JPH02162756A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH02162756A
JPH02162756A JP63316362A JP31636288A JPH02162756A JP H02162756 A JPH02162756 A JP H02162756A JP 63316362 A JP63316362 A JP 63316362A JP 31636288 A JP31636288 A JP 31636288A JP H02162756 A JPH02162756 A JP H02162756A
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JP
Japan
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bias voltage
circuit
back bias
substrate back
signal
Prior art date
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Application number
JP63316362A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Ozaki
浩 尾崎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路装置に関し、例えばダイナ
ミック型RAM (ランダム・アクセス・メモリ)のよ
うに基板バックバイアス電圧発生回路を内蔵したものに
利用して有効な技術に関するものである。
〔従来の技術〕
ダイナミック型RAMにおいては、動作の高速化等のた
めに基板に負電圧のバックバイアス電圧を供給する電圧
発生回路が内蔵されている。このような基板バックバイ
アス電圧を形成する回路について、特願昭60−261
230号がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
ダイナミック型RAM等のように基板バイアス電圧発生
回路を内蔵した半導体集積回路装置では、MOSFET
等のような素子の特性が基板バイアス電圧の影響を受け
るものであるにかかわらず、その電圧が所望の電位にあ
るか否かの判定については同等配慮されていない、すな
わち、半導体つエバ上のブロービングテストでは、半導
体ウェハにより全チップが短絡状態であるため基板バッ
クバイアス電圧発生回路に対する負荷が増大となり、内
蔵の電圧発生回路では基板電位を負電位にすることがで
きない、そのため、基板(半導体ウェハ)にテスト用の
負電圧を供給して各チップの動作試験を行うものである
。そして、各半導体集積回路装置が完成された状態では
、その基板電位を測定する手段が内から、回路動作から
基板電圧発生回路に動作不備が存在することを推定する
にすぎない。したがって、上記のようなダイナミック型
RAMでは、膨大なテストパターンの解析結果から基板
バックバイアス電圧の不備を推定することになるためテ
スト時間が長くなるとともに、基板電流供給能力が不十
分な基板バックバイアス電圧発生回路についてはそれを
精度よく判定することが事実上不可能であるため信頼性
にも大きな問題を残すものとなる。
この発明の目的は、基板バックバイアス電圧を測定する
機能を付加した半導体集積回路装置を提供することにあ
る。
この発明の他の目的は、端子数を増加させることなく、
基板バイアス電圧の測定を実現した半導体集積回路装置
を提供することにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、基板バックバイアス電圧発生回路により形成
された基板バックバイアス電圧を外部端子から出力させ
る出力回路を設ける。
〔作 用〕
上記した手段によれば、半導体集積回路装置の直流チエ
ツク項目として基板バイアス電圧の測定を行うことによ
り、動作不良あるいは不十分な基板バックバイアス電圧
発生回路を直ちに判定することができる。
【実施例〕
第1図には、この発明が適用されたダイナミック型RA
Mの一実施例のブロック図が示されている。同図の主要
な各回路ブロックは、半導体チップにおける実際の幾何
学的な配置にはり合わせて描かれており、公知の0MO
3(相補型MO3)集積回路技術によって、特に制限さ
れないが、1個の単結晶シリコンから成るような半導体
基板上に形成される。
RAMを構成する種々の回路は、後の説明から明らかと
なるように、ロウ系及びカラム系タイミング発生回路R
−TG、C−TGからそれぞれ発生される種々のタイミ
ング信号によってそれぞれの動作が制御される。しかし
ながら、第1図においては、図面が複雑になることを防
ぐためにロウ系及びカラム系タイミング発生回路R−T
G、C−TGと種々の回路との間に設けられるべき信号
線は省略されている。
この実施例のダイナミック型RAMは、特に制限されな
いが、4つのメモリマットMOないしM3を持つ。メモ
リマー/ トM OないしM3のそれぞれは、折り返し
ビット線(データ線)方式をもって構成される。それ故
に、各メモリマットMOないしM3は、それぞれ対とさ
れるべき複数のデータ線、すなわち複数の相補データ線
と、それぞれのデータ入出力端子がそれぞれに対応され
たデータ線に結合される複数のダイナミック型メモリセ
ルと、それぞれダイナミック型メモリセルの選択端子が
結合される複数のワード線とを持つ、データ線は、第1
図において図示されていないけれども、同図の横方向に
延長される。ワード線は、同図の縦方向に延長される。
メモリマットMOないしM3は、それぞれ同じ数のメモ
リセルがマトリックス配置されることによって同じ記憶
容量を持つようにされる0例えば、全体で約1Mビット
のような記憶容量とする場合、各メモリマットMO〜M
3は、それぞれ256にビットの記憶容量を持つように
される。各メモリマットMOないしM3の相補データに
は、それぞれセンスアンプSAOないしSA3の入出力
ノードに結合される。
センスアンプSAOないしSA3は、ロウアドレススト
ローブ信号RASに基づいて形成されるセンスアンプの
活性化タイミング信号と、ロウ系のアドレス信号(マッ
ト選択アドレス) aiの解読信号に応じてロウ系タイ
ミング発生回路R−TGから出力されるタイミング信号
φpaO又はφpalにより、偶数マットMO,M2又
は奇数マントMl、M3に対応したもののみが動作状態
にされる。このことは、後述ロウアドレスデコーダR−
DCRO〜R−DCR3によるワード線選択動作と対応
されている。なお、第1図の回路ブロックとしてのセン
スアンプSAOないしSA3には、メモリマットの構成
に応じてプリチャージ回路、ダミーセル及びアクティブ
リストア回路等が含まれる場合があると理解されたい0
例えば、センスアンプの単位回路がCMOSラッチ回路
から構成され、相補データ線を短絡することによってデ
ータ線のハーフプリチャージを行い、そのプリチャージ
レベルが読み出し基準電圧として利用される場合(ハー
フプリチャージ方式又はダミーセルレス方式)、上記ダ
ミーセル(ダミーワード線)及びアクティブリストア回
路は不用になる。
図示のRAMは、各メモリマントMO〜M3における複
数のメモリセルのうちの所望のメモリセル(及び複数の
ダミーセルのうちの所望のダ龜−セル)を選択するめの
アドレス選択回路を持つ。
アドレス選択回路は、ロウアドレスバッファR−ADB
、カラムアドレスパンフ1C−ADB、  ロウアドレ
スデコーダR−DCROないしR−DCR3,カラムア
ドレスデコーダC−DCR1〜2゜カラムスイッチ回路
CWOないしCW3から構成される。
アドレス選択回路を構成する各回路は、それぞれの動作
が、ロウ及びカラム系のそれぞれのタイミング発生回路
R−TO,C−TOから発生されるタイミング信号によ
って制御される。
ロウアドレスバッファR−ADH及びカラムアドレスバ
ッファC−ADBの入力端子が結合されたRAMの外部
端子には、アドレスマルチプレクス方式に従って外部ロ
ウアドレス信号AXO〜Axl及びカラムアドレス信号
AYO〜AYiが時分割的に供給される。
ロウアドレスバッファR−ADBは、ロウアドレススト
ローブ信号RASの発生に同期してアドレス信号取り込
み制御のためのタイミング信号がロウ系タイミング発生
回路R−TGから発生されると、それに応答して外部ロ
ウアドレス信号AXO〜AXIを取り込む、その結果と
して、ロウアドレスデコーダR−DCROないしR−D
CR3に供給されるべきロウ系の内部相補アドレス信号
axQ〜axiがアドレス選択回路R−ADBから出力
駆動回路R−DRVを介して出力される。
カラムアドレスバッフ1C−ADHは、カラムアドレス
ストローブ信号CASの発生に同期してカラム系タイミ
ング発生回路C−TGから同様なタイミング信号が発生
されると、それに応答して外部カラムアドレス信号を取
り込み、出力駆動回路C−DRVを介してカラムアドレ
スデコーダC−DCR1に供給されるべきカラム系の内
部相補アドレス信号ayO〜ayiを出力する。
ロウアドレスデコーダR−DCROないしR−DCR3
は、第1図においてメモリマットMOないしM3の下側
に配置され、それぞれの出力端子が対応するメモリマッ
トのワード線(及びダミーワード線)に結合されている
。これらロウアドレスデコーダR−DCROないしR−
D CR3は、それぞれの動作が、ロウ系タイミング発
生回路R−TGから発生されるワード線選択タイミング
信号φXによって制御され、そのタイミング信号φXに
同期してワード線選択信号(及びダミーワード線選択信
号)を出力する。
従って、各メモリマットMOないしM3のワード線は、
ロウアドレスデコーダR−DCROないしR−DCR3
によって形成されたワード線選択信号がそれぞれ供給さ
れることによって選択される。この場合、低消費電力化
のために各ロウアドレスデコーダR−DCROないしR
−DCR3は、全ビットのロウアドレス信号axQない
しaxiをうち、最上位ビットのアドレス信号axiを
除く下位のアドレス信号を共通に受けてそれを解読スル
、上記最上位ビットのアドレス信号axiは、偶数マッ
トMO,M2と奇数マットM1.M3の選択信号とされ
る。言い換えるならば、上記メモリマットMO,M2及
びMl、M3に対応したロウアドレスデコーダR−DC
R0,2とR−DCRl、3の動作を指定する選択信号
とされる。メモリマントMOないしM4のうち、選択さ
れるべきメモリセルが存在する1つのメモリマットを含
む2つのメモリマントに対してのみロウアドレスデコー
ダによるワード線(及びダミーワード線)の選択動作が
行われ、残り2つのメモリマットはワード線が非選択の
ままにされる。これに応じて、上記センスアンプSAO
〜SA3の動作も選択的に行われる。
カラムアドレスデコーダC−DCR1は、カラム系タイ
ミング発生回路C−TGから出力されるデータ線選択タ
イミング信号もしくはカラム選択タイミング信号φyに
よってその動作が制御され、そのタイミング信号に同期
してデータ線選択信号もしくはカラム選択信号を出力す
る。特に制限されないが、カラムアドレスデコーダC−
DCR1は、図示のようにメモリマットの右側に配置さ
れている。カラムアドレスデコーダC−DCR1の図示
しない出力線すなわちデータ線選択線は、メモリマント
上に延長されてカラムスイッチ回路CWOないしCW3
に結合されている。カラムアドレスデコーダC−DCR
Iは、それ自体本発明に直接関係が無いのでその詳細を
図示しないが、各データ線選択線にそれぞれ出力を与え
る複数の単位回路から成る。
カラムスイッチ回路CWOないしCW3は、メモリマッ
トMOないしM3に対応されて設けられた共通データ線
と相補データとの間にそれぞれ設けられ、それぞれカラ
ムアドレスデコーダC−DCRIによって形成されたデ
ータ線選択信号が共通に供給される。
上記4対の共通データ線にはそれぞれメインアンプMA
が一対一に対応して設けられる。このメインアンプMA
も、上記センスアンプ5AO−3A3の動作に対応した
タイミング信号により選択的に動作状態にされる(図示
せず)、この中から一対(1ビツト)の信号の選択を行
うため、各メインアンプMAに対応してスイッチ(マル
チプレクサ)回路SWが設けられる。これらのスイッチ
回路SWは、メインアンプMAの出力信号を選択的に出
力させるものと、古き込み信号を上記共通データ線に伝
えるものとからなる。上記スイッチ回路SWはそれぞれ
のスイッチ動作が第2のカラムアドレスデコーダ回路D
CR2によって形成される選択信号によってスイッチ制
御される。なお、同図ではメインアンプMAとスイッチ
回路SWを1つの回路ブロックとして表している。
上記データ入カバソファDIBは、その動作がタイミン
グ発生回路C−TGから発生される書き込みタイミング
信号φWによって制御され、外部端子Dinから供給さ
れた書き込み信号に対応された書き込み信号を形成して
、それをスイッチ回路SWに供給する。データ入カバソ
ファDIBは、それが非動作状態に置かれているとき、
高出力インピーダンス特性を示す。
データ出力バッファDOBは、同様にその動作がタイミ
ング発生回路C−TGから発生される読み出しタイミン
グ信号φrによって制御され、上記スイッチ回路SWを
通して出力された読み出し信号を受けて、これを増幅し
て外部端子Doutへ送出する。
情報の読み出し/書き込み動作を制御するためのタイミ
ング発生回路C−TOは、外部端子から供給されるカラ
ムアドレスストローブ信号CAS及びライトイネーブル
信号WEを受けることによって書き込み/読み出しモー
ドの識別と、それに応じたカラム系及び上記種々のタイ
ミング信号を形成する。
ロウ系タイミング発生回路R−TGは、外部端子から供
給されるロウアドレスストローブ信号RASと、メモリ
マットMOないしM3のうち偶数マットMO,M2と奇
数マットM1.M3の選択を指示するアドレス信号ax
i及び内部CAS信号を受けることによって、ロウ系の
各種タイミング信号を形成する。この実施例に従うと、
上記のように4つのメモリマットMOないしM3のうち
、選択されるべきメモリセルが存在するものを含む2つ
のメモリマットに対してワード線(及びダミーワード線
)を選択状態にさせる。それ故、センスアンプSAOな
いしSA3を選択的に活性化させるタイミング信号φp
aO又はφpalが必要とされる。このようなタイミン
グ信号φpaQ又はφpa1を発生するために上記アド
レス信号axiが利用される。このことは、図示しない
メインアンプMAに供給される活性化タイミング信号に
おいても同様である。また、内部CAS信号は、リフレ
ッシュモードの識別に利用される。すなわち、ロウアド
レスストローブ信号RASがハイレベルからロウレベル
にされるタイミングで、CAS信号のレベルがロウレベ
ルならそれを判定してリフレッシュ信号REFを出力す
る(CASビフオワーRASリフレッシュ)。
リフレッシュ制御回IREFcは、リフレッシュ用アド
レスカウンタ回路を含んでいる。リフレッシュ制御回路
REFCは、上記レッシュ信号REFが供給されると起
動され、リフレッシュ用アドレス信号axQ°〜axl
’をロウアドレスバッファR−ADBに供給する。ロウ
アドレスバッファR−ADBは、入力にマルチプレクサ
機能を持ち、上記リフレッシュモードのときには、その
入力が外部アドレス端子(AXO〜AX i)から上記
リフレッシュ用アドレス端子(axO°〜axi’)に
切り換えられる。
基板バックバイアス電圧発生回路VBGは、電源電圧を
受けて基板に供給すべき負のバックバイアス電圧−VB
を発生させる。これによって、NチャンネルMOS F
 ETが形成される基板ゲートに負のバックバイアス電
圧−VBが加えられることになり、その結果として、N
チャンネルMOSFETのソース、ドレインと基板間の
寄生容量(PN接合容量)値が減少させられるため、回
路の高速動作化が図られる。また、上記バックバイアス
電圧−VBは、基板に発生するマイノリティ(少数)キ
ャリアを吸収する作用を持つ、それ故、メモリセルの情
報記憶用キャパシタに蓄積された情報電荷が、上記マイ
ノリティキャリアと結合することによって失われること
が軽減されるから、情報記憶保持特性が改善されリフレ
ッシュ周期を長くできる。上記基板バックバイアス電圧
発生回路VBGの具体的構成は、種々の実施形態を採る
ことができるが、例えば公知の回路と同様にリングオシ
レータ等からなる発振回路と、ダイオード接続されたM
OSFETとキャパシタからなるチャージポンプ回路か
ら構成される。
この実施例では、基板バックバイアス電圧発生回路VB
Gの動作判定のため、言い換えるならば、基板バックバ
イアス電圧−VBの測定を可能にするために、テストモ
ード信号TSTによりスイッチ制御されるスイッチ回路
SWを設けて、上記バックバイアス電圧−VBを、特に
制限されないが、出力端子Doutから選択的に出力さ
せるという機能が付加される。例えば、データ出力バッ
ファDOBを前述のように出力ハイインピーダンス状態
にしておいて、上記テスト信号T S Tによりオン状
態にされるスイッチMOSFET等を通して、基板バイ
アス電圧−VBを出力端子Doutから送出させるもの
である。上記テストモード信号TS]゛は、特に制限さ
れないが、ラッチ回路F Fにより形成される。上記ラ
ンチ回路F Fは、タイミング発生回路C−TOに含ま
れる動作モード識別出力によりセット/リセットされる
。上記ラッチ回路FFによるテストモードの起動/解除
は、特に制限されないが、空きピンを利用するものの他
、ロウアドレスストローブ信号RASがハイレベルから
ロウレベルに立ち下がるタイミングにおいて、カラムア
ドレスストローブ信号CASとライトイネーブル信号W
Eをロウレベルにする。タイミング発生回路C−TGは
、これを識別してlショットパルスをラッチ回路FFに
供給する。これにより、ラッチ回路FFのセントが行わ
れ、テストモード信号’l’ S ’I’がハイレベル
にされる。このような構成を採ることによって、外部端
子数を増加させることなく、上記基板バックバイアス電
圧−VBの測定が可能になる。
上記テストモードからノーマルモードに戻すときには、
電源を一旦遮断するこの他、例えば上記各信号RAS、
CASを一旦ハイレベルにしてRAMをリセット状態に
してから、ノーマルモードと同様にロウアドレスストロ
ーブ信号RASをロウレベルにしてロウアドレス信号A
Xを取り込み、次いでカラムアドレスストローブ信号C
ASをロウレベルにしカラムアドレス信号AYを取り込
む動作を行わせることより上記ラッチ回路FFをリセッ
トさせようにする。
この構成に代え、上記ラッチ回路FFは、マスター/ス
レーブフリップフロップ回路を用いるものとして2進の
1ビツトカウンタ回路を構成してもよい、この場合、再
び上述のように、ロウアドレスストローブ信号RASが
ハイレベルからロウレベルに立ち下がるタイミングにお
いて、カラムアドレスストローブ信号CASとライトイ
ネーブル信号WEをロウレベルにしてタイミング発生回
路TGから1シツフトパルスを供給してその計数動作を
行わせることによって、フリップフロップ回路FFをリ
セット状態に戻すことができる。
第2図には、上記基板バックバイアス電圧VBGに設け
られるスイッチ回路の一実施例の回路図が示されている
。この実施例では、基板バックバイアス電圧発生回路V
BGにより形成されたバイアス電圧−VBをテストモー
ド信号TSTによりスイッチ制御されるNチャンネル型
のスイッチMO3FETQ2を通して外部端子Dout
から送出させる。この実施例では、上記テストモード信
号TSTをインバータ回路N1に供給して、その反転信
号を形成し、それをNチャンネル型のスイッチMO3F
ETQIのゲートに供給し、このMO3FETQIを通
してデータ出力バッファDOBの出力端子が上記外部端
子Doutに接続される。
この構成では、データ出力バッファDOBの出力をハイ
インピーダンス状態にさせるための動作条件を作り出す
までもなく、基板バイアス電圧−VBを端子Doutか
ら出力させるときには、上記テストモード信号TSTが
ハイレベルに応じてインバータ回路N1の出力信号がロ
ウレベルになって上記スイッチMO3FETQIをオフ
状態にさせるからデータ出力バッファDOBの出力をハ
イインピーダンス状態にすることができる。
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 (11基板バックバイアス電圧発住回路により形成され
た基板バックバイアス電圧を外部端子から出力させる出
力回路を設けることにより、半4体集積回路装置の直流
チェンク項目の1つとして基板バイアス電圧の測定を行
うことにより、動作不良あるいは不十分な基板バックバ
イアス電圧発生回路を直ちに判定することができるとい
う効果が得られる。
(2)上記(1)により、駆動能力不足とされた基板バ
ックバイアス電圧発生回路を持つ半導体集積回路装置を
直ちに不良として排除できるから、多数のテストパター
ンを要する交流試験を効率よ(行うことができ、結果と
してテスト時間の短縮化と信頼性の向上を実現できると
いう効果が得られる。
(3)基板バックバイアス電圧を出力させる回路を、制
御信号の組み合わせを利用したテストモードにより動作
させて、そのとき使用しない適当な外部端子から出力さ
せる構成を採ることによって、外部端子数を増加させる
ことなく、上記実質的なテスト時間の短縮化と信頼性の
向上を実現できるという効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない0例えば、基板バックバ
イアス測定用の端子を設ける構成としてもよい、また、
内部に電圧比較回路を設けて、テストモードのとき外部
から与えられた基準電圧と、内部のバックバイアス電圧
−VBを比較して、その比較結果を2値信号として出力
させる構成を採るものであってもよい、この構成でも、
基板バックバイアス電圧を実質的に出力させることと等
価となる。この発明が適用されるダイナミック型RAM
としては、第1図の構成の他種々の実施例形態を採るこ
とができるものである。
この発明は、ダイナミック型RAMのように基板バック
バイアス電圧発生回路を内蔵した半導体集積回路装置に
広く利用できるものである。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、基板バックバイアス電圧発生回路により形
成された基板バックバイアス電圧を外部端子から出力さ
せる出力回路を設けることにより、半導体集積回路装置
の直流チエツク項目の1つとして基板バイアス電圧の測
定を行うことにより、動作不良あるいは不十分な基板バ
ックバイアス電圧発生回路を直ちに判定することができ
るものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明が通用されたダイナミック型RAM
の一実施例を示す内部構成ブロック図、第2図は、その
基板バックバイアス電圧を出力させるスイッチ回路の一
実施例を示す回路図である。 MO〜M3・・メモリマット、SAO〜SA3・・セン
スアンプ、R−ADB・・ロウアドレスバッファ、CW
O〜CW3・・カラムスイッチ、C−ADB・・カラム
アドレスバッファ、R−DRV、C−DRV−−出力駆
動回路、R−DCRO〜R−DCR3・・ロウデアドレ
スコーダ、C−DCRl、DCR2・・カラムデコーダ
、R−TG・・ロウ系タイミング発生回路、C−TG・
・カラム系タイミング発生回路、FF・・ラッチ回路、
VBG・・基板バックバイアス電圧発生回路、MA・・
メインアンプ、SW・・スイッチ回路、DIB・・デー
タ入力バッファ、DOB・・データ出カバソファ、VB
G・・基板バックバイアス電圧発生回路 第1図 第2図 Out

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板バックバイアス電圧発生回路と、上記基板バッ
    クバイアス電圧発生回路により形成された基板バックバ
    イアス電圧を外部端子から実質的に出力させる出力回路
    とを含むことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、上記出力回路は、テストモードのときにオン状態に
    されるアナログスイッチ手段を介して基板バックバイア
    ス電圧を、実質的に出力ハイインピーダンスにされる出
    力回路の出力端子に結合された外部端子から出力させる
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の半導体集積回路装置。 3、上記半導体集積回路装置は、ダイナミック型RAM
    を構成するものであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1又は第2項記載の半導体集積回路装置。
JP63316362A 1988-12-16 1988-12-16 半導体集積回路装置 Pending JPH02162756A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5400290A (en) * 1992-10-29 1995-03-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device allowing accurate characteristics test

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5400290A (en) * 1992-10-29 1995-03-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device allowing accurate characteristics test

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