JP2013137845A - 半導体記憶装置の試験方法及び半導体記憶装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メモリセルアレイに含まれ、複数のグループA,Bに分けられたメモリセル群に対し、消去が完了したと判定されるグループが現れるまで消去パルスを加えて第1の消去試験(ステップS1)を行い、最初に消去が完了したと判定されたグループを検出した時の消去パルス数に基づいて、メモリセル群を含む他のメモリセル群に対して第2の消去試験(ステップS2)を行う。
【選択図】図1
Description
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の半導体記憶装置の試験方法の一例を示す図である。
半導体記憶装置1は、たとえば、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリであり、メモリコア2、コマンド生成回路3、試験制御回路4、動作制御回路5、アドレスコントローラ6、アドレス生成回路7、データ入出力回路8を有する。
メモリセルアレイ2aには、複数のメモリセルが行列状に配置されている。リファレンスセルアレイ2bは、試験時にメモリセルアレイ2aに含まれるメモリセル(以下、単にセルという)と比較されるリファレンスセルを有している。たとえば、消去試験時に、リファレンスセルに流れる電流と、メモリセルアレイ2aの試験対象メモリセルに流れる電流とが比較される。選択回路2cは、入力されるアドレスにしたがって、メモリセルアレイ2a内のセルを選択し、所定の電圧を印加する。読み出し/書き込み回路2dは、選択されたセルからのデータの読み出し、または選択されたセルへのデータの書き込みを行う。
試験制御回路4は、コマンド生成回路3で指定されるテストモードに応じて、書き込み試験、読み出し試験、消去試験などを実行する。
データ入出力回路8は、メモリセルアレイ2aから読み出されたデータの出力や、メモリセルアレイ2aに書き込むデータの入力を行う。
以下、図1及び図2を用いて消去試験時の半導体記憶装置1の動作を説明する。
(ステップS1:第1の消去試験)
メモリセルアレイ2aに含まれ、複数のグループに分けられたメモリセル群に対し、試験制御回路4は、消去が完了したと判定したグループが現れるまで消去パルスを加えて第1の消去試験を行う。
試験制御回路4は、最初にメモリセル群の消去が完了したグループを検出した時の消去パルス数に基づいて、上記のメモリセル群を含む他のメモリセル群(たとえば、セクタ内の全メモリセル)に対して第2の消去試験を行う。
第2の消去試験では、第1の消去試験で得られた消去パルス数に基づく消去パルスが印加されたときに消去されるセルが“pass”とされる。そのため、第1の消去試験で得られる消去パルス数が、第2の消去試験時での検証閾値ということもできる。
図3は、第2の実施の形態の半導体記憶装置の一例を示す図である。
第2の実施の形態の半導体記憶装置10は、たとえば、フラッシュメモリである。半導体記憶装置10は、メモリコア11、コマンド生成回路12、BIST(Built-In Self Test)制御回路13、動作制御回路14、アドレスコントローラ15、アドレス生成回路16、データ入出力回路17を有している。さらに、半導体記憶装置10は、内部電圧生成回路18、冗長用CAM(Content Addressable Memory)19、CAMアクセス制御回路20、バス制御回路21を有している。
コマンド生成回路12は、外部端子CEX,WEX,CLK、アドレス端子ADDに接続されている。そして、コマンド生成回路12は、これらの端子から入力されるチップイネーブル信号、ライトイネーブル信号、クロック信号、アドレスに応じてリードコマンド、ライトコマンド、イレースコマンドまたはテストモードなどを生成する。
(半導体記憶装置10による消去試験)
図4は、消去試験の一例の流れを示すフローチャートである。
(ステップS10:第1の消去試験)
第1の消去試験は、メモリセルアレイ111での消去単位であるセクタ内の一部のメモリセル群に対して行われる。セクタの一部のメモリセル群は、複数のグループに分かれており、最初に消去完了したグループが現れた時点でそのセクタに印加した消去パルス数が保持され、そのセクタに対する第1の消去試験が終了する。
第2の消去試験は、全セクタの全セルに対して行われる。ここでは、ステップS10の処理で求められた各セクタの消去パルス数に所定の係数を掛けたもの(以下MAXパルス数と呼ぶ)に基づいて、各セクタの全セルに対して消去試験が行われる。係数を掛ける理由は、第1の消去試験がセクタ内の一部のメモリセルで行われるため、セクタ内の全セルの状態を反映しきれない可能性があるためである。この係数は過去の消去試験の結果などから経験的に設定される。
(ステップS12:ベリファイ/冗長処理)
MAXパルス数の消去パルスでは消去できないセルを含むセクタの全セルに対して、ベリファイが実施される。そして、ベリファイでfailとなったセルが冗長用のメモリセルアレイ111aのセルに置き換えられる。failセルを含むセクタごと、冗長用のメモリセルアレイ111aのセル群に置き換えられるようにしてもよい。
(第1の消去試験)
第1の消去試験では、BIST制御回路13により制御されたアドレスコントローラ15は、たとえば、以下のように各セクタの一部のセルを選択する。
セクタ30は、たとえば、複数のセルを含むブロックBK0,…,BK15,BK16,…,BK31と、冗長用のセルを含むブロックBK32,BK33を有している。ブロックBK0〜BK31は、たとえば、32個の入出力端子IOに対応しており、各入出力端子IOから入力されるデータが書き込まれるブロックである。
以下の説明では、BIST制御回路13は、ブロックBK0〜BK15で選択されるセル群をグループG1とし、ブロックBK16〜BK33で選択されるセル群をグループG2と見なして消去試験を行うものとする。
図6は、第1の消去試験の開始直後のセルの状態を示す図である。
消去ベリファイの際には、図3に示したメモリセルアレイ111に含まれるベリファイ対象のセル40と、リファレンスセルアレイ112に含まれる消去ベリファイ用のリファレンスセル50とがセンスアンプ60に接続され、電流の比較が行われる。センスアンプ60は、たとえば、図3に示したメモリコア11のリード・ライトアンプ115に含まれる。リファレンスセル50と、セル40のセンスアンプ60への接続は、たとえば、Y制御回路114にて制御される。
リファレンスセル50のVgs−Ids特性において、ゲートソース電圧Vgs=3.5Vのときのドレインソース電流IdsがIdsrであるとする。このとき、ベリファイ対象のセル40のドレインソース電流Idsが、Idsrよりも多い場合は、センスアンプ60は“1”を出力し、BIST制御回路13は、このセル40を検証にpassしたセルとして判定する。ベリファイ対象セル40のドレインソース電流Idsが、Idsrよりも少ない場合は、センスアンプ60は“0”を出力し、BIST制御回路13は、このベリファイ対象セル40を検証にfailしたセルとして判定する。
消去パルスを追加したことにより、グループG2のブロックBK16のセル70は検証にpassしているが、グループG1のブロックBK0のセル73はfailのままである。BIST制御回路13は、セル73と同一のロウアドレスを有するグループG2の各ブロックBK16〜BK33のセルが全て検証にpassしていれば、セル73のアドレスを記憶し、アドレスを進めさせる。
図11は、あるグループのブロックのベリファイ対象のセルが全て検証にpassした状態を示す図である。
なお、上記では最初に検証にfailしたセルのアドレスをBIST制御回路13内のレジスタ13bに記憶するとしたが、検証にfailした全てのセルのアドレスを記憶するようにしてもよい。
図12は、第1の消去試験の一例の流れを示すフローチャートである。
第1の消去試験を開始する際、BIST制御回路13は、アドレスコントローラ15を制御してアドレス生成回路16で生成されるアドレスをリセットさせる。これにより、図5に示した例では、あるセクタ30内において、各ブロックBK0〜BK33の左上のアドレスが指定され、そのアドレスで指定されるセルが選択される。
(ステップS21)BIST制御回路13は、CAMアクセス制御回路20から冗長用CAM19に保持してある不良セルのアドレスを取得する。そのアドレスで指定されるセルは冗長される(冗長用のメモリセルアレイ111aのセルに置き換えられる)ので、BIST制御回路13は、そのセルの検証結果を“pass”と判定する。
(ステップS30)BIST制御回路13は、ステップS25の処理でレジスタ13bに記憶した、検証にfailしたセルのアドレスを呼び出す。そして、そのアドレスで再びステップS21からの処理が繰り返される。
第2の消去試験は、全セクタの全セルに対して行われる。ここでは、第1の消去試験で求められた各セクタの消去パルス数を示す値SPTCNT[sector]に基づいて、各セクタの全セルに対して消去試験が行われる。
第2の消去試験を開始する際、BIST制御回路13は、アドレスコントローラ15を制御してアドレス生成回路16で生成されるアドレスをリセットさせる。これにより、あるセクタの最初のアドレスで指定されるセルが選択される。
(ステップS40)BIST制御回路13は、カウンタ13aに、試験対象の最初のセクタに関して第1の消去試験で得られた消去パルス数の値であるSPTCNT[sector]を設定する。つまり、BIST制御回路13は、PC=SPTCNT[sector]とする。
(ステップS48)PC>MAXの場合、BIST制御回路13は、たとえば、レジスタ13bに格納されるフラグ値flag[sector]=Hと設定し、ステップS49の処理に進む。
ベリファイ/冗長処理は、フラグ値flag[sector]=Hのセクタの全セルに対して行われる。
ベリファイ/冗長処理を開始する際、BIST制御回路13は、アドレスコントローラ15を制御してアドレス生成回路16で生成されるアドレスをリセットさせる。これにより、あるセクタの最初のアドレスが指定され、そのアドレスで指定されるセルが選択される。
以上のような手法によれば、第1の消去試験の際に、特異的に消去が遅いセルがあっても、それに引きずられて第2の消去試験で適用する消去パルス数が増大することを抑制できる。つまり、消去が遅い一部のセルにより第2の消去試験時での検証閾値が上がって検証基準が甘くなることを抑制できる。
図15は、第2の実施の形態の半導体記憶装置の変形例を示す図である。図3に示した半導体記憶装置10と同じ要素については同一符号を付している。
(付記1) メモリセルアレイに含まれ、複数のグループに分けられたメモリセル群に対し、消去が完了したと判定されるグループが現れるまで消去パルスを加えて第1の消去試験を行い、
最初に消去が完了したと判定されたグループを検出した時の消去パルス数に基づいて、前記メモリセル群を含む他のメモリセル群に対して第2の消去試験を行う、半導体記憶装置の試験方法。
(付記4) 前記第1の消去試験の際、前記メモリセルアレイのロウアドレス及びコラムアドレスをインクリメントまたはデクリメントして、各グループ間で、ロウアドレスまたはコラムアドレスの一方が同一のメモリセルに対して、消去が完了しているか否かの検証を行っていく、付記1乃至3の何れか1つに記載の半導体記憶装置の試験方法。
(付記7) 前記消去パルス数に所定の値を加算した値に、所定の係数を乗じた値を上限消去パルス数として、前記第2の消去試験を行う、付記6記載の半導体記憶装置の試験方法。
前記複数のグループに含まれる第1グループ及び第2グループに対して、第1パルス数の消去パルスを用いて、前記メモリセルの消去が完了したか否かを検証する工程と、
前記第1グループに含まれる第1メモリセルの消去が完了していないことが検出された場合、前記第1メモリセルのロウアドレス及びコラムアドレスをレジスタに格納する工程と、
前記メモリセルアレイの前記ロウアドレス及び前記コラムアドレスをインクリメントまたはデクリメントして、前記第2グループに対して、前記第1パルス数の消去パルスを用いて前記検証を行う工程と、
前記第2グループに含まれる第2メモリセルの消去が完了していないことが検出された場合、前記レジスタに格納された前記第1メモリセルの前記ロウアドレス及び前記コラムアドレスを読み出す工程と、
前記第1グループ及び前記第2グループに対して、読み出された前記ロウアドレス及び前記コラムアドレスに基づき、前記第1パルス数より大きい第2パルス数の消去パルスを用いて前記検証を行う工程と、
を含む付記1記載の半導体記憶装置の試験方法。
前記メモリセルアレイに含まれ、複数のグループに分けられたメモリセル群に対し、消去が完了したと判定されるグループが現れるまで消去パルスを加えて第1の消去試験を行い、最初に消去が完了したと判定されたグループを検出した時の消去パルス数に基づいて、前記メモリセル群を含む他のメモリセル群に対して第2の消去試験を行う、ように半導体記憶装置を制御する試験制御回路、
を有する半導体記憶装置。
2 メモリコア
2a メモリセルアレイ
2b リファレンスセルアレイ
2c 選択回路
2d 読み出し/書き込み回路
3 コマンド生成回路
4 試験制御回路
5 動作制御回路
6 アドレスコントローラ
7 アドレス生成回路
8 データ入出力回路
Claims (6)
- メモリセルアレイに含まれ、複数のグループに分けられたメモリセル群に対し、消去が完了したと判定されるグループが現れるまで消去パルスを加えて第1の消去試験を行い、
最初に消去が完了したと判定されたグループを検出した時の消去パルス数に基づいて、前記メモリセル群を含む他のメモリセル群に対して第2の消去試験を行う、半導体記憶装置の試験方法。 - 前記メモリセル群は、前記メモリセルアレイのセクタ内の一部のメモリセルであり、前記他のメモリセル群は、前記セクタ内の全メモリセルである、請求項1記載の半導体記憶装置の試験方法。
- 前記第1の消去試験の際、前記メモリセルアレイのロウアドレス及びコラムアドレスをインクリメントまたはデクリメントして、各グループ間で、ロウアドレスまたはコラムアドレスの一方が同一のメモリセルに対して、消去が完了しているか否かの検証を行っていく、請求項1または2に記載の半導体記憶装置の試験方法。
- 前記消去パルス数に所定の値を加算した値に基づいて、前記第2の消去試験を行う、請求項1乃至3の何れか1項に記載の半導体記憶装置の試験方法。
- 前記第1の消去試験は、
前記複数のグループに含まれる第1グループ及び第2グループに対して、第1パルス数の消去パルスを用いて、前記メモリセルの消去が完了したか否かを検証する工程と、
前記第1グループに含まれる第1メモリセルの消去が完了していないことが検出された場合、前記第1メモリセルのロウアドレス及びコラムアドレスをレジスタに格納する工程と、
前記メモリセルアレイの前記ロウアドレス及び前記コラムアドレスをインクリメントまたはデクリメントして、前記第2グループに対して、前記第1パルス数の消去パルスを用いて前記検証を行う工程と、
前記第2グループに含まれる第2メモリセルの消去が完了していないことが検出された場合、前記レジスタに格納された前記第1メモリセルの前記ロウアドレス及び前記コラムアドレスを読み出す工程と、
前記第1グループ及び前記第2グループに対して、読み出された前記ロウアドレス及び前記コラムアドレスに基づき、前記第1パルス数より大きい第2パルス数の消去パルスを用いて前記検証を行う工程と、
を含む請求項1記載の半導体記憶装置の試験方法。 - メモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイに含まれ、複数のグループに分けられたメモリセル群に対し、消去が完了したと判定されるグループが現れるまで消去パルスを加えて第1の消去試験を行い、最初に消去が完了したと判定されたグループを検出した時の消去パルス数に基づいて、前記メモリセル群を含む他のメモリセル群に対して第2の消去試験を行う、ように半導体記憶装置を制御する試験制御回路、
を有する半導体記憶装置。
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