JP2013045492A - 半導体装置とその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】テスト時に、読み出しビット線に接続するYスイッチと共通のローカル入出力線に接続される被救済ビット線に接続するYスイッチに接続するYS制御信号のオープン不良を検出可能とする半導体装置の提供。
【解決手段】テストモード時に、選択されたYS制御信号(YS8)の非活性からメインアンプを活性化させる制御信号(MAE)の活性化までの時間(t4)を調整し、通常動作時よりも長くすることで、被救済ビット線に接続するYスイッチに接続するYS制御信号(YS0)のオープン不良を検出する。
【選択図】図5

Description

本発明は、半導体装置に関し、テストモードを備えた半導体装置及びその制御方法に関する。
半導体装置としてDRAM(Dynamic Random Access Memory)について概説しておく。図1は、DRAMの構成の典型的な構成の一例を模式的に示す図である。なお、図1は、後述される実施形態の説明でも参照される(ただし、重複を回避する為、実施形態では、図1の各構成要素の説明は省略される)。図1に示すように、メモリアレイ1、Xデコーダ及びXタイミング生成回路2、Yデコーダ及びYタイミング生成回路3、デコーダ制御回路4、DLL(Delay Locked Loop:遅延同期ループ)9、データラッチ回路5、入出力インターフェース6、内部クロック(CLK)生成回路7、制御信号生成回路8を備えている。メモリアレイ1はバンク0〜バンクmを備え、各バンクは、メモリマット列1、2、3を備えている。なお、バンク構成、バンク内のメモリマット構成等はかかる構成に制限されるものでないことは勿論である。
メモリアレイにおいて、ワード線(SWL)とビット線(BL)の交差部にメモリセルMCを備える。メモリセルMCは、ゲートがワード線(SWL:サブワード線)に接続され、ドレイン又はソースがビット線BLに接続されたセルトランジスタと、該セルトランジスタのソース又はドレインに一端が接続され他端が電極(プレート電極)に接続された容量からなる。ローカル入出力線(LIO)は、ビット線BLに接続する不図示のセンスアンプに不図示のYスイッチを介して接続する。ローカル入出力線(LIO)は、スイッチ10を介してメイン入出力線(MIO)に接続する。
アドレス信号(ADD)のロウアドレスは、Xデコーダ及びXタイミング生成回路2のXデコーダ(ロウデコーダ)でデコードされ、デコードの結果、選択されたメインワード線MIOが活性化される。X制御回路11は、Xデコーダのデコード結果に基づき、サブワードドライバ(SWD)に制御信号を出力する。活性化されたメインワード線に接続されたサブワードドライバ(SWD)は、X制御回路11からの制御信号に基づき、選択ワード線(SWL:サブワード線)を高電位に活性化する。サブワードドライバ(SWD)と、ビット線BLに接続するセンスアンプ群で囲まれた領域がメモリマットを構成し、図1には、メモリマット列1、2、3を備えている。
内部クロック生成回路7は、クロックイネーブル信号CKEが活性状態のとき、相補の外部クロックCK、/CKから内部クロックを生成する。制御信号生成回路8は、コマンド信号(/CS(チップセレクト)、/RAS(ロウアドレスストローブ)、/CAS(カラムアドレス・ストローブ)、/WE(ライトイネーブル))を入力し、該コマンドをデコードするコマンドデコーダを含み、該コマンドデコード結果にしたがって制御信号を生成し、Xデコーダ及びXタイミング生成回路2、Yデコーダ及びYタイミング生成回路3、データ制御回路4等に出力する。特に制限されないが、コマンドには、例えばACT(アクティブ)、READ(リード)/WRITE(ライト)、PRE(プリチャージ)等があり、制御信号生成回路8から対応する制御信号が出力される。また、制御信号生成回路8のコマンドデコーダは、テストモードであることをデコードし、テスト制御信号を出力する。DLL(Delay Locked Loop)9は、相補の外部クロックCK、/CKから、データ(DQ)の読み出し用のクロックを生成する。なお、信号名の前の記号「/」は、Lowレベルのとき活性状態であることを示す。
入力したアドレス信号(ADD)のロウアドレスが、Xデコーダ及びXタイミング生成回路2のXデコーダでデコードされ、サブワードドライバ(SWD)によりワード線SWLが選択されると、メモリセル(MC)からビット線(BL)にデータが読み出され、不図示のセンスアンプ(SA)で増幅される。なお、アドレス(ADD)のカラムアドレスは、Yデコーダ及びYタイミング生成回路3のYデコーダでデコードされ、選択されたカラム選択信号がアクティブとされ、選択されたカラムのビット線(BL)のセンスアンプ(不図示)をローカル入出力線(LIO)に接続する。
選択されたビット線BLに接続するセンスアンプ(不図示)で増幅された出力(読み出しデータ)は、ローカル入出力線(LIO)からスイッチ10を介してメイン入出力線(MIO)に転送され、メイン入出力線(MIO)に接続された不図示のメインアンプ(例えば図1のY制御回路12内に配置される)で増幅され、データラッチ回路5、入出力インターフェース6に転送され、DQピンより外部に出力される。DQピン(DQ端子)は複数ピンであり、所謂複数のI/O端子である。データストローブ信号DQS、/DQSは外部からデータを入力する際に、データをラッチするためのトリガ信号となる。データマスク信号DMは、例えば、データをマスクするための制御信号である。データを入力するのと同時に、データマスク信号DMをHighとすると、当該データのメモリセルへの書き込みはマスク(インヒビット)され、書き込みは行われない。データマスク信号DMは、半導体装置の外部端子であり、複数のデータマスク信号DMの端子で構成される。それぞれのデータマスク信号DMは、対応する複数のDQ端子で構成される複数のグループのうちのいずれかのグループに対応付けられる。
メモリセルにデータを書き込む場合、データマスク信号DMをLowとして、DQピンにデータを入力すると、入出力インターフェース6、データラッチ回路5を介して、メイン入出力線(MIO)、ローカル入出力線(LIO)側からメモリアレイの選択されたカラムのセンスアンプ(不図示)に書き込みデータが転送される。センスアンプ(不図示)はビット線(BL)を書き込みデータに即して駆動し、該ビット線(BL)に接続され、サブワードドライバ(SWD)で選択されたワード線に接続するメモリセルにMCデータを書き込む。
Xデコーダ及びXタイミング生成回路2のXタイミング生成回路は、ワード線の活性化のタイミング等を生成する。Yデコーダ及びYタイミング生成回路3のYタイミング生成回路はカラム選択信号(YS制御信号)の活性化等のタイミングを生成択する。
DRAMデバイスとして不良セル救済用に冗長構成としたものが用いられている。例えばDRAMデバイスは不良セルの救済のために冗長セルを備え、ウェハテスト工程等でセルの良否判定を行ってフェイルマップ(アレイ上での不良セルのマップ)を作成し、不良と判定された通常セルを、例えば列単位で冗長セルに置き換える等の救済措置がとられる。救済措置の一例として、例えばアクセスアドレスが不良セルのアドレスに該当した場合、当該不良セルにはアクセスしないように、冗長セルをアクセスするアドレスに置き換えるために、冗長アドレス選択用のヒューズ回路のプログラミングが行われる。冗長セルの選択時、不良セル(被救済セル)に接続するビット線(被救済ビット線)のカラム選択トランジスタが非選択(非活性)とされるように制御される。また冗長セルへの置き換えが行われた不良セルに接続するビット線(被救済ビット線)に接続するYスイッチ(カラム選択トランジスタ)のゲート電極は、YS制御信号(カラム選択信号)によりLow電位に固定化され、常に、非選択状態とされる。これにより、不良セルのセルデータが読み出されることを回避している。
図2は、被救済ビット線(「被救済BL」とも略記される)の一例を説明する図である。特に制限されるものではないが、図2には、図1に示した階層化データ線構造(MIO、LIOからなる階層IO線方式)の一例が模式的に示されている。なお、図2は、後述される実施形態の説明でも参照される(ただし、重複を回避する為、実施形態では、図2の構成自体の説明は省略される)。
図2において、被救済BLは、不良ビット線(不良セルに接続し、列単位で冗長セルに置き換えられるビット線)を表しており、読み出しBLは、不良ビット線に換えてデータの読み出しが行われるビット線を表している。図2に示す例では、被救済ビット線はBLT/BLB0、2、4、6とされ、読み出しビット線はBLT/BLB8、10、12、14とされる。なお、BLTとBLBはビット線(BL)対をなし、BLTの「T」はTrue(正転)、BLBの「B」はBar(反転)を表し、0、2、・・は番号を表している。LIOT、LIOB、MIOT、MIOBの「T」、「B」も同様である。なお、ビット線対BLT、BLBは、BLT/Bとも表記され、この場合、BLT0、BLB0は、BLT/B0と表記される。ローカル入出力線対LIOT、LIOB、メイン入出力線対MIOT、MIOBについても同様にそれぞれLIOT/B、MIOT/Bと表記される。
センスアンプ(SA)の第1、第2ノードには、両側に位置するメモリマットのビット線BLT、BLBが接続される(オープンビット線構造)。各メモリマット上のビット線には、図示されない複数のメモリセル(図1のMCに対応する)が接続される。センスアンプ群101のセンスアンプSA0、2、4、6にそれぞれ接続するビット線BLT0、2、4、6は、左側のセンスアンプ群101’(センスアンプSA1、3、5、7)のさらに左側に位置する不図示のセンスアンプ群のセンスアンプ(SA0、2、4、6)にそれぞれ接続され、センスアンプ群101のセンスアンプSA0、2、4、6にそれぞれ接続するビット線BLB0、2、4、6は、右側のセンスアンプ群101”(SA1、3、5、7)のさらに右側に位置する不図示のセンスアンプ群のセンスアンプ(SA0、2、4、6)にそれぞれ接続される。図2の右端のセンスアンプ群101”のセンスアンプSA1、3、5、7にそれぞれ接続するビット線(BLT1、3、5、7:図面作成の都合でBLT1のみ波線で示す)は、センスアンプ群101’のセンスアンプSA1、3、5、7にそれぞれ接続される。センスアンプ群102(SA8、10、12、14)についても同様に、ビット線BLT8〜14は、センスアンプ群102’(SA9、11、13、15)のさらに左側にある不図示のセンスアンプ群のセンスアンプ(SA8、10、12、14)にそれぞれ接続され、センスアンプ群102のセンスアンプSA8、10、12、14の右側のビット線BLB8〜14は右側のセンスアンプ群102”(SA9、111、13、15)のさらに右側に位置する不図示のセンスアンプ群のセンスアンプ(SA8、10、12、14)にそれぞれ接続される。特に制限されないが、隣接センスアンプ群(SA0、2、4、6)、(SA8、10、12、14)同士の間の各ビット線には、例えば512個のメモリセルが接続される。センスアンプ群(SA1、3、5、7)、(SA9、11、13、15)についても同様とされる。
ローカル入出力線LIOT0とビット線BLT0の間、
ローカル入出力線LIOT2とビット線BLT2の間、
ローカル入出力線LIOT4とビット線BLT4の間、
ローカル入出力線LIOT6とビット線BLT6の間
には、YデコーダのYSドライバ(YSD)116から出力されるYS選択信号YS0(カラム選択信号)を共通にゲートに入力するYスイッチ(NMOSトランジスタ103)をそれぞれ備えている。YSドライバ(YSD)116はYデコーダによるカラムアドレスのデコードの結果選択されたカラムに対応するYS制御信号(カラム選択信号)をHigh電位に駆動し、非選択のYS制御信号をLow電位とする。また、
ローカル入出力線LIOB0とビット線BLB0の間、
ローカル入出力線LIOB2とビット線BLB2の間、
ローカル入出力線LIOB4とビット線BLB4の間、
ローカル入出力線LIOB6とビット線BLB6の間
には、YデコーダのYSドライバ116から出力されるYS選択信号YS0を共通にゲートに入力するYスイッチ(NMOSトランジスタ)104をそれぞれ備えている。Yスイッチ103、104はYS制御信号YS0により共通に導通、非導通に設定される。
ローカル入出力線LIOT0とビット線BLT8の間、
ローカル入出力線LIOT2とビット線BLT10の間、
ローカル入出力線LIOT4とビット線BLT12の間、
ローカル入出力線LIOT6とビット線BLT14の間
には、YデコーダのYSドライバ116からのYS選択信号を共通にゲートに入力するYスイッチ(NMOSトランジスタ)105をそれぞれ備えている。
ローカル入出力線LIOB0とビット線BLB8の間、
ローカル入出力線LIOB2とビット線BLB10の間、
ローカル入出力線LIOB4とビット線BLB12の間、
ローカル入出力線LIOB6とビット線BLB14の間
には、YデコーダのYSドライバ116から出力されるYS選択信号を共通にゲートに入力するYスイッチ(NMOSトランジスタ)106をそれぞれ備えている。Yスイッチ105、106はYS制御信号YS0により共通に導通、非導通に設定される。
ローカル入出力線LIOT0とプリチャージ電源VBLRの間、
ローカル入出力線LIOB0とプリチャージ電源VBLRの間
には、それぞれ、NMOSトランジスタ107と108とが接続され、さらに、
ローカル入出力線LIOT0とLIOB0間にはNMOSトランジスタ109が接続され、NMOSトランジスタ107、108、109のゲートは、ローカル入出力線のプリチャージ・イコライズ制御信号LIOPRE(High電位で活性状態)に接続されている。
ローカル入出力線LIOT0とメイン入出力線MIOT0の間、
ローカル入出力線LIOB0とメイン入出力線MIOB0の間
には、ゲートに制御信号IOSWを共通に入力するNMOSトランジスタ110と111をそれぞれ備えている。メイン入出力線対MIOT/B0に接続する複数のローカル入出力線対LIOT/Bのうち、選択された1対のローカル入出力線対の制御信号IOSWがHigh電位とされ、NMOSトランジスタ110と111がともに導通し、メイン入出力線MIOT/B0と通電する。なお、図2において、ローカル入出力線対LIOT/Bに読み出されたデータを増幅した上でメイン入出力線MIOT/B0に転送するサブアンプを備えた構成としてもよいことは勿論である。
メイン入出力線MIOT0とプリチャージ電源(例えばVBLR)の間、
メイン入出力線MIOB0と該プリチャージ電源(例えばVBLR)の間
には、それぞれ、PMOSトランジスタ112と113が接続され、さらにメイン入出力線MIOT0とMIOB0間には、PMOSトランジスタ114が接続されており、PMOSトランジスタ112、113、114のゲートはメイン入出力線のプリチャージ・イコライズ制御信号MIOPREB(Low電位で活性状態)が接続されている。
メイン入出力線MIOT0とMIOB0に接続されたメインアンプ(MA)115は、ローカル入出力線対LIOT/Bに転送された読み出しデータを増幅するアンプ(リードアンプ)である。メインアンプ(MA)115は、メインアンプ制御信号(メインアンプイネーブル信号)MAEが、活性状態(High電位)のときに、動作し、メインアンプ制御信号MAEがLowのときは、動作しない(非活性状態)。このメインアンプ制御信号MAEは、図1のYタイミング生成回路3で生成され、メインアンプ(MA)115に供給される。メインアンプ(MA)115の出力は、不図示のラッチ回路でラッチされ、図1のデータラッチ回路に転送され、入出力インターフェース6からDQ端子に出力される。メイン入出力線MIOT0とMIOB0にはライトアンプ(WA)117が接続されている。ライトアンプ(WA)117は、データ書き込み時、図1のデータラッチ回路5から転送された書き込みデータを増幅してメイン入出力線MIOT0とMIOB0を駆動しローカル入出力線LIOT0、LIOB0に転送する。なお、データ書き込み時、データマスク信号DM(図1参照)が活性状態の場合には、ライトアンプ(WA)117は非活性状態とされる。メインアンプ115で読み出しデータの増幅時にも、ライトアンプ(WA)117は非活性状態とされ、その出力はHighインピーダンス状態とされ、MIOT0、MIOB0から切り離される。
なお、図2において、センスアンプ群101(SA0、SA2、SA4、SA6)にそれぞれ接続するビット線対BLT/B0、BLT/B2、BLT/B4、BLT/B6が被救済ビット線であることから、当該ビット線対に接続するYスイッチ(NMOSトランジスタ)103、104のゲート電極の電位は、YSドライバ116からのYS制御信号YS0によりLow固定とされ、Yスイッチ103、104はともに非導通状態に設定されている。
Yスイッチのゲート電極に対してYS制御信号を伝達する配線(ヴィア等)の接続不良(図2では、LIOT0とBLT0間のYスイッチ103のゲートとYS制御信号配線間のヴィア不良:記号×で示す)により、Yスイッチのゲート電極がフローティング化した場合、当該Yスイッチのゲート電極はYS制御信号と電気的に非接続となる。このとき、当該ゲート電極はフローティング状態となり、当該ゲート電極の電荷を放電することができなくなる。当該ゲート電極の近接配線等の電位変動時に、容量カップリング等により、当該Yスイッチのゲート電極がHigh電位となるか(Highフローティング状態)、あるいはYスイッチを構成するNMOSトランジスタのゲート・ソース間電圧が閾値電圧を越える場合がある。この場合、本来非選択であるべきYスイッチが導通してしまう。例えば、図2において、LIOTに共通に接続するYスイッチ103(被救済ビット線に接続され、本来非選択であるべきYスイッチ)と、Yスイッチ105(読み出しビット線に接続するYスイッチ)の両方が選択された状態(マルチ選択状態)となる。
<マルチ選択状態>
マルチ選択状態の問題点について、図3を参照して以下に説明する。なお、図3は、図2の被救済ビット線と読み出しビット線のうちBLT/B0、BLT/B8と、ローカル入出力線LIOT/B0の接続を制御するYスイッチを抽出して示した図である。
データ読み出し時、選択されたカラムに対応するYS制御信号YS8がHigh電位とされ、当該YS制御信号にゲート電極が接続されたYスイッチ(NMOSトランジスタ)105、106が導通する。センスアンプSA8は、ビット線対BLT/B8の差電位を差動増幅し、センスアンプSA8で増幅保持されるビット線BLT/B8の電位が導通状態のYスイッチ105、106を介して差動でLIOT/B0に転送される。
このとき、被救済ビット線(被救済BL)BLT0は、非選択であり、ビット線BLT0に接続するYスイッチ(NMOSトランジスタ)103のゲート電極は、YS選択信号YS0によりGND電位に固定されることになるが、図3に×印で示したように、YS0とYスイッチ103のゲート電極に接続するヴィア等の接続不良により、Low固定とならず、フローティング状態のHigh電位となり、当該Yスイッチ103が導通してしまう場合がある。この結果、被救済ビット線BLT0に接続され、選択されたワード線に接続されたメモリセルMCのデータ(例えばHigh)をセンスアンプSA0で増幅した値がそれぞれLIOTに出力される。ただし、Yスイッチ(NMOSトランジスタ)104のゲート電極は、LowレベルのYS制御信号YS0に接続されており(接続不良等無し)、非導通状態とされる。
<ケース1:BLT0=High、且つ、BLT8=Low>
センスアンプSA8による増幅の結果、読み出しビット線BLT8、BLB8がそれぞれLow、Highのとき、ローカル入出力線LIOT0の本来の読み出し値(期待値)はLowであるべきところ、センスアンプSA0で増幅された被救済ビット線BLT0のデータ(High電位)が同時に読み出されてしまい、LIOT0の読み出し値がHigh電位(LIOTのプリチャージ電位)となる場合が生じる。すなわち、被救済ビット線BLT0がHigh電位であり、読み出しビット線BLT8がLow電位の場合、YS制御信号YS8がHighのとき、Yスイッチ105が導通し、読み出しビット線BLT8のLow電位がLIOT0に出力されるが(センスアンプSA8によりLow電位に駆動される)、導通状態のYスイッチ103を介して、被救済ビット線BLT0のHigh電位がLIOT0に出力され(すなわち、センスアンプSA0によりHigh電位に駆動される)、YS制御信号YS8がHigh電位からLow電位へ立ち下がった後、Yスイッチ105は非導通となるため、LIOT0はHigh電位に引き上げられる(すなわち、導通状態のYスイッチ103を介してセンスアンプSA0によりHigh電位側にプルアップされる)。LIOB0は、YS制御信号YS8がHighのとき導通状態のYスイッチ106を介してBLB8と接続し、センスアンプSA8によりHigh電位側に駆動される。なお、LIOB0に接続するYスイッチ104はLow電位のYS0により非導通状態とされている。なお、読み出しビット線BLT8、BLB8において、あらかじめプリチャージ電位(例えばセルアレイ電源電圧の1/2)にプリチャージ・イコライズされているビット線対BLT8、BLB8は、選択セルの該ビット線対への読み出しデータに基き、センスアンプ(高電位電源側はセルアレイ電源電圧、低電位電源は接地(GND)電位で駆動される)にて、セルアレイ電源電圧と接地電位側に差動増幅される。この場合、ビット線のHigh電位は、(1/2)セルアレイ電源電圧よりも高電位(セルアレイ電源電圧側の電位)のセンスアンプの出力電圧とし、ビット線のLow電位は、(1/2)セルアレイ電源電圧よりも低電位(GND電位側の電位)のセンスアンプの出力電圧とする。
図2のメインアンプ制御信号MAEがLowからHighに立ち上がり、メインアンプ(MA115)が活性化したとき、LIOT0とLIOB0(High電位)の電位差が十分であれば、メインアンプ(MA)115で正しく読み出しデータを出力することができる(この場合、Yスイッチ103のゲートに接続するYS制御信号YS0のヴィア接続不良等の故障は検出されない)。LIOT0のHigh電位への引き上げが早く行われる場合、LIOT0とLIOB0の電位差、したがって、MIOT0とMIOB0の電位差が殆どなくなる。その結果、メインアンプ115で読み出しデータを正しく識別増幅することができない場合が生じる。
<ケース2:BLT0=High、且つ、BLT8=High>
センスアンプSA8による増幅の結果、読み出しビット線BLT8、BLB8がHigh、Lowの場合、正常に動作する。すなわち、被救済ビット線BLT0がHighの場合、読み出しビット線BLT8がHigh電位であれば、YS制御信号YS8がHighのとき、導通状態のYスイッチ105、及び、Yスイッチ103を介して、ローカル入出力線LIOT0は、同相の電位(High電位)であるビット線BLT8、BLT0に接続されることになり、High電位とされる。一方、LIOB0はLow電位とされ、図2のメインアンプ制御信号MAEがLowからHighに立ち上がり、メインアンプ(MA)115が活性化したとき、LIOT0=High、LIOB0=Lowの差電位、したがって、MIOT0=High、MIOB0=Lowの差電位は十分であり、メインアンプ(MA)115で正しく読み出しデータを出力することができる。
<ケース3:BLT0=Low、且つ、BLT8=High>
被救済ビット線BLT0がLowの場合、センスアンプSA0による増幅の結果、読み出しビット線BLT8、BLB8がそれぞれHigh、Lowのとき、YS制御信号YS8のHighにより、Yスイッチ105、106が導通し、センスアンプSA8によってLIOT0はHigh電位(プリチャージ電位)とされ、LIOB0はLow電位に駆動される。その後、YS制御信号YS8のLow電位への立ち下りにより、Yスイッチ105が非導通となり、ゲート電極がHighフローティングにより導通状態のYスイッチ103を介して、LIOT0はLow電位に引き下げられる。LIOB0は、YS制御信号YS8がHighのとき、導通状態のYスイッチ106を介して、BLB8と接続し、センスアンプSA8によりLow側に駆動される、LIOB0に接続するYスイッチ104はLow電位のYS制御信号YS0により非導通状態とされている。このため、YS制御信号YS8がLowとなりYスイッチ106が非導通状態となったのち、LIOB0はLow電位に保たれる。この場合、図2のメインアンプ制御信号MAEがLowからHighに立ち上がり、メインアンプ115が活性化したとき、Low電位に推移しているLIOT0と、Low電位のLIOB0の電位差が十分であれば、メインアンプ(MA)115で正しく読み出しデータを出力することができる(この場合、Yスイッチ103のゲートに接続するYS制御信号YS0のヴィア接続不良等の故障は検出されない)。LIOT0のLow電位への引き下げが早く行われる場合、LIOT0とLIOB0の電位差が殆どなくなる。その結果、メインアンプ115で読み出しデータを正しく識別増幅することができない場合が生じる。読み出しサイクルの最後で、ローカル入出力線のプリチャージ・イコラズ制御信号PIOPREが活性化され、ローカル入出力線LIOT0、LIOB0がプリチャージ・イコライズされる。Yスイッチ103のゲート電極に接続するYS制御信号YS0の接続不良(YS不良)のため、Low電位となったLIOT0はプリチャージ電位(High電位)に設定される。
<ケース4:BLT0=Low、且つ、BLT8=Low>
被救済ビット線BLT0がLow、読み出しビット線BLT8がLowの場合、LIOTには同相の電位に接続されることになり、正常に読み出される。
図4は、図3の回路動作を説明するためのタイミング波形図である。なお、図4は、本発明者等が、問題の説明のために作成した図である。図4において、(a)、(b)、(c)、(f)は、図2のメイン入出力線のプリチャージ制御信号MIOPREB(Lowで活性化、Highで非活性化)、YS制御信号YS0、YS8、メインアンプ制御信号MAEの電圧波形である。
図4の(d)は、被救済ビット線BLT0がHighであり、読み出しビット線BLT8がLow(BLB8はHigh)のときのローカル入出力線LIOT0(破線)と、LIOTB(実線)の電圧波形である。(d)において、破線(YS不良)は、Yスイッチ103のゲートに接続するYS制御信号YS0のヴィア接続不良等により非選択のYスイッチ103のゲートがHighフローティング状態となり、非選択のYスイッチ103の導通状態のときのローカル入出力線LIOT0の電圧波形である。図4の(d)において、破線(YS良)は、Yスイッチ103のゲートに接続するYS制御信号YS0に不良が存在せず正常動作し、YS制御信号YS0がLowとされ非選択のYスイッチ103が非導通状態のときのローカル入出力線LIOT0の電圧波形である。
図4の(e)は、被救済ビット線BLT0がLow、読み出しビット線BLT8がHigh(BLB8がLow)のときのローカル入出力線LIOT0(破線)とLIOTB(実線)の電圧波形である。図4の(e)において、破線(YS不良)は、Yスイッチ103のゲートに接続するYS制御信号YS0のヴィア接続不良等により非選択のYスイッチ103のゲートがHighフローティング状態となり、非選択のYスイッチ103の導通状態のときのローカル入出力線LIOT0の電圧波形、(e)の破線(YS良)(High電位)は、Yスイッチ103が正常に動作し、YS制御信号YS0がLowとされ非選択のYスイッチ103が非導通状態のときのローカル入出力線LIOT0の電圧波形である。
Yスイッチ103のゲートに接続するYS制御信号YS0がビア不良等でHighフローティング状態とされ、メイン入出力線MIOのプリチャージ制御信号MIOPREBが活性状態(Low電位)のとき、PMOSトランジスタ112〜114が導通し、MIOT/B0はプリチャージ電位VBLRにプリチャージ・イコライズされる。また、ローカル入出力線対LIOT/B0は、図2のローカル入出力線LIOのプリチャージ制御信号PLIOPREにより、プリチャージ電位VBLRプリチャージ・イコライズされる。MIOPREBがHighのとき、PMOSトランジスタ112〜114は非導通に設定される。また、ローカル入出力線対LIOT/B0に接続するNMOトランジスタ107〜109も非導通とされる。
Yアドレス(カラムアドレス)のデコードの結果、YS制御信号YS8がHighとされ、Yスイッチ105が導通する。このとき、読み出しビット線BLT8がLowの場合、ローカル入出力線LIOT0はLow側に一旦下がり、Y制御信号YS8がLowとなり、Yスイッチ105が非導通状態となると、導通状態のYスイッチ103を介してビット線BLT0のHigh電位に引き上げられる(図4の(d)の破線(YS不良)参照)。一方、ローカル入出力線LIOB0(実線)は、High電位(プリチャージ電位)に保持される。ローカル入出力線対LIOT/B0の電位が、導通状態のスイッチ110、111(図2)を介してメイン入出力線対MIOT/B0に転送され、メインアンプ制御信号MAEのHighの立ち上がりに応答して、メイン入出力線MIOT0、MIOTB0の差電位がメインアンプ(MA)115で増幅される。
図4の(d)において、YS制御信号YS8の立ち下り後のローカル入出力線LIOT0のHighへの引き上げが緩やかな場合、メインアンプ制御信号MAEのLowからHighへの遷移時(メインアンプ115の活性化時)、メイン入出力線MIOT0とMIOB0(High電位)の電圧差は、十分大きく、メインアンプ115では、センスアンプSA8の出力を正しく増幅することができる(結果的に、Yスイッチ103のゲートオープン不良が見過ごされる)。図4の(d)において、LIOT0のHighへの遷移が速やかに行われる場合、メインアンプ制御信号MAE(図4の(f)参照)のLowからHighへの遷移時(メインアンプ115の活性化時)、メイン入出力線MIOTの電位はHigh電位となり、メイン入出力線MIOT0、MIOB0の差電位が小さくなり、メインアンプ115は、センスアンプSA8の出力を正しく増幅することができない場合がある。
図4の(e)に示すように、Yアドレスのデコードの結果、YS制御信号YS8がHighとされ、Yスイッチ105、106が導通し、読み出しビット線BLT8がHigh、BLB8がLowのとき、ローカル入出力線LIOT0はHighとされる。またLIOB0はLowとされる(図4の(e)の実線参照)。YS制御信号YS8がHighからLowとなり、Yスイッチ105が非導通状態となると、LIOT0は、導通状態のYスイッチ103を介して、BLT0のLow電位に引き下げられる(図4の(e)の破線(YS不良)参照)。ローカル入出力線対LIOT/B0の電位が、導通状態のスイッチ110、111(図2)を介してメイン入出力線対MIOT/B0に転送され、メインアンプ制御信号MAE(図4の(f)参照)のHighへの立ち上がりに応答して、メイン入出力線対MIOT/B0の差電位がメインアンプMAで増幅される。
YS不良によりYスッチ103のゲート電極がHighフローティング状態の時、YS制御信号YS8の立ち下り後のローカル入出力線LIOT0のLowへの引き下げが緩やかな場合、メインアンプ制御信号MAEのLowからHighへの遷移時(メインアンプの活性化時)、メイン入出力線MIOTとMIOB(High電位)の電圧差は十分大きく、メインアンプ115では、センスアンプSA8の出力を正しく増幅することができる場合がある(結果的に、Yスイッチ103のゲートオープン不良が見過ごされる)。一方、YS不良によりYスッチ103のゲート電極がHighフローティング状態の時、ローカル入出力線LIOT0のLowへの遷移が速やかに行われる場合、メインアンプ制御信号MAEの活性化時(メインアンプの活性化時)、メイン入出力線MIOTの電位はLowh電位となり、メイン入出力線MIOT0、MIOB0の差電位が小さくなり、メインアンプ115において、センスアンプSA8の出力を正しく増幅することができない場合がある。
図4において、High電位のメインアンプ制御信号MAE(図4の(f))がLow電位に立ち下った後、メイン入出力線のプリチャージ制御信号MIOPREB(図4 の(a))がLow電位(活性状態)とされ、メイン入出力線MIOT0、MIOB0はプリチャージ電位にプリチャージ・イコライズされる。また、図2のLIOPREがHighとされ、図4 の(d)、(e)に示すように、ローカル入出力線LIOT0、LIOB0もプリチャージ電位にプリチャージ・イコライズされる。
なお、特許文献1には、センスアンプ部におけるビット線コンタクトの数を削減することによりビット線容量の低減を図る半導体記憶装置の構成が開示されており、Yスイッチ制御信号(CSL)が8つのトランジスタのゲート電極にそれぞれのヴィアを介して供給される構成が開示されている(特許文献1の図15、図16等)。また特許文献2、3には、テストモードでセンスアンプからYSパスゲートの時間を調整する構成が開示されている。特許文献4には、センスアンプをオーバードライブする半導体集積回路において、オートリフレッシュ時に、通常動作時よりも長い期間、オーバードライブ信号を出力する構成が開示されている。
特開平10−313101号公報 特開平11−149800号公報 特開平11−317098号公報 特開2002−358778号公報
関連技術の分析を以下に与える。
上記したように、Yスイッチのゲート電極がフローティング化している場合、付近の配線のカップリング等により、該ゲート電極のレベルは微量であるが押し上げられていき、電荷蓄積等によりゲート電極がフローティング状態のYスイッチが導通してしまう場合がある。このYスイッチが、被救済ビット線に接続するYスイッチ(YS制御信号がLowとされ非選択とされる)である場合、選択ビット線のYスイッチと、非選択のビット線のYスイッチとがともに選択されるというマルチ選択状態となり、選択されたビット線からの読み出しを行うLIO線、MIO線にディスターブを与える。そして、近時の半導体製造の微細化の進展に伴い、ビア不良等によるゲート電極のフローティング化等の問題が顕在化している。
図2乃至図4を参照して説明したように、被救済ビット線BLT0に接続するセルの読み出しデータがHighであるものと仮定すると、読み出しビット線BLT8からHighデータを読み出す時は同相であるため、メインアンプ115(図2参照)にて読み出し可能であるが、読み出しビット線BLT8からLowデータを読み出す場合、被救済ビット線BLT0(High)と逆相のデータとなるため、LIOTは、BLT0のHigh電位に引っ張られ、LIOT/Bの電位差が少なくなり、メインアンプ(MA)115によるデータの読み出しにおいて、誤判定がおこる。一方、被救済ビット線BLT0に接続するセルの読み出しデータがLowであるものと仮定すると、読み出しビット線BLT8からLowデータを読み出す時は同相であるため、メインアンプ115にて読み出し可能であるが、読み出しビット線BLT8からHighデータを読み出す場合、BLT0と逆相のデータとなり、LIOT0はBLT0のLow電位に引っ張られ、LIOT/Bの電位差が少なくなり、メインアンプ115によるデータの読み出しにおいて、誤判定がおこる。同様の現象が、図2のセンスアンプSA2、SA4、SA6等に繋がる全てのビット線で発生する。
通常動作においては、データ読み出し時、LIOT/Bの電位差が少なくてもメインアンプ115(図2参照)によってデータの読み出しが可能とされる場合が多い。このように、通常では、YS制御信号をYスイッチのゲート電極の接続するヴィア不良等(YS制御信号のオープン不良)によるゲート電極のフローティング化の問題は、検出されにくい不良モードである。そこで、当該不良を検出するために、リダンダンシ・スキップテストモード(ウェハテスト時に行われた救済(不良セルの冗長セルへの置換)を無効化してテストを行うモード)を用いて、センスアンプSA0、SA2、SA4、SA6に繋がる各ビット線の全てに関してWrite−Read動作できないものを、当該不良とみなして、当該不良が検出されたデバイスを不良品としてリジェクトする方法が用いられている。
しかし、この方法では、YS制御信号とYスイッチ間のYS制御信号のオープン不良に起因するローカル入出力線LIOの不良と、その他の不良(YSドライバ自体の不良)を切り分けることができない。このため、例えば製品出荷前のGO/NOGOテスト等において、オーバーキル(過剰殺傷:被試験デバイスを必要以上にNGとする)を誘発している。しかも、YSオープン不良等の半導体装置の製品出荷の防止は必須とされる。
上記問題点の少なくとも1つの解決を図るため本発明は概略以下の構成とされる(ただし、以下に限定されるものでない)。本発明の1つの側面によれば、第1の電位に関連する第1の情報を伝達する第1のビット線と、第2の電位に関連する第2の情報を伝達する第2のビット線と、第1のデータ線と、前記第1のビット線及び前記第1のデータ線との間、並びに、前記第2のビット線及び前記第1のデータ線との間を、それぞれ対応する第1及び第2のアドレス情報と、第1の制御信号と、に対応して、電気的に接続する第1及び第2のトランジスタと、前記第1のデータ線に接続し、前記第1及び第2の情報を第2の制御信号に対応してセンシングする第1のアンプと、前記第1及び第2の制御信号を生成する第1の制御回路と、テストモード時にテスト制御信号を生成するテスト回路と、を備え、前記第1の制御回路は、前記テスト制御信号に従って、前記第1の制御信号の非活性タイミングから前記第2の制御信号の活性タイミングまでの第1の時間を、通常動作モードと異ならせ、更に調整する第1のサブ回路を含む、半導体装置が提供される。本発明の別の側面によれば、前記第1の時間は、前記第1の電位よりも更に高い電位を、前記第1のビット線に印加する時間を含む。
本発明によれば、第1の制御信号の活性化から非活性化への遷移のタイミングから、第2の制御信号の活性化までの時間を、テストモード時に調整することで、第1のデータ線に第1又は第2のトランジスタの一方のトランジスタのゲート電極のオープン不良等を検出することができる。
本発明が適用されるDRAMの構成の一例を示す図である。 階層データ線構造を説明する図である。 YS制御信号のビア不良を説明する図である。 図3のビア不良時の動作波形を説明する図である。 実施形態1の動作波形を説明する図である。 実施形態2の動作波形を説明する図である。 (A)は通常動作時のタイミングを説明する図であり、(B)はテストモード時のタイミングを説明する図である。 実施形態の構成を説明する図である。 オーバードライブ方式の構成の一例を説明する図である。
本発明の課題を解決する技術思想(コンセプト)の代表的な一例は以下に示される。但し、本願の請求内容はこの技術思想に限られず、本願請求項に記載の内容であることは言うまでもない。いくつかの好ましい形態(Preferred Modes)によれば、半導体装置は、第1の電位(High)に関連する第1の情報を伝達する第1のビット線(例えばBLT0)と、第2の電位(Low)に関連する第2の情報を伝達する第2のビット線(例えばBLT8)と、第1のデータ線(例えばLIO/MIO)と、前記第1のビット線及び前記第1のデータ線との間、並びに前記第2のビット線及び前記第1のデータ線との間を、それぞれ対応する第1及び第2のアドレス情報並びに第1の制御信号(YS)に対応して、電気的に接続する第1及び第2のトランジスタ(103、105)と、前記第1のデータ線(例えばLIO/MIO)に接続し、前記第1及び第2の情報を第2の制御信号(MAE)に対応してセンシングする第1のアンプ(MA)と、前記第1及び第2の制御信号を生成する第1の制御回路(例えばYタイミング生成回路3)と、テスト制御信号を生成するテスト回路(制御信号生成回路8)と、を備え、前記第1の制御回路(Yタイミング生成回路3)は、前記テスト信号(Test_Mode_EN)に従って、前記第1の制御信号(YS)の非活性タイミングから前記第2の制御信号(MAE)の活性タイミングまでの第1の時間(第1の期間)を調整する第1のサブ回路(技術思想1は、モード信号Mode=Lowとされ、遅延回路9(313)、AND回路318、技術思想2は、モード信号Mode=Highとされ、遅延回路7〜9(309、310、313)、AND回路318のいずれか一つ)を含む構成としてもよい。
いくつかの好ましい形態によれば、前記第1の時間(t4)は、少なくとも前記第1のデータ線(LIO)がフローティング状態である時間を含む。
前記第1のサブ回路は、更に、前記テストモード信号及び前記半導体装置を制御する同期信号(CK)に従って、前記第2の制御信号(MAE)の活性化タイミングを前記同期信号の遷移エッジに対応するように、前記第1の時間を調整する第2のサブ回路(NAND316)を含む構成としてもよい。
記第1の制御回路は、更に、前記第2の制御信号(MAE)の非活性後であり且つ前記同期信号の遷移エッジに対応するように前記第1のデータ線(LIO)を所定の電位にプリチャージする第3の制御信号(MIOPREB)を生成する第3のサブ回路(322)を含む構成としてもよい。
好ましい形態の1つによれば、前記第1の時間(t4)は、前記第1の電位(High)よりも更に高い電位(VOD電位)を、前記第1のビット線に印加する時間を含む。
好ましい形態の1つによれば、前記第1の制御回路は、更に、前記テスト信号に従って、前記第1の制御信号(YS)の非活性タイミングの後であり、且つ前記第2の制御信号(MAE)の活性の前に前記第1のビット線に前記高い電位(VOD電位)を印加する第4の制御信号(VOD_EN)を生成する第4のサブ回路(技術思想2:OR回路315、AND回路311、312)を含む。
好ましい形態の1つによれば、前記第1のサブ回路は、前記第4の制御信号(VOD_EN)の非活性の後に、前記第2の制御信号(MAE)を活性化する構成としてもよい。
更に、好ましい形態の1つによれば、前記第1及び第2のビット線(BLT0、BLT8)に接続し、前記第1及び第2の情報をそれぞれセンシングする第2及び第3のアンプ(センスアンプSA0、SA8)と、前記第1及び第2の電位にそれぞれ対応する高電源電圧(VDL)及び低電源電圧(VSS)を、前記第2及び第3のアンプの電源電圧としてそれらアンプの電源端子に供給する第5の制御信号(SEP、SEN)を生成する第2の制御回路(遅延回路201、202)とを備えている。前記第4のサブ回路(技術思想2:OR回路315、AND回路311、312)は、前記第5の制御信号(SEP、SEN)に対応して、前記第1の制御信号(YS)の活性タイミングの前に、前記第2及び第3のアンプの電源ノード(SAP)に前記高い電位(VOD電位)を所定時間供給し、更に、前記第1の制御信号(YS)の非活性タイミングの後であり、且つ、前記第2の制御信号(MAE)の活性の前に前記第2及び第3のアンプ(センスアンプSA0、SA8)との電源ノード(SAP)に前記高い電位(VOD電位)を所定時間供給する構成としてもよい。
いくつかの好ましい形態によれば、更に、前記第1のデータ線に接続し、前記第1又は第2のビット線にそれぞれ前記第1及び第2の情報を書き込むライトアンプ(WA)を備えた構成としてもよい。
いくつかの好ましい形態によれば、更に、前記第1及び第2のビット線にそれぞれ接続し、前記第1及び第2の情報をそれぞれセンシングする第2及び第3のアンプ(センスアンプ)を備えた構成としてもよい。
いくつかの好ましい形態によれば、更に、前記第1及び第2のビット線にそれぞれ接続し、前記第1及び第2の情報をそれぞれ記憶する第1及び第2の記憶セルを備えた構成としてもよい。前記第1及び第2のビット線は、それぞれ相補ビット線対(BLT/B0、BLT/B8)で構成される。
好ましい形態の1つによれば、階層入出力線方式のローカル入出力線(LIOT/B)とビット線(BLT/B)間に接続されるYスイッチの導通・非導通を制御するYS制御信号の活性状態から非活性状態への遷移から、ローカル入出力線にスイッチを介して接続するメイン入出力線に接続するメインアンプ(MA)を活性化させるまでの時間を、テスト信号(Test_Mode_En)に基づき、制御する。
テストモード時に、選択されたビット線に接続するYS制御信号(YS8)の活性状態から非活性化(YS8の立ち下り)への遷移時点から、メインアンプを活性化させる制御信号(MAE)の活性化までの時間を、通常動作時よりも長くすることで、被救済ビット線に接続するYスイッチに接続するYS制御信号(YS0)のオープン不良を検出する。あるいは、ローカル入出力線(LIOT/B)とメイン入出力線(MIOT/B)とを接続するスイッチ(図1の10)内に設けられ、ローカル入出力線(LIOT/B)にセンスアンプから転送された読み出しデータを増幅してメイン入出力線(MIOT/B)に転送するサブアンプを備えている場合、このサブアンプに関して、テストモード時には、選択されたカラムのYS制御信号の活性状態から非活性状態への遷移タイミングから、サブアンプを活性化させるまでのタイミングまでの時間を、通常動作時よりも長く設定するようにしてもよい。
本発明の別の好ましい形態によれば、YS制御信号を活性化して選択されたビット線の電位をローカル入出力線に伝達し、該ローカル入出力線に非選択のYスイッチを介して接続するセンスアンプをオーバードライブし、メインアンプを活性化するようにしてもよい。当該ローカル入出力線に接続し、非選択のYスイッチのゲートに接続するYS制御信号のオープン不良等で、非選択のYスイッチが導通状態の場合、YS制御信号の活性化により、選択されたビット線に接続するセンスアンプにより、Low電位に駆動された当該ローカル入出力線(例えばLIOT)は、YS制御信号の非活性化により、プリチャージ電位(High電位)よりもさらに高電位(オーバードライブ電圧)に駆動される。このとき、ローカル入出力線対の他方のローカル入出力線(例えばLIOB)はプリチャージ電位に保持されるが、一方の該ローカル入出力線(例えばLIOT)がオーバードライブされているため、当該ローカル入出力線対間の差電位の極性が反転する。その結果、YSオープン不良を検出する。以下、例示的な実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、半導体装置は、図1、図2を参照して説明した半導体記憶装置を含むものとする。ただし、図1、図2と同一内容の説明は重複を回避するため省略する。
<実施形態1>
実施形態1においては、テストモード時に、選択されたYS制御信号のワンショットパルス(Highパルス)終了後、通常動作時よりも長い所定時間後に、メインアンプを活性する。すなわち、当該YS制御信号の活性状態から非活性状態への遷移タイミングから、当該YS制御信号に接続するYスイッチを介して、選択されたビット線との接続が制御されるローカル入出力線LIO上のアンプ(該ローカル入出力線LIOに電気的に接続されたメイン入出力線上のメインアンプ)を活性化させるまでのタイミングまでの時間を、通常動作時よりも長く設定する。
選択されたYS制御信号のワンショットパルスで導通状態とされたYスイッチを介して、選択ビット線のセンスアンプで増幅されたデータに接続されたローカル入出力線に、低インピーダンスな不良(ゲート・オープン不良)のYスイッチから、該選択ビット線のセンスアンプで増幅されたデータと逆相のデータが供給された場合、該YS制御信号が非活性化されてから、所定時間後のローカル入出力線対は、当該不良Yスイッチが無い場合の電位差よりも小さな電位差となり、所定時間後、同一電位となる。これを利用して、被救済ビット線のYスイッチのゲートのオープン不良を検出する。すなわち、被救済ビット線のYスイッチのゲートのオープン不良と、カラム冗長可能なそれ以外のカラム不良の確実な分別(スクリーニング)を可能としている。
図5は、実施形態1の動作例を説明するためのタイミング波形図である。図5において、(a)、(b)、(c)、(f)は、図2のメイン入出力線のプリチャージ制御信号MIOPREB(Lowで活性化、Highで非活性化)、YS制御信号YS0、YS8、メインアンプ制御信号MAEの電圧波形である。
図5の(d)は、被救済ビット線BLT0がLow、読み出しビット線BLT8がHigh(BLB8はLow)のときのローカル入出力線LIOT0(破線)と、LIOB0(実線)の電圧波形を示している。図5の(d)において、破線(YS0不良)は、Yスイッチ103のゲート電極に接続するYS制御信号YS0のヴィア接続不良等により選択のYスイッチ103のゲート電極がHighフローティング状態となり、非選択のYスイッチ103が導通状態のときのローカル入出力線LIOT0の電圧波形である。
被救済ビット線BLT0がLow電位であり、読み出しビット線BLT8がHigh電位の場合、YS制御信号YS8がHighのとき、Yスイッチ105が導通し、読み出しビット線BLT8のHigh電位がローカル入出力線LIOT0に出力されるが(センスアンプSA8により、LIOT0はHigh電位に駆動される)、ゲート電極がHighフローティング状態とされ導通状態のYスイッチ103を介して、被救済ビット線BLT0のLow電位がLIOT0に出力され(すなわち、センスアンプSA0により、LIOT0はLow電位に駆動される)、この状態からYS制御信号YS8がLow電位に立ち下ると、それ以降、Yスイッチ105が非導通となるため、ローカル入出力線LIOT0は、Low電位に引き下げられる(図5の(d)のHighからLowへ徐々に立ち下る破線の波形(YS0不良)参照)。すなわち、ゲート電極がHighフローティング状態とされ導通状態のYスイッチ103を介して、センスアンプSA0によりLow電位側にプルダウンされる。一方、ローカル入出力線LIOB0は、YS制御信号YS8がHighのとき導通状態のYスイッチ106を介してBLB8と接続し、センスアンプSA8によりLow電位側に駆動される(図5の(d)の実線)。
実施形態1では、YS制御信号YS8の立ち下りから、時間t4で、図2のメインアンプ制御信号MAEがLowからHighに立ち上がり、メインアンプ115(図2参照)が活性化される。YS制御信号YS8の立ち下りから、時間t4経過後、ローカル入出力対LIOT/B0は、同一電位となる。このように、実施形態1では、LIOT/B、MIOT/Bの差電位がゼロになるまで待つことで、被救済ビット線のYスイッチのゲート電極のオープン不良を検出する。なお、図5の(d)において、破線(YS0良)(High電位)は、Yスイッチ103が正常動作し、被救済ビット線のYS制御信号YS0=Lowにより非導通に設定されている場合の、読み出しビット線BLT8がHigh(BLB8がLow)のときのローカル入出力線LIOT0の電圧波形である。
図5の(e)は、被救済ビット線BLT0がHigh、読み出しビット線BLT8がLow(BLB8がHigh)のときのローカル入出力線LIOT0(破線)と、LIOB0(実線)の電圧波形を示している。図5の(e)において、破線(YS0不良)は、Yスイッチ103のゲート電極に接続するYS制御信号YS0のヴィア接続不良等により非選択のYスイッチ103のゲートがHighフローティング状態となり、非選択のYスイッチ103の導通状態のときのローカル入出力線LIOT0の電圧波形である。
被救済ビット線BLT0がHigh電位であり、読み出しビット線BLT8がLow電位の場合、YS制御信号YS8がHighのとき、Yスイッチ105が導通し、読み出しビット線BLT8のLow電位がローカル入出力線LIOT0に出力されるが(LIOT0は、センスアンプSA8によりLow電位に駆動される)、導通状態のYスイッチ103を介して、被救済ビット線BLT0のHigh電位がLIOT0に出力され(すなわち、センスアンプSA0によりLIOT0はHigh電位に駆動される)、この状態から、YS制御信号YS8がHighからLowに立ち下ると、それ以降、Yスイッチ105が非導通となるため、ローカル入出力線LIOT0はHigh電位に徐々に引き上げられる(図5の(e)の破線の立ち上がり波形(YS0不良)参照)。すなわち、導通状態のYスイッチ103を介して、センスアンプSA0によりHigh電位側にプルアップされる。一方、ローカル入出力線LIOB0は、YS制御信号YS8がHighのとき導通状態のYスイッチ106を介してBLB8と接続し、センスアンプSA8によりHigh電位側に駆動される(図5の(e)の実線)。
実施形態1では、YS制御信号YS8の立ち下りのタイミングから時間t4で、図2のメインアンプ制御信号MAEがLowからHighに立ち上がり、メインアンプ(MA115)が活性化される。YS制御信号YS8の立ち下りから時間t4経過後において、ローカル入出力対LIOT/B0は同一電位となる。このように、実施形態1では、LIOT/B、MIOT/Bの差電位がゼロになるまで待つことで、被救済ビット線のYスイッチのゲートのオープン不良を検出する。なお、図5の(e)において、破線(YS0良)の波形は、Yスイッチ103が正常動作し、被救済ビット線のYS制御信号YS0=Lowにより非導通に設定されている場合における、読み出しビット線BLT8がLowのときのローカル入出力線LIOT0の電圧波形である。
図5に示すように、読み出しビット線のYスイッチ105に接続するYS制御信号YS8の非活性(Low電位)への遷移の後、メイン入出力線対MIOT/B0のプリチャージ制御信号MIOPREBの活性化(立ち下り)のタイミングと、メインアンプ制御信号MAEの活性化(Highへの立ち上がり)のタイミングを、図4のタイミングよりも、遅らせることで、メインアンプMA(またはサブアンプ)の起動を遅らせる。データの読み出し時、ローカル入出力線対LIOT/B間(したがって、メイン入出力線対MIOT/B)間の電位差がないことが検出された場合、当該Yスイッチ105とともにローカル入出力線LIOT0に接続し、非活性のYS制御信号YS0をゲートに入力し本来オフ(非導通)状態にあるべきYスイッチ103の不良を検出する。なお、半導体装置内において、ローカル入出力線対LIOT/B、あるいはメイン入出力線対MIOT/Bが同一論理値であることを検出する一致検出回路(排他的論理和回路)等をテスト回路として備えた構成としてもよいことは勿論である。
実施形態1によれば、リダンダンシ・スキップ・テストモード(ウェハステスト時に行われた不良セルの冗長置換を無視するテストモードを用い、不良セル等に接続するビット線へのアクセスを行ってテストするテストモード)を用いる必要がないことから、YSオープン不良以外の不良(例えばYSドライバ自体の不良)については検出されることはなくなり、オーバーキルなく(テスタで良品判定とすべきところを不良と判定)、不良デバイスのリジェクトを行うことができる。
図5に示すように、実施形態1では、テストモード時に、YS制御信号YS8のHigh電位(活性状態)からLow電位(非活性状態)への立ち下りのタイミングから時間t4経過時点で、メインアンプ制御信号MAEをHigh電位とし、YS制御信号YS8のHigh電位からLow電位への立ち下りのタイミングから時間t2経過時点で、メイン入出力線のプリチャージ制御信号MIOPREBをLow電位(活性状態)としている。
テストモード時には、図5に示すように、YS制御信号の活性化から非活性状態への遷移からメイン入出力線MIO上のメインアンプ(MA)の活性化までの時間をt4とし、通常動作時の時間(後述する図7(A)のt3参照)からt4に時間を延長している。よって、Yスイッチ103のゲートに接続するYS0にオープン不良がある場合、データ読み出しにおいて、YS制御信号YS8の選択時に、ローカル入出力線対LIOT/B上では、YS8に接続するビット線BLT8と、YS制御信号YS0に接続するビット線BLT0とがバスファイトしてその電位差を(良品時の電位差よりも)小さくしている。よって、メインアンプMA(図2の115)での誤ラッチ(YS制御信号YS8に対応する書き込み期待値と、逆のデータのラッチ)を誘引させている。
なお、図5において、「プリチャージ停止」とは、矢印の時点でプリチャージが活性から非活性に遷移する意味である。「プリチャージ開始」はその逆の意味である。メインアンプ制御信号MAEのHighパルス期間、メインアンプMAは活性化されてMIOT/B0の増幅を行い、その後、メインアンプ制御信号MAEのLowへの遷移により、プリチャージが再開する。つまり、図5のt2はt4に連動する。また、メインアンプMA(図2の115)は、センシング機能及びラッチ機能の少なくとも一つを有すれば良い。メインアンプMAは、メイン入出力線対MIOT/Bの情報を確定する回路である。
<実施形態2>
実施形態2においては、テストモード時に、選択されたYS制御信号のワンショットパルス(Highパルス)終了後、直ちにまたは所定時間後に、センスアンプをオーバードライブし、その後、ローカル入出力線上のアンプ(該ローカル入出力線LIOに電気的に接続されたメイン入出力線上のメインアンプMA)を活性する。なお、オーバードライブ方式は、センスアンプをセンス動作の所定期間、高い電圧で駆動する。
<オーバードライブ方式>
図9は、オーバードライブ方式の典型的な一例を模式的に示す図である。図9に示すように、センスアンプSAの正の電源ノードSAPは、VOD発生回路401で生成されたオーバードライブ電圧VODに、PMOSトランジスタTP5を介して接続され、電源VDL(例えばセルアレイ電源)にPMOSトランジスタTP3を介して接続され、センスアンプSAの負の電源ノードSANは、NMOSトランジスタTN1を介して電源VSS(接地)に接続される。制御信号VOD_ENの相補信号であるVOD_ENBがLowのとき(VOD_ENがHigh)、PMOSトランジスタTP5が導通し、センスアンプSAの電源ノードSAPには、オーバードライブ電圧VODが供給される。VOD_ENBがHigh、SEPがLowのとき、センスアンプSAの電源ノードSAPには、電源電圧VDL(<VOD)が供給される。SENは、センスアンプSAの活性化時に、Highに保たれ、NMOSトランジスタTN1が導通し、センスアンプSAの負の電源ノードSANは接地(GND)電位とされ、電源VDL(又はVOD)とGND間の電源パスが通電する。なお、センスアンプSAは、図に示すように、ノードSAP、SAN間に、PMOSトランジスタとNMOSトランジスタからなる反転バッファ(インバータ)を並列に2個備え、ビット線BLTに出力(PMOSとNMOSの共通ドレイン)が接続された一方のインバータの入力(PMOSとNMOSの共通ゲート)をBLBに接続し、ビット線BLBに出力が接続された他方のインバータの入力をBLTに接続している。なお、ビット線BLTと接地間、BLBと接地間の容量はビット線の負荷容量を表している。なお、VOD_ENがHighのとき(したがってVOD_ENBがLowのとき)、VOD発生回路401を活性化させ、オーバードライブ電圧VODを出力するようにしてもよい。
実施形態2では、選択されたYS制御信号のワンショットパルス(Highパルス)終了後、センスアンプに、オーバードライブ電圧を供給することで、不良Yスイッチに接続するセンスアンプの正側の電源ノードがオーバードライブ電圧で駆動され、ローカル入出力線(LIOT/LIOB)は(理論的に)必ず逆転する。これを利用して、Yスイッチのゲートのオープン不良を検出する。実施形態2によれば、出荷時等のテスト工程で行われる良品/不良品の選別において、被救済ビット線のYスイッチのゲートのオープン不良をより確実にリジェクトすることができる。
図6は、実施形態2の動作を説明するタイミング波形図である。図6において、(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)は、図2のメイン入出力線のプリチャージ制御信号MIOPREB(Lowで活性化、Highで非活性化)、YS制御信号YS0、YS8、オーバードライブイネーブル信号VOD_EN、ローカル入出線対LIOT/B0、メインアンプ制御信号MAEの電圧波形である。図6の(d)のオーバードライブイネーブル信号VOD_ENが活性状態(High電位)のとき、センスアンプは、例えばセルアレイ電源電圧よりも高い電圧VODでオーバードライブ駆動される。図6の(e)の実線は、図2の読み出しビット線BLT8、BLB8がLow、Highであり、被救済ビット線BL0がHighのときのLIOB0の電圧波形であり、破線(YS0不良)は、図2のYスイッチ103のゲート電極に接続するYS制御信号YS0のヴィア接続不良等によりYスイッチ103のゲートがオープン不良の場合のLIOT0の電圧波形である。破線(YS0良)は、図2の被救済ビット線に接続するYスイッチ103が正常であり非導通の場合のLIOT0の電圧波形である。
プリチャージ制御信号MIOPREBの活性化のタイミングを遅らせたままの状態(YS制御信号YS8の立ち下りのタイミングから時間t2でMIOPREBはHigh(非活性状態)からLow(活性状態)となる)で、センスアンプ(例えば被救済ビット線のセンスアップSA0)をオーバードライブ駆動する(図6の(d)のVOD_ENのHighパルス参照。オーバードライブ駆動を活性化させることで、ローカル入出力線LIOT0と常時接続しているセンスアンプSA0の正の電源ノード(図9のSAP)の電圧を、ローカル入出力線対LIOT/Bのプリチャージ電位(VBLR)よりも上げて、本来、Low電位であるべきLIOT0を、プリチャージ電位のLIOB0よりもさらに高電位とする。この結果、LIOT0とLIOB0の電位差を逆転させることができる。こうすることにより、メインアンプ(MA)115(図2参照)で完全に誤判定を起こさせて、不良を検出することができる。なお、YS制御信号YS8の立ち下りのタイミングから時間t4でメインアンプ制御信号MAEがLowからHighに立ち上がり、メインアンプ(MA)115が活性化される。また、図6に示す例では、オーバードライブイネーブル信号VOD_ENは、YS制御信号YS8の立ち下りのタイミングから時間t5で活性状態(High電位)に設定され、メインアンプ制御信号MAEがHighに立ち上がる前に非活性状態(Low電位)に設定される。すなわち、オーバードライブイネーブル信号VOD_ENのパルス幅はt4−t5よりも短く設定されている。
YS制御信号YS0に接続するYスイッチ103は、不良インピーダンスにて、アレイ電源電圧よりも高い電圧のビット線BLT0の電位VODをLIOT0へ伝達させる(オーバードライブ駆動されるセンスアンプSA0により、Yスイッチ103を介してLIOTは、セルアレイ電源電圧よりも高い電圧にプルアップされる)。その結果、High側のLIOT0は、VBLR(プリチャージ電圧)よりも高い電位へ引き上げられ、High電位(プリチャージ電圧)のLIOB0(BLB8のHigh電位に対応)よりも高電位となる。ローカル入出力線対LIOT/B0は、読み出しビット線BL8の期待値のLIO線対の電位差と極性が反転し、メインアンプ(MA)115(図2参照)は、読み出しデータと相補のデータを出力する。YS0不良がない場合、読み出しビット線のYスイッチ105、106が導通し、被救済ビットラインのYSスイッチ103、104は非導通であるため、ローカル入出力線対LIOT/B0の期待値の電位差は、オーバードライブ駆動によっても影響を受けず、メインアンプ(MA)115(図2参照)は正しい期待値のデータをラッチする。
なお、図6には示されていないが、YS制御信号をHigh電位とする前、オーバードライブイネーブル信号VOD_ENをHighとして、被救済ビット線に接続するセンスアンプSA0と、読み出しビット線に接続するセンスアンプSA8の電源ノード(SAP)にオーバードライブ電圧VODを所定時間供給し、更に、YS制御信号をHigh電位からLow電位とした後、且つ、メインアンプ制御信号MAEを活性化する前に、VOD_ENをHighとして、センスアンプSA0、SA8の電源ノード(SAP)にオーバードライブ電圧VODを所定時間供給する構成としてもよい。
<通常動作時のタイミングの一例>
図7(A)は、通常動作(Normal)時の図1のクロック信号CK、図2のメイン入出力線のプリチャージ制御信号MIOPREB、YS制御信号YS、メインアンプ制御信号MAEのタイミング波形の一例(クロック同期方式)を示す図である。クロック信号CKの立ち上がりエッジに応答して、プリチャージ制御信号MIOPREB、YS制御信号YSがLow電位からHigh電位に設定され、メインアンプ制御信号MAEの立ち上がりと、プリチャージ制御信号MIOPREBの立ち下りは、YS制御信号YSの立ち下り(非活性化)のタイミングから制御される。
YS制御信号YSの非活性状態への遷移(HighからLowへの立ち下り遷移)からメイン入出力線MIO上のメインアンプ(MA)の活性化(LowからHighへの立ち上がり遷移)までの時間はt3とされる。YS制御信号YSの非活性状態への遷移(HighからLowへの立ち下り遷移)からメイン入出力線のプリチャージ制御信号MIOPREBのHigh電位からLow電位(活性化)への時間はt1とされている。なお、図7(A)において、t3は、時間0でも、マイナス(YSの非活性がMAの活性の前)であってもよい。
また、図2において、Yスイッチのゲート電極に接続するYS制御信号YS0の不良設定は任意であり、YS8以外のYS1〜YS7であってもよい。
<テスト動作時のタイミングの一例>
図7(B)は、テスト動作(TM:Test Mode)時における、図1のクロック信号CK、図2のMIOPREB、YS制御信号YS、メインアンプ制御信号MAEのタイミング波形の一例(クロック同期方式)を示す図である。YS制御信号YSの活性状態から非活性状態への遷移(HighからLowへの立ち下り遷移)から、メイン入出力線MIO上のメインアンプ(MA)の活性化までの時間(メインアンプ制御信号MAEのHighへの立ち上がりまでの時間)はt4(>t3)に設定される。
またYS制御信号YSの活性状態から非活性状態への遷移(HighからLowへの立ち下り遷移)から、メイン入出力線MIOのプリチャージ制御信号MIOPREBのHighからLow(活性状態)への時間はt2(>t1)に設定されている。メインアンプ制御信号MAEの立ち上がり(活性化)と、メイン入出力線MIOのプリチャージ制御信号MIOPREBの立ち下り(活性化)は、それぞれ、YS制御信号YSの立ち下りから制御される。更に、メインアンプ制御信号MAEの立ち上がりエッジはクロック信号CKの立ち下りでゲーティングされても良い。
<X/Yタイミング生成回路>
図8は、図1の構成において、図7(A)(ノーマル動作時)、図7(B)(テストモード時)のタイミング制御を実現するための構成例を示す図である。なお、図8(A)には、図1のXデコーダ、Xタイミング生成回路2、Yデコーダ、Yタイミング生成回路3の信号の入出力を示し、図8(B)には、Yデコーダ、Yタイミング生成回路3の要部構成を信号のシーケンスに着目して示してある。なお、図8(A)、(B)において、遅延回路1、遅延回路2〜遅延回路11の各番号は、各遅延回路を通番で表したものである。
図8(A)を参照すると、Xデコーダ、Xタイミング生成回路2は、ワード線活性化タイミングSWL_EN(図1のサブワードドライバSWDの活性化を制御する制御信号)と、センスアンプの活性化のタイミングを制御する信号(センスアンプイネーブル信号)SEP、SENを生成する回路(遅延回路201、202)を含む。これらは、制御信号生成回路8で認識された外部コマンド等(ACTIVE CMD等)によって生成される。
図8(B)を参照すると、Yデコーダ、Yタイミング生成回路3は、クロック信号CK、アドレス信号ADD、バンク選択信号BA、制御信号生成回路8からの制御信号、テストモード信号(Test_Mode_EN)を入力し、少なくとも3つの制御信号(MIOPREB、MAE、VOD_EN)のタイミングを制御する回路を含む。
Yデコーダ301で選択されたYS制御信YSi(iは、1からマット内のカラムの本数のいずれかの整数値)の活性化タイミングは、センスアンプイネーブル信号SENの立ち上がりから、遅延回路4(302:偶数段のインバータ列)を経て生成される。YS制御信号YSiの非活性化タイミングは、遅延回路6(307:奇数段のインバータ列)を経て生成される。つまり、YS制御信号YSiのパルス幅(Highパルスのパルス幅)の時間=遅延回路6(307)の遅延時間である。
このように、センスアンプ活性化タイミングSENからYS制御信号YSi(iは、1からマット内のカラムの本数のいずれかの整数値)の活性化タイミングは、遅延回路4(302:偶数段のインバータ列)で決定されるが、これは、ノーマルモードであるか、テストモードであるかに係わらず同一時間である。
OR回路315からの出力であるVODイネーブル信号VOD_EN(図6の(d)参照)は、2回活性化される。1回目は、センスアンプ活性化タイミング(SENの立ち上がり)に連動する。すなわち、1回目のVOD_ENはAND回路305から出力され、センスアンプイネーブル信号SENの立ち上がりエッジに応答してHighとなり、遅延回路5の遅延時間のパルス幅を有するHighパルスである。すなわち、VOD_ENの1回目の非活性化タイミングは、遅延回路5を経て生成される。1回目のVOD_ENは、センス動作の初期にセンスアンプをオーバードライブすることに対応する。なお、奇数段のインバータ列からなる遅延回路は、当該遅延回路の入力信号を遅延し反転した信号(反転遅延信号)を出力する。偶数段のインバータ列からなる遅延回路は、当該遅延回路の入力信号を遅延した信号(正転遅延信号)を出力する。
VOD_EN活性化の2回目は、テストモード時(テストモードイネーブル信号Test_Mode_EN=High)、且つ、モード信号Mode=Highの時に、CL(AND回路303の出力)の非活性のタイミングに連動して、YS制御信号YSiが非活性状態のときに出力される。すなわち、VOD_ENの2回目の活性化タイミングは、センスアンプ活性化タイミングであるSENの活性化(立ち上がり)のタイミングから、遅延回路4(302)、遅延回路6(307)、インバータ304、遅延回路7(309)、AND回路311、312を経て生成される。言い換えれば、VOD_ENの2回目の活性化タイミングは、YS制御信号YSiの非活性のタイミング(HighからLowへの立ち下り遷移のタイミング)から、遅延回路7(309:偶数段のインバータ列)を経て生成される。VOD_ENの2回目の非活性化タイミングは、遅延回路8(310:奇数段のインバータ列)を経て生成される。遅延回路8の遅延時間が、2回目のVOD_ENのHighパルスのパルス幅に対応する。AND回路312は、Test_Mode_EN=High、且つ、Mode=Highのときに、AND回路311から出力されるHighパルスをOR回路315に伝達する。
YS制御信号YSiの非活性化のタイミング(HighからLowへの立ち下り遷移のタイミング)から、VOD_ENの活性化のタイミングは、遅延回路7(309)で決定されるが、遅延回路7(309)を削除して、YS制御信号YSiの非活性化のタイミングと、VOD_ENの活性化のタイミングを同一とするようにしても良い。
メインアンプ制御信号MAEの活性化のタイミング(LowからHighへの立ち上がり遷移のタイミング)は、通常動作時(非テストモード時)、テストモード時において、それぞれ異なる時間に設定される。更に、技術思想1に対応したモード信号Mode=Lowの時、技術思想2に対応したMode=Highの時においても、それぞれ異なる時間となる。通常動作時における、メインアンプ制御信号MAEの活性化のタイミングは、センスアンプ活性化のタイミングであるSENの活性化(立ち上がり)から、遅延回路4(302:偶数段のインバータ列)、遅延回路6(307:奇数段のインバータ列)、インバータ304、遅延回路7(309:偶数段のインバータ列)、遅延回路8(310:偶数段のインバータ列)、インバータ314、切替スイッチSW2、遅延回路9(313:偶数段のインバータ列)、切替スイッチSW1、ANDゲート318を経て生成される。メインアンプ制御信号MAEの非活性化のタイミングは、遅延回路10(317:奇数段のインバータ列)を経て生成される。つまり、メインアンプ制御信号MAEのパルス幅の時間は遅延回路10(317)の遅延時間である。なお、切替スイッチSW1は、Test_Mode_EN=Highのとき、遅延回路9(313)の出力に接続され、Test_Mode_EN=Lowのとき、インバータ304の出力に接続される。
クロック信号CKとテストモードイネーブル信号Test_Mode_ENを入力するNAND回路316は、テストモードイネーブル信号Test_Mode_ENがHighのとき(テストモード時)、クロック信号CKがLowとなると、その出力がHighとなり、メインアンプ制御信号MAの活性化タイミングをクロック信号CKの遷移エッジ(立ち下りエッジ)に対応させる制御を行う。すなわち、NAND回路316とAND回路318により、図7(B)に示したように、メインアンプ制御信号MAEの立ち上がりエッジは、クロック信号CKの立ち下りでゲーティング制御される。
テストモード時(Test_Mode_EN=High)、且つ,技術思想1に対応したモード信号Mode=Lowの時におけるメインアンプ制御信号MAEの活性化のタイミング(LowからHighへの立ち上がり遷移のタイミング)は、センスアンプ活性化のタイミングであるSENの活性化タイミングから遅延回路4(302)、遅延回路6(307)、インバータ304、切替スイッチSW2(Mode=Highでインバータ314からインバータ304側に切替接続)、遅延回路9(313)、切替スイッチSW1を経て生成される。その非活性化タイミングは遅延回路10を経て生成される。なお、MAEの活性化タイミングを、同期信号CKに対応させて遅延時間10(317)の遅延時間及びCKのエッジタイミング(CKの立ち下りエッジ)のいずれか遅い一方に対応させても良い。少なくとも、メインアンプ制御信号MAEのパルス幅の時間=遅延回路10(317)の時間である。言い換えれば、メインアンプ制御信号MAEの活性化のタイミングは、YS制御信号YSiの非活性のタイミング(HighからLowへの立ち下り遷移のタイミング)から、遅延回路9(313)を経て生成される。但し、メインアンプ制御信号MAEの活性化のタイミングは、クロック信号CKの周波数が低ければ(クロック周期が長ければ)、図7(B)に示すように、クロック信号CKの立ち下りエッジで決まる(故に、クロック信号CKはメインアンプ制御信号MAEの活性タイミングのゲーティング信号である)。
なお、遅延回路10(317)に代えて、メインアンプ制御信号MAEを出力するANDゲート318の出力ノードに、エッジトリガによるパルス拡張回路(不図示)を設けても良い。パルス拡張回路を設けることで、クロック信号CKの周波数によらず、メインアンプ制御信号MAEの最低パルス幅を保証することができる。
テストモード時(Test_Mode_EN=High)、且つ、技術思想2に対応したモード信号Mode=Highの時におけるメインアンプ制御信号MAEの活性化タイミングは、センスアンプイネーブル信号SENの活性化のタイミングから、遅延回路4(302)、遅延回路6(307)、インバータ304、遅延回路7(309)、遅延回路8(310)、スイッチSW2、遅延回路9(313)を経て生成される。メインアンプ制御信号MAEの非活性化タイミングは、遅延回路10(317)を経て生成される。すなわち、メインアンプ制御信号MAEのパルス幅(Highパルスのパルス幅)の時間=遅延回路10(317)の時間である。言い換えれば、メインアンプ制御信号MAEの活性化のタイミングは、YS制御信号YSiの非活性のタイミングから、遅延回路7(309)、遅延回路8(310)、切替スイッチSW2、遅延回路9(313)を経て生成される。この場合、クロック信号CKのゲーティング作用については前述と同様である。
メイン入出力線のプリチャージ制御信号MIOPREBの活性化タイミングは、メインアンプ制御信号MAEの非活性タイミングから生成される。MIOPREBの非活性化タイミングは、遅延回路11(321:奇数段のインバータ列)を経て生成される。遅延回路10(317)の出力をインバータ319で反転した信号と、信号を入力する遅延回路11(321:奇数段のインバータ列)の出力と、NAND回路320の出力を入力するNAND回路322の出力がMIOPREB(Low電位で活性状態、High電位で非活性状態)とされる。MIOPREBのLowパルスのパルス幅は、遅延回路11(321)の遅延時間に対応する。
クロック信号CKの反転とTest_Mode_ENを入力するNAND回路320は、Test_Mode_ENがHighのとき(テストモード時)、クロック信号CKのHighでその出力はHighとなり、MIOPREBの活性化のタイミング(Low電位への遷移)をクロック信号CKの立ち上がりエッジに応答して対応させる制御行うための回路である。すなわち、NAND回路320と322により、図7(B)に示すように、クロック信号CKのLowからHighへの立ち上がり遷移に応答して、プリチャージ制御信号MIOPREBがHighからLowに立ち下る制御が行われる。
なお、メイン入出力線のプリチャージ制御信号MIOPREBの活性化のタイミングを、クロック信号(同期信号)CKに対応させて遅延時間11(321)の遅延時間、及びクロック信号のCKのエッジタイミング(CKの立ち上がりエッジ)のいずれか遅い一方に対応させても良い。少なくとも、MIOPREBのパルス幅の時間=遅延回路11の時間である。但し、MIOPREBの活性化のタイミングは、クロック信号CKの周波数が低ければ(周期が長ければ)、図7(B)に示したように、クロック信号CKの立ち上がりエッジで決まる(故に、クロック信号CKはMIOPREB活性タイミングのゲーティング信号である)。
遅延回路11に代えて、MIOPREBを出力するNANDゲート322の出力ノードにエッジトリガによるパルス拡張回路を設けても良い。パルス拡張回路を設けることで、クロック信号CKの周波数によらず、MIOPREBの最低パルス幅を保証することができる。
図8の回路は、技術思想1及び2を同一の回路(バルク)で実現する実施例であり、いずれか一方のみを最小するバルクの場合、いずれか他方に関連する論理ゲートは削除できる。このようにして、テストモード時、YS制御信号YSの非活性のタイミング(HighからLowへの立ち下り遷移タイミング)からメインアンプ制御信号MAEの活性化のタイミング(LowからHighへの立ち上がり遷移)までを変更する。
通常動作時においては、前記変更は、ローカル入出力線対LIOT/Bのフローティング時間を増長させるだけであり、不要な制御であるが、テストモード時において、Yスイッチ(トランジスタ)のゲート電極のフローティング(YS不良)を検出するには有用な制御である。
また、他方の制御として、テストモード時、YS制御信号YSの非活性タイミング後に、オーバードライブの制御を追加する。通常動作時においては、YS制御信号YSの非活性タイミング後のオーバードライブの追加は、意味のない制御であるが、テストモード時において、Yスイッチ(トランジスタ)のゲート電極のフローティング(YS不良)を検出するには有用な制御である。
本願の技術思想は、例えば、メモリやデータプロセッサのデータ信号の伝送ルート等、に適用できる。また、上記した図面において、トランジスタの導電型は、図示した例に制限されるものでないことは勿論である。また、制御信号の活性/非活性状態とHigh/Low電位の関係、ならびに該制御信号を生成する回路は実施例が開示する形式に限られないことは勿論である。
本発明の技術思想は、様々な半導体装置に適用することができる。例えば、CPU(Central Processing Unit)、MCU(Micro Control Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、ASSP(Application Specific Standard Product)、メモリ(Memory)等の半導体装置全般に、本発明を適用することができる。このような本発明が適用された半導体装置の製品形態としては、例えば、SOC(システムオンチップ)、MCP(マルチチップパッケージ)やPOP(パッケージオンパッケージ)などが挙げられる。これらの任意の製品形態、パッケージ形態を有する半導体装置に対して本発明を適用することができる。また、トランジスタは、電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor;FET)であれば良く、MOS(Metal Oxide Semiconductor)以外にもMIS(Metal−Insulator Semiconductor)、TFT(Thin Film Transistor)等の様々なFETに適用できる。トランジスタ等の様々なFETに適用できる。更に、装置内に一部のバイポーラ型トランジスタを有しても良い。更に、PMOSトランジスタ(P型チャネルMOSトランジスタ)は、第2導電型のトランジスタ、NMOSトランジスタ(N型チャネルMOSトランジスタ)は、第1導電型のトランジスタの代表例である。
本発明は、本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
1 メモリアレイ
2 Xデコーダ及びXタイミング生成回路
3 Yデコーダ及びYタイミング生成回路
4 デコーダ制御回路
5 データラッチ回路
6 入出力インターフェース
7 内部クロック(CLK)生成回路
8 制御信号生成回路
9 DLL(Delay Locked Loop:遅延同期ループ)
10 スイッチ
11 X制御回路
12 Y制御回路
101、101’、101”、102、102’、102” センスアンプ(群)
103、104、105、106 Yスイッチ(NMOSトランジスタ)
107−111 スイッチ(NMOSトランジスタ)
112−114 スイッチ(PMOSトランジスタ)
115 メインアンプ(MA)
116 YSドライバ(YSD)
117 ライトアンプ(WA)
201 遅延回路1
202 遅延回路2
301 Yデコーダ
302 遅延回路4
303 AND回路(2入力)
304、314、319 インバータ
305 AND回路(2入力)
306 遅延回路5
307 遅延回路6
309 遅延回路7
310 遅延回路8
311 AND回路(2入力)
312、318 3入力AND回路
313 遅延回路9
315 OR回路
316、320、322 NAND回路
317 遅延回路10
321 遅延回路11
401 VOD発生回路

Claims (17)

  1. 第1の電位に関連する第1の情報を伝達する第1のビット線と、
    第2の電位に関連する第2の情報を伝達する第2のビット線と、
    第1のデータ線と、
    前記第1のビット線及び前記第1のデータ線との間、並びに、前記第2のビット線及び前記第1のデータ線との間を、それぞれ対応する第1及び第2のアドレス情報と、第1の制御信号と、に対応して、電気的に接続する第1及び第2のトランジスタと、
    前記第1のデータ線に接続し、前記第1及び第2の情報を第2の制御信号に対応してセンシングする第1のアンプと、
    前記第1及び第2の制御信号を生成する第1の制御回路と、
    テストモード時にテスト制御信号を生成するテスト回路と、
    を備え、
    前記第1の制御回路は、
    前記テスト制御信号に従って、前記第1の制御信号の非活性タイミングから前記第2の制御信号の活性タイミングまでの第1の時間を、通常動作モードと異ならせ、更に調整する第1のサブ回路を含む、半導体装置。
  2. 前記第1の時間は、少なくとも前記第1のデータ線がフローティング状態である時間を含む、請求項1記載の半導体装置。
  3. 前記第1のサブ回路は、前記テストモード信号及び前記半導体装置を制御する同期信号に従って、前記第2の制御信号の活性化タイミングを前記同期信号の遷移エッジに対応するように、前記第1の時間を調整する第2のサブ回路を含む、請求項2記載の半導体装置。
  4. 前記第1の制御回路は、前記第2の制御信号の非活性後であり、且つ、前記同期信号の遷移エッジに対応するように、前記第1のデータ線を所定の電位にプリチャージする第3の制御信号を生成する第3のサブ回路を含む、請求項3記載の半導体装置。
  5. 前記第1の時間は、前記第1の電位よりも更に高い電位を、少なくとも前記第1のビット線に印加する時間を含む、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。
  6. 前記第1の制御回路は、前記テスト制御信号に従って、前記第1の制御信号の非活性タイミングの後であり、且つ、前記第2の制御信号の活性の前に、前記第1のビット線に前記高い電位を印加する第4の制御信号を生成する第4のサブ回路を含む、請求項5記載の半導体装置。
  7. 前記第1のサブ回路は、前記第4の制御信号の非活性の後に、前記第2の制御信号を活性する、請求項6記載の半導体装置。
  8. 前記第1及び第2のビット線に接続し、前記第1及び第2の情報をそれぞれセンシングする第2及び第3のアンプと、
    前記第1及び第2の電位にそれぞれ対応する高電源電圧及び低電源電圧を、前記第2及び第3のアンプの電源電圧として、前記第2及び前記第3のアンプの電源端子に供給する第5の制御信号を生成する第2の制御回路と、
    を更に備え、
    前記第4のサブ回路は、前記第5の制御信号に対応して、前記第1の制御信号の活性タイミングの前に、前記第2及び第3のアンプの電源端子に前記高い電位を所定時間供給し、更に、
    前記第1の制御信号の非活性タイミングの後であり、且つ、前記第2の制御信号の活性の前に、前記第2及び第3のアンプの電源に、前記高い電位を所定時間供給する、請求項6又は7記載の半導体装置。
  9. 前記第1のデータ線に接続し、前記第1及び第2のビット線にそれぞれ前記第1及び第2の情報を書き込むライトアンプを更に備える、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置。
  10. 前記第1及び第2のビット線にそれぞれ接続し、前記第1及び第2の情報をそれぞれセンシングする第2及び第3のアンプを更に備える、請求項9記載の半導体装置。
  11. 前記第1及び第2のビット線にそれぞれ接続し、前記第1及び第2の情報をそれぞれ記憶する第1及び第2の記憶セルを更に備える、請求項10記載の半導体装置。
  12. 前記第1及び第2のビット線は、それぞれ相補ビット線対で構成される、請求項10又は11記載の半導体装置。
  13. 前記第1の制御信号は、アドレス信号をデコードするデコーダによって、第1のアドレスに対応して選択される第1のYS制御信号と、第2のアドレスに対応して選択活性化される第2のYS制御信号と、を含み、
    前記第1及び第2のビット線は、それぞれ、相補に情報を転送する第1及び第2のビット線対で構成され、
    前記第1のデータ線は、相補にデータを転送する第1のデータ線対で構成され、
    前記第1のトランジスタは、前記第1のYS制御信号にゲート電極が共通に接続され、導通と非導通が共通に制御され、前記第1のビット線対と前記第1のデータ線対間に接続された第1のYスイッチ対で構成され、
    前記第2のトランジスタは、前記第2のYS制御信号にゲート電極が共通接続され、導通と非導通が共通に制御され、前記第2のビット線対と前記第1のデータ線対間に接続された第2のYスイッチ対で構成され、
    前記デコーダにより前記第1のYS制御信号が非活性状態に設定され、前記第2のYS制御信号が活性状態に設定され、よって、前記第2のYスイッチ対が導通して前記第2のビット線対の情報が前記第1のデータ線対に転送され、
    前記第1の制御回路の前記第1のサブ回路は、前記第2のYS制御信号が活性状態から非活性状態に遷移してから、前記第1のアンプを活性化させる前記第2の制御信号を活性化させるまでの前記第1の時間を、前記テスト制御信号によって通常動作時の時間よりも長く設定する遅延回路を含む、請求項1記載の半導体装置。
  14. 前記第1の制御信号は、アドレス信号をデコードするデコーダによって、第1のアドレスに対応して選択される第1のYS制御信号と、第2のアドレスに対応して選択される第2のYS制御信号と、を含み、
    前記第1及び第2のビット線は、それぞれ、相補に情報を転送する第1及び第2のビット線対で構成され、
    前記第1のデータ線は、相補にデータを転送する第1のデータ線対で構成され、
    前記第1のトランジスタは、前記第1のYS制御信号にゲート電極が共通に接続されて、導通と非導通が共通に制御され、前記第1のビット線対と前記第1のデータ線対間に接続された第1のYスイッチ対で構成され、
    前記第2のトランジスタは、前記第2のYS制御信号にゲート電極が共通接続されて、導通と非導通が共通に制御され、前記第2のビット線対と前記第1のデータ線対間に接続された第2のYスイッチ対で構成され、
    前記半導体装置は、更に
    前記第1及び第2のビット線対にそれぞれ接続し、前記第1及び第2のビット線対の信号情報をそれぞれ増幅する、第1及び第2のセンスアンプを備え、
    前記デコーダにより前記第1のYS制御信号が非活性状態に設定され、前記第2のYS制御信号が活性状態に設定され、よって、前記第2のYスイッチ対が導通して前記第2のビット線対の情報が前記第1のデータ線対に転送され、
    前記第1の制御回路は、少なくとも、前記第2のYS制御信号が活性状態から非活性状態に遷移してから、前記第1のデータ線対に接続する前記第1のアンプを活性化させる制御信号を活性化させるまでの間に、前記第1及び第2のセンスアンプのそれぞれの高電位側の端子に前記第1の電位よりも更に高い電位を供給する、請求項1記載の半導体装置。
  15. 第1の電位に関連する第1の情報を伝達する第1のビット線を第1のトランジスタを介して第1のデータ線に伝送し、
    第2の電位に関連する第2の情報を伝達する第2のビット線を第2のトランジスタを介して前記第1のデータ線に伝送し、
    テストモード時、それぞれ活性化された前記第1及び第2のトランジスタを非活性にする第1のタイミングから、前記第1のデータ線に接続し前記第1及び第2の情報をセンシングする第1のアンプを活性にする第2のタイミングまでの第1の時間を、通常動作と異ならせ、調整する、半導体装置の制御方法。
  16. 前記第1の時間は、前記第1のデータ線がフローティング状態である時間を含む、請求項15記載の半導体装置の制御方法。
  17. 前記テストモード時、前記第1の時間に、前記第1のビット線に前記第1の電位よりも更に高い電位を印加する、請求項15記載の半導体装置の制御方法。
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CN113870919A (zh) * 2020-06-30 2021-12-31 华邦电子股份有限公司 存储器装置及其操作方法

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