JP2008310923A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に関し、特に、RAMの不良の有無をテストするテスト回路と冗長RAMを有する半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a test circuit and a redundant RAM for testing whether or not a RAM is defective.
従来、メモリの一部に不良がある場合に、半導体装置に予備のメモリ(以下、冗長メモリと称する。)を設け、不良メモリを冗長メモリに置き換えることが行われている。これにより、不良メモリを有する半導体装置の救済を行っている。そして、半導体装置に冗長メモリを設ける様々な方法が知られている。例えば、予め、冗長メモリセルを有するRAM(Random Access Memory)を設ける方法がある。この場合には、RAM内に不良のメモリセルが生じた場合に、当該不良メモリセルを冗長メモリセルと置き換える。また、冗長RAMを設ける方法がある(例えば、特許文献1)。この場合には、不良のRAMを冗長RAMと置き換える。 Conventionally, when a part of a memory is defective, a spare memory (hereinafter referred to as a redundant memory) is provided in the semiconductor device, and the defective memory is replaced with a redundant memory. As a result, the semiconductor device having a defective memory is relieved. Various methods for providing a redundant memory in a semiconductor device are known. For example, there is a method of providing a RAM (Random Access Memory) having redundant memory cells in advance. In this case, when a defective memory cell is generated in the RAM, the defective memory cell is replaced with a redundant memory cell. In addition, there is a method of providing a redundant RAM (for example, Patent Document 1). In this case, the defective RAM is replaced with a redundant RAM.
具体的には、特許文献1に記載の半導体装置は、各メモリブロック毎に、4つのSRAMマクロを有している。また、半導体装置は、冗長専用SRAMマクロ、切換制御回路、バス切替回路等を有している。切換制御回路は、信号線を介して各SRAMマクロと接続されている。また、切換制御回路は、バス切替回路と接続されている。バス切替回路は、冗長専用RAMマクロと接続されている。また、バス切替回路は、信号線を介して各SRAMマクロと接続されている。そして、切換制御回路は、欠陥が存在するSRAMマクロと冗長専用SRAMマクロとを置き換えるように、バス切替回路を制御する。
Specifically, the semiconductor device described in
ところで、半導体装置には、当該半導体装置に内蔵されたメモリをテストするためのBIST(Built In Self Test)回路を有するものがある。BIST回路は、テストパタン生成器、比較器を有する。テストパタン生成器は、テストパタンを生成し、当該テストパタンをテストする対象回路に与える。比較器は、対象回路から出力される出力パタンを期待出力パタンと比較し、比較結果を出力する。 Incidentally, some semiconductor devices have a BIST (Built In Self Test) circuit for testing a memory built in the semiconductor device. The BIST circuit has a test pattern generator and a comparator. The test pattern generator generates a test pattern and supplies the test pattern to a target circuit to be tested. The comparator compares the output pattern output from the target circuit with the expected output pattern and outputs a comparison result.
また、半導体装置には、ゲートアレイやストラクチャードASICと呼ばれるものがある。ゲートアレイやストラクチャードASICは、シリコンウェハ上に予めトランジスタや基本セルが搭載され、配線が構成された下地の上に、顧客の所望する回路を構成したものである。ゲートアレイやストラクチャードASICを利用することにより、一から半導体装置を設計して製造するのに比べて、製造期間が短縮化される。そのため、近年、需要が高まっている。 Some semiconductor devices are called gate arrays or structured ASICs. A gate array or a structured ASIC is a circuit in which transistors and basic cells are previously mounted on a silicon wafer, and a circuit desired by a customer is formed on a base on which wiring is configured. By using a gate array or a structured ASIC, the manufacturing period is shortened compared to designing and manufacturing a semiconductor device from scratch. Therefore, in recent years, demand has increased.
そして、ゲートアレイやストラクチャードASICでは、当該下地上に複数のRAMを有している。この場合、当該下地の上地配線層にBIST回路が構成されることが多い。
また、様々な顧客向けに共通の下地を準備するため、顧客によっては、下地上に未使用となるRAMが発生する場合がある。そして、未使用のRAMを冗長RAMとして利用できるように配線を行うと、未使用RAMを有効利用することができる。
In addition, since a common base is prepared for various customers, an unused RAM may be generated on the base depending on the customer. If wiring is performed so that unused RAM can be used as redundant RAM, the unused RAM can be effectively used.
しかしながら、顧客によって、個々のRAMはそれぞれ別の回路と接続されることが多い。従って、特許文献1のように隣り合うRAMが同一バスに接続されるとは限らない。このような場合、個々のRAM毎に冗長RAMを設けることとなるが、現実的ではない。
さらに、特許文献1のように、バス切替回路を設けて、各RAMと冗長RAMとの置き換えを行う場合、バス切替回路と各RAMとを接続する切替信号配線、バス切替回路と冗長RAMとを接続する冗長信号配線を必要とする。このため、RAMの数が増えるほど、バス切替回路に接続する切替信号配線が増加してしまうため、配線性の点で問題がある。また、BIST回路を搭載すると、BIST回路と各RAMを接続するテスト信号配線が必要となり、さらに配線数が増加してしまう。
However, depending on the customer, each RAM is often connected to a different circuit. Therefore, the adjacent RAMs are not always connected to the same bus as in
Further, as in
以下に、上述した従来技術の問題点について図5を参照しながら詳述する。図5に、特許文献1の半導体装置にBIST回路を設けた場合の回路図を示す。図5に示す半導体装置200は、第1のロジック回路201、BIST回路202、切換制御回路203、バス切替回路204、RAM205_1、・・・205_X、冗長RAM206、第1のセレクタ207_1、・・・207_X、第2のセレクタ208、第3のセレクタ209_1、・・・209_X、第2のロジック回路210を有している。
なお、以下の説明において、個々のRAM205_1、・・・205_Xを特に区別しない場合には、単にRAM205と記載する。同様に、第1のセレクタ207_1、・・・207_X、第3のセレクタ209_1、・・・209_Xを、特に区別しない場合、それぞれ、単に第1のセレクタ207、第3のセレクタ209と記載する。
Hereinafter, the problems of the above-described prior art will be described in detail with reference to FIG. FIG. 5 shows a circuit diagram in the case where a BIST circuit is provided in the semiconductor device of
In the following description, the individual RAMs 205_1,... 205_X are simply described as
第1のセレクタ207_1、・・・207_Xは、第1のロジック回路201と入力信号配線211_1、・・・211_X(以下、個々の入力信号配線211_1、・・・211_Xを特に区別しない場合、単に入力信号配線211と記載する。)を介して接続されている。また、第1のセレクタ207は、BIST回路202とテスト信号配線212を介して接続されている。また、第1のセレクタ207は、RAM205と接続されている。そして、第1のセレクタ207は、通常動作時において第1のロジック回路201から出力される入力信号を選択してRAM205に入力させる。また、第1のセレクタ207は、テスト動作時においてBIST回路202から出力されるテスト信号を選択してRAM205に入力させる。
また、第2のセレクタ208は、テスト信号配線212を介してBIST回路202と接続されている。また、第2のセレクタ208は、冗長信号配線214を介してバス切替回路204と接続されている。
The first selectors 207_1,... 207_X are simply input when the
The
また、入力信号配線211_1、・・・211_Xは、切替信号配線213_1、・・・213_X(以下、個々の切替信号配線213_1、・・・213_Xを特に区別しない場合、単に切替信号配線213と記載する。)を介してバス切替回路204と接続されている。また、バス切替回路204は、冗長信号配線214を介して冗長RAM206と接続されている。また、切換制御回路203は、バス切替回路204及び第3のセレクタ209と接続されている。そして、何れかのRAM205が不良となった場合に、切換制御回路203は、第1のロジック回路201から出力される入力信号が切替信号配線213、バス切替回路204、冗長信号配線214を介して冗長RAM206に入力するようにバス切替回路204を制御する。
Further, the input signal wirings 211_1,... 211_X are simply referred to as
図5に示すように、バス切替回路204には、RAM205の数だけ、切替信号配線213が接続される。また、BIST回路から、RAM205の数だけ分岐してテスト信号配線212が配線される。また、切替信号配線213、テスト信号配線212には、RAM205内のメモリセルを指定する複数のアドレス線、複数のデータ線、制御信号線が含まれる(図5において、太線は複数の信号線からなる配線を示し、細線は、1本の信号線を示す。)。そのため、配線数が多くなり、配線性が悪い。
As shown in FIG. 5, the
本発明の第1の態様にかかる半導体装置は、テスト動作時にテスト信号を前記通常メモリ及び前記冗長メモリに入力するテスト信号配線と、通常動作時に入力信号を前記通常メモリに入力する通常信号配線と、前記通常メモリが不良となった場合に前記通常信号配線と前記テスト信号配線とを接続する接続部と、を備え、前記通常メモリが不良となった場合に、当該通常メモリに入力される入力信号が、前記接続部により前記通常信号配線と接続された前記テスト信号配線を介して前記冗長メモリに入力される。
本発明においては、通常メモリが不良となった場合には、通常信号配線とテスト信号配線とが接続されて、当該通常メモリに入力される入力信号がテスト信号配線を介して冗長メモリに入力されることとなる。即ち、通常メモリ及び冗長メモリの不良を検査するためのテスト信号配線を使用して、不良となった通常メモリに入力されるはずの入力信号を冗長メモリに入力することができ、不良となった通常メモリと冗長メモリを置き換えることができる。したがって、配線を増加させることなく、通常メモリの不良をテストするとともに、通常メモリと冗長メモリの置き換えを行うことができ、配線性を向上することができる。
A semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a test signal wiring that inputs a test signal to the normal memory and the redundant memory during a test operation, and a normal signal wiring that inputs an input signal to the normal memory during a normal operation. A connection portion that connects the normal signal wiring and the test signal wiring when the normal memory becomes defective, and an input that is input to the normal memory when the normal memory becomes defective A signal is input to the redundant memory via the test signal line connected to the normal signal line by the connection unit.
In the present invention, when the normal memory becomes defective, the normal signal wiring and the test signal wiring are connected, and the input signal input to the normal memory is input to the redundant memory via the test signal wiring. The Rukoto. That is, by using the test signal wiring for inspecting the defect of the normal memory and the redundant memory, the input signal that should be input to the defective normal memory can be input to the redundant memory. Normal memory and redundant memory can be replaced. Therefore, it is possible to test the defect of the normal memory without increasing the wiring, and to replace the normal memory and the redundant memory, thereby improving the wiring property.
本発明により、配線を増加させることなく、通常メモリと冗長メモリの置き換えを行うことができ、配線性を向上することができる。 According to the present invention, the normal memory and the redundant memory can be replaced without increasing the wiring, and the wiring property can be improved.
以下に、本発明を適用可能な実施の形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments to which the present invention can be applied will be described. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
本発明にかかる半導体装置について図1を用いて説明する。図1は、本発明にかかる半導体装置100の概略構成を示す回路図である。
半導体装置100は、図1に示すように、第1のロジック回路1、BIST回路2(テスト回路)、制御回路3(制御部)、RAM4_1、・・・、4_X(Xは2以上の整数)、冗長RAM5(冗長メモリ)、信号切替回路6_1、・・・、6_X(接続部)、第1のセレクタ7_1、・・・、7_X、AND回路8_1、・・・、8_X、第2のセレクタ9_1、・・・、9_X、第2のロジック回路10、OR回路11を有している。
また、BIST回路2は、パタンジェネレータ21、比較器22_1、・・・、22_X、23を有している。
なお、RAM4_1、・・・、4_Xは、通常メモリとして機能する。
また、以下の説明において、個々のRAM4_1、・・・、4_Xを特に区別しない場合、単にRAM4と記載する。同様に、信号切替回路6_1、・・・、6_X、第1のセレクタ7_1、・・・、7_X、AND回路8_1、・・・、8_X、第2のセレクタ9_1、・・・、9_X、比較器22_1、・・・、22_Xを、特に区別しない場合、それぞれ、信号切替回路6、第1のセレクタ7、AND回路8、第2のセレクタ9、比較器22と記載する。
A semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a
As shown in FIG. 1, the
The
The RAMs 4_1 to 4_X function as normal memories.
In the following description, the individual RAMs 4_1,..., 4_X are simply referred to as
第1のロジック回路1は、第1のセレクタ7を介して、AND回路8と接続されている。また、RAM4は、AND回路8と接続されている。そして、第1のロジック回路1から入力信号が、第1のセレクタ7及びAND回路8を介して、RAM4に入力する。ここで、第1のロジック回路1と第1のセレクタ7_1、・・・、7_Xとを接続する信号線をそれぞれ通常信号配線12_1、・・・、12_X(以下、特に個々の通常信号配線12_1、・・・、12_Xを区別しない場合、単に通常信号配線12とする。)とする。通常信号配線12には、アドレス線、データ線、制御信号線が含まれる。アドレス線は、RAM4内のメモリセルを特定するデータを伝える。データ線は、RAM4に記憶させるデータを伝える。制御信号線は、RAM4を制御する信号を伝える。アドレス線、データ線の本数は、RAMの大きさによって異なる。例えば、RAM4が1kword9bitである場合には、RAM4には、10本のアドレス線、9本のデータ線が接続される。なお、図1、図2において、太線は複数の信号線からなる配線を示し、細線は、1本の信号線を示す。
The
第1のセレクタ7は、テスト信号配線13により、制御回路3と接続されている。テスト信号配線13には、通常信号配線12と同様に、アドレス線、データ線、制御信号線が含まれる。また、制御回路3は、パタンジェネレータ21と接続されている。そして、パタンジェネレータ21により生成されたテスト信号は、制御回路3を介して、第1のセレクタ7に入力する。即ち、テスト信号配線13を介して、テスト信号が第1のセレクタ7に入力する。
The first selector 7 is connected to the
また、制御回路3は、BIST制御信号線14を介してBIST回路2に接続されている。そして、制御回路3は、BIST回路2からBIST制御信号線14を介して入力される制御信号に基づいて、テスト信号配線13とパタンジェネレータ21との接続を制御している。具体的には、制御回路3は、BIST回路2から、通常モード(通常動作時)を指示するBIST制御信号が入力された場合には、テスト信号配線13とパタンジェネレータ21との接続を切る。また、制御回路3は、BIST回路2から、BISTモード(テスト動作時)を指示するBIST制御信号が入力された場合には、テスト信号配線13とパタンジェネレータ21とを接続する。即ち、制御回路3は、BISTモードにおいて、パタンジェネレータ21により生成されたテスト信号がテスト信号配線13を介して第1のセレクタ7に入力されるように制御する。
The
また、第1のセレクタ7は、BIST制御信号線14を介してBIST回路2に接続されている。そして、第1のセレクタ7は、BIST回路2から入力されるBIST制御信号に基づいて、第1のロジック回路1からRAM4への入力信号とパタンジェネレータ21により生成されたテスト信号の何れか一方を選択してAND回路8に入力する。具体的には、第1のセレクタ7は、BIST回路2から、通常モードを指示するBIST制御信号が入力された場合には、第1のロジック回路1の入力信号を選択してAND回路8に入力する。また、第1のセレクタ7は、BIST回路2から、BISTモードを指示するBIST制御信号が入力された場合には、パタンジェネレータ21により生成されたテスト信号を選択してAND回路8に入力する。
The first selector 7 is connected to the
AND回路8_1、・・・、8_Xは、それぞれ、切替制御信号線15_1、・・・、15_X(以下、特に個々の切替制御信号線15_1、・・・、15_Xを区別しない場合、単に切替制御信号線15とする。)を介して制御回路3と接続している。また、制御回路3は、比較器22と接続されている。そして、比較器22から出力されたテスト結果信号の反転信号が、制御回路3及び切替制御信号線15を介して、AND回路8に入力する。
The AND circuits 8_1,..., 8_X are each provided with a switching control signal line 15_1,..., 15_X (hereinafter, when the individual switching control signal lines 15_1,. The
信号切替回路6は、第1のセレクタ7に対して並列接続されている。具体的には、信号切替回路6は、通常信号配線12とテスト信号配線13との間に接続されている。即ち、信号切替回路6は、通常信号配線12とテスト信号配線13とを連結している。
また、信号切替回路6は、切替制御信号線15により、制御回路3と接続されている。そして、比較器22から出力されたテスト結果信号は、制御回路3及び切替制御信号線15を介して、信号切替回路6に入力する。
The
The
そして、信号切替回路6は、比較器22から出力されたテスト結果信号に基づいて、ON/OFFする。即ち、信号切替回路6は、制御回路3から入力されたテスト結果信号に基づいて、通常信号配線12とテスト信号配線13との接続/非接続を切り替える。具体的には、信号切替回路6は、比較器22からHighのテスト結果信号が入力された場合にONとなる。従って、比較器22からHighのテスト結果信号が出力されると、信号切替回路6がONとなり、通常信号配線12とテスト信号配線13とが接続される。
また、冗長RAM5は、テスト信号配線13と接続されている。よって、比較器22からHighのテスト結果信号が出力されると、信号切替回路6がONとなり、通常信号配線12とテスト信号配線13とが接続され、第1のロジック回路1の入力信号が当該テスト信号配線13を介して冗長RAM5に入力される。これにより、第1のロジック回路1からの入力信号が、RAM4と冗長RAM5の何れか一方に入力され、RAM4と冗長RAM5とが置き換えられる。
The
The redundant RAM 5 is connected to the
本実施形態では、図2に示すように、信号切替回路6_1、・・・、6_Xとして、例えば、3ステートバッファ61_1、・・・、61_X(以下、個々の3ステートバッファ61_1、・・・、61_Xを区別しない場合、単に、3ステートバッファ61と記載する。)を使用する。また、3ステートバッファ61のEN端子に切替制御信号線15が接続されている。そのため、切替制御信号線15からHighのテスト結果信号が入力された場合に、3ステートバッファ61がONとなる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, as the signal switching circuits 6_1,..., 6_X, for example, 3-state buffers 61_1,..., 61_X (hereinafter, individual 3-state buffers 61_1,. When not distinguishing 61_X, it is simply described as 3-state buffer 61). The switching
RAM4は、第2のセレクタ9を介して第2のロジック回路10と接続されている。また、冗長RAM5は、第2のセレクタ9を介して第2のロジック回路10と接続されている。また、第2のセレクタ9は、切替制御信号線15と接続されている。そして、第2のセレクタ9は、切替制御信号線15から入力されるテスト結果信号に基づいて、RAM4から出力される出力信号と冗長RAM5から出力される出力信号の何れか一方を選択して、第2のロジック回路10に入力する。
具体的には、第2のセレクタ9は、切替制御信号線15からHighのテスト結果信号が入力された場合に、冗長RAM5から出力される出力信号を選択して第2のロジック回路10に入力する。従って、第2のセレクタ9は、比較器22からHighのテスト結果信号が出力された場合に、冗長RAM5から出力される出力信号を選択して第2のロジック回路10に入力する。
The
Specifically, the
RAM4は、比較器22と接続されている。また、比較器22は、パタンジェネレータ21と接続されている。そして、比較器22は、パタンジェネレータ21から出力された比較信号と、RAM4から出力された出力信号とを比較し、テスト結果信号を出力する。具体的には、比較器22が、パタンジェネレータ21から出力された比較信号と、RAM4から出力された出力信号とを比較して、正常と判定した場合には、テスト結果信号はLowとなる。また、比較器22が、異常と判断した場合には、テスト結果信号はHighとなる。比較器22から出力されたテスト結果信号は、制御回路3に入力される。
また、比較器22は、OR回路11と接続されている。そして、比較器22から出力されたテスト結果信号はOR回路11に入力される。
The
The
また、冗長RAM5は、比較器23と接続されている。また、比較器23は、パタンジェネレータ21と接続されている。そして、比較器23は、パタンジェネレータ21から出力された比較信号と冗長RAM5から出力された出力信号とを比較し、テスト結果信号を出力する。具体的には、比較器23は、パタンジェネレータ21から出力された比較信号と冗長RAM5から出力された出力信号とを比較して、正常と判断した場合には、Lowのテスト結果信号を出力する。また、比較器23は、異常と判断した場合には、Highのテスト結果信号を出力する。
また、比較器23は、制御回路3及びOR回路11に接続されている。そして、比較器23から出力されたテスト結果信号は、制御回路3及びOR回路11に入力される。
The redundant RAM 5 is connected to the
The
OR回路11は、比較器22、23の何れかからHighのテスト結果信号が入力された場合に、Highの結果信号を出力する。従って、BIST回路2により、RAM4及び冗長RAM5の何れかが異常と判断された場合には、異常を示すHighの結果信号が出力されるようになっている。
The OR circuit 11 outputs a High result signal when a High test result signal is input from either of the
制御回路3は、図3に示すように、データ保持装置16(記憶部)を備える。また、データ保持装置16は、データ保持回路161、不揮発性記憶素子162を備える。
データ保持回路161は、不揮発性記憶素子162の記憶状態を制御する。具体的には、データ保持回路161は、BISTモードにおいて比較器22から出力されるテスト結果信号を不揮発性記憶素子162に記憶させる。
不揮発性記憶素子162は、テスト結果信号を記憶する。なお、比較器22による比較処理前においては、不揮発性記憶素子162は、テスト結果信号としてLowの信号を記憶している。
そして、制御回路3は、BISTモードから通常モードへの切り替え時に、不揮発性記憶素子162に記憶されているテスト結果信号を切替制御信号線15を介して、3ステートバッファ61、AND回路8、第2のセレクタ9に入力する。即ち、制御回路3は、テスト結果信号に基づいて、3ステートバッファ61、AND回路8、第2のセレクタ9を制御し、不良となったRAM4と冗長RAM5との置き換えを行う。
As shown in FIG. 3, the
The
The
Then, when switching from the BIST mode to the normal mode, the
次に、本発明の実施の形態にかかる半導体装置100における動作について説明する。
まず、BISTモードにおける半導体装置100の動作について説明する。BISTモードにおいては、BIST制御信号線14を介して、BISTモードを指示するBIST制御信号が、制御回路3、第1のセレクタ7に入力する。
制御回路3は、BIST回路2からBISTモードを指示するBIST制御信号が入力されるため、パタンジェネレータ21とテスト信号配線13とを接続させる。そのため、パタンジェネレータ21により生成されたテスト信号が、制御回路3及びテスト信号配線13を介して第1のセレクタ7に入力する。
また、第1のセレクタ7は、BIST回路2からBISTモードを指示するBIST制御信号が入力されるため、パタンジェネレータ21により生成されたテスト信号を選択してAND回路8に入力する。また、比較器22による比較処理前において、不揮発性記憶素子162は、Lowの信号を記憶している。そのため、比較器22による比較処理前において、制御回路3は、テスト結果信号として、Lowの信号を出力する。そして、当該Lowの信号の反転信号が切替信号線15を介してAND回路8に入力する。即ち、AND回路8にHighの信号が入力する。そのため、パタンジェネレータ21により生成されたテスト信号は、そのまま、RAM4に入力する。
Next, the operation of the
First, the operation of the
Since the BIST control signal for instructing the BIST mode is input from the
The first selector 7 receives the BIST control signal for instructing the BIST mode from the
次に、RAM4から出力された出力信号が比較器22に入力される。そして、比較器22は、RAM4から出力された出力信号とパタンジェネレータ21から出力された比較信号とを比較し、テスト結果信号を出力する。そして、テスト結果信号は制御回路3に入力される。そして、テスト結果信号がデータ保持装置16により記憶される。
Next, the output signal output from the
次に、BISTモードから通常モードへの切り替えた場合における半導体装置100の動作を説明する。
BISTモードから通常モードに切り替えられるので、BIST制御信号線14を介して、通常モードを指示するBIST制御信号が、制御回路3、第1のセレクタ7に入力する。
制御回路3は、BIST回路2から通常モードを指示するBIST制御信号が入力されるため、パタンジェネレータ21とテスト信号配線13との接続を切る。これにより、パタンジェネレータ21により生成されたテスト信号が、制御回路3及びテスト信号配線13を介して第1のセレクタ7に入力されなくなる。
また、第1のセレクタ7は、BIST回路2から通常モードを指示するBIST制御信号が入力されるため、第1のロジック回路1からRAM4に入力される入力信号を選択してAND回路8に入力する。
Next, the operation of the
Since the BIST mode is switched to the normal mode, a BIST control signal for instructing the normal mode is input to the
Since the BIST control signal that instructs the normal mode is input from the
The first selector 7 receives the BIST control signal for instructing the normal mode from the
また、制御回路3は、不揮発性記憶素子162に記憶されているテスト結果信号を切替制御信号線15を介して、3ステートバッファ61、AND回路8、第2のセレクタ9に入力する。
このとき、全てのRAM4が正常である場合には、全ての比較器22が正常と判定する。そして、全ての比較器22から出力されるテスト結果信号はLowとなる。そして、3ステートバッファ61は、Lowのテスト結果信号が入力されるため、OFFとなる。そのため、通常信号配線12とテスト信号配線13とは、3ステートバッファ61により接続されない。
また、AND回路8には、Lowのテスト結果信号の反転信号が入力される。即ち、AND回路8には、Highの信号が入力される。また、AND回路8には、第1のセレクタ7から、第1のロジック回路1の入力信号が入力される。よって、AND回路8から、第1のロジック回路1の入力信号がそのまま、RAM4に入力される。
次いで、RAM4の出力信号が第2のセレクタ9に入力する。ここで、第2のセレクタ9には、切替制御信号線15を介して、Lowのテスト結果信号が入力する。そのため、第2のセレクタ9は、RAM4の出力信号を選択して、第2のロジック回路10に出力する。
Further, the
At this time, if all the
The AND
Next, the output signal of the
一方、何れかのRAM4が不良となった場合には、何れかの比較器22が異常と判定する。そして、当該比較器22のテスト結果信号はHighとなる。ここでは、例えば、RAM4_1が不良であった場合を例に挙げて説明する。この場合、比較器22_2、・・・、22_Xから出力されるテスト結果信号はLowとなる。比較器22_2、・・・、22_XからLowのテスト結果信号が出力された場合は、上述と同様であるため、その説明は省略する。一方、比較器22_1から出力されるテスト結果信号はHighとなる。そして、3ステートバッファ61_1は、Highのテスト結果信号が入力されるため、ONとなる。そのため、通常信号配線12_1とテスト信号配線13とが、3ステートバッファ61_1により接続される。
一方、AND回路8_1には、第1のセレクタ7_1から、第1のロジック回路1の入力信号が入力される。しかし、AND回路8_1には、Highのテスト結果信号の反転信号が入力される。即ち、AND回路8_1には、Lowの信号が入力される。よって、AND回路8_1からRAM4_1への入力がLow固定される。
これにより、第1のロジック回路1からRAM4_1入力信号は入力されない。そして、当該入力信号は、3ステートバッファ61_1により通常信号配線12_1と接続されたテスト信号配線13を介して冗長RAM5に入力される。
On the other hand, if any one of the
On the other hand, the input signal of the
Thus, the RAM4_1 input signal is not input from the
次いで、冗長RAM5の出力信号が第2のセレクタ9_1に入力する。ここで、第2のセレクタ9_1には、切替制御信号線15_1を介して、Highのテスト結果信号が入力する。そのため、第2のセレクタ9_1は、冗長RAM5の出力信号を選択して、第2のロジック回路10に出力する。これにより、異常と判定されたRAM4_1が、冗長RAM5と置き換えられる。
Next, the output signal of the redundant RAM 5 is input to the second selector 9_1. Here, a high test result signal is input to the second selector 9_1 through the switching control signal line 15_1. Therefore, the second selector 9_1 selects the output signal of the redundant RAM 5 and outputs it to the
以上、説明したように、本発明の実施の形態にかかる半導体装置100では、テスト動作時にテスト信号を複数のRAM4及び冗長RAM5に入力するテスト信号配線13と、通常モードにおいて入力信号を複数のRAM4に入力する通常信号配線12と、RAM4が不良となった場合に、通常信号配線12とテスト信号配線13とを接続する3ステートバッファ61と、RAM4が不良となった場合に、通常信号配線12とテスト信号配線13とを接続させるように3ステートバッファ61を制御する制御回路3と、を備える。そして、RAM4が不良となった場合に、当該RAM4に入力される入力信号が、3ステートバッファ61により通常信号配線12と接続されたテスト信号配線13を介して冗長RAM5に入力される。
これにより、RAM4が不良となった場合には、通常信号配線12とテスト信号配線13とが接続されて、当該RAM4に入力される入力信号がテスト信号配線13を介して冗長RAM5に入力されることとなる。即ち、RAM4及び冗長RAM5の不良を検査するためのテスト信号配線13を使用して、不良となったRAM4に入力されるはずの入力信号を冗長RAM5に入力することができ、不良となったRAM4と冗長RAM5を置き換えることができる。したがって、配線を増加させることなく、RAM4の不良をテストするとともに、RAM4と冗長RAM5の置き換えを行うことができ、配線性を向上することができる。
具体的には、本発明の実施の形態にかかる半導体装置100では、図5に示す従来技術においてRAM205と冗長RAM206とを置き換えるために必要だった切替信号配線213が不要となった。切替信号配線213には、複数のアドレス線、複数のデータ線、制御信号線が含まれる。また、従来技術では、RAM205の数だけ、切替信号配線213を必要とする。本実施形態にかかる半導体装置100では、当該切替信号配線213を必要としないため、従来に比べて配線を大幅に減らすことができる。
As described above, in the
As a result, when the
Specifically, in the
ここで、ゲートアレイやストラクチャードASICでは、シリコンウェハ上に予めトランジスタや基本セルが搭載された下地上に複数のRAMを有している。この場合、当該下地の上地配線層にBIST回路2が構成されることが多い。また、下地は、様々な顧客向けに共通のものを準備するため、顧客によっては未使用となるRAMが発生する。さらに、顧客によって、個々のRAMはそれぞれ別の回路と接続されることが多い。従って、従来のように隣り合うRAMが同一バスに接続されるとは限らない。このような場合、個々のRAM毎に冗長RAM5を設けることは現実的ではない。本発明をゲートアレイやストラクチャードASICに適用すれば、個々のRAM4がそれぞれ別の回路に接続されていても、個々のRAM4の不良をテストするテスト信号配線13を個々のRAM4と1つの冗長RAM5とを置き換えるための配線として利用できる。従って、過度の冗長性をもつRAM構成をとらずに済む。また、配線を増加させることもないので、配線性もよい。従って、本発明は、ゲートアレイやストラクチャードASICに対して適用することが特に効果的である。
Here, the gate array and the structured ASIC have a plurality of RAMs on a base on which transistors and basic cells are mounted in advance on a silicon wafer. In this case, the
また、テスト信号を生成し、当該テスト信号が入力されたRAM4から出力される出力信号に基づいて、当該RAM4に不良があるか否かをテストするBIST回路22を備える。これにより、半導体装置100に新たに不良をテストするテスト回路等を接続しなくても、RAM4の不良をテストすることができる。
In addition, a
また、RAM4の不良をテストするBISTモードにおいて、BIST回路22によるテスト結果を記憶するデータ保持装置16を備え、制御回路3は、データ保持装置16に記憶されたテスト結果に基づいて3ステートバッファ61を制御する。これにより、BISTモードで不良がテストされた場合には、通常モードで動作が開始される前に不良のRAM4を冗長RAM5へと置き換えるので、不良RAM4による動作不良の発生を未然に防ぐことができる。
Further, in the BIST mode for testing the failure of the
また、データ保持装置16は、不揮発性記憶素子162を備え、不揮発性記憶素子162は、テスト結果を記憶する。これにより、一度得られたテスト結果を電源のON/OFFに関わらずに保持することができる。そのため、1回のBIST回路22によりテストを行うだけで、不良となったRAM4を冗長RAM5への置き換えた状態をずっと保つことができる。
Further, the
また、BIST回路2は、テスト信号配線13を介してテスト信号を冗長RAM5に入力し、冗長RAM5に不良があるか否かをテストする。これにより、冗長RAM5が不良か否かも調べることができる。
Further, the
変形例1.
本発明の実施の形態では、データ保持装置16に不揮発性記憶素子162を備えることとしたが、揮発性記憶素子が備えられてもよい。変形例1に、制御回路3のデータ保持装置16に、揮発性記憶素子が備えられる例を示す。変形例1では、揮発性記憶素子としてF/F(フリップフロップ)163を例示して説明する。図4に、変形例1にかかる制御回路3の概略構成の一例を示す。
F/F163は、揮発性記憶素子であるため、変形例1にかかる半導体装置100では、電源がONされるたびに、BIST回路2を用いて、RAM4のテストを行う。そのため、出荷後にRAM4に不良が生じた場合でも、不良のRAM4を冗長RAM5に置き換えることができる。
In the embodiment of the present invention, the
Since the F /
変形例1にかかるデータ保持装置16では、データ保持装置16に、揮発性記憶素子であるF/F163が備えられるので、電源がONされる度に、BIST回路2によりRAM4のテストを行う。これにより、半導体装置100の出荷後においてRAM4に不良が生じた場合にも、不良となったRAM4と冗長RAM5とを置き換えることができる。
In the
なお、本実施形態では、接続部として、信号切替回路6、3ステートバッファ61を例示して説明したが、RAM4が不良となった場合に、通常信号配線12とテスト信号配線13とを接続するものであれば何であってもよい。
また、本発明の範囲は本実施形態に限定されるものではなく、テスト信号配線13を利用して不良となったRAM4と冗長RAM5とを置き換えるものであれば、どのような配線構造で形成されてもよい。
In the present embodiment, the
The scope of the present invention is not limited to this embodiment, and any wiring structure can be used as long as it replaces the
2 BIST回路(テスト回路)
3 制御回路(制御部)
4_1、・・・、4_X RAM(通常メモリ)
5 冗長RAM(冗長メモリ)
6_1、・・・、6_X 信号切替回路(接続部)
61_1、・・・、61_X 3ステートバッファ(接続部)
12_1、・・・、12_X 通常信号配線
13 テスト信号配線
16 データ保持装置(記憶部)
162 不揮発性記憶素子
2 BIST circuit (test circuit)
3 Control circuit (control unit)
4_1, ..., 4_X RAM (normal memory)
5 Redundant RAM (redundant memory)
6_1,..., 6_X Signal switching circuit (connection part)
61_1,..., 61_X 3-state buffer (connection unit)
12_1,..., 12_X
162 Nonvolatile memory element
Claims (7)
テスト動作時にテスト信号を前記通常メモリ及び前記冗長メモリに入力するテスト信号配線と、
通常動作時に入力信号を前記通常メモリに入力する通常信号配線と、
前記通常メモリが不良となった場合に、前記通常信号配線と前記テスト信号配線とを接続する接続部と、を備え、
前記通常メモリが不良となった場合に、当該通常メモリに入力される入力信号が、前記接続部により前記通常信号配線と接続された前記テスト信号配線を介して前記冗長メモリに入力される半導体装置。 A semiconductor device comprising a normal memory and a redundant memory,
Test signal wiring for inputting a test signal to the normal memory and the redundant memory during a test operation;
Normal signal wiring for inputting an input signal to the normal memory during normal operation;
A connection part for connecting the normal signal wiring and the test signal wiring when the normal memory becomes defective;
A semiconductor device in which, when the normal memory becomes defective, an input signal input to the normal memory is input to the redundancy memory via the test signal wiring connected to the normal signal wiring by the connection unit .
前記制御部は、前記記憶部に記憶されたテスト結果に基づいて前記接続部を制御する請求項4に記載の半導体装置。 A storage unit for storing a test result by the test circuit during a test operation;
The semiconductor device according to claim 4, wherein the control unit controls the connection unit based on a test result stored in the storage unit.
前記不揮発性記憶素子は、前記テスト結果を記憶する請求項5に記載の半導体装置。 The storage unit includes a nonvolatile storage element,
The semiconductor device according to claim 5, wherein the nonvolatile memory element stores the test result.
前記揮発性記憶素子は、前記テスト結果を記憶する請求項5に記載の半導体装置。 The storage unit includes a volatile storage element,
The semiconductor device according to claim 5, wherein the volatile memory element stores the test result.
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