JP3189745B2 - 同期式半導体記憶装置 - Google Patents
同期式半導体記憶装置Info
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- For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
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Description
関し、特に、外部入力されるクロック信号に同期して動
作する半導体記憶装置に関する。
化に伴い、半導体記憶装置の高速化の要求が高まってい
る。半導体記憶装置の高速化を実現する手段の1つとし
て、同期式半導体記憶装置が提案されている。例えば、
最も多く用いられている半導体記憶装置として、ダイナ
ミックランダムアクセスメモリ(以下「DRAM」とい
う)があるが、従来は、非同期動作方式であったのに対
して、同期式のDRAMであるシンクロナスダイナミッ
クランダムアクセスメモリ(以下「SDRAM」とい
う)が提案されている。
す図である。図8を参照すると、SDRAMは、クロッ
ク信号発生回路101、コマンドデコーダー102、モ
ードレジスタ103、行アドレスバッファ104、列ア
ドレスバッファ105、行デコーダー106、メモリセ
ルアレイ107、ラッチ回路108、入出力バッファ1
09、センスアンプ110、及び、列デコーダー111
を備えて構成されている。行アドレスバッファ104は
リフレッシュカウンタ回路(不図示)を備え、列アドレ
スバッファ回路105はバーストカウンタ回路(不図
示)を備えている。
ついて以下に説明する。SDRAMの動作は、外部入力
されたクロック信号CLKに同期して動作する。外部入
力されるクロック信号CLKの立ち上がり時において、
入力される制御信号、CS(チップセレクト)バー、R
AS(ロウアドレスストローブ)バー、CAS(カラム
アドレスストローブ)バー、WE(ライトイネーブル)
バーの電気的レベルの組み合わせで、動作がきまり、こ
れを「コマンド」と呼ぶ。
アクティブコマンドを入力し、外部入力されたアドレス
信号を行アドレスバッファ回路104で行アドレスとし
てラッチし、行デコーダー回路108でデコードして行
アドレスを決定し、メモリセル107のワード線(不図
示)を選択する。
れるアドレス信号を列アドレスバッファ105で列アド
レスとしてラッチし、列デコーダー回路111でデコー
ドして列アドレスを決定し、Yスイッチ(不図示)を選
択し、外部入力される書込みデータをメモリセルに書き
込む。
て、アクティブコマンドで選択されたワード線を非選択
状態にして、スタンバイ状態とする。
時と同様に、アクティブコマンドで行アドレスを決定し
た後、リードコマンドを入力する。
を、図7及び図9を参照して説明する。
レス系の制御信号発生回路の一部を示す図である。図7
において、コマンドデコーダー81は、図8のコマンド
デコーダー102に相当し、制御信号発生回路82は、
図8の制御回路106に内蔵される行アドレス系の制御
信号発生回路である。制御信号発生回路82は、コマン
ドデコーダー81からの内部コマンド信号71、72を
入力とするNORゲート84、85よりなるフリップフ
ロップと、インバータ86、87より構成されている。
示すタイミング図である。
バー、CSバーがローレベル、CASバー、WEバーが
ハイレベルの時にアクティブコマンドとなる。このと
き、コマンドデコーダー81は、アクティブコマンド
(図9のACT参照)が入力されたことを示す内部コマ
ンド信号71が1サイクルの間ハイレベルになるように
出力する。内部コマンド信号71がハイレベルになる
と、行アドレス系制御信号73はロウレベルとなり、内
部コマンド信号71がロウレベルになっても、行アドレ
ス系制御信号73はロウレベルのままである。なお、こ
の従来の構成では、行アドレス系制御信号73がロウレ
ベルになることにより、行アドレス系回路が活性化する
ものとする。
バー、CSバーがロウレベル、CASバーがハイレベル
の時にプリチャージコマンド(図9のPRE参照)とな
る。このとき、コマンドデコーダー81は、プリチャー
ジコマンドが入力されたことを示す内部コマンド信号7
2が1サイクルの間にハイレベルになるように出力す
る。行アドレス系制御信号が活性化している状態で、内
部コマンド信号72がハイレベルになると、行アドレス
系制御信号73はハイレベルとなり、内部コマンド信号
72がロウレベルになっても、行アドレス系制御信号7
3ハイレベルのままである。
リチャージコマンドが入力される1サイクル前のクロッ
クサイクルでライトコマンドが入力されたとする。
5、図7では不図示の列アドレス系制御信号が活性化
し、コマンド入力から一定の時間を費やして書込み動作
を行う。
ロック信号のサイクル時間である。t77はプリチャー
ジコマンドが入力されてから行アドレス系制御信号が非
活性化するまでの時間で、この時間はクロックサイクル
に依存しない。またt79はプリチャージコマンドの入
力される直前のサイクルでライトコマンドが入力された
ときの、ライトコマンドが入力されたときの外部入力さ
れるクロック信号の立ち上がりエッジから行アドレス系
制御信号の非活性化するまでの時間であり、t79=t
77+t78であり、この時間はクロックサイクルに依
存する。
て一定時間を費やしてライト動作を行い、その後に、行
アドレス系制御信号が非活性化し、ワード線が非選択状
態にならなければ正常に書込み動作が行うことができな
いので、t79が、書込み動作に十分な時間が確保され
ることが必要である。
間なので、ライト動作の可否は、クロックサイクルt7
8に依存することとなる。
プリチャージ動作までの時間に関連して起きる不具合の
一つとして、メモリセルへのデータの書込みが不十分で
あることによる不良がある。
抗が異常に高い場合に発生し、この不良はビット性の不
良となるので、ウェハー試験で不良セルを確認し、冗長
回路にて救済することが、高歩留まりを達成するために
は必要である。
メモリテスタを用いて、CLK、CKE、CSバー、R
ASバー、CASバー、WEバーの各ピン、及び、複数
のアドレス(Adress)ピン、複数のデータ(D
Q)ピン、及び、図示されていないその他の入力ピン、
電源ピン、GNDピン等の外部ピンに所定の信号を入力
して試験を行う。
外部入力ピンに接続される各パッドとメモリテスタの各
ピンを、プローブカードを用いて電気的に接続し試験を
行う。
バイスであり、高速で動作するため、全ての機能を十分
に試験するためには、高周波数で動作するメモリテスト
装置や、高精度なテスト治具が必要であり、テストに費
用がかかる。
0MHz以上の周波数で動作するものもあり、このよう
な場合には、ウェハー状態での試験等のように、高周波
の信号を入力すること自体が困難な場合もある。すなわ
ち、例えばウェハー試験におけるプローブ針の容量やデ
バイスパッドとの接触抵抗等を考慮すると、デバイスに
入力される信号波形がなまってしまうので、高周波の信
号を入力しての試験は困難である。そして、実際、高周
波で動作するデバイスであっても、ウェハー試験では、
比較的低周波の信号入力で試験することが一般的に行わ
れている。
AMにおけるライトコマンド入力の次のサイクルでプリ
チャージコマンドが入力される場合のように、外部入力
されるクロックサイクルに律するタイミングの試験を低
周波の試験装置で、もしくは、ウェハー試験のように高
周波での試験が困難な場合に行えない、という問題点が
ある。
てなされたものであって、その目的は、同期式半導体記
憶装置において、低周波数のテスト装置を使用する場
合、もしくは高周波でのテストが困難な場合において
も、連続してコマンド入力を必要とする試験を、所望の
高周波数で行ったのと同等の試験を行うことができる半
導体記憶装置を提供することにある。
明の同期式半導体記憶装置は、外部入力されるクロック
信号に同期して動作する同期式半導体記憶装置におい
て、前記クロック信号のエッジにて取り込んだ制御信号
をデコードし内部コマンド信号を出力するコマンドデコ
ーダーからの前記内部コマンド信号出力を入力し、制御
信号を発生する制御信号発生回路に対して、前記クロッ
ク信号とは非同期で、擬似的な内部コマンド信号を供給
する手段を備え、前記擬似的な内部コマンド信号を受け
て前記制御信号発生回路は、前記クロック信号と非同期
で制御信号を出力し、前記制御信号により、前記クロッ
ク信号の周波数によらずに内部動作するように設定可能
としたことを特徴とする。
に説明する。本発明の同期式半導体装置は、その好まし
い実施の形態において、外部入力されるクロック信号に
非同期で、擬似的な内部コマンド信号を発生する手段を
備えている。
的な内部コマンド発生手段として、非ボンディングパッ
ドから入力される信号(図1の14)により擬似的な内
部コマンド信号(図1の15)を発生させる。
上記擬似的な内部コマンド発生手段として、テストモー
ド信号(図2の34)により、通常使用する入力端子か
らの入力信号をコマンドデコーダー等のクロック信号に
同期して信号出力をする回路を介さず、クロック信号に
非同期で内部制御回路へ入力し、擬似的な内部コマンド
信号(図2の36)とすることを可能とする回路を備え
ている。
は、あるコマンド入力から発生した内部制御信号(図3
の55)により、別のコマンドの内部コマンド信号(図
3の56)を発生する回路を備えている。
は、外部入力されるクロック信号に非同期で、外部入力
されるクロック信号に同期してコマンドデコーダーから
出力される内部コマンド信号と同等の擬似的な内部コマ
ンド信号を発生させる回路を備え、外部入力されるクロ
ック信号に関係なく内部動作させることにより、高周波
数でコマンド入力されたときと同じ条件での試験を可能
としている。
細に説明すべく、本発明の実施例を図面を参照して以下
に説明する。
図で、行アドレス系制御信号発生回路の一部を示す図で
ある。図1において、コマンドデコーダー21は、図8
のコマンドデコーダー102に相当し、制御信号発生回
路22は、図8の制御回路106に内蔵される行アドレ
ス系制御信号回路である。
マンドデコーダー21からの信号11がハイレベルにな
ることによってセットされ、コマンドデコーダー21か
らの信号12またはインバータ29の出力信号15がハ
イレベルになることによってリセットされるフリップフ
ロップ回路であり、セット状態においては、行アドレス
系制御信号13がロウレベルとなって活性化する回路構
成とされている(行アドレス系制御信号13はロウアク
ティブ信号)。より詳細には、行アドレス系制御信号発
生回路22は、入力と出力が互いに襷掛け接続された2
つのNORゲート24、25を備え、NORゲート24
の出力は2段のインバータ26、27を介して行アドレ
ス系制御信号13として出力され、NORゲート24は
信号11、及びNORゲート25の出力を入力する2入
力NOR、NORゲート25は信号12と信号15とN
ORゲート24の出力を入力とする3入力NORゲート
として構成されている。
いパッドの入力信号であり、抵抗値の非常に高い抵抗素
子23で接地されている。
タ28、29を介して信号15として出力され、行アド
レス系制御信号回路22に入力される。
例の動作を説明するタイミングチャートである。
ベルにしておく。
て、RASバー、CSバーがロウレベル、CASバー、
WEバーがハイレベルの時にアクティブコマンドとなる
(図4のACT参照)。このとき、コマンドデコーダー
21は、アクティブコマンドが入力されたことを示す内
部コマンド信号11が1サイクルの間ハイレベルになる
ように出力する。
と、行アドレス系制御信号13はロウレベルとなり、内
部コマンド信号11がロウレベルになっても、行アドレ
ス系制御信号13はロウレベルのままである。
る状態で、信号14をハイレベルにすると、信号15が
ハイレベルとなり、行アドレス系制御信号13はハイレ
ベルとなって、非活性化状態となる。
号であり、外部入力されるクロック信号とは、非同期
で、信号レベルを変化させることができる。すなわち、
信号14は、任意の時刻に、ロウレベルからハイレベル
にすることができる。
t18にかかわらず、ライトコマンド入力(図4のWR
ITE参照)から行アドレス系制御信号がハイレベルに
なるまでの時間t19を任意の時間として、設定するこ
とができる。
について考えると、クロックサイクル10nsであり、
ライトコマンド入力から、プリチャージコマンド入力ま
での最小時間は、クロックサイクルと同じ10nsであ
ることが一般的である。
波数に制限があり、仮に50MHzの信号入力しかでき
ないような場合を考えると、クロックサイクルは20n
sとなる。この場合、ライトコマンド入力から行アドレ
ス系制御信号の非活性化までの時間は、従来の回路で
は、図9のt78が20nsとなり、t79=t78+
t77=20ns+t77となってしまう。
9は、クロックサイクルt18に依存しないので、どの
ような時間にでも設定することができる。
sとしたときのt79の時間と、図4におけるt19の
時間が同じになるように、信号14を入力すれば、外部
入力されるクロック周波数にかかわらず、ライトコマン
ド入力から行アドレス系制御信号非活性化までの時間
を、クロック周波数が100MHzで動作するときと同
等の試験を行うことができる。
2及び図5を参照して説明する。
を示す図であり、行アドレス系制御信号発生回路の一部
を示す図である。図2において、コマンドデコーダー4
1は、図5のコマンドデコーダー102に相当し、制御
信号発生回路42は、図5の制御回路106に内蔵され
る行アドレス系制御信号回路である。行アドレス系制御
信号発生回路42は、信号31がハイレベルになること
によってセットされ、信号32、または信号36がハイ
レベルになることによってリセットされるフリップフロ
ップ回路であり、セット状態においては、行アドレス系
制御信号33がロウレベルとなって活性化する回路構成
とされている。
モードに入力しているときにハイレベルとなる信号であ
る。
ト動作期間中ハイレベルとなる信号である。信号34、
信号35、及びRAS ̄のインバータ48による反転信
号は、3入力NANDゲート43に入力され、その出力
はインバータ49を介して反転され信号36として行ア
ドレス系制御信号発生回路42に入力される。
ージコマンドを発生させるモードにする場合には、テス
トモード信号34をハイレベルにしておく。
明するタイミングチャートである。
て、RASバー、CSバーがロウレベル、CASバー、
WE時にアクティブコマンドとなる。このとき、コマン
ドデコーダー41は、アクティブコマンドが入力された
ことを示す内部コマンド信号31が1サイクルの間ハイ
レベルになるように出力する。内部コマンド信号31が
ハイレベルになると、行アドレス系制御信号33はロウ
レベルとなり、内部コマンド信号31がロウレベルにな
っても、行アドレス系制御信号33はロウレベルのまま
である。
制御信号35がハイレベルとなり、ライト動作が終了す
るまでハイレベルを維持する。
る状態で、RASバーをロウレベルにすると信号36が
ハイレベルとなり、行アドレス系制御信号はハイレベル
となって非活性化状態となる。
は、テストモード信号34とライト動作制御信号35を
イネーブル信号とし、RASバー信号から非同期で内部
プリチャージコマンド信号を発生させるようにしたもの
である。
影響するため、本実施例においては、図5のライトコマ
ンド入力サイクルのCLK信号の立ち上がりエッジに対
するホールド時間中はハイレベルを保持しなければなら
ないが、その後は、任意の時間にローレベルにすること
ができるので、前記第1の実施例と同じように、外部入
力クロックサイクルの周波数にかかわらず、図5におけ
るライトコマンド入力から行アドレス系制御信号非活性
化までの時間t39を任意に設定でき、外部入力される
クロック信号が高周波の時と同等の試験を行うことがで
きる。
及び図6を参照して説明する。
図であり、行アドレス系制御信号発生回路の一部であ
る。図3において、コマンドデコーダー61は、図8の
コマンドデコーダー102に相当し、制御信号発生回路
62は、図8の制御回路106に内蔵される行アドレス
系制御信号回路である。行アドレス系制御信号発生回路
62は信号51がハイレベルになることによってセット
され、信号52、または信号56がハイレベルになるこ
とによってリセッサされるフリップフロップ回路で、セ
ット状態においては行アドレス系制御信号53がロウレ
ベルとなって活性化する回路構成とされている。
モードに入力しているときにハイレベルとなる信号であ
る。
ト動作期間中ハイレベルとなる信号である。ライト動作
制御信号55は遅延回路63に入力され、遅延回路63
の出力信号はNANDゲート68、インバータ69を経
て信号56となる構成となっている。
ャージコマンドを発生させるモードにする場合には、テ
ストモード信号54をハイレベルにしておく。
明するタイミングチャートである。
Sバー、CSバーがロウレベル、CASバー、WE時に
アクティブコマンドとなる。このとき、コマンドデコー
ダー61は、アクティブコマンドが入力されたことを示
す内部コマンド信号51が1サイクルの間ハイレベルに
なるように出力する。内部コマンド信号51がハイレベ
ルになると、行アドレス系制御信号53はロウレベルと
なり、内部コマンド信号51がロウレベルになっても、
行アドレス系制御信号53はロウレベルのままである。
制御信号55がハイレベルとなり、ライト動作が終了す
るまでハイレベルを維持する。
る状態で、ライトコマンドを入力しライト動作制御信号
55がハイレベルとなると、一定時間の後、信号56が
ハイレベルとなり、行アドレス系制御信号53はハイレ
ベルとなって非活性化状態となる。
は、テストモード信号54をイネーブル信号とし、ライ
ト動作制御信号55の遅延信号によって内部プリチャー
ジコマンド信号を発生させるようにしたものである。
任意に定めることができるので、図9においてt78を
所望の高周波時のクロックサイクル時間に設定したとき
のt79と同じ時間に、図6におけるライトコマンド入
力から行アドレス系制御信号を非活性化するまでの時間
t59を設定することができ、クロックサイクルt58
にかかわらず、外部入力されるクロック信号が高周波の
時と同等の試験ができる。
は、前記第1の実施例と異なり、テスト専用の特別なパ
ッドを設ける必要がなく、また、組立後にも試験できる
という利点を有している。
ンドに対する、擬似的な内部コマンド信号を発生させる
例を説明したが、同様に他のコマンドに対しても、クロ
ック信号に非同期な内部コマンド信号を発生させる回路
の作成が可能であることは、勿論である。
を外部入力されるクロック信号に非同期に発生させる回
路を備えることにより、同期式半導体記憶装置におい
て、低周波数のテスト装置を使用する場合、もしくは高
周波でのテストが困難な場合において、連続してコマン
ド入力を必要とする試験を、所望の高周波試験で行った
ときと同等の試験を行うことができる。
ージコマンド入力までの時間を最小にしたときに発生す
る不具合の一つとして、メモリセルへの書込みレベル不
足による不良があり、この不良はメモリセル部のコンタ
クト抵抗が大きいことによる発生が多くビット性の不良
であるが、上記した本実施例においては、高周波での試
験が困難なウェハー試験でこの不良を検知することがで
きるので、予備回路へ切り替えることにより歩留まりを
向上させることができる。
内部コマンド信号を外部入力されるクロック信号に非同
期に発生させる回路を備えることにより、同期式半導体
記憶装置において、低周波数のテスト装置を使用する場
合、もしくは高周波でのテストが困難な場合において、
連続してコマンド入力を必要とする試験を、所望の高周
波試験で行ったときと同等の試験をすることができると
いう効果を有する。
ジコマンド入力までの時間を最小にしたときに発生する
不具合の一つとして、メモリセルへの書込みレベル不足
による不良があり、この不良はメモリセル部のコンタク
ト抵抗が大きいことによる発生が多くビット性の不良で
あるが、本発明によれば、高周波での試験が困難なウェ
ハー試験でこの不良を検知することができるので、予備
回路へ切り替えることにより歩留まりを向上させること
ができるという効果がある。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
ある。
る内部コマンド信号 12、32、52、72 プリチャージコマンドに対応
する内部コマンド信号 21、41、61、81、102 コマンドデコーダー 22、42、62、82 行アドレス系回路制御信号発
生回路 23 抵抗 24、25、44、45、64、65、84、85 N
OR 26、27、28、29、46、47、48、49、6
6、67、69、86、87 インバータ 43、68 NAND 63 遅延回路 101 クロック信号発生回路 103 モードレジスタ 104 行アドレスバッファ 105 列アドレスバッファ 106 制御回路 107 メモリセル 108 行デコーダー 109 入出力バッファ 110 センスアンプ 111 列デコーダー 112 データ制御回路 113 ラッチ回路
Claims (1)
- 【請求項1】 外部入力されるクロック信号に同期して
動作する同期式半導体記憶装置において、 前記クロック信号のエッジにて取り込んだ制御信号をデ
コードし内部コマンド信号を出力するコマンドデコーダ
ーからの前記内部コマンド信号出力を入力し、制御信号
を発生する制御信号発生回路に対して、前記クロック信
号とは非同期で、擬似的な内部コマンド信号を供給する
手段を備え、前記擬似的な内部コマンド信号を受けて前
記制御信号発生回路は、前記クロック信号と非同期で制
御信号を出力し、前記制御信号により、前記クロック信
号の周波数によらずに内部動作するように設定可能とし
たことを特徴とする同期式半導体記憶装置。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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JP18780697A JP3189745B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 同期式半導体記憶装置 |
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