JP2011198406A - 半導体記憶装置および半導体記憶装置の検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】断線検査用レジスタをビット線ごとに設けることなく、オープン不良および隣接ビット線間のショート不良の検査にかかる時間を短縮できるようにする。
【解決手段】検査データ記憶用メモリセルアレイ11bをビット線BL1〜BLmの一端、読み出し回路13はビット線BL1〜BLmの他端に接続し、検査データ記憶用メモリセルMCbから検査データTDを読み出し、各ビット線BL1〜BLmを介して読み出し回路13に送らせることで、ビット線BL1〜BLmを検査する。
【選択図】 図1
【解決手段】検査データ記憶用メモリセルアレイ11bをビット線BL1〜BLmの一端、読み出し回路13はビット線BL1〜BLmの他端に接続し、検査データ記憶用メモリセルMCbから検査データTDを読み出し、各ビット線BL1〜BLmを介して読み出し回路13に送らせることで、ビット線BL1〜BLmを検査する。
【選択図】 図1
Description
本発明は半導体記憶装置および半導体記憶装置の検査方法に関し、特に、半導体記憶装置に設けられたビット線のオープン不良および隣接ビット線間のショート不良を検査する方法に適用して好適なものである。
従来の半導体記憶装置では、ビット線のオープン不良および隣接ビット線間のショート不良を検査するには、メモリセルに対してデータの読み書きを行う必要があり、検査に時間がかかっていた。
また、例えば、特許文献1には、メモリセルアレイの各ビット線の断線の有無を判定するために、各ビット線の各一端と接続される複数のフリップフロップからなる第1レジスタの他に、各ビット線の各他端と接続される複数のフリップフロップからなり、各ビット線の断線検査用の第2レジスタを備え、その第1レジスタに検査用データを書き込んだ後、その検査用データを各ビット線を介して第2レジスタに転送させ、第2レジスタのデータ読み出し、この読み出したデータを第1レジスタに書き込んだデータと比較する方法が開示されている。
また、例えば、特許文献1には、メモリセルアレイの各ビット線の断線の有無を判定するために、各ビット線の各一端と接続される複数のフリップフロップからなる第1レジスタの他に、各ビット線の各他端と接続される複数のフリップフロップからなり、各ビット線の断線検査用の第2レジスタを備え、その第1レジスタに検査用データを書き込んだ後、その検査用データを各ビット線を介して第2レジスタに転送させ、第2レジスタのデータ読み出し、この読み出したデータを第1レジスタに書き込んだデータと比較する方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された方法では、第1レジスタの他に断線検査用の第2レジスタをビット線ごとに設ける必要があり、回路規模の増大が著しいという問題があった。
本発明の目的は、断線検査用レジスタをビット線ごとに設けることなく、オープン不良および隣接ビット線間のショート不良の検査にかかる時間を短縮することが可能な半導体記憶装置および半導体記憶装置の検査方法を提供することである。
本発明の一態様によれば、読み出しデータを記憶する読み出しデータ記憶用メモリセルがマトリックス状に配置された読み出しデータ記憶用メモリセルアレイと、同一ロウの前記読み出しデータ記憶用メモリセルに共通に接続された読み出しデータ用ワード線と、同一カラムの前記読み出しデータ記憶用メモリセルに共通に接続されたビット線と、検査データ記憶用メモリセルがマトリックス状に配置され、前記ビット線の一端に接続された検査データ記憶用メモリセルアレイと、同一ロウの前記検査データ記憶用メモリセルに共通に接続された検査データ用ワード線と、前記ビット線の他端に接続され、前記ビット線を介して前記読み出しデータ記憶用メモリセルおよび前記検査データ記憶用メモリセルからデータを読み出す読み出し回路と、前記検査データ用ワード線を介して前記検査データ記憶用メモリセルをロウ方向に選択し、前記読み出しデータ用ワード線を介して前記読み出しデータ記憶用メモリセルをロウ方向に選択するロウデコーダと、前記ビット線の検査時に前記検査データ記憶用メモリセルからデータを読み出させ、前記読み出しデータの読み出し時に前記読み出しデータ記憶用メモリセルからデータを読み出させる読み出し制御回路とを備えることを特徴とする半導体記憶装置を提供する。
本発明の一態様によれば、メモリセルがマトリックス状に配置されたメモリセルアレイと、同一ロウのメモリセルに共通に接続されたワード線と、同一カラムのメモリセルに共通に接続されたビット線と、前記ビット線の一端に接続され、前記ビット線を介して前記メモリセルにデータを書き込む書き込み回路と、前記ビット線の他端に接続され、前記ビット線を介して前記メモリセルからデータを読み出す読み出し回路と、前記ビット線の検査時に前記書き込み回路から前記ビット線に検査データを送出させ、データの書き込み時に前記書き込み回路から前記メモリセルにデータを書き込ませる書き込み制御回路と、前記ビット線の検査時に前記ビット線に送出された検査データを読み取らせ、データの読み出し時に前記メモリセルに記憶されているデータを前記読み出し回路に読み出させる読み出し制御回路とを備え、前記ビット線の検査時に前記書き込み回路と前記読み出し回路が同時に動作し得ることを特徴とする半導体記憶装置を提供する。
本発明の一態様によれば、同一カラムのメモリセルに共通に接続されたビット線の一端から検査データを送出し、前記ビット線の他端から前記検査データを読み取ることにより、前記ビット線の検査を行うステップと、前記ビット線が良品であれば、前記メモリセルのリード/ライトテストを行うステップとを備えることを特徴とする半導体記憶装置の検査方法を提供する。
本発明によれば、断線検査用レジスタをビット線ごとに設けることなく、オープン不良および隣接ビット線間のショート不良の検査にかかる時間を短縮することが可能となる。
以下、本発明の実施形態に係る半導体記憶装置および半導体記憶装置の検査方法について図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。本発明をROM(Read Only Memory)に適用した場合の実施形態例である。
図1において、この半導体記憶装置には、読み出しデータ記憶用メモリセルアレイ11aおよび検査データ記憶用メモリセルアレイ11bが設けられている。ここで、読み出しデータ記憶用メモリセルアレイ11aには、読み出しデータRDを記憶する読み出しデータ記憶用メモリセルMCaがマトリックス状に配置されている。検査データ記憶用メモリセルアレイ11bには、検査データTDを記憶する検査データ記憶用メモリセルMCbがマトリックス状に配置されている。なお、読み出しデータ記憶用メモリセルMCaおよび検査データ記憶用メモリセルMCbは、例えば、書き換えが不可能なマスクROMを構成することができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。本発明をROM(Read Only Memory)に適用した場合の実施形態例である。
図1において、この半導体記憶装置には、読み出しデータ記憶用メモリセルアレイ11aおよび検査データ記憶用メモリセルアレイ11bが設けられている。ここで、読み出しデータ記憶用メモリセルアレイ11aには、読み出しデータRDを記憶する読み出しデータ記憶用メモリセルMCaがマトリックス状に配置されている。検査データ記憶用メモリセルアレイ11bには、検査データTDを記憶する検査データ記憶用メモリセルMCbがマトリックス状に配置されている。なお、読み出しデータ記憶用メモリセルMCaおよび検査データ記憶用メモリセルMCbは、例えば、書き換えが不可能なマスクROMを構成することができる。
そして、検査データ記憶用メモリセルアレイ11bは、ビット線BL1〜BLm(mは正の整数)の一端に接続されている。なお、検査データ記憶用メモリセルMCbは2ロウ分だけ設け、同一ロウの検査データ記憶用メモリセルMCbには‘0’と‘1’が交互に記憶されるとともに、同一カラムの検査データ記憶用メモリセルMCbには互いに異なるデータを記憶させることが好ましい。例えば、1行目の検査データ記憶用メモリセルMCbには‘0101010・・・’という検査データTDを順番に記憶させ、2行目の検査データ記憶用メモリセルMCbには‘1010101・・・’という検査データTDを順番に記憶させることができる。
これは、全カラムが同時に活性化(リード動作)を行う形態のメモリ装置に適する。選択カラム活性化動作を行うメモリ装置では、ビット線BL1〜BLmのプリチャージの逆電位である全ビット0データでも検査可能となる。
そして、同一ロウの読み出しデータ記憶用メモリセルMCaは各読み出しデータ用ワード線WLD1〜WLDn(nは正の整数)を介して共通に接続されている。また、同一ロウの検査データ記憶用メモリセルMCbは各検査データ用ワード線WLT1、WLT2を介して共通に接続されている。また、同一カラムの読み出しデータ記憶用メモリセルMCaおよび検査データ記憶用メモリセルMCbは各ビット線BL1〜BLmを介して共通に接続されている。
また、この半導体記憶装置には、ロウデコーダ12、読み出し回路13および読み出し制御回路14が設けられている。ここで、ロウデコーダ12は、読み出しデータ用ワード線WLD1〜WLDnおよび検査データ用ワード線WLT1、WLT2の一端に接続されている。そして、ロウデコーダ12は、検査データ用ワード線WLT1、WLT2を介して検査データ記憶用メモリセルMCbをロウ方向に選択し、アドレスADにて指定された読み出しデータ用ワード線WLD1〜WLDnを介して読み出しデータ記憶用メモリセルMCaをロウ方向に選択することができる。
読み出し回路13はビット線BL1〜BLmの他端に接続されている。そして、読み出し回路13は、ビット線BL1〜BLmを介して読み出しデータ記憶用メモリセルMCaから読み出しデータRDを読み出し、検査データ記憶用メモリセルMCbから検査データTDを読み出すことができる。
読み出し制御回路14は、ビット線BL1〜BLmの検査時に検査データ記憶用メモリセルMCbから検査データTDを読み出させ、読み出しデータの読み出し時に読み出しデータ記憶用メモリセルMCaから読み出しデータRDを読み出させることができる。なお、ビット線BL1〜BLmの検査としては、ビット線BL1〜BLmのオープン検査およびビット線BL1〜BLm線間のショート検査を行うことができる。
そして、ビット線BL1〜BLmの検査時には、テストコマンドTEおよび読み出しコマンドCMRが読み出し制御回路14に入力される。そして、テストコマンドTEおよび読み出しコマンドCMRが読み出し制御回路14に入力されると、読み出し制御回路14から検査データ記憶用メモリセルMCbを選択するようにロウデコーダ12に指示され、検査データ用ワード線WLT1、WLT2を介して検査データ記憶用メモリセルMCbが選択される。そして、検査データ記憶用メモリセルMCbが選択されると、検査データTDが検査データ記憶用メモリセルMCbから読み出され、各ビット線BL1〜BLmを介して読み出し回路13に送られることで、検査データTDが‘0’か‘1’かが判定される。
ここで、ビット線BL1〜BLmに対して読み出し回路13と反対側に検査データ記憶用メモリセルアレイ11bを接続し、検査データ記憶用メモリセルアレイ11bから検査データTDを読み出させることで、ビット線BL1〜BLmを検査するができる。このため、ビット線BL1〜BLmを検査するために、読み出しデータ記憶用メモリセルアレイ11aから読み出しデータRDを読み出させたり、断線検査用レジスタをビット線BL1〜BLmごとに設けたりする必要がなくなり、回路規模の増大を抑制しつつ、検査時間を短縮することが可能となる。
この検査データTDをビット線BL1〜BLmの他端で読み出す回路は、読み出しに用いるセンスアンプそのものであり、検査のための追加回路では無いので、従来技術よりも回路規模を縮小しうる。
なお、検査データ記憶用メモリセルMCbに‘0’が記憶されているにもかかわらず、その検査データ記憶用メモリセルMCbに接続されている各ビット線BL1〜BLmを介して送られた検査データTDが‘1’の場合、そのビット線BL1〜BLmはオープン不良と判定することができる。また、ロウ方向に互いに隣接する1対の検査データ記憶用メモリセルMCb間で互いに異なるデータが記憶されているにもかかわらず、それら1対の検査データ記憶用メモリセルMCbにそれぞれ接続されているビット線BL1〜BLmを介して送られた検査データTDが同じ場合、それらのビット線BL1〜BLm間でショート不良が発生していると判定することができる。
ここで、1行目の検査データ記憶用メモリセルMCbには‘0101010・・・’という検査データTDを順番に記憶させ、2行目の検査データ記憶用メモリセルMCbには‘1010101・・・’という検査データTDを順番に記憶させることにより、検査データ記憶用メモリセルMCbから全てのビット線BL1〜BLmに‘0’という検査データTDを送り出させることが可能となるとともに、互いに隣接する全てのビット線BL1〜BLm間で互いに異なるデータを送り出させることが可能となる。
このため、検査データ記憶用メモリセルアレイ11bをビット線BL1〜BLmの一端に接続することにより、全てのビット線BL1〜BLmのオープン不良および隣接ビット線間のショート不良を一度に検査することができ、検査時間を短縮することが可能となる。この検査の間は通常のメモリセルMCa側を動作させないので、プログラムの種類にかかわらずROMのビット線BL1〜BLmの検査が可能となる。
一方、データ記憶用メモリセルMCaから読み出しデータRDを読み出させる場合、読み出しコマンドCMRが読み出し制御回路14に入力されるとともに、アドレスADがロウデコーダ12に入力される。そして、読み出しコマンドCMRが読み出し制御回路14に入力されると、読み出し制御回路14から読み出しデータ記憶用メモリセルMCaを選択するようにロウデコーダ12に指示され、アドレスADで指定された読み出しデータ記憶用メモリセルMCaが読み出しデータ用ワード線WLD1〜WLDnを介して選択される。そして、読み出しデータ記憶用メモリセルMCaが選択されると、読み出しデータRDが読み出しデータ記憶用メモリセルMCaから読み出され、各ビット線BL1〜BLmを介して読み出し回路13に送られることで、読み出しデータRDが‘0’か‘1’かが判定される。
(第2実施形態)
図2は、本発明の第2実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
図2において、この半導体記憶装置では、図1の読み出しデータ記憶用メモリセルMCaおよび検査データ記憶用メモリセルMCbとして、電界効果トランジスタM11およびコンタクト領域F11が設けられている。ここで、この半導体記憶装置では、コンタクト領域F11のコンタクトの有無によりROMデータの‘0’と‘1’を表現することができる。なお、ROMデータの変更の容易性から、コンタクト領域F11としてできるだけ上層の金属配線層のコンタクトを使用することが好ましい。
図2は、本発明の第2実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
図2において、この半導体記憶装置では、図1の読み出しデータ記憶用メモリセルMCaおよび検査データ記憶用メモリセルMCbとして、電界効果トランジスタM11およびコンタクト領域F11が設けられている。ここで、この半導体記憶装置では、コンタクト領域F11のコンタクトの有無によりROMデータの‘0’と‘1’を表現することができる。なお、ROMデータの変更の容易性から、コンタクト領域F11としてできるだけ上層の金属配線層のコンタクトを使用することが好ましい。
なお、この半導体記憶装置では、1行目の検査データ記憶用メモリセルMCbには‘11001100・・・’という検査データTDを順番に記憶させ、2行目の検査データ記憶用メモリセルMCbには‘00110011・・・’という検査データTDを順番に記憶させることができる。
そして、各電界効果トランジスタM11のゲートは、同一ロウごとに読み出しデータ用ワード線WLD1〜WLDnまたは検査データ用ワード線WLT1、WLT2に共通に接続されている。各電界効果トランジスタM11のドレインはコンタクト領域F11を介して同一カラムごとにビット線BL1〜BLmに共通に接続されている。
読み出し回路13には、ビット線BL1〜BLmをプリチャージするプリチャージ回路13a、カラム選択を行うカラム選択回路13bおよびビット線BL1〜BLmの電位に基づいて、読み出しデータ記憶用メモリセルMCaおよび検査データ記憶用メモリセルMCbに記憶されているデータが‘0’か‘1’かを検出するセンスアンプ回路13cが設けられている。
ここで、プリチャージ回路13aには、電界効果トランジスタM12がカラムごとに設けられている。そして、各電界効果トランジスタM12のドレインは、カラムごとにビット線BL1〜BLmに接続されている。また、各電界効果トランジスタM12のゲートには、プリチャージ信号PCHが入力される。なお、電界効果トランジスタM12はPチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。
カラム選択回路13bには、電界効果トランジスタM13、M14が隣接する2カラムごとに設けられている。そして、各電界効果トランジスタM13は偶数番目のビット線BL2、BL4・・・に挿入され、各電界効果トランジスタM14は奇数番目のビット線BL1、BL3・・・に挿入されている。また、各電界効果トランジスタM13のゲートにはカラム選択信号CSL2が入力され、各電界効果トランジスタM14のゲートにはカラム選択信号CSL1が入力される。なお、電界効果トランジスタM13、M14はNチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。
センスアンプ回路13cには、インバータV11、V12が隣接する2カラムごとに設けられている。そして、インバータV11の出力がインバータV12の入力に接続され、インバータV12の出力がインバータV11の入力に接続されることで1個分のセンスアンプが構成されている。そして、インバータV11の入力およびインバータV12の出力は、隣接する2カラムごとにビット線BL1〜BLmに接続されている。また、インバータV12には、センスアンプイネーブル信号SAEが入力される。
そして、ビット線BL1〜BLmの検査時には、プリチャージ信号PCHがロウレベルになることで、各電界効果トランジスタM12がオンし、ビット線BL1〜BLmがハイレベル電位にプリチャージされる。
また、カラム選択信号CSL1がハイレベルになることで、各電界効果トランジスタM14がオンし、奇数番目のビット線BL1、BL3・・・がセンスアンプ回路13cに接続される。
そして、各検査データ用ワード線WLT1、WLT2を介して電界効果トランジスタM11のゲートにハイレベル電位が印加され、電界効果トランジスタM11がオンする。そして、電界効果トランジスタM11がオンすると、コンタクト領域F11のコンタクトが有の場合、ビット線BL1、BL3・・・がロウレベル電位に接続され、ビット線BL1、BL3・・・の電位がロウレベル電位に移行することから、ROMデータとして‘0’が読み出される。
一方、コンタクト領域F11のコンタクトが無の場合、電界効果トランジスタM11がオンしても、ビット線BL1、BL3・・・がロウレベル電位に接続されることなく、ビット線BL1、BL3・・・の電位がハイレベル電位を維持することから、ROMデータとして‘1’が読み出される。
そして、検査データ記憶用メモリセルMCbから読み出されたROMデータは、ビット線BL1、BL3・・・を介して読み出し回路13に送られ、センスアンプイネーブル信号SAEがハイレベルになることで、検査データTDが‘0’か‘1’かが判定される。
ROMデータがビット線BL1、BL3・・・を介して読み出し回路13に送られると、プリチャージ信号PCHがロウレベルになることで、各電界効果トランジスタM12がオンし、ビット線BL1〜BLmがハイレベル電位にプリチャージされる。
また、カラム選択信号CSL2がハイレベルになることで、各電界効果トランジスタM13がオンし、偶数番目のビット線BL2、BL4・・・がセンスアンプ回路13cに接続される。
そして、各検査データ用ワード線WLT1、WLT2を介して電界効果トランジスタM11のゲートにハイレベル電位が印加され、電界効果トランジスタM11がオンすることで、検査データ記憶用メモリセルMCbからROMデータが読み出される。そして、検査データ記憶用メモリセルMCbから読み出されたROMデータは、ビット線BL2、BL4・・・を介して読み出し回路13に送られ、センスアンプイネーブル信号SAEがハイレベルになることで、検査データTD1、TD2・・・が‘0’か‘1’かが判定される。
一方、データ記憶用メモリセルMCaから読み出しデータRD1、RD2・・・を読み出させる場合、プリチャージ信号PCHがロウレベルになることで、各電界効果トランジスタM12がオンし、ビット線BL1〜BLmがハイレベル電位にプリチャージされる。
また、アドレスADに応じてカラム選択信号CLS1、CSL2がハイレベルになることで、電界効果トランジスタM13、M14がオンし、ビット線BL1〜BLmがセンスアンプ回路13cに接続される。
そして、アドレスADで指定された読み出しデータ用ワード線WLD1〜WLDnを介して電界効果トランジスタM11のゲートにハイレベル電位が印加され、電界効果トランジスタM11がオンすることで、コンタクト領域F11のコンタクトの有無に応じたROMデータがデータ記憶用メモリセルMCaから読み出される。そして、データ記憶用メモリセルMCaから読み出されたROMデータは、ビット線BL1〜BLmを介して読み出し回路13に送られ、センスアンプイネーブル信号SAEがハイレベルになることで、読み出しデータRD1、RD2・・・が‘0’か‘1’かが判定される。
(第3実施形態)
図3は、本発明の第3実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
図3において、この半導体記憶装置には、メモリセルアレイ31、ロウデコーダ32、読み出し回路33、読み出し制御回路34、書き込み回路35および書き込み制御回路36が設けられている。ここで、メモリセルアレイ31には、読み出しデータRDを記憶するメモリセルMC3がマトリックス状に配置されている。なお、メモリセルMC3は、相補的にデータを記憶することができ、例えば、SRAMを構成することができる。
図3は、本発明の第3実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
図3において、この半導体記憶装置には、メモリセルアレイ31、ロウデコーダ32、読み出し回路33、読み出し制御回路34、書き込み回路35および書き込み制御回路36が設けられている。ここで、メモリセルアレイ31には、読み出しデータRDを記憶するメモリセルMC3がマトリックス状に配置されている。なお、メモリセルMC3は、相補的にデータを記憶することができ、例えば、SRAMを構成することができる。
そして、同一ロウのメモリセルMC3は各ワード線WL1〜WLnを介して共通に接続されている。また、同一カラムのメモリセルMC3は各ビット線BL1〜BLm、BLB1〜BLBmを介して共通に接続されている。なお、メモリセルMC3に対するリードライト時には、ビット線BL1〜BLmとビット線BLB1〜BLBmとはそれぞれ互いに相補的に動作させることができる。例えば、ビット線BL1〜BLmを介して‘0’を読み出させている時は、ビット線BLB1〜BLBmを介して‘1’が読み出させ、ビット線BL1〜BLmを介して‘1’を読み出させている時は、ビット線BLB1〜BLBmを介して‘0’が読み出させることができる。
また、ロウデコーダ32は、ワード線WL1〜WLnの一端に接続されている。そして、ロウデコーダ32は、アドレスADにて指定されたワード線WL1〜WLnを介してメモリセルMC3をロウ方向に選択することができる。
書き込み回路35はビット線BL1〜BLmの一端に接続されている。そして、書き込み回路35は、ビット線BL1〜BLmを介してメモリセルMC3に書き込みデータWDを書き込むとともに、検査データTDをビット線BL1〜BLmに送り出すことができる。
書き込み制御回路36は、ビット線BL1〜BLmの検査時に書き込み回路35からビット線BL1〜BLmに検査データTDを送出させ、書き込みデータWDの書き込み時に書き込み回路35からメモリセルMC3に書き込みデータWDを書き込ませることができる。
読み出し回路33はビット線BL1〜BLmの他端に接続されている。そして、読み出し回路33は、ビット線BL1〜BLmを介してメモリセルMC3から読み出しデータRDを読み出すとともに、書き込み回路35からビット線BL1〜BLmを介して送出された検査データTDを読み取ることができる。
読み出し制御回路34は、ビット線BL1〜BLmの検査時に書き込み回路35からビット線BL1〜BLmを介して送出された検査データTDを読み取らせ、読み出しデータRDの読み出し時にメモリセルMC3から読み出しデータRDを読み出させることができる。
そして、ビット線BL1〜BLmの検査時には、テストコマンドTEが読み出し制御回路34および書き込み制御回路36に入力される。そして、テストコマンドTEが読み出し制御回路34および書き込み制御回路36に入力されると、書き込み回路35から検査データTDがビット線BL1〜BLmを介して送出され、読み出し回路33にて読み取られることで、検査データTDが‘0’か‘1’かが判定される。
このテスト時にはワード線WL1〜WLnは活性化しないので、メモリセルは選択されない。かつ、書き込み回路35と読み出し回路33が同時に動作する状態とすることでビット線BL1〜BLmの検査を行う。
このテスト時にはワード線WL1〜WLnは活性化しないので、メモリセルは選択されない。かつ、書き込み回路35と読み出し回路33が同時に動作する状態とすることでビット線BL1〜BLmの検査を行う。
一方、メモリセルMC3に書き込みデータWDを書き込ませる場合、書き込みコマンドCMWが書き込み制御回路36に入力されるとともに、アドレスADがロウデコーダ32に入力される。そして、書き込みコマンドCMWが書き込み制御回路36に入力されると、アドレスADで指定されたメモリセルMC3がワード線WL1〜WLnを介して選択される。そして、メモリセルMC3が選択されると、書き込みデータWDに応じてビット線BL1〜BLm、BLB1〜BLBmの電位が書き込み回路35を介して制御されることで、メモリセルMC3に書き込みデータWDが書き込まれる。
一方、メモリセルMC3から読み出しデータRDを読み出させる場合、読み出しコマンドCMRが読み出し制御回路34に入力されるとともに、アドレスADがロウデコーダ32に入力される。そして、読み出しコマンドCMRが読み出し制御回路34に入力されると、アドレスADで指定されたメモリセルMC3がワード線WL1〜WLnを介して選択される。そして、メモリセルMC3が選択されると、読み出しデータRDがメモリセルMC3から読み出され、各ビット線BL1〜BLm、BLB1〜BLBmを介して読み出し回路33に送られることで、読み出しデータRDが‘0’か‘1’かが判定される。
ここで、ビット線BL1〜BLmに対して読み出し回路33と反対側に書き込み回路35を接続し、書き込み回路35からビット線BL1〜BLmを介して検査データTDを読み出し回路33に送出させることで、ビット線BL1〜BLmを検査するができる。このため、ビット線BL1〜BLmを検査するために、メモリセルMC3から読み出しデータRDを読み出させたり、断線検査用レジスタをビット線BL1〜BLmごとに設けたりする必要がなくなり、回路規模の増大を抑制しつつ、検査時間を短縮することが可能となる。
(第4実施形態)
図4は、本発明の第4実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。これは、本発明をSRAM(スタティック型記憶装置)に適用した場合の実施形態である。
図4において、この半導体記憶装置では、図3のメモリセルMC3として、電界効果トランジスタM31〜M36が設けられている。なお、電界効果トランジスタM31、M32はPチャンネル電界効果トランジスタを用いることができ、電界効果トランジスタM33〜M36はNチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。
図4は、本発明の第4実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。これは、本発明をSRAM(スタティック型記憶装置)に適用した場合の実施形態である。
図4において、この半導体記憶装置では、図3のメモリセルMC3として、電界効果トランジスタM31〜M36が設けられている。なお、電界効果トランジスタM31、M32はPチャンネル電界効果トランジスタを用いることができ、電界効果トランジスタM33〜M36はNチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。
そして、電界効果トランジスタM31と、電界効果トランジスタM33とは直列接続され、電界効果トランジスタM31のゲートと電界効果トランジスタM33のゲートが互いに接続されることでインバータが構成されている。また、電界効果トランジスタM32と、電界効果トランジスタM34とは直列接続され、電界効果トランジスタM32のゲートと電界効果トランジスタM34のゲートが互いに接続されることでインバータが構成されている。そして、これら1対のインバータの一方の出力が他方のインバータの入力にそれぞれ接続されることでフリップフロップが構成されている。
そして、電界効果トランジスタM31のゲートと、電界効果トランジスタM33のゲートと、電界効果トランジスタM32のドレインと、電界効果トランジスタM34のドレインが互いに接続されることで記憶ノードNBが構成され、電界効果トランジスタM35を介してビット線BLに接続されている。また、電界効果トランジスタM32のゲートと、電界効果トランジスタM34のゲートと、電界効果トランジスタM31のドレインと、電界効果トランジスタM33のドレインが互いに接続されることで記憶ノードNが構成され、電界効果トランジスタM36を介してビット線BLBに接続されている。また、電界効果トランジスタM35のゲートと、電界効果トランジスタM36のゲートは、ワード線WLに接続されている。なお、記憶ノードN、NBは互いに相補的にデータを保持することができる。
読み出し回路33には、カラム選択を行うカラム選択回路33b、ビット線BL、BLB間の電位を平均化するイコライズ回路33c、メモリセルMC3に記憶されているデータが‘0’か‘1’かを検出するセンスアンプ33dが設けられている。
カラム選択回路33bには、電界効果トランジスタM43、M44が設けられている。なお、電界効果トランジスタM43、M43はPチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。そして、電界効果トランジスタM43はビット線BLに挿入され、電界効果トランジスタM44はビット線BLBに挿入されている。また、電界効果トランジスタM43、M44のゲートにはカラム選択信号CSLPが入力される。
イコライズ回路33cには、電界効果トランジスタM45〜M47が設けられている。なお、電界効果トランジスタM45〜M47はPチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。そして、電界効果トランジスタM45〜M47のゲートは互いに接続され、イコライズ信号EQPが入力される。また、ビット線BL、BLB間には、電界効果トランジスタM47が接続されている。また、電界効果トランジスタM45のドレインは、ビット線BLに接続され、電界効果トランジスタM46のドレインは、ビット線BLBに接続されている。
センスアンプ34dには、電界効果トランジスタM48〜M54が設けられている。なお、電界効果トランジスタM48〜M51はPチャンネル電界効果トランジスタを用いることができ、電界効果トランジスタM52〜M53はNチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。
また、ビット線BL、BLBには、ビット線BL、BLBの電位を安定化させるビット線電位安定化回路33aが接続されている。ここで、ビット線電位安定化回路33aには電界効果トランジスタM41、M42が設けられている。なお、電界効果トランジスタM41、M42はPチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。そして、電界効果トランジスタM41、M42は互いに直列に接続され、電界効果トランジスタM41のソースおよび電界効果トランジスタM42のゲートはビット線BLに接続されている。また、電界効果トランジスタM42のソースおよび電界効果トランジスタM41のゲートはビット線BLBに接続されている。
そして、電界効果トランジスタM50と、電界効果トランジスタM52とは直列接続され、電界効果トランジスタM50のゲートと電界効果トランジスタM52のゲートが互いに接続されることでインバータが構成されている。また、電界効果トランジスタM51と、電界効果トランジスタM53とは直列接続され、電界効果トランジスタM51のゲートと電界効果トランジスタM53のゲートが互いに接続されることでインバータが構成されている。そして、これら1対のインバータの一方の出力が他方のインバータの入力にそれぞれ接続されることでフリップフロップが構成されている。
そして、電界効果トランジスタM51のゲートと、電界効果トランジスタM53のゲートと、電界効果トランジスタM50のドレインと、電界効果トランジスタM52のドレインは、ビット線BLに接続されている。また、電界効果トランジスタM50のゲートと、電界効果トランジスタM52のゲートと、電界効果トランジスタM51のドレインと、電界効果トランジスタM53のドレインは、ビット線BLBに接続されている。また、電界効果トランジスタM52、M53のソースは、電界効果トランジスタM54のドレインに接続されている。電界効果トランジスタM54のゲートにはセンスアンプイネーブル信号SAE2が入力される。
また、電界効果トランジスタM48はビット線BLに挿入され、電界効果トランジスタM49はビット線BLBに挿入されている。また、電界効果トランジスタM48、M49のゲートにはセンスアンプイネーブル信号SAE1が入力される。
書き込み回路35には、書き込みデータWD、WDBおよび検査データTD、TDBを入力する書き込みデータ入力回路35a、ビット線BL、BLB間の電位を平均化するイコライズ回路35b、カラム選択を行うカラム選択回路35cが設けられている。
ここで、書き込みデータ入力回路35aには電界効果トランジスタM21、M22が設けられている。なお、電界効果トランジスタM21、M22はNチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。そして、電界効果トランジスタM21はビット線BLに挿入され、電界効果トランジスタM22はビット線BLBに挿入されている。また、電界効果トランジスタM21のゲートには書き込みデータWDおよび検査データTDが入力され、電界効果トランジスタM22のゲートには書き込みデータWDBおよび検査データTDBが入力される。
イコライズ回路35bには、電界効果トランジスタM23、M24が設けられている。なお、電界効果トランジスタM23、M24はPチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。そして、電界効果トランジスタM23、M24のゲートは互いに接続され、イコライズ信号EQNが入力される。また、電界効果トランジスタM23のドレインは、ビット線BLに接続され、電界効果トランジスタM24のドレインは、ビット線BLBに接続されている。
カラム選択回路35cには、電界効果トランジスタM25、M26が設けられている。なお、電界効果トランジスタM25、M26はNチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。そして、電界効果トランジスタM25はビット線BLに挿入され、電界効果トランジスタM26はビット線BLBに挿入されている。また、電界効果トランジスタM25、M26のゲートにはカラム選択信号CSLNが入力される。
そして、ビット線BL、BLBの検査時には、カラム選択信号CSLNがハイレベルになることで電界効果トランジスタM25、M26がオンするとともに、カラム選択信号CSLPがロウレベルになることで電界効果トランジスタM43、M44がオンし、ビット線BL、BLBを介して書き込みデータ入力回路35aとセンスアンプ34dとが接続される。
そして、検査データTDが電界効果トランジスタM21のゲートに入力されるとともに、検査反転データTDBが電界効果トランジスタM22のゲートに入力され、検査データTDおよび検査反転データTDBに応じて電界効果トランジスタM21、M22のいずれか一方がオンすることで、ビット線BL、BLBのいずれか一方がロウレベル電位に接続される。
そして、ビット線BL、BLBのいずれか一方がロウレベル電位に接続されると、電界効果トランジスタM41、M42のいずれか一方がオンし、他方のビット線BL、BLBがハイレベル電位に接続される。
そして、センスアンプイネーブル信号SAE1がロウレベルになることで、ビット線BL、BLBの電位がセンスアンプ33dに入力された後、センスアンプイネーブル信号SAE1がハイレベルになることで、センスアンプ33dが動作される。そして、ビット線BL、BLBの電位がセンスアンプ33dにて検出されることで、検査データTDが‘0’か‘1’かが判定される。
一方、メモリセルMC3に書き込みデータWDを書き込ませる場合、カラム選択信号CSLNがハイレベルになることで電界効果トランジスタM25、M26がオンし、ビット線BL、BLBを介して書き込みデータ入力回路35aとメモリセルMC3とが接続される。そして、イコライザ信号EQNがロウレベルになることで電界効果トランジスタM25、M26がオンし、ビット線BL、BLBが同電位に設定される。
そして、イコライザ信号EQNがハイレベルになることで電界効果トランジスタM25、M26がオフされた後、書き込みデータWDが電界効果トランジスタM21のゲートに入力されるとともに、書き込み反転WDBが電界効果トランジスタM22のゲートに入力され、書き込みデータWDおよび書き込み反転WDBに応じて電界効果トランジスタM21、M22のいずれか一方がオンすることで、ビット線BL、BLBのいずれか一方がロウレベル電位に接続される。
そして、ビット線BL、BLBのいずれか一方がロウレベル電位に接続されると、電界効果トランジスタM41、M42のいずれか一方がオンし、他方のビット線BL、BLBがハイレベル電位に接続される。
また、アドレスADで指定されたメモリセルMC3がワード線WLを介して選択される。そして、メモリセルMC3が選択されると、ビット線BL、BLBの電位に応じて記憶ノードN、NBに互いに相補的にデータが保持されることで、メモリセルMC3に書き込みデータWDが書き込まれる。
一方、メモリセルMC3から読み出しデータRDを読み出させる場合、カラム選択信号CSLPがロウレベルになることで電界効果トランジスタM43、M44がオンし、ビット線BL、BLBを介してセンスアンプ33dとメモリセルMC3とが接続される。そして、イコライザ信号EQPがハイレベルになることで電界効果トランジスタM45〜M47がオンし、ビット線BL、BLBが同電位に設定される。
そして、イコライザ信号EQPがロウレベルになることで電界効果トランジスタM45〜M47がオフされた後、アドレスADで指定されたメモリセルMC3がワード線WLを介して選択される。そして、メモリセルMC3が選択されると、記憶ノードN、NBに互いに相補的に保持されたデータに応じてビット線BL、BLBの電位が変化する。
そして、センスアンプイネーブル信号SAE1がロウレベルになることで、ビット線BL、BLBの電位がセンスアンプ33dに入力された後、センスアンプイネーブル信号SAE1がハイレベルになることで、センスアンプ33dが動作される。そして、ビット線BL、BLBの電位がセンスアンプ33dにて検出されることで、読み出しデータRDが‘0’か‘1’かが判定される。
(第5実施形態)
図5は、本発明の第5実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
図5において、この半導体記憶装置には、メモリセルアレイ51、ロウデコーダ52、読み出し回路53、読み出し制御回路54、書き込み回路55、書き込み制御回路56、切断回路57および電源切替回路58が設けられている。ここで、メモリセルアレイ51には、読み出しデータRDを記憶するメモリセルMC11がマトリックス状に配置されている。なお、メモリセルMC11は、電源が切れても記憶したデータを保持することができ、例えば、EEPROMまたはフラッシュメモリなどの不揮発性半導体記憶装置を構成することができる。
図5は、本発明の第5実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
図5において、この半導体記憶装置には、メモリセルアレイ51、ロウデコーダ52、読み出し回路53、読み出し制御回路54、書き込み回路55、書き込み制御回路56、切断回路57および電源切替回路58が設けられている。ここで、メモリセルアレイ51には、読み出しデータRDを記憶するメモリセルMC11がマトリックス状に配置されている。なお、メモリセルMC11は、電源が切れても記憶したデータを保持することができ、例えば、EEPROMまたはフラッシュメモリなどの不揮発性半導体記憶装置を構成することができる。
そして、同一ロウのメモリセルMC11は各ワード線WL1〜WLnを介して共通に接続されている。また、同一カラムのメモリセルMC11は各ビット線BL1〜BLmを介して共通に接続されている。なお、メモリセルMC11では、データの書き込み時にはビット線BL1〜BLmに高電圧が供給され、データの読み出し時にはビット線BL1〜BLmに低電圧が供給される。
また、ロウデコーダ52は、ワード線WL1〜WLnの一端に接続されている。そして、ロウデコーダ52は、アドレスADにて指定されたワード線WL1〜WLnを介してメモリセルMC11をロウ方向に選択することができる。
書き込み回路55はビット線BL1〜BLmの一端に接続されている。そして、書き込み回路55は、ビット線BL1〜BLmを介してメモリセルMC11に書き込みデータWDを書き込むとともに、検査データTDをビット線BL1〜BLmに送り出すことができる。
書き込み制御回路56は、ビット線BL1〜BLmの検査時に書き込み回路55からビット線BL1〜BLmに検査データTDを送出させ、書き込みデータWDの書き込み時に書き込み回路55からメモリセルMC11に書き込みデータWDを書き込ませることができる。
読み出し回路53はビット線BL1〜BLmの他端に接続されている。そして、読み出し回路53は、ビット線BL1〜BLmを介してメモリセルMC11から読み出しデータRDを読み出すとともに、書き込み回路55からビット線BL1〜BLmを介して送出された検査データTDを読み取ることができる。
読み出し制御回路54は、ビット線BL1〜BLmの検査時に書き込み回路55からビット線BL1〜BLmを介して送出された検査データTDを読み取らせ、読み出しデータRDの読み出し時にメモリセルMC11から読み出しデータRDを読み出させることができる。
電源切替回路58は、メモリセルMC11への書き込みデータWDの書き込み時にビット線BL1〜BLmに高電圧が供給され、ビット線BL1〜BLmの検査時にビット線BL1〜BLmに低電圧が供給されるように書き込み回路55の電源の電圧を切り替えることができる。また、電源切替回路58は、メモリセルMC11からの読み出しデータRDを読み出し時にはビット線BL1〜BLmに低電圧を供給することができる。
切断回路57は、ビット線BL1〜BLmの検査時にビット線BL1〜BLmを介して書き込み回路55と読み出し回路53とを接続し、メモリセルMC11への書き込みデータWDの書き込み時に書き込み回路55と読み出し回路53とを切断することができる。
一般的素子構成では、読み出し回路は感度を高める様な回路となり耐圧が低い。そのため、書き込み時の高電圧には耐えられないので、ビット線を切り離す回路が必要とされる。
一般的素子構成では、読み出し回路は感度を高める様な回路となり耐圧が低い。そのため、書き込み時の高電圧には耐えられないので、ビット線を切り離す回路が必要とされる。
そして、ビット線BL1〜BLmの検査時には、テストコマンドTEが読み出し制御回路54および書き込み制御回路56に入力される。そして、テストコマンドTEが読み出し制御回路54および書き込み制御回路56に入力されると、切断回路57を接続状態にして書き込み回路55と読み出し回路53とがビット線BL1〜BLmを介して接続される。また、ビット線BL1〜BLmに低電圧が供給されるように、電源切替回路58にて書き込み回路55の電源の電圧が切り替えられる。この低電圧とは読み出し回路を破壊せずにBLの検査を行う電圧である。素子により異なるが、書き込み電圧の2分の1以下で十分である。
そして、書き込み回路55から検査データTDがビット線BL1〜BLmを介して送出され、読み出し回路53にて読み取られることで、検査データTDが‘0’か‘1’かが判定される。
一方、メモリセルMC11に書き込みデータWDを書き込ませる場合、書き込みコマンドCMWが書き込み制御回路56に入力されるとともに、アドレスADがロウデコーダ52に入力される。そして、書き込みコマンドCMWが書き込み制御回路56に入力されると、切断回路57にて書き込み回路55と読み出し回路53とが切断される。また、ビット線BL1〜BLmに高電圧が供給されるように、電源切替回路58にて書き込み回路55の電源の電圧が切り替えられる。
そして、アドレスADで指定されたメモリセルMC11がワード線WL1〜WLnを介して選択される。そして、メモリセルMC11が選択されると、書き込みデータWDに応じてビット線BL1〜BLmの電位が書き込み回路55を介して制御されることで、メモリセルMC11に書き込みデータWDが書き込まれる。
書き込みの方式はさまざまであるが、例えばドレインで発生するホットエレクトロンをフローティングゲートに注入するする場合には、WLを高電圧の正電位とし、ドレインも高電圧とすることによりドレイン電流を流しホットエレクトロンを発生させる。これが、コントロールゲートの正電位で注入され、電荷として記憶される。
一方、メモリセルMC11から読み出しデータRDを読み出させる場合、読み出しコマンドCMRが読み出し制御回路54に入力されるとともに、アドレスADがロウデコーダ52に入力される。そして、読み出しコマンドCMRが読み出し制御回路54に入力されると、切断回路57にて書き込み回路55と読み出し回路53とがビット線BL1〜BLmを介して接続される。また、ビット線BL1〜BLmに低電圧が供給されるように、電源切替回路58にて読み出し回路53の電源の電圧が設定される。
そして、読み出しコマンドCMRが読み出し制御回路54に入力されると、アドレスADで指定されたメモリセルMC11がワード線WL1〜WLnを介して選択される。そして、メモリセルMC11が選択されると、読み出しデータRDがメモリセルMC11から読み出され、各ビット線BL1〜BLmを介して読み出し回路53に送られることで、読み出しデータRDが‘0’か‘1’かが判定される。
ここで、ビット線BL1〜BLmに対して読み出し回路53と反対側に書き込み回路55を接続し、書き込み回路55からビット線BL1〜BLmを介して検査データTDを読み出し回路53に送出させることで、ビット線BL1〜BLmを検査するができる。このため、ビット線BL1〜BLmを検査するために、メモリセルMC11から読み出しデータRDを読み出させたり、断線検査用レジスタをビット線BL1〜BLmごとに設けたりする必要がなくなり、回路規模の増大を抑制しつつ、検査時間を短縮することが可能となる。
また、書き込みデータWDの書き込み時とビット線BL1〜BLmの検査時とで書き込み回路55の電源の電圧を切り替えることにより、書き込みデータWDの書き込み時に書き込み回路55を介してビット線BL1〜BLmに高電圧がかかる場合においても、ビット線BL1〜BLmの検査時に書き込み回路55を介してビット線BL1〜BLmに高電圧がかからないようにすることができ、読み出し回路53の破壊を防止することができる。
(第6実施形態)
図6は、本発明の第6実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
図6において、この半導体記憶装置では、メモリセルMC11としてセルトランジスタCT11が設けられている。なお、セルトランジスタCT11には、電荷を保持するために、MONOS構造を設けるようにしてもよいし、フローティングゲート構造を設けるようにしてもよい。
図6は、本発明の第6実施形態に係る半導体記憶装置の概略構成を示すブロック図である。
図6において、この半導体記憶装置では、メモリセルMC11としてセルトランジスタCT11が設けられている。なお、セルトランジスタCT11には、電荷を保持するために、MONOS構造を設けるようにしてもよいし、フローティングゲート構造を設けるようにしてもよい。
そして、セルトランジスタCT11の制御ゲートは、同一ロウごとに読み出しデータ用ワード線WL1、WL2・・・に共通に接続されている。各セルトランジスタCT11のドレインは同一カラムごとにビット線BL1、BL2・・・に共通に接続されている。
読み出し回路53には、ビット線BL1、BL2・・・をプリチャージするプリチャージ回路53aおよびメモリセルMC11に記憶されているデータが‘0’か‘1’かを検出するセンスアンプ53bが設けられている。
ここで、プリチャージ回路53aには、電界効果トランジスタM67が隣接する2カラムごとに設けられている。そして、電界効果トランジスタM67のドレインは、隣接する2カラムごとにビット線BL1、BL2・・・に接続されている。また、電界効果トランジスタM67のゲートには、プリチャージ信号PCHが入力される。
センスアンプ53bには、電界効果トランジスタM68〜M70が隣接する2カラムごとに設けられている。そして、電界効果トランジスタM69、M70は互いに直列に接続されることでインバータが構成され、電界効果トランジスタM69、M70のゲートは、隣接する2カラムごとにビット線BL1、BL2・・・に共通に接続されている。
電界効果トランジスタM69、M70のドレインは電界効果トランジスタM68のゲートに接続され、電界効果トランジスタM68のドレインは、隣接する2カラムごとにビット線BL1、BL2・・・に接続されている。
切断回路57には、電界効果トランジスタM65、M66が隣接する2カラムごとに設けられている。そして、各電界効果トランジスタM66は偶数番目のビット線BL2、BL4・・・に挿入され、各電界効果トランジスタM65は奇数番目のビット線BL1、BL3・・・に挿入されている。また、各電界効果トランジスタM65のゲートにはカラム選択信号CSL1が入力され、各電界効果トランジスタM66のゲートにはカラム選択信号CSL2が入力される。
書き込み回路55には、電界効果トランジスタM61、M62がカラムごとに設けられている。そして、電界効果トランジスタM61、M62は互いに直列に接続され、各電界効果トランジスタM61、M62のドレインはビット線BL1、BL2・・・に接続されている。
また、各電界効果トランジスタM62のソースにはプログラム電圧VPPが供給され、各電界効果トランジスタM61のソースには負電圧VNEGが供給される。また、各電界効果トランジスタM61のゲートには、書き込みデータWD1、WD2・・・および検査データTD1、TD2・・・が入力され、各電界効果トランジスタM62のゲートには、書き込み反転データWDB1、WDB2・・・および検査反転データTDB1、TDB2・・・が入力される。
なお、電界効果トランジスタM62、M67〜M69はPチャンネル電界効果トランジスタを用いることができ、電界効果トランジスタM61、M65、M66、M70はNチャンネル電界効果トランジスタを用いることができる。
そして、ビット線L1、BL2・・・の検査時には、カラム選択信号CSL1、CSL2がハイレベルになることで電界効果トランジスタM65、M66がオンし、書き込み回路55と読み出し回路53とがビット線BL1〜BLmを介して接続される。また、ビット線BL1、BL2・・・に低電圧が供給されるようにプログラム電圧VPPが切り替えられる。
そして、検査反転データTDB1、TDB2・・・が電界効果トランジスタM62のゲートに入力され、検査反転データTDB1、TDB2・・・に応じて電界効果トランジスタM62がオンすることで、ビット線BL1、BL2・・・にプログラム電圧VPPが印加される。
そして、ビット線BL1〜BLmの電位が読み出し回路53にて検出されることで、検査反転データTDB1、TDB2・・・が‘0’か‘1’かが判定される。
一方、メモリセルMC11に書き込み反転データWDB1、WDB2・・・を書き込ませる場合、カラム選択信号CSL1、CSL2がロウレベルになることで電界効果トランジスタM65、M66がオフし、書き込み回路55と読み出し回路53とが切断される。また、ビット線BL1、BL2・・・に高電圧が供給されるようにプログラム電圧VPPが切り替えられる。
そして、書き込み反転データWDB1、WDB2・・・が電界効果トランジスタM62のゲートに入力され、書き込み反転データWDB1、WDB2・・・に応じて電界効果トランジスタM62がオンすることで、ビット線BL1、BL2・・・にプログラム電圧VPPが印加される。
また、アドレスADで指定されたメモリセルMC11がワード線WL1〜WLnを介して選択される。そして、メモリセルMC11が選択されると、ビット線BL1〜BLmの電位に応じてセルトランジスタCT11に電荷が注入されることで、メモリセルMC11に書き込み反転データWDB1、WDB2・・・が書き込まれる。
一方、メモリセルMC11から読み出しデータRDを読み出させる場合、カラム選択信号CSL1、CSL2がハイレベルになることで電界効果トランジスタM65、M66がオンし、書き込み回路55と読み出し回路53とがビット線BL1〜BLmを介して接続される。
また、プリチャージ信号PCHがロウレベルになることで、各電界効果トランジスタM67がオンし、ビット線BL1、BL2・・・がハイレベル電位にプリチャージされる。
そして、アドレスADで指定されたワード線WL1、WL2・・・を介してセルトランジスタCT11の制御ゲートに読み出し電位が印加され、メモリセルMC11に記憶されているデータが‘0’の場合は、セルトランジスタCT11がオンする。そして、セルトランジスタCT11がオンすると、ビット線BL1、BL2・・・がロウレベル電位に接続され、ビット線BL1、BL2・・・の電位がロウレベル電位に移行する。
そして、ビット線BL1〜BLmのロウレベル電位が読み出し回路53にて検出されることで、メモリセルMC11から読み出された読み出しデータRDが‘0’と判定される。
一方、メモリセルMC11に記憶されているデータが‘1’の場合は、セルトランジスタCT11の制御ゲートに読み出し電位が印加されている場合においても、セルトランジスタCT11がオフする。そして、セルトランジスタCT11がオフすると、ビット線BL1、BL2・・・の電位がハイレベル電位を維持する。
そして、ビット線BL1〜BLmのハイレベル電位が読み出し回路53にて検出されることで、メモリセルMC11から読み出された読み出しデータRDが‘1’と判定される。
(第7実施形態)
図7は、本発明の第7実施形態に係る半導体記憶装置の検査方法を示すフローチャートである。
図7において、半導体記憶装置の検査を行う場合、ビット線を検査する(ステップS1)。なお、このビット線の検査では、同一カラムのメモリセルに共通に接続されたビット線の一端から検査データを送出し、そのビット線の他端から検査データを読み取ることにより、全てのビット線のオープン不良および全ての隣接ビット線間のショート不良を検査することができる。
図7は、本発明の第7実施形態に係る半導体記憶装置の検査方法を示すフローチャートである。
図7において、半導体記憶装置の検査を行う場合、ビット線を検査する(ステップS1)。なお、このビット線の検査では、同一カラムのメモリセルに共通に接続されたビット線の一端から検査データを送出し、そのビット線の他端から検査データを読み取ることにより、全てのビット線のオープン不良および全ての隣接ビット線間のショート不良を検査することができる。
そして、ビット線のオープン不良または隣接ビット線間のショート不良がある場合(ステップS2)、その半導体記憶装置は不良品と判定する(ステップS7)。
一方、全てのビット線のオープン不良がなく、かつ全ての隣接ビット線間のショート不良がない場合、未検査のメモリセルを1個だけ選択し(ステップS3)、そのメモリセルのリード/ライトテストを行う(ステップS4)。
そして、そのメモリセルにおいて正常にリード/ライトできなかった場合(ステップS5)、その半導体記憶装置は不良品と判定する(ステップS7)。
一方、そのメモリセルにおいて正常にリード/ライトできた場合、未検査のメモリセルがなくなるまでメモリセルを1個ずつ選択し、そのメモリセルのリード/ライトテストを行う(ステップS6)。
そして、全てのメモリセルにおいて正常にリード/ライトできた場合、その半導体記憶装置は良品と判定する(ステップS8)。なお、メモリセルのリード/ライトとしては、例えば、マーチパターンテストを用いることができる。
これにより、ビット線に不良がない半導体記憶装置に対してだけメモリセルのリード/ライトテストを行うことができ、ビット線に不良がある半導体記憶装置に対してメモリセルのリード/ライトテストを行う必要がなくなることから、半導体記憶装置の検査時間を短縮することができる。
ここに示した実施例は説明の為にカラム数やロウ数を限定した物もあるが、本発明はこれらの場合にのみ限るものでは無く、任意の構成に適用可能である。
11a 読み出しデータ記憶用メモリセルアレイ、11b 検査データ記憶用メモリセルアレイ、MCa 読み出しデータ記憶用メモリセル、MCb 検査データ記憶用メモリセル、MC3、MC11 メモリセル、12、32、52 ロウデコーダ、13、33、53 読み出し回路、14、34、54 読み出し制御回路、WLD1、WLD2 読み出しデータ用ワード線、WLT1、WLT2 検査データ用ワード線、WL1〜WLn ワード線、BL1〜BLm、BLB1〜BLBm ビット線、M11〜M14、M21〜M26、M31〜M36、M41〜M54、M61、M62、M65〜M70 電界効果トランジスタ、CT11 セルトランジスタ、F11 コンタクト領域、V11、V12 インバータ、13a、53a プリチャージ回路、13b、33b、35c カラム選択回路、13c センスアンプ回路、31、51 メモリセルアレイ、35、55 書き込み回路、36、56 書き込み制御回路、33a ビット線電位安定化回路、33c、35b イコライズ回路、33d、53b センスアンプ、35a 書き込みデータ入力回路、57 切断回路、58 電源切替回路、N、NB 記憶ノード
Claims (6)
- 読み出しデータを記憶する読み出しデータ記憶用メモリセルがマトリックス状に配置された読み出しデータ記憶用メモリセルアレイと、
同一ロウの前記読み出しデータ記憶用メモリセルに共通に接続された読み出しデータ用ワード線と、
同一カラムの前記読み出しデータ記憶用メモリセルに共通に接続されたビット線と、
検査データ記憶用メモリセルがマトリックス状に配置され、前記ビット線の一端に接続された検査データ記憶用メモリセルアレイと、
同一ロウの前記検査データ記憶用メモリセルに共通に接続された検査データ用ワード線と、
前記ビット線の他端に接続され、前記ビット線を介して前記読み出しデータ記憶用メモリセルおよび前記検査データ記憶用メモリセルからデータを読み出す読み出し回路と、
前記検査データ用ワード線を介して前記検査データ記憶用メモリセルをロウ方向に選択し、前記読み出しデータ用ワード線を介して前記読み出しデータ記憶用メモリセルをロウ方向に選択するロウデコーダと、
前記ビット線の検査時に前記検査データ記憶用メモリセルからデータを読み出させ、前記読み出しデータの読み出し時に前記読み出しデータ記憶用メモリセルからデータを読み出させる読み出し制御回路とを備えることを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記検査データ記憶用メモリセルは2ロウ分だけ設けられ、同一ロウの前記検査データ記憶用メモリセルには‘0’と‘1’が交互に記憶されるとともに、同一カラムの前記検査データ記憶用メモリセルには互いに異なるデータが記憶されることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
- 前記半導体記憶装置は読み出し時のプリチャージを選択的に行う方式であって、かつ前記検査データ記憶用メモリセルは1ロウ分以上設けられ、その検査用データ記憶用メモリセルには全ビット‘0’或いは全ビット‘1’が記憶されることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。
- メモリセルがマトリックス状に配置されたメモリセルアレイと、
同一ロウのメモリセルに共通に接続されたワード線と、
同一カラムのメモリセルに共通に接続されたビット線と、
前記ビット線の一端に接続され、前記ビット線を介して前記メモリセルにデータを書き込む書き込み回路と、
前記ビット線の他端に接続され、前記ビット線を介して前記メモリセルからデータを読み出す読み出し回路と、
前記ビット線の検査時に前記書き込み回路から前記ビット線に検査データを送出させ、データの書き込み時に前記書き込み回路から前記メモリセルにデータを書き込ませる書き込み制御回路と、
前記ビット線の検査時に前記ビット線に送出された検査データを読み取らせ、データの読み出し時に前記メモリセルに記憶されているデータを前記読み出し回路に読み出させる読み出し制御回路とを備え、
前記ビット線の検査時に前記書き込み回路と前記読み出し回路が同時に動作し得ることを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記メモリセルへのデータの書き込み時に前記ビット線に高電圧が供給され、前記ビット線の検査時に前記ビット線に低電圧が供給されるように前記書き込み回路の電源の電圧を切り替える電源切替回路と、
前記ビット線の検査時に前記ビット線を介して前記書き込み回路と前記読み出し回路とを接続し、前記メモリセルへのデータの書き込み時に前記書き込み回路と前記読み出し回路とを切断する切断回路とを備えることを特徴とする請求項3に記載の半導体記憶装置。 - 同一カラムのメモリセルに共通に接続されたビット線の一端から検査データを送出し、前記ビット線の他端から前記検査データを読み取ることにより、前記ビット線の検査を行うステップと、
前記ビット線が良品であれば、前記メモリセルのリード/ライトテストを行うステップとを備えることを特徴とする半導体記憶装置の検査方法。
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