KR101201861B1 - 반도체 메모리 장치의 데이터 마스크 동작 테스트 회로 - Google Patents

Abstract

데이터 마스크 동작 테스트 회로는 데이터 출력부, 활성화된 테스트 모드 신호를 수신하여 데이터 마스크 신호를 출력하는 데이터 마스크 신호 생성부, 상기 데이터 마스크 신호를 수신하여 상기 데이터 출력부로부터 수신한 데이터를 데이터 셀에 기록할지 여부를 결정하는 드라이버를 포함한다.

Description

반도체 메모리 장치의 데이터 마스크 동작 테스트 회로 {Test Circuit For Data Mask Operation of Semiconductor Memory Apparatus}

본 발명은 반도체의 데이터 마스크 동작 테스트 회로에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼 상에서 데이터 마스크 동작을 검증하는 회로에 관한 것이다.

데이터 마스크(Data Mask)는 반도체 메모리 장치에 새로운 데이터가 기록(Write)되더라도 기 저장된 마스크 정보를 이용하여 특정 메모리 영역에 기록된 정보가 바뀌지 않도록 하는 방법으로서, 다양한 반도체 메모리 장치들에 사용되고 있다.

종래에는 데이터 마스크 동작을 테스트 하기 위해서는 외부에서 입력을 주어 테스트를 하였다. 그러나 테스트 시간을 줄이고 테스트 채널을 감소하기 위하여 데이터 마스크 동작은 웨이퍼 상에서 테스트하지 않고 패키지 상태에서 테스트를 하게 된다. 이는 패키지를 하지 않는 웨이퍼 상에는 동작을 평가할 수 없는 문제점을 가지고 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 기술을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 기존의 데이터 마스크 회로의 블록도이다. 기존에는 각 데이터 패드(DQ)에서 데이터를 입력받으면 데이터 마스크 패드(DM)의 입력으로 컨트롤하여 데이터 마스크 동작을 한다. 데이터 마스크 동작이란 디램(DRAM)에서 원하지 않는 데이터를 셀(CELL)에 쓰여지지 않도록 하기 위하여 데이터 마스크 패드를 통해 입력을 주어 컨트롤하는 것이다. 도 1에 도시된 종래 기술은 데이터 패드와는 별개의 입력 패드(DM)을 통해 컨트롤 블록에 데이터 마스크 신호를 인가하도록 하고 있다. 도 2는 기존 데이터 마스크 드라이버 회로의 회로도이다. 도 3은 데이터 마스크 동작의 파형을 도시하고 있다. 기록 동작 영역(1)에서 데이터 마스크 패드에 1 이 인가되면 그 시점의 데이터를 셀에 기록할 수 없다. 그러므로 이후 검수 동작 영역(2)에서 데이터 마스크 패드를 0 으로 하고 기록된 상기 데이터를 읽으면 그 시점의 데이터는 기록된 데이터 값이 아닌 이전의 상태의 데이터(3)가 그대로 유지되어 있음을 알 수 있다. 그러나 상기 검토한 바와 같이 종래 기술은 데이터 마스크 동작 테스트를 위해 별도의 입력이 필요하며, 웨이퍼 단계에서 외부로부터 모든 핀에 입력을 주어 테스트하는 것이 사실상 불가능하므로 패키지 단계가 되어서야 테스트를 할 수 있다. 이는 웨이퍼 상태에서 판매하는 경우 제품의 불량 여부를 신속히 체크하지 못하는 바, 시간과 비용의 측면에서 비효율이 발생한다.

본 발명은 웨이퍼 상에서도 데이터 마스크 동작을 테스트할 수 있도록 하기 위해 기존에 사용하던 데이터 입력 방식을 사용하여 데이터 마스크 테스트를 하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예는 데이터 출력부, 활성화된 테스트 모드 신호를 수신하여 데이터 마스크 신호를 출력하는 데이터 마스크 신호 생성부, 상기 데이터 마스크 신호를 수신하여 상기 데이터 출력부로부터 수신한 데이터를 데이터 셀에 기록할지 여부를 결정하는 드라이버를 포함하는 데이터 마스크 동작 테스트 회로를 제공한다. 본 발명의 다른 실시예는 데이터 출력부, 상기 데이터 출력부와 독립된 데이터 패드, 활성화된 테스트 모드 신호를 수신하여 상기 데이터 패드의 데이터를 데이터 마스크 신호로 변환하는 테스트 버퍼, 상기 데이터 마스크 신호를 수신하여 상기 데이터 출력부로부터 수신한 데이터를 데이터 셀에 기록할지 여부를 결정하는 제 1 드라이버를 포함하는 데이터 마스크 동작 테스트 회로를 제공한다.

본 발명에 따라 데이터 마스크 동작 검증을 할 경우 패키지 이전의 웨이퍼 단계에서 불량을 검사하므로 시간과 비용을 절감할 수 있으며, 테스트 채널의 증가 없이 기존 채널을 이용하거나 다른 채널을 이용하므로 테스트에 있어서 효율성을 증진시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 데이터 마스크 동작 테스트 회로의 블록도,
도 2는 종래 기술에 따른 데이터 마스크 드라이버의 회로도,
도 3은 종래 기술에 따른 데이터 마스크 동작 테스트 파형,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 데이터 마스크 동작 테스트 회로의 블록도,
도 5는 본 발명에 상기 제 1 실시예에 따른 데이터 마스크 신호 생성부의 회로도,
도 6은 본 발명의 상기 제 1 실시예에 따른 데이터 마스크 동작 테스트 회로의 회로도,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 데이터 마스크 동작 테스트 회로의 블록도,
도 8은 본 발명의 상기 제 2 실시예에 따른 테스트 버퍼의 회로도,
도 9는 본 발명의 상기 제 2 실시예에 따른 데이터 마스크 동작 테스트 회로의 회로도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 경우 데이터 마스크 정상 동작 파형,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 경우 데이터 마스크의 불량 동작 파형이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예(이하 '제 1 실시예'라 한다.)에 따른 데이터 마스크 동작의 개념을 도시하고 있다.

도 4를 참조하면, 데이터 마스크 동작 테스트 회로는 데이터 출력부(100)와 데이터 마스크 신호 생성부(200), 드라이버(300)를 포함한다. 데이터 셀(400)은 종래 발명과 마찬가지로 데이터가 입력되고 읽히는 곳인 바 이하 상기 데이터 셀에 대한 자세한 설명은 생략한다. 상기 데이터 출력부(100)의 출력은 드라이버(300)와 연결되어 있으며, 상기 데이터 마스크 신호 생성부(200)의 출력도 상기 드라이버(300)에 연결되어 있다. 드라이버(300)는 기록 명령, 상기 데이터 출력부(100)의 출력, 데이터 마스크 신호 생성부(200)의 출력을 수신하며, 출력단은 데이터 셀(400)에 연결되어 있다. 도 4에는 데이터 마스크 패드(DM)와 버퍼로 이루어진 데이터 마스크 입력부(10)가 데이터 마스크 인에이블 신호를 상기 데이터 마스크 생성부(200)에 인가하는 것으로 도시되어 있다. 이는 외부에서의 입력을 통해 데이터 마스크 동작을 명령하기 위한 기능을 하는 바, 종래 기술에 따를 경우 데이터 마스크 동작을 테스트 하는 경우 사용된다.

상기 데이터 출력부(100)는 데이터 패드(DQ)의 데이터를 버퍼를 통해 상기 드라이버(300)로 전송하는 기능을 수행한다. 상기 데이터 마스크 생성부(200)는 테스트 모드 신호가 인가된 경우 데이터 마스크 신호를 활성화하여 상기 드라이버(300)로 전송하는 기능을 수행한다. 기록 명령에 의해 인에이블되는 상기 드라이버(300)는 상기 데이터 마스크 신호가 활성화되었을 경우에는 데이터 마스크 기능을 수행하고 활성화되지 않은 경우 상기 데이터 셀(400)에 기록하는 기능을 수행한다.

도 5는 상기 데이터 마스크 신호 생성부(200)의 제 1 실시예로써의 회로도를 보여주고 있다. 상기 데이터 마스크 신호 생성부는 외부 입력 신호(데이터 마스크 인에이블 신호)의 영향을 차단함과 동시에 웨이퍼 내부에서 생성된 테스트 모드 신호를 데이터 마스크 신호로 전환하여 출력함을 특징으로 한다. 그러므로 본 발명의 제 1 실시예는 테스트 모드 신호가 활성화 되면 외부의 데이터 마스크 인에이블 신호에 관계없이 활성화된 신호를 내보낼 수 있도록 제어하는 버퍼부를 포함한다. 구체적인 회로도를 보면 데이터 마스크 신호 생성부는 두 개의 인풋을 받는 노어(NOR) 게이트(210)와 인버터(220)가 직렬로 연결되어있는 회로를 포함한다. 데이터 마스크 인에이블 신호와 테스트 모드 신호가 노어 게이트(210)의 인풋이 되고, 상기 노어 게이트(210)의 출력은 인버터(220)를 거친 후 데이터 마스크 신호가 된다. 상기 노어 게이트(210)는 테스트 모드 신호가 1 의 값을 가지면 데이터 마스크 인에이블 신호의 값에 상관 없이 1 을 출력하는바, 본 발명의 제 1 실시예로서 버퍼부로 기능한다. 여기서 상기 데이터 마스크 인에이블 신호는 외부에서 입력된 신호이므로 본 발명의 실시예에서는 외부 입력에 의한 데이터 마스크 동작 테스트를 상정하지 아니하므로 바람직하게는 0 의 값을 가지는 신호라고 보아야 한다. 상기 테스트 모드 신호는 일반적인 쓰기, 읽기 신호와 마찬가지로 웨이퍼 상에서 생성된 신호이다. 이에 따라 상기 데이터 마스크 신호 생성부(200)는 테스트 모드 신호가 1 인 경우 데이터 마스크 신호로 1 을 출력하고, 테스트 모드 신호가 0 인 경우에는 0 을 출력한다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예인 데이터 마스크 테스트 회로를 전체적으로 도시한 회로도이다. 데이터 출력부(100)는 데이터 패드가 입력되는 입력단과 두 개의 인버터(110, 120)가 직렬로 연결되어 있다. 상기 두 개의 인버터는 버퍼로서 기능한다. 데이터 마스크 신호 생성부(200)는 상기 살펴본 바와 같이 데이터 마스크 인에이블 신호와 테스트 모드 신호를 입력으로 하는 노어 게이트(210), 상기 노어 게이트(210)의 출력을 반전하는 인버터(220)가 연결되어 있다.

상기 드라이버(300)는 데이터 마스크 신호가 1 로 인가된 경우 데이터 마스크 기능을 수행하며, 데이터 마스크 신호가 0 인 경우 일반적인 데이터 기록 기능을 수행하게 된다. 상기 드라이버(300)는 노어(NOR) 게이트(310)와, 인버터(320), 두 개의 PMOS트랜지스터(PM1, PM2)와 두 개의 NMOS트랜지스터(NM1, NM2), 래치(330)를 이루는 두 개의 인버터(331, 332)를 포함한다. 구조를 상세히 검토해 보면, 상기 노어 게이트(310)는 기록 명령과 상기 데이터 마스크 신호 생성부의 출력(데이터 마스크 신호)을 인풋으로 한다. 상기 노어 게이트(310)의 출력은 두 갈래로 나뉘어 하나는 상기 인버터(320)으로 이어지고 다른 한 신호는 NM2 트랜지스터의 게이트로 연결된다. PM1 트랜지스터의 소스는 구동 전압단에, 게이트는 상기 인버터(320)의 출력단에 연결되며, 드레인은 상기 PM2 트랜지스터의 소스에 연결된다. PM2 트랜지스터와 NM1 트랜지스터는 공히 상기 데이터 출력부(100)로부터 출력된 데이터(Data)를 게이트로 수신하며, 상기 두 트랜지스터(PM2와 NM1)의 드레인은 연결되어 있다. NM2 트랜지스터의 드레인은 NM1 트랜지스터의 소스와 연결되어 있으며, 소스는 소스 전압과 연결되어 있다. 상기 PM2 트랜지스터의 드레인과 NM1 트랜지스터의 드레인이 만나는 노드의 신호는 상기 래치(330)의 첫 번째 인버터(331)의 입력이 된다. 상기 인버터(331)를 지난 값은 본 발명 회로의 출력(기록 데이터)이 되며, 이 값은 다시 두 번째 인버터(332)를 지나 상기 첫 번째 인버터(331)의 입력으로 되돌아 간다.

도 6에 도시된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 데이터 마스크 동작 테스트 회로는 다음과 같이 기능한다.

상기 기록 명령 신호는 데이터 마스크 신호가 0 인 경우 상기 데이터 출력부(100)가 상기 데이터 셀(400)에 기록할 수 있도록 제어하는 신호 역할을 한다. 상기 기록 명령의 값이 0 이고 상기 데이터 마스크값이 0 인 경우 드라이버(300)내의 노어 게이트(310)는 1 을 출력하게 되고, 그 값은 NM2 트랜지스터를 활성화함과 동시에 노어 게이트(310)의 출력단에 연결된 인버터(320)을 통과하여 PM1 트랜지스터를 활성화한다. 그러므로 상기 데이터 출력부(100)에서 출력된 데이터가 데이터 마스크 동작 테스트 회로의 출력인 기록 데이터가 되는 것이다.

상기 데이터 마스크 신호 생성부(200)에 의해 데이터 마스크 신호가 1 로 출력이 된다면 상기 드라이버(300)는 데이터 마스크 기능을 수행한다. 즉 상기 데이터 마스크 신호가 1 이라면 상기 드라이버(300)의 노어 게이트(310)은 기록 명령값에 관계 없이 0 을 출력하게 되고, 이에 따라 상기 드라이버(300) 내의 PM1 트랜지스터와 NM2트랜지스터가 비활성화되므로 상기 데이터 출력부(100)에서 출력된 데이터는 출력되지 못하고 래치(330)에 의해 기존 데이터만이 출력되는 것이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예(이하 '제 2 실시예'라 한다.)로서 데이터 마스크 동작 테스트 회로의 블록도가 도시되어 있다.

상기 제 2 실시예에 따른 데이터 마스크 동작 테스트 회로는 데이터를 출력하는 데이터 출력부(500), 상기 데이터 출력부(500)와 독립된 데이터 패드(600), 상기 데이터 패드(600)로부터 나온 데이터를 데이터 마스크 신호로 변환하는 테스트 버퍼(700), 상기 데이터 마스크 신호를 수신하여 상기 데이터 출력부로부터 수신한 데이터를 데이터 셀에 기록할지 여부를 결정하는 제 1 드라이버(800)를 포함한다.

상기 데이터 출력부(500)의 출력단은 상기 드라이버(800)의 입력단과 연결되어 있으며, 상기 데이터 패드(600)의 출력단은 테스트 버퍼(700)의 입력단과 연결되어 있다. 상기 테스트 버퍼(700)는 상기 드라이버(800)와 연결되어 있어 데이터 마스크 신호를 전송하며, 제 1 드라이버(800)는 기록 명령과 데이터 출력부(500)의 출력된 데이터, 테스트 버퍼(700)에서 출력된 데이터 마스크 신호를 수신하며, 드라이버(800)의 출력단은 제 1 데이터 셀(1000)의 입력단과 연결되어 있다. 또한 상기 테스트 버퍼(700)는 제 2 드라이버(900)과 연결되어 있으며, 제 2 드라이버(900)은 상기 데이터 패드(600)에 대응하는 제 2 데이터 셀(1100)에 연결되어 있다.

상기 데이터 출력부(500), 상기 드라이버(800), 제 1 데이터 셀(1000)은 이전의 제 1 실시예와 그 구조와 기능이 동일한 바 이하 테스트 버퍼(700)를 중심으로 본 발명의 실시예를 설명한다.

상기 테스트 버퍼(700)는 테스트 모드 신호(Test Mode)를 받아 상기 데이터패드(600)로부터 데이터를 수신한 데이터를 데이터 마스크 신호(Data Mask)로 변환하는 기능을 한다. 도 8은 테스트 버퍼(700)의 일 실시예로서 회로도를 도시하고 있다. 테스트 모드 신호는 세 갈래로 나뉘는 바, 첫째 신호는 데이터 마스크 신호 출력단의 1 인버터(Inv1)의 구동 전압이 되며, 둘째 신호는 2 인버터(Inv2)에 의해 반전된 후 상기 데이터 마스크 출력단의 1 인버터(Inv1)의 소스 전압이 됨과 동시에 데이터 출력단의 3 인버터(Inv3)의 구동 전압이 된다. 세 번째 신호는 상기 3 인버터(Inv3)의 소스 전압이 된다. 상기 데이터 패드(600)의 신호는 4 인버터(Inv4)를 거쳐 반전된 후 1 인버터(Inv1)와 3 인버터(Inv3)의 입력이 된다.

상기 테스트 버퍼의 작동 원리를 보면, 테스트 모드 신호가 1 인 경우 1 인버터(Inv1)를 활성화시킴과 동시에 3 인버터(Inv3)를 비활성화 시키므로, 상기 데이터 패드(600)의 데이터가 1 인 경우 1 을 데이터 마스크 신호(Data Mask)로 출력하게 한다. 즉 테스트 모드 신호가 1 로 활성화 되었다면, 데이터 패드(600)의 데이터가 데이터 마스크 신호가 되는 것이다. 반면에 테스트 모드 신호가 0 이 되었다면, 상기 1 인버터(Inv1)가 비활성화되고 제 3 인버터(Inv3)가 활성화되므로 일반적인 버퍼로서 기능하게 된다.

도 9는 본 발명의 상기 실시예에 따른 데이터 마스크 동작 테스트 회로를 전체적으로 도시한 그림이다. 상기 테스트 버퍼(700)에서 데이터 마스크 신호를 만들어 상기 드라이버(800)에 전송하는 점을 제외하고는 이전 실시예와 동일함을 알 수 있다.

도 9의 하단에 위치한 제 2 드라이버(900)는 상기 테스트 모드 신호가 0 이 된 경우 일반적인 데이터 기록 기능을 수행한다. 즉, 본 발명이 데이터 출력부와 독립한 데이터 패드에서 출력된 데이터를 데이터 마스크 신호로 하는 바, 테스트 모드가 아닌 경우에는 제 2 드라이버에 연결된 제 2 데이터 셀(1100)에 기록 데이터 2를 데이터 입력 기능을 수행할 수 있도록 하는 것이다. 이 경우 상기 테스트 버퍼(700)는 4 인버터(Inv4)와 3 인버터(Inv3)이 상기 데이터 출력부(500)의 버퍼와 같이 동작한다. 상기 테스트 모드 신호가 0 이 된 경우 1 인버터(Inv1)이 비활성화되므로, 데이터 마스크 신호를 전송하지 아니한다.

상기 제 2 드라이버 내에는 두 개의 인버터로 구성된 래치(910)가 있다. 테스트 모드 신호가 활성화됨으로 인해 데이터 패드(600)의 데이터가 입력이 되지 않는다 하여도 상기 제 2 데이터 셀에 대한 출력을 지속할 수 있게 하는 기능이 있다. 상기 래치(910) 두 개의 인버터가 입, 출력을 서로 마주하고 있는 바, 이는 테스트 모드 신호가 1 인 경우 상기 3 인버터(Inv3)가 비활성화됨으로 인해 상기 제 2 드라이버(900)에 데이터 입력이 차단되는 바, 테스트 모드 작동시 이전 데이터를 기록 데이터 2로 상기 제 2 데이터 셀(1100)에 출력시키는 기능을 한다.

도 10은 본 발명인 데이터 마스크 컨트롤 회로에 따른 동작 파형이다. 동작 검증 방법은 기록 단계와 마스크 단계, 검수 단계를 거친다. 우선 도 10의 기록 단계에서 데이터(4a)를 데이터 셀에 입력한다. 그리고 테스트 모드 신호(5)를 활성화 한 후 선행한 데이터와 반대의 데이터(6)를 입력하여 입력 동작을 하는 마스크 단계를 수행한다. 마지막으로 이를 검수하기 위하여 읽는 검수 단계를 수행한다. 정상적으로 데이터 마스크 동작이 되면 데이터는 선행한 데이터(4b)가 출력될 것이다. 데이터 마스크가 정상적으로 작동할 경우 후행하는 상기 반대의 데이터(6)는 상기 데이터 셀에 입력이 되지 않기 때문이다.

도 11은 데이터 마스크 동작이 불량일 경우 파형의 일 예이다. 정상적인 데이터 마스크가 진행이 안되면 기존에 데이터 셀에 기록되어 있던 데이터와 반전된 데이터가 데이터 셀에 입력된다. 이 경우 데이터 셀에 기록된 데이터는 상기 테스트 모드 활성화 이전의 데이터와 동일하지 않은 값(7)이다. 이런 방식으로 데이터 셀에 기록된 데이터를 읽어 데이터 마스크 동작의 정상 동작 여부를 확인할 수 있다. 상기 마스크 단계에서 마스크 기능이 제대로 수행되지 아니하므로 검수 단계에서 정 반대의 데이터가 입력된 결과를 읽게 되는 것이다.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 데이터 출력부;
   상기 데이터 출력부와 독립된 데이터 패드;
   활성화된 테스트 모드 신호를 수신하여 상기 데이터 패드의 데이터를 데이터 마스크 신호로 변환하는 테스트 버퍼;
   상기 데이터 마스크 신호를 수신하여 상기 데이터 출력부로부터 수신한 데이터를 데이터 셀에 기록할지 여부를 결정하는 제 1 드라이버를 포함하는 데이터 마스크 동작 테스트 회로.
5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 4 항에 있어서,
   상기 데이터 패드 및 상기 테스트 버퍼는 웨이퍼 상에서 기능하는 것을 특징으로 하는 데이터 마스크 동작 테스트 회로.
6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 4 항에 있어서,
   상기 테스트 모드 신호가 비활성화된 경우 상기 데이터 패드의 데이터를 상게 테스트 버퍼로부터 전송받는 제 2 드라이버를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 마스크 동작 테스트 회로.
7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제 6 항에 있어서,
   상기 제 2 드라이버는 상기 테스트 모드 신호가 활성화된 경우 상기 테스트 모드 신호가 비활성화된 경우의 데이터를 래치하는 래치부를 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 마스크 동작 테스트 회로.

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