JP5440066B2 - Semiconductor device and method for evaluating semiconductor device - Google Patents

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本発明は、半導体装置及び半導体装置の評価方法に関し、特にSRAM(Static Random Access Memory)セルの特性、SRAMセルを構成する個々のトランジスタの特性を評価するための半導体装置及び半導体装置の評価方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a semiconductor device evaluation method, and more particularly, to a semiconductor device and a semiconductor device evaluation method for evaluating characteristics of an SRAM (Static Random Access Memory) cell and characteristics of individual transistors constituting the SRAM cell. .

現在のSRAMセルは、Pチャネル型MOSトランジスタ(ロードトランジスタ)及びNチャネル型MOSトランジスタ(ドライバトランジスタ)から構成されるCMOSインバータ回路2つを交差接続したフリップフロップと、フリップフロップの両ノードをビット線対に接続する2つのデータ転送用トランジスタ(アクセストランジスタ)からなる6トランジスタ型セルが主流である。SRAMセルは、データ記憶を、フリップフロップにより静的(Static)に行うので、データ保持が安定的にできることを特徴としている。このSRAMセルの読み出し動作時のセル安定性を示す指標として、スタティックノイズマージン(以下、SNMと略す)がある。   The present SRAM cell includes a flip-flop in which two CMOS inverter circuits each composed of a P-channel MOS transistor (load transistor) and an N-channel MOS transistor (driver transistor) are cross-connected, and both nodes of the flip-flop are connected to a bit line. A six-transistor cell composed of two data transfer transistors (access transistors) connected to a pair is the mainstream. The SRAM cell is characterized in that data can be stably held because data is statically stored by a flip-flop. There is a static noise margin (hereinafter abbreviated as SNM) as an index indicating the cell stability during the read operation of the SRAM cell.

SNM特性は、アクセストランジスタがオンしている状態における、上記フリップフロップを構成する二つのインバータ回路の入出力特性を重ねた、所謂、SRAMセルのバタフライカーブとして知られるものであり、バタフライカーブに内接する最大正方形の1辺の長さをSNMとして定義することが一般的である。このSNMが大きいほど、SRAMセルに記憶されたデータの安定性は高く、チップ内の電源電圧ノイズなどによるデータ破壊が起こりにくい。従って、SNMを大きく取ることがSRAMセルを設計する上で重要なポイントとなる。   The SNM characteristic is known as a so-called SRAM cell butterfly curve obtained by superimposing the input / output characteristics of the two inverter circuits constituting the flip-flop when the access transistor is turned on. It is common to define the length of one side of the largest square in contact as the SNM. The larger the SNM, the higher the stability of the data stored in the SRAM cell, and the less the data is destroyed due to power supply voltage noise in the chip. Therefore, taking a large SNM is an important point in designing an SRAM cell.

一方、半導体装置の製造プロセスの微細化に伴い、製造時の様々な要因によって、チップごとにトランジスタ特性にばらつきが生じる。これらのばらつきは、チップのウェハ面内での位置、トランジスタパターンのチップ内での位置や素子密度に依存して特性が変動するばらつき(システマティックばらつき)と、拡散時の条件によって全く任意に変動するばらつき(ランダムばらつき)とに大別される。このうち、隣接した素子間においてさえ発生するランダムばらつき(面内分布、チップ内分布を持たず、加工寸法等が原因とならないばらつき)は、しきい値制御のためのチャネル注入不純物の離散性、ゲート容量の揺らぎ等が主原因と考えられている。   On the other hand, with the miniaturization of the semiconductor device manufacturing process, the transistor characteristics vary from chip to chip due to various factors during manufacturing. These variations vary depending on the position of the chip on the wafer surface, the position of the transistor pattern in the chip and the element density (systematic variation), and the variation varies completely depending on the conditions during diffusion. It is roughly divided into variations (random variations). Among these, random variations that occur even between adjacent elements (in-plane distribution, variations that do not have in-chip distribution and do not cause processing dimensions, etc.) are the discreteness of channel implantation impurities for threshold control, The main cause is thought to be fluctuations in gate capacitance.

SRAMセルにとって、このランダムばらつきは大きな問題となる。なぜなら、上述の通り、セルを構成する6つのトランジスタの特性、例えばしきい値電圧Vthがランダムにばらつくと、フリップフロップを構成する2つのインバータ特性が互いにずれることとなる。これにより、二つのインバータ回路の入出力特性を重ねた、バタフライカーブが左右非対称となり、SRAMセルのSNMは、内接する最大正方形の小さい方で決まることとなる。   For SRAM cells, this random variation is a major problem. This is because, as described above, when the characteristics of the six transistors constituting the cell, for example, the threshold voltage Vth vary randomly, the two inverter characteristics constituting the flip-flop are shifted from each other. As a result, the butterfly curve obtained by superimposing the input / output characteristics of the two inverter circuits becomes asymmetrical, and the SNM of the SRAM cell is determined by the smaller of the inscribed maximum squares.

また、しきい値電圧Vthのばらつきがある程度以上に大きくなり分布をもってばらつくと、結果としてSNMが確保されないセルが確率的に存在することとなり、SRAMの大容量化、つまりSRAMセルの数が多くなればなるほど、その確率は増すことなる。そのようなセルは、ワード線が選択状態にあり、アクセストランジスタがオンすると、それだけで記憶されているデータが破壊されるおそれがあり、メモリとしての正常動作ができなくなるという問題を生じる。   In addition, if the variation of the threshold voltage Vth becomes larger than a certain level and varies with a distribution, as a result, there are stochastic cells in which SNM is not ensured, and the capacity of the SRAM, that is, the number of SRAM cells increases. The more you increase the probability. In such a cell, if the word line is in a selected state and the access transistor is turned on, the stored data may be destroyed by that alone, causing a problem that normal operation as a memory cannot be performed.

そこで、半導体の微細プロセスを開発する場合、SRAM特性の評価解析を行うため、セルレイアウトを反映したTEG(Test Element Group)を半導体ウェハに作製し、その評価解析結果を基にプロセス条件等を設定することで大量生産に耐えうる素子を開発する必要がある。従来、このようなSRAMセルを構成する個々のトランジスタの特性を評価するTEGとして、例えば特許文献1に開示されたTEGがある(特許文献1の図1参照)。   Therefore, when developing a fine semiconductor process, a TEG (Test Element Group) reflecting the cell layout is fabricated on a semiconductor wafer to set the process conditions based on the evaluation analysis results in order to evaluate and analyze SRAM characteristics. It is necessary to develop an element that can withstand mass production. Conventionally, as a TEG for evaluating the characteristics of individual transistors constituting such an SRAM cell, for example, there is a TEG disclosed in Patent Document 1 (see FIG. 1 of Patent Document 1).

特開2003−172766号公報JP 2003-172766 A

しかしながら、上記TEGにおいては、SRAMセルの内部ノード1つに対して電極パッドが1つ対応する構成となっており、電極パッドの大きさと数でTEG1つ当りの面積が決定する。そのため、半導体チップ内に、同じレイアウトのSRAMセルを数十〜数百個しか配置できず、多量のデータを評価できない。
また、上記TEGを複数個チップ上に配置することで、SRAMセル特性、或いは、SRAMセルを構成するトランジスタのシステマティックばらつき(プロセス起因による特性のチップ内分布)の評価は可能である。しかし、同じレイアウトの複数個のSRAMセルを隣接配置し、そのいずれのSRAMセルについても測定可能となるように、内部ノードに対応した引き出し配線及び電極パッドを設ける構成とはなっていないので、ランダムばらつき(例えば、上記チャネル注入を引き起こす不純物の離散性や、その他ラインエッジラフネス、ゲート酸化膜の局所膜厚分布などに起因するばらつき)を統計的に評価することはできない。
However, in the TEG, one electrode pad corresponds to one internal node of the SRAM cell, and the area per TEG is determined by the size and number of electrode pads. Therefore, only tens to hundreds of SRAM cells having the same layout can be arranged in the semiconductor chip, and a large amount of data cannot be evaluated.
In addition, by arranging a plurality of the TEGs on a chip, it is possible to evaluate SRAM cell characteristics or systematic variation (distribution of characteristics due to processes in a chip) of transistors constituting the SRAM cell. However, since a plurality of SRAM cells having the same layout are arranged adjacent to each other and lead-out lines and electrode pads corresponding to the internal nodes are not provided so that any of the SRAM cells can be measured. Variation (for example, variation due to the discreteness of impurities causing channel implantation, other line edge roughness, local thickness distribution of the gate oxide film, etc.) cannot be statistically evaluated.

すなわち、従来のTEGでは、1チップ内に非常に高密度に複数のメモリセルを配置したような半導体装置における、メモリセル特性、或いは、メモリセルを構成するトランジスタのランダムばらつきの解析は不可能であった。このことは、SRAMを例にあげれば、実際にSRAMセルが搭載されるシステムLSIにおいて、メガビットオーダーのSRAMの良品率を確保することが難しいことを意味する。   In other words, in the conventional TEG, it is impossible to analyze the memory cell characteristics or the random variation of the transistors constituting the memory cell in a semiconductor device in which a plurality of memory cells are arranged at a very high density in one chip. there were. This means that taking SRAM as an example, it is difficult to secure a non-defective product rate of a megabit order SRAM in a system LSI on which an SRAM cell is actually mounted.

なぜなら、SRAMセルを構成するトランジスタのVt等の条件を設定した場合、メガビットのメモリセルのSNMの中央値(メディアン値M)、ばらつき(標準偏差σ)の値は、統計上求まる。しかし、大規模なデータを収集できない場合、統計値、特にσに誤差が生じてしまうため、生産管理を困難にしてしまう。上記、SNMを例にとれば、M−6σの値が0より大きくなるように、すなわち、SNMのないセルが確率上発生してSRAMとしての歩留を下げないように、メディアン値Mを決定する必要がある。そのため、メディアン値MとなるトランジスタのVtを設定するため、プロセス条件(イオン注入条件)を決定する必要があるが、σの値を正確に把握できない場合、その設定が困難となる。この困難さを回避するため、SNMのメディアン値をあらかじめ大きく取ることも考えられるが、SRAM特性にはメモリの高速動作に関係するセル電流特性(Icell特性)もあり、これは一般的にSNMを大きくすると減少し、高速動作の妨げとなるため、SNMを大きくとるわけにはいかない。   This is because, when conditions such as Vt of the transistors constituting the SRAM cell are set, the median value (median value M) and variation (standard deviation σ) of the SNM of the megabit memory cell can be obtained statistically. However, if large-scale data cannot be collected, an error occurs in statistical values, particularly σ, which makes production management difficult. Taking the SNM as an example, the median value M is determined so that the value of M−6σ is greater than 0, that is, a cell without an SNM is probabilistically generated and the yield as an SRAM is not lowered. There is a need to. Therefore, in order to set the Vt of the transistor that becomes the median value M, it is necessary to determine the process condition (ion implantation condition). However, when the value of σ cannot be accurately grasped, the setting becomes difficult. In order to avoid this difficulty, it is conceivable to take a large median value of the SNM in advance, but the SRAM characteristic also has a cell current characteristic (Icell characteristic) related to the high-speed operation of the memory. If it is increased, it decreases and hinders high-speed operation. Therefore, the SNM cannot be increased.

そこで、プロセス開発初期において、歩留まりを確保するため、ランダムなばらつきも含めて、生産管理上のメディアン値を決定する必要があるが、そのためにはメモリセルをアレイ状に並べた状態での、いわゆる局所的なばらつきを測定することにより、ランダムばらつきに起因するSNMのσ値を精度よく収集する必要がある。また、その際、SNMが極端に小さいSRAMセルが発見された場合、そのSRAMセルを構成する個々のトランジスタの特性(閾値電圧Vt,ドレイン電流Ion)を詳細に評価し、評価結果に基づき、原因を追究し、プロセス開発にフィードバックする必要もある。   Therefore, in order to ensure the yield in the early stage of process development, it is necessary to determine the median value for production management including random variations. For this purpose, so-called memory cells are arranged in an array. By measuring local variations, it is necessary to accurately collect σ values of SNMs caused by random variations. At that time, when an SRAM cell having an extremely small SNM is found, characteristics (threshold voltage Vt, drain current Ion) of individual transistors constituting the SRAM cell are evaluated in detail, and the cause is determined based on the evaluation result. There is also a need to provide feedback on process development.

また、高速動作の決め手となるセル電流特性(Icell特性)も、SNMと同様、ランダムばらつきに起因して、メディアン値を中心にσをもってばらつくと考えられる。そのため、予定されるSRAMの搭載容量をもとにIcell下限を算出し、スピードワースト条件で、ビット線の増幅開始時刻(センスアンプ活性化時刻)を決定しなければ、SRAM製品として誤動作することとなる。従って、搭載SRAMの歩留を上昇させるためにも、Icellのランダムばらつきまで考慮し、製品設計へフィードバックする必要がある。
従って、従来のTEGにおいては、ランダムばらつきに起因するSRAM特性のばらつきデータ、すなわち、SNM特性、Icell特性を測定できなかったため、プロセス開発、製品開発へ、SRAMセルの評価結果をもとに適正なフィードバックをかけることができないという問題があった。
In addition, the cell current characteristic (Icell characteristic), which is the decisive factor for high-speed operation, is also considered to vary with σ around the median value due to random variations, similar to SNM. Therefore, if the Icell lower limit is calculated based on the planned SRAM mounting capacity and the bit line amplification start time (sense amplifier activation time) is not determined under the speed worst condition, it will malfunction as an SRAM product. Become. Therefore, in order to increase the yield of the mounted SRAM, it is necessary to consider the random variation of Icell and feed back to the product design.
Therefore, in the conventional TEG, the variation data of the SRAM characteristics due to random variations, that is, the SNM characteristics and the Icell characteristics could not be measured. Therefore, it is appropriate for process development and product development based on the evaluation result of the SRAM cell. There was a problem that feedback could not be applied.

また、近年、特にPチャネル型MOSトランジスタにおいて、ストレス変動による特性劣化、いわゆるNBTI(Negative Bias Temperature Instability)の問題が顕著になっており、この解明を行う評価が盛んになっている。SRAMセルにおいても、製品に搭載された後、実使用条件下でメモリセルがアクセスされない時間が続く場合、ロードトランジスタがNBTIにより劣化することが十分起こり得ることである。   In recent years, especially in a P-channel type MOS transistor, characteristic deterioration due to stress fluctuation, a so-called NBTI (Negative Bias Temperature Instability) problem has become prominent, and evaluation for clarifying this has become active. Even in the SRAM cell, if the memory cell is not accessed under actual use conditions after being mounted on a product, the load transistor can sufficiently deteriorate due to NBTI.

このため、SRAMセル開発初期においてNBTIに起因するロードトランジスタの劣化量を把握し、SRAMセル設計へフィードバックする必要がある。具体的には、上記SNM特性を示すバタフライカーブにおける入力電圧に対する出力電圧の切り替わりポイントは、ロードトランジスタの能力が劣化すると、入力電圧の低い側へ移動することになるから、SNM特性を示す正方形の一辺の長さは短くなる(SNMが劣化する)。   For this reason, it is necessary to grasp the amount of deterioration of the load transistor due to NBTI at the initial stage of SRAM cell development and feed it back to the SRAM cell design. Specifically, the switching point of the output voltage with respect to the input voltage in the butterfly curve showing the SNM characteristic moves to the lower side of the input voltage when the load transistor performance deteriorates. The length of one side becomes shorter (SNM deteriorates).

従って、SRAMセル開発初期において、耐用年数を耐えるだけのロードトランジスタのサイズ(L/W)を決定する、或いは、製造時におけるVt等の設定条件を決定する必要がある。そこで、ロードトランジスタの条件決定の際の、精度をあげるためには大規模にNBTIに関する信頼性データを収集する必要がある。
しかしながら、従来のTEGでは、SRAMセル1つに対してしか、NBTIストレス印加をできないため、大規模な信頼性データを蓄積するには、多量の半導体チップ、あるいはウエハーを作製する必要がある。そのため、評価コストが増大し、またウエハー評価に要する時間も増大してしまうという問題があった。
Therefore, in the early stage of SRAM cell development, it is necessary to determine the size (L / W) of the load transistor that can withstand the service life, or to determine the setting conditions such as Vt at the time of manufacture. Therefore, in order to increase the accuracy when determining the conditions of the load transistor, it is necessary to collect reliability data regarding NBTI on a large scale.
However, in the conventional TEG, since NBTI stress can be applied to only one SRAM cell, it is necessary to produce a large number of semiconductor chips or wafers in order to accumulate large-scale reliability data. For this reason, there are problems that the evaluation cost increases and the time required for wafer evaluation also increases.

上記問題を解決するために、本発明は、半導体装置に係る第1の解決手段として、SRAMセルの特性を評価するための半導体装置であって、
SRAMセルを有する複数個の評価セルと、
前記評価セルを選択するための選択信号供給用の選択線と、
前記SRAMセルの電源電圧を供給するための主電源線と、
前記SRAMセルの第1データ転送用トランジスタ及び第2データ転送用トランジスタのゲートへ、入力電圧を供給する主ゲート電源線と、
前記SRAMセルの第1のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する第1の主入出力線と、
前記SRAMセルの第2のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する第2の主入出力線と、
前記SRAMセルの前記第1データ転送用トランジスタを介して、前記第1のラッチノードへ、第1のビット線電圧を供給する第1ビット主電源線と、
前記SRAMセルの前記第2データ転送用トランジスタを介して、前記第2のラッチノードへ、第2のビット線電圧を供給する第2ビット主電源線と、を備え、
前記評価セルの各々は、前記選択信号により、自己のSRAMセルと、前記主電源線、前記主ゲート電源線、前記第1の主入出力線、前記第2の主入出力線、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線とを、接続または非接続とする、ことを特徴とする。
In order to solve the above problem, the present invention provides a semiconductor device for evaluating characteristics of an SRAM cell as a first solving means relating to a semiconductor device,
A plurality of evaluation cells having SRAM cells;
A selection line for supplying a selection signal for selecting the evaluation cell;
A main power supply line for supplying a power supply voltage of the SRAM cell;
A main gate power supply line for supplying an input voltage to the gates of the first data transfer transistor and the second data transfer transistor of the SRAM cell;
A first main input / output line for supplying an input voltage to the first latch node of the SRAM cell or detecting an output voltage thereof;
A second main input / output line for supplying an input voltage to the second latch node of the SRAM cell or detecting an output voltage thereof;
A first bit main power line for supplying a first bit line voltage to the first latch node via the first data transfer transistor of the SRAM cell;
A second bit main power supply line for supplying a second bit line voltage to the second latch node via the second data transfer transistor of the SRAM cell;
According to the selection signal, each of the evaluation cells includes its own SRAM cell, the main power supply line, the main gate power supply line, the first main input / output line, the second main input / output line, and the first main input line. The bit main power supply line and the second bit main power supply line are connected or disconnected.

また、半導体装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、
前記複数個の評価セルは、m行n列(m、nは正の整数)のマトリクス状に配列され、
前記選択信号供給用の選択線は、各行毎に設けられ、各行に属する前記評価セルを選択するための行選択信号の供給用の行選択線と、各列毎に設けられ、各列に属する前記評価セルを選択するための列選択信号の供給用の列選択線とからなり、
前記評価セルの各々は、前記行選択信号及び前記列選択信号に応じて、自己のSRAMセルと、前記主電源線、前記主ゲート電源線、前記第1の主入出力線、前記第2の主入出力線、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線とを、接続または非接続とする、ことを特徴とする。
Further, as a second solving means relating to the semiconductor device, in the first solving means,
The plurality of evaluation cells are arranged in a matrix of m rows and n columns (m and n are positive integers),
The selection signal supply selection line is provided for each row, and is provided for each column and a row selection signal for supplying a row selection signal for selecting the evaluation cell belonging to each row, and belongs to each column. A column selection line for supplying a column selection signal for selecting the evaluation cell;
Each of the evaluation cells includes its own SRAM cell, the main power supply line, the main gate power supply line, the first main input / output line, and the second response line in response to the row selection signal and the column selection signal. The main input / output line, the first bit main power supply line, and the second bit main power supply line are connected or disconnected.

また、半導体装置に係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの電源電圧を供給するための副電源線と、
前記副電源線に対応して設けられ、当該副電源線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該副電源線と前記主電源線との接続/非接続を切り替える電源線切替回路と、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの第1データ転送用トランジスタ及び第2データ転送用トランジスタのゲートへ、入力電圧を供給する電源電圧を供給するための副ゲート電源線と、
前記副ゲート電源線に対応して設けられ、当該副ゲート電源線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該副ゲート電源線と前記主ゲート電源線との接続/非接続を切り替えるゲート電源線切替回路と、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの第1のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する第1の副入出力線と、
前記第1の副入出力線に対応して設けられ、当該第1の副入出力線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該第1の副入出力線と前記第1の主入出力線との接続/非接続を切り替える第1の入出力線切替回路と、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの第2のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する第2の副入出力線と、
前記第2の副入出力線に対応して設けられ、当該第2の副入出力線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該第2の副入出力線と前記第2の主入出力線との接続/非接続を切り替える第2の入出力線切替回路と、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの前記第1データ転送用トランジスタを介して、前記第1のラッチノードへ、第1のビット線電圧を供給する第1ビット副電源線と、
前記第1ビット副電源線に対応して設けられ、当該第1ビット副電源線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該第1ビット副電源線と前記第1ビット主電源線との接続/非接続を切り替える第1ビット電源線切替回路と、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの前記第2データ転送用トランジスタを介して、前記第2のラッチノードへ、第2のビット線電圧を供給する第2ビット副電源線と、
前記第2ビット副電源線に対応して設けられ、当該第2ビット副電源線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該第2ビット副電源線と前記第2ビット主電源線との接続/非接続を切り替える第2ビット電源線切替回路と、を備えることを特徴とする。
Further, as a third solving means relating to the semiconductor device, in the second solving means,
A sub power supply line provided for each row or each column, for supplying the power supply voltage of the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each said row or each column;
Connection / non-connection between the sub power supply line and the main power supply line according to a row selection signal belonging to the same row as the sub power supply line or a column selection signal belonging to the column. A power line switching circuit for switching between,
To supply a power supply voltage for supplying an input voltage to the gate of the first data transfer transistor and the second data transfer transistor of the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each row or each column provided for each row or each column Sub-gate power supply line,
In response to a row selection signal belonging to the same row as the sub-gate power supply line or a column selection signal belonging to the column, the sub-gate power supply line and the main gate power supply line A gate power line switching circuit for switching connection / disconnection;
A first sub input / output line provided for each row or column and supplying an input voltage to the first latch node of the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each row or column or detecting the output voltage; ,
The first sub input / output line is provided corresponding to the first sub input / output line, and the first sub input / output line corresponds to a row selection signal belonging to the same row as the first sub input / output line or a column selection signal belonging to the column. A first input / output line switching circuit for switching connection / disconnection between a line and the first main input / output line;
A second sub-input / output line that is provided for each row or each column and supplies an input voltage to the second latch node of the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each row or each column or detects its output voltage; ,
The second sub input / output line is provided corresponding to the second sub input / output line, and the second sub input / output line corresponds to a row selection signal belonging to the same row as the second sub input / output line or a column selection signal belonging to the column. A second input / output line switching circuit for switching connection / disconnection between the line and the second main input / output line;
A first bit line voltage is supplied to the first latch node via the first data transfer transistor of the SRAM cell of the evaluation cell that is provided for each row or each column and belongs to each row or each column. A first bit sub-power supply line;
In response to a row selection signal belonging to the same row as the first bit sub-power supply line or a column selection signal belonging to a column, the first bit sub-power supply line and the first bit sub-power supply line A first bit power supply line switching circuit for switching connection / disconnection with the first bit main power supply line;
A second bit line voltage is supplied to the second latch node via the second data transfer transistor of the SRAM cell of the evaluation cell that is provided for each row or each column and belongs to each row or each column. A second bit sub-power supply line;
In response to a row selection signal belonging to the same row as the second bit sub-power supply line or a column selection signal belonging to a column, the second bit sub-power supply line and the second bit sub-power supply line And a second bit power supply line switching circuit for switching connection / disconnection with the second bit main power supply line.

また、半導体装置に係る第4の解決手段として、上記第3の解決手段において、
前記評価セルの各々は、
一方の入力端子が自己の行に属する前記行選択線と接続され、他方の入力端子が自己の列に属する前記列選択線と接続されていると共に、当該接続された行選択線に供給される行選択信号及び列選択線に供給される列選択信号に応じて自己のSRAMセルの選択/非選択を表す選択信号を出力する選択回路と、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記第2の副入出力線と自己のSRAMセルの第2のラッチノードとの接続/非接続を切り替える第1のスイッチと、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記第1の副入出力線と自己のSRAMセルの第1のラッチノードとの接続/非接続を切り替える第2のスイッチと、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記副電源線と自己のSRAMセルの電源端子との接続/非接続を切り替える第3のスイッチと、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記第2ビット副電源線と自己のSRAMセルの第2ビット線との接続/非接続を切り替える第4のスイッチと、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記第1ビット副電源線と自己のSRAMセルの第1ビット線との接続/非接続を切り替える第5のスイッチと、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記副ゲート電源線と自己のSRAMセルのデータ転送用トランジスタとの接続/非接続を切り替える第6のスイッチと、を備えることを特徴とする。
Further, as a fourth solving means relating to the semiconductor device, in the third solving means,
Each of the evaluation cells is
One input terminal is connected to the row selection line belonging to its own row, and the other input terminal is connected to the column selection line belonging to its own column and supplied to the connected row selection line. A selection circuit that outputs a selection signal indicating selection / non-selection of its own SRAM cell in accordance with a row selection signal and a column selection signal supplied to a column selection line;
A first switch for switching connection / disconnection between the second sub input / output line belonging to the same row or column as the self and the second latch node of the self SRAM cell according to the selection signal;
A second switch for switching connection / disconnection between the first sub input / output line belonging to the same row or column as the self and the first latch node of the self SRAM cell according to the selection signal;
A third switch for switching connection / disconnection between the sub power supply line belonging to the same row or column as the self and a power supply terminal of the self SRAM cell according to the selection signal;
A fourth switch for switching connection / disconnection between the second bit sub-power supply line belonging to the same row or column as the self and the second bit line of the self SRAM cell according to the selection signal;
A fifth switch for switching connection / disconnection between the first bit sub-power supply line belonging to the same row or column as the self and the first bit line of the self SRAM cell according to the selection signal;
And a sixth switch for switching connection / disconnection between the sub-gate power supply line belonging to the same row or column as the self and the data transfer transistor of the own SRAM cell according to the selection signal. And

また、半導体装置に係る第5の解決手段として、上記第4の解決手段において、
前記複数個の評価セル各々において、
前記第1の主入出力線の配線抵抗、前記第1の入出力線切替回路のスイッチ抵抗、前記第1の副入出力線の配線抵抗及び前記第2のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、
前記第2の主入出力線の配線抵抗、前記第2の入出力線切替回路のスイッチ抵抗、前記第2の副入出力線の配線抵抗及び前記第1のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、
及び前記SRAMセルに接地電圧を供給するセル接地配線の配線抵抗は、それぞれ、
前記主電源線の配線抵抗、前記電源線切替回路のスイッチ抵抗、前記副電源線の配線抵抗及び前記第3のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、
前記第1ビット主電源線の配線抵抗、前記第1ビット電源線切替回路のスイッチ抵抗、前記第1ビット副電源線の配線抵抗及び前記第5のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、
前記第2ビット主電源線の配線抵抗、前記第2ビット電源線切替回路のスイッチ抵抗、前記第2ビット副電源線の配線抵抗及び前記第4のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、
前記主ゲート線の配線抵抗、前記ゲート電源線切替回路のスイッチ抵抗、前記副ゲート電源線の配線抵抗及び前記第6のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、のいずれよりも小さく設定されることを特徴とする。
Further, as a fifth solving means relating to the semiconductor device, in the fourth solving means,
In each of the plurality of evaluation cells,
A total resistance comprising a wiring resistance of the first main input / output line, a switch resistance of the first input / output line switching circuit, a wiring resistance of the first sub input / output line, and a switch resistance of the second switch;
A total resistance composed of a wiring resistance of the second main input / output line, a switch resistance of the second input / output line switching circuit, a wiring resistance of the second sub input / output line, and a switch resistance of the first switch;
And the wiring resistance of the cell ground wiring for supplying the ground voltage to the SRAM cell, respectively,
Wiring resistance of the main power supply line, switch resistance of the power supply line switching circuit, wiring resistance of the sub power supply line, and total resistance consisting of switch resistance of the third switch,
A total resistance comprising a wiring resistance of the first bit main power supply line, a switch resistance of the first bit power supply line switching circuit, a wiring resistance of the first bit sub power supply line, and a switch resistance of the fifth switch;
A total resistance comprising a wiring resistance of the second bit main power supply line, a switch resistance of the second bit power supply line switching circuit, a wiring resistance of the second bit sub power supply line, and a switch resistance of the fourth switch;
The wiring resistance of the main gate line, the switch resistance of the gate power supply line switching circuit, the wiring resistance of the sub-gate power supply line, and the total resistance composed of the switch resistance of the sixth switch are set to be smaller than any of the above. Features.

また、半導体装置に係る第6の解決手段として、上記第2〜第5の解決手段において、
各列選択線に列選択信号を供給すると共に各行選択線に行選択信号を供給する選択信号供給回路を備え、
前記選択信号供給回路は、選択制御信号と、クロック信号と、列アドレス信号と、行アドレス信号と、2つのテスト信号とを入力とし、
前記2つのテスト信号の状態に応じて、通常評価モード、第1のテストモード、第2のテストモードのいずれかのモードに移行し、
前記通常評価モードでは、前記選択制御信号の状態に応じて、前記列アドレス信号及び行アドレス信号を基に前記列選択信号及び前記行選択信号を生成する第1のアドレスモードと、前記クロック信号に同期してカウント動作を行い、当該カウント結果を基に前記列選択信号及び前記行選択信号を生成する第2のアドレスモードとを切り替え、
前記第1のテストモードでは、全ての評価セルを選択するための前記列選択信号及び前記行選択信号を生成し、 前記第2のテストモードでは、全ての評価セルを非選択するための前記列選択信号及び前記行選択信号を生成する、ことを特徴とする。
Further, as sixth solving means relating to the semiconductor device, in the second to fifth solving means,
A selection signal supply circuit for supplying a column selection signal to each column selection line and supplying a row selection signal to each row selection line;
The selection signal supply circuit has a selection control signal, a clock signal, a column address signal, a row address signal, and two test signals as inputs,
Depending on the state of the two test signals, the mode shifts to a normal evaluation mode, a first test mode, or a second test mode,
In the normal evaluation mode, a first address mode that generates the column selection signal and the row selection signal based on the column address signal and the row address signal according to the state of the selection control signal, and the clock signal Performing a count operation in synchronization, and switching between the second address mode for generating the column selection signal and the row selection signal based on the count result;
In the first test mode, the column selection signal and the row selection signal for selecting all the evaluation cells are generated, and in the second test mode, the column for deselecting all the evaluation cells. A selection signal and the row selection signal are generated.

一方、本発明は、半導体装置の評価方法に係る第1の解決手段として、SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、上記第1から第5いずれかの解決手段を有する半導体装置を使用し、
評価対象となる評価セルを選択するための選択信号を供給する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に所望のゲート電圧を、それぞれ供給する第2の工程と、
前記第1ビット主電源線に所望のビット線電圧を供給し、前記第2ビット主電源線をオープン状態とし、前記第2の主入出力線へ第1の可変の入力電圧を供給し、前記第1の主入出力線の第1の出力電圧の変化を検出し、第1の入出力特性を取得する第3の工程と、
前記第2ビット主電源線に前記ビット線電圧を供給し、前記第1ビット主電源線をオープン状態とし、前記第1の主入出力線へ第2の可変の入力電圧を供給し、前記第2の主入出力線の第2の出力電圧の変化を検出し、第2の入出力特性を取得する第4の工程と、
前記第1の入出力特性を前記第1の可変の入力電圧をX軸に、前記第1の出力電圧をY軸にプロットし、前記第2の入出力特性を前記第2の可変の入力電圧を前記Y軸に、前記第2の出力電圧を前記X軸にプロットし、プロットされた前記第1の入出力特性及び前記第2の入出力特性に内接する2つの正方形のうち小さい方の正方形の一辺を、前記評価セルの有するSRAMセルのスタティックノイズマージンとする第5の工程と、を有することを特徴とする。
On the other hand, the present invention provides a semiconductor device evaluation method for evaluating the characteristics of an SRAM cell as a first solving means relating to a semiconductor device evaluation method, wherein any one of the first to fifth solving means is provided. Use a semiconductor device that has
A first step of supplying a selection signal for selecting an evaluation cell to be evaluated;
A second step of supplying an SRAM cell power supply voltage to the main power supply line and a desired gate voltage to the main gate power supply line;
Supplying a desired bit line voltage to the first bit main power supply line, opening the second bit main power supply line, and supplying a first variable input voltage to the second main input / output line; A third step of detecting a change in the first output voltage of the first main input / output line and acquiring the first input / output characteristic;
The bit line voltage is supplied to the second bit main power supply line, the first bit main power supply line is opened, and a second variable input voltage is supplied to the first main input / output line. A fourth step of detecting a change in the second output voltage of the two main input / output lines and obtaining a second input / output characteristic;
The first input / output characteristic is plotted on the first variable input voltage on the X axis, the first output voltage is plotted on the Y axis, and the second input / output characteristic is plotted on the second variable input voltage. Is plotted on the Y-axis, the second output voltage is plotted on the X-axis, and the smaller square of the two squares inscribed in the plotted first and second input / output characteristics And a fifth step of setting one side of the static noise margin of the SRAM cell included in the evaluation cell.

また、半導体装置の評価方法に係る第2の解決手段として、SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、上記第1から第5いずれかの解決手段を有する半導体装置を使用し、
評価対象となる評価セルを選択するための選択信号を供給する第1の工程と、
前記第1の主入出力線及び前記第2の主入出力線へ接地電圧を供給し、前記主電源線をオープン状態とする第2の工程と、
前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線のいずれか一方をオープン状態とし、他方に所望の電圧を供給し、前記主ゲート電源線に可変のゲート電圧を供給し、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線の他方に流れる電流を測定することにより、前記第1データ転送用トランジスタまたは第2データ転送用トランジスタの特性評価を行う第3の工程と、を有することを特徴とする。
Further, as a second solving means related to the semiconductor device evaluation method, there is provided a semiconductor device evaluation method for evaluating the characteristics of an SRAM cell, wherein the semiconductor device having any one of the first to fifth solving means is provided. use,
A first step of supplying a selection signal for selecting an evaluation cell to be evaluated;
A second step of supplying a ground voltage to the first main input / output line and the second main input / output line to open the main power supply line;
Either one of the first bit main power supply line and the second bit main power supply line is in an open state, a desired voltage is supplied to the other, a variable gate voltage is supplied to the main gate power supply line, and the first And a third step of evaluating characteristics of the first data transfer transistor or the second data transfer transistor by measuring a current flowing through the other of the bit main power supply line and the second bit main power supply line. It is characterized by that.

また、半導体装置の評価方法に係る第3の解決手段として、SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、上記第1から第5いずれかの解決手段を有する半導体装置を使用し、
評価対象となる評価セルを選択するための選択信号を供給する第1の工程と、
前記主電源線に所望の電圧を、前記主ゲート電源線に接地電圧を供給し、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線をオープン状態とする第2の工程と、
前記第1の主入出力線及び前記第2の主入出力線のいずれか一方に所望の電圧を供給し、他方に可変電圧を供給し、前記第1の主入出力線及び前記第2の主入出力線の一方に流れる電流を測定することにより、ドライバトランジスタの特性評価を行う第3の工程と、を有することを特徴とする。
Further, as a third solving means related to the semiconductor device evaluation method, there is provided a semiconductor device evaluation method for evaluating the characteristics of an SRAM cell, wherein the semiconductor device having any one of the first to fifth solving means is provided. use,
A first step of supplying a selection signal for selecting an evaluation cell to be evaluated;
A second step of supplying a desired voltage to the main power supply line and a ground voltage to the main gate power supply line to open the first bit main power supply line and the second bit main power supply line;
A desired voltage is supplied to one of the first main input / output line and the second main input / output line, and a variable voltage is supplied to the other, and the first main input / output line and the second main input / output line are supplied. And a third step of evaluating the characteristics of the driver transistor by measuring a current flowing through one of the main input / output lines.

また、半導体装置の評価方法に係る第4の解決手段として、ロードトランジスタを有するSRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、上記第1から第5いずれかの解決手段を有する半導体装置を使用し、
評価対象となる評価セルを選択するための選択信号を供給する第1の工程と、
前記主電源線に所望の電圧を、前記主ゲート電源線に接地電圧を供給し、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線をオープン状態とする第2の工程と、
前記第1の主入出力線及び前記第2の主入出力線のいずれか一方に所望の電圧を供給し、他方に可変電圧を供給し、前記第1の主入出力線及び前記第2の主入出力線の一方に流れる電流を測定することにより、前記ロードトランジスタの特性評価を行う第3の工程と、を有することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the semiconductor device evaluation method, there is provided a semiconductor device evaluation method for evaluating characteristics of an SRAM cell having a load transistor, wherein any one of the first to fifth solutions is provided. Use a semiconductor device that has
A first step of supplying a selection signal for selecting an evaluation cell to be evaluated;
A second step of supplying a desired voltage to the main power supply line and a ground voltage to the main gate power supply line to open the first bit main power supply line and the second bit main power supply line;
A desired voltage is supplied to one of the first main input / output line and the second main input / output line, and a variable voltage is supplied to the other, and the first main input / output line and the second main input / output line are supplied. And a third step of evaluating characteristics of the load transistor by measuring a current flowing through one of the main input / output lines.

また、半導体装置の評価方法に係る第5の解決手段として、SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、上記第6の解決手段を有する半導体装置を使用し、前記通常評価モードの第1のアドレスモードを用いて特性評価を行う場合は、
前記選択信号供給回路に入力する2つのテスト信号の状態を通常評価モードに対応する状態に設定すると共に、前記選択信号供給回路に入力する選択制御信号の状態を第1のアドレスモードに対応する状態に設定し、評価対象となる評価セルの位置を表す列アドレス信号と行アドレス信号を前記選択信号供給回路に入力する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に所望のゲート電圧を、それぞれ供給する第2の工程と、
前記第1ビット主電源線に所望のビット線電圧を供給し、前記第2ビット主電源線をオープン状態とし、前記第2の主入出力線へ第1の可変の入力電圧を供給し、前記第1の主入出力線の第1の出力電圧の変化を検出し、第1の入出力特性を取得する第3の工程と、
前記第2ビット主電源線に前記ビット線電圧を供給し、前記第1ビット主電源線をオープン状態とし、前記第1の主入出力線へ第2の可変の入力電圧を供給し、前記第2の主入出力線の第2の出力電圧の変化を検出し、第2の入出力特性を取得する第4の工程と、
前記第1の入出力特性を前記第1の可変の入力電圧をX軸に、前記第1の出力電圧をY軸にプロットし、前記第2の入出力特性を前記第2の可変の入力電圧を前記Y軸に、前記第2の出力電圧を前記X軸にプロットし、プロットされた前記第1の入出力特性及び前記第2の入出力特性に内接する2つの正方形のうち小さい方の正方形の一辺を、前記評価セルの有するSRAMセルのスタティックノイズマージンとする第5の工程と、を有することを特徴とする。
Further, as a fifth solving means related to the semiconductor device evaluation method, there is provided a semiconductor device evaluation method for evaluating the characteristics of an SRAM cell, wherein the semiconductor device having the sixth solving means is used, and the normal When performing the characteristic evaluation using the first address mode of the evaluation mode,
The state of the two test signals input to the selection signal supply circuit is set to a state corresponding to the normal evaluation mode, and the state of the selection control signal input to the selection signal supply circuit corresponds to the first address mode A first step of inputting a column address signal and a row address signal representing the position of the evaluation cell to be evaluated to the selection signal supply circuit;
A second step of supplying an SRAM cell power supply voltage to the main power supply line and a desired gate voltage to the main gate power supply line;
Supplying a desired bit line voltage to the first bit main power supply line, opening the second bit main power supply line, and supplying a first variable input voltage to the second main input / output line; A third step of detecting a change in the first output voltage of the first main input / output line and acquiring the first input / output characteristic;
The bit line voltage is supplied to the second bit main power supply line, the first bit main power supply line is opened, and a second variable input voltage is supplied to the first main input / output line. A fourth step of detecting a change in the second output voltage of the two main input / output lines and obtaining a second input / output characteristic;
The first input / output characteristic is plotted on the first variable input voltage on the X axis, the first output voltage is plotted on the Y axis, and the second input / output characteristic is plotted on the second variable input voltage. Is plotted on the Y-axis, the second output voltage is plotted on the X-axis, and the smaller square of the two squares inscribed in the plotted first and second input / output characteristics And a fifth step of setting one side of the static noise margin of the SRAM cell included in the evaluation cell.

また、半導体装置の評価方法に係る第6の解決手段として、SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、上記第6の解決手段を有する半導体装置を使用し、前記通常評価モードの第2のアドレスモードを用いて特性評価を行う場合は、
前記選択信号供給回路に入力する2つのテスト信号の状態を通常評価モードに対応する状態に設定すると共に、前記選択信号供給回路に入力する選択制御信号の状態を第2のアドレスモードに対応する状態に設定する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に所望のゲート電圧を、それぞれ供給する第2の工程と、
前記第1ビット主電源線に所望のビット線電圧を供給し、前記第2ビット主電源線をオープン状態とし、前記第2の主入出力線へ第1の可変の入力電圧を供給し、前記第1の主入出力線の第1の出力電圧の変化を検出し、第1の入出力特性を取得する第3の工程と、
前記第2ビット主電源線に前記ビット線電圧を供給し、前記第1ビット主電源線をオープン状態とし、前記第1の主入出力線へ第2の可変の入力電圧を供給し、前記第2の主入出力線の第2の出力電圧の変化を検出し、第2の入出力特性を取得する第4の工程と、
前記第1の入出力特性を前記第1の可変の入力電圧をX軸に、前記第1の出力電圧をY軸にプロットし、前記第2の入出力特性を前記第2の可変の入力電圧を前記Y軸に、前記第2の出力電圧を前記X軸にプロットし、プロットされた前記第1の入出力特性及び前記第2の入出力特性に内接する2つの正方形のうち小さい方の正方形の一辺を、前記評価セルの有するSRAMセルのスタティックノイズマージンとする第5の工程と、を有することを特徴とする。
Further, as a sixth solving means relating to the semiconductor device evaluation method, there is provided a semiconductor device evaluation method for evaluating the characteristics of an SRAM cell, wherein the semiconductor device having the sixth solving means is used, and the normal When performing characteristic evaluation using the second address mode of the evaluation mode,
The state of the two test signals input to the selection signal supply circuit is set to a state corresponding to the normal evaluation mode, and the state of the selection control signal input to the selection signal supply circuit corresponds to the second address mode A first step set to
A second step of supplying an SRAM cell power supply voltage to the main power supply line and a desired gate voltage to the main gate power supply line;
Supplying a desired bit line voltage to the first bit main power supply line, opening the second bit main power supply line, and supplying a first variable input voltage to the second main input / output line; A third step of detecting a change in the first output voltage of the first main input / output line and acquiring the first input / output characteristic;
The bit line voltage is supplied to the second bit main power supply line, the first bit main power supply line is opened, and a second variable input voltage is supplied to the first main input / output line. A fourth step of detecting a change in the second output voltage of the two main input / output lines and obtaining a second input / output characteristic;
The first input / output characteristic is plotted on the first variable input voltage on the X axis, the first output voltage is plotted on the Y axis, and the second input / output characteristic is plotted on the second variable input voltage. Is plotted on the Y-axis, the second output voltage is plotted on the X-axis, and the smaller square of the two squares inscribed in the plotted first and second input / output characteristics And a fifth step of setting one side of the static noise margin of the SRAM cell included in the evaluation cell.

また、半導体装置の評価方法に係る第7の解決手段として、SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、上記第6の解決手段を有する半導体装置を使用し、前記第1のテストモードを用いて特性評価を行う場合は、
前記選択信号供給回路に入力する2つのテスト信号の状態を第1のテストモードに対応する状態に設定する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に所望のゲート電圧を、それぞれ供給する第2の工程と、
前記第1ビット主電源線に所望のビット線電圧を供給し、前記第2ビット主電源線をオープン状態とし、前記第2の主入出力線へ第1の可変の入力電圧を供給し、前記第1の主入出力線の第1の出力電圧の変化を検出し、第1の入出力特性を取得する第3の工程と、
前記第2ビット主電源線に前記ビット線電圧を供給し、前記第1ビット主電源線をオープン状態とし、前記第1の主入出力線へ第2の可変の入力電圧を供給し、前記第2の主入出力線の第2の出力電圧の変化を検出し、第2の入出力特性を取得する第4の工程と、
前記第1の入出力特性を前記第1の可変の入力電圧をX軸に、前記第1の出力電圧をY軸にプロットし、前記第2の入出力特性を前記第2の可変の入力電圧を前記Y軸に、前記第2の出力電圧を前記X軸にプロットし、プロットされた前記第1の入出力特性及び前記第2の入出力特性に内接する2つの正方形のうち小さい方の正方形の一辺を、全ての評価セルが有するSRAMセル全体のスタティックノイズマージンとする第5の工程と、を有することを特徴とする。
Further, as a seventh solving means relating to the semiconductor device evaluation method, there is provided a semiconductor device evaluation method for evaluating the characteristics of an SRAM cell, wherein the semiconductor device having the sixth solving means is used, When characterization is performed using the test mode 1
A first step of setting a state of two test signals input to the selection signal supply circuit to a state corresponding to a first test mode;
A second step of supplying an SRAM cell power supply voltage to the main power supply line and a desired gate voltage to the main gate power supply line;
Supplying a desired bit line voltage to the first bit main power supply line, opening the second bit main power supply line, and supplying a first variable input voltage to the second main input / output line; A third step of detecting a change in the first output voltage of the first main input / output line and acquiring the first input / output characteristic;
The bit line voltage is supplied to the second bit main power supply line, the first bit main power supply line is opened, and a second variable input voltage is supplied to the first main input / output line. A fourth step of detecting a change in the second output voltage of the two main input / output lines and obtaining a second input / output characteristic;
The first input / output characteristic is plotted on the first variable input voltage on the X axis, the first output voltage is plotted on the Y axis, and the second input / output characteristic is plotted on the second variable input voltage. Is plotted on the Y-axis, the second output voltage is plotted on the X-axis, and the smaller square of the two squares inscribed in the plotted first and second input / output characteristics And a fifth step of setting one side of the static noise margin of the entire SRAM cell included in all evaluation cells.

また、半導体装置の評価方法に係る第8の解決手段として、ロードトランジスタを有するSRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、上記第6の解決手段を有する半導体装置を使用し、前記第1のテストモードを用いて特性評価を行う場合は、
前記選択信号供給回路に入力する2つのテスト信号の状態を第1のテストモードに対応する状態に設定する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に前記電源電圧を、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線のうちいずれか一方に、前記電源電圧を、他方に接地電圧を供給し、前記第1の主入出力線及び第2の主入出力線をオープン状態とし、全ての評価セルが有するSRAMセルのロードトランジスタのストレステストを行う第2の工程と、を有することを特徴とする。
Further, as an eighth means for solving the semiconductor device evaluation method, there is provided a semiconductor device evaluation method for evaluating the characteristics of an SRAM cell having a load transistor, wherein the semiconductor device having the sixth solution means is used. When performing the characteristic evaluation using the first test mode,
A first step of setting a state of two test signals input to the selection signal supply circuit to a state corresponding to a first test mode;
SRAM cell power supply voltage to the main power supply line, the power supply voltage to the main gate power supply line, the power supply voltage to one of the first bit main power supply line and the second bit main power supply line, A second step of supplying a ground voltage to the other side, opening the first main input / output line and the second main input / output line, and performing a stress test on the load transistors of the SRAM cells included in all the evaluation cells; It is characterized by having.

また、半導体装置の評価方法に係る第9の解決手段として、SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、上記第6の解決手段を有する半導体装置を使用し、前記第1のテストモードを用いて特性評価を行う場合は、
前記選択信号供給回路に入力する2つのテスト信号の状態を第1のテストモードに対応する状態に設定する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に前記電源電圧を、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線のうちいずれか一方に、前記電源電圧を、他方に接地電圧を供給し、前記第1の主入出力線及び第2の主入出力線をオープン状態とする第2の工程と、
前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線の他方に前記電源電圧を供給し、その後、前記主ゲート電源線に接地電圧を供給し、前記主電源線に流れる電流を測定することにより、全ての評価セルが有するSRAMセルのリーク電流を測定する第3の工程と、を有することを特徴とする。
Further, as a ninth solving means relating to the semiconductor device evaluation method, there is provided a semiconductor device evaluation method for evaluating the characteristics of an SRAM cell, wherein the semiconductor device having the sixth solving means is used, When characterization is performed using the test mode 1
A first step of setting a state of two test signals input to the selection signal supply circuit to a state corresponding to a first test mode;
SRAM cell power supply voltage to the main power supply line, the power supply voltage to the main gate power supply line, the power supply voltage to one of the first bit main power supply line and the second bit main power supply line, A second step of supplying a ground voltage to the other to open the first main input / output line and the second main input / output line;
Supplying the power supply voltage to the other of the first bit main power supply line and the second bit main power supply line, then supplying a ground voltage to the main gate power supply line, and measuring a current flowing through the main power supply line; And a third step of measuring the leakage current of the SRAM cells included in all the evaluation cells.

本発明によれば、m行n列のマトリクス状に配列された評価セルのSRAMセルの各ノードに電圧を印加するためのスイッチを設け、スイッチの開閉を行選択信号及び列選択信号が入力される選択回路で行うこととした。これにより、m×n個の評価セルのうちの一つの評価セルのSRAMセルを選択的に評価することが可能となる。従って、本発明により、ランダムばらつきに起因するSRAM特性のばらつきデータ、SRAMセルを構成する各トランジスタのばらつきデータを測定できるので、測定結果に基づいて統計処理を行い、プロセス条件(イオン注入条件)へ、適正なフィードバックをかけることができ、SRAM歩留の向上を行うことができるようになる。また、個々のトランジスタについての詳細評価も行うことができるので、ばらつきの大きいトランジスタのばらつき原因が、ランダムばらつきに起因するものか、或いは製造工程における不具合、例えばイオン注入時のごみなどによる特性ずれに起因するものか、などを切り分けることも可能となり、後者の場合は製造工程への対策をとることもできる。また、高速動作の決め手となるセル電流の下限を求めることもでき、SRAMが搭載される製品設計におけるセンスアンプ開始時刻等を正確に決定でき、搭載SRAMの歩留向上を図ることもできる。また、大規模なSRAMセルに対して、評価費用の増大を伴うことなく信頼性評価試験を行うことができる。   According to the present invention, a switch for applying a voltage to each node of an SRAM cell of evaluation cells arranged in a matrix of m rows and n columns is provided, and a row selection signal and a column selection signal are input to open and close the switch. The selection circuit is used. This makes it possible to selectively evaluate the SRAM cell of one evaluation cell among the m × n evaluation cells. Therefore, according to the present invention, variation data of SRAM characteristics due to random variation and variation data of each transistor constituting the SRAM cell can be measured. Therefore, statistical processing is performed based on the measurement result, and the process condition (ion implantation condition) is achieved. Therefore, appropriate feedback can be applied and the SRAM yield can be improved. In addition, since detailed evaluation of individual transistors can also be performed, the cause of variations in transistors with large variations is due to random variations, or due to defects in the manufacturing process, for example, characteristic deviation due to dust during ion implantation, etc. It is also possible to determine whether it is caused or not. In the latter case, it is possible to take measures against the manufacturing process. In addition, the lower limit of the cell current that becomes the decisive factor for high-speed operation can be obtained, the sense amplifier start time in the product design in which the SRAM is mounted can be accurately determined, and the yield of the mounted SRAM can be improved. In addition, a reliability evaluation test can be performed on a large-scale SRAM cell without an increase in evaluation cost.

本発明の一実施形態に係る半導体装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention. 図1における評価セルの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the evaluation cell in FIG. 図2の説明に用いるSRAMセルの特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the SRAM cell used for description of FIG. 図2に示す評価セルを測定する際のバイアス条件を示す図である。It is a figure which shows the bias conditions at the time of measuring the evaluation cell shown in FIG. 図2に示す評価セルの寄生抵抗を示す図である。It is a figure which shows the parasitic resistance of the evaluation cell shown in FIG. 図5に示す寄生抵抗の値を示す図である。It is a figure which shows the value of the parasitic resistance shown in FIG. 本発明の一実施形態に係る半導体装置の全体回路構成図である。1 is an overall circuit configuration diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 図7におけるセルテスト回路20の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the cell test circuit 20 in FIG. 図7におけるセルテスト回路20の回路動作に関する真理値表である。It is a truth table regarding the circuit operation of the cell test circuit 20 in FIG. 本発明の一実施形態に係る半導体装置を用いて評価する際のバイアス条件を示す図である。It is a figure which shows the bias conditions at the time of evaluating using the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る半導体装置の回路構成図である。この図1に示すように、本実施形態に係る半導体装置は、m行n列(m、nは正の整数)のマトリックス状に配列されたm×n個の評価セルC11〜評価セルCnm内に設けられたSRAMセルの特性を評価するためのDMA(Device Matrix Array)−TEGである。なお、説明の便宜上、図1において、縦方向を行方向(X方向)とし、横方向を列方向(Y方向)として説明する。そして、1つの評価セル内には、例えば45nmの微細プロセスで作製されたSRAMセルMCが設けられている。なお、この評価セルC11〜Cnmの接続関係及び内部回路構成については後述する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the semiconductor device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present embodiment includes m × n evaluation cells C11 to Cnm arranged in a matrix of m rows and n columns (m and n are positive integers). 2 is a DMA (Device Matrix Array) -TEG for evaluating the characteristics of the SRAM cell provided in FIG. For convenience of explanation, in FIG. 1, the vertical direction is described as the row direction (X direction), and the horizontal direction is described as the column direction (Y direction). In one evaluation cell, for example, an SRAM cell MC manufactured by a fine process of 45 nm is provided. The connection relationship and internal circuit configuration of the evaluation cells C11 to Cnm will be described later.

本実施形態に係る半導体装置は、その動作モードとして、通常評価モードと第1、第2のテストモードを有している。通常評価モードにおいては、2つのアクセス方法により、上述したm×n個の評価セルのうち、任意の評価セルを選択し、評価セル内のSRAMセルを測定評価することができる。また、全評価セル選択モード(第1のテストモード)においては、全評価セルのSRAMセルのラッチノード等に一括して電圧を供給し、m×n個のSRAMセルのSNM等を同時に測定評価できる。さらに、全評価セル非選択モード(第2のテストモード)テストモードにおいては、半導体装置に生じるリーク電流を測定できる。   The semiconductor device according to the present embodiment has a normal evaluation mode and first and second test modes as its operation mode. In the normal evaluation mode, any evaluation cell can be selected from the above-mentioned m × n evaluation cells by two access methods, and the SRAM cell in the evaluation cell can be measured and evaluated. In the all-evaluation cell selection mode (first test mode), voltages are collectively supplied to the latch nodes of the SRAM cells of all the evaluation cells, and the SNMs of m × n SRAM cells are simultaneously measured and evaluated. it can. Furthermore, in the all evaluation cell non-selection mode (second test mode) test mode, a leak current generated in the semiconductor device can be measured.

図1において、第1の主入出力線V0(第1の主入出力線)は、SRAMセルの第1のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する入出力線であり、その一端は外部の電源供給装置(図示省略)と接続するための第1の主入出力端子V0Pと接続されている。
第2の主入出力線V1(第2の主入出力線)は、SRAMセルの第2のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する入出力線であり、その一端は外部の電源供給装置と接続するための第2の主入出力端子V1Pと接続されている。
主電源線VDD(主電源線)は、SRAMセルの電源電圧を供給するための電源線であり、その一端は外部の電源供給装置と接続するための主電源端子VDDPと接続されている。
In FIG. 1, a first main input / output line V0 (first main input / output line) is an input / output line that supplies an input voltage to the first latch node of the SRAM cell or detects its output voltage. And one end of which is connected to a first main input / output terminal V0P for connection to an external power supply device (not shown).
The second main input / output line V1 (second main input / output line) is an input / output line that supplies an input voltage to the second latch node of the SRAM cell or detects its output voltage. Is connected to a second main input / output terminal V1P for connection to an external power supply device.
The main power supply line VDD (main power supply line) is a power supply line for supplying the power supply voltage of the SRAM cell, and one end thereof is connected to a main power supply terminal VDDP for connection to an external power supply device.

第1の副入出力線V01〜V0m(第1の副入出力線)の各々は、それぞれ行毎に設けられ、各行に属する評価セルのSRAMセルの第1のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する入出力線である。具体的には、第1の副入出力線V01は、1行目に属する評価セルC11〜Cn1と接続されており、第1の副入出力線V0mは、m行目に属する評価セルC1m〜Cnmと接続されている。
副電源線VDD1〜VDDm(副電源線)の各々は、それぞれ行毎に設けられ、各行に属する評価セルのSRAMセルに電源電圧を供給するための電源線である。具体的には、副電源線VDD1は、1行目に属する評価セルC11〜Cn1と接続されており、副電源線VDDmは、m行目に属する評価セルC1m〜Cnmと接続されている。
第2の副入出力線V11〜V1m(第2の副入出力線)の各々は、それぞれ行毎に設けられ、各行に属する評価セルのSRAMセルの第2のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する入出力線である。具体的には、第2の副入出力線V11は、1行目に属する評価セルC11〜Cn1と接続されており、第2の副入出力線V1mは、m行目に属する評価セルC1m〜Cnmと接続されている。
Each of first sub input / output lines V01 to V0m (first sub input / output lines) is provided for each row, and supplies an input voltage to the first latch node of the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each row. Or an input / output line for detecting the output voltage. Specifically, the first sub input / output line V01 is connected to the evaluation cells C11 to Cn1 belonging to the first row, and the first sub input / output line V0m is connected to the evaluation cells C1m to Vm belonging to the mth row. Connected to Cnm.
Each of the sub power supply lines VDD1 to VDDm (sub power supply line) is provided for each row, and is a power supply line for supplying a power supply voltage to the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each row. Specifically, the sub power supply line VDD1 is connected to the evaluation cells C11 to Cn1 belonging to the first row, and the sub power supply line VDDm is connected to the evaluation cells C1m to Cnm belonging to the mth row.
Each of the second sub input / output lines V11 to V1m (second sub input / output lines) is provided for each row, and supplies an input voltage to the second latch node of the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each row. Or an input / output line for detecting the output voltage. Specifically, the second sub input / output line V11 is connected to the evaluation cells C11 to Cn1 belonging to the first row, and the second sub input / output line V1m is connected to the evaluation cells C1m to C1m belonging to the mth row. Connected to Cnm.

主ゲート電源線WL(主ゲート電源線)は、SRAMセルの第1データ転送用トランジスタ及び第2データ転送用トランジスタのゲートへ、入力電圧を供給する電源線であり、その一端は外部の電圧測定器と接続するための主ゲート電源端子WLPと接続されている。
第1ビット主電源線BLT(第1ビット主電源線)は、SRAMセルの第1データ転送用トランジスタを介して、第1のラッチノードへ、第1のビット線電圧を供給する第1ビット主電源線であり、その一端は外部の電圧測定器と接続するための第1ビット主電源端子BLTPと接続されている。
第2ビット主電源線BLC(第2ビット主電源線)は、SRAMセルの第2データ転送用トランジスタを介して、第2のラッチノードへ、第2のビット線電圧を供給する第2ビット主電源線であり、その一端は外部の電圧測定器と接続するための第2ビット主電源端子BLCPと接続されている。
The main gate power supply line WL (main gate power supply line) is a power supply line for supplying an input voltage to the gates of the first data transfer transistor and the second data transfer transistor of the SRAM cell, and one end thereof measures an external voltage. Is connected to a main gate power supply terminal WLP for connection to the device.
The first bit main power supply line BLT (first bit main power supply line) is a first bit main power supply that supplies the first bit line voltage to the first latch node via the first data transfer transistor of the SRAM cell. One end of the power supply line is connected to a first bit main power supply terminal BLTP for connection to an external voltage measuring device.
The second bit main power supply line BLC (second bit main power supply line) is a second bit main power supply for supplying a second bit line voltage to the second latch node via the second data transfer transistor of the SRAM cell. One end of the power supply line is connected to a second bit main power supply terminal BLCP for connection to an external voltage measuring device.

副ゲート電源線WL1〜WLn(副ゲート電源線)の各々は、それぞれ列毎に設けられ、各列に属する評価セルが有するSRAMセルの第1データ転送用トランジスタ及び第2データ転送用トランジスタのゲートへ、入力電圧を供給する電源線である。具体的には、副ゲート電源線WL1は、1列目に属する評価セルC11〜C1mと接続されており、副ゲート電源線WLnは、n列目に属する評価セルCn1〜Cnmと接続されている。
第1ビット副電源線BLT1〜BLTn(第1ビット副電源線)の各々は、それぞれ列毎に設けられ、各列に属する評価セルが有するSRAMセルの第1データ転送用トランジスタを介して、第1のラッチノードへ、第1のビット線電圧を供給する第1ビット副電源線である。具体的には、第1ビット副電源線BLT1は、1列目に属する評価セルC11〜C1mと接続されており、第1ビット副電源線BLTnは、n列目に属する評価セルCn1〜Cnmと接続されている。
第2ビット副電源線BLC1〜BLCn(第2ビット副電源線)の各々は、それぞれ列毎に設けられ、各列に属する評価セルが有するSRAMセルの第2データ転送用トランジスタを介して、第2のラッチノードへ、第2のビット線電圧を供給する第2ビット副電源線である。具体的には、第2ビット副電源線BLC1は、1列目に属する評価セルC11〜C1mと接続されており、第2ビット副電源線BLCnは、n列目に属する評価セルCn1〜Cnmと接続されている。
Each of the sub-gate power supply lines WL1 to WLn (sub-gate power supply lines) is provided for each column, and the gates of the first data transfer transistor and the second data transfer transistor of the SRAM cell included in the evaluation cell belonging to each column. And a power supply line for supplying an input voltage. Specifically, the sub-gate power supply line WL1 is connected to the evaluation cells C11 to C1m belonging to the first column, and the sub-gate power supply line WLn is connected to the evaluation cells Cn1 to Cnm belonging to the n-th column. .
Each of the first bit sub-power supply lines BLT1 to BLTn (first bit sub-power supply lines) is provided for each column, and the first bit sub-power supply lines BLT1 to BLTn are connected to the first data transfer transistor of the SRAM cell included in the evaluation cell belonging to each column. A first bit sub-power supply line for supplying a first bit line voltage to one latch node. Specifically, the first bit sub-power supply line BLT1 is connected to the evaluation cells C11 to C1m belonging to the first column, and the first bit sub-power supply line BLTn is connected to the evaluation cells Cn1 to Cnm belonging to the nth column. It is connected.
Each of the second bit sub-power supply lines BLC1 to BLCn (second bit sub-power supply lines) is provided for each column, and the second bit sub-power supply lines BLC1 to BLCn are provided via the second data transfer transistor of the SRAM cell included in the evaluation cell belonging to each column. This is a second bit sub-power supply line that supplies a second bit line voltage to two latch nodes. Specifically, the second bit sub-power supply line BLC1 is connected to the evaluation cells C11 to C1m belonging to the first column, and the second bit sub-power supply line BLCn is connected to the evaluation cells Cn1 to Cnm belonging to the nth column. It is connected.

行選択線X1〜Xmの各々は、それぞれ行毎に設けられ、各行に属する評価セルを選択するための選択線である。各行選択線X1〜Xmの一端はXセレクト用メインデコーダMDX(図7におけるXセレクト用メインデコーダMDXに相当する)と接続されている。このXセレクト用メインデコーダMDXから出力されるXセレクト信号(行選択信号)XS1〜XSmは各行選択線X1〜Xmを介して各行に属する評価セルに入力する。具体的には、例えば1行目の行選択線X1は1行目に属する評価セルC11〜Cn1と接続されており、Xセレクト用メインデコーダMDXから出力されるXセレクト信号XS1は行選択線X1を介して評価セルC11〜Cn1に入力する。同様に、例えばm行目の行選択線Xmはm行目に属する評価セルC1m〜Cnmと接続されており、Xセレクト用メインデコーダMDXから出力されるXセレクト信号XSmは行選択線Xmを介して評価セルC1m〜Cnmに入力する。   Each of the row selection lines X1 to Xm is provided for each row and is a selection line for selecting an evaluation cell belonging to each row. One end of each row selection line X1 to Xm is connected to an X select main decoder MDX (corresponding to the X select main decoder MDX in FIG. 7). X select signals (row selection signals) XS1 to XSm output from the X select main decoder MDX are input to the evaluation cells belonging to the respective rows via the respective row selection lines X1 to Xm. Specifically, for example, the row selection line X1 of the first row is connected to the evaluation cells C11 to Cn1 belonging to the first row, and the X selection signal XS1 output from the X selection main decoder MDX is the row selection line X1. To the evaluation cells C11 to Cn1. Similarly, for example, the row selection line Xm of the m-th row is connected to the evaluation cells C1m to Cnm belonging to the m-th row, and the X selection signal XSm output from the main decoder MDX for X selection passes through the row selection line Xm. To the evaluation cells C1m to Cnm.

列選択線Y1〜Ynの各々は、それぞれ列毎に設けられ、各列に属する評価セルを選択するための選択線である。各列選択線Y1〜Ynの一端はYセレクト用メインデコーダMDY(図7におけるYセレクト用メインデコーダMDYに相当する)と接続されている。このYセレクト用メインデコーダMDYから出力されるYセレクト信号(列選択信号)YS1〜YSnは、各列選択線Y1〜Ynを介して各列に属する評価セルに入力する。具体的には、例えば1列目の列選択線Y1は1列目に属する評価セルC11〜C1mと接続されており、Yセレクト用メインデコーダMDYから出力されるYセレクト信号YS1は列選択線Y1を介して評価セルC11〜C1mに入力する。同様に、例えばn列目の列選択線Ynはn列目に属する評価セルCn1〜Cnmと接続されており、Yセレクト用メインデコーダMDYから出力されるYセレクト信号YSnは列選択線Ynを介して評価セルCn1〜Cnmに入力する。   Each of the column selection lines Y1 to Yn is a selection line that is provided for each column and for selecting an evaluation cell belonging to each column. One end of each column selection line Y1 to Yn is connected to a Y select main decoder MDY (corresponding to the Y select main decoder MDY in FIG. 7). Y select signals (column selection signals) YS1 to YSn output from the Y select main decoder MDY are input to the evaluation cells belonging to the respective columns via the respective column selection lines Y1 to Yn. Specifically, for example, the column selection line Y1 in the first column is connected to the evaluation cells C11 to C1m belonging to the first column, and the Y selection signal YS1 output from the Y selection main decoder MDY is the column selection line Y1. To the evaluation cells C11 to C1m. Similarly, for example, the column selection line Yn of the nth column is connected to the evaluation cells Cn1 to Cnm belonging to the nth column, and the Y select signal YSn output from the Y select main decoder MDY is passed through the column selection line Yn. To the evaluation cells Cn1 to Cnm.

電源線切替回路PSW1〜PSWmの各々は、それぞれ行毎に設けられ、各行に属する行選択線に供給されるXセレクト信号に応じて、当該行に属する第1の副入出力線V01〜V0m(第1の副入出力線)と第1の主入出力線V0(第1の主入出力線)を接続または非接続とし、当該行に属する第2の副入出力線V11〜V1m(第2の副入出力線)と第2の主入出力線V1(第2の主入出力線)を接続または非接続とし、及び当該行に属する副電源線VDD1〜VDDm(副電源線)と主電源線VDD(主電源線)を接続または非接続とする回路である。
各電源線切替回路PSW1〜PSWmの各々は、それぞれ3つのNチャネル型MOSトランジスタから構成されている。具体的には、例えば、1行目に属する電源線切替回路PSW1は、トランジスタV0T1(第1の入出力線切替回路)、トランジスタVDDT1(電源線切替回路)及びトランジスタV1T1(第2の入出力線切替回路)から構成されている。
Each of the power supply line switching circuits PSW1 to PSWm is provided for each row, and in response to an X select signal supplied to a row selection line belonging to each row, first sub input / output lines V01 to V0m ( The first sub input / output line) and the first main input / output line V0 (first main input / output line) are connected or disconnected, and the second sub input / output lines V11 to V1m (second) belonging to the row are connected. And the second main input / output line V1 (second main input / output line) are connected or disconnected, and the sub power lines VDD1 to VDDm (sub power lines) belonging to the row and the main power source are connected. This circuit connects or disconnects the line VDD (main power supply line).
Each of the power supply line switching circuits PSW1 to PSWm is composed of three N-channel MOS transistors. Specifically, for example, the power supply line switching circuit PSW1 belonging to the first row includes a transistor V0T1 (first input / output line switching circuit), a transistor VDDT1 (power supply line switching circuit), and a transistor V1T1 (second input / output line). Switching circuit).

トランジスタV0T1のドレイン端子は第1の主入出力線V0と接続され、ソース端子は1行目に属する第1の副入出力線V01と接続され、ゲート端子は1行目に属する行選択線X1と接続されている。トランジスタVDDT1のドレイン端子は主電源線VDDと接続され、ソース端子は1行目に属する副電源線VDD1と接続され、ゲート端子は1行目に属する行選択線X1と接続されている。トランジスタV1T1のドレイン端子は第2の主入出力線V1と接続され、ソース端子は1行目に属する第2の副入出力線V11と接続され、ゲート端子は1行目に属する行選択線X1と接続されている。   The drain terminal of the transistor V0T1 is connected to the first main input / output line V0, the source terminal is connected to the first sub input / output line V01 belonging to the first row, and the gate terminal is connected to the row selection line X1 belonging to the first row. Connected with. The drain terminal of the transistor VDDT1 is connected to the main power supply line VDD, the source terminal is connected to the sub power supply line VDD1 belonging to the first row, and the gate terminal is connected to the row selection line X1 belonging to the first row. The drain terminal of the transistor V1T1 is connected to the second main input / output line V1, the source terminal is connected to the second sub input / output line V11 belonging to the first row, and the gate terminal is connected to the row selection line X1 belonging to the first row. Connected with.

同様に、m行目に属する電源線切替回路PSWmは、トランジスタV0Tm、トランジスタVDDTm及びトランジスタV1Tmから構成されている。トランジスタV0Tmのドレイン端子は第1の主入出力線V0と接続され、ソース端子はm行目に属する第1の副入出力線V0mと接続され、ゲート端子はm行目に属する行選択線Xmと接続されている。トランジスタVDDTmのドレイン端子は主電源線VDDと接続され、ソース端子はm行目に属する副電源線VDDmと接続され、ゲート端子はm行目に属する行選択線Xmと接続されている。トランジスタV1Tmのドレイン端子は第2の主入出力線V1と接続され、ソース端子はm行目に属する第2の副入出力線V1mと接続され、ゲート端子はm行目に属する行選択線Xmと接続されている。   Similarly, the power supply line switching circuit PSWm belonging to the m-th row includes a transistor V0Tm, a transistor VDDTm, and a transistor V1Tm. The drain terminal of the transistor V0Tm is connected to the first main input / output line V0, the source terminal is connected to the first sub input / output line V0m belonging to the m-th row, and the gate terminal is connected to the row selection line Xm belonging to the m-th row. Connected with. The drain terminal of the transistor VDDTm is connected to the main power supply line VDD, the source terminal is connected to the sub power supply line VDDm belonging to the mth row, and the gate terminal is connected to the row selection line Xm belonging to the mth row. The drain terminal of the transistor V1Tm is connected to the second main input / output line V1, the source terminal is connected to the second sub input / output line V1m belonging to the m-th row, and the gate terminal is connected to the row selection line Xm belonging to the m-th row. Connected with.

電源線切替回路SSW1〜SSWnの各々は、それぞれ列毎に設けられ、各列に属する列選択線に供給されるYセレクト信号に応じて、当該列に属する副ゲート電源線WL1〜WLn(副ゲート電源線)と主ゲート電源線WL(主ゲート電源線)を接続または非接続とし、当該列に属する第1ビット副電源線BLT1〜BLTn(第1ビット副電源線)と第1ビット主電源線BLT(第1ビット主電源線)を接続または非接続とし、及び当該列に属する第2ビット副電源線BLC1〜BLCn(第2ビット副電源線)と第2ビット主電源線BLC(第2ビット主電源線)を接続または非接続とする回路である。
各電源線切替回路SSW1〜SSWnの各々は、それぞれ3つのNチャネル型MOSトランジスタから構成されている。具体的には、例えば、1列目に属する電源線切替回路SSW1は、トランジスタBLTT1(第1ビット電源線切替回路)、トランジスタBLCT1(第2ビット電源線切替回路)及びトランジスタWLT1(ゲート電源線切替回路)から構成されている。
Each of power supply line switching circuits SSW1 to SSWn is provided for each column, and in response to a Y select signal supplied to a column selection line belonging to each column, subgate power supply lines WL1 to WLn (subgates belonging to that column) Power line) and main gate power line WL (main gate power line) are connected or disconnected, and first bit sub power lines BLT1 to BLTn (first bit sub power lines) and first bit main power lines belonging to the column are connected. BLT (first bit main power supply line) is connected or disconnected, and second bit sub power supply lines BLC1 to BLCn (second bit sub power supply line) and second bit main power supply line BLC (second bit) belonging to the column are connected. This circuit connects or disconnects the main power line.
Each power supply line switching circuit SSW1 to SSWn is composed of three N-channel MOS transistors. Specifically, for example, the power line switching circuit SSW1 belonging to the first column includes a transistor BLTT1 (first bit power line switching circuit), a transistor BLCT1 (second bit power line switching circuit), and a transistor WLT1 (gate power line switching). Circuit).

トランジスタBLTT1のドレイン端子は第1ビット主電源線BLTと接続され、ソース端子は1列目に属する第1ビット副電源線BLT1と接続され、ゲート端子は1列目に属する列選択線Y1と接続されている。トランジスタBLCT1のドレイン端子は第2ビット主電源線BLCと接続され、ソース端子は1列目に属する第2ビット副電源線BLC1と接続され、ゲート端子は1列目に属する列選択線Y1と接続されている。トランジスタWLT1のドレイン端子は主ゲート電源線WLと接続され、ソース端子は1列目に属する副ゲート電源線WL1と接続され、ゲート端子は1列目に属する列選択線Y1と接続されている。   The drain terminal of the transistor BLTT1 is connected to the first bit main power supply line BLT, the source terminal is connected to the first bit sub power supply line BLT1 belonging to the first column, and the gate terminal is connected to the column selection line Y1 belonging to the first column. Has been. The drain terminal of the transistor BLCT1 is connected to the second bit main power supply line BLC, the source terminal is connected to the second bit sub power supply line BLC1 belonging to the first column, and the gate terminal is connected to the column selection line Y1 belonging to the first column. Has been. The drain terminal of the transistor WLT1 is connected to the main gate power supply line WL, the source terminal is connected to the sub-gate power supply line WL1 belonging to the first column, and the gate terminal is connected to the column selection line Y1 belonging to the first column.

同様に、n列目に属する電源線切替回路SSWnは、トランジスタBLTTn、トランジスタBLCTn及びトランジスタWLTnから構成されている。トランジスタBLTTnのドレイン端子は第1ビット主電源線BLTと接続され、ソース端子はn列目に属する第1ビット副電源線BLTnと接続され、ゲート端子はn列目に属する列選択線Ynと接続されている。トランジスタBLCTnのドレイン端子は第2ビット主電源線BLCと接続され、ソース端子はn列目に属する第2ビット副電源線BLCnと接続され、ゲート端子はn列目に属する列選択線Ynと接続されている。トランジスタWLTnのドレイン端子は主ゲート電源線WLと接続され、ソース端子はn列目に属する副ゲート電源線WLnと接続され、ゲート端子はn列目に属する列選択線Ynと接続されている。   Similarly, the power supply line switching circuit SSWn belonging to the nth column includes a transistor BLTTn, a transistor BLCTn, and a transistor WLTn. The drain terminal of the transistor BLTTn is connected to the first bit main power supply line BLT, the source terminal is connected to the first bit sub power supply line BLTn belonging to the nth column, and the gate terminal is connected to the column selection line Yn belonging to the nth column. Has been. The drain terminal of the transistor BLCTn is connected to the second bit main power supply line BLC, the source terminal is connected to the second bit sub power supply line BLCn belonging to the nth column, and the gate terminal is connected to the column selection line Yn belonging to the nth column. Has been. The drain terminal of the transistor WLTn is connected to the main gate power supply line WL, the source terminal is connected to the sub-gate power supply line WLn belonging to the nth column, and the gate terminal is connected to the column selection line Yn belonging to the nth column.

続いて、評価セルC11〜Cnmの詳細な内部回路構成について説明する。なお、各評価セルC11〜Cnmにおける内部回路構成は共通であるため、以下では評価セルC11を代表として、図1から評価セルC11に関連する回路部分のみ抽出した図2を用いて説明する。
また、図2では、電源線切替回路PSW1及び電源線切替回路SSW1を省略し、第1のトランジスタT1のドレイン端子と第2の主入出力線V1とを直結し、第2のトランジスタT2のドレイン端子と第1の主入出力線V0とを直結し、第3のトランジスタT3のドレイン端子と主電源線VDDとを直結し、第4のトランジスタT4のドレイン端子と第2ビット主電源線BLCとを直結し、第5のトランジスタT5のドレイン端子と第1ビット主電源線BLTとを直結し、第6のトランジスタT6のドレイン端子と主ゲート電源線WLとを直結した場合を図示している。
図2に示すように、評価セルC11は、SRAMセルMC、選択回路10、第1のトランジスタT1〜第6のトランジスタT6から構成されている。
ここで、第1のトランジスタT1〜第6のトランジスタT6は、特性の安定した3V系のNチャネル型MOSトランジスタであり、選択回路10も同一プロセスによって作製された3V系のMOSトランジスタから構成されている。
Next, a detailed internal circuit configuration of the evaluation cells C11 to Cnm will be described. Since the internal circuit configuration of each of the evaluation cells C11 to Cnm is common, the following description will be given with reference to FIG. 2 in which only the circuit portion related to the evaluation cell C11 is extracted from FIG.
In FIG. 2, the power supply line switching circuit PSW1 and the power supply line switching circuit SSW1 are omitted, the drain terminal of the first transistor T1 is directly connected to the second main input / output line V1, and the drain of the second transistor T2 is connected. The terminal is directly connected to the first main input / output line V0, the drain terminal of the third transistor T3 is directly connected to the main power supply line VDD, and the drain terminal of the fourth transistor T4 is connected to the second bit main power supply line BLC. Are connected directly, the drain terminal of the fifth transistor T5 and the first bit main power supply line BLT are directly connected, and the drain terminal of the sixth transistor T6 and the main gate power supply line WL are directly connected.
As shown in FIG. 2, the evaluation cell C11 includes an SRAM cell MC, a selection circuit 10, and a first transistor T1 to a sixth transistor T6.
Here, the first transistor T1 to the sixth transistor T6 are 3V type N-channel MOS transistors having stable characteristics, and the selection circuit 10 is also composed of 3V type MOS transistors manufactured by the same process. Yes.

SRAMセルMCは、相補のビット線BT及びBCに対して、第1、第2のNチャネル型MOSトランジスタTa1、Ta2(データ転送用トランジスタ。以下、アクセストランジスタTa1、アクセストランジスタTa2とする)を介してクロスカップル接続された第1、第2のCMOSインバータ回路を備えている。SRAMセルMCは、例えば45nmの微細プロセスで作製された6トランジスタタイプのSRAMセルである。第1のCMOSインバータ回路(以下インバータ回路I1とする)は、Nチャネル型MOSトランジスタN1(以下、ドライバトランジスタN1とする)、Pチャネル型MOSトランジスタP1(以下、ロードトランジスタP1とする)から構成されている。また、第2のCMOSインバータ(以下インバータ回路I2とする)は、Nチャネル型MOSトランジスタN2(以下、ドライバトランジスタN2とする)、Pチャネル型MOSトランジスタP2(以下、ロードトランジスタP2とする)から構成されている。ここで、アクセストランジスタTa1とTa2、ドライバトランジスタN1とN2、及びロードトランジスタP1とP2は、それぞれ、同一のゲート長(L)、同一のゲート幅(W)、及び同一の閾値電圧(Vth)を持つように設計される。   The SRAM cell MC is connected to the complementary bit lines BT and BC via first and second N-channel MOS transistors Ta1 and Ta2 (data transfer transistors, hereinafter referred to as access transistor Ta1 and access transistor Ta2). And first and second CMOS inverter circuits which are cross-coupled to each other. The SRAM cell MC is a six-transistor type SRAM cell manufactured by a fine process of 45 nm, for example. The first CMOS inverter circuit (hereinafter referred to as inverter circuit I1) includes an N-channel MOS transistor N1 (hereinafter referred to as driver transistor N1) and a P-channel MOS transistor P1 (hereinafter referred to as load transistor P1). ing. The second CMOS inverter (hereinafter referred to as inverter circuit I2) is composed of an N-channel MOS transistor N2 (hereinafter referred to as driver transistor N2) and a P-channel MOS transistor P2 (hereinafter referred to as load transistor P2). Has been. Here, the access transistors Ta1 and Ta2, the driver transistors N1 and N2, and the load transistors P1 and P2 have the same gate length (L), the same gate width (W), and the same threshold voltage (Vth), respectively. Designed to have.

SRAMセルMCは、製品に搭載された場合、読み出し動作において、アクセストランジスタTa1及びTa2のゲート電圧をHレベルとして、セル電流Icellによりビット線BT及びBCのいずれかをLレベルへと駆動する。これにより、製品においては、ビット線間に差電圧が生じ、これをセンスアンプが増幅し、データを外部へ読み出す。例えば、メモリセルがデータ「1」を保持している場合、インバータ回路I2の出力であるラッチノードLN2の電圧はLレベル(VSSCの電圧レベル)であり、インバータ回路I1の出力であるラッチノードLN1の電圧レベルはHレベル(主電源線VDDの電圧レベル)である。この場合、SRAMセルMCは、アクセストランジスタTa2及びドライバトランジスタN2からなる直列回路にセル電流Icellを流して、ビット線BCをLレベルへと放電する。   When the SRAM cell MC is mounted on a product, in the read operation, the gate voltage of the access transistors Ta1 and Ta2 is set to the H level, and one of the bit lines BT and BC is driven to the L level by the cell current Icell. As a result, in the product, a differential voltage is generated between the bit lines, which is amplified by the sense amplifier, and the data is read to the outside. For example, when the memory cell holds data “1”, the voltage of the latch node LN2 that is the output of the inverter circuit I2 is L level (VSSC voltage level), and the latch node LN1 that is the output of the inverter circuit I1. Is at the H level (voltage level of the main power supply line VDD). In this case, the SRAM cell MC causes the cell current Icell to flow through the series circuit including the access transistor Ta2 and the driver transistor N2, and discharges the bit line BC to the L level.

また、SRAMセルMCは、製品に搭載された場合、書き込み動作において、同じくアクセストランジスタTa1及びTa2のゲート電圧をHレベルとして、ビット線BT及びBCのいずれか一方をHレベル、他方をLレベルへバイアスすることにより、データが書き込まれる。例えば、データ「1」から「0」へ書き換える場合、ビット線BTをLレベル、ビット線BCをHレベルとし、インバータ回路I1、I2から構成されるフリップフロップ回路を反転させ、インバータ回路I2の出力であるラッチノードLN2の電圧をHレベルとし、インバータ回路I1の出力であるラッチノードLN1の電圧レベルをLレベルとする。   When the SRAM cell MC is mounted on a product, the gate voltage of the access transistors Ta1 and Ta2 is similarly set to the H level in the write operation, and one of the bit lines BT and BC is set to the H level and the other is set to the L level. By biasing, data is written. For example, when rewriting data from “1” to “0”, the bit line BT is set to L level, the bit line BC is set to H level, the flip-flop circuit composed of the inverter circuits I1 and I2 is inverted, and the output of the inverter circuit I2 The voltage of the latch node LN2 is set to H level, and the voltage level of the latch node LN1 that is the output of the inverter circuit I1 is set to L level.

図3は、このように構成されたSRAMセルMCにおけるデータ記憶安定性を示す双安定特性(バタフライカーブ;butterfly curve)の図である。これは、図2に示したように、SRAMセルMCのラッチノードLN1、LN2の電圧をそれぞれV0、V1とし、横軸にV1、縦軸にV0を取ってプロットしたインバータ回路I1のトランスファー・カーブ(V1―V0静特性)と、横軸にV0、縦軸にV1を取ってプロットしたインバータ回路I2のトランスファー・カーブを重ねて示したものである。ここで、アクセストランジスタTa1及びTa2のゲートとビット線BT及びBCは、製品における実際の動作を反映するように、電源電圧にバイアスされている。図3において、SRAMセルがデータ「1」を保持している状態、つまりラッチノードLN1の電圧(V0)がHレベルでラッチノードLN2の電圧(V1)がLレベルの状態は上記2つのトランスファー・カーブの交点XAに対応し、データ「0」を保持している状態は交点XBに対応する。   FIG. 3 is a diagram of a bistable characteristic (butterfly curve) showing data storage stability in the SRAM cell MC configured as described above. This is because, as shown in FIG. 2, the transfer curves of the inverter circuit I1 are plotted with the voltages of the latch nodes LN1 and LN2 of the SRAM cell MC being V0 and V1, respectively, with the horizontal axis V1 and the vertical axis V0. (V1-V0 static characteristics) and the transfer curve of the inverter circuit I2 plotted with V0 on the horizontal axis and V1 on the vertical axis are superimposed. Here, the gates of the access transistors Ta1 and Ta2 and the bit lines BT and BC are biased to the power supply voltage to reflect the actual operation in the product. In FIG. 3, the state in which the SRAM cell holds data “1”, that is, the state in which the voltage (V0) of the latch node LN1 is at the H level and the voltage (V1) at the latch node LN2 is at the L level. The state holding the data “0” corresponding to the intersection XA of the curve corresponds to the intersection XB.

また、2つのトランスファー・カーブに囲まれた2つの領域に内接する最大正方形の1辺の長さをスタティックノイズ・マージン(SNM)と定義する。一般に、スタティックノイズ・マージンが大きいほどSRAMセルに記憶されたデータの安定性は高く、チップ内の電源電圧ノイズなどによるデータ破壊が起こりにくい。従って、スタティックノイズ・マージンを大きく取ることがSRAMセルを設計する上で重要なポイントとなる。   In addition, the length of one side of the maximum square inscribed in two regions surrounded by two transfer curves is defined as a static noise margin (SNM). In general, the larger the static noise margin, the higher the stability of the data stored in the SRAM cell, and the less the data is destroyed due to power supply voltage noise in the chip. Therefore, taking a large static noise margin is an important point in designing an SRAM cell.

また、トランスファー・カーブが電源電圧から落ち始める点AのX座標はドライバトランジスタN1の閾値電圧Vthn、ロードトランジスタP1の閾値電圧Vthpの影響を受ける。閾値電圧Vthnが高く、閾値電圧Vthpの絶対値が低いほど、点Aは図中右方向へ移動し、SNMは大きくなる。しかし、ドライバトランジスタN1の閾値電圧Vthnを高く設定すると、セル電流Icellは減少してしまい、動作速度が低下してしまう。また、ロードトランジスタP1の閾値電圧Vthpの絶対値を低くすると、SRAMセルMCの待機時(スタンバイ時)の電流が増大してしまう。また、閾値電圧Vthnが高く、閾値電圧Vthpの絶対値が低くすると、インバータ回路I1、I2からなるフリップフロップは反転しにくくなるものの、このことは書き込み動作においてフリップフロップを反転させにくくなることを意味し、書き込み動作を困難なものとする。   Further, the X coordinate of the point A at which the transfer curve starts to drop from the power supply voltage is affected by the threshold voltage Vthn of the driver transistor N1 and the threshold voltage Vthp of the load transistor P1. As the threshold voltage Vthn is higher and the absolute value of the threshold voltage Vthp is lower, the point A moves to the right in the figure and the SNM increases. However, if the threshold voltage Vthn of the driver transistor N1 is set high, the cell current Icell decreases and the operation speed decreases. Further, if the absolute value of the threshold voltage Vthp of the load transistor P1 is lowered, the current during standby (standby) of the SRAM cell MC increases. If the threshold voltage Vthn is high and the absolute value of the threshold voltage Vthp is low, the flip-flop composed of the inverter circuits I1 and I2 becomes difficult to invert, which means that it becomes difficult to invert the flip-flop in the write operation. However, the writing operation is difficult.

また、トランスファー・カーブがLレベルへ落ちたあとの点BのY座標はドライバトランジスタN1とアクセストランジスタTa1の駆動能力の比で決まる。すなわち、ドライバトランジスタN1の駆動能力をアクセストランジスタTa1の駆動能力に対して大きくすることで、点BのY座標の値は小さくなり、SNMを大きくとることができる。しかし、ドライバトランジスタの駆動能力を上げるためには、チャネル幅Wを大きくする必要があり、SRAMセルMCのメモリセルサイズが増大することにつながってしまう。   Further, the Y coordinate of the point B after the transfer curve falls to the L level is determined by the ratio of the driving capabilities of the driver transistor N1 and the access transistor Ta1. That is, by increasing the driving capability of the driver transistor N1 with respect to the driving capability of the access transistor Ta1, the value of the Y coordinate of the point B is decreased and the SNM can be increased. However, in order to increase the driving capability of the driver transistor, it is necessary to increase the channel width W, which leads to an increase in the memory cell size of the SRAM cell MC.

このように、SRAMセルMCにおけるデータ記憶の安定性向上(SNMの増大)を図ることは、セル電流Icellを大きくすること、メモリセルサイズを小さくすること、書き込み動作マージンを大きくとることと、それぞれトレードオフの関係にある。近年、SRAMセルの微細化とそれに伴う低電圧化が進むにつれ、SRAMセルを構成する上記各トランジスタのランダムばらつきも増大し、これら全てを両立させるしきい値電圧の設定ウィンドウは狭くなり、プロセス開発初期において、セル設計、セルサイズの決定が困難になるという問題が顕在化している。なお、設定ウィンドウとは、例えば、プロセス条件(イオン条件)の決定において、SRAMを構成するNチャネルトランジスタの閾値電圧VtnをX軸、Pチャネルトランジスタの閾値電圧の絶対値VtpをY軸とするグラフを考えた場合、SNM、Icellが最適となるような点(Vtn、Vtp)を中心に置いて囲んだ境界領域を指す。すなわち、この設定ウインドウの中では、Vtn、Vtpがばらついても、SNMとIcellが確保され、SRAM歩留が確保される領域を指す。本発明の半導体装置においては、設計したSRAMセルに対して、この設定ウィンドウを求めることができるように、ばらつきデータを収集できる構成を取っている。また、特性の異常なSRAMセルが見つかった場合、個々のトランジスタの特性を詳細に評価できる構成も取っている。すなわち、本発明の半導体装置は、SRAMセルの評価(SNM、Icell特性評価)、SRAMセルを構成する個々のトランジスタの特性評価を可能とするように、m×n個の評価セル各々を、SRAMセルMC、選択回路10、第1のトランジスタT1〜第6のトランジスタT6から構成し、選択されたSRAMセルMCの各ノードに対して、電圧を供給、あるいは電圧を検出できるように、以下のように各電源線と接続できることとしている。   As described above, improving the data storage stability (increasing SNM) in the SRAM cell MC includes increasing the cell current Icell, reducing the memory cell size, and increasing the write operation margin. There is a trade-off relationship. In recent years, as the miniaturization of the SRAM cell and the accompanying lowering of the voltage have progressed, the random variation of each of the transistors constituting the SRAM cell has increased, and the threshold voltage setting window for achieving all of these has narrowed, and process development In the initial stage, the problem that it becomes difficult to determine the cell design and the cell size has become apparent. The setting window is, for example, a graph in which the threshold voltage Vtn of the N-channel transistor constituting the SRAM is set as the X-axis and the absolute value Vtp of the threshold voltage of the P-channel transistor is set as the Y-axis in determining the process conditions (ion conditions). Is a boundary region surrounded by a point (Vtn, Vtp) at which SNM and Icell are optimal. That is, in the setting window, even if Vtn and Vtp vary, the SNM and Icell are secured, and the SRAM yield is secured. The semiconductor device of the present invention is configured to collect variation data so that the setting window can be obtained for the designed SRAM cell. In addition, when an SRAM cell having an abnormal characteristic is found, a configuration in which the characteristics of individual transistors can be evaluated in detail is adopted. That is, in the semiconductor device of the present invention, each of the m × n evaluation cells is connected to the SRAM so that the evaluation of the SRAM cell (SNM, Icell characteristics evaluation) and the characteristics of the individual transistors constituting the SRAM cell can be performed. The cell MC, the selection circuit 10, and the first transistor T1 to the sixth transistor T6 are configured as follows so that a voltage can be supplied to or detected from each node of the selected SRAM cell MC. Can be connected to each power line.

図2において、第1のトランジスタT1は、ゲート端子に入力される選択回路10の出力によりオン/オフ制御される。第1のトランジスタT1のドレイン端子は、ラッチノードLN2に電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する第2の主入出力線V1と接続される。また、第1のトランジスタT1のソース端子は、SRAMセルMCのラッチノードLN2(インバータ回路I2の出力であり、かつ、インバータ回路I1の入力)と接続される。   In FIG. 2, the first transistor T1 is ON / OFF controlled by the output of the selection circuit 10 input to the gate terminal. The drain terminal of the first transistor T1 is connected to a second main input / output line V1 that supplies a voltage to the latch node LN2 or detects its output voltage. The source terminal of the first transistor T1 is connected to the latch node LN2 (the output of the inverter circuit I2 and the input of the inverter circuit I1) of the SRAM cell MC.

また、第2のトランジスタT2は、ゲート端子に入力される選択回路10の出力によりオン/オフ制御される。第2のトランジスタT2のドレイン端子は、ラッチノードLN1に電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する第1の主入出力線V0と接続される。また、第2のトランジスタT2のソース端子は、SRAMセルMCのラッチノードLN1(インバータ回路I1の出力であり、かつ、インバータ回路I2の入力)と接続される。   The second transistor T2 is on / off controlled by the output of the selection circuit 10 input to the gate terminal. The drain terminal of the second transistor T2 is connected to a first main input / output line V0 that supplies a voltage to the latch node LN1 or detects its output voltage. The source terminal of the second transistor T2 is connected to the latch node LN1 (the output of the inverter circuit I1 and the input of the inverter circuit I2) of the SRAM cell MC.

また、第3のトランジスタT3は、ゲート端子に入力される選択回路10の出力によりオン/オフ制御される。第3のトランジスタT3のドレイン端子は、SRAMセルMCの電源(インバータ回路I1及びインバータ回路I2の電源)を供給するための主電源線VDDと接続される。また、第3のトランジスタT3のソース端子は、インバータ回路I1及びインバータ回路I2の電源と接続される。なお、本実施形態において、ロードトランジスタP1及びP2が形成されるNウエル層は、主電源線VDDとは別に設けられたセル電源線VDDCにより電圧が供給される。また、アクセストランジスタTa1及びTa2、ドライバトランジスタN1及びN2が形成されるPウエル層と、ドライバトランジスタN1及びN2のソース端子へは、半導体装置全体に共通に用いられる接地線VSSとは別に設けられたセル接地線VSSCにより接地電圧が供給される。   The third transistor T3 is on / off controlled by the output of the selection circuit 10 input to the gate terminal. The drain terminal of the third transistor T3 is connected to the main power supply line VDD for supplying the power of the SRAM cell MC (the power of the inverter circuit I1 and the inverter circuit I2). The source terminal of the third transistor T3 is connected to the power supplies of the inverter circuit I1 and the inverter circuit I2. In this embodiment, the N well layer in which the load transistors P1 and P2 are formed is supplied with a voltage by a cell power line VDDC provided separately from the main power line VDD. Further, the P-well layer in which the access transistors Ta1 and Ta2 and the driver transistors N1 and N2 are formed and the source terminals of the driver transistors N1 and N2 are provided separately from the ground line VSS commonly used in the entire semiconductor device. A ground voltage is supplied by the cell ground line VSSC.

また、第4のトランジスタT4は、ゲート端子に入力される選択回路10の出力によりオン/オフ制御される。第4のトランジスタT4のドレイン端子は、ビット線BCにビット線電圧を供給する第2ビット主電源線BLCと接続される。また、第4のトランジスタT4のソース端子は、ビット線BCと接続される。   The fourth transistor T4 is ON / OFF controlled by the output of the selection circuit 10 input to the gate terminal. The drain terminal of the fourth transistor T4 is connected to the second bit main power supply line BLC that supplies the bit line voltage to the bit line BC. The source terminal of the fourth transistor T4 is connected to the bit line BC.

また、第5のトランジスタT5は、ゲート端子に入力される選択回路10の出力によりオン/オフ制御される。第5のトランジスタT5のドレイン端子は、ビット線BTにビット線電圧を供給する第1ビット主電源線BLTと接続される。また、第5のトランジスタT5のソース端子は、ビット線BTと接続される。   The fifth transistor T5 is on / off controlled by the output of the selection circuit 10 input to the gate terminal. The drain terminal of the fifth transistor T5 is connected to the first bit main power supply line BLT that supplies the bit line voltage to the bit line BT. The source terminal of the fifth transistor T5 is connected to the bit line BT.

また、第6のトランジスタT6は、ゲート端子に入力される選択回路10の出力によりオン/オフ制御される。第6のトランジスタT6のドレイン端子は、アクセストランジスタTa1及びTa2のゲート端子にワード線電圧を供給する主ゲート電源線WLと接続される。また、第6のトランジスタT6のソース端子は、アクセストランジスタTa1及びTa2のゲート端子と接続される。   The sixth transistor T6 is on / off controlled by the output of the selection circuit 10 input to the gate terminal. The drain terminal of the sixth transistor T6 is connected to the main gate power supply line WL that supplies the word line voltage to the gate terminals of the access transistors Ta1 and Ta2. The source terminal of the sixth transistor T6 is connected to the gate terminals of the access transistors Ta1 and Ta2.

選択回路10は、一方の入力端子が自己の(DMA内において評価セルが位置する場所の)行に属する行選択線(ここではXm)と接続され、他方の入力端子が自己の列に属する列選択線(ここではYn)と接続されていると共に、当該接続された行選択線Xmに供給されるXセレクト信号XSm及び列選択線Ynに供給されるYセレクト信号YSnに応じて自己のSRAMセルMCの選択/非選択を表す選択信号を出力する。具体的には、この選択回路10は、NAND回路10a(否定論理積回路)及び論理反転回路10b(インバータ回路)から構成されている。   In the selection circuit 10, one input terminal is connected to a row selection line (Xm in this case) belonging to its own row (where the evaluation cell is located in the DMA), and the other input terminal is a column belonging to its own column. The SRAM cell is connected to a selection line (here, Yn), and in accordance with the X selection signal XSm supplied to the connected row selection line Xm and the Y selection signal YSn supplied to the column selection line Yn. A selection signal indicating selection / non-selection of MC is output. Specifically, the selection circuit 10 includes a NAND circuit 10a (negative AND circuit) and a logic inversion circuit 10b (inverter circuit).

NAND回路10aは、一方の入力端子が自己の行に属する行選択線(ここではXm)と接続され、他方の入力端子が自己の列に属する列選択線(ここではYn)と接続されている。そして、行選択線Xmに供給されるXセレクト信号XSmと列選択線Ynに供給されるYセレクト信号YSnとの否定論理積信号を、論理反転回路10bに対して出力する。また、論理反転回路10bは、NAND回路10aの出力信号を論理反転し、SRAMセルMCの選択/非選択を表す選択信号を、上記第1のトランジスタT1(第1のスイッチ)〜第6のトランジスタT6(第6のスイッチ)に対して出力する。
なお、選択回路10の電源電圧は、主電源線VDDに供給される電圧より高い電圧を供給する必要があるので、周辺回路と同じく周辺電源線VDDPERIに接続される。そして、選択回路10は、例えば周辺電源端子VDDPERIPに3Vの電圧を供給することで、3Vで動作する。なお、選択回路10に供給される接地電圧は、周辺回路と同じく接地線VSSに接続され、接地端子VSSPから0Vの電圧が供給されるので、0Vである。
In the NAND circuit 10a, one input terminal is connected to a row selection line (here, Xm) belonging to its own row, and the other input terminal is connected to a column selection line (here, Yn) belonging to its own column. . Then, a negative logical product signal of the X select signal XSm supplied to the row selection line Xm and the Y select signal YSn supplied to the column selection line Yn is output to the logic inversion circuit 10b. The logic inversion circuit 10b logically inverts the output signal of the NAND circuit 10a and sends a selection signal indicating selection / non-selection of the SRAM cell MC to the first transistor T1 (first switch) to the sixth transistor. Output to T6 (sixth switch).
Since the power supply voltage of the selection circuit 10 needs to be higher than the voltage supplied to the main power supply line VDD, it is connected to the peripheral power supply line VDDPERI like the peripheral circuit. The selection circuit 10 operates at 3V by supplying a voltage of 3V to the peripheral power supply terminal VDDPERIP, for example. Note that the ground voltage supplied to the selection circuit 10 is 0 V because it is connected to the ground line VSS in the same manner as the peripheral circuit and a voltage of 0 V is supplied from the ground terminal VSSP.

このように、本実施形態に係る半導体装置では、評価セルの回路構成として、行選択線Xmに供給されるXセレクト信号XSm及び列選択線Ynに供給されるYセレクト信号YSnに応じて、評価セルが有するSRAMセルの各ノードと、上記主電源線VDD等とを接続する構成としている。以下では、本実施形態に係る半導体装置の動作を説明する前に、図1及び図2に示す評価セルC11のSRAMセルMCが選択された場合の評価について、図4を参照して説明する。   As described above, in the semiconductor device according to the present embodiment, the circuit configuration of the evaluation cell is evaluated according to the X select signal XSm supplied to the row selection line Xm and the Y select signal YSn supplied to the column selection line Yn. Each node of the SRAM cell included in the cell is connected to the main power supply line VDD or the like. Hereinafter, before describing the operation of the semiconductor device according to the present embodiment, evaluation when the SRAM cell MC of the evaluation cell C11 shown in FIGS. 1 and 2 is selected will be described with reference to FIG.

まず、行選択線X1及び列選択線Y1のそれぞれに「1」を示すXセレクト信号XS1及びYセレクト信号YS1が供給されて評価セルC11が選択されると、1行目に属する電源線切替回路PSW1におけるトランジスタV1T1、トランジスタVDDT1及びトランジスタV0T1が全てオン状態となるため、1行目に属する第2の副入出力線V11と第2の主入出力線V1とが接続され、副電源線VDD1と主電源線VDDとが接続され、第1の副入出力線V01と第1の主入出力線V0とが接続される。   First, when the X select signal XS1 and Y select signal YS1 indicating “1” are supplied to the row selection line X1 and the column selection line Y1, respectively, and the evaluation cell C11 is selected, the power line switching circuit belonging to the first row. Since the transistor V1T1, the transistor VDDT1, and the transistor V0T1 in the PSW1 are all turned on, the second sub input / output line V11 and the second main input / output line V1 belonging to the first row are connected, and the sub power supply line VDD1 The main power supply line VDD is connected, and the first sub input / output line V01 and the first main input / output line V0 are connected.

一方、他の行(2行目〜m行目)に属する行選択線X2〜Xmのそれぞれには、「0」を示すXセレクト信号XS2〜XSmが供給されるため、2行目〜m行目に属する電源線切替回路PSW2〜PSWmにおける各トランジスタはオフ状態となり、2行目〜m行目に属する第2の副入出力線V12〜V1m、副電源線VDD2〜VDDm及び第1の副入出力線V02〜V0mは、第2の主入出力線V1、主電源線VDD及び第1の主入出力線V0と非接続状態となる。   On the other hand, since the X select signals XS2 to XSm indicating “0” are supplied to the row selection lines X2 to Xm belonging to the other rows (second to m-th rows), the second to m-th rows. The transistors in the power supply line switching circuits PSW2 to PSWm belonging to the eyes are turned off, and the second sub input / output lines V12 to V1m, the sub power supply lines VDD2 to VDDm and the first sub input belonging to the second to mth rows are turned on. The output lines V02 to V0m are not connected to the second main input / output line V1, the main power supply line VDD, and the first main input / output line V0.

また、この時、1列目に属する電源線切替回路PSW1におけるトランジスタBLCT1、トランジスタWLT1及びトランジスタBLTT1が全てオン状態となるため、1列目に属する第2ビット副電源線BLC1と第2ビット主電源線BLCとが接続され、副ゲート電源線WL1と主ゲート電源線WLとが接続され、第1ビット副電源線BLT1と第1ビット主電源線BLTとが接続される。   At this time, since the transistors BLCT1, WLT1, and BLTT1 in the power supply line switching circuit PSW1 belonging to the first column are all turned on, the second bit sub-power supply line BLC1 and the second bit main power supply belonging to the first column are turned on. The line BLC is connected, the sub-gate power supply line WL1 and the main gate power supply line WL are connected, and the first bit sub-power supply line BLT1 and the first bit main power supply line BLT are connected.

一方、他の列(2列目〜n列目)に属する列選択線Y2〜Ynのそれぞれには、「0」を示すYセレクト信号YS2〜YSnが供給されるため、2列目〜n列目に属する電源線切替回路PSW2〜PSWnにおける各トランジスタはオフ状態となり、2列目〜n列目に属する第2ビット副電源線BLC2〜BLCm、副ゲート電源線WL2〜WLm及び第1ビット副電源線BLT2〜BLTmは、第2ビット主電源線BLC、主ゲート電源線WL及び第1ビット主電源線BLTと非接続状態となる。   On the other hand, since the Y select signals YS2 to YSn indicating “0” are supplied to the column selection lines Y2 to Yn belonging to the other columns (the second column to the nth column), the second column to the nth column. The transistors in the power supply line switching circuits PSW2 to PSWn belonging to the eyes are turned off, and the second bit subpower supply lines BLC2 to BLCm, the subgate power supply lines WL2 to WLm and the first bit subpower supply belonging to the second to nth columns. The lines BLT2 to BLTm are disconnected from the second bit main power supply line BLC, the main gate power supply line WL, and the first bit main power supply line BLT.

そして、評価セルC11では、選択回路10から「1」を示す選択信号が出力され、第1のトランジスタT1〜第6のトランジスタT6の全てはオン状態となり、SRAMセルMCのラッチノードLN2は第2の副入出力線V11(つまり第2の主入出力線V1)と接続され、ビット線BCは第2ビット副電源線BLC1(つまり第2ビット主電源線BLC)と接続され、ラッチノードLN1は第1の副入出力線V01(つまり第1の主入出力線V0)と接続され、ビット線BTは第1ビット副電源線BLT1(つまり第1ビット主電源線BLT)と接続され、SRAMセルの電源(ロードトランジスタP1、P2のソース端子)は副電源線VDD1(つまり主電源線VDD)と接続され、アクセストランジスタTa1及びTa2のゲート端子は副ゲート電源線WL1(つまり主ゲート電源線WL)と、それぞれ接続される。   In the evaluation cell C11, a selection signal indicating “1” is output from the selection circuit 10, all of the first transistor T1 to the sixth transistor T6 are turned on, and the latch node LN2 of the SRAM cell MC is in the second state. The sub input / output line V11 (that is, the second main input / output line V1) is connected, the bit line BC is connected to the second bit sub power supply line BLC1 (that is, the second bit main power supply line BLC), and the latch node LN1 is The SRAM cell is connected to the first sub input / output line V01 (that is, the first main input / output line V0), and the bit line BT is connected to the first bit sub power supply line BLT1 (that is, the first bit main power supply line BLT). Is connected to the sub power supply line VDD1 (that is, the main power supply line VDD), and the gate terminals of the access transistors Ta1 and Ta2 The sub gate power supply line WL1 (ie main gate power supply line WL), are connected.

このような状態で、外部の電源供給装置、例えばテスタと、第2の主入出力端子V1P(第2の主入出力線V1)、第1の主入出力端子V0P(第1の主入出力線V0)、主電源端子VDDP(主電源線VDD)、第2ビット主電源端子BLCP(第2ビット主電源線BLC)、第1ビット主電源端子BLTP(第1ビット主電源線BLT)、主ゲート電源端子WLP(主ゲート電源線WL)を接続/非接続(オープン)し、SRAMセルMCの各ノードが所望の電圧になるように、電源供給装置から供給する電圧を調整する。例えば、各端子に供給する電圧を固定し、或いは電圧を所望の範囲で振って、流れる電流を測定することにより、SRAMセルMCの特性評価を行う。なお、電流を測定するためには、当該端子と電源供給装置との間に直列に電流計を接続すればよい。   In this state, an external power supply device such as a tester, the second main input / output terminal V1P (second main input / output line V1), and the first main input / output terminal V0P (first main input / output) Line V0), main power supply terminal VDDP (main power supply line VDD), second bit main power supply terminal BLCP (second bit main power supply line BLC), first bit main power supply terminal BLTP (first bit main power supply line BLT), main The gate power supply terminal WLP (main gate power supply line WL) is connected / disconnected (opened), and the voltage supplied from the power supply device is adjusted so that each node of the SRAM cell MC has a desired voltage. For example, the characteristics of the SRAM cell MC are evaluated by fixing the voltage supplied to each terminal, or by varying the voltage in a desired range and measuring the flowing current. In order to measure the current, an ammeter may be connected in series between the terminal and the power supply device.

図4は、図1における評価セルC11が選択された状態、すなわち、第1のトランジスタT1〜第6のトランジスタT6のゲート端子に3Vが供給された状態において、外部の電源供給装置から主電源線等に供給される電圧値を示している。図4においては、測定項目として、(1)SNM特性測定、(2)アクセストランジスタTa2特性測定、(3)ドライバトランジスタN2特性測定、(4)ロードトランジスタP2特性測定を挙げ、それぞれの測定項目におけるSRAMセルへの供給電圧を示している。
なお、図中、PMOS_Well(VDDC)は,Pチャネル型トランジスタ(ロードトランジスタ)が形成されるNウエルへ供給される電圧を、NMOS_Well(VSSC)は,Nチャネル型トランジスタ(ドライバトランジスタ)が形成されるPウエルへ供給される電圧を示し、Transfer_MOS_Well(VSSC)は,Nチャネル型トランジスタ(アクセストランジスタ)が形成されるPウエルへ供給される電圧を示している。また、(1)SNM特性の場合、上述の通りインバータ回路I1及びI2のトランスファーカーブを測定することから、バイアス1、バイアス2の2条件を示している。
4 shows a state where the evaluation cell C11 in FIG. 1 is selected, that is, in a state where 3V is supplied to the gate terminals of the first transistor T1 to the sixth transistor T6, the main power supply line from the external power supply device. The voltage value supplied to etc. is shown. In FIG. 4, measurement items include (1) SNM characteristic measurement, (2) access transistor Ta2 characteristic measurement, (3) driver transistor N2 characteristic measurement, and (4) load transistor P2 characteristic measurement. The supply voltage to the SRAM cell is shown.
In the figure, PMOS_Well (VDDC) is a voltage supplied to an N well where a P channel transistor (load transistor) is formed, and NMOS_Well (VSSC) is an N channel transistor (driver transistor). The voltage supplied to the P-well is indicated, and Transfer_MOS_Well (VSSC) indicates the voltage supplied to the P-well in which the N-channel transistor (access transistor) is formed. In the case of (1) SNM characteristics, since the transfer curves of the inverter circuits I1 and I2 are measured as described above, two conditions of bias 1 and bias 2 are shown.

(1)SNM特性を測定する場合、主電源線VDD及びセル電源線VDDCに1.2Vを供給し、SRAMセルMCの電源電圧を供給する。また、セル接地線VSSCには、0Vを供給する。また、主ゲート電源線WLに同じく1.2Vを供給し、アクセストランジスタTa1と第1ビット主電源線BLT、アクセストランジスタTa2と第2ビット主電源線BLCを接続する。なお、図中バイアス1の状態は、インバータ回路I2のトランスファーカーブを測定する条件であり、第1ビット主電源線BLTはオープン状態(電源供給装置のドライバピンと、非接続またはハイインピーダンスとする状態)とし、電圧を0Vから1.2Vへと変化させるラッチノードLN1(インバータ回路I1の出力、かつ、インバータ回路I2の入力)と第1ビット主電源線BLTの間にアクセストランジスタTa1を介して電流が流れないようにする。   (1) When measuring the SNM characteristics, 1.2 V is supplied to the main power supply line VDD and the cell power supply line VDDC, and the power supply voltage of the SRAM cell MC is supplied. Further, 0V is supplied to the cell ground line VSSC. Similarly, 1.2 V is supplied to the main gate power supply line WL, and the access transistor Ta1 and the first bit main power supply line BLT are connected, and the access transistor Ta2 and the second bit main power supply line BLC are connected. In the figure, the state of bias 1 is a condition for measuring the transfer curve of the inverter circuit I2, and the first bit main power supply line BLT is in an open state (not connected to the driver pin of the power supply device or in a high impedance state). And a current flows between the latch node LN1 (the output of the inverter circuit I1 and the input of the inverter circuit I2) that changes the voltage from 0V to 1.2V and the first bit main power supply line BLT via the access transistor Ta1. Do not flow.

このようにして、第2ビット主電源線BLCに供給する電圧を1.2Vとして、第1の主入出力線V0に、0Vから1.2V(電源電圧)の間で電圧を供給し、第2の主入出力線V1の電圧をモニタ(検知)することで、インバータ回路I2の入出力特性を測定する。これにより、上述のバタフライカーブのうち、横軸をV0、縦軸をV1とした片方のトランスファーカーブを得ることができる。なお、第1の主入出力線V0に、例えば1.2Vを供給した状態で、第2ビット主電源線BLCに流れる電流をモニターすれば、SRAMセルMCのビット線BC側に流れるセル電流Icellを測定できる。   In this way, the voltage supplied to the second bit main power supply line BLC is set to 1.2 V, and the voltage is supplied to the first main input / output line V0 between 0 V and 1.2 V (power supply voltage). The input / output characteristics of the inverter circuit I2 are measured by monitoring (detecting) the voltage of the second main input / output line V1. This makes it possible to obtain one transfer curve having the horizontal axis V0 and the vertical axis V1 out of the butterfly curves described above. If the current flowing through the second bit main power supply line BLC is monitored with 1.2 V supplied to the first main input / output line V0, for example, the cell current Icell flowing into the bit line BC side of the SRAM cell MC. Can be measured.

また、バイアス2の状態では、第2ビット主電源線BLCをオープン、第1ビット主電源線BLTに供給する電圧を1.2Vとして、第2の主入出力線V1に、0Vから1.2Vの間で電圧を供給し、第1の主入出力線V0の電圧をモニタ(検知)することで、インバータ回路I1の入出力特性を測定する。これにより、バタフライカーブのうち、横軸をV1、縦軸をV0とした他方のトランスファーカーブを得ることができる。このようにして得られた2つのトランスファーカーブを重ね合わせて、バタフライカーブを作製し、バタフライカーブに内接する正方形の一辺の値を算出し、SRAMセルMCのSNMを求める。なお、第2の主入出力線V1に、例えば1.2Vを供給した状態で、第1ビット主電源線BLTに流れる電流をモニターすれば、SRAMセルMCのビット線BT側に流れるセル電流Icellを測定できる。   In the bias 2 state, the second bit main power supply line BLC is opened, the voltage supplied to the first bit main power supply line BLT is 1.2 V, and the second main input / output line V1 is set to 0 V to 1.2 V. The voltage of the first main input / output line V0 is monitored (detected) to measure the input / output characteristics of the inverter circuit I1. This makes it possible to obtain the other transfer curve of the butterfly curve with the horizontal axis being V1 and the vertical axis being V0. The two transfer curves thus obtained are overlapped to create a butterfly curve, the value of one side of the square inscribed in the butterfly curve is calculated, and the SNM of the SRAM cell MC is obtained. If the current flowing through the first bit main power supply line BLT is monitored with 1.2 V supplied to the second main input / output line V1, for example, the cell current Icell flowing into the bit line BT side of the SRAM cell MC. Can be measured.

(2)アクセストランジスタ特性を測定する場合、例えばアクセストランジスタTa2を測定する場合、主電源線VDD、セル電源線VDDC及び第1ビット主電源線BLTをオープンとする。そして、セル接地線VSSCに0V、第1の主入出力線V0に0V、第2の主入出力線V1に0V、第2ビット主電源線BLCに0.1Vを供給し、主ゲート電源線WLに供給する電圧を0Vから、プラスの方へ上昇させる。すなわち、アクセストランジスタTa2のドレイン・ソース間を0.1Vとし、ゲート・ソース間に電圧を加えていくことで、例えばドレイン電流が0.1μA流れた時を閾値電圧Vtと定義し、Vtを測定することができる。   (2) When measuring the access transistor characteristics, for example, when measuring the access transistor Ta2, the main power supply line VDD, the cell power supply line VDDC, and the first bit main power supply line BLT are opened. Then, 0V is supplied to the cell ground line VSSC, 0V is supplied to the first main input / output line V0, 0V is supplied to the second main input / output line V1, and 0.1V is supplied to the second bit main power supply line BLC. The voltage supplied to WL is increased from 0V to the positive side. That is, by setting the drain-source voltage of the access transistor Ta2 to 0.1 V and applying a voltage between the gate and the source, for example, when the drain current flows 0.1 μA, the threshold voltage Vt is defined and Vt is measured. can do.

この際、第1の主入出力線V0に0Vを供給した理由は、ドライバトランジスタN2をオンさせないためである。また、主電源線VDD及びセル電源線VDDCをオープンとした理由は、ロードトランジスタP2から、ラッチノードへ電流が流れ込まないようにするためである。また、第1ビット主電源線BLTをオープンとした理由は、第1の主入出力線V0からアクセストランジスタTa1を介して第1ビット主電源線BLTへ電流が流れないようにするためである。   At this time, the reason why 0 V is supplied to the first main input / output line V0 is that the driver transistor N2 is not turned on. The reason why the main power supply line VDD and the cell power supply line VDDC are opened is to prevent current from flowing from the load transistor P2 to the latch node. The reason for opening the first bit main power supply line BLT is to prevent current from flowing from the first main input / output line V0 to the first bit main power supply line BLT via the access transistor Ta1.

また、図4においては不図示であるが、測定項目は閾値電圧Vtだけでなく、例えば、主ゲート電源線WLに1.2V、第2ビット主電源線BLCに1.2Vを供給することで、1.2VにおけるアクセストランジスタTa2のドレイン電流の測定も可能である。なお、上記例では、アクセストランジスタTa2の測定について説明したが、アクセストランジスタTa1の測定も当然行うことができる。例えば、Vtを測定する場合、主電源線VDD、セル電源線VDDC及び第2ビット主電源線BLCをオープンとする。そして、セル接地線VSSCに0V、第1の主入出力線V0に0V、第2の主入出力線V1に0V、第1ビット主電源線BLTに0.1Vを供給し、主ゲート電源線WLに供給する電圧を0Vから、プラスの方へ上昇させる。すなわち、アクセストランジスタTa1のドレイン・ソース間を0.1Vとし、ゲート・ソース間に電圧を加えていくことで、Vtを測定することができる。   Although not shown in FIG. 4, the measurement items include not only the threshold voltage Vt but also, for example, by supplying 1.2V to the main gate power supply line WL and 1.2V to the second bit main power supply line BLC. The drain current of the access transistor Ta2 at 1.2 V can also be measured. In the above example, the measurement of the access transistor Ta2 has been described. However, the access transistor Ta1 can also be measured. For example, when measuring Vt, the main power supply line VDD, the cell power supply line VDDC, and the second bit main power supply line BLC are opened. Then, 0V is supplied to the cell ground line VSSC, 0V is supplied to the first main input / output line V0, 0V is supplied to the second main input / output line V1, and 0.1V is supplied to the first bit main power supply line BLT. The voltage supplied to WL is increased from 0V to the positive side. That is, Vt can be measured by setting the voltage between the drain and the source of the access transistor Ta1 to 0.1 V and applying a voltage between the gate and the source.

(3)ドライバトランジスタ特性を測定する場合、例えばドライバトランジスタN2を測定する場合、主電源線VDD、セル電源線VDDC、第1ビット主電源線BLT及び第2ビット主電源線BLCをオープンとする。そして、セル接地線VSSCに0V、第2の主入出力線V1に0.1V、主ゲート電源線WLに0Vを供給し、第1の主入出力線V0に供給する電圧を0Vから、プラスの方へ上昇させる。すなわち、ドライバトランジスタN2のドレイン・ソース間を0.1Vとし、ゲート・ソース間に電圧を加えていくことで、例えばドレイン電流が0.1μA流れた時を閾値電圧Vtと定義し、Vtを測定することができる。   (3) When measuring the driver transistor characteristics, for example, when measuring the driver transistor N2, the main power supply line VDD, the cell power supply line VDDC, the first bit main power supply line BLT, and the second bit main power supply line BLC are opened. Then, 0 V is supplied to the cell ground line VSSSC, 0.1 V is supplied to the second main input / output line V1, 0V is supplied to the main gate power supply line WL, and the voltage supplied to the first main input / output line V0 is increased from 0V. Raise towards. That is, by setting the voltage between the drain and source of the driver transistor N2 to 0.1 V and applying a voltage between the gate and source, for example, when the drain current flows 0.1 μA, the threshold voltage Vt is defined and Vt is measured. can do.

この際、主電源線VDD及びセル電源線VDDCをオープンとした理由は、ロードトランジスタP2及びP1から、各ラッチノードへ電流が流れ込まないようにするためである。また、第1ビット主電源線BLT及び第2ビット主電源線BLCをオープンとした理由は、それぞれ第1の主入出力線V0、第2の主入出力線V1からアクセストランジスタTa1、Ta2を介して、第1ビット主電源線BLT、第2ビット主電源線BLCへリーク電流が流れないようにするためである。   At this time, the reason why the main power supply line VDD and the cell power supply line VDDC are opened is to prevent current from flowing from the load transistors P2 and P1 to the respective latch nodes. The reason why the first bit main power supply line BLT and the second bit main power supply line BLC are opened is that the first main input / output line V0 and the second main input / output line V1 are connected to the access transistors Ta1 and Ta2, respectively. This is to prevent leakage current from flowing into the first bit main power supply line BLT and the second bit main power supply line BLC.

また、図4においては不図示であるが、測定項目は閾値電圧Vtだけでなく、第1の主入出力線V0に1.2V、第2の主入出力線V1に1.2Vを供給することで、1.2VにおけるドライバトランジスタN2のドレイン電流の測定も可能である。なお、この際、セル接地線VSSCには、ドライバトランジスタN1からも電流が流れ込むが、ドライバトランジスタN2に関しては、ロードトランジスタP2、アクセストランジスタTa2がオフしているため、ドレイン電流が他のノードへ流れことはなく、ドレイン電流の正確な測定が可能である。   Although not shown in FIG. 4, the measurement items include not only the threshold voltage Vt but also 1.2V to the first main input / output line V0 and 1.2V to the second main input / output line V1. Thus, the drain current of the driver transistor N2 at 1.2V can also be measured. At this time, a current flows from the driver transistor N1 to the cell ground line VSSC. However, since the load transistor P2 and the access transistor Ta2 are turned off for the driver transistor N2, the drain current flows to another node. The drain current can be accurately measured.

また、上記例では、ドライバトランジスタN2の測定について説明したが、ドライバトランジスタN1の測定も当然行うことができる。例えば、Vtを測定する場合、主電源線VDD、セル電源線VDDC、第1ビット主電源線BLT及び第2ビット主電源線BLCをオープンとする。そして、セル接地線VSSCに0V、第1の主入出力線V0に0.1V、主ゲート電源線WLに0Vを供給し、第2の主入出力線V1に供給する電圧を0Vから、プラスの方へ上昇させる。すなわち、ドライバトランジスタN1のドレイン・ソース間を0.1Vとし、ゲート・ソース間に電圧を加えていくことで、Vtを測定することができる。   In the above example, the measurement of the driver transistor N2 has been described. However, the driver transistor N1 can also be measured. For example, when measuring Vt, the main power supply line VDD, the cell power supply line VDDC, the first bit main power supply line BLT, and the second bit main power supply line BLC are opened. Then, 0V is supplied to the cell ground line VSSSC, 0.1V is supplied to the first main input / output line V0, 0V is supplied to the main gate power supply line WL, and the voltage supplied to the second main input / output line V1 is increased from 0V. Raise towards. That is, Vt can be measured by setting the voltage between the drain and source of the driver transistor N1 to 0.1 V and applying a voltage between the gate and source.

(4)ロードトランジスタ特性を測定する場合、例えばロードトランジスタP2を測定する場合、セル接地線VSSC、第1ビット主電源線BLT及び第2ビット主電源線BLCをオープンとする。そして、主電源線VDDに1.2V、セル電源線VDDCに1.2V、主ゲート電源線WLに0V,第2の主入出力線V1に1.1Vを供給し、第1の主入出力線V0に供給する電圧を1.2Vから、マイナスの方へ下降させる。すなわち、ロードトランジスタP2のドレイン・ソース間を0.1Vとし、ゲート・ソース間に負電圧を加えていくことで、例えばドレイン電流が0.1μA流れた時を閾値電圧Vtと定義し、Vtを測定することができる。   (4) When measuring the load transistor characteristics, for example, when measuring the load transistor P2, the cell ground line VSSSC, the first bit main power supply line BLT, and the second bit main power supply line BLC are opened. Then, 1.2V is supplied to the main power supply line VDD, 1.2V is supplied to the cell power supply line VDDC, 0V is supplied to the main gate power supply line WL, and 1.1V is supplied to the second main input / output line V1. The voltage supplied to the line V0 is lowered from 1.2V toward the minus side. That is, by defining a voltage between the drain and source of the load transistor P2 as 0.1 V and applying a negative voltage between the gate and the source, for example, when the drain current flows 0.1 μA is defined as the threshold voltage Vt, Can be measured.

この際、セル接地線VSSCをオープンとした理由は、各ラッチノードから、ドライバトランジスタN1及びN2を介して電流が流れ出さないようにするためである。また、第1ビット主電源線BLT及び第2ビット主電源線BLCをオープンとした理由は、それぞれ第1の主入出力線V0、第2の主入出力線V1からアクセストランジスタTa1、Ta2を介して、第1ビット主電源線BLT、第2ビット主電源線BLCへリーク電流が流れないようにするためである。   At this time, the reason why the cell ground line VSSC is opened is to prevent a current from flowing out from each latch node via the driver transistors N1 and N2. The reason why the first bit main power supply line BLT and the second bit main power supply line BLC are opened is that the first main input / output line V0 and the second main input / output line V1 are connected to the access transistors Ta1 and Ta2, respectively. This is to prevent leakage current from flowing into the first bit main power supply line BLT and the second bit main power supply line BLC.

また、図4においては不図示であるが、測定項目は閾値電圧Vtだけでなく、第1の主入出力線V0に0V、第2の主入出力線V1に1.2Vを供給することで、1.2VにおけるロードトランジスタP2のドレイン電流測定も可能である。なお、この際、セル電源線VDDCから、ロードトランジスタP1を介して第1の主入出力線V0へリーク電流が流れるが、ロードトランジスタP2に関しては、ドライバトランジスタN2、アクセストランジスタTa2がオフしているため、ドレイン電流が他のノードへ流れることはなく、ドレイン電流の正確な測定が可能である。   Although not shown in FIG. 4, the measurement items are not only the threshold voltage Vt but also by supplying 0V to the first main input / output line V0 and 1.2V to the second main input / output line V1. The drain current of the load transistor P2 at 1.2V can also be measured. At this time, a leak current flows from the cell power line VDDC to the first main input / output line V0 via the load transistor P1, but for the load transistor P2, the driver transistor N2 and the access transistor Ta2 are turned off. Therefore, the drain current does not flow to other nodes, and the drain current can be accurately measured.

また、上記例では、ロードトランジスタP2の測定について説明したが、ロードトランジスタP1の測定も当然行うことができる。例えば、Vtを測定する場合、セル接地線VSSC、第1ビット主電源線BLT及び第2ビット主電源線BLCをオープンとする。そして、主電源線VDDに1.2V、セル電源線VDDCに1.2V、主ゲート電源線WLに0V,第1の主入出力線V0に1.1Vを供給し、第2の主入出力線V1に供給する電圧を1.2Vから、マイナスの方へ下降させる。すなわち、ロードトランジスタP1のドレイン・ソース間を0.1Vとし、ゲート・ソース間に負電圧を加えていくことで、Vtを測定することができる。   In the above example, the measurement of the load transistor P2 has been described. However, the load transistor P1 can also be measured. For example, when measuring Vt, the cell ground line VSSSC, the first bit main power supply line BLT, and the second bit main power supply line BLC are opened. Then, 1.2V is supplied to the main power supply line VDD, 1.2V is supplied to the cell power supply line VDDC, 0V is supplied to the main gate power supply line WL, and 1.1V is supplied to the first main input / output line V0. The voltage supplied to the line V1 is lowered from 1.2V toward the minus side. That is, Vt can be measured by setting the drain-source of the load transistor P1 to 0.1 V and applying a negative voltage between the gate and the source.

このように本発明の評価セルでは、SRAMセルMCのラッチノード等に対応してスイッチ(トランジスタ)が設けられているので、SNM評価が可能となり、また、個々のトランジスタの詳細評価も可能である。なお、以上の様に、評価セルC11が選択されてSRAMセルMCの特性評価が行われている間、1行目に属する他の評価セルC21〜Cn1における第1のトランジスタT1〜第6のトランジスタT6の全てはオフ状態となるため、評価セルC21〜Cn1におけるSRAMセルMCは1行目に属する第2の副入出力線V11、副電源線VDD1及び第1の副入出力線V01と電気的に切り離された状態となる。また、1列目に属する他の評価セルC12〜C1mにおける第1のトランジスタT1〜第6のトランジスタT6の全てはオフ状態となるため、評価セルC12〜Cn1におけるSRAMセルMCは1列目に属する第2ビット副電源線BLC1、第1ビット副電源線BLT1、副ゲート電源線WL1と電気的に切り離された状態となる。また、第1のトランジスタT1〜第6のトランジスタT6は、3V系のトランジスタで作製されるのでオフリークが少なく、評価セルC11を評価する際の、副電源線VDD1等の電圧降下は少ないものである。
なお、DMA内の大半の評価セルは、行及び列のいずれかが評価セルC11とは異なり、主電源線VDD等に接続される電源線切替回路が異なるので、副電源線VDD1等の電圧降下に影響は及ぼさない。
As described above, in the evaluation cell of the present invention, the switch (transistor) is provided corresponding to the latch node of the SRAM cell MC, so that SNM evaluation is possible, and detailed evaluation of individual transistors is also possible. . As described above, while the evaluation cell C11 is selected and the characteristic evaluation of the SRAM cell MC is performed, the first transistor T1 to the sixth transistor in the other evaluation cells C21 to Cn1 belonging to the first row. Since all of T6 are turned off, the SRAM cell MC in the evaluation cells C21 to Cn1 is electrically connected to the second sub input / output line V11, the sub power supply line VDD1, and the first sub input / output line V01 belonging to the first row. It will be in the state where it was cut off. Since all of the first transistor T1 to the sixth transistor T6 in the other evaluation cells C12 to C1m belonging to the first column are turned off, the SRAM cell MC in the evaluation cells C12 to Cn1 belongs to the first column. The second bit sub power supply line BLC1, the first bit sub power supply line BLT1, and the sub gate power supply line WL1 are electrically disconnected. Further, since the first transistor T1 to the sixth transistor T6 are made of 3V transistors, there is little off-leakage, and the voltage drop of the sub power supply line VDD1 or the like when evaluating the evaluation cell C11 is small. .
Since most of the evaluation cells in the DMA are different from the evaluation cell C11 in either row or column, the power supply line switching circuit connected to the main power supply line VDD is different, so that the voltage drop of the sub power supply line VDD1 etc. Will not be affected.

また、主電源線VDD等の電圧降下についても、当該配線と評価セルの間には、電源線切替回路と第1のトランジスタT1等の直列回路が構成されるので、リークによる電圧降下は少ないものとなる。
すなわち、本実施形態に係る半導体評価回路では、選択対象の評価セルC11が属する行(ここでは1行目)の第2の副入出力線V11、副電源線VDD1及び第1の副入出力線V01のみを第2の主入出力線V1、主電源線VDD及び第1の主入出力線V0に接続し、他の行(2行目〜m行目)の第2の副入出力線V12〜V1m、副電源線VDD2〜VDDm及び第1の副入出力線V02〜V0mは、電源線切替回路PSW2〜PSWmによって、第2の主入出力線V1、主電源線VDD及び第1の主入出力線V0と電気的に切り離した状態としている。
In addition, regarding the voltage drop of the main power supply line VDD and the like, since a series circuit such as a power supply line switching circuit and the first transistor T1 is formed between the wiring and the evaluation cell, the voltage drop due to leakage is small. It becomes.
That is, in the semiconductor evaluation circuit according to the present embodiment, the second sub input / output line V11, the sub power supply line VDD1, and the first sub input / output line in the row (here, the first row) to which the evaluation cell C11 to be selected belongs. Only V01 is connected to the second main input / output line V1, the main power supply line VDD, and the first main input / output line V0, and the second sub input / output line V12 of the other row (second to m-th rows). To V1m, the sub power supply lines VDD2 to VDDm, and the first sub input / output lines V02 to V0m are connected to the second main input / output line V1, the main power supply line VDD, and the first main input by the power supply line switching circuits PSW2 to PSWm. The output line V0 is electrically disconnected.

一方、列方向についても同様に、選択対象の評価セルC11が属する列(ここでは1列目)の第2ビット副電源線BLC1、第1ビット副電源線BLT1、副ゲート電源線WL1のみを第2ビット主電源線BLC、第1ビット主電源線BLT、主ゲート電源線WLに接続し、他の列(2列目〜n列目)の第2ビット副電源線BLC2〜BLCn、第1ビット副電源線BLT2〜BLTn及び副ゲート電源線WL2〜WLnは、電源線切替回路SSW2〜SSWnによって、第2ビット主電源線BLC、第1ビット主電源線BLT、主ゲート電源線WLと電気的に切り離した状態としている。
このように、各行または各列に対応して電源線切替回路を設けたことで、主電源線VDD等の電圧降下についても、当該配線と評価セルの間には、電源線切替回路と第1のトランジスタT1等の直列回路が構成されるので、リークによる主電源線VDD等の電圧降下は少ないものとなる。
On the other hand, in the column direction as well, only the second bit sub power supply line BLC1, the first bit sub power supply line BLT1, and the sub gate power supply line WL1 of the column to which the evaluation cell C11 to be selected belongs (here, the first column) Connected to the 2-bit main power supply line BLC, the first bit main power supply line BLT, the main gate power supply line WL, the second bit sub power supply lines BLC2 to BLCn in the other columns (second column to nth column), the first bit The sub power supply lines BLT2 to BLTn and the sub gate power supply lines WL2 to WLn are electrically connected to the second bit main power supply line BLC, the first bit main power supply line BLT, and the main gate power supply line WL by the power supply line switching circuits SSW2 to SSWn. It is in a disconnected state.
As described above, by providing the power line switching circuit corresponding to each row or each column, the power line switching circuit and the first line between the wiring and the evaluation cell can be reduced even for the voltage drop of the main power line VDD or the like. Since a series circuit such as the transistor T1 is configured, a voltage drop of the main power supply line VDD or the like due to leakage is small.

このように、本実施形態に係る半導体評価回路によれば、半導体評価回路全体で発生するトータルのリーク電流を低減しているので、測定時において副配線VDD1等の電圧降下は小さくなり、選択対象のSRAMセルの特性を高精度に測定することが可能となる。また、評価の際、マトリックスアレイ内における評価セルの位置に依存して、主電源線等に電圧を供給する端子からSRAMセルMCへの距離に依存して、評価セルの特性に差が出ないように、切替回路、第1のトランジスタT1〜第6のトランジスタT6のオン抵抗及び配線抵抗を、それぞれ極力抑えることが望ましい。しかし、各評価セルには、第1のトランジスタT1〜第6のトランジスタT6のゲート端子に接続される副電源線VDDi(i=1〜m)等、6本の副配線が必要であり、これらをマトリックスアレイ内に配線する必要があるため、全ての配線抵抗を同等に低くすることは現実的ではない。そのため、本実施形態の半導体装置においては、次に説明するように、SRAMセルMCの特性評価に影響を与える配線について、優先的に抵抗値を下げることとし、さらに、SRAMセルの特性を高精度に測定できる構成としている。   As described above, according to the semiconductor evaluation circuit according to the present embodiment, since the total leakage current generated in the entire semiconductor evaluation circuit is reduced, the voltage drop of the sub-wiring VDD1 and the like is reduced during measurement, and the selection target The characteristics of the SRAM cell can be measured with high accuracy. In the evaluation, depending on the position of the evaluation cell in the matrix array, there is no difference in the characteristics of the evaluation cell depending on the distance from the terminal supplying the voltage to the main power supply line or the like to the SRAM cell MC. As described above, it is desirable to suppress the ON resistance and the wiring resistance of the switching circuit and the first transistor T1 to the sixth transistor T6 as much as possible. However, each evaluation cell requires six sub-wirings such as the sub power supply lines VDDi (i = 1 to m) connected to the gate terminals of the first transistor T1 to the sixth transistor T6. Therefore, it is not practical to make all the wiring resistances equally low. Therefore, in the semiconductor device of this embodiment, as will be described below, the resistance value is preferentially lowered for the wiring that affects the evaluation of the characteristics of the SRAM cell MC, and the characteristics of the SRAM cell are highly accurate. It is configured to be able to measure.

図5は、図2に示す評価セルの端子からの寄生抵抗を示す図である。SRAMセルMCのラッチノードLN1は、第1の主入出力端子V0Pから第1の主入出力線V0、電源線切替回路PSWi(i=1〜m)を構成するトランジスタV0Ti、第1の副入出力線V0i及び第2のトランジスタT2を介して、電圧が供給され、或いは電圧が検出される。図5においては、第1の主入出力端子V0PからトランジスタV0Tiへの第1の主入出力線V0の配線抵抗を抵抗RMV0で示し、トランジスタV0Tiから第2のトランジスタT2への第1の副入出力線V0iの配線抵抗をRSV0で示している。   FIG. 5 is a diagram showing parasitic resistance from the terminals of the evaluation cell shown in FIG. The latch node LN1 of the SRAM cell MC includes the first main input / output terminal V0P to the first main input / output line V0, the transistor V0Ti constituting the power supply line switching circuit PSWi (i = 1 to m), the first sub input / output. A voltage is supplied through the output line V0i and the second transistor T2, or the voltage is detected. In FIG. 5, the resistance RMV0 represents the wiring resistance of the first main input / output line V0 from the first main input / output terminal V0P to the transistor V0Ti, and the first sub input from the transistor V0Ti to the second transistor T2 is shown. The wiring resistance of the output line V0i is indicated by RSV0.

また、SRAMセルMCのラッチノードLN2は、第2の主入出力端子V1Pから第2の主入出力線V1、電源線切替回路PSWi(i=1〜m)を構成するトランジスタV1Ti、第2の副入出力線V1i及び第1のトランジスタT1を介して、電圧が供給され、或いは電圧が検出される。図5においては、第2の主入出力端子V1PからトランジスタV1Tiへの第2の主入出力線V1の配線抵抗を抵抗RMV1で示し、トランジスタV1Tiから第1のトランジスタT1への第2の副入出力線V1iの配線抵抗をRSV1で示している。   The latch node LN2 of the SRAM cell MC includes a second main input / output terminal V1P to a second main input / output line V1, a transistor V1Ti constituting the power supply line switching circuit PSWi (i = 1 to m), a second A voltage is supplied through the sub input / output line V1i and the first transistor T1, or the voltage is detected. In FIG. 5, the resistance of the second main input / output line V1 from the second main input / output terminal V1P to the transistor V1Ti is indicated by a resistor RMV1, and the second sub input from the transistor V1Ti to the first transistor T1 is shown. The wiring resistance of the output line V1i is indicated by RSV1.

また、SRAMセルMCの電源(ロードトランジスタのソース端子)は、主電源端子VDDPから主電源線VDD、電源線切替回路PSWi(i=1〜m)を構成するトランジスタVDDTi、副電源線VDDi及び第3のトランジスタT3を介して、電圧が供給される。図5においては、主電源端子VDDPからトランジスタVDDTiへの主電源線VDDの配線抵抗を抵抗RMVDDで示し、トランジスタVDDTiから第3のトランジスタT3への副電源線VDDiの配線抵抗をRSVDDで示している。   The power of the SRAM cell MC (the source terminal of the load transistor) is supplied from the main power supply terminal VDDP to the main power supply line VDD, the power supply line switching circuit PSWi (i = 1 to m), the transistor VDDTi, the sub power supply line VDDi, and the second power supply line VDDi. The voltage is supplied via the third transistor T3. In FIG. 5, the wiring resistance of the main power supply line VDD from the main power supply terminal VDDP to the transistor VDDTi is indicated by a resistor RMVDD, and the wiring resistance of the sub power supply line VDDi from the transistor VDDTi to the third transistor T3 is indicated by RSVDD. .

また、SRAMセルMCのビット線BCは、第2ビット主電源端子BLCPから第2ビット主電源線BLC、電源線切替回路SSWj(j=1〜n)を構成するトランジスタBLCTj、第2ビット副電源線BLCj及び第4のトランジスタT4を介して、電圧が供給される。図5においては、第2ビット主電源端子BLCPからトランジスタBLCTjへの第2ビット主電源線BLCの配線抵抗を抵抗RMBLCで示し、トランジスタBLCTjから第4のトランジスタT4への第2ビット副電源線BLCjの配線抵抗をRSBLCで示している。   The bit line BC of the SRAM cell MC includes the second bit main power supply terminal BLCP to the second bit main power supply line BLC, the transistor BLCTj constituting the power supply line switching circuit SSWj (j = 1 to n), the second bit sub power supply. A voltage is supplied via the line BLCj and the fourth transistor T4. In FIG. 5, the wiring resistance of the second bit main power supply line BLC from the second bit main power supply terminal BLCP to the transistor BLCTj is indicated by a resistor RMBLC, and the second bit sub power supply line BLCj from the transistor BLCTj to the fourth transistor T4 is shown. The wiring resistance is indicated by RSBLC.

また、SRAMセルMCのビット線BTは、第1ビット主電源端子BLTPから第1ビット主電源線BLT、電源線切替回路SSWj(j=1〜n)を構成するトランジスタBLTTj、第1ビット副電源線BLTj及び第5のトランジスタT5を介して、電圧が供給される。図5においては、第1ビット主電源端子BLTPからトランジスタBLTTjへの第1ビット主電源線BLTの配線抵抗を抵抗RMBLTで示し、トランジスタBLTTjから第5のトランジスタT5への第1ビット副電源線BLTjの配線抵抗をRSBLTで示している。   The bit line BT of the SRAM cell MC includes a first bit main power supply terminal BLTP, a first bit main power supply line BLT, a transistor BLTTj constituting a power supply line switching circuit SSWj (j = 1 to n), a first bit sub power supply. A voltage is supplied via the line BLTj and the fifth transistor T5. In FIG. 5, the resistance of the first bit main power supply line BLT from the first bit main power supply terminal BLTP to the transistor BLTTj is indicated by a resistor RMBLT, and the first bit sub power supply line BLTj from the transistor BLTTj to the fifth transistor T5 is shown. The wiring resistance is indicated by RSBLT.

また、SRAMセルMCのワード線(アクセストランジスタのゲート端子)は、主ゲート電源端子WLPから主ゲート電源線WL、電源線切替回路SSWj(j=1〜n)を構成するトランジスタWLTj、副ゲート電源線WLj及び第6のトランジスタT6を介して、電圧が供給される。図5においては、主ゲート電源端子WLPからトランジスタWLTjへの主ゲート電源線WLの配線抵抗を抵抗RMWLで示し、トランジスタWLTjから第6のトランジスタT6への副ゲート電源線WLjの配線抵抗をRSWLで示している。
また、SRAMセルMCのロードトランジスタが形成されるNウエルへ電圧を供給するセル電源端子VDDCPから該ウエルまでの配線抵抗を抵抗RVDDCで、SRAMセルMCへ接地電圧を供給するセル接地端子VSSCPからSRAMセルMCのドライバトランジスタのソースへの抵抗を抵抗RVSSCで示している。
The word line (gate terminal of the access transistor) of the SRAM cell MC is connected to the main gate power supply line WL, the main gate power supply line WL, the transistor WLTj constituting the power supply line switching circuit SSWj (j = 1 to n), and the sub-gate power supply. A voltage is supplied via the line WLj and the sixth transistor T6. In FIG. 5, the wiring resistance of the main gate power supply line WL from the main gate power supply terminal WLP to the transistor WLTj is indicated by a resistor RMWL, and the wiring resistance of the sub-gate power supply line WLj from the transistor WLTj to the sixth transistor T6 is indicated by RSWL. Show.
Further, the resistance from the cell power supply terminal VDDCP for supplying a voltage to the N well where the load transistor of the SRAM cell MC is formed to the well is a resistance RVDDC, and the cell ground terminal VSSCP for supplying the ground voltage to the SRAM cell MC to the SRAM. A resistance to the source of the driver transistor of the cell MC is indicated by a resistance RVSSC.

本発明においては、ラッチノードLN1及びLN2から、それぞれ第1の主入出力端子V0P及び第2の主入出力端子V1Pへの総抵抗を下げる必要がある。これは、上述の通り、SNM特性を評価する際、ラッチノードの出力電圧を精度良くモニターするためである。また、抵抗RVSSCは、抵抗値が高くなると、ドライバトランジスタのソース端子に抵抗がつくことでセル電流Icellが少なめにモニターされること、また、Icellが少なくなることでフリップフロップが反転しにくくなりSNMが大きめにモニターされてしまうことから、抵抗値を下げる必要がある。   In the present invention, it is necessary to lower the total resistance from the latch nodes LN1 and LN2 to the first main input / output terminal V0P and the second main input / output terminal V1P, respectively. This is because, as described above, when the SNM characteristics are evaluated, the output voltage of the latch node is accurately monitored. Further, when the resistance value of the resistor RVSSC is high, the resistance of the source terminal of the driver transistor causes a resistance to be monitored, so that the cell current Icell is monitored less. Also, the decrease of the Icell makes it difficult for the flip-flop to be inverted. Will be monitored larger, so it is necessary to lower the resistance value.

図6は、図5における配線抵抗値、トランジスタのオン抵抗値及び端子までの総抵抗値を示した図であり、マトリックスアレイ内で一番抵抗値の高い評価セルについて、電源線切替回路PSWiを構成するトランジスタV1Tiのオン抵抗を30Ωとした場合を示している。
この図で示すように、本発明において、第1の主入出力端子V0P、第2の主入出力端子V1P、セル接地端子VSSCPからSRAMセルMCへ至る総抵抗を、他の端子に比べて小さく設定し、200Ω前後の値となるようにしている。この程度の抵抗値に抑えれば、例えばSRAMセルMCのセル電流Icellが、電源電圧1.2Vの時に20μA〜40μAであるとした場合、SRAMセルMCでのドライバトランジスタのソース端子の電圧の上昇は、4mV〜8mV程度に抑えられるので、SRAMセルの評価精度に問題が生じることはないと考えられる。例えば、SNM特性を評価する場合、図2において示したバタフライカーブの交点XBのY座標の値は、ラッチノードLN1の出力電圧の値であるが、このときアクセストランジスタTa1とドライバトランジスタN1はともにオンしており、ラッチノードの電圧は、上記ソース端子の電圧上昇分を両トランジスタにより分圧した分しか上昇しないので、SNM特性に与える影響は少ないと考えられる。
FIG. 6 is a diagram showing the wiring resistance value, the on-resistance value of the transistor, and the total resistance value up to the terminal in FIG. 5. For the evaluation cell having the highest resistance value in the matrix array, the power line switching circuit PSWi is set. The case where the ON resistance of the transistor V1Ti is 30Ω is shown.
As shown in this figure, in the present invention, the total resistance from the first main input / output terminal V0P, the second main input / output terminal V1P, and the cell ground terminal VSSSCP to the SRAM cell MC is smaller than that of the other terminals. It is set so that the value is around 200Ω. If the resistance value is suppressed to this level, for example, if the cell current Icell of the SRAM cell MC is 20 μA to 40 μA when the power supply voltage is 1.2 V, the voltage of the source terminal of the driver transistor in the SRAM cell MC increases. Is suppressed to about 4 mV to 8 mV, so that it is considered that no problem occurs in the evaluation accuracy of the SRAM cell. For example, when evaluating the SNM characteristic, the value of the Y coordinate of the intersection XB of the butterfly curve shown in FIG. 2 is the value of the output voltage of the latch node LN1. At this time, both the access transistor Ta1 and the driver transistor N1 are on. Therefore, the voltage at the latch node rises only by dividing the voltage rise at the source terminal by both transistors, so that it is considered that the influence on the SNM characteristics is small.

続いて、図7〜図10を参照して、本実施形態に係る半導体装置の構成、動作及びSRAMセルの評価方法について詳細に説明する。
図7は、行選択線X1〜XmにXセレクト信号XS1〜XSmを供給し、列選択線Y1〜YnにYセレクト信号YS1〜YSnを供給する回路を含めた半導体評価回路の全体回路図である。この図7に示すように、本実施形態に係る半導体評価回路は、Xセレクト信号及びYセレクト信号を供給するための回路として、セルテスト回路20、Xセレクト用プリデコーダPDX、Yセレクト用プリデコーダPDY、Xセレクト用メインデコーダMDX及びYセレクト用メインデコーダMDYを備えている。なお、図7では、n=m=512の場合を想定している。また、セルテスト回路20、Xセレクト用プリデコーダPDX、Yセレクト用プリデコーダPDY、Xセレクト用メインデコーダMDX及びYセレクト用メインデコーダMDYは、本発明における選択信号供給回路を構成するものである。
Next, the configuration and operation of the semiconductor device according to the present embodiment and the SRAM cell evaluation method will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 7 is an overall circuit diagram of a semiconductor evaluation circuit including a circuit that supplies X select signals XS1 to XSm to the row selection lines X1 to Xm and supplies Y select signals YS1 to YSn to the column selection lines Y1 to Yn. . As shown in FIG. 7, the semiconductor evaluation circuit according to the present embodiment includes a cell test circuit 20, an X select predecoder PDX, and a Y select predecoder as circuits for supplying an X select signal and a Y select signal. PDY, X-select main decoder MDX and Y-select main decoder MDY are provided. In FIG. 7, a case where n = m = 512 is assumed. The cell test circuit 20, the X select predecoder PDX, the Y select predecoder PDY, the X select main decoder MDX, and the Y select main decoder MDY constitute a selection signal supply circuit in the present invention.

また、本実施形態に係る半導体装置は、図7に示すように、電源供給用の外部端子として、周辺電源端子VDDPERIP、接地端子VSSP、セル電源端子VDDCP及びセル接地端子VSSCPを備えている。周辺電源端子VDDPERIP及び接地端子VSSPは、選択信号供給回路及びDMA内の選択回路10(図7においては不図示)の電源に電圧を供給する端子である。また、セル電源端子VDDCPは、SRAMセルを構成するロードトランジスタが形成されるNウエルに電圧を供給する端子である。また、セル接地端子VSSCPは、SRAMセルを構成するNチャネル型MOSトランジスタが形成されるPウエル及びドライバトランジスタのソース端子へ電圧を供給する端子である。   As shown in FIG. 7, the semiconductor device according to the present embodiment includes a peripheral power supply terminal VDDPERIP, a ground terminal VSSSP, a cell power supply terminal VDDCP, and a cell ground terminal VSSSCP as external terminals for supplying power. The peripheral power supply terminal VDDPERIP and the ground terminal VSSP are terminals for supplying a voltage to the power supply of the selection signal supply circuit and the selection circuit 10 in the DMA (not shown in FIG. 7). The cell power supply terminal VDDCP is a terminal that supplies a voltage to an N well in which a load transistor constituting the SRAM cell is formed. The cell ground terminal VSSSCP is a terminal for supplying a voltage to the P-well in which the N-channel type MOS transistor constituting the SRAM cell is formed and the source terminal of the driver transistor.

また、本実施形態に係る半導体装置は、DMA内のSRAMセルの各ノードに電圧を供給する端子として、上述の通り、第1の主入出力端子V0P、第2の主入出力端子V1P、主電源端子VDDP、第1ビット主電源端子BLTP、第2ビット主電源端子BLCP、主ゲート電源端子WLPを備える。
また、本実施形態に係る半導体装置は、信号入力用の端子として、セレクタ制御信号入力端子SELCONTP、クロック信号入力端子CLKP、Xアドレス入力端子AX0P〜AX8P、Yアドレス入力端子AY0P〜AY8P、テスト信号入力端子TEST0P及びテスト信号入力端子TEST1Pを備えている。これらの入力端子は、セルテスト回路20に接続されている。
In addition, as described above, the semiconductor device according to the present embodiment serves as a terminal for supplying a voltage to each node of the SRAM cell in the DMA, as described above, the first main input / output terminal V0P, the second main input / output terminal V1P, the main A power supply terminal VDDP, a first bit main power supply terminal BLTP, a second bit main power supply terminal BLCP, and a main gate power supply terminal WLP are provided.
In the semiconductor device according to the present embodiment, the selector control signal input terminal SELCONTP, the clock signal input terminal CLKP, the X address input terminals AX0P to AX8P, the Y address input terminals AY0P to AY8P, and the test signal input are used as signal input terminals. A terminal TEST0P and a test signal input terminal TEST1P are provided. These input terminals are connected to the cell test circuit 20.

セルテスト回路20は、セレクタ制御信号(選択制御信号)SELCONT、クロック信号CLK、9ビットのXアドレス信号(行アドレス信号)AX0〜AX8、9ビットのYアドレス信号(列アドレス信号)AY0〜AY8、テスト信号TEST0及びTEST1を入力とし、これら各信号を基にXアドレスデコード信号AXDEC<8:0>及びAXDECB<8:0>を生成してXセレクト用プリデコーダPDXに出力すると共に、Yアドレスデコード信号AYDEC<8:0>及びAYDECB<8:0>を生成してYセレクト用プリデコーダPDYに出力する。なお、AXDEC<8:0>とは、9ビットの信号であるAXDEC0〜AXDEC8を統合して表記したものであり、AXDECB<8:0>とはAXDEC<8:0>の論理反転信号である。AYDEC<8:0>及びAYDECB<8:0>についても同様である。   The cell test circuit 20 includes a selector control signal (selection control signal) SELCONT, a clock signal CLK, a 9-bit X address signal (row address signal) AX0 to AX8, a 9-bit Y address signal (column address signal) AY0 to AY8, The test signals TEST0 and TEST1 are input, and X address decode signals AXDEC <8: 0> and AXDECB <8: 0> are generated based on these signals and output to the X select predecoder PDX and Y address decode Signals AYDEC <8: 0> and AYDECB <8: 0> are generated and output to the Y-select predecoder PDY. AXDEC <8: 0> is an integrated representation of 9-bit signals AXDEC0 to AXDEC8, and AXDECB <8: 0> is a logical inversion signal of AXDEC <8: 0>. . The same applies to AYDEC <8: 0> and AYDECB <8: 0>.

図8は、セルテスト回路20の内部回路構成図である。この図8に示すように、セルテスト回路20は、カウンタ回路CT、18個のセレクタ回路ST0〜ST17、18個のデコード信号出力回路DC0〜DC17から構成されている。   FIG. 8 is an internal circuit configuration diagram of the cell test circuit 20. As shown in FIG. 8, the cell test circuit 20 includes a counter circuit CT, 18 selector circuits ST0 to ST17, and 18 decode signal output circuits DC0 to DC17.

カウンタ回路CTは、セレクタ制御信号SELCONT及びクロック信号CLKを入力とし、セレクタ制御信号SELCONTが「1」の場合に、クロック信号CLKの立ち上りエッジに同期してカウント動作を行い、そのカウント結果を18ビットのカウンタアドレス信号CA0〜CA17として出力する。なお、0ビット目のカウンタアドレス信号CA0はセレクタ回路ST0に出力され、1ビット目のカウンタアドレス信号CA1はセレクタ回路ST1に出力され、以下同様に、17ビット目のカウンタアドレス信号CA17はセレクタ回路ST17に出力される。   The counter circuit CT receives the selector control signal SELCONT and the clock signal CLK. When the selector control signal SELCONT is “1”, the counter circuit CT performs a count operation in synchronization with the rising edge of the clock signal CLK, and the count result is 18 bits. Counter address signals CA0 to CA17. The counter address signal CA0 of the 0th bit is output to the selector circuit ST0, the counter address signal CA1 of the 1st bit is output to the selector circuit ST1, and similarly, the counter address signal CA17 of the 17th bit is the selector circuit ST17. Is output.

セレクタ回路ST0は、セレクタ制御信号SELCONTの論理反転信号であるSEL信号と、0ビット目のカウンタアドレス信号CA0と、0ビット目のYアドレス信号AY0とを入力とし、SEL信号のレベルに応じてカウンタアドレス信号CA0とYアドレス信号AY0とのいずれか一方を選択的に出力する。具体的には、SEL信号が「0」(つまりセレクタ制御信号SELCONTが「1」)の場合に、カウンタアドレス信号CA0が出力され、SEL信号が「1」(つまりセレクタ制御信号SELCONTが「0」)の場合に、Yアドレス信号AY0が出力される。   The selector circuit ST0 receives a SEL signal that is a logical inversion signal of the selector control signal SELCONT, a 0-bit counter address signal CA0, and a 0-bit Y address signal AY0, and outputs a counter according to the level of the SEL signal. Either one of the address signal CA0 and the Y address signal AY0 is selectively output. Specifically, when the SEL signal is “0” (that is, the selector control signal SELCONT is “1”), the counter address signal CA0 is output, and the SEL signal is “1” (that is, the selector control signal SELCONT is “0”). ), The Y address signal AY0 is output.

セレクタ回路ST1〜ST8も同様である。すなわち、例えば、セレクタ回路ST8は、SEL信号と、8ビット目のカウンタアドレス信号CA8と、8ビット目のYアドレス信号AY8とを入力とし、SEL信号のレベルに応じてカウンタアドレス信号CA8とYアドレス信号AY8とのいずれか一方を選択的に出力する。   The same applies to the selector circuits ST1 to ST8. That is, for example, the selector circuit ST8 receives the SEL signal, the 8-bit counter address signal CA8, and the 8-bit Y address signal AY8, and the counter address signal CA8 and the Y address according to the level of the SEL signal. One of the signals AY8 is selectively output.

セレクタ回路ST9は、SEL信号と、9ビット目のカウンタアドレス信号CA9と、0ビット目のXアドレス信号AX0とを入力とし、SEL信号のレベルに応じてカウンタアドレス信号CA9とXアドレス信号AX0とのいずれか一方を選択的に出力する。具体的には、SEL信号が「0」の場合に、カウンタアドレス信号CA9が出力され、SEL信号が「1」の場合に、Xアドレス信号AX0が出力される。   The selector circuit ST9 receives the SEL signal, the 9th bit counter address signal CA9, and the 0th bit X address signal AX0, and outputs the counter address signal CA9 and the X address signal AX0 according to the level of the SEL signal. Either one is selectively output. Specifically, the counter address signal CA9 is output when the SEL signal is “0”, and the X address signal AX0 is output when the SEL signal is “1”.

セレクタ回路ST10〜ST17も同様である。すなわち、例えば、セレクタ回路ST17は、SEL信号と、17ビット目のカウンタアドレス信号CA17と、8ビット目のXアドレス信号AX8とを入力とし、SEL信号のレベルに応じてカウンタアドレス信号CA17とXアドレス信号AX8とのいずれか一方を選択的に出力する。
このように、カウンタ回路CTから出力されるカウンタアドレス信号CA<17:0>の内、CA<8:0>はYアドレス信号AY<8:0>と対応関係にあり、CA<17:9>はXアドレス信号AX<8:0>と対応関係にある。
The same applies to the selector circuits ST10 to ST17. That is, for example, the selector circuit ST17 receives the SEL signal, the 17-bit counter address signal CA17, and the 8-bit X address signal AX8 and inputs the counter address signal CA17 and the X address according to the level of the SEL signal. One of the signals AX8 is selectively output.
Thus, among the counter address signals CA <17: 0> output from the counter circuit CT, CA <8: 0> has a corresponding relationship with the Y address signal AY <8: 0>, and CA <17: 9. > Corresponds to the X address signal AX <8: 0>.

デコード信号出力回路DC0は、セレクタ回路ST1の出力信号と、テスト信号TEST0の論理反転信号TESTB0と、テスト信号TEST1の論理反転信号TESTB1とを入力とし、TESTB0信号及びTESTB1信号の両方が「1」の場合(つまりテスト信号TEST0及びTEST1の両方が「0」の場合)は、セレクタ回路ST1の出力信号(CA0とAY0のいずれか)を0ビット目のYアドレスデコード信号AYDEC0として出力すると共に、その論理反転信号をAYDECB0として出力する。また、このデコード信号出力回路DC0は、テスト信号TEST0が「1」(TESTB0が「0」)且つテスト信号TEST1が「0」(TESTB1が「1」)の場合、Yアドレスデコード信号AYDEC0として「0」を出力する(AYDECB0も「0」)。さらに、デコード信号出力回路DC0は、テスト信号TEST0のレベルに関係なくテスト信号TEST1が「1」(TESTB1が「0」)の場合、Yアドレスデコード信号AYDEC0として「1」を出力する(AYDECB0も「1」)。   The decode signal output circuit DC0 receives the output signal of the selector circuit ST1, the logic inversion signal TESTB0 of the test signal TEST0, and the logic inversion signal TESTB1 of the test signal TEST1, and both the TESTB0 signal and the TESTB1 signal are “1”. In this case (that is, when both the test signals TEST0 and TEST1 are “0”), the output signal (either CA0 or AY0) of the selector circuit ST1 is output as the Y-bit decode address AYDEC0 of the 0th bit and its logic The inverted signal is output as AYDECB0. Further, the decode signal output circuit DC0 is “0” as the Y address decode signal AYDEC0 when the test signal TEST0 is “1” (TESTB0 is “0”) and the test signal TEST1 is “0” (TESTB1 is “1”). "Is output (AYDECB0 is also" 0 "). Further, when the test signal TEST1 is “1” (TESTB1 is “0”) regardless of the level of the test signal TEST0, the decode signal output circuit DC0 outputs “1” as the Y address decode signal AYDEC0 (AYDECB0 is also “ 1 ").

デコード信号出力回路DC1〜DC8も同様である。すなわち、例えば、デコード信号出力回路DC8は、セレクタ回路ST8の出力信号と、TESTB0信号及びTESTB1とを入力とし、TESTB0信号及びTESTB1信号のレベルに応じて、セレクタ回路ST8の出力信号(CA8とAY8のいずれか)、「0」または「1」のいずれかを8ビット目のYアドレスデコード信号AYDEC8(AYDECB8)として出力する。   The same applies to the decode signal output circuits DC1 to DC8. That is, for example, the decode signal output circuit DC8 receives the output signal of the selector circuit ST8, the TESTB0 signal, and the TESTB1 and outputs the output signals (CA8 and AY8 of the selector circuit ST8 according to the levels of the TESTB0 signal and the TESTB1 signal). Either), “0” or “1” is output as the Y-bit decode signal AYDEC8 (AYDECB8) of the eighth bit.

デコード信号出力回路DC9は、セレクタ回路ST9の出力信号と、TESTB0信号及びTESTB1とを入力とし、TESTB0信号及びTESTB1信号のレベルに応じて、セレクタ回路ST9の出力信号(CA9とAX0のいずれか)、「0」または「1」のいずれかを0ビット目のXアドレスデコード信号AXDEC0(AXDECB0)として出力する。   The decode signal output circuit DC9 receives the output signal of the selector circuit ST9, the TESTB0 signal and the TESTB1, and outputs an output signal of the selector circuit ST9 (either CA9 or AX0) according to the levels of the TESTB0 signal and the TESTB1 signal. Either “0” or “1” is output as the X-address decode signal AXDEC0 (AXDECB0) of the 0th bit.

デコード信号出力回路DC10〜DC17も同様である。すなわち、例えば、デコード信号出力回路DC17は、セレクタ回路ST17の出力信号と、TESTB0信号及びTESTB1とを入力とし、TESTB0信号及びTESTB1信号のレベルに応じて、セレクタ回路ST17の出力信号(CA17とAX8のいずれか)、「0」または「1」のいずれかを8ビット目のXアドレスデコード信号AXDEC8(AYDECB8)として出力する。   The same applies to the decode signal output circuits DC10 to DC17. That is, for example, the decode signal output circuit DC17 receives the output signal of the selector circuit ST17, the TESTB0 signal, and the TESTB1 as input, and outputs the output signal (CA17 and AX8 of the selector circuit ST17 according to the levels of the TESTB0 signal and the TESTB1 signal). Either), “0” or “1” is output as the X-bit decode address signal AXDEC8 (AYDECB8) of the eighth bit.

以上のようなセルテスト回路20の入力信号と出力信号との関係を表す真理値表を図9に示す。この図9に示すように、テスト信号TEST0及びTEST1の両方が「0」で且つセレクタ制御信号SELCONTが「0」の場合、セルテスト回路20はノーマルモード(ランダムアクセス:通常評価モードにおける第1のアドレスモード)状態となり、入力されるYアドレス信号AY<8:0>及びXアドレス信号AX<8:0>が、そのままYアドレスデコード信号AYDEC<8:0>(AYDECB<8:0>)及びXアドレスデコード信号AXDEC<8:0>(AXDECB<8:0>)として出力される。   A truth table showing the relationship between the input signal and the output signal of the cell test circuit 20 as described above is shown in FIG. As shown in FIG. 9, when both the test signals TEST0 and TEST1 are “0” and the selector control signal SELCONT is “0”, the cell test circuit 20 is in the normal mode (random access: the first in the normal evaluation mode). Address mode) state, and the input Y address signal AY <8: 0> and X address signal AX <8: 0> are directly used as the Y address decode signal AYDEC <8: 0> (AYDECB <8: 0>) and An X address decode signal AXDEC <8: 0> (AXDECB <8: 0>) is output.

また、テスト信号TEST0及びTEST1の両方が「0」で且つセレクタ制御信号SELCONTが「1」の場合、セルテスト回路20はノーマルモード(カウンタアクセス:通常評価モードにおける第2のアドレスモード)状態となり、カウンタ回路CTから出力されるカウンタアドレス信号CA<8:0>がYアドレスデコード信号AYDEC<8:0>(AYDECB<8:0>)として出力され、カウンタ回路CTから出力されるカウンタアドレス信号CA<17:9>がXアドレスデコード信号AXDEC<8:0>(AXDECB<8:0>)として出力される。   When both the test signals TEST0 and TEST1 are “0” and the selector control signal SELCONT is “1”, the cell test circuit 20 is in a normal mode (counter access: second address mode in the normal evaluation mode), The counter address signal CA <8: 0> output from the counter circuit CT is output as a Y address decode signal AYDEC <8: 0> (AYDECB <8: 0>), and the counter address signal CA output from the counter circuit CT. <17: 9> is output as the X address decode signal AXDEC <8: 0> (AXDECB <8: 0>).

また、テスト信号TEST0が「1」且つTEST1が「0」の場合、セルテスト回路20はテストモード(全評価セル非選択:第2のテストモード)状態となり、Yアドレスデコード信号AYDEC<8:0>及びXアドレスデコード信号AXDEC<8:0>は全て「0」となる(AYDECB<8:0>及びAXDECB<8:0>も全て「0」となる)。   When the test signal TEST0 is “1” and TEST1 is “0”, the cell test circuit 20 enters a test mode (all evaluation cell non-selection: second test mode), and the Y address decode signal AYDEC <8: 0. > And X address decode signals AXDEC <8: 0> are all “0” (AYDECB <8: 0> and AXDECB <8: 0> are all “0”).

また、テスト信号TEST0のレベルに関係なくTEST1が「1」の場合、セルテスト回路20はテストモード(全評価セル選択:第1のテストモード)状態となり、Yアドレスデコード信号AYDEC<8:0>及びXアドレスデコード信号AXDEC<8:0>は全て「1」となる(AYDECB<8:0>及びAXDECB<8:0>も全て「1」となる)。
以上がセルテスト回路20の説明であり、以下では図7に戻って説明を続ける。
When TEST1 is “1” regardless of the level of the test signal TEST0, the cell test circuit 20 enters the test mode (all evaluation cell selection: first test mode), and the Y address decode signal AYDEC <8: 0>. The X address decode signals AXDEC <8: 0> are all “1” (AYDECB <8: 0> and AXDECB <8: 0> are all “1”).
The above is the description of the cell test circuit 20, and the description will be continued below by returning to FIG.

Xセレクト用プリデコーダPDXは、セルテスト回路20から入力されるXアドレスデコード信号AXDEC<8:0>及びAXDECB<8:0>をプリデコード処理した後、その処理結果であるプリデコード信号をXセレクト用メインデコーダMDXに出力する。Xセレクト用メインデコーダMDXは、Xセレクト用プリデコーダPDXから入力されるプリデコード信号を基にXセレクト信号XS1〜XSm(m=512)を生成して行選択線X1〜Xmに供給する。
Yセレクト用プリデコーダPDYは、セルテスト回路20から入力されるYアドレスデコード信号AYDEC<8:0>及びAYDECB<8:0>をプリデコード処理した後、その処理結果であるプリデコード信号をYセレクト用メインデコーダMDYに出力する。Yセレクト用メインデコーダMDYは、Yセレクト用プリデコーダPDYから入力されるプリデコード信号を基にYセレクト信号YS1〜YSn(n=512)を生成して列選択線Y1〜Ynに供給する。
The X select predecoder PDX predecodes the X address decode signals AXDEC <8: 0> and AXDECB <8: 0> input from the cell test circuit 20, and then outputs a predecode signal as a result of the process to the Xdecode signal XX Output to the main decoder MDX for selection. The X select main decoder MDX generates X select signals XS1 to XSm (m = 512) based on the predecode signal input from the X select predecoder PDX, and supplies them to the row select lines X1 to Xm.
The Y select predecoder PDY predecodes the Y address decode signals AYDEC <8: 0> and AYDECB <8: 0> input from the cell test circuit 20, and then outputs a predecode signal as a result of the Y decode. Output to select main decoder MDY. The Y select main decoder MDY generates Y select signals YS1 to YSn (n = 512) based on the predecode signal input from the Y select predecoder PDY and supplies them to the column select lines Y1 to Yn.

上記のように、セルテスト回路20、Xセレクト用プリデコーダPDX、Yセレクト用プリデコーダPDY、Xセレクト用メインデコーダMDX及びYセレクト用メインデコーダMDYを備えることで、半導体評価回路は次の動作を行う。
ノーマルモード時(テスト信号TEST0及びTEST1が「0」)において、セレクタ制御信号SELCONTが「0」の期間では、Yアドレス信号AY<8:0>及びXアドレス信号AX<8:0>が、そのままYアドレスデコード信号AYDEC<8:0>及びXアドレスデコード信号AXDEC<8:0>として出力される。すなわち、この場合、ユーザがYアドレス信号AY<8:0>及びXアドレス信号AX<8:0>を自由に設定することにより、所望のXY座標(行及び列)に配置されている評価セルのSRAMセルを選択することができる(ランダムアクセス)。
As described above, by including the cell test circuit 20, the X-select predecoder PDX, the Y-select predecoder PDY, the X-select main decoder MDX, and the Y-select main decoder MDY, the semiconductor evaluation circuit performs the following operations. Do.
In the normal mode (when the test signals TEST0 and TEST1 are “0”), the Y address signal AY <8: 0> and the X address signal AX <8: 0> remain unchanged while the selector control signal SELCONT is “0”. The Y address decode signal AYDEC <8: 0> and the X address decode signal AXDEC <8: 0> are output. That is, in this case, the evaluation cell arranged at a desired XY coordinate (row and column) by freely setting the Y address signal AY <8: 0> and the X address signal AX <8: 0> by the user. SRAM cells can be selected (random access).

また、ノーマルモード時において、セレクタ制御信号SELCONTが「1」の期間では、クロック信号CLKの立ち上がりエッジに同期して、カウンタアドレス信号CA<17:0>がカウントアップされ、このカウンタアドレス信号CA<17:0>の内、CA<8:0>がYアドレスデコード信号AYDEC<8:0>として出力され、CA<17:9>がXアドレスデコード信号AXDEC<8:0>として出力される。すなわち、この場合、カウンタアドレス信号CA<17:0>のカウントアップ動作に同期して、自動的に1行1列目の評価セルからm(=512)行n(=512)列目の評価セルまで順次選択されることになる(カウンタアクセス)。   In the normal mode, during the period when the selector control signal SELCONT is “1”, the counter address signal CA <17: 0> is counted up in synchronization with the rising edge of the clock signal CLK, and the counter address signal CA < Of 17: 0>, CA <8: 0> is output as Y address decode signal AYDEC <8: 0>, and CA <17: 9> is output as X address decode signal AXDEC <8: 0>. That is, in this case, in synchronization with the count-up operation of the counter address signal CA <17: 0>, the evaluation of the m (= 512) row n (= 512) column from the evaluation cell of the first row and first column is automatically performed. The cells are sequentially selected (counter access).

このようにノーマルモード時では、セレクタ制御信号SELCONTのレベルによってランダムアクセスとカウンタアクセスとのいずれか一方を用いることができるが、どちらのアクセス方式であっても、選択された評価セルのSRAMセルの評価方法は同じである。カウンタアクセスモードのときは、Yアドレス信号AY(8:0)、Xアドレス信号AX(8:0)の18本が必要なくなるので、Xアドレス入力端子AX0P〜AX8P、Yアドレス入力端子AY0P〜AY8Pを設ける必要もなくなり、評価用の端子数を削減することができる。   As described above, in the normal mode, either random access or counter access can be used depending on the level of the selector control signal SELCONT. In either access method, the SRAM cell of the selected evaluation cell is selected. The evaluation method is the same. In the counter access mode, 18 of the Y address signal AY (8: 0) and the X address signal AX (8: 0) are not necessary, so that the X address input terminals AX0P to AX8P and the Y address input terminals AY0P to AY8P are connected. There is no need to provide it, and the number of terminals for evaluation can be reduced.

図10は、各モード時におけるSRAMセルの評価方法を表したものである。この図10に示すように、ノーマルモード時では、選択されたSRAMセルの(1)SNM評価、(2)アクセストランジスタ評価、(3)ドライバトランジスタ評価、(4)ロードトランジスタ評価を行うことができる。これらの評価内容は、図4を用いて説明した評価セルの評価内容と同じであるが、ノーマルモードのランダムアクセスにおいては、上述の通り、m×n個の評価セルの1つを任意に選択できるので、評価セルの1つを選択した状態で、各端子に図10に示すバイアスを印加することで、上記(1)〜(4)の各評価を詳細に行うことができる。また、カウンタアクセスでは、自動的に256k個のSRAMセルが順次選択されるので、例えば、図4において説明したように、SRAMセルを構成するトランジスタのドレイン電流を、まず一定のバイアス条件下で256k個全て収集し、極端に少ない電流値の評価セルを見つけ出した後、その評価セルをランダムアクセスで選択することにより、そのトランジスタを詳細に評価することも可能である。   FIG. 10 shows an SRAM cell evaluation method in each mode. As shown in FIG. 10, in the normal mode, (1) SNM evaluation, (2) access transistor evaluation, (3) driver transistor evaluation, and (4) load transistor evaluation of the selected SRAM cell can be performed. . These evaluation contents are the same as the evaluation contents of the evaluation cell described with reference to FIG. 4, but in random access in normal mode, one of m × n evaluation cells is arbitrarily selected as described above. Therefore, each evaluation of (1) to (4) can be performed in detail by applying the bias shown in FIG. 10 to each terminal in a state where one of the evaluation cells is selected. In the counter access, 256k SRAM cells are automatically selected sequentially, so that, for example, as described in FIG. 4, the drain current of the transistors constituting the SRAM cell is first set to 256k under a constant bias condition. It is also possible to evaluate the transistor in detail by collecting all of them and finding an evaluation cell having an extremely small current value and then selecting the evaluation cell by random access.

また、テストモード(全評価セル選択)時では、全ての評価セルが同時に選択される。この場合、図10に示すように、(1)全SRAMセルのSNM評価、(2)全SRAMセルへのNBTIストレス印加、(3)全SRAMセルのリーク電流測定を行うことができる。以下、順に説明する。
(1)全SRAMセルのSNM評価での各端子への電圧供給条件は、テスト信号入力端子TEST0P及びTEST1Pを除き、ノーマルモード(1)における条件と同じである。本実施形態においては、SRAMセルを構成する6つのトランジスタの平均値によるバタフライカーブを取得できるため、256kビットのSNMの平均値を求めることができる。なお、図示しないが、ノーマルモードの(2)〜(4)のバイアス条件で評価を行えば、256kビットの各トランジスタ特性の平均値を求めることも可能である。
In the test mode (all evaluation cell selection), all evaluation cells are selected simultaneously. In this case, as shown in FIG. 10, (1) SNM evaluation of all SRAM cells, (2) NBTI stress application to all SRAM cells, and (3) leakage current measurement of all SRAM cells can be performed. Hereinafter, it demonstrates in order.
(1) The voltage supply conditions to each terminal in the SNM evaluation of all SRAM cells are the same as those in the normal mode (1) except for the test signal input terminals TEST0P and TEST1P. In the present embodiment, since a butterfly curve based on the average value of the six transistors constituting the SRAM cell can be acquired, the average value of 256 kbit SNMs can be obtained. Although not shown, if evaluation is performed under the bias conditions (2) to (4) in the normal mode, an average value of 256 kbit transistor characteristics can be obtained.

(2)NBTIストレス印加においては、主電源線VDDに1.2V、セル電源線VDDCに1.2V、主ゲート電源線WLに1.2V、セル接地線VSSCに0Vを供給する。
また、第1の主入出力線V0及び第2の主入出力線V1をオープンとする。そして、第1ビット主電源線BLTに0V、第2ビット主電源線BLCに1.2Vを供給し、所望の時間この状態を維持する。この期間においては、全SRAMセルのラッチノードLN1は0V、ラッチノードLN2は1.2Vとなるから、全SRAMセルのロードトランジスタP2は、ソース端子及びドレイン端子には1.2V、ゲート端子には0Vが印加され続け、NBTIストレス印加状態が維持される。
(2) In NBTI stress application, 1.2V is supplied to the main power supply line VDD, 1.2V is supplied to the cell power supply line VDDC, 1.2V is supplied to the main gate power supply line WL, and 0V is supplied to the cell ground line VSSSC.
Further, the first main input / output line V0 and the second main input / output line V1 are opened. Then, 0V is supplied to the first bit main power supply line BLT and 1.2V is supplied to the second bit main power supply line BLC, and this state is maintained for a desired time. During this period, the latch node LN1 of all SRAM cells is 0V and the latch node LN2 is 1.2V. Therefore, the load transistor P2 of all SRAM cells is 1.2V at the source terminal and drain terminal, and at the gate terminal. OVTI is continuously applied, and the NBTI stress application state is maintained.

また、テストモードの期間の前後で、ノーマルモードによりロードトランジスタP2の評価を行うことで、大規模のSRAMセルに対して、NBTIストレスによる特性劣化量を取得することができる。これらの特性劣化量をもとに計算したSRAMセルの寿命、例えばSNMがゼロになる時間が、SRAMが搭載される製品の寿命(例えば10年)を満たせば、NBTIの観点から見たSRAMセル設計は完了する。一方、満たさない場合、製造条件において、SNMを確保できるように、例えばロードトランジスタの閾値電圧Vtの絶対値を下げる、或いは、ロードトランジスタのチャネル幅W等をセル設計に戻って調整するといった対策をとることができる。すなわち、本発明の半導体装置において、信頼性試験を行うことで、プロセス開発、製品開発に対して、フィードバックを速やかに行うことができる。   Further, by evaluating the load transistor P2 in the normal mode before and after the test mode period, it is possible to acquire the characteristic deterioration amount due to the NBTI stress for a large-scale SRAM cell. If the lifetime of the SRAM cell calculated based on these characteristic deterioration amounts, for example, the time when the SNM becomes zero, satisfies the lifetime of the product on which the SRAM is mounted (for example, 10 years), the SRAM cell from the viewpoint of NBTI The design is complete. On the other hand, if the condition is not satisfied, measures such as lowering the absolute value of the threshold voltage Vt of the load transistor or adjusting the channel width W of the load transistor back to the cell design so as to ensure SNM in the manufacturing conditions. Can take. That is, in the semiconductor device of the present invention, by performing a reliability test, feedback can be promptly performed for process development and product development.

なお、ロードトランジスタP1に対してストレス印加を行う場合、上記と同じく、主電源線VDDに1.2V、セル電源線VDDCに1.2V、主ゲート電源線WLに1.2V、セル接地線VSSCに0Vを供給する。また、第1の主入出力線V0及び第2の主入出力線V1をオープンとする。そして、第1ビット主電源線BLTに1.2V、第2ビット主電源線BLCに0Vを供給し、所望の時間この状態を維持すればよい。   When stress is applied to the load transistor P1, as described above, the main power supply line VDD is 1.2V, the cell power supply line VDDC is 1.2V, the main gate power supply line WL is 1.2V, and the cell ground line VSSSC. Is supplied with 0V. Further, the first main input / output line V0 and the second main input / output line V1 are opened. Then, 1.2V may be supplied to the first bit main power supply line BLT and 0V to the second bit main power supply line BLC, and this state may be maintained for a desired time.

(3)SRAMリーク電流測定においては、主電源線VDDに1.2V、セル電源線VDDCに1.2V、セル接地線VSSCに0Vを供給する。また、第1の主入出力線V0及び第2の主入出力線V1をオープンとする。そして、テストモード期間の初期において、第1ビット主電源線BLTに0V、第2ビット主電源線BLCに1.2V、主ゲート電源線WLに1.2Vを供給し、その後、主ゲート電源線WLに供給する電圧を0Vとし、第1ビット主電源線BLTに1.2Vとする。初期の期間においては、全SRAMセルのラッチノードLN1は0V、ラッチノードLN2は1.2Vとなるから、全SRAMセルにはデータ「0」が書き込まれる。また、第1ビット主電源線BLTに供給する電圧を1.2Vとした後の期間においては、全SRAMセルはスタンバイ状態となるから、主電源端子VDDP及びセル電源端子VDDCPに電流計を接続し、その値をモニターすることで、1.2Vにおけるデータ「0」の状態における全SRAMセルのリーク電流を測定できる。   (3) In the SRAM leakage current measurement, 1.2 V is supplied to the main power supply line VDD, 1.2 V is supplied to the cell power supply line VDDC, and 0 V is supplied to the cell ground line VSSSC. Further, the first main input / output line V0 and the second main input / output line V1 are opened. In the initial stage of the test mode period, 0V is supplied to the first bit main power supply line BLT, 1.2V is supplied to the second bit main power supply line BLC, and 1.2V is supplied to the main gate power supply line WL. The voltage supplied to WL is set to 0V, and the first bit main power supply line BLT is set to 1.2V. In the initial period, the latch node LN1 of all SRAM cells is 0V and the latch node LN2 is 1.2V. Therefore, data “0” is written in all SRAM cells. Further, in the period after the voltage supplied to the first bit main power supply line BLT is set to 1.2 V, all SRAM cells are in a standby state. Therefore, an ammeter is connected to the main power supply terminal VDDP and the cell power supply terminal VDDCP. By monitoring this value, the leakage current of all SRAM cells in the state of data “0” at 1.2 V can be measured.

なお、データ「1」の状態でのリーク電流を測定する場合、テストモード期間の初期において、第1ビット主電源線BLTに1.2V、第2ビット主電源線BLCに0Vを供給し、主ゲート電源線WLに供給する電圧を0Vとした後、第2ビット主電源線BLCを1.2Vとすればよい。また、各電源線に供給する電圧を1.2Vではなく、他の電圧値へ変更し、複数の電圧値で測定すれば、SRAMリーク電流の電源電圧依存性をとることも可能である。これらのリーク電流値は、製品設計において製品のスタンバイ電流を見積もる際、SRAMセルのみのリーク電流値が必要となることから、設計データとして役立てることができる。   When measuring the leakage current in the data “1” state, 1.2 V is supplied to the first bit main power supply line BLT and 0 V is supplied to the second bit main power supply line BLC in the initial stage of the test mode period. After the voltage supplied to the gate power supply line WL is set to 0V, the second bit main power supply line BLC may be set to 1.2V. In addition, if the voltage supplied to each power supply line is changed to other voltage value instead of 1.2V and measured at a plurality of voltage values, it is possible to take the dependence of the SRAM leakage current on the power supply voltage. These leakage current values can be used as design data because the leakage current value of only the SRAM cell is required when estimating the standby current of the product in product design.

また、テストモード(全評価セル非選択)時では、全ての評価セルが同時に非選択となるため、全SRAMセルにはバイアスが印加されない。そのため、テストモード期間において、周辺電源端子VDDPERIPに電圧を供給し、電流計へ接続することで、本発明の半導体装置全体から全SRAMセルを除く全周辺回路(選択回路10を含む)のリーク電流を測定できる。なお、上記全選択(3)で求めたSRAMのリーク電流を加算すれば、半導体装置全体で生じるトータルのリーク電流の算出も可能となる。   In the test mode (all evaluation cells are not selected), since all the evaluation cells are simultaneously unselected, no bias is applied to all SRAM cells. For this reason, during the test mode period, a voltage is supplied to the peripheral power supply terminal VDDPERIP and connected to the ammeter, so that the leakage current of all peripheral circuits (including the selection circuit 10) excluding all SRAM cells from the entire semiconductor device of the present invention. Can be measured. Note that by adding the SRAM leakage current obtained in the above-described all selection (3), the total leakage current generated in the entire semiconductor device can be calculated.

以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は本実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、SRAMセルの個数は上述した例に限定されず、アドレス端子数を増やして大規模なマトリックス構成としても良い。また、行と列の関係を入れ替えても良い。また、上記実施形態では、第1の副入出力線、第2の副入出力線及び副電源線の3本を行方向に設け、第1ビット副電源線、第2ビット副電源線及び副ゲート電源線の3本を列方向に設けた場合を例示したが、これら各線は、行方向と列方向のどちらに設けるか決まっているわけではなく、例えば、全て(6本)を行方向または列方向の一方に設けても良いし、6本を4本と2本に分け、行方向2本、列方向4本としても良い。また、第1の副入出力線、第2の副入出力線及びセル接地線VSSCの抵抗値が低くなるように配線し、残りをSRAMセルの縦横比に応じて、配線する構成でもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included. For example, the number of SRAM cells is not limited to the above-described example, and a large-scale matrix configuration may be used by increasing the number of address terminals. In addition, the relationship between rows and columns may be interchanged. In the above-described embodiment, the first sub input / output line, the second sub input / output line, and the sub power supply line are provided in the row direction, and the first bit sub power supply line, the second bit sub power supply line, and the sub power supply line are provided. Although the case where three gate power supply lines are provided in the column direction has been illustrated, it is not determined whether each of these lines is provided in the row direction or the column direction. It may be provided on one side in the column direction, or 6 may be divided into 4 and 2 to provide 2 rows and 4 columns. Further, the first sub input / output line, the second sub input / output line, and the cell ground line VSSSC may be wired so as to have a low resistance value, and the rest may be wired according to the aspect ratio of the SRAM cell.

また、上記実施形態では、評価セルの内部回路構成として図2に示したように、SRAMセルを構成するNMOSトランジスタが形成されるPウエルの電圧と、ドライバトランジスタのソース端子に供給する電圧とを、セル接地線VSSCにより供給する構成としたが、Pウエル電圧を供給する配線をセル接地線VSSCとし、ドライバトランジスタのソース端子は接地線VSSへ接続してもよい。このようにすれば、セル接地線VSSCに供給する電圧を変化させ、NMOSトランジスタのバックバイアス特性を変化させることができ、より詳細な単体トランジスタの特性評価を行うことができる。また、上記実施形態では、6トランジスタ型セルを用いて説明したが、SRAMセルは、一端がSRAMセルの電源に接続された高抵抗負荷素子をラッチノードへ接続し、データを保持する4トランジスタ型セルであってもよい。   In the above embodiment, as shown in FIG. 2 as the internal circuit configuration of the evaluation cell, the voltage of the P-well in which the NMOS transistor constituting the SRAM cell is formed and the voltage supplied to the source terminal of the driver transistor are Although the configuration is such that the cell ground line VSSSC is used for the supply, the P well voltage supply line may be the cell ground line VSSSC, and the source terminal of the driver transistor may be connected to the ground line VSS. In this way, the voltage supplied to the cell ground line VSSSC can be changed, the back bias characteristics of the NMOS transistor can be changed, and the characteristics of the single transistor can be evaluated in more detail. In the above embodiment, the six-transistor cell is used. However, the SRAM cell has a four-transistor type that holds data by connecting a high resistance load element, one end of which is connected to the power source of the SRAM cell, to the latch node. It may be a cell.

C11,C12,C21,Cn1,C1m,Cnm…評価セル、
V1…第2の主入出力線、VDD…主電源線、V0…第1の主入出力線、
V11,V12,V1i,V1m…第2の副入出力線、
VDD1,VDD2,VDDi,VDDm…副電源線、
V01,V02,V0i,V0m…第1の副入出力線、
BLC…第2ビット主電源線、WL…主ゲート電源線、BLT…第1ビット主電源線、
BLC1,BLC2,BLCj,BLCn…第2ビット副電源線、
WL1,WL2,WLj,WLn…副ゲート電源線、
BLT1,BLT2,BLTj,BLTn…第1ビット副電源線、
VSSC…セル接地線、VDDC…セル電源線、VSS…接地線、VDDPERI…周辺電源線、
Y1,Y2,Yn…列選択線、X1,X2,Xm…行選択線、
PSW1,PSW2,PSWi,PSWm,SSW1,SSW2,SSWj,SSWn…電源線切替回路、
10…選択回路、10a…NAND回路、10b…論理反転回路、20…セルテスト回路、DC0,DC1,DC8,DC9,DC10,DC17…デコード信号出力回路、
ST0,ST1,ST8,ST9,ST10,ST17…セレクタ回路、CT…カウンタ回路、
AY,AY0,AY8…Yアドレス信号、
AX,AX0,AX8…Xアドレス信号、
CA,CA0,CA1,CA8,CA9,CA17…カウンタアドレス信号、
SELCONT…セレクタ制御信号、CLK…クロック信号、TEST0,TEST1…テスト信号、
T1…第1のトランジスタ、T2…第2のトランジスタ、T3…第3のトランジスタ、
T4…第4のトランジスタ、T5…第5のトランジスタ、T6…第6のトランジスタ、
PDX…Xセレクト用プリデコーダ、PDY…Yセレクト用プリデコーダ、
MDX…Xセレクト用メインデコーダ、MDY…Yセレクト用メインデコーダ、
V1P…第2の主入出力端子、V0P…第1の主入出力端子、VDDP…主電源端子、
BLCP…第2ビット主電源端子、BLTP…第1ビット主電源端子、WLP…主ゲート電源端子、VSSCP…セル接地端子、VDDCP…セル電源端子、VDDPERIP…周辺電源端子、VSSP…接地端子、SELCONTP…セレクタ制御信号入力端子、CLKP…クロック信号入力端子、TEST0P,TEST1P…テスト信号入力端子、AX0P…Xアドレス入力端子、AY0P…Yアドレス入力端子
C11, C12, C21, Cn1, C1m, Cnm ... evaluation cell,
V1 ... second main input / output line, VDD ... main power supply line, V0 ... first main input / output line,
V11, V12, V1i, V1m, second sub input / output lines,
VDD1, VDD2, VDDi, VDDm ... sub power line,
V01, V02, V0i, V0m... First sub input / output line,
BLC ... second bit main power supply line, WL ... main gate power supply line, BLT ... first bit main power supply line,
BLC1, BLC2, BLCj, BLCn ... 2nd bit sub power supply line,
WL1, WL2, WLj, WLn ... sub-gate power supply line,
BLT1, BLT2, BLTj, BLTn... First bit sub power line,
VSSC: Cell ground line, VDDC: Cell power line, VSS: Ground line, VDDPERI: Peripheral power line,
Y1, Y2, Yn ... column selection lines, X1, X2, Xm ... row selection lines,
PSW1, PSW2, PSWi, PSWm, SSW1, SSW2, SSWj, SSWn ... power line switching circuit,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Selection circuit, 10a ... NAND circuit, 10b ... Logic inversion circuit, 20 ... Cell test circuit, DC0, DC1, DC8, DC9, DC10, DC17 ... Decode signal output circuit,
ST0, ST1, ST8, ST9, ST10, ST17 ... selector circuit, CT ... counter circuit,
AY, AY0, AY8 ... Y address signal,
AX, AX0, AX8 ... X address signal,
CA, CA0, CA1, CA8, CA9, CA17... Counter address signal,
SELCONT ... selector control signal, CLK ... clock signal, TEST0, TEST1 ... test signal,
T1 ... 1st transistor, T2 ... 2nd transistor, T3 ... 3rd transistor,
T4 ... fourth transistor, T5 ... fifth transistor, T6 ... sixth transistor,
PDX ... X select predecoder, PDY ... Y select predecoder,
MDX ... X select main decoder, MDY ... Y select main decoder,
V1P: second main input / output terminal, V0P: first main input / output terminal, VDDP: main power supply terminal,
BLCP ... 2nd bit main power supply terminal, BLTP ... 1st bit main power supply terminal, WLP ... main gate power supply terminal, VSSCP ... cell ground terminal, VDDCP ... cell power supply terminal, VDDPERIP ... peripheral power supply terminal, VSSSP ... ground terminal, SELCONTP ... Selector control signal input terminal, CLKP ... clock signal input terminal, TEST0P, TEST1P ... test signal input terminal, AX0P ... X address input terminal, AY0P ... Y address input terminal

Claims (15)

SRAMセルの特性を評価するための半導体装置であって、
SRAMセルを有する複数個の評価セルと、
前記評価セルを選択するための選択信号供給用の選択線と、
前記SRAMセルの電源電圧を供給するための主電源線と、
前記SRAMセルの第1データ転送用トランジスタ及び第2データ転送用トランジスタのゲートへ、入力電圧を供給する主ゲート電源線と、
前記SRAMセルの第1のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する第1の主入出力線と、
前記SRAMセルの第2のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する第2の主入出力線と、
前記SRAMセルの前記第1データ転送用トランジスタを介して、前記第1のラッチノードへ、第1のビット線電圧を供給する第1ビット主電源線と、
前記SRAMセルの前記第2データ転送用トランジスタを介して、前記第2のラッチノードへ、第2のビット線電圧を供給する第2ビット主電源線と、を備え、
前記評価セルの各々は、前記選択信号に基づいて、自己のSRAMセルと、前記主電源線、前記主ゲート電源線、前記第1の主入出力線、前記第2の主入出力線、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線とを、接続または非接続とする、前記SRAMセルを構成するトランジスタよりオフリークが少ないトランジスタに対して制御信号を出力する制御回路を有し、
前記制御回路は、前記SRAMセルを構成するトランジスタよりオフリークが少ないトランジスタにより構成され、前記SRAMセルに供給する電源電圧より高い電圧である前記選択信号により前記制御信号を出力して、自己のSRAMセルと、前記主電源線、前記主ゲート電源線、前記第1の主入出力線、前記第2の主入出力線、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線とを、接続または非接続とする、ことを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device for evaluating the characteristics of an SRAM cell,
A plurality of evaluation cells having SRAM cells;
A selection line for supplying a selection signal for selecting the evaluation cell;
A main power supply line for supplying a power supply voltage of the SRAM cell;
A main gate power supply line for supplying an input voltage to the gates of the first data transfer transistor and the second data transfer transistor of the SRAM cell;
A first main input / output line for supplying an input voltage to the first latch node of the SRAM cell or detecting an output voltage thereof;
A second main input / output line for supplying an input voltage to the second latch node of the SRAM cell or detecting an output voltage thereof;
A first bit main power line for supplying a first bit line voltage to the first latch node via the first data transfer transistor of the SRAM cell;
A second bit main power supply line for supplying a second bit line voltage to the second latch node via the second data transfer transistor of the SRAM cell;
Based on the selection signal, each of the evaluation cells includes its own SRAM cell, the main power supply line, the main gate power supply line, the first main input / output line, the second main input / output line, A control circuit that outputs a control signal to a transistor having a lower off-leakage than a transistor constituting the SRAM cell, wherein the first bit main power supply line and the second bit main power supply line are connected or disconnected;
The control circuit is constituted by a transistor having less off-leakage than a transistor constituting the SRAM cell, and outputs the control signal in response to the selection signal that is higher than a power supply voltage supplied to the SRAM cell. And the main power supply line, the main gate power supply line, the first main input / output line, the second main input / output line, the first bit main power supply line, and the second bit main power supply line. Alternatively, the semiconductor device is not connected.
前記複数個の評価セルは、m行n列(m、nは正の整数)のマトリクス状に配列され、
前記選択信号供給用の選択線は、各行毎に設けられ、各行に属する前記評価セルを選択するための行選択信号の供給用の行選択線と、各列毎に設けられ、各列に属する前記評価セルを選択するための列選択信号の供給用の列選択線とからなり、
前記評価セルの各々は、前記行選択信号及び前記列選択信号に応じて、自己のSRAMセルと、前記主電源線、前記主ゲート電源線、前記第1の主入出力線、前記第2の主入出力線、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線とを、接続または非接続とする、ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
The plurality of evaluation cells are arranged in a matrix of m rows and n columns (m and n are positive integers),
The selection signal supply selection line is provided for each row, and is provided for each column and a row selection signal for supplying a row selection signal for selecting the evaluation cell belonging to each row, and belongs to each column. A column selection line for supplying a column selection signal for selecting the evaluation cell;
Each of the evaluation cells includes its own SRAM cell, the main power supply line, the main gate power supply line, the first main input / output line, and the second response line in response to the row selection signal and the column selection signal. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a main input / output line, the first bit main power supply line, and the second bit main power supply line are connected or disconnected.
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの電源電圧を供給するための副電源線と、
前記副電源線に対応して設けられ、当該副電源線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該副電源線と前記主電源線との接続/非接続を切り替える電源線切替回路と、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの第1データ転送用トランジスタ及び第2データ転送用トランジスタのゲートへ、入力電圧を供給する電源電圧を供給するための副ゲート電源線と、
前記副ゲート電源線に対応して設けられ、当該副ゲート電源線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該副ゲート電源線と前記主ゲート電源線との接続/非接続を切り替えるゲート電源線切替回路と、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの第1のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する第1の副入出力線と、
前記第1の副入出力線に対応して設けられ、当該第1の副入出力線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該第1の副入出力線と前記第1の主入出力線との接続/非接続を切り替える第1の入出力線切替回路と、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの第2のラッチノードへ、入力電圧を供給し、あるいはその出力電圧を検出する第2の副入出力線と、
前記第2の副入出力線に対応して設けられ、当該第2の副入出力線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該第2の副入出力線と前記第2の主入出力線との接続/非接続を切り替える第2の入出力線切替回路と、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの前記第1データ転送用トランジスタを介して、前記第1のラッチノードへ、第1のビット線電圧を供給する第1ビット副電源線と、
前記第1ビット副電源線に対応して設けられ、当該第1ビット副電源線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該第1ビット副電源線と前記第1ビット主電源線との接続/非接続を切り替える第1ビット電源線切替回路と、
各行または各列毎に設けられ、当該各行または各列に属する評価セルのSRAMセルの前記第2データ転送用トランジスタを介して、前記第2のラッチノードへ、第2のビット線電圧を供給する第2ビット副電源線と、
前記第2ビット副電源線に対応して設けられ、当該第2ビット副電源線と同一の行に属する行選択信号または列に属する列選択信号に応じて、当該第2ビット副電源線と前記第2ビット主電源線との接続/非接続を切り替える第2ビット電源線切替回路と、を備えることを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
A sub power supply line provided for each row or each column, for supplying the power supply voltage of the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each said row or each column;
Connection / non-connection between the sub power supply line and the main power supply line according to a row selection signal belonging to the same row as the sub power supply line or a column selection signal belonging to the column. A power line switching circuit for switching between,
To supply a power supply voltage for supplying an input voltage to the gate of the first data transfer transistor and the second data transfer transistor of the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each row or each column provided for each row or each column Sub-gate power supply line,
In response to a row selection signal belonging to the same row as the sub-gate power supply line or a column selection signal belonging to the column, the sub-gate power supply line and the main gate power supply line A gate power line switching circuit for switching connection / disconnection;
A first sub input / output line provided for each row or column and supplying an input voltage to the first latch node of the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each row or column or detecting the output voltage; ,
The first sub input / output line is provided corresponding to the first sub input / output line, and the first sub input / output line corresponds to a row selection signal belonging to the same row as the first sub input / output line or a column selection signal belonging to the column. A first input / output line switching circuit for switching connection / disconnection between a line and the first main input / output line;
A second sub-input / output line that is provided for each row or each column and supplies an input voltage to the second latch node of the SRAM cell of the evaluation cell belonging to each row or each column or detects its output voltage; ,
The second sub input / output line is provided corresponding to the second sub input / output line, and the second sub input / output line corresponds to a row selection signal belonging to the same row as the second sub input / output line or a column selection signal belonging to the column. A second input / output line switching circuit for switching connection / disconnection between the line and the second main input / output line;
A first bit line voltage is supplied to the first latch node via the first data transfer transistor of the SRAM cell of the evaluation cell that is provided for each row or each column and belongs to each row or each column. A first bit sub-power supply line;
In response to a row selection signal belonging to the same row as the first bit sub-power supply line or a column selection signal belonging to a column, the first bit sub-power supply line and the first bit sub-power supply line A first bit power supply line switching circuit for switching connection / disconnection with the first bit main power supply line;
A second bit line voltage is supplied to the second latch node via the second data transfer transistor of the SRAM cell of the evaluation cell that is provided for each row or each column and belongs to each row or each column. A second bit sub-power supply line;
In response to a row selection signal belonging to the same row as the second bit sub-power supply line or a column selection signal belonging to a column, the second bit sub-power supply line and the second bit sub-power supply line The semiconductor device according to claim 2, further comprising: a second bit power supply line switching circuit that switches connection / disconnection with the second bit main power supply line.
前記評価セルの各々は、
一方の入力端子が自己の行に属する前記行選択線と接続され、他方の入力端子が自己の列に属する前記列選択線と接続されていると共に、当該接続された行選択線に供給される行選択信号及び列選択線に供給される列選択信号に応じて自己のSRAMセルの選択/非選択を表す選択信号を出力する選択回路と、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記第2の副入出力線と自己のSRAMセルの第2のラッチノードとの接続/非接続を切り替える第1のスイッチと、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記第1の副入出力線と自己のSRAMセルの第1のラッチノードとの接続/非接続を切り替える第2のスイッチと、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記副電源線と自己のSRAMセルの電源端子との接続/非接続を切り替える第3のスイッチと、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記第2ビット副電源線と自己のSRAMセルの第2ビット線との接続/非接続を切り替える第4のスイッチと、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記第1ビット副電源線と自己のSRAMセルの第1ビット線との接続/非接続を切り替える第5のスイッチと、
前記選択信号に応じて、自己と同一の行または列に属する前記副ゲート電源線と自己のSRAMセルのデータ転送用トランジスタとの接続/非接続を切り替える第6のスイッチと、を備えることを特徴とする請求項3記載の半導体装置。
Each of the evaluation cells is
One input terminal is connected to the row selection line belonging to its own row, and the other input terminal is connected to the column selection line belonging to its own column and supplied to the connected row selection line. A selection circuit that outputs a selection signal indicating selection / non-selection of its own SRAM cell in accordance with a row selection signal and a column selection signal supplied to a column selection line;
A first switch for switching connection / disconnection between the second sub input / output line belonging to the same row or column as the self and the second latch node of the self SRAM cell according to the selection signal;
A second switch for switching connection / disconnection between the first sub input / output line belonging to the same row or column as the self and the first latch node of the self SRAM cell according to the selection signal;
A third switch for switching connection / disconnection between the sub power supply line belonging to the same row or column as the self and a power supply terminal of the self SRAM cell according to the selection signal;
A fourth switch for switching connection / disconnection between the second bit sub-power supply line belonging to the same row or column as the self and the second bit line of the self SRAM cell according to the selection signal;
A fifth switch for switching connection / disconnection between the first bit sub-power supply line belonging to the same row or column as the self and the first bit line of the self SRAM cell according to the selection signal;
And a sixth switch for switching connection / disconnection between the sub-gate power supply line belonging to the same row or column as the self and the data transfer transistor of the own SRAM cell according to the selection signal. The semiconductor device according to claim 3.
前記複数個の評価セル各々において、
前記第1の主入出力線の配線抵抗、前記第1の入出力線切替回路のスイッチ抵抗、前記第1の副入出力線の配線抵抗及び前記第2のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、
前記第2の主入出力線の配線抵抗、前記第2の入出力線切替回路のスイッチ抵抗、前記第2の副入出力線の配線抵抗及び前記第1のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、
及び前記SRAMセルに接地電圧を供給するセル接地配線の配線抵抗は、それぞれ、
前記主電源線の配線抵抗、前記電源線切替回路のスイッチ抵抗、前記副電源線の配線抵抗及び前記第3のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、
前記第1ビット主電源線の配線抵抗、前記第1ビット電源線切替回路のスイッチ抵抗、前記第1ビット副電源線の配線抵抗及び前記第5のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、
前記第2ビット主電源線の配線抵抗、前記第2ビット電源線切替回路のスイッチ抵抗、前記第2ビット副電源線の配線抵抗及び前記第4のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、
前記主ゲート線の配線抵抗、前記ゲート電源線切替回路のスイッチ抵抗、前記副ゲート電源線の配線抵抗及び前記第6のスイッチのスイッチ抵抗からなる総抵抗、のいずれよりも小さく設定されることを特徴とする請求項4記載の半導体装置。
In each of the plurality of evaluation cells,
A total resistance comprising a wiring resistance of the first main input / output line, a switch resistance of the first input / output line switching circuit, a wiring resistance of the first sub input / output line, and a switch resistance of the second switch;
A total resistance composed of a wiring resistance of the second main input / output line, a switch resistance of the second input / output line switching circuit, a wiring resistance of the second sub input / output line, and a switch resistance of the first switch;
And the wiring resistance of the cell ground wiring for supplying the ground voltage to the SRAM cell, respectively,
Wiring resistance of the main power supply line, switch resistance of the power supply line switching circuit, wiring resistance of the sub power supply line, and total resistance consisting of switch resistance of the third switch,
A total resistance comprising a wiring resistance of the first bit main power supply line, a switch resistance of the first bit power supply line switching circuit, a wiring resistance of the first bit sub power supply line, and a switch resistance of the fifth switch;
A total resistance comprising a wiring resistance of the second bit main power supply line, a switch resistance of the second bit power supply line switching circuit, a wiring resistance of the second bit sub power supply line, and a switch resistance of the fourth switch;
The wiring resistance of the main gate line, the switch resistance of the gate power supply line switching circuit, the wiring resistance of the sub-gate power supply line, and the total resistance composed of the switch resistance of the sixth switch are set to be smaller than any of the above. 5. The semiconductor device according to claim 4, wherein:
各列選択線に列選択信号を供給すると共に各行選択線に行選択信号を供給する選択信号供給回路を備え、
前記選択信号供給回路は、選択制御信号と、クロック信号と、列アドレス信号と、行アドレス信号と、2つのテスト信号とを入力とし、
前記2つのテスト信号の状態に応じて、通常評価モード、第1のテストモード、第2のテストモードのいずれかのモードに移行し、
前記通常評価モードでは、前記選択制御信号の状態に応じて、前記列アドレス信号及び行アドレス信号を基に前記列選択信号及び前記行選択信号を生成する第1のアドレスモードと、前記クロック信号に同期してカウント動作を行い、当該カウント結果を基に前記列選択信号及び前記行選択信号を生成する第2のアドレスモードとを切り替え、
前記第1のテストモードでは、全ての評価セルを選択するための前記列選択信号及び前記行選択信号を生成し、 前記第2のテストモードでは、全ての評価セルを非選択するための前記列選択信号及び前記行選択信号を生成する、ことを特徴とする請求項2から請求項5いずれかに記載の半導体装置。
A selection signal supply circuit for supplying a column selection signal to each column selection line and supplying a row selection signal to each row selection line;
The selection signal supply circuit has a selection control signal, a clock signal, a column address signal, a row address signal, and two test signals as inputs,
Depending on the state of the two test signals, the mode shifts to a normal evaluation mode, a first test mode, or a second test mode,
In the normal evaluation mode, a first address mode that generates the column selection signal and the row selection signal based on the column address signal and the row address signal according to the state of the selection control signal, and the clock signal Performing a count operation in synchronization, and switching between the second address mode for generating the column selection signal and the row selection signal based on the count result;
In the first test mode, the column selection signal and the row selection signal for selecting all the evaluation cells are generated, and in the second test mode, the column for deselecting all the evaluation cells. 6. The semiconductor device according to claim 2, wherein a selection signal and the row selection signal are generated.
SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、
請求項1から請求項5いずれかに記載の半導体装置を使用し、評価対象となる評価セルを選択するための選択信号を供給する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に所望のゲート電圧を、それぞれ供給する第2の工程と、
前記第1ビット主電源線に所望のビット線電圧を供給し、
前記第2ビット主電源線をオープン状態とし、
前記第2の主入出力線へ第1の可変の入力電圧を供給し、
前記第1の主入出力線の第1の出力電圧の変化を検出し、
第1の入出力特性を取得する第3の工程と、
前記第2ビット主電源線に前記ビット線電圧を供給し、
前記第1ビット主電源線をオープン状態とし、
前記第1の主入出力線へ第2の可変の入力電圧を供給し、
前記第2の主入出力線の第2の出力電圧の変化を検出し、
第2の入出力特性を取得する第4の工程と、
前記第1の入出力特性を前記第1の可変の入力電圧をX軸に、前記第1の出力電圧をY軸にプロットし、前記第2の入出力特性を前記第2の可変の入力電圧を前記Y軸に、前記第2の出力電圧を前記X軸にプロットし、プロットされた前記第1の入出力特性及び前記第2の入出力特性に内接する2つの正方形のうち小さい方の正方形の一辺を、前記評価セルの有するSRAMセルのスタティックノイズマージンとする第5の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の評価方法。
A method for evaluating a semiconductor device for evaluating characteristics of an SRAM cell, comprising:
A first step of supplying a selection signal for selecting an evaluation cell to be evaluated, using the semiconductor device according to claim 1;
A second step of supplying an SRAM cell power supply voltage to the main power supply line and a desired gate voltage to the main gate power supply line;
Supplying a desired bit line voltage to the first bit main power line;
The second bit main power supply line is opened,
Supplying a first variable input voltage to the second main input / output line;
Detecting a change in the first output voltage of the first main input / output line;
A third step of obtaining a first input / output characteristic;
Supplying the bit line voltage to the second bit main power line;
The first bit main power supply line is opened;
Supplying a second variable input voltage to the first main input / output line;
Detecting a change in the second output voltage of the second main input / output line;
A fourth step of acquiring a second input / output characteristic;
The first input / output characteristic is plotted on the first variable input voltage on the X axis, the first output voltage is plotted on the Y axis, and the second input / output characteristic is plotted on the second variable input voltage. Is plotted on the Y-axis, the second output voltage is plotted on the X-axis, and the smaller square of the two squares inscribed in the plotted first and second input / output characteristics And a fifth step of setting one side of the SRAM cell as a static noise margin of the evaluation cell.
SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、
請求項1から請求項5いずれかに記載の半導体装置を使用し、評価対象となる評価セルを選択するための選択信号を供給する第1の工程と、
前記第1の主入出力線及び前記第2の主入出力線へ接地電圧を供給し、前記主電源線をオープン状態とする第2の工程と、
前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線のいずれか一方をオープン状態とし、他方に所望の電圧を供給し、
前記主ゲート電源線に可変のゲート電圧を供給し、
前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線の他方に流れる電流を測定することにより、前記第1データ転送用トランジスタまたは第2データ転送用トランジスタの特性評価を行う第3の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の評価方法。
A method for evaluating a semiconductor device for evaluating characteristics of an SRAM cell, comprising:
A first step of supplying a selection signal for selecting an evaluation cell to be evaluated, using the semiconductor device according to claim 1;
A second step of supplying a ground voltage to the first main input / output line and the second main input / output line to open the main power supply line;
Either one of the first bit main power supply line and the second bit main power supply line is opened, and a desired voltage is supplied to the other.
Supplying a variable gate voltage to the main gate power line;
A third step of evaluating characteristics of the first data transfer transistor or the second data transfer transistor by measuring a current flowing through the other of the first bit main power supply line and the second bit main power supply line; A method for evaluating a semiconductor device, comprising:
SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、
請求項1から請求項5いずれかに記載の半導体装置を使用し、評価対象となる評価セルを選択するための選択信号を供給する第1の工程と、
前記主電源線に所望の電圧を、前記主ゲート電源線に接地電圧を供給し、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線をオープン状態とする第2の工程と、
前記第1の主入出力線及び前記第2の主入出力線のいずれか一方に所望の電圧を供給し、他方に可変電圧を供給し、
前記第1の主入出力線及び前記第2の主入出力線の一方に流れる電流を測定することにより、ドライバトランジスタの特性評価を行う第3の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の評価方法。
A method for evaluating a semiconductor device for evaluating characteristics of an SRAM cell, comprising:
A first step of supplying a selection signal for selecting an evaluation cell to be evaluated, using the semiconductor device according to claim 1;
A second step of supplying a desired voltage to the main power supply line and a ground voltage to the main gate power supply line to open the first bit main power supply line and the second bit main power supply line;
Supplying a desired voltage to one of the first main input / output line and the second main input / output line, and supplying a variable voltage to the other;
And a third step of evaluating a characteristic of the driver transistor by measuring a current flowing through one of the first main input / output line and the second main input / output line. Evaluation method.
ロードトランジスタを有するSRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、
請求項1から請求項5いずれかに記載の半導体装置を使用し、評価対象となる評価セルを選択するための選択信号を供給する第1の工程と、
前記主電源線に所望の電圧を、前記主ゲート電源線に接地電圧を供給し、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線をオープン状態とする第2の工程と、
前記第1の主入出力線及び前記第2の主入出力線のいずれか一方に所望の電圧を供給し、他方に可変電圧を供給し、
前記第1の主入出力線及び前記第2の主入出力線の一方に流れる電流を測定することにより、前記ロードトランジスタの特性評価を行う第3の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の評価方法。
A method for evaluating a semiconductor device for evaluating characteristics of an SRAM cell having a load transistor,
A first step of supplying a selection signal for selecting an evaluation cell to be evaluated, using the semiconductor device according to claim 1;
A second step of supplying a desired voltage to the main power supply line and a ground voltage to the main gate power supply line to open the first bit main power supply line and the second bit main power supply line;
Supplying a desired voltage to one of the first main input / output line and the second main input / output line, and supplying a variable voltage to the other;
And a third step of evaluating the characteristics of the load transistor by measuring a current flowing through one of the first main input / output line and the second main input / output line. Device evaluation method.
SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、
請求項6に記載の半導体装置を使用し、前記通常評価モードの第1のアドレスモードを用いて特性評価を行う場合は、
前記選択信号供給回路に入力する2つのテスト信号の状態を通常評価モードに対応する状態に設定すると共に、前記選択信号供給回路に入力する選択制御信号の状態を第1のアドレスモードに対応する状態に設定し、評価対象となる評価セルの位置を表す列アドレス信号と行アドレス信号を前記選択信号供給回路に入力する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に所望のゲート電圧を、それぞれ供給する第2の工程と、
前記第1ビット主電源線に所望のビット線電圧を供給し、
前記第2ビット主電源線をオープン状態とし、
前記第2の主入出力線へ第1の可変の入力電圧を供給し、
前記第1の主入出力線の第1の出力電圧の変化を検出し、
第1の入出力特性を取得する第3の工程と、
前記第2ビット主電源線に前記ビット線電圧を供給し、
前記第1ビット主電源線をオープン状態とし、
前記第1の主入出力線へ第2の可変の入力電圧を供給し、
前記第2の主入出力線の第2の出力電圧の変化を検出し、
第2の入出力特性を取得する第4の工程と、
前記第1の入出力特性を前記第1の可変の入力電圧をX軸に、前記第1の出力電圧をY軸にプロットし、前記第2の入出力特性を前記第2の可変の入力電圧を前記Y軸に、前記第2の出力電圧を前記X軸にプロットし、プロットされた前記第1の入出力特性及び前記第2の入出力特性に内接する2つの正方形のうち小さい方の正方形の一辺を、前記評価セルの有するSRAMセルのスタティックノイズマージンとする第5の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の評価方法。
A method for evaluating a semiconductor device for evaluating characteristics of an SRAM cell, comprising:
When performing the characteristic evaluation using the first address mode of the normal evaluation mode using the semiconductor device according to claim 6,
The state of the two test signals input to the selection signal supply circuit is set to a state corresponding to the normal evaluation mode, and the state of the selection control signal input to the selection signal supply circuit corresponds to the first address mode A first step of inputting a column address signal and a row address signal representing the position of the evaluation cell to be evaluated to the selection signal supply circuit;
A second step of supplying an SRAM cell power supply voltage to the main power supply line and a desired gate voltage to the main gate power supply line;
Supplying a desired bit line voltage to the first bit main power line;
The second bit main power supply line is opened,
Supplying a first variable input voltage to the second main input / output line;
Detecting a change in the first output voltage of the first main input / output line;
A third step of obtaining a first input / output characteristic;
Supplying the bit line voltage to the second bit main power line;
The first bit main power supply line is opened;
Supplying a second variable input voltage to the first main input / output line;
Detecting a change in the second output voltage of the second main input / output line;
A fourth step of acquiring a second input / output characteristic;
The first input / output characteristic is plotted on the first variable input voltage on the X axis, the first output voltage is plotted on the Y axis, and the second input / output characteristic is plotted on the second variable input voltage. Is plotted on the Y-axis, the second output voltage is plotted on the X-axis, and the smaller square of the two squares inscribed in the plotted first and second input / output characteristics And a fifth step of setting one side of the SRAM cell as a static noise margin of the evaluation cell.
SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、
請求項6に記載の半導体装置を使用し、前記通常評価モードの第2のアドレスモードを用いて特性評価を行う場合は、
前記選択信号供給回路に入力する2つのテスト信号の状態を通常評価モードに対応する状態に設定すると共に、前記選択信号供給回路に入力する選択制御信号の状態を第2のアドレスモードに対応する状態に設定する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に所望のゲート電圧を、それぞれ供給する第2の工程と、
前記第1ビット主電源線に所望のビット線電圧を供給し、
前記第2ビット主電源線をオープン状態とし、
前記第2の主入出力線へ第1の可変の入力電圧を供給し、
前記第1の主入出力線の第1の出力電圧の変化を検出し、
第1の入出力特性を取得する第3の工程と、
前記第2ビット主電源線に前記ビット線電圧を供給し、
前記第1ビット主電源線をオープン状態とし、
前記第1の主入出力線へ第2の可変の入力電圧を供給し、
前記第2の主入出力線の第2の出力電圧の変化を検出し、
第2の入出力特性を取得する第4の工程と、
前記第1の入出力特性を前記第1の可変の入力電圧をX軸に、前記第1の出力電圧をY軸にプロットし、前記第2の入出力特性を前記第2の可変の入力電圧を前記Y軸に、前記第2の出力電圧を前記X軸にプロットし、プロットされた前記第1の入出力特性及び前記第2の入出力特性に内接する2つの正方形のうち小さい方の正方形の一辺を、前記評価セルの有するSRAMセルのスタティックノイズマージンとする第5の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の評価方法。
A method for evaluating a semiconductor device for evaluating characteristics of an SRAM cell, comprising:
When performing the characteristic evaluation using the second address mode of the normal evaluation mode using the semiconductor device according to claim 6,
The state of the two test signals input to the selection signal supply circuit is set to a state corresponding to the normal evaluation mode, and the state of the selection control signal input to the selection signal supply circuit corresponds to the second address mode A first step set to
A second step of supplying an SRAM cell power supply voltage to the main power supply line and a desired gate voltage to the main gate power supply line;
Supplying a desired bit line voltage to the first bit main power line;
The second bit main power supply line is opened,
Supplying a first variable input voltage to the second main input / output line;
Detecting a change in the first output voltage of the first main input / output line;
A third step of obtaining a first input / output characteristic;
Supplying the bit line voltage to the second bit main power line;
The first bit main power supply line is opened;
Supplying a second variable input voltage to the first main input / output line;
Detecting a change in the second output voltage of the second main input / output line;
A fourth step of acquiring a second input / output characteristic;
The first input / output characteristic is plotted on the first variable input voltage on the X axis, the first output voltage is plotted on the Y axis, and the second input / output characteristic is plotted on the second variable input voltage. Is plotted on the Y-axis, the second output voltage is plotted on the X-axis, and the smaller square of the two squares inscribed in the plotted first and second input / output characteristics And a fifth step of setting one side of the SRAM cell as a static noise margin of the evaluation cell.
SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、
請求項6に記載の半導体評価回路を使用し、前記第1のテストモードを用いて特性評価を行う場合は、
前記選択信号供給回路に入力する2つのテスト信号の状態を第1のテストモードに対応する状態に設定する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に所望のゲート電圧を、それぞれ供給する第2の工程と、
前記第1ビット主電源線に所望のビット線電圧を供給し、
前記第2ビット主電源線をオープン状態とし、
前記第2の主入出力線へ第1の可変の入力電圧を供給し、
前記第1の主入出力線の第1の出力電圧の変化を検出し、
第1の入出力特性を取得する第3の工程と、
前記第2ビット主電源線に前記ビット線電圧を供給し、
前記第1ビット主電源線をオープン状態とし、
前記第1の主入出力線へ第2の可変の入力電圧を供給し、
前記第2の主入出力線の第2の出力電圧の変化を検出し、
第2の入出力特性を取得する第4の工程と、
前記第1の入出力特性を前記第1の可変の入力電圧をX軸に、前記第1の出力電圧をY軸にプロットし、前記第2の入出力特性を前記第2の可変の入力電圧を前記Y軸に、前記第2の出力電圧を前記X軸にプロットし、プロットされた前記第1の入出力特性及び前記第2の入出力特性に内接する2つの正方形のうち小さい方の正方形の一辺を、全ての評価セルが有するSRAMセル全体のスタティックノイズマージンとする第5の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の評価方法。
A method for evaluating a semiconductor device for evaluating characteristics of an SRAM cell, comprising:
When using the semiconductor evaluation circuit according to claim 6 and performing the characteristic evaluation using the first test mode,
A first step of setting a state of two test signals input to the selection signal supply circuit to a state corresponding to a first test mode;
A second step of supplying an SRAM cell power supply voltage to the main power supply line and a desired gate voltage to the main gate power supply line;
Supplying a desired bit line voltage to the first bit main power line;
The second bit main power supply line is opened,
Supplying a first variable input voltage to the second main input / output line;
Detecting a change in the first output voltage of the first main input / output line;
A third step of obtaining a first input / output characteristic;
Supplying the bit line voltage to the second bit main power line;
The first bit main power supply line is opened;
Supplying a second variable input voltage to the first main input / output line;
Detecting a change in the second output voltage of the second main input / output line;
A fourth step of acquiring a second input / output characteristic;
The first input / output characteristic is plotted on the first variable input voltage on the X axis, the first output voltage is plotted on the Y axis, and the second input / output characteristic is plotted on the second variable input voltage. Is plotted on the Y-axis, the second output voltage is plotted on the X-axis, and the smaller square of the two squares inscribed in the plotted first and second input / output characteristics And a fifth step of setting one side of the static noise margin of the entire SRAM cell included in all the evaluation cells, to the semiconductor device evaluation method.
ロードトランジスタを有するSRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、
請求項6に記載の半導体評価回路を使用し、前記第1のテストモードを用いて特性評価を行う場合は、
前記選択信号供給回路に入力する2つのテスト信号の状態を第1のテストモードに対応する状態に設定する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に前記電源電圧を、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線のうちいずれか一方に、前記電源電圧を、他方に接地電圧を供給し、
前記第1の主入出力線及び第2の主入出力線をオープン状態とし、
全ての評価セルが有するSRAMセルのロードトランジスタのストレステストを行う第2の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の評価方法。
A method for evaluating a semiconductor device for evaluating characteristics of an SRAM cell having a load transistor,
When using the semiconductor evaluation circuit according to claim 6 and performing the characteristic evaluation using the first test mode,
A first step of setting a state of two test signals input to the selection signal supply circuit to a state corresponding to a first test mode;
SRAM cell power supply voltage to the main power supply line, the power supply voltage to the main gate power supply line, the power supply voltage to one of the first bit main power supply line and the second bit main power supply line, Supply ground voltage to the other,
Opening the first main input / output line and the second main input / output line;
And a second step of performing a stress test on load transistors of SRAM cells included in all evaluation cells.
SRAMセルの特性を評価するための半導体装置の評価方法であって、
請求項6に記載の半導体評価回路を使用し、前記第1のテストモードを用いて特性評価を行う場合は、
前記選択信号供給回路に入力する2つのテスト信号の状態を第1のテストモードに対応する状態に設定する第1の工程と、
前記主電源線にSRAMセルの電源電圧を、前記主ゲート電源線に前記電源電圧を、前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線のうちいずれか一方に、前記電源電圧を、他方に接地電圧を供給し、
前記第1の主入出力線及び第2の主入出力線をオープン状態とする第2の工程と、
前記第1ビット主電源線及び前記第2ビット主電源線の他方に前記電源電圧を供給し、その後、前記主ゲート電源線に接地電圧を供給し、前記主電源線に流れる電流を測定することにより、全ての評価セルが有するSRAMセルのリーク電流を測定する第3の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の評価方法。
A method for evaluating a semiconductor device for evaluating characteristics of an SRAM cell, comprising:
When using the semiconductor evaluation circuit according to claim 6 and performing the characteristic evaluation using the first test mode,
A first step of setting a state of two test signals input to the selection signal supply circuit to a state corresponding to a first test mode;
SRAM cell power supply voltage to the main power supply line, the power supply voltage to the main gate power supply line, the power supply voltage to one of the first bit main power supply line and the second bit main power supply line, Supply ground voltage to the other,
A second step of opening the first main input / output line and the second main input / output line;
Supplying the power supply voltage to the other of the first bit main power supply line and the second bit main power supply line, then supplying a ground voltage to the main gate power supply line, and measuring a current flowing through the main power supply line; And a third step of measuring the leakage current of the SRAM cells included in all the evaluation cells.
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