(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-27
(45)【発行日】2024-10-07
(54)【発明の名称】半導体記憶装置及びそのテスト方法
(51)【国際特許分類】
G11C 29/06 20060101AFI20240930BHJP
【FI】
G11C29/06
(21)【出願番号】P 2021165848
(22)【出願日】2021-10-08
【審査請求日】2024-03-04
(73)【特許権者】
【識別番号】302062931
【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】奥田 治之
【審査官】後藤 彰
(56)【参考文献】
【文献】特開2001-250399(JP,A)
【文献】特開平9-63273(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G11C 29/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
行列状に配置された複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルの行毎に配線された複数のワード線と、
前記複数のメモリセルの列毎に配線された複数のビット線と、
通常動作モード及びテストモードを含む動作モードのうち、前記テストモードでは、前記複数のワード線のそれぞれに対応する複数のデコード信号のうち、纏めてバーンインテストが行われる複数の行のメモリセルに対応するデコード信号の全てを活性化させる、ロウアドレスデコーダと、
前記複数のデコード信号のそれぞれに応じて前記複数のワード線を駆動する複数のワード線ドライバと、
前記複数のワード線ドライバのうち、前記テストモードにおいて纏めてバーンインテストが行われる複数の行のメモリセルに対応する複数の行のワード線ドライバである複数の制御対象ドライバと、電源電位が供給される電源電位端子と、の間に設けられ、前記動作モードに応じて導通状態が制御されるPチャネルMOSトランジスタである第1スイッチトランジスタと、
前記複数の制御対象ドライバのそれぞれの出力端子と、基準電位が供給される基準電位端子と、の間に設けられ、前記動作モードに応じて導通状態が制御される複数のNチャネルMOSトランジスタである複数の第2スイッチトランジスタと、
を少なくとも備え、
各前記ワード線ドライバは、少なくとも一組のPチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSトランジスタによって構成されたインバータを有し、
前記第1スイッチトランジスタは、前記複数の制御対象ドライバのうち2つ以上の制御対象ドライバのそれぞれに設けられた2つ以上のPチャネルMOSトランジスタの総駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成され、
各前記第2スイッチトランジスタは、当該第2スイッチトランジスタに対応する前記制御対象ドライバに設けられたNチャネルMOSトランジスタの駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成されている、
半導体記憶装置。
【請求項2】
前記第1スイッチトランジスタは、前記制御対象ドライバに設けられたPチャネルMOSトランジスタと略同一の駆動能力となるように構成されている、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
【請求項3】
前記通常動作モードでは、前記第1スイッチトランジスタがオンに制御され、且つ、前記複数の第2スイッチトランジスタがオフに制御される、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
【請求項4】
前記テストモードは、第1期間、第2期間、及び、第3期間を含み、
前記テストモードのうち、前記第1期間では、前記第1スイッチトランジスタがオフに制御され、且つ、前記複数の第2スイッチトランジスタがオンに制御され、前記第2期間では、前記第1スイッチトランジスタがオンに制御され、且つ、前記複数の第2スイッチトランジスタがオフに制御され、前記第3期間では、前記第1スイッチトランジスタがオフに制御され、且つ、前記複数の第2スイッチトランジスタがオンに制御される、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
【請求項5】
一方の端部に前記複数の制御対象ドライバがそれぞれ接続された複数の前記ワード線の他方の端部に接続され、前記他方の端部の電位が基準電位から上昇して第1閾値電位に達した場合に、当該他方の端部の電位を電源電位まで引き上げる、複数の第1補助回路をさらに備える、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
【請求項6】
各前記第1補助回路は、
前記第1補助回路に対応する前記ワード線の他方の端部に入力端子が接続された補助インバータと、
前記電源電位端子と、前記第1補助回路に対応する前記ワード線の他方の端部と、の間に設けられ、ゲートに前記補助インバータの出力端子が接続された、PチャネルMOSトランジスタである第1補助トランジスタと、
を有する、
請求項5に記載の半導体記憶装置。
【請求項7】
各前記第1補助回路は、さらに、前記他方の端部の電位が電源電位から降下して第2閾値電位に達した場合に、当該他方の端部の電位を基準電位まで引き下げるように構成されている、
請求項5に記載の半導体記憶装置。
【請求項8】
各前記第1補助回路は、
前記第1補助回路に対応する前記ワード線の他方の端部に入力端子が接続された補助インバータと、
前記電源電位端子と、前記第1補助回路に対応する前記ワード線の他方の端部と、の間に設けられ、ゲートに前記補助インバータの出力端子が接続された、PチャネルMOSトランジスタである第1補助トランジスタと、
前記基準電位端子と、前記第1補助回路に対応する前記ワード線の他方の端部と、の間に設けられ、ゲートに前記補助インバータの出力端子が接続された、NチャネルMOSトランジスタである第2補助トランジスタと、
を有する、
請求項7に記載の半導体記憶装置。
【請求項9】
一方の端部に前記複数の制御対象ドライバがそれぞれ接続された複数の前記ワード線の中央部に接続され、前記中央部の電位が基準電位から上昇して第1閾値電位に達した場合に、当該中央部の電位を電源電位まで引き上げる、複数の第1補助回路をさらに備える、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
【請求項10】
各前記第1補助回路は、さらに、前記中央部の電位が電源電位から降下して第2閾値電位に達した場合に、当該中央部の電位を基準電位まで引き下げるように構成されている、
請求項9に記載の半導体記憶装置。
【請求項11】
一方の端部に前記複数の制御対象ドライバがそれぞれ接続された複数の前記ワード線の他方の端部に接続され、前記テストモードにおいて、前記第1スイッチトランジスタのオフからオンへの切り替わりに同期して、前記他方の端部の電位を基準電位から電源電位まで引き上げる、複数の第1補助回路をさらに備える、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
【請求項12】
各前記第1補助回路は、前記通常動作モードにおいて、当該第1補助回路に対応する前記制御対象ドライバに入力される前記デコード信号が活性化されたことに同期して、前記制御対象ドライバに接続された前記ワード線の他方の端部の電位を基準電位から電源電位まで引き上げ、当該第1補助回路に対応する前記制御対象ドライバに入力される前記デコード信号が非活性化されたことに同期して、前記制御対象ドライバに接続された前記ワード線の他方の端部の電位を電源電位から基準電位まで引き下げるように構成されている、
請求項11に記載の半導体記憶装置。
【請求項13】
各前記第1補助回路は、
前記第1補助回路に対応する前記ワード線の他方の端部におけるワード線信号と、前記テストモードにおいて基準電位を示し、且つ、前記通常動作モードにおいて、前記複数のデコード信号の何れかの活性化及び非活性化の切り替わりに同期して論理値が変化する第1設定信号と、の論理積演算を行った結果を示す信号と、前記通常動作モードにおいて基準電位を示し、且つ、前記テストモードにおいて、前記第1スイッチトランジスタのオフからオンへの切り替わりに同期して論理値が変化する第2設定信号と、の否定論理和演算を行った結果を示す信号を出力する補助論理回路と、
前記補助論理回路の出力信号の反転信号を、前記第1補助回路に対応する前記ワード線の他方の端部に出力する補助インバータと、
を備える、
請求項12に記載の半導体記憶装置。
【請求項14】
前記半導体記憶装置はSRAM(Static Random Access Memory)である、
請求項1に記載の半導体記憶装置。
【請求項15】
行列状に配置された複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルの行毎に配線された複数のワード線と、
前記複数のメモリセルの列毎に配線された複数のビット線と、
通常動作モード及びテストモードを含む動作モードのうち、前記テストモードでは、前記複数のワード線のそれぞれに対応する複数のデコード信号のうち、纏めてバーンインテストが行われる複数の行のメモリセルに対応するデコード信号の全てを活性化させる、ロウアドレスデコーダと、
前記複数のデコード信号のそれぞれに応じて前記複数のワード線を駆動する複数のワード線ドライバと、
前記複数のワード線ドライバのうち、前記テストモードにおいて纏めてバーンインテストが行われる複数の行のメモリセルに対応する複数の行のワード線ドライバである複数の制御対象ドライバと、電源電位が供給される電源電位端子と、の間に設けられ、前記動作モードに応じて導通状態が制御されるPチャネルMOSトランジスタである第1スイッチトランジスタと、
前記複数の制御対象ドライバのそれぞれの出力端子と、基準電位が供給される基準電位端子と、の間に設けられ、前記動作モードに応じて導通状態が制御される複数のNチャネルMOSトランジスタである複数の第2スイッチトランジスタと、
を少なくとも備え、
各前記ワード線ドライバは、少なくとも一組のPチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSトランジスタによって構成されたインバータを有し、
前記第1スイッチトランジスタは、前記複数の制御対象ドライバのうち2つ以上の制御対象ドライバのそれぞれに設けられた2つ以上のPチャネルMOSトランジスタの総駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成され、
各前記第2スイッチトランジスタは、当該第2スイッチトランジスタに対応する前記制御対象ドライバに設けられたNチャネルMOSトランジスタの駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成されている、半導体記憶装置のテスト方法であって、
前記第1スイッチトランジスタをオフし、且つ、前記複数の第2スイッチトランジスタをオンし、
前記複数のワード線に対応する複数のデコード信号のそれぞれをロウアドレスデコーダによって活性化させ、
前記第1スイッチトランジスタをオフからオンに切り替え、且つ、前記複数の第2スイッチトランジスタをオンからオフに切り替えることによって、前記複数の制御対象ドライバに接続された複数の前記ワード線を活性化させる、
半導体記憶装置のテスト方法。
【請求項16】
前記第1スイッチトランジスタをオフし、且つ、前記複数の第2スイッチトランジスタをオンする前に、前記テストモードにおいて纏めてバーンインテストが行われる前記複数の行のメモリセルの全てに、同じ値のデータを書き込む、
請求項15に記載の半導体記憶装置のテスト方法。
【請求項17】
さらに、前記第1スイッチトランジスタをオンからオフに切り替え、且つ、前記複数の第2スイッチトランジスタをオフからオンに切り替えることによって、前記複数の制御対象ドライバに接続された複数の前記ワード線を非活性化させる、
請求項15に記載の半導体記憶装置のテスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体記憶装置及びそのテスト方法に関し、例えば信頼性の高いテストを実施するのに適した半導体記憶装置及びそのテスト方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体記憶装置では、製品として出荷される前に、例えばウエハの段階で、内部回路に高温や高電位のストレスを印加することによって、バーンインテストが行われている。なお、ウエハの段階で行われるバーンインテストのことを、ウエハレベルバーンインテストとも呼ぶ。半導体記憶装置のバーンインテストに関する文献は、例えば、特許文献1に開示されている。
【0003】
特許文献1に開示された半導体記憶装置は、メモリセルアレイと、バーンインテストモードへの移行要求に応じて、メモリセルアレイに複数のストレスを連続して印加するテスト回路と、を備える。ここで、この半導体記憶装置は、バーンインテスト時、複数の行のワード線を同時に活性化させて、複数の行のメモリセルに対して同時にストレスを印加することにより、テスト時間の短縮を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、特許文献1に示すようなSRAM(Static Random Access Memory)の構成では、貫通電流が流れることを防ぐため、バーンインテスト時に同時にアクセスされる複数のメモリセルには、予め同じ値のデータが書き込まれている必要がある。
【0006】
しかしながら、特許文献1の構成では、バーンインテスト時における複数のメモリセルへの同時アクセスにより、電源電位ラインの電圧降下や、基準電位ラインの電圧上昇(浮き)が発生してしまい、その結果、一部のメモリセルに記憶されているデータの値が意図せず反転してしまう可能性がある。その場合、互いに異なる値のデータが書き込まれた複数のメモリセル間に貫通電流が流れてしまうため、テスト対象の複数のメモリセルに所望のストレスが印加されない可能性がある。即ち、特許文献1の構成では、信頼性の高いテストを実施することができない、という課題があった。その他の課題と新規な特徴は、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】
【0007】
一実施の形態によれば、半導体記憶装置は、行列状に配置された複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルの行毎に配線された複数のワード線と、前記複数のメモリセルの列毎に配線された複数のビット線と、通常動作モード及びテストモードを含む動作モードのうち、前記テストモードでは、前記複数のワード線のそれぞれに対応する複数のデコード信号のうち、纏めてバーンインテストが行われる複数の行のメモリセルに対応するデコード信号の全てを活性化させる、ロウアドレスデコーダと、前記複数のデコード信号のそれぞれに応じて前記複数のワード線を駆動する複数のワード線ドライバと、前記複数のワード線ドライバのうち、前記テストモードにおいて纏めてバーンインテストが行われる複数の行のメモリセルに対応する複数の行のワード線ドライバである複数の制御対象ドライバと、電源電位が供給される電源電位端子と、の間に設けられ、前記動作モードに応じて導通状態が制御されるPチャネルMOSトランジスタである第1スイッチトランジスタと、前記複数の制御対象ドライバのそれぞれの出力端子と、基準電位が供給される基準電位端子と、の間に設けられ、前記動作モードに応じて導通状態が制御される複数のNチャネルMOSトランジスタである複数の第2スイッチトランジスタと、を少なくとも備える。各前記ワード線ドライバは、少なくとも一組のPチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSトランジスタによって構成されたインバータを有する。前記第1スイッチトランジスタは、前記複数の制御対象ドライバのうち2つ以上の制御対象ドライバのそれぞれに設けられた2つ以上のPチャネルMOSトランジスタの総駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成される。各前記第2スイッチトランジスタは、当該第2スイッチトランジスタに対応する前記制御対象ドライバに設けられたNチャネルMOSトランジスタの駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成される。
【発明の効果】
【0008】
本開示は、信頼性の高いテストを実施するのに適した半導体記憶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】
図1は、実施の形態1にかかる半導体記憶装置の構成例を示すブロック図である。
【
図2】
図2は、
図1に示す半導体記憶装置の奇数行の複数のメモリセル及びその周辺回路の一部の具体的な構成例を示した回路図である。
【
図3】
図3は、
図1に示す半導体記憶装置の偶数行の複数のメモリセル及びその周辺回路の一部の具体的な構成例を示した回路図である。
【
図4】
図4は、
図2に示す半導体記憶装置の通常動作モードにおける動作を示すタイミングチャートである。
【
図5】
図5は、
図2に示す半導体記憶装置のテストモードにおける動作を示すタイミングチャートである。
【
図6】
図6は、実施の形態2にかかる半導体記憶装置の一部の具体的な構成例を示す回路図である。
【
図7】
図7は、
図6に示す半導体記憶装置の通常動作モードにおける動作を示すタイミングチャートである。
【
図8】
図8は、
図6に示す半導体記憶装置のテストモードにおける動作を示すタイミングチャートである。
【
図9】
図9は、
図6に示す半導体記憶装置の変形例を示す回路図である。
【
図10】
図10は、実施の形態3にかかる半導体記憶装置の一部の具体的な構成例を示す回路図である。
【
図11】
図11は、
図8に示す半導体記憶装置の通常動作モードにおける動作を示すタイミングチャートである。
【
図12】
図12は、
図10に示す半導体記憶装置のテストモードにおける動作を示すタイミングチャートである。
【
図13】
図13は、実施の形態4にかかる半導体記憶装置の一部の具体的な構成例を示す回路図である。
【
図14】
図14は、
図13に示す半導体記憶装置の通常動作モードにおける動作を示すタイミングチャートである。
【
図15】
図15は、
図13に示す半導体記憶装置のテストモードにおける動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0011】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。ただし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【0012】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(動作ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等(個数、数値、量、範囲等を含む)についても同様である。
【0013】
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1に係る半導体記憶装置1の構成例を示すブロック図である。半導体記憶装置1は、SRAMであって、バーンインテスト時において、複数の行のワード線を同時に活性化させて、複数の行のメモリセルに所望のストレスを同時に印加することにより、テスト時間の短縮を実現することができる。また、半導体記憶装置1は、通常動作時よりも遅いスルーレートで複数の行のワード線を同時に活性化させたり非活性化させたりすることにより、電源電位ラインの電圧降下や基準電位ラインの電圧上昇(浮き)を抑制して、信頼性の高いバーンインテストを実施することができる。以下、具体的に説明する。
【0014】
図1に示すように、半導体記憶装置1は、メモリセルアレイ10と、ロウアドレスデコーダ11と、ワード線ドライバ群12と、選択回路13と、センスアンプ14と、モード切替回路15と、スイッチ回路16と、スイッチ回路群17と、を少なくとも備える。メモリセルアレイ10は、m(mは2以上の整数)行×n(nは2以上の整数)列の行列状に配置された複数のメモリセルMC11~MCmnによって構成されている。
【0015】
モード切替回路15は、半導体記憶装置1の動作モードを切り替える。具体的には、モード切替回路15は、スイッチ回路16、及び、スイッチ回路群17を構成するm個のスイッチ回路、のそれぞれのオンオフを制御することによって、半導体記憶装置1の動作モードを、半導体記憶装置1において通常動作が行われる通常動作モードと、半導体記憶装置1においてバーンインテストが行われるテストモードと、の何れかのモードに切り替える。
【0016】
図1の例では、半導体記憶装置1の動作モードが通常動作モードに設定されている場合について説明する。なお、詳しくは後述するが、通常動作モードでは、スイッチ回路16がオンに制御され、スイッチ回路群17を構成するm個のスイッチ回路が何れもオフに制御されている。
【0017】
ロウアドレスデコーダ11は、アドレス信号ADDをデコードしてm本のデコード信号D1~Dmを出力する。ワード線ドライバ群12は、m個のワード線ドライバ(ワード線ドライバ12_1~12_mとも称す)によって構成され、デコード信号D1~Dmをドライブしてワード線WL1~WLmに対して出力する。以下、ワード線WL1~WLmのそれぞれに伝搬する信号を、ワード線信号WL1~WLmとも称す。
【0018】
通常動作モードでは、ロウアドレスデコーダ11は、クロック信号CLKの立ち上がりに同期して、アドレス信号ADDによって指定されたi行目のデコード信号Di(iは1~mの何れかの整数)を活性化させる。ここで、ロウアドレスデコーダ11によるデコード信号Diの活性化とは、デコード信号DiをLレベルにすることを意味し、ロウアドレスデコーダ11によるデコード信号Diの非活性化とは、デコード信号DiをHレベルにすることを意味する。それに伴い、アドレス信号ADDによって指定されたi行目のワード線WLiが活性化される(即ち、Hレベルを示す)。それにより、活性化されたワード線WLiに対応して設けられたi行目のn個のメモリセルMCi1~MCinは、それぞれ、m組のビット線BT1,BB1~BTn,BBnに接続される。選択回路13は、m組のビット線BT1,BB1~BTn,BBnのうち、アドレス信号ADDによって指定されたj列目のビット線BTj,BBj(jは1~nの何れかの整数)を選択する。
【0019】
データ読み出し時、活性化されたワード線WLiに対応して設けられたi行目のn個のメモリセルMCi1~MCinに記憶されたデータは、それぞれ、m組のビット線BT1,BB1~BTn,BBnに伝搬する。選択回路13は、m組のビット線BT1,BB1~BTn,BBnのデータのうち、アドレス信号ADDによって指定されたj列目のビット線BTj,BBjのデータを選択する。そして、センスアンプ14は、選択回路13によって選択されたビット線BTj,BBjのデータを増幅して、読み出しデータDoutとして外部に出力する。
【0020】
一方、データ書き込み時、外部からの書き込みデータDinが選択回路13に入力される。このとき、書き込みデータDinは、m組のビット線BT1,BB1~BTn,BBnのうち、アドレス信号ADDによって指定されたj列目のビット線BTj,BBjに伝搬した後、アドレス信号ADDによって指定されたi行目のメモリセルMCijに書き込まれる。
【0021】
続いて、
図2及び
図3を用いて、半導体記憶装置1のさらに具体的な構成を説明する。ここで、半導体記憶装置1は、バーンインテスト時において、複数の行のワード線を同時に活性化させて、複数の行のメモリセルに所望のストレスを同時に印加することにより、テストの短縮を実現している。本実施の形態では、半導体記憶装置1は、まず、奇数行の複数のワード線を同時に活性化させて当該奇数行の複数のメモリセルに同時にストレスを印加することにより、当該奇数行の複数のメモリセルに対するバーンインテストを纏めて行っている。その後、半導体記憶装置1は、偶数行の複数のワード線を同時に活性化させて当該偶数行の複数のメモリセルに同時にストレスを印加することにより、当該偶数行の複数のメモリセルに対するバーンインテストを纏めて行っている。したがって、以下では、奇数行の複数のメモリセル及びその周辺回路と、偶数行の複数のメモリセル及びその周辺回路と、をそれぞれ別にして説明する。
【0022】
図2は、半導体記憶装置1の奇数行の複数のメモリセル及びその周辺回路の一部の具体的な構成例を示した回路図である。なお、
図2には、メモリセルアレイ10の複数のメモリセルのうち、奇数行のメモリセルの一部である1,3,5行目のメモリセルMC11,MC31,MC51のみが示されている。
【0023】
図2に示すように、半導体記憶装置1では、モード切替回路15が、インバータ151と、AND回路152と、を少なくとも備える。
【0024】
モード切替回路15において、インバータ151は、端子W1Sを介して外部から供給された設定信号(以下、設定信号W1Sと称す)の反転信号を出力する。AND回路152は、端子WBIを介して外部から供給された設定信号(以下、設定信号WBIと称す)と、インバータ151の出力信号と、の論理積を、制御信号S1として、ノードN11に出力する。
【0025】
なお、設定信号WBIは、半導体記憶装置1の動作モードを設定するための信号である。例えば、半導体記憶装置1の動作モードは、外部からLレベルの設定信号WBIが供給されることによって通常動作モードに設定され、外部からHレベルの設定信号WBIが供給されることによってテストモードに設定される。
【0026】
また、設定信号W1Sは、動作モードがテストモードの場合において、奇数行の複数のワード線(
図2の例では、ワード線WL1,WL3,WL5)を制御するための信号である。なお、詳しくは後述するが、設定信号W1Sによって奇数行の複数のワード線を制御しているときには、設定信号W0SはLレベルに固定される。
【0027】
例えば、半導体記憶装置1の動作モードが通常動作モードに設定される場合、外部からLレベルの設定信号WBIが供給されるため、モード切替回路15は、Lレベルの制御信号S1を出力する。それに対し、半導体記憶装置1の動作モードがテストモードに設定される場合、外部からHレベルの設定信号WBIが供給されるため、モード切替回路15は、設定信号W1Sに応じた制御信号S1を出力する。
【0028】
スイッチ回路16は、PチャネルMOSトランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)MP11を少なくとも備える。
【0029】
スイッチ回路16において、トランジスタMP11は、電源電位VDDが供給される電源電位端子(以下、電源電位端子VDDと称す)と、ノードN12と、の間に設けられ、モード切替回路15から出力された制御信号S1(ノードN11の電位)に基づいて導通状態が制御される。例えば、トランジスタMP11は、制御信号S1がLレベルの場合にオンに制御され、制御信号S1がHレベルの場合にオフに制御される。
【0030】
なお、トランジスタMP11は、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち奇数行の任意の2つ以上のワード線ドライバのそれぞれに設けられた2つ以上のPチャネルMOSトランジスタ(トランジスタMP2_1,MP2_3等)の総駆動能力よりも、低い駆動能力となるように構成されている。例えば、トランジスタMP11は、各ワード線ドライバ12_1~12_mに設けられたPチャネルMOSトランジスタと実質的に同じ駆動能力となるように構成されている。換言すると、トランジスタMP11は、各ワード線ドライバ12_1~12_mに設けられたPチャネルMOSトランジスタと略同一の駆動能力となるように構成されている。
【0031】
スイッチ回路群17は、m個のスイッチ回路として、NチャネルMOSトランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)MN1_1~MN1_mを備える。
【0032】
スイッチ回路群17において、トランジスタMN1_1~MN1_mは、それぞれ、ワード線WL1~WLmと、基準電位GNDが供給される基準電位端子(以下、基準電位端子GNDと称す)と、の間に設けられている。
【0033】
ここで、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち奇数行の複数のトランジスタは、制御信号S1(ノードN11の電位)に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。例えば、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち奇数行の複数のトランジスタは、何れも、制御信号S1がLレベルの場合にオフし、制御信号S1がHレベルの場合にオンする。
【0034】
図2の例では、トランジスタMN1_1,MN1_3,MN1_5が、それぞれ、ワード線WL1,WL3,WL5と基準電位端子GNDとの間に設けられ、何れも、制御信号S1に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。
【0035】
なお、トランジスタMN1_1~MN1_mは、それぞれ、ワード線ドライバ12_1~12_mに設けられたトランジスタMN2_1~MN2_mの駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成されている。
【0036】
ワード線ドライバ12_1~12_mの各々は、インバータを構成する一組のPチャネルMOSトランジスタ及びNチャネルMOSトランジスタを備える。具体的には、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち任意のワード線ドライバ12_iは、PチャネルMOSトランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)MP2_iと、NチャネルMOSトランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)MN2_iと、を備える。
【0037】
ここで、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち奇数行の任意のワード線ドライバ12_p(pは1~mのうち任意の奇数の値)では、トランジスタMP2_pが、ノードN12とワード線WLpとの間に設けられ、且つ、トランジスタMN2_pが、ワード線WLpと基準電位端子GNDとの間に設けられている。そして、トランジスタMP2_p,MN2_pは、何れもデコード信号Dpに基づいてオン及びオフの何れかに制御される。
【0038】
図2の例では、ワード線ドライバ12_1が、インバータを構成するトランジスタMP2_1,MN2_1を備え、ワード線ドライバ12_3が、インバータを構成するトランジスタMP2_3,MN2_3を備え、ワード線ドライバ12_5が、インバータを構成するトランジスタMP2_5,MN2_5を備える。
【0039】
ワード線ドライバ12_1では、トランジスタMP2_1が、ノードN12とワード線WL1との間に設けられ、デコード信号D1に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。また、ワード線ドライバ12_1では、トランジスタMN2_1が、ワード線WL1と基準電位端子GNDとの間に設けられ、デコード信号D1に基づいてトランジスタMP2_1と相補的にオン及びオフの何れかに制御される。
【0040】
ワード線ドライバ12_3では、トランジスタMP2_3が、ノードN12とワード線WL3との間に設けられ、デコード信号D3に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。また、ワード線ドライバ12_3では、トランジスタMN2_3が、ワード線WL3と基準電位端子GNDとの間に設けられ、デコード信号D3に基づいてトランジスタMP2_3と相補的にオン及びオフの何れかに制御される。
【0041】
ワード線ドライバ12_5では、トランジスタMP2_5が、ノードN12とワード線WL5との間に設けられ、デコード信号D5に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。また、ワード線ドライバ12_5では、トランジスタMN2_5が、ワード線WL5と基準電位端子GNDとの間に設けられ、デコード信号D5に基づいてトランジスタMP2_5と相補的にオン及びオフの何れかに制御される。
【0042】
m行×n列のメモリセルMC11~MCmnメモリセルのうち、i行目かつj列目のメモリセルMCijは、インバータINVaij,INVaijと、NチャネルMOSトランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)STij,SBijと、を備える。メモリセルMCijにおいて、トランジスタSTijは、ビット線BTjと、ノードNTijと、の間に設けられ、ワード線信号WLiに基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタSBijは、ビット線BBjと、ノードNBijと、の間に設けられ、ワード線信号WLiに基づいてオン及びオフの何れかに制御される。インバータINVaijは、ノードNTij,NBij間に設けられ、ノードNTijに記憶されたデータの論理値を反転させてノードNBijに出力する。インバータINVbijは、ノードNTij,NBij間に設けられ、ノードNBijに記憶されたデータの論理値を反転させてノードNTijに出力する。
【0043】
図2の例では、1行目かつ1列目のメモリセルMC11が、インバータINVa11,INVb11と、トランジスタST11,SB11と、を備える。また、3行目かつ1列目のメモリセルMC31が、インバータINVa31,INVb31と、トランジスタST31,SB31と、を備える。また、5行目かつ1列目のメモリセルMC51が、インバータINVa51,INVb51と、トランジスタST51,SB51と、を備える。
【0044】
メモリセルMC11において、トランジスタST11は、ビット線BT1と、ノードNT11と、の間に設けられ、ワード線信号WL1に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタSB11は、ビット線BB1と、ノードNB11と、の間に設けられ、ワード線信号WL1に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。インバータINVa11は、ノードNT11,NB11間に設けられ、ノードNT11に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNB11に出力する。インバータINVb11は、ノードNT11,NB11間に設けられ、ノードNB11に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNT11に出力する。
【0045】
メモリセルMC31において、トランジスタST31は、ビット線BT1と、ノードNT31と、の間に設けられ、ワード線信号WL3に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタSB31は、ビット線BB1と、ノードNB31と、の間に設けられ、ワード線信号WL3に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。インバータINVa31は、ノードNT31,NB31間に設けられ、ノードNT31に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNB31に出力する。インバータINVb31は、ノードNT31,NB31間に設けられ、ノードNB31に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNT31に出力する。
【0046】
メモリセルMC51において、トランジスタST51は、ビット線BT1と、ノードNT51と、の間に設けられ、ワード線信号WL5に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタSB51は、ビット線BB1と、ノードNB51と、の間に設けられ、ワード線信号WL5に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。インバータINVa51は、ノードNT51,NB51間に設けられ、ノードNT51に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNB51に出力する。インバータINVb51は、ノードNT51,NB51間に設けられ、ノードNB51に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNT51に出力する。
【0047】
図3は、半導体記憶装置1の偶数行の複数のメモリセル及びその周辺回路の一部の具体的な構成例を示した回路図である。なお、
図3には、メモリセルアレイ10の複数のメモリセルのうち、偶数行のメモリセルの一部である2,4,6行目のメモリセルMC21,MC41,MC61のみが示されている。
【0048】
図3に示すように、モード切替回路15は、奇数行の複数のメモリセルに対してバーンインテストを行うか否かを制御するためのインバータ151及びAND回路152に加えて、偶数行の複数のメモリセルに対してバーンインテストを行うか否かを制御するためのインバータ153及びAND回路154をさらに備える。なお、
図3には、モード切替回路15の構成要素のうちインバータ153及びAND回路154のみが示されている。
【0049】
インバータ153は、端子W0Sを介して外部から供給された設定信号(以下、設定信号W0Sと称す)の反転信号を出力する。AND回路154は、端子WBIを介して外部から供給された設定信号(以下、設定信号WBIと称す)と、インバータ153の出力信号と、の論理積を、制御信号S2として、ノードN21に出力する。
【0050】
なお、設定信号W0Sは、動作モードがテストモードの場合において、偶数行の複数のワード線(
図3の例では、ワード線WL2,WL4,WL6)を制御するための信号である。なお、設定信号W0Sによって偶数行の複数のワード線を制御しているときには、設定信号W1SはLレベルに固定される。
【0051】
例えば、半導体記憶装置1の動作モードが通常動作モードに設定される場合、外部からLレベルの設定信号WBIが供給されるため、モード切替回路15は、Lレベルの制御信号S2を出力する。それに対し、半導体記憶装置1の動作モードがテストモードに設定される場合、外部からHレベルの設定信号WBIが供給されるため、モード切替回路15は、設定信号W0Sに応じた制御信号S2を出力する。
【0052】
スイッチ回路16は、奇数行の複数のワード線に対応して設けられたトランジスタMP11に加えて、偶数行の複数のワード線に対応して設けられたトランジスタMP12をさらに備える。なお、
図3には、スイッチ回路16の構成要素のうちトランジスタMP12のみが示されている。
【0053】
スイッチ回路16において、トランジスタMP12は、電源電位端子VDDと、ノードN22と、の間に設けられ、モード切替回路15から出力された制御信号S2(ノードN22の電位)に基づいて導通状態が制御される。例えば、トランジスタMP12は、制御信号S2がLレベルの場合にオンに制御され、制御信号S2がHレベルの場合にオフに制御される。
【0054】
なお、トランジスタMP12は、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち偶数行の任意の2つ以上のワード線ドライバのそれぞれに設けられた2つ以上のPチャネルMOSトランジスタ(トランジスタMP2_2,MP2_4等)の総駆動能力よりも、低い駆動能力となるように構成されている。例えば、トランジスタMP12は、各ワード線ドライバ12_1~12_mに設けられたPチャネルMOSトランジスタと実質的に同じ駆動能力となるように構成されている。換言すると、トランジスタMP12は、各ワード線ドライバ12_1~12_mに設けられたPチャネルMOSトランジスタと略同一の駆動能力となるように構成されている。
【0055】
スイッチ回路群17において、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち偶数行の複数のトランジスタは、制御信号S2(ノードN21の電位)に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。例えば、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち偶数行の複数のトランジスタは、何れも、制御信号S2がLレベルの場合にオフし、制御信号S2がHレベルの場合にオンする。
【0056】
図3の例では、トランジスタMN1_2,MN1_4,MN1_6が、それぞれ、ワード線WL2,WL4,WL6と基準電位端子GNDとの間に設けられ、何れも、制御信号S2に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。
【0057】
なお、既に説明したように、トランジスタMN1_1~MN1_mは、それぞれ、ワード線ドライバ12_1~12_mに設けられたトランジスタMN2_1~MN2_mの駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成されている。
【0058】
ワード線ドライバ12_1~12_mのうち偶数行の任意のワード線ドライバ12_q(qは1~mのうち任意の偶数の値)では、トランジスタMP2_qが、ノードN22とワード線WLqとの間に設けられ、且つ、トランジスタMN2_qが、ワード線WLqと基準電位端子GNDとの間に設けられている。そして、トランジスタMP2_q,MN2_qは、何れもデコード信号Dqに基づいてオン及びオフの何れかに制御される。
【0059】
図3の例では、ワード線ドライバ12_2が、インバータを構成するトランジスタMP2_2,MN2_2を備え、ワード線ドライバ12_4が、インバータを構成するトランジスタMP2_4,MN2_4を備え、ワード線ドライバ12_6が、インバータを構成するトランジスタMP2_6,MN2_6を備える。
【0060】
ワード線ドライバ12_2では、トランジスタMP2_2が、ノードN22とワード線WL2との間に設けられ、デコード信号D2に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。また、ワード線ドライバ12_2では、トランジスタMN2_2が、ワード線WL2と基準電位端子GNDとの間に設けられ、デコード信号D2に基づいてトランジスタMP2_2と相補的にオン及びオフの何れかに制御される。
【0061】
ワード線ドライバ12_4では、トランジスタMP2_4が、ノードN22とワード線WL4との間に設けられ、デコード信号D4に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。また、ワード線ドライバ12_4では、トランジスタMN2_4が、ワード線WL4と基準電位端子GNDとの間に設けられ、デコード信号D4に基づいてトランジスタMP2_4と相補的にオン及びオフの何れかに制御される。
【0062】
ワード線ドライバ12_6では、トランジスタMP2_6が、ノードN22とワード線WL6との間に設けられ、デコード信号D6に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。また、ワード線ドライバ12_6では、トランジスタMN2_6が、ワード線WL6と基準電位端子GNDとの間に設けられ、デコード信号D6に基づいてトランジスタMP2_6と相補的にオン及びオフの何れかに制御される。
【0063】
また、
図3の例では、2行目且つ1列目のメモリセルMC21が、インバータINVa21,INVb21と、トランジスタST21,SB21と、を備える。また、4行目かつ1列目のメモリセルMC41が、インバータINVa41,INVb41と、トランジスタST41,SB41と、を備える。また、6行目かつ1列目のメモリセルMC61が、インバータINVa61,INVb61と、トランジスタST61,SB61と、を備える。
【0064】
メモリセルMC21において、トランジスタST21は、ビット線BT1と、ノードNT21と、の間に設けられ、ワード線信号WL2に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタSB21は、ビット線BB1と、ノードNB21と、の間に設けられ、ワード線信号WL2に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。インバータINVa21は、ノードNT21,NB21間に設けられ、ノードNT21に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNB21に出力する。インバータINVb21は、ノードNT21,NB21間に設けられ、ノードNB21に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNT21に出力する。
【0065】
メモリセルMC41において、トランジスタST41は、ビット線BT1と、ノードNT41と、の間に設けられ、ワード線信号WL4に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタSB41は、ビット線BB1と、ノードNB41と、の間に設けられ、ワード線信号WL4に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。インバータINVa41は、ノードNT41,NB41間に設けられ、ノードNT41に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNB41に出力する。インバータINVb41は、ノードNT41,NB41間に設けられ、ノードNB41に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNT41に出力する。
【0066】
メモリセルMC61において、トランジスタST61は、ビット線BT1と、ノードNT61と、の間に設けられ、ワード線信号WL6に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタSB61は、ビット線BB1と、ノードNB61と、の間に設けられ、ワード線信号WL6に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。インバータINVa61は、ノードNT61,NB61間に設けられ、ノードNT61に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNB61に出力する。インバータINVb61は、ノードNT61,NB61間に設けられ、ノードNB61に記憶されたデータの論理値を反転させてノードNT61に出力する。
【0067】
(半導体記憶装置1の動作)
続いて、
図1~
図3に加えて
図4及び
図5を用いて、半導体記憶装置1の動作について説明する。
図4は、半導体記憶装置1の通常動作モードでの動作を示すタイミングチャートである。
図5は、半導体記憶装置1のテストモードでの動作を示すタイミングチャートである。
【0068】
(半導体記憶装置1の通常動作モードにおける動作)
まず、主に
図4を参照しながら、半導体記憶装置1の通常動作モードにおける動作について説明する。
【0069】
通常動作モードでは、設定信号WBIがLレベルに固定される。そのため、モード切替回路15は、Lレベルの制御信号S1、及び、Lレベルの制御信号S2を出力し続ける。トランジスタMP11,MP12は常にオンし、トランジスタMN1_1~MN1_mは常にオフする。したがって、ノードN12,N22の電位LCVDDは、常に電源電位VDDレベルを示している。
【0070】
ロウアドレスデコーダ11は、クロック信号CLKの立ち上がり(時刻t51)に同期して、m本のデコード信号D1~Dmのうち、アドレス信号ADDによって指定されたアドレスに対応するデコード信号Di(iは1~mの何れかの整数)を立ち下げて一時的にLレベルにする(時刻t52~時刻t54)。それに伴い、ワード線ドライバ12_iは、ワード線信号WLiを立ち上げて一時的にHレベルにする(時刻t53~t55)。それにより、ワード線WLiに接続されたメモリセルMCi1~MCinへのアクセスが行われる。メモリセルMCi1~MCinへのアクセス、即ち、メモリセルMCi1~MCinの何れかに対するデータの読み出し又は書き込み動作については、既に説明した通りである。
【0071】
(半導体記憶装置1のテストモードにおける動作)
次に、主に
図2及び
図5を参照しながら、半導体記憶装置1のテストモードにおける動作について説明する。
【0072】
なお、奇数行の複数のメモリセルに対して行われるバーンインテストと、偶数行の複数のメモリセルに対して行われるバーンインテストとでは、設定信号W0S,W1Sの制御が逆になる以外、基本的な処理の流れは同じである。したがって、以下では、メモリセルアレイ10に設けられた複数のメモリセルに対して行われるバーンインテストのうち、奇数行の複数のメモリセルに対して行われるバーンインテストについてのみ説明する。
【0073】
また、貫通電流が流れることを防ぐため、バーンインテスト時に同時にアクセスされる複数のメモリセルには、予め同じ値のデータが書き込まれているものとする。本例では、各メモリセルMC11~MCmnのTrue側(ノードNT11~NTmn)がHレベルを示し、Bar側(ノードNB11~NBmn)がLレベルを示している。
【0074】
テストモードは、設定信号WBIがHレベルに固定された状態で、設定信号W1SがLレベルを示す第1期間(時刻t11~t12)と、設定信号W1SがHレベルを示す第2期間(時刻t12~t15)と、設定信号W1SがLレベルを示す第3期間(時刻t15~t18)と、を含む。
【0075】
まず、設定信号W1SがLレベルを示している状態で、設定信号WBIがLレベルからHレベルに遷移する(時刻t11)。それにより、制御信号S1がLレベルからHレベルに遷移するため、トランジスタMP11はオフし、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち奇数行の複数のトランジスタ(
図2の例では、MN1_1,MN1_3,MN1_5)はオンする。それにより、ノードN12がHiZ状態になるため、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち奇数行の複数のワード線ドライバによるワード線の駆動は行われない。また、このとき、ワード線信号WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線信号は何れもLレベルを示す。
【0076】
なお、設定信号W0SはLレベルに固定されている。したがって、設定信号WBIがLレベルからHレベルに遷移するのに伴って、制御信号S2がLレベルからHレベルに遷移するため、トランジスタMP12はオフし、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち偶数行の複数のトランジスタはオンする。即ち、トランジスタMP11,MP12は何れもオフし、トランジスタMN1_1~MN1_mは何れもオンする。それにより、ノードN12,N22が何れもHiZ状態になるため、ワード線ドライバ12_1~12_mのそれぞれによるワード線の駆動は行われない。また、このとき、ワード線信号WL1~WLmは何れもLレベルを示す。
【0077】
また、設定信号WBIがLレベルからHレベルに遷移するのに伴って、ロウアドレスデコーダ11は、デコード信号D1~Dmを何れもHレベルからLレベルに遷移させる。
【0078】
その後、設定信号W1SがLレベルからHレベルに遷移する(時刻t12)。それにより、制御信号S1がHレベルからLレベルに遷移するため、トランジスタMP11はオフからオンに切り替わり、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち奇数行の複数のトランジスタ(
図2の例では、MN1_1,MN1_3,MN1_5)はオンからオフに切り替わる。それにより、ノードN12の電位LCVDDが電源電位VDDレベルを示すため、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち奇数行の複数のワード線ドライバは、ワード線信号WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線信号をLレベルからHレベルに遷移させる(時刻t13~t14)。
【0079】
ここで、トランジスタMP11は、奇数行の複数(少なくとも2つ)のワード線ドライバのそれぞれに設けられた複数(少なくとも2つ)のPチャネルMOSトランジスタの総駆動能力よりも、低い駆動能力となるように構成されている。例えば、トランジスタMP11は、各ワード線ドライバに設けられたPチャネルMOSトランジスタと実質的に同じ駆動能力となるように構成されている。なお、トランジスタの駆動能力とは、例えば、トランジスタのオン抵抗(オン時の電流の流れやすさ)であって、オン抵抗が小さいほど駆動能力が高いということができる。
【0080】
そのため、テストモードにおける、奇数行の複数のワード線信号のLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間は、通常動作モードにおける任意のワード線信号のLレベルからHレベルへの遷移(破線)に要する時間よりも長くなる(時刻t13~t14)。換言すると、テストモードにおける、奇数行の複数のワード線信号の立ち上がりのスルーレートは、通常動作モードにおける任意のワード線信号の立ち上がりのスルーレートよりも遅くなる。それにより、半導体記憶装置1に流れる電流のピークであるピーク電流IDDが抑制されて、電源電位ラインの電圧降下が抑制されるため、セルデータの破壊を防ぐことができる。その結果、半導体記憶装置1は、テストモードにおいて、テスト対象の複数のメモリセルに対して所望のストレスを印加することが可能になるため、信頼性の高いテストを実施することができる。
【0081】
その後、設定信号W1SがHレベルからLレベルに遷移する(時刻t15)。それにより、制御信号S1がLレベルからHレベルに遷移するため、トランジスタMP11はオンからオフに切り替わり、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち奇数行の複数のトランジスタ(
図2の例では、MN1_1,MN1_3,MN1_5)はオフからオンに切り替わる。それにより、ノードN12がHiZ状態になるため、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち奇数行の複数のワード線ドライバによるワード線の駆動は行われなくなる。また、このとき、ワード線信号WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線信号は、何れもHレベルからLレベルに遷移する(時刻t16~t17)。
【0082】
ここで、トランジスタMN1_1~MN1_mは、それぞれ、ワード線ドライバ12_1~12_mに設けられたトランジスタMN2_1~MN2_mの駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成されている。
【0083】
そのため、テストモードにおける、奇数行の複数のワード線信号のHレベルからLレベルへの遷移(実線)に要する時間は、通常動作モードにおける任意のワード線信号のHレベルからLレベルへの遷移(破線)に要する時間よりも長くなる(時刻t16~t17)。換言すると、奇数行の複数のワード線信号の立ち下がりのスルーレートは、通常動作モードにおける任意のワード線信号の立ち下がりのスルーレートよりも遅くなる。それにより、ピーク電流IDDが抑制されて、基準電位ラインの電圧上昇(浮き)が抑制されるため、セルデータの破壊を防ぐことができる。その結果、半導体記憶装置1は、テストモードにおいて、テスト対象の複数のメモリセルに対して所望のストレスを印加することが可能になるため、信頼性の高いテストを実施することができる。
【0084】
このように、本実施の形態にかかる半導体記憶装置1は、バーンインテスト時において、複数の行のワード線を同時に活性化させて、複数の行のメモリセルに所望のストレスを同時に印加することにより、テスト時間の短縮を実現することができる。また、本実施の形態にかかる半導体記憶装置1は、通常動作時よりも遅いスルーレートで複数の行のワード線を同時に活性化させたり非活性化させたりすることにより、電源電位ラインの電圧降下や基準電位ラインの電圧上昇(浮き)を抑制して、信頼性の高いバーンインテストを実施することができる。
【0085】
本実施の形態では、奇数行の複数のメモリセルに対するバーンインテストと、偶数行の複数のメモリセルに対するバーンインテストと、が別々に行われた場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、メモリセルアレイ10に設けられた全てのメモリセルに対するバーンインテストが同時に行われてもよい。
【0086】
<実施の形態2>
図6は、実施の形態2にかかる半導体記憶装置2の奇数行の複数のメモリセル及びその周辺回路の一部の具体的な構成例を示した回路図である。半導体記憶装置2は、半導体記憶装置1と比較して、補助回路群18をさらに備える。半導体記憶装置2のその他の構成については、半導体記憶装置1の構成と同様である。
【0087】
補助回路群18は、m行のワード線WL1~WLmに対応するm個の補助回路18_1~18_mを備える。補助回路18_1~18_mは、それぞれ、ワード線WL1~WLmの、ワード線ドライバ12_1~12_mに接続される一方の端部(以下、近端とも称す)とは別の他方の端部(以下、遠端とも称す)、に接続されている。
【0088】
補助回路18_1~18_mの各々は、一組のインバータ及びPチャネルMOSトランジスタを備える。
【0089】
具体的には、補助回路18_1~18_mのうち任意の補助回路18_iは、インバータINV3_iと、PチャネルMOSトランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)MP3_iと、を備える。インバータINV3_iの入力端子は、ワード線WLiの他方の端部(遠端)に接続され、インバータINV3_iの出力端子は、トランジスタMP3_iのゲートに接続される。トランジスタMP3_iは、電源電位端子VDDとワード線WLiの他方の端部(遠端)との間に設けられ、インバータINV3_iの出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。
【0090】
図6の例では、補助回路18_1が、インバータINV3_1とトランジスタMP3_1とを備える。また、補助回路18_3が、インバータINV3_3とトランジスタMP3_3とを備える。また、補助回路18_5が、インバータINV3_5とトランジスタMP3_5とを備える。
【0091】
補助回路18_1において、インバータINV3_1の出力端子は、トランジスタMP3_1のゲートに接続される。トランジスタMP3_1は、電源電位端子VDDとワード線WL1の他方の端部との間に設けられ、インバータINV3_1の出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。補助回路18_3において、インバータINV3_3の出力端子は、トランジスタMP3_3のゲートに接続される。トランジスタMP3_3は、電源電位端子VDDとワード線WL3の他方の端部との間に設けられ、インバータINV3_3の出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。補助回路18_5において、インバータINV3_5の出力端子は、トランジスタMP3_5のゲートに接続される。トランジスタMP3_5は、電源電位端子VDDとワード線WL5の他方の端部との間に設けられ、インバータINV3_5の出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。
【0092】
(半導体記憶装置2の動作)
続いて、
図6に加えて
図7及び
図8を用いて、半導体記憶装置2の動作について説明する。
図7は、半導体記憶装置2の通常動作モードでの動作を示すタイミングチャートである。
図8は、半導体記憶装置2のテストモードでの動作を示すタイミングチャートである。
【0093】
(半導体記憶装置2の通常動作モードにおける動作)
まず、主に
図7を参照しながら、半導体記憶装置2の通常動作モードにおける動作について説明する。
【0094】
通常動作モードでは、設定信号WBIがLレベルに固定される。そのため、モード切替回路15は、Lレベルの制御信号S1、及び、Lレベルの制御信号S2を出力し続ける。そのため、トランジスタMP11,MP12は常にオンし、トランジスタMN1_1~MN1_mは常にオフする。したがって、ノードN12,N22の電位LCVDDは、常に電源電位VDDレベルを示している。
【0095】
ロウアドレスデコーダ11は、クロック信号CLKの立ち上がり(時刻t51)に同期して、m本のデコード信号D1~Dmのうち、アドレス信号ADDによって指定されたアドレスに対応するデコード信号Di(iは1~mの何れかの整数)を立ち下げて一時的にLレベルにする(時刻t52~時刻t54)。それに伴い、ワード線ドライバ12_iは、ワード線信号WLiを立ち上げて一時的にHレベルにする(時刻t53~t55)。それにより、ワード線WLiに接続されたメモリセルMCi1~MCinへのアクセスが行われる。メモリセルMCi1~MCinへのアクセス、即ち、メモリセルMCi1~MCinの何れかに対するデータの読み出し又は書き込み動作については、既に説明した通りである。
【0096】
ここで、補助回路18_1~18_mが設けられていない構成では、例えば、ワード線ドライバ12_iによってワード線WLiが活性化された場合、ワード線WLiの近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t53a~t53b)と、ワード線WLiの遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(一点鎖線)に要する時間(時刻t53a~t53d)と、の差分が大きくなってしまう。換言すると、ワード線WLiの近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの切り替わりタイミングと、ワード線WLiの遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの切り替わりタイミングと、の差分が大きくなってしまう。
【0097】
そこで、本実施の形態では、ワード線WL1~WLmの遠端側にそれぞれ補助回路18_1~18_mが設けられている。そのため、例えば、ワード線ドライバ12_iによってワード線WLiが活性化された場合において、ワード線WLiの遠端側の電位が基準電位から上昇してインバータINV3_iの閾値電位(第1閾値電位)に達すると、インバータINV3_iの出力信号がHレベルからLレベルに切り替わる。それに伴って、トランジスタMP3_iがオフからオンに切り替わるため、ワード線WLiの遠端側の電位は速やかにプルアップされる。
【0098】
それにより、ワード線WLiの近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t53a~t53b)と、ワード線WLiの遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(破線)に要する時間(時刻t53a~t53c)と、の差分が小さくなる。換言すると、ワード線WLiの近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの切り替わりタイミングと、ワード線WLiの遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの切り替わりタイミングと、の差分が小さくなる。それにより、半導体記憶装置2は、通常動作の高速化を実現することができる。
【0099】
なお、補助回路18_1~18_mは、それぞれ、ワード線WL1~WLmの遠端部の電位の上昇を補助するためのプルアップ回路を備えるだけでなく、ワード線WL1~WLmの遠端部の電位の降下を補助するためのプルダウン回路をさらに備えてもよい。具体的には、例えば、補助回路18_iは、ワード線WLiの遠端と、基準電位端子GNDと、の間に設けられ、インバータINV3_iの出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御されるNチャネルMOSトランジスタをさらに備えても良い。それにより、例えば、ワード線ドライバ12_iによってワード線WLiが非活性化された場合において、ワード線WLiの遠端側の電位が電源電位から降下してインバータINV3_iの閾値電位(第2閾値電位)に達すると、インバータINV3_iの出力信号がLレベルからHレベルに切り替わる。それに伴って、トランジスタMP3_iがオンからオフに切り替わり、トランジスタMN3_iがオフからオンに切り替わるため、ワード線WLiの遠端側の電位は速やかにプルダウンされる。
【0100】
それにより、例えば、ワード線ドライバ12_iによってワード線WLiが非活性化された場合における、ワード線WLiの近端側の電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t55a~t55b)と、ワード線WLiの遠端側の電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(破線)に要する時間(時刻t55a~t55c)と、の差分が、プルダウン回路を設けない場合(時刻t55a~t55d)よりも小さくなる。それにより、半導体記憶装置2は、通常動作のさらなる高速化を実現することができる。
【0101】
(半導体記憶装置2のテストモードにおける動作)
次に、主に
図6及び
図8を参照しながら、半導体記憶装置2のテストモードにおける動作について説明する。
【0102】
まず、設定信号W1SがLレベルを示している状態で、設定信号WBIがLレベルからHレベルに遷移する(時刻t11)。それにより、制御信号S1がLレベルからHレベルに遷移するため、トランジスタMP11はオフし、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち奇数行の複数のトランジスタ(
図6の例では、MN1_1,MN1_3,MN1_5)はオンする。それにより、ノードN12がHiZ状態になるため、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち奇数行の複数のワード線ドライバによるワード線の駆動は行われない。また、このとき、ワード線信号WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線信号は何れもLレベルを示す。
【0103】
なお、設定信号W0SはLレベルに固定されている。したがって、設定信号WBIがLレベルからHレベルに遷移するのに伴って、制御信号S2がLレベルからHレベルに遷移するため、トランジスタMP12はオフし、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち偶数行の複数のトランジスタはオンする。即ち、トランジスタMP11,MP12は何れもオフし、トランジスタMN1_1~MN1_mは何れもオンする。それにより、ノードN12,N22が何れもHiZ状態になるため、ワード線ドライバ12_1~12_mのそれぞれによるワード線の駆動は行われない。また、このとき、ワード線信号WL1~WLmは何れもLレベルを示す。
【0104】
また、設定信号WBIがLレベルからHレベルに遷移するのに伴って、ロウアドレスデコーダ11は、デコード信号D1~Dmを何れもHレベルからLレベルに遷移させる。
【0105】
その後、設定信号W1SがLレベルからHレベルに遷移する(時刻t12)。それにより、制御信号S1がHレベルからLレベルに遷移するため、トランジスタMP11はオフからオンに切り替わり、トランジスタMN1_1~MN1_mのうち奇数行の複数のトランジスタ(
図6の例では、MN1_1,MN1_3,MN1_5)はオンからオフに切り替わる。それにより、ノードN12の電位LCVDDが電源電位VDDレベルを示すため、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち奇数行の複数のワード線ドライバは、ワード線信号WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線信号をLレベルからHレベルに遷移させる(時刻t13~t14)。
【0106】
ここで、トランジスタMP11は、奇数行の複数(少なくとも2つ)のワード線ドライバのそれぞれに設けられた複数(少なくとも2つ)のPチャネルMOSトランジスタの総駆動能力よりも、低い駆動能力となるように構成されている。例えば、トランジスタMP11は、各ワード線ドライバに設けられたPチャネルMOSトランジスタと実質的に同じ駆動能力となるように構成されている。
【0107】
それにより、テストモードにおける、奇数行の複数のワード線信号のLレベルからHレベルへの遷移に要する時間は、通常動作モードにおける任意のワード線信号のLレベルからHレベルへの遷移に要する時間よりも長くなる(時刻t13~t14)。換言すると、テストモードにおける、奇数行の複数のワード線信号の立ち上がりのスルーレートは、通常動作モードにおける任意のワード線信号の立ち上がりのスルーレートよりも遅くなる。それにより、ピーク電流IDDが抑制されて、電源電位ラインの電圧降下が抑制されるため、セルデータの破壊を防ぐことができる。その結果、半導体記憶装置2は、テストモードにおいて、テスト対象の複数のメモリセルに対して所望のストレスを印加することが可能になるため、信頼性の高いテストを実施することができる。
【0108】
ここで、補助回路18_1~18_mが設けられていない構成では、ワード線WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線が活性化された場合、奇数行の複数のワード線の近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t13~t14a)と、奇数行の複数のワード線の遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(一点鎖線)に要する時間(時刻t13~t14c)と、の差分が大きくなってしまう。換言すると、奇数行の複数のワード線の近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの切り替わりタイミングと、奇数行の複数のワード線の遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの切り替わりタイミングと、の差分が大きくなってしまう。
【0109】
そこで、本実施の形態では、ワード線WL1~WLmの遠端側にそれぞれ補助回路18_1~18_mが設けられている。そのため、ワード線WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線が活性化された場合において、奇数行の各ワード線の遠端側の電位が、基準電位から上昇して、補助回路内のインバータの閾値電位(第1閾値電位)に達すると、当該インバータの出力信号がHレベルからLレベルに切り替わる。それに伴って、補助回路内のトランジスタがオフからオンに切り替わるため、奇数行の複数のワード線の遠端側の電位は速やかにプルアップされる。
【0110】
それにより、奇数行の複数のワード線の近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t13~t14a)と、奇数行の複数のワード線の遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(破線)に要する時間(時刻t13~t14b)と、の差分が小さくなる。換言すると、奇数行の複数のワード線の近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの切り替わりタイミングと、奇数行の複数のワード線の遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの切り替わりタイミングと、の差分が小さくなる。それにより、半導体記憶装置2は、テストモードにおいて、複数のメモリセルに対するストレスの印加時間の差分を小さくすることができるため、当該複数のメモリセルに対して適切なストレスを印加することができる。
【0111】
半導体記憶装置2のテストモードにおけるその後の動作については、半導体記憶装置1の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【0112】
なお、補助回路18_1~18_mは、それぞれ、ワード線WL1~WLmの遠端部の電位の上昇を補助するためのプルアップ回路を備えるだけでなく、ワード線WL1~WLmの遠端部の電位の降下を補助するためのプルダウン回路をさらに備えてもよい。具体的には、例えば、補助回路18_iは、ワード線WLiの遠端と、基準電位端子GNDと、の間に設けられ、インバータINV3_iの出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御されるNチャネルMOSトランジスタをさらに備えても良い。それにより、例えば、奇数行の複数のワード線が非活性化された場合において、当該奇数行の複数のワード線の遠端側の電位が電源電位から降下して、補助回路内のインバータの閾値電位(第2閾値電位)に達すると、当該インバータの出力信号がLレベルからHレベルに切り替わる。それに伴って、補助回路内のPチャネルMOSトランジスタがオンからオフに切り替わり、且つ、NチャネルMOSトランジスタがオフからオンに切り替わるため、奇数行の複数のワード線の遠端側の電位は速やかにプルダウンされる。
【0113】
それにより、奇数行の複数のワード線が活性化された場合における、奇数行の複数のワード線の近端側の電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t16~t17a)と、奇数行の複数のワード線の遠端側の電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(破線)に要する時間(時刻t16~t17b)と、の差分が、プルダウン回路を設けない場合(時刻t16~t17c)よりも小さくなる。それにより、半導体記憶装置2は、複数のメモリセルに対するストレスの印加時間の差分をさらに小さくすることができるため、当該複数のメモリセルに対してより適切なストレスを印加することができる。以下、
図9を用いて、各補助回路18_1~18_mがプルアップ回路だけでなくプルダウン回路も備えた構成について、簡単に説明する。
【0114】
図9は、
図6に示す半導体記憶装置2の変形例を半導体記憶装置2aとして示す回路図である。なお、
図9には、
図6の場合と同様に、奇数行の複数のメモリセル及びその周辺回路の一部が示されている。半導体記憶装置2aは、半導体記憶装置2と比較して、補助回路群18の代わりに、補助回路群18aを備える。
【0115】
補助回路群18aは、m行のワード線WL1~WLmに対応するm個の補助回路18a_1~18a_mを備える。補助回路18a_1~18a_mの各々は、インバータ、PチャネルMOSトランジスタ、及び、NチャネルMOSトランジスタ、を備える。
【0116】
具体的には、補助回路18a_1~18a_mのうち任意の補助回路18a_iは、インバータINV3_iと、PチャネルMOSトランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)MP3_iと、NチャネルMOSトランジスタ(以下、単にトランジスタと称す)MN3_iと、を備える。インバータINV3_iの入力端子は、ワード線WLiの他方の端部(遠端)に接続され、インバータINV3_iの出力端子は、トランジスタMP3_i,MN3_iのそれぞれのゲートに接続される。トランジスタMP3_iは、電源電位端子VDDとワード線WLiの他方の端部(遠端)との間に設けられ、インバータINV3_iの出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタMN3_iは、基準電位端子GNDとワード線WLiの他方の端部(遠端)との間に設けられ、インバータINV3_iの出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。
【0117】
図9の例では、補助回路18a_1が、インバータINV3_1、トランジスタMP3_1及びトランジスタMN3_1を備える。また、補助回路18a_3が、インバータINV3_3、トランジスタMP3_3及びトランジスタMN3_3を備える。また、補助回路18_5が、インバータINV3_5、トランジスタMP3_5及びトランジスタMN3_5を備える。
【0118】
補助回路18a_1において、インバータINV3_1の出力端子は、トランジスタMP3_1,MN3_1のそれぞれのゲートに接続される。トランジスタMP3_1は、電源電位端子VDDとワード線WL1の他方の端部との間に設けられ、インバータINV3_1の出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタMN3_1は、基準電位端子GNDとワード線WL1の他方の端部との間に設けられ、インバータINV3_1の出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。補助回路18a_3において、インバータINV3_3の出力端子は、トランジスタMP3_3,MN3_3のそれぞれのゲートに接続される。トランジスタMP3_3は、電源電位端子VDDとワード線WL3の他方の端部との間に設けられ、インバータINV3_3の出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタMN3_3は、基準電位端子GNDとワード線WL3の他方の端部との間に設けられ、インバータINV3_3の出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。補助回路18a_5において、インバータINV3_5の出力端子は、トランジスタMP3_5,MN3_5のそれぞれのゲートに接続される。トランジスタMP3_5は、電源電位端子VDDとワード線WL5の他方の端部との間に設けられ、インバータINV3_5の出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。トランジスタMN3_5は、基準電位端子GNDとワード線WL5の他方の端部との間に設けられ、インバータINV3_5の出力信号に基づいてオン及びオフの何れかに制御される。
【0119】
半導体記憶装置2aのその他の構成については、半導体記憶装置2の構成と同様であるため、その説明を省略する。
【0120】
このように、本実施の形態にかかる半導体記憶装置2は、半導体記憶装置1と同等程度の効果を奏することができる。また、本実施の形態にかかる半導体記憶装置2は、補助回路18_1~18_mを用いて、各ワード線の近端側及び遠端側のそれぞれの電圧レベルの遷移時間の差分を小さくすることにより、通常動作の高速化を実現したり、バーンインテスト時に、複数のメモリセルに対して適切なストレスを印加したりすることができる。
【0121】
本実施の形態では、補助回路18_1~18_mが、それぞれワード線WL1~WLmの遠端部に接続された場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、補助回路18_1~18_mは、それぞれ、ワード線WL1~WLmの中央部付近(端部以外)に設けられてもよい。また、補助回路18_1~18_mは、それぞれ、ワード線WL1~WLmの遠端部に加えて、中央部付近(端部以外)にさらに設けられてもよい。
【0122】
<実施の形態3>
図10は、実施の形態3にかかる半導体記憶装置3の奇数行の複数のメモリセル及びその周辺回路の一部の具体的な構成例を示した回路図である。半導体記憶装置3は、半導体記憶装置2と比較して、補助回路群18の代わりに補助回路群19を備える。半導体記憶装置3のその他の構成については、半導体記憶装置2の構成と同様である。
【0123】
補助回路群19は、m行のワード線WL1~WLmに対応するm個の補助回路19_1~19_mを備える。補助回路19_1~19_mは、それぞれ、ワード線WL1~WLmの遠端に接続されている。
【0124】
補助回路19_1~19_mのうち任意の補助回路19_iは、論理回路AN4_iと、インバータ4_iと、を備える。なお、インバータ4_iは、対応するワード線ドライバ12_iの駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成されている。論理回路AN4_iは、ワード線WLiの遠端の信号及び設定信号WLPUEの論理積と、設定信号W1Sと、の否定論理和を出力する。インバータINV4_iは、論理回路AN4_iの出力信号の反転信号をワード線WLiの遠端に出力する。
【0125】
図10の例では、補助回路19_1が、論理回路AN4_1とインバータINV4_1とを備える。また、補助回路19_3が、論理回路AN4_3とインバータINV4_3とを備える。また、補助回路19_5が、論理回路AN4_5とインバータINV4_5とを備える。
【0126】
補助回路19_1において、論理回路AN4_1は、ワード線WL1の遠端の信号及び設定信号WLPUEの論理積と、設定信号W1Sと、の否定論理和を出力する。インバータINV4_1は、論理回路AN4_1の出力信号の反転信号をワード線WL1の遠端に出力する。補助回路19_3において、論理回路AN4_3は、ワード線WL3の遠端の信号及び設定信号(第1設定信号)WLPUEの論理積と、設定信号(第2設定信号)W1Sと、の否定論理和を出力する。インバータINV4_3は、論理回路AN4_3の出力信号の反転信号をワード線WL3の遠端に出力する。補助回路19_5において、論理回路AN4_5は、ワード線WL5の遠端の信号及び設定信号WLPUEの論理積と、設定信号W1Sと、の否定論理和を出力する。インバータINV4_5は、論理回路AN4_5の出力信号の反転信号をワード線WL5の遠端に出力する。
【0127】
(半導体記憶装置3の動作)
続いて、
図10に加えて
図11及び
図12を用いて、半導体記憶装置3の動作について説明する。
図11は、半導体記憶装置3の通常動作モードでの動作を示すタイミングチャートである。
図12は、半導体記憶装置3のテストモードでの動作を示すタイミングチャートである。
【0128】
(半導体記憶装置3の通常動作モードにおける動作)
まず、主に
図11を参照しながら、半導体記憶装置3の通常動作モードにおける動作について説明する。なお、以下では、半導体記憶装置3の通常動作モードにおける動作のうち、半導体記憶装置2の動作と異なる内容について説明する。
【0129】
半導体記憶装置3では、クロック信号CLKの立ち上がりに同期して、アドレス信号ADDによって指定されたアドレスに対応するデコード信号Diが立ち下がるとともに、設定信号WLPUEが立ち上がる(時刻t52)。それにより、ワード線WLiでは、ワード線ドライバ12_iによって近端側が活性化されるだけでなく、補助回路19_iによって遠端側も活性化される。
【0130】
それにより、ワード線WLiの遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t53a~t53b)が、補助回路19_iを設けない場合の遷移(一点鎖線)に要する時間(時刻t53a~t53d)と比較して、ワード線WLiの近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移に要する時間(時刻t53a~t53b)に近くなる(実質的に同じになる)。また、このとき、ワード線WLiの近端側及び遠端側のそれぞれの電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t53a~t53b)と、ワード線WLiの中央部における電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(破線)に要する時間(時刻t53a~t53c)と、の差分も小さくなる。それにより、半導体記憶装置3は、例えば、メモリセルの数が多くてワード線長が非常に長い場合でも、ワード線の近端側と遠端側のそれぞれの電圧レベルの遷移時間の差分を小さくすることができるため、通常動作の高速化を実現することができる。
【0131】
同様に、半導体記憶装置3では、デコード信号Diが立ち上がるとともに、設定信号WLPUEが立ち下がる(時刻t54)。それにより、ワード線WLiでは、ワード線ドライバ12_iによって近端側が非活性化されるだけでなく、補助回路19_iによって遠端側も非活性化される。
【0132】
それにより、ワード線WLiの遠端側の電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t55a~t55b)が、補助回路19_iを設けない場合の遷移(一点鎖線)に要する時間(時刻t55a~t55d)と比較して、ワード線WLiの近端側の電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移に要する時間(時刻t55a~t55b)に近くなる(実質的に同じになる)。また、このとき、ワード線WLiの近端側及び遠端側のそれぞれの電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t55a~t55b)と、ワード線WLiの中央部における電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(破線)に要する時間(時刻t55a~t55c)と、の差分も小さくなる。それにより、半導体記憶装置3は、例えば、メモリセルの数が多くてワード線長が非常に長い場合でも、ワード線の近端側と遠端側のそれぞれの電圧レベルの遷移時間の差分を小さくすることができるため、通常動作の高速化を実現することができる。
【0133】
(半導体記憶装置3のテストモードにおける動作)
次に、主に
図10及び
図12を参照しながら、半導体記憶装置3のテストモードにおける動作について説明する。なお、以下では、半導体記憶装置3のテストモードにおける動作のうち、半導体記憶装置2の動作と異なる内容について説明する。
【0134】
テストモードでは、設定信号WLPUEがLレベルに固定される。そのため、設定信号W1Sの立ち上がり(時刻t12)に同期して、ワード線WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線が活性化されると、当該奇数行の複数のワード線では、それぞれ、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち奇数行の複数のワード線ドライバによって近端側が活性化されるだけでなく、補助回路19_1~19_mのうち奇数行の複数の補助回路によって遠端側も活性化される。
【0135】
それにより、奇数行の複数のワード線の遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t13~t14a)が、補助回路を設けない場合の遷移(一点鎖線)に要する時間(時刻t13~t14c)と比較して、奇数行の複数のワード線の近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移に要する時間(時刻t13~t14a)に近くなる(実質的に同じになる)。また、このとき、奇数行の複数のワード線の近端側及び遠端側のそれぞれの電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t13~t14a)と、奇数行の複数のワード線の中央部における電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(破線)に要する時間(時刻t13~t14b)と、の差分も小さくなる。それにより、半導体記憶装置3は、例えば、メモリセルの数が多くてワード線長が非常に長い場合でも、複数のメモリセルに対するストレスの印加時間の差分を小さくすることができるため、当該複数のメモリセルに対してより適切なストレスを印加することができる。
【0136】
同様に、テストモードでは、設定信号W1Sの立ち下がり(時刻t15)に同期して、ワード線WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線が非活性化されると、当該奇数行の複数のワード線では、それぞれ、ワード線ドライバ12_1~12_mのうち奇数行の複数のワード線ドライバによって近端側が非活性化されるだけでなく、補助回路19_1~19_mのうち奇数行の複数の補助回路によって遠端側も非活性化される。
【0137】
それにより、奇数行の複数のワード線の遠端側の電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t16~t17a)が、補助回路を設けない場合の遷移(一点鎖線)に要する時間(時刻t16~t17c)と比較して、奇数行の複数のワード線の近端側の電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移に要する時間(時刻t16~t17a)に近くなる(実質的に同じになる)。また、このとき、奇数行の複数のワード線の近端側及び遠端側のそれぞれの電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t16~t17a)と、奇数行の複数のワード線の中央部における電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(破線)に要する時間(時刻t16~t17b)と、の差分も小さくなる。それにより、半導体記憶装置3は、例えば、メモリセルの数が多くてワード線長が非常に長い場合でも、複数のメモリセルに対するストレスの印加時間の差分を小さくすることができるため、当該複数のメモリセルに対してより適切なストレスを印加することができる。
【0138】
このように、本実施の形態にかかる半導体記憶装置3は、メモリセルの数が多くてワード線長が非常に長い場合でも、半導体記憶装置2と同等程度の効果を奏することができる。
【0139】
本実施の形態では、補助回路19_1~19_mが、それぞれ、ワード線WL1~WLmの遠端部に接続された場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、補助回路19_1~19_mは、それぞれワード線WL1~WLmの中央部付近(端部以外)に設けられてもよい。また、補助回路19_1~19_mは、それぞれ、ワード線WL1~WLmの遠端部に加えて、中央部付近(端部以外)にさらに設けられてもよい。
【0140】
<実施の形態4>
図13は、実施の形態4にかかる半導体記憶装置4の奇数行の複数のメモリセル及びその周辺回路の一部の具体的な構成例を示した回路図である。半導体記憶装置4は、半導体記憶装置3と比較して、モード切替回路15及びスイッチ回路群17(トランジスタMN1_1~MN1_m)を備えていない。
【0141】
ここで、トランジスタMP11は、モード切替回路15から出力される制御信号S1の代わりに設定信号WBIに基づいてオン及びオフの何れかに制御される。具体的には、トランジスタMP11は、通常動作モードでは、Lレベルの設定信号WBIによってオンに固定され、テストモードでは、Hレベルの設定信号WBIによってオフに固定される。それにより、半導体記憶装置4は、通常動作モードでは、ワード線ドライバ群12及び補助回路群19のそれぞれを用いてワード線WL1~WLmを駆動し、テストモードでは、補助回路群19のみを用いてワード線WL1~WLmを駆動する。複数の補助回路19_1~19_mに設けられたインバータINV4_1~INV4_mは、それぞれ、ワード線ドライバ12_1~12_mの駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成されている。半導体記憶装置4のその他の構成については、半導体記憶装置3の構成と同様である。
【0142】
(半導体記憶装置4の動作)
続いて、
図13に加えて
図14及び
図15を用いて、半導体記憶装置4の動作について説明する。
図14は、半導体記憶装置4の通常動作モードでの動作を示すタイミングチャートである。
図15は、半導体記憶装置4のテストモードでの動作を示すタイミングチャートである。
【0143】
(半導体記憶装置4の通常動作モードにおける動作)
まず、主に
図14を参照しながら、半導体記憶装置4の通常動作モードにおける動作について説明する。半導体記憶装置4の通常動作モードにおける動作は、基本的に、半導体記憶装置3の場合と同様である。
【0144】
通常動作モードでは、設定信号WBIがLレベルに固定される。そのため、トランジスタMP11は常にオンする。
【0145】
半導体記憶装置4では、クロック信号CLKの立ち上がりに同期して、アドレス信号ADDによって指定されたアドレスに対応するデコード信号Diが立ち下がるとともに、設定信号WLPUEが立ち上がる(時刻t52)。それにより、ワード線WLiでは、ワード線ドライバ12_iによって近端側が活性化されるだけでなく、補助回路19_iによって遠端側も活性化される。
【0146】
それにより、ワード線WLiの遠端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t53a~t53b)が、補助回路19_iを設けない場合の遷移(一点鎖線)に要する時間(時刻t53a~t53d)と比較して、ワード線WLiの近端側の電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移に要する時間(時刻t53a~t53b)に近くなる(実質的に同じになる)。また、このとき、ワード線WLiの近端側及び遠端側のそれぞれの電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t53a~t53b)と、ワード線WLiの中央部における電圧レベルのLレベルからHレベルへの遷移(破線)に要する時間(時刻t53a~t53c)と、の差分も小さくなる。それにより、半導体記憶装置4は、例えば、メモリセルの数が多くてワード線長が非常に長い場合でも、ワード線の近端側と遠端側のそれぞれの電圧レベルの遷移時間の差分を小さくすることができるため、通常動作の高速化を実現することができる。
【0147】
同様に、半導体記憶装置4では、デコード信号Diが立ち上がるとともに、設定信号WLPUEが立ち下がる(時刻t54)。それにより、ワード線WLiでは、ワード線ドライバ12_iによって近端側が非活性化されるだけでなく、補助回路19_iによって遠端側も非活性化される。
【0148】
それにより、ワード線WLiの遠端側の電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t55a~t55b)が、補助回路19_iを設けない場合の遷移(一点鎖線)に要する時間(時刻t55a~t55d)と比較して、ワード線WLiの近端側の電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移に要する時間(時刻t55a~t55b)に近くなる(実質的に同じになる)。また、このとき、ワード線WLiの近端側及び遠端側のそれぞれの電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(実線)に要する時間(時刻t55a~t55b)と、ワード線WLiの中央部における電圧レベルのHレベルからLレベルへの遷移(破線)に要する時間(時刻t55a~t55c)と、の差分も小さくなる。それにより、半導体記憶装置4は、メモリセルの数が多くてワード線長が非常に長い場合でも、ワード線の近端側と遠端側のそれぞれの電圧レベルの遷移時間の差分を小さくすることができるため、通常動作の高速化を実現することができる。
【0149】
(半導体記憶装置4のテストモードにおける動作)
次に、主に
図13及び
図15を参照しながら、半導体記憶装置4のテストモードにおける動作について説明する。なお、以下では、半導体記憶装置4のテストモードにおける動作のうち、半導体記憶装置3の動作と異なる内容について説明する。
【0150】
テストモードでは、設定信号WBIがHレベルに固定されるため、トランジスタMP11は常にオフする。したがって、テストモードでは、ワード線ドライバ群12は、ワード線WL1~WLmの駆動を行わない。ワード線WL1~WLmの駆動は、ワード線ドライバ群12の代わりに、補助回路群19によって行われる。
【0151】
具体的には、テストモードでは、設定信号WLPUEがLレベルに固定される。したがって、設定信号W1Sの立ち上がり(時刻t12)に同期して、補助回路19_1~19_mのうち奇数行の複数の補助回路によって、ワード線WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線が活性化される。
【0152】
ここで、複数の補助回路19_1~19_mに設けられたインバータINV4_1~INV4_mは、それぞれ、ワード線ドライバ12_1~12_mの駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成されている。
【0153】
そのため、テストモードにおける、奇数行の複数のワード線信号のLレベルからHレベルへの遷移(実線)に要する時間は、通常動作モードにおける任意のワード線信号のLレベルからHレベルへの遷移(破線)に要する時間よりも長くなる(時刻t13~t14)。換言すると、テストモードにおける、奇数行の複数のワード線信号の立ち上がりのスルーレートは、通常動作モードにおける任意のワード線信号の立ち上がりのスルーレートよりも遅くなる。それにより、ピーク電流IDDが抑制されて、電源電位ラインの電圧降下が抑制されるため、セルデータの破壊を防ぐことができる。その結果、半導体記憶装置4は、テストモードにおいて、テスト対象の複数のメモリセルに対して所望のストレスを印加することが可能になるため、信頼性の高いテストを実施することができる。
【0154】
その後、設定信号W1SがHレベルからLレベルに遷移する(時刻t15)。それにより、補助回路19_1~19_mのうち奇数行の複数の補助回路によって、ワード線WL1~WLmのうち奇数行の複数のワード線が非活性化される。
【0155】
ここで、複数の補助回路19_1~19_mに設けられたインバータINV4_1~INV4_mは、それぞれ、ワード線ドライバ12_1~12_mの駆動能力よりも低い駆動能力となるように構成されている。
【0156】
そのため、テストモードにおける、奇数行の複数のワード線信号のHレベルからLレベルへの遷移(実線)に要する時間は、通常動作モードにおける任意のワード線信号のHレベルからLレベルへの遷移(破線)に要する時間よりも長くなる(時刻t16~t17)。換言すると、テストモードにおける、奇数行の複数のワード線信号の立ち下がりのスルーレートは、通常動作モードにおける任意のワード線信号の立ち下がりのスルーレートよりも遅くなる。それにより、ピーク電流IDDが抑制されて、基準電位ラインの電圧上昇(浮き)が抑制されるため、セルデータの破壊を防ぐことができる。その結果、半導体記憶装置4は、テストモードにおいて、テスト対象の複数のメモリセルに対して所望のストレスを印加することが可能になるため、信頼性の高いテストを実施することができる。
【0157】
このように、本実施の形態にかかる半導体記憶装置4は、バーンインテスト時において、複数の行のワード線を同時に活性化させて、複数の行のメモリセルに所望のストレスを同時に印加することにより、テスト時間の短縮を実現することができる。また、本実施の形態にかかる半導体記憶装置4は、通常動作時よりも遅いスルーレートで複数の行のワード線を同時に活性化させたり非活性化させたりすることにより、電源電位ラインの電圧降下や基準電位ラインの電圧上昇(浮き)を抑制して、信頼性の高いバーンインテストを実施することができる。
【0158】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【0159】
1~4 半導体記憶装置
2a 半導体記憶装置
10 メモリセルアレイ
11 ロウアドレスデコーダ
12 ワード線ドライバ群
12_1~12_m ワード線ドライバ
13 選択回路
14 センスアンプ
15 モード切替回路
16 スイッチ回路
17 スイッチ回路群
18,18a 補助回路群
18_1~18_m 補助回路
18a_1~18a_m 補助回路
19 補助回路群
19_1~19_m 補助回路
151 インバータ
AN4_1~AN4_m 論理回路
INV3_1~INV3_m インバータ
INV4_1~INV4_m インバータ
m行×n列のMC11~MCmn メモリセル
m行×n列のST11~STmn NチャネルMOSトランジスタ
m行×n列のSB11~SBmn NチャネルMOSトランジスタ
m行×n列のINVa11~INVamn インバータ
m行×n列のINVb11~INVbmn インバータ
MN1_1~MN1_m NチャネルMOSトランジスタ
MN2_1~MN2_m NチャネルMOSトランジスタ
MN3_1~MN3_m NチャネルMOSトランジスタ
MP11 PチャネルMOSトランジスタ
MP12 PチャネルMOSトランジスタ
MP2_1~MP2_m PチャネルMOSトランジスタ
MP3_1~MP3_m PチャネルMOSトランジスタ