JP2741494B2 - 半導体メモリ素子 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/10—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
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Description
係り、特に、製造工程の変化に従って半導体素子ごとの
設計マージン及びアクセスタイムに対する調節を個別的
に容易に行って、半導体メモリ素子の信頼性及び性能を
向上し得る半導体メモリ素子に関するものである。
程の変化が恒常存在し、該工程の変化は目標値に対する
所定の誤差範囲内で発生する。このような工程の変化は
メモリ素子の性能を決定する重要な要素であるため、メ
モリ素子の設計時、最悪の状態においてもメモリ素子が
動作するように設計マージンを考慮しなければならな
い。
程変化及び設計マージンを考慮してシミュレーションを
行い、そのシミューレションの結果に従い容易に検証及
び調整を行うように最上位のメタルレイヤーオプション
(metal layer option)をレイアウト(layout)してい
る。即ち、試製品段階においては、内部検索を行って設
計マージンを評価し、FIB(Focus Ion Beam)装備を
用いて金属層を修整した後再評価し、最終的に金属層を
形成ようになる。
に示すように、ワードラインに係るアドレスのディコー
ディングによりセンスアンプイネーブル信号SNを出力
するセンスアンプイネーブル部1と、該センスアンプイ
ネーブル部1から出力されたセンスアンプイネーブル信
号SNを所定時間の間遅延し該遅延されたセンスアンプ
イネーブル信号SN’を出力する遅延部2と、該遅延部
2から出力された遅延センスアンプイネーブル信号S
N’によりイネーブルされ一対のビットラインBL、/
BLに現れた微細な電位差を増幅するビットラインセン
スアンプ3と、前記一対のビットライン(BL、/B
L)とワードラインWLとに連結されたメモリセル4
と、から構成されていた。
された複数個の遅延要素TD0ーTDnと、それら各遅
延要素TD0ーTDnの両側端に夫々連結されたバイパ
ス用金属スイッチS0ーSnと、を備えていた。
端子がワードラインWLに連結されソース端子がビット
ラインBLに連結されたNMOSトランジスタ401
と、該NMOSトランジスタ401のドレイン端子に一
方側端が連結され他方側端に電源電圧が印加してデータ
の貯蔵されるキャパシタ402と、を備え、このような
メモリセルと同様に複数個のメモリセルが構成されてア
レイに配置されていた。
素子の作用に対し図6を参照して説明する。
ーアドレスストローブ(row address strobe)信号(図
示せず)がアクチブすると、該ローアドレスストローブ
信号(図示せず)はデコーディングされて複数個のワー
ドライン中の一つのワードラインに入力しハイレベルに
遷移される。
ーンオンされ、キャパシタ402に貯蔵されたデータが
ビットラインBLに載せられる。そして、例えば、前記
キャパシタ402に貯蔵されたデータが’0’である場
合は、前記キャパシタ402とビットラインBL間の電
荷分散(charge sharing)によりプリチャージ(precha
rge)された前記ビットラインBLの電位はΔVだけ減少
される。
ハイレベルのセンスアンプイネーブル信号SNを遅延部
2の遅延要素TD0に出力し、前記センスアンプイネー
ブル信号SNは各遅延要素TD0ーTDnにより遅延さ
れるか、叉は、各金属スイッチS0ーSnによりバイパ
スされ、遅延されたセンスアンプイネーブル信号SN’
はビットラインセンスアンプ3に印加し、該ビットライ
ンセンスアンプ3は、前記センスアンプイネーブル信号
SN’によりイネーブルされて前記ΔVを増幅させ、ビ
ットラインBLとビットライン/BL間の電位差は、図
6に示すように、大きくなる。
ラインBL間の電荷分散は、ビットラインBLに連結さ
れたメモリセルの位置に従い異なって現われ、ビットラ
インセンスアンプ3と最も遠く離れたメモリセルが選択
される場合は、前記ΔVの大きさは最悪の状態となる。
は、位置外れ(geometrical mismatch)及び工程上の変
化による誤差を補うためのオフセット(offset)が恒常
存在するが、このようなオフセットにも拘わらず、正し
いデータを感知するためには一対のビットラインBL、
/BL間のΔVは充分に大きくなければならない。しか
し、キャパシタ402及びビットラインキャパシタ(図
示せず)の以外には電荷を供給する手段がないので、Δ
Vは時間の経過に従い継続増加されず一定値に収斂され
る。
は、遅延されたセンスアンプイネーブル信号SN’が前
記ビットラインセンスアンプ3に充分に遅く入力される
べきであるが、この時、ビットラインを選択する信号Y
sel(図示せず)とセンスアンプイネーブル信号SN
間の時間上のマージンが減少して、ローアドレスストロ
ーブ信号RASのアクセス時間が増加する憂いがある。
特に、前記遅延されたセンスアンプイネーブル信号S
N’の入力時点がシミュレーションのみで決定される
と、最悪の状態においても前記入力時点は充分に遅延さ
れるべきであり、工程変化及びダイ変動(die variatio
n)を考慮した安定な動作のため追加的の時間的マージ
ンが必要となる。
を評価した後、各遅延要素(TD0ーTDn)の両方側
端に設置した金属スイッチS0ーSn中の任意の金属ス
イッチがオン叉はオフされて、前記遅延されたセンスア
ンプイネーブル信号SN’の入力時点が調整され、該調
整された入力時点が各ディバイス(device)に適用され
ていた。
来半導体メモリ素子においては、一律的に規定された時
間的マージンが全ての半導体メモリ素子に適用されてい
るため、その中任意の半導体メモリ素子に対しては前記
時間的マージンが必要以上に大きくなってアクセス時間
が遅延されるようになる不都合な点があった。
うとき、その評価作業が難しくなり、多くの試製品を評
価することができないという不都合な点があった。
品に適用するためには、金属層を修整するようになって
危険であり、半導体メモリ素子の開発期間が永くかかる
という不都合な点があった。更に、半導体素子の量産段
階で工程が改善されても前記評価の結果を迅速に製造工
程に適用することが難しくなるという不都合な点があっ
た。
プログラミングされるヒューズROMを用いてベンダー
テストを行い、該ベンダーテストから得られた半導体メ
モリ素子の情報を半導体メモリ素子毎に適用し設計上の
マージン及びアクセス時間を多様に応用して製品の信頼
性及び性能を向上させた半導体メモリ素子を提供しよう
とするものである。
を達成するための本発明は、外部から印加するローアド
レスストローブ信号、カラムアドレスストローブ信号、
ライトイネーブル信号、及び特定なアドレス信号により
ベンダーテストモードを検出するベンダーテストモード
検出部と、該ベンダーテストモード検出部から出力され
た検出信号により外部から印加するアドレス信号に該当
するベンダーテストモードを選択するベンダーテストモ
ード選択部と、該ベンダーテストモード選択部から出力
された選択信号に従い、外部から印加したベンダー信号
の出力を制御するマルチプレクサと、該マルチプレクサ
から出力された信号によりプログラミングされ該プログ
ラミングされたデータを出力する前記ベンダーテストモ
ードに該当する複数個のヒューズROMアレイと、該複
数個のヒューズROMアレイ中ビットラインセンスアン
プの動作時点に関するデータの貯蔵されたヒューズアレ
イから出力した信号をディコーディングするディコーダ
ーと、該ディコーダーの出力信号によりセンスアンプイ
ネーブル部から出力されたセンスアンプイネーブル信号
を所定時間の間遅延させる遅延部と、該遅延部から出力
された遅延センスアンプイネーブル信号により動作する
ビットラインセンスアンプと、既貯蔵されたデータを前
記ビットラインセンスアンプに出力するメモリセルアレ
イと、から構成される。
素子の実施の形態に対し図面を用いて説明する。
形態においては、図1に示すように、外部装置と連結さ
れたパッドを通って印加するパッド信号P0、P1によ
り夫々プログラミングされるヒューズROM10、13
と、それらヒューズROM10、13の出力信号をディ
コーディングするディコーダー16と、センスアンプイ
ネーブル信号SNを出力するセンスアンプイネーブル部
1と、前記ディコーダー16の出力信号により前記セン
スアンプイネーブル信号SNを所定時間の間遅延する遅
延部17と、該遅延部17から出力されたセンスアンプ
イネーブル信号SN’によりイネーブルされ、一対のビ
ットラインBL、/BLに現われる微細な電位差を増幅
するビットラインセンスアンプ3と、前記一対のビット
ラインBL、/BLとワードラインとに連結されたメモ
リセル4と、から構成される。
側端に電源電圧が印加し他方側端に前記パッド信号P0
の印加するヒューズF0と、該ヒューズF0の他方側に
現われる信号叉は前記パッド信号P0を反転するインバ
ーター11と、ゲート端子に該インバーター11の出力
信号が入力されドレイン端子は前記ヒューズF0の他方
側端に連結されソース端子は接地されたNMOSトラン
ジスタ12と、からなっている。
は、ヒューズF1、インバーター14、及びNMOSト
ランジスタ15を有し、前記ヒューズROM10と同様
に構成される。
コーダー16の出力信号によりオン叉はオフされる金属
スイッチS0、S1、S2のスイッチング動作に従い、
前記センスアンプイネーブル信号SNを所定時間t0、
t1、t2だけ夫々遅延する遅延要素TD0、TD1、
TD2からなる。
部分に対しては図5の符号と同一な符号を用いた。
の作用に対し図2を参照して説明する。
た状態(intact)においては、電源電圧によるハイレベ
ルの信号がインバーター11、14で夫々反転されロー
レベルの信号がノードN0及びノードN1に現われ、N
MOSトランジスタ12、15は全てオフされる。次い
で、前記ノードN0及びノードN1の信号はディコーダ
ーによりディコーディングされ、該ディコーディングさ
れた信号により遅延部17内の金属スイッチS0はオ
フ、金属スイッチS1及びS2はオンされる。従って、
センスアンプイネーブル部1から出力されたセンスアン
プイネーブル信号SNは遅延要素TD0により所定時間
t0の間遅延された後、金属スイッチS1及び金属スイ
ッチS2によりバイパス(by-pass)される。
ヒューズF1が連結された状態においては、ローレベル
の信号が前記インバーター11により反転されてハイレ
ベルの信号が前記ノードN0に現われ、NMOSトラン
ジスタ12はオンされ、ローレベルの信号が前記ノード
N1に現われる。次いで、前記ディコーダー16から出
力された信号に従い金属スイッチS0及び金属スイッチ
S1はオフ、金属スイッチS2はオンされる。従って、
前記出力されたセンスアンプイネーブル信号SNは遅延
信号TD0により所定時間t0の間、遅延要素TD1に
より所定時間t1の間夫々順次遅延された後、金属スイ
ッチS2によりバイパスされる。
1が切れた状態においては、ローレベルの信号が前記イ
ンバーター14により反転され、ハイレベルの信号が前
記ノードN1に現われ、NMOSトランジスタ15はオ
ンされ、ローレベルの信号が前記ノードN0に現われ
る。次いで、前記ディコーダー16から出力された信号
に従い金属信号S0、S1、S2は全てオフされる。従
って、前記出力されたセンスアンプイネーブル信号SN
は遅延要素TD0により所定時間t0の間、遅延要素T
D1により所定時間t1の間、遅延要素TD2により所
定時間t2の間夫々順次遅延される。
た状態においては、上述したような作用により、前記ノ
ードN0、N1には夫々ハイレベルの信号が現われる。
次いで、前記ディコーダー16から出力された信号によ
り金属スイッチS0、S1、S2は全てオンされる。従
って、前記出力されたセンスアンプイネーブル信号SN
は前記金属スイッチS0、S1、S2により夫々順次バ
イパスされ遅延時間が無くなる。
延センスアンプイネーブル信号SN’がビットラインセ
ンスアンプ3に入力し、図5で説明した作用によりメモ
リセル4がアクセスされる。
の状態に従いヒューズROM10及びヒューズROM1
3がロー叉はハイレベルの信号を出力するようにプログ
ラミングされるが、前記ヒューズF0、F1は一度切れ
ると再び繋ぐことが難しいため、事前のテスト情報なし
に、前記ヒューズROM10及びヒューズROM13を
プログラミングする場合には、損失が発生する憂いがあ
る。
外部から印加するパッド信号P0及びパッド信号P1に
従い強制的にプログラミングされるようにする。即ち、
前記ヒューズF0の連結された状態でローレベルのパッ
ド信号が入力すると、該入力されたパッド信号P0はイ
ンバーター11により反転されてノードN0にはハイレ
ベルの信号が現われ、NMOSトランジスタ12はター
ンオンされ、前記ノードN0にはハイレベルの信号が維
持される。且つ、ハイレベルのパッド信号が入力する
と、該入力されたパッド信号P0はインバーター11に
より反転されてノードN0にはローレベルの信号が現わ
れ、NMOSトランジスタ12がオフされ、前記ノード
N0にはローレベルの信号が維持される。そして、この
ような動作により前記ヒューズROM13もプログラミ
ングすることができる。
及びパッド信号P1の入力により前記ヒューズROM1
0及びヒューズROM13をプログラミングし、前記半
導体メモリ装置をテストした後、前記半導体メモリ素子
に対する正確な情報を得て、その得られた情報に基づき
前記ヒューズROM10及びヒューズROM13をプロ
グラミングすることができる。
形態においては、本発明の第1実施形態とベンダーテス
トモード(vender test mode)とを結合したものであっ
て、図3に示すように、外部から印加するローアドレス
ストローブ信号RAS、カラムアドレス信号CAS、ラ
イトイネーブル信号(write enable)WE、及び特定な
アドレス信号A0によりベンダーテストモードを検出す
るベンダーテストモード検出部20と、該ベンダーテス
トモード検出部20から出力された検出信号により外部
から印加するアドレス信号A0−AKに該当するベンダ
ーテストモードを選択するベンダーテストモード選択部
30と、該ベンダーテストモード選択部30から出力さ
れた選択信号により外部から印加するパッド信号P0ー
Pnの出力を制御するマルチプレクサ40と、該マルチ
プレクサ40から出力された信号によりプログラミング
されそれらプログラミングされたデータを出力する前記
ベンダーテストモードに夫々該当する複数個のヒューズ
ROMアレイ500ー50mと、それらヒューズROM
アレイ500−50m中でビットラインセンスアンプの
イネーブル時間に関する制御信号をディコーディングす
るディコーダー60と、該ディコーダー60の出力信号
によりセンスアンプイネーブル部1から出力されたセン
スアンプイネーブル信号SNを所定時間の間遅延する遅
延部70と、該遅延部70から出力された遅延センスア
ンプイネーブル信号SN’により動作するビットライン
センスアンプ2と、既貯蔵されたデータを前記ビットラ
インセンスアンプ2に出力するメモリセルアレイ4と、
から構成される。
1に示したヒューズROM10のようにn個のヒューズ
にて構成され、前記遅延部70は、図1の遅延部17と
同様な方式に連結された複数個の遅延要素と金属スイッ
チとからなっている。
ー50mには、多様な設計マージン及びスピード臨界経
路(speed critical path)の制御に必要なデータが貯
蔵される。例えば、ヒューズROMアレイ500にはワ
ードラインパルス幅を制御するためのデータが貯蔵さ
れ、ヒューズROMアレイ501にはアドレストランジ
ション検出パルス信号の幅を制御するためのデータが貯
蔵される。叉、ヒューズROMアレイ50mにはビット
ラインセンスアンプの動作時点を制御するためのデータ
が貯蔵される。
作用に対し図面を参照して説明する。
は、図4に示すように、JEDEC(Joint Electron D
evice Engineering Council)標準(standard)に基づ
くWCBR(WE, Cas before Ras)モードであって、ベ
ンダーテストモードを検出する。即ち、図4(A)に示
したローアドレスストローブ信号RASがアクチブする
前に、図4(B)に示したカラムアドレスストローブ信
号CASがアクチブする。次いで、図4(C)に示した
ライトイネーブル信号WEがイネーブルされ、図4
(D)に示した特定アドレス信号A0は電源電圧Vcc
よりも高いハイレベルの電圧SVccを有し、前記ベン
ダーテストモードがベンダーテストモード20から検出
される。
は、多様なベンダーテストモード中、外部から入力する
アドレス信号A0−AKに該当するベンダーテストモー
ドを選択する。例えば、前記アドレス信号A0−AKに
“0001”が入力される場合にはワードラインパルス
信号の幅制御に関するテストモードが選択され、“00
10”が入力される場合にはアドレストランジション検
出パルス信号の幅制御に関するテストモードが選択さ
れ、“0011”が入力される場合にはビットラインセ
ンスアンプのマージン制御に関するテストモードが選択
される。
ダーテストモード選択部30から選択されたモードに該
当するヒューズROMアレイに、パッド信号P0ーPn
が入力するように制限する。即ち、前記パッドP0ーP
nにより該当のヒューズROMアレイがプログラミング
され、ヒューズROMアレイ50mがプログラミングさ
れた場合には、ビットラインセンスアンプのイネーブル
時間を制御するためのデータがディコーダー60に入力
された後、図1で説明した方式によりビットラインセン
スアンプ2が動作される。
0ー50mが反復してプログラミングされて所望のベン
ダーテストが行われ、半導体メモリ素子に関する正確な
情報が得られ、該得られた情報に基づき前記複数個のヒ
ューズROMアレイ500ー50mに含まれたヒューズ
の状態が変化され、前記複数個のヒューズROMアレイ
500ー50mは最終的にプログラミングされる。
ヒューズROMを反復的にプログラミングし、半導体メ
モリ素子に係る正確な情報を得るようになるので、半導
体メモリ素子毎の設計マージン及びアクセスタイムを容
易に改善することができる。
ブ信号RASアクセス時間を有する半導体メモリ素子が
製造された時、ベンダーテストモードがビットラインセ
ンスアンプのマージン制御に関するモードに選択され、
ビットラインセンスアンプの作動時点が前に繰り上がる
ように該当ヒューズROMがプログラミングされた後、
ローアドレスストローブ信号RASのアクセス時間が測
定される。このとき、前記ローアドレスストローブ信号
RASのアクセス時間が45nsec程度まで改善される
と、前記半導体メモリ素子は50nsec製品として販売さ
れ利益となる。且つ、前記ローアドレスストローブ信号
RASのアクセス時間が改善されなくなって、半導体メ
モリ素子が前記50nsecの製品群に含まれず60nsecの
製品群に含まれるようになる場合、ビットラインセンス
アンプの作動時点を遅くし、53nsecの前記ローアドレ
スストローブ信号RASのアクセス時間を有する製品に
すると、大きいマージンを有するようになって信頼性の
ある製品となる。
体メモリ素子においては、半導体メモリ素子の特性変化
がベンダーテストモードにより評価され、その評価に従
い該当のヒューズROMが最終的にプログラミングされ
るため、スピードの改善された信頼性のある製品を得る
ことができるという効果がある。
のブロック図である。
部の動作を示した表である。
のブロック図である。
図で、(A)はローアドレスストローブ信号波形図、
(B)はカラムアドレスストローブ信号波形図、(C)
はライトイネーブル信号波形図、(D)はアドレス信号
中で特定アドレス信号波形図である。
ブル信号によるビットライン信号状態変化表示図であ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】半導体メモリ素子であって、 外部から印加するローアドレスストローブ信号、カラム
アドレスストローブ信号、ライトイネーブル信号、及び
特定なアドレス信号によりベンダーテストモードを検出
するベンダーテストモード検出部と、 該ベンダーテストモード検出部から出力された検出信号
により、外部から印加するアドレス信号に該当するベン
ダーテストモードを選択するベンダーテストモード選択
部と、 該ベンダーテストモード選択部から出力された選択信号
により外部から印加するパッド信号の出力を制御するマ
ルチプレクサと、 該マルチプレクサから出力された信号によりプログラミ
ングされ、該プログラミングされたデータを出力する、
前記ベンダーテストモードに夫々該当する複数個のヒュ
ーズROMアレイと、 該複数個のヒューズROMアレイ中、ビットラインセン
スアンプの動作時点に関するデータの貯蔵されたヒュー
ズROMアレイから出力する信号をディコーディングす
るディコーダーと、 該ディコーダーの出力信号によりセンスアンプイネーブ
ル部から出力されたセンスアンプイネーブル信号を所定
時間の間遅延させる遅延部と、 該遅延部から出力されたセンスアンプイネーブル信号に
より動作するビットラインセンスアンプと、 既貯蔵されたデータを前記ビットラインセンスアンプに
出力するメモリセルアレイと、から構成される半導体メ
モリ素子。 - 【請求項2】前記複数個のヒューズROMアレイには、
ビットラインセンスアンプの動作時点に関するデータの
以外に、ワードラインパルス信号の幅の制御に関するデ
ータ及びアドレストランジション検出パルス信号の幅の
制御に関するデータのような多様な設計マージン及びス
ピード臨界経路の制御に必要なデータが貯蔵されること
を特徴とする請求項1記載の半導体メモリ素子。 - 【請求項3】前記ヒューズROMアレイは、内部に含ま
れたヒューズの状態によりプログラミングされ、外部の
装置に連結されるたッドを通って印加する信号により強
制的にプログラミングされることを特徴とする請求項2
記載の半導体メモリ素子。 - 【請求項4】前記ヒューズROMは、一方側端に電源電
圧が印加し他方側端にパッド信号が印加するヒューズ
と、 該ヒューズの他方側端に現われる信号叉は前記パッド信
号を反転するインバーターと、 該インバーターの出力信号がゲート端子に印加し、ドレ
イン端子は前記ヒューズの他方側端に連結され、ソース
端子は接地されたNMOSトランジスタと、からなる請
求項3記載の半導体メモリ素子。 - 【請求項5】前記遅延部は、前記ディコーダーから出力
された信号によりオン叉はオフされる複数個のバイパス
用金属スイッチを備えた請求項1記載の半導体メモリ素
子。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR94P33224 | 1994-12-08 | ||
KR1019940033224A KR0138208B1 (ko) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | 반도체 메모리 소자 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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