以下、実施形態を図面を用いて説明する。図中、太線で示した信号線は、複数本を示す。また、太線が接続されているブロックの一部は、複数の回路を有する。信号が伝達される信号線には、信号名と同じ符号を使用する。末尾に”Z”が付く信号は、正論理を示している。先頭に”/”の付く信号および末尾に”X”が付く信号は、負論理を示している。図中の二重の四角印は、外部端子を示している。外部端子は、例えば、半導体チップ上のパッド、あるいは半導体チップが収納されるパッケージのリードである。外部端子を介して供給される信号には、端子名と同じ符号を使用する。
図1は、一実施形態における半導体記憶装置(半導体メモリ)MEMを示している。例えば、半導体メモリMEMは、擬似SRAMタイプのFCRAM(Fast Cycle RAM)である。擬似SRAMは、DRAMのメモリセル(ダイナミックメモリセル)を有し、SRAMのインタフェースを有する。なお、この実施形態の半導体メモリMEMは、DRAM(Dynamic RAM)でもよい。
メモリMEMは、パッケージに封入された半導体記憶装置として設計されてもよく、システムLSI等に搭載されるメモリマクロ(IP)として設計されてもよい。この例のメモリMEMは、クロック非同期タイプであるが、クロック同期タイプに適用されてもよい。
メモリMEMは、コマンド入力回路10、コマンドデコーダ12、コア制御回路14、内部電圧生成回路16、アドレス入力回路18、データ入出力回路20およびメモリコア22を有している。
コマンド入力回路10は、コマンド信号CMDを受け、受けたコマンド信号CMDを内部コマンド信号ICMDとして出力する。例えば、コマンド信号CMDは、チップイネーブル信号/CE1、ライトイネーブル信号/WEおよびアウトプットイネーブル信号/OEである。なお、この実施形態をDRAMに適用するとき、例えば、コマンド信号CMDは、チップセレクト信号/CS、ロウアドレスストローブ信号/RAS、コラムアドレスストローブ信号/CASおよびライトイネーブル信号/WEである。
コマンドデコーダ12は、コマンド信号ICMDをデコードし、メモリコア22のアクセス動作(読み出し動作または書き込み動作)を実行するために読み出しコマンド信号RDZ(読み出しコマンド)または書き込みコマンド信号WRZ(書き込みコマンド)を出力する。なお、DRAMでは、アクティブコマンド、プリチャージコマンドおよびリフレッシュコマンドもデコードされる。
コア制御回路14は、読み出しコマンド信号RDZ、書き込みコマンド信号WRZまたは内部リフレッシュコマンドに応答して、メモリコア22のアクセス動作を制御する制御信号CNTを出力する。コア制御回路14は、リフレッシュ動作を周期的に実行するために、内部リフレッシュコマンド(内部リフレッシュ要求信号)を周期的に生成するリフレッシュ要求生成回路、および外部アクセスコマンド(読み出しコマンド信号RDZまたは書き込みコマンド信号WRZ)と内部リフレッシュコマンドとが競合したときに、アクセス動作とリフレッシュ動作の優先順を決めるアービタを有している。
制御信号CNTは、ビット線BL、/BLをプリチャージするためのプリチャージ制御信号BRSZ、接続スイッチBTを制御するためのビット制御信号BTZ、ワード線WLを活性化するためのワード制御信号WLZ、センスアンプSAを活性化するためのセンスアンプ制御信号LEZ、コラムスイッチCSWをオンするためのコラム制御信号CLZ、リードアンプRAを活性化するためのリードアンプ制御信号RAEZおよびライトアンプWAを活性化するためのライトアンプ制御信号WAEZ等を含む。
内部電圧生成回路16は、電源電圧VDD(例えば、1.8V)を受け、内部電源電圧VPP、VII、VPR、VNNを生成する。内部電源電圧VPP、VII、VPR、VNNは、電源電圧VDDの変動に依存しない定電圧である。
電圧VPP(例えば、2.8V;昇圧電圧)は、ワード線WLの高レベル電圧および図2に示す接続スイッチBTをアクセス動作時にオンするための高レベル電圧である。電圧VII(例えば、1.6V)は、内部電源電圧として、内部回路に供給される。例えば、内部回路は、コマンドデコーダ12、コア制御回路14およびメモリコア22である。電圧VPR(例えば、0.8V)は、ビット線BL、/BLプリチャージ電圧である。電圧VNN(例えば、−0.4V;負電圧)は、ワード線WLの低レベル電圧(リセット電圧)である。
アドレス入力回路18は、ワード線WLを選択するためのロウアドレス信号RAとビット線対BL、/BLを選択するためのコラムアドレス信号CAを受ける。データ入出力回路20は、読み出し動作時に、メモリセルMCから読み出される読み出しデータを相補のデータバスDBを介して受信し、受信した読み出しデータをデータ端子DQ(例えば、16ビット)に出力する。データ入出力回路20は、書き込み動作時に、データ端子DQに供給される書き込みデータ信号を受信し、受信したデータ信号をデータバスDBに出力する。
メモリコア22は、複数のメモリブロックRBLK(RBLK0−1)、各メモリブロックRBLKに対応するロウデコーダRDEC、メモリブロックRBLKの間に配置されたセンスアンプ領域SAA、ロウデコーダRDECの間に配置されたセンスアンプ制御部SCNT、コラムデコーダCDEC、リードアンプRAおよびライトアンプWAを有している。
各メモリブロックRBLK0−1は、マトリックス状に配置された複数のダイナミックメモリセルMCと、図の横方向に並ぶメモリセルMCの列に接続された複数のワード線WLと、図の縦方向に並ぶメモリセルMCの列に接続された複数のビット線BL、/BLとを有している。メモリセルMCは、データを電荷として保持するためのキャパシタと、このキャパシタの一端をビット線BL(または/BL)に接続するためのトランスファトランジスタとを有している。キャパシタの他端は、基準電圧線に接続されている。基準電圧線に供給される基準電圧は、例えば、プリチャージ電圧VPRと同じであり、内部電圧生成回路16により生成される。
センスアンプ領域SAAは、各メモリブロックRBLK0−1に対応するプリチャージ回路PREおよび接続スイッチBTと、メモリブロックRBLK0−1に共有されるセンスアンプSAおよびコラムスイッチCSWとを有している。
センスアンプ制御部SCNTは、制御信号CNTに応答して、プリチャージ回路PRE、接続スイッチBT、センスアンプSAおよびコラムスイッチCSWの動作を制御するためのコア制御信号を生成する。
ロウデコーダRDECは、外部端子を介してテスト信号TESTZを受ける。テスト端子TESTZは、抵抗R1によりプルダウンされている。ロウデコーダRDECは、ワード線WLのいずれかを選択するために、ロウアドレス信号RAをデコードする。コラムデコーダCDECは、データ端子DQのビット数に対応する数、またはその数の整数倍のビット線対BL、/BLを選択するために、コラムアドレス信号CAをデコードする。リードアンプRAは、読み出しアクセス動作時に、コラムスイッチCSWを介して出力される相補の読み出しデータを増幅する。ライトアンプWAは、書き込みアクセス動作時に、データバスDBを介して供給される相補の書き込みデータを増幅し、ビット線対BL、/BLに供給する。
図2は、図1に示したセンスアンプ領域SAAの詳細を示している。例えば、図は、1つのデータ端子DQに対応するセンスアンプ領域SAAの一部を示している。メモリMEMが16ビットのデータ端子DQを有するとき、データ端子DQ毎に図2の回路が形成される。
プリチャージ制御信号線BRS0(またはBRS1)は、メモリブロックRBLK0(またはRBLK1)に対応するプリチャージ回路PREに共通に接続される。プリチャージ制御信号線BRS0−1のレベルは、プリチャージ制御信号BRSZに同期して変化する。スイッチ制御信号線BT0(またはBT1)は、メモリブロックRBLK0(またはRBLK1)に対応する接続スイッチBTに共通に接続される。接続スイッチBTは、nMOSトランジスタを有し、ビット線BL(/BL)とセンスアンプSAのビット線SBL(/SBL)とを接続する。センスアンプ活性化信号線PSA、NSAは、センスアンプ領域SAAのセンスアンプSAに共通に接続される。センスアンプ活性化信号線PSA、NSAのレベルは、センスアンプ制御信号LEZに同期して変化する。コラムスイッチ信号線CL0−2は、コラムスイッチCSWにそれぞれ接続される。コラムスイッチ信号線CL0−2は、コラムアドレスCAに応じて選択され、コラムスイッチ信号線CL0−2のレベルは、コラム制御信号CLZに同期して変化する。センスアンプ領域SAAは、一般的なDRAMと同じ構成のため、詳細な説明は省略する。
図3は、図1に示したロウデコーダRDECおよびメモリブロックRBLKの例を示している。メモリブロックRBLKにおいて、図の縦方向に並ぶビット線対BL、/BLは、図の上下に位置するセンスアンプ列SAに交互に接続されている。各ワード線WLに接続されたメモリセルMCは、ビット線BLまたは/BLに接続されている。
例えば、ロウデコーダRDECは、ブロックデコーダBDEC、メインワードデコーダMWDEC、サブワードドライバSWDRVおよびサブワードデコーダSWDECを有している。ブロックデコーダBDECは、ロウアドレス信号RAの上位ビットをデコードし、ブロック選択信号BLKSELZを出力する。メモリブロックRBLKの数が2つのとき、ブロックデコーダBDECは、1ビットのロウアドレス信号RAを受ける。メモリブロックRBLKの数が8つのとき、ブロックデコーダBDECは、3ビットのロウアドレス信号RAを受ける。
メインワードデコーダMWDECは、ブロック選択信号BLKSELZ、ワード制御信号WLZおよびロウアドレス信号RA(例えば、RA5−2)のプリデコード信号RA5X、RA4X、RA3X、RA2X、RA5Z、RA4Z、RA3Z、RA2Zを受け、メインワード信号MWLX(例えば、MWL0X)を出力する。末尾にXが付くプリデコード信号は、対応するロウアドレス信号RAの論理を反転した信号である。末尾にZが付くプリデコード信号は、対応するロウアドレス信号RAの論理と同じ論理を有する信号である。後述するように、メインワード信号MWLXは、対応する4本のワード線WL(例えば、WL0−3;サブワード線)のいずれかを活性化するために生成される。
サブワードドライバSWDRVは、ブロック選択信号BLKSELZ、ワード制御信号WLZおよびロウアドレス信号RA(例えば、RA1−0)のプリデコード信号RA1X、RA0X、RA1Z、RA0Zを受け、ワードドライブ信号WLDRV(例えば、WLDRV0)およびワードリセット信号RLRSTZ(例えば、WLRST0Z)を出力する。各サブワードドライバSWDRVは、ワード線WL0、WL4、...のグループ、ワード線WL1、WL5、...のグループ、ワード線WL2、...、WL62のグループまたはワード線WL3、...、WL63のグループに共通に設けられる。
サブワードデコーダSWDECは、メインワード信号MWLX、ワードドライブ信号WLDRVおよびワードリセット信号RLRSTZを受け、ワード線WLを高レベルに活性化または低レベルに非活性化する。また、サブワードデコーダSWDECは、高レベルのテスト信号TESTZを受けている間、テスト回路として動作する。
図4は、図3に示したサブワードドライバSWDRV、メインワードデコーダMWDECおよびサブワードデコーダSWDECの例を示している。
サブワードドライバSWDRVは、プリデコード信号RA(例えば、RA1X−0X)が全て高レベルのときにサブワード活性化信号SWLAZを活性化し、ワード制御信号WLZおよびブロック選択信号BLKSELZに同期してワードドライブ信号WLDRVを高レベルに活性化し、ワードリセット信号WLRSTZを低レベルに活性化する。サブワードドライバSWDRVは、ワードドライブ信号WLDRVの高レベルを内部電源電圧VIIから昇圧電圧VPPに変換し、ワードドライブ信号WLDRVの低レベルを接地電圧VSSから負電圧VNNに変換するレベル変換回路LCNVを有している。
メインワードデコーダMWDECは、プリデコード信号RA5X−2Xが全て高レベルのときにメインワード活性化信号MWLAZを高レベルに活性化し、ワード制御信号WLZおよびブロック選択信号BLKSELZに同期してメインワード信号MWLXを低レベルに活性化する。メインワードデコーダMWDECは、メインワード信号MWLXの高レベルを内部電源電圧VIIから昇圧電圧VPPに変換し、メインワード信号MWLXの低レベルを接地電圧VSSから負電圧VNNに変換するレベル変換回路LCNVを有している。
サブワードデコーダSWDECは、ドライブ信号線WLDRVと負電圧線VNNの間に直列に接続されたpMOSトランジスタPM1およびnMOSトランジスタNM1、NM2と、ワード線WLと負電圧線VNNの間に直列に接続されたnMOSトランジスタNM3、NM4とを有している。トランジスタPM1は、ワード線WLを高レベルVPPに駆動するために設けられる。トランジスタNM1、NM3は、ワード線WLをリセットレベルVNNに設定するために設けられる。
トランジスタNM1、NM3のソースは、トランジスタNM2、NM4のドレインに接続されている。トランジスタPM1、NM1は、ゲートでメインワード信号MWLXを受け、ドレインをワード線WLに接続している。トランジスタNM2は、ゲートでテスト信号TESTZの反転信号を受けている。トランジスタNM3は、ゲートでワードリセット信号WLRSTZを受け、ドレインをワード線WLに接続している。
トランジスタNM4は、ゲートでテスト信号TESTZを受けている。丸印を付けたトランジスタNM4は、他のトランジスタ(例えば、NM1−3)に比べてソース・ドレイン間電流(オン電流)が少ない(例えば、100分の1)。例えば、トランジスタNM4のサイズは、トランジスタNM1−3のサイズより小さく設計されている。具体的には、トランジスタNM4のゲート幅Wとチャネル長Lの比W/Lは、トランジスタNM1(またはNM2−3)の比W/Lより小さい。あるいは、トランジスタNM4の閾値電圧は、トランジスタNM1−3の閾値電圧に比べて高い。
この実施形態では、通常動作モードNRMD中、トランジスタNM1、NM3は、オン電流が相対的に多いトランジスタNM2を介して負電圧線VNNに接続される。テストモードTMD中(TESTZ=高レベル)、トランジスタNM1、NM3は、オン電流が少ないトランジスタNM4を介して負電圧線VNNに接続される。これにより、テストモードTMD中に、ワード線WLをリセットレベルVNNにするための電流量は制限される。このように、トランジスタNM4は、テストモードTMD中に、リセット回路NM1、NM3によるワード線WLのリセット能力を下げる。
図5は、図1に示したメモリMEMをテストするためのテストシステムを示している。なお、後述する実施形態においても、信号名の一部は異なるが、図5と同じテストシステムが使用される。
まず、半導体製造工程により半導体ウエハWAF上に複数のメモリMEMが形成される。メモリMEMは、ウエハWAFから切り出される前にLSIテスタTESTによりテストされる。LSIテスタTESTからは制御信号だけでなく、電源電圧VDDおよび接地電圧VSSが供給される。
メモリMEMは、例えば、図示しないプローブカードのプローブPRBを介してLSIテスタTESTに接続される。図では、1つのメモリMEMがLSIテスタTESTに接続されているが、複数のメモリMEM(例えば、4つ)をLSIテスタTESTに一度に接続してもよい。LSIテスタTESTに一度に接続するメモリMEMの数は、LSIテスタTESTの端子数とメモリMEMの端子数に依存する。
LSIテスタTESTは、コマンド信号CMD、アドレス信号ADおよび書き込みデータ信号DQをメモリMEMに供給し、読み出しデータ信号DQをメモリMEMから受ける。後述するテストモードTMD中、LSIテスタTESTは、テスト信号TESTZを高レベルに設定する。なお、LSIテスタTESTは、パッケージングされたメモリMEMをテストするために使用されてもよい。
図6は、図1に示したメモリMEMが搭載されるシステムSYSを示している。システムSYSは、例えば、携帯電話等の携帯機器の一部を構成する。なお、後述する実施形態においても、図6と同じシステムが構成される。システムSYSは、リードフレーム等のパッケージ基板上に複数のチップが搭載されたシステムインパッケージSiPを有している。あるいは、システムSYSは、パッケージ基板上に複数のチップが積層されたマルチチップパッケージMCPを有している。あるいは、システムSYSは、シリコン基板上に複数のマクロが集積されたシステムオンチップSoCを有している。さらに、システムSYSは、チップオンチップCoCあるいはパッケージオンパッケージPoPの形態で構成されてもよい。
例えば、SiPは、図1に示したメモリMEM、メモリMEMをアクセスするメモリコントローラMCNT、フラッシュメモリFLASH、フラッシュメモリFLASHをアクセスするメモリコントローラFCNT、およびシステム全体を制御するCPU(コントローラ)を有している。CPUおよびメモリコントローラMCNT、FCNTは、システムバスSBUSにより互いに接続されている。SiPは、外部バスSCNTを介して上位のシステムに接続される。CPUは、メモリMEMの読み出し動作を行うためにコマンド信号(アクセス要求)およびアドレス信号を出力し、読み出しデータ信号をメモリMEMから受信し、メモリMEMの書き込み動作を行うために、コマンド信号、アドレス信号および書き込みデータ信号を出力する。また、CPUは、FLASHのアクセス動作(読み出し動作、プログラム動作または消去動作)を行うために、コマンド信号、アドレス信号および書き込みデータ信号をFLASHに出力し、あるいはFLASHから読み出しデータ信号を受信する。
メモリコントローラMCNTは、CPUからのコマンド信号、アドレス信号および書き込みデータ信号に基づいて、メモリMEMにコマンド信号CMD、アドレス信号ADおよび書き込みデータ信号DQを出力し、メモリMEMからの読み出しデータ信号DQをCPUに出力する。メモリコントローラFCNTは、CPUからのアドレス信号をデータ線DTに出力することを除き、メモリコントローラMCNTと同様に動作する。なお、システムSYSにメモリコントローラMCNTを設けることなく、メモリMEMの読み出し動作および書き込み動作を行うためのコマンド信号CMDおよびアドレス信号ADを、CPUからメモリMEMに直接出力してもよい。
図7は、図1に示したメモリMEMのテスト工程(製造工程)での動作を示している。例えば、テスト工程は、メモリMEMのウエハが完成した後に、図5に示したテストシステムを用いて実施される。図は、説明を簡単にするために、メモリMEMが、メインワード信号MWLXが互いに異なる4本のワード線WL(WL0−3)を有する場合を示している。ワード線WL0、WL2は、ビット線BLに接続され、ワード線WL1、WL3はビット線/BLに接続されている。この例では、星印を付けたワード線WL2とビット線BL、/BLのいずれかとの間は、電気的にショートしており、ショート不良が存在する。また、星印を付けたワード線WL3とビット線BL、/BLのいずれかとの間は、電気的にショートしており、ショート不良が存在する。
テスト工程では、まず、通常動作モードNRMD(TESTZ=低レベル)において、ワード線WL0−3に接続されたメモリセルMCに低レベルのデータを書き込むために、書き込みコマンドWRがメモリMEMに順次に供給される(図7(a))。このとき、正論理のビット線BLに接続されたメモリセルMC(WL0、WL2)に対応する書き込み動作では、論理0がデータ端子DQに供給される(図7(b))。負論理のビット線/BLに接続されたメモリセルMC(WL1、WL3)に対応する書き込み動作では、論理1がデータ端子DQに供給される(図7(c))。
書き込みコマンドWRに応答して、図1に示したコア制御回路14から制御信号CNTが出力される。図4に示したロウデコーダRDECは、ワードドライブ信号WLDRV、ワードリセット信号WLRSTZおよびメインワード信号MWLXを活性化する(図7(d))。図では、ワード線WL0に対応するワードドライブ信号WLDRV、ワードリセット信号WLRSTZおよびメインワード信号MWLXのみを示している。特に図示していないが、2番目から4番目の書き込みコマンドWRに応答して、ワード線WL1−3に対応するワードドライブ信号WLDRV、ワードリセット信号WLRSTZおよびメインワード信号MWLXも活性化される。
各書き込みコマンドWRとともに供給されるロウアドレス信号RAに応じて、ワード線WLの1つが活性化される。ワード線WLの活性化により、メモリセルMCからビット線BLまたは/BLにデータが読み出される。読み出されたデータの信号レベルは、センスアンプSAにより増幅され、内部電源電圧VIIまたは接地電圧VSSに変化する(図7(e))。
次に、各書き込みコマンドWRとともに供給されるコラムアドレス信号CAに応じて図示しないコラムスイッチCSWがオンし、データ線DT、/DTがビット線BL、/BLに接続される。書き込みデータは、データ線DT、/DTからビット線BL、/BLに伝達される。なお、この例では、1つのビット線対BL、/BLに接続されるメモリセルMCのみを用いてテストを実施できる。具体的には、ワード線WL0−3毎に、書き込みコマンドWRをメモリMEMに1回供給し、読み出しコマンドRDをメモリMEMに1回供給することで、テストを実施できる。したがって、テスト時間を短縮できる。
この例では、初期状態においてメモリセルMCが逆データを保持している状態を示している。このため、ビット線BL、/BL上の信号レベルは、書き込みデータにより反転する(図7(f))。そして、低レベルの書き込みデータは、メモリセルMCのトランスファトランジスタを介してキャパシタ(記憶ノード)に書き込まれる。各書き込み動作において、活性化するワード線WLに接続されていないビット線BLまたは/BLは、参照ビット線として機能し、書き込みデータと逆の論理のデータを伝達する。
ワード線WL0−3毎に1つのメモリセルMCに低レベルのデータが書き込まれた後、テスト信号TESTZが高レベルに設定され、メモリMEMの動作モードは、通常動作モードNRMDからテストモードTMDに変化する(図7(g))。テストモードTMDの間、メモリMEMにコマンド信号CMDは供給されない。例えば、チップイネーブル信号/CE1またはチップセレクト信号/CSは高レベルに保持され、メモリMEMは、いわゆるスタンバイ状態を維持する。
図4で説明したように、テストモードTMDの間、ワード線WLへの負電圧VNNの供給能力は下がる。すなわち、ワード線WLをリセットレベルにするために負電圧線VNNから供給される電流は少なくなる。このため、ショート不良を有するワード線WL2、WL3の電圧は、ビット線BL(プリチャージ電圧VPR)からのリーク電流により徐々に上昇する(図7(h、i))。換言すれば、ワード線WLへの負電圧VNNの供給能力は下げることで、ワード線WLの電圧変化の速度を高くできる。テストに使用されるメモリセルMCのトランスファトランジスタのソースは、低レベルを保持する記憶ノードに接続されており、接地電圧VSSに維持される。
ワード線WL2、WL3の電圧の上昇により、トランスファトランジスタのゲート・ソース間電圧は、それぞれ高くなる。トランスファトランジスタのオン抵抗が下がることで、メモリセルMCの記憶ノードに電流が流れ込む。これにより、メモリセルMCに保持されているデータは破壊される。すなわち、ビット線BLに接続されたメモリセルMCでは、保持されている値は、論理0(低レベル)から論理1(高レベル)に変化する(図7(j))。ビット線/BLに接続されたメモリセルMCでは、保持されている値は、論理1(低レベル)から論理0(高レベル)に変化する(図7(k))。このように、メモリセルMCに保持された論理が反転することで、ワード線WLの電圧レベルが検知される。
ワード線WLとビット線BL(または/BL)間のショート不良は、ワード線WLとビット線BL(または/BL)間に意図しない高抵抗が存在することで発生する。但し、高抵抗の値が高いとき、システムSYS内でのメモリMEMの動作では、ショート不良が発生しないときがある。特に、メモリMEMのリフレッシュサイクルが短いとき(スタンバイ期間が短いとき)、ショート不良は発生し難い。例えば、図4に示したサブワードデコーダSWDECのnMOSトランジスタNM4を設けないとき、テストモードTMD中にワード線WLはフローティング状態に設定される。このとき、ワード線WLとビット線BL、/BL間のリーク量が非常に小さくても、ワード線WLの電圧は上昇しやすく、メモリセルMCに保持された値の論理レベルは反転しやすい。このため、nMOSトランジスタNM4を設けないとき、正常なワード線WLがショート不良と検出されるおそれがある。
テストモードTMD中に、pMOSトランジスタPM4を用いてワード線WLから負電圧線VNNに僅かに電流を流すことにより、不良が発生しない程度のリークがワード線WLとビット線BLまたは/BLとの間に存在するときに、メモリMEMが不良になることを防止できる。なお、pMOSトランジスタPM4を設けるか否かは、リフレッシュサイクルや、システムSYSに搭載されるメモリMEMのリークの許容量等により判断される。
一方、テストモードTMDにエントリする前にメモリセルMCに高レベルのデータが保持されているとき、メモリセルMCのトランスファトランジスタのソースは、高レベルを保持する記憶ノードに接続されており、ほぼ内部電源電圧VIIに維持される。このため、不良のワード線WL2、WL3の電圧が上昇しても、トランスファトランジスタのゲート・ソース間電圧は、閾値電圧に対して高くなり難く、トランスファトランジスタのオン抵抗は下がらない。したがって、初期データとして、メモリセルMCに低レベルを書き込む必要がある。
テストモードTMDの期間は、検出する上記ショート不良のリーク量に応じて決められ、例えば、数ミリ秒である。この後、テスト信号TESTZが低レベルに設定され、メモリMEMの動作モードは、テストモードTMDから通常動作モードNRMDに変化する(図7(l))。この実施形態では、テストモードTMDの間、メモリMEMをスタンバイ状態に維持するだけで、全てのワード線WLとビット線BLまたは/BLの間のショート不良を検出できる。したがって、テストモードTMDにエントリしている時間を最小限にできる。
次に、ワード線WL0−3に接続されたメモリセルMCからデータを読み出すために、読み出しコマンドRDがメモリMEMに順次に供給される(図7(m))。読み出しコマンドRDに応答して、コア制御回路14から制御信号CNTが出力される。図4に示したロウデコーダRDECは、書き込み動作と同様に、ワードドライブ信号WLDRV、ワードリセット信号WLRSTZおよびメインワード信号MWLXを活性化する(図7(n))。
各読み出しコマンドRDとともに供給されるロウアドレス信号RAに応じて、ワード線WLの1つが活性化される。ワード線WLの活性化により、メモリセルMCからビット線BLまたは/BLにデータが読み出される。読み出されたデータの信号レベルは、センスアンプSAにより増幅され、内部電源電圧VIIまたは接地電圧VSSに変化する。すなわち、期待値が読み出される。期待値は、ビット線BLに接続されたメモリセルMCでは、論理0であり(図7(o))、ビット線/BLに接続されたメモリセルMCでは、論理1である(図7(p))。データが破壊されたメモリセルMCからは期待値と逆の論理が読み出される(図7(q、r))。これにより、ワード線WL2、WL3とビット線BLとの間のショート不良FAILが検出される。
この実施形態では、ワード線WL0−3毎に少なくとも1つのメモリセルMCにデータを書き込み、ポーズ期間(スタンバイ期間)の後にデータを読み出すことで、ワード線WLとビット線BL、/BLとの間のショート不良を検出できる。このため、書き込みコマンドWRおよび読み出しコマンドRDの回数を最小限にできる。さらに、メモリMEMをスタンバイ状態に維持するだけで不良のワード線WLに接続されたメモリセルMC内のデータを反転できるため、テストモードTMDの期間を最小限にできる。この結果、テスト時間を短縮でき、テストコストを削減できる。
図8は、図1に示したメモリMEMのテスト工程のフローの例を示している。例えば、図のフローは、ウエハ状態のメモリMEMが完成した後に、図5に示したテストシステムを用いて実施される。図7と同じ処理については、詳細な説明は省略する。
まず、動作10において、ビット線BLに対応するワード線WL毎に、初期データ(論理0)がメモリセルMCに書き込まれる。次に、動作12において、ビット線/BLに対応するワード線WL毎に、初期データ(論理1)がメモリセルMCに書き込まれる。なお、ビット線BL、/BLに対応するワード線WLを交互に選択し、メモリセルMCに初期データ(論理0/1)を書き込んでもよい。
次に、動作14において、メモリMEMは、テストモードTMDにエントリされる。動作16において、メモリMEMはスタンバイ状態に保持される。この後、動作18において、メモリMEMは、テストモードTMDからイクジットされる。
動作20において、ビット線BLに対応するワード線WL毎に、論理0が書き込まれたメモリセルMCからデータ(期待値は論理0)が読み出される。次に、動作22において、ビット線BLに対応するワード線WL毎に、論理1が書き込まれたメモリセルMCからデータ(期待値は論理1)が読み出される。なお、ビット線BL、/BLに対応するワード線WLを交互に選択し、メモリセルMCから期待値(論理0/1)を読み出してもよい。そして、動作24において、ワード線WLとビット線BL、/BLとの間のショート不良が判定される。具体的には、メモリセルMCのいずれかから期待値が読み出せないとき、メモリMEMは、不良品として処理される。アクセスした全てのメモリセルMCから期待値が読み出せたとき、メモリMEMは良品として処理される。すなわち、メモリMEMが製造される。
ショート不良のあるメモリMEMは、例えば、スタンバイ電流の不良品として処理される。メモリMEMが不良を救済する冗長回路(冗長メモリセルや冗長ワード線、冗長ビット線など)を有するとき、ショート不良のあるワード線またはビット線を冗長回路で置き換え、メモリMEMを良品に変えてもよい。
以上、この実施形態では、テストモードTMD中に、ワード線WLへのリセットレベルの供給能力を下げることで、ショート不良を有するワード線WLの電圧を迅速に上昇できる。これにより、ワード線とビット線BL、/BLとの間のショート不良を容易に検出でき、テスト時間を短縮できる。さらに、複数のショート不良を有する複数のワード線WLが存在するときにも、複数のワード線WLの電圧が同時に上昇するため、テスト時間を短縮できる。
テストモードTMD中に、スタンバイ状態のメモリコア22内でショート不良を有するワード線WLの電圧のみを上昇できる。これにより、メモリセルMCに保持された論理値が反転したことを検出するだけでショート不良を検出できる。テスト時にアクセスするメモリセルMCは、ワード線WL毎に1つでよいため、メモリセルMCの書き込み時間および読み出し時間を最小限にできる。この結果、テスト時間を短縮でき、テストコストを削減できる。
図9は、別の実施形態におけるサブワードドライバSWDRV、メインワードデコーダMWDECおよびサブワードデコーダSWDECの例を示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、サブワードドライバSWDRV、メインワードデコーダMWDECおよびサブワードデコーダSWDEC以外の構成は、上述した実施形態と同じである。
サブワードドライバSWDRVは、テスト信号TESTZの活性化中にワードリセット信号WLRSTZを低レベルに設定するためのアンド回路AND1を有している。アンド回路AND1は、電圧VIIを電圧VPPに変換し、電圧VSSを電圧VNNに変換する機能を有している。サブワードドライバSWDRVのその他の構成は、図4と同じである。メインワードデコーダMWDECは、テスト信号TESTZの活性化中にメインワード信号MWLXを低レベルに設定するためのノア回路NOR1を有している。ノア回路NOR1は、高レベル電源VPPおよび低レベル電源VNNに接続されている。メインワードデコーダMWDECのその他の構成は、図4と同じである。
サブワードデコーダSWDECのnMOSトランジスタNM1、NM3のソースは、負電圧線VNNに直接接続されている。サブワードデコーダSWDECのnMOSトランジスタNM4は、ワード線WLと負電圧線VNNの間に配置され、ゲートでテスト信号TESTZを受けている。サブワードデコーダSWDECのその他の構成は、図4と同じである。上述した実施形態と同様に、nMOSトランジスタNM4は、他のトランジスタ(例えば、NM1、NM3)に比べてソース・ドレイン間電流(オン電流)が小さく設計されている。この実施形態のサブワードデコーダSWDECのトランジスタ数は、図4に比べて少ない。ワード線WL毎に設けられるサブワードデコーダSWDEC内のトランジスタ数を減らすことで、メモリMEMのチップサイズを削減できる。
この実施形態では、テスト信号TESTZの活性化中(テストモードTMD)に、ワードリセット信号WLRSTZおよびメインワード信号MWLXは、強制的に低レベルに設定される。このため、サブワードデコーダSWDECのnMOSトランジスタNM1、NM3はオフする。テストモードTMD中に、メモリMEMは、スタンバイ状態に保持されるため、ワードドライブ信号WLDRVは低レベルに保持される。このため、pMOSトランジスタPM1のゲートに低レベルのメインワード信号MWLXが供給されても、pMOSトランジスタPM1はオンしない。
一方、テスト信号TESTZの活性化中に、nMOSトランジスタNM4は、オンし、制限されたリセット電流が負電圧線VNNからワード線WLに供給される。
図10は、図9に示したサブワードドライバSWDRV、メインワードデコーダMWDECおよびサブワードデコーダSWDECを有するメモリMEMのテスト工程での動作を示している。図7と同じ動作については、詳細な説明は省略する。例えば、テスト工程は、メモリMEMのウエハが完成した後に、図5に示したテストシステムを用いて実施される。
この実施形態では、テストモードTMD中のワードドライブ信号WLDRV、ワードリセット信号WLRSTZおよびメインワード信号MWLXの波形が、図7と相違する。その他の動作は、図7と同じである。すなわち、テストモードTMD中に、不良のワード線WL2、WL3の電圧が上昇し、メモリセルMCに保持されているデータの論理が反転する。メモリMEMのテスト工程のフローは、図8と同じである。
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、サブワードデコーダSWDEC内のトランジスタ数を減らすことで、メモリMEMのチップサイズを削減できる。
図11は、別の実施形態における半導体メモリMEMを示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態のメモリMEMは、図1に示した内部電圧生成回路16の代わりに、内部電圧生成回路17を有している。また、ロウデコーダRDECが図1と相違している。その他の構成は、図1と同じである。内部電圧生成回路17は、図1に示した内部電圧生成回路16に、低レベル電圧VSL(例えば、−0.2V)を生成する機能を追加している。
図12は、図11に示したロウデコーダRDEC内のサブワードドライバSWDRV、メインワードデコーダMWDECおよびサブワードデコーダSWDECの例を示している。サブワードドライバSWDRVは、図9と同じである。サブワードデコーダSWDECは、図9に示したサブワードデコーダSWDECからnMOSトランジスタNM4を削除している。このため、メモリMEMのチップサイズを、さらに削減できる。
メインワードデコーダMWDECは、図9に示したメインワードデコーダMWDECのノア回路NOR1の代わりに、ナンド回路NAND1、pMOSトランジスタPM2、nMOSトランジスタNM5−NM7およびこれ等回路の入力に接続されたインバータINV1、INV2を有している。ナンド回路NAND1は、高レベル電源VPPおよび低レベル電源VNNに接続されている。インバータINV1、INV2は、電圧VIIを電圧VPPに変換し、電圧VSSを電圧VNNに変換する機能を有している。
テスト信号TESTZが非活性化中(通常動作モードNRMD中)のメインワードデコーダMWDECの動作は、図4に示したメインワードデコーダMWDECと同じである。テスト信号TESTZが活性化中(テストモードTMD)、ナンド回路NAND1の出力は高レベルVPPに設定される。pMOSトランジスタPM2はオフし、nMOSトランジスタNM5はオンする。nMOSトランジスタNM6はオフし、nMOSトランジスタNM7はオンする。これにより、テストモードTMD中と通常動作モードNRMD中とで、トランジスタNM1のゲートに供給されるメインワード信号MWLXのリセットレベルが切り換えられる。具体的には、全てのメインワード信号MWLXは、テストモードTMD中に、リセットレベルVNN(−0.4V)より高いシフト電圧VSL(−0.2V)に設定される。
テスト信号TESTZが活性化中、サブワードデコーダSWDECのpMOSトランジスタPM1は、メインワード信号MWLXおよびワードドライブ信号WLDRVの低レベルによりオフする。なお、テストモードTMD中に不良のワード線WL2、WL3の電圧が上昇したときにpMOSトランジスタPM1がオンすることが防止するために、pMOSトランジスタPM1の閾値電圧(絶対値)は、nMOSトランジスタNM1の閾値電圧より高く設計されている。nMOSトランジスタNM3は、ワードリセット信号WLRSTZの低レベルVNNによりオフする。
テスト信号TESTZが活性化中、メインワード信号MWLXは、−0.2Vに維持される。このため、nMOSトランジスタNM1のゲート・ソース間電圧VGSは0.2Vになり、nMOSトランジスタNM1のドレイン・ソース間に僅かに電流が流れる。例えば、この電流は、図4および図9に示したnMOSトランジスタNM4のオン電流に等しい。したがって、テストモードTMD中、ワード線WLの電圧の変化は、上述した実施形態と同じである。なお、nMOSトランジスタNM1の閾値電圧は、例えば、0.5Vである。
図13は、図11に示したメモリMEMのテスト工程での動作を示している。図7および図10と同じ動作については、詳細な説明は省略する。例えば、テスト工程は、メモリMEMのウエハが完成した後に、図5に示したテストシステムを用いて実施される。この実施形態では、テストモードTMD中に全てのメインワード信号MWLXの電圧がシフト電圧VSLに設定される。これにより、不良のワード線WL2、WL3の電圧は、トランジスタNM1を介して負電圧線VNNから供給される電荷により上昇する。その他の動作は、図10と同じである。以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
図14は、別の実施形態におけるサブワードドライバSWDRV、メインワードデコーダMWDECおよびサブワードデコーダSWDECの例を示している。
上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態では、サブワードドライバSWDRVおよびメインワードデコーダMWDECは、図9と同じである。サブワードデコーダSWDECは、図9に示したサブワードデコーダSWDECからnMOSトランジスタNM4を削除している。pMOSトランジスタPM4が存在しないため、全てのワード線WLは、テストモードTMD中にフローティング状態に設定される。
図15は、図14に示したサブワードドライバSWDRV、メインワードデコーダMWDECおよびサブワードデコーダSWDECを有するメモリMEMのテスト工程での動作を示している。図7および図10と同じ動作については、詳細な説明は省略する。例えば、テスト工程は、メモリMEMのウエハが完成した後に、図5に示したテストシステムを用いて実施される。
この実施形態では、図中に一点鎖線で示したように、テストモードTMD中にワード線WLはフローティング状態に設定される。その他の動作は、図10と同じである。すなわち、ビット線BL(または/BL)との間にショート不良を有するワード線WL2、WL3の電圧は、テストモードTMD中に上昇する。ワード線WLがフローティング状態のため、ワード線WL2、WL3の電圧の上昇速度は、上述した実施形態より速い。このため、テスト時間をさらに短縮できる。そして、図10と同様に、ショート不良が検出される。メモリMEMのテスト工程のフローは、図8と同じである。
この実施形態は、特にワード線WLとビット線BL、/BL間のリーク量が非常に小さいときにも、リーク不良を検出する必要があるメモリMEMに適用することが望ましい。以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
図16は、別の実施形態における半導体メモリMEMを示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態のメモリMEMは、図1に示したコマンドデコーダ12にモードレジスタ設定コマンドを認識する機能を追加している。また、メモリMEMは、図1に示したテスト端子TESTZの代わりに、テスト信号TESTZを出力するモードレジスタ24を有している。その他の構成は、図1と同じである。すなわち、ロウデコーダRDECは、図3および図4と同じである。メモリMEMをテストするためのテストシステムは、LSIテスタTESTがテスト信号TESTZを出力しないことを除き、図5と同じである。
モードレジスタ24は、コマンドデコーダ12からのモードレジスタ設定コマンド信号MRSZに同期して、例えば、ロウアドレス信号RAの値に応じて設定される複数のレジスタを有している。なお、モードレジスタ24は、コラムアドレス信号CAまたはデータ信号DQにより設定されてもよい。モードレジスタ24は、コンフィギュレーションレジスタとも称される。
モードレジスタ24は、例えば、モードレジスタ設定コマンド信号MRSZとともに受けるロウアドレス信号RA0の値を保持するテスト制御レジスタを有している。テスト制御レジスタに保持されている値は、テスト信号TESTZとして出力される。
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、テスト端子TESTZが不要になるため、メモリMEMの端子数を削減できる。この結果、LSIテスタTESTにより一度にテストするメモリMEMの数を増やすことができ、テスト時間を短縮できる。
図17は、別の実施形態における半導体メモリMEMを示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態のメモリMEMは、図16に示した内部電圧生成回路16の代わりに、内部電圧生成回路19を有している。その他の構成は、図16と同じである。すなわち、ロウデコーダRDECは、図3および図4と同じである。メモリMEMをテストするためのテストシステムは、LSIテスタTESTがテスト信号TESTZを出力しないことを除き、図5と同じである。
内部電圧生成回路19は、図1に示した内部電圧生成回路16に、テスト信号TESTZが高レベルのときにプリチャージ電圧VPRを0.8Vから1.6Vに切り換える機能を追加している。これにより、テストモードTMD中に、全てのビット線BL、/BLは、1.6Vに設定される。
図18は、図17に示したメモリMEMのテスト工程での動作を示している。図7と同じ動作については、詳細な説明は省略する。例えば、テスト工程は、メモリMEMのウエハが完成した後に、図5に示したテストシステムを用いて実施される。
この実施形態では、テストモードTMD中に全てのビット線BL、/BLの電圧が、プリチャージ電圧VPR(0.8V)でなく内部電源電圧VII(1.6V)に設定されること、および不良のワード線WL2、WL3の電圧が、例えば内部電源電圧VIIまで上昇することを除き、図7と同じである。メモリMEMのテスト工程のフローは、図8と同じである。
なお、この実施形態のロウデコーダRDECは、図9、図12または図14のロウデコーダRDECでもよい。図9のロウデコーダRDECがメモリMEMに搭載されるときの動作は、テストモードTMD中のビット線BLまたは/BLの電圧が、内部電源電圧VII(1.6V)になること、および不良のワード線WL2、WL3の電圧が内部電源電圧VIIまで上昇することを除き、図10と同じである。図12のロウデコーダRDECがメモリMEMに搭載されるときの動作は、テストモードTMD中のビット線BLまたは/BLの電圧が、内部電源電圧VII(1.6V)になること、および不良のワード線WL2、WL3の電圧が内部電源電圧VIIまで上昇することを除き、図13と同じである。同様に、図14のロウデコーダRDECがメモリMEMに搭載されるときの動作は、テストモードTMD中のビット線BLまたは/BLの電圧が、内部電源電圧VII(1.6V)になること、および不良のワード線WL2、WL3の電圧が内部電源電圧VIIまで上昇することを除き、図15と同じである。
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、この実施形態では、テストモードTMD中のビット線BL、/BLの電圧をプリチャージ電圧VPRより高く設定することで、不良のワード線WL2、WL3の電圧を相対的に高くできる。この結果、不良のワード線WL2、WL3に接続されたメモリセルMCのトランスファトランジスタがオンしやすくなり、ワード線WL2(またはWL3)とビット線BL(または/BL)の間のショート不良を検出しやすくできる。また、不良のワード線WL2、WL3の電圧の上昇速度を速くできるため、テストモードTMDの期間を短くできる。例えば、テストモードTMDの期間を、図7に比べて半分にできる。この結果、テスト時間を短くでき、テストコストを削減できる。
図19は、別の実施形態における半導体メモリMEMを示している。上述した実施形態で説明した要素と同一の要素については、同一の符号を付し、これ等については、詳細な説明を省略する。この実施形態のメモリMEMは、センスアンプ制御部SCNTおよびコラムデコーダCDECが図16に示したメモリMEMと相違している。その他の構成は、図16と同じである。すなわち、ロウデコーダRDECは、図3および図4と同じである。メモリMEMをテストするためのテストシステムは、LSIテスタTESTがテスト信号TESTZを出力しないことを除き、図5と同じである。
センスアンプ制御部SCNTは、テストモードTMD中に、書き込みコマンドWRに伴うセンスアンプ制御信号LEZの活性化を受けたときに、全てのセンスアンプSAを活性化する。コラムデコーダCDECは、書き込みコマンドWRに伴うコラム制御信号CLZの活性化を受けたときに、全てのコラムスイッチCSWをオンする。これにより、書き込みコマンドWRとともにデータ端子DQに供給されるデータは、全てのビット線対BL、/BLに供給される。なお、この実施形態のロウデコーダRDECは、図17および図18の実施形態と同様に、図9、図12または図14のロウデコーダRDECでもよい。
図20は、図19に示したメモリMEMのテスト工程での動作を示している。図7と同じ動作については、詳細な説明は省略する。例えば、テスト工程は、メモリMEMのウエハが完成した後に、図5に示したテストシステムを用いて実施される。この実施形態では、テストモードTMD中のビット線BL、/BLの波形が、図7と相違する。工程(A)では、ビット線BLに接続されたメモリセルMCを使用して、ワード線WL0、WL2とビット線BLまたは/BLのショート不良がテストされる。工程(B)では、ビット線/BLに接続されたメモリセルMCを使用して、ワード線WL1、WL3とビット線BLまたは/BLのショート不良がテストされる。テストは、例えば工程(A)、(B)の順で実施される。
まず、工程(A)において、図5に示したLSIテスタTESTは、メモリMEMの動作モードをテストモードTMDに設定する前に、ワード線WL0、WL2を順次に選択し、ビット線BLに接続されたメモリセルMCに低レベルを書き込むために、書き込みコマンドWRとともに論理0の書き込みデータをメモリMEMに供給する(図20(a))。
低レベルのデータがメモリセルMCに書き込まれた後、テスト信号TESTZが高レベルに設定され、メモリMEMの動作モードは、通常動作モードNRMDからテストモードTMDに変化する(図20(b))。LSIテスタTESTは、書き込みコマンドWRとともに論理1の書き込みデータをメモリMEMに供給する。書き込みコマンドWRに応答して全てのコラムスイッチCSWがオンし、高レベルおよび低レベルがビット線BLおよび/BLにそれぞれ供給される。同時に、全てのセンスアンプSAが活性化され、ビット線BL、/BLの電圧を内部電源電圧VIIと接地電圧VSSにそれぞれ増幅する(図20(c))。すなわち、スタンバイ中のビット線BLのプリチャージ電圧は、内部電源電圧VIIまで上昇する。これにより、不良のワード線WL2、WL3は、図18と同様に、内部電源電圧VIIまで上昇する(図20(d、e))。ワード線WL2の電圧の上昇により、トランスファトランジスタのオン抵抗が下がり、ワード線WL2に接続されたメモリセルMCに保持されているデータは破壊される。すなわち、ビット線BLに接続されたメモリセルMCでは、保持されている値は、論理0(低レベル)から論理1(高レベル)に変化する(図20(f))。なお、工程(A)では、ビット線/BLに接続されたメモリセルMCは、テストに使用されない。
この後、テスト信号TESTZが低レベルに設定され、メモリMEMの動作モードは、テストモードTMDから通常動作モードNRMDに変化する(図20(g))。次に、ワード線WL0、WL2に接続されたメモリセルMCからデータを読み出すために、読み出しコマンドRDがメモリMEMに順次に供給される(図20(h))。そして、上述した図7と同様に、メモリセルMCから読み出されるデータの論理が期待値と異なるときに、ワード線WL2とビット線BLまたは/BLとの間のショート不良が検出される(図20(i))。
工程(B)では、メモリMEMの動作モードがテストモードTMDに設定される前に、ワード線WL1、WL3が順次選択され、ビット線/BLに接続されたメモリセルMCに低レベルを書き込むために、書き込みコマンドWRとともに論理1の書き込みデータがメモリMEMに供給される(図20(j))。
この後、メモリMEMの動作モードは、テストモードTMDに設定される(図20(k))。LSIテスタTESTは、テストモードTMD中に書き込みコマンドWRとともに論理0の書き込みデータをメモリMEMに供給する。書き込みコマンドWRに応答して全てのコラムスイッチCSWがオンし、低レベルおよび高レベルがビット線BLおよび/BLにそれぞれ供給される。同時に、全てのセンスアンプSAが活性化され、ビット線BL、/BLの電圧を接地電圧VSSと内部電源電圧VIIにそれぞれ増幅する(図20(l))。すなわち、スタンバイ中のビット線/BLのプリチャージ電圧は、内部電源電圧VIIまで上昇する。これにより、不良のワード線WL2、WL3は、内部電源電圧VIIまで徐々に上昇する(図20(m、n))。ワード線WL3の電圧の上昇により、トランスファトランジスタのオン抵抗が下がり、ワード線WL3に接続されたメモリセルMCに保持されているデータは破壊される。すなわち、ビット線/BLに接続されたメモリセルMCでは、保持されている値は、論理1(低レベル)から論理0(高レベル)に変化する(図20(o))。なお、工程(B)では、ビット線BLに接続されたメモリセルMCは、テストに使用されない。
この後、動作モードは、通常動作モードNRMDに設定される。次に、ワード線WL1、WL3に接続されたメモリセルMCからデータを読み出すために、読み出しコマンドRDがメモリMEMに順次に供給される。そして、上述した図7と同様に、メモリセルMCから読み出されるデータの論理が期待値と異なるときに、ワード線WL3とビット線BLまたは/BLとの間のショート不良が検出される(図20(p))。なお、工程(A)、(B)は、メモリブロックRBLK毎に実施されてもよい。このとき、テストモードTMD中に、センスアンプSAおよびコラムスイッチCSWは、メモリブロックRBLK毎にオンする。
図21は、図19に示したメモリMEMのテスト工程のフローの例を示している。図8と同じ動作については、詳細な説明は省略する。動作30、38、40、48、50は、図8に示した動作10、20、12、22、24と同じである。動作32、42は、図8に示した動作14と同じである。動作36、46は、図8に示した動作18と同じである。工程(A)の動作34および工程(B)の動作44は、図20で説明したように、ビット線BL、/BLの論理レベルを、メモリセルMCに書き込まれたデータに対応する論理レベルと逆にするために実施される。なお、この実施形態のロウデコーダRDECは、図17および図18の実施形態と同様に、図9、図12または図14のロウデコーダRDECでもよい。
以上、この実施形態においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。特に、テストモードTMD中に、ビット線BL、/BLの論理レベルを期待値と異なり、プリチャージ電圧VPRより高いレベルに強制的に設定することで、不良のワード線WL2、WL3の電圧の上昇速度を高くできる。この結果、テスト時間を短縮できる。
なお、上述した図11に示した実施形態では、テスト信号TESTZをテスト端子で受ける例について述べた。しかし、例えば、図16に示したように、テスト信号TESTZを、外部制御信号CMD、ADに応じてモードレジスタ24により生成してもよい。
上述した図17および図19に示した実施形態では、テスト信号TESTZを、外部制御信号CMD、ADに応じてモードレジスタ24により生成する例について述べた。しかし、例えば、図1に示したように、テスト信号TESTZをテスト端子で直接受けてもよい。
図1から図21に示した実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
(付記1)
ワード線を活性化させるワード線ドライバを有する半導体記憶装置において、
前記ワード線をリセットレベルにするリセット回路と、
待機状態において前記リセット回路のリセットする能力を制限するリセット制限回路と
を備え、
前記リセット制限回路はテスト時に前記ワード線を前記リセットレベルにするための電流量を制限すること
を特徴とする半導体記憶装置。
(付記2)
前記リセット回路は第1トランジスタを含み、
前記リセット制限回路は第2トランジスタを含み、
前記第1トランジスタのサイズと前記第2トランジスタのサイズを異ならせることで前記リセット能力を制限すること
を特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
(付記3)
テスト時に前記第2トランジスタに流れる電流を少なくすることで前記リセットする能力を制限すること
を特徴とする付記2に記載の半導体記憶装置。
(付記4)
前記リセット制限回路は、
テスト時において前記リセットレベルよりも高い電圧を前記リセット回路に供給する供給電圧切替回路であること
を特徴とする付記1に記載の半導体記憶装置。
(付記5)
前記リセット回路は第1トランジスタを含み、
前記リセット制限回路は第2トランジスタを含み、
前記第2トランジスタは前記リセットレベルを有するリセットレベル電源と前記第1トランジスタの一端に接続され、
前記第1トランジスタの他端は前記ワード線に接続されること
を特徴とする付記1、付記2、付記3又は付記4に記載の半導体記憶装置。
(付記6)
前記リセット制限回路は第2トランジスタを含み、
前記第2トランジスタは前記リセットレベルを有するリセットレベル電源と前記ワード線に接続されること
を特徴とする付記1、付記2又は付記3に記載の半導体記憶装置。
(付記7)
前記リセット制限回路は、
テスト時において前記リセット回路に制御信号を供給するテスト制御回路を備えること
を特徴とする付記1、付記2、付記3、付記4、付記5又は付記6に記載の半導体記憶装置。
(付記8)
半導体記憶装置のテストを行うことで半導体記憶装置を製造する半導体記憶装置の製造方法において、
前記半導体記憶装置を待機状態にし、
ワード線をリセットレベルにするための電流量を少なくし、
所定時間経過後に前記ワード線のレベルを検知することでテストを行い、
前記半導体記憶装置を製造すること
を特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
(付記9)
前記半導体記憶装置を待機状態にする前にメモリセルに第1信号を書き込み、
前記所定期間経過後に前記メモリセルに前記第1信号とは異なる第2信号を書き込むことで前記半導体記憶装置のテストを行うこと
を特徴とする付記8に記載の半導体記憶装置の製造方法。
(付記10)
前記待機状態中に、ビット線のプリチャージ電圧を上昇すること
を特徴とする付記8または付記9に記載の半導体記憶装置の製造方法。(図18)
(付記11)
前記待機状態中に、前記プリチャージ電圧を上昇するために、前記ビット線に外部端子から前記第2信号を供給し、前記ビット線に接続されたセンスアンプを活性化すること
を特徴とする付記10に記載の半導体記憶装置の製造方法。
(付記12)
ワード線を活性化させるワード線ドライバを有する半導体記憶装置と、
前記半導体記憶装置を制御するコントローラと、
を備えたシステムにおいて、
前記半導体記憶装置は、
前記ワード線をリセットレベルにするリセット回路と、
待機状態において前記リセット回路のリセットする能力を制限するリセット制限回路と
を備え、
前記リセット制限回路はテスト時に前記ワード線を前記リセットレベルにするための電流量を制限すること
を特徴とするシステム。
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点及び利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神及び権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点及び利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良及び変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物及び均等物に拠ることも可能である。
10‥コマンド入力回路;12‥コマンドデコーダ;14‥コア制御回路;16、17、19‥内部電圧生成回路;18‥アドレス入力回路;20‥データ入出力回路;22‥メモリコア;24‥モードレジスタ;BDEC‥ブロックデコーダ;BL、/BL‥ビット線BT‥接続スイッチ;CDEC‥コラムデコーダ;CSW‥コラムスイッチMC‥メモリセル;MWDEC‥メインワードデコーダ;PRE‥プリチャージ回路;RA‥リードアンプ;RBLK‥メモリブロック;RDEC‥ロウデコーダ;SA‥センスアンプ;SAA‥センスアンプ領域;SCNT‥センスアンプ制御部;SWDEC‥サブワードデコーダ;SWDRV‥サブワードドライバ;TESTZ‥テスト信号;VSL‥シフト電圧;WA‥ライトアンプ;WL‥ワード線