JP2014099225A - Semiconductor device - Google Patents

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Hidekatsu Nishimaki
秀克 西巻
Yuichiro Ishii
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which allows a stable acceleration test of data corruption in a standby state within a prescribed time.SOLUTION: The semiconductor device comprises: SRAM cells arrayed in matrix; a word line WL provided corresponding to each row of the SRAM cells; and a bit line pair BB, BT provided corresponding to each column of the SRAM cells. In a low standby mode, a control circuit/decoder 50 drives the word line WL to a non-selection state and sets the bit line pair BB, BT into a floating state. In a low standby test mode in which acceleration test of data corruption in the low standby mode is performed, the control circuit/decoder 50 drives the word line WL to the non-selection state, and activates a control signal T1 and turns on NMOS transistors MN7, MN8 to thereby fix the potential of the bit line pair BB, BT at "L" level (ground voltage VSS).

Description

この発明は、半導体装置に関し、通常動作モードおよびスタンバイモードを有する半導体装置に好適に用いられるものである。   The present invention relates to a semiconductor device and is suitably used for a semiconductor device having a normal operation mode and a standby mode.

SRAM(Static Random Access Memory)においては、従来より、行列状に配列されたスタティック型メモリセル(以下、SRAMセルとも称する)を構成するトランジスタの製造上の故障によるデータ保持欠陥を検出するために、種々の製造品質試験が行なわれる。この製造品質試験の一つでは、通常、SRAMセルに所定のデータ・パターンを書込み、SRAMセルの内部ノードに記憶された電荷が放電できるようにする試験遅延間隔を与えた後に、SRAMセルを読み取り、記憶されているデータ・パターンを検証する。SRAMセルに書き込まれたデータがSRAMセルから読み取られたデータと合致しない場合、SRAMセルはデータ保持欠陥があるとみなされる。   In an SRAM (Static Random Access Memory), in order to detect a data retention defect due to a manufacturing failure of a transistor constituting a static memory cell (hereinafter also referred to as an SRAM cell) arranged in a matrix, Various manufacturing quality tests are performed. In one of these manufacturing quality tests, the SRAM cell is usually read after writing a predetermined data pattern into the SRAM cell and providing a test delay interval that allows the charge stored in the internal node of the SRAM cell to be discharged. Verify the stored data pattern. If the data written to the SRAM cell does not match the data read from the SRAM cell, the SRAM cell is considered to have a data retention defect.

例えば特許第3701973号(特許文献1)には、SRAMセルのデータ保持欠陥を検出するストレス回路をSRAM内に設け、SRAMへのアクセスサイクル中にSRAMセルにストレスを加えることによってSRAMセルのデータ保持欠陥を検出するように構成されたメモリ回路が開示される。この特許文献1に記載されるメモリ回路は、メモリセルにアクセスするためのアクセス回路と、メモリセルへのアクセス時にメモリセルに結合された1対のビット線を放電させるための放電回路とを備える。アクセス回路は、メモリセルのワード線を活性化させるのと同時に、放電回路を制御するストレス信号を活性化させることによって、メモリセルの電荷蓄積機能にストレスを加えるストレス・サイクルを実行する。   For example, in Japanese Patent No. 3701973 (Patent Document 1), a stress circuit for detecting a data retention defect of an SRAM cell is provided in the SRAM, and data is retained in the SRAM cell by applying stress to the SRAM cell during an access cycle to the SRAM. A memory circuit configured to detect a defect is disclosed. The memory circuit described in Patent Document 1 includes an access circuit for accessing a memory cell, and a discharge circuit for discharging a pair of bit lines coupled to the memory cell when accessing the memory cell. . The access circuit executes a stress cycle that stresses the charge storage function of the memory cell by activating a stress signal that controls the discharge circuit simultaneously with activating the word line of the memory cell.

上述したように製造品質試験において試験遅延間隔を設けた場合、各集積回路を試験するのに必要な時間が著しく増加し、試験効率を低下させるという問題が生じる。そのため、特許文献1では、SRAMへのアクセスサイクル中にビット線を強制的に放電させてメモリセルにストレスを加えることにより、所望の試験効率を維持している。   As described above, when the test delay interval is provided in the manufacturing quality test, the time required to test each integrated circuit is remarkably increased, resulting in a problem that the test efficiency is lowered. Therefore, in Patent Document 1, a desired test efficiency is maintained by forcibly discharging the bit line during the access cycle to the SRAM and applying stress to the memory cell.

特許第3701973号Japanese Patent No. 3701973 特開平6−5096号公報JP-A-6-5096

SRAMにおいては、従来より、SRAMのスタンバイ状態時(SRAMに対してアクセスがない状態の期間)にビット線のプリチャージが行なわれる。しかしながら、近年のデバイスの微細化によるゲート酸化膜の薄膜化に伴ない、ビット線のプリチャージを行なうと、スタンバイ状態時にゲート酸化膜中を流れる電流(以下、リーク電流とも称する)が大きくなる傾向にある。このリーク電流の増加は、スタンバイ状態時の消費電力を増大させてしまう。そこで、スタンバイ状態時のリーク電流を低減するために、スタンバイ状態時にビット線をフローティング状態にする技術が採用されつつある。   Conventionally, in SRAM, bit lines are precharged when the SRAM is in a standby state (a period in which the SRAM is not accessed). However, with the thinning of the gate oxide film due to recent device miniaturization, when the bit line is precharged, the current flowing in the gate oxide film in the standby state (hereinafter also referred to as leakage current) tends to increase. It is in. This increase in leakage current increases power consumption in the standby state. Therefore, in order to reduce the leakage current in the standby state, a technique for setting the bit line in the floating state in the standby state is being adopted.

しかしながら、ビット線をフローティング状態にすると、ビット線の電位が安定するまでには、ビット線に形成される電流リークパスに起因して時間がかかってしまう。この電流リークパスを流れるリーク電流の大きさはビット線の有する配線寄生抵抗に応じて変化するため、ビット線の電位が安定するのに要する時間は、実際のプロセスでの半導体装置の仕上がり具合によってばらつきが生じる。したがって、ビット線の電位が安定するのに要する時間は複数のSRAMの間で異なるものとなる。   However, when the bit line is in a floating state, it takes time due to a current leak path formed in the bit line until the potential of the bit line is stabilized. Since the magnitude of the leak current flowing through this current leak path changes according to the wiring parasitic resistance of the bit line, the time required for the bit line potential to stabilize varies depending on the finish of the semiconductor device in the actual process. Occurs. Therefore, the time required for the potential of the bit line to stabilize varies among the plurality of SRAMs.

一方、スタンバイ状態時のメモリセルのデータ保持欠陥を検出するためには、ビット線の電位が安定した後一定時間の間スタンバイ状態を維持するように試験時間を設定する必要がある。しかしながら、上記のようにビット線の電位が安定するのに要する時間が不定であるため、試験時間にどれだけとればよいかを一義的に定めることができない。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。   On the other hand, in order to detect a data retention defect of a memory cell in the standby state, it is necessary to set a test time so that the standby state is maintained for a predetermined time after the potential of the bit line is stabilized. However, since the time required for the potential of the bit line to stabilize is indefinite as described above, it is not possible to uniquely determine how much time is required for the test time. Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

一実施の形態による半導体装置は、スタンバイモードと、スタンバイモード時のデータ破壊の試験を行なうためのテストモードとを有する。半導体装置は、スタンバイモード時にはワード線を非選択状態にするとともに、ビット線をフローティング状態にする。一方、テストモード時には、半導体装置は、ワード線を非選択状態にするとともに、ビット線の電位を所定の電位に固定する。   A semiconductor device according to an embodiment has a standby mode and a test mode for performing a data destruction test in the standby mode. In the semiconductor device, the word line is deselected and the bit line is floated in the standby mode. On the other hand, in the test mode, the semiconductor device deselects the word line and fixes the potential of the bit line to a predetermined potential.

上記の一実施の形態によれば、スタンバイ状態時のデータ破壊の試験を行なうためのテストモード時には、ビット線の電位を短時間内に安定させることにより、その後の一定時間の間、半導体装置をスタンバイ状態に維持した後、メモリセルのデータ保持特性のテストを安定して行なうことができる。   According to the above-described embodiment, in the test mode for performing the data destruction test in the standby state, the potential of the bit line is stabilized within a short time so that the semiconductor device can be After maintaining the standby state, the data retention characteristics of the memory cell can be stably tested.

一般的な半導体装置の全体の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the whole structure of a general semiconductor device. 図1におけるメモリセルMC、ビット線プリチャージ回路およびデータ読出/書込回路の構成の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a configuration of a memory cell MC, a bit line precharge circuit, and a data read / write circuit in FIG. 図1に示す半導体装置におけるスタンバイモード時の動作を示すタイミングチャートである。2 is a timing chart showing an operation in a standby mode in the semiconductor device shown in FIG. 1. 電流リークパスが形成された場合のビット線の電位の時間的な変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the electric potential of a bit line when a current leak path | pass is formed. 実施の形態1による半導体装置の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment. 実施の形態1による半導体装置の動作を示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing the operation of the semiconductor device according to the first embodiment. 実施の形態2による半導体装置の構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a second embodiment. 実施の形態2による半導体装置の動作を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating an operation of the semiconductor device according to the second embodiment. 実施の形態3による半導体装置の構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a third embodiment. 実施の形態3による半導体装置の動作を示すタイミングチャートである。12 is a timing chart illustrating an operation of the semiconductor device according to the third embodiment. 実施の形態2による半導体装置の主要部を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a main part of a semiconductor device according to a second embodiment. 実施の形態3による半導体装置の主要部を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a main part of a semiconductor device according to a third embodiment. 実施の形態4による半導体装置の構成を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a semiconductor device according to a fourth embodiment. 実施の形態4による半導体装置の動作を示すタイミングチャートである。10 is a timing chart illustrating an operation of the semiconductor device according to the fourth embodiment. 実施の形態4による半導体装置の比較例の動作を示すタイミングチャートである。10 is a timing chart showing an operation of a comparative example of the semiconductor device according to the fourth embodiment.

以下、一実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。   Hereinafter, an embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

<実施の形態1>
一実施の形態による半導体装置を説明するにあたり、最初に、一般的な半導体装置における課題について説明する。次に、当該課題を解決する観点から構築された一実施の形態による半導体装置の主要部分について説明する。
<Embodiment 1>
In describing a semiconductor device according to an embodiment, problems in a general semiconductor device will be described first. Next, main parts of the semiconductor device according to the embodiment constructed from the viewpoint of solving the problem will be described.

[半導体装置の全体構成]
図1は、一般的な半導体装置の全体の構成を概略的に示す図である。
[Overall configuration of semiconductor device]
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a general semiconductor device.

図1を参照して、半導体装置は、複数のメモリセルMCがm行×n列(m,n:自然数)に行列状に配列されるメモリセルアレイ10を備える。メモリセルMCは、メモリセルMC1,MC2〜MCm×n(図示せず)を総称的に示す。   Referring to FIG. 1, the semiconductor device includes a memory cell array 10 in which a plurality of memory cells MC are arranged in a matrix in m rows × n columns (m, n: natural numbers). Memory cell MC generically indicates memory cells MC1, MC2 to MCm × n (not shown).

メモリセルMCの各行に対応してワード線WLが配設され、メモリセルMCがそれぞれ対応の行のワード線に接続される。ワード線WLは、ワード線WL1〜WLmを総称的に示す。また、メモリセルMCの各列に対応してビット線BB,BTが配設される。ビット線BB,BTは、ビット線BB1〜BBn,BT1〜BTnを総称的に示す。メモリセルMCは、図2に説明するように、SRAMセルであり、ビット線対BB,BTに互いに相補なデータが伝達される。   A word line WL is provided corresponding to each row of memory cells MC, and each memory cell MC is connected to a word line in the corresponding row. The word line WL generically indicates the word lines WL1 to WLm. Bit lines BB and BT are provided corresponding to each column of memory cells MC. Bit lines BB and BT generically indicate bit lines BB1 to BBn and BT1 to BTn. As will be described with reference to FIG. 2, the memory cell MC is an SRAM cell, and complementary data is transmitted to the bit line pair BB, BT.

半導体装置は、さらに、ワード線ドライバ20と、データ書込/読出回路30と、制御回路/デコーダ50と、ビット線プリチャージ回路60とを備える。   The semiconductor device further includes a word line driver 20, a data write / read circuit 30, a control circuit / decoder 50, and a bit line precharge circuit 60.

制御回路/デコーダ50において、制御回路は、半導体装置の内部動作を制御する。具体的には、制御回路は、外部からのアドレス信号および書込指示信号に従って、行アドレス信号、列アドレス信号および各動作に必要な制御信号を生成する。制御回路は、デコーダの動作タイミングおよび動作シーケンスを規定する。   In the control circuit / decoder 50, the control circuit controls the internal operation of the semiconductor device. Specifically, the control circuit generates a row address signal, a column address signal, and a control signal necessary for each operation in accordance with an external address signal and a write instruction signal. The control circuit defines the operation timing and operation sequence of the decoder.

デコーダは、メモリセルアレイ10においてアドレス指定されたワード線WLを選択状態に駆動するために、行アドレス信号に従って行選択信号を生成する行デコーダと、列アドレス信号に従って選択列に対応するビット線対を選択する列デコーダとを含む。具体的には、行デコーダは、読出動作時または書込動作時に、行アドレス信号をデコードして行選択信号を生成する。列デコーダは、読出動作または書込動作時に、列アドレス信号をデコードして列選択信号を生成する。   The decoder generates a row selection signal in accordance with a row address signal and a bit line pair corresponding to the selected column in accordance with the column address signal in order to drive the addressed word line WL in the memory cell array 10 to a selected state. And a column decoder to be selected. Specifically, the row decoder decodes a row address signal and generates a row selection signal during a read operation or a write operation. The column decoder decodes the column address signal and generates a column selection signal during a read operation or a write operation.

ワード線ドライバ20は、行デコーダからの行選択信号に従って、対応するワード線WLを選択レベルの「H」レベル(内部電源電圧VDD)に駆動する。これにより、選択されたワード線WLに接続されるメモリセルMCを活性化させる。   The word line driver 20 drives the corresponding word line WL to the selection level “H” level (internal power supply voltage VDD) according to the row selection signal from the row decoder. As a result, the memory cell MC connected to the selected word line WL is activated.

ビット線プリチャージ回路60は、各ビット線対に対応して設けられる。ビット線プリチャージ回路60は、制御回路/デコーダ50から入力されるビット線プリチャージ信号CPCが活性化レベルの「L」レベル(接地電圧VSS)であるときに、ビット線BB,BTを「H」レベル(内部電源電圧VDD)にプリチャージする。   Bit line precharge circuit 60 is provided corresponding to each bit line pair. The bit line precharge circuit 60 sets the bit lines BB and BT to “H” when the bit line precharge signal CPC input from the control circuit / decoder 50 is at the “L” level (ground voltage VSS) of the activation level. ”Level (internal power supply voltage VDD).

図2は、図1におけるメモリセルMC、ビット線プリチャージ回路60、およびデータ書込/読出回路30の構成の一例を示す回路図である。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of memory cell MC, bit line precharge circuit 60, and data write / read circuit 30 in FIG.

メモリセルMCは、フルCMOSシングルポートSRAMセルの構成を有する。メモリセルMC1〜MCm×nは同一の構成を有するため、ワード線WL1に接続されるメモリセルMC1の構成を代表例として説明する。   Memory cell MC has a configuration of a full CMOS single port SRAM cell. Since the memory cells MC1 to MCm × n have the same configuration, the configuration of the memory cell MC1 connected to the word line WL1 will be described as a representative example.

図2を参照して、メモリセルMC1は、負荷トランジスタであるPMOS(Positive-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタMP1,MP2と、ドライバトランジスタであるNMOS(Negative-channel Metal Oxide Semiconductor)トランジスタMN1,MN2と、アクセストランジスタであるNMOSトランジスタMN3,MN4とを含む。   2, memory cell MC1 includes PMOS (Positive-channel Metal Oxide Semiconductor) transistors MP1 and MP2 which are load transistors, NMOS (Negative-channel Metal Oxide Semiconductor) transistors MN1 and MN2 which are driver transistors, It includes NMOS transistors MN3 and MN4 which are access transistors.

負荷トランジスタMP1,MP2のソースはともに内部電源電圧VDDのライン(以下、VDD線とも称する)に接続され、それらのドレインはそれぞれ記憶ノードMB1,MB2に接続され、それらのゲートはそれぞれ記憶ノードMT1,MB1に接続される。ドライバトランジスタMN1,MN2のソースはともに接地電圧VSSのライン(以下、VSS線とも称する)に接続され、それらのドレインはそれぞれ記憶ノードMB1,MT1に接続され、それらのゲートはそれぞれ記憶ノードMT1,MB1に接続される。アクセストランジスタMN3,MN4のソースはそれぞれ記憶ノードMB1,MT1に接続され、それらのドレインはそれぞれ対応のビット線BB,BTに接続され、それらのゲートはともに対応のワード線WL1に接続される。   The sources of load transistors MP1 and MP2 are both connected to a line of internal power supply voltage VDD (hereinafter also referred to as VDD line), their drains are connected to storage nodes MB1 and MB2, respectively, and their gates are connected to storage nodes MT1 and MT1, respectively. Connected to MB1. The sources of driver transistors MN1 and MN2 are both connected to a line of ground voltage VSS (hereinafter also referred to as VSS line), their drains are connected to storage nodes MB1 and MT1, respectively, and their gates are connected to storage nodes MT1 and MB1, respectively. Connected to. The sources of access transistors MN3 and MN4 are connected to storage nodes MB1 and MT1, respectively, their drains are connected to corresponding bit lines BB and BT, respectively, and their gates are connected to corresponding word line WL1.

PMOSトランジスタMP1およびNMOSトランジスタMN1は、インバータを構成し、記憶ノードMT1に書込まれたデータの反転信号を記憶ノードMB1に出力する。PMOSトランジスタMP2およびNMOSトランジスタMN2は、インバータを構成し、記憶ノードMB1に書込まれたデータの反転信号を記憶ノードMT1に出力する。したがって、PMOSトランジスタMP1,MP2およびNMOSトランジスタMN1,MN2は、記憶ノードMB1,MT1に書込まれたデータを保持するラッチ回路を構成する。   PMOS transistor MP1 and NMOS transistor MN1 form an inverter, and output an inverted signal of data written in storage node MT1 to storage node MB1. PMOS transistor MP2 and NMOS transistor MN2 form an inverter, and output an inverted signal of data written in storage node MB1 to storage node MT1. Therefore, PMOS transistors MP1 and MP2 and NMOS transistors MN1 and MN2 form a latch circuit that holds data written in storage nodes MB1 and MT1.

データ書込時には、上記のように、ワード線WL1が選択レベルの「H」レベル(内部電源電圧VDD)となり、アクセストランジスタMN3,MN4がオン(導通)状態にされる。これにより、ビット線BBおよび記憶ノードMB1が接続されるとともに、ビット線BTおよび記憶ノードMT1が接続される。この状態で、書込データに応じて、ビット線BB,BTのうちの一方のビット線が「H」レベル(内部電源電圧VDD)にされるとともに他方のビット線が「L」レベル(接地電圧VSS)にされ、書込データが記憶ノードMB1,MT1に書込まれる。ワード線WL1が非選択レベルの「L」レベル(接地電圧VSS)となり、アクセストランジスタMN3,MN4がオフ(非導通)状態にされると、記憶ノードMB1,MT1に書込まれたデータがPMOSトランジスタMP1,MP2およびNMOSトランジスタMN1,MN2によって保持される。   At the time of data writing, as described above, the word line WL1 becomes the “H” level (internal power supply voltage VDD) of the selected level, and the access transistors MN3 and MN4 are turned on (conductive). Thereby, bit line BB and storage node MB1 are connected, and bit line BT and storage node MT1 are connected. In this state, one of the bit lines BB and BT is set to the “H” level (internal power supply voltage VDD) and the other bit line is set to the “L” level (ground voltage) according to the write data. VSS), and write data is written to storage nodes MB1 and MT1. When the word line WL1 becomes the “L” level (ground voltage VSS), which is a non-selection level, and the access transistors MN3 and MN4 are turned off (non-conducting), the data written to the storage nodes MB1 and MT1 is a PMOS transistor. It is held by MP1 and MP2 and NMOS transistors MN1 and MN2.

読出動作時は、ビット線BB,BTがともに「H」レベルにプリチャージされた後、ワード線WL1が選択レベルの「H」レベルにされてアクセストランジスタMN3,MN4がオン状態にされる。記憶ノードMB1,MT1がそれぞれ「H」レベルおよび「L」レベルにされている場合は、PMOSトランジスタMP1およびNMOSトランジスタMN2がオンしているので、ビット線BTからNMOSトランジスタMN4,MN2を介してVSS線に電流が流出し、ビット線BTの電位が低下する。逆に、記憶ノードMB1,MT1がそれぞれ「L」レベルおよび「H」レベルにされている場合には、PMOSトランジスタMP2およびNMOSトランジスタMN1がオンしているので、ビット線BBからNMOSトランジスタMN3,MN1を介してVSS線に電流が流出し、ビット線BBの電位が低下する。したがって、ビット線BB/BT間の電圧を増幅して検出することにより、メモリセルMC1の記憶データを読出すことができる。   In the read operation, after both bit lines BB and BT are precharged to “H” level, word line WL1 is set to “H” level of the selection level and access transistors MN3 and MN4 are turned on. When the storage nodes MB1 and MT1 are set to the “H” level and the “L” level, respectively, the PMOS transistor MP1 and the NMOS transistor MN2 are on, so that the VSS is supplied from the bit line BT through the NMOS transistors MN4 and MN2. Current flows out to the line, and the potential of the bit line BT decreases. On the other hand, when the storage nodes MB1 and MT1 are set to the “L” level and the “H” level, respectively, the PMOS transistor MP2 and the NMOS transistor MN1 are on, so that the NMOS transistors MN3 and MN1 from the bit line BB are turned on. Current flows out to the VSS line through the bit line, and the potential of the bit line BB decreases. Therefore, the data stored in memory cell MC1 can be read by amplifying and detecting the voltage between bit lines BB / BT.

ビット線プリチャージ回路60は、PMOSトランジスタMPP0〜MPP2を含む。PMOSトランジスタMPP0は、ソースおよびドレインがそれぞれビット線BB,BTに接続される。PMOSトランジスタMPP1は、ソースがVDD線に接続され、ドレインがビット線BBに接続される。PMOSトランジスタMPP2は、ソースがVDD線に接続され、ドレインがビット線BTに接続される。PMOSトランジスタMPP0〜MPP3のゲートはともに、制御回路/デコーダ50からのビット線プリチャージ信号CPCを伝達する信号線(以下、CPC線とも称する)に接続される。ビット線プリチャージ信号CPCが活性化レベルの「L」レベルのとき、PMOSトランジスタMPP0〜MPP3がともにオン状態となることにより、ビット線BB,BTが「H」レベルにプリチャージされる。   Bit line precharge circuit 60 includes PMOS transistors MPP0 to MPP2. The PMOS transistor MPP0 has its source and drain connected to the bit lines BB and BT, respectively. The PMOS transistor MPP1 has a source connected to the VDD line and a drain connected to the bit line BB. The PMOS transistor MPP2 has a source connected to the VDD line and a drain connected to the bit line BT. The gates of PMOS transistors MPP0 to MPP3 are both connected to a signal line (hereinafter also referred to as CPC line) that transmits bit line precharge signal CPC from control circuit / decoder 50. When the bit line precharge signal CPC is at the activation level “L”, the PMOS transistors MPP0 to MPP3 are both turned on, whereby the bit lines BB and BT are precharged to the “H” level.

データ書込/読出回路30は、データ書込時、選択列に対応するビット線対への書込データを伝達する書込回路32と、データ読出時、選択列に対応するビット線対からのデータを検知し増幅して読出データを生成する読出回路34と、NMOSトランジスタMN5,MN6と、PMOSトランジスタMP3,MP4とを含む。   Data write / read circuit 30 has a write circuit 32 for transmitting write data to the bit line pair corresponding to the selected column at the time of data writing, and a bit line pair corresponding to the selected column at the time of data read. A read circuit 34 that detects and amplifies data to generate read data, NMOS transistors MN5 and MN6, and PMOS transistors MP3 and MP4 are included.

NMOSトランジスタMN5は、ドレインがビット線BBに接続され、ソースが書込回路32に接続される。NMOSトランジスタMN6は、ドレインがビット線BTに接続され、ソースが書込回路32に接続される。NMOSトランジスタMN5,MN6のゲートはともに制御回路/デコーダ50からのデータ書込信号WC1を伝達する信号線(以下、WC1線とも称する)に接続される。データ書込時、データ書込信号WC1が活性化レベルの「H」レベルになると、NMOSトランジスタMN5,MN6がオン状態になり、ビット線対および書込回路32が電気的に接続される。   The NMOS transistor MN5 has a drain connected to the bit line BB and a source connected to the write circuit 32. The NMOS transistor MN6 has a drain connected to the bit line BT and a source connected to the write circuit 32. The gates of NMOS transistors MN5 and MN6 are both connected to a signal line (hereinafter also referred to as WC1 line) for transmitting data write signal WC1 from control circuit / decoder 50. At the time of data writing, when data write signal WC1 becomes “H” level of the activation level, NMOS transistors MN5 and MN6 are turned on, and the bit line pair and write circuit 32 are electrically connected.

PMOSトランジスタMP3は、ソースがビット線BBに接続され、ドレインが読出回路34に接続される。PMOSトランジスタMP4は、ソースがビット線BTに接続され、ドレインが読出回路34に接続される。PMOSトランジスタMP3,MP4のゲートはともに制御回路/デコーダ50からのデータ読出信号RC1を伝達する信号線(以下、RC1線とも称する)に接続される。データ読出時、データ読出信号RC1が活性化レベルの「L」レベルになると、PMOSトランジスタMP3,MP4がオン状態になり、ビット線対および読出回路34が電気的に接続される。   The PMOS transistor MP3 has a source connected to the bit line BB and a drain connected to the read circuit 34. The PMOS transistor MP4 has a source connected to the bit line BT and a drain connected to the read circuit 34. The gates of PMOS transistors MP3 and MP4 are both connected to a signal line (hereinafter also referred to as RC1 line) for transmitting data read signal RC1 from control circuit / decoder 50. At the time of data reading, when data read signal RC1 becomes “L” level of the activation level, PMOS transistors MP3 and MP4 are turned on, and the bit line pair and read circuit 34 are electrically connected.

書込回路32は、入力バッファおよび書込ドライブ回路(図示せず)を含み、データ書込時、外部からの書込データに従って内部書込データを生成する。読出回路34は、センスアンプ回路および出力バッファ(図示せず)を含み、データ読出時、センスアンプ回路により検知、増幅された内部データを出力バッファによりさらにバッファ処理して外部読出データを生成する。   Write circuit 32 includes an input buffer and a write drive circuit (not shown), and generates internal write data according to external write data when data is written. Read circuit 34 includes a sense amplifier circuit and an output buffer (not shown). When reading data, internal data detected and amplified by the sense amplifier circuit is further buffered by an output buffer to generate external read data.

なお、書込回路32および読出回路34は、複数ビット幅のデータの書込および読出をそれぞれ行なってもよく、また、メモリセルアレイ10が、1ビットの入出力データに対応し、書込回路32および読出回路34は、それぞれ1ビットのデータの入力および出力を行なう構成であってもよい。複数ビットデータの書込/読出時には、メモリセルアレイ10、書込回路32および読出回路34が、各データビットに対応して配置される。   Write circuit 32 and read circuit 34 may respectively write and read data having a plurality of bits, and memory cell array 10 corresponds to 1-bit input / output data. The read circuit 34 may be configured to input and output 1-bit data. At the time of writing / reading multi-bit data, memory cell array 10, write circuit 32 and read circuit 34 are arranged corresponding to each data bit.

次に、図1に示す半導体装置の動作を簡単に説明する。
半導体装置は、動作モードとして、上述したデータ書込/読出が行なわれる通常動作モードと、単にデータの保持が行なわれ、外部からのデータアクセスが行なわれないスタンバイモードとを有している。このスタンバイモードには、スタンバイサイクル(通常動作時の書込/読出サイクル(アクセスサイクル)の間のスタンバイ状態)に対応するモードと、スリープ状態(長期のスタンバイ状態)に対応するモードとが含まれる。なお、スタンバイモード時、ワード線WLは非選択レベルの「L」レベル(接地電圧VSS)に駆動される。
Next, the operation of the semiconductor device shown in FIG. 1 will be briefly described.
The semiconductor device has, as operation modes, a normal operation mode in which data writing / reading described above is performed and a standby mode in which data is simply held and no external data access is performed. This standby mode includes a mode corresponding to a standby cycle (standby state during a write / read cycle (access cycle) during normal operation) and a mode corresponding to a sleep state (long-term standby state). . In the standby mode, the word line WL is driven to the “L” level (ground voltage VSS) which is a non-selection level.

以下の説明では、それぞれのスタンバイモードを区別するために、スタンバイサイクルに対応するスタンバイモードを「通常スタンバイモード」とも記し、スリープ状態に対応するスタンバイモードを「低スタンバイモード」とも表記する。   In the following description, in order to distinguish each standby mode, the standby mode corresponding to the standby cycle is also referred to as “normal standby mode”, and the standby mode corresponding to the sleep state is also referred to as “low standby mode”.

図3は、半導体装置におけるスタンバイモード時の動作を示すタイミングチャートである。図3には、ワード線WL、ビット線プリチャージ信号CPC、ビット線BB,BT、およびメモリセルMC1の記憶ノードMT1,MB1の電位の時間的な変化が示される。メモリセルMC1の記憶ノードMT1,MB1はそれぞれ、「H」レベルおよび「L」レベルのデータを保持しているものとする。   FIG. 3 is a timing chart showing the operation in the standby mode in the semiconductor device. FIG. 3 shows temporal changes in the potentials of word line WL, bit line precharge signal CPC, bit lines BB and BT, and storage nodes MT1 and MB1 of memory cell MC1. It is assumed that storage nodes MT1 and MB1 of memory cell MC1 hold “H” level and “L” level data, respectively.

図3を参照して、通常スタンバイモード時には、制御回路/デコーダ50は、ビット線プリチャージ信号CPCを「L」レベルに活性化する。これにより、ビット線プリチャージ回路60のPMOSトランジスタMPP0〜MPP2がオン状態になり、ビット線BB,BTが「H」レベル(電源電圧VDD)にプリチャージされる。なお、データ書込時またはデータ読出時には、制御回路/デコーダ50は、ビット線プリチャージ信号CPCを「H」レベルに非活性化することにより、ビット線BB,BTのプリチャージを解除する。   Referring to FIG. 3, in the normal standby mode, control circuit / decoder 50 activates bit line precharge signal CPC to "L" level. As a result, the PMOS transistors MPP0 to MPP2 of the bit line precharge circuit 60 are turned on, and the bit lines BB and BT are precharged to the “H” level (power supply voltage VDD). At the time of data writing or data reading, control circuit / decoder 50 cancels the precharge of bit lines BB and BT by deactivating bit line precharge signal CPC to “H” level.

一方、低スタンバイモード時は、ビット線BB,BTを「H」レベルに保持すると、ビット線BBまたはBTからメモリセルMCへのリーク電流が増大してしまう。このリーク電流を低減するため、低スタンバイモード時は、ビット線BB,BTをフローティング状態にする。具体的には、制御回路/デコーダ50は、時刻t1において、外部から低スタンバイモードへの切替指令を受けると、ビット線プリチャージ信号CPCを「H」レベルに非活性化する。これにより、ビット線プリチャージ回路60のPMOSトランジスタMPP0〜MPP2がオフ状態になり、ビット線BB,BTのプリチャージが解除される。さらに、制御回路/デコーダ50は、データ書込信号WC1を非活性化レベルの「L」レベルにするとともに、データ読出信号RC1を非活性化レベルの「H」レベルにする。これにより、ビット線対は、データ書込/読出回路30から電気的に切り離される。その結果、ビット線BB,BTはフローティング状態となる。   On the other hand, when the bit lines BB and BT are held at the “H” level in the low standby mode, the leakage current from the bit line BB or BT to the memory cell MC increases. In order to reduce this leakage current, the bit lines BB and BT are brought into a floating state in the low standby mode. Specifically, control circuit / decoder 50 inactivates bit line precharge signal CPC to “H” level when it receives a command to switch to the low standby mode from the outside at time t1. As a result, the PMOS transistors MPP0 to MPP2 of the bit line precharge circuit 60 are turned off, and the precharge of the bit lines BB and BT is released. Further, control circuit / decoder 50 sets data write signal WC1 to the “L” level of the inactivation level and sets data read signal RC1 to the “H” level of the inactivation level. Thus, the bit line pair is electrically disconnected from data write / read circuit 30. As a result, the bit lines BB and BT are in a floating state.

ビット線BB,BTをフローティング状態にすると、ビット線BB,BTは任意の電位をとる。このときのビット線BB,BTの電位は、ビット線に接続されるメモリセルMCが保持するデータに応じて、最もリーク電流が少ない状態で安定する。   When the bit lines BB and BT are brought into a floating state, the bit lines BB and BT take an arbitrary potential. The potentials of the bit lines BB and BT at this time are stabilized in a state where the leakage current is the smallest according to the data held in the memory cells MC connected to the bit lines.

しかしながら、ビット線BB,BTをフローティング状態にすると、ビット線BB,BTの有する配線寄生抵抗を伝ってビット線BT,BBから接地電圧VSSに微小電流が流れる場合がある。図2には、一例として、ビット線BTの配線寄生抵抗を介した電流リークパスrt1が示される。図4に、電流リークパスrt1が形成された場合のビット線BB,BTの電位の時間的な変化を示す。上述したように、低スタンバイモード時、ビット線BB,BTは任意の電位に安定する。しかしながら、電流リークパスrt1にリーク電流が流れることにより、ビット線BTの電位は徐々に低下する。低スタンバイモードへの切替え後(時刻t1)ある時間が経過して、ビット線BTは「L」レベル(接地電圧VSS)となる(時刻t3)。   However, if the bit lines BB and BT are in a floating state, a minute current may flow from the bit lines BT and BB to the ground voltage VSS through the wiring parasitic resistance of the bit lines BB and BT. FIG. 2 shows a current leak path rt1 through the wiring parasitic resistance of the bit line BT as an example. FIG. 4 shows temporal changes in the potentials of the bit lines BB and BT when the current leak path rt1 is formed. As described above, the bit lines BB and BT are stabilized at an arbitrary potential in the low standby mode. However, the leakage current flows through the current leakage path rt1, so that the potential of the bit line BT gradually decreases. After a certain time has elapsed after switching to the low standby mode (time t1), the bit line BT becomes “L” level (ground voltage VSS) (time t3).

ここで、たとえばビット線BTに接続されるメモリセルMC2において、アクセストランジスタMN4が不良(ピンチオフ特性の不良)である場合を考える。メモリセルMC2の記憶ノードMT2,MB2はそれぞれ、「H」レベルおよび「L」レベルのデータを保持しているものとする。低スタンバイモード時はアクセストランジスタMN3,MN4をオフ状態にするため、アクセストランジスタMN4が正常であれば、記憶ノードMT2の電位は「H」レベルに保持される。一方、アクセストランジスタMN4が不良の場合、アクセストランジスタMN4を介して記憶ノードMT2およびビット線BTの間に電流リークパスrt2が形成される。上述したようにビット線BTの電位が徐々に低下するにつれて、記憶ノードMT2およびビット線BTの電位差が大きくなるため、電流リークパスrt2を流れるリーク電流も増大する。その結果、記憶ノードMT2の電位は「H」レベルから徐々に低下する。メモリセルMC2では、記憶ノードMT2の電位が所定の閾値以下に低下することにより、PMOSトランジスタMP1,MP2およびNMOSトランジスタMN1,MN2からなるラッチ回路が反転する。その結果、メモリセルMC2のデータ保持特性が劣化し、データ破壊を招くことになる。   Here, consider a case where, for example, in the memory cell MC2 connected to the bit line BT, the access transistor MN4 is defective (pinch-off characteristic is defective). It is assumed that storage nodes MT2 and MB2 of memory cell MC2 hold “H” level and “L” level data, respectively. Since the access transistors MN3 and MN4 are turned off in the low standby mode, if the access transistor MN4 is normal, the potential of the storage node MT2 is held at the “H” level. On the other hand, when access transistor MN4 is defective, current leak path rt2 is formed between storage node MT2 and bit line BT via access transistor MN4. As described above, as the potential of the bit line BT gradually decreases, the potential difference between the storage node MT2 and the bit line BT increases, so that the leakage current flowing through the current leakage path rt2 also increases. As a result, the potential of storage node MT2 gradually decreases from the “H” level. In the memory cell MC2, the latch circuit composed of the PMOS transistors MP1 and MP2 and the NMOS transistors MN1 and MN2 is inverted when the potential of the storage node MT2 falls below a predetermined threshold value. As a result, the data retention characteristic of the memory cell MC2 is deteriorated, resulting in data destruction.

上記のようにメモリセルMCが不良の場合、低スタンバイモード時にメモリセルMCがデータ破壊を起こす可能性がある。実施の形態1による半導体装置では、このデータ破壊を未然に防止するために、低スタンバイモード時におけるメモリセルMCのデータ保持特性をテストする。   If the memory cell MC is defective as described above, the memory cell MC may cause data destruction in the low standby mode. In the semiconductor device according to the first embodiment, the data retention characteristic of the memory cell MC in the low standby mode is tested in order to prevent this data destruction.

以下、実施の形態1による半導体装置の構成を図面を参照して詳しく説明する。なお、実施の形態1による半導体装置において、上記のテストは、例えば半導体装置を出荷する前に、チップ製造工程の最終工程として行なわれる。以下の説明では、低スタンバイモード時におけるデータ破壊の試験を行なうための動作モードを「低スタンバイテストモード」とも表記する。   Hereinafter, the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the semiconductor device according to the first embodiment, the above test is performed as the final step of the chip manufacturing process, for example, before shipping the semiconductor device. In the following description, an operation mode for performing a data destruction test in the low standby mode is also referred to as “low standby test mode”.

[実施の形態1による半導体装置の構成]
図5は、実施の形態1による半導体装置の構成を示す回路図である。実施の形態1による半導体装置の全体構成は、図1に示す一般的な半導体装置と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、メモリセルMC、ビット線プリチャージ回路60およびデータ書込/読出回路30の構成についても、図2と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
[Configuration of Semiconductor Device According to First Embodiment]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. Since the overall configuration of the semiconductor device according to the first embodiment is the same as that of the general semiconductor device shown in FIG. 1, detailed description will not be repeated. The configuration of memory cell MC, bit line precharge circuit 60 and data write / read circuit 30 is also the same as that of FIG. 2, and therefore detailed description will not be repeated.

図5を参照して、実施の形態1による半導体装置は、図2に示す回路図に、NMOSトランジスタMN7,MN8を設けたものである。   Referring to FIG. 5, the semiconductor device according to the first embodiment is obtained by providing NMOS transistors MN7 and MN8 in the circuit diagram shown in FIG.

NMOSトランジスタMN7は、ドレインがビット線BBに接続され、ソースがVSS線に接続される。NMOSトランジスタMN8は、ドレインがビット線BTに接続され、ソースがVSS線に接続される。NMOSトランジスタMN7,MN8のゲートはともに制御回路/デコーダ50からの制御信号T1を伝達する信号線(以下、T1線と称する)に接続される。   The NMOS transistor MN7 has a drain connected to the bit line BB and a source connected to the VSS line. The NMOS transistor MN8 has a drain connected to the bit line BT and a source connected to the VSS line. The gates of the NMOS transistors MN7 and MN8 are both connected to a signal line (hereinafter referred to as a T1 line) for transmitting a control signal T1 from the control circuit / decoder 50.

制御回路/デコーダ50は、低スタンバイテストモード時に、制御信号T1を活性化レベルの「H」レベルにする。一方、通常動作モード、通常スタンバイモードおよび低スタンバイモード時には、制御回路/デコーダ50は、制御信号T1を非活性化レベルの「L」レベルにする。   The control circuit / decoder 50 sets the control signal T1 to the “H” level of the activation level in the low standby test mode. On the other hand, in the normal operation mode, normal standby mode, and low standby mode, control circuit / decoder 50 sets control signal T1 to the “L” level of the inactivation level.

これにより、低スタンバイテストモード時には「H」レベルの制御信号T1を受けてNMOSトランジスタMN7,MN8がオン状態になる。したがって、ビット線BB,BTの電位は「L」レベル(接地電圧VSS)に固定される。   Thus, in the low standby test mode, the NMOS transistors MN7 and MN8 are turned on in response to the “H” level control signal T1. Therefore, the potentials of the bit lines BB and BT are fixed to the “L” level (ground voltage VSS).

次に、実施の形態1による半導体装置の動作について、図6に示すタイミングチャートを用いて説明する。   Next, the operation of the semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to the timing chart shown in FIG.

図6を参照して、実施の形態1による半導体装置は、低スタンバイモード時のメモリセルMCのデータ保持特性をテストするために、最初に、テスト対象となるメモリセルMC(たとえばメモリセルMC1とする)にデータの書込みを行なう(時刻t12〜t13)。具体的には、制御回路/デコーダ50は、ビット線プリチャージ信号CPCを非活性化レベルの「H」レベルにする。これにより、ビット線BB,BTのプリチャージが解除される。また、制御回路/デコーダ50は、メモリセルMC1に対応するワード線WL1を選択レベルの「H」レベルにする。メモリセルMC1のアクセストランジスタMN3,MN4がオン状態になり、ビット線BB,BTおよび記憶ノードMB1,MT1がそれぞれ接続される。   Referring to FIG. 6, in order to test the data retention characteristic of memory cell MC in the low standby mode, first, the semiconductor device according to the first embodiment first tests memory cell MC (for example, memory cell MC1 and Data is written (time t12 to t13). Specifically, the control circuit / decoder 50 sets the bit line precharge signal CPC to the “H” level of the inactivation level. Thereby, the precharge of the bit lines BB and BT is released. Control circuit / decoder 50 sets word line WL1 corresponding to memory cell MC1 to the “H” level of the selection level. Access transistors MN3 and MN4 of memory cell MC1 are turned on, and bit lines BB and BT and storage nodes MB1 and MT1 are connected to each other.

この状態で、書込回路32は、内部書込データに応じてビット線対の一方(例えばビット線BTとする)を「H」レベルにするとともに、ビット線対の他方(例えばビット線BBとする)を「L」レベルにする。これにより、書込データがメモリセルMC1の記憶ノードMT1,MB1に書込まれる。続いてワード線WL1が非選択レベルの「L」レベルにされてアクセストランジスタMN3,MN4がオフ状態になると、記憶ノードMT1,MB1に書込まれたデータがラッチ回路によって保持される。   In this state, write circuit 32 sets one of the bit line pairs (for example, bit line BT) to the “H” level according to the internal write data, and the other of the bit line pairs (for example, bit line BB). To “L” level. Thereby, the write data is written into storage nodes MT1 and MB1 of memory cell MC1. Subsequently, when the word line WL1 is set to the “L” level of the non-selection level and the access transistors MN3 and MN4 are turned off, the data written in the storage nodes MT1 and MB1 is held by the latch circuit.

メモリセルMC1への書込動作が完了すると、半導体装置は、通常スタンバイモードに切替えられる(時刻t13〜t14)。通常スタンバイモード時、制御回路/デコーダ50は、ワード線WL1は非選択レベルの「L」レベルにするとともに、ビット線プリチャージ信号CPCを活性化レベルの「L」レベルにする。これにより、ビット線BB,BTは「H」レベルにプリチャージされる。   When the write operation to memory cell MC1 is completed, the semiconductor device is switched to the normal standby mode (time t13 to t14). In the normal standby mode, the control circuit / decoder 50 sets the word line WL1 to the “L” level which is the non-selection level and sets the bit line precharge signal CPC to the “L” level which is the activation level. As a result, the bit lines BB and BT are precharged to the “H” level.

次に、外部からの切替指令を受けて、制御回路/デコーダ50は、半導体装置を通常スタンバイモードから低スタンバイテストモードに切替える(時刻t14)。低スタンバイテストモードでは、低スタンバイモード時におけるデータ破壊の試験が行なわれる。具体的には、制御回路/デコーダ50は、データ書込信号WC1を非活性化レベルの「L」レベルにするとともに、データ読出信号RC1を非活性化レベルの「H」レベルにすることによりビット線対をデータ書込/読出回路30から電気的に切り離す。さらに、制御回路/デコーダ50は、制御信号T1を「H」レベルに活性化することにより、ビット線BB,BTの電位を強制的に「L」レベル(接地電圧VSS)にする。そして、ビット線BB,BTを「L」レベルに固定した状態を予め定められた一定時間(時刻t14〜t15)維持する。   Next, in response to an external switching command, the control circuit / decoder 50 switches the semiconductor device from the normal standby mode to the low standby test mode (time t14). In the low standby test mode, a data destruction test in the low standby mode is performed. Specifically, control circuit / decoder 50 sets data write signal WC1 to the “L” level of the inactivation level and bit data read signal RC1 to the “H” level of the inactivation level. The line pair is electrically disconnected from the data write / read circuit 30. Further, the control circuit / decoder 50 activates the control signal T1 to the “H” level to forcibly set the potentials of the bit lines BB and BT to the “L” level (ground voltage VSS). Then, the state where the bit lines BB and BT are fixed to the “L” level is maintained for a predetermined time (time t14 to t15).

このとき、メモリセルMC1が不良であれば、図2に示したように、記憶ノードMT1およびビット線BTの間に電流リークパスrt2が形成される。したがって、一定時間の間、この電流リークパスrt2をリーク電流が流れることによって、記憶ノードMT1の電位が徐々に低下する。そして、記憶ノードMT1の電位が閾値以下になると、メモリセルMC1内のラッチ回路が反転し、データ破壊が発生する。   At this time, if the memory cell MC1 is defective, a current leak path rt2 is formed between the storage node MT1 and the bit line BT as shown in FIG. Therefore, the leakage current flows through the current leakage path rt2 for a certain time, so that the potential of the storage node MT1 gradually decreases. When the potential of the storage node MT1 becomes lower than the threshold value, the latch circuit in the memory cell MC1 is inverted and data destruction occurs.

一定時間が経過すると(時刻t15)、低スタンバイテストモードが終了し、メモリセルMC1に保持されているデータの読出が行なわれる(時刻t15〜t16)。具体的には、制御回路/デコーダ50は、ビット線プリチャージ信号CPCを活性化レベルの「L」レベルにする。これにより、ビット線BB,BTが「H」レベルにプリチャージされる。また、制御回路/デコーダ50は、データ書込信号WC1を活性化レベルの「H」レベルにするとともに、データ読出信号RC1を活性化レベルの「L」レベルにすることにより、ビット線対をデータ書込/読出回路30に電気的に接続する。   When a certain time elapses (time t15), the low standby test mode ends, and data held in the memory cell MC1 is read (time t15 to t16). Specifically, control circuit / decoder 50 sets bit line precharge signal CPC to the “L” level of the activation level. As a result, the bit lines BB and BT are precharged to the “H” level. Control circuit / decoder 50 sets data write signal WC1 to the activation level “H” level and sets data read signal RC1 to the activation level “L” level, thereby setting the bit line pair to the data level. Electrically connected to the write / read circuit 30.

続いて、制御回路/デコーダ50は、メモリセルMC1に対応するワード線WL1を選択レベルの「H」レベルにし、メモリセルMC1を活性化する。さらに、制御回路/デコーダ50は、ビット線プリチャージ信号CPCを非活性化レベルの「H」レベルにし、ビット線BB,BTのプリチャージを解除する。   Subsequently, the control circuit / decoder 50 activates the memory cell MC1 by setting the word line WL1 corresponding to the memory cell MC1 to the “H” level of the selection level. Further, the control circuit / decoder 50 sets the bit line precharge signal CPC to the “H” level of the inactivation level, and releases the precharge of the bit lines BB and BT.

ビット線BB,BTの電位は、活性化されたメモリセルMC1に保持されるデータに応じて変化する。メモリセルMC1が正常である場合、図6に示すように、記憶ノードMT1に接続されるビット線BTの電位が「H」レベルを示す一方で、記憶ノードMB1に接続されるビット線BBの電位が「H」レベルから低下する。なお、図示は省略するが、メモリセルMC1が不良である場合には、低スタンバイテストモードに対応する一定時間内にデータ破壊が生じる。したがって、ビット線BTの電位が低下する一方で、ビット線BBの電位が「H」レベルを示す。このビット線BB,BTの電位の変化に基づいて、メモリセルMC1が正常であるか否かが判定される。   The potentials of the bit lines BB and BT change according to data held in the activated memory cell MC1. When memory cell MC1 is normal, as shown in FIG. 6, the potential of bit line BT connected to storage node MT1 is at “H” level, while the potential of bit line BB connected to storage node MB1 is shown. Falls from the “H” level. Although illustration is omitted, when the memory cell MC1 is defective, data destruction occurs within a certain time corresponding to the low standby test mode. Therefore, the potential of the bit line BT decreases while the potential of the bit line BB indicates the “H” level. Whether or not the memory cell MC1 is normal is determined based on changes in the potentials of the bit lines BB and BT.

ここで、上記のように、低スタンバイモード時は、ビット線BB,BTをフローティング状態にする。この状態でビット線BB,BTの電位が安定するまでには、ビット線に形成される電流リークパスrt1(図2)に起因して時間がかかってしまう。また、電流リークパスrt1を流れるリーク電流の大きさはビット線の有する配線寄生抵抗に応じて変化するため、ビット線BB,BTの電位が安定するのに要する時間は、実際のプロセスでの半導体装置の仕上がり具合によってばらついてしまう。したがって、ビット線BB,BTの電位が安定するのに要する時間は複数の半導体装置の間で異なるものとなり、当該時間を一義的に定めることができない。   Here, as described above, in the low standby mode, the bit lines BB and BT are set in a floating state. In this state, it takes time to stabilize the potentials of the bit lines BB and BT due to the current leak path rt1 (FIG. 2) formed in the bit line. In addition, since the magnitude of the leak current flowing through the current leak path rt1 changes according to the wiring parasitic resistance of the bit line, the time required for stabilizing the potentials of the bit lines BB and BT is the semiconductor device in the actual process. It will vary depending on the finish. Therefore, the time required for stabilizing the potentials of the bit lines BB and BT differs among a plurality of semiconductor devices, and the time cannot be uniquely determined.

一方、低スタンバイモード時のメモリセルMCのデータ保持特性を判定するためには、ビット線BB,BTの電位が安定した後一定時間の間スタンバイ状態を維持するようにテスト時間を設定する必要がある。しかしながら、上記のようにビット線BB,BTの電位が安定するのに要する時間が不定であるため、テスト時間にどれだけとればよいかを決定することが困難となる。   On the other hand, in order to determine the data retention characteristic of the memory cell MC in the low standby mode, it is necessary to set a test time so that the standby state is maintained for a certain time after the potentials of the bit lines BB and BT are stabilized. is there. However, since the time required for stabilizing the potentials of the bit lines BB and BT is indefinite as described above, it is difficult to determine how much time is required for the test time.

これに対して、実施の形態1による半導体装置によれば、低スタンバイモード時におけるデータ破壊の試験を行なうための動作モードとして、低スタンバイテストモードを有しており、この低スタンバイテストモード時には、ビット線BB,BTの電位を強制的に「L」レベルに固定する。このようにビット線BB,BTの電位を短時間内に強制的に安定させることにより、その後の一定時間の間、半導体装置をスタンバイ状態に維持した後、メモリセルMCのデータ保持特性のテストを安定して行なうことができる。   In contrast, the semiconductor device according to the first embodiment has a low standby test mode as an operation mode for performing a data destruction test in the low standby mode. The potentials of the bit lines BB and BT are forcibly fixed to the “L” level. In this way, by forcibly stabilizing the potentials of the bit lines BB and BT within a short time, the data retention characteristics of the memory cell MC are tested after the semiconductor device is maintained in the standby state for a certain period thereafter. It can be performed stably.

<実施の形態2>
図7は、実施の形態2による半導体装置の構成を示す回路図である。実施の形態2による半導体装置の全体構成は、図1に示す一般的な半導体装置と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、メモリセルMC、ビット線プリチャージ回路60およびデータ書込/読出回路30の構成についても、図2と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
<Embodiment 2>
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the second embodiment. Since the overall configuration of the semiconductor device according to the second embodiment is similar to that of the general semiconductor device shown in FIG. 1, detailed description will not be repeated. The configuration of memory cell MC, bit line precharge circuit 60 and data write / read circuit 30 is also the same as that of FIG. 2, and therefore detailed description will not be repeated.

図7を参照して、実施の形態2による半導体装置は、図2に示す回路図に、NMOSトランジスタMN7,MN8と、MVSS線およびMVSS制御回路70とを設けたものである。MVSS制御回路70は、NMOSトランジスタMN9,MN10を含む。NMOSトランジスタMN7,MN8の構成および動作は、図5に示す実施の形態1による半導体装置と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。   Referring to FIG. 7, the semiconductor device according to the second embodiment is obtained by providing NMOS transistors MN7 and MN8, MVSS line and MVSS control circuit 70 in the circuit diagram shown in FIG. The MVSS control circuit 70 includes NMOS transistors MN9 and MN10. Since the configuration and operation of NMOS transistors MN7 and MN8 are the same as those of the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 5, detailed description will not be repeated.

実施の形態2では、メモリセルMCのドライバトランジスタMN1,MN2のソースは、VSS線とは異なるソース線(以下、MVSS線とも記す)に接続される。MVSS線およびVSS線の間には、NMOSトランジスタMN9,MN10が接続される。   In the second embodiment, the sources of the driver transistors MN1 and MN2 of the memory cell MC are connected to a source line different from the VSS line (hereinafter also referred to as MVSS line). NMOS transistors MN9 and MN10 are connected between the MVSS line and the VSS line.

NMOSトランジスタMN9は、そのゲートがMVSS線に接続され、MOSダイオードを構成する。NMOSトランジスタMN10は、MVSS線の電位を「L」レベル(接地電圧VSS)および「L+ΔL」レベルのうちのいずれかに切替えるためのスイッチング素子を構成する。NMOSトランジスタMN10は、ゲートに制御回路/デコーダ50からの制御信号T2を受ける。   The gate of the NMOS transistor MN9 is connected to the MVSS line to form a MOS diode. The NMOS transistor MN10 constitutes a switching element for switching the potential of the MVSS line to either the “L” level (ground voltage VSS) or the “L + ΔL” level. NMOS transistor MN10 receives control signal T2 from control circuit / decoder 50 at its gate.

制御回路/デコーダ50は、通常動作モードおよび通常スタンバイモード時、制御信号T2を活性化レベルの「H」レベルにする。一方、低スタンバイモード時および低スタンバイテストモード時、制御信号T2を非活性化レベルの「L」レベルにする。これにより、通常動作モードおよび通常スタンバイモード時、「H」レベルの制御信号T2を受けてNMOSトランジスタMN10がオン状態になる。その結果、MVSS線の電位は「L」レベル(接地電圧VSS)になる。   Control circuit / decoder 50 sets control signal T2 to the “H” level of the activation level in the normal operation mode and the normal standby mode. On the other hand, in the low standby mode and in the low standby test mode, the control signal T2 is set to the “L” level of the inactivation level. Thus, in the normal operation mode and the normal standby mode, the NMOS transistor MN10 is turned on in response to the “H” level control signal T2. As a result, the potential of the MVSS line becomes “L” level (ground voltage VSS).

一方、低スタンバイモードおよび低スタンバイテストモード時、「L」レベルの制御信号T2を受けてNMOSトランジスタMN10がオフ状態になる。NMOSトランジスタMN10をオフ状態にすると、メモリセルMCのリーク電流によってMVSS線が接地電圧VSSから浮き上がる。そして、MVSS線の電位がNMOSトランジスタMN9のしきい値電圧以上に浮き上がると、NMOSトランジスタMN9はオン状態になり、MVSS線の電位はNMOSトランジスタMN9のしきい値電圧にクランプされる。   On the other hand, in the low standby mode and the low standby test mode, the NMOS transistor MN10 is turned off in response to the "L" level control signal T2. When the NMOS transistor MN10 is turned off, the MVSS line rises from the ground voltage VSS due to the leakage current of the memory cell MC. When the potential of the MVSS line rises above the threshold voltage of the NMOS transistor MN9, the NMOS transistor MN9 is turned on, and the potential of the MVSS line is clamped to the threshold voltage of the NMOS transistor MN9.

このとき、メモリセルMCのNMOSトランジスタMN1〜MN4は、pウェルが接地電圧VSSにバイアスされ、ソースが正の電圧にバイアスされることから、基板効果によってしきい値電圧が上昇する。その結果、メモリセルMCのリーク電流が低減する。   At this time, in the NMOS transistors MN1 to MN4 of the memory cell MC, the p-well is biased to the ground voltage VSS and the source is biased to a positive voltage, so that the threshold voltage rises due to the substrate effect. As a result, the leakage current of the memory cell MC is reduced.

次に、実施の形態2による半導体装置の動作について、図8に示すタイミングチャートを用いて説明する。   Next, the operation of the semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to the timing chart shown in FIG.

図8を参照して、実施の形態2による半導体装置は、低スタンバイモード時のメモリセルMCのデータ保持特性をテストするために、上述した実施の形態1による半導体装置と同様の処理を行なう。具体的には、実施の形態2による半導体装置では、最初にテスト対象となるメモリセルMCにデータの書込みが行なわれ(時刻t12〜t13)、書込みの完了後に通常スタンバイモードに設定される(時刻t13〜t14)。このとき、ビット線BB,BTは「H」レベルにプリチャージされる。また、書込動作時および通常スタンバイモード時、MVSS線は「L」レベル(接地電圧VSS)にされる。   Referring to FIG. 8, the semiconductor device according to the second embodiment performs the same processing as the semiconductor device according to the first embodiment described above in order to test the data retention characteristics of memory cell MC in the low standby mode. Specifically, in the semiconductor device according to the second embodiment, data is first written to the memory cell MC to be tested (time t12 to t13), and the normal standby mode is set after the writing is completed (time). t13-t14). At this time, the bit lines BB and BT are precharged to the “H” level. In the write operation and in the normal standby mode, the MVSS line is set to the “L” level (ground voltage VSS).

次に、通常スタンバイモードから低スタンバイテストモードに切替えられると(時刻t14)、実施の形態2による半導体装置では、制御信号T2が非活性化レベルの「L」レベルに切替わることにより、MVSS線の電位が「L」レベルから「L+ΔL」レベルにプルアップされる。低スタンバイモードに一致させるためである。これにより、メモリセルMC1では、低電位側の記憶ノードMB1の電位が「L」レベルから「L+ΔL」レベルにプルアップされる。   Next, when the normal standby mode is switched to the low standby test mode (time t14), in the semiconductor device according to the second embodiment, the control signal T2 is switched to the “L” level of the inactivation level, whereby the MVSS line Is pulled up from the “L” level to the “L + ΔL” level. This is to match the low standby mode. As a result, in the memory cell MC1, the potential of the storage node MB1 on the low potential side is pulled up from the “L” level to the “L + ΔL” level.

低スタンバイテストモード時(時刻t14〜t15)、ビット線BB,BTの電位は強制的に「L」レベルにされる。ビット線BB,BTを「L」レベルに固定した状態で一定時間が経過すると、低スタンバイテストモードが終了し、メモリセルMC1に保持されているデータの読出が行なわれる(時刻t15〜t16)。ビット線BB,BTの電位の変化に基づいて、メモリセルMC1が正常であるか否かが判定される。   In the low standby test mode (time t14 to t15), the potentials of the bit lines BB and BT are forcibly set to the “L” level. When a certain time elapses with the bit lines BB and BT fixed at the “L” level, the low standby test mode ends, and data held in the memory cell MC1 is read (time t15 to t16). Whether or not the memory cell MC1 is normal is determined based on changes in the potentials of the bit lines BB and BT.

以上に説明したように、実施の形態2による半導体装置では、低スタンバイモード時にMVSS線の電位を「L」レベルよりも高い電位(「L+ΔL」レベル)にプルアップすることによってリーク電流を低減する。この低スタンバイモード時のデータ破壊の試験を行なう低スタンバイテストモード時には、MVSS線の電位をプルアップするとともに、ビット線BB,BTの電位を強制的に「L」レベルにする。これにより、実施の形態1と同様の効果が得られる。   As described above, in the semiconductor device according to the second embodiment, the leakage current is reduced by pulling up the potential of the MVSS line to a potential higher than the “L” level (“L + ΔL” level) in the low standby mode. . In the low standby test mode in which the data destruction test in the low standby mode is performed, the potential of the MVSS line is pulled up and the potentials of the bit lines BB and BT are forcibly set to the “L” level. Thereby, the same effect as Embodiment 1 is acquired.

<実施の形態3>
図9は、実施の形態3による半導体装置の構成を示す回路図である。実施の形態3による半導体装置の全体構成は、図1に示す一般的な半導体装置と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、メモリセルMC、ビット線プリチャージ回路60およびデータ書込/読出回路30の構成についても、図2と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
<Embodiment 3>
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the third embodiment. Since the overall configuration of the semiconductor device according to the third embodiment is the same as that of the general semiconductor device shown in FIG. 1, detailed description will not be repeated. The configuration of memory cell MC, bit line precharge circuit 60 and data write / read circuit 30 is also the same as that of FIG. 2, and therefore detailed description will not be repeated.

図9を参照して、実施の形態3による半導体装置は、図2に示す回路図に、NMOSトランジスタMN11,MN12と、MVSS線およびMVSS制御回路70とを設けたものである。MVSS線およびMVSS制御回路70の構成および動作は、図7に示す実施の形態2による半導体装置と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。   Referring to FIG. 9, the semiconductor device according to the third embodiment is obtained by providing NMOS transistors MN11 and MN12, MVSS line and MVSS control circuit 70 in the circuit diagram shown in FIG. Since the configuration and operation of MVSS line and MVSS control circuit 70 are the same as those of the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIG. 7, detailed description will not be repeated.

NMOSトランジスタMN11は、ドレインがMVSS線に接続され、ソースがビット線BBに接続される。NMOSトランジスタMN12は、ドレインがMVSS線に接続され、ソースがビット線BTに接続される。NMOSトランジスタMN11,MN12のゲートはともにT1線に接続される。   The NMOS transistor MN11 has a drain connected to the MVSS line and a source connected to the bit line BB. The NMOS transistor MN12 has a drain connected to the MVSS line and a source connected to the bit line BT. The gates of the NMOS transistors MN11 and MN12 are both connected to the T1 line.

制御回路/デコーダ50は、実施の形態1と同様に、低スタンバイテストモード時、制御信号T1を活性化レベルの「H」レベルにする。一方、通常動作モード、通常スタンバイモードおよび低スタンバイモード時、制御回路/デコーダ50は、制御信号T1を非活性化レベルの「L」レベルにする。これにより、低スタンバイテストモード時、「H」レベルの制御信号T1を受けてNMOSトランジスタMN11,MN12がオン状態になり、ビット線BB,BTがともにMVSS線に電気的に接続される。   Similarly to the first embodiment, control circuit / decoder 50 sets control signal T1 to the “H” level of the activation level in the low standby test mode. On the other hand, in the normal operation mode, normal standby mode, and low standby mode, control circuit / decoder 50 sets control signal T1 to the “L” level of the inactivation level. Thus, in the low standby test mode, the NMOS transistors MN11 and MN12 are turned on in response to the “H” level control signal T1, and the bit lines BB and BT are both electrically connected to the MVSS line.

なお、実施の形態2で説明したように、低スタンバイテストモード時、MVSS線の電位は、MVSS制御回路70によって、「L」レベルよりもNMOSトランジスタMN9のしきい値電圧に応じた電位差ΔLだけ高い電位(L+ΔL)にプルアップされる。そのため、低スタンバイテストモード時のビット線BB,BTの電位も「L+ΔL」レベルにプルアップされる。   As described in the second embodiment, in the low standby test mode, the potential of the MVSS line is set to the potential difference ΔL corresponding to the threshold voltage of the NMOS transistor MN9 by the MVSS control circuit 70 rather than the “L” level. Pulled up to a high potential (L + ΔL). Therefore, the potentials of the bit lines BB and BT in the low standby test mode are also pulled up to the “L + ΔL” level.

次に、実施の形態3による半導体装置の動作について、図10に示すタイミングチャートを用いて説明する。   Next, the operation of the semiconductor device according to the third embodiment will be described using the timing chart shown in FIG.

図10を参照して、実施の形態3による半導体装置は、低スタンバイモード時のメモリセルMCのデータ保持特性をテストするために、上述した実施の形態1および2による半導体装置と同様の処理を行なう。具体的には、実施の形態3による半導体装置では、最初にテスト対象となるメモリセルMCにデータの書込みが行なわれ(時刻t12〜t13)、書込みの完了後に通常スタンバイモードに設定される(時刻t13〜t14)。   Referring to FIG. 10, the semiconductor device according to the third embodiment performs the same process as the semiconductor device according to the first and second embodiments described above in order to test the data retention characteristics of memory cell MC in the low standby mode. Do. Specifically, in the semiconductor device according to the third embodiment, data is first written to the memory cell MC to be tested (time t12 to t13), and the normal standby mode is set after the writing is completed (time). t13-t14).

次に、通常スタンバイモードから低スタンバイテストモードに切替えられると(時刻t14)、実施の形態3による半導体装置では、実施の形態2による半導体装置と同様に、MVSS線の電位が「L」レベルから「L+ΔL」レベルにプルアップされる。これにより、メモリセルMC1の記憶ノードMB1の電位も「L」レベルから「L+ΔL」レベルにプルアップされる。   Next, when the normal standby mode is switched to the low standby test mode (time t14), in the semiconductor device according to the third embodiment, the potential of the MVSS line is changed from the “L” level as in the semiconductor device according to the second embodiment. Pulled up to “L + ΔL” level. As a result, the potential of storage node MB1 of memory cell MC1 is also pulled up from the “L” level to the “L + ΔL” level.

さらに実施の形態3による半導体装置においては、低スタンバイテストモード時(時刻t14〜t15)、「H」レベルに活性化された制御信号T1に応じて、ビット線BB,BTの電位が強制的に「L+ΔL」レベルにされる。すなわち、ビット線BB,BTをメモリセルMC1の低電位側の記憶ノードMB1と同電位に固定する。この状態で一定時間が経過すると、低スタンバイテストモードが終了し、メモリセルMC1に保持されているデータの読出が行なわれる(時刻t15〜t16)。ビット線BB,BTの電位の変化に基づいて、メモリセルMC1が正常であるか否かが判定される。   Furthermore, in the semiconductor device according to the third embodiment, in the low standby test mode (time t14 to t15), the potentials of bit lines BB and BT are forcibly set according to control signal T1 activated to "H" level. “L + ΔL” level. That is, the bit lines BB and BT are fixed to the same potential as the storage node MB1 on the low potential side of the memory cell MC1. When a certain time elapses in this state, the low standby test mode ends, and data held in the memory cell MC1 is read (time t15 to t16). Whether or not the memory cell MC1 is normal is determined based on changes in the potentials of the bit lines BB and BT.

上述したように、実施の形態3による半導体装置では、低スタンバイテストモード時のビット線BB,BTの電位を、メモリセルMC1の低電位側の記憶ノードMB1の電位に固定する。この点において、低スタンバイテストモード時のビット線BB,BTの電位を接地電圧VSSに固定する実施の形態2による半導体装置と相違する。この相違点により、実施の形態3による半導体装置は、実施の形態2による半導体装置の効果に加えて、以下のような効果も奏する。   As described above, in the semiconductor device according to the third embodiment, the potentials of bit lines BB and BT in the low standby test mode are fixed to the potential of storage node MB1 on the low potential side of memory cell MC1. This is different from the semiconductor device according to the second embodiment in which the potentials of the bit lines BB and BT in the low standby test mode are fixed to the ground voltage VSS. Due to this difference, the semiconductor device according to the third embodiment also has the following effects in addition to the effects of the semiconductor device according to the second embodiment.

以下に、実施の形態3による半導体装置の奏する効果について、実施の形態2による半導体装置と比較しながら詳細に説明する。   The effects produced by the semiconductor device according to the third embodiment will be described in detail below in comparison with the semiconductor device according to the second embodiment.

図11は、実施の形態2による半導体装置の主要部を示す回路図である。図12は、実施の形態3による半導体装置の主要部を示す回路図である。最初に、図11を用いて、低スタンバイモード時に形成される電流リークパス(図11(a))、および低スタンバイテストモード時に形成される電流リークパス(図11(b))について説明する。以下の説明では、メモリセルMC1の記憶ノードMB1,MT1はそれぞれ、「H」レベルおよび「L+ΔL」レベルのデータを保持しているものとする。また、メモリセルMC2の記憶ノードMB2,MT2は、「L+ΔL」レベルおよび「H」レベルのデータを保持しているものとする。   FIG. 11 is a circuit diagram showing the main part of the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 12 is a circuit diagram showing the main part of the semiconductor device according to the third embodiment. First, a current leak path (FIG. 11A) formed in the low standby mode and a current leak path (FIG. 11B) formed in the low standby test mode will be described with reference to FIG. In the following description, it is assumed that storage nodes MB1 and MT1 of memory cell MC1 hold data of “H” level and “L + ΔL” level, respectively. Further, it is assumed that storage nodes MB2 and MT2 of memory cell MC2 hold data of “L + ΔL” level and “H” level.

図11(a)を参照して、低スタンバイモード時において、メモリセルMC1の記憶ノードMB1とメモリセルMC2の記憶ノードMB2との電位が異なり、かつ、メモリセルMC1の記憶ノードMT1とメモリセルMC2の記憶ノードMT2との電位が異なる場合には、各メモリセルMCの内部に加えて、メモリセルMC1およびMC2の間に電流リークパスが形成される。   Referring to FIG. 11A, in the low standby mode, the potentials of storage node MB1 of memory cell MC1 and storage node MB2 of memory cell MC2 are different, and storage node MT1 of memory cell MC1 and memory cell MC2 When the potential of the storage node MT2 differs, a current leak path is formed between the memory cells MC1 and MC2 in addition to the inside of each memory cell MC.

具体的には、記憶ノードMB1からドライバトランジスタMN1を介してMVSS線にリーク電流が流れる電流リークパスrt3と、記憶ノードMB1からアクセストランジスタMN3、ビット線BBおよびメモリセルMC2のアクセストランジスタMN3を介して記憶ノードMB2にリーク電流が流れる電流リークパスrt4と、負荷トランジスタMP1を介して記憶ノードMB2にリーク電流が流れる電流リークパスrt5とが形成される。   Specifically, a current leak path rt3 in which a leak current flows from the storage node MB1 to the MVSS line via the driver transistor MN1, and storage from the storage node MB1 via the access transistor MN3, the bit line BB, and the access transistor MN3 of the memory cell MC2 A current leak path rt4 in which a leak current flows in the node MB2 and a current leak path rt5 in which a leak current flows in the storage node MB2 via the load transistor MP1 are formed.

さらに、負荷トランジスタMP2を介して記憶ノードMT1にリーク電流が流れる電流リークパスrt6と、記憶ノードMT2からアクセストランジスタMN4、ビット線BT、メモリセルMC1のアクセストランジスタMN4を介して記憶ノードMT1にリーク電流が流れる電流リークパスrt7と、記憶ノードMT2からドライバトランジスタMN2を介してMVSS線にリーク電流が流れる電流リークパスrt8とが形成される。   Furthermore, a leakage current rt6 flows through the storage node MT1 via the load transistor MP2, and a leakage current flows from the storage node MT2 to the storage node MT1 via the access transistor MN4, the bit line BT, and the access transistor MN4 of the memory cell MC1. A flowing current leak path rt7 and a current leak path rt8 in which a leak current flows from the storage node MT2 to the MVSS line via the driver transistor MN2 are formed.

一方、図11(b)を参照して、低スタンバイテストモード時においては、NMOSトランジスタMN7,MN8がオン状態にされてビット線BB,BTが「L」レベル(接地電圧VSS)に固定される。これにより、電流リークパスrt3〜rt8のうち、メモリセルMC1およびMC2の間に形成される電流リークパスrt4,rt7はそれぞれ、メモリセルMCから接地電圧VSSにリーク電流が流れるように形成された電流リークパスrt9,rt10に置き換えられる。   On the other hand, referring to FIG. 11B, in the low standby test mode, NMOS transistors MN7 and MN8 are turned on, and bit lines BB and BT are fixed at "L" level (ground voltage VSS). . As a result, among the current leak paths rt3 to rt8, the current leak paths rt4 and rt7 formed between the memory cells MC1 and MC2 are respectively formed so that the leak current flows from the memory cell MC to the ground voltage VSS. , Rt10.

このように、実施の形態2による半導体装置では、低スタンバイモード時と低スタンバイテストモード時とでは、MVSS線に流れ込むリーク電流の電流量に違いが生じる。よって、MVSS線の電位を制御するMVSS制御回路70が、MVSS線に流れるリーク電流の電流量に応じてMVSS線の電位を調整するように構成される場合、低スタンバイテストモード時のMVSS線の電位は、低スタンバイモード時のMVSS線の電位と異なる電位に設定される。その結果、低スタンバイテストモード時と低スタンバイモード時とでメモリセルMCのデータ保持特性が変わってしまうこととなり、低スタンバイモード時におけるデータ保持特性を正確に判定することが困難となる。   Thus, in the semiconductor device according to the second embodiment, there is a difference in the amount of leak current flowing into the MVSS line between the low standby mode and the low standby test mode. Therefore, when the MVSS control circuit 70 that controls the potential of the MVSS line is configured to adjust the potential of the MVSS line in accordance with the amount of leakage current flowing through the MVSS line, the MVSS line in the low standby test mode The potential is set to a potential different from the potential of the MVSS line in the low standby mode. As a result, the data retention characteristic of the memory cell MC changes between the low standby test mode and the low standby mode, and it is difficult to accurately determine the data retention characteristic in the low standby mode.

これに対して、実施の形態3による半導体装置では、低スタンバイテストモード時のビット線BB,BTの電位を、メモリセルMCの低電位側の記憶ノードの電位に固定する。これにより、低スタンバイモード時と低スタンバイテストモード時とで、MVSS線に流れ込むリーク電流の電流量を等しくする。   In contrast, in the semiconductor device according to the third embodiment, the potentials of bit lines BB and BT in the low standby test mode are fixed to the potential of the storage node on the low potential side of memory cell MC. As a result, the amount of leakage current flowing into the MVSS line is made equal in the low standby mode and in the low standby test mode.

具体的には、図12(a)を参照して、低スタンバイモード時には、各メモリセルMCの内部に加えて、メモリセルMC1およびMC2の間に電流リークパスが形成される。同図に示される電流リークパスrt3〜rt8はそれぞれ、図11(a)に示される電流リークパスrt3〜rt8と同じものである。   Specifically, referring to FIG. 12A, in the low standby mode, a current leak path is formed between memory cells MC1 and MC2 in addition to the inside of each memory cell MC. The current leak paths rt3 to rt8 shown in the figure are the same as the current leak paths rt3 to rt8 shown in FIG.

図12(b)を参照して、低スタンバイテストモード時においては、NMOSトランジスタMN7,MN8がオン状態にされてビット線BB,BTがMVSS線に電気的に接続される。これにより、ビッド線BB,BTは「L+ΔL」レベルに固定される。   Referring to FIG. 12B, in the low standby test mode, NMOS transistors MN7 and MN8 are turned on and bit lines BB and BT are electrically connected to the MVSS line. Thereby, the bid lines BB and BT are fixed to the “L + ΔL” level.

このような構成としたことにより、電流リークパスrt3〜rt8のうち、メモリセルMC1およびMC2の間に形成される電流リークパスrt4は、メモリセルMC1からNMOSトランジスタMN11を介してMVSS線にリーク電流が流れるように形成された電流リークパスrt11に置き換えられる。また、電流リークパスrt7は、メモリセルMC2からNMOSトランジスタMN12を介してMVSS線にリーク電流が流れるように形成された電流リークパスrt12に置き換えられる。   With such a configuration, of the current leak paths rt3 to rt8, the current leak path rt4 formed between the memory cells MC1 and MC2 causes a leak current to flow from the memory cell MC1 to the MVSS line via the NMOS transistor MN11. The current leak path rt11 formed as described above is replaced. The current leak path rt7 is replaced with a current leak path rt12 formed so that a leak current flows from the memory cell MC2 to the MVSS line via the NMOS transistor MN12.

すなわち、実施の形態3による半導体装置によれば、低スタンバイテストモード時、リーク電流はすべてMVSS線に流れるため、MVSS線に流れ込むリーク電流の電流量は、低スタンバイモード時にMVSS線に流れ込むリーク電流の電流量と等しくなる。これにより、MVSS制御回路70は、低スタンバイテストモード時のMVSS線の電位を、低スタンバイモード時のMVSS線の電位と同じ電位に設定する。その結果、低スタンバイテストモード時と低スタンバイモード時とでメモリセルMCのデータ保持特性が等しくなるため、低スタンバイモード時におけるデータ保持特性を正確に判定できる。   That is, according to the semiconductor device of the third embodiment, since all the leakage current flows in the MVSS line in the low standby test mode, the amount of leakage current flowing in the MVSS line is the leakage current flowing in the MVSS line in the low standby mode. Is equal to the amount of current. Thereby, the MVSS control circuit 70 sets the potential of the MVSS line in the low standby test mode to the same potential as the potential of the MVSS line in the low standby mode. As a result, the data retention characteristics of the memory cells MC are equal in the low standby test mode and in the low standby mode, so that the data retention characteristics in the low standby mode can be accurately determined.

<実施の形態4>
図13は、実施の形態4による半導体装置の構成を示す回路図である。実施の形態4による半導体装置の全体構成は、図1に示す一般的な半導体装置と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。また、メモリセルMC、ビット線プリチャージ回路60およびデータ書込/読出回路30の構成についても、図2と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
<Embodiment 4>
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of the semiconductor device according to the fourth embodiment. Since the overall configuration of the semiconductor device according to the fourth embodiment is the same as that of the general semiconductor device shown in FIG. 1, detailed description will not be repeated. The configuration of memory cell MC, bit line precharge circuit 60 and data write / read circuit 30 is also the same as that of FIG. 2, and therefore detailed description will not be repeated.

図13を参照して、実施の形態4による半導体装置は、図2に示す回路図に、NMOSトランジスタMN11,MN12、MVSS線およびMVSS制御回路70、およびNMOSトランジスタMN13,MN14を設けたものである。MVSS線およびMVSS制御回路70の構成および動作は、図7に示す実施の形態2による半導体装置と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。また、NMOSトランジスタMN11,MN12の構成および動作は、図9に示す実施の形態3による半導体装置と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。   Referring to FIG. 13, the semiconductor device according to the fourth embodiment is obtained by providing NMOS transistors MN11 and MN12, MVSS line and MVSS control circuit 70, and NMOS transistors MN13 and MN14 in the circuit diagram shown in FIG. . Since the configuration and operation of MVSS line and MVSS control circuit 70 are the same as those of the semiconductor device according to the second embodiment shown in FIG. 7, detailed description will not be repeated. The configuration and operation of NMOS transistors MN11 and MN12 are the same as those of the semiconductor device according to the third embodiment shown in FIG. 9, and therefore detailed description will not be repeated.

NMOSトランジスタMN13は、ドレインがビット線BBに接続され、ソースがVSS線に接続される。NMOSトランジスタMN14は、ドレインがビット線BTに接続され、ソースがVSS線に接続される。NMOSトランジスタMN11,MN12のゲートはともに、制御回路/デコーダ50からの制御信号T3を伝達する信号線(以下、T3線とも称する)に接続される。   The NMOS transistor MN13 has a drain connected to the bit line BB and a source connected to the VSS line. The NMOS transistor MN14 has a drain connected to the bit line BT and a source connected to the VSS line. The gates of the NMOS transistors MN11 and MN12 are both connected to a signal line (hereinafter also referred to as T3 line) for transmitting a control signal T3 from the control circuit / decoder 50.

制御回路/デコーダ50は、半導体装置が低スタンバイテストモードに切替わった時点で所定時間活性化レベルの「H」レベルとなる制御信号T3を発生する。発生した制御信号T3は、NMOSトランジスタMN13,MN14のゲートに入力される。NMOSトランジスタMN13,MN14が制御信号T3を受けて所定時間オン状態になることにより、ビット線BB,BTは所定時間「L」レベル(接地電圧VSS)にプルダウンされる。   The control circuit / decoder 50 generates a control signal T3 that becomes the “H” level of the activation level for a predetermined time when the semiconductor device is switched to the low standby test mode. The generated control signal T3 is input to the gates of the NMOS transistors MN13 and MN14. When the NMOS transistors MN13 and MN14 receive the control signal T3 and are turned on for a predetermined time, the bit lines BB and BT are pulled down to the “L” level (ground voltage VSS) for a predetermined time.

一方、通常動作モード、通常スタンバイモードおよび低スタンバイモード時には、制御回路/デコーダ50は、制御信号T3を非活性化レベルの「L」レベルにする。   On the other hand, in the normal operation mode, the normal standby mode, and the low standby mode, control circuit / decoder 50 sets control signal T3 to the “L” level of the inactivation level.

次に、実施の形態4による半導体装置の動作について、図14に示すタイミングチャートを用いて説明する。   Next, the operation of the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described using the timing chart shown in FIG.

図14を参照して、実施の形態4による半導体装置は、低スタンバイモード時のメモリセルMCのデータ保持特性をテストするために、上述した実施の形態1〜3による半導体装置と同様の処理を行なう。具体的には、実施の形態4による半導体装置では、最初にテスト対象となるメモリセルMCにデータの書込みが行なわれ(時刻t12〜t13)、書込みの完了後に通常スタンバイモードに設定される(時刻t13〜t14)。   Referring to FIG. 14, the semiconductor device according to the fourth embodiment performs the same process as the semiconductor device according to the first to third embodiments to test the data retention characteristics of memory cell MC in the low standby mode. Do. Specifically, in the semiconductor device according to the fourth embodiment, data is first written to the memory cell MC to be tested (time t12 to t13), and the normal standby mode is set after the writing is completed (time). t13-t14).

次に、通常スタンバイモードから低スタンバイテストモードに切替えられると(時刻t14)、実施の形態4による半導体装置では、制御回路/デコーダ50は、最初に、制御信号T3を所定時間「H」レベルに活性化することにより、ビット線BB,BTを「L」レベル(接地電圧VSS)にプルダウンする。また、制御回路/デコーダ50は、制御信号T2を非活性化レベルの「L」レベルにすることにより、MVSS線の電位をプルアップさせる。   Next, when the normal standby mode is switched to the low standby test mode (time t14), in the semiconductor device according to the fourth embodiment, the control circuit / decoder 50 first sets the control signal T3 to the “H” level for a predetermined time. By activating, the bit lines BB and BT are pulled down to the “L” level (ground voltage VSS). Further, the control circuit / decoder 50 pulls up the potential of the MVSS line by setting the control signal T2 to the “L” level of the inactivation level.

制御信号T3が「H」レベルから「L」レベルに切替わると(時刻t140)、制御回路/デコーダ50は、制御信号T1を活性化レベルの「H」レベルにする。これにより、NMOSトランジスタMN11,MN12がオン状態になり、ビット線BB,BTがともにMVSS線に電気的に接続される。   When the control signal T3 is switched from the “H” level to the “L” level (time t140), the control circuit / decoder 50 changes the control signal T1 to the activation level “H” level. As a result, the NMOS transistors MN11 and MN12 are turned on, and the bit lines BB and BT are both electrically connected to the MVSS line.

このとき、MVSS線では、「L」レベルにプルダウンされたビット線BB,BTに接続されたことによって、時刻t14以降上昇していた電位が一時的に「L」レベルに低下する。その後、MVSS線の電位は上昇を続け、「L+ΔL」レベルに到達する。ビット線BB,BTの電位もMVSS線の電位を受けて「L+ΔL」レベルに到達する。この状態で一定時間が経過すると、低スタンバイテストモードが終了し、メモリセルMC1に保持されているデータの読出が行なわれる(時刻t15〜t16)。ビット線BB,BTの電位の変化に基づいて、メモリセルMC1が正常であるか否かが判定される。   At this time, in the MVSS line, the potential that has risen after time t14 is temporarily lowered to the “L” level by being connected to the bit lines BB and BT pulled down to the “L” level. Thereafter, the potential of the MVSS line continues to rise and reaches the “L + ΔL” level. The potentials of the bit lines BB and BT also receive the potential of the MVSS line and reach the “L + ΔL” level. When a certain time elapses in this state, the low standby test mode ends, and data held in the memory cell MC1 is read (time t15 to t16). Whether or not the memory cell MC1 is normal is determined based on changes in the potentials of the bit lines BB and BT.

上述のように、実施の形態4による半導体装置では、通常スタンバイモードから低スタンバイテストモードへの切替え時に、ビット線BB,BTの電位を一時的に「L」レベルにした後に、ビット線BB,BTおよびMVSS線を電気的に接続する。実施の形態4による半導体装置の作用効果について、図15に示す比較例を参照しながら説明する。   As described above, in the semiconductor device according to the fourth embodiment, at the time of switching from the normal standby mode to the low standby test mode, the bit lines BB, BT are temporarily set to the “L” level after the potentials of the bit lines BB, BT are temporarily set. The BT and MVSS lines are electrically connected. The effect of the semiconductor device according to the fourth embodiment will be described with reference to a comparative example shown in FIG.

図15を参照して、通常スタンバイモードから低スタンバイテストモードへの切替え時(時刻t14)、制御回路/デコーダ50は、ビット線プリチャージ信号CPCを非活性化レベルの「H」レベルにすることにより、ビット線BB,BTのプリチャージを解除する。また、図示しないデータ書込信号WC1を非活性化レベルの「L」レベルにするとともに、データ読出信号RC1を非活性化レベルの「H」レベルにすることにより、ビット線対をデータ書込/読出回路30から電気的に切り離す。ビット線BB,BTがフローティング状態となったことにより、時刻t14以降ビット線BB,BTの電位は徐々に低下する。   Referring to FIG. 15, at the time of switching from the normal standby mode to the low standby test mode (time t14), control circuit / decoder 50 sets bit line precharge signal CPC to the “H” level of the inactivation level. Thus, the precharge of the bit lines BB and BT is released. Further, the data write signal WC1 (not shown) is set to the “L” level of the inactivation level, and the data read signal RC1 is set to the “H” level of the inactivation level, whereby the bit line pair is set to the data write / It is electrically disconnected from the readout circuit 30. Since the bit lines BB and BT are in a floating state, the potentials of the bit lines BB and BT gradually decrease after time t14.

また、制御回路/デコーダ50は、低スタンバイテストモードへの切替え時(時刻t14)に、制御信号T2を非活性化レベルの「L」レベルにし、MVSS線の電位をプルアップさせる。そして、その後の時刻t140において、制御回路/デコーダ50は、制御信号T1を活性化レベルの「H」レベルにすることにより、ビット線BB,BTおよびMVSS線を電気的に接続する。   Further, when switching to the low standby test mode (time t14), the control circuit / decoder 50 sets the control signal T2 to the “L” level of the inactivation level and pulls up the potential of the MVSS line. At subsequent time t140, control circuit / decoder 50 electrically connects bit lines BB, BT and MVSS lines by setting control signal T1 to the “H” level of the activation level.

低スタンバイテストモードへの切替え時点(時刻t14)からビット線BB,BTおよびMVSS線が接続される時点(時刻140)までの時間において、ビット線BB,BTの電位は「H」レベルから徐々に低下する。その一方で、MVSS線の電位は「L+ΔL」レベルに向けて徐々に増加する。このときのビット線BB,BTおよびMVSS線の間に電位差に応じて、ビット線BB,BTおよびメモリセルMCの間に過渡的にリーク電流が流れる可能性がある。   The potentials of the bit lines BB and BT gradually increase from the “H” level during the time from the time when switching to the low standby test mode (time t14) to the time when the bit lines BB, BT and MVSS lines are connected (time 140). descend. On the other hand, the potential of the MVSS line gradually increases toward the “L + ΔL” level. At this time, a leakage current may flow transiently between the bit lines BB and BT and the memory cell MC according to the potential difference between the bit lines BB and BT and the MVSS line.

例えば、ビット線BB,BTの電位がMVSS線の電位より高い場合には、図15に示すように、ビット線BBまたはBTからメモリセルMC1,MC2の低電位側の記憶ノードMB1,MB2に向けて一時的にリーク電流が流れ込む。これにより、記憶ノードMB1,MB2の電位が一時的に高くなる現象が生じる。その結果、メモリセルMCのデータ保持特性によってはラッチ回路が反転してデータ破壊に至るという問題が起こり得る。   For example, when the potentials of the bit lines BB and BT are higher than the potential of the MVSS line, as shown in FIG. 15, from the bit line BB or BT toward the storage nodes MB1 and MB2 on the low potential side of the memory cells MC1 and MC2. Leakage current flows in temporarily. As a result, a phenomenon occurs in which the potentials of the storage nodes MB1 and MB2 temporarily increase. As a result, depending on the data retention characteristics of the memory cell MC, there is a possibility that the latch circuit is inverted and data destruction occurs.

このような不具合を回避するため、実施の形態4による半導体装置では、低スタンバイテストモードへの切替え時点(時刻t14)からビット線BB,BTおよびMVSS線が接続される時点(時刻140)までの時間において、ビット線BB,BTを「L」レベル(接地電圧VSS)にプルダウンする。これにより、ビット線BB,BTの電位は、メモリセルMCの低電位側の記憶ノードの電位より確実に低くすることができるため、上述したメモリセルMCのデータ破壊を抑制できる。   In order to avoid such a problem, in the semiconductor device according to the fourth embodiment, from the time of switching to the low standby test mode (time t14) to the time of connection of bit lines BB, BT and MVSS lines (time 140). In time, the bit lines BB and BT are pulled down to the “L” level (ground voltage VSS). Thereby, the potentials of the bit lines BB and BT can be surely made lower than the potential of the storage node on the low potential side of the memory cell MC, so that the above-described data destruction of the memory cell MC can be suppressed.

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、本発明は上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。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、実施の形態1〜4では、低スタンバイテストモード時にビット線BB,BBを接地電圧VSSまたはメモリセルMCの低電位側の電位に固定する構成について説明したが、これらに限られることなく、低スタンバイモード時のビット線BB,BTが所定の電位に固定されていればよい点について確認的に記載する。したがって、低スタンバイテストモード時にビット線BB,BTを「H」レベル(電源電圧VDD)に固定する構成とすることも可能である。   For example, in the first to fourth embodiments, the configuration in which the bit lines BB and BB are fixed to the ground voltage VSS or the potential on the low potential side of the memory cell MC in the low standby test mode has been described. The point that the bit lines BB and BT in the low standby mode only need to be fixed to a predetermined potential will be described. Therefore, the bit lines BB and BT can be fixed to the “H” level (power supply voltage VDD) in the low standby test mode.

10 メモリセルアレイ、20 ワード線ドライバ、30 データ書込/読出回路、32 書込回路、34 読出回路、50 制御回路/デコーダ、60 ビット線プリチャージ回路、70 MVSS制御回路、MC メモリセル、WL ワード線、BB,BT ビット線。   10 memory cell array, 20 word line driver, 30 data write / read circuit, 32 write circuit, 34 read circuit, 50 control circuit / decoder, 60 bit line precharge circuit, 70 MVSS control circuit, MC memory cell, WL word Line, BB, BT Bit line.

Claims (7)

動作モードとして、通常動作モードおよびスタンバイモードを有する半導体装置であって、
行列状に配置された複数のメモリセルと、
前記メモリセルの各行に対応して設けられたワード線と、
前記メモリセルの各列に対応して設けられたビット線対と、
前記スタンバイモードの実行時、前記ワード線を非選択状態にするとともに、前記ビット線対をフローティング状態にするための制御回路とを備え、
前記半導体装置は、前記スタンバイモードの実行時におけるデータ破壊の試験を行なうテストモードをさらに有し、
前記制御回路は、前記テストモードの実行時には、前記ビット線対の電位を所定の電位に固定する、半導体装置。
A semiconductor device having a normal operation mode and a standby mode as operation modes,
A plurality of memory cells arranged in a matrix;
A word line provided corresponding to each row of the memory cells;
A bit line pair provided corresponding to each column of the memory cells;
A control circuit for setting the word line to a non-selected state and setting the bit line pair to a floating state when executing the standby mode;
The semiconductor device further includes a test mode for performing a data destruction test when the standby mode is executed,
The control circuit is a semiconductor device in which the potential of the bit line pair is fixed to a predetermined potential when the test mode is executed.
前記制御回路は、前記テストモードの実行時には、前記ワード線を非選択状態にする、請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the control circuit puts the word line into a non-selected state when the test mode is executed. 前記複数のメモリセルは、互いに相補な電位を保持する第1および第2の記憶ノードを含み、
前記制御回路は、前記テストモードの実行時には、前記ビット線対の電位を低電位側の記憶ノードの電位に固定する、請求項1または2に記載の半導体装置。
The plurality of memory cells include first and second storage nodes that hold potentials complementary to each other,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the control circuit fixes the potential of the bit line pair to a potential of a storage node on a low potential side when the test mode is executed.
前記低電位側の電位を供給するソース線と前記ビット線対の各ビット線との間に接続される第1のトランジスタをさらに備え、
前記制御回路は、前記テストモードの実行時には、前記第1のトランジスタをオン状態にする、請求項3に記載の半導体装置。
A first transistor connected between the source line for supplying the potential on the low potential side and each bit line of the bit line pair;
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the control circuit turns on the first transistor when the test mode is executed.
前記ソース線は、前記テストモードの実行時には、接地電位よりも高い電位を供給するように構成され、
接地電位を供給する接地ノードと前記ビット線対の各ビット線との間に接続される第2のトランジスタをさらに備え、
前記制御回路は、前記テストモードの実行時には、前記第2のトランジスタを一時的にオン状態にし、前記第2のトランジスタをオン状態からオフ状態に切替えた後に、前記第1のトランジスタをオン状態にする、請求項4に記載の半導体装置。
The source line is configured to supply a potential higher than a ground potential when the test mode is executed,
A second transistor connected between a ground node for supplying a ground potential and each bit line of the bit line pair;
When the test mode is executed, the control circuit temporarily turns on the second transistor, switches the second transistor from an on state to an off state, and then turns the first transistor on. The semiconductor device according to claim 4.
前記制御回路は、前記ビット線対の電位を前記所定の電位に固定した時点から一定時間経過した後、前記メモリセルのデータ保持特性を判定する、請求項1に記載の半導体装置。   2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the control circuit determines a data retention characteristic of the memory cell after a predetermined time has elapsed since the potential of the bit line pair was fixed to the predetermined potential. 前記複数のメモリセルの各々は、
互いに相補な電位を保持する第1および第2の記憶ノードと、
前記第1および第2の記憶ノードに結合された一対の交差結合インバータと、
前記第1の記憶ノードと前記ビット線対の一方ビット線との間に接続され、ゲートが前記ワード線に接続される第1のトランジスタと、
前記第2の記憶ノードと前記ビット線対の他方ビット線との間に接続され、ゲートが前記ワード線に接続される第2のトランジスタとを含む、請求項1に記載の半導体装置。
Each of the plurality of memory cells includes
First and second storage nodes that hold potentials complementary to each other;
A pair of cross-coupled inverters coupled to the first and second storage nodes;
A first transistor connected between the first storage node and one bit line of the bit line pair and having a gate connected to the word line;
2. The semiconductor device according to claim 1, comprising: a second transistor connected between the second storage node and the other bit line of the bit line pair and having a gate connected to the word line.
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