JP2022112914A - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】全ビットのpass判定が前提ではないメモリに対するテストに対応した半導体記憶装置を提供する。【解決手段】本開示に係る半導体記憶装置は、複数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、メモリセルアレイから読み出されたデータを変更せずに、mビットのビット幅で外部に出力する読出データ出力部と、メモリセルアレイから読み出したデータに不良が検出された場合に不良を示す不良情報を取得する不良情報取得部と、を備える。不良情報取得部は、メモリセルアレイから読み出されたデータの不良数が0乃至nビット(n<m)ビットで不良数毎に異なる値を外部へ出力するための、それぞれ1ビットの情報を表す2つ以上且つn個以下のビット値により不良情報を出力する。【選択図】図4

Description

本開示は、半導体記憶装置に関する。
複数のメモリバンクを備える半導体装置において、各メモリバンク内の複数のメモリセル群の不良を検出するテスト動作を行う場合を考える。このテスト動作において、各メモリバンクの複数のメモリセル群にそれぞれ対応する複数のテストデータを、そのまま、データ出力端子を介して半導体装置の外部へ出力すると、選択された複数のメモリセル群の数だけテストデータが出力されることになるため、テスト時間が増大してしまう。
このテスト時間を短縮するため、特許文献1では、メモリセルから読み出したデータに対してpass(合格)/fail(不合格)判定する判定回路と、反転回路による判定結果としての判定データを合成しテスト結果のテストデータとして出力する回路と、を備える構成が提案されている。特許文献1に提案される構成によれば、メモリセル群毎にテストデータの圧縮を行い、さらに各セル群の判定データを合成することで、出力するテストデータをメモリセル群の数以下に抑えることができ、テスト時間を短縮することが可能となる。
特開2013-137843号公報
特許文献1に記載の構成では、最初にメモリセルから読み出されたテストデータに対して、1ビット以上のfailが存在するか、全ビットがpassか、の0/1判定を行い、その判定結果に対してデータ圧縮を行う。しかしながら、特許文献1に記載の構成では、全ビットがpass判定される以外は、全てfail判定となり、不良の個数をカウントできないため、全ビットのpass判定が前提ではないメモリに対して適用することが困難である。
本開示は、全ビットのpass判定が前提ではないメモリに対するテストに対応した半導体記憶装置を提供することを目的とする。
本開示に係る半導体記憶装置は、複数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、メモリセルアレイから読み出されたデータを変更せずに、mビットのビット幅で外部に出力する読出データ出力部と、メモリセルアレイから読み出したデータに不良が検出された場合に不良を示す不良情報を取得する不良情報取得部と、を備え、不良情報取得部は、メモリセルアレイから読み出されたデータの不良数が0乃至nビット(n<m)ビットで不良数毎に異なる値を外部へ出力するための、それぞれ1ビットの情報を表す2つ以上且つn個以下のビット値により不良情報を出力する。
本開示の技術を適用可能なメモリの検査システムを概略的に示す模式図である。 既存技術によるメモリの検査方法を概略的に説明するための模式図である。 既存技術による、混載メモリに対するメモリの検査方法を概略的に説明するための模式図である。 既存技術によるMRAMのマクロ構造を概略的に示す模式図である。 実施形態に係る半導体記憶装置としてのMRAM(マクロ構造)の一例の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る不良数カウンタからfail数に応じて出力されるテスト結果データの例を、既存技術による圧縮回路によるテスト結果データと対比させて示す模式図である。 実施形態に係る不良数カウンタの一例の構成を示す回路図である。 実施形態における期待値とデータとによる真理値表を示す模式図である。 実施形態に係る不良数カウンタの動作をシミュレートした一例の結果を示す模式図である。 実施形態の第1の変形例の第1の例を説明するための模式図である。 実施形態の第1の変形例の第2の例を説明するための模式図である。 実施形態の第2の変形例を説明するための模式図である。
以下、本開示の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより、重複する説明を省略する。
以下、本開示の実施形態について、下記の順序に従って説明する。
1.本開示の概略
2.既存技術について
3.本開示の実施形態について
4.実施形態の第1の変形例
4-1.実施形態の第1の変形例の第1の例
4-2.実施形態の第1の変形例の第2の例
5.実施形態の第2の変形例
[1.本開示の概略]
先ず、本開示の技術について、概略的に説明する。図1は、本開示の技術を適用可能なメモリの検査システムを概略的に示す模式図である。
図1において、本開示に係る、検査対象となるメモリ10は、それぞれデータの書き込みおよび読み出しの単位となる複数のメモリセルを含み、複数のメモリセルのうち所定数のメモリセル毎にセルアレイが構成される。メモリ10は、セルアレイに対する読み書きを、mビットのデータ幅で行う。例えば、メモリ10は、16ビット(m=16)、32ビット(m=32)、あるいは、64ビット(m=64)などのデータ幅で、データの読み書きが可能とされる。
メモリ10に対してテスタ20が接続される。テスタ20は、例えばプローブなどをメモリ10の端子(パッド)に接触させることで、メモリ10に接続される。テスタ20は、メモリ10に対して書き込みあるいは読み出しを指示するコマンドを、書き込みあるいは読み出しを行うアドレスと共に送信する。メモリ10は、テスタ20から送信されたコマンドおよびアドレスに従い読み出されたデータの不良数(不良ビット数)を計測する。
メモリ10は、データの不良数の計測結果に従い、不良を示す不良情報をテスタ20に対して出力する。不良情報は、読み出されたデータの不良数がn(n<m)ビットで、不良数毎に異なる値を取る情報である。不良情報は、それぞれ1ビットの情報を表す2つ以上且つm個未満の不良情報信号として、テスタ20に送信される。
このように、本開示に係るメモリ10は、不良情報を、データの読み書きのデータ幅(mビット)より小さいnビットで、不良数毎に異なる値として出力する。そのため、nビットで表現可能な数までの不良数を検出することができ、全ビットのpass判定が前提ではないメモリに対するテストに対応可能である。
[2.既存技術について]
次に、本開示の実施形態の説明に先んじて、理解を容易とするために、既存技術について説明する。
図2Aは、既存技術によるメモリの検査方法を概略的に説明するための模式図である。図2Aにおいて、それぞれ検査対象となる、既存技術によるメモリ10aが複数、テスタ20に接続される。ここで、各メモリ10aは、それぞれDRAM(Dynamic Random Access Memory)であるものとする。図2Aの例では、各メモリ10aは、データの読み書きのための、データ幅が16ビットのIO(Input/Output)に対応する複数の端子を含む端子群50を備えている。さらに、各メモリ10aは、テスト結果出力用の1ビットのテスト端子51を備えている。
テスタ20は、各メモリ10aに対して、読み出しを指示するコマンドを、例えばIOのデータ幅に対応する16ビット分のアドレス単位で順次に指定する読み出しアドレスと共に送信する。各メモリ10aは、テスタ20から送信されたコマンドに応じて、メモリ内の全ビットがpass(合格)の場合には値「0」、1ビットでもfail(不合格)がある場合には値「1」となる、1ビットのテスト結果をテスト端子51に対して出力する。
テスタ20は、各メモリ10aそれぞれのテスト端子51の1ビットの出力を読み取る。このテスタ20に読み取られた1ビットの出力により、各メモリ10aのpass/failを知ることができる。このように、既存技術においては、メモリの全ビットのテスト結果データを、1ビットのデータに圧縮して、そのメモリのpass/failを判定することにより、テスタ20による同測数を稼いでいた。
図2Bは、既存技術によるDRAMであるメモリ10bと、当該メモリ10bを用いて処理を行うロジック回路40とが1つのパッケージに混載される混載メモリ30に対する、既存技術によるメモリの検査方法を概略的に説明するための模式図である。混載メモリ30の場合、メモリ10bとロジック回路40とがパッケージ内で直接的に接続されるため、メモリb10のロジック回路40に対するIO60は、例えば128ビットなどの大きなデータ幅となる場合がある。
このように、混載メモリ30では、内蔵されるメモリ10bのIO60のデータ幅を非常に大きくできるため、IO60のデータ幅の全ビットに対する検査を行うためには、テスタ20を接続するために必要な端子数が極めて多くなる。そのため、混載メモリ30では、テスト結果データの圧縮が必須となる。図2Bの例では、メモリ10bにおいて1ビットに圧縮されたテスト結果データが、混載メモリ30に設けられる1つの端子に出力されるように構成されている。
ところで、近年では、MRAM(磁気抵抗メモリ;Magnetoresistive Random Access Memory)やReRAM(抵抗変化型メモリ;Resistive Random Access Memory)が、その高速な動作速度や不揮発性などにより注目されている。
図3は、既存技術による半導体記憶装置としてのMRAMのマクロ構造を概略的に示す模式図である。なお、以下では、特に記載の無い限り、マクロ構造によるMRAMを、MRAMとして説明を行う。なお、ReRAMも同様の構成を取ることができるため、ここでの説明を省略する。
図3において、MRAM100は、それぞれ複数のメモリセルが格子状に配列された複数のセルアレイ110と、テスト結果データを圧縮する圧縮回路120とを含む。図3の例では、図の左側の2つのセルアレイ110および右側の2つのセルアレイ110は、それぞれ多ビット(例えば32ビット)のデータ幅を有するバス130aおよび130bに対するIOにより、図示されない端子に接続される。なお、図3において、テスタ20からコマンドおよびアドレスを指示される信号線および端子は、省略されている。
バス130aおよび130bは、圧縮回路120にも接続される。圧縮回路120は、例えば、バス130aの32ビットとバス130bの32ビットとの合計の64ビットのデータ幅のデータの各ビットに対してAND判定あるいはNAND判定を行い、1ビットのテスト結果データを出力する。より具体的には、圧縮回路120は、64ビットのデータに1ビットでもfailが含まれる場合に、テスト結果データとしてfailを出力し、64ビットのデータにfailが含まれない場合に、テスト結果データとしてpassを出力する。圧縮回路120から出力された1ビットのテスト結果データは、1ビットのデータ幅を持つ信号線140を介して、MRAM100の外部に出力される。
MRAM100やReRAMは、確率的に不良が発生し、アドレス指定された複数ビットの全ビットが所定のビット値となる確率が低い。そのため、MRAM100やReRAMのテストにおいて、DRAMと同様の方法で測定データを圧縮することが困難であった。
すなわち、上述の図3の構成では、複数のセルアレイ110それぞれに含まれる複数のメモリセルのうち1つのみが不良であっても、テスト結果データがfailを示すことになる。したがって、確率的に不良が発生するMRAM100やReRAMでは、テスト結果データがpassとなる確率が極めて低くなり、適切な検査が困難である。例えば、MRAM100やReRAMでは、実際にはECC(Error Correction Code)によるエラー訂正を行うエラー訂正回路を搭載し、数ビットの不良は、このエラー訂正回路により訂正可能とされる。そのため、テスト結果データは、数ビットの不良をpassとすることが可能な構成となっていることが好ましい。
[3.本開示の実施形態について]
次に、本開示の実施形態について説明する。図4は、実施形態に係る半導体記憶装置としてのMRAM(マクロ構造)の一例の構成を示すブロック図である。図4に示される、実施形態に係るMRAM100aは、図3に示した既存技術によるMRAM100の構成に対して、圧縮回路120の代わりに不良数カウンタ200が設けられる。なお、図4において、テスタ20からコマンドおよびアドレスを指示される信号線および端子は、省略されている。
なお、MRAM100aに対して、ECCに基づくエラー訂正を行うエラー訂正回路を内蔵させることができる。エラー訂正回路は、MRAM100aの外部に設けても良い。エラー訂正回路は、テストの際には機能を停止される。
図4の例では、上述した図3と同様に、図の左側の2つのセルアレイ110および右側の2つのセルアレイ110は、それぞれ多ビット(例えば32ビット)のデータ幅を有するバス130aおよび130bに対するIOにより、図示され図示されない端子に接続される。各セルアレイ110から読み出されたデータは、変更されずに、当該端子から出力される。当該端子およびIOは、各セルアレイ110から読み出されたデータを外部に出力する読出データ出力部として機能する。バス130aおよび130bは、不良数カウンタ200にも接続される。
不良数カウンタ200は、例えばバス130aの32ビットとバス130bの32ビットとの合計の64ビットのデータ幅のデータに対して、不良ビットの数をカウントする。不良数カウンタ200は、カウントした不良ビットの数(不良数)を示す不良情報を取得する。より具体的には、不良数カウンタ200は、4つのセルアレイ110から読み出されるデータの不良ビット数が0ビット以上nビット以下で、不良ビット数毎に異なる値となる、2ビット以上且つnビット以下の信号による不良情報を取得する。ここで、値nは、バス130aおよび130bのデータ幅の合計のビット数を示す値m(例えばm=32×2=64)に対して、[n<m]となる値である。
さらに、不良数カウンタ200は、不良ビット数が閾値以上の場合に、当該不良ビット数が閾値以上であることを判別するための判別信号としてのオーバーフロー情報を取得する。より具体的な例として、不良数カウンタ200は、不良ビット数がnビットで表現可能な個数を超えた場合、オーバーフローを示す値(例えば値[1])を、オーバーフロー情報として取得する。不良数カウンタ200は、取得したオーバーフロー情報を不良情報に含めて、テスト結果データとして出力する。
具体的な例として、値n=2であれば、不良数カウンタ200は、0~3個の不良ビットをカウントすることができる。不良数カウンタ200は、不良ビット数が0~3個の場合、不良ビット数を示す2ビットの値からなる不良情報として取得する。オーバーフロー情報は、オーバーフローしていないことを示す値(例えば値[0])とされる。一方、不良数カウンタ200は、不良ビット数が3個を超える場合、オーバーフローを示す値のオーバーフロー情報を取得する。
このように、不良数カウンタ200は、セルアレイ110から読み出したデータに不良が検出された場合に不良を示す不良情報を取得する不良情報取得部として機能する。また、不良数カウンタ200は、不良情報において不良数を、LSB(Least Significant Bit)からnビットまでのビット値として取得する。
図5は、実施形態に係る不良数カウンタ200からfail数に応じて出力されるテスト結果データの例を、既存技術による圧縮回路120によるテスト結果データと対比させて示す模式図である。図5の例では、値n=2とし、不良ビット数のオーバーフローに対する閾値を4個としている。すなわち、不良ビット数が4個以上で、オーバーフローとされる。
図5において、列Aは、既存技術によるテスト結果データの例、列Bは、実施形態に係るテスト結果データの例をそれぞれ示している。列Aに示される既存技術の例では、fail数=0に対してテスト結果データがpassとされ、0以外のfail数については、テスト結果データが全てfailとされている。
これに対して、列Bに示される実施形態の例では、fail数=0に対してテスト結果データにおける不良情報がpass(例えば値[0])となり、fail数=1~3に対して、テスト結果データにおける不良情報がfail数を示す値となる。fail数が4個以上で、テスト結果データにおけるオーバーフロー情報がオーバーフローを示す値[overflow]となる。
すなわち、実施形態に係る不良数カウンタ200は、fail数=0~2n-1に対する不良情報をnビットのデータで取得する。また、不良数カウンタ200は、fail数が閾値(=2n)以上の場合に、オーバーフロー情報を、オーバーフローを示す値[overflow]とする。
値n=2の場合の例では、不良数カウンタ200は、fail数=0~3に対する不良数を2ビットのデータで取得すると共に、fail数が閾値(=4)以上の場合に、オーバーフロー情報をオーバーフローを示す値[overflow]とする。オーバーフロー情報を1ビットのデータで表現する場合、不良情報は、3ビットのテスト結果データとなり、3ビットのデータ幅を持つ信号線141により外部に出力される。
このように、実施形態に係る不良数カウンタ200を適用することで、全ビットのpass判定が前提ではないメモリに対するテストに対応可能となる。また、値n=2の場合、テスト結果データを出力する信号線141が3本で済み、テスタ20による同測数を稼ぐことが可能である。
なお、値nは、例えばMRAM100aに対する仕様などに応じて適宜に設定することができる。例えば、値nは、MRAM100aに適用されるECCによるエラー訂正能力に応じて設定することが考えられる。
図6は、実施形態に係る不良数カウンタ200の一例の構成を示す回路図である。図6に示す不良数カウンタ200は、データ幅がmビット、オーバーフローに対する閾値が[4]である場合の例である。
図6において、不良数カウンタ200は、例えばMRAM100aのIOにおけるデータ幅(=mビット)のビット数に応じた数の、同一の構成によるユニット2101、2102、2103、…、210x、…、210mを含む。すなわち、不良数カウンタ200は、セルアレイ110から読み出されるデータのビット毎のパターンとしての各ユニット2101~210mが、繰り返し接続されて構成される。
以降、各ユニット2101~210mを特に区別する必要の無い場合、ユニット210xを、適宜、各ユニット2101~210mのうち任意のユニットとして、説明する。また、各ユニット2101~210mを特に区別する必要の無い場合、各ユニット2101~210mをユニット210として代表して記述することがある。さらに、図6において、図の右側の方向を後段、左側の方向を前段とする。さらにまた、以下では、値[1]が信号のハイ(High)状態、値[0]が信号のロー(Low)状態に、それぞれ対応させるものとする。
ユニット210xは、3つのXOR回路220、221および222と、2つのAND回路230および231と、1つのOR回路240と、を含む。
XOR回路220は、一方の入力端にバス130aおよび130bの各ビットのうちビット位置xのデータ(Data)[x]が入力され、他方の入力端に当該データ[x]に対応する期待値[x]が入力される。
ここで、実施形態に係る期待値[x]は、当該ビット位置xのデータ[x]に対して期待される値を示す。例えば、不良数カウンタ200による不良数のカウントに先立って、MRAM100aの各セルアレイ110に含まれる各メモリセルに所定値(例えば値[1])を予め書き込んでおく。この場合、各メモリセルから読み出したデータは、それぞれ当該所定値と等しいことが期待される。この場合の所定値が期待値[x]となる。すなわち、実施形態における期待値は、確率における期待値とは異なる概念の値である。
図7は、実施形態における期待値とデータ(Data)とによる真理値表を示す模式図である。図7に示されるように、期待値とデータとが一致する場合にpassとなり、期待値とデータとが異なる場合にfailとなる。XOR回路220は、passを示す値として値[0]を出力し、failを示す値として値[1]を出力する。
ユニット210xにおいてXOR回路220は、期待値[x]とデータ[x]とが一致する場合に値[0]を、異なる場合に値[1]を、それぞれ出力する。このように、XOR回路220は、セルアレイ110から読み出されたデータ[x]と、当該データ[x]に対して設定された期待値[x]とを比較する比較器として機能する。XOR回路220の出力が値[1]を示している場合、検査対象のメモリセルのうち、当該データ[x]に対応するメモリセルが不良であると判別できる。このように、XOR回路220は、期待値[x]とデータ[x]とが異なる場合に、出力を値[1]とし、データ[x]が不良である旨を示す信号を活性化する。
ユニット210xにおいてXOR回路220の出力は、当該ユニット210xのXOR回路221およびAND回路230それぞれの一方の入力端に入力される。XOR回路221およびAND回路230それぞれの他方の入力端には、前段のユニット210x-1におけるXOR回路221の出力が入力される。なお、図6において第1段目のユニット2101では、当該XOR回路221の他方の入力端に対して、端子2501から値[0]が入力される。同様に、ユニット2101では、後述するXOR回路222の他方の入力端に対して、端子2502から値[0]が入力される。
ユニット210xにおけるXOR回路221の出力は、後段のユニット201x+1におけるXOR回路221の他方の入力端に入力される。また、ユニット210xが最後段のユニット210mである場合、XOR回路221の出力は、不良数カウンタ200の第0ビット(bit[0])の値として、不良数カウンタ200から出力される。
ユニット210xにおけるXOR回路221の出力は、次のようになる。
(1)XOR回路221は、期待値[x]とデータ[x]とが一致し、且つ、前段のユニット210x-1におけるXOR回路221の出力(ユニット2101においては端子2501)が値[0]であれば、値[0]を出力する。
(2)XOR回路221は、期待値[x]とデータ[x]とが一致し、且つ、前段のユニット210x-1におけるXOR回路221(ユニット2101以外の場合)の出力が値[1]であれば、値[1]を出力する。
(3)XOR回路221は、期待値[x]とデータ[x]とが異なり、且つ、前段のユニット210x-1におけるXOR回路221の出力が値[0]であれば、値[1]を出力する。
(4)XOR回路221は、期待値[x]とデータ[x]とが異なり、且つ、前段のユニット210x-1におけるXOR回路221の出力が値[1]であれば、値[0]を出力する。
ユニット210xにおけるAND回路230の出力は、次のようになる。
(1)AND回路230は、期待値[x]とデータ[x]とが一致し、且つ、前段のユニット210x-1におけるXOR回路221の出力(ユニット2101においては端子2501)が値[0]であれば、値[0]を出力する。
(2)AND回路230は、期待値[x]とデータ[x]とが一致し、且つ、前段のユニット210x-1におけるXOR回路221(ユニット2101以外の場合)の出力が値[1]であれば、値[0]を出力する。
(3)AND回路230は、期待値[x]とデータ[x]とが異なり、且つ、前段のユニット210x-1におけるXOR回路221の出力が値[0]であれば、値[0]を出力する。
(4)AND回路230は、期待値[x]とデータ[x]とが異なり、且つ、前段のユニット210x-1におけるXOR回路221の出力が値[1]であれば、値[1]を出力する。
ユニット210xにおけるAND回路230の出力は、当該ユニット210xにおけるXOR回路222およびAND回路231の一方の入力端に入力される。XOR回路222およびAND回路231それぞれの他方の入力端には、前段のユニット210x-1におけるXOR回路222の出力が入力される。なお、図6において第1段目のユニット2101では、当該XOR回路の他方の入力端に対して、端子2501から値[0]が入力される。
ユニット210xにおけるXOR回路222およびAND回路231は、AND回路230の出力と、前段のユニット210x-1におけるXOR回路222の出力とを入力として、上述したXOR回路221およびAND回路230と同様に動作する。
すなわち、ユニット210xにおけるXOR回路222の出力は、後段のユニット201x+1におけるXOR回路222の他方の入力端に入力される。また、ユニット210xが最後段のユニット210mである場合、XOR回路222の出力は、不良数カウンタ200の第1ビット(bit[1])の値として、不良数カウンタ200から出力される。
不良数カウンタ200において、ユニット210xにおけるAND回路230は、期待値[x]とデータ[x]とが異なり、且つ、当該ユニット210xの前段の何れかのユニット210において期待値とデータとが異なる場合に、値[1]を出力する。さらに、ユニット210xにおけるAND回路231は、AND回路230の出力が値[1]であり、且つ、当該ユニット210xの前段の何れかのユニット210においてAND回路230の出力とXOR回路222の出力とが異なる場合に、値[1]を出力する。
すなわち、ユニット210xにおいて、当該ユニット210xを含むユニット210xの前段の各ユニット210で期待値とデータとが異なる場合の数、すなわち不良数が加算される。加算された不良数は、2進数の値として、第0ビットの値がXOR回路221から、第1ビットの値がXOR回路222から、それぞれ出力される。
ユニット210xにおけるAND回路231の出力は、OR回路240の一方の入力端に入力される。OR回路240の他方の入力端には、前段のユニット210x-1におけるOR回路240の出力が入力される。ここで、図6において第1段目のユニット2101では、当該OR回路240の他方の入力端に対して、端子2503から値[0]が入力される。また、ユニット210xが最後段のユニット210mである場合、OR回路240の出力は、不良数カウンタ200のオーバーフロー情報[overflow]として、不良数カウンタ200から出力される。
すなわち、各ユニット2101~210mのうち少なくとも1つのユニット210においてAND回路231の出力が値[1]であれば、最後段のユニット210mのOR回路240から、値[1]のオーバーフロー情報[overflow]が出力される。
このように、オーバーフロー情報[overflow]は、各ユニット2101~210mのうち少なくとも1つのユニット210においてAND回路230および231で桁溢れが発生した場合に、値[1]となる。したがって、最後段のユニット210mにおけるOR回路240の出力は、第0ビット(bit[0])および第1ビット(bit[1])と併せ、テスト結果データの第2ビット(最上位ビット)と考えることができる。この最上位ビットの値は、各ユニット2101~210mを通して直列に接続されるOR回路240により出力しているため、一旦値[1]にインクリメントされた後は、さらに不良による加算がなされた場合でも、反転されない。
図8は、図6に示した構成における、実施形態に係る不良数カウンタ200の動作をシミュレートした一例の結果を示す模式図である。なお、図8は、値m=5、値n=2、オーバーフローに対する閾値を[4]とした場合の例である。すなわち、図8は、図6の構成において、ユニット210が5個、接続された場合のシミュレート結果を示す例となっている。図8の各波形において、ハイ(High)状態が値[1]を示し、ロー(Low)状態が値[0]を示している。また、各ユニット210に対して、期待値[0](Low)が入力されているものとする。
図中の符号a~fは、5個のユニット210に対して入力されるデータ(Data)[0]~[4]の組み合わせに応じた状態を示している。符号aは、データ[0]~[4]の何れも値[0](Low)、すなわちpassの状態を示す。符号b~fは、それぞれ、データ[1]~[4]のうち1乃至4個が値[1]、すなわちfailである状態を示す。
不良数カウンタ200は、各メモリセルから読み出された値(データ[0]~[4])が期待値[0]と異なる場合に不良数のカウントを行い、カウント結果が第0ビット(bit[0])および第1ビット(bit[1])から2進数で出力される。failが閾値である4個以上の場合は、オーバーフロー情報[overflow]が値[1]となっていることが分かる。すなわち、オーバーフロー情報[overflow]を、第0および第1ビットに対する第2ビットとするとき、failが4個以上の場合には、カウント結果が閾値[4]に固定される。
このように、不良数カウンタ200は、全体として、例えばMRAM100aのIOにおけるデータ幅(=mビット)の、同時に読み出された各ビットにおける不良数を加算する加算器を構成する。また、この加算器は、加算された不良数が0または閾値未満で、不良数毎に異なる値を出力し、当該不良数が閾値以上の場合には、不良数の加算結果が閾値に固定される。
このように、実施形態に係る不良数カウンタ200を適用することで、MRAMやReRAMといった、全ビットのpassが前提ではないメモリのテストにおいて、不良数をカウントできる。このとき、実施形態に係る不良数カウンタ200は、メモリのIOのデータ幅より少ないビット数でfail数の情報を出力可能であるため、テストの同測数を稼ぐことができ、テスト時間を短縮できる。また、そのため、不良数のカウントが可能な一方で、テスタ20にテスト結果データを出力するための端子数を削減することが可能である。
さらに、実施形態に係る不良数カウンタ200は、ユニット210がIO毎(ビット毎)に繰り返される繰り返しパターンにより構成されるため、IOのデータ幅に応じた拡張が容易である。さらにまた、ユニット210において、XOR回路221およびAND回路230の組み合わせ回路を追加することで、不良数のカウント数および閾値を変更することが可能である。
[4.実施形態の第1の変形例]
次に、本開示の実施形態の第1の変形例について説明する。実施形態の第1の変形例は、メモリのIOをグルーピングし、不良数カウンタ200において、グルーピングされたグループに応じて期待値を設定する例である。
(4-1.実施形態の第1の変形例の第1の例)
先ず、4-1.実施形態の第1の変形例の第1の例について説明する。図9は、実施形態の第1の変形例の第1の例を説明するための模式図である。図9において、不良数カウンタ200は、値m=5、値n=2、オーバーフローに対する閾値を[4]とした場合の構成例を示している。
図9の例では、この構成において、IOの各ビットを、データ[0]~[2]のグループ260aと、データ[3]および[4]のグループ260bと、の2つのグループにグルーピングしている。
図9の例では、グループ260aに対応するユニット2101~2103のXOR回路220に対して、期待値[X0](例えば値[0])が入力される。一方、グループ260bに対応するユニット2104および2105のXOR回路220に対して、期待値[X0]と異なる期待値[X1](例えば値[1])が入力される。
図9の例では、IOの隣接するビット同士でグルーピングを行っているが、これはこの例に限定されない。例えば、IOにおいて、奇数番目のビットによるグループと、偶数番目のビットによるグループとにグルーピングすることができる。これに限らず、IOにおける任意のビットの組み合わせに応じてグルーピングしてもよい。
(4-2.実施形態の第1の変形例の第2の例)
次に、実施形態の第1の変形例の第2の例について説明する。上述した実施形態の第1の変形例の第1の例では、IOの各ビットを、ハードウェア構成に基づいてグルーピングしていた。これに対して、実施形態の第1の変形例の第2の例では、IOの各ビットを、メモリの論理構成に基づいてグルーピングし、グループに応じて期待値を設定する。
図10は、実施形態の第1の変形例の第2の例を説明するための模式図である。図10において、MRAM100b(マクロ構造)は、記憶領域の論理的な構成単位として、4つのバンク150(A1)、150(A2)、150(A3)および150(A4)を含む。これらバンク150(A1)、150(A2)、150(A3)および150(A4)は、セルアレイ110を論理構成に基づきグルーピングしたものと考えることができる。この第2の例では、これらバンク150(A1)、150(A2)、150(A3)および150(A4)それぞれをグループとして扱い、グループに応じて期待値を設定している。
図10の例では、バンク150(A1)に対応するIOによるグループに対して期待値[A1]を設定し、バンク150(A2)に対応するIOによるグループに対して期待値[A2]を設定している。また、バンク150(A3)に対応するIOによるグループに対して期待値[A3]を設定し、バンク150(A4)に対応するIOによるグループに対して期待値[A4]を設定している。この場合、一例として、期待値[A1]および[A3]がそれぞれ値[0]、期待値[A2]および[A4]がそれぞれ値[1]、といったように、各グループに対する期待値の様々な組み合わせが考えられる。
実施形態の第1の変形例の第1の例および第2の例で説明したように、不良数カウンタ200において、IOの各ビットがグルーピングされたグループに応じて期待値を設定することで、より詳細なテストが可能となる。
[5.実施形態の第2の変形例]
次に、実施形態の第2の変形例について説明する。上述の実施形態では、MRAM100aにおいて、メモリのIOの端子と、不良数カウンタ200がテスト結果データを出力するための端子とを別個に設けていた。これに対して、実施形態の第2の変形例では、メモリのIOの端子と、テスト結果データを出力するための端子とを共有する。
図11は、実施形態の第2の変形例を説明するための模式図である。図11において、MRAM100cは、バス130aおよび130bが30bに対するIOと、不良数カウンタ200のテスト結果データが出力される信号される信号線141とで、複数の端子を含む端子群160を共有する。例えば、MRAM100cは、端子群160に含まれる複数の端子それぞれに対してIOの各ビットが接続されると共に、信号線141の各ビットが、端子群160に含まれる複数の端子のうち任意の端子に接続される。
このように、メモリのIOの端子と、テスト結果出力端子とを共有することで、MRAM100cの全体の端子数を削減することが可能である。
なお、上述では、実施形態に係る技術が単体の半導体記憶装置に適用される例について説明したが、実施形態に係る技術は、他の構成の半導体記憶装置にも適用可能である。例えば、実施形態に係る技術は、図2Bを用いて説明した混載メモリ30に適用することができる。この場合、混載メモリ30に搭載されるメモリ10bに対して、実施形態で説明した不良数カウンタ200を設ける構成となる。
また、上述では、実施形態に係る技術がMRAMやReRAMといった、全ビットpassが前提ではない半導体記憶装置に適用されるように説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、実施形態に係る技術は、DRAMといった全ビットpassが前提の半導体記憶装置に対して適用することもできる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
複数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、
前記メモリセルアレイから読み出されたデータを変更せずに、mビットのビット幅で外部に出力する読出データ出力部と、
前記メモリセルアレイから読み出したデータに不良が検出された場合に前記不良を示す不良情報を取得する不良情報取得部と、
を備え、
前記不良情報取得部は、
前記メモリセルアレイから読み出されたデータの不良数が0乃至nビット(n<m)ビットで不良数毎に異なる値を外部へ出力するための、それぞれ1ビットの情報を表す2つ以上且つn個以下のビット値により不良情報を出力する、
半導体記憶装置。
(2)
前記不良情報取得部は、
前記不良数を表すビット値のうちLSB(Least Significant Bit)から前記nビットまでのビット数のビット値を取得する、
前記(1)に記載の半導体記憶装置。
(3)
前記不良情報取得部は、
前記不良数が前記nビットで表現できる数を超えた場合に、判別信号を出力する、
前記(2)に記載の半導体記憶装置。
(4)
前記不良情報取得部は、
前記不良情報のうち最上位ビットの値がインクリメントされた状態で、前記不良がさらに検出された場合に、前記最上位ビットの値を反転しない、
前記(1)乃至(3)の何れかに記載の半導体記憶装置。
(5)
前記不良情報取得部は、
前記メモリセルアレイから同時に読み出されたデータに含まれる不良をカウントする加算器を含む、
前記(1)乃至(4)の何れかに記載の半導体記憶装置。
(6)
前記加算器は、
前記メモリセルアレイから読み出されるデータのビット毎のパターンの繰り返により構成される、
前記(5)に記載の半導体記憶装置。
(7)
前記不良情報取得部は、
前記メモリセルアレイから読み出されたデータと、前記読み出されたデータに対して予め設定された期待値と、を比較する比較器を含み、
前記比較器による比較結果が、前記読み出されたデータと前記期待値とが異なることを示している場合に、前記読み出されたデータが不良である旨を示す信号を活性化する、
前記(1)乃至(6)の何れかに記載の半導体記憶装置。
(8)
前記不良情報取得部は、
前記メモリセルアレイから同時に読み出されるデータをグルーピングした複数のグループそれぞれに応じて、前記期待値が設定される、
前記(7)に記載の半導体記憶装置。
(9)
前記不良情報取得部は、
前記メモリセルアレイを論理構成に基づきグルーピングした複数のグループそれぞれに応じて、前記期待値が設定される、
前記(7)に記載の半導体記憶装置。
(10)
前記不良情報取得部は、
前記不良情報を出力するための出力端子を、前記読出データ出力部がデータを出力するための出力端子と共有する、
前記(1)乃至(9)の何れかに記載の半導体記憶装置。
(11)
前記読出データ出力部と接続されるロジック回路をさらに備える、
前記(1)乃至(10)の何れかに記載の半導体記憶装置。
(12)
前記メモリセルは、
データを記憶する記憶素子として抵抗変化型素子が用いられる、
前記(1)乃至(11)の何れかに記載の半導体記憶装置。
(13)
前記メモリセルは、
データを記憶する記憶素子として磁気抵抗素子が用いられる、
前記(1)乃至(12)の何れかに記載の半導体記憶装置。
10,10a,10b メモリ
20 テスタ
30 混載メモリ
50,160 端子群
60 IO
100,100a、100b,100c MRAM
110 セルアレイ
120 圧縮回路
130a,130b バス
140,141 信号線
150(A1),150(A2),150(A3),150(A4) バンク
200 不良数カウンタ
2101,2102,2103,2104,2105,210x,210m ユニット
220,221,222 XOR回路
230,231 AND回路
240 OR回路
2501,2502,2503 端子
260a,260b グループ

Claims (13)

  1. 複数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、
    前記メモリセルアレイから読み出されたデータを変更せずに、mビットのビット幅で外部に出力する読出データ出力部と、
    前記メモリセルアレイから読み出したデータに不良が検出された場合に前記不良を示す不良情報を取得する不良情報取得部と、
    を備え、
    前記不良情報取得部は、
    前記メモリセルアレイから読み出されたデータの不良数が0乃至nビット(n<m)ビットで不良数毎に異なる値を外部へ出力するための、それぞれ1ビットの情報を表す2つ以上且つn個以下のビット値により不良情報を出力する、
    半導体記憶装置。
  2. 前記不良情報取得部は、
    前記不良数を表すビット値のうちLSB(Least Significant Bit)から前記nビットまでのビット数のビット値を取得する、
    請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 前記不良情報取得部は、
    前記不良数が前記nビットで表現できる数を超えた場合に、判別信号を出力する、
    請求項2に記載の半導体記憶装置。
  4. 前記不良情報取得部は、
    前記不良情報のうち最上位ビットの値がインクリメントされた状態で、前記不良がさらに検出された場合に、前記最上位ビットの値を反転しない、
    請求項1に記載の半導体記憶装置。
  5. 前記不良情報取得部は、
    前記メモリセルアレイから同時に読み出されたデータに含まれる不良をカウントする加算器を含む、
    請求項1に記載の半導体記憶装置。
  6. 前記加算器は、
    前記メモリセルアレイから読み出されるデータのビット毎のパターンの繰り返により構成される、
    請求項5に記載の半導体記憶装置。
  7. 前記不良情報取得部は、
    前記メモリセルアレイから読み出されたデータと、前記読み出されたデータに対して予め設定された期待値と、を比較する比較器を含み、
    前記比較器による比較結果が、前記読み出されたデータと前記期待値とが異なることを示している場合に、前記読み出されたデータが不良である旨を示す信号を活性化する、
    請求項1に記載の半導体記憶装置。
  8. 前記不良情報取得部は、
    前記メモリセルアレイから同時に読み出されるデータをグルーピングした複数のグループそれぞれに応じて、前記期待値が設定される、
    請求項7に記載の半導体記憶装置。
  9. 前記不良情報取得部は、
    前記メモリセルアレイを論理構成に基づきグルーピングした複数のグループそれぞれに応じて、前記期待値が設定される、
    請求項7に記載の半導体記憶装置。
  10. 前記不良情報取得部は、
    前記不良情報を出力するための出力端子を、前記読出データ出力部がデータを出力するための出力端子と共有する、
    請求項1に記載の半導体記憶装置。
  11. 前記読出データ出力部と接続されるロジック回路をさらに備える、
    請求項1に記載の半導体記憶装置。
  12. 前記メモリセルは、
    データを記憶する記憶素子として抵抗変化型素子が用いられる、
    請求項1に記載の半導体記憶装置。
  13. 前記メモリセルは、
    データを記憶する記憶素子として磁気抵抗素子が用いられる、
    請求項1に記載の半導体記憶装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH1166888A (ja) * 1997-08-26 1999-03-09 Toshiba Corp 不良救済処理方法及びその装置並びにそのシステム
JP3538334B2 (ja) * 1999-03-23 2004-06-14 沖電気工業株式会社 メモリテスト方法、メモリテスト回路及び半導体集積回路
JP2006236551A (ja) * 2005-01-28 2006-09-07 Renesas Technology Corp テスト機能を有する半導体集積回路および製造方法
JP2007280546A (ja) * 2006-04-10 2007-10-25 Advantest Corp 半導体試験装置および半導体装置の試験方法
KR102250423B1 (ko) * 2015-01-13 2021-05-12 삼성전자주식회사 불휘발성 메모리 시스템 및 그것의 동작 방법
JP6858636B2 (ja) * 2017-05-18 2021-04-14 富士通セミコンダクターメモリソリューション株式会社 半導体記憶装置
JP2020042869A (ja) * 2018-09-06 2020-03-19 株式会社東芝 半導体装置

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