JP2011249486A - Semiconductor integrated circuit for process evaluation - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit for process evaluation which can obtain data used as a determination material for delicate process control in a short time.SOLUTION: An SRAM as the semiconductor integrated circuit for process evaluation has a power-supply circuit for supplying a source voltage to memory cells and a power-supply circuit for supplying a source voltage to a circuit other than the memory cells, which are separated from each other. The SRAM can control the source voltage to supply to the memory cells and the source voltage to supply to the other circuits independently of each other. The SRAM attempts to make access to the memory cells to detect a defective operation while lowering the source voltage to the memory cells stepwise, whereby a fine change in an electrical property of a transistor between the memory cells can be evaluated.

Description

この発明は、半導体製造プロセスの評価に用いるTEG(Test Element Group)として好適なプロセス評価用半導体集積回路に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit for process evaluation suitable as a TEG (Test Element Group) used for evaluation of a semiconductor manufacturing process.

半導体の微細プロセスを開発する場合、あるいは新しい半導体製造工場を立ち上げる場合、最も重要なのは、早期のうちにクリーンルームのごみ、欠陥対策を講じ、かつ、加工(リソグラフィ)の工程を最適化するとともに、目標品質を満たす製品が高歩留まりで得られるようにトランジスタの特性を理想的な特性に近づけ、かつ、トランジスタの特性ばらつきを抑えることである。現状では、ごみによる加工不良や加工限界による不良の発生状況を調べるため、いわゆるプロセスレベルTEGが用いられる。この種のプロセスレベルTEGの一例として、大規模なメタル配線パターンであって、各部の配線幅と配線間隔を加工限界の寸法からそれよりも十分大きな寸法まで各種変えたメタル配線パターンを備えたTEGがある。このTEGを製造し、TEGに多数設けられたメタル配線のオープン(断線)不良の測定箇所やメタル配線間のショート(短絡)不良の測定箇所の測定を行い、測定結果に統計処理を施すことにより配線幅や配線間隔の寸法に対する不良の発生確率の依存性を調べるのである。一方、トランジスタに関する製造プロセスの良し悪し(製造プロセスが理想的なトランジスタを製造できる状態になっているか否か)を調べるためには、例えば単体トランジスタからなるTEGが用いられる。各部の寸法を加工限界からそれより十分大きな寸法まで各種変えた各種の単体トランジスタを有するTEGを多数製造し、これらのTEGの各単体トランジスタの各部の寸法を測定するとともに、各トランジスタの電気的特性を測定し、各部の寸法の測定結果および各トランジスタの電気的特性の統計処理を行うのである。なお、TEGを用いた製造プロセスの評価に関する技術文献として、例えば特許文献1〜3がある。   When developing a fine semiconductor process or setting up a new semiconductor manufacturing plant, the most important thing is to clean up garbage in the clean room at an early stage, take measures against defects, and optimize the processing (lithography) process. In order to obtain a product that satisfies the target quality at a high yield, the characteristics of the transistor are brought close to ideal characteristics and variations in the characteristics of the transistor are suppressed. At present, so-called process level TEG is used in order to investigate the state of occurrence of processing defects due to dust and defects due to processing limits. As an example of this type of process level TEG, a TEG provided with a large-scale metal wiring pattern, in which the wiring width and wiring interval of each part are variously changed from a processing limit dimension to a dimension sufficiently larger than that, There is. By manufacturing this TEG, measuring the measurement points of open (disconnection) defects of metal wiring and short-circuiting defects between metal wirings, and performing statistical processing on the measurement results The dependence of the probability of occurrence of defects on the dimensions of the wiring width and wiring spacing is examined. On the other hand, in order to investigate whether the manufacturing process related to the transistor is good or bad (whether the manufacturing process is in a state where an ideal transistor can be manufactured), for example, a TEG composed of a single transistor is used. A number of TEGs with various single transistors with various dimensions changed from the processing limit to a sufficiently larger dimension are manufactured, the dimensions of each single transistor of these TEGs are measured, and the electrical characteristics of each transistor , And statistical processing of the measurement results of the dimensions of each part and the electrical characteristics of each transistor is performed. In addition, there exist patent documents 1-3 as technical literature regarding evaluation of the manufacturing process using TEG, for example.

特開平7−014900号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-014900 特開2001−237377号公報JP 2001-237377 A 特開2007−299885号公報JP 2007-299885 A

上述したプロセスレベルTEGを使用したプロセス評価技術では、統計処理に用いる大規模な測定データを得るために、多数のプロセスレベルTEGについてオープン不良やショート不良の測定を行う必要があり、膨大な手間が掛かる。また、不良があった場合には、その原因を究明するために、オープン不良やショート不良の発生箇所を特定する必要があるが、どこで不良を起こしているかの判定が困難であり、目視に頼るしかない。また、単体トランジスタTEGを使用してプロセス評価を行う場合も、統計処理に用いる大規模な測定データを得るために、各寸法毎に数百個程度の個数を測定する必要があり、プロセス評価に膨大な時間が掛かる。   In the process evaluation technology using the process level TEG described above, in order to obtain large-scale measurement data used for statistical processing, it is necessary to measure open defects and short defects for a large number of process levels TEG. It takes. In addition, if there is a defect, it is necessary to identify the location where the open defect or short-circuit defect occurs in order to find out the cause, but it is difficult to determine where the defect has occurred, and rely on visual inspection. There is only. Also, when performing process evaluation using a single transistor TEG, it is necessary to measure several hundred pieces for each dimension in order to obtain large-scale measurement data used for statistical processing. It takes an enormous amount of time.

また、近年の半導体集積回路に関する市場要求である低電圧化の要求が、プロセスの最適化の作業をさらに難しくしている。すなわち、半導体集積回路の電源電圧を低くした場合には、極めて厳密なプロセスコントロールを行わないと、要求品質を満たす半導体集積回路を高歩留まりで製造することが難しくなるのである。これは、電源電圧が低くなると、トランジスタの電気的特性の理想状態からの僅かなずれが、回路内の各部の動作マージンを不足させ、半導体集積回路の機能に支障を与えるからである。この問題を解決するためには、ごみのないクリーンな環境を実現し、かつ、加工不良の発生しない安定した加工工程を実現するだけでは足りず、プロセスパラメータの微調整を行い、製造されるトランジスタの電気的特性のばらつきを抑えて、理想的な状態に収束させる微妙なプロセスコントロールが必要になる。   In addition, the recent demand for low voltage, which is a market requirement for semiconductor integrated circuits, makes the process optimization work more difficult. That is, when the power supply voltage of the semiconductor integrated circuit is lowered, it becomes difficult to manufacture a semiconductor integrated circuit that satisfies the required quality at a high yield unless extremely strict process control is performed. This is because, when the power supply voltage is lowered, a slight deviation from the ideal state of the electrical characteristics of the transistor makes the operation margin of each part in the circuit short and impedes the function of the semiconductor integrated circuit. In order to solve this problem, it is not necessary to realize a clean environment free of dust and to realize a stable machining process that does not cause machining defects. Subtle process control is required to converge to an ideal state while suppressing variations in electrical characteristics.

しかし、従来のような単体トランジスタの電気的特性の評価によりこのようなプロセスコントロールを行うとなると、製造ラインのプロセスパラメータのばらつきに起因したトランジスタの特性のばらつきを正確に調べるために、膨大な個数の単体トランジスタの電気的特性を評価することが必要になり、そのための工数は膨大なものとなる。このため、低電圧で動作する半導体集積回路を高歩留まりで量産化できるようにするために長期間が掛かり、量産開始が遅れるという問題があった。   However, when such process control is performed by evaluating the electrical characteristics of a single transistor as in the past, an enormous number of transistors are used in order to accurately investigate variations in transistor characteristics due to variations in process parameters on the production line. It is necessary to evaluate the electrical characteristics of the single transistor, and the man-hours for that purpose are enormous. For this reason, there has been a problem that it takes a long time to make a mass production of a semiconductor integrated circuit operating at a low voltage with a high yield, and the start of mass production is delayed.

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、微妙なプロセスコントロールのための判断材料となる情報を短時間のうちに採取することができるプロセス評価用半導体集積回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the circumstances described above, and provides a semiconductor integrated circuit for process evaluation capable of collecting information as a judgment material for delicate process control in a short time. With the goal.

この発明では、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)などのメモリをプロセス評価用半導体集積回路とする。これらのメモリは、多数のメモリセルをチップ内の広範囲に敷き詰めた構成を有する。通常、各メモリセルは、最小限の素子サイズで作られ、また、最小限の間隔でチップ内に並べられる。従って、プロセスが良好な状態でないと、全てのメモリセルを正常に製造することは困難である。その意味で、多数のメモリセルを備えたメモリは、プロセスの良し悪しの評価に好適な最良のプロセス評価用半導体集積回路であるといえる。また、メモリでは、各メモリセルに対して個別的にアクセスすることが可能である。このため、メモリ内の一部のメモリセルにごみによる不良や加工不良、オープン不良、ショート不良、あるいはトランジスタの電気的特性に起因した不良等が発生している場合、そのメモリセルに対するアクセスが正常に行われないことを確認することにより、その不良となっているメモリセルを特定することができる。従って、その不良となっているメモリセルを調べ、原因究明を行うことができる。   According to the present invention, a memory such as a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory) is used as a process evaluation semiconductor integrated circuit. These memories have a configuration in which a large number of memory cells are spread over a wide area in a chip. Normally, each memory cell is made with a minimum element size and arranged in a chip with a minimum interval. Therefore, it is difficult to normally manufacture all memory cells unless the process is in good condition. In that sense, it can be said that a memory having a large number of memory cells is the best process evaluation semiconductor integrated circuit suitable for evaluating the quality of a process. In the memory, each memory cell can be individually accessed. For this reason, if some of the memory cells in the memory are defective, processed, open, short, or defective due to the electrical characteristics of the transistor, access to the memory cell is normal. By confirming that this is not done, the defective memory cell can be identified. Therefore, it is possible to investigate the cause by investigating the defective memory cell.

この発明の特徴は、このようなメモリをプロセス評価用半導体集積回路としたことに加え、このプロセス評価用半導体集積回路としてのメモリに対し、トランジスタの電気的特性が標準的な状態からずれたときの影響(具体的には回路内の各部の動作マージンの不足)の度合いを際立たせる手段を設けた点にある。   A feature of the present invention is that, in addition to such a memory as a process evaluation semiconductor integrated circuit, the transistor electrical characteristics deviate from the standard state with respect to the memory as the process evaluation semiconductor integrated circuit. Is provided with means for conspicuous the degree of influence (specifically, lack of operation margin of each part in the circuit).

この発明が適用される第1の典型例は、SRAM(Static Random Access Memory)である。このSRAMは、低電圧化の要求が最も強いメモリである。その一方、SRAMは、トランジスタの電気的特性のばらつきに対して敏感なメモリであり、トランジスタの電気的特性の標準的な状態からの僅かなずれが動作不良の原因となる。その意味で、SRAMは、プロセスの状態の良し悪しの影響を非常に受けやすく、プロセス評価用半導体集積回路として極めて好適である。   A first typical example to which the present invention is applied is an SRAM (Static Random Access Memory). This SRAM is a memory with the strongest demand for low voltage. On the other hand, the SRAM is a memory that is sensitive to variations in the electrical characteristics of the transistors, and a slight deviation from the standard state of the electrical characteristics of the transistors causes a malfunction. In that sense, the SRAM is very easily affected by the quality of the process state, and is extremely suitable as a semiconductor integrated circuit for process evaluation.

この発明の好ましい態様では、トランジスタの電気的特性の標準的な状態からのずれの影響を際立たせることを可能にするため、SRAMにおいてメモリセルに電源電圧を供給する給電系統と、メモリセル以外の回路に電源電圧を供給する給電系統とを分離し、メモリセルに供給する電源電圧を他の回路に対する電源電圧と独立に制御可能な構成とする。   In a preferred embodiment of the present invention, in order to make the influence of the deviation of the electrical characteristics of the transistor from the standard state conspicuous, a power supply system for supplying a power supply voltage to the memory cell in the SRAM, A power supply system that supplies a power supply voltage to the circuit is separated, and the power supply voltage supplied to the memory cell can be controlled independently of the power supply voltage for other circuits.

この態様によれば、メモリセルに対する電源電圧のみを低くして、各メモリセルに対するアクセスが正常に行われるか否かの測定を行うことができる。この測定は、例えばLSIテスタを使用して簡単に行うことができる。   According to this aspect, it is possible to measure whether or not access to each memory cell is normally performed by reducing only the power supply voltage for the memory cell. This measurement can be easily performed using, for example, an LSI tester.

ここで、メモリセルに対する電源電圧が低い状況下では、メモリセルの動作マージンが減り、メモリセルを構成するトランジスタの電気的特性が標準的な状態から僅かにずれただけで、そのメモリセルが正常に動作しなくなることがある。そして、SRAMには膨大な数のメモリセルがあるので、その中には、電源電圧が低下すると、トランジスタの電気的特性の標準的な状態からの微妙なずれにより正常に動作しなくなるメモリセルが現れ得る。このようなメモリセルの所在は、LSIテスタを使用した測定により容易に確認することが可能である。そして、低電圧下において動作不良を起こすメモリセルと、低電圧下でも動作不良を起こさないメモリセルとが判明した場合、両メモリセルのトランジスタの詳細な電気的特性を測定すればよい。この測定を行うことで、動作不良を起こすメモリセルとそうでないメモリセルとではトランジスタの電気的特性にどのような差異があるかが分かり、要求品質を満たすSRAMを高歩留まりで製造するためのプロセスコントロールのための判断資料を短時間のうちに取得することができる。   Here, under a situation where the power supply voltage to the memory cell is low, the operation margin of the memory cell is reduced, and the electrical characteristics of the transistors constituting the memory cell are slightly deviated from the standard state. May not work properly. Since there are a large number of memory cells in the SRAM, there are memory cells that do not operate normally due to a slight deviation from the standard state of the transistor electrical characteristics when the power supply voltage decreases. Can appear. The location of such a memory cell can be easily confirmed by measurement using an LSI tester. When a memory cell that causes a malfunction under low voltage and a memory cell that does not malfunction even under a low voltage are found, detailed electrical characteristics of the transistors of both memory cells may be measured. By performing this measurement, it is possible to understand the difference in the electrical characteristics of the transistor between a memory cell that causes a malfunction and a memory cell that does not, and a process for manufacturing an SRAM satisfying the required quality at a high yield. Decision materials for control can be acquired in a short time.

この発明の他の態様では、ビット線を介してメモリセルからのデータ読み出しを行うセンスアンプの動作条件を制御する手段がSRAMに設けられる。より具体的には、ある態様では、メモリセルからのデータ読み出し時、ビット線を介してメモリセルに接続される負荷の大きさを可変制御する手段がSRAMに設けられる。ビット線を介してメモリセルに接続される負荷が重くなると、メモリセルを構成するトランジスタの駆動能力の僅かな不足により、センスアンプが正常な動作をしなくなることがある。従って、この態様においても、要求品質を満たすSRAMを高歩留まりで製造するためのプロセスコントロールのための判断資料を短時間のうちに取得することができる。   In another aspect of the present invention, the SRAM is provided with means for controlling the operating condition of the sense amplifier for reading data from the memory cell via the bit line. More specifically, in one embodiment, the SRAM is provided with means for variably controlling the magnitude of the load connected to the memory cell via the bit line when reading data from the memory cell. If the load connected to the memory cell via the bit line becomes heavy, the sense amplifier may not operate normally due to a slight deficiency in the driving capability of the transistors constituting the memory cell. Therefore, also in this aspect, it is possible to obtain, in a short time, judgment materials for process control for manufacturing an SRAM satisfying the required quality with a high yield.

別の態様では、メモリセルからのデータ読み出し時に、センスアンプの動作タイミングを制御する内部制御信号の発生タイミングを可変制御する手段がSRAMに設けられる。この態様によれば、センスアンプを通常より厳しいタイミングで動作させると、センスアンプを構成するトランジスタの電気的特性の標準状態からの微妙なずれによりセンスアンプに動作不良が発生し易くなる。従って、この態様においても、要求品質を満たすSRAMを高歩留まりで製造するためのプロセスコントロールのための判断資料を短時間のうちに取得することができる。   In another aspect, the SRAM is provided with means for variably controlling the generation timing of the internal control signal for controlling the operation timing of the sense amplifier when reading data from the memory cell. According to this aspect, when the sense amplifier is operated at a stricter timing than usual, a malfunction in the sense amplifier is likely to occur due to a slight deviation from the standard state of the electrical characteristics of the transistors constituting the sense amplifier. Therefore, also in this aspect, it is possible to obtain, in a short time, judgment materials for process control for manufacturing an SRAM satisfying the required quality with a high yield.

この発明の他の態様では、アクセス対象であるメモリセルのトランスファゲートを能動化する行選択電圧を任意に制御する手段をSRAMに設ける。   In another aspect of the present invention, means for arbitrarily controlling a row selection voltage for activating a transfer gate of a memory cell to be accessed is provided in the SRAM.

この態様によれば、行選択電圧を低くすると、メモリセルのトランスファゲートの動作マージンが減り、このトランスファゲートの電気的特性の標準的な状態からのずれによりメモリセルの動作不良が発生し易くなる。従って、この態様においても、要求品質を満たすSRAMを高歩留まりで製造するためのプロセスコントロールのための判断資料を短時間のうちに取得することができる。   According to this aspect, when the row selection voltage is lowered, the operation margin of the transfer gate of the memory cell is reduced, and the malfunction of the memory cell is likely to occur due to the deviation of the electrical characteristics of the transfer gate from the standard state. . Therefore, also in this aspect, it is possible to obtain, in a short time, judgment materials for process control for manufacturing an SRAM satisfying the required quality with a high yield.

行選択電圧を可変にするための手段には各種のものが考えられる。ある好ましい態様では、行選択電圧を発生するロウデコーダに対する電源電圧の給電系統を他の回路のための電源電圧の給電系統と分離し、ロウデコーダに対する電源電圧を他の回路に対する電源電圧と独立に制御可能な構成が採用される。他の好ましい態様では、ロウデコーダにおいて行選択電圧を出力する出力段をレベルシフタとし、このレベルシフタに対する電源電圧をSRAM外部から制御可能な構成が採用される。なお、行選択電圧を出力する回路に対して供給する電圧をSRAM外部から供給する代わりに、チップ内に電源電圧を降圧する降圧回路または電源電圧を昇圧する昇圧回路を設け、これらにより降圧または昇圧された電源電圧を行選択電圧を出力する回路に供給してもよい。   Various means for making the row selection voltage variable are conceivable. In a preferred aspect, the power supply system for the power supply voltage for the row decoder that generates the row selection voltage is separated from the power supply system for the power supply voltage for other circuits, and the power supply voltage for the row decoder is independent of the power supply voltage for the other circuits. A controllable configuration is employed. In another preferred embodiment, a configuration is adopted in which an output stage that outputs a row selection voltage in the row decoder is a level shifter, and a power supply voltage for the level shifter can be controlled from outside the SRAM. Instead of supplying the voltage supplied to the circuit for outputting the row selection voltage from the outside of the SRAM, a step-down circuit for stepping down the power supply voltage or a step-up circuit for stepping up the power supply voltage is provided in the chip, thereby stepping down or stepping up the voltage. The supplied power supply voltage may be supplied to a circuit that outputs a row selection voltage.

この発明が適用される第2の典型例は、マスクROMである。このマスクROMでは、1個のトランジスタによりメモリセルが構成される。従って、膨大な数のメモリセルからなるマスクROMを構成可能である。その意味において、マスクROMは、極めて好適なプロセス評価用半導体集積回路となる。   A second typical example to which the present invention is applied is a mask ROM. In this mask ROM, a memory cell is constituted by one transistor. Therefore, it is possible to construct a mask ROM composed of a huge number of memory cells. In that sense, the mask ROM is a very suitable process evaluation semiconductor integrated circuit.

この発明の好ましい態様では、メモリセルからのデータ読み出し時に、メモリセルに流れる電流を基準電流と比較することによりメモリセルからの読み出しデータの判定を行うセンスアンプを有するマスクROMに対し、基準電流を切り換える手段を設ける。   In a preferred aspect of the present invention, when reading data from the memory cell, the reference current is applied to the mask ROM having a sense amplifier that determines the read data from the memory cell by comparing the current flowing through the memory cell with the reference current. Means for switching is provided.

この態様によれば、基準電流の切り換えを行いつつマスクROM内の各メモリセルからのデータ読み出しが正常に行われるか否かの判定を行うことにより、各メモリセルを構成するトランジスタの出力電流の大きさを調べることができる。従って、この態様によれば、要求品質を満たすマスクROMを高歩留まりで製造するためのプロセスコントロールのための判断資料を短時間のうちに取得することができる。   According to this aspect, by determining whether or not the data reading from each memory cell in the mask ROM is normally performed while switching the reference current, the output current of the transistors constituting each memory cell is determined. You can check the size. Therefore, according to this aspect, it is possible to obtain, in a short time, judgment materials for process control for manufacturing a mask ROM that satisfies the required quality with a high yield.

この発明の他の態様では、メモリセルからのデータ読み出し時に、読み出し対象であるメモリセルを構成するトランジスタに行選択電圧を与えるロウデコーダを有するマスクROMに対し、行選択電圧を切り換えるための手段を設ける。   In another aspect of the present invention, there is provided means for switching a row selection voltage for a mask ROM having a row decoder that applies a row selection voltage to a transistor that constitutes a memory cell to be read when data is read from the memory cell. Provide.

この態様によれば、行選択電圧の切り換えを行いつつマスクROM内の各メモリセルからのデータ読み出しが正常に行われるか否かの判定を行うことにより、各メモリセルを構成するトランジスタの出力電流の行選択電圧に対する依存性を調べることができる。従って、この態様によれば、要求品質を満たすマスクROMを高歩留まりで製造するためのプロセスコントロールのための判断資料を短時間のうちに取得することができる。   According to this aspect, by determining whether or not data reading from each memory cell in the mask ROM is normally performed while switching the row selection voltage, the output current of the transistors constituting each memory cell is determined. Dependence on the row selection voltage can be examined. Therefore, according to this aspect, it is possible to obtain, in a short time, judgment materials for process control for manufacturing a mask ROM that satisfies the required quality with a high yield.

この発明のさらに好ましい態様では、上記の基準電流を切り換える手段と行選択電圧を切り換える手段の両方をマスクROMに設ける。この態様によれば、基準電流および行選択電圧の組み合わせを切り換えつつマスクROM内の各メモリセルからのデータ読み出しが正常に行われるか否かの判定を行うことにより、各メモリセルを構成するトランジスタの出力電流特性の類型を調べることができる。従って、この態様によれば、要求品質を満たすマスクROMを高歩留まりで製造するためのプロセスコントロールのための判断資料を短時間のうちに取得することができる。   In a further preferred aspect of the present invention, the mask ROM is provided with both means for switching the reference current and means for switching the row selection voltage. According to this aspect, by determining whether or not data reading from each memory cell in the mask ROM is normally performed while switching the combination of the reference current and the row selection voltage, the transistors constituting each memory cell The type of output current characteristics can be examined. Therefore, according to this aspect, it is possible to obtain, in a short time, judgment materials for process control for manufacturing a mask ROM that satisfies the required quality with a high yield.

この発明の第1の適用対象例であるSRAMの一般的な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the general structural example of SRAM which is a 1st example of application of this invention. 同SRAMの具体的な回路構成を示す回路図である。3 is a circuit diagram showing a specific circuit configuration of the SRAM. FIG. 同SRAMのSRAMセルアレイにおける1個のメモリセルの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of one memory cell in the SRAM cell array of the SRAM. メモリセルのSNM(Static Noise Margin;静的雑音余裕度)の測定方法を例示する図である。It is a figure which illustrates the measuring method of SNM (Static Noise Margin; static noise margin) of a memory cell. メモリセルのSNMの測定結果を例示する図である。It is a figure which illustrates the measurement result of SNM of a memory cell. この発明によるプロセス評価用半導体集積回路の第1実施形態であるSRAMの構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of an SRAM which is a first embodiment of a process evaluation semiconductor integrated circuit according to the present invention; FIG. この発明によるプロセス評価用半導体集積回路の第2実施形態であるSRAMのセンスアンプの構成を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of an SRAM sense amplifier which is a second embodiment of a semiconductor integrated circuit for process evaluation according to the present invention; 同実施形態におけるリードアクセス時の各部の波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the waveform of each part at the time of the read access in the same embodiment. 同実施形態における制御回路を示す図である。It is a figure which shows the control circuit in the same embodiment. 同制御回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the same control circuit. この発明の第2の適用対象例であるマスクROMの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of mask ROM which is the 2nd example of application of this invention. 同マスクROMにおいてメモリセルを構成するトランジスタのゲート電圧−ドレイン電流特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the gate voltage-drain current characteristic of the transistor which comprises a memory cell in the mask ROM. 同マスクROMのセンスアンプの構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the sense amplifier of the same mask ROM. この発明によるプロセス評価用半導体集積回路の第2実施形態であるマスクROMにおいて、アクセス対象であるメモリセルに流れる電流と比較する基準電流の切り換えを行うための負荷回路の構成を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a load circuit for switching a reference current to be compared with a current flowing in a memory cell to be accessed in a mask ROM which is a second embodiment of a semiconductor integrated circuit for process evaluation according to the present invention; . 同実施形態において、アクセス対象であるメモリセルに流れる電流と比較する基準電流の切り換えを行う回路の他の例を示す図である。4 is a diagram showing another example of a circuit that switches a reference current to be compared with a current flowing in a memory cell that is an access target in the embodiment. FIG. 同実施形態において、アクセス対象であるメモリセルに与える行選択電圧を発生する行選択回路の構成例を示す回路図である。4 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a row selection circuit that generates a row selection voltage to be applied to a memory cell to be accessed in the embodiment. FIG.

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
<この発明の第1の適用対象例>
図1は、この発明の第1の適用対象例であるSRAMの一般的な構成例を示すブロック図である。図1において、SRAMセルアレイ100は、各々1ビットの情報を記憶するメモリセルを行列状に配列した回路である。制御回路900は、外部から与えられる各種の制御信号に応じて、所望のメモリセルに対するライトアクセスやリードアクセスを行うための各種の内部制御信号を発生する回路である。SRAMには、大別して非同期SRAMと同期SRAMがある。非同期SRAMの場合、制御回路900には、例えばチップイネーブル信号CEB、出力イネーブル信号OEB、ライトイネーブル信号WEBが与えられる。この場合、制御回路900は、ライトイネーブル信号WEBおよびチップイネーブル信号CEBの両方がアクティブレベル(この例ではLレベル)になるのに応じて、ライトアクセスを実行するための内部制御信号を発生する。また、制御回路900は、出力イネーブル信号OEBおよびチップイネーブル信号CEBの両方がアクティブレベル(この例ではLレベル)になるのに応じて、リードアクセスを実行するための内部制御信号を発生する。同期SRAMの場合、同期タイミングを指示するクロックCLKが制御回路900に与えられる。制御回路900は、このクロックCLKに基づいて、ライトアクセスやリードアクセスのための各種内部制御信号を発生する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<First Application Example of the Invention>
FIG. 1 is a block diagram showing a general configuration example of an SRAM which is a first application target example of the present invention. In FIG. 1, an SRAM cell array 100 is a circuit in which memory cells each storing 1-bit information are arranged in a matrix. The control circuit 900 is a circuit that generates various internal control signals for performing write access and read access to a desired memory cell in accordance with various control signals given from the outside. The SRAM is roughly classified into an asynchronous SRAM and a synchronous SRAM. In the case of an asynchronous SRAM, the control circuit 900 is supplied with, for example, a chip enable signal CEB, an output enable signal OEB, and a write enable signal WEB. In this case, the control circuit 900 generates an internal control signal for executing write access in response to both the write enable signal WEB and the chip enable signal CEB becoming active levels (in this example, L level). In addition, the control circuit 900 generates an internal control signal for executing read access in response to both the output enable signal OEB and the chip enable signal CEB becoming active levels (in this example, L level). In the case of a synchronous SRAM, a clock CLK instructing the synchronization timing is given to the control circuit 900. The control circuit 900 generates various internal control signals for write access and read access based on the clock CLK.

入出力バッファ500は、入力バッファとしての機能と出力バッファとしての機能を併有する16ビット幅の入出力回路である。入出力バッファ500は、ライトアクセス時には、制御回路900による制御の下、入力バッファとして機能し、データ入出力端子I/O0〜I/O15を介して入力される16ビットの書込データを書込回路600に供給する。また、入出力バッファ500は、リードアクセス時には、制御回路900による制御の下、出力バッファとして機能し、センスアンプ400から出力される16ビットの読出データをデータ入出力端子I/O0〜I/O15から出力する。   The input / output buffer 500 is a 16-bit input / output circuit having both an input buffer function and an output buffer function. Input / output buffer 500 functions as an input buffer under the control of control circuit 900 at the time of write access, and writes 16-bit write data input via data input / output terminals I / O0 to I / O15. Supply to circuit 600. In read access, the input / output buffer 500 functions as an output buffer under the control of the control circuit 900, and the 16-bit read data output from the sense amplifier 400 is used as data input / output terminals I / O0 to I / O15. Output from.

カラムゲート700は、書込回路600およびセンスアンプ400と、SRAMセルアレイ100との間に介在する複数のスイッチの集合体であり、SRAMセルアレイ100内の任意のアドレスに対応した16個のメモリセルと書込回路600およびセンスアンプ400との相互接続をする役割を果たす。   The column gate 700 is an aggregate of a plurality of switches interposed between the write circuit 600 and the sense amplifier 400 and the SRAM cell array 100, and includes 16 memory cells corresponding to arbitrary addresses in the SRAM cell array 100. It serves to interconnect the write circuit 600 and the sense amplifier 400.

書込回路600は、ライトアクセス時に、カラムゲート700を介して接続されたSRAMセルアレイ100内の16ビット分のメモリセルに対し、入出力バッファ500を介して与えられる16ビットの書込データを各々書き込む回路である。センスアンプ400は、リードアクセス時に、カラムゲート700を介して接続されたSRAMセルアレイ100内の16ビット分のメモリセルからデータを各々読み出し、入出力バッファ500に出力する回路である。   Write circuit 600 applies 16-bit write data supplied via input / output buffer 500 to 16-bit memory cells in SRAM cell array 100 connected via column gate 700 at the time of write access. A circuit for writing. The sense amplifier 400 is a circuit that reads data from 16-bit memory cells in the SRAM cell array 100 connected via the column gate 700 and outputs the data to the input / output buffer 500 during read access.

アドレス入力回路800には、ライトアクセス時およびリードアクセス時、アクセス先である16個のメモリセルのアドレスを特定する24ビットのアドレスデータA0〜A23が与えられる。アドレス入力回路800は、ライトアクセスまたはリードアクセスが行われるとき、制御回路900による制御の下、アクセス対象のメモリセルを特定するアドレスデータA0〜A23を保持する。   The address input circuit 800 is supplied with 24-bit address data A0 to A23 for specifying the addresses of the 16 memory cells to be accessed at the time of write access and read access. When a write access or a read access is performed, the address input circuit 800 holds address data A0 to A23 for specifying a memory cell to be accessed under the control of the control circuit 900.

アドレス入力回路800から出力されるアドレスデータA0〜A23は、行アドレスデータ(上位ビットデータ)と列アドレスデータ(下位ビットデータ)とに分離され、行アドレスデータはロウデコーダ200に、列アドレスデータはカラムデコーダ300に供給される。ロウデコーダ200は、SRAMセルアレイ100を構成する各メモリセルのうち行アドレスにより指定された行に属する各メモリセルを選択する。カラムデコーダ300は、SRAMセルアレイ100においてロウデコーダ200により選択された行に属する各メモリセルのうち列アドレスにより指定された列に属するメモリセルをカラムゲート700に選択させ、書込回路600およびセンスアンプ400に接続させる回路である。   The address data A0 to A23 output from the address input circuit 800 are separated into row address data (upper bit data) and column address data (lower bit data), the row address data is sent to the row decoder 200, and the column address data is sent to the column address data. This is supplied to the column decoder 300. The row decoder 200 selects each memory cell belonging to the row specified by the row address among the memory cells constituting the SRAM cell array 100. The column decoder 300 causes the column gate 700 to select a memory cell belonging to the column specified by the column address among the memory cells belonging to the row selected by the row decoder 200 in the SRAM cell array 100, and the write circuit 600 and the sense amplifier 400 is a circuit to be connected to 400.

図2は、図1に示すSRAMの詳細な内部構成を例示する回路図である。なお、この図2では、図面が煩雑になるのを防止するため、図1に示すSRAMセルアレイ100の全てのメモリセルではなく、図1に示されるデータ入出力端子I/O0〜I/O15を介して入出力される16ビットのデータのうちの第0ビットの格納先となる範囲のメモリセル行列Mmn−0(Mmn−0におけるインデックス“0”は第0ビット〜第15ビットの中の第0ビットを指す)のみが図示されている。また、図2では、図面が煩雑になるのを防止するため、カラムゲート700を構成する全スイッチのうち、図示されたメモリセル行列Mmn−0と書込回路600およびセンスアンプ400の間に介在するスイッチのみが図示されている。   FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a detailed internal configuration of the SRAM shown in FIG. In FIG. 2, in order to prevent the drawing from becoming complicated, not all the memory cells of the SRAM cell array 100 shown in FIG. 1, but the data input / output terminals I / O0 to I / O15 shown in FIG. The memory cell matrix Mmn-0 in the range of the storage destination of the 0th bit of the 16-bit data inputted / outputted through the index (the index “0” in Mmn-0 is the 0th to 15th bits). Only 0) is shown. 2, in order to prevent the drawing from becoming complicated, among all the switches constituting the column gate 700, the memory cell matrix Mmn-0, the write circuit 600, and the sense amplifier 400 are interposed. Only the switch to be shown is shown.

図2に示すように、第0ビットの記憶エリアとして用いられるメモリセル行列Mmn−0は、m+1行、n+1列のメモリセルMij(i=0〜m、j=0〜n)により構成されている。メモリセル行列Mmn−0では、列毎に、当該列に属するm+1個のメモリセルMij(i=0〜m)の並び方向に沿って1対のビット線BITjおよびBITjBが配線されており、行毎に、当該行に属するn+1個のメモリセルMij(j=0〜n)にの並び方向に沿ってワード線が配線されている。   As shown in FIG. 2, the memory cell matrix Mmn-0 used as the 0th bit storage area is configured by m + 1 rows and n + 1 columns of memory cells Mij (i = 0 to m, j = 0 to n). Yes. In the memory cell matrix Mmn-0, for each column, a pair of bit lines BITj and BITjB are wired along the arrangement direction of m + 1 memory cells Mij (i = 0 to m) belonging to the column. Each time, word lines are wired along the arrangement direction of n + 1 memory cells Mij (j = 0 to n) belonging to the row.

図1におけるロウデコーダ200は、図2に示すm+1個の行選択回路200−i(i=0〜m)により構成されている。この行選択回路200−i(i=0〜m)の各々は、メモリセル行列Mmn−0の各行のワード線に接続されている。行選択回路200−i(i=0〜m)の各々は、行アドレスが示す行番号i’と当該行選択回路200−iに対応付けられた行の番号iとが一致するときにアクティブレベル(Lレベル)を出力するNANDゲート201と、このNANDゲート201の出力信号をレベル反転した行選択電圧WLiをワード線に出力するインバータ202とを有する。これらの行選択回路200−i(i=0〜m)の働きにより、各行に対応した行選択電圧WLi(i=0〜m)のうち行アドレスが示す行番号i’に対応した行選択電圧WLi’のみがHレベルとされ、他の行選択電圧WLi(i≠i’)はLレベルとされる。これがロウデコーダ200によって行われる行選択の動作である。   The row decoder 200 in FIG. 1 includes m + 1 row selection circuits 200-i (i = 0 to m) shown in FIG. Each of the row selection circuits 200-i (i = 0 to m) is connected to a word line of each row of the memory cell matrix Mmn-0. Each of the row selection circuits 200-i (i = 0 to m) has an active level when the row number i ′ indicated by the row address matches the row number i associated with the row selection circuit 200-i. A NAND gate 201 that outputs (L level) and an inverter 202 that outputs a row selection voltage WLi obtained by inverting the output signal of the NAND gate 201 to a word line. By the action of these row selection circuits 200-i (i = 0 to m), the row selection voltage corresponding to the row number i ′ indicated by the row address among the row selection voltages WLi (i = 0 to m) corresponding to each row. Only WLi ′ is set to the H level, and other row selection voltages WLi (i ≠ i ′) are set to the L level. This is a row selection operation performed by the row decoder 200.

カラムゲート700は、メモリセル行列Mmn−0に対応したスイッチ群として、n+1対のスイッチ対CGjおよびCGjB(j=0〜n)を有している。このn+1対のスイッチ対CGjおよびCGjB(j=0〜n)は、nチャネルのMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor;金属酸化膜半導体構造の電界効果トランジスタ。以下、単にトランジスタという。)により各々構成されている。スイッチ対CGjおよびCGjB(j=0〜n)の各一端は、メモリセル行列Mmn−0の各列に対応したビット線対BITjおよびBITjB(j=0〜n)に各々接続されており、各他端は第0ビットに対応したグローバルビット線対DLおよびDLBに各々共通接続されている。   The column gate 700 has n + 1 pairs of switches CGj and CGjB (j = 0 to n) as a switch group corresponding to the memory cell matrix Mmn-0. The n + 1 pairs of switches CGj and CGjB (j = 0 to n) are each configured by an n-channel MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor; field effect transistor having a metal oxide semiconductor structure; hereinafter simply referred to as a transistor). Has been. One end of each of the switch pair CGj and CGjB (j = 0 to n) is connected to the bit line pair BITj and BITjB (j = 0 to n) corresponding to each column of the memory cell matrix Mmn-0. The other end is commonly connected to a global bit line pair DL and DLB corresponding to the 0th bit.

図1におけるカラムデコーダ300は、図2に示すn+1個の列選択回路300−j(j=0〜n)により構成されている。この列選択回路300−j(j=0〜n)は、メモリセル行列Mmn−0の各列に各々対応付けられており、スイッチ対(トランジスタ対)CGjおよびCGjB(j=0〜n)の各ゲートに列選択電圧COLj(j=0〜n)を各々供給する。列選択回路300−j(j=0〜n)の各々は、列アドレスが示す列番号j’と当該列選択回路300−jに対応付けられた列の番号jとが一致するときにアクティブレベル(Lレベル)を出力するNANDゲート301と、このNANDゲート301の出力信号をレベル反転し、列選択電圧COLjとしてスイッチ対CGjおよびCGjBの両ゲートに出力するインバータ302とを有する。これらの列選択回路300−j(j=0〜n)の働きにより、スイッチ対(トランジスタ対)CGjおよびCGjB(j=0〜n)のうち列アドレスが示す列番号j’に対応したスイッチ対(トランジスタ対)CGj’およびCGj’BのみがONとなり、他のスイッチ対(トランジスタ対)CGjおよびCGjB(j≠j’)はOFFとなる。従って、列アドレスが示す列番号j’に対応した列のビット線対BITj’およびBITj’Bのみがスイッチ対(トランジスタ対)CGj’およびCGj’Bを介してグローバルビット線対DLおよびDLBに接続される。   The column decoder 300 in FIG. 1 is composed of n + 1 column selection circuits 300-j (j = 0 to n) shown in FIG. This column selection circuit 300-j (j = 0 to n) is associated with each column of the memory cell matrix Mmn-0, and the switch pair (transistor pair) CGj and CGjB (j = 0 to n). A column selection voltage COLj (j = 0 to n) is supplied to each gate. Each of the column selection circuits 300-j (j = 0 to n) has an active level when the column number j ′ indicated by the column address matches the column number j associated with the column selection circuit 300-j. A NAND gate 301 that outputs (L level) and an inverter 302 that inverts the output signal of the NAND gate 301 and outputs the inverted signal to the gates of the switch pair CGj and CGjB as the column selection voltage COLj. By the operation of these column selection circuits 300-j (j = 0 to n), the switch pair corresponding to the column number j ′ indicated by the column address among the switch pairs (transistor pairs) CGj and CGjB (j = 0 to n). Only (transistor pair) CGj ′ and CGj′B are ON, and the other switch pair (transistor pair) CGj and CGjB (j ≠ j ′) are OFF. Accordingly, only the bit line pair BITj ′ and BITj′B in the column corresponding to the column number j ′ indicated by the column address is connected to the global bit line pair DL and DLB via the switch pair (transistor pair) CGj ′ and CGj′B. Is done.

ライトアクセス時には、書込回路600がこのようにしてグローバルビット線対DLおよびDLBに接続されたビット線対BITj’およびBITj’Bを介し、同ビット線対BITj’およびBITj’Bに接続されたm+1個のメモリセルのうち行アドレスに基づいて選択された1個のメモリセルに対して書込データ(ここでは第0ビット)を書き込む。また、リードアクセス時には、センスアンプ400が、このようにしてグローバルビット線対DLおよびDLBに接続されたビット線対BITj’およびBITj’Bを介し、同ビット線対BITj’およびBITj’Bに接続されたm+1個のメモリセルのうち行アドレスに基づいて選択された1個のメモリセルからデータ(ここでは第0ビット)を読み出し、入出力バッファ500に出力する。
以上、第0ビットの記憶に関連した部分の構成のみを説明したが、他の第1〜第15ビットの記憶に関連した部分の構成も同様である。
At the time of write access, the write circuit 600 is connected to the bit line pair BITj ′ and BITj′B through the bit line pair BITj ′ and BITj′B thus connected to the global bit line pair DL and DLB. Write data (the 0th bit here) is written to one memory cell selected based on the row address among the m + 1 memory cells. In read access, the sense amplifier 400 is connected to the bit line pair BITj ′ and BITj′B via the bit line pair BITj ′ and BITj′B thus connected to the global bit line pair DL and DLB. Data (here, the 0th bit) is read out from one memory cell selected based on the row address among the m + 1 memory cells that have been output, and output to the input / output buffer 500.
Although only the configuration of the portion related to the storage of the 0th bit has been described above, the configuration of the portion related to the storage of the other 1st to 15th bits is the same.

図3はSRAMセルアレイ100における1個のメモリセルの具体的な構成例を示す回路図である。この図3において、BLおよびBLBは、図2におけるビット線対BITjおよびBITjB(j=0〜n)の中のいずれかのビット線対であり、WLは図2における行選択電圧WLi(i=0〜m)の中のいずれかの行選択電圧である。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific configuration example of one memory cell in the SRAM cell array 100. In FIG. 3, BL and BLB are any bit line pair in the bit line pair BITj and BITjB (j = 0 to n) in FIG. 2, and WL is the row selection voltage WLi (i = 0 to m).

図3に示すように、メモリセルは、PチャネルトランジスタP1およびP2と、NチャネルトランジスタN1、N2、Ta1およびTa2とを有している。ここで、PチャネルトランジスタP1およびNチャネルトランジスタN1は、高電位側電源VDDおよび低電位側電源VSS間に直列に介挿されており、CMOSインバータを構成している。PチャネルトランジスタP2およびNチャネルトランジスタN2も、高電位側電源VDDおよび低電位側電源VSS間に直列に介挿されており、CMOSインバータを構成している。これらのCMOSインバータは、互いに相手の出力信号を各々に対する入力信号としており、フリップフロップを構成している。NチャネルトランジスタTa1は、ビット線BLとPチャネルトランジスタP1およびNチャネルトランジスタN1の両ドレインの接続点との間に介挿されている。また、NチャネルトランジスタTa2は、ビット線BLBとPチャネルトランジスタP2およびNチャネルトランジスタN2の両ドレインの接続点との間に介挿されている。これらのNチャネルトランジスタTa1およびTa2は、ライトアクセス時およびリードアクセス時に、ワード線を介してゲートにHレベルの行選択電圧WLが与えられることによりONとなり、ビット線BLとビット線BLBをトランジスタP1およびN1の共通接続点とトランジスタP2およびN2の共通接続点に各々接続するトランスファゲートとして働く。   As shown in FIG. 3, the memory cell has P-channel transistors P1 and P2 and N-channel transistors N1, N2, Ta1, and Ta2. Here, the P-channel transistor P1 and the N-channel transistor N1 are inserted in series between the high-potential-side power supply VDD and the low-potential-side power supply VSS, and constitute a CMOS inverter. The P-channel transistor P2 and the N-channel transistor N2 are also inserted in series between the high potential side power supply VDD and the low potential side power supply VSS, and constitute a CMOS inverter. These CMOS inverters use each other's output signal as an input signal, and constitute a flip-flop. The N channel transistor Ta1 is interposed between the bit line BL and a connection point between both drains of the P channel transistor P1 and the N channel transistor N1. The N channel transistor Ta2 is interposed between the bit line BLB and a connection point between both drains of the P channel transistor P2 and the N channel transistor N2. These N-channel transistors Ta1 and Ta2 are turned on when a row selection voltage WL of H level is applied to the gate through the word line at the time of write access and read access, and the bit line BL and bit line BLB are turned on by the transistor P1. And N1 and a common connection point of the transistors P2 and N2, respectively.

このメモリセルに対するライトアクセスは、次のようにして行われる。
(1)図1および図2に示すカラムデコーダ300が当該メモリセルの属する列に対応したビット線対をカラムゲート700を介して書込回路600に接続する。
(2)図1および図2に示す書込回路600が、書込データ“1”/“0”に応じた正逆2相のビット信号を、カラムゲート700を介して接続されたビット線対BLおよびBLBに出力する。さらに詳述すると、書込回路600は、書込データが“1”である場合は、Hレベルの正相ビット信号をビット線BLに、Lレベルの逆相ビット信号をビット線BLBに出力し、書込データが“0”である場合は、Lレベルの正相ビット信号をビット線BLに、Hレベルの逆相ビット信号をビット線BLBに出力する。
(3)図1および図2に示すロウデコーダ200が当該メモルセルに対する行選択電圧WLをHレベルとし、その後、Lレベルに戻す。これにより、トランジスタP1およびN1の両ドレインの接続点の電位がビット線BLの電位となるとともに、トランジスタP2およびN2の両ドレインの接続点の電位がビット線BLBの電位となり、その後、この状態が当該メモリセルにおいて維持される。
Write access to this memory cell is performed as follows.
(1) The column decoder 300 shown in FIGS. 1 and 2 connects the bit line pair corresponding to the column to which the memory cell belongs to the write circuit 600 via the column gate 700.
(2) A pair of bit lines in which the write circuit 600 shown in FIGS. 1 and 2 applies a positive / reverse two-phase bit signal corresponding to the write data “1” / “0” via the column gate 700. Output to BL and BLB. More specifically, when the write data is “1”, the write circuit 600 outputs an H-level positive-phase bit signal to the bit line BL and an L-level negative-phase bit signal to the bit line BLB. When the write data is “0”, an L level positive phase bit signal is output to the bit line BL and an H level negative phase bit signal is output to the bit line BLB.
(3) The row decoder 200 shown in FIGS. 1 and 2 sets the row selection voltage WL for the memory cell to the H level, and then returns to the L level. As a result, the potential at the connection point of both drains of the transistors P1 and N1 becomes the potential of the bit line BL, and the potential at the connection point of both drains of the transistors P2 and N2 becomes the potential of the bit line BLB. Maintained in the memory cell.

一方、メモリセルに対するリードアクセスは、次のようにして行われる。
(1)図1および図2に示すカラムデコーダ300が当該メモリセルの属する列に対応したビット線対をカラムゲート700を介してグローバルビット線対DLおよびDLBに接続する。
(2)図示しないプリチャージ回路が、グローバルビット線対DLおよびDLBと、カラムゲート700を介してグローバルビット線対DLおよびDLBに接続されたビット線対BLおよびBLBにプリチャージ電位を与える。
(3)図1および図2に示すロウデコーダ200が当該メモルセルに対する行選択電圧WLをHレベルとし、当該メモリセルのトランジスタTa1およびTa2をONにする。ここで、当該メモリセルが“1”を記憶している場合には、トランジスタN1がOFF、トランジスタN2がONとなっているため、ビット線BLBおよびグローバルビット線DLBの電位がプリチャージ電位から低下する。一方、当該メモリセルが“0”を記憶している場合には、トランジスタN1がON、トランジスタN2がOFFとなっているため、ビット線BLおよびグローバルビット線DLの電位がプリチャージ電位から低下する。
(4)図1および図2に示すセンスアンプ400が、グローバルビット線DLおよびDLB間の電位差を差動増幅することにより、当該メモリセルの記憶データに対応した信号Doutを出力する。
On the other hand, read access to the memory cell is performed as follows.
(1) The column decoder 300 shown in FIGS. 1 and 2 connects the bit line pair corresponding to the column to which the memory cell belongs to the global bit line pair DL and DLB via the column gate 700.
(2) A precharge circuit (not shown) applies a precharge potential to the global bit line pair DL and DLB and the bit line pair BL and BLB connected to the global bit line pair DL and DLB via the column gate 700.
(3) The row decoder 200 shown in FIGS. 1 and 2 sets the row selection voltage WL for the memory cell to the H level, and turns on the transistors Ta1 and Ta2 of the memory cell. Here, when the memory cell stores “1”, since the transistor N1 is OFF and the transistor N2 is ON, the potentials of the bit line BLB and the global bit line DLB decrease from the precharge potential. To do. On the other hand, when the memory cell stores “0”, since the transistor N1 is ON and the transistor N2 is OFF, the potentials of the bit line BL and the global bit line DL are decreased from the precharge potential. .
(4) The sense amplifier 400 shown in FIGS. 1 and 2 differentially amplifies the potential difference between the global bit lines DL and DLB, thereby outputting a signal Dout corresponding to the data stored in the memory cell.

以上説明したメモリセルに対するアクセス動作には、メモリセルを構成する各トランジスタのパラメータまたは電気的特性、具体的には各トランジスタの閾値電圧Vt、相互コンダクタンスgm、モビリティμ、あるいはベータ値βのばらつきが影響を与える。また、トランジスタTa1、Ta2は、ソースおよびドレインの両方が固定されていないので、これらのトランジスタのバックゲートバイアス特性のばらつきがメモリセルに対するアクセスの動作に影響を与える。
以上が本発明の第1の適用対象例であるSRAMの詳細である。以下説明する第1〜第4実施形態は、本発明をこのようなSRAMに適用した実施形態である。
In the access operation to the memory cell described above, there are variations in parameters or electrical characteristics of each transistor constituting the memory cell, specifically, threshold voltage Vt, mutual conductance gm, mobility μ, or beta value β of each transistor. Influence. In addition, since both the source and the drain of the transistors Ta1 and Ta2 are not fixed, the variation in the back gate bias characteristics of these transistors affects the access operation to the memory cell.
The above is the details of the SRAM which is the first application target example of the present invention. The first to fourth embodiments described below are embodiments in which the present invention is applied to such an SRAM.

<第1実施形態>
SRAMの各部の特性のうちトランジスタの特性ばらつき(プロセスパラメータの変動に起因した特性ばらつき)の影響を受けやすい特性として、メモリセルのSNMがある。本実施形態では、このSNMに着目する。
<First Embodiment>
Among the characteristics of each part of the SRAM, there is a memory cell SNM that is easily affected by transistor characteristic variations (characteristic variations caused by process parameter variations). In this embodiment, attention is paid to this SNM.

図4は、SNMの測定方法の一例を示す図である。また、図5(a)〜(d)は、SNMの測定結果を例示するものである。この図5(a)〜(d)において、横軸はトランジスタP1およびN1の共通接続点の電圧V0を示し、縦軸はトランジスタP2およびN2の共通接続点の電圧V1を示す。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an SNM measurement method. FIGS. 5A to 5D illustrate SNM measurement results. 5A to 5D, the horizontal axis indicates the voltage V0 at the common connection point of the transistors P1 and N1, and the vertical axis indicates the voltage V1 at the common connection point of the transistors P2 and N2.

図4に例示する測定方法では、図3に示すメモリセルにおいて、SRAMの高電位側電源電圧VDDを1.0V、PチャネルトランジスタP1およびP2が属するNウェルの電圧を1.0V、低電位側電源電圧VSSを0V、NチャネルトランジスタN1、N2が属するPウェルの電圧を0V、ワード線WLに対する行選択電圧を電源電圧VDDと同じ電圧、トランスファゲートとしてのNチャネルトランジスタTa1、Ta2が属するPウェルの電圧を0Vとし、測定1および2を行う。ここで、測定1では、ビット線BLを開放状態とし、ビット線BLBを電源電圧VDDと同じ電圧に固定し、トランジスタP1およびN1の両ドレインの接続点の電圧V0を0VからVDD(図4の例では1.0V)まで上昇させたときのトランジスタP2およびN2の共通接続点の電圧V1の変化を観測する。図5(a)〜(d)における破線は、この測定1において得られた電圧V0の変化に応じた電圧V1の変化の様子を示すものである。また、測定2では、ビット線BLBを開放状態とし、ビット線BLを電源電圧VDDと同じ電圧に固定し、トランジスタP2およびN2の両ドレインの接続点の電圧V1を0VからVDD(図4の例では1.0V)まで上昇させたときのトランジスタP1およびN1の共通接続点の電圧V0の変化を観測する。図5(a)および(c)における実線は、この測定2において得られた電圧V1の変化に応じた電圧V0の変化の様子を示すものである。   In the measurement method illustrated in FIG. 4, in the memory cell shown in FIG. 3, the high potential side power supply voltage VDD of the SRAM is 1.0 V, the voltage of the N well to which the P channel transistors P1 and P2 belong is 1.0 V, and the low potential side The power supply voltage VSS is 0V, the voltage of the P well to which the N channel transistors N1 and N2 belong is 0V, the row selection voltage for the word line WL is the same voltage as the power supply voltage VDD, and the P well to which the N channel transistors Ta1 and Ta2 as transfer gates belong. Measurements 1 and 2 are performed with a voltage of 0V. Here, in measurement 1, the bit line BL is opened, the bit line BLB is fixed to the same voltage as the power supply voltage VDD, and the voltage V0 at the connection point between both drains of the transistors P1 and N1 is changed from 0 V to VDD (in FIG. 4). In the example, the change in the voltage V1 at the common connection point of the transistors P2 and N2 when the voltage is raised to 1.0 V) is observed. The broken lines in FIGS. 5A to 5D show how the voltage V1 changes in accordance with the change in the voltage V0 obtained in the measurement 1. FIG. In measurement 2, the bit line BLB is opened, the bit line BL is fixed to the same voltage as the power supply voltage VDD, and the voltage V1 at the connection point of both drains of the transistors P2 and N2 is changed from 0 V to VDD (example in FIG. 4). The voltage V0 at the common connection point of the transistors P1 and N1 when the voltage is raised to 1.0V) is observed. The solid lines in FIGS. 5A and 5C show how the voltage V0 changes in accordance with the change in the voltage V1 obtained in the measurement 2. FIG.

図5(a)〜(d)において破線の曲線および実線の曲線は各々バタフライ曲線と呼ばれる。これらの2本のバタフライ曲線は、途中で互いに交差して、上下および左右の位置関係が入れ替わる。そして、図5(a)〜(d)の各々には、破線のバタフライ曲線と実線のバタフライ曲線との間に挟まれた2つの領域内に各々収まる2個の正方形が描かれているが、この正方形の大きさがSNMの大きさである。さらに詳述すると、破線のバタフライ曲線が右上、実線のバタフライ曲線が左下となる領域における両バタフライ曲線間の正方形は、トランジスタP1およびN1の両ドレインの接続点の電圧V0を上昇させるようなノイズが発生するとき、メモリセルの記憶内容を反転させないノイズレベルの許容値を示すSNM(以下、便宜上、第1のSNMという)である。また、実線のバタフライ曲線が右上、破線のバタフライ曲線が左下となる領域における両バタフライ曲線間の正方形は、トランジスタP2およびN2の両ドレインの接続点の電圧V1を上昇させるようなノイズが発生するとき、メモリセルの記憶内容を反転させないノイズレベルの許容値を示すSNM(以下、便宜上、第2のSNMという)である。   In FIGS. 5A to 5D, the dashed curve and the solid curve are each called a butterfly curve. These two butterfly curves cross each other on the way, and the positional relationship between the top and bottom and the left and right is switched. In each of FIGS. 5A to 5D, two squares are drawn that fit in two regions sandwiched between the broken butterfly curve and the solid butterfly curve. The size of this square is the size of the SNM. More specifically, the square between the two butterfly curves in the region where the broken butterfly curve is at the upper right and the solid butterfly curve is at the lower left is a noise that increases the voltage V0 at the connection point of the drains of the transistors P1 and N1. When this occurs, it is an SNM (hereinafter referred to as a first SNM for convenience) indicating an allowable value of the noise level that does not invert the stored contents of the memory cell. The square between the two butterfly curves in the region where the solid butterfly curve is at the upper right and the broken butterfly curve is at the lower left is when noise that raises the voltage V1 at the connection point of the drains of the transistors P2 and N2 occurs. , An SNM (hereinafter referred to as a second SNM for convenience) indicating an allowable value of the noise level that does not invert the stored contents of the memory cell.

図5(a)および(c)は、SRAMの電源電圧VDDを1.0VとしたときのSNM特性を各々例示している。図5(a)に示す例では、メモリセルを構成する各トランジスタのベータ値βや閾値電圧Vtのバランスが取れており、第1のSNMおよび第2のSNMが同程度であり、かつ、いずれも十分な大きさとなっている。従って、このメモリセルでは、安定したライトアクセスおよびリードアクセスが可能である。   FIGS. 5A and 5C illustrate the SNM characteristics when the power supply voltage VDD of the SRAM is 1.0 V, respectively. In the example shown in FIG. 5 (a), the beta value β and the threshold voltage Vt of each transistor constituting the memory cell are balanced, and the first SNM and the second SNM are approximately the same. Is also large enough. Therefore, in this memory cell, stable write access and read access are possible.

ところが、バタフライ曲線は、トランジスタP1、N1、P2、N2の各々のベータ値のバランスや閾値電圧のバランスに左右される。例えば図5(a)において、トランジスタP2のベータ値βpとトランジスタN2のベータ値βnとのベータレシオβp/βnが高くなると、破線のバタフライ曲線は右上方向に張り出す。逆にこのベータレシオβp/βnが低くなると、破線のバタフライ曲線は、左下方向に退行する。また、トランジスタN2と閾値電圧Vtnが増加して、トランジスタP2の閾値電圧Vtpが減少すると、破線のバタフライ曲線が急激に立ち下がる電圧V0が高くなる。逆にトランジスタN2と閾値電圧Vtnが減少して、トランジスタP2の閾値電圧Vtpが増加すると、破線のバタフライ曲線が急激に立ち下がる電圧V0は低くなる。   However, the butterfly curve depends on the balance of the beta values and the threshold voltage of each of the transistors P1, N1, P2, and N2. For example, in FIG. 5A, when the beta ratio βp / βn between the beta value βp of the transistor P2 and the beta value βn of the transistor N2 increases, the broken butterfly curve projects in the upper right direction. Conversely, when the beta ratio βp / βn decreases, the broken butterfly curve retreats in the lower left direction. Further, when the transistor N2 and the threshold voltage Vtn increase and the threshold voltage Vtp of the transistor P2 decreases, the voltage V0 at which the broken butterfly curve rapidly falls increases. Conversely, when the transistor N2 and the threshold voltage Vtn decrease and the threshold voltage Vtp of the transistor P2 increases, the voltage V0 at which the broken butterfly curve suddenly falls decreases.

また、電圧V0を0VからVDDまで上昇させる過程において、トランジスタN2がONするとき、このトランジスタN2にトランジスタTa2を介して電流が流れ込むため、電圧V1はVSSレベル(0V)まで下がり切らず、VSSレベルから浮く。仮にトランジスタTa2を介して流れ込む電流が一定である場合、このときの電圧V1のVSSレベルからの浮きは、トランジスタN2の閾値電圧Vtnが高いほど、あるいはトランジスタN2のベータ値βnが低いほど大きくなる。   Further, in the process of increasing the voltage V0 from 0V to VDD, when the transistor N2 is turned on, a current flows into the transistor N2 via the transistor Ta2. Therefore, the voltage V1 does not fall down to the VSS level (0V), but the VSS level. Float from. If the current flowing through the transistor Ta2 is constant, the floating of the voltage V1 from the VSS level at this time increases as the threshold voltage Vtn of the transistor N2 is higher or the beta value βn of the transistor N2 is lower.

このように破線のバタフライ曲線は、トランジスタP2、N2の閾値電圧やベータ値の変化の影響を受ける。一方、実線のバタフライ曲線は、主にトランジスタP1、N1のベータ値のバランス、閾値電圧のバランスの変化の影響を受ける。このようにバタフライ曲線が各トランジスタの閾値電圧やベータ値の変化の影響を受けるため、第1および第2のSNMも、各トランジスタの閾値電圧やベータ値の変化の影響を受けることとなる。   Thus, the broken butterfly curve is affected by changes in threshold voltages and beta values of the transistors P2 and N2. On the other hand, the solid butterfly curve is mainly affected by changes in the balance of the beta values and the balance of the threshold voltages of the transistors P1 and N1. Thus, since the butterfly curve is affected by changes in the threshold voltage and beta value of each transistor, the first and second SNMs are also affected by changes in the threshold voltage and beta value of each transistor.

図5(c)に示す例では、メモリセルを構成する各トランジスタの閾値電圧Vtまたはベータ値間にアンバランスが生じており、第1のSNMは十分な大きさがあるが、第2のSNMがやや小さくなっている。   In the example shown in FIG. 5C, an imbalance occurs between the threshold voltage Vt or the beta value of each transistor constituting the memory cell, and the first SNM is sufficiently large, but the second SNM Is slightly smaller.

このようにメモリセルを構成する各トランジスタの特性(具体的には閾値電圧VTやベータ値)がばらつくと、これに起因して第1および第2のSNMの各々の大きさにばらつきが生じる。しかしながら、SRAMの電源電圧VDDが1.0Vと高い場合には、メモリセルを構成する各トランジスタの特性ばらつきの第1および第2のSNMへの影響の度合いは比較的小さい。このため、第1および第2のSNMの両方が十分な大きさとなるように、メモリセルを構成する各トランジスタの特性ばらつきを抑えることは比較的容易である。   As described above, when the characteristics (specifically, the threshold voltage VT and the beta value) of the transistors constituting the memory cell vary, the sizes of the first and second SNMs vary. However, when the power supply voltage VDD of the SRAM is as high as 1.0 V, the degree of influence on the first and second SNMs of the characteristic variation of each transistor constituting the memory cell is relatively small. For this reason, it is relatively easy to suppress the characteristic variation of each transistor constituting the memory cell so that both the first and second SNMs are sufficiently large.

ところが、SRAMの電源電圧VDDが小さくなると、メモリセルを構成する各トランジスタの特性ばらつきの第1および第2のSNMに対する影響の度合いが大きくなる。図5(b)および(d)はその例を示すものである。この図5(b)および(d)の例では、SRAMの電源電圧VDDを0.5Vとしている。図5(b)に示す例では、電源電圧VDDが0.5Vであるため、第1および第2のSNMはかなり小さなものとなるが、メモリセルを構成する各トランジスタの特性のバランスが取れているため、第1および第2のSNMは、正常なライトアクセスおよびリードアクセスを可能ならしめる大きさとなっている。ところが、図5(d)に示す例では、メモリセルを構成する各トランジスタの特性に微妙なアンバランスがあり、その影響により第2のSNMが殆どなくなっている。このように動作マージンが不足した状態ではライトアクセスおよびリードアクセスに支障が生じる。   However, as the power supply voltage VDD of the SRAM decreases, the degree of influence on the first and second SNMs of the characteristic variation of each transistor constituting the memory cell increases. FIGS. 5B and 5D show an example of this. In the example of FIGS. 5B and 5D, the power supply voltage VDD of the SRAM is 0.5V. In the example shown in FIG. 5B, since the power supply voltage VDD is 0.5 V, the first and second SNMs are considerably small, but the characteristics of the transistors constituting the memory cell are balanced. Therefore, the first and second SNMs are sized to enable normal write access and read access. However, in the example shown in FIG. 5D, there is a subtle imbalance in the characteristics of the transistors constituting the memory cell, and the second SNM is almost eliminated due to the influence. As described above, when the operation margin is insufficient, the write access and the read access are hindered.

このようにSRAMの電源電圧VDDが小さくなると、トランジスタの特性ばらつきのSNMへの影響の度合いが大きくなり、トランジスタの特性の理想状態からの微妙なずれにより、十分な大きさの第1のSNMおよび第2のSNMが得られなくなり、動作不良が発生し易くなる。本実施形態はこの点を利用するものである。   Thus, when the power supply voltage VDD of the SRAM decreases, the degree of influence of the transistor characteristic variation on the SNM increases, and the first SNM and the sufficiently large SNM due to a slight deviation from the ideal state of the transistor characteristics. The second SNM cannot be obtained, and malfunction is likely to occur. The present embodiment utilizes this point.

図6は本実施形態によるプロセス評価用半導体集積回路の一例であるSRAMの構成を示す回路図である。図2と比較すれば明らかなように、本実施形態によるSRAMでは、メモリセルに電源電圧を供給する給電系統と、メモリセル以外の回路に電源電圧を供給する給電系統とが分離されており、メモリセルに供給する電源電圧を他の回路に対する電源電圧と独立に制御可能な構成となっている。   FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of an SRAM which is an example of a process evaluation semiconductor integrated circuit according to the present embodiment. As is clear from comparison with FIG. 2, in the SRAM according to the present embodiment, the power supply system that supplies the power supply voltage to the memory cell and the power supply system that supplies the power supply voltage to circuits other than the memory cell are separated. The power supply voltage supplied to the memory cell can be controlled independently of the power supply voltage for other circuits.

図6における電源端子VDD(C)およびVSS(C)は、各々メモリセル専用の電源端子(ボンディングパッド)である。SRAMセルアレイ100を構成する全てのメモリセルのPチャネルトランジスタP1およびP2の各ソースは電源端子VDD(C)に接続され、全てのメモリセルのNチャネルトランジスタN1およびN2の各ソースは電源端子VSS(C)に接続されている。   Power supply terminals VDD (C) and VSS (C) in FIG. 6 are power supply terminals (bonding pads) dedicated to memory cells. The sources of P channel transistors P1 and P2 of all memory cells constituting SRAM cell array 100 are connected to power supply terminal VDD (C), and the sources of N channel transistors N1 and N2 of all memory cells are connected to power supply terminal VSS ( C).

また、図6における電源端子VDDおよびVSSは、SRAMにおけるメモリセル以外の回路のための電源端子である。図1における制御回路900、アドレス入力回路800、ロウデコーダ200、カラムデコーダ300、書込回路600、センスアンプ400、入出力バッファ500等、メモリセル以外の回路は、この電源端子VDDおよびVSSを介して電源電圧の供給を受ける。従って、各メモリセルにおいて、ワード線WLに与えられる行選択電圧は、電源端子VDDに与えられる電圧VDDと同じ電圧値または電源端子VSSに与えられる電圧VSSと同じ電圧値となる。また、ライトアクセス時にビット線BLおよびBLBに与えられる各電圧は、電源端子VDDに与えられる電圧VDDと同じ電圧値または電源端子VSSに与えられる電圧VSSと同じ電圧値となる。また、リードアクセス時にビット線BLおよびBLBに与えられるプリチャージ電圧は、電源端子VDDに与えられる電圧VDDと同じ電圧値となる。   Further, power supply terminals VDD and VSS in FIG. 6 are power supply terminals for circuits other than memory cells in the SRAM. Circuits other than the memory cell such as the control circuit 900, the address input circuit 800, the row decoder 200, the column decoder 300, the write circuit 600, the sense amplifier 400, and the input / output buffer 500 in FIG. 1 are connected via the power supply terminals VDD and VSS. Receive power supply voltage. Therefore, in each memory cell, the row selection voltage applied to the word line WL has the same voltage value as the voltage VDD applied to the power supply terminal VDD or the same voltage value as the voltage VSS applied to the power supply terminal VSS. Each voltage applied to the bit lines BL and BLB at the time of write access has the same voltage value as the voltage VDD applied to the power supply terminal VDD or the same voltage value as the voltage VSS applied to the power supply terminal VSS. The precharge voltage applied to the bit lines BL and BLB at the time of read access has the same voltage value as the voltage VDD applied to the power supply terminal VDD.

本実施形態では、このようなSRAMを例えば次のようにしてプロセス評価に使用する。まず、メモリセル以外の回路のための電源端子VDDを例えば電位1.0Vに固定するとともに、メモリセル専用の電源端子VSS(C)とメモリセル以外の回路のための電源端子VSSの電位を0Vに固定し、メモリセル専用の電源端子VDD(C)およびVSS(C)間に与える可変の電源電圧を通常の電圧値(例えば1.0V)から所定電圧ずつ段階的に低下させ(すなわち、電源端子VDD(C)の電位を段階的に低下させ)、各電源電圧において、SRAMセルアレイ100を構成する全メモリセルに対するテストデータの書き込みと全メモリセルからのテストデータの読み出しを行い、SRAMセルアレイ100における各メモリセルに対するライトアクセスおよびリードアクセスが正常に行われるか否かを判定する(第1の測定)。   In this embodiment, such SRAM is used for process evaluation as follows, for example. First, the power supply terminal VDD for a circuit other than the memory cell is fixed at, for example, a potential of 1.0 V, and the potential of the power supply terminal VSS (C) dedicated to the memory cell and the power supply terminal VSS for the circuit other than the memory cell is set to 0 V. The variable power supply voltage applied between the power supply terminals VDD (C) and VSS (C) dedicated to the memory cell is decreased stepwise from the normal voltage value (eg, 1.0 V) by a predetermined voltage (that is, the power supply The potential of the terminal VDD (C) is lowered stepwise), and at each power supply voltage, test data is written to and read from all the memory cells constituting the SRAM cell array 100, and the SRAM cell array 100 is read. It is determined whether or not write access and read access to each memory cell are normally performed (first measurement). ).

次に、メモリセル以外の回路のための電源端子VSSを例えば電位0Vに固定するとともに、メモリセル専用の電源端子VDD(C)とメモリセル以外の回路のための電源端子VDDの電位を例えば電位1.0Vに固定し、メモリセル専用の電源端子VDD(C)およびVSS(C)間に与える可変の電源電圧を通常の電圧値(例えば1.0V)から所定電圧ずつ段階的に低下させ(すなわち、電源端子VSS(C)の電位を段階的に上昇させ)、各電源電圧において、SRAMセルアレイ100を構成する全メモリセルに対するテストデータの書き込みと全メモリセルからのテストデータの読み出しを行い、SRAMセルアレイ100における各メモリセルに対するライトアクセスおよびリードアクセスが正常に行われるか否かを確認する(第2の測定)。   Next, the power supply terminal VSS for a circuit other than the memory cell is fixed to, for example, a potential of 0 V, and the potential of the power supply terminal VDD (C) dedicated to the memory cell and the power supply terminal VDD for a circuit other than the memory cell is set to, for example, the potential. The variable power supply voltage applied between the power supply terminals VDD (C) and VSS (C) dedicated to the memory cell is lowered step by step from the normal voltage value (for example, 1.0V) by a predetermined voltage. That is, the potential of the power supply terminal VSS (C) is increased stepwise), and at each power supply voltage, the test data is written to and read from all the memory cells constituting the SRAM cell array 100, It is confirmed whether or not write access and read access to each memory cell in the SRAM cell array 100 are normally performed. The second measurement).

これらの第1および第2の測定において、メモリセル以外の回路のための電源電圧VDD−VSSを変化させないのは、メモリセルを他の回路から切り離して評価するため、すなわち、メモリセルへのライトアクセスのための制御信号やリードアクセスのための制御信号は十分なレベルのものを発生させ、メモリセル自体の特性不良以外の原因によりライトアクセスやリードアクセスが失敗に終わることがないようにするためである。   In these first and second measurements, the power supply voltage VDD-VSS for the circuits other than the memory cells is not changed in order to evaluate the memory cells separately from other circuits, that is, write to the memory cells. The control signal for access and the control signal for read access should be generated at a sufficient level so that the write access and read access will not fail due to causes other than the characteristic failure of the memory cell itself. It is.

ここで、SRAMセルアレイ100を構成するメモリセルは、膨大な数に上り、SRAMのチップの広範囲に分布している。従って、チップ内の各メモリセルのトランジスタは比較的大きな特性ばらつきを持ち、この各メモリセルのトランジスタの特性ばらつきに起因して、各メモリセルの第1および第2のSNMにもばらつきが生じる。そして、電源端子VDD(C)およびVSS(C)間に与える電源電圧を小さくしてゆくと、トランジスタの特性ばらつきの第1および第2のSNMへの影響の度合いが大きくなるため、SRAMセルアレイ100を構成する全メモリセルの中に、第1または第2のSNMが不足して、上述の第1の測定または第2の測定のいずれかにおいて正常なライトアクセスまたはリードアクセスが行われないメモリセルが発生し始める。   Here, the number of memory cells constituting the SRAM cell array 100 is enormous and distributed over a wide range of SRAM chips. Therefore, the transistors of each memory cell in the chip have a relatively large characteristic variation, and due to the characteristic variation of the transistors of each memory cell, the first and second SNMs of each memory cell also vary. If the power supply voltage applied between the power supply terminals VDD (C) and VSS (C) is reduced, the degree of influence of the transistor characteristic variation on the first and second SNMs increases, and therefore the SRAM cell array 100. The memory cell in which the first or second SNM is insufficient among all the memory cells constituting the memory cell and normal write access or read access is not performed in any of the first measurement or the second measurement described above Begins to occur.

このように電源電圧を低下させたときに正常なライトアクセスまたはリードアクセスが行われなくなるメモリセルと、電源電圧を低下させても正常なライトアクセスおよびリードアクセスが行われるメモリセルとを特定し、両メモリセルの各トランジスタの詳細な特性(閾値電圧、駆動能力等)を測定するのである。このような測定を行うことで、正常で安定なSRAMの動作を得る上での阻害要因となるトランジスタの特性を特定することができる。   In this way, a memory cell in which normal write access or read access is not performed when the power supply voltage is lowered and a memory cell in which normal write access and read access are performed even if the power supply voltage is lowered are specified, The detailed characteristics (threshold voltage, drive capability, etc.) of each transistor of both memory cells are measured. By performing such a measurement, it is possible to specify the characteristics of the transistor that are an impediment to obtaining a normal and stable SRAM operation.

従って、本実施形態によれば、メモリセルに与える電源電圧のみを変えてプロセス評価用半導体集積回路の測定を行い、その結果をプロセス条件の調整に活用し、目標品質を満たすSRAMや他の半導体集積回路を高歩留まりで製造することができるように半導体製造プロセスのプロセス条件を最適化することができる。   Therefore, according to the present embodiment, an SRAM or other semiconductor that satisfies the target quality is obtained by measuring the semiconductor integrated circuit for process evaluation by changing only the power supply voltage applied to the memory cell, and utilizing the result for adjusting the process conditions. The process conditions of the semiconductor manufacturing process can be optimized so that the integrated circuit can be manufactured with a high yield.

なお、以上説明した実施形態では、メモリセルとメモリセル以外の他の回路とで、高電位側電源端子をVDD(C)とVDDに、低電位側電源端子をVSS(C)とVSSに分離したが、高電位側電源端子および低電位側電源端子の一方のみをメモリセルとメモリセル以外の他の回路とで分離し、高電位側電源端子および低電位側電源端子の他方については、メモリセルとメモリセル以外の他の回路とで共用にしてもよい。また、このようにメモリセル専用の電源端子を設ける代わりに、外部からの制御信号によって出力電圧値を制御可能な降圧回路をSRAMチップ内に設け、電源端子VDDおよびVSS間の電源電圧をこの降圧回路により降圧した電源電圧をメモリセルに与えるようにしてもよい。   In the embodiment described above, the high-potential side power supply terminal is separated into VDD (C) and VDD, and the low-potential side power supply terminal is separated into VSS (C) and VSS in the memory cell and other circuits other than the memory cell. However, only one of the high-potential side power supply terminal and the low-potential side power supply terminal is separated by a memory cell and another circuit other than the memory cell. The cell and the circuit other than the memory cell may be shared. Further, instead of providing a dedicated power supply terminal for the memory cell as described above, a step-down circuit capable of controlling the output voltage value by an external control signal is provided in the SRAM chip, and the power supply voltage between the power supply terminals VDD and VSS is reduced. A power supply voltage stepped down by a circuit may be applied to the memory cell.

<第2実施形態>
SRAMにおいて、センスアンプ400は、トランジスタの特性ばらつきの影響を受けやすい回路である。そして、このセンスアンプ400の動作点を変えると、トランジスタの特性ばらつきのセンスアンプ400の動作への影響の度合いを変えることができる。本実施形態は、この点を利用したプロセス評価用半導体集積回路を提供するものである。
Second Embodiment
In the SRAM, the sense amplifier 400 is a circuit that is susceptible to variations in transistor characteristics. When the operating point of the sense amplifier 400 is changed, the degree of influence of transistor characteristic variations on the operation of the sense amplifier 400 can be changed. The present embodiment provides a semiconductor integrated circuit for process evaluation using this point.

図7(a)は本実施形態におけるSRAMのセンスアンプの構成例を示す回路図である。このセンスアンプは、1段目アンプ410と、イコライジングスイッチ420と、2段目アンプ430と、イコライジングスイッチ440と、負荷回路413および414とにより構成されている。   FIG. 7A is a circuit diagram showing a configuration example of the SRAM sense amplifier according to the present embodiment. The sense amplifier includes a first stage amplifier 410, an equalizing switch 420, a second stage amplifier 430, an equalizing switch 440, and load circuits 413 and 414.

図7(a)において、グローバルビット線対DLおよびDLBは、上記第1実施形態において説明したように、リードアクセス時に、カラムゲート700およびビット線対BLおよびBLB(図2、図3参照)を介してアクセス対象であるメモリセルのトランジスタTa1およびTa2(図3参照)に接続される。   In FIG. 7A, as described in the first embodiment, the global bit line pair DL and DLB are connected to the column gate 700 and the bit line pair BL and BLB (see FIGS. 2 and 3) at the time of read access. To the transistors Ta1 and Ta2 (see FIG. 3) of the memory cell to be accessed.

1段目アンプ410は、リードアクセス時に、グローバルビット線対DLおよびDLBに接続されたアクセス対象のメモリセルのトランジスタTa1およびTa2がONになったときに、グローバルビット線DLおよびDLB間に発生する電位差を差動増幅するアンプである。この例において、1段目アンプ410は、第1の差動増幅器411と、第2の差動増幅器412とにより構成されている。第1の差動増幅回路411および第2の差動増幅回路412は、各々の差動トランジスタペアの共通ソースと低電位側電源線との間に2個のNチャネルトランジスタを有している。これらのうち一方のNチャネルトランジスタのゲートにはイネーブル信号EN1が与えられる。また、他方のNチャネルトランジスタは、所定の大きさの正のバイアス電圧BIASがゲートに与えられ、常時ONとなっている。第1の差動増幅回路411は、イネーブル信号EN1がHレベルである期間だけ活性化され、グローバルビット線DLの電位V(DL)とグローバルビット線DLBの電位V(DLB)との電位差V(DL)−V(DLB)を差動増幅し、差動増幅の結果である信号をセンス線SENに出力する。また、第2の差動増幅回路412は、イネーブル信号EN1がHレベルである期間だけ活性化され、グローバルビット線DLBの電位V(DLB)とグローバルビット線DLの電位V(DL)との電位差V(DLB)−V(DL)を差動増幅し、差動増幅の結果である信号をセンス線SENBに出力する。   The first-stage amplifier 410 is generated between the global bit lines DL and DLB when the transistors Ta1 and Ta2 of the memory cell to be accessed connected to the global bit line pair DL and DLB are turned on during read access. An amplifier that differentially amplifies the potential difference. In this example, the first-stage amplifier 410 includes a first differential amplifier 411 and a second differential amplifier 412. The first differential amplifier circuit 411 and the second differential amplifier circuit 412 have two N-channel transistors between the common source of each differential transistor pair and the low-potential side power supply line. An enable signal EN1 is applied to the gate of one of these N-channel transistors. In the other N-channel transistor, a positive bias voltage BIAS having a predetermined magnitude is applied to the gate and is always ON. The first differential amplifier circuit 411 is activated only while the enable signal EN1 is at the H level, and the potential difference V (between the potential V (DL) of the global bit line DL and the potential V (DLB) of the global bit line DLB. DL) −V (DLB) is differentially amplified, and a signal resulting from the differential amplification is output to the sense line SEN. The second differential amplifier circuit 412 is activated only during a period when the enable signal EN1 is at the H level, and the potential difference between the potential V (DLB) of the global bit line DLB and the potential V (DL) of the global bit line DL. V (DLB) −V (DL) is differentially amplified, and a signal resulting from the differential amplification is output to the sense line SENB.

イコライジングスイッチ420は、イコライジング信号EQ1Bがゲートに与えられるPチャネルトランジスタとイコライジング信号EQ1がゲートに与えられるNチャネルトランジスタとを並列接続したトランスファゲートであり、グローバルビット線DLおよびDLB間に介挿されている。ここで、イコライジング信号EQ1Bは、イコライジング信号EQ1をレベル反転した信号である。   The equalizing switch 420 is a transfer gate in which a P channel transistor to which an equalizing signal EQ1B is applied to the gate and an N channel transistor to which the equalizing signal EQ1 is applied to the gate are connected in parallel, and is interposed between the global bit lines DL and DLB. Yes. Here, the equalizing signal EQ1B is a signal obtained by inverting the level of the equalizing signal EQ1.

2段目アンプ430は、フリップフロップ431と、Nチャネルトランジスタ432および433とを有する。ここで、フリップフロップ431は、各々の相手方の出力信号を各々に対する入力信号とする2個のCMOSインバータ431aおよび431bと、これら2個のCMOSインバータにおける2個のNチャネルトランジスタのソースと低電位側電源VSSとの間に介挿されたNチャネルトランジスタ431cとにより構成されている。ここで、CMOSインバータ431aの出力端子およびCMOSインバータ431bの入力端子は出力ビット線OUTに接続され、CMOSインバータ431bの出力端子およびCMOSインバータ431aの入力端子は出力ビット線OUTBに接続されている。また、Nチャネルトランジスタ431cのゲートにはイネーブル信号EN2が与えられる。Nチャネルトランジスタ432は、ゲートに与えられるイネーブル信号EN2BがHレベルである期間だけONとなってセンス線SENBを出力ビット線OUTに接続するトランジスタである。Nチャネルトランジスタ433は、ゲートに与えられるイネーブル信号EN2BがHレベルである期間だけONとなってセンス線SENを出力ビット線OUTBに接続するトランジスタである。ここで、イネーブル信号EN2Bは、イネーブル信号EN2をレベル反転した信号である。   Second-stage amplifier 430 includes flip-flop 431 and N-channel transistors 432 and 433. Here, the flip-flop 431 includes two CMOS inverters 431a and 431b using the output signals of the counterparts as input signals, and the sources and low potential sides of the two N-channel transistors in the two CMOS inverters. An N-channel transistor 431c interposed between the power supply VSS and the power supply VSS. Here, the output terminal of the CMOS inverter 431a and the input terminal of the CMOS inverter 431b are connected to the output bit line OUT, and the output terminal of the CMOS inverter 431b and the input terminal of the CMOS inverter 431a are connected to the output bit line OUTB. The enable signal EN2 is applied to the gate of the N-channel transistor 431c. The N-channel transistor 432 is a transistor that is turned on only when the enable signal EN2B applied to the gate is at the H level and connects the sense line SENB to the output bit line OUT. The N-channel transistor 433 is a transistor that is turned on only when the enable signal EN2B supplied to the gate is at the H level and connects the sense line SEN to the output bit line OUTB. Here, the enable signal EN2B is a signal obtained by inverting the level of the enable signal EN2.

イコライジングスイッチ440は、イコライジング信号EQ2Bがゲートに与えられるPチャネルトランジスタとイコライジング信号EQ2がゲートに与えられるNチャネルトランジスタとを並列接続したトランスファゲートであり、センス線SENおよびSENB間に介挿されている。ここで、イコライジング信号EQ2Bは、イコライジング信号EQ2をレベル反転した信号である。   The equalizing switch 440 is a transfer gate in which a P-channel transistor to which the equalizing signal EQ2B is supplied to the gate and an N-channel transistor to which the equalizing signal EQ2 is supplied to the gate are connected in parallel, and is interposed between the sense lines SEN and SENB. . Here, the equalizing signal EQ2B is a signal obtained by inverting the level of the equalizing signal EQ2.

図7(b)は負荷回路413および414の各々の構成例を示す回路図である。この負荷回路413および414は、4個のPチャネルトランジスタを図示のように並列接続してなる同一構成の回路であり、高電位側電源VDDとグローバルビット線DL(DLB)との間に介挿されている。ここで、負荷回路413(414)を構成する4個のPチャネルトランジスタの各ゲートには、プリチャージ信号Pre、負荷調整信号T1B、T2B、T3Bが各々与えられる。プリチャージ信号Preは、グローバルビット線DL(DLB)およびこれに接続されるビット線BL(BLB)のプリチャージを行う際にLレベルとされる信号である。このプリチャージ信号Preがゲートに与えられるPチャネルトランジスタは、プリチャージ回路を構成している。負荷調整信号T1B、T2B、T3Bは、各々が与えられる各Pチャネルトランジスタをグローバルビット線DL(DLB)およびビット線BL(BLB)に接続されたメモリセルの負荷とする場合にLレベル、負荷としない場合にHレベルとされる信号である。   FIG. 7B is a circuit diagram showing a configuration example of each of the load circuits 413 and 414. The load circuits 413 and 414 are circuits having the same configuration in which four P-channel transistors are connected in parallel as shown in the figure, and are interposed between the high-potential-side power supply VDD and the global bit line DL (DLB). Has been. Here, the precharge signal Pre and the load adjustment signals T1B, T2B, and T3B are respectively supplied to the gates of the four P-channel transistors constituting the load circuit 413 (414). The precharge signal Pre is a signal that is set to the L level when precharging the global bit line DL (DLB) and the bit line BL (BLB) connected thereto. The P channel transistor to which the precharge signal Pre is supplied to the gate constitutes a precharge circuit. The load adjustment signals T1B, T2B, and T3B are L level, load when each P-channel transistor to which each is applied is used as a load of a memory cell connected to the global bit line DL (DLB) and the bit line BL (BLB). This signal is set to H level when not.

図8はリードアクセス時における各部の信号波形を示す波形図である。リードアクセスの際には、それに先立って、負荷回路413(414)の中の各1個のPチャネルトランジスタに対するプリチャージ信号PreがLレベルとされ、当該Pチャネルトランジスタを介してグローバルビット線DL(DLB)およびこれに接続されたビット線BL(BLB)に電源電圧VDDがプリチャージされる。また、このプリチャージが行われる時点において、イコライジング信号EQ1およびEQ2はHレベル(イコライジング信号EQ1BおよびEQ2BはLレベル)とされ、グローバルビット線DLおよびDLBはイコライジングスイッチ420により短絡され、センス線SENおよびSENBはイコライジングスイッチ440により短絡される。また、このプリチャージが行われる時点において、イネーブル信号EN1およびEN2はLレベル(イネーブル信号EN1BおよびEN2BはHレベル)であり、第1および第2の差動増幅器411および412とフリップフロップ431は不活性状態、センス線SENBと出力ビット線OUTとの間およびセンス線SENと出力ビット線OUTBとの間は短絡状態である。   FIG. 8 is a waveform diagram showing signal waveforms at various parts during read access. Prior to the read access, the precharge signal Pre for each P channel transistor in the load circuit 413 (414) is set to the L level, and the global bit line DL (( DLB) and the bit line BL (BLB) connected thereto are precharged with the power supply voltage VDD. At the time when this precharge is performed, equalizing signals EQ1 and EQ2 are set to H level (equalizing signals EQ1B and EQ2B are set to L level), global bit lines DL and DLB are short-circuited by equalizing switch 420, and sense lines SEN and SENB is short-circuited by the equalizing switch 440. At the time when this precharge is performed, the enable signals EN1 and EN2 are at the L level (enable signals EN1B and EN2B are at the H level), and the first and second differential amplifiers 411 and 412 and the flip-flop 431 are inactive. The active state is short-circuited between the sense line SENB and the output bit line OUT and between the sense line SEN and the output bit line OUTB.

その後、プリチャージ信号Preが解除される(Hレベルとされる)とともに、アクセス対象であるメモリセルに対する行選択電圧WLが立ち上げられる。これによりアクセス対象であるメモリセルのトランジスタTa1およびTa2がONとなり、同メモリセルのNチャネルトランジスタN1およびN2の各ドレインがビット線BLおよびBLB(図3参照)を介してグローバルビット線DLおよびDLBに各々接続される。   Thereafter, the precharge signal Pre is canceled (set to H level), and the row selection voltage WL for the memory cell to be accessed is raised. As a result, the transistors Ta1 and Ta2 of the memory cell to be accessed are turned on, and the drains of the N-channel transistors N1 and N2 of the memory cell are connected to the global bit lines DL and DLB via the bit lines BL and BLB (see FIG. 3). Connected to each.

そして、プリチャージ信号Preの解除から少し遅れて、イコライジング信号EQ1が解除され(イコライジング信号EQ1がLレベル、イコライジング信号EQ1BがHレベルとされ)、イコライジングスイッチ420がOFFとされる。このとき、上述したメモリセルのNチャネルトランジスタN1およびN2のうちグローバルビット線DLに接続されたNチャネルトランジスタN1がONである場合には、グローバルビット線DLの電位が低下を開始する。一方、グローバルビット線DLBに接続されたNチャネルトランジスタN2がONである場合には、グローバルビット線DLBの電位が低下を開始する。   Then, with a slight delay from the cancellation of the precharge signal Pre, the equalizing signal EQ1 is canceled (the equalizing signal EQ1 is set to L level and the equalizing signal EQ1B is set to H level), and the equalizing switch 420 is turned OFF. At this time, when the N channel transistor N1 connected to the global bit line DL is ON among the N channel transistors N1 and N2 of the memory cell described above, the potential of the global bit line DL starts to decrease. On the other hand, when the N-channel transistor N2 connected to the global bit line DLB is ON, the potential of the global bit line DLB starts to decrease.

次にイコライジング信号EQ1の解除から所定時間t1だけ遅れて、イネーブル信号EN1がHレベルに立ち上げられ、1段目アンプ410の第1および第2の差動増幅器411および412が活性化される。この時点において、ビット線DLおよびDLB間に十分な電位差(通常は100mV程度)があると、第1および第2の差動増幅器411および412によりグローバルビット線DLおよびDLB間の電位差の差動増幅が正常に行われる。   Next, after a predetermined time t1 from the cancellation of the equalizing signal EQ1, the enable signal EN1 rises to the H level, and the first and second differential amplifiers 411 and 412 of the first stage amplifier 410 are activated. At this time, if there is a sufficient potential difference (usually about 100 mV) between the bit lines DL and DLB, the first and second differential amplifiers 411 and 412 differentially amplify the potential difference between the global bit lines DL and DLB. Is done normally.

次にイネーブル信号EN1の立ち上げから少し遅れて、イコライジング信号EQ2が解除され(イコライジング信号EQ2がLレベル、イコライジング信号EQ2BがHレベルとされ)、イコライジングスイッチ440がOFFとされる。これにより第1および第2の差動増幅器411および412によるセンス線SENおよびSENBの駆動が行われ、センス線SENおよびSENB間に電位差が生じ、この電位差が増加し始める。これに伴って、Nチャネルトランジスタ432を介してセンス線SENBと短絡された出力ビット線OUTと、Nチャネルトランジスタ433を介してセンス線SENと短絡された出力ビット線OUTBとの間にも電位差が生じ、この電位差が増加し始める。   Next, with a little delay from the rise of the enable signal EN1, the equalizing signal EQ2 is canceled (the equalizing signal EQ2 is set to L level and the equalizing signal EQ2B is set to H level), and the equalizing switch 440 is turned OFF. As a result, the sense lines SEN and SENB are driven by the first and second differential amplifiers 411 and 412, a potential difference is generated between the sense lines SEN and SENB, and this potential difference starts to increase. Accordingly, a potential difference also occurs between the output bit line OUT short-circuited to the sense line SENB via the N-channel transistor 432 and the output bit line OUTB short-circuited to the sense line SEN via the N-channel transistor 433. And this potential difference begins to increase.

次にイコライジング信号EQ2の解除から所定時間t2だけ遅れて、イネーブル信号EN2がHレベルに立ち上げられ(イネーブル信号EN2BがLレベルに立ち下げられ)、フリップフロップ431が活性化されるとともに、出力ビット線OUTおよびOUTBがセンス線SENBおよびSENから各々切り離される。このとき出力ビット線OUTおよびOUTB間には十分な電位差(通常は300mV程度)が生じているので、この電位差を増大させる正帰還がフリップフロップ431の2個のCMOSインバータ431aおよび431b間で行われ、出力ビット線OUTおよびOUTBの一方がHレベル(=VDD)、他方がLレベル(=VSS)となる。このようにフリップフロップ431は、イネーブル信号EN2により活性化されることにより、出力ビット線OUTおよびOUTB間に生じた電位差を十分なレベルに増幅して保持する。   Next, the enable signal EN2 is raised to H level (enable signal EN2B is lowered to L level) with a delay of a predetermined time t2 from the cancellation of the equalizing signal EQ2, the flip-flop 431 is activated, and the output bit Lines OUT and OUTB are disconnected from sense lines SENB and SEN, respectively. At this time, a sufficient potential difference (usually about 300 mV) is generated between the output bit lines OUT and OUTB. Therefore, positive feedback for increasing the potential difference is performed between the two CMOS inverters 431a and 431b of the flip-flop 431. One of the output bit lines OUT and OUTB is at the H level (= VDD), and the other is at the L level (= VSS). As described above, the flip-flop 431 is activated by the enable signal EN2 to amplify and hold the potential difference generated between the output bit lines OUT and OUTB to a sufficient level.

以上がSRAMにおける正常なリードアクセスの動作である。本実施形態によるプロセス評価用半導体集積回路の特徴は、センスアンプがこのような正常なリードアクセスを行うことを妨げ、正常なリードアクセスの困難度を高める回路を設けた点にある。さらに詳述すると、本実施形態の第1の特徴は、リードアクセス時にビット線DLおよびDLBに接続する負荷の重さを調整する機能を備えた負荷回路413および414にある。   The above is the normal read access operation in the SRAM. A feature of the semiconductor integrated circuit for process evaluation according to the present embodiment is that a circuit that prevents the sense amplifier from performing such normal read access and increases the difficulty of normal read access is provided. More specifically, the first feature of the present embodiment resides in load circuits 413 and 414 having a function of adjusting the weight of a load connected to the bit lines DL and DLB during read access.

負荷回路413および414に与える負荷調整信号T1B、T2B、T3Bを全てHレベルとした場合、プリチャージ信号Preおよびイコライジング信号EQ1の解除後、グローバルビット線DLおよびDLBに接続されたON状態のトランジスタは1個もない。従って、アクセス対象であるメモリセルにおいて例えばNチャネルトランジスタN1がONである場合、このNチャネルトランジスタN1の負荷はビット線BLおよびグローバルビット線DLの浮遊容量のみである。従って、イコライジング信号EQ1の解除後、グローバルビット線DLの電位は大きな勾配で低下してゆき、イネーブル信号EN1の立ち上がり時においてグローバルビット線DLおよびDLB間の電位差は、第1および第2の差動増幅器411および412を正常に動作させるに足る十分な大きさとなる。   When all of the load adjustment signals T1B, T2B, and T3B applied to the load circuits 413 and 414 are at the H level, after the precharge signal Pre and the equalizing signal EQ1 are released, the ON-state transistors connected to the global bit lines DL and DLB are There is no one. Therefore, for example, when the N channel transistor N1 is ON in the memory cell to be accessed, the load of the N channel transistor N1 is only the stray capacitance of the bit line BL and the global bit line DL. Therefore, after the equalizing signal EQ1 is canceled, the potential of the global bit line DL decreases with a large gradient, and the potential difference between the global bit lines DL and DLB at the rising edge of the enable signal EN1 is the first and second differentials. The amplifiers 411 and 412 are large enough to operate normally.

しかし、例えば負荷調整信号T1BをLレベルとした場合には、プリチャージ信号Preおよびイコライジング信号EQ1の解除後、負荷回路413の中の1個のPチャネルトランジスタがグローバルビット線DLに、負荷回路414の中の1個のPチャネルトランジスタがグローバルビット線DLBに接続された状態となる。従って、アクセス対象であるメモリセルにおいて例えばNチャネルトランジスタN1がONである場合、このNチャネルトランジスタN1に対して負荷回路413の中の1個のPチャネルトランジスタのドレイン電流が流れ込むため、その分だけグローバルビット線DLおよびビット線BLの充電電荷の放電に使用可能なNチャネルトランジスタN1の駆動能力が減る。従って、イコライジング信号EQ1の解除後のグローバルビット線DLの電位の勾配が減り、イネーブル信号EN1の立ち上がり時においてグローバルビット線DLおよびDLB間の電位差は、負荷調整信号T1B、T2B、T3Bの全てがHレベルである場合に比べて小さくなる。   However, for example, when the load adjustment signal T1B is set to L level, one P channel transistor in the load circuit 413 is connected to the global bit line DL after the precharge signal Pre and the equalizing signal EQ1 are released, and the load circuit 414 One P-channel transistor is connected to the global bit line DLB. Therefore, for example, when the N channel transistor N1 is ON in the memory cell to be accessed, the drain current of one P channel transistor in the load circuit 413 flows into the N channel transistor N1, so that much. The driving capability of the N-channel transistor N1 that can be used to discharge the charged charges of the global bit line DL and the bit line BL is reduced. Therefore, the gradient of the potential of the global bit line DL after the cancellation of the equalizing signal EQ1 is reduced, and the potential difference between the global bit lines DL and DLB at the rising edge of the enable signal EN1 is that all of the load adjustment signals T1B, T2B, T3B are H. Compared to the level, it becomes smaller.

さらに、例えば負荷調整信号T1Bに加えて負荷調整信号T2BをもLレベルとした場合には、負荷回路413の中の2個のPチャネルトランジスタがグローバルビット線DLに、負荷回路414の中の2個のPチャネルトランジスタがグローバルビット線DLBに接続される。従って、イコライジング信号EQ1の解除後のグローバルビット線DLまたはDLBの電位の勾配がさらに減り、イネーブル信号EN1の立ち上がり時においてグローバルビット線DLおよびDLB間の電位差は、負荷調整信号T1BのみがLレベルである場合に比べてさらに小さくなる。そして、負荷調整信号T1B、T2B、T3Bの全てをLレベルとした場合には、イネーブル信号EN1の立ち上がり時におけるグローバルビット線DLおよびDLB間の電位差は、負荷調整信号T1B、T2BがLレベルである場合に比べてさらに小さくなるのである。   Further, for example, when the load adjustment signal T2B is also set to the L level in addition to the load adjustment signal T1B, two P-channel transistors in the load circuit 413 are connected to the global bit line DL, and 2 in the load circuit 414 is set. P channel transistors are connected to global bit line DLB. Accordingly, the gradient of the potential of the global bit line DL or DLB after the cancellation of the equalizing signal EQ1 is further reduced, and the potential difference between the global bit lines DL and DLB at the rising edge of the enable signal EN1 is that only the load adjustment signal T1B is at the L level. It is even smaller than some cases. When all of the load adjustment signals T1B, T2B, and T3B are at the L level, the potential difference between the global bit lines DL and DLB at the rise of the enable signal EN1 is that the load adjustment signals T1B and T2B are at the L level. It is even smaller than the case.

このようにグローバルビット線DLおよびDLBに接続する負荷回路413および414内のPチャネルトランジスタの個数を増やしてゆくと、リードアクセス時にアクセス対象であるメモリセルのNチャネルトランジスタN1またはN2の負担が増え、SRAMセルアレイ100(図1参照)の中にNチャネルトランジスタN1またはN2の駆動能力が低いメモリセルが存在する場合には、そのメモリセルに対するリードアクセスが失敗に終わる可能性が高くなる。   As the number of P-channel transistors in the load circuits 413 and 414 connected to the global bit lines DL and DLB is increased in this way, the burden on the N-channel transistor N1 or N2 of the memory cell to be accessed during read access increases. When there is a memory cell in the SRAM cell array 100 (see FIG. 1) where the drive capability of the N-channel transistor N1 or N2 is low, the read access to the memory cell is likely to fail.

そこで、本実施形態では、負荷調整信号T1B、T2B、T3Bを各種設定することにより、メモリセルに対する負荷を段階的に増やし、各負荷条件において、SRAMセルアレイ100の各メモリセルに対するリードアクセスが正常に行われるか否かを調べる測定を行う。このような測定を行うことにより、負荷が軽い状態では見つけることができない一部のメモリセルの駆動能力不足を見つけることができる。また、そのような駆動能力の不足しているメモリセルを見つけ、そのメモリセルを構成しているトランジスタの特性を測定し、その結果をプロセス条件の調整に活用し、目標品質を満たすSRAMや他の半導体集積回路を高歩留まりで製造することができるように半導体製造プロセスのプロセス条件を最適化することができる。   Therefore, in this embodiment, by setting various load adjustment signals T1B, T2B, and T3B, the load on the memory cell is increased stepwise, and the read access to each memory cell of the SRAM cell array 100 is normally performed under each load condition. Make a measurement to see if it is done. By performing such a measurement, it is possible to find a deficiency in driving capability of some memory cells that cannot be found in a light load state. In addition, a memory cell that lacks such driving capability is found, the characteristics of the transistors that make up the memory cell are measured, and the results are used to adjust the process conditions. The process conditions of the semiconductor manufacturing process can be optimized so that the semiconductor integrated circuit can be manufactured with a high yield.

本実施形態の第2の特徴は、リードアクセスのための内部制御信号の発生タイミングを可変制御するタイミング制御手段をSRAMに設けたこと、より具体的にはイコライジング信号EQ1の解除からイネーブル信号EN1の立ち上げまでのインターバル時間t1を調整する機能を設けた点にある。このインターバル時間t1が短いと、アクセス対象であるメモリセルのNチャネルトランジスタN1またはN2の駆動能力が低い場合に、イネーブル信号EN1の立ち上がり時にグローバルビット線DLおよびDLB間に十分な電位差が発生せず、リードアクセスが失敗に終わる可能性が高まる。そこで、本実施形態では、インターバル時間t1を例えば段階的に短くしつつ、各インターバル時間t1の条件において、SRAMセルアレイ100の各メモリセルに対するリードアクセスが正常に行われるか否かを調べる測定を行う。このような測定を行うことにより、インターバル時間t1が長い状態では見つけることができない一部のメモリセルの駆動能力不足を見つけることができる。   The second feature of the present embodiment is that the SRAM is provided with timing control means for variably controlling the generation timing of the internal control signal for read access. More specifically, the enable signal EN1 is released from the cancellation of the equalizing signal EQ1. This is in that a function for adjusting the interval time t1 until start-up is provided. When the interval time t1 is short, a sufficient potential difference does not occur between the global bit lines DL and DLB when the enable signal EN1 rises when the drive capability of the N-channel transistor N1 or N2 of the memory cell to be accessed is low. , Read access is likely to fail. Therefore, in the present embodiment, measurement is performed to determine whether or not read access to each memory cell of the SRAM cell array 100 is normally performed under the condition of each interval time t1 while the interval time t1 is shortened stepwise, for example. . By performing such a measurement, it is possible to find deficiencies in the drive capability of some memory cells that cannot be found when the interval time t1 is long.

また、インターバル時間t1を短くした場合、メモリセルの微妙な駆動能力不足だけでなく、ビット線BLおよびBLBの配線抵抗のばらつきの検知が容易になる。さらに詳述すると、SRAMのチップ内において、センスアンプから近い位置にあるメモリセルとセンスアンプとの間のビット線の配線抵抗は小さいが、センスアンプから遠い位置にあるメモリセルとセンスアンプとの間のビット線の配線抵抗は大きい。また、ビット線の配線幅にもばらつきがあり、ビット線の配線幅が広いと配線抵抗は低くなり、配線幅が狭いと配線抵抗は高くなる。このようにビット線の配線抵抗がばらつきを持つ場合において、インターバル時間t1を短くすると、高い配線抵抗を介してセンスアンプに接続されたメモリセルからデータ読み出しを行う場合に、イネーブル信号EN1の立ち上がり時にグローバルビット線DLおよびDLB間に十分な電位差が発生せず、リードアクセスが失敗に終わる可能性が高まる。従って、インターバル時間t1を短くしてメモリセルからのデータ読み出しを行うことにより、ビット線の配線抵抗のばらつきの調査が容易になる。   Further, when the interval time t1 is shortened, not only the subtle deficiency of the driving capability of the memory cell but also the variation in the wiring resistance of the bit lines BL and BLB can be easily detected. More specifically, in the SRAM chip, the wiring resistance of the bit line between the memory cell located near the sense amplifier and the sense amplifier is small, but the memory cell located far from the sense amplifier and the sense amplifier The wiring resistance of the bit line between them is large. In addition, there is a variation in the wiring width of the bit line. When the wiring width of the bit line is wide, the wiring resistance is low, and when the wiring width is narrow, the wiring resistance is high. In this way, when the wiring resistance of the bit line varies, if the interval time t1 is shortened, when data is read from the memory cell connected to the sense amplifier via the high wiring resistance, the enable signal EN1 rises. A sufficient potential difference does not occur between the global bit lines DL and DLB, and the possibility that read access will fail increases. Therefore, it is possible to easily investigate the variation in the wiring resistance of the bit line by shortening the interval time t1 and reading data from the memory cell.

本実施形態の第3の特徴は、リードアクセスのための内部制御信号の発生タイミングを可変制御するための他のタイミング制御手段をSRAMに設けたこと、より具体的にはイコライジング信号EQ2の解除からイネーブル信号EN2の立ち上げまでのインターバル時間t2を調整する機能を設けた点にある。このインターバル時間t2が短いと、例えば差動増幅器411または412の駆動能力が低い場合に、イネーブル信号EN2の立ち上がり時にセンス線SENおよびSENB間に十分な電位差が発生せず、リードアクセスが失敗に終わる可能性が高まる。そこで、本実施形態では、インターバル時間t2を例えば段階的に短くしつつ、各インターバル時間t2の条件において、SRAMセルアレイ100の各メモリセルに対するリードアクセスが正常に行われるか否かを調べる測定を行う。このような測定を行うことにより、インターバル時間t2が長い状態では見つけることができないリードアクセス不良を見つけることができる。   The third feature of the present embodiment is that the SRAM is provided with other timing control means for variably controlling the generation timing of the internal control signal for read access, more specifically, from the cancellation of the equalizing signal EQ2. This is in that a function for adjusting the interval time t2 until the rise of the enable signal EN2 is provided. When the interval time t2 is short, for example, when the driving capability of the differential amplifier 411 or 412 is low, a sufficient potential difference does not occur between the sense lines SEN and SENB at the rise of the enable signal EN2, and the read access ends in failure. The possibility increases. Therefore, in the present embodiment, measurement is performed to determine whether or not read access to each memory cell of the SRAM cell array 100 is normally performed under the condition of each interval time t2 while shortening the interval time t2 stepwise, for example. . By performing such measurement, it is possible to find a read access failure that cannot be found when the interval time t2 is long.

次に、これらの第1〜第3の特徴を実現するための回路構成例を説明する。本実施形態では、ライトアクセスやリードアクセスのための内部制御信号を発生するための制御回路(上記第1実施形態における制御回路900に相当するもの)として、図9に示す制御回路900aを設ける。この例において、制御回路900aは、同期SRAMの制御回路であり、同期タイミングを指示するためのクロックCLKが与えられる。また、この制御回路900aには、複数ビットからなるモード指定信号MODEと、遅延時間信号T1およびT2が与えられる。本実施形態では、モード指定信号MODEの各ビットの設定により次のモードのいずれかが指定される。   Next, a circuit configuration example for realizing the first to third features will be described. In the present embodiment, a control circuit 900a shown in FIG. 9 is provided as a control circuit (corresponding to the control circuit 900 in the first embodiment) for generating an internal control signal for write access and read access. In this example, the control circuit 900a is a control circuit for a synchronous SRAM, and is supplied with a clock CLK for instructing the synchronization timing. The control circuit 900a is supplied with a mode designation signal MODE composed of a plurality of bits and delay time signals T1 and T2. In the present embodiment, one of the following modes is designated by setting each bit of the mode designation signal MODE.

(1)ノーマルモード
このノーマルモードは、SRAMの通常の動作モードである。このノーマルモードでは、負荷調整信号T1B、T2B、T3Bは全て非アクティブレベル(この例ではHレベル)とされる。また、図8に示すインターバル時間t1およびt2は、安定して正常なリードアクセスを可能にする標準的な長さに固定される。
(1) Normal mode This normal mode is a normal operation mode of the SRAM. In this normal mode, the load adjustment signals T1B, T2B, T3B are all set to an inactive level (H level in this example). The interval times t1 and t2 shown in FIG. 8 are fixed to a standard length that enables stable and normal read access.

(2)負荷可変モード
この負荷可変モードは、負荷調整信号T1B、T2B、T3Bの少なくとも1つがアクティブレベル(この例ではLレベル)とされる。さらに詳述すると、負荷可変モードは、負荷調整信号T1Bのみがアクティブレベルとされる第1のモードと、負荷調整信号T1BおよびT2Bがアクティブレベルとされる第2のモードと、負荷調整信号T1B、T2B、T3Bの全てがアクティブレベルとされる第3のモードとに分かれている。動作モードを第1〜第3のモードのいずれにするかは、モード信号MODEの各ビットの値により定まる。
(2) Variable load mode In this variable load mode, at least one of the load adjustment signals T1B, T2B, T3B is set to an active level (in this example, L level). More specifically, the load variable mode includes a first mode in which only the load adjustment signal T1B is at an active level, a second mode in which the load adjustment signals T1B and T2B are at an active level, a load adjustment signal T1B, All of T2B and T3B are divided into the third mode in which the active level is set. Whether the operation mode is the first to third modes is determined by the value of each bit of the mode signal MODE.

なお、図7(b)に示す負荷回路413(414)において、負荷調整信号T1B、T2B、T3Bの与えられる各トランジスタのサイズが異なる場合(すなわち、負荷としての重みが異なる場合)には、モード信号MODEの各ビットの設定により、負荷調整信号T1B、T2B、T3Bの信号値を下記のように変化させてもよい。下記の例において、負荷調整信号T1B、T2B、T3Bの与えられる各トランジスタの負荷としての重みは各々1、2、4となっている。
<負荷可変モードを構成する各モード>
T1B T2B T3B 総合的な負荷の重み
L H H 1
H L H 2
L L H 3
H H L 4
L H L 5
H L L 6
L L L 7
In the load circuit 413 (414) shown in FIG. 7B, when the size of each transistor to which the load adjustment signals T1B, T2B, and T3B are applied is different (that is, when the weight as the load is different), the mode is changed. Depending on the setting of each bit of the signal MODE, the signal values of the load adjustment signals T1B, T2B, and T3B may be changed as follows. In the following example, the weights of the respective transistors to which the load adjustment signals T1B, T2B, and T3B are applied are 1, 2, and 4, respectively.
<Each mode composing load variable mode>
T1B T2B T3B Total load weight
L H H 1
H L H 2
L L H 3
H H L 4
L H L 5
H L L 6
L L L 7

(3)内部タイミング可変モード
この内部タイミング可変モードは、図8に示すインターバル時間t1およびt2を変化させるモードである。さらに詳述すると、モード指定信号MODEにより内部タイミング可変モードが指定された状態において、制御回路900aは、インターバル時間t1を遅延時間信号T1により指定される長さとし、インターバル時間t2を遅延時間信号T2により指定される長さとする。
(3) Internal Timing Variable Mode This internal timing variable mode is a mode for changing the interval times t1 and t2 shown in FIG. More specifically, in the state where the internal timing variable mode is designated by the mode designation signal MODE, the control circuit 900a sets the interval time t1 to the length designated by the delay time signal T1, and sets the interval time t2 by the delay time signal T2. The specified length.

(4)外部タイミング入力モード
この外部タイミング入力モードは、外部から与えられる各信号をイネーブル信号EN1およびEN2として各々出力するモードである。さらに詳述すると、モード指定信号MODEにより外部タイミング入力モードが指定された状態において、制御回路900aは、遅延時間信号T1の特定ビットの信号をイネーブル信号EN1として出力し、遅延時間信号T2の特定ビットの信号をイネーブル信号EN2として出力する。従って、この外部タイミング入力モードでは、外部から与える遅延時間信号T1の特定ビットの信号の立ち上がりエッジのタイミングを調整することにより図8に示すインターバル時間t1を任意に調整することができる。また、外部から与える遅延時間信号T2の特定ビットの信号の立ち上がりエッジのタイミングを調整することにより図8に示すインターバル時間t2を任意に調整することができる。
(4) External Timing Input Mode This external timing input mode is a mode in which each externally applied signal is output as enable signals EN1 and EN2. More specifically, in a state where the external timing input mode is designated by the mode designation signal MODE, the control circuit 900a outputs a specific bit signal of the delay time signal T1 as the enable signal EN1, and a specific bit of the delay time signal T2. Is output as an enable signal EN2. Therefore, in this external timing input mode, the interval time t1 shown in FIG. 8 can be arbitrarily adjusted by adjusting the timing of the rising edge of the signal of the specific bit of the delay time signal T1 given from the outside. Further, the interval time t2 shown in FIG. 8 can be arbitrarily adjusted by adjusting the timing of the rising edge of the signal of the specific bit of the delay time signal T2 given from the outside.

図10は、制御回路900aにおいて、内部タイミング可変モードおよび外部タイミング入力モードを実現するための回路の構成例を示すものである。この例において、遅延部901は、クロックCLKを所定時間だけ遅延させて図8に示すプリチャージ信号Preとして出力する回路である。また、遅延部902は、プリチャージ信号Preを所定時間だけ遅延させて図8に示すイコライジング信号EQ1として出力する回路である。また、遅延部903は、遅延時間可変の回路であり、モード指定信号MODEにより内部タイミング可変モードが指定された状態では、イコライジング信号EQ1を遅延時間信号T1により指定されたインターバル時間t1だけ遅延させ、図8に示すイネーブル信号EN1として出力する。また、遅延部903は、モード指定信号MODEにより外部タイミング入力モードが指定された状態では、遅延時間信号T1の特定ビットの信号をイネーブル信号EN1として出力する。遅延部904は、イネーブル信号EN1を所定時間だけ遅延させて図8に示すイコライジング信号EQ2として出力する回路である。また、遅延部905は、遅延時間可変の回路であり、モード指定信号MODEにより内部タイミング可変モードが指定された状態では、イコライジング信号EQ2を遅延時間信号T2により指定されたインターバル時間t2だけ遅延させ、図8に示すイネーブル信号EN2として出力する。また、遅延部905は、モード指定信号MODEにより外部タイミング入力モードが指定された状態では、遅延時間信号T2の特定ビットの信号をイネーブル信号EN2として出力する。   FIG. 10 shows a configuration example of a circuit for realizing the internal timing variable mode and the external timing input mode in the control circuit 900a. In this example, the delay unit 901 is a circuit that delays the clock CLK by a predetermined time and outputs it as the precharge signal Pre shown in FIG. The delay unit 902 is a circuit that delays the precharge signal Pre by a predetermined time and outputs it as the equalizing signal EQ1 shown in FIG. The delay unit 903 is a variable delay time circuit. When the internal timing variable mode is designated by the mode designation signal MODE, the delay unit 903 delays the equalizing signal EQ1 by the interval time t1 designated by the delay time signal T1, It outputs as the enable signal EN1 shown in FIG. The delay unit 903 outputs a signal of a specific bit of the delay time signal T1 as the enable signal EN1 when the external timing input mode is specified by the mode specifying signal MODE. The delay unit 904 is a circuit that delays the enable signal EN1 by a predetermined time and outputs it as the equalizing signal EQ2 shown in FIG. The delay unit 905 is a variable delay time circuit. When the internal timing variable mode is specified by the mode specifying signal MODE, the delay unit 905 delays the equalizing signal EQ2 by the interval time t2 specified by the delay time signal T2, It outputs as the enable signal EN2 shown in FIG. The delay unit 905 outputs a signal of a specific bit of the delay time signal T2 as the enable signal EN2 in a state where the external timing input mode is specified by the mode specifying signal MODE.

遅延部903および905としては、例えば複数のインバータを有し、遅延回路として機能させるインバータの段数を遅延時間信号T1またはT2に応じて切り換える構成のものが考えられる。   As the delay units 903 and 905, for example, a configuration having a plurality of inverters and switching the number of inverters to function as a delay circuit according to the delay time signal T1 or T2 is conceivable.

<第3実施形態>
本実施形態は、前掲図1および図2のSRAMの構成において、行選択電圧WLを発生するロウデコーダ200の出力段回路(図2におけるインバータ202)に対する電源電圧の給電系統を他の回路のための電源電圧の給電系統と分離したものである。さらに詳述すると、本実施形態では、ロウデコーダ200の出力段回路に対する電源端子VDD(C)およびVSS(C)を他の回路のための電源端子VDDおよびVSSとは別にし、電源端子VDD(C)およびVSS(C)に与える電源電圧を可変にすることにより、行選択電圧を任意に調整することができるようにしたものである。ここで、出力段回路(図2におけるインバータ202)は、レベルシフタとすることが好ましい。
<Third Embodiment>
In the present embodiment, the power supply system for the power supply voltage to the output stage circuit (inverter 202 in FIG. 2) of the row decoder 200 that generates the row selection voltage WL in the SRAM configuration of FIGS. Is separated from the power supply system of the power supply voltage. More specifically, in this embodiment, the power supply terminals VDD (C) and VSS (C) for the output stage circuit of the row decoder 200 are separated from the power supply terminals VDD and VSS for other circuits, and the power supply terminal VDD ( The row selection voltage can be arbitrarily adjusted by making the power supply voltage applied to C) and VSS (C) variable. Here, the output stage circuit (inverter 202 in FIG. 2) is preferably a level shifter.

本実施形態では、例えば電源端子VDD(C)の電源電圧、すなわち、行選択電圧のHレベル(=VDD(C))を段階的に変化させつつ、各メモリセルに対するライトアクセスおよびリードアクセスを行う。ここで、SRAMセルアレイ100を構成する各メモリセルの中にトランジスタTa1またはTa2(図3参照)の閾値電圧が高く、あるいは相互コンダクタンスgmが小さくて、駆動能力の不足したものがある場合、行選択電圧のHレベルの電圧値を下げてゆくと、そのようなメモリセルに対するライトアクセスやリードアクセスが失敗する可能性が高くなる。そこで、そのようなライトアクセスやリードアクセスが失敗に終わったメモリセルとそうでないメモリセルを特定し、両メモリセルのトランジスタの特性を測定して比較するのである。本実施形態においても上記第1実施形態および第2実施形態と同様な効果が得られる。   In the present embodiment, for example, the write access and the read access to each memory cell are performed while changing the power supply voltage of the power supply terminal VDD (C), that is, the H level (= VDD (C)) of the row selection voltage stepwise. . Here, if each memory cell constituting the SRAM cell array 100 has a threshold voltage of the transistor Ta1 or Ta2 (see FIG. 3) is high or a mutual conductance gm is small and the driving capability is insufficient, the row selection is performed. When the voltage value of the H level is lowered, the possibility that the write access and read access to such a memory cell will fail increases. Therefore, a memory cell in which such write access or read access has failed and a memory cell that is not so are identified, and the characteristics of the transistors of both memory cells are measured and compared. Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment and the second embodiment can be obtained.

なお、このように行選択電圧を出力する回路に対して供給する電圧をSRAM外部から供給する代わりに、チップ内に電源電圧を降圧する降圧回路または電源電圧を昇圧する昇圧回路を設け、これらにより降圧または昇圧された電源電圧を行選択電圧を出力する回路に供給してもよい。   Instead of supplying the voltage supplied to the circuit for outputting the row selection voltage from the outside of the SRAM in this way, a step-down circuit for stepping down the power supply voltage or a step-up circuit for stepping up the power supply voltage is provided in the chip. The step-down or boosted power supply voltage may be supplied to a circuit that outputs a row selection voltage.

<第4実施形態>
本実施形態は、前掲図7のSRAMの構成において、ビット線DLおよびDLBのプリチャージを行う回路の電源電圧の給電系統を他の回路のための電源電圧の給電系統と分離したものである。さらに詳述すると、本実施形態では、プリチャージ電圧を発生する回路に対する電源端子VDD(C)をそれ以外の他の回路のための電源端子VDDとは別にし、電源端子VDD(C)に与える電源電圧を可変にすることにより、プリチャージ電圧を任意に調整することができるようにしたものである。
<Fourth embodiment>
In this embodiment, the power supply voltage supply system of the circuit for precharging the bit lines DL and DLB is separated from the power supply voltage supply system for other circuits in the SRAM configuration of FIG. More specifically, in this embodiment, the power supply terminal VDD (C) for the circuit that generates the precharge voltage is supplied to the power supply terminal VDD (C) separately from the power supply terminals VDD for other circuits. By making the power supply voltage variable, the precharge voltage can be arbitrarily adjusted.

本実施形態では、例えばプリチャージ電圧を段階的に変化させつつ、各メモリセルに対するリードアクセスを行う。ここで、SRAMセルアレイ100を構成する各メモリセルの中にトランジスタN1またはN2(図3参照)の駆動能力の不足したものがある場合、プリチャージ電圧の電圧値を下げてゆくと、そのようなメモリセルに対するリードアクセス時に、プリチャージおよびビット線対のイコライジングの解除後にビット線DLおよびDLB間に十分な電位差が発生せず、リードアクセスが失敗する可能性が高くなる。そこで、そのようなリードアクセスが失敗に終わったメモリセルとそうでないメモリセルを特定し、両メモリセルのトランジスタの特性を測定して比較するのである。本実施形態においても上記第1〜第3実施形態と同様な効果が得られる。   In this embodiment, for example, read access to each memory cell is performed while changing the precharge voltage stepwise. Here, in the case where each of the memory cells constituting the SRAM cell array 100 has insufficient driving capability of the transistor N1 or N2 (see FIG. 3), if the voltage value of the precharge voltage is lowered, At the time of read access to the memory cell, a sufficient potential difference does not occur between the bit lines DL and DLB after the precharge and the equalization of the bit line pair are canceled, and there is a high possibility that the read access will fail. Therefore, the memory cell in which such read access has failed and the memory cell that is not so are identified, and the characteristics of the transistors of both memory cells are measured and compared. Also in this embodiment, the same effect as the first to third embodiments can be obtained.

なお、このようにプリチャージ電圧を出力する回路に対して供給する電圧をSRAM外部から供給する代わりに、チップ内に電源電圧を降圧する降圧回路または電源電圧を昇圧する昇圧回路を設け、これらにより降圧または昇圧された電源電圧をプリチャージ電圧を出力する回路に供給してもよい。   Instead of supplying the voltage supplied to the circuit for outputting the precharge voltage from the outside of the SRAM in this way, a step-down circuit for stepping down the power supply voltage or a step-up circuit for stepping up the power supply voltage is provided in the chip. The step-down or boosted power supply voltage may be supplied to a circuit that outputs a precharge voltage.

<この発明の第2の適用対象例>
図11は、この発明の第2の適用対象例であるマスクROMの構成例を例示する回路図である。この図11に示すマスクROMは、16ビット幅のマスクROMであり、16ビットの読み出しデータDout0〜Dout15を出力するためのセンスアンプ400’−0〜400’−15を備えている。また、このマスクROMは、第0ビット〜第15ビットの各データを各々記憶した16個のデータ記憶エリア100’−0〜100’−15を各々備えている。ここで、第0ビットの記憶エリアは、m+1行、n+1列のメモリセルM’ij−0(i=0〜m、j=0〜n)により構成されている。そして、メモリセル行列M’ij−0(i=0〜m、j=0〜n)では、列毎に、当該列に属するm+1個のメモリセルM’ij−0(i=0〜m)の並び方向に沿って1本のビット線BITj−0が配線されており、行毎に、当該行に属するn+1個のメモリセルM’ij−0(j=0〜n)の並び方向に沿ってワード線が配線されている。そして、各メモリセルM’ij−0は、1個のNチャネルトランジスタにより構成されており、第i行第j列のメモリセルM’ij−0であるNチャネルトランジスタは、そのソースが低電位側電源VSSに接続され、そのゲートが第i行のワード線に接続されている。また、第i行第j列のメモリセルM’ij−0であるNチャネルトランジスタのドレインは、そのメモリセルの記憶内容が“0”であるか“1”であるかにより状態が異なり、ビット線BITj−0に接続されるか、あるいは開放状態となっている。以上、第0ビットに対応したデータ記憶エリア100’−0について説明したが、第1〜第15ビットに対応したデータ記憶エリア100’−1〜100’−15についても同様である。
<Second application target example of the present invention>
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a mask ROM which is a second application target example of the invention. The mask ROM shown in FIG. 11 is a 16-bit width mask ROM and includes sense amplifiers 400′-0 to 400′-15 for outputting 16-bit read data Dout0 to Dout15. The mask ROM also includes 16 data storage areas 100′-0 to 100′-15 that store data of the 0th to 15th bits, respectively. Here, the storage area of the 0th bit is configured by memory cells M′ij-0 (i = 0 to m, j = 0 to n) in m + 1 rows and n + 1 columns. In the memory cell matrix M′ij-0 (i = 0 to m, j = 0 to n), for each column, m + 1 memory cells M′ij-0 (i = 0 to m) belonging to the column. One bit line BITj-0 is wired along the arrangement direction of n + 1, and for each row, along the arrangement direction of n + 1 memory cells M′ij-0 (j = 0 to n) belonging to the row. The word lines are wired. Each memory cell M′ij-0 is composed of one N-channel transistor, and the source of the N-channel transistor which is the memory cell M′ij-0 in the i-th row and j-th column is a low potential. The gate is connected to the i-th row word line. The state of the drain of the N-channel transistor that is the memory cell M′ij-0 in the i-th row and j-th column differs depending on whether the memory content of the memory cell is “0” or “1”. It is connected to the line BITj-0 or is open. The data storage area 100′-0 corresponding to the 0th bit has been described above, but the same applies to the data storage areas 100′-1 to 100′-15 corresponding to the 1st to 15th bits.

上述したSRAMの例と同様、m+1個の行選択回路200−i(i=0〜m)は行アドレスをデコードするロウデコーダを構成しており、n+1個の列選択回路300−j(j=0〜n)は列アドレスをデコードするカラムデコーダを構成している。そして、行選択回路200−i(i=0〜m)の各々は、メモリセル行列M’mn−0〜M’mn−15の各行のワード線に接続されている。これらの行選択回路200−i(i=0〜m)の働きにより、各行に対する行選択電圧WLi(i=0〜m)のうち行アドレスが示す行番号i’に対応した行選択電圧WLi’のみがHレベルとされ、他の行選択電圧WL−i(i≠i’)はLレベルとされる。これがロウデコーダによって行われる行選択の動作である。   Similar to the SRAM example described above, m + 1 row selection circuits 200-i (i = 0 to m) constitute a row decoder for decoding row addresses, and n + 1 column selection circuits 300-j (j = 0 to n) constitute a column decoder for decoding the column address. Each of the row selection circuits 200-i (i = 0 to m) is connected to the word line of each row of the memory cell matrix M'mn-0 to M'mn-15. By the action of these row selection circuits 200-i (i = 0 to m), the row selection voltage WLi ′ corresponding to the row number i ′ indicated by the row address among the row selection voltages WLi (i = 0 to m) for each row. Only the row selection voltage WL-i (i ≠ i ′) is set to the L level. This is the row selection operation performed by the row decoder.

カラムゲート700’は、第0ビットのデータを記憶するメモリセル行列M’ij−0(i=0〜m、j=0〜n)に対応したスイッチ群として、n+1対のスイッチCGj−0(j=0〜n)を有している。このn+1個のスイッチCGj−0(j=0〜n)は、Nチャネルトランジスタにより各々構成されている。ここで、スイッチCGj−0(j=0〜n)の各一端は、メモリセル行列M’ij−0(i=0〜m、j=0〜n)の各列jに対応したビット線BITj−0(j=0〜n)に各々接続されており、各他端は第0ビットに対応したグローバルビット線DL0に各々共通接続されている。また、カラムゲート700’は、第1〜第15ビットのデータを記憶する各メモリセル行列M’ij−1(i=0〜m、j=0〜n)〜M’ij−15(i=0〜m、j=0〜n)に対応した各スイッチ群を有している。それらのスイッチ群の構成もメモリセル行列M’ij−0(i=0〜m、j=0〜n)に対応したスイッチ群と同様である。   The column gate 700 ′ is an n + 1 pair of switches CGj-0 (a switch group corresponding to a memory cell matrix M′ij-0 (i = 0 to m, j = 0 to n) storing 0th bit data. j = 0 to n). The n + 1 switches CGj-0 (j = 0 to n) are each composed of an N-channel transistor. Here, each end of the switch CGj-0 (j = 0 to n) is connected to the bit line BITj corresponding to each column j of the memory cell matrix M′ij-0 (i = 0 to m, j = 0 to n). The other ends are commonly connected to the global bit line DL0 corresponding to the 0th bit, respectively. The column gate 700 ′ includes memory cell matrices M′ij−1 (i = 0 to m, j = 0 to n) to M′ij-15 (i = 0 to m, j = 0 to n). The configuration of these switch groups is the same as that of the switch group corresponding to the memory cell matrix M′ij-0 (i = 0 to m, j = 0 to n).

列選択回路300−j(j=0〜n)は、メモリセル行列M’ij−0(i=0〜m、j=0〜n)〜M’ij−15(i=0〜m、j=0〜n)の各列jに各々対応付けられており、スイッチ(トランジスタ)CGj−0(j=0〜n)〜CGj−15(j=0〜n)の各ゲートに列選択電圧COLj(j=0〜n)を各々供給する。   The column selection circuit 300-j (j = 0 to n) includes memory cell matrices M′ij-0 (i = 0 to m, j = 0 to n) to M′ij-15 (i = 0 to m, j). = 0 to n), and the column selection voltage COLj is connected to each gate of switches (transistors) CGj-0 (j = 0 to n) to CGj-15 (j = 0 to n). (J = 0 to n) are supplied.

センスアンプ400’−0〜400’−15は、グローバルビット線DL0〜DL15の各々を介してアクセス対象である各メモリセルに流れ込む電流の大きさを判定することによりデータ記憶エリア100’−0〜100’−15からの各読み出しデータを判定し、判定結果を読み出しデータDout0〜Dout15として各々出力する。   The sense amplifiers 400′-0 to 400′-15 determine the magnitude of current flowing into each memory cell to be accessed through each of the global bit lines DL0 to DL15, thereby determining the data storage areas 100′-0 to 100′-0. Each read data from 100′-15 is determined, and the determination result is output as read data Dout0 to Dout15.

一般にマスクROMでは、最小寸法のトランジスタがメモリセルとして使用され、このメモリセルを許容限度の間隔で敷き詰めてデータ記憶エリア100’−0〜100’−15を構成する。このため、マスクROMは、大規模化が可能であり、膨大な個数のメモリセルをマスクROMに搭載可能である。従って、この発明によるプロセス評価用半導体集積回路として最適である。
以下説明する第5実施形態は、この発明をマスクROMに適用したプロセス評価用半導体集積回路の実施形態である。
In general, in a mask ROM, a transistor having a minimum size is used as a memory cell, and the data storage areas 100′-0 to 100′-15 are configured by spreading the memory cells at an allowable limit. Therefore, the mask ROM can be scaled up, and a huge number of memory cells can be mounted on the mask ROM. Therefore, the semiconductor integrated circuit for process evaluation according to the present invention is optimal.
The fifth embodiment described below is an embodiment of a semiconductor integrated circuit for process evaluation in which the present invention is applied to a mask ROM.

<第5実施形態>
前掲図11のマスクROMにおいてセンスアンプ400’−0〜400’−15の読み出し動作が正常に行われるためには、ビット線に接続されたメモリセルのトランジスタの特性が正常でなければならない。しかし、このメモリセルを構成するトランジスタの特性には製造ばらつきの影響が現れる。図12はその例を示すものである。この図12において、メモリセルであるトランジスタに対するゲート電圧VCGを示し、縦軸は一定のドレイン−ソース間電圧を与えた場合における同トランジスタのドレイン電流Idを示している。ここで、特性3は標準的なトランジスタの特性を示し、特性1および5は閾値電圧Vthが異常を起こした場合の特性を示し、特性2および4は相互コンダクタンスgmが異常を起こした場合の特性を示している。
<Fifth Embodiment>
In order for the read operation of the sense amplifiers 400′-0 to 400′-15 to be performed normally in the mask ROM of FIG. 11, the characteristics of the transistors of the memory cells connected to the bit lines must be normal. However, the influence of manufacturing variations appears on the characteristics of the transistors constituting the memory cell. FIG. 12 shows an example. In FIG. 12, the gate voltage VCG for a transistor which is a memory cell is shown, and the vertical axis shows the drain current Id of the transistor when a constant drain-source voltage is applied. Here, the characteristic 3 shows the characteristics of a standard transistor, the characteristics 1 and 5 show the characteristics when the threshold voltage Vth is abnormal, and the characteristics 2 and 4 are characteristics when the mutual conductance gm is abnormal. Is shown.

ここで、トランジスタの特性がこれらの特性1〜5のいずれの類型に当てはまるかを判断するためには、例えばトランジスタに対するゲート電圧を図12に示すVa、Vb、Vcと変化させ、各々の条件において、トランジスタに流れる電流Idを3種類の基準電流Id1、Id2、Id3と比較し、Idが0〜Id1の範囲、Id1〜Id2の範囲、Id2〜Id3の範囲、Id3を越える範囲のいずれに属するかをセンスアンプを用いて判定すればよい。   Here, in order to determine which of the characteristics 1 to 5 the characteristics of the transistor apply, for example, the gate voltage for the transistor is changed to Va, Vb, and Vc shown in FIG. The current Id flowing through the transistor is compared with three types of reference currents Id1, Id2, and Id3, and Id belongs to a range of 0 to Id1, a range of Id1 to Id2, a range of Id2 to Id3, or a range exceeding Id3 May be determined using a sense amplifier.

この判定の方法を具体例を挙げて説明する。トランジスタの特性が例えば特性3であったとする。この場合、センスアンプがアクセス対象のメモリセルであるトランジスタに流れるドレイン電流を各基準電流Id1〜Id3と比較判定する機能を備えているものとすると、ゲート電圧がVaであるときにはドレイン電流がId1よりも小さい旨の判定結果をセンスアンプが出力し、ゲート電圧がVbであるときにはドレイン電流がId1〜Id2の間にある旨の判定結果をセンスアンプが出力し、ゲート電圧がVcであるときにはドレイン電流がId3を越えている旨の判定結果をセンスアンプが出力する。このようにしてセンスアンプから出力される各判定結果に基づき、トランジスタの特性は特性3に該当すると判断することができるのである。   This determination method will be described with a specific example. It is assumed that the characteristic of the transistor is, for example, characteristic 3. In this case, assuming that the sense amplifier has a function of comparing and determining the drain current flowing through the transistor that is the memory cell to be accessed with each of the reference currents Id1 to Id3, when the gate voltage is Va, the drain current is greater than Id1. The sense amplifier outputs a determination result indicating that the drain current is between Id1 and Id2 when the gate voltage is Vb, and the sense amplifier outputs a determination result that the drain current is between Id1 and Id2 when the gate voltage is Vc. The sense amplifier outputs a determination result indicating that is over Id3. Thus, based on each determination result output from the sense amplifier, it can be determined that the characteristic of the transistor corresponds to characteristic 3.

本実施形態は、センスアンプ400’−0〜400’−15にビット線を介してメモリセルに流れる電流と上記の複数種類の基準電流との比較判定を行わせるための第1の改良と、行選択回路200−i(i=0〜m)が出力する行選択電圧(すなわち、メモリセルのトランジスタに対するゲート電圧)を可変にするための第2の改良とを加えることにより、マスクROMを構成する膨大な数の各メモリセルについて、トランジスタの出力電流特性(ゲート電圧−ドレイン電流特性)が上記特性1〜5のいずれの類型に属するかの判定を可能にするものである。   In the present embodiment, a first improvement for causing the sense amplifiers 400′-0 to 400′-15 to perform a comparison determination between the current flowing in the memory cell via the bit line and the above-described plurality of types of reference currents; The mask ROM is configured by adding the second improvement for making the row selection voltage (that is, the gate voltage for the memory cell transistor) output from the row selection circuit 200-i (i = 0 to m) variable. Thus, it is possible to determine whether the output current characteristic (gate voltage-drain current characteristic) of a transistor belongs to any one of the above characteristics 1 to 5 for a huge number of memory cells.

まず、前者の第1の改良について説明する。図13は第1の改良の対象となるセンスアンプ(図11におけるセンスアンプ400’−0〜400’−15に相当)の一般的な構成例を示すものである。図13に示すように、センスアンプは、差動増幅器499を有している。   First, the first improvement will be described. FIG. 13 shows an example of a general configuration of a sense amplifier (corresponding to the sense amplifiers 400'-0 to 400'-15 in FIG. 11) to be first improved. As illustrated in FIG. 13, the sense amplifier includes a differential amplifier 499.

図13において、差動増幅器499の左側には、リードアクセス時にアクセス対象であるメモリセルM’ijに対する電流経路を形成する回路が図示されている。すなわち、高電位側電源VDDおよび低電位側電源VSS間に直列に介挿された負荷回路471、Nチャネルトランジスタ472、カラムゲート用のスイッチCGjおよびメモリセルM’ijからなる回路である。ここで、負荷回路471は、Pチャネルトランジスタからなるカレントミラー回路であり、メモリセルM’ijに流れるドレイン電流に依存した比較用電圧SAINを発生する。Nチャネルトランジスタ472は、所定のバイアス電圧BIAS1がゲートに与えられ、常時ONとなっている。   In FIG. 13, on the left side of the differential amplifier 499, a circuit that forms a current path for the memory cell M′ij to be accessed at the time of read access is illustrated. In other words, this circuit is composed of a load circuit 471, an N-channel transistor 472, a column gate switch CGj, and a memory cell M'ij that are inserted in series between the high-potential-side power supply VDD and the low-potential-side power supply VSS. Here, the load circuit 471 is a current mirror circuit composed of a P-channel transistor, and generates a comparison voltage SAIN depending on the drain current flowing in the memory cell M′ij. The N-channel transistor 472 has a predetermined bias voltage BIAS1 applied to its gate and is always ON.

差動増幅器499の右側には基準電圧SAREFを発生する回路が図示されている。すなわち、高電位側電源VDDおよび低電位側電源VSS間に直列に介挿された負荷回路481、Nチャネルトランジスタ482、483およびREF回路484からなる回路である。ここで、Nチャネルトランジスタ482は、Nチャネルトランジスタ472と同じサイズのトランジスタであり、Nチャネルトランジスタ472と同様なゲート電圧BIAS1が与えられる。Nチャネルトランジスタ483は、カラムゲート用のスイッチCGjと同じサイズのNチャネルトランジスタであり、スイッチCGjに与えられる列選択電圧COLと同じレベルのゲート電圧COLREFが与えられる。REF回路484は、基準電流を発生する回路であり、メモリセルM’ijと同じサイズのNチャネルトランジスタにより構成されている。このREF回路484を構成するNチャネルトランジスタには、メモリセルM’ijのアクセス時にメモリセルM’ijに流れるドレイン電流とは異なる電流(例えば標準的なメモリセルM’ijに流れる電流の1/2の電流)が流れるように、行選択電圧WLと異なるレベルのゲート電圧WLREFが与えられる。負荷回路481は、Pチャネルトランジスタからなるカレントミラー回路であり、REF回路484に流れるドレイン電流(すなわち、基準電流)に依存した基準電圧SAREFを発生する。   On the right side of the differential amplifier 499, a circuit for generating the reference voltage SAREF is shown. In other words, this circuit is composed of a load circuit 481, N-channel transistors 482 and 483, and a REF circuit 484 inserted in series between the high-potential power supply VDD and the low-potential power supply VSS. Here, the N-channel transistor 482 is a transistor having the same size as the N-channel transistor 472, and is supplied with the same gate voltage BIAS1 as that of the N-channel transistor 472. The N-channel transistor 483 is an N-channel transistor having the same size as the column gate switch CGj, and is supplied with the gate voltage COLREF at the same level as the column selection voltage COL applied to the switch CGj. The REF circuit 484 is a circuit that generates a reference current, and includes an N-channel transistor having the same size as the memory cell M′ij. The N-channel transistor constituting the REF circuit 484 has a current different from the drain current flowing through the memory cell M′ij when the memory cell M′ij is accessed (for example, 1 / of the current flowing through the standard memory cell M′ij). 2), a gate voltage WLREF at a level different from the row selection voltage WL is applied. The load circuit 481 is a current mirror circuit composed of a P-channel transistor, and generates a reference voltage SAREF depending on a drain current (that is, a reference current) flowing through the REF circuit 484.

差動増幅器499は、負荷回路471が発生する比較用電圧SAINと負荷回路481が発生する基準電圧SAREFとの差動増幅を行う。そして、差動増幅器499は、比較用電圧SAINが基準電圧SAREFよりも低い場合(すなわち、負荷回路471からメモリセルM’ij側に流れ込む電流が負荷回路481からREF回路484側に流れ込む基準電流よりも大きい場合)、出力信号OUTBをHレベルとする。また、差動増幅器499は、比較用電圧SAINが基準電圧SAREFよりも高い場合(すなわち、負荷回路471からメモリセルM’ij側に流れ込む電流が負荷回路481からREF回路484側に流れ込む基準電流よりも小さい場合)、出力信号OUTBをLレベルとする。この出力信号OUTBに基づき、図11に示す読み出しデータDout0〜Dout15に相当する信号が生成される。なお、差動増幅器499は、差動トランジスタペアの負荷回路を構成するNチャネルトランジスタ499aおよび499bのソース同士の接続点と低電位側電源VSSとの間にNチャネルトランジスタ499cを有しており、このNチャネルトランジスタ499cのゲートには所定のバイアス電圧BIAS2が与えられる。このNチャネルトランジスタ499cは、差動増幅器499が最適なゲインで比較用電圧SAINと基準電圧SAREFとの差動増幅を行うように差動増幅器499の動作点を調整する役割を果たしている。   The differential amplifier 499 performs differential amplification between the comparison voltage SAIN generated by the load circuit 471 and the reference voltage SAREF generated by the load circuit 481. When the comparison voltage SAIN is lower than the reference voltage SAREF (ie, the current that flows from the load circuit 471 to the memory cell M′ij side is greater than the reference current that flows from the load circuit 481 to the REF circuit 484 side). Output signal OUTB is set to H level. Further, the differential amplifier 499 is configured such that when the comparison voltage SAIN is higher than the reference voltage SAREF (that is, the current flowing from the load circuit 471 to the memory cell M′ij side is greater than the reference current flowing from the load circuit 481 to the REF circuit 484 side). Is also small), the output signal OUTB is set to L level. Based on the output signal OUTB, signals corresponding to the read data Dout0 to Dout15 shown in FIG. 11 are generated. The differential amplifier 499 includes an N-channel transistor 499c between the connection point between the sources of the N-channel transistors 499a and 499b constituting the load circuit of the differential transistor pair and the low potential side power source VSS. A predetermined bias voltage BIAS2 is applied to the gate of N channel transistor 499c. The N-channel transistor 499c serves to adjust the operating point of the differential amplifier 499 so that the differential amplifier 499 performs differential amplification between the comparison voltage SAIN and the reference voltage SAREF with an optimum gain.

本実施形態では、上記第1の改良を行うため、図13における負荷回路471として、図14に示す負荷回路450をマスクROMに設ける。この負荷回路450において、Pチャネルトランジスタ451〜454のドレインおよびゲートは、図13におけるNチャネルトランジスタ472のドレインと共通接続されており、この共通接続点が比較用電圧SAINを発生するノードとなっている。また、Pチャネルトランジスタ451〜454の各ソースと高電位側電源VDDとの間にはPチャネルトランジスタ455〜458が各々介挿されている。ここで、Pチャネルトランジスタ455〜458の各ゲートには、プリチャージ信号Pre、電流選択信号Id1B、Id2B、Id3Bが各々与えられる。これらのプリチャージ信号Pre、電流選択信号Id1B、Id2B、Id3Bは、図示しない制御回路がリードアクセスのために発生する内部制御信号である。本実施形態において、この制御回路は、マスクROMの外部から与えられるモード指定信号に従って電流選択信号Id1B、Id2B、Id3Bを発生する。   In the present embodiment, in order to perform the first improvement, a load circuit 450 shown in FIG. 14 is provided in the mask ROM as the load circuit 471 in FIG. In this load circuit 450, the drains and gates of P-channel transistors 451 to 454 are commonly connected to the drain of N-channel transistor 472 in FIG. 13, and this common connection point serves as a node for generating comparison voltage SAIN. Yes. P channel transistors 455 to 458 are interposed between the sources of the P channel transistors 451 to 454 and the high potential side power supply VDD. Here, the precharge signal Pre and the current selection signals Id1B, Id2B, and Id3B are supplied to the gates of the P-channel transistors 455 to 458, respectively. These precharge signal Pre and current selection signals Id1B, Id2B, and Id3B are internal control signals generated for read access by a control circuit (not shown). In the present embodiment, this control circuit generates current selection signals Id1B, Id2B, and Id3B in accordance with a mode designation signal supplied from the outside of the mask ROM.

プリチャージ信号Preは、メモリセルM’ijに対するリードアクセスのために列選択電圧COLがHレベルとされた後、行選択電圧WLがHレベルとされる前に一定時間に亙ってLレベルとされる。このプリチャージ信号PreがLレベルとされる間、Pチャネルトランジスタ455および451がONとなり、グローバルビット線DLおよびビット線BITがプリチャージ電圧(電源電圧VDDの近傍の電圧)に充電される。このプリチャージが行われる間、電流選択信号Id1B、Id2B、Id3Bは制御回路によって全てHレベルとされる。   The precharge signal Pre is set to the L level for a predetermined time after the column selection voltage COL is set to H level for read access to the memory cell M′ij and before the row selection voltage WL is set to H level. Is done. While this precharge signal Pre is at the L level, P channel transistors 455 and 451 are turned on, and global bit line DL and bit line BIT are charged to a precharge voltage (a voltage in the vicinity of power supply voltage VDD). While this precharge is performed, the current selection signals Id1B, Id2B, and Id3B are all set to the H level by the control circuit.

プリチャージ信号PreがHレベルとされ、行選択電圧WLがHレベルとされると、電流選択信号Id1B、Id2B、Id3Bのうちの1個がLレベルとされる。電流選択信号Id1B、Id2B、Id3BのいずれをLレベルとするかは制御回路に与えられるモード指定信号の内容に基づいて決定される。電流選択信号Id1BがLレベルとされた場合、Pチャネルトランジスタ456がONとなるので、Pチャネルトランジスタ452がカレントミラーとして機能する。また、電流選択信号Id2BがLレベルとされた場合、Pチャネルトランジスタ453がカレントミラーとして機能し、電流選択信号Id3BがLレベルとされた場合、Pチャネルトランジスタ454がカレントミラーとして機能する。カレントミラーとして働くPチャネルトランジスタ452、453、454の各トランジスタサイズの比は、図12に示す各基準電流の比Id1:Id2:Id3となっている。   When precharge signal Pre is set to H level and row selection voltage WL is set to H level, one of current selection signals Id1B, Id2B, and Id3B is set to L level. Which of the current selection signals Id1B, Id2B, and Id3B is set to the L level is determined based on the content of the mode designation signal supplied to the control circuit. When the current selection signal Id1B is set to the L level, the P-channel transistor 456 is turned on, so that the P-channel transistor 452 functions as a current mirror. When the current selection signal Id2B is at L level, the P channel transistor 453 functions as a current mirror, and when the current selection signal Id3B is at L level, the P channel transistor 454 functions as a current mirror. The ratio of the transistor sizes of the P-channel transistors 452, 453, and 454 serving as current mirrors is the ratio of the reference currents Id1: Id2: Id3 shown in FIG.

ここで、簡単のため、例えばREF回路484の基準電流値が図12におけるId1であり、負荷回路450におけるPチャネルトランジスタ452のサイズが負荷回路481においてカレントミラーを構成しているPチャネルトランジスタのサイズと同じであるとする。   Here, for simplicity, for example, the reference current value of the REF circuit 484 is Id1 in FIG. 12, and the size of the P channel transistor 452 in the load circuit 450 is the size of the P channel transistor constituting the current mirror in the load circuit 481. Is the same.

まず、メモリセルM’ijからの読み出し時、電流選択信号Id1BがLレベルにされたとする。このとき、負荷回路450のPチャネルトランジスタ452からメモリセルM’ijに流れ込む電流が負荷回路481からREF回路484に流れ込む基準電流Id1よりも小さい場合には、比較用電圧SAINは基準電圧SAREFよりも高くなり、差動増幅器499の出力信号OUTBはLレベルとなる。これに対し、前者のメモリセルM’ijに流れ込む電流が後者の基準電流Id1よりも大きい場合には、比較用電圧SAINは基準電圧SAREFよりも低くなり、差動増幅器499の出力信号OUTBはHレベルとなる。   First, it is assumed that the current selection signal Id1B is set to the L level during reading from the memory cell M′ij. At this time, when the current flowing from the P channel transistor 452 of the load circuit 450 into the memory cell M′ij is smaller than the reference current Id1 flowing from the load circuit 481 into the REF circuit 484, the comparison voltage SAIN is higher than the reference voltage SAREF. The output signal OUTB of the differential amplifier 499 becomes L level. On the other hand, when the current flowing into the former memory cell M′ij is larger than the latter reference current Id1, the comparison voltage SAIN is lower than the reference voltage SAREF, and the output signal OUTB of the differential amplifier 499 is H Become a level.

次にメモリセルM’ijからの読み出し時、電流選択信号Id2BがLレベルにされたとする。この場合、負荷回路450では、Pチャネルトランジスタ452のId2/Id1倍のトランジスタサイズのPチャネルトランジスタ453がカレントミラーとして機能する。従って、負荷回路450からメモリセルM’ijに流れ込む電流が負荷回路481からREF回路484に流れ込む基準電流Id1のId2/Id1倍である基準電流Id2よりも小さい場合に、比較用電圧SAINは基準電圧SAREFよりも高くなり、差動増幅器499の出力信号OUTBはLレベルとなる。これに対し、前者の電流が後者の基準電流Id2よりも大きい場合には、比較用電圧SAINは基準電圧SAREFよりも低くなり、差動増幅器499の出力信号OUTBはHレベルとなる。   Next, it is assumed that the current selection signal Id2B is set to the L level at the time of reading from the memory cell M′ij. In this case, in the load circuit 450, a P-channel transistor 453 having a transistor size Id2 / Id1 times that of the P-channel transistor 452 functions as a current mirror. Therefore, when the current flowing from the load circuit 450 to the memory cell M′ij is smaller than the reference current Id2 that is Id2 / Id1 times the reference current Id1 flowing from the load circuit 481 to the REF circuit 484, the comparison voltage SAIN is the reference voltage. It becomes higher than SAREF, and the output signal OUTB of the differential amplifier 499 becomes L level. On the other hand, when the former current is larger than the latter reference current Id2, the comparison voltage SAIN is lower than the reference voltage SAREF, and the output signal OUTB of the differential amplifier 499 becomes H level.

次にメモリセルM’ijからの読み出し時、電流選択信号Id3BがLレベルにされたとする。この場合、負荷回路450では、Pチャネルトランジスタ452のId3/Id1倍のトランジスタサイズのPチャネルトランジスタ454がカレントミラーとして機能する。従って、負荷回路450からメモリセルM’ijに流れ込む電流が基準電流Id3よりも小さい場合に、差動増幅器499の出力信号OUTBはLレベルとなり、前者の電流が後者の基準電流Id3よりも大きいと、差動増幅器499の出力信号OUTBはHレベルとなる。   Next, it is assumed that the current selection signal Id3B is set to the L level at the time of reading from the memory cell M′ij. In this case, in the load circuit 450, the P-channel transistor 454 having a transistor size Id3 / Id1 times that of the P-channel transistor 452 functions as a current mirror. Therefore, when the current flowing from the load circuit 450 into the memory cell M′ij is smaller than the reference current Id3, the output signal OUTB of the differential amplifier 499 becomes L level, and the former current is larger than the latter reference current Id3. The output signal OUTB of the differential amplifier 499 becomes H level.

以上のように図14に示す負荷回路450を用いることにより、図12に示す基準電流Id1〜Id3の各々とメモリセルM’ijに流れる電流との比較をセンスアンプに行わせ、第1の改良を実現することができる。   As described above, by using the load circuit 450 shown in FIG. 14, each of the reference currents Id1 to Id3 shown in FIG. 12 is compared with the current flowing in the memory cell M′ij, and the first improvement is made. Can be realized.

第1の改良の実現の態様としては、図15(a)(b)(c)に示す各態様も考えられる。図15(a)に示す態様では、図13に示すNチャネルトランジスタ483のソースのノードBITREFをボンディングパッドに繋ぎ、マスクROMの外部の定電流源をこのボンディングパッドに接続し、この外部の定電流源により負荷回路481に電流Id1、Id2、Id3のいずれかを流す。図15(b)に示す態様は、ボンディングパッドを介して外部の定電流源から供給される電流をマスクROM内に設けられたカレントミラー461を介してNチャネルトランジスタ483のソースのノードBITREFに導く構成である。図15(c)に示す態様は、図15(b)に示す態様において、外部の定電流源を用いる代わりに、マスクROM内部に3個の抵抗R1、R2、R3と3個のPチャネルトランジスタ462a、462b、462cとからなる定電流回路462を設け、この定電流回路から得られる定電流をカレントミラーを介してNチャネルトランジスタ483のソースのノードBITREFに導くようにしたものである。ここで、Pチャネルトランジスタ462a、462b、462cの各ソースは、所定電圧を発生する基準電圧源に接続されており、Pチャネルトランジスタ462a、462b、462cの各ドレインは、抵抗R1、R2、R3を各々介してカレントミラーに接続されている。そして、Pチャネルトランジスタ462a、462b、462cの各ゲートには電流選択信号Id1B、Id2B、Id3Bが与えられ、抵抗R1、R2、R3のいずれをカレントミラー461に電流を供給する定電流源とするかが切り換えられるようになっている。
いずれの態様においても、上記図14の実施形態と同様な効果が得られる。
As modes for realizing the first improvement, the modes shown in FIGS. 15A, 15B, and 15C may be considered. In the embodiment shown in FIG. 15A, the source node BITREF of the N-channel transistor 483 shown in FIG. 13 is connected to a bonding pad, and a constant current source outside the mask ROM is connected to this bonding pad. One of the currents Id1, Id2, and Id3 is supplied to the load circuit 481 by the source. In the mode shown in FIG. 15B, a current supplied from an external constant current source via a bonding pad is led to a source node BITREF of an N channel transistor 483 via a current mirror 461 provided in the mask ROM. It is a configuration. The embodiment shown in FIG. 15C is different from the embodiment shown in FIG. 15B in that three resistors R1, R2, R3 and three P-channel transistors are provided inside the mask ROM instead of using an external constant current source. A constant current circuit 462 including 462a, 462b, and 462c is provided, and a constant current obtained from the constant current circuit is led to a source node BITREF of the N-channel transistor 483 through a current mirror. Here, the sources of the P-channel transistors 462a, 462b, and 462c are connected to a reference voltage source that generates a predetermined voltage, and the drains of the P-channel transistors 462a, 462b, and 462c have resistors R1, R2, and R3, respectively. Each is connected to a current mirror. Then, current selection signals Id1B, Id2B, and Id3B are given to the gates of the P-channel transistors 462a, 462b, and 462c, and any of the resistors R1, R2, and R3 is used as a constant current source that supplies current to the current mirror 461. Can be switched.
In any aspect, the same effect as the embodiment of FIG. 14 can be obtained.

次に第2の改良について説明する。本実施形態では、図11における行選択回路200−0〜200−mが第2の改良の対象となる。すなわち、本実施形態では、行選択回路200−1〜200−mの各々の構成を図16に示すものとする。この図16に示す1個の行選択回路200aは、NANDゲート201と、レベルシフタ210とにより構成されている。   Next, the second improvement will be described. In the present embodiment, the row selection circuits 200-0 to 200-m in FIG. 11 are the objects of the second improvement. That is, in this embodiment, the configuration of each of the row selection circuits 200-1 to 200-m is shown in FIG. One row selection circuit 200 a shown in FIG. 16 includes a NAND gate 201 and a level shifter 210.

NANDゲート201は、高電位側電源VDDおよび低電位側電源VSS間の電源電圧が与えられ、図示しないアドレス入力回路から与えられる行アドレスが当該行選択回路200aの対応付けられた行を示す場合に出力信号をアクティブレベル(VSS)とし、当該行を示さない場合は非アクティブレベル(VDD)とするゲートである。   The NAND gate 201 is supplied with a power supply voltage between the high-potential-side power supply VDD and the low-potential-side power supply VSS, and a row address given from an address input circuit (not shown) indicates a row associated with the row selection circuit 200a When the output signal is an active level (VSS) and the row is not shown, the gate is an inactive level (VDD).

レベルシフタ210は、Nチャネルトランジスタ211および212とPチャネルトランジスタ213および214とにより構成されている。ここで、Nチャネルトランジスタ211は、ソースが低電位側電源VSSに接続され、ゲートがNANDゲート201の出力端子に接続されている。Pチャネルトランジスタ213は、ドレインがNチャネルトランジスタ211のドレインに接続され、ソースがロウデコーダ用電源端子PAD(WL)に接続されている。このNチャネルトランジスタ211とPチャネルトランジスタ213のドレイン同士の接続点が行選択電圧WLを出力するノードとなっている。Nチャネルトランジスタ212は、NANDゲート201の出力端子とPチャネルトランジスタ213のゲートとの間に介挿されたトランスファゲートであり、ゲートには電源電圧VDDが与えられる。Pチャネルトランジスタ214は、ドレインがPチャネルトランジスタ213のゲートに接続され、ソースがロウデコーダ用電源端子PAD(WL)に接続され、ゲートには行選択電圧WLが与えられる。   The level shifter 210 includes N channel transistors 211 and 212 and P channel transistors 213 and 214. Here, the N-channel transistor 211 has a source connected to the low potential side power supply VSS and a gate connected to the output terminal of the NAND gate 201. The P-channel transistor 213 has a drain connected to the drain of the N-channel transistor 211 and a source connected to the row decoder power supply terminal PAD (WL). A connection point between the drains of the N-channel transistor 211 and the P-channel transistor 213 is a node for outputting the row selection voltage WL. N-channel transistor 212 is a transfer gate interposed between the output terminal of NAND gate 201 and the gate of P-channel transistor 213, and power supply voltage VDD is applied to the gate. The P-channel transistor 214 has a drain connected to the gate of the P-channel transistor 213, a source connected to the row decoder power supply terminal PAD (WL), and a gate supplied with a row selection voltage WL.

このような構成において、NANDゲート201の出力信号が非アクティブレベル(VDD)であるとき、Nチャネルトランジスタ211がONとなることから、Pチャネルトランジスタ214がONとなり、Pチャネルトランジスタ213をOFFさせる。このため、行選択電圧WLは非アクティブレベル(VSS)となる。一方、NANDゲート201の出力信号がアクティブレベル(VSS)になると、Nチャネルトランジスタ211がOFF、Pチャネルトランジスタ213がONとなり、行選択電圧WLはアクティブレベル、すなわち、ロウデコーダ用電源端子PAD(WL)を介して与えられる電源電圧VWLのレベルとなる。そして、行選択電圧WLが電源電圧VWLとなることによりPチャネルトランジスタ214がOFFになる。   In such a configuration, when the output signal of the NAND gate 201 is at an inactive level (VDD), the N-channel transistor 211 is turned on, so the P-channel transistor 214 is turned on and the P-channel transistor 213 is turned off. For this reason, the row selection voltage WL becomes an inactive level (VSS). On the other hand, when the output signal of the NAND gate 201 becomes the active level (VSS), the N-channel transistor 211 is turned OFF and the P-channel transistor 213 is turned ON, and the row selection voltage WL is at the active level, that is, the row decoder power supply terminal PAD (WL ) To the level of the power supply voltage VWL. Then, when the row selection voltage WL becomes the power supply voltage VWL, the P-channel transistor 214 is turned off.

このように行選択回路200aでは、行選択電圧WLのアクティブレベルがロウデコーダ用電源端子PAD(WL)を介して外部から与えられる電源電圧VWLとなる。従って、この行選択回路200aを図11の行選択回路200−1〜200−mとして採用すれば、ロウデコーダ用電源端子PAD(WL)に与える電源電圧VWLを例えば図12のVa、Vb、Vcのように変化させつつ各メモリセルM’ijに対するリードアクセスを行うことで、各メモリセルM’ijに与える行選択電圧WL(メモリセルM’ijであるNチャネルトランジスタに対するゲート電圧)をVa、Vb、Vcのように変化させることができる。   Thus, in the row selection circuit 200a, the active level of the row selection voltage WL becomes the power supply voltage VWL given from the outside via the row decoder power supply terminal PAD (WL). Therefore, if this row selection circuit 200a is employed as the row selection circuits 200-1 to 200-m in FIG. 11, the power supply voltage VWL applied to the row decoder power supply terminal PAD (WL) is, for example, Va, Vb, Vc in FIG. The row selection voltage WL applied to each memory cell M′ij (the gate voltage for the N channel transistor that is the memory cell M′ij) is Va, by performing read access to each memory cell M′ij while changing It can be changed like Vb and Vc.

そして、本実施形態によれば、以上説明した第1の改良および第2の改良をマスクROMに施すことにより、各メモリセルM’ijに与える行選択電圧WLをVa、Vb、Vcと変化させつつ、各メモリセルM’ijに対するリードアクセスを行い、各メモリセルM’ijに流れる電流を図12と基準電流Id1、Id2、Id3との比較をセンスアンプに行わせ、その比較結果を得ることができる。このような測定は、LSIテスタを利用して簡単に行うことができる。また、LSIテスタ側では、マスクROMのセンスアンプから得られる上記の比較結果に基づき、各メモリセルM’ijのゲート電圧−ドレイン電流特性が図12に例示する特性1〜特性5のいずれの類型に属するかを判別することが可能になる。このような判別処理は、簡単なプログラムをLSIテスタに実行させることにより実現可能である。このように本実施形態によれば、マスクROMを構成する膨大な数のメモリセルのゲート電圧−ドレイン電流特性の類型を短時間のうちに調べることができる。このようにマスクROMに搭載された膨大な数のトランジスタのゲート電圧−ドレイン電流特性が短時間のうちに得られるため、マスクROM等のLSIを安定した歩留まりで製造するための製造プロセス条件の変更等を迅速に行うことができる。   According to the present embodiment, by applying the first improvement and the second improvement described above to the mask ROM, the row selection voltage WL applied to each memory cell M′ij is changed to Va, Vb, Vc. On the other hand, read access is made to each memory cell M′ij, the current flowing through each memory cell M′ij is compared with the reference currents Id1, Id2, and Id3 in FIG. 12, and the comparison result is obtained. Can do. Such a measurement can be easily performed using an LSI tester. On the LSI tester side, the gate voltage-drain current characteristic of each memory cell M′ij is any one of characteristics 1 to 5 illustrated in FIG. 12 based on the comparison result obtained from the sense amplifier of the mask ROM. Can be determined. Such discrimination processing can be realized by causing an LSI tester to execute a simple program. As described above, according to the present embodiment, the type of the gate voltage-drain current characteristics of a huge number of memory cells constituting the mask ROM can be examined in a short time. As described above, since the gate voltage-drain current characteristics of a large number of transistors mounted on the mask ROM can be obtained in a short time, the manufacturing process conditions for manufacturing an LSI such as a mask ROM with a stable yield can be changed. Etc. can be performed quickly.

なお、本実施形態において、行選択電圧を出力する回路(レベルシフタ210)に対して供給する電圧をマスクROM外部から供給する代わりに、マスクROMのチップ内に電源電圧を降圧する降圧回路または電源電圧を昇圧する昇圧回路を設け、これらにより降圧または昇圧された電源電圧を行選択電圧を出力する回路に供給してもよい。   In this embodiment, instead of supplying the voltage supplied to the circuit (level shifter 210) for outputting the row selection voltage from the outside of the mask ROM, a step-down circuit or power supply voltage for stepping down the power supply voltage in the chip of the mask ROM A booster circuit for boosting the voltage may be provided, and the power supply voltage stepped down or boosted by these may be supplied to a circuit for outputting the row selection voltage.

また、本実施形態では、基準電流Id1、Id2、Id3を切り換える手段と、行選択電圧を切り換える手段の両方をマスクROMに設けたが、一方のみを設けてもよい。   In this embodiment, both the means for switching the reference currents Id1, Id2, and Id3 and the means for switching the row selection voltage are provided in the mask ROM. However, only one of them may be provided.

100……SRAMセルアレイ、200……ロウデコーダ、200−i(i=0〜m)……行選択回路、300……カラムデコーダ、300−j(j=0〜n)……列選択回路、400,400’−0〜400’−15……センスアンプ、500……入出力バッファ、600……書込回路、700……カラムゲート、800……アドレス入力回路、900,900a……制御回路、100−0〜100−n……データ記憶エリア、Mij(i=0〜m、j=0〜n),M’ij(i=0〜m、j=0〜n)……メモリセル、CGj(j=0〜n),CGjB(j=0〜n)……スイッチ、BITj(j=0〜n),BITjB(j=0〜n),BL,BLB……ビット線、DL,DLB,DL0〜DL15……グローバルビット線、410……1段目アンプ、430……2段目アンプ、420,440……イコライジングスイッチ、413,414,471,481,450……負荷回路、499……差動増幅器、484……REF回路、210……レベルシフタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... SRAM cell array, 200 ... Row decoder, 200-i (i = 0-m) ... Row selection circuit, 300 ... Column decoder, 300-j (j = 0-n) ... Column selection circuit, 400, 400'-0 to 400'-15 ... sense amplifier, 500 ... input / output buffer, 600 ... write circuit, 700 ... column gate, 800 ... address input circuit, 900, 900a ... control circuit , 100-0 to 100-n... Data storage area, Mij (i = 0 to m, j = 0 to n), M′ij (i = 0 to m, j = 0 to n). CGj (j = 0 to n), CGjB (j = 0 to n)... Switch, BITj (j = 0 to n), BITjB (j = 0 to n), BL, BLB... Bit line, DL, DLB , DL0 to DL15 ... Global bit line, 410 ... First stage amplifier, 430 ... Second stage amplifier, 420, 440 ... Equalizing switch, 413, 414, 471, 481, 450 ... Load circuit, 499 ... Differential amplifier, 484 ... REF circuit, 210 ... ... level shifter.

Claims (13)

スタティックランダムアクセスメモリを有し、このスタティックランダムアクセスメモリのメモリセルに電源電圧を供給する給電系統と、メモリセル以外の回路に電源電圧を供給する給電系統とを分離し、メモリセルに供給する電源電圧を他の回路に対する電源電圧と独立に制御可能な構成としたことを特徴とするプロセス評価用半導体集積回路。   A power supply system having a static random access memory and supplying a power supply voltage to the memory cells by separating a power supply system for supplying a power supply voltage to the memory cells of the static random access memory and a power supply system for supplying a power supply voltage to circuits other than the memory cells. A semiconductor integrated circuit for process evaluation, characterized in that the voltage can be controlled independently of the power supply voltage for other circuits. メモリセルへの電源電圧の供給に使用する高電位側電源端子または低電位側電源端子の一方と他の回路への電源電圧の供給に使用する高電位側電源端子または低電位側電源端子の一方とを別個の電源端子とし、メモリセルへの電源電圧の供給に使用する高電位側電源端子または低電位側電源端子の他方と他の回路への電源電圧の供給に使用する高電位側電源端子または低電位側電源端子の他方とを共用の電源端子としたことを特徴とする請求項1に記載のプロセス評価用半導体集積回路。   One of the high potential side power supply terminal or the low potential side power supply terminal used for supplying the power supply voltage to the memory cell and one of the high potential side power supply terminal or the low potential side power supply terminal used for supplying the power supply voltage to other circuits. Is a separate power supply terminal, the high potential side power supply terminal used to supply the power supply voltage to the memory cell and the other of the low potential side power supply terminal and the other circuit and the high potential side power supply terminal used to supply the power supply voltage to other circuits 2. The semiconductor integrated circuit for process evaluation according to claim 1, wherein the other of the low potential side power supply terminals is a common power supply terminal. メモリセルへの電源電圧の供給に使用する高電位側電源端子と他の回路への電源電圧の供給に使用する高電位側電源端子とを別個の電源端子とし、メモリセルへの電源電圧の供給に使用する低電位側電源端子と他の回路への電源電圧の供給に使用する低電位側電源端子とを別個の電源端子としたことを特徴とする請求項1に記載のプロセス評価用半導体集積回路。   Supplying the power supply voltage to the memory cell with the high potential power supply terminal used to supply the power supply voltage to the memory cell and the high potential power supply terminal used to supply the power supply voltage to other circuits as separate power supply terminals 2. The semiconductor integrated circuit for process evaluation according to claim 1, wherein the low-potential-side power supply terminal used for the above and the low-potential-side power supply terminal used for supplying the power supply voltage to other circuits are separate power supply terminals. circuit. スタティックランダムアクセスメモリを有し、このスタティックランダムアクセスメモリにおいてビット線を介してメモリセルからのデータ読み出しを行うセンスアンプの動作条件を制御する手段を設けたことを特徴とするプロセス評価用半導体集積回路。   A semiconductor integrated circuit for process evaluation comprising a static random access memory and means for controlling the operating condition of a sense amplifier for reading data from a memory cell via a bit line in the static random access memory . メモリセルからのデータ読み出し時、ビット線を介してメモリセルに接続される負荷の大きさを可変制御する手段を設けたことを特徴とする請求項4に記載のプロセス評価用半導体集積回路。   5. The semiconductor integrated circuit for process evaluation according to claim 4, further comprising means for variably controlling the magnitude of a load connected to the memory cell via the bit line when reading data from the memory cell. メモリセルからのデータ読み出し時に、センスアンプの動作タイミングを制御する内部制御信号の発生タイミングを可変制御するタイミング制御手段を設けたことを特徴とする請求項4に記載のプロセス評価用半導体集積回路。   5. The semiconductor integrated circuit for process evaluation according to claim 4, further comprising timing control means for variably controlling the generation timing of an internal control signal for controlling the operation timing of the sense amplifier when data is read from the memory cell. 前記センスアンプは、メモリセルからのデータ読み出し時に当該メモリセルに接続される1対のグローバルビット線間に介挿され、第1のイコライジング信号がアクティブレベルとされることによりONとなって前記グローバルビット線間を短絡する第1のイコライジングスイッチと、第1のイネーブル信号がアクティブレベルとされることにより活性化し、前記グローバルビット線間の電位差を差動増幅する1段目アンプとを有し、
前記タイミング制御手段は、前記第1のイコライジング信号をアクティブレベルから非アクティブレベルに変化させた後、前記第1のイネーブル信号を非アクティブレベルからアクティブレベルに変化させるまでのインターバル時間を可変制御することを特徴とする請求項6に記載のプロセス評価用半導体集積回路。
The sense amplifier is inserted between a pair of global bit lines connected to the memory cell when data is read from the memory cell, and is turned on when the first equalizing signal is set to the active level. A first equalizing switch that short-circuits between the bit lines, and a first-stage amplifier that is activated when the first enable signal is set to an active level and differentially amplifies the potential difference between the global bit lines;
The timing control means variably controls an interval time until the first enable signal is changed from the inactive level to the active level after the first equalizing signal is changed from the active level to the inactive level. The semiconductor integrated circuit for process evaluation according to claim 6.
前記センスアンプは、前記1段目アンプから出力される2相の差動信号が与えられる1対のセンス線間に介挿され、第2のイコライジング信号がアクティブレベルとされることによりONとなって前記センス線間を短絡する第2のイコライジングスイッチと、第2のイネーブル信号がアクティブレベルとされることにより活性化し、前記センス線間の電位差を増幅して保持するフリップフロップを有する2段目アンプとを有し、
前記タイミング制御手段は、前記第2のイコライジング信号をアクティブレベルから非アクティブレベルに変化させた後、前記第2のイネーブル信号を非アクティブレベルからアクティブレベルに変化させるまでのインターバル時間を可変制御することを特徴とする請求項7に記載のプロセス評価用半導体集積回路。
The sense amplifier is inserted between a pair of sense lines to which a two-phase differential signal output from the first-stage amplifier is applied, and is turned on when the second equalizing signal is set to an active level. A second equalizing switch that short-circuits the sense lines, and a flip-flop that is activated when the second enable signal is set to the active level and amplifies and holds the potential difference between the sense lines. An amplifier and
The timing control means variably controls an interval time until the second enable signal is changed from the inactive level to the active level after the second equalizing signal is changed from the active level to the inactive level. The semiconductor integrated circuit for process evaluation according to claim 7.
スタティックランダムアクセスメモリを有し、このスタティックランダムアクセスメモリにおけるアクセス対象のメモリセルのトランスファゲートを能動化する行選択電圧を発生するロウデコーダに対し、行選択電圧を可変制御する手段を設けたことを特徴とするプロセス評価用半導体集積回路。   A means for variably controlling the row selection voltage is provided for a row decoder that has a static random access memory and generates a row selection voltage that activates a transfer gate of a memory cell to be accessed in the static random access memory. A semiconductor integrated circuit for process evaluation. ロウデコーダにおいて行選択電圧を出力する出力段回路に対する電源電圧を他の回路に対する電源電圧に対して独立に制御し得るように構成したことを特徴とする請求項9に記載のプロセス評価用半導体集積回路。   10. The semiconductor integrated circuit for process evaluation according to claim 9, wherein a power supply voltage for an output stage circuit that outputs a row selection voltage in the row decoder can be controlled independently of a power supply voltage for other circuits. circuit. メモリセルからのデータ読み出し時に、メモリセルに流れる電流を基準電流と比較することによりメモリセルからの読み出しデータの判定を行うセンスアンプを備えたマスクリードオンリメモリを有するプロセス評価用半導体集積回路において、前記基準電流を切り換える手段を有することを特徴とするプロセス評価用半導体集積回路。   In a semiconductor integrated circuit for process evaluation having a mask read-only memory including a sense amplifier that determines a read data from a memory cell by comparing a current flowing through the memory cell with a reference current when reading data from the memory cell. A semiconductor integrated circuit for process evaluation, comprising means for switching the reference current. メモリセルからのデータ読み出し時に、読み出し対象であるメモリセルを構成するトランジスタを能動化する行選択電圧を与えるロウデコーダと、メモリセルに流れる電流を基準電流と比較することによりメモリセルからの読み出しデータの判定を行うセンスアンプとを備えたマスクリードオンリメモリを有するプロセス評価用半導体集積回路において、前記行選択電圧を切り換えるための手段を有することを特徴とするプロセス評価用半導体集積回路。   When data is read from the memory cell, the row decoder that applies a row selection voltage that activates the transistor that constitutes the memory cell to be read, and the read data from the memory cell by comparing the current flowing through the memory cell with a reference current A process evaluation semiconductor integrated circuit having a mask read-only memory including a sense amplifier that performs the above determination, characterized by comprising means for switching the row selection voltage. メモリセルからのデータ読み出し時に、読み出し対象であるメモリセルを構成するトランジスタを能動化する行選択電圧を与えるロウデコーダと、メモリセルに流れる電流を基準電流と比較することによりメモリセルからの読み出しデータの判定を行うセンスアンプとを備えたマスクリードオンリメモリを有するプロセス評価用半導体集積回路において、前記行選択電圧を切り換えるための手段と、前記基準電流を切り換える手段とを有することを特徴とするプロセス評価用半導体集積回路。   When data is read from the memory cell, the row decoder that applies a row selection voltage that activates the transistor that constitutes the memory cell to be read, and the read data from the memory cell by comparing the current flowing through the memory cell with a reference current A process evaluation semiconductor integrated circuit having a mask read-only memory including a sense amplifier that performs the above-described determination, comprising: means for switching the row selection voltage; and means for switching the reference current Semiconductor integrated circuit for evaluation.
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