JP2013149332A - メモリ装置及びメモリ装置のテスト方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構成でテストを行うことが可能なメモリ装置及びメモリ装置のテスト方法を提供する。
【解決手段】メモリデバイス100は、メモリセルアレイ110に配置された複数のワード線21を選択するメインデコーダ12と、複数のワード線21に接続されるとともに、直列に接続された複数のデコーダラッチ1と、を備え、複数のデコーダラッチ1は、複数のワード線21のうち当該デコーダラッチ1に接続されたワード線21の第1の信号レベル、もしくは、前段のデコーダラッチ1が出力する第2の信号レベルのいずれかをラッチするF/F101と、入力されるクロック信号の遅延信号をフリップフロップのクロック端子に供給する第1のディレイ部105と、を備えるものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、メモリ装置及びメモリ装置のテスト方法に関し、特に、アドレス信号に応じてワード線を選択するデコーダを有するメモリ装置及びメモリ装置のテスト方法に関する。
近年、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などのメモリ装置の高集積化及び大規模化が進んでいる。このため、メモリ装置の良品/不良品を判定するためのテスト方法が複雑化してきている。
例えば、メモリ装置のテストでは、入力されるアドレスに応じてデコーダが正常にメモリセルを選択するか否かにより良品/不良品が判定されている。
メモリ装置をテストする従来技術として、例えば特許文献1や特許文献2が知られている。
特開2005−267741号公報 特開2003−149300号公報
特許文献1では、1つのアドレスを入力した場合に複数のデコーダが同時に複数のメモリセルを選択する多重選択のテストを行っている。
従来、この多重選択を検出するためには、デコーダの規模が大きくなるに連れてテスト回路が複雑化しその構成も大きくなるという問題があった。
一実施の形態は、特許文献1とは別の手法により、多重選択などのテストを簡易な構成で実現可能とする。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態によれば、メモリ装置は、メモリセルアレイに配置された複数のワード線のいずれかを、入力されるアドレス信号に応じて選択するデコーダと、前記デコーダの動作をテストするため、前記複数のワード線のそれぞれに接続されるとともに、前記複数のワード線が並ぶ順に直列に接続された複数のデコーダラッチと、を備え、前記複数のデコーダラッチのそれぞれは、前記複数のワード線のうち当該デコーダラッチに接続されたワード線の第1の信号レベル、もしくは、当該デコーダラッチに接続された前段の前記デコーダラッチが出力する第2の信号レベルのいずれかをラッチするフリップフロップと、入力されるクロック信号の遅延信号を前記フリップフロップのクロック端子に供給する第1の遅延回路と、を備えるものである。
一実施の形態によれば、メモリ装置のテスト方法は、メモリセルアレイに配置された複数のワード線のいずれかを、入力されるアドレス信号に応じて選択するデコーダを備えたメモリ装置のテスト方法であって、複数のデコーダラッチを、前記複数のワード線のそれぞれに接続するとともに、前記複数のワード線が並ぶ順に直列に接続し、前記複数のデコーダラッチのそれぞれは、前記複数のワード線のうち当該デコーダラッチに接続されたワード線の第1の信号レベル、もしくは、当該デコーダラッチに接続された前段の前記デコーダラッチが出力する第2の信号レベルのいずれかを、入力されるクロック信号を遅延させたタイミングでラッチし、前記複数のデコーダラッチのうち最終段のデコーダラッチがラッチし出力する信号に応じて当該メモリ装置の良品/不良品を判定するものである。
前記一実施の形態によれば、簡易な構成でテストを行うことが可能なメモリ装置及びメモリ装置のテスト方法を提供することができる。
実施の形態1に係るメモリ装置の構成を示す構成図である。 実施の形態1に係るデコーダラッチの構成を示す構成図である。 実施の形態1に係るデコーダラッチの動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態1に係るデコーダラッチの動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態1に係るデコーダラッチの動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態1に係るデコーダラッチの動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態1に係るデコーダラッチの動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態1に係るデコーダラッチの動作を示すタイミングチャートである。 実施の形態1に係るメモリ装置のテスト方法を示すフローチャートである。 実施の形態2に係るメモリ装置の構成を示す構成図である。 実施の形態2に係るデコーダラッチの動作を示すタイミングチャートである。
(実施の形態1)
以下、図面を参照して実施の形態1について説明する。図1は、実施の形態1に係るメモリデバイス100の構成を示している。
メモリデバイス100は、フラッシュメモリ、ROM等の不揮発性メモリ、SRAM,DRAM等の揮発性メモリなどの半導体メモリ装置である。
図1に示すように、メモリデバイス100は、メモリセルアレイ110、デコーダ部120、カラムセレクタ部130、センスアンプ部140、デコーダラッチ部150を備えている。
メモリセルアレイ110は、行方向(X方向)に延在する複数のワード線21と列方向(Y方向)に延在する複数のビット線22とを有し、複数のワード線21と複数のビット線22とが交差する位置に、複数のメモリセル10がアレイ状に配列されている。また、複数のメモリセル10からソース線23が行方向もしくは列方向に引き出されている。ここでは、ワード線21を2^(k+l+m)本、ビット線22をp×2^n本とする。なお、"^"はべき乗を示している。
メモリセル10は、1ビットのデータを記憶する記憶素子であり、ゲート、ドレイン及びソースの各端子を有している。メモリセル10は、ゲートがワード線21に、ドレインがビット線22に、ソースがソース線23にそれぞれ接続される。
デコーダ部120は、外部の制御回路から入力されるアドレス信号(Xアドレス信号)をデコードし、アドレス信号に対応するワード線21を選択駆動する。ここでは、(k+l+m)本のアドレス信号が入力され、2^(k+l+m)本のワード線21のいずれかを選択する。デコーダ部120は、プリデコーダ部121及びメインデコーダ部122を有している。
プリデコーダ部121は、複数のプリデコーダ11を有し、ここではプリデコーダ11A〜11C(いずれかをプリデコーダ11と称する)を有している。
プリデコーダ11Aは、k本のアドレス信号が入力され、2^k本の信号線A0〜A(2^k−1)のうち1つを選択し、メインデコーダ部122へ出力する。プリデコーダ11Bは、l本のアドレス信号が入力され、2
本の信号線B0〜B(2
−1)のうち1つを選択し、メインデコーダ部122へ出力する。プリデコーダ11Cは、m本のアドレス信号が入力され、2^m本の信号線C0〜C(2^m−1)のうち1つを選択し、メインデコーダ部122へ出力する。
メインデコーダ部122は、複数のメインデコーダ12を有し、ここではワード線21に対応して2^(k+l+m)個のメインデコーダ12を有している。図では、4つのメインデコーダ12A〜12D(いずれかをメインデコーダ12と称する)のみを図示している。
メインデコーダ12は、直列接続されたNAND回路122aとインバータ回路122bから構成されている。NAND回路122aには、3つの信号A〜Cが入力され、この3入力のNAND論理を反転した信号がインバータ回路122bから出力される。すなわち、メインデコーダ12は、3つの入力信号A〜CのAND論理によりワード線21を選択する。
メインデコーダ12には、プリデコーダ11A、11B、11Cから出力される信号線A0〜A(2^k−1)、信号線B0〜B(2
−1)、信号線C0〜C(2^m−1)のうちそれぞれ1本が入力され、3入力のいずれもが"H"となる1つのメインデコーダ12により、1本のワード線21が選択される。
カラムセレクタ部130は、外部の制御回路から入力されるアドレス信号(Yアドレス信号)をデコードし、アドレス信号に対応するビット線22を選択しセンスアンプ部140に出力する。ここでは、カラムセレクタ部130には、p×2^n本のビット線22がそれぞれ接続され、n本のアドレス信号に応じてpビットのビット線22が選択される。
センスアンプ部140は、カラムセレクタ部130の出力に接続され、カラムセレクタ部130が選択したpビットのビット線22の信号が入力される。センスアンプ部140は、選択されたビット線22に接続されたメモリセル10の記憶状態に応じて、それぞれの信号が"L"/"H"に変換されpビットのメモリデータ出力となる。
デコーダラッチ部150は、メモリデバイス100の良品/不良品をテストするためのテスト回路であり、特に、デコーダ部120(メインデコーダ12)の選択動作をテストするデコーダテスト回路である。
デコーダラッチ部150は、テスト時に、メインデコーダ12が出力するワード線21の信号レベルをラッチする。デコーダラッチ部150は、複数のデコーダラッチ1を有し、ここではワード線21及びメインデコーダ12に対応して2^(k+l+m)個のデコーダラッチ1を有している。
デコーダラッチ1は、4つの入力と1つの出力を持つラッチ回路である。デコーダラッチ1は、データセット(データセット信号)、ラッチIN(ラッチ入力信号)、CLK(クロック信号)、RESET(リセット信号)の各信号が入力され、ラッチOUT(ラッチ出力信号)を出力する。
複数のデコーダラッチ部150は、複数のワード線21のそれぞれに接続されている。データセットは、メインデコーダ12から出力されるワード線21の選択信号である。
各デコーダラッチ1のクロック入力(クロック端子)は並列接続されており、1つのCLKが全てのデコーダラッチ1に入力される。同様に各デコーダラッチ1のリセット入力(リセット端子)は並列接続されており、1つのRESETが全てのデコーダラッチ1に入力される。
複数のデコーダラッチ1は、全て直列に数珠繋ぎに接続されている。すなわち、各デコーダラッチ1のラッチINは、前段のデコーダラッチ1のラッチOUTに接続されている。0番目のデコーダラッチ1AのラッチINには常に"L"が入力されており、1番目のデコーダラッチ1BのラッチINには0番目のデコーダラッチ1AのラッチOUTが入力され、順次直列接続されて、最終段のデコーダラッチ1のラッチOUTが外部へ出力される。後述するように、この最終段のデコーダラッチ1のラッチOUTにより良品/不良品が判定される。
図2は、実施の形態1に係るデコーダラッチ1の構成を示している。
図2に示すように、デコーダラッチ1は、データセットを入力するデータセット端子T1、ラッチINを入力するラッチ入力端子T2、CLKを入力するクロック端子T3、RESETを入力するリセット端子T4、ラッチOUTを出力するラッチ出力端子T5を備えている。
また、デコーダラッチ1は、F/F(フリップフロップ)101、OR論理部102、AND論理部103、OR論理部104、第1のディレイ部105、第2のディレイ部106を備えている。
OR論理部102は、直列接続されたNOR回路102aとインバータ回路102bから構成されている。NOR回路102aは、2つの入力端子にラッチ入力端子T2とデータセット端子T1とが接続されている。ラッチ入力端子T2を介したラッチINとデータセット端子T1を介したデータセットのNOR論理がNOR回路102aから出力され、このNOR論理を反転した信号がインバータ回路102bから出力される。すなわち、OR論理部102は、ラッチINとデータセットのOR論理の信号を出力する。
AND論理部103は、直列接続されたNAND回路103aとインバータ回路103bから構成されている。NAND回路103aは、2つの入力端子にラッチ入力端子T2とデータセット端子T1とが接続されている。ラッチ入力端子T2を介したラッチINとデータセット端子T1を介したデータセットのNAND論理がNAND回路103aから出力され、このNAND論理を反転した信号がインバータ回路103bから出力される。すなわち、AND論理部103は、ラッチINとデータセットのAND論理の信号を出力する。
第1のディレイ部105は、直列接続された複数のインバータ回路105aから構成されている。1段目のインバータ回路105aの入力端子にクロック端子T3が接続されている。クロック端子T3を介したCLKを複数のインバータ回路105aにより遅延させ、この遅延信号が最終段のインバータ回路105aの出力端子から出力される。例えば、第1のディレイ部105の遅延時間は、インバータ回路105aの個数(段数)により設定することができる。
第2のディレイ部106は、直列接続された複数のインバータ回路106aから構成されている。1段目のインバータ回路106aの入力端子にAND論理部103の出力端子(インバータ回路103bの出力端子)が接続されている。AND論理部103の出力信号を複数のインバータ回路106aにより遅延させ、この遅延信号が最終段のインバータ回路106aの出力端子から出力される。例えば、第2のディレイ部106の遅延時間は、インバータ回路106aの個数(段数)により設定することができる。
OR論理部104は、直列接続されたNOR回路104aとインバータ回路104bから構成されている。NOR回路104aは、2つの入力端子にリセット端子T4と第2のディレイ部106(最終段のインバータ回路106aの出力端子)とが接続されている。リセット端子T4を介したRESETと第2のディレイ部106の出力信号とのNOR論理がNOR回路104aから出力され、このNOR論理を反転した信号がインバータ回路104bから出力される。すなわち、OR論理部104は、ラッチIN及びデータセットのAND論理の遅延信号と、RESETとのOR論理の信号を出力する。
F/F101は、3入力、1出力のフリップフロップである。F/F101は、データIN(データ入力信号)が入力端子に入力され、CLKIN(クロック入力信号)がクロック端子に入力され、CLKINのタイミングでデータINをラッチし、ラッチしたデータを出力端子からデータOUT(データ出力信号)として出力する。さらに、F/F101は、リセットIN(リセット入力信号)がリセット端子に入力されると、ラッチしているデータをリセットする。
F/F101は、入力端子にOR論理部102の出力端子(インバータ回路102bの出力端子)が接続され、クロック端子に第1のディレイ部105の出力端子(最終段のインバータ回路105aの出力端子)が接続され、リセット端子にOR論理部104の出力端子(インバータ回路104bの出力端子)が接続され、出力端子にラッチ出力端子T5が接続されている。
すなわち、F/F101は、OR論理部102からラッチINとデータセットのOR論理がデータINとして入力され、第1のディレイ部105からCLKの遅延信号がCLKINとして入力され、OR論理部104からラッチIN及びデータセットのAND論理の遅延信号とRESETとのOR論理がリセットINとして入力される。
したがって、F/F101は、ラッチINとデータセットのOR論理(ラッチINの"H"もしくはデータセットの"H"のいずれか)を、CLKを遅延したタイミングでラッチし、ラッチしたデータであるデータOUTを、ラッチ出力端子T5を介してラッチOUTとして出力する。さらに、F/F101は、ラッチIN及びデータセットのAND論理の遅延とRESETとのOR論理(ラッチIN及びデータセットが"H"の遅延、もしくは、RESETの"H"のいずれか)により、ラッチしているデータをリセットする。
第1のディレイ部105のディレイ値(遅延時間)により、F/F101がラッチINまたはデータセットをラッチするタイミングが決定する。データセットの立ち上がりはワード線21の時定数による影響を受けるため、第1のディレイ部105のディレイ値は、データセットに接続されるワード線21の時定数以上にすることが望ましい。
また、第2のディレイ部106のディレイ値により、F/F101がラッチIN及びデータセットによりリセットするタイミングが決定する。ラッチINもしくはデータセットがラッチされた後(セットされた後)のタイミングでリセットするため、ディレイ値を、第1のディレイ部105<第2のディレイ部106の関係に設定する。
次に、図3〜図6を用いて、実施の形態1に係るデコーダラッチ1の動作について説明する。
図3のタイミングチャートは、データセット="L"、ラッチIN="L"の場合における、デコーダラッチ1の入出力動作を示している。
デコーダラッチ1では、CLK(="H")が入力されると、第1のディレイ部105により遅れたCLKINが生成されF/F101に入力される(図3(a))。
図3では、データセット="L"かつラッチIN="L"のため、OR論理部102によるデータセットとラッチINのOR論理により、データIN="L"となる(図3(b))。そうすると、F/F101では、CLKINの立ち上りタイミングにより、データIN="L"がラッチされ、ラッチOUTは"L"となる(図3(c))。なお、ここではラッチOUTは"L"のまま変化しない。
また、RESET(="H")が入力されると、OR論理部104によりRESETと同じリセットINが生成される(図3(d))。そうすると、F/F101は、リセットINの立ち上りタイミングでリセットされて、ラッチOUT="L"となる(図3(e))。なお、ここではラッチOUTは"L"のまま変化しない。
したがって、デコーダラッチ1は、データセット="L"、ラッチIN="L"の場合、CLKから第1のディレイ部105の遅延分遅れて、ラッチOUTを"L"にリセットする。
図4のタイミングチャートは、データセット="L"、ラッチIN="H"の場合における、デコーダラッチ1の入出力動作を示している。
デコーダラッチ1では、CLK(="H")が入力されると、第1のディレイ部105により遅れたCLKINが生成されF/F101に入力される(図4(a))。
図4では、データセット="L"かつラッチIN="H"のため、OR論理部102によるデータセットとラッチINのOR論理により、データIN="H"となる(図4(b))。そうすると、F/F101では、CLKINの立ち上りタイミングにより、データIN="H"がラッチされ、ラッチOUTは"H"となる(図4(c))。すなわち、ラッチOUTがセットされる。
また、RESET(="H")が入力されると、OR論理部104によりRESETと同じリセットINが生成される(図4(d))。そうすると、F/F101は、リセットINの立ち上りタイミングでリセットされて、ラッチOUT="L"となる(図4(e))。すなわち、ラッチOUTがリセットされる。
したがって、デコーダラッチ1は、データセット="L"、ラッチIN="H"の場合、CLKから第1のディレイ部105の遅延分遅れて、ラッチOUTを"H"にセットする。
図5のタイミングチャートは、データセット="H"、ラッチIN="L"の場合における、デコーダラッチ1の入出力動作を示している。
デコーダラッチ1では、CLK(="H")が入力されると、第1のディレイ部105により遅れたCLKINが生成されF/F101に入力される(図5(a))。
図5では、データセット="H"かつラッチIN="L"のため、OR論理部102によるデータセットとラッチINのOR論理により、データIN="H"となる(図5(c))。そうすると、F/F101では、CLKINの立ち上りタイミングにより、データIN="H"がラッチされ、ラッチOUTは"H"となる(図5(c))。すなわち、ラッチOUTがセットされる。
また、RESET(="H")が入力されると、OR論理部104によりRESETと同じリセットINが生成される(図5(d))。そうすると、F/F101は、リセットINの立ち上りタイミングでリセットされて、ラッチOUT="L"となる(図5(e))。すなわち、ラッチOUTがリセットされる。
したがって、デコーダラッチ1は、データセット="H"、ラッチIN="L"の場合、CLKから第1のディレイ部105の遅延分遅れて、ラッチOUTを"H"にセットする。
図6のタイミングチャートは、データセット="H"、ラッチIN="H"の場合における、デコーダラッチ1の入出力動作を示している。
デコーダラッチ1では、CLK(="H")が入力されると、第1のディレイ部105により遅れたCLKINが生成されF/F101に入力される(図6(a))。
図6では、データセット="H"かつラッチIN="H"のため、OR論理部102によるデータセットとラッチINのOR論理により、データIN="H"となる(図6(b))。そうすると、F/F101では、CLKINの立ち上りタイミングにより、データIN="H"がラッチされ、ラッチOUTは"H"となる(図6(c))。すなわち、ラッチOUTがセットされる。
さらに、データセット="H"かつラッチIN="H"のため、AND論理部103によるデータセットとラッチINのAND論理が"H"となり、第2のディレイ部106により遅れたタイミングでOR論理部104によりリセットINが生成される(図6(d))。そうすると、F/F101は、リセットINの立ち上りタイミングでリセットされて、ラッチOUT="L"となる(図6(e))。すなわち、ラッチOUTがリセットされる。
したがって、デコーダラッチ1は、データセット="H"、ラッチIN="H"の場合、CLKから第1のディレイ部105の遅延分遅れて、ラッチOUTを"H"にセットする。さらに、デコーダラッチ1は、データセット及びラッチINから第2のディレイ部106の遅延分遅れて、ラッチOUTを"L"にリセットする。
次に、図7〜図8を用いて、実施の形態1に係る複数のデコーダラッチ1のテスト動作について説明する。
図7のタイミングチャートは、正常動作時(良品の場合)における、複数のデコーダラッチ1の入出力動作を示している。図7は、デコーダに入力するアドレス信号をインクリメントし、メインデコーダ12A〜12Dを順次選択した場合のデコーダラッチ1A〜1Dの動作を示している。図7において、メインデコーダ12A〜12Dの各信号は、デコーダラッチ1A〜1Dに入力されるデータセットであり、ラッチOUTA〜Dの各信号は、デコーダラッチ1A〜1Dの出力である。
まず、t0のタイミングでRESET(="H")が入力されると、デコーダラッチ1A〜1Dがリセットされるため、ラッチOUTA〜Dが全て"L"となる(図7(a))。
次いで、t1のタイミングで、メインデコーダ12Aを選択するためのアドレス信号が入力されると、メインデコーダ12Aの出力が"H"となり、デコーダラッチ1Aのデータセットが"H"となる(メインデコーダのデータセットとなる)。そうすると、デコーダラッチ1Aは、t0に入力されるCLKから第1のディレイ部105の遅延分だけ遅れたタイミングで、メインデコーダ12Aの"H"がラッチされ、ラッチOUTAが"H"となる(図7(b))。
次いで、t2のタイミングで、メインデコーダ12Bを選択するためのアドレス信号が入力されると、メインデコーダ12Bの出力が"H"となり、デコーダラッチ1Bのデータセットが"H"となる。そうすると、デコーダラッチ1Bは、t2に入力されるCLKから第1のディレイ部105の遅延分だけ遅れたタイミングで、メインデコーダ12Bの"H"がラッチされ、ラッチOUTBが"H"となる(図7(c))。
このt2のタイミングでは、ラッチINB(ラッチOUTA)=メインデコーダ12B="H"のため、リセットIN="H"の要件を満たす。しかし、t2では、アドレス信号によりメインデコーダ12Aの選択が終了するため、メインデコーダ12Aの出力が"L"となる。そうすると、次にCLKIN="H"となる頃にはメインデコーダ12A="L"となるので、ラッチINB(ラッチOUTA)="L"となる(図7(d))。このため、デコーダラッチ1Bでは、リセットIN="L"のままとなり、t2において、ラッチOUTBは"H"に保持される(図7(e))。
次いで、t3のタイミングでは、t2と同様に、メインデコーダ12Cを選択するためのアドレス信号が入力されると、メインデコーダ12Cの出力が"H"となり、デコーダラッチ1Cでは、ラッチOUTCが"H"となる(図7(f))。
このt3のタイミングでは、メインデコーダ12B="L"となるので、ラッチINC(ラッチOUTB)="L"となる(図7(g))。このため、デコーダラッチ1Cでは、リセットIN="L"のままとなり、t3において、ラッチOUTCは"H"に保持される(図7(h))。
次いで、t4のタイミングで、t2、t3と同様に、メインデコーダ12Dを選択するためのアドレス信号が入力されると、メインデコーダ12Dの出力が"H"となり、デコーダラッチ1Dでは、ラッチOUTDが"H"となる(図7(i))。
このt4のタイミングでは、メインデコーダ12C="L"となるので、ラッチIND(ラッチOUTC)="L"となる(図7(j))。このため、デコーダラッチ1Dでは、リセットIN="L"のままとなり、t4において、ラッチOUTDは"H"に保持される(図7(k))。以降のタイミングで上記t1〜t4と同様の動作が繰り返される。
図7のように、正常動作時では、各デコーダラッチ1は、アドレス信号により対応するメインデコーダ12が選択されたタイミングのみ、ラッチOUTが"H"となる。このため、最終段のデコーダラッチ1のラッチOUTが、対応する最終段のメインデコーダ12の選択されたタイミングで"H"であれば、良品であると判定することができる。
例えば、図7でメインデコーダが12A〜12Dのみの構成であれば、ラッチOUTDを参照し、t0〜t4=で、"LLLH(0001)"の場合(もしくはt4=Hの場合)、良品であると判定される。
図8のタイミングチャートは、ショート不良時(不良品の場合)における、複数のデコーダラッチの入出力動作を示している。図8は、図7と同様に、デコーダに入力するアドレス信号をインクリメントし、メインデコーダ12A〜12Dを順次選択した場合のデコーダラッチ1A〜1Dの動作を示している。また、図8は、メインデコーダ12Aと12Bがショートしている場合の例である。
まず、t0のタイミングでRESET(="H")が入力されると、デコーダラッチ1A〜1Dがリセットされるため、ラッチOUTA〜Dが全て"L"となる(図8(a))。
次いで、t1のタイミングで、メインデコーダ12Aを選択するためのアドレス信号が入力されると、メインデコーダ12Aの出力が"H"となり、デコーダラッチ1Aのデータセットが"H"となる。そうすると、デコーダラッチ1Aは、t0に入力されるCLKから第1のディレイ部105の遅延分だけ遅れたタイミングで、メインデコーダ12Aの"H"がラッチされ、ラッチOUTAが"H"となる(図8(b))。
この時、アドレス線やワード線などのショートによりメインデコーダ12Bの出力も同時に"H"となる。そうすると、デコーダラッチ1Bは、t1に入力されるCLKから第1のディレイ部105だけ遅れたタイミングで、メインデコーダ12Bの"H"をラッチするため、ラッチOUTAが"H"になると同時にラッチOUTBも"H"となる(図8(c))。
但し、デコーダラッチ1Bは、ラッチINB(ラッチOUTA)=メインデコーダ12B="H"のため、ラッチOUTA及びメインデコーダ12Bから第2のディレイ部106の遅延分だけ遅れたタイミングで、リセットINが生成されるため、ラッチOUTBは最終的に"L"になる(図8(d))。
次いで、t2のタイミングで、メインデコーダ12Bを選択するためのアドレス信号が入力されると、メインデコーダ12Bの出力が"H"となり、デコーダラッチ1Bのデータセットが"H"となる。そうすると、デコーダラッチ1Bは、t2に入力されるCLKから第1のディレイ部105の遅延分だけ遅れたタイミングで、メインデコーダ12Bの"H"がラッチされ、ラッチOUTBが"H"となる(図8(e))。
この時、アドレス線やワード線などのショートによりメインデコーダ12Aの出力も同時に"H"となる。そうすると、デコーダラッチ1Aは、t2に入力されるCLKから第1のディレイ部105だけ遅れたタイミングで、メインデコーダ12Aの"H"をラッチするため、ラッチOUTBが"H"になると同時にラッチOUTAも"H"となる(図8(f))。
但し、デコーダラッチ1Bは、ラッチINB(ラッチOUTA)=メインデコーダ12B="H"のため、ラッチOUTA及びメインデコーダ12Bから第2のディレイ部106の遅延分だけ遅れたタイミングで、リセットINが生成されるため、ラッチOUTBは最終的に"L"になる(図8(g))。
次いで、t3のタイミングで、t2と同様に、メインデコーダ12Cを選択するためのアドレス信号が入力されると、メインデコーダ12Cの出力が"H"となり、デコーダラッチ1Cでは、ラッチOUTCが"H"となる(図8(h))。
この時、メインデコーダ12A="L"となっているため、ラッチOUTA="L"となる(図8(i))。メインデコーダ12B="L"であるが、CLKが入力されるまでラッチOUTA="H"だったため、t3において、デコーダラッチ1BはラッチOUTBを"H"に保持する(図8(j))。
そうすると、デコーダラッチ1Cは、ラッチINC(ラッチOUTB)=メインデコーダ12C="H"のため、ラッチOUTB及びメインデコーダ12Cから第2のディレイ部106の遅延分だけ遅れたタイミングで、リセットINが生成されるため、ラッチOUTCは最終的に"L"になる(図8(k))。
次いで、t4のタイミングで、t3と同様に、メインデコーダ12Dを選択するためのアドレス信号が入力されると、メインデコーダ12Dの出力が"H"となり、デコーダラッチ1Dでは、ラッチOUTDが"H"となる(図8(l))。
この時、メインデコーダ12B="L"となっているため、ラッチOUTB="L"となる(図8(m))。CLKが入力されるまでラッチOUTB="H"だったため、t4において、デコーダラッチ1CはラッチOUTCを"H"に保持する(図8(n))。デコーダラッチ1Dは、ラッチIND(ラッチOUTC)=メインデコーダ12D="H"のため、ラッチOUTDは最終的に"L"になる(図8(o))。以降のタイミングで上記t1〜t4と同様の動作が繰り返される。なお、t5のラッチOUTDは、t4のラッチOUTCと同様に"H"となる(図8(p))。
図8のように、ショート不良の多重選択時には、各デコーダラッチ1は、アドレス信号により対応するメインデコーダ12が選択されたタイミング以外(次のクロックのタイミング)で、ラッチOUTが"H"となる。このため、最終段のデコーダラッチ1のラッチOUTが、対応する最終段のメインデコーダ12の選択されたタイミングで"L"であれば、不良であると判定することができる。
例えば、図8でメインデコーダが12A〜12Dのみの構成であれば、ラッチOUTDを参照し、t1〜t4で、"LLLL(0000)"の場合(もしくはt4=Lの場合)、不良であると判定される。なお、t5のタイミングで"L"であれば良品、"H"であれば不良品と判定してもよい。
なお、図8の例では、t4においてラッチOUTDは、一度"H"となるが、第2のディレイ部106の遅延後、最終的に"L"となるため、t4における信号レベルの判定は"L"となる。
次に、図9を用いて、実施の形態1に係るメモリデバイス100のデコーダテスト方法について説明する。
まず、S101〜S107によりアドレスインクリメントによるデコーダテストを行う。すなわち、2^(k+l+m)個のデコーダラッチ1を全てリセット("L")する(S101)。図7、図8で示したようにRESETを入力することでデコーダラッチ1をリセットしラッチOUTを"L"とする。
次いで、k、l、m本のアドレス信号を初期化(全て"L")する(S102)。アドレスインクリメントによりアドレスの昇順にデコーダをテストするため、まず先頭アドレスのメインデコーダを選択するように、プリデコーダ11A〜11Cに入力するk、l、m本のアドレス信号を全て"L"に設定する。
次いで、CLKを入力するとともに、アドレス信号を入力する(S103)。設定したアドレスのメインデコーダをテストするため、図7、図8で示したようにCLKとアドレス信号を入力する。これにより、アドレス信号に応じたメインデコーダ12が1つ選択され、対応するデコーダラッチ1がラッチOUTを出力する。
次いで、最終段のデコーダラッチ1の出力を期待値と比較する(S104)。最終段である2^(k+l+m)番目のデコーダラッチ1のラッチOUTを参照する。図7、図8で示したように、正常動作時であれば、最終段のデコーダラッチのラッチOUTは、最終段のメインデコーダを選択している場合のみ"H"であり、その他の場合は"L"である。したがって、最終段のメインデコーダ以外を選択している場合は、"L"の場合に良品、"H"の場合に不良品と判定する。アドレスインクリメントのテストでは最後となる、最終段のメインデコーダを選択している場合は、"H"の場合に良品、"L"の場合に不良品と判定する。
S104において、最終段のデコーダラッチ1の出力が期待値と一致しない場合は不良と判定されテスト終了となる(S105)。期待値と一致しないため、複数のワード線及びメモリセルが多重選択され、ショート不良等が発生していると判断される。
また、S104において、最終段のデコーダラッチ1の出力が期待値と一致する場合、現在のアドレス信号が最終アドレスかどうかを判定する(S106)。2^(k+l+m)番目のメインデコーダを選択するアドレスが最終アドレスであり、k、l、m本のアドレス信号が全て"H"であれば最終アドレスと判定される。
S106において、最終アドレスでなければ、アドレス信号をアドレスインクリメントして(S107)、S103以降を繰り返す。図7、図8で示したように、昇順にメインデコーダ12を選択していき、対応するデコーダラッチ1がラッチOUTを順次出力する。
また、S106において、最終アドレスであれば、アドレスインクリメントによるテストが正常に終了したため、S108〜S115によりアドレスデクリメントによるデコーダテストを行う。すなわち、2^(k+l+m)個のデコーダラッチ1を全てリセット("L")する(S108)。S101と同様に、RESETを入力することでデコーダラッチ1をリセットしラッチOUTを"L"とする。
次いで、k、l、m本のアドレス信号を初期化(全て"H")する(S109)。アドレスデクリメントによりアドレスの降順にデコーダをテストするため、まず最終アドレスのメインデコーダを選択するように、プリデコーダ11A〜11Cに入力するk、l、m本のアドレス信号を全て"H"に設定する。
次いで、CLKを入力するとともに、アドレス信号を入力する(S110)。S103と同様に、設定したアドレスのメインデコーダをテストするため、CLKとアドレス信号を入力することで、アドレス信号に応じたメインデコーダ12が1つ選択され、対応するデコーダラッチ1がラッチOUTを出力する。
次いで、最終段のデコーダラッチ1の出力を期待値と比較する(S111)。アドレスデクリメントのテストの場合も、S104のアドレスインクリメントのテストと同様に、最終段である2^(k+l+m)番目のデコーダラッチ1のラッチOUTを参照する。すなわち、アドレスデクリメントのテストでも、正常動作時であれば、最終段のデコーダラッチのラッチOUTは、最終段のメインデコーダを選択している場合のみ"H"であり、その他の場合は"L"である。したがって、最終段のメインデコーダ以外を選択している場合は、"L"の場合に良品、"H"の場合に不良品と判定する。アドレスデクリメントのテストでは最初となる、最終段のメインデコーダを選択している場合は、"H"の場合に良品、"L"の場合に不良品と判定する。
S111において、デコーダラッチ1の出力が期待値と一致しない場合は不良判定されテスト終了となる(S112)。期待値と一致しないため、複数のワード線及びメモリセルが多重選択され、ショート不良等が発生していると判断される。
また、S111において、デコーダラッチ1の出力が期待値と一致する場合、現在のアドレス信号が先頭アドレスかどうかを判定する(S113)。0番目のメインデコーダを選択するアドレスが先頭アドレスであり、k、l、m本のアドレス信号が全て"L"であれば先頭アドレスと判定される。
S113において、先頭アドレスでなければ、アドレス信号をアドレスデクリメントして(S114)、S110以降を繰り返す。図7、図8とは逆に降順にメインデコーダ12を選択していき、対応するデコーダラッチ1がラッチOUTを順次出力する。例えば、図7、図8を降順とすると、メインデコーダ12D、12C、12B、12Aの順に選択し、ラッチデコーダ1D、1C、1B、1Aから、ラッチOUTD、OUTC、OUTB、OUTAの順に出力される。
また、S113において、先頭アドレスであれば、良品判定を行いテストを終了する(S115)。アドレスインクリメントによるテストと、アドレスデクリメントによるテストが正常に終了したため、多重選択の無い良品であると判定されてテストが終了する。
以上のように、本実施形態では、デコーダの選択動作をテストするために、メインデコーダ及びワード線に接続されるデコーダラッチを、数珠繋ぎに直列に接続するようにし、CLKを入力することで、最終段のデコーダラッチからテスト結果を出力するようにした。これにより、簡易な構成でデコーダテストを実施することができる。最終段のデコーダラッチの出力のみ参照すればよいため、簡単に良品/不良品を判定することができる。アドレスのインクリメントやデクリメントにより容易にテストを行うことができるため、テストパタンの生成や期待値の比較は、半導体装置内部のBIST(Built In Self Test)で行うことができる。
また、このような構成により、データの書込みや消去をすることなく、デコーダやワード線のショート等によるデコーダの多重選択を精度よく検出することができる。さらに、近接箇所以外でのショートした場合でも、CLKを入力し続けると、期待値と異なる値が出力されるので、オープン・ショートによる不良を検出することができる。
(実施の形態2)
以下、図面を参照して実施の形態2について説明する。図10は、実施の形態2に係るメモリデバイス100の構成を示している。本実施形態では、実施の形態1の図1と同様の構成において、各デコーダラッチ1のラッチOUTを外部に出力し、各ラッチOUTを参照してテストを行う。その他の構成については、図1及び図2と同様である。
本実施形態では、図10の構成により、メインデコーダ12のアドレスセットアップ時間をテストする。
すなわち、メインデコーダ12がワード線21を選択する際に、メモリセル10のゲート10aが容量として負荷となる。この負荷により、メインデコーダ12のセットアップに時間を要する。このため、デコーダラッチ1の第1のディレイ部105の遅延時間を正常時の基準となるセットアップ時間に設定し、この時間内にラッチOUTが立ち上がるか否かで良品/不良品を判定することができる。
具体的には、図11に示すように、デコーダにアドレス信号を入力するとともに、デコーダラッチ1にCLKを入力する。そうすると、アドレス信号に対応するメインデコーダ12がワード線21を選択するとともに、デコーダラッチ1では、CLKから第1のディレイ部105の遅延分遅れてCLKINが生成される。
図11(a)は、第1のディレイ部105の遅延時間よりもメインデコーダ12の出力の立ち上り時間が短い(早い)場合を示している。この場合、F/F101がメインデコーダ12の出力をラッチできるため、データOUT(デコーダラッチ1のラッチOUT)からは"H"が出力される。一方、図11(b)は、第1のディレイ部105の遅延時間よりもメインデコーダ12の出力の立ち上り時間が長い(遅い)場合を示している。この場合、F/F101がメインデコーダ12の出力をラッチできないため、データOUT(デコーダラッチ1のラッチOUT)は"L"のままである。したがって、ラッチOUTが"H"に立ち上がれば、良品と判定され、ラッチOUTが"L"のままであれば、不良品と判定される。
このように、デコーダラッチの第1のディレイ部の遅延時間をワード線のセットアップ時間とすることにより、デコーダラッチの出力でセットアップ不良を検出することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で 種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の例では、最終段のデコーダラッチの出力と期待値の判定において、最終段のデコーダが選択されたタイミングで、"H"か否かを判定した。その他、最終段のデコーダラッチが出力する"H"(="1")の数を判定してもよい。例えば、図8のt4においてラッチOUTDを"H"(="1")と認識できるようにして、ラッチOUTDが"H"を2個出力した場合は不良と判定し、"H"を1個出力した場合は良品と判定してもよい。
1、1A〜1D デコーダラッチ
10 メモリセル
10a ゲート
11、11A〜11C プリデコーダ
12、12A〜12D メインデコーダ
21 ワード線
22 ビット線
23 ソース線
102 OR論理部
102a NOR回路
102b インバータ回路
103 AND論理部
103a NAND回路
103b インバータ回路
104 OR論理部
104a NOR回路
104b インバータ回路
105 第1のディレイ部
105a インバータ回路
106 第2のディレイ部
106a インバータ回路
100 メモリデバイス
110 メモリセルアレイ
120 デコーダ部
121 プリデコーダ部
122 メインデコーダ部
122a NAND回路
122b インバータ回路
130 カラムセレクタ部
140 センスアンプ部
150 デコーダラッチ部
T1 データセット端子
T2 ラッチ入力端子
T3 クロック端子
T4 リセット端子
T5 ラッチ出力端子

Claims (5)

  1. メモリセルアレイに配置された複数のワード線のいずれかを、入力されるアドレス信号に応じて選択するデコーダと、
    前記デコーダの動作をテストするため、前記複数のワード線のそれぞれに接続されるとともに、前記複数のワード線が並ぶ順に直列に接続された複数のデコーダラッチと、を備え、
    前記複数のデコーダラッチのそれぞれは、
    前記複数のワード線のうち当該デコーダラッチに接続されたワード線の第1の信号レベル、もしくは、当該デコーダラッチに接続された前段の前記デコーダラッチが出力する第2の信号レベルのいずれかをラッチするフリップフロップと、
    入力されるクロック信号の遅延信号を前記フリップフロップのクロック端子に供給する第1の遅延回路と、を備える、
    メモリ装置。
  2. 前記第1の遅延回路の遅延時間は、前記ワード線の基準セットアップ時間であり、
    前記フリップフロップが前記第1の信号レベルをラッチできたか否かにより当該メモリ装置の良品/不良品が判定される、
    請求項1に記載のメモリ装置。
  3. 前記複数のデコーダラッチのそれぞれは、
    前記第1の信号レベルと前記第2の信号レベルとがハイレベルの場合に、前記フリップフロップをリセットするリセット信号を生成するリセット信号生成回路と、
    前記生成されたリセット信号の遅延信号を前記フリップフロップのリセット端子に供給する第2の遅延回路を有する、
    請求項1または2に記載のメモリ装置。
  4. 前記第1の遅延回路の遅延時間は、前記第2の遅延回路の遅延時間よりも短い、
    請求項3に記載のメモリ装置。
  5. メモリセルアレイに配置された複数のワード線のいずれかを、入力されるアドレス信号に応じて選択するデコーダを備えたメモリ装置のテスト方法であって、
    複数のデコーダラッチを、前記複数のワード線のそれぞれに接続するとともに、前記複数のワード線が並ぶ順に直列に接続し、
    前記複数のデコーダラッチのそれぞれは、前記複数のワード線のうち当該デコーダラッチに接続されたワード線の第1の信号レベル、もしくは、当該デコーダラッチに接続された前段の前記デコーダラッチが出力する第2の信号レベルのいずれかを、入力されるクロック信号を遅延させたタイミングでラッチし、
    前記複数のデコーダラッチのうち最終段のデコーダラッチがラッチし出力する信号に応じて当該メモリ装置の良品/不良品を判定する、
    メモリ装置のテスト方法。
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