JP2011249486A - Semiconductor integrated circuit for process evaluation - Google Patents
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Abstract
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.
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.
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
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 /
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(2) A pair of bit lines in which the
(3) The
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
(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
(3) The
(4) The
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
(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
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
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
<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 (
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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-
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
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
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
Claims (13)
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.
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