DE3942656C2 - - Google Patents
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Landscapes
- Dram (AREA)
- For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für
einen Alterungstest in einer dynamischen Speichereinrichtung
mit wahlfreiem Zugriff nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 und auf ein Verfahren für einen Alterungstest
in einer dynamischen Speichereinrichtung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 17.
Die Fig. 4 stellt ein Blockdiagramm dar, das ein Beispiel eines
herkömmlichen dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff (im
weiteren als DRAM bezeichnet) zeigt. Bezüglich der Fig. 4 umfaßt
dieser DRAM ein Speicherfeld 58, das aus Speicherzellen zum
Speichern von Datensignalen besteht, einen Adreßpuffer 54 zum
Empfangen von Adreßsignalen zum Auswählen der Speicherzellen, einen
Zeilendekoder 55 und einen Spaltendekoder 56 zum Dekodieren des
Adreßsignales, und einen Leseverstärker 63, der mit dem Speicherfeld
58 verbunden ist und die in den Speicherzellen gespeicherten Signale
liest und verstärkt. Ein Eingangspuffer 59, in den Datensignale Din
eingegeben werden, und ein Ausgangspuffer 60, von dem Datensignale
Dout ausgegeben werden, sind mit dem Speicherfeld 58 über ein
I/O-Gate 57 verbunden.
Der Adreßpuffer 54 ist geschaltet zum Empfangen von externen
Adreßsignalen ext. A0 bis A9 oder internen Adreßsignalen Q0 bis Q8,
die von einem Refresh-Zähler 53 erzeugt werden. Eine Refresh-
Steuerung 52 ist von Taktänderungen der an einen Taktgenerator 51
angelegten RAS- und CAS-Signale abhängig zum Treiben des Refresh-
Zählers 53.
Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten umfaßt dieser DRAM
ferner einen Zellenelektrodenspannungsgenerator 71 zum Erzeugen
einer Spannung Vm, die an die Zellenelektrode einer jeden Speicher
zelle angelegt wird, und einen Umschalter 70, der geschaltet ist
zum Empfangen einer Spannung Vm und eines Massepotentiales Vss,
und derart angepaßt ist, daß er eine dieser Spannungen als Zellen
elektrodenspannung Vcp selektiv ausgibt. Der Umschalter 70 arbeitet
in Abhängigkeit von einem Steuersignal Φ 1. Das Signal Φ 1 wird von
einem Schaltkreis 30 zum Erfassen einer höheren Spannung ausgegeben,
falls eine Spannung, die höher ist als die Versorgungsspannung Vcc,
an einen der Eingangsanschlüsse angelegt wird. Bei einem anderen
Beispiel wird das Signal Φ 1 extern über einen Ersatzanschluß
angelegt, ohne den Schaltkreis 30 zum Erfassen einer höheren
Spannung zu benutzen. Falls jedoch der DRAM keinen Ersatzanschluß
aufweist, kann das Signal Φ 1 nicht direkt angelegt werden, da kein
Anschluß für den Alterungsprozeß neu hinzugefügt werden soll. Es
ist zu bemerken, daß die Versorgungsspannung Vcc und das Massepoten
tial Vss an diesen DRAM von außen über Anschlüsse 61 bzw. 62 angelegt
werden.
Fig. 5 stellt ein Schaltbild dar, das einen Teil des Speicherzellen
feldes 58 und den Umschalter 70, wie in Fig. 4 gezeigt, darstellt.
Der in Fig. 5 gezeigte Schaltkreis ist in der JP 62-2 52 598 A
beschrieben.
Bezüglich der Fig. 5 umfaßt das Speicherfeld 58 eine große Zahl von
Speicherzellen 8, die jeweils zwischen eine Bitleitung 1 und eine
Wortleitung 2 geschaltet sind. Jede Speicherzelle umfaßt einen
NMOS-Transistor 7 zum Schalten und einen Kondensator 5 zum Halten
der Datensignalspannung. Die eine Elektrode 5a eines jeden Konden
sators 5 ist zum Empfangen der Zellenelektrodenspannung Vcp vom
Umschalter 70 geschaltet und die andere Elektrode 5b ist mit dem
Transistor 7 verbunden. Der Kondensator 5 umfaßt einen Isolator 5c
zwischen seinen zwei Elektroden 5a und 5b. Der Transistor 7 ist
zwischen die Bitleitung 1 und die andere Elektrode 5b des Konden
sators geschaltet und sein Gate ist mit der Wortleitung 2 verbunden.
Der Umschalter 70 umfaßt ein Übertragungsgate 13, das zum Empfangen
der Spannung Vm vom Zellenelektrodenspannungsgenerator 71, und ein
Übertragungsgate 15, das zum Empfangen des Massepotentiales geschal
tet ist. Das Übertragungsgate 13 umfaßt eine Parallelschaltung eines
PMOS-Transistors 12a und eines NMOS-Transistors 12b. In ähnlicher
Weise umfaßt das Übertragungsgate 15 eine Parallelschaltung eines
PMOS-Transistors 14a und eines NMOS-Transistors 14b. Die Gates der
Transistoren 12a und 14a sind zum Empfangen eines Steuersignales
und die Gates der Transistoren 12b und 14b sind zum Empfangen eines
invertierten Steuersignales Φ 1 geschaltet. Die Steuersignale Φ 1 und
werden von einem in Fig. 5 nicht gezeigten Steuerschaltkreis
angelegt. Die Spannung Vm besitzt den Wert (Vcc-Vss)/2.
Während des normalen Lese- oder Schreibmodus′ werden 5 Volt Vcc und
0 Volt Vss angelegt. Eine der Wortleitungen 2 wird durch den in
Fig. 4 gezeigten Zeilendekoder 55 auf einen hohen Pegel gebracht,
so daß der zugeordnete Transistor 7 durchschaltet. Während des
Lesemodus′ werden die im Kondensator 5 gespeicherten Ladungen des
Datensignales über den Transistor 7 auf die zugeordnete Bitleitung 1
übertragen. Der in Fig. 4 gezeigte Leseverstärker 63 verstärkt eine
Kleinspannungsänderung auf der Bitleitung 1. Die verstärkten Signale
werden über ein I/O-Gate 57 und den Ausgabepuffer 60 ausgegeben.
Während des Schreibmodus werden von außen angelegte Dateneingangs
signale auf eine ausgewählte der Bitleitungen 1 über den Eingangs
puffer 59 und ein I/O-Gate 57 angelegt. Die Signalspannung auf der
Bitleitung 1 wird auf die Elektrode 5b des Kondensators über den
durch den Zeilendekoder 55 durchgeschalteten Transistor 7 übertragen.
Während der oben beschriebenen normalen Auslese- und Schreibmodus′
wird die Spannung Vm = (Vcc-Vss)/2 an die Elektrode 5a des
Kondensators 5 als Zellenelektrodenspannung Vcp angelegt. Das
bedeutet, daß das Übertragungsgate 13 in Abhängigkeit vom Signal Φ 1
durchschaltet, um die Spannung Vm an die eine Elektrode 5a des
Kondensators in einer jeden Speicherzelle 8 zu übertragen.
In der Regel wird ein Alterungstest durchgeführt, bevor der DRAM
ausgeliefert wird. Alterungstest bedeutet einen Test, bei dem eine
zu testende Einrichtung für eine gewisse Zeit moderat belastet und
gehalten wird, bis ihre Eigenschaften sich bei einem konstanten
Zustand stabilisiert haben. Beim Alterungstest für DRAMs werden die
Isoliereigenschaften des Isolators 5c im Kondensator 5, der in der
in Fig. 5 gezeigten Speicherzelle enthalten ist, geprüft.
Die Fig. 6 zeigt ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Alterungs
operation beim in Fig. 5 gezeigten Schaltkreis. Beim Alterungsmodus
werden 7 Volt Vcc und 0 Volt Vss angelegt. Bezüglich der Fig. 5 und
6 wird das Übertragungsgate 15 als Reaktion auf ein Signal Φ 1 mit
niedrigem Pegel und ein von einem Inverter erzeugtes Signal mit
hohem Pegel durchgeschaltet. Damit wird das Massepotential Vss an
die Elektrode 5a des Kondensators über das Übertragungsgate 15 als
Zellenelektrodenspannung Vcp angelegt. Simultan hierzu wird ein
Eingangsdatensignal "1" für die Alterung an den in Fig. 4 gezeigten
Eingangspuffer 59 angelegt, um eine ausgewählte Bitleitung auf den
Pegel der Versorgungsspannung Vcc zu bringen. Damit wird eine höhere
Spannung Vh = Vcc-Vss zwischen den beiden Elektroden 5a und 5b
des Kondensators 5 angelegt.
Nachdem die Aufprägung dieser höheren Spannung Vh für eine vorge
wählte Zeitspanne fortgesetzt worden ist, werden die normalen
Schreib- und Leseoperationen des DRAMs ausgeführt. Wenn der
Isolator 5c im Kondensator 5 frei von Defekten ist, werden die
geschriebenen Datensignale korrekt ausgelesen. Falls umgekehrt der
Isolator 5c im Kondensator defekt ist, können keine korrekten
Datensignale ausgelesen werden. Die Isolationseigenschaften des
Isolators 5c des Kondensators, der in der Speicherzelle enthalten
ist, können durch den oben beschriebenen Alterungstest geprüft
werden.
Beim oben genannten Beispiel wird das Massepotential Vss als
Zellenelektrodenspannung Vcp benutzt. Es kann jedoch auch die
Versorgungsspannung Vcc als Zellenelektrodenspannung verwendet
werden. In diesem Fall wird jedoch ein Datensignal "0" an den
in Fig. 4 gezeigten Eingangspuffer 59 anstelle von "1" angelegt,
so daß eine ausgewählte der Bitleitungen 1 auf das Niveau des
Massepotentiales Vss gebracht wird. Daher wird eine höhere Spannung
mit umgekehrter Polarität -Vh zwischen die Elektroden 5a und 5b
des Kondensators 5 angelegt.
Es ist zu bemerken, daß bei diesem DRAM kein Anschluß zum direkten
Anlegen der Zellenelektrodenspannung Vcp von außen gebildet ist,
wie sich aus dem vorhergehenden ergibt. Der Grund hierfür ist, daß
ein zusätzlicher Anschluß geschaffen werden muß zum externen und
direkten Anlegen der Spannung Vcp, was nicht besonders günstig ist.
Allgemein ist es zum Prüfen der Isolationseigenschaften eines
Isolators erforderlich, Spannungen mit entgegengesetzten Polaritäten
anzulegen. Dies ergibt sich aus einer von Y. OHJI et al auf einem
"Symposium of International Reliability Physics" des Jahres 1987
publizierten Arbeit mit dem Titel "Reliability of Nano-Meter Thick
Multi-Layer Dielectric Films on Poly-Crystalline Silicon". Bei den
herkömmlichen DRAMs kann jedoch nur eine höhere Spannung Vh oder
-Vh mit einer einzigen Polarität an den Isolator 5c des Kondensa
tors 5 in der Speicherzelle 8 während des Alterungstests angelegt
werden, so daß es nicht möglich ist, einen gesamten Alterungstest
für DRAMs durchzuführen.
Die US 45 27 254 mit dem Titel "Dynamic Random Access Memory Having
Separated Vdd Pads for Improved Burn-In" von Ryan et al am 2. Juli
1985 weist eine gewisse Einschlägigkeit für die Erfindung auf. In
dieser Druckschrift wird eine Spannung, die größer ist als die
Versorgungsspannung, an einen DRAM von außen während des Alterungs
testes angelegt, um die hierfür benötigte Zeit abzukürzen. Es wird
jedoch nichts darüber ausgesagt, in welcher Richtung die Spannung
angelegt wird.
Die JP 62-2 32 155 A weist ebenfalls eine gewisse Einschlägigkeit
für die Erfindung auf. In dieser Druckschrift ist ein Spannungs
generator zur Erzeugung einer Spannung, die nicht geringer ist als
die Versorgungsspannung, im DRAM enthalten, so daß die während des
Alterungstestes angelegte Spannung nur in einer einzigen Richtung
angelegt wird.
Neben diesen Druckschriften zeigt auch die JP 62-1 92 998 A ein anderes
Beispiel, bei dem die Spannung während des Alterungstestes nur in
einer einzigen Richtung aufgeprägt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen effektiveren Alterungstest in
einem DRAM zu ermöglichen,
insbesondere soll ein zuverlässigeres
Prüfen der Isolationseigenschaften des Isolators, der zwischen den
zwei Elektroden des Kondensators einer Speicherzelle in einem DRAM
gebildet ist, ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung für einen
Alterungstest der eingangs beschriebenen Art, die durch die Merkmale
des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 gekennzeichnet
ist.
Beim Betrieb werden die erste und die zweite höhere Spannung mit
entgegengesetzter Polarität zwischen den zwei Elektroden der
Kondensatoreinrichtung in der Speicherzelle in Abhängigkeit von den
Auswahlsignalen angelegt. In dieser Weise werden die höheren
Spannungen mit entgegengesetzter Polarität abwechselnd an den
Isolator im Kondensator angelegt, um einen verbesserten Test der
Isolationseigenschaften des Isolators auszuführen.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren für einen
Alterungstest mit den Merkmalen des Patentanspruches 17.
Auf diese Weise können die Isolationseigenschaften
des zwischen den zwei Elektroden geschaffenen
Isolators des Kondensators in der Speicherzelle zuverlässiger geprüft
werden.
Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren.
Von den Figuren zeigen:
Fig. 1A ein Schaltbild, das einen Teil eines in Fig. 2 gezeigten DRAMs
darstellt;
Fig. 1B ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Alterungsoperation
im in Fig. 1A gezeigten Schaltkreis;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines DRAMs;
Fig. 3 ein Schaltbild eines Beispieles eines in Fig. 2 gezeigten
Sensors für eine höhere Spannung;
Fig. 4 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines herkömmlichen
DRAMs zeigt;
Fig. 5 ein Schaltbild eines Teiles eines in Fig. 4 gezeigten
Speicherfeldes und einen Umschalter; und
Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Alterungsoperation
im in Fig. 5 gezeigten Schaltkreis.
Bezüglich der Fig. 2 unterscheidet sich der darin gezeigte DRAM von
dem in Fig. 4 gezeigten durch die folgenden Punkte. Der in Fig. 2
gezeigte DRAM umfaßt einen verbesserten Umschalter 80, der zum
Empfangen der Versorgungsspannung Vcc, des Massepotentiales Vss und
der Spannung Vm von einem Zellenelektrodenspannungsgenerator 71
geschaltet ist, und Sensoren 30 und 40 für höhere Spannungen,
die mit Adreßeingangsanschlüssen 65 bzw. 64 verbunden sind.
Diese zwei Sensoren für höhere Spannung 30 und 40 geben Schaltsteuer
signale Φ 1 bzw. Φ 2 ab. Der Umschalter 80 ist zum Empfangen der
Signale Φ 1 und Φ 2 geschaltet. Da die Schaltung ansonsten mit der
jenigen des in Fig. 4 gezeigten DRAMs übereinstimmt, wird die
entsprechende Beschreibung zur Vereinfachung weggelassen.
Die Fig. 1A stellt ein Schaltbild eines Teiles des in Fig. 2
gezeigten Speicherfeldes 58 und eines verbesserten Umschalters 80
dar. Bezüglich der Fig. 1A umfaßt der Umschalter 80 zusätzlich zum
herkömmlichen Umschalter 70 einen anderen Umschalter 73. Der
Umschalter 73 umfaßt ein Übertragungsgate 22 zur Schaltsteuerung
der Versorgungsspannung Vcc und ein Übertragungsgate 24 zur Schalt
steuerung des Massepotentiales Vss. Das Übertragungsgate 22 umfaßt
eine Parallelschaltung der Leitfähigkeitspfade eines PMOS-Transi
stors 21a und eines NMOS-Transistors 21b. Das Übertragungsgate 24
umfaßt einen PMOS-Transistor 23a und einen NMOS-Transistor 23b.
Jeder der Transistoren 21a und 23b ist zum Empfangen eines Signales
Φ 2 vom in Fig. 2 gezeigten Sensor für höhere Spannung 40 geschaltet.
Die Gates der Transistoren 21b und 23a sind zum Empfangen eines
invertierten Signales vom Sensor für höhere Spannung 40
geschaltet. Es ist zu bemerken, daß die Übertragungsgates 13 und 15
im Umschalter 70 von einem Schaltsteuersignal Φ 1 des in Fig. 2
gezeigten Sensors für höhere Spannung 30 gesteuert werden.
Die Fig. 1B zeigt ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Alterungs
operation im in Fig. 1A gezeigten Schaltkreis. Der Betrieb des
Systems wird nun mit Bezugnahme auf die Fig. 1A und 1B beschrieben.
Während des normalen Lese- oder Schreibmodus′ werden 5 Volt Vcc und
0 Volt Vss angelegt. Ansonsten wird keine höhere Spannung an den in
Fig. 2 gezeigten Anschluß 65 von außen angelegt und der Sensor für
höhere Spannung 30 gibt ein Schaltsignal Φ 1 mit hohem Pegel ab. Das
Übertragungsgate 13 schaltet als Reaktion auf dieses Signal Φ 1 durch,
während das Übertragungsgate 15 sperrt. Damit wird die Spannung
Vm = (Vcc-Vss)/2 an die Elektrode 5a des Kondensators 5 in
einer Speicherzelle 8 als Zellenelektrodenspannung Vcp angelegt.
Während des Alterungsmodus′ werden zum Beispiel 7 Volt Vcc und
0 Volt Vss angelegt. Ein höhere Spannung wird an den in Fig. 2
gezeigten Anschluß 65 angelegt. Es wird zum Beispiel eine Spannung
von 9 Volt als höhere Spannung an den Anschluß 65 von außen
angelegt. Der Erfassungspegel des Detektors für höhere Spannung 30
wird vorher auf ungefähr 8,5 Volt festgelegt. Der Sensor für höhere
Spannung 30 ist von dieser höheren Spannung abhängig zum Ausgeben
eines Signales Φ 1 mit niedrigem Pegel, so daß das Übertragungsgate 15
durchschaltet.
Während der ersten Hälfte der Alterungsperiode T 1, wird die höhere
Spannung (9 Volt) zusätzlich an einen in Fig. 2 gezeigten Anschluß
64 angelegt. Der Sensor für höhere Spannung 40 ist von dieser
Spannung abhängig zum Ausgeben eines Signales Φ 2 mit niedrigem
Pegel. Das Übertragungsgate 22 wird in Abhängigkeit von diesem
Signal durchgeschaltet. Damit wird die Versorgungsspannung Vcc an
die Elektrode 5a des Kondensators 5 in der Speicherzelle 8 über die
Übertragungsgates 22 und 15 angelegt. Gleichzeitig wird ein Ein
gangsdatensignal "0" an den in Fig. 2 gezeigten Eingangspuffer 59
angelegt, so daß die Bitleitung 1 auf das Massepotential gebracht
wird. Der Transistor 7 in der Speicherzelle 8 wird als Reaktion auf
das Signal des Zeilendekoders 55 durchgeschaltet, so daß die
Elektrode 5b des Kondensators 5 auf das Massepotential gebracht
wird.
Während der zweiten oder späteren Hälfte der Alterungsperiode T 2
wird keine höhere Spannung an in Fig. 2 gezeigten Anschluß 64
angelegt. Der Sensor für höhere Spannung 40 gibt daher ein Signal
Φ 2 mit hohem Pegel ab, so daß das Übertragungsgate 22 sperrt,
während das Übertragungsgate 24 durchschaltet. Damit wird das
Massepotential Vss an die Elektrode 5a des Kondensators in der
Speicherzelle 8 über die Übertragungsgates 24 und 15 angelegt.
Gleichzeitig wird ein Eingangsdatensignal "1" an den in Fig. 2
gezeigten Eingangspuffer 59 angelegt, so daß die Bitleitung 1 auf
das Potential der Versorgungsspannung Vcc gebracht wird. Der
Transistor 7 in der Speicherzelle 8 wird als Reaktion auf das Signal
vom Zeilendekoder 55 durchgeschaltet, so daß die Elektrode 5b des
Kondensators 5 auf das Potential der Versorgungsspannung Vcc
gebracht wird.
In dieser Weise werden, wie in Fig. 1B gezeigt, Spannungen ±Vh
= ± (Vcc-Vss) entgegengesetzter Polarität zwischen den Elektroden
des Kondensators 5 während der früheren und späteren Alterungshalb
perioden T 1 und T 2 angelegt. Dies erlaubt es, die Isolationseigen
schaften des Isolators zwischen den Elektroden 5a und 5b des
Kondensators korrekt zu prüfen, während die hierfür erforderliche
Alterungszeit verkürzt wird.
Obwohl der in Fig. 1A gezeigte Umschalter 80 aus CMOS-Transistoren
gebildet ist, ist zu bemerken, daß dieser auch nur aus PMOS- oder
NMOS-Transistoren gebildet werden kann.
Die Fig. 3 stellt ein Beispiel der in Fig. 2 gezeigten Sensoren für
höhere Spannungen 30 oder 40 dar. Bezüglich der Fig. 3 umfaßt dieser
Sensor für höhere Spannung 30 NMOS-Transistoren 31 bis 33 zur
Herabsetzung der an den Eingangsanschluß 65 angelegten Spannung und
einen Inverter 34 zum Invertieren der herabgesetzten Spannung, ein
zweiseitiges Gate 35, das mit dem Ausgang des Inverters 34 verbunden
ist, einen Widerstand 36 und einen Kondensator 37, die in Reihe
zwischen der Versorgungsspannung Vcc und dem Massepotential Vss
geschaltet sind, und kaskadierende Inverter 38 und 39 zum verzögerten
Ausgeben der Spannung am Knoten zwischen dem Widerstand 36 und dem
Kondensator. Der Ausgang des Inverters 39 ist mit einem Steuerein
gang des zweiseitigen Gates 35 verbunden.
Nachdem beim Betrieb eine gewisse Zeit seit dem Ansteigen der Versor
gungsspannung Vcc verstrichen ist, wird vom Inverter 39 ein Signal
mit höherer Spannung an den Steuereingang des zweiseitigen Gates 35
angelegt. Wenn die höhere Spannung (9 Volt) von außen an den Anschluß
65 angelegt wird, wird diese Spannung durch die Transistoren 31 bis
33 vermindert. Daher wird die normale Spannung mit hohem Pegel an
den Inverter 34 angelegt, so daß der Inverter 34 eine Spannung mit
niedrigem Pegel ausgibt. Damit gibt das zweiseitige Gate 35 eine
Signalspannung Φ 1 mit niedrigem Pegel aus, nachdem eine gewisse Zeit
seit dem Anstieg der Versorgungsspannung Vcc verstrichen ist.
Falls die höhere Spannung nicht an den Anschluß 65 angelegt ist,
gibt der Inverter 34 eine Spannung mit hohem Pegel aus, so daß die
Signalspannung Φ 1 mit hohem Pegel vom zweiseitigen Gate 35 abgegeben
wird.
Obwohl die Versorgungsspannung Vcc von 7 Volt und das Massepotential
Vss bei der oben beschriebenen Ausführung zur Alterung benutzt
werden, ist die Erfindung nicht auf diese Spannungen beschränkt. Zum
Beispiel kann eine Spannung, die höher ist als die Versorgungs
spannung Vcc, anstelle der Versorgungsspannung verwendet werden,
während eine Spannung, die niedriger ist als das Massepotential Vss,
anstelle des Massepotentiales verwendet werden kann.
Bei der oben beschriebenen Ausführung ist ein Beispiel gezeigt, bei
dem die Spannung Vm =/Vcc-Vss)/2 vom Zellenelektroden
spannungsgenerator 71 ausgegeben wird. Es ist jedoch ausreichend,
daß die Spannung Vm konstant ist und der oben angegebene Wert
schränkt die Erfindung nicht ein.
Aus dem vorangehenden ist ersichtlich, daß die höheren Spannungen
mit entgegengesetzter Polarität abwechselnd durch äußere Steuerung
zwischen die Elektroden 5a und 5b des in Fig. 1A gezeigten Konden
sators in der Speicherzelle 8 angelegt werden, so daß die
Isolationseigenschaften des Isolators 5c, der zwischen den zwei
Elektroden 5a und 5b gebildet ist, genauer gesetzt werden können.
Damit wird es möglich, einen zuverlässigeren Alterungstest der in
einem DRAM gebildeten Speicherzellen und damit des DRAMs durchzu
führen.
Claims (17)
1. Schaltungsanordnung für einen Alterungstest in einer
dynamischen Speichereinrichtung mit wahlfreiem Zugriff mit
einer Mehrzahl von Speicherzellen (8) mit jeweils einer
Kondensatoreinrichtung (5) zum Halten von von außen angelegten
Datensignalen,
wobei die Schaltungsanordnung in einem Alterungstestmodus zusätzlich zu einem Schreibmodus betreibbar ist,
die Kondensatoreinrichtung (5) eine erste Elektrode (5a) und eine zweite Elektrode (5b) aufweist, die einander mit einem Isolationsmedium (5c) dazwischen gegenüberliegen,
wobei während des Schreibmodus eine Signalspannung, die den Datensignalen entspricht, zwischen den zwei Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) zum Halten der Datensignale angelegt ist, und
während des Testmodus eine Spannung, die höher ist als die den Datensignalen entsprechende Signalspannung, zwischen den zwei Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) zum Prüfen der Isolationseigenschaften des Isolators (5c) angelegt ist,
gekennzeichnet durch
eine Schaltkreiseinrichtung (56, 57, 59, 61, 62, 80), die mit den Speicherzellen (8) zum Anlegen einer ersten und zweiten höheren Spannung (Vcc, -Vcc) entgegengesetzter Polarität an die beiden Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) verbunden ist,
wobei der Absolutwert der ersten und zweiten höheren Spannung (Vcc, -Vcc) größer als der Absolutwert der Signalspannung (Vm) ist, die zwischen den zwei Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) beim normalen Schreibmodus angelegt ist,
einer Empfangseinrichtung (64, 65) zum Empfangen von von außen angelegten Auswahlsignalen zum Auswählen einer der ersten und zweiten an die Kondensatoreinrichtung (5) anzulegender höheren Spannung (Vcc, -Vcc) und
eine Auswahleinrichtung (70, 73), die mit der Schaltkreiseinrichtung (56, 57, 59, 61, 62, 80) verbunden und von den Auswahlsignalen abhängig ist, zum Auswählen der an die Kondensatoreinrichtung (5) durch die Schaltkreiseinrichtung (56, 57, 59, 61, 62, 80) anzulegenden höheren Spannung (Vcc, -Vcc).
wobei die Schaltungsanordnung in einem Alterungstestmodus zusätzlich zu einem Schreibmodus betreibbar ist,
die Kondensatoreinrichtung (5) eine erste Elektrode (5a) und eine zweite Elektrode (5b) aufweist, die einander mit einem Isolationsmedium (5c) dazwischen gegenüberliegen,
wobei während des Schreibmodus eine Signalspannung, die den Datensignalen entspricht, zwischen den zwei Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) zum Halten der Datensignale angelegt ist, und
während des Testmodus eine Spannung, die höher ist als die den Datensignalen entsprechende Signalspannung, zwischen den zwei Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) zum Prüfen der Isolationseigenschaften des Isolators (5c) angelegt ist,
gekennzeichnet durch
eine Schaltkreiseinrichtung (56, 57, 59, 61, 62, 80), die mit den Speicherzellen (8) zum Anlegen einer ersten und zweiten höheren Spannung (Vcc, -Vcc) entgegengesetzter Polarität an die beiden Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) verbunden ist,
wobei der Absolutwert der ersten und zweiten höheren Spannung (Vcc, -Vcc) größer als der Absolutwert der Signalspannung (Vm) ist, die zwischen den zwei Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) beim normalen Schreibmodus angelegt ist,
einer Empfangseinrichtung (64, 65) zum Empfangen von von außen angelegten Auswahlsignalen zum Auswählen einer der ersten und zweiten an die Kondensatoreinrichtung (5) anzulegender höheren Spannung (Vcc, -Vcc) und
eine Auswahleinrichtung (70, 73), die mit der Schaltkreiseinrichtung (56, 57, 59, 61, 62, 80) verbunden und von den Auswahlsignalen abhängig ist, zum Auswählen der an die Kondensatoreinrichtung (5) durch die Schaltkreiseinrichtung (56, 57, 59, 61, 62, 80) anzulegenden höheren Spannung (Vcc, -Vcc).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreiseinrichtung eine
erste Spannungsversorgungseinrichtung (61) zum Anlegen einer
ersten Spannung (Vcc) an die erste Elektrode (5a) der Kondensatoreinrichtung (5), eine zweite Spannungsversorgungseinrichtung
(62) zum Anlegen einer zweiten Spannung (Vss) an
die erste Elektrode (5a) der Kondensatoreinrichtung (5) und
eine Spannungshalteeinrichtung (56, 57, 59), die mit der
zweiten Elektrode (5b) der Kondensatoreinrichtung (5) verbunden
ist, zum Halten der zweiten Elektrode (5b) auf einer
dritten oder vierten Spannung (Vss, Vcc) umfaßt, wobei die
erste höhere Spannung (Vcc) mit einer ersten Polarität zwischen
den zwei Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung
(5) durch die erste und die dritte Spannung (Vcc, Vss) und
die zweite höhere Spannung (-Vcc) mit entgegengesetzter
Polarität zwischen den Elektroden durch die zweite und die
vierte Spannung (Vss, Vcc) angelegt wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung (70, 73)
die mit der ersten und zweiten
Spannungsversorgungseinrichtung (61, 62) verbunden und
von den Auswahlsignalen abhängig ist zum Anlegen
der ersten oder zweiten Spannung (Vcc, Vss) an die erste
Elektrode (5a) der Kondensatoreinrichtung (5), wobei die
die Spannungshalteeinrichtung (56, 57, 59) von den Auswahlsignalen
abhängig ist zum Einstellen der dritten oder
vierten Spannung (Vss, Vcc) an der zweiten Elektrode (5b)
der Kondensatoreinrichtung (5).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungshalteeinrichtung
(56, 57, 59) eine Einrichtung (59) zum Empfangen von Testdatensignalen
von außen zum Anlegen der dritten oder vierten
Spannung (Vss, Vcc) an die zweite Elektrode (5b) der Kondensatoreinrichtung
(5), wobei die Testdatensignale
in Abhängigkeit von den Auswahlsignalen angelegt
werden, und eine Einrichtung (56, 57), die von den Testdatensignalen
abhängig ist, zum Anlegen der dritten und vierten
Spannung (Vss, Vcc) an die zweite Elektrode (5b) der Kondensatoreinrichtung
(5) umfaßt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahleinrichtung (70, 73) eine Schalteinrichtung (73) aufweist, die eine
erste Übertragungsgattereinrichtung (22), die zwischen den
Ausgang der ersten Spannungsversorgungseinrichtung (61) und
die erste Elektrode (5a) der Kondensatoreinrichtung (5) geschaltet
ist und in Abhängigkeit eines ersten Auswahlsignales
(Φ2) aktiviert wird, und eine zweite Übertragungsgattereinrichtung
(24), die zwischen den Ausgang der zweiten Spannungsversorgungseinrichtung (62) und die erste Elektrode
(5a) der Kondensatoreinrichtung (5) geschaltet ist und in
Abhängigkeit des ersten Auswahlsignales (Φ2) aktiviert wird,
umfaßt, wobei die erste und die zweite Übertragungsgattereinrichtung
(22, 24) abwechselnd in Abhängigkeit von dem
ersten Auswahlsignal (Φ2) durchgeschaltet werden.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (64, 65)
zum Empfangen von Signalen von außen, die für die normalen
Speicheroperationen verwendet werden, und eine Erfassungseinrichtung
für höhere Spannung (30, 40), die mit der Empfangseinrichtung (64, 65) verbunden ist, zum Erfassen der
hieran von außen angelegten höheren Spannung, umfaßt, wobei
ein erstes und ein zweites Auswahlsignal (Φ2, Φ1) in Abhängigkeit von der von der
Erfassungseinrichtung für höhere Spannung (30, 40) erfaßten
höheren Spannung gebildet werden.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannung die Versorgungsspannung
(Vcc), die zweite Spannung das Massepotential (Vss), die dritte Spannung das Massepotential (Vss), und
die vierte Spannung die Versorgungsspannung (Vcc) umfaßt.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung einen
Adreßpuffer (54) umfaßt, und die bei der normalen
Speicheroperation verwendeten Signale Adreßsignale umfassen.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß jede der Speicherzellen (8) zumindest
einen Transistor (7) und einen Kondensator (5) aufweist,
die Einrichtung zum Empfangen von Testdatensignalen
eine Puffereinrichtung (59) zum Anlegen einer Spannung mit
einem logischen Pegel an einen Leitanschluß des Transistors
aufweist, ein Zellenelektrodenspannungsgenerator (71) vorgesehen
ist und die Schaltkreiseinrichtung (56, 57, 59, 61,
62, 80) eine Spannung, die von dem Zellenelektrodenspannungsgenerator
(71) erzeugt ist, an die erste Elektrode (5a) des
Kondensators (5) in Abhängigkeit des ersten und zweiten Auswahlsignales (Φ2,)
Φ1) anlegt.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
gekennzeichnet durch eine Zeitabstimmungseinrichtung zum
Steuern der Dauer des Anlegens von höheren Spannungen an
die Erfassungseinrichtung (30, 40) zum Erzeugen des jeweiligen
ersten und zweiten Auswahlsignales (Φ2, Φ1) zum Bewirken einer Alterungsperiode,
während der der Isolator 5c) in dem Kondensator
(5) stabilisiert werden soll.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10,
gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum gemeinsamen Steuern
aller Transistoren (7) der Speicherzellen (8) in Synchronisation
mit der Zeitabstimmungseinrichtung zum, Anlegen von
Spannungen (Vcc, -Vcc) an den Kondensator (5) in den Speicherzellen
(8) mit entgegengesetzter Polarität während entsprechender
Teile der Alterungsperiode zur Stabilisierung
des Isolators (5c) im Kondensator (5) jeder Speicherzelle
(8).
12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (30,
40) einen Spannungssensor aufweist.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsanschlüsse des Spannungssensors
Verbindungen mit entsprechenden Adreßeingängen
des dynamischen Speichers mit wahlfreiem Zugriff aufweisen.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen mit den entsprechenden
Adreßeingängen in Abhängigkeit vom höchstwertigen
Bit der Adreßeingaben erfolgen.
15. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (73) einen
ersten und einen zweiten Eingangsknoten, einen Ausgangsknoten
und einen Steuerknoten aufweist,
wobei der erste Eingangsknoten mit der ersten Spannung (Vcc) und der zweite Eingangsknoten mit der zweiten Spannung (Vss) verbunden ist, und der Steuerknoten zum Empfangen des ersten Auswahlsignales (Φ2) zum selektiven Ausgeben einer der ersten und zweiten Spannung geschaltet ist, und
daß eine weitere Schalteinrichtung (70) mit einem ersten und einem zweiten Eingangsknoten, einem Ausgangsknoten und einem Steuerknoten vorgesehen ist,
wobei der erste Eingangsknoten mit einem Mittenpotential (Vm) und der zweite Eingangsknoten mit dem Ausgangsknoten der Schalteinrichtung (73) verbunden ist, und der Steuerknoten zum Empfangen des zweiten Auswahlssignales (Φ1) zum selektiven Ausgeben des Mittenpotentiales oder der am Ausgangsknoten der Schalteinrichtung (73) anliegenden Spannung geschaltet ist, wobei der Ausgangsknoten mit der ersten Elektrode (5a) des Kondensators (5) verbunden ist.
wobei der erste Eingangsknoten mit der ersten Spannung (Vcc) und der zweite Eingangsknoten mit der zweiten Spannung (Vss) verbunden ist, und der Steuerknoten zum Empfangen des ersten Auswahlsignales (Φ2) zum selektiven Ausgeben einer der ersten und zweiten Spannung geschaltet ist, und
daß eine weitere Schalteinrichtung (70) mit einem ersten und einem zweiten Eingangsknoten, einem Ausgangsknoten und einem Steuerknoten vorgesehen ist,
wobei der erste Eingangsknoten mit einem Mittenpotential (Vm) und der zweite Eingangsknoten mit dem Ausgangsknoten der Schalteinrichtung (73) verbunden ist, und der Steuerknoten zum Empfangen des zweiten Auswahlssignales (Φ1) zum selektiven Ausgeben des Mittenpotentiales oder der am Ausgangsknoten der Schalteinrichtung (73) anliegenden Spannung geschaltet ist, wobei der Ausgangsknoten mit der ersten Elektrode (5a) des Kondensators (5) verbunden ist.
16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Übertragungsgattereinrichtung
(22) der Schalteinrichtung (73) eine erste Parallelschaltung
eines ersten MOS-Transistors (21b) vom n-Typ und
eines ersten Transistors (21a) vom p-Typ umfaßt, die zwischen
den ersten Eingangsknoten und den Ausgangsknoten geschaltet
sind, die weitere Schalteinrichtung (70) eine zweite Parallelschaltung
(15) eines zweiten MOS-Transistors (14b) vom
n-Typ und eines zweiten Transistors (14a) vom p-Typ umfaßt,
die zwischen den zweiten Eingangsknoten und den Ausgangsknoten
geschaltet sind.
17. Verfahren für einen Alterungstest in einer dynamischen
Speichereinrichtung mit wahlfreiem Zugriff
mit einer Mehrzahl von Speicherzellen (8), die jeweils eine Kondensatoreinrichtung (5) zum Halten von von außen zugeführten Datensignalen umfassen,
wobei die Speichereinrichtung einen Testmodus für den Alterungstest zusätzlich zu einem Schreibmodus aufweist,
die Kondensatoreinrichtung (5) in jeder Speicherzelle (8) eine erste Elektrode (5a) und eine zweite Elektrode (5b) aufweist, die einander mit einem Isolatormedium (5c) dazwischen gegenüberliegen,
Datensignale während des Schreibmodus aufgrund des Anliegens einer den Datensignalen entsprechenden Signalspannung zwischen den Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) gehalten werden und
die Isolationseigenschaften des Isolators (5c) während des Testmodus aufgrund des Anliegens einer höheren Spannung (Vcc, -Vcc) zwischen den zwei Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) geprüft werden, wobei die höhere Spannung (Vcc, -Vcc) größer als die den Datensignalen entsprechende Signalspannung (Vm, -Vm) ist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
Bereitstellen der ersten und zweiten höheren Spannung (Vcc, -Vcc), die an die Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) in jeder Speicherzelle (8) angelegt werden sollen, wobei die Polaritäten der ersten und zweiten höheren Spannung (Vcc, -Vcc) entgegengesetzt sind
und der Absolutwert der ersten und zweiten höheren Spannung (Vcc, -Vcc) größer als der Absolutwert (Vm) der zwischen den Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) während des normalen Schreibmodus angelegten Signalspannung (Vm, -Vm) ist,
Empfangen von Auswahlsignalen von außen zum Auswählen einer der ersten oder zweiten höheren Spannungen (Vcc, -Vcc), die an die Kondensatoreinrichtung (5) angelegt werden sollen,
Anlegen der ersten höheren Spannung (Vcc) an die Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) in jeder Speicherzelle (8) in Abhängigkeit eines ersten Auswahlsignales (Φ2) während einer ersten Zeitperiode (T1) zum Prüfen der Isolationseigenschaften des Isolators (5c) der Kondensatoreinrichtung (5),
Anlegen der zweiten höheren Spannung (-Vcc) an die Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) in jeder Speicherzelle (8) in Abhängigkeit des ersten Auswahlsignales (Φ2) während einer zweiten Zeitperiode (T2) zum Prüfen der Isolationseigenschaften des Isolators (5c) der Kondensatoreinrichtung (5),
wohingegen für den normalen Schreibmodus in Abhängigkeit eines zweiten Auswahlsignales (Φ1) die Signalspannung (Vm, -Vm) angelegt wird.
mit einer Mehrzahl von Speicherzellen (8), die jeweils eine Kondensatoreinrichtung (5) zum Halten von von außen zugeführten Datensignalen umfassen,
wobei die Speichereinrichtung einen Testmodus für den Alterungstest zusätzlich zu einem Schreibmodus aufweist,
die Kondensatoreinrichtung (5) in jeder Speicherzelle (8) eine erste Elektrode (5a) und eine zweite Elektrode (5b) aufweist, die einander mit einem Isolatormedium (5c) dazwischen gegenüberliegen,
Datensignale während des Schreibmodus aufgrund des Anliegens einer den Datensignalen entsprechenden Signalspannung zwischen den Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) gehalten werden und
die Isolationseigenschaften des Isolators (5c) während des Testmodus aufgrund des Anliegens einer höheren Spannung (Vcc, -Vcc) zwischen den zwei Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) geprüft werden, wobei die höhere Spannung (Vcc, -Vcc) größer als die den Datensignalen entsprechende Signalspannung (Vm, -Vm) ist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
Bereitstellen der ersten und zweiten höheren Spannung (Vcc, -Vcc), die an die Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) in jeder Speicherzelle (8) angelegt werden sollen, wobei die Polaritäten der ersten und zweiten höheren Spannung (Vcc, -Vcc) entgegengesetzt sind
und der Absolutwert der ersten und zweiten höheren Spannung (Vcc, -Vcc) größer als der Absolutwert (Vm) der zwischen den Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) während des normalen Schreibmodus angelegten Signalspannung (Vm, -Vm) ist,
Empfangen von Auswahlsignalen von außen zum Auswählen einer der ersten oder zweiten höheren Spannungen (Vcc, -Vcc), die an die Kondensatoreinrichtung (5) angelegt werden sollen,
Anlegen der ersten höheren Spannung (Vcc) an die Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) in jeder Speicherzelle (8) in Abhängigkeit eines ersten Auswahlsignales (Φ2) während einer ersten Zeitperiode (T1) zum Prüfen der Isolationseigenschaften des Isolators (5c) der Kondensatoreinrichtung (5),
Anlegen der zweiten höheren Spannung (-Vcc) an die Elektroden (5a, 5b) der Kondensatoreinrichtung (5) in jeder Speicherzelle (8) in Abhängigkeit des ersten Auswahlsignales (Φ2) während einer zweiten Zeitperiode (T2) zum Prüfen der Isolationseigenschaften des Isolators (5c) der Kondensatoreinrichtung (5),
wohingegen für den normalen Schreibmodus in Abhängigkeit eines zweiten Auswahlsignales (Φ1) die Signalspannung (Vm, -Vm) angelegt wird.
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