xとL2yもコンタクトホールを介して接続されている。このように、配線L1、L2x、L2yは、2層以上で構成されている。また、これらの配線はウエハプロセスにおいて、スパッタ法やメッキ法などを用いて形成される。   Specifically, the wiring L2x extends between the semiconductor chips CH in the x direction. Further, the wiring L2y extends between the semiconductor chips in the y direction. Further, the wiring L2x and each semiconductor chip CH are connected by a wiring L1 extending in the y direction. Here, the wiring L1 is connected to a predetermined region of the semiconductor chip CH. In FIG. 1, a wiring L1 is connected toward the upper side extending in the x direction of each semiconductor chip. By wiring in this way, the layout of the test circuit is the same in each semiconductor chip, and it is easy to manufacture. Note that the number of wirings L1, L2x, and L2y and the layout thereof can be changed as appropriate. Also, the number of these wirings is not necessarily one, and may be a plurality as described later. Although not shown, the wirings L2x and L2y are also connected via contact holes. Thus, the wirings L1, L2x, and L2y are composed of two or more layers. Further, these wirings are formed by using a sputtering method, a plating method, or the like in a wafer process.

図2に、半導体ウエハWのスクライブ領域SAの部分拡大図を示す。図示するように、4本の配線L2xa〜L2xdがx方向に延在し、半導体チップCHのパッドPa〜PdとコンタクトホールC1a〜C1dを介して配線L1a〜L1dによって接続されている。より具体的には、試験用チップTCHのパッド(図示せず)に、プローブカードのプローブ(針)を当接し、配線L1a〜L1d、L2x、L2yを介してパッドPa〜Pdに必要な信号(電位)を印加する。   FIG. 2 shows a partially enlarged view of the scribe area SA of the semiconductor wafer W. As shown in the figure, four wirings L2xa to L2xd extend in the x direction and are connected to the pads Pa to Pd of the semiconductor chip CH by the wirings L1a to L1d via the contact holes C1a to C1d. More specifically, a probe (needle) of a probe card is brought into contact with a pad (not shown) of the test chip TCH, and signals necessary for the pads Pa to Pd via the wirings L1a to L1d, L2x, and L2y ( Potential).

このように、本実施の形態においては、半導体チップCHに、信頼性試験に必要な信号分のパッドおよび試験回路を設け、試験用チップTCHに形成された制御回路によりスクライブ領域SAに形成された配線L1、L2x、L2yを介して上記パッドPa〜Pdに電位を印加することができる。即ち、複数の半導体チップ(強誘電体記憶装置)CHの信頼性試験をウエハ状態で一括して行うことができる。   As described above, in the present embodiment, pads and test circuits for signals necessary for the reliability test are provided on the semiconductor chip CH, and the semiconductor chip CH is formed in the scribe area SA by the control circuit formed on the test chip TCH. A potential can be applied to the pads Pa to Pd through the wirings L1, L2x, and L2y. In other words, the reliability test of a plurality of semiconductor chips (ferroelectric memory devices) CH can be collectively performed in a wafer state.

また、ウエハの略中心部に試験用チップTCHを設けたので、かかる領域に、大駆動に絶え得る制御回路を設けることができ、複数の半導体チップCHの信頼性試験を効率的に行うことができる。   In addition, since the test chip TCH is provided in the substantially central portion of the wafer, a control circuit that can withstand large driving can be provided in such a region, and the reliability test of a plurality of semiconductor chips CH can be performed efficiently. it can.

図3に、本実施の形態の他の強誘電体記憶装置(半導体ウエハ)の構成を示す平面図を示す。図3においては、半導体ウエハW上に試験用チップTCHが複数設けられている。また、試験用チップCHは、1のマスクショット領域MS毎に設けられている。   FIG. 3 is a plan view showing the configuration of another ferroelectric memory device (semiconductor wafer) of the present embodiment. In FIG. 3, a plurality of test chips TCH are provided on a semiconductor wafer W. The test chip CH is provided for each mask shot region MS.

このように、半導体ウエハW中に複数の試験用チップTCHを設けることで、1の試験用チップTCHで制御する半導体チップCHの数が低減できる。よって、半導体ウエハWの大型化やチップサイズの縮小化に伴うウエハ当りのチップ数の増加に対応し得る。また、その製造工程上の異物の付着などにより試験用チップTCHが不良となり、試験が不可能となるリスクを低減することができる。   Thus, by providing a plurality of test chips TCH in the semiconductor wafer W, the number of semiconductor chips CH controlled by one test chip TCH can be reduced. Therefore, it is possible to cope with an increase in the number of chips per wafer accompanying an increase in the size of the semiconductor wafer W or a reduction in the chip size. Further, it is possible to reduce a risk that the test chip TCH becomes defective due to adhesion of foreign matters in the manufacturing process and the test becomes impossible.

さらに、マスクショット領域MS毎に試験用チップTCHを設けることで、製造工程の簡略化を図ることができる。なお、1のマスクショット領域MSに形成される試験用チップTCHで当該マスクショット領域MSに形成される半導体チップCHを試験しても良いし、試験用チップTCHから一定の範囲の半導体チップCHを試験しても良い。また、図3においては、マスクショット領域MSの左下端に試験用チップTCHを設けたが、他の場所(例えば、マスクショット領域MSの略中心部)に配置してもよい。   Furthermore, by providing the test chip TCH for each mask shot region MS, the manufacturing process can be simplified. Note that the test chip TCH formed in one mask shot region MS may be used to test the semiconductor chip CH formed in the mask shot region MS, or a certain range of semiconductor chips CH from the test chip TCH may be tested. You may test. In FIG. 3, the test chip TCH is provided at the lower left corner of the mask shot area MS, but it may be arranged at another location (for example, substantially the center of the mask shot area MS).

このように、本実施の形態によれば、ウエハ状態で複数の半導体チップを一括して試験することができる。よって、試験にかかる時間を低減できる。また、強誘電体記憶装置の製造コストを低減することができる。   Thus, according to the present embodiment, a plurality of semiconductor chips can be collectively tested in the wafer state. Therefore, the time required for the test can be reduced. Further, the manufacturing cost of the ferroelectric memory device can be reduced.

特に、本実施の形態は、信頼性試験の中でも試験時間を要する疲労試験に用いて好適である。また、後述するように、疲労試験に用いられる信号数は限られている。例えば、上記パッドPa〜Pdには、電源電位、接地電位、テストモード切替信号、およびテスト入力信号が印加される。また、テストアドレスインクリメントクロックやテスト回路リセット信号用のパッドや配線を設けてもよい。このように、4〜6本、多くても10本程度の信号線であれば、スクライブ領域を利用して容易に引き回すことが可能である。よって、信号線の本数は10本以下が好適である。
(試験方法)
次いで、図4〜図7を参照しながら強誘電体記憶装置(半導体ウエハ)の疲労試験方法(試験方法)を説明する。
In particular, this embodiment is suitable for use in a fatigue test that requires a test time among reliability tests. Moreover, as will be described later, the number of signals used in the fatigue test is limited. For example, a power supply potential, a ground potential, a test mode switching signal, and a test input signal are applied to the pads Pa to Pd. Further, a pad or wiring for a test address increment clock or a test circuit reset signal may be provided. As described above, if the number of signal lines is 4 to 6, and at most about 10, the signal lines can be easily routed using the scribe area. Therefore, the number of signal lines is preferably 10 or less.
(Test method)
Next, a fatigue test method (test method) for the ferroelectric memory device (semiconductor wafer) will be described with reference to FIGS.

図4は、本実施の形態の強誘電体記憶装置の疲労試験方法を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing a fatigue test method for the ferroelectric memory device according to the present embodiment.

図示するように、試験が開始(Start)S41すると、連続書き込みシーケンスS42が行われる。次いで、正常な試験用チップが有るか否か(試験用チップが動作可能であるか否か)を判断し(S43)、動作している(Yes)場合には、連続読み出しシーケンス(疲労試験)S44を行う。この後、一般試験シーケンス(ウエハ状態で行われる他の試験)S45を行い、終了(End)S46する。なお、試験用チップが動作していない場合(S43:No)には、一般試験シーケンスS45に移行する。   As shown in the figure, when the test is started (Start) S41, a continuous writing sequence S42 is performed. Next, it is determined whether or not there is a normal test chip (whether or not the test chip is operable) (S43). If it is operating (Yes), a continuous reading sequence (fatigue test) is performed. S44 is performed. Thereafter, a general test sequence (another test performed in a wafer state) S45 is performed, and an end (End) S46 is performed. When the test chip is not operating (S43: No), the process proceeds to the general test sequence S45.

図5は、図4の連続書き込みシーケンスを示すフローチャートである。図示するように、試験用チップを選択(S51)し、プローブカードを当接する。この際、プローブ(針)が、試験用チップのパッドに当っているか否かの接続チェックを行い(S52、S53)、接続している場合(Yes)には、書き込みテスト信号をイネーブル(Enable)とし(S54)、アドレス全選択回路をイネーブルとする(S55)。次いで、全アドレスに対して一括して書き込み(ライト、Write)処理を行い(S56)、終了S59する。なお、プローブが接続していない場合には、次の試験用チップS57を選択する。但し、全試験用チップ(ウエハ上に試験用チップが1個の場合)には、フローを終了し、他の試験用チップが存在する場合(S58:No)には、接続チェックS52に戻る。   FIG. 5 is a flowchart showing the continuous writing sequence of FIG. As shown in the figure, a test chip is selected (S51), and the probe card is brought into contact therewith. At this time, a connection check is performed to determine whether or not the probe (needle) is hitting the pad of the test chip (S52, S53). If the probe is connected (Yes), the write test signal is enabled (Enable). (S54), and the entire address selection circuit is enabled (S55). Next, write (write) processing is performed on all addresses at once (S56), and the process ends in S59. If the probe is not connected, the next test chip S57 is selected. However, for all the test chips (when there is one test chip on the wafer), the flow is terminated, and when there is another test chip (S58: No), the process returns to the connection check S52.

ここで、一括書き込みにおいては、後述するように全メモリセル(強誘電体キャパシタ)に複数回(例えば、109回程度)の書き込みを行う。かかる処理によりメモリセルが疲労(強誘電体キャパシタが劣化)した状態となる。なお、書き込み回数は、1012〜1015回を要するが、加速試験(高電位試験や高温試験など)を行うことによりその回数を低減することができる。 Here, in batch writing, writing is performed a plurality of times (for example, about 10 9 times) to all memory cells (ferroelectric capacitors) as described later. By such processing, the memory cell is in a state of fatigue (degradation of the ferroelectric capacitor). Note that the number of times of writing requires 10 12 to 10 15 times, but the number of times can be reduced by performing an acceleration test (such as a high potential test or a high temperature test).

よって、この後の連続読み出しシーケンスS44(図4)によって、読み出し試験が行われ、通常の読み出しを行うことができれば、疲労試験をパスしたこととなる。   Therefore, if the reading test is performed by the subsequent continuous reading sequence S44 (FIG. 4) and the normal reading can be performed, the fatigue test is passed.

図6は、図4の連続読み出しシーケンスを示すフローチャートである。図示するように、読み出しテスト信号をイネーブルとし(S61)、アドレスA(n)を初期化(n=0)する(S62)。次いで、アドレスA(n)を選択し(S63)、当該アドレスのデータを読み出す(S64)。次いで、読み出しデータが期待値(”1”又は”0”)であるかどうかを判断し(S65)、読み出しデータが期待値と一致する場合(Yes)は、アドレスA(n)がアドレスの最大値(max)であるか否かを判断する(S66)。最大値でない場合(No)には、アドレスnをn+1とする(S67)。次いで、n+1のアドレスを選択する(S63)。このように、アドレスを1ずつカウントアップし、全てのメモリセルを順次読み出し、読み出しデータを判定する。アドレスが最大値になったらフローを終了(S68)する。   FIG. 6 is a flowchart showing the continuous reading sequence of FIG. As shown in the figure, the read test signal is enabled (S61), and the address A (n) is initialized (n = 0) (S62). Next, the address A (n) is selected (S63), and the data at the address is read (S64). Next, it is determined whether or not the read data is the expected value (“1” or “0”) (S65). If the read data matches the expected value (Yes), the address A (n) is the maximum address. It is determined whether or not the value is (max) (S66). If it is not the maximum value (No), the address n is set to n + 1 (S67). Next, n + 1 addresses are selected (S63). In this manner, the address is counted up by one, all the memory cells are sequentially read, and the read data is determined. When the address reaches the maximum value, the flow ends (S68).

ここで期待値とは、例えば、連続書き込みシーケンス(S42)の最後に書き込まれたデータである。なお、連続書き込みシーケンス(S42)とは別に所定のデータを書き込み、当該データを期待値としてもよい。   Here, the expected value is, for example, data written at the end of the continuous write sequence (S42). Note that predetermined data may be written separately from the continuous writing sequence (S42), and the data may be used as an expected value.

読み出しデータが期待値と異なる場合(S65:No)は、エラーメモリセル数をカウントアップする(S69)。次いで、エラーカウント(エラーメモリセル数)が、冗長可能数(冗長メモリセル数)より多いか否かを判定し(S70)、冗長可能数以下である場合(No)は、ステップS66に戻る。エラーカウントが、冗長可能数を越えた場合(S70:Yes)には、エラーフラグを立てて(S71)、終了する(S68)。   If the read data is different from the expected value (S65: No), the number of error memory cells is counted up (S69). Next, it is determined whether or not the error count (number of error memory cells) is larger than the redundancy possible number (redundant memory cell number) (S70). If the error count is less than the redundancy possible number (No), the process returns to step S66. If the error count exceeds the redundancy possible number (S70: Yes), an error flag is set (S71) and the process is terminated (S68).

このように、本実施の形態によれば、試験回路中の全アドレス回路により、メモリセルアレイ中の複数のメモリセルに対し、一括して書き込み動作(疲労試験)を行ことができる。   As described above, according to the present embodiment, the write operation (fatigue test) can be collectively performed on a plurality of memory cells in the memory cell array by all the address circuits in the test circuit.

また、本実施の形態によれば、試験回路中のメモリセルを順次読み出すための回路により、順次メモリセルのデータを読み出すことができる。よって、当該データを書き込まれているはずのデータ(期待値)と比較することにより容易にメモリセルの良否を判定することができる。   Further, according to the present embodiment, the data in the memory cells can be read sequentially by the circuit for sequentially reading the memory cells in the test circuit. Therefore, the quality of the memory cell can be easily determined by comparing the data with data (expected value) that should have been written.

よって、ウエハ状態で、半導体チップ数×メモリセル数の疲労試験を一度に行うことができる。例えば、1ビット(1つのメモリセル)の109回の書き込みに、40分要するとすれば、「40分×メモリセルアレイ中のメモリ数×ウエハ上のチップ数」の試験時間を要するところを、40分の試験時間に低減することができる。 Therefore, the fatigue test of the number of semiconductor chips × the number of memory cells can be performed at a time in the wafer state. For example, if it takes 40 minutes to write 10 9 times of 1 bit (one memory cell), a test time of “40 minutes × number of memories in memory cell array × number of chips on wafer” is required. The test time can be reduced to 40 minutes.

また、不良メモリセル数をカウントし、冗長メモリセル数と比較することにより、容易に半導体チップ(強誘電体記憶装置)自身の良否を判定することができる。さらに、半導体チップが不良の場合に、エラーフラグを立てることにより、以降の試験工程で、容易に半導体チップの良否(エラー判定)を確認することができる。   Further, the quality of the semiconductor chip (ferroelectric memory device) itself can be easily determined by counting the number of defective memory cells and comparing with the number of redundant memory cells. Further, when the semiconductor chip is defective, an error flag is set, so that the quality of the semiconductor chip (error determination) can be easily confirmed in the subsequent test process.

図7は、図4の一般試験シーケンスを示すフローチャートである。図示するように、半導体チップCHを選択し(S75)、プローブカードを当接する。この際、プローブ(針)が、半導体チップCHのパッドに当っているか否かの接続チェックを行い(S76)、接続している場合(Yes)には、エラーフラグを検出し(S77)、エラー判定(S78)を行う。エラーが無い(No)場合には、一般試験を実施する(S79)。この一般試験として、例えば、1)Open/Short試験、2)DC試験、3)ファンクション試験(メモリのロジック確認のスピードを伴わない各種メモリ動作試験)、4)AC試験、5)特殊モード試験(例えば、非メモリロジックの動作試験)などが行われる。次いで、一般試験による良否を判定し(S80)、全半導体チップCHについて一般試験を実施したか否かを判断する(S81)。イエス(Yes)の場合は、フローを終了する(S86)。ノー(No)の場合は、次の半導体チップCHを選択し(S85)、接続チェックS76に戻る。   FIG. 7 is a flowchart showing the general test sequence of FIG. As shown in the drawing, the semiconductor chip CH is selected (S75), and the probe card is brought into contact therewith. At this time, a connection check is performed to determine whether or not the probe (needle) hits the pad of the semiconductor chip CH (S76). If the probe (needle) is connected (Yes), an error flag is detected (S77) and an error is detected. Determination (S78) is performed. If there is no error (No), a general test is performed (S79). As this general test, for example, 1) Open / Short test, 2) DC test, 3) Function test (various memory operation tests without speed of memory logic check), 4) AC test, 5) Special mode test ( For example, a non-memory logic operation test) is performed. Next, the quality of the general test is determined (S80), and it is determined whether the general test has been performed for all the semiconductor chips CH (S81). If yes (Yes), the flow ends (S86). If no (No), the next semiconductor chip CH is selected (S85), and the process returns to the connection check S76.

エラー判定(S78)において、エラーが有る場合(Yes)には、エラー記憶部(エラー入力部)自身が壊れていないかの確認を行う(S82〜S84)。ここでは、エラー記憶部として、強誘電体キャパシタを用いる。即ち、強誘電体キャパシタへの”1”もしくは”0”の書き込みをエラーフラグとする。従って、強誘電体キャパシタ自身が壊れていてエラーフラグが検出されたのか、エラーフラグが立っているのかを判定するため、いわゆる逆書き込みを行う。即ち、書き込みテストリセット信号をイネーブルとし(S82)、検出された書き込み(”1”もしくは”0”)データをリセットする(逆データを書き込む)。次いで、逆データを読み出し(S83)、データの変化があるかどうかを判定する(S84)。データ変化がしない場合(No)には、エラー記憶部が壊れているため、一般試験を実施すべく、ステップS79に戻る。データの変化がある場合(S84:Yes)には、エラー記憶部は壊れておれず、疲労試験において不良と判断されているため(図6のS71参照)、一般試験を実施するまでもなく、不良と判断する。よって、次の半導体チップを選択し(S85)、接続チェックS76に戻る。   If there is an error in the error determination (S78) (Yes), it is checked whether the error storage unit (error input unit) itself is broken (S82 to S84). Here, a ferroelectric capacitor is used as the error storage unit. That is, writing “1” or “0” to the ferroelectric capacitor is used as an error flag. Therefore, so-called reverse writing is performed to determine whether the ferroelectric capacitor itself is broken and an error flag is detected or an error flag is set. That is, the write test reset signal is enabled (S82), and the detected write ("1" or "0") data is reset (reverse data is written). Next, reverse data is read (S83), and it is determined whether there is a change in data (S84). If the data does not change (No), the error storage unit is broken, and the process returns to step S79 to perform the general test. When there is a change in data (S84: Yes), the error storage unit is not broken and is judged to be defective in the fatigue test (see S71 in FIG. 6). Judge as bad. Therefore, the next semiconductor chip is selected (S85), and the process returns to the connection check S76.

このように、本実施の形態においては、疲労試験のエラーフラグを確認することにより、一般試験を効率良く行うことができる。また、エラー記憶部にメモリセルと同じ強誘電体キャパシタを用いたので、その製造が容易となる。また、このエラー記憶部の良否の判定を試験フローに盛り込むことにより信頼性の高い試験を行うことができる。
(試験回路)
次いで、上記の試験方法に用いられる試験回路例について説明する。
Thus, in the present embodiment, the general test can be efficiently performed by checking the error flag of the fatigue test. Further, since the same ferroelectric capacitor as that of the memory cell is used for the error memory portion, its manufacture becomes easy. In addition, a test with high reliability can be performed by incorporating the determination of pass / fail of the error storage unit in the test flow.
(Test circuit)
Next, an example of a test circuit used in the above test method will be described.

まず、上記の試験方法の連続書き込みシーケンスに用いられる試験回路例について説明する。   First, an example of a test circuit used in the continuous write sequence of the above test method will be described.

図8は、アドレス全選択回路110、テスト選択回路120およびメモリセル100の関係を示すブロック図である。図9は、メモリセルの構成を示す回路図であり、図10は、Yアドレス選択回路(YSW)130を示す回路図である。   FIG. 8 is a block diagram showing the relationship between the full address selection circuit 110, the test selection circuit 120, and the memory cell 100. FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of the memory cell, and FIG. 10 is a circuit diagram showing a Y address selection circuit (YSW) 130.

図8に示すように、テスト選択回路120には、テスト信号(Test)、第1信号(Tin)および第2信号(Din)が入力されている。また、テスト選択回路120は、アドレス全選択回路110に接続されている。このアドレス全選択回路110は、メモリセルアレイ100に接続されている。具体的には、各メモリセルのワード線WLに接続されている。また、Yアドレス選択回路130は、ビット線BL毎に設けられている。   As shown in FIG. 8, the test selection circuit 120 receives a test signal (Test), a first signal (Tin), and a second signal (Din). The test selection circuit 120 is connected to the full address selection circuit 110. This address all selection circuit 110 is connected to the memory cell array 100. Specifically, it is connected to the word line WL of each memory cell. The Y address selection circuit 130 is provided for each bit line BL.

このアドレス全選択回路110は、テスト信号に応答して、全てのワード線をHレベルとする。即ち、全てのメモリセルMCを選択する。次いで、例えば、全てのメモリセルのプレート線PLにLレベルの信号を印加し、ビット線BLにHレベルの信号を印加することにより、全てのメモリセルに”1”データを書き込む。次いで、全てのメモリセルのプレート線PLにHレベルの信号を印加し、ビット線BLにLレベルの信号を印加することにより、全てのメモリセルに”0”データを書き込む。このように、”1”および”0”のデータの書き込みを所定の回数(例えば1010回)繰り返す。 This address all selection circuit 110 sets all word lines to the H level in response to the test signal. That is, all the memory cells MC are selected. Next, for example, by applying an L level signal to the plate lines PL of all the memory cells and applying an H level signal to the bit lines BL, “1” data is written in all the memory cells. Next, by applying an H level signal to the plate line PL of all the memory cells and applying an L level signal to the bit line BL, “0” data is written in all the memory cells. In this manner, the writing of data “1” and “0” is repeated a predetermined number of times (for example, 10 10 times).

図11に、アドレス全選択回路110の具体的な回路例を示し、テスト選択回路120およびメモリセルMCとの関係を示す。また、図12に、テスト選択回路120の具体的な回路例を示す
図11および図12に示す回路においては、通常のメモリセルMCの選択に用いられるワード線デコーダ110d、ノア回路110oおよびインバータで、ワード線WLを全選択することができる。よって、簡易な構成でアドレスを全選択することができる。さらに、ノア回路110oの出力のインバータによる反転信号と、試験選択回路120の出力信号(pl)とをナンド回路111aで合成しインバータにより反転することによりプレート線PLを駆動したので、容易に疲労試験を行うことができる。また、ビット線BLを駆動するYアドレス選択回路130は、試験選択回路の2つの出力(Twlsel、dl)で制御される。なお、上記回路は、一例に過ぎず、種々の変形が可能である。
FIG. 11 shows a specific circuit example of the all address selection circuit 110 and shows the relationship between the test selection circuit 120 and the memory cell MC. FIG. 12 shows a specific circuit example of the test selection circuit 120. In the circuits shown in FIGS. 11 and 12, a word line decoder 110d, a NOR circuit 110o, and an inverter used for selecting a normal memory cell MC are used. All the word lines WL can be selected. Therefore, all addresses can be selected with a simple configuration. Further, since the inverted signal from the inverter of the NOR circuit 110o by the inverter and the output signal (pl) from the test selection circuit 120 are combined by the NAND circuit 111a and inverted by the inverter, the plate line PL is driven, so that the fatigue test can be easily performed. It can be performed. The Y address selection circuit 130 that drives the bit line BL is controlled by two outputs (Twlsel, dl) of the test selection circuit. The above circuit is merely an example, and various modifications can be made.

次いで、上記の試験方法の連続読み出しシーケンスに用いられる試験回路について説明する。   Next, a test circuit used in the continuous reading sequence of the above test method will be described.

図13は、アドレスバーストシフトレジスタ回路例、図14は、期待値発生回路例、図15は、エラーモニタ回路例を示す。図16は、これらの回路の接続構成を示す図である。   13 shows an example of an address burst shift register circuit, FIG. 14 shows an example of an expected value generation circuit, and FIG. 15 shows an example of an error monitor circuit. FIG. 16 is a diagram showing a connection configuration of these circuits.

図示するように、アドレスバーストシフトレジスタ回路131は、クロック(TCK)信号およびテスト信号(Test)に基づいてシフトレジスタ131aにより、一のビット線BLに接続されるメモリセルMC(n)をMC(0)からMC(n)まで順次選択する。選択されたメモリセルMCのデータは、センスアンプSAにより増幅され、期待値と期待値比較回路162により比較され、エラー判定を行う。この期待値は、期待値発生回路141から出力される。ここでは、偶数I/Oと、奇数I/Oとを別に制御している。よって、I/O間のカップリング容量による不良の検出も可能となる。   As shown in the figure, the address burst shift register circuit 131 shifts the memory cell MC (n) connected to one bit line BL to the MC (n) by the shift register 131a based on the clock (TCK) signal and the test signal (Test). 0) to MC (n) are sequentially selected. The data of the selected memory cell MC is amplified by the sense amplifier SA, compared with the expected value by the expected value comparison circuit 162, and error determination is performed. This expected value is output from the expected value generation circuit 141. Here, even-numbered I / O and odd-numbered I / O are controlled separately. Therefore, it is possible to detect a defect due to the coupling capacitance between I / Os.

この期待値比較回路162の2つの入力(読み出しデータと期待値)が異なる場合には、例えば”1”を出力し、エラーカウンタ164によりエラーカウントする。このように、ビット線BLごとにカウントされたエラー数は、エラー判定回路165に入力され、エラー総数が冗長救済可能メモリセル数を超えた場合には、エラーフラグ信号が出力される。このエラーフラグ信号は、リード停止信号RRとして用いられる。即ち、エラーフラグ信号(Err Flg)が出力された後は、リードを停止し、不良チップと判定する。   When the two inputs (read data and expected value) of the expected value comparison circuit 162 are different, for example, “1” is output and the error counter 164 counts the error. Thus, the number of errors counted for each bit line BL is input to the error determination circuit 165, and an error flag signal is output when the total number of errors exceeds the number of redundant repairable memory cells. This error flag signal is used as a read stop signal RR. That is, after the error flag signal (Err Flg) is output, the reading is stopped and it is determined that the chip is defective.

さらに、エラーフラグ信号は、エラーモニタ回路151に入力され、エラーフラグが立てられる。すなわち、エラーである旨の信号が記憶(保持、ラッチ)される。ここでは、強誘電体キャパシタCa(図15)の電極間に電位を印加し、”1”データを書き込むことによりエラーフラグを立てる。この強誘電体キャパシタCaの2つの電極は、モニタパッド166a、166bに接続され、これらのパッド間の電位を読み取ることによりエラーフラグが立っているか否かを判定することができる。図17に、エラーフラグ判定回路の回路例を示す。図示するように、パッド間の電位をアンプAPで増幅し、エラーフラグの有無を出力する。このアンプAPは、アンプ活性化信号apにより動作する。   Further, the error flag signal is input to the error monitor circuit 151 and an error flag is set. That is, a signal indicating an error is stored (held or latched). Here, an error flag is set by applying a potential between the electrodes of the ferroelectric capacitor Ca (FIG. 15) and writing "1" data. The two electrodes of the ferroelectric capacitor Ca are connected to the monitor pads 166a and 166b, and it can be determined whether or not an error flag is set by reading the potential between these pads. FIG. 17 shows a circuit example of the error flag determination circuit. As shown in the figure, the potential between the pads is amplified by an amplifier AP, and the presence / absence of an error flag is output. The amplifier AP is operated by an amplifier activation signal ap.

なお、図16においては、I/Oごと(ビット線ごと)の不良(冗長救済も不可能な不良)が1つでもあれば、エラーフラグを立てる構成としているが、かかる構成に限られず、例えば、エラーカウンタ164をさらに集計し、冗長救済数と比較する構成もしくは処理フローとしてもよい。   In FIG. 16, an error flag is set if there is at least one defect for each I / O (for each bit line) (failure that cannot be redundantly repaired). The error counter 164 may be further aggregated and compared with the redundant relief number or a processing flow may be used.

また、ADは、アドレスデコーダ、I/Oは、入出力部、TRは、テストリセット信号、TMは、テストモード信号を示す。また、T(i)は、アドレスバーストシフトレジスタ回路131の出力信号である選択信号、WDは、アドレス全選択回路110の入力信号である。また、ここでは、エラー記憶部として強誘電体キャパシタを用いたが、ラッチ回路(フリップフロップ回路)などを用いてもよい。また、図13〜15に示す各回路においても、種々の変形が可能である。   AD represents an address decoder, I / O represents an input / output unit, TR represents a test reset signal, and TM represents a test mode signal. T (i) is a selection signal that is an output signal of the address burst shift register circuit 131, and WD is an input signal of the address all selection circuit 110. In this example, a ferroelectric capacitor is used as the error storage unit, but a latch circuit (flip-flop circuit) or the like may be used. Also, various modifications can be made to the circuits shown in FIGS.

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、信頼性試験(特に、疲労試験)にかかる時間を低減できる。よって、スループットを向上させ、また、TAT(turn around time)を短縮することができる。さらに、試験精度を向上させることができ、強誘電体記憶装置の信頼性を向上させることができる。また、試験結果を早期に製造プロセスにフィードバックすることができ、強誘電体記憶装置の製造コストを低減することができる。   As described above in detail, according to the present embodiment, the time required for the reliability test (particularly the fatigue test) can be reduced. Therefore, throughput can be improved and TAT (turn around time) can be shortened. Further, the test accuracy can be improved, and the reliability of the ferroelectric memory device can be improved. In addition, the test result can be fed back to the manufacturing process at an early stage, and the manufacturing cost of the ferroelectric memory device can be reduced.

さらに、従来のTEGや一部の半導体チップによる選択試験でなく、実デバイスの信頼性試験を容易に行うことができる。よって、不良が多発した場合の、製品分析等、その原因究明を詳細に検討することができる。例えば、半導体ウエハの位置による不良の発生やその原因を的確に把握することができる。もちろん、実デバイスすべてに対し疲労試験を行うことも可能である。   Furthermore, a reliability test of an actual device can be easily performed instead of a selective test using a conventional TEG or some semiconductor chips. Therefore, investigation of the cause such as product analysis when defects frequently occur can be examined in detail. For example, it is possible to accurately grasp the occurrence of a defect due to the position of the semiconductor wafer and the cause thereof. Of course, it is possible to conduct fatigue tests on all actual devices.

なお、上記実施の形態においては、1T1Cの強誘電体メモリを例に説明したが、本発明は、2T2Cの強誘電体メモリにも適用可能である。また、疲労試験の際のワード線、プレート線およびビット線の電位の印加状態は、適宜変更可能であり、要は、強誘電体キャパシタの電極間に異なる電位を交互に印加すればよい。また、上記実施の形態においては、試験用チップには、配線L1、L2x、L2y等に電位を印加するための制御回路を形成したが、領域に余裕がある場合には、当該試験用チップ上にTEG(テスト用の素子や配線、膜など)を設けてもよい。これにより、スクライブ領域配置されることが多いTEGを、まとめて試験用チップ上に配置することができる。また、逆に試験のための配線を引き回すスクライブ領域を確保することができる。   In the above embodiment, the 1T1C ferroelectric memory has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a 2T2C ferroelectric memory. In addition, the application state of the potentials of the word line, plate line, and bit line during the fatigue test can be changed as appropriate. In short, different potentials may be applied alternately between the electrodes of the ferroelectric capacitor. In the above embodiment, a control circuit for applying a potential to the wirings L1, L2x, L2y, etc. is formed on the test chip. May be provided with a TEG (a test element, a wiring, a film, or the like). Thereby, TEGs that are often arranged in the scribe region can be collectively arranged on the test chip. Conversely, it is possible to secure a scribe region for routing the wiring for the test.

また、上記発明の実施の形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。   In addition, the examples and application examples described through the embodiments of the invention can be used in combination as appropriate according to the application, or can be used with modifications or improvements. The present invention is described in the description of the embodiments described above. It is not limited.

本実施の形態の強誘電体記憶装置(半導体ウエハ)の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the ferroelectric memory device (semiconductor wafer) of this Embodiment. 半導体ウエハWのスクライブ領域SAの部分拡大図を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a partially enlarged view of a scribe area SA of a semiconductor wafer W. 本実施の形態の他の強誘電体記憶装置(半導体ウエハ)の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the other ferroelectric memory device (semiconductor wafer) of this Embodiment. 本実施の形態の強誘電体記憶装置の疲労試験方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a fatigue test method for the ferroelectric memory device according to the present embodiment. 図4の連続書き込みシーケンスを示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a continuous writing sequence of FIG. 4. FIG. 図4の連続読み出しシーケンスを示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a continuous reading sequence of FIG. 図4の一般試験シーケンスを示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a general test sequence of FIG. アドレス全選択回路110、テスト選択回路120およびメモリセル100の関係を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a relationship among an address full selection circuit 110, a test selection circuit 120, and a memory cell 100. FIG. メモリセルの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of a memory cell. Yアドレス選択回路(YSW)130を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing a Y address selection circuit (YSW) 130. FIG. アドレス全選択回路110の具体的な回路例およびテスト選択回路120およびメモリセルMCとの関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a specific circuit example of an address all selection circuit 110 and a relationship with a test selection circuit 120 and a memory cell MC. テスト選択回路120の具体的な回路例を示す図である。3 is a diagram illustrating a specific circuit example of a test selection circuit 120. FIG. アドレスバーストシフトレジスタ回路例を示す図である。It is a figure which shows the example of an address burst shift register circuit. 期待値発生回路例を示す図である。It is a figure which shows the example of an expected value generation circuit. エラーモニタ回路例を示す図である。It is a figure which shows the example of an error monitor circuit. 図13〜図15の回路の接続構成を示す図である。It is a figure which shows the connection structure of the circuit of FIGS. エラーフラグ判定回路の回路例を示す図である。It is a figure which shows the circuit example of an error flag determination circuit.

符号の説明Explanation of symbols

100…メモリセルアレイ、110…アドレス全選択回路、120…テスト選択回路、130…Yアドレス選択回路、131…アドレスバーストシフトレジスタ回路、131a…シフトレジスタ、141…期待値発生回路、151…エラーモニタ回路、161…期待値比較回路、165…エラー判定回路、166a、166b…モニタパッド、ap…アンプ活性化信号、AD…アドレスデコーダ、BL…ビット線、Ca…強誘電体キャパシタ、CH…半導体チップ、C1a〜C1d…コンタクトホール、I/O…入出力部、L1、L1a〜L1d、L2x、L2y、L2a〜L2d…配線、MC…メモリセル、MS…マスクショット領域、PL…プレート線、Pa〜Pd…パッド、RR…リード停止信号、SA…スクライブ領域、SA…センスアンプ、TR…テストリセット信号、TM…テストモード信号、TCH…試験用チップ、W…半導体ウエハ、WL…ワード線   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Memory cell array, 110 ... Address all selection circuit, 120 ... Test selection circuit, 130 ... Y address selection circuit, 131 ... Address burst shift register circuit, 131a ... Shift register, 141 ... Expected value generation circuit, 151 ... Error monitor circuit 161 ... Expected value comparison circuit, 165 ... Error determination circuit, 166a, 166b ... Monitor pad, ap ... Amplifier activation signal, AD ... Address decoder, BL ... Bit line, Ca ... Ferroelectric capacitor, CH ... Semiconductor chip, C1a to C1d ... contact hole, I / O ... input / output unit, L1, L1a-L1d, L2x, L2y, L2a-L2d ... wiring, MC ... memory cell, MS ... mask shot region, PL ... plate line, Pa-Pd ... pad, RR ... read stop signal, SA ... scribe area, SA ... sen Amplifier, TR ... test reset signal, TM ... test mode signal, TCH ... test chip, W ... semiconductor wafer, WL ... wordline

Claims (15)

複数の半導体チップと、
試験用チップと、
前記試験用チップと半導体チップとを接続し、前記半導体チップ間に配置された配線と、を有し、
前記半導体チップは、強誘電体メモリセルアレイと、試験回路とを有し、
前記試験回路は、前記試験用チップから前記配線を介して印加される信号によって駆動されることを特徴とする半導体ウエハ。
A plurality of semiconductor chips;
A test chip;
Connecting the test chip and the semiconductor chip, and having a wiring disposed between the semiconductor chips,
The semiconductor chip has a ferroelectric memory cell array and a test circuit,
The semiconductor wafer, wherein the test circuit is driven by a signal applied from the test chip via the wiring.
前記試験回路は、
全アドレス選択回路を有し、全アドレスを選択し、一括して強誘電体メモリセルに書き込み動作を行うことを特徴とする請求項1記載の半導体ウエハ。
The test circuit includes:
2. The semiconductor wafer according to claim 1, further comprising an all-address selection circuit, wherein all addresses are selected, and a write operation is collectively performed on the ferroelectric memory cells.
前記試験回路は、前記書き込み動作を繰り返し行うことによる疲労試験を行うことを特徴とする請求項2記載の半導体ウエハ。   The semiconductor wafer according to claim 2, wherein the test circuit performs a fatigue test by repeatedly performing the write operation. 前記試験回路は、前記強誘電体メモリセルを順次読み出すための回路を有することを特徴とする請求項2又は3記載の半導体ウエハ。   4. The semiconductor wafer according to claim 2, wherein the test circuit includes a circuit for sequentially reading the ferroelectric memory cells. 前記試験回路は、前記疲労試験により不良と判断された強誘電体メモリセル数を数えるカウント回路を有することを特徴とする請求項3又は4記載の半導体ウエハ。   5. The semiconductor wafer according to claim 3, wherein the test circuit includes a count circuit that counts the number of ferroelectric memory cells determined to be defective by the fatigue test. 前記試験回路は、前記疲労試験の結果を記憶する記憶回路を有することを特徴とする請求項5記載の半導体ウエハ。   6. The semiconductor wafer according to claim 5, wherein the test circuit has a memory circuit for storing the result of the fatigue test. 前記試験回路は、複数の冗長救済用のメモリセルおよび前記疲労試験の結果を記憶する記憶回路を有し、前記疲労試験の不良判定は、前記不良と判断された強誘電体メモリセル数が冗長用のメモリセル数を越えた場合になされることを特徴とする請求項5記載の半導体ウエハ。   The test circuit includes a plurality of redundant relief memory cells and a memory circuit for storing the result of the fatigue test. The fatigue test is performed by determining whether the number of ferroelectric memory cells determined to be defective is redundant. 6. The semiconductor wafer according to claim 5, wherein the semiconductor wafer is formed when the number of memory cells for use is exceeded. 前記試験用チップには、TEGが配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項記載の半導体ウエハ。   8. The semiconductor wafer according to claim 1, wherein a TEG is disposed on the test chip. 請求項1乃至8のいずれか一項記載の半導体ウエハから切り出された半導体チップを有することを特徴とする強誘電体記憶装置。   A ferroelectric memory device comprising a semiconductor chip cut out from the semiconductor wafer according to claim 1. 請求項9記載の強誘電体記憶装置を有することを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the ferroelectric memory device according to claim 9. 複数の半導体チップと、
試験用チップと、
前記試験用チップと半導体チップとを接続し、前記半導体チップ間に配置された配線と、を有する半導体ウエハの、
前記半導体チップに形成され、強誘電体メモリセルアレイと、試験回路を有する強誘電体記憶装置の試験方法であって、
前記試験用チップから前記配線を介して前記試験回路を駆動することにより複数の半導体チップ中の前記強誘電体メモリセルアレイを一括して試験することを特徴とする強誘電体記憶装置の試験方法。
A plurality of semiconductor chips;
A test chip;
A semiconductor wafer having a wiring connected between the test chip and the semiconductor chip and disposed between the semiconductor chips,
A test method for a ferroelectric memory device having a ferroelectric memory cell array and a test circuit formed on the semiconductor chip,
A test method for a ferroelectric memory device, wherein the ferroelectric memory cell array in a plurality of semiconductor chips is collectively tested by driving the test circuit from the test chip via the wiring.
前記試験回路は、
全アドレス選択回路を有し、全アドレスを選択し、一括して強誘電体メモリセルに書き込み動作を行い、前記書き込み動作を繰り返し行うことによる疲労試験を行うことを特徴とする請求項11記載の強誘電体記憶装置の試験方法。
The test circuit includes:
12. The fatigue test according to claim 11, further comprising an all-address selection circuit, selecting all addresses, performing a write operation on the ferroelectric memory cells at once, and repeating the write operation. Method for testing a ferroelectric memory device.
前記試験回路は、前記強誘電体メモリセルを順次読み出すための回路と、前記強誘電体メモリの読み出しデータを所定のデータと比較する回路とを有し、前記強誘電体メモリセルの読み出しデータが所定のデータと異なる場合に不良と判断することを特徴とする請求項11又は12記載の強誘電体記憶装置の試験方法。   The test circuit includes a circuit for sequentially reading the ferroelectric memory cells and a circuit for comparing read data of the ferroelectric memory with predetermined data, and the read data of the ferroelectric memory cell is 13. The method for testing a ferroelectric memory device according to claim 11, wherein a failure is determined when the data differs from predetermined data. 前記試験回路は、カウント回路を有し、不良と判断された強誘電体メモリセル数を数えることを特徴とする請求項13記載の強誘電体記憶装置の試験方法。   14. The method of testing a ferroelectric memory device according to claim 13, wherein the test circuit includes a count circuit and counts the number of ferroelectric memory cells determined to be defective. 前記強誘電体メモリセルアレイは、複数の冗長救済用のメモリセルを有し、
前記試験回路は、前記疲労試験の結果を記憶する記憶回路を有し、前記不良と判断された強誘電体メモリセル数が冗長用のメモリセル数を越えた場合に、前記記憶回路に所定のデータを記憶することを特徴とする請求項14記載の強誘電体記憶装置の試験方法。
The ferroelectric memory cell array has a plurality of redundant relief memory cells,
The test circuit has a memory circuit for storing the result of the fatigue test, and when the number of ferroelectric memory cells determined to be defective exceeds the number of memory cells for redundancy, a predetermined circuit is stored in the memory circuit. 15. The method for testing a ferroelectric memory device according to claim 14, wherein data is stored.
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