JP3736701B2 - 半導体メモリ装置の並列テスト回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体メモリ装置の並列テスト回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体メモリ装置、特にDRAMの高容量化及び高集積化に伴ってチップサイズ(chip size) は大きくなり、その分テスト時間も長くなってきている。ところで、テストにより検出されるメモリセル不良の多くはシングルビット不良(single bit fail) であるが、このシングルビット不良の有無を検証するためにシングルビットを一つずつ順次にテストするのは、テスト時間及びテスト費用の面で不適当である。従って、短時間で不良チップか否かをチェックできるテスト回路の必要性が大きくなり、これを実現したのがマルチビット並列テスト(multi-bit parallel test) 回路である。この分野で広く知られているように、マルチビット並列テスト回路は、全てのメモリセルに同一のデータを優先的に書き込んだ後、メモリセルに記憶されたデータを一回のアクセスサイクルの間に多数個読み出すと共に、この読み出しデータを比較器で比較し、その結果、状態の異なる読み出しデータを検出することでセル不良を感知できるようになっている。
【0003】
図1は、ワン・ゼロ比較器(ONE ZERO COMPARATOR)S2にワン・ゼロ・ハイインピーダンス比較器(ONE ZERO Hi-Z COMPARATOR)S3がオプション(OPTION)として追加された一般的な並列テスト回路のデータパスを示すものである。
【0004】
図1のマルチビット並列テスト回路では、上述のように一回のテスト動作時で多数のシングルビットが同時にテストされる。このマルチビット並列テスト回路は大別して2つに分類できる。その一つは、データ出力バッファの出力が“0”のときに“合格”で“1”のときに“不良”を表すワン・ゼロ比較器S2であり、他の一つは、データ出力バッファの出力が正常な場合(即ち、“0”或いは“1”のデータのとき)にはその出力データのパターンまで分かるようになっており、不良の場合にはハイインピーダンス(Hi−Z)が出力されるようになっているワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3である。これら2つの方式のうち、未だに標準的な方式は無くこの2つの方式が状況に応じて設定され用いられているが、現在一般的に採用されているテスト方式としてはワン・ゼロ比較器S2にワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3をオプションとして追加して使用する図1のような回路構成としているのが実状である。
【0005】
図1において、メモリアレイは複数のメモリバンクに分割され、各メモリバンクは所定数のメモリブロック(ARRAY&IO)に分けられる。図1では、上下2段で2つのメモリバンクと、4つのメモリブロックとしたメモリアレイの構成を一例として示してある。そして、各メモリブロックには、所定数のデータライン(以下、“DOライン”とする)と、各DOラインと電気的に接続された一つのDOラインマルチプレクサ(以下、“DO MUX”とする)S1と、各DOラインに接続されたワン・ゼロ比較器S2と、ワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3が接続される。各メモリブロックのDO MUXS1と、ワン・ゼロ比較器S2と、ワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3の各出力端は、各メモリブロックごとに設けてあるファーストデータバス(以下、“FDB”とする)に共通に接続される。図1の回路構成では、メモリブロックの数が4つなので、FDBも4本となっている。FDBは、ファーストデータバス比較器(以下、“FDB比較器”とする)S4の入力端と電気的に接続され、FDB比較器S4の出力端はセカンドデータバス(以下、“SDB”とする)に接続されている。SDBは、NANDゲート1を通じて併合データバス(以下、“MDB”とする)に接続され、MDBのバス端はデータバスマルチプレクサ(以下、“DB MUX”とする)S5の入力端に接続されている。DB MUXS5の出力端はデータ出力バッファ(以下、“DOUT”とする)S6の入力端に接続される。なお、図1における下段に示すメモリバンクの構成は、上記のような上段のメモリバンクの構成と同じである。
【0006】
図2〜図7は図1の並列テスト回路の詳細回路図で、図2は比較器(ワン・ゼロ比較器S2及びワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3)のイネーブルクロック発生回路、図3は比較器(ワン・ゼロ比較器S2及びワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3)のイネーブル信号発生回路、図4は比較器(ワン・ゼロ比較器S2及びワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3)、図5はFDB比較器S4、図6はMDB回路、図7はDB MUXS5をそれぞれ示している。
【0007】
ここで、上記並列テスト回路の動作説明をすると、ノーマルモード動作時では、アレイから読み出されてDOラインに載せられたデータがDO MUXS1を通じてFDBに送られ、SDBとMDBを経てDOUTに伝達される。DOUTS6へ伝達されたデータはチップの外部へ伝送される。
【0008】
一方、並列テスト動作時では、図1のようにワン・ゼロテスト方式を基本とし、ワン・ゼロ・Hi−Zテスト方式をオプションとして用いる場合に、DOラインに載せられたデータは比較器、即ちワン・ゼロ比較器S2又はワン・ゼロ・Hi- Z比較器S3で1次比較動作が行われ、ワン・ゼロ比較器S2又はワン・ゼロ・Hi- Z比較器S3を通じて出力されるデータはFDBに載せられる。FDB上のデータはFDB比較器S4で2次比較動作を経てからSDB、NANDゲート1、MDBを順に経由し、DB MUXS5及びDOUTS6を介してチップ外部へ伝送される。メモリセルに記憶されたデータは、上記のような比較器による比較動作を経ることで不良の有無が検証されるようになっている。前記比較器の比較動作は、図4及び図5に示すような排他的論理和回路(exclusive OR)を使用すると、簡単に解決される。
【0009】
そして、並列テスト動作時に出力データの状態変更を行う際には、オプションとなっている回路を動作させて実行する。まず、図2に示す比較器イネーブル回路に示したPFCOMは、並列テストモードの実行を知らせる外部信号PFTEが論理“ハイ”で、ローアドレスストローブ信号RASBを受けて同期する信号PYEが論理“ハイ”で、読出し動作の実行を知らせるWEBバッファの出力PWRが論理“ロウ”で、カラムアドレスストローブ信号CASBをバッファリングするCASBバッファの出力PCが論理“ハイ”である場合に、論理“ハイ”にイネーブルされる。そして、図3で示すワン・ゼロ比較器S2とワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3のイネーブル回路で、信号PFCOMDが論理“ハイ”にイネーブルされると、ワン・ゼロ比較器S2によってワン・ゼロテストモードが実行される。一方、イネーブル信号PHLZEが論理“ハイ”にイネーブルされて信号PFCOMDPが論理“ハイ”にイネーブルされると、ワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3によってワン・ゼロ・Hi−Zテストモードが実行される。
【0010】
以上の回路構成から分かるように、従来技術では各DOラインごとにDO MUXS1と、ワン・ゼロ比較器S2と、ワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3が全て必要となる。即ち、図4の回路が必ず無ければならない。また、データ経路(data path) の前半部からデータ出力バッファまでのパスを必要に応じて異にしなければならないため、レイアウト及び各回路の制御が相当に複雑となってしまう。さらに、このような従来回路でワン・ゼロテストモード動作やワン・ゼロ・Hi−Zテストモード動作を円滑に行うためには、個々のメモリブロックごとに各モードを実行するための比較器(ワン・ゼロ比較器S2及びワン・ゼロ・Hi−Z比較器S3)が全て接続されなければならないし、前記比較器のバスラインが非常に複雑に接続されてレイアウトサイズが相当に大きくなり、制御動作がかなり複雑になる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の並列テスト回路を背景になされたのが本発明であって、その目的は、チップ面積を減少した半導体メモリ装置の並列テスト回路を提供することにある。
【0012】
また、本発明は、単純な制御により並列テスト動作を高速で実行する半導体メモリ装置を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明は、メモリアレイを構成する複数のメモリブロックについてメモリセルの不良テストを行う半導体メモリ装置の並列テスト回路について、各メモリブロックについての複数のデータ出力ラインを通じて伝送されるセルデータを比較し一致したときは比較したセルデータに対応するデータを出力し、不一致のときは高インピーダンス状態を出力する第1比較器と、各メモリブロックの第1比較器の出力端が接続され、各第1比較器の出力を比較し一致したときは比較したセルデータに対応するデータを出力し、不一致のときは高インピーダンス状態を出力する第2比較器と、第2比較器の出力をマルチプレクシングするマルチプレクサと、マルチプレクサの出力端と選択的に接続される第1スイッチング手段及び第2スイッチング手段と、第1スイッチング手段又は第2スイッチング手段の何れかの出力端が接続され、第1スイッチング手段又は第2スイッチング手段の出力をバッファリングするデータ出力バッファと、を備えており、所定の第1テストモード動作時には第1スイッチング手段をマルチプレクサと接続させ、所定の第2テストモード動作時には第2スイッチング手段をマルチプレクサと接続させるようにして、2方式のデータテストモードを実行するようになっていることを特徴とする並列テスト回路を提供する。
【0014】
また、本発明は、メモリアレイを構成する複数のメモリブロックについてメモリセルの不良テストを行う半導体メモリ装置の並列テスト回路について、各メモリブロックについての複数のデータ出力ラインを通じて伝送されるセルデータを比較し一致したときは比較したセルデータに対応するデータを出力し、不一致のときは高インピーダンス状態を出力する第1比較器と、各メモリブロックの第1比較器の出力端が接続され、各第1比較器の出力を比較し一致したときは比較したセルデータに対応するデータを出力し、不一致のときは高インピーダンス状態を出力する第2比較器と、第2比較器の出力をマルチプレクシングするマルチプレクサと、回路内部にマルチプレクサの出力端に接続される第1スイッチング手段及び第2スイッチング手段を有し、マルチプレクサの出力をバッファリングするデータ出力バッファと、を備えており、所定の第1テストモード動作時には第1スイッチング手段をデータ出力バッファに接続させ、所定の第2テストモード動作時には第2スイッチング手段をデータ出力バッファに接続させるようにして、2方式のデータテストモードを実行するようになっていることを特徴とする半導体メモリ装置の並列テスト回路を提供する。
【0015】
上記のような並列テスト回路については、第1テストモード動作時に所定のテスト動作だけを行うワン・ゼロ方式を行うようにしたり、第2テストモード動作時に所定のテスト動作と前記テストによるデータ状態の検証動作と、を行うワン・ゼロ・ハイインピーダンス方式を行うようにすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0017】
図8は、本発明の一実施形態による並列テスト動作時のデータパスを示すものである。同図において、メモリアレイは複数のメモリバンクに分割され、各メモリバンクは所定数のメモリブロックに分けられている。4メガビット或いは16メガビット容量のメモリ装置のメモリアレイは、通常4個のメモリバンクと16個のメモリブロックに分割されるが、図8では、便宜上、2個のメモリバンクと4個のメモリブロックのみを示してある。各メモリブロックには、所定数のDOラインと、各DOラインに電気的に連結された一つのDO MUXS7と、各DOラインと接続されたワン・ゼロ・Hi−Z比較器S8とを備えている。DO MUXS7の出力端とワン・ゼロ・Hi−Z比較器S8の出力端とは共通するFDBに接続される。この図8に示す回路構成では、メモリブロックの個数が4つなので、FDBの個数も4つである。FDBは、FDB比較器S9の入力端と電気的に接続される。FDB比較器S9の出力端はSDBに接続され、SDBはNANDゲート10を介してMDBと接続される。MDBのバス端は、DBスイッチ(0,1)又はDBスイッチ(0,1,Hi−Z)の何れかに対して選択的に接続される。DBスイッチ(0,1)とDBスイッチ(0,1,Hi−Z)の出力端は、出力バッファDOUTS12の入力端に接続される。なお、図8における下段に示すメモリバンクの構成は、上記のような上段のメモリバンクの構成と同一である。
【0018】
このような回路構成が図1の回路構成と相違する点は次に示す通りである。即ち、図8の回路では、図1で各DOラインに接続してあるワン・ゼロ比較器を無くし、DB MUXS10とDOUTS12との間に選択的に接続される2個のスイッチを接続してある。従って、データ不良の有無だけを検証したいとき(ワン・ゼロテストモードのとき)には、DBスイッチ(0,1)S11をDB MUXS10の出力端に接続させるようにする。また、データ不良の有無に加えてデータの状態をも一度のテスト動作で検証したいとき(ワン・ゼロ・Hi−Zテストモードのとき)には、DBスイッチ(0,1,Hi−Z)S11をDB MUXS10の出力端に接続させる。このような選択接続を行うことによって、図1のワン・ゼロ比較器を無くしても上述したワン・ゼロテストモードとワン・ゼロ・Hi−Zテストモードの二つのテスト方式を選択的に実行することができるようになる。これにより、DOラインにはノーマル動作時に必要なDO MUX層とワン・ゼロ・Hi−Z比較器だけ連結されており、2個のDBスイッチにより各モードに該当する動作を選択的に行う。従って、回路のレイアウトサイズを極小化しながら従来と同一の並列テスト動作を行う回路が実現される。
【0019】
図9は、図8を構成する比較器(ワン・ゼロ・Hi−Z比較器S8)のイネーブルクロック発生回路、図10は図8を構成する比較器(ワン・ゼロ・Hi−Z比較器S8)のイネーブル信号発生回路、図11は図8を構成する比較器(ワン・ゼロ・Hi−Z比較器S8)の詳細回路図である。図12は図8を構成するFDB比較器S9の詳細回路図、図13は図8を構成するMDB回路の詳細回路図、図14は図8を構成するDBマルチプレクサS10の詳細回路図である。
【0020】
個々のメモリブロックにそれぞれ接続されるDO MUXS7とワン・ゼロ・Hi- Z比較器S8は、図8のようにDOラインに接続されている。DOラインを通過したデータはFDBラインに載せられてFDB比較器S9を通じてSDB及びMDBラインに伝達される。このようなデータは、図14に示す回路構成のDB MUXS7のバス端からワン・ゼロテストモード又はワン・ゼロ・Hi−Zテストモードの何れかのデータパスへ選択的にスイッチングされてからデータ出力バッファDOUTへ伝達される。
【0021】
図9の並列テストイネーブル回路では、外部印加信号PFTEと、ローアドレスストローブ信号RASBと同期されるPYEと、カラムアドレスストローブ信号CASBをバッファリングするCASBバッファの出力PCとが全て論理“ハイ”に印加されると共に、WEBバッファの出力PWRが論理“ロウ”であるときに、PFCOMが“ハイ”にイネーブルされる。
【0022】
図11はDOラインに接続した比較器(ワン・ゼロ・Hi−Z比較器S8)の詳細回路図であって、並列テスト時にDOラインに載せられたデータが全て論理“ハイ”であれば、MDOIは論理“ハイ”、MDOIBは論理“ロウ”になり、DOラインに載せられたデータが論理“ロウ”であれば、MDOIは論理“ロウ”、MDOIBは論理“ハイ”になる。一方、ワン・ゼロ・Hi- ZテストモードでDOラインのデータが異なる場合には、MDOIとMDOIBは全て論理“ハイ”になる。図14のPHLZEはワン・ゼロ・Hi−Zモードイネーブル信号で、外部から印加される。
【0023】
図15は、本発明の他の実施形態による並列テスト動作時のデータパスを示すものである。図8との相違点は、DBラインまではワン・ゼロ・Hi−Zモードで出力データが載せられ、その後データ出力バッファ自体に備えるスイッチでモード選択を決定して出力データが出力されることにある。図15のような回路構成としても従来の並列テスト回路よりチップサイズのサイズダウン及び動作速度の高速化が実現される。
【0024】
【発明の効果】
本発明の並列テスト回路によれば、従来回路のようにモードの異なる複数の並列テストを実行するためにメモリブロックごとに必要とされていたDOラインに連結されるバスラインと比較器の数を可及的に少なくすることができるので、これにより高集積化を図ることができると共に、その制御動作も簡素化でき動作速度を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術による並列テスト時のデータパスを示す図。
【図2】図1を構成する比較器のイネーブルクロック発生回路を示す図。
【図3】図1を構成する比較器のイネーブル信号発生回路を示す図。
【図4】図1を構成する比較器の詳細回路図。
【図5】図1を構成するFDB比較器の詳細回路図。
【図6】図1を構成するMDB回路の詳細回路図。
【図7】図1を構成するDBマルチプレクサの詳細回路図。
【図8】本発明の一実施形態による並列テスト時のデータパスを示す図。
【図9】図8を構成する比較器のイネーブルクロック発生回路を示す図。
【図10】図8を構成する比較器のイネーブル信号発生回路を示す図。
【図11】図8を構成する比較器の詳細回路図。
【図12】図8を構成するFDB比較器の詳細回路図。
【図13】図8を構成するMDB回路の詳細回路図。
【図14】図8を構成するDBマルチプレクサの詳細回路図。
【図15】本発明の他の実施形態による並列テスト時のデータ経路を示す図。
Claims (4)
- メモリアレイを構成する複数のメモリブロックについてメモリセルの不良テストを行う半導体メモリ装置の並列テスト回路において、
各メモリブロックについての複数のデータ出力ラインを通じて伝送されるセルデータを比較し一致したときは比較したセルデータに対応するデータを出力し、不一致のときは高インピーダンス状態を出力する第1比較器と、
各メモリブロックの第1比較器の出力端が接続され、各第1比較器の出力を比較し一致したときは比較したセルデータに対応するデータを出力し、不一致のときは高インピーダンス状態を出力する第2比較器と、
第2比較器の出力をマルチプレクシングするマルチプレクサと、
マルチプレクサの出力端と選択的に接続される第1スイッチング手段及び第2スイッチング手段と、
第1スイッチング手段又は第2スイッチング手段の何れかの出力端が接続され、第1スイッチング手段又は第2スイッチング手段の出力をバッファリングするデータ出力バッファと、を備えており、
所定の第1テストモード動作時には第1スイッチング手段をマルチプレクサと接続させ、所定の第2テストモード動作時には第2スイッチング手段をマルチプレクサと接続させるようにして、2方式のデータテストモードを実行するようになっていることを特徴とする半導体メモリ装置の並列テスト回路。 - メモリアレイを構成する複数のメモリブロックについてメモリセルの不良テストを行う半導体メモリ装置の並列テスト回路において、
各メモリブロックについての複数のデータ出力ラインを通じて伝送されるセルデータを比較し一致したときは比較したセルデータに対応するデータを出力し、不一致のときは高インピーダンス状態を出力する第1比較器と、
各メモリブロックの第1比較器の出力端が接続され、各第1比較器の出力を比較し一致したときは比較したセルデータに対応するデータを出力し、不一致のときは高インピーダンス状態を出力する第2比較器と、
第2比較器の出力をマルチプレクシングするマルチプレクサと、
回路内部にマルチプレクサの出力端に接続される第1スイッチング手段及び第2スイッチング手段を有し、マルチプレクサの出力をバッファリングするデータ出力バッファと、を備えており、
所定の第1テストモード動作時には第1スイッチング手段をデータ出力バッファに接続させ、所定の第2テストモード動作時には第2スイッチング手段をデータ出力バッファに接続させるようにして、2方式のデータテストモードを実行するようになっていることを特徴とする半導体メモリ装置の並列テスト回路。 - 第1テストモード動作時には、所定のテスト動作だけを行うワン・ゼロ方式を行うようになっている請求項1又は請求項2に記載の並列テスト回路。
- 第2テストモード動作時には、所定のテスト動作と前記テストによるデータ状態の検証動作と、を行うワン・ゼロ・ハイインピーダンス方式を行うようになっている請求項1又は請求項2に記載の並列テスト回路。
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