JP3636968B2 - 半導体装置及びそのテスト方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の動作モードへの適用に好適な半導体装置及びそのテスト方法に関し、特に、パッド数の低減による小型化を図った半導体装置及びそのテスト方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ(DRAM)の製造工程では、拡散とよばれるウェハへの所定の拡散層、絶縁膜及び配線層等の形成が終了した後、ウェハテストが行われる。このウェハテストでは、メモリセルアレイ中の不良セル、即ちリダンダンシセルで置換すべきセルを特定するリダンダンシテスト及び内部基準電位が所定の値となっているか否かのテスト等が行われる。次いで、ウェハテストの結果に基づいて、メモリセルの置換及び内部基準電位の調整のため、内部に作り込んであるヒューズの切断が行われる。その後、ヒューズの切断により、所定の動作が正常に行われるかのテストとして再度ウェハテストが行われ、組立工程及び選別工程を経て良品のDRAMが出荷される。
【0003】
一般に、DRAMにおける入力インターフェイスの仕様では、LVTTL(Low Voltage Transistor Transistor Logic)モード及びSSTL(Stub Series Terminated Logic)モードが主流となっている。
【0004】
LVTTLモードでは、2.0V以上がハイレベル、0.8V以下がロウレベルと規定されており、パーソナルコンピュータ等で主に採用されている。また、LVTTLモードでの周波数は、例えば100MHzであり、基準クロック信号のパルス幅は10n秒である。
【0005】
一方、SSTLモードでは、動作精度が要求されるため、入力信号がハイレベルであるかロウレベルであるかを判定する基準電圧が外部から指定される。例えば基準電圧より0.3V以上高い電圧をハイレベル、基準電圧より0.3V低い電圧以下の電圧をロウレベルと規定されており、サーバ及びワークステーション等で主に採用されている。また、SSTLモードでの周波数は、例えば133MHzであり、基準クロック信号のパルス幅は7.5n秒である。
【0006】
そして、DRAMの製造工程では、製造を容易なものとするため、例えばボンディングオプションにより入力インターフェイスを切替えてLVTTLモードで使用されるものとSSTLモードで使用されるものとを区別している。即ち、DRAM内に設けられた専用のパッドに所定の電圧を供給するワイヤを接続するか否かでこれらのモードの切り替えを行っている。
【0007】
図12及び図13は従来の半導体装置の構造を示すブロック図である。また、図14はアドレスバッファ108、コマンド・クロックバッファ109及びデータ入出力バッファのデータ入力部の各入力初段部分に設けられる入力バッファの構成を示す回路図である。
【0008】
従来の半導体装置には、図12に示すように、基準電位を発生する基準電位発生回路101及びウェハテストに使用する電圧が供給されるパッドPAD11が設けられている。基準電位発生回路101には、NチャネルトランジスタN101及びPチャネルトランジスタP101からなるトランスファゲートG101が接続され、パッドPAD11には、NチャネルトランジスタN102及びPチャネルトランジスタP102からなるトランスファゲートG102が接続されている。また、パッドPAD11に入力された信号を反転しトランジスタP102及びN101の各ゲートに印加するインバータIV101が設けられている。また、トランジスタN102及びP101の各ゲートにはパッドPAD11に入力された信号がそのまま印加される。従って、トランスファゲートG101とトランスファゲートG102とは互いに異なるタイミングで導通状態となる。なお、ウェハテストに使用する電圧値は、設計から決定された値であり、例えば2.1Vであるが、これに限定されるものではない。
【0009】
また、トランスファゲートG101及びG102間の接続点と接地との間に抵抗素子R101及びR102がこの順で接続されている。抵抗素子R101及びR102間の接続点にNチャネルトランジスタN103からなるスイッチが接続され、その他端にSSTLモードの通常動作時に使用する電圧が印加されるパッドPAD12が接続されている。トランジスタN103のゲートには、ボンディングオプション等により電位レベルが固定された制御信号C1が印加される。なお、SSTLモードの通常動作時に使用する電圧値は、規格に基づいた値であり例えば1.5Vであるが、これに限定されるものではない。
【0010】
トランスファゲートG101及びG102間の接続点から基準電位VREF0が出力され、トランジスタN103のパッドPAD12側から基準電位VREFが出力される。なお、基準電位VREF0が前述のSSTLモードにおいて外部から指定される基準電位である。
【0011】
更に、従来の半導体装置には、図13に示すように、基準電位VREF0(例えば、2.1V)を判定基準として外部から供給される電源電位を降圧して所定の電圧VINTSを出力する降圧回路102及び基準電位VREF0を判定基準として外部から供給される電源電位を昇圧して所定の電圧VBOOTを出力する昇圧回路103が設けられている。降圧回路102及び昇圧回路103は、例えば2.1Vの基準電位VREF0に対してしきい値分だけ低い電圧又は高い電圧を発生する回路である。また、電圧VINTSにより動作するメモリセル104、リダンダンシセル105及びセンスアンプ106並びに電圧VBOOTにより動作するロウデコーダ107が設けられている。
【0012】
また、アドレス信号ADDを入力しロウデコーダ107を駆動するアドレスバッファ108並びにロウアドレスストローブ信号RAS、カラムアドレスストローブ信号CAS、ライトイネーブル信号WE、チップセレクト信号CS及びクロック信号CLKを入力し、メモリセル104でのデータの読み書きを制御するコマンド・クロックバッファ109が設けられている。更に、予め行われたリダンダンシテストによりヒューズ110aの切断が行われアドレスバッファ108の出力に応じてロウデコーダ107及びリダンダンシセル105を駆動するリダンダンシ判定回路110が設けられている。そして、センスアンプ106と入出力端子DQとの間にデータ入出力バッファ111が設けられている。
【0013】
アドレスバッファ108、コマンド・クロックバッファ109及びデータ入出力バッファ111のデータ入力部には、図14に示すような入力バッファがその入力初段部分に設けられている。この入力バッファには、基準電位VREFがゲートに入力されるNチャネルトランジスタN11及び外部からの入力信号INがゲートに入力されるNチャネルトランジスタN12が設けられている。トランジスタN11及びN12のソースはいずれも接地に接続されている。また、電源電圧VDDがソースに供給され互いのゲートが共通接続されたPチャネルトランジスタP11及びP12が設けられている。トランジスタP11のドレイン及びゲートはトランジスタN11のドレインに接続されている。一方、トランジスタP12のゲートはトランジスタN11のドレインに接続され、ドレインはトランジスタN12のドレインに接続されている。そして、トランジスタP12及びN12の各ドレインの共通接続点から出力信号OUTが出力される。
【0014】
このように構成された従来の半導体装置においては、ウェハテストを行う際には、パッドPAD11に2.1Vのテスト用電圧を供給すると共に、制御信号C1のレベルをハイとしてトランジスタN103を導通させる。この結果、トランスファゲートG102が導通状態となるので、基準電位VREF0は2.1V、基準電位VREFは2.1Vを抵抗素子R101及びR102で抵抗分割した電位となる。このようにテスト用の電圧を外部から供給するのは、ウェハテストを行う際には基準電位発生回路101が発生する基準電位が製造ばらつきに起因してずれていることがあり、そのテスト自体もウェハテストで行われるからである。
【0015】
また、ウェハテスト後には、LVTTLモード用であれば、制御信号C1のレベルをハイとしてトランジスタN103を導通させると共に、パッドPAD11及びPAD12をオープン状態とする。この結果、通常動作時に、基準電位VREF0は基準電位発生回路101が発生した基準電位となり、基準電位VREFはその基準電位を抵抗分割した電位となる。一方、SSTLモード用であれば、制御信号C1のレベルをロウとしてトランジスタN103を非導通とすると共に、パッドPAD11をオープン状態とし、パッドPAD12には1.5Vの動作用電圧を供給する。この結果、通常動作時に、基準電位VREF0は基準電位発生回路101が発生した基準電位となり、基準電位VREFはパッドPAD12に供給された1.5Vとなる。
【0016】
なお、図14に示す入力バッファにおいては、入力信号INのレベルが基準電位VREFよりも高い場合には、トランジスタN12が導通して出力信号OUTのレベルはロウとなる。一方、入力信号INのレベルが基準電位VREFよりも低い場合には、トランジスタP12が導通して出力信号OUTのレベルはハイとなる。入力信号INは、アドレスバッファ108ではアドレス信号、コマンド・クロックバッファ109ではコマンド(制御)入力信号、データ入出力バッファ111のデータ入力部ではデータ入力信号である。従って、基準電位VREFは、これらの信号がハイレベルであるかロウレベルであるかを判別するための基準信号となる。
【0017】
この出力信号OUTの反応は、基準電位VREFと入力信号INとのレベル差が大きいほどよいものとなる。LVTTLモードで動作する場合には、前述のように、入力信号INのハイ/ロウ間の差が比較的大きいので、基準電位VREFが入力信号INとは関係なく多少変動したとしても、入力信号INのハイ/ロウで反応速度の相違はほとんど生じない。一方、SSTLモードで動作する場合には、前述のように、基準電位VREFのハイ/ロウ間の差が小さいので、即ち基準電位VREFの振幅が小さいので、基準電位VREFが入力信号とは関係なく変動したときの反応速度の変化の影響が大きくなる。このため、SSTLモードで動作する場合には、基準電位VREFは入力信号INのハイ/ロウ間の中間値に設定している。このように基準電位VREFを設定すれば、基準電位VREFは入力信号INに付随するので、反応速度の変化の影響はほとんどなくなる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体装置の小型化が進められている近年において、サイズの縮小が困難なパッドに対しては、その数の低減の要請があるが、上述の従来の構造では、少なくともテスト専用のパッド及びSSTLモード専用のパッドが必要であり、更にトランジスタN103のゲートの電位レベルを固定するパッドも必要とされる場合がある。このため、小型化が困難であるという問題点がある。
【0019】
また、ウェハテスト時に供給される基準電位VREF0にずれがある場合等には、回路内部の各節点におけるレベルが設計値からずれて正確な動作が行われなくなる。例えば、読み出し速度、書き込み速度及びホールド時間等のセル特性並びに回路特性が正確には測定されなくなる。更に、CMOSトランジスタから構成されるトランスファゲートG101及びG102にはバイポーラトランジスタが寄生しているので、この寄生バイポーラトランジスタに発生する過大電流によってラッチアップが発生し、装置自体が破壊される虞もある。
【0020】
更に、従来の半導体装置でSSTLモードにおけるウェハテストと通常動作との動作切替を動作切替用端子に供給される電圧値、即ち入力レベルの差で行おうとしても、入力レベル間の差が小さいときにはモード切替を行うことができないという問題点がある。
【0021】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、パッドの少数化により小型化を可能とすることができる半導体装置及びそのテスト方法を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置は、ロウレベル及びハイレベルの電位が印加されて駆動し第1及び第2の基準電位を使用して第1の動作モードで動作し第3及び第4の基準電位を使用して第2の動作モードで動作し第5及び第6の基準電位を使用してウェハテストが行われる半導体装置において、前記第1及び第3の基準電位を発生する基準電位発生回路と、ウェハテスト時に外部から前記第5の基準電位が印加され、前記第1の動作モードのときに外部から前記第2の基準電位が印加され、前記第2の動作モードのときに浮遊状態となるパッドと、第1の端子と、第2の端子と、その一端がロウレベルの電位に接続され前記第1の動作モードでは切断され前記第2の動作モードでは切断されないヒューズと、その一端が前記ヒューズの他端に接続された抵抗素子と、前記第1の動作モードのときに前記抵抗素子の他端をハイレベルの電位に接続し前記第2の動作モードのときに非導通とする第1のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記ヒューズと前記抵抗素子との接続点の電位を出力し前記第2の動作モードのときにロウレベルの電位を出力する第2のスイッチと、この第2のスイッチの出力電位がロウレベルであるときに前記パッドの電位を出力し前記第2のスイッチの出力電位がハイレベルであるときにロウレベルの電位を出力する第3のスイッチと、この第3のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに前記パッドを第1のノードに接続し前記第3のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位であるときに前記パッドを前記第1の端子に接続する第4のスイッチと、前記第3のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに前記基準電位発生回路を前記第1の端子に接続し前記第3のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位であるときに非導通となる第5のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記第4のスイッチの第1のノードを前記第2の端子に接続し前記第2の動作モードのときに非導通となる第6のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記第3のスイッチの出力電位を出力し前記第2の動作モードのときにハイレベルの電位を出力する第7のスイッチと、前記第1の端子に接続され前記第4の基準電位を前記第3の基準電位から生成し前記第6の基準電位を前記第5の基準電位から生成する電位調整手段と、前記第7のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位又はハイレベルであるときに前記電位調整手段の出力を前記第2の端子に接続し前記第7のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに非導通となる第8のスイッチと、を有することを特徴とする。
【0023】
本発明においては、第4の基準電位を第3の基準電位から生成しウェハテストにおける第6の基準電位を第5の基準電位から生成する電位調整手段が設けられているので、第1の端子に出力される第1及び第3の基準電位は、いずれの動作モードにおいても基準電位発生回路により生成させ、第2の端子に出力される第2及び第4の基準電位は、第1の動作モードではパッドに第2の基準電位を供給すると共にヒューズを切断し、第2の動作モードでは電位調整手段により第3の基準電位から生成させることができる。また、ウェハテストを行う際には、パッドに第5の基準電位を供給し、電位調整手段により第5の基準電位から第6の基準電位を生成させることができる。従って、ウェハテスト並びに通常動作の第1及び第2の動作モードに対し1個のパッドのみで必要な電位を外部から供給することが可能となり、パッド数を低減することができる。
【0024】
なお、前記第3のスイッチは、前記ヒューズが切断される前において前記パッドに前記第5の基準電位が供給されるとその信号を前記第1の端子に出力し前記パッドが浮遊状態となると前記第5のスイッチに前記基準電位発生回路が発生する前記第3の基準電位を前記第1の端子に出力させ、ヒューズが切断された後においては前記パッドに供給された信号のレベルに依存することなく前記第5のスイッチに前記基準電位発生回路が発生する前記第1の基準電位を前記第1の端子に出力させるものであってもよい。これにより、各動作モードでの動作がより確実なものとなる。
【0025】
また、動作モードが前記第2の動作モードである場合には、前記第8のスイッチは、前記電位調整手段の出力を前記第2の端子に接続し前記電位調整手段が生成した前記第4の基準電位を前記第2の端子に出力するものであってもよい。これにより、動作モードの切替えが確実になる。
【0026】
前記第1の基準電位を昇圧する昇圧回路及び/又は前記第1の基準電位を降圧する降圧回路を有してもよく、前記降圧回路から出力された電圧により動作する複数のメモリセル及びリダンダンシセルと、前記複数のメモリセルのうち不良のメモリセルを前記リダンダンシセルに置換するトリミング手段と、を設けることにより、DRAMへの適用が可能となる。
【0027】
なお、前記第1の動作モードをSSTLモードとし、前記第2の動作モードをLVTTLモードとしてもよい。
【0028】
また、前記第3のスイッチを、前記第1の動作モードにおいて電源投入によりレベルが切替わるワンショット信号を入力して前記電源投入に応答させることにより、電源投入から瞬時に適切な動作モードの判断を行うことが可能となる。
【0030】
本発明においては、パッドに従来から具備されている製品状態での動作確認テストにおける基準電位及びウェハテストにおける基準電位の供給端子という機能だけでなく、第1の動作モードにおける基準電位の供給端子という機能が追加されるので、全体的なパッド数が低減される。
【0031】
本発明に係る半導体装置のテスト方法は、ロウレベル及びハイレベルの電位が印加されて駆動し第1及び第2の基準電位を使用して第1の動作モードで動作し第3及び第4の基準電位を使用して第2の動作モードで動作し第5及び第6の基準電位を使用してウェハテストが行われる半導体装置であって、前記第1及び第3の基準電位を発生する基準電位発生回路と、前記第2及び第5の基準電位が外部から印加されるパッドと、第1の端子と、第2の端子と、その一端がロウレベルの電位に接続され前記第1の動作モードでは切断され前記第2の動作モードでは切断されないヒューズと、その一端が前記ヒューズの他端に接続された抵抗素子と、前記第1の動作モードのときに前記抵抗素子の他端をハイレベルの電位に接続し前記第2の動作モードのときに非導通とする第1のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記ヒューズと前記抵抗素子との接続点の電位を出力し前記第2の動作モードのときにロウレベルの電位を出力する第2のスイッチと、この第2のスイッチの出力電位がロウレベルであるときに前記パッドの電位を出力し前記第2のスイッチの出力電位がハイレベルであるときにロウレベルの電位を出力する第3のスイッチと、この第3のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに前記パッドを第1のノードに接続し前記第3のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位であるときに前記パッドを前記第1の端子に接続する第4のスイッチと、前記第3のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに前記基準電位発生回路を前記第1の端子に接続し前記第3のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位であるときに非導通となる第5のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記第4のスイッチの第1のノードを前記第2の端子に接続し前記第2の動作モードのときに非導通となる第6のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記第3のスイッチの出力電位を出力し前記第2の動作モードのときにハイレベルの電位を出力する第7のスイッチと、前記第1の端子に接続され前記第4の基準電位を前記第3の基準電位から生成し前記第6の基準電位を前記第5の基準電位から生成する電位調整手段と、前記第7のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位又はハイレベルであるときに前記電位調整手段の出力を前記第2の端子に接続し前記第7のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに非導通となる第8のスイッチと、前記第1の端子から出力された基準電位から生成された電圧により動作する複数のメモリセル及びリダンダンシセル並びに切断により前記複数のメモリセルのうち不良のメモリセルを前記リダンダンシセルに置換するリダンダンシ選択用ヒューズを備えた半導体装置のテスト方法において、前記パッドに前記第5の基準電位を供給し前記電位調整手段に前記第5の基準電位からウェハテスト用の第6の基準電位を生成させてウェハテストを行う工程と、前記モード切替用ヒューズ及び前記ウェハテストの結果不良と判定されたメモリセルについての前記リダンダンシ選択用ヒューズを切断する工程と、を有し、前記ウェハテストを行う工程は、動作モードが前記第1の動作モードであるときは、前記ヒューズを切断せずに、前記パッドに前記第5の基準電位を印加し、前記第1のスイッチがハイレベルの電位を前記抵抗素子の他端に接続し、前記第2のスイッチが前記ヒューズと前記抵抗素子との接続点の電位を出力し、前記第3のスイッチが前記パッドに印加された前記第5の基準電位を出力し、前記第4のスイッチが前記パッドを前記第1の端子に接続し、前記第5のスイッチが非導通となり、前記第6のスイッチが前記第4のスイッチの第1のノードを前記第2の端子に接続し、前記第7のスイッチが前記第3のスイッチの出力電位を出力し、前記電位調整手段が前記第5の基準電位から前記第6の基準電位を生成し、前記第8のスイッチが前記電位調整手段の出力を前記第2の端子に接続する工程であり、動作モードが前記第2の動作モードであるときは、前記ヒューズを切断せずに、前記パッドに前記第5の基準電位を印加し、前記第1のスイッチが非導通となり、前記第2のスイッチがロウレベルの電位を出力し、前記第3のスイッチが前記パッドに印加された前記第5の基準電位を出力し、前記第4のスイッチが前記パッドを前記第1の端子に接続し、前記第5のスイッチが非導通となり、前記第6のスイッチが非導通となり、前記第7のスイッチがハイレベルの電位を出力し、前記電位調整手段が前記第5の基準電位から前記第6の基準電位を生成し、前記第8のスイッチが前記電位調整手段の出力を前記第2の端子に接続する工程であ ることを特徴とする。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係る半導体装置について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図1及び図2は本発明の第1の実施例に係る半導体装置の構造を示すブロック図である。
【0033】
第1の実施例には、図1に示すように、一端が接地に接続されたヒューズF1が設けられている。ヒューズF1の他端には、抵抗素子R1が接続されている。更に、抵抗素子R1の他端をSSTLモード用では電源に接続し、LVTTLモード用では非導通となるスイッチSW1が設けられている。
【0034】
また、SSTLモード(第1の動作モード)用ではヒューズF1と抵抗素子R1との接続点の電位を出力し、LVTTLモード(第2の動作モード)用では接地電位を出力するスイッチSW2が設けられている。更に、テスト用の電圧及びLVTTLモード用の電圧を入力するパッドPAD1が設けられている。更にまた、スイッチSW2の出力レベルがハイの時に接地電位を出力し、ロウの時にパッドPAD1の電位を出力するスイッチSW3が設けられている。また、スイッチSW3の出力レベルがハイの時にパッドPAD1の電位を基準電位VREF0(第1、第3又は第5の基準電位)として出力し、ロウの時に後段に設けられたスイッチSW6に出力するスイッチSW4が設けられている。更に、基準電位を発生する基準電位発生回路1が設けられ、この基準電位発生回路1が発生した基準電位をスイッチSW3の出力レベルがロウの時にのみ基準電位VREF0として出力するスイッチSW5が設けられている。スイッチSW5は、スイッチSW3の出力レベルがハイの時には非導通となる。スイッチSW6は、SSTLモード用でのみスイッチSW4から出力されたパッドPAD1の電位を基準電位VREFとして出力するものであり、LVTTLモード用では非導通となる。
【0035】
また、SSTLモード用ではスイッチSW3の出力信号の電位を出力し、LVTTLモード用では電源電位を出力するスイッチSW7が設けられている。更に、基準電位VREF0用の配線と接地との間に抵抗素子R2及びR3が互いに直列に接続されている。そして、スイッチSW7の出力がハイの時にのみ抵抗素子R2及びR3の接続点の電位、即ち基準電位VREF0を抵抗分割した電位を基準電位VREF(第2、第4又は第6の基準電位)として出力し、ロウの時には非導通となるスイッチSW8が設けられている。更に、基準電位VREF0が出力される第1の端子(図示せず)及び基準電位VREFが出力される第2の端子(図示せず)が設けられている。
【0036】
なお、スイッチSW1、SW2、SW6及びSW7は、SSTLモードで使用されるかLVTTLモードで使用されるかに基づいて、例えば製造工程において接続先が決定されるものであり、アルミオプションとよばれることがある。
【0037】
更に、第1の実施例には、図2に示すように、基準電位VREF0(例えば、2.1V)を判定基準として外部から供給される電源電位を降圧して所定の電圧VINTSを出力する降圧回路2及び基準電位VREF0を判定基準として外部から供給される電源電位を昇圧して所定の電圧VBOOTを出力する昇圧回路3が設けられている。降圧回路2及び昇圧回路3は、例えば2.1Vの基準電位VREF0に対してしきい値分だけ低い電圧又は高い電圧を発生する回路である。また、電圧VINTSにより動作するメモリセル4、リダンダンシセル5及びセンスアンプ6並びに電圧VBOOTにより動作するロウデコーダ7が設けられている。なお、電圧VBOOTは、後述のようにスイッチSW4にも供給される。
【0038】
また、アドレス信号ADDを入力しロウデコーダ7を駆動するアドレスバッファ8並びにロウアドレスストローブ信号RAS、カラムアドレスストローブ信号CAS、ライトイネーブル信号WE、チップセレクト信号CS及びクロック信号CLKを入力し、メモリセル4でのデータの読み書きを制御するコマンド・クロックバッファ9が設けられている。更に、予め行われたリダンダンシテストによりヒューズ10aの切断が行われアドレスバッファ8の出力に応じてロウデコーダ7及びリダンダンシセル5を駆動するリダンダンシ判定回路10が設けられている。そして、センスアンプ6と入出力端子DQとの間にデータ入出力バッファ11が設けられている。なお、アドレスバッファ8、コマンド・クロックバッファ9及びデータ入出力バッファ11には、入力信号のハイ/ロウを判断するための基準として基準電位VREFが入力される。
【0039】
図3はスイッチSW4の構造を示す回路図、図4はスイッチSW3の構造を示す回路図である。
【0040】
スイッチSW4には、ソースに電圧VBOOTが入力されるPチャネルトランジスタP1及びP2並びにソースが接地に接続されたNチャネルトランジスタN3及びN4が設けられている。トランジスタP1のドレイン、トランジスタN3のドレイン及びトランジスタP2のゲートがノードND2で共通接続され、トランジスタP2のドレイン、トランジスタN4のドレイン及びトランジスタP1のゲートがノードND1で共通接続されている。スイッチSW3の出力信号を反転するインバータIV1が設けられており、スイッチSW3の出力信号は、トランジスタN3のゲートにそのまま入力されると共に、トランジスタN4のゲートにインバータIV1により反転されて入力される。また、ノードND1及びND2の電位が、夫々ゲートに入力されるNチャネルトランジスタN1及びN2が設けられている。トランジスタN1及びN2の一端には、パッドPAD1の電位が入力される。トランジスタN1の他端は基準電位VREF0用の配線に接続され、トランジスタN2の他端はスイッチSW6に接続されている。
【0041】
一方、スイッチSW3には、パッドPAD1に入力された信号を反転するインバータIV2が設けられている。また、インバータIV2の出力信号とスイッチSW2の出力信号との否定論理和をとる論理ゲートNOR1が設けられている。
【0042】
図5は基準電位発生回路1の構造を示す回路図である。
【0043】
基準電位発生回路1には、ソースに電源電圧Vccが印加されるPチャネルトランジスタP11が設けられている。そして、このトランジスタP11と接地との間に抵抗素子R11、R12、R15、R16、R13及びR14がこの順で直列に接続されている。また、ヒューズF11、F12、F13及びF14が、夫々抵抗素子R11、R12、R13及びR14と並列に接続されている。更に、トランジスタR15及びR16間の接続点の電位レベルを正側に入力し、参照電圧VRを負側に入力する比較器12が設けられている。この比較器12の出力信号はトランジスタP11のゲートに印加される。基準電位VREF0はトランジスタP11と抵抗素子R11との接続点から出力される。
【0044】
次に、上述のように構成された半導体装置の動作について、SSTLモードにおけるテスト動作及び通常動作、LVTTLモードにおけるテスト動作及び通常動作の順で説明する。
【0045】
図6は第1の実施例のSSTLモードにおけるテスト動作を示すブロック図である。SSTLモードにおけるテスト動作時には、ヒューズF1を切断することなく、例えばパッドPAD1に規格に基づいて定められた2.1Vの電圧を供給する。また、スイッチSW1、SW2、SW6及びSW7はSS側に予め固定されている。
【0046】
このような状態とすると、スイッチSW2からはヒューズF1を介してロウが出力されるので、スイッチSW3はパッドPAD1の電位レベル(ハイ)を出力する。従って、スイッチSW4はパッドPAD1の電圧(2.1V)を基準電位VREF0として出力する。一方、スイッチSW5は、スイッチSW3の出力がハイであるので、非導通状態となる。また、スイッチSW8は、スイッチSW3の出力がハイであるので、抵抗素子R2及びR3の接続点の電位を基準電位VREFとして出力する。
【0047】
従って、SSTLモードにおけるテスト動作では、基準電位VREF0(第5の基準電位)はパッドPAD1に供給された2.1V、基準電位VREF(第6の基準電位)はそれを抵抗分割した電圧となる。
【0048】
図7は第1の実施例のSSTLモードにおける通常動作を示すブロック図である。SSTLモードにおける通常動作を行うためには、ウェハテスト終了後にヒューズF1を切断する。また、通常動作では、パッドPAD1には、例えば規格に基づいて定められた1.5Vの電圧を供給する。なお、スイッチSW1、SW2、SW6及びSW7はSS側に予め固定されたままである。
【0049】
このような状態とすると、スイッチSW2からはスイッチSW1及び抵抗素子R1を介してハイが出力されるので、スイッチSW3は接地電位(ロウ)を出力する。従って、スイッチSW4はパッドPAD1の電圧(1.5V)をスイッチSW6に出力する。このとき、スイッチSW6はSS側に固定されているので、スイッチSW6からパッドPAD1の電圧が基準電位VREFとして出力される。一方、スイッチSW5は、スイッチSW3の出力がロウであるので、導通状態となり、基準電位発生回路1が発生した電圧が基準電位VREF0として出力される。また、スイッチSW8は、スイッチSW3の出力がロウであるので、非導通状態となる。
【0050】
従って、SSTLモードにおける通常動作では、基準電位VREF0(第1の基準電位)は基準電位発生回路が発生した電圧、基準電位VREF(第2の基準電位)はパッドPAD1に供給された1.5Vとなる。
【0051】
図8は第1の実施例のLVTTLモードにおけるテスト動作を示すブロック図である。LVTTLモードにおけるテスト動作時には、ヒューズF1を切断することなく、例えばパッドPAD1に規格に基づいて定められた2.1Vの電圧を供給する。また、スイッチSW1、SW2、SW6及びSW7はLV側に予め固定されている。
【0052】
このような状態とすると、スイッチSW2がLV側に固定されているため、スイッチSW2からロウが出力されるので、スイッチSW3はパッドPAD1の電位レベル(ハイ)を出力する。従って、スイッチSW4はパッドPAD1の電圧(2.1V)を基準電位VREF0として出力する。一方、スイッチSW5は、スイッチSW3の出力がハイであるので、非導通状態となる。また、スイッチSW7がLV側に固定されているので、スイッチSW8は、抵抗素子R2及びR3の接続点の電位を基準電位VREFとして出力する。
【0053】
従って、LVTTLモードにおけるテスト動作では、基準電位VREF0(第5の基準電位)はパッドPAD1に供給された2.1V、基準電位VREF(第6の基準電位)はそれを抵抗分割した電圧となる。
【0054】
図9は第1の実施例のLVTTLモードにおける通常動作を示すブロック図である。LVTTLモードにおける通常動作時には、ヒューズF1を切断することなく、パッドPAD1をオープン状態(ロウ)とする。また、スイッチSW1、SW2、SW6及びSW7はLV側に固定されたままである。
【0055】
このような状態とすると、スイッチSW2がLV側に固定されているため、スイッチSW2からロウが出力されるので、スイッチSW3はパッドPAD1の電位レベル(ロウ)を出力する。従って、スイッチSW4はパッドPAD1の電位レベル(ロウ)をスイッチSW6に出力する。一方、スイッチSW5は、スイッチSW3の出力がロウであるので、導通状態となり、基準電位発生回路1が発生した電圧が基準電位VREF0として出力される。また、スイッチSW7がLV側に固定されているので、スイッチSW8は、抵抗素子R2及びR3の接続点の電位を基準電位VREFとして出力する。
【0056】
従って、LVTTLモードにおける通常動作では、基準電位VREF0(第3の基準電位)は基準電位発生回路が発生した電圧、基準電位VREF(第4の基準電位)はそれを抵抗分割した電圧となる。
【0057】
このように、第1の実施例によれば、外部から電圧を供給するためのパッドとして1個のパッドPAD1のみを使用することで、LVTTLモードにおけるテスト動作及び通常動作並びにSSTLモードにおけるテスト動作及び通常動作を行うことができる。つまり、図12及び図13に示す従来の半導体装置では、パッドPAD11に供給される電圧は、ウェハテスト時にデバイス内部に供給される電圧及びウェハテスト以外のテストモード時にデバイス内部に供給される電圧のみであるが、本実施例では、更にSSTLモードにおける基準電圧VREFもがパッドPAD1に供給されることになる。
【0058】
また、ヒューズF1の切断によりSSTLモードにおけるテスト動作と通常動作とを切替えているので、テスト動作時にパッドPAD1に供給される電圧2.1VとSSTLモードの通常動作時にパッドPAD1に供給される電圧1.5Vとが比較的近似したものであっても、これらの差を確実に識別して正確な動作を行うことが可能である。
【0059】
更に、図3に示すように、スイッチSW4におけるパッドPAD1に接続されたスイッチ素子を、トランスファゲートではなくNチャネルトランジスタN1及びN2のみから構成しているので、CMOSトランジスタに寄生するバイポーラトランジスタに流れる大きな順方向電流による破壊が未然に防止される。但し、このような構成とすると、トランジスタN1及びN2が確実にオンせず、正確な動作が確保されない虞があるが、本実施例では、PチャネルトランジスタP1及びP2のソースに昇圧回路3により昇圧された電圧VBOOTを供給しているので、トランジスタN1及びN2のゲートにしきい値を越える十分な電圧を印加することが可能である。
【0060】
次に、本発明の第2の実施例について説明する。図1に示す第1の実施例において、抵抗素子R1は、例えばトランジスタから構成される。この場合、トランジスタの応答に時間がかかるので、その後段に設けられている回路における電圧の確定は、電源投入から瞬時に行われないことがある。この結果、SSTLモードにおける通常動作時における電源電圧VREF0が不確実なものとなる。そこで、第2の実施例では、第1の実施例におけるスイッチSW3を改良したスイッチSW3aを設け、このスイッチSW3aに向けて電源投入時にワンショット信号を発信する。図10は本発明の第2の実施例におけるスイッチSW3aの構造を示す回路図である。
【0061】
第2の実施例におけるスイッチSW3aには、スイッチSW2の出力信号を反転するインバータIV3が設けられている。また、スイッチSW3aの外部には、ワンショット信号PONを反転するインバータIV4が設けられている。そして、スイッチSW3aには、インバータIV3及びIV4の各出力信号の否定論理積をとる論理ゲートNAND1が設けられている。ワンショット信号PONは、電源投入と同時に一度だけハイレベルとなる信号である。図11はワンショット信号PONを示すグラフ図である。
【0062】
このように構成された第2の実施例では、ヒューズF1の切断後の通常動作時に電源投入からの抵抗素子R1の応答に時間がかかったとしても、論理ゲートNAND1の少なくとも一方の入力端にはロウレベルの信号が入力されるので、スイッチSW3aからは電源投入直後からロウレベルの信号が出力される。従って、第2の実施例によれば、電源電圧VREF0を確実なものとすることができる。
【0063】
なお、第1及び第2の実施例においても、基準電位発生回路1の動作不具合又はウェハテストによる電位調整の誤り等により、デバイス内部で基準電圧VREF0を所定レベルのものとすることができない場合であっても、外部から所定レベルの基準電圧VREF0を供給できるので、ヒューズF1の切断前にパッドPAD1に所定の電圧を供給することにより、ウェハテスト以外の種々の動作テストを行うこともできる。例えば、ロウデコーダ7等の周辺回路及びメモリセル4に供給される電圧は基準電圧VREF0から生成されるので、この基準電圧VREF0を調整することにより、メモリセル4等の動作テストを行うことができる。なお、このようなテストはヒューズF1の切断前に行われるものであるので、SSTLモードでは行うことができない。
【0064】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ウェハテスト並びに通常動作の第1及び第2の動作モードに対し1個のパッドのみで必要な電位を外部から供給することができ、これにより、パッド数を低減することができる。
【0065】
また、ヒューズの切断により、第1の動作モードにおけるウェハテストと通常動作とを切替えることができるので、モードを切替える制御信号を回路内部で生成する必要がなく、基準電圧のトリミング前であっても、リダンダンシテスト等を確実に行うことができる。これに対し、従来のようなテスト用の基準電位のレベルがずれているときに半導体装置の内部回路で生成させた制御信号でモードを切替える方法では、前記制御信号を発生する内部回路自体が正しく動作しないので、前記制御信号の生成が保証されていない。
【0066】
更に、従来の半導体装置で第1の動作モードにおけるウェハテストと通常動作との動作切替を動作切替用端子に供給される電圧値、即ち入力レベルの差で行おうとしても、入力レベル間の差が小さいときにはモード切替を行うことができなかった。これに対し、本発明では、ヒューズの切断の有無で動作を切替える構成を採用しているので、動作切替用端子への入力レベルが極めて近似している場合であっても、確実に動作を切替えることができる。
【0067】
このように、本発明では、ヒューズの切替えを採用することによって、正確な動作切替を保証することができる。
【0068】
更にまた、請求項2におけるスイッチのうちパッドに直接接続されるスイッチを、CMOSトランジスタではなくNチャネルトランジスタのみから構成すれば、CMOSトランジスタに寄生するバイポーラトランジスタに流れる大きな順方向電流による破壊が未然に防止される。この際、請求項4における昇圧回路により昇圧された電圧を前記Nチャネルトランジスタのゲートに供給するようにすれば、そのしきい値を越える電圧として十分である。
【0069】
また、第1のスイッチを、第1の動作モードにおいて電源投入によりレベルが切替わるワンショット信号を入力して電源投入に応答させることにより、電源投入から瞬時に動作モードが第1の動作モードであることの判断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体装置の構造を示すブロック図である。
【図2】同じく、本発明の第1の実施例に係る半導体装置の構造を示すブロック図である。
【図3】スイッチSW4の構造を示す回路図である。
【図4】スイッチSW3の構造を示す回路図である。
【図5】基準電位発生回路1の構造を示す回路図である。
【図6】第1の実施例のSSTLモードにおけるテスト動作を示すブロック図である。
【図7】第1の実施例のSSTLモードにおける通常動作を示すブロック図である。
【図8】第1の実施例のLVTTLモードにおけるテスト動作を示すブロック図である。
【図9】第1の実施例のLVTTLモードにおける通常動作を示すブロック図である。
【図10】スイッチSW3aの構造を示す回路図である。
【図11】ワンショット信号PONを示すグラフ図である。
【図12】従来の半導体装置の構造を示すブロック図である。
【図13】同じく、従来の半導体装置の構造を示すブロック図である。
【図14】アドレスバッファ108、コマンド・クロックバッファ109及びデータ入出力バッファのデータ入力部の各入力初段部分に設けられる入力バッファの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
1、101;基準電位発生回路
2、102;降圧回路
3、103;昇圧回路
4、104;メモリセル
5、105;リダンダンシセル
6、106;センスアンプ
7、107;ロウデコーダ
8、108;アドレスバッファ
9、109:コマンド・クロックバッファ
10、110;リダンダンシ判定回路
11、111;データ入出力バッファ
12;比較器
SW1〜SW8;スイッチ
PAD1、PAD11、PAD12;パッド
F1、F11〜F14、10a、110a;ヒューズ
R1〜R3、R11〜R16、R101、R102;抵抗素子
Claims (10)
- ロウレベル及びハイレベルの電位が印加されて駆動し第1及び第2の基準電位を使用して第1の動作モードで動作し第3及び第4の基準電位を使用して第2の動作モードで動作し第5及び第6の基準電位を使用してウェハテストが行われる半導体装置において、前記第1及び第3の基準電位を発生する基準電位発生回路と、ウェハテスト時に外部から前記第5の基準電位が印加され、前記第1の動作モードのときに外部から前記第2の基準電位が印加され、前記第2の動作モードのときに浮遊状態となるパッドと、第1の端子と、第2の端子と、その一端がロウレベルの電位に接続され前記第1の動作モードでは切断され前記第2の動作モードでは切断されないヒューズと、その一端が前記ヒューズの他端に接続された抵抗素子と、前記第1の動作モードのときに前記抵抗素子の他端をハイレベルの電位に接続し前記第2の動作モードのときに非導通とする第1のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記ヒューズと前記抵抗素子との接続点の電位を出力し前記第2の動作モードのときにロウレベルの電位を出力する第2のスイッチと、この第2のスイッチの出力電位がロウレベルであるときに前記パッドの電位を出力し前記第2のスイッチの出力電位がハイレベルであるときにロウレベルの電位を出力する第3のスイッチと、この第3のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに前記パッドを第1のノードに接続し前記第3のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位であるときに前記パッドを前記第1の端子に接続する第4のスイッチと、前記第3のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに前記基準電位発生回路を前記第1の端子に接続し前記第3のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位であるときに非導通となる第5のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記第4のスイッチの第1のノードを前記第2の端子に接続し前記第2の動作モードのときに非導通となる第6のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記第3のスイッチの出力電位を出力し前記第2の動作モードのときにハイレベルの電位を出力する第7のスイッチと、前記第1の端子に接続され前記第4の基準電位を前記第3の基準電位から生成し前記第6の基準電位を前記第5の基準電位から生成する電位調整手段と、前記第7のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位又はハイレベルであるときに前記電位調整手段の出力を前記第2の端子に接続し前記第7のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに非導通となる第8のスイッチと、を有することを特徴とする半導体装置。
- 前記第3のスイッチは、前記ヒューズが切断される前において前記パッドに前記第5の基準電位が供給されるとその信号を前記第1の端子に出力し前記パッドが浮遊状態となると前記第5のスイッチに前記基準電位発生回路が発生する前記第3の基準電位を前記第1の端子に出力させ、ヒューズが切断された後においては前記パッドに供給された信号のレベルに依存することなく前記第5のスイッチに前記基準電位発生回路が発生する前記第1の基準電位を前記第1の端子に出力させるものであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 動作モードが前記第2の動作モードである場合には、前記第8のスイッチは、前記電位調整手段の出力を前記第2の端子に接続し前記電位調整手段が生成した前記第4の基準電位を前記第2の端子に出力するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記第1、第3及び第5の基準電位を昇圧する昇圧回路を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第1、第3及び第5の基準電位を降圧する降圧回路を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記降圧回路から出力された電圧により動作する複数のメモリセル及びリダンダンシセルと、前記複数のメモリセルのうち不良のメモリセルを前記リダンダンシセルに置換するトリミング手段と、を有することを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
- 前記第1の動作モードは、SSTLモードであり、前記第2の動作モードは、LVTTLモードであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記第3のスイッチは、前記第1の動作モードにおいて電源投入によりレベルが切替わるワンショット信号を入力して前記電源投入に応答することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体装置。
- 前記ロウレベルの電位が接地電位であり前記ハイレベルの電位が電源電位であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置。
- ロウレベル及びハイレベルの電位が印加されて駆動し第1及び第2の基準電位を使用して第1の動作モードで動作し第3及び第4の基準電位を使用して第2の動作モードで動作し第5及び第6の基準電位を使用してウェハテストが行われる半導体装置であって、前記第1及び第3の基準電位を発生する基準電位発生回路と、前記第2及び第5の基準電位が外部から印加されるパッドと、第1の端子と、第2の端子と、その一端がロウレベルの電位に接続され前記第1の動作モードでは切断され前記第2の動作モードでは切断されないヒューズと、その一端が前記ヒューズの他端に接続された抵抗素子と、前記第1の動作モードのときに前記抵抗素子の他端をハイレベルの電位に接続し前記第2の動作モードのときに非導通とする第1のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記ヒューズと前記抵抗素子との接続点の電位を出力し前記第2の動作モードのときにロウレベルの電位を出力する第2のスイッチと、この第2のスイッチの出力電位がロウレベルであるときに前記パッドの電位を出力し前記第2のスイッチの出力電位がハイレベルであるときにロウレベルの電位を出力する第3のスイッチと、この第3のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに前記パッドを第1のノードに接続し前記第3のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位であるときに前記パッドを前記第1の端子に接続する第4のスイッチと、前記第3のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに前記基準電位発生回路を前記第1の端子に接続し前記第3のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位であるときに非導通となる第5のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記第4のスイッチの第1のノードを前記第2の端子に接続し前記第2の動作モードのときに非導通となる第6のスイッチと、前記第1の動作モードのときに前記第3のスイッチの出力電位を出力し前記第2の動作モードのときにハイレベルの電位を出力する第7のスイッチと、前記第1の端子に接続され前記第4の基準電位を前記第3の基準電位から生成し前記第6の基準電位を前記第5の基準電位から生成する電位調整手段と、前記第7のスイッチの出力電位が前記第5の基準電位又はハイレベルであるときに前記電位調整手段の出力を前記第2の端子に接続し前記第7のスイッチの出力電位がロウレベル又は浮遊状態であるときに非導通となる第8のスイッチと、前記第1の端子から出力された基準電位から生成された電圧により動作する複数のメモリセル及びリダンダンシセル並びに切断により前記複数のメモリセルのうち不良のメモリセルを前記リダンダンシセルに置換するリダンダンシ選択用ヒューズを備えた半導体装置のテスト方法において、前記パッドに前記第5の基準電位を供給し前記電位調整手段に前記第5の基準電位からウェハテスト用の第6の基準電位を生成させてウェハテストを行う工程と、前記モード切替用ヒューズ及び前記ウェハテストの結果不良と判定されたメモリセルについての前記リダンダンシ選択用ヒューズを切断する工程と、を有し、前記ウェハテストを行う工程は、動作モードが前記第1の動作モードであるときは、前記ヒューズを切断せずに、前記パッドに前記第5の基準電位を印加し、前記第1のスイッチがハイレベルの電位を前記抵抗素子の他端に接続し、前記第2のスイッチが前記ヒューズと前記抵抗素子との接続点の電位を出力し、前記第3のスイッチが前記パッドに印加された前記第5の基準電位を出力し、前記第4のスイッチが前記パッドを前記第1の端子に接続し、前記第5のスイッチが非導通となり、前記第6のスイッチが前記第4のスイッチの第1のノードを前記第2の端子に接続し、前記第7のスイッチが前記第3のスイッチの出力電位を出力し、前記電位調整手段が前記第5の基準電位から前記第6の基準電位を生成し、前記第8のスイッチが前記電位調整手段の出力を前記第2の端子に接続する工程であり、動作モードが前記第2の動作モードであるときは、前記ヒューズを切断せずに、前記パッドに前記第5の基準電位を印加し、前記第1のスイッチが非導通となり、前記第2のスイッチがロウレベルの電位を出力し、前記 第3のスイッチが前記パッドに印加された前記第5の基準電位を出力し、前記第4のスイッチが前記パッドを前記第1の端子に接続し、前記第5のスイッチが非導通となり、前記第6のスイッチが非導通となり、前記第7のスイッチがハイレベルの電位を出力し、前記電位調整手段が前記第5の基準電位から前記第6の基準電位を生成し、前記第8のスイッチが前記電位調整手段の出力を前記第2の端子に接続する工程であることを特徴とする半導体装置のテスト方法。
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