KR20080041936A - Method for testing weak cell of phase-change random access memory and a semiconductor memory device using the method - Google Patents

Method for testing weak cell of phase-change random access memory and a semiconductor memory device using the method Download PDF

Info

Publication number
KR20080041936A
KR20080041936A KR1020060110181A KR20060110181A KR20080041936A KR 20080041936 A KR20080041936 A KR 20080041936A KR 1020060110181 A KR1020060110181 A KR 1020060110181A KR 20060110181 A KR20060110181 A KR 20060110181A KR 20080041936 A KR20080041936 A KR 20080041936A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
word line
line pulse
cell
memory device
semiconductor memory
Prior art date
Application number
KR1020060110181A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김기성
백수진
최창환
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020060110181A priority Critical patent/KR20080041936A/en
Publication of KR20080041936A publication Critical patent/KR20080041936A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0021Auxiliary circuits
    • G11C13/0023Address circuits or decoders
    • G11C13/0028Word-line or row circuits
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/0002Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements
    • G11C13/0004Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using resistive RAM [RRAM] elements comprising amorphous/crystalline phase transition cells
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C29/00Checking stores for correct operation ; Subsequent repair; Testing stores during standby or offline operation
    • G11C29/04Detection or location of defective memory elements, e.g. cell constructio details, timing of test signals
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C8/00Arrangements for selecting an address in a digital store
    • G11C8/08Word line control circuits, e.g. drivers, boosters, pull-up circuits, pull-down circuits, precharging circuits, for word lines

Abstract

A method for testing a weak cell of a phase change random access memory and a semiconductor memory device using the same are provided rapidly to detect a defective cell capable of performing normal read operation because of changed resistance of a phase change material according to repetitive read operation. A plurality of memory cell arrays(210_1-210_n) include a plurality of sectors comprising a plurality of cells. A word line pulse control part(230) controls to change width or period of a word line pulse applied to the memory cell array. The word line pulse control part controls to increase the width of the word line pulse, and to reduce the period of the word line pulse. A current control part(250) controls a current flowing in a cell to be tested. A control part(270) controls to apply the changed word line pulse to each sector at the same time.

Description

상변화 메모리의 불량 셀 검출 방법 및 그 방법을 사용하는 반도체 메모리 장치{Method for testing weak cell of Phase-change Random Access Memory and a semiconductor memory device using the method}Method for testing weak cell of phase-change random access memory and a semiconductor memory device using the method

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In order to better understand the drawings cited in the detailed description of the invention, a brief description of each drawing is provided.

도 1은 상변화 메모리 소자의 등가 회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram of a phase change memory device.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 메모리 셀 어레이에 포함되는 하나의 셀의 불량 여부의 판단을 위한 회로도이다.FIG. 3 is a circuit diagram for determining whether one cell included in the memory cell array of FIG. 2 is defective.

도 4는 도 3의 회로도의 각 신호의 파형도이다.4 is a waveform diagram of each signal in the circuit diagram of FIG. 3.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 워드라인 및 비트라인의 전압 파형도이다.5 is a voltage waveform diagram of a word line and a bit line according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 저항 변화 및 디펙(defect) 검출에 의하여 불량 셀이 검출되는 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which defective cells are detected by resistance change and defect detection according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7은 도 2의 반도체 메모리 장치를 상세히 나타낸 블록도이다.7 is a detailed block diagram illustrating the semiconductor memory device of FIG. 2.

본 발명은 불량 셀 검출에 관한 것으로, 특히 상변화 메모리(PRAM : Phase-change Random Access Memory)에서 불량 셀을 검출하는 방법 및 그 방법을 사용하는 반도체 메모리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to detecting defective cells, and more particularly, to a method of detecting defective cells in a phase-change random access memory (PRAM) and a semiconductor memory device using the method.

상변화 메모리(PRAM)는 온도 변화에 따라 저항이 변화되는 상변화 물질, 예를 들어 GST(Ge-Sb-Te)와 같은 물질을 이용하여 데이터를 저장하는 비휘발성 메모리 소자이다. PRAM은 전원이 끊어져도 저장된 정보가 지워지지 않는 플래시 메모리의 장점과 데이터의 처리 속도가 빠른 DRAM의 장점을 모두 가지고 있다.A phase change memory (PRAM) is a nonvolatile memory device that stores data using a phase change material whose resistance changes with temperature change, for example, a material such as Ge-Sb-Te (GST). PRAM has both the advantages of flash memory, which does not erase stored information even when the power is turned off, and the advantages of DRAM that process data faster.

도 1은 상변화 메모리 소자의 등가 회로도이다.1 is an equivalent circuit diagram of a phase change memory device.

도 1을 참조하면, 상변화 메모리 소자의 단위 셀(C)은 하나의 상변화 물질(GST)을 구비한다. 단위 셀(C)은 상변화 물질(GST)에 연결되는 하나의 P-N 다이오드(D)를 더 구비할 수 있다. 비트라인(BL)에는 상변화 물질(GST)이 연결되고 상변화 물질(GST)은 다이오드(D)의 P-정션(Junction)에, 워드라인(WL)은 N-정션(Junction)에 연결된다. 상변화 메모리의 셀(C)의 상변화 물질(Ge-Sb-Te)은 온도 및 가열시간에 따라 상변화 물질을 결정화하거나 비결정화 시킴으로써 정보를 저장한다. 상변화 물질의 상 변화를 위해서 일반적으로 900℃이상의 고온이 필요하며 이는 상변화 메모리 셀에 흐르는 전류를 이용한 주울 열(Joule Heating)에 의하여 얻게 된다. Referring to FIG. 1, the unit cell C of the phase change memory device includes one phase change material GST. The unit cell C may further include one P-N diode D connected to the phase change material GST. The phase change material GST is connected to the bit line BL, the phase change material GST is connected to the P-junction of the diode D, and the word line WL is connected to the N-junction. . The phase change material (Ge-Sb-Te) of the cell C of the phase change memory stores information by crystallizing or decrystallizing the phase change material according to temperature and heating time. In order to change the phase of a phase change material, a high temperature of 900 ° C. or more is generally required, which is obtained by Joule heating using a current flowing in a phase change memory cell.

라이트(write) 동작 시, 상변화 물질(GST)에 전류를 흐르게 하면 상변화 물질(GST)이 결정 상태(crystalline state) 또는 비결정 상태(amorphous state)로 전이된다. 상변화 물질(GST)의 결정 상태 또는 비결정 상태는 상변화 물질(GST)에 흐 르는 전류의 크기와 양에 좌우된다. 상변화 물질(GST)에 큰 전류를 짧은 시간동안 흐르게 하면 상변화 물질(GST)은 비결정 상태로 변화하는데, 이러한 상태를 일반적으로 리셋(Reset) 상태라고 부르면 데이터 "1"에 대응된다. 상변화 물질(GST)에 리셋 전류보다 작은 전류를 긴 시간동안 흐르게 하면 상변화 물질(GST)은 결정 상태로 변화되는데, 이러한 상태를 일반적으로 셋(Set) 상태라고 부르며 데이터는 "0"에 대응된다. 상변화 물질(GST)이 리셋 상태인 경우 저항이 셋 상태인 경우의 저항보다 크다.During a write operation, when a current flows through the phase change material GST, the phase change material GST transitions to a crystalline state or an amorphous state. The crystalline state or amorphous state of the phase change material GST depends on the magnitude and amount of current flowing through the phase change material GST. When a large current flows through the phase change material GST for a short time, the phase change material GST changes to an amorphous state, which is generally referred to as a reset state and corresponds to data "1". When a current smaller than the reset current flows for a long time in the phase change material (GST), the phase change material (GST) changes to a crystalline state. This state is generally called a set state and the data corresponds to "0". do. When the phase change material GST is in the reset state, the resistance is greater than that in the set state.

리드(read) 동작은 비트라인과 워드라인을 선택하여 특정 메모리 셀을 선택한 후, 외부에서 전류를 흘려 상변화 물질(GST)의 저항 상태에 따른 전압 변화의 차이로서 "1"과 "0"을 구분한다.The read operation selects a specific memory cell by selecting a bit line and a word line, and then flows a current from the outside to determine "1" and "0" as a difference in voltage change depending on the resistance state of the phase change material (GST). Separate.

이 경우, 반복적인 리드 동작을 수행하면 상변화 물질(GST)의 저항이 지속적으로 변화하여 정상적인 리드 동작을 수행하지 못할 수 있는 가능성이 있다. 특히, 상변화 물질(GST)의 임계 전압이 낮게 형성된 셀의 경우 이러한 문제의 가능성이 더욱 크다. 따라서, 리드 동작을 반복 수행하여 상기와 같은 불량 셀을 검출해야 하는데, 상기 불량 셀을 검출하기까지 많은 시간이 소요되어 검출이 어려운 문제가 있다.In this case, if the repetitive read operation is performed, there is a possibility that the resistance of the phase change material GST may change continuously, thereby preventing the normal read operation. In particular, a cell formed with a low threshold voltage of the phase change material GST is more likely to have this problem. Therefore, the above-described bad cell should be detected by repeatedly performing the read operation. However, since it takes a long time to detect the bad cell, it is difficult to detect it.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 리드 동작의 반복 수행에 따라 상변화 물질(GST)의 저항이 변화되어 정상적인 리드 동작을 수행할 수 없는 불량 셀을 빠르게 검출하는 반도체 메모리 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device for quickly detecting a defective cell in which the resistance of the phase change material (GST) is changed as the read operation is repeatedly performed, thereby failing to perform a normal read operation.

본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 상기 반도체 메모리 장치를 이용하여 상기 불량 셀을 검출하는 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for detecting the defective cell using the semiconductor memory device.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 장치는 복수의 메모리 셀 어레이 및 워드라인 펄스 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 상기 메모리 셀 어레는 복수의 셀을 구비하는 섹터를 복수 개 포함한다. 상기 워드라인 펄스 제어부는 상기 메모리 셀 어레이에 인가되는 워드라인 펄스의 폭(width) 또는 주기가 변경되도록 제어한다.In accordance with another aspect of the present invention, a semiconductor memory device includes a plurality of memory cell arrays and a word line pulse controller. The memory cell array includes a plurality of sectors having a plurality of cells. The word line pulse controller controls the width or period of a word line pulse applied to the memory cell array to be changed.

상기 워드라인 펄스 제어부는 상기 워드라인 펄스의 폭이 증가되도록 제어하거나 상기 워드라인 펄스의 주기가 감소되도록 제어 하는 것이 바람직하다.The word line pulse controller may be configured to control the width of the word line pulse to increase or to reduce the period of the word line pulse.

상기 반도체 메모리 장치는 상기 복수의 셀 중 테스트하는 셀에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부를 더 구비하는 것이 바람직하다.The semiconductor memory device may further include a current controller configured to control a current flowing in a cell to be tested among the plurality of cells.

상기 전류 제어부는 상기 테스트하는 셀에 흐르는 전류가 증가되도록 제어하는 것이 바람직하다.The current controller preferably controls the current flowing in the cell to be tested to increase.

상기 반도체 메모리 장치는 상기 각각의 섹터에 상기 변경된 워드라인 펄스가 동시에 인가되도록 제어하는 제어부를 더 구비하는 것이 바람직하다.The semiconductor memory device may further include a control unit for controlling the changed word line pulses to be simultaneously applied to each sector.

상기 반도체 메모리 장치는 상기 각각의 섹터에 상기 변경된 워드라인 펄스 및 상기 변경된 전류가 동시에 인가되도록 제어하는 제어부를 더 구비하는 것이 바람직하다.The semiconductor memory device may further include a controller configured to control the changed word line pulse and the changed current to be simultaneously applied to each sector.

상기 반도체 메모리 장치는 상변화 메모리(PRAM, Phase-change Random Access Memory)인 것이 바람직하다.The semiconductor memory device may be a phase-change random access memory (PRAM).

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 불량 셀 검출 방법은 복수의 셀을 구비하는 섹터를 복수 개 포함하는 복수의 메모리 셀 어레이의 불량 셀 검출 방법에 있어서, 상기 메모리 셀 어레이에 인가되는 워드라인 펄스의 폭(width) 또는 주기를 변경하는 단계 및 상기 변경된 워드라인 펄스를 이용하여 리드 동작을 수행하여 불량 셀을 검출하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a bad cell, wherein the method for detecting a bad cell of a plurality of memory cell arrays includes a plurality of sectors having a plurality of cells. Changing a width or a period of an applied word line pulse and detecting a defective cell by performing a read operation using the changed word line pulse.

상기 복수의 셀 중 테스트하는 셀에 흐르는 전류를 제어하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.The method may further include controlling a current flowing in the cell to be tested among the plurality of cells.

상기 불량 셀 검출 방법은 상기 각각의 섹터에 상기 변경된 워드라인 펄스가 동시에 인가되도록 제어하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.Preferably, the bad cell detection method further includes controlling the modified word line pulses to be simultaneously applied to the respective sectors.

상기 불량 셀 검출 방법은 상기 각각의 섹터에 상기 변경된 워드라인 펄스 및 상기 변경된 전류가 동시에 인가되도록 제어하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.The bad cell detection method may further include controlling the changed word line pulse and the changed current to be simultaneously applied to each sector.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention and the contents described in the drawings.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 메모리 장치(200)의 블록도이다.2 is a block diagram of a semiconductor memory device 200 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 반도체 메모리 장치(200)는 복수의 메모리 셀 어레이(210_1, 210_2, ... , 210_n), 워드라인 펄스 제어부(230), 전류 제어부(250) 및 제어부(270)를 구비한다.Referring to FIG. 2, the semiconductor memory device 200 includes a plurality of memory cell arrays 210_1, 210_2,..., 210_n, a word line pulse controller 230, a current controller 250, and a controller 270. do.

복수의 메모리 셀 어레이(210_1, 210_2, ... , 210_n)는 복수의 셀(cell)을 구비하는 섹터(sector)를 복수 개 포함한다. 워드라인 펄스 제어부(230)는 각각의 메모리 셀 어레이(210_1, 210_2, ... , 210_n)에 인가되는 워드라인 펄스(WLP : Word Line pulse)의 폭(width) 또는 주기가 변경되도록 제어한다. 전류 제어부(250)는 상기 복수의 셀 중 현재 테스트하는 셀에 흐르는 전류를 제어한다. 제어부(270)는 각각의 메모리 셀 어레이(210_1, 210_2, ... , 210_n)에 포함되는 섹터들에 대하여 동시에 상기 폭 또는 주기가 변경된 워드라인 펄스(WLP) 또는/ 및 상기 변경된 전류가 인가될 수 있도록 제어한다. 이하 도 3에서 하나의 셀에 대하여 불량 셀인지 여부를 판단하는 방법을 설명한다.Each of the plurality of memory cell arrays 210_1, 210_2,..., 210_n includes a plurality of sectors including a plurality of cells. The word line pulse controller 230 controls the width or period of the word line pulse (WLP) applied to each of the memory cell arrays 210_1, 210_2,..., 210_n to be changed. The current controller 250 controls a current flowing in a cell currently being tested among the plurality of cells. The controller 270 is configured to apply the word line pulse WLP or / or the changed current to which the width or the period is changed at the same time to the sectors included in each of the memory cell arrays 210_1, 210_2,..., 210_n. To control. Hereinafter, a method of determining whether a cell is a bad cell in FIG. 3 will be described.

도 3은 도 2의 메모리 셀 어레이에 포함되는 하나의 셀(310)의 불량 여부의 판단을 위한 회로도(300)이다.3 is a circuit diagram 300 for determining whether a single cell 310 included in the memory cell array of FIG. 2 is defective.

도 3을 참조하면, 셀(310)은 NMOS 트랜지스터(N310) 및 저항(R)을 구비한다. NMOS 트랜지스터(N310)의 게이트는 워드라인(WL)과 연결되어 있고, 제1단은 저항(R)과 연결되며 제2단은 접지전압(VSS)과 연결된다. NMOS 트랜지스터(N310)와 연결되지 않은 저항의 타단은 비트라인(BL : Bit Line)과 연결된다. Referring to FIG. 3, a cell 310 includes an NMOS transistor N310 and a resistor R. Referring to FIG. A gate of the NMOS transistor N310 is connected to the word line WL, a first end thereof is connected to a resistor R, and a second end thereof is connected to a ground voltage VSS. The other end of the resistor that is not connected to the NMOS transistor N310 is connected to a bit line BL.

도 4는 도 3의 회로도의 각 신호의 파형도이다.4 is a waveform diagram of each signal in the circuit diagram of FIG. 3.

도 3 및 도 4를 참조하여 불량 셀의 검출 방법을 설명한다. 리드 제어신호는 제 1 논리 상태에 있는 동안 리드 동작을 수행하고 있음을 의미하는 신호이다. 이하에서 제 1 논리 상태는 논리 하이 상태를 의미한다. 장벽 전압(VCMP)은 일정한 DC 전압을 인가하여 리드 동작 시의 전류가 라이트 영역으로 넘어가지 않도록 제어하는 역할을 한다.A method of detecting a defective cell will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The read control signal is a signal meaning that the read operation is performed while in the first logic state. Hereinafter, the first logic state means a logic high state. The barrier voltage VCMP applies a constant DC voltage to control the current in the read operation so that the current does not flow into the light region.

리드 제어신호가 제 1 논리 상태에 있는 동안 비트라인 전압(VBL) 및 워드라인 전압(VWL)이 제 1 논리 상태를 유지하면서 리드 동작을 수행한다. 상기 리드 동작 수행의 경우 본 발명에서는 두 가지 실시예를 제시한다. 제 1 실시예는 워드라인 펄스(WLP)의 폭을 변경하는 것이고, 제 2 실시예는 워드라인 펄스(WLP)의 주기를 변경하는 것이다. 상기 실시예들을 수행함과 동시에 전류 제어부(250)에서는 리드 전류(read current)를 제어한다. 즉, 전류 제어부(250)는 테스트하는 셀에 흐르는 전류(Is)를 제어한다. 전류 제어부(250)는 상기 테스트하는 셀에 흐르는 전류를 증가시켜 더 높은 리드 전류(RC)가 흐르게 한다. 따라서, 상기 셀에는 더 많은 리드 동작을 수행한 것과 같은 효과를 얻게 된다.While the read control signal is in the first logic state, the bit line voltage VBL and the wordline voltage VWL maintain the first logic state to perform a read operation. In the case of performing the read operation, the present invention provides two embodiments. The first embodiment is to change the width of the word line pulse WLP, and the second embodiment is to change the period of the word line pulse WLP. Simultaneously with the above embodiments, the current controller 250 controls the read current. That is, the current controller 250 controls the current Is flowing in the cell under test. The current controller 250 increases the current flowing in the cell under test so that a higher read current RC flows. Thus, the same effect as performing more read operations is obtained for the cell.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 워드라인 및 비트라인의 전압 파형도이다.5 is a voltage waveform diagram of a word line and a bit line according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 5를 참조하여 상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 도 5(a)는 종래기술에 따른 워드라인의 전압(VWL) 파형도이고, 도 5(b)는 상기 제 1 실시예에 따른 워드라인의 전압(VWL) 파형도 및 비트라인의 전압(VBL) / 리드 전류(RC)의 파형도이다. 도 5(c)는 상기 제 2 실시예에 따른 워드라인의 전압(VWL) 파형도 및 비트라인의 전압(VBL) / 리드 전류(RC)의 파형도이다.The first and second embodiments will be described with reference to FIGS. 3 and 5. 5A is a waveform diagram of a voltage VWL of a word line according to the prior art, and FIG. 5B is a waveform diagram of a voltage VWL of a word line and a voltage VBL of a bit line according to the first embodiment. ) / Waveform of lead current RC. FIG. 5C is a waveform diagram of a voltage VWL of a word line and a waveform of voltage VBL / read current RC of a bit line according to the second embodiment.

먼저 상기 제 1 실시예에 대하여 설명한다. 상기 제 1 실시예는 워드라인 펄스(WLP)의 폭을 도 5(a)의 종래의 워드라인 펄스(WLP)의 폭보다 크게 한다. 워드라인 펄스 제어부(230)는 워드라인 펄스(WLP)의 폭을 종래기술보다 더 넓게 함으로써 비트라인의 전압(VWL) 펄스의 폭도 동일하게 넓어진다. 따라서, 리드 전류(RC)가 제1 논리 상태가 있는 시간이 종래기술보다 훨씬 길어지므로 종래와 비교하여 보다 오랫동안 리드 동작을 수행한 것과 동일한 효과를 얻게 된다. First, the first embodiment will be described. The first embodiment makes the width of the word line pulse WLP larger than the width of the conventional word line pulse WLP of FIG. The word line pulse controller 230 makes the width of the word line pulse WLP wider than that of the related art, thereby widening the width of the voltage VWL pulse of the bit line. Therefore, since the time during which the read current RC has the first logic state is much longer than in the prior art, the same effect as performing the read operation for a longer time than in the related art is obtained.

상기 제 2 실시예는 워드라인 펄스(WLP)의 주기를 도 5(a)의 종래의 워드라인 펄스(WLP)의 주기보다 짧게 한다. 즉, 워드라인 펄스 제어부(230)는 워드라인(WL)을 반복적으로 온(on) 또는 오프(off) 시킴으로써 워드라인 펄스(WLP)의 주기를 종래기술보다 더 짧게 할 수 있다. 이 경우 비트라인의 전압(VWL) 펄스 및 리드 전류(RC)는 도 5(c)에 도시된 것과 같이 변한다. 워드라인의 전압(VWL)이 상승하기 시작할 때 리드 전류(RC)도 상승하기 시작하는데 순간적으로 피크 값의 전류가 흐르게 된다. 즉, 워드라인(WL)이 온(on) 될 때마다 순간적으로 피크 값의 리드 전류가 발생하게 되어, 반복적인 워드라인(WL)의 온 / 오프에 따라 피크 값의 리드 전류가 반복적으로 발생하게 된다. 따라서, 상기 피크 값의 리드 전류(RC)가 상기 셀에 전달되어 보다 많이 리드 동작을 수행한 것과 동일한 효과를 얻게 된다.The second embodiment makes the period of the word line pulse WLP shorter than that of the conventional word line pulse WLP of FIG. In other words, the word line pulse controller 230 may shorten the period of the word line pulse WLP by repeatedly turning on or off the word line WL. In this case, the voltage VWL pulse and the read current RC of the bit line change as shown in FIG. 5C. When the voltage VWL of the word line starts to rise, the read current RC also starts to rise, and a peak current flows instantaneously. That is, whenever the word line WL is turned on, a peak read current is generated instantaneously, and the peak read current is repeatedly generated as the word line WL is repeatedly turned on and off. do. Therefore, the read current RC of the peak value is transferred to the cell, thereby obtaining the same effect as performing the read operation more.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 저항 변화 및 디펙(defect) 검출에 의하여 불량 셀이 검출되는 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which defective cells are detected by resistance change and defect detection according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하여 상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 효과를 설명한다. 상기 제 1 실시예에 따라 본 발명을 수행하는 경우 온도 특성 또는 전류 특성에 따 라 상변화 물질(GST)의 저항이 이동(shift)하는 것을 검출할 수 있다. 즉, 도 6의 리셋 영역(Rreset)의 실선 부분은 반복적 리드 동작의 수행으로 저항이 점점 작아져서 점선과 같이 변하게 된다. 이와 같이 상기 저항이 이동(shift)하면 정상적으로 리셋 영역(Rreset)이 감지되지 않으므로 정상적인 리드 동작을 수행하지 못하게 된다. 또한, 상기 제 2 실시예에 따라 본 발명을 수행하는 경우 상기 저항의 이동(shift) 뿐 아니라 회로적 디펙(defect)이나 노이즈(noise)까지 검출할 수 있다. 상기 회로적 디펙이란 상변화 물질(GST)의 문턱 전압이 정상적인 값보다 낮아서 리드 동작을 정상적으로 수행하지 못하는 경우를 의미한다. An effect according to the first and second embodiments will now be described with reference to FIG. 6. When performing the present invention according to the first embodiment it can be detected that the resistance of the phase change material (GST) shifts according to the temperature characteristics or current characteristics. In other words, the solid line portion of the reset region Rreset of FIG. 6 becomes smaller as a resistance due to the repetitive read operation, and thus changes as a dotted line. As described above, when the resistor shifts, the reset region Rreset is not normally detected, and thus, the normal read operation cannot be performed. In addition, when performing the present invention according to the second embodiment, it is possible to detect not only the shift of the resistance, but also a circuit defect or noise. The circuit defect means that the read operation cannot be normally performed because the threshold voltage of the phase change material GST is lower than the normal value.

도 7은 도 2의 반도체 메모리 장치(200)를 상세히 나타낸 블록도이다.FIG. 7 is a detailed block diagram illustrating the semiconductor memory device 200 of FIG. 2.

도 7을 참조하면, 메모리 셀 어레이(210_1)는 n개의 섹터(섹터1_1, 섹터1_2, ... 섹터1_n)을 구비한다. 또한 다른 메모리 셀 어레이들(210_2, ... , 210_n)도 동일하게 n개의 섹터를 구비한다. 제어부(270)는 상기 각각의 섹터에 상기 워드라인 펄스(WLP)가 동시에 인가되도록 제어한다. 즉, 복수의 섹터에 상기 제 1 실시예 또는 상기 제 2 실시예에 따라 변경된 워드라인 펄스(WLP)를 인가하여 한번에 복수의 섹터를 테스트할 수 있다. 또한, 제어부(270)는 상기 각각의 섹터에 전류 제어부(250)에 의하여 변경된 전류가 동시에 인가되도록 제어한다.Referring to FIG. 7, the memory cell array 210_1 includes n sectors (sector 1_1, sector 1_2,..., Sector 1_n). In addition, the other memory cell arrays 210_2,..., 210_n have the same n sectors. The controller 270 controls the word line pulses WLP to be simultaneously applied to each sector. That is, the plurality of sectors may be tested at a time by applying the changed word line pulse WLP to the plurality of sectors according to the first embodiment or the second embodiment. In addition, the controller 270 controls the current changed by the current controller 250 to be applied to each sector at the same time.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 불량 셀 테스트를 수행하는 방법의 흐름도이다.8 is a flowchart of a method of performing a bad cell test according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 일정한 폭 또는 주기를 가지는 워드라인 펄스(WLP)를 상기 제 1 실시예에 따라 폭을 변경하거나 상기 제 2 실시예에 따라 주기를 변경한 다(S810 단계). 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 실시예에 따라 워드라인 펄스(WLP)의 폭을 증가시키거나 상기 제 2 실시예에 따라 워드라인 펄스(WLP)의 주기를 감소시킨다. 그리고, 상기 메모리 셀 어레이의 복수의 셀 중 테스트하는 셀에 흐르는 전류를 변경한다(S820 단계). 상기 테스트하는 셀에 흐르는 전류를 증가시켜 보다 높은 전류가 상기 테스트하는 셀에 흐르게 된다. 또한, 테스트 시간을 단축시키기 위하여 각각의 메모리 셀 어레이에 포함되어 있는 각각의 섹터에 상기 변경된 워드라인 펄스(WLP) 및 상기 변경된 전류를 동시에 인가한다(S830 단계). 상기와 같은 단계를 통하여 리드 동작을 정상적으로 수행하는지 판단하여 상기 테스트 하는 셀이 불량 셀인지 여부를 판단한다(S840 단계).Referring to FIG. 8, a width of a word line pulse WLP having a predetermined width or period is changed according to the first embodiment or the period is changed according to the second embodiment (step S810). As described above, the width of the word line pulse WLP is increased according to the first embodiment or the period of the word line pulse WLP is reduced according to the second embodiment. In operation S820, the current flowing through the cell under test is changed among the cells of the memory cell array. The current flowing through the cell under test is increased so that a higher current flows through the cell under test. In addition, the changed word line pulse WLP and the changed current are simultaneously applied to each sector included in each memory cell array in order to shorten the test time (S830). By determining whether the read operation is normally performed through the above steps, it is determined whether the cell to be tested is a defective cell (step S840).

상기의 불량 셀 검출 방법은 상변화 메모리(PRAM)에 적용하는 것이 바람직하고, 상기 방법을 사용하는 반도체 메모리 장치도 상변화 메모리(PRAM)인 것이 바람직하다.The above defective cell detection method is preferably applied to a phase change memory (PRAM), and the semiconductor memory device using the method is also preferably a phase change memory (PRAM).

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, optimal embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms have been used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 상변화 메모리(PRAM)의 불량 셀 검출 방법 및 그 방법을 사용하는 반도체 메모리 장치는 리드(read) 동작의 반복 수행에 따라 상변화 물질(GST)의 저항이 변화되어 정상적인 리드 동작을 수행할 수 없는 불량 셀을 빠르게 검출 할 수 있는 장점이 있다.As described above, in the method of detecting a defective cell of a phase change memory (PRAM) according to the present invention and a semiconductor memory device using the method, the resistance of the phase change material (GST) is changed as a read operation is repeatedly performed. There is an advantage in that it is possible to quickly detect a defective cell that cannot perform a normal read operation.

Claims (15)

복수의 셀을 구비하는 섹터를 복수 개 포함하는 복수의 메모리 셀 어레이; 및A plurality of memory cell arrays comprising a plurality of sectors having a plurality of cells; And 상기 메모리 셀 어레이에 인가되는 워드라인 펄스의 폭(width) 또는 주기가 변경되도록 제어하는 워드라인 펄스 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And a word line pulse controller configured to control a width or a period of a word line pulse applied to the memory cell array to be changed. 제1항에 있어서, 상기 워드라인 펄스 제어부는,The word line pulse controller of claim 1, wherein: 상기 워드라인 펄스의 폭이 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And controlling the width of the word line pulse to increase. 제1항에 있어서, 상기 워드라인 펄스 제어부는,The word line pulse controller of claim 1, wherein: 상기 워드라인 펄스의 주기가 감소되도록 제어 하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And controlling the period of the word line pulse to be reduced. 제1항에 있어서, 상기 반도체 메모리 장치는,The semiconductor memory device of claim 1, wherein the semiconductor memory device comprises: 상기 복수의 셀 중 테스트하는 셀에 흐르는 전류를 제어하는 전류 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And a current controller for controlling a current flowing in a cell to be tested among the plurality of cells. 제4항에 있어서, 상기 전류 제어부는,The method of claim 4, wherein the current control unit, 상기 테스트하는 셀에 흐르는 전류가 증가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And controlling the current flowing in the test cell to increase. 제1항에 있어서, 상기 반도체 메모리 장치는,The semiconductor memory device of claim 1, wherein the semiconductor memory device comprises: 상기 각각의 섹터에 상기 변경된 워드라인 펄스가 동시에 인가되도록 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And a controller for controlling the modified word line pulses to be simultaneously applied to the respective sectors. 제4항에 있어서, 상기 반도체 메모리 장치는,The semiconductor memory device of claim 4, wherein the semiconductor memory device comprises: 상기 각각의 섹터에 상기 변경된 워드라인 펄스 및 상기 변경된 전류가 동시에 인가되도록 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And a control unit for controlling the changed word line pulse and the changed current to be simultaneously applied to each of the sectors. 제1항에 있어서, 상기 반도체 메모리 장치는,The semiconductor memory device of claim 1, wherein the semiconductor memory device comprises: 상변화 메모리(PRAM, Phase-change Random Access Memory)인 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.A semiconductor memory device, characterized in that it is a phase-change random access memory (PRAM). 복수의 셀을 구비하는 섹터를 복수 개 포함하는 복수의 메모리 셀 어레이의 불량 셀 검출 방법에 있어서,A method of detecting a defective cell of a plurality of memory cell arrays comprising a plurality of sectors having a plurality of cells, the method comprising: 상기 메모리 셀 어레이에 인가되는 워드라인 펄스의 폭(width) 또는 주기를 변경하는 단계; 및Changing a width or a period of a word line pulse applied to the memory cell array; And 상기 변경된 워드라인 펄스를 이용하여 리드 동작을 수행하여 불량 셀을 검출하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 불량 셀 검출 방법.And detecting a defective cell by performing a read operation using the changed word line pulse. 제9항에 있어서, 상기 워드라인 펄스의 폭을 변경하는 단계는,The method of claim 9, wherein changing the width of the word line pulses comprises: 상기 워드라인 펄스의 폭이 증가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 불량 셀 검출 방법.And increasing the width of the word line pulses. 제9항에 있어서, 상기 워드라인 펄스의 주기를 변경하는 단계는,The method of claim 9, wherein the changing of the period of the word line pulse comprises: 상기 워드라인 펄스의 주기가 감소하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 불량 셀 검출 방법.And decreasing the period of the word line pulses. 제9항에 있어서, 상기 불량 셀 검출 방법은,The method of claim 9, wherein the defective cell detection method, 상기 복수의 셀 중 테스트하는 셀에 흐르는 전류를 제어하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 불량 셀 검출 방법.And controlling a current flowing in a cell to be tested among the plurality of cells. 제12항에 있어서, 상기 전류를 제어하는 단계는,The method of claim 12, wherein controlling the current comprises: 상기 테스트하는 셀에 흐르는 전류가 증가하도록 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 불량 셀 검출 방법.And controlling the current flowing in the cell to be tested to increase. 제9항에 있어서, 상기 불량 셀 검출 방법은,The method of claim 9, wherein the defective cell detection method, 상기 각각의 섹터에 상기 변경된 워드라인 펄스가 동시에 인가되도록 제어하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 불량 셀 검출 방법.And controlling the modified word line pulses to be simultaneously applied to each of the sectors. 제12항에 있어서, 상기 불량 셀 검출 방법은,The method of claim 12, wherein the defective cell detection method, 상기 각각의 섹터에 상기 변경된 워드라인 펄스 및 상기 변경된 전류가 동시에 인가되도록 제어하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 메모리 장치.And controlling the modified word line pulse and the changed current to be simultaneously applied to each of the sectors.
KR1020060110181A 2006-11-08 2006-11-08 Method for testing weak cell of phase-change random access memory and a semiconductor memory device using the method KR20080041936A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060110181A KR20080041936A (en) 2006-11-08 2006-11-08 Method for testing weak cell of phase-change random access memory and a semiconductor memory device using the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060110181A KR20080041936A (en) 2006-11-08 2006-11-08 Method for testing weak cell of phase-change random access memory and a semiconductor memory device using the method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080041936A true KR20080041936A (en) 2008-05-14

Family

ID=39648876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060110181A KR20080041936A (en) 2006-11-08 2006-11-08 Method for testing weak cell of phase-change random access memory and a semiconductor memory device using the method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080041936A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5520522B2 (en) Phase change memory device and reading method thereof
US8780617B2 (en) Semiconductor memory device and method of performing burn-in test on the same
US7245526B2 (en) Phase change memory device providing compensation for leakage current
US7260004B2 (en) Method and apparatus for increasing yield in a memory circuit
US7646625B2 (en) Conditioning operations for memory cells
US8315113B2 (en) Non-volatile semiconductor memory circuit with improved resistance distribution
US8787065B2 (en) Apparatuses and methods for determining stability of a memory cell
EP2204816B1 (en) Method of accelerating phase change memory writes
US20080062741A1 (en) Phase change random access memory and method of testing the same
US20200327939A1 (en) Resistance variable memory device
US20140204666A1 (en) Robust Initialization with Phase Change Memory Cells in Both Configuration and Array
US10311955B2 (en) Resistive memory transition monitoring
US10580488B2 (en) Memory device for generating a compensation current based on a difference between a first read voltage and a second read voltage and a method of operating the same
US8625362B2 (en) Data sensing device non-volatile memory
CN109817269B (en) Test circuit block, variable resistance memory device and method of forming the same
KR100688524B1 (en) Method and semiconductor memory device for biasing memory cell array
KR20130134609A (en) Semiconductor device capable of applying and measuring current through pad
KR20080041936A (en) Method for testing weak cell of phase-change random access memory and a semiconductor memory device using the method
KR20100054417A (en) Phase-change random access memory device
KR100900119B1 (en) Phase change memory device and method for testing the same
WO2009070635A1 (en) Analog access circuit for validating chalcogenide memory cells

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination