JP2011008874A - Method for testing semiconductor memory device and semiconductor memory device - Google Patents

Method for testing semiconductor memory device and semiconductor memory device Download PDF

Info

Publication number
JP2011008874A
JP2011008874A JP2009152492A JP2009152492A JP2011008874A JP 2011008874 A JP2011008874 A JP 2011008874A JP 2009152492 A JP2009152492 A JP 2009152492A JP 2009152492 A JP2009152492 A JP 2009152492A JP 2011008874 A JP2011008874 A JP 2011008874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
mos transistor
line
power supply
cmos inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009152492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Morita
泰弘 森田
Koichi Nose
浩一 野瀬
Koichiro Noguchi
宏一朗 野口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2009152492A priority Critical patent/JP2011008874A/en
Publication of JP2011008874A publication Critical patent/JP2011008874A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stably measure a current flowing during a writing operation in a memory cell without requiring fine voltage control.SOLUTION: The memory cell includes: first and second CMOS inverters each including a drive MOS transistor and a load MOS transistor and having input/output terminals thereof connected in an intersecting manner; and first and second transfer MOS transistors having gate terminals connected to word lines. The first and second CMOS inverters and first and second bit lines are connected via the first and second transfer MOS transistors. The power supply lines of the first and second CMOS inverters are separated from each other. The power supply line of one CMOS inverter is set to a power supply voltage, and the power supply line of the other CMOS inverter is set to a ground voltage. The first and second bit lines are set to ground voltages, and the word line is set to a power supply voltage. A write current flowing from the power supply line of one CMOS inverter via the load MOS transistor of one CMOS inverter, one transfer MOS transistor, and one bit line is measured.

Description

本発明は、半導体記憶装置の試験方法及び半導体記憶装置に関し、特に、半導体記憶装置への書込み動作時に、半導体記憶装置が備えるメモリセル内に流れる電流を安定して測定し、メモリセル内の書込みパスにおける欠陥を検出する技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor memory device testing method and a semiconductor memory device, and more particularly, to stably measure a current flowing in a memory cell included in a semiconductor memory device during a write operation to the semiconductor memory device, and to write in the memory cell. The present invention relates to a technique for detecting a defect in a path.

半導体記憶装置の1つに、SRAM(Static Random Access Memory)がある。SRAMの製造時には、欠陥を検出するための各種の試験が様々な段階で行われている。   One of the semiconductor memory devices is an SRAM (Static Random Access Memory). At the time of manufacturing the SRAM, various tests for detecting defects are performed at various stages.

SRAMの試験方法の一般的な例としては、任意の“0”または“1”のテストパタンをSRAMに書込み、書込んだ値がSRAMから正しく読出せるかどうかを試験する方法が挙げられる。   As a general example of an SRAM test method, there is a method of writing an arbitrary “0” or “1” test pattern to the SRAM and testing whether the written value can be read correctly from the SRAM.

しかしながら、近年、SRAMでは、プロセスの微細化により故障の原因が複雑化しているため、上述したテストパタンに基づく試験方法では、SRAMの潜在的な欠陥を検出することが困難になってきている。   However, in recent years, the causes of failures have become complicated due to process miniaturization in SRAMs, and it has become difficult to detect potential defects in SRAMs by the test method based on the above test pattern.

そこで、最近は、SRAMの試験方法として、電圧値、電流値、遅延マージンのような物理量を測定し、測定した物理量に基づいてメモリセル単体の良・不良を判定する方法の必要性が増してきている。このうち、メモリセル内に流れる電流を測定する試験方法は、メモリセルの特性を直接観測可能な方法として、一般的に行われるようになっている。   Therefore, recently, as an SRAM test method, there has been an increasing need for a method of measuring physical quantities such as a voltage value, a current value, and a delay margin, and determining whether a memory cell is good or bad based on the measured physical quantities. ing. Among these, the test method for measuring the current flowing in the memory cell is generally performed as a method capable of directly observing the characteristics of the memory cell.

図5は、関連するSRAMのメモリセル(以下、SRAMメモリセルと呼ぶ)の回路構成の一例を示す図である。この回路構成は、一般的に広く知られた回路構成である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a related SRAM memory cell (hereinafter referred to as an SRAM memory cell). This circuit configuration is a generally well-known circuit configuration.

図5に示したSRAMメモリセル100は、一般的な6個のMOSトランジスタから構成されている。すなわち、SRAMメモリセル100は、NチャネルMOSトランジスタである駆動MOSトランジスタN1,N2と、NチャネルMOSトランジスタである転送MOSトランジスタN3,N4と、PチャネルMOSトランジスタである負荷MOSトランジスタP1,P2と、から構成されている。   The SRAM memory cell 100 shown in FIG. 5 is composed of six general MOS transistors. That is, the SRAM memory cell 100 includes driving MOS transistors N1 and N2 that are N channel MOS transistors, transfer MOS transistors N3 and N4 that are N channel MOS transistors, load MOS transistors P1 and P2 that are P channel MOS transistors, It is composed of

なお、図5において、PLはSRAMメモリセル100の電源線、GLはSRAMメモリセル100の接地線、BLT及びBLBはSRAMメモリセル100のビット線、WLはSRAMメモリセル100のワード線、ND1及びND2はSRAMメモリセル100のデータ保持ノードである。   In FIG. 5, PL is a power line of the SRAM memory cell 100, GL is a ground line of the SRAM memory cell 100, BLT and BLB are bit lines of the SRAM memory cell 100, WL is a word line of the SRAM memory cell 100, ND1 and ND2 is a data holding node of the SRAM memory cell 100.

また、Vddは電源線PLから供給される電圧、Vssは接地線GLから供給される電圧、Vwlはワード線WLから供給される電圧、Vblt及びVblbはそれぞれビット線BLT及びBLBから供給される電圧、Vn1及びVn2はそれぞれデータ保持ノードND1及びND2の電圧である。   Vdd is a voltage supplied from the power line PL, Vss is a voltage supplied from the ground line GL, Vwl is a voltage supplied from the word line WL, and Vblt and Vblb are voltages supplied from the bit lines BLT and BLB, respectively. , Vn1 and Vn2 are voltages of the data holding nodes ND1 and ND2, respectively.

駆動MOSトランジスタN1及び負荷MOSトランジスタP1により、また、駆動MOSトランジスタN2及び負荷MOSトランジスタP2により、それぞれCMOSインバータが構成されている。また、駆動MOSトランジスタN1,N2及び負荷MOSトランジスタP1,P2により、CMOSインバータのカップリングが構成されており、これにより、安定してデータを保持できるようになっている。   The driving MOS transistor N1 and the load MOS transistor P1, and the driving MOS transistor N2 and the load MOS transistor P2 constitute a CMOS inverter, respectively. The driving MOS transistors N1 and N2 and the load MOS transistors P1 and P2 constitute a coupling of a CMOS inverter, so that data can be stably held.

データ保持ノードND1及びND2の電圧Vn1及びVn2は、それぞれ“1”あるいは“0”のいずれかであり、互いに逆となっている。1つのSRAMメモリセル100に保持される1ビットのデータの定義としては、例えば、データ“1”の場合はVn1=“1”及びVn2=“0”と定義され、データ“0”の場合はVn1=“0”及びVn2=“1”と定義される。   The voltages Vn1 and Vn2 of the data holding nodes ND1 and ND2 are either “1” or “0”, respectively, and are opposite to each other. The definition of 1-bit data held in one SRAM memory cell 100 is, for example, defined as Vn1 = “1” and Vn2 = “0” in the case of data “1”, and in the case of data “0”. Vn1 = "0" and Vn2 = "1" are defined.

なお、ここで、デジタル表記の“1”は電源電圧(Vdd)に対応し、Vddは90nm世代LSI(Large Scale Integration)製造プロセスにおいては通常1.0Vである。また、デジタル表記の“0”は接地電圧(Vss)に対応し、Vssは通常0Vである。   Here, “1” in digital notation corresponds to the power supply voltage (Vdd), and Vdd is usually 1.0 V in a 90 nm generation LSI (Large Scale Integration) manufacturing process. Also, “0” in digital notation corresponds to the ground voltage (Vss), and Vss is usually 0V.

SRAMの動作には、読出し動作と書込み動作が存在する。   The SRAM operation includes a read operation and a write operation.

読出し動作では、ビット線BLT及びBLBを“1”にプリチャージし、ワード線WLを“1”に設定する。それにより、ビット線BLTまたはBLBのどちらか片方から転送MOSトランジスタ及び駆動MOSトランジスタを通して接地線GLへと電流貫通パスが生じ、当該パスに読出し電流が流れ、ビット線の電圧が低下する。このとき、SRAMメモリセル100の保持データが“0”ならばビット線BLTの電圧が低下し、“1”ならばビット線BLBの電圧が低下することになる。そのため、ビット線BLTまたはBLBのどちらの電圧が低下したかを検知することによって、SRAMメモリセル100の外部から、SRAMメモリセル100の保持データを読出すことができる。   In the read operation, the bit lines BLT and BLB are precharged to “1” and the word line WL is set to “1”. As a result, a current through path is formed from either one of the bit lines BLT or BLB through the transfer MOS transistor and the driving MOS transistor to the ground line GL, a read current flows through the path, and the voltage of the bit line decreases. At this time, if the data held in the SRAM memory cell 100 is “0”, the voltage of the bit line BLT decreases, and if it is “1”, the voltage of the bit line BLB decreases. Therefore, the data held in the SRAM memory cell 100 can be read from the outside of the SRAM memory cell 100 by detecting which voltage of the bit line BLT or BLB has decreased.

このように、読出し動作では、SRAMメモリセル100にデータが保持されたままの状態であるため、SRAMメモリセル100に流れる読出し電流を安定して測定可能である。   As described above, in the read operation, since the data is held in the SRAM memory cell 100, the read current flowing in the SRAM memory cell 100 can be measured stably.

一方、書込み動作では、書込みデータにあわせて片方のビット線の電圧を“0”に設定し、ワード線WLを“1”に設定する。それにより、電源線PLから負荷MOSトランジスタ及び転送MOSトランジスタを通してビット線へと電流貫通パス(以下、書込みパスと呼ぶ)が生じ、当該パスに書込み電流が流れる。この書込み電流が流れることによって、データ保持ノードND1及びND2の電圧Vn1及びVn2を反転させられるため、SRAMメモリセル100にデータを書込むことができる。   On the other hand, in the write operation, the voltage of one bit line is set to “0” and the word line WL is set to “1” in accordance with the write data. Thereby, a current through path (hereinafter referred to as a write path) is generated from the power supply line PL to the bit line through the load MOS transistor and the transfer MOS transistor, and a write current flows through the path. When the write current flows, the voltages Vn1 and Vn2 of the data holding nodes ND1 and ND2 are inverted, so that data can be written into the SRAM memory cell 100.

このように、書込み動作では、SRAMメモリセル100に保持されたデータを反転させる。そのため、データ“1”を保持している状態でデータ“0”を書込む場合、SRAMメモリセル100に流れる書込み電流を安定して測定することはできない。その理由を説明する。この場合、書込み動作が完了すると、データ保持ノードND1及びND2の電圧Vn1及びVn2が反転して、Vn1=“0”及びVn2=“1”となり、負荷MOSトランジスタP1がOFF状態となる。このとき、上述の書込みパスが存在しなくなり、書込み電流を得ることができなくなる。そのため、書込み電流が定常的に流れず、書込み電流を安定して測定することができなくなる。   Thus, in the write operation, the data held in the SRAM memory cell 100 is inverted. Therefore, when data “0” is written while data “1” is held, the write current flowing through the SRAM memory cell 100 cannot be measured stably. The reason will be explained. In this case, when the write operation is completed, the voltages Vn1 and Vn2 of the data holding nodes ND1 and ND2 are inverted, Vn1 = “0” and Vn2 = “1”, and the load MOS transistor P1 is turned off. At this time, the above-described write path does not exist and a write current cannot be obtained. For this reason, the write current does not flow constantly, and the write current cannot be measured stably.

ところで、近年、SRAMメモリセルに関する各種の関連技術が開示されている。   Incidentally, in recent years, various related technologies relating to SRAM memory cells have been disclosed.

例えば、非特許文献1には、図5に示した回路構成を維持したまま、SRAMメモリセル内に流れる電流を測定する技術が開示されている。この技術では、SRAMメモリセルにおいて、ワード線WL、ビット線BLT及びBLB、電源線PLの各端子をパッドを介して外部と接続する。そして、外部から各端子に様々な電圧を供給することによりSRAMメモリセル内に流れる電流を測定する。このとき、電源電圧Vdd及び接地電圧Vssとは別に、オーバードライブ電圧(電源電圧Vddよりも高い電圧)VHを用意し、各端子への供給電圧を最適化する。例えば、図5において、測定対象のMOSトランジスタが駆動MOSトランジスタN1である場合、転送MOSトランジスタN3及びN4をONにするが、その際には、ワード線WLの電圧をVHに設定して、転送MOSトランジスタN3及びN4のドレイン・ソース間の抵抗値を極端に低下させ、転送MOSトランジスタN3及びN4での電圧降下を抑制する。これにより、電源線PL及びビット線BLTがN1のドレイン電圧の役割を、ビット線BLBがN1のゲート電圧の役割をそれぞれ担うことになるため、駆動MOSトランジスタN1に流れる電流の電流特性(例えば、ドレイン電流−ゲート・ソース間電圧の特性)を測定することが可能となる。   For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique for measuring a current flowing in an SRAM memory cell while maintaining the circuit configuration shown in FIG. In this technology, in the SRAM memory cell, the terminals of the word line WL, the bit lines BLT and BLB, and the power supply line PL are connected to the outside through pads. Then, the current flowing in the SRAM memory cell is measured by supplying various voltages to each terminal from the outside. At this time, an overdrive voltage (voltage higher than the power supply voltage Vdd) VH is prepared separately from the power supply voltage Vdd and the ground voltage Vss, and the supply voltage to each terminal is optimized. For example, in FIG. 5, when the MOS transistor to be measured is the drive MOS transistor N1, the transfer MOS transistors N3 and N4 are turned on. In this case, the voltage of the word line WL is set to VH and the transfer is performed. The resistance value between the drain and source of the MOS transistors N3 and N4 is drastically reduced, and the voltage drop in the transfer MOS transistors N3 and N4 is suppressed. As a result, the power line PL and the bit line BLT play the role of the drain voltage of N1, and the bit line BLB plays the role of the gate voltage of N1, respectively. Therefore, the current characteristics of the current flowing through the drive MOS transistor N1 (for example, It is possible to measure (drain current-gate-source voltage characteristics).

また、非特許文献2には、図5とは異なる回路構成のSRAMメモリセルの読出し特性及び書込み特性を測定する技術が開示されている。この技術が適用されるSRAMメモリセルは、左右のCMOSインバータの接地線GLがあらかじめ分離されている。この技術では、読出し動作の場合、2つの接地線の電圧を独立に制御し、片方の接地線の電圧を0V以上の高い電圧に細かく変化させる。ただし、この読み出し動作では、片方の接地線を0V以上にするため、電圧“0”を保持していたデータ保持ノードの電位が上昇し、データの保持が正常に行われなくなり、最終的に保持データが反転する。一方、書込み動作の場合、片方のビット線電圧を細かく変化させ、電源電圧Vddよりも低い電圧に設定する。ただし、この書込み動作では、片方のビット線電圧を0Vではなく0V以上の電圧に設定する。そのため、データを書き込む際に、電圧“0”を保持するデータ保持ノードの電位がビット線電位に合わせて0V以上になってしまうため、保持データの反転が正常に行われなくなる。すなわち、この技術は、SRAMメモリセルにおいて読出し動作及び書込み動作を阻害する方向に作用することになる。したがって、読出し動作の場合は、保持データが反転する直前の接地線電圧を観測することで、読出し動作が阻害されない電圧範囲を読出し特性として測定することが可能となる。また、書込み動作の場合は、保持データが反転しなくなる直前のビット線電圧を観測することで、書込み動作が阻害されない電圧範囲を書込み特性として測定することが可能となる。   Non-Patent Document 2 discloses a technique for measuring read characteristics and write characteristics of an SRAM memory cell having a circuit configuration different from that shown in FIG. In the SRAM memory cell to which this technology is applied, the ground lines GL of the left and right CMOS inverters are separated in advance. In this technique, in the read operation, the voltages of the two ground lines are controlled independently, and the voltage of one of the ground lines is finely changed to a high voltage of 0 V or higher. However, in this read operation, since one of the ground lines is set to 0 V or more, the potential of the data holding node that holds the voltage “0” rises, and data is not normally held, and finally held. Data is inverted. On the other hand, in the write operation, one bit line voltage is finely changed and set to a voltage lower than the power supply voltage Vdd. However, in this write operation, one bit line voltage is set not to 0V but to a voltage of 0V or more. Therefore, when data is written, the potential of the data holding node that holds the voltage “0” becomes 0 V or higher in accordance with the bit line potential, so that the holding data is not normally inverted. That is, this technique acts in a direction that inhibits the read operation and the write operation in the SRAM memory cell. Therefore, in the case of the read operation, by observing the ground line voltage immediately before the retained data is inverted, it is possible to measure the voltage range in which the read operation is not hindered as the read characteristic. In the case of the write operation, by observing the bit line voltage immediately before the retained data is not inverted, a voltage range in which the write operation is not hindered can be measured as the write characteristic.

また、特許文献1には、図5とは異なる回路構成のSRAMメモリセルのリセット動作を行う技術が開示されている。この技術が適用されるSRAMメモリセルは、図6に示すように、左右のCMOSインバータの電源線PLがあらかじめ分離されており、片方のCMOSインバータの電源電圧が接地電圧Vssに設定される。図6では、SRAMメモリセル110において、第1CMOSインバータ111及び第2CMOSインバータ112の電源線が、それぞれPLT及びPLBとして定義されている。この技術では、例えば、第1CMOSインバータ111の電源線PLTの電圧VdtをVddに設定し、第2CMOSインバータ112の電源線PLBの電圧VdbをVssに設定すると、ND2の電圧Vn2、すなわち第1CMOSインバータ111の入力電圧が強制的にVssとなる。これにより、ND1の電圧Vn1、すなわち第1CMOSインバータ111の出力電圧はVddに設定される。つまり、この技術では、本動作以前のSRAMメモリセル110の保持データにかかわらず、データ保持ノードND1及びND2の電圧設定が強制的に行われ、リセット動作が可能となっている。なお、この技術では、ワード線WLとビット線BLT及びBLBの電圧設定は不要である。   Patent Document 1 discloses a technique for performing a reset operation of an SRAM memory cell having a circuit configuration different from that shown in FIG. In the SRAM memory cell to which this technique is applied, as shown in FIG. 6, the power supply lines PL of the left and right CMOS inverters are separated in advance, and the power supply voltage of one of the CMOS inverters is set to the ground voltage Vss. In FIG. 6, in the SRAM memory cell 110, the power lines of the first CMOS inverter 111 and the second CMOS inverter 112 are defined as PLT and PLB, respectively. In this technique, for example, when the voltage Vdt of the power supply line PLT of the first CMOS inverter 111 is set to Vdd and the voltage Vdb of the power supply line PLB of the second CMOS inverter 112 is set to Vss, the voltage Vn2 of ND2, that is, the first CMOS inverter 111 is set. Is forcibly set to Vss. Thereby, the voltage Vn1 of ND1, that is, the output voltage of the first CMOS inverter 111 is set to Vdd. That is, in this technique, regardless of the data held in the SRAM memory cell 110 before this operation, the voltage setting of the data holding nodes ND1 and ND2 is forcibly performed and the reset operation is possible. In this technique, voltage setting of the word line WL and the bit lines BLT and BLB is not necessary.

特開平5−74163号公報JP-A-5-74163

X. Deng, W. Kit Loh, B. Pious, T. W. Houston, L. Liu, B. Khan, D. Corum, J. Raval, J. Gertas, F. Rousey, J. Steck, C. Suwannakinthorn, and R. McKee, “Characterization of bit transistors in a functional SRAM,” IEEE/JSAP 2008 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers, pp.44-45, June 2008.X. Deng, W. Kit Loh, B. Pious, TW Houston, L. Liu, B. Khan, D. Corum, J. Raval, J. Gertas, F. Rousey, J. Steck, C. Suwannakinthorn, and R McKee, “Characterization of bit transistors in a functional SRAM,” IEEE / JSAP 2008 Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers, pp.44-45, June 2008. A. Katayama, T. Yabe, O. Hirabayashi, Y. Takeyama, K. Kushida, T. Sasaki, and N. Otsuka, “Direct cell-stability test techniques for an SRAM macro with asymmetric cell-bias-voltage modulation,” Proceeding of the IEEE International Test Conference, paper 25.1, Nov. 2008.A. Katayama, T. Yabe, O. Hirabayashi, Y. Takeyama, K. Kushida, T. Sasaki, and N. Otsuka, “Direct cell-stability test techniques for an SRAM macro with asymmetric cell-bias-voltage modulation,” Proceeding of the IEEE International Test Conference, paper 25.1, Nov. 2008.

上述したように、SRAMメモリセルには、書込み動作において、SRAMメモリセル内に流れる書込み電流を安定して測定することができないという問題がある。   As described above, the SRAM memory cell has a problem that the write current flowing in the SRAM memory cell cannot be stably measured in the write operation.

この問題を解決するために、上述した非特許文献1,2および特許文献1に開示された技術を適用することが考えられる。   In order to solve this problem, it is conceivable to apply the techniques disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2 and Patent Document 1 described above.

しかし、非特許文献1,2に開示された技術では、1個のMOSトランジスタの測定のために電源電圧及び接地電圧とは別のオーバードライブ電圧VHが必要となったり、SRAMメモリセルに供給する電圧を細かく変化させなければならないために評価時間が増大したりして、評価のためのコストが増大するといった課題が存在する。   However, in the techniques disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2, an overdrive voltage VH different from the power supply voltage and the ground voltage is required for measuring one MOS transistor, or it is supplied to the SRAM memory cell. There is a problem that the evaluation time increases because the voltage must be finely changed, and the cost for evaluation increases.

ここで、図5に示した回路構成のSRAMメモリセル内に流れる書込み電流の測定の際に、2つのCMOSインバータの電源線の双方をVddに設定することでは、書込み電流の測定による欠陥検出が困難であることを説明する。図5に示した回路構成のSRAMメモリセルにおいて、2つのCMOSインバータの電源線PLの電圧をVddに設定し、2本のビット線BLT,BLBをVssに設定し、ワード線WLの電圧を“1”に設定する(図7A参照)。すると、データ保持ノードND1,ND2の電圧Vn1,Vn2がVssから上昇する。図7Bは、いわゆるバタフライプロットであり、横向きのカーブは、Vn1の電圧を外部から強制的に0V〜Vddに制御した場合のVn2の電圧を示し、また、縦向きのカーブは、Vn2の電圧を外部から強制的に0V〜Vddに制御した場合のVn1の電圧を示している。図5において、2つのCMOSインバータの入出力端子は交差接続されているため、この2つのカーブの交点Pの電圧値が、Vn1・Vn2の存在しうる電圧となる。このバタフライプロットのカーブは、測定対象の書込みパス以外のMOSトランジスタによっても決定されるため、データ保持ノードND1,ND2の電圧Vn1,Vn2は書込みパス以外での特性によって決定されうる。つまり、書込み電流は書込みパス以外の部分が原因で変動する可能性があるため、SRAMメモリセルの書込み電流が変動したとしても、変動の原因が書込みパスにあると特定することが難しい。   Here, when the write current flowing in the SRAM memory cell having the circuit configuration shown in FIG. 5 is measured, if both power lines of the two CMOS inverters are set to Vdd, defect detection by measuring the write current is performed. Explain that it is difficult. In the SRAM memory cell having the circuit configuration shown in FIG. 5, the voltage of the power line PL of the two CMOS inverters is set to Vdd, the two bit lines BLT and BLB are set to Vss, and the voltage of the word line WL is set to “ It is set to 1 ″ (see FIG. 7A). Then, the voltages Vn1 and Vn2 of the data holding nodes ND1 and ND2 rise from Vss. FIG. 7B is a so-called butterfly plot, where the horizontal curve shows the voltage of Vn2 when the voltage of Vn1 is forcibly controlled from 0 V to Vdd from the outside, and the vertical curve shows the voltage of Vn2. The voltage of Vn1 when the voltage is forcibly controlled from 0 V to Vdd from the outside is shown. In FIG. 5, since the input / output terminals of the two CMOS inverters are cross-connected, the voltage value at the intersection P of the two curves is a voltage that can exist as Vn1 and Vn2. Since the curve of this butterfly plot is also determined by MOS transistors other than the write path to be measured, the voltages Vn1 and Vn2 of the data holding nodes ND1 and ND2 can be determined by characteristics other than the write path. That is, since the write current may vary due to a part other than the write path, even if the write current of the SRAM memory cell varies, it is difficult to specify that the cause of the variation is in the write path.

また、非特許文献2のように、SRAMメモリセルの接地線を左右のCMOSインバータで分離し、接地線の電圧を制御する技術は、書込み電流の測定には不向きである。その理由を説明する。書込み電流を安定して流すには、少なくとも、負荷MOSトランジスタがON状態となることが必要であり、そのためにはPチャネルMOSトランジスタで構成される負荷MOSトランジスタのゲート電圧、すなわちCMOSインバータの入力電圧を0Vにする必要がある。しかしながら、接地線の電圧制御により接地線電圧が0Vよりも高い電圧に設定されると、CMOSインバータの入出力電圧は必然的に0Vよりも高い電圧となる。すなわち、書込み電流が安定して流れる条件を満たさず、書込み電流を測定するための構成とは言えない。   Further, as in Non-Patent Document 2, a technique of controlling the voltage of the ground line by separating the ground line of the SRAM memory cell with the left and right CMOS inverters is not suitable for measuring the write current. The reason will be explained. In order to flow the write current stably, at least the load MOS transistor needs to be in the ON state. For this purpose, the gate voltage of the load MOS transistor constituted by the P-channel MOS transistor, that is, the input voltage of the CMOS inverter Needs to be 0V. However, when the ground line voltage is set to a voltage higher than 0V by the voltage control of the ground line, the input / output voltage of the CMOS inverter inevitably becomes a voltage higher than 0V. In other words, it does not satisfy the condition that the write current flows stably, and cannot be said to be a configuration for measuring the write current.

また、特許文献1のように、SRAMメモリセルの左右のCMOSインバータで電源線を分離し、片方のCMOSインバータの電源線の電圧をVssに設定する技術では、目的の書込み電流を測定できないことは明らかである。その理由を説明する。この技術では、ワード線とビット線の電圧を設定しないことから、ワード線の電圧が“0”となっている。そのため、転送MOSトランジスタがON状態とならず、CMOSインバータからビット線に向けて書込みパスが生じず、測定対象の書込み電流が流れない。   In addition, as in Patent Document 1, the technique of separating the power supply line by the left and right CMOS inverters of the SRAM memory cell and setting the voltage of the power supply line of one CMOS inverter to Vss cannot measure the target write current. it is obvious. The reason will be explained. In this technique, since the voltage of the word line and the bit line is not set, the voltage of the word line is “0”. Therefore, the transfer MOS transistor is not turned on, a write path is not generated from the CMOS inverter toward the bit line, and a write current to be measured does not flow.

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、電圧を細かく制御させることなしに、メモリセルに流れる書込み電流を安定して測定し、メモリセルの書込みパスにおける欠陥を検出可能な半導体記憶装置の試験方法及び半導体記憶装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to test a semiconductor memory device capable of stably measuring a write current flowing in a memory cell and detecting a defect in a write path of the memory cell without finely controlling a voltage. A method and a semiconductor memory device are provided.

上記目的を達成するために、本発明の半導体記憶装置の試験方法は、
Nチャネル駆動MOSトランジスタ及びPチャネル負荷MOSトランジスタで構成され、各々の入出力端子が交差接続された第1及び第2のCMOSインバータと、ゲート端子にワード線が接続された第1及び第2のNチャネル転送MOSトランジスタと、を有し、前記第1のCMOSインバータと第1のビット線とが前記第1のNチャネル転送MOSトランジスタを介して接続され、また、前記第2のCMOSインバータと第2のビット線とが前記第2のNチャネル転送MOSトランジスタを介して接続され、また、前記第1及び第2のCMOSインバータの電源線が分離されているメモリセルを備える半導体記憶装置の試験方法であって、
前記第1及び第2のCMOSインバータのうちの一方のCMOSインバータの電源線の電圧を電源電圧に設定し、
前記第1及び第2のCMOSインバータのうちの他方のCMOSインバータの電源線の電圧を接地電圧に設定し、
前記第1及び第2のビット線の電圧を接地電圧に設定し、
前記ワード線の電圧を電源電圧に設定し、
前記一方のCMOSインバータの電源線から前記一方のCMOSインバータのPチャネル負荷MOSトランジスタと、前記一方のNチャネル転送MOSトランジスタと、前記一方のビット線とを介して流れる書込み電流を測定する。
In order to achieve the above object, a test method for a semiconductor memory device of the present invention includes:
First and second CMOS inverters, each of which is composed of an N-channel driving MOS transistor and a P-channel load MOS transistor and whose input / output terminals are cross-connected to each other, and first and second CMOS inverters each having a gate terminal connected to a word line. An N-channel transfer MOS transistor, wherein the first CMOS inverter and the first bit line are connected via the first N-channel transfer MOS transistor, and the second CMOS inverter and the first bit line are connected to each other. A test method for a semiconductor memory device comprising a memory cell connected to the second bit line via the second N-channel transfer MOS transistor, and the power lines of the first and second CMOS inverters are separated Because
A voltage of a power line of one of the first and second CMOS inverters is set to a power voltage;
Setting the voltage of the power line of the other CMOS inverter of the first and second CMOS inverters to a ground voltage;
Setting the voltage of the first and second bit lines to a ground voltage;
Set the voltage of the word line to the power supply voltage,
A write current flowing from the power source line of the one CMOS inverter through the P-channel load MOS transistor of the one CMOS inverter, the one N-channel transfer MOS transistor, and the one bit line is measured.

上記目的を達成するために、本発明の半導体記憶装置は、
Nチャネル駆動MOSトランジスタ及びPチャネル負荷MOSトランジスタで構成され、各々の入出力端子が交差接続された第1及び第2のCMOSインバータと、ゲート端子にワード線が接続された第1及び第2のNチャネル転送MOSトランジスタと、を有し、前記第1のCMOSインバータと第1のビット線とが前記第1のNチャネル転送MOSトランジスタを介して接続され、また、前記第2のCMOSインバータと第2のビット線とが前記第2のNチャネル転送MOSトランジスタを介して接続され、また、前記第1及び第2のCMOSインバータの電源線が分離されているメモリセルを備える半導体記憶装置であって、
前記第1及び第2のCMOSインバータのうちの一方のCMOSインバータの電源線の電圧が電源電圧に設定され、
前記第1及び第2のCMOSインバータのうちの他方のCMOSインバータの電源線の電圧が接地電圧に設定され、
前記第1及び第2ビット線の電圧が接地電圧に設定され、
前記ワード線の電圧が電源電圧に設定され、
前記一方のCMOSインバータの電源線から前記一方のCMOSインバータの負荷MOSトランジスタと、前記一方の転送MOSトランジスタと、前記一方のビット線とを介して流れる書込み電流が測定される。
In order to achieve the above object, a semiconductor memory device of the present invention includes:
First and second CMOS inverters, each of which is composed of an N-channel driving MOS transistor and a P-channel load MOS transistor and whose input / output terminals are cross-connected to each other, and first and second CMOS inverters each having a gate terminal connected to a word line. An N-channel transfer MOS transistor, wherein the first CMOS inverter and the first bit line are connected via the first N-channel transfer MOS transistor, and the second CMOS inverter and the first bit line are connected to each other. A semiconductor memory device comprising a memory cell connected to the second bit line via the second N-channel transfer MOS transistor, and wherein the power lines of the first and second CMOS inverters are separated ,
The voltage of the power line of one of the first and second CMOS inverters is set to the power voltage,
The voltage of the power line of the other CMOS inverter of the first and second CMOS inverters is set to the ground voltage,
The voltages of the first and second bit lines are set to a ground voltage;
The voltage of the word line is set to the power supply voltage,
A write current flowing from the power source line of the one CMOS inverter through the load MOS transistor of the one CMOS inverter, the one transfer MOS transistor, and the one bit line is measured.

本発明によれば、メモリセル内に流れる書込み電流の測定時には、メモリセルを構成する2つのCMOSインバータの電源線の電圧を独立に制御し、書込み電流が流れる一方のCMOSインバータの電源線の電圧を電源電圧に設定し、他方のCMOSインバータの電源線の電圧を接地電圧に設定する。すると、一方のCMOSインバータの入力電圧、すなわち一方のCMOSインバータを構成する負荷MOSトランジスタのゲート電圧は常に接地電圧になるため、この負荷MOSトランジスタがON状態になる。   According to the present invention, when measuring the write current flowing in the memory cell, the voltages of the power supply lines of the two CMOS inverters constituting the memory cell are independently controlled, and the voltage of the power supply line of one CMOS inverter through which the write current flows. Is set to the power supply voltage, and the voltage of the power supply line of the other CMOS inverter is set to the ground voltage. Then, since the input voltage of one CMOS inverter, that is, the gate voltage of the load MOS transistor constituting the one CMOS inverter is always the ground voltage, this load MOS transistor is turned on.

この状態でワード線の電圧を電源電圧に設定すると、転送MOSトランジスタがON状態になり、一方のCMOSインバータからビット線に向けて書込みパスが生じるため、測定対象の書込み電流を安定して流すことが可能となる。   If the word line voltage is set to the power supply voltage in this state, the transfer MOS transistor is turned on, and a write path is generated from one CMOS inverter to the bit line, so that the write current to be measured flows stably. Is possible.

よって、メモリセル内に流れる書込み電流を安定して測定することができ、かつ書込み電流の変動の要因がメモリセルの書込みパスにある欠陥のみであるため、書込み電流の測定によりメモリセルの書込みパスにおける欠陥を検出することができるという効果が得られる。   Therefore, the write current flowing in the memory cell can be stably measured, and the cause of fluctuation of the write current is only a defect in the write path of the memory cell. The effect that the defect in can be detected is obtained.

また、書込み電流の測定の際にメモリセルに供給する供給電圧の種類は電源電圧及び接地電圧の2種類のみであり、他の特殊な供給電圧が不要という効果が得られる。   In addition, there are only two types of supply voltages supplied to the memory cell when measuring the write current, that is, a power supply voltage and a ground voltage, and an effect that no other special supply voltage is required is obtained.

さらに、メモリセルのCMOSインバータの電源線電圧、ワード線電圧、ビット線電圧の設定は電源電圧と接地電圧の切り替えのみで済むため、電圧を細かく変化させる必要がなく、電流測定時間の短縮が可能になるという効果が得られる。   In addition, the power supply line voltage, word line voltage, and bit line voltage of the memory cell CMOS inverter need only be switched between the power supply voltage and the ground voltage, so there is no need to change the voltage finely and the current measurement time can be shortened. The effect of becoming.

本発明の一実施形態におけるSRAMメモリセルの構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of an SRAM memory cell according to an embodiment of the present invention. 図1に示したSRAMメモリセルにおいて、第1CMOSインバータに流れる書込み電流を測定する場合の電圧設定を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining voltage setting when measuring a write current flowing through a first CMOS inverter in the SRAM memory cell shown in FIG. 1. 図1に示したSRAMメモリセルにおいて、第2CMOSインバータに流れる書込み電流を測定する場合の電圧設定を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining voltage setting when measuring a write current flowing through a second CMOS inverter in the SRAM memory cell shown in FIG. 1. 図1に示したSRAMメモリセルを備えるSRAMの全体構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an overall configuration of an SRAM including the SRAM memory cell shown in FIG. 1. 図3に示した各制御回路のスイッチ選択信号の設定を説明する図である。It is a figure explaining the setting of the switch selection signal of each control circuit shown in FIG. 関連するSRAMメモリセルの回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of a related SRAM memory cell. 関連するSRAMメモリセルの回路構成の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the circuit structure of a related SRAM memory cell. 図5に示したSRAMメモリセルにおいて、2つのCMOSインバータの電源線の双方を電源電圧に設定した状態を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a state in which both power supply lines of two CMOS inverters are set to a power supply voltage in the SRAM memory cell shown in FIG. 5. 図7Aに示した状態のSRAMメモリセルにおけるデータ保持ノードの電圧のバタフライプロットを示す図である。FIG. 7B is a diagram showing a butterfly plot of the voltage of the data holding node in the SRAM memory cell in the state shown in FIG. 7A.

以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。   EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated with reference to drawings.

なお、以下で説明する実施形態では、本発明の半導体記憶装置がSRAMである場合を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されず、メモリセルを備える半導体記憶装置であればよい。
(1)SRAMメモリセル
(1−1)SRAMメモリセルの構成
図1は、本発明の一実施形態におけるSRAMメモリセルの構成を示す回路図である。
In the embodiments described below, the case where the semiconductor memory device of the present invention is an SRAM will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and any semiconductor memory device including a memory cell may be used. .
(1) SRAM Memory Cell (1-1) Configuration of SRAM Memory Cell FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an SRAM memory cell according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態におけるSRAMメモリセル10は、一般的な6個のMOSトランジスタから構成されている。すなわち、SRAMメモリセル10は、駆動MOSトランジスタN1及び負荷MOSトランジスタP1からなる第1CMOSインバータ11と、駆動MOSトランジスタN2及び負荷MOSトランジスタP2からなる第2CMOSインバータ12と、第1CMOSインバータ11及び第2CMOSインバータ12にそれぞれ接続された転送MOSトランジスタN3,N4と、から構成されている。   As shown in FIG. 1, the SRAM memory cell 10 in this embodiment is composed of six general MOS transistors. That is, the SRAM memory cell 10 includes a first CMOS inverter 11 composed of a driving MOS transistor N1 and a load MOS transistor P1, a second CMOS inverter 12 composed of a driving MOS transistor N2 and a load MOS transistor P2, a first CMOS inverter 11 and a second CMOS inverter. 12, transfer MOS transistors N3 and N4 connected to the circuit 12, respectively.

なお、駆動MOSトランジスタN1,N2及び転送MOSトランジスタN3,N4は、NチャネルMOSトランジスタである。また、負荷MOSトランジスタP1,P2は、PチャネルMOSトランジスタである。   The driving MOS transistors N1, N2 and the transfer MOS transistors N3, N4 are N channel MOS transistors. Load MOS transistors P1, P2 are P-channel MOS transistors.

第1CMOSインバータ11及び第2CMOSインバータ12の各々の入出力端子は交差接続されている。   The input / output terminals of the first CMOS inverter 11 and the second CMOS inverter 12 are cross-connected.

SRAMメモリセル10には、信号線としてビット線BLT,BLB及びワード線WLが接続されている。このうちワード線WLは、転送MOSトランジスタN3,N4のゲート端子に接続されている。また、ビット線BLTは、転送MOSトランジスタN3を介して第1CMOSインバータ11に接続され、また、ビット線BLBは、転送MOSトランジスタN4を介して第2CMOSインバータ12に接続されている。   Bit lines BLT and BLB and a word line WL are connected to the SRAM memory cell 10 as signal lines. Among these, the word line WL is connected to the gate terminals of the transfer MOS transistors N3 and N4. The bit line BLT is connected to the first CMOS inverter 11 via the transfer MOS transistor N3, and the bit line BLB is connected to the second CMOS inverter 12 via the transfer MOS transistor N4.

さらに、SRAMメモリセル10には、第1CMOSインバータ11及び第2CMOSインバータ12に共通する接地線GLが接続されている。また、SRAMメモリセル10には、第1CMOSインバータ11及び第2CMOSインバータ12で分離されている2つの電源線、すなわち、第1CMOSインバータ11用の電源線PLT及び第2CMOSインバータ12用の電源線PLBが接続されている。   Further, a ground line GL common to the first CMOS inverter 11 and the second CMOS inverter 12 is connected to the SRAM memory cell 10. The SRAM memory cell 10 includes two power lines separated by the first CMOS inverter 11 and the second CMOS inverter 12, that is, a power line PLT for the first CMOS inverter 11 and a power line PLB for the second CMOS inverter 12. It is connected.

SRAMメモリセル10において保持する1ビットのデータは、データ保持ノードND1及びND2の電圧により定義される。   The 1-bit data held in the SRAM memory cell 10 is defined by the voltages of the data holding nodes ND1 and ND2.

SRAMメモリセル10のビット線BLT及びBLBには、書込み電流測定部20が接続されている。
(1−2)SRAMメモリセルの電圧設定
図2Aは、図1に示したSRAMメモリセルにおいて、第1CMOSインバータ11に流れる書込み電流を測定する場合の電圧設定を説明する図である。
A write current measuring unit 20 is connected to the bit lines BLT and BLB of the SRAM memory cell 10.
(1-2) Voltage Setting of SRAM Memory Cell FIG. 2A is a diagram for explaining voltage setting when the write current flowing through the first CMOS inverter 11 is measured in the SRAM memory cell shown in FIG.

図2Aに示すように、第1CMOSインバータ11に流れる書込み電流を測定する場合、第1CMOSインバータ11の電源線PLTの電圧はVddに設定され、第2CMOSインバータ12の電源線PLBの電圧はVssに設定され、ビット線BLT,BLBの電圧は“0”(Vss)に設定され、ワード線WLの電圧は“1”(Vdd)に設定される。この場合、測定対象の書込み電流は図2Aの矢印で示されるIwrite1である。   As shown in FIG. 2A, when measuring the write current flowing through the first CMOS inverter 11, the voltage of the power line PLT of the first CMOS inverter 11 is set to Vdd, and the voltage of the power line PLB of the second CMOS inverter 12 is set to Vss. Then, the voltages of the bit lines BLT and BLB are set to “0” (Vss), and the voltage of the word line WL is set to “1” (Vdd). In this case, the write current to be measured is Iwrite1 indicated by the arrow in FIG. 2A.

図2Bは、図1に示したSRAMメモリセルにおいて、第2CMOSインバータ12に流れる書込み電流を測定する場合の電圧設定を説明する図である。   FIG. 2B is a diagram for explaining voltage setting when measuring the write current flowing through the second CMOS inverter 12 in the SRAM memory cell shown in FIG. 1.

図2Bに示すように、第2CMOSインバータ12に流れる書込み電流を測定する場合、第1CMOSインバータ11の電源線PLTの電圧はVssに設定され、第2CMOSインバータ12の電源線PLBの電圧はVddに設定される。その他の電圧設定は、図2Aと同様であり、ビット線BLT,BLBの電圧は“0”(Vss)に設定され、ワード線WLの電圧は“1”(Vdd)に設定される。この場合、測定対象の書込み電流は図2Bの矢印で示されるIwrite2である。
(1−3)SRAMメモリセルの動作
以下に、図1に示したSRAMメモリセルの動作について説明する。
As shown in FIG. 2B, when measuring the write current flowing through the second CMOS inverter 12, the voltage of the power line PLT of the first CMOS inverter 11 is set to Vss, and the voltage of the power line PLB of the second CMOS inverter 12 is set to Vdd. Is done. The other voltage settings are the same as in FIG. 2A. The voltages of the bit lines BLT and BLB are set to “0” (Vss), and the voltage of the word line WL is set to “1” (Vdd). In this case, the write current to be measured is Iwrite2 indicated by the arrow in FIG. 2B.
(1-3) Operation of SRAM Memory Cell The operation of the SRAM memory cell shown in FIG. 1 will be described below.

図2Aに示すように、第1CMOSインバータ11に流れる書込み電流Iwrite1を測定する場合、まず、第1CMOSインバータ11の電源線PLTの電圧をVddに設定し、第2CMOSインバータ12の電源線PLBの電圧をVssに設定し、ビット線BLT,BLBの電圧を“0”(Vss)に設定する。   As shown in FIG. 2A, when measuring the write current Iwrite1 flowing through the first CMOS inverter 11, first, the voltage of the power line PLT of the first CMOS inverter 11 is set to Vdd, and the voltage of the power line PLB of the second CMOS inverter 12 is set. Vss is set, and the voltages of the bit lines BLT and BLB are set to “0” (Vss).

このように、第2CMOSインバータ12の電源線PLBの電圧がVssに設定されることで、データ保持ノードND2の電圧が強制的にVssとなる。これにより、第1CMOSインバータ11の入力電圧はVssとなり、駆動MOSトランジスタN1がOFF状態、負荷MOSトランジスタP1がON状態となる。   As described above, the voltage of the power supply line PLB of the second CMOS inverter 12 is set to Vss, so that the voltage of the data holding node ND2 is forcibly set to Vss. As a result, the input voltage of the first CMOS inverter 11 becomes Vss, the drive MOS transistor N1 is turned off, and the load MOS transistor P1 is turned on.

この状態でワード線WLを“1”に設定すると、転送MOSトランジスタN3がON状態となり、電源線PLTから負荷MOSトランジスタP1及び転送MOSトランジスタN3を通してビット線PLTに向かって電流貫通パス、すなわち書込みパスが生じる。この書込みパスは、上記の電圧設定を一定にする限り定常的に生じているため、安定して書込み電流Iwrite1が流れる。   When the word line WL is set to “1” in this state, the transfer MOS transistor N3 is turned on, and a current through path, that is, a write path from the power supply line PLT to the bit line PLT through the load MOS transistor P1 and the transfer MOS transistor N3. Occurs. Since this write path is steadily generated as long as the above voltage setting is kept constant, the write current Iwrite1 flows stably.

同様に、図2Bに示すように、第2CMOSインバータ12に流れる書込み電流Iwrite2を測定する場合、まず、第1CMOSインバータ11の電源線PLTの電圧をVssに設定し、第2CMOSインバータ12の電源線PLBの電圧をVddに設定し、ビット線BLT,BLBの電圧を“0”(Vss)に設定する。   Similarly, as shown in FIG. 2B, when measuring the write current Iwrite2 flowing through the second CMOS inverter 12, first, the voltage of the power line PLT of the first CMOS inverter 11 is set to Vss, and the power line PLB of the second CMOS inverter 12 is set. Is set to Vdd, and the voltages of the bit lines BLT and BLB are set to “0” (Vss).

このように、第1CMOSインバータ11の電源線PLTの電圧がVssに設定されることで、データ保持ノードND1の電圧が強制的にVssとなる。これにより、第2CMOSインバータ12の駆動MOSトランジスタN2がOFF状態、負荷MOSトランジスタP2がON状態となる。   Thus, the voltage of the power supply line PLT of the first CMOS inverter 11 is set to Vss, so that the voltage of the data holding node ND1 is forcibly set to Vss. As a result, the drive MOS transistor N2 of the second CMOS inverter 12 is turned off and the load MOS transistor P2 is turned on.

この状態でワード線WLを“1”に設定すると、転送MOSトランジスタN4がON状態となり、電源線PLBから負荷MOSトランジスタP2及び転送MOSトランジスタN4を通してビット線BLBに向かって書込みパスが生じる。そのため、安定して書込み電流Iwrite2が流れる。
(2)書込み電流測定部
なお、図1、図2A、及び図2Bでは、書込み電流測定部20が2本のビット線(BLT及びBLB)に接続されているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、書込み電流は測定時に片方のビット線にのみ流れるため、書込み電流測定部20は2本のビット線のうちどちらか一方に接続されていてもよい。また、書込み電流は電源線PLT,PLBから供給されるため、書込み電流測定部20はビット線BLT,BLBに接続される代わりに、電源線PLT,PLBのうち少なくとも一方に接続されていてもよい。
When the word line WL is set to “1” in this state, the transfer MOS transistor N4 is turned on, and a write path is generated from the power supply line PLB to the bit line BLB through the load MOS transistor P2 and the transfer MOS transistor N4. Therefore, the write current Iwrite2 flows stably.
(2) Write Current Measurement Unit In FIGS. 1, 2A, and 2B, the write current measurement unit 20 is connected to two bit lines (BLT and BLB), but the present invention is not limited to this. . That is, since the write current flows only in one bit line at the time of measurement, the write current measuring unit 20 may be connected to either one of the two bit lines. In addition, since the write current is supplied from the power supply lines PLT and PLB, the write current measuring unit 20 may be connected to at least one of the power supply lines PLT and PLB instead of being connected to the bit lines BLT and BLB. .

また、図1、図2A、及び図2Bでは、図面の簡略化のために、1つのSRAMメモリセル10に対して1つの書込み電流測定部20が接続されているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、1つの書込み電流測定部20に対して複数のSRAMメモリセル10(マトリクス状に配列したm行×n列のメモリセルアレイ。m,nは自然数)が接続されてもよい。つまり、複数のSRAMメモリセル10の書込み電流が一括して測定されてもよい。
(3)SRAM
(3−1)SRAMの全体構成
図3は、図1に示したSRAMメモリセル10を備えるSRAMの全体構成を示す回路図である。
In FIG. 1, FIG. 2A, and FIG. 2B, for the sake of simplification, one write current measuring unit 20 is connected to one SRAM memory cell 10, but the present invention is not limited to this. Not. That is, a plurality of SRAM memory cells 10 (m rows × n columns memory cell array arranged in a matrix, where m and n are natural numbers) may be connected to one write current measuring unit 20. That is, the write currents of the plurality of SRAM memory cells 10 may be measured collectively.
(3) SRAM
(3-1) Overall Configuration of SRAM FIG. 3 is a circuit diagram showing the overall configuration of the SRAM including the SRAM memory cell 10 shown in FIG.

図3に示すように、本実施形態におけるSRAMは、図1に示したSRAMメモリセル10を含むSRAMマクロ60と、第1CMOSインバータ電源線電圧制御回路30と、第2CMOSインバータ電源線電圧制御回路31と、ビット線電圧制御回路40,41と、を備える。   As shown in FIG. 3, the SRAM in the present embodiment includes an SRAM macro 60 including the SRAM memory cell 10 shown in FIG. 1, a first CMOS inverter power supply line voltage control circuit 30, and a second CMOS inverter power supply line voltage control circuit 31. And bit line voltage control circuits 40 and 41.

SRAMマクロ60は、SRAMメモリセル10の他、ビット線電圧を入出力するI/O回路61と、ワード線WLの電圧を“0”(Vss)または“1”(Vdd)に選択的に切り替えるワード線(WL)ドライバ62と、含んでいる。   The SRAM macro 60 selectively switches the voltage of the word line WL to “0” (Vss) or “1” (Vdd) in addition to the SRAM memory cell 10 and the I / O circuit 61 that inputs and outputs the bit line voltage. A word line (WL) driver 62.

なお、第1CMOSインバータ電源線電圧制御回路30及び第2CMOSインバータ電源線電圧制御回路31は、第1の電源制御回路の一例であり、また、ビット線電圧制御回路40,41は、第2の電源制御回路の一例であり、また、ワード線ドライバ62は、第3の電源制御回路の一例である。   The first CMOS inverter power supply line voltage control circuit 30 and the second CMOS inverter power supply line voltage control circuit 31 are examples of the first power supply control circuit, and the bit line voltage control circuits 40 and 41 are the second power supply control circuit. The word line driver 62 is an example of a third power supply control circuit.

各制御回路30,31,40,41は、電圧を切り替える電圧切り替えスイッチを備えており、電源電圧Vddと接地電圧Vssが供給されるとともに、スイッチ選択信号(SEL_PLT、SEL_PLB、SEL_BLT、SEL_BLB)が供給される。そして、スイッチ選択信号の値に応じて電圧切り替えスイッチを切り替えることで、電圧をVddまたはVssに選択的に切り替える。具体的には、スイッチ選択信号が“1”の場合はVddを選択し、スイッチ選択信号が“0”の場合はVssを選択する。   Each control circuit 30, 31, 40, 41 is provided with a voltage changeover switch for switching the voltage, supplied with the power supply voltage Vdd and the ground voltage Vss, and supplied with switch selection signals (SEL_PLT, SEL_PLB, SEL_BLT, SEL_BLB). Is done. Then, the voltage is selectively switched to Vdd or Vss by switching the voltage switch according to the value of the switch selection signal. Specifically, when the switch selection signal is “1”, Vdd is selected, and when the switch selection signal is “0”, Vss is selected.

また、ビット線電圧制御回路40,41は、上記の電圧切り替えスイッチの他、この電圧切り替えスイッチと直列に接続されたNチャネルMOSトランジスタを備えている。このNチャネルMOSトランジスタのゲート端子には制御信号CTRLが供給される。CTRLが“1”の場合はNチャネルMOSトランジスタが導通し、CTRLが“0”の場合はNチャネルMOSトランジスタは遮断となる。   The bit line voltage control circuits 40 and 41 include an N-channel MOS transistor connected in series with the voltage changeover switch in addition to the voltage changeover switch. A control signal CTRL is supplied to the gate terminal of the N channel MOS transistor. When CTRL is “1”, the N channel MOS transistor is turned on, and when CTRL is “0”, the N channel MOS transistor is cut off.

さらに、Vdd線及びVss線は、パッド(PAD)を介して、SRAMが実装されているLSIチップ外に接続されている。Vdd線は、LSIチップ外の電源装置70に接続され、電源装置70から電源電圧Vddが供給される。Vss線は、LSIチップ外の電流測定機能付電源装置71に接続され、電流測定機能付電源装置71から接地電圧Vssが供給される。なお、図1、図2A、及び図2Bに示した書込み電流測定部20は、電流測定機能付電源装置71に組み込まれている。
(3−2)SRAMの動作
以下に、図3に示したSRAMの動作について説明する。
Furthermore, the Vdd line and the Vss line are connected to the outside of the LSI chip on which the SRAM is mounted via a pad (PAD). The Vdd line is connected to the power supply device 70 outside the LSI chip, and the power supply voltage Vdd is supplied from the power supply device 70. The Vss line is connected to the power supply device with current measurement function 71 outside the LSI chip, and the ground voltage Vss is supplied from the power supply device with current measurement function 71. The write current measuring unit 20 shown in FIGS. 1, 2A, and 2B is incorporated in the power supply device 71 with a current measuring function.
(3-2) Operation of SRAM The operation of the SRAM shown in FIG. 3 will be described below.

図4は、図3に示した各制御回路のスイッチ選択信号の設定を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the setting of the switch selection signal of each control circuit shown in FIG.

SRAMマクロ60の動作モードには、書込み電流測定モードと通常動作モードが存在する。   The operation mode of the SRAM macro 60 includes a write current measurement mode and a normal operation mode.

書込み電流測定モードでは、制御信号CTRLを“1”に設定し、ビット線電圧制御回路40,41によるビット線BLT,BLBの電圧設定を可能とする。また、スイッチ選択信号SEL_BLT及びSEL_BLBを“0”に設定し、ビット線BLT及びBLBの電圧をVssに設定する。さらに、書込み電流の種類によってスイッチ選択信号SEL_PLT及びSEL_PLBの設定値を変化させる。Iwrite1の測定の際には、SEL_PLTを“1”に、SEL_PLBを“0”に設定し、また、電源線PLTの電圧をVddに、電源線PLBの電圧をVssにそれぞれ設定し、ビット線BLTを介したIwrite1の測定を行う。一方、Iwrite2の測定の際には、SEL_PLTを“0”に、SEL_PLBを“1”に設定し、また、電源線PLTの電圧をVssに、電源線PLBの電圧をVddにそれぞれ設定し、ビット線BLBを介したIwrite2の測定を行う。なお、ワード線の電圧を“1”にする設定はワード線ドライバ62で行う。   In the write current measurement mode, the control signal CTRL is set to “1”, and the bit lines BLT and BLB can be set by the bit line voltage control circuits 40 and 41. Further, the switch selection signals SEL_BLT and SEL_BLB are set to “0”, and the voltages of the bit lines BLT and BLB are set to Vss. Further, the set values of the switch selection signals SEL_PLT and SEL_PLB are changed depending on the type of the write current. When measuring Iwrite1, SEL_PLT is set to “1”, SEL_PLB is set to “0”, the voltage of the power supply line PLT is set to Vdd, the voltage of the power supply line PLB is set to Vss, and the bit line BLT is set. Iwrite1 is measured via On the other hand, when measuring Iwrite2, SEL_PLT is set to “0”, SEL_PLB is set to “1”, the voltage of the power supply line PLT is set to Vss, and the voltage of the power supply line PLB is set to Vdd. Measurement of Iwrite2 is performed via line BLB. Note that the word line driver 62 sets the word line voltage to “1”.

通常動作モードでは、SEL_PLT及びSEL_PLBをともに“1”に設定し、第1CMOSインバータ11及び第2CMOSインバータ12の双方にVddを供給し、SRAMメモリセル10としての動作を補償する。また、制御信号CTRLを“0”に設定し、ビット線電圧制御回路40,41によるビット線の電圧設定を遮断する。これにより、通常のSRAMマクロ60としての動作が可能となる。   In the normal operation mode, SEL_PLT and SEL_PLB are both set to “1”, Vdd is supplied to both the first CMOS inverter 11 and the second CMOS inverter 12, and the operation as the SRAM memory cell 10 is compensated. Further, the control signal CTRL is set to “0”, and the bit line voltage setting by the bit line voltage control circuits 40 and 41 is cut off. As a result, an operation as a normal SRAM macro 60 becomes possible.

なお、電流測定機能付電源装置71の接続先はVss端子に限らず、Vdd側に接続されていてもよい。この場合、電流測定機能付電源装置71から電源電圧Vddが供給される。一方、電源装置70はVss端子に接続され、電源装置70から接地電圧Vssが供給される。これにより、電流測定機能付電源装置71により電源線PLTまたはPLBを介して流れる書込み電流の測定が行われる。   In addition, the connection destination of the power supply device 71 with a current measurement function is not limited to the Vss terminal, and may be connected to the Vdd side. In this case, the power supply voltage Vdd is supplied from the power supply device 71 with a current measurement function. On the other hand, the power supply 70 is connected to the Vss terminal, and the ground voltage Vss is supplied from the power supply 70. Thus, the write current flowing through the power supply line PLT or PLB is measured by the power supply device 71 with a current measurement function.

本発明は、半導体記憶装置の製造時において、欠陥を検出するために行われる各種の試験に適用可能である。   The present invention can be applied to various tests performed for detecting defects during the manufacture of a semiconductor memory device.

10 SRAMメモリセル
11 第1CMOSインバータ
12 第2CMOSインバータ
20 書込み電流測定部
30 第1CMOSインバータ電源線電圧制御回路
31 第2CMOSインバータ電源線電圧制御回路
40,41 ビット線電圧制御回路
60 SRAMマクロ
61 I/O回路
62 ワード線ドライバ
70 電源装置
71 電流測定機能付電源装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 SRAM memory cell 11 1st CMOS inverter 12 2nd CMOS inverter 20 Write current measurement part 30 1st CMOS inverter power supply line voltage control circuit 31 2nd CMOS inverter power supply line voltage control circuit 40, 41 Bit line voltage control circuit 60 SRAM macro 61 I / O Circuit 62 Word line driver 70 Power supply 71 Power supply with current measurement function

Claims (7)

Nチャネル駆動MOSトランジスタ及びPチャネル負荷MOSトランジスタで構成され、各々の入出力端子が交差接続された第1及び第2のCMOSインバータと、ゲート端子にワード線が接続された第1及び第2のNチャネル転送MOSトランジスタと、を有し、前記第1のCMOSインバータと第1のビット線とが前記第1のNチャネル転送MOSトランジスタを介して接続され、また、前記第2のCMOSインバータと第2のビット線とが前記第2のNチャネル転送MOSトランジスタを介して接続され、また、前記第1及び第2のCMOSインバータの電源線が分離されているメモリセルを備える半導体記憶装置の試験方法であって、
前記第1及び第2のCMOSインバータのうちの一方のCMOSインバータの電源線の電圧を電源電圧に設定し、
前記第1及び第2のCMOSインバータのうちの他方のCMOSインバータの電源線の電圧を接地電圧に設定し、
前記第1及び第2のビット線の電圧を接地電圧に設定し、
前記ワード線の電圧を電源電圧に設定し、
前記一方のCMOSインバータの電源線から前記一方のCMOSインバータのPチャネル負荷MOSトランジスタと、前記一方のNチャネル転送MOSトランジスタと、前記一方のビット線とを介して流れる書込み電流を測定する、試験方法。
First and second CMOS inverters, each of which is composed of an N-channel driving MOS transistor and a P-channel load MOS transistor and whose input / output terminals are cross-connected to each other, and first and second CMOS inverters each having a gate terminal connected to a word line. An N-channel transfer MOS transistor, wherein the first CMOS inverter and the first bit line are connected via the first N-channel transfer MOS transistor, and the second CMOS inverter and the first bit line are connected to each other. A test method for a semiconductor memory device comprising a memory cell connected to the second bit line via the second N-channel transfer MOS transistor, and the power lines of the first and second CMOS inverters are separated Because
A voltage of a power line of one of the first and second CMOS inverters is set to a power voltage;
Setting the voltage of the power line of the other CMOS inverter of the first and second CMOS inverters to a ground voltage;
Setting the voltage of the first and second bit lines to a ground voltage;
Set the voltage of the word line to the power supply voltage,
A test method for measuring a write current flowing from the power line of the one CMOS inverter through the P-channel load MOS transistor of the one CMOS inverter, the one N-channel transfer MOS transistor, and the one bit line .
Nチャネル駆動MOSトランジスタ及びPチャネル負荷MOSトランジスタで構成され、各々の入出力端子が交差接続された第1及び第2のCMOSインバータと、ゲート端子にワード線が接続された第1及び第2のNチャネル転送MOSトランジスタと、を有し、前記第1のCMOSインバータと第1のビット線とが前記第1のNチャネル転送MOSトランジスタを介して接続され、また、前記第2のCMOSインバータと第2のビット線とが前記第2のNチャネル転送MOSトランジスタを介して接続され、また、前記第1及び第2のCMOSインバータの電源線が分離されているメモリセルを備える半導体記憶装置であって、
前記第1及び第2のCMOSインバータのうちの一方のCMOSインバータの電源線の電圧が電源電圧に設定され、
前記第1及び第2のCMOSインバータのうちの他方のCMOSインバータの電源線の電圧が接地電圧に設定され、
前記第1及び第2ビット線の電圧が接地電圧に設定され、
前記ワード線の電圧が電源電圧に設定され、
前記一方のCMOSインバータの電源線から前記一方のCMOSインバータの負荷MOSトランジスタと、前記一方の転送MOSトランジスタと、前記一方のビット線とを介して流れる書込み電流が測定される、半導体記憶装置。
First and second CMOS inverters, each of which is composed of an N-channel driving MOS transistor and a P-channel load MOS transistor and whose input / output terminals are cross-connected to each other, and first and second CMOS inverters having a gate terminal connected to a word line An N-channel transfer MOS transistor, wherein the first CMOS inverter and the first bit line are connected via the first N-channel transfer MOS transistor, and the second CMOS inverter and the first bit line are connected to each other. A semiconductor memory device comprising a memory cell connected to the second bit line via the second N-channel transfer MOS transistor, and wherein the power lines of the first and second CMOS inverters are separated ,
The voltage of the power line of one of the first and second CMOS inverters is set to the power voltage,
The voltage of the power line of the other CMOS inverter of the first and second CMOS inverters is set to the ground voltage,
The voltages of the first and second bit lines are set to a ground voltage;
The voltage of the word line is set to the power supply voltage,
A semiconductor memory device in which a write current flowing from a power source line of the one CMOS inverter through a load MOS transistor of the one CMOS inverter, the one transfer MOS transistor, and the one bit line is measured.
前記第1及び第2のCMOSインバータの電源線の電圧を、電源電圧または接地電圧に選択的に切り替える第1の電圧制御回路をさらに備える、請求項2に記載の半導体記憶装置。   3. The semiconductor memory device according to claim 2, further comprising: a first voltage control circuit that selectively switches a voltage of a power supply line of the first and second CMOS inverters to a power supply voltage or a ground voltage. 前記第1及び第2ビット線の電圧を、電源電圧または接地電圧に選択的に切り替える第2の電圧制御回路をさらに備える、請求項2または3に記載の半導体記憶装置。   4. The semiconductor memory device according to claim 2, further comprising: a second voltage control circuit that selectively switches a voltage of the first and second bit lines to a power supply voltage or a ground voltage. 5. 前記ワード線の電圧を、電源電圧または接地電圧に選択的に切り替える第3の電圧制御回路をさらに備える、請求項2から4のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。   5. The semiconductor memory device according to claim 2, further comprising a third voltage control circuit that selectively switches a voltage of the word line to a power supply voltage or a ground voltage. 6. 前記第1及び第2のビット線のうち少なくとも一方のビット線に接続し、接続されている前記ビット線を接地電圧に設定し、前記書込み電流を測定する書込み電流測定手段を備える、請求項2から5のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。   3. A write current measuring unit that connects to at least one of the first and second bit lines, sets the connected bit line to a ground voltage, and measures the write current. 6. The semiconductor memory device according to any one of items 1 to 5. 前記第1及び第2のCMOSインバータの電源線のうち一方の電源線に接続し、接続されている前記電源線を電源電圧に設定し、前記書込み電流を測定する書込み電流測定手段を備える、請求項2から5のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。   And a write current measuring unit that is connected to one of the power lines of the first and second CMOS inverters, sets the connected power line to a power supply voltage, and measures the write current. Item 6. The semiconductor memory device according to any one of Items 2 to 5.
JP2009152492A 2009-06-26 2009-06-26 Method for testing semiconductor memory device and semiconductor memory device Pending JP2011008874A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009152492A JP2011008874A (en) 2009-06-26 2009-06-26 Method for testing semiconductor memory device and semiconductor memory device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009152492A JP2011008874A (en) 2009-06-26 2009-06-26 Method for testing semiconductor memory device and semiconductor memory device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011008874A true JP2011008874A (en) 2011-01-13

Family

ID=43565332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009152492A Pending JP2011008874A (en) 2009-06-26 2009-06-26 Method for testing semiconductor memory device and semiconductor memory device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011008874A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4768437B2 (en) Semiconductor memory device
US8159863B2 (en) 6T SRAM cell with single sided write
US8437213B2 (en) Characterization of bits in a functional memory
US8203867B2 (en) 8T SRAM cell with one word line
JP2007193928A (en) Semiconductor memory
JP2007157287A (en) Semiconductor storage device
US7414903B2 (en) Nonvolatile memory device with test mechanism
JP2008176910A (en) Semiconductor memory device
JPH04228200A (en) Short-circuit detector circuit for memory array
JP5262454B2 (en) Semiconductor memory
KR100773652B1 (en) Memory cell, read device for the memory cell, and memory assemblies with such a memory cell, read device and corresponding method
KR20060136330A (en) Memory cell, read device for the memory cell, and memory assemblies with such a memory cell, read device and corresponding method
JP2007257768A (en) Semiconductor memory device
US7701792B2 (en) Sensing margin varying circuit and method thereof
KR20050023537A (en) Semiconductor memory device having VSS/VDD bitline precharge scheme without reference cell
US8395953B2 (en) Bit-line sense amplifier, semiconductor memory device having the same, and method of testing bit-line micro-bridge defect
US8189413B2 (en) Semiconductor memory device, test method thereof and semiconductor device
US9412437B2 (en) SRAM with buffered-read bit cells and its testing
TWI602193B (en) Semiconductor storage device and method of driving the same
US8045409B2 (en) Semiconductor memory device
KR102260043B1 (en) Test device and test method for semiconductor memory device
JP2011008874A (en) Method for testing semiconductor memory device and semiconductor memory device
JP5691243B2 (en) Semiconductor integrated circuit for process evaluation
JP2012164390A (en) Semiconductor memory device and cell leakage detection method therefor
JP2006078289A (en) Semiconductor storage device and its testing method