JPH05250899A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JPH05250899A
JPH05250899A JP4050216A JP5021692A JPH05250899A JP H05250899 A JPH05250899 A JP H05250899A JP 4050216 A JP4050216 A JP 4050216A JP 5021692 A JP5021692 A JP 5021692A JP H05250899 A JPH05250899 A JP H05250899A
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power supply
supply voltage
circuit
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test mode
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孝司 真田
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317Testing of digital circuits
    • G01R31/31701Arrangements for setting the Unit Under Test [UUT] in a test mode
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/22Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing
    • G06F11/24Marginal checking or other specified testing methods not covered by G06F11/26, e.g. race tests

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  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】データ保持電源電圧を保証するためのテスト時
間を短縮する。 【構成】電源供給端子に供給される電源電圧Vccを所
定のレベルに降圧する電源電圧降圧回路3を設ける。デ
ータ保持電源電圧テストモードであることを判定しアク
ティブレベルのテストモード信号TMを発生するテスト
モード判定回路4を設ける。テストモード信号TMがア
クティブレベルのとき電源電圧降圧回路3の出力を電源
電圧として動作しデータ入力バッファ回路2の出力デー
タのレべるを制限してメモリセル1に供給し、インアク
ティブレベルのときは電源供給端子の電源電圧Vccを
そのまま電源電圧として動作しデータ入力バッファ回路
2の出力データをメモリセル1に供給する切換回路5を
設る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体メモリに関し、特
にデータ保持電源電圧を保証する半導体メモリに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体メモリのうちで、多結晶シ
リコンによる高抵抗の負荷素子を備えたスタティック型
のメモリセルを有する半導体メモリにおいては、メモリ
情報を電池保持させる為に、データ保持電源電圧値を保
証している。例えば、最小データ保持電源電圧2.0V
を保障する場合、そのテストは、従来、通常の電源電圧
(例えば5.0V)での書込み動作を行ったのち、スタ
ンド・バイ状態にしてから、電源電圧を2.0Vに下げ
てある一定時間保持し、そののち電源電圧を元に戻して
アクティブ状態にしてから読出し動作を行い良否の判定
を行っていた。
【0003】このデータ保持電源電圧テストにおけるデ
ータ保持時間は、高抵抗負荷素子の抵抗値とメモリセル
のドライバトランジスタのリーク源を想定して計算値に
より決定する。
【0004】図2(A),(B)はそれぞれ従来の半導
体メモリのメモリセルの回路図及び等価回路図である。
この半導体メモリのメモリセル1は、互いにゲートを相
手方のドレインと接続しソースを接地電位点と接続する
ドライバ用のNチャネルのMOSトランジスタQ1,Q
2と、これらMOSトランジスタQ1,Q2のドレイン
と電源供給端子(電源電圧Vcc)との間に接続された
高抵抗値の負荷抵抗R1,R2と、ゲートをワード線W
Lと接続しMOSトランジスタQ1,Q2のドレインと
第1及び第2のビット線BL1,BL2との間に接続さ
れたNチャネルのMOSトランジスタQ3,Q4とを備
えた構成となっている。
【0005】トランジスタQ1,Q2のドレインが記憶
ノードN1,N2であり、この記憶ノードN1,N2に
は通常、ノード容量Cnが存在し、また、リーク抵抗が
存在する場合、これをRnとする。以下の説明では、負
荷抵抗R1,R2、リーク抵抗Rn、ノード容量Cnの
値をそれぞれの記号と同一の記号で表示する。ここで、
メモリセルの記憶ノード(N1,N2)の高レベルの電
圧Vhは下式で表される。
【0006】 Vh=Vcc・Rn/(Rn+R1)…(1) さらに、記憶ノードが高レベルを保持するには、次式の
条件を満足しなければならない。
【0007】 Vh=Vcc・Rn/(Rn+R1)>Vt…(2) VtはトランジスタQ1,Q2のスレッショルド電圧で
ある。
【0008】これら(1),(2)式より、Vtを例え
ば0.75V、Vccを2Vとすると、Rn>1.5×
1012[Ω]となる。
【0009】ここで、高レベルの記憶ノードN1が0.
75Vになる時間t1を、Cn=10×10-15 ,Rn
=1.5×1012,R1=2.5×1012,Vcc=
2.0,Vt=0.75として求めると、 t1=〔Cn・Rn・R1・ln(Vcc/Vt)〕/(Rn+R1) =9.19×10-3s(約9.2ms) 高レベルの記憶ノードN1がMOSトランジスタQ2の
スレッショルド電圧0.75V以下になると、MOSト
ランジスタQ2がオフとなり、低レベルであった記憶N
2が負荷抵抗R2を介して充電されその電圧が上昇しは
じめる。そして記憶ノードN2がMOSトランジスタQ
1のスレッショルド電圧0.75Vを越える電圧になる
とMOSトランジスタQ1はオンとなり、記憶ノードN
1,N2のレベルは完全に反転しこのメモリセルは不良
となる。ここで低レベルの記憶ノードが0.75Vにな
る時間t2を求めると、 t2=R1・Cn・ln(Vcc/(Vcc−Vt))=11.75msec となる。よって、メモリセル情報が反転するまでのデー
タ保持時間tは、 t=9.2+11.75=25.32(ms) すなわち約25.3ms以上の時間を必要とする。さら
に、データ保持電源電圧テストでは、メモリセルに書込
んだ高レベルの情報が2Vになる迄の時間Tが必要とな
る。Tの式は次式で表される(または書込まれた時のメ
モリセルの高レベル、Voは、2V)。
【0010】 T=R1・Cn・ln(E/Vo)…(3) 通常、書込まれる電圧Eは、動作電源電圧のMOSトラ
ンジスタのスレッショルド電圧Vt分だけ低い電圧とな
る。
【0011】例えば、電源電圧を4.5Vとすると、E
=3.75Vとなる。よって、(3)式より、Tは1
5.7ms以上必要とすることがわかる。ここで、電源
電圧を下げて、メモリセルに書込みを行えば、上記Tの
時間を短縮することが可能であるが、これは低電圧動作
可能な半導体メモリだけしか行えず、低電圧動作保証が
可能な半導体メモリでも3.5V以下はきびしい。
【0012】仮に、電源電圧3.5Vとすると、Eは
2.75V、よってTは7.9ms以上必要となる。実
際のテストでは、通常製造ばらつきなどを考慮して、1
〜2桁大きく設定して行うことが必要である為、数百m
sから数秒以上の時間となる。さらに低温時には、負荷
抵抗R1,R2が二乗の割合で大きくなる為、tもTも
さらに大きくなる。なお、上記Tの時間が不十分でメモ
リセルの記憶ノードが2Vに下がりきらなければ、当然
tの時間もさらに長くなることは言うまでもない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体メモ
リでは、データ保持電源電圧テストにおけるデータ書込
み時にも、通常の動作電源電圧でデータを書込みを行っ
ているので、多大なテスト時間を費し、生産に支障を来
たすという問題点があった。
【0014】本発明の目的は、データ保持電源電圧テス
トの時間を短縮することができる半導体メモリを提供す
ることにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体メモリ
は、対をなす第1及び第2のビット線と、ワード線と、
互いにゲートを相手方のドレインに接続しソースを共に
基準電位点と接続するドライバ用の第1及び第2のMO
Sトランジスタ、これら第1及び第2のMOSトランジ
スタのドレインと電源供給端子との間にそれぞれ対応し
て接続された高抵抗値の第1及び第2の負荷素子、並び
に前記第1及び第2のMOSトランジスタのドレインと
前記第1及び第2のビット線との間にそれぞれ対応して
接続されゲートを共に前記ワード線と接続してこのワー
ド線が選択レベルのときオンとなる第3及び第4のMO
Sトランジスタを備えたメモリセルと、このメモリセル
に前記第1及び第2のビット線を介して書込み用のデー
タを供給するためのデータ入力バッファ回路とを有する
半導体メモリにおいて、前記電源供給端子に供給される
電源電圧を所定のレベルに降圧する電源電圧降圧回路
と、データ保持電源電圧テストモードであることを判定
しアクティブレベルのテストモード信号を発生するテス
トモード判定回路と、前記テストモード信号がアクティ
ブレベルのとき前記電源電圧降圧回路の出力を電源電圧
として動作し前記データ入力バッファ回路の出力データ
のレベルを制限して前記メモリセルに供給し、インアク
ティブレベルのときは前記電源供給端子の電源電圧をそ
のまま電源電圧として動作し前記データ入力バッファ回
路の出力データを前記メモリセルに供給する切換回路と
を設けた構成を有している。
【0016】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0017】図1は本発明の一実施例を示し回路図であ
る。
【0018】この実施例のメモリセル1,ビット線BL
1,BL2、ワード線WLの各構成及び相互関係は図2
に示された従来の半導体メモリと同一である。
【0019】データ入力バッファ回路2は、メモリセル
1にビット線BL1,BL2を介して書込み用のデータ
DIを供給するためのものであり、従来は出力が直接ビ
ット線BL1,BL2に接続されていた。
【0020】この実施例においては、電源供給端子に供
給される通常動作の電源電圧Vccを所定のレベルに降
圧(Vd)する電源電圧降圧回路3と、データ保持電源
電圧テストモードであることを判定しアクティブレベル
のテストモード信号TMを発生するテストモード判定回
路4と、データ入力バッファ回路2の出力データを対応
するビット線BL1,BL2に供給するインバータIV
2,IV3、並びにこのインバータIV2,IV3の電
源電圧をテストモード信号により切換えて供給する電源
電圧切換手段のインバータIV1及びMOSトランジス
タQ5,Q6を備え、テストモード信号TMがアクティ
ブレベルのとき電源電圧降圧回路3の出力Vdを電源電
圧として動作しデータ入力バッファ回路2の出力データ
のレベルを制限してメモリセル1に供給し、インアクテ
ィブレベルのときは電源供給端子の電源電圧Vccをそ
のまま電源電圧として動作しデータ入力バッファ回路2
の出力データをメモリセル1に供給する切換回路4とが
新たに設けられている。
【0021】次に、この実施例の動作について説明す
る。
【0022】通常の動作モードでは、テストモード判定
回路4からインアクティブレベル(低レベル)のテスト
モード信号TMが出力され、MOSトランジスタQ6が
オフ、Q5がオンとなり、インバータIV2,IV3に
は、電源供給端子からの通常動作時の電源電圧Vccが
供給される。従って、データ入力バッファ回路2の出力
データは振幅制限されることなくビット線BL1,BL
2を介してメモリセル1に供給され、書込まれる。
【0023】データ保持電源電圧テストモードのとき
は、テストモード判定回路4はこれを判定してアクティ
ブレベル(高レベル)のテストモード信号TMを発生す
る。従ってMOSトランジスタQ5はオフ、Q6はオン
となり、インバータIV2,IV3には電源電圧降圧回
路3の出力電圧Vdが電源電圧として供給される。この
結果、ビット線BL1,BL2は、電源電圧降圧回路3
により降圧された電圧までしか駆動されず、メモリセル
1に書込まれるデータのレベルは低くなる。
【0024】例えば、通常動作の電源電圧Vccが5V
時、電源電圧降圧回路3の出力電圧が2Vになる用に設
定しておけば、メモリセル1に書込まれる高レベルは、
約2Vとなり、従来の5Vで書込んだとき、保証する最
小データ保持電源電圧(2V)になるまで待つ必要がな
くなるので、テスト時間を短縮することができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、テストモ
ードにおけるメモリセルへのデータ書込み時、データの
振幅を制限して書込む構成とすることにより、他の回路
に通常の動作電源電圧が供給される半導体メモリであっ
ても、保証する最小データ保持電源電圧のレベルになる
までの待ち時間が不要となるので、テスト時間を短縮す
ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図である。
【図2】従来の半導体メモリのメモリセル及びその周辺
回路の一例を示す回路図及びメモリセルの等価回路図で
ある。
【符号の説明】
1 メモリセル 2 データ入力バッファ回路 3 電源電圧降圧回路 4 テストモード判定回路 5 切換回路 BL1,BL2 ビット線 IV1〜IV3 インバータ Q1〜Q10 MOSトランジスタ R1,R2 負荷抵抗 WL ワード線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対をなす第1及び第2のビット線と、ワ
    ード線と、互いにゲートを相手方のドレインに接続しソ
    ースを共に基準電位点と接続するドライバ用の第1及び
    第2のMOSトランジスタ、これら第1及び第2のMO
    Sトランジスタのドレインと電源供給端子との間にそれ
    ぞれ対応して接続された高抵抗値の第1及び第2の負荷
    素子、並びに前記第1及び第2のMOSトランジスタの
    ドレインと前記第1及び第2のビット線との間にそれぞ
    れ対応して接続されゲートを共に前記ワード線と接続し
    てこのワード線が選択レベルのときオンとなる第3及び
    第4のMOSトランジスタを備えたメモリセルと、この
    メモリセルに前記第1及び第2のビット線を介して書込
    み用のデータを供給するためのデータ入力バッファ回路
    とを有する半導体メモリにおいて、前記電源供給端子に
    供給される電源電圧を所定のレベルに降圧する電源電圧
    降圧回路と、データ保持電源電圧テストモードであるこ
    とを判定しアクティブレベルのテストモード信号を発生
    するテストモード判定回路と、前記テストモード信号が
    アクティブレベルのとき前記電源電圧降圧回路の出力を
    電源電圧として動作し前記データ入力バッファ回路の出
    力データのレベルを制限して前記メモリセルに供給し、
    インアクティブレベルのときは前記電源供給端子の電源
    電圧をそのまま電源電圧として動作し前記データ入力バ
    ッファ回路の出力データを前記メモリセルに供給する切
    換回路とを設けたことを特徴とする半導体メモリ。
  2. 【請求項2】 切換回路が、データ入力バッファ回路の
    出力データを対応するビット線に供給するインバータ
    と、このインバータの電源電圧をテストモード信号によ
    り切換えて供給する電源電圧切換手段とを備えて構成さ
    れた請求項1記載の半導体メモリ。
JP4050216A 1992-03-09 1992-03-09 半導体メモリ Expired - Lifetime JP2762826B2 (ja)

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US08/027,762 US5388077A (en) 1992-03-09 1993-03-08 Test device for semiconductor memory device

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