JP2010218630A - 半導体記憶装置およびその試験方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】強誘電体キャパシタの分極特性の評価試験および疲労試験を実行することができかつチップサイズを縮小化する。
【解決手段】半導体記憶装置は、強誘電体キャパシタと、セルトランジスタと、前記複数のメモリセルが接続するビット線と、セルトランジスタのゲートに接続されたワード線と、強誘電体キャパシタの一方の電極に接続されたプレート線と、ビット線に接続されたセンスアンプと、外部からビット線へ電圧を印加することができる試験パッドと、ビット線に対応して設けられており試験パッドと各ビット線との間に介在する試験トランジスタと、試験パッドと試験トランジスタとの間の第1のノードに接続された疲労試験バイアス回路とを備え、試験トランジスタは、試験パッドから強誘電体キャパシタへ電圧を印加する第1の試験、および、疲労試験バイアス回路から強誘電体キャパシタへ電圧を印加する第2の試験に共用される。
【選択図】図2
【解決手段】半導体記憶装置は、強誘電体キャパシタと、セルトランジスタと、前記複数のメモリセルが接続するビット線と、セルトランジスタのゲートに接続されたワード線と、強誘電体キャパシタの一方の電極に接続されたプレート線と、ビット線に接続されたセンスアンプと、外部からビット線へ電圧を印加することができる試験パッドと、ビット線に対応して設けられており試験パッドと各ビット線との間に介在する試験トランジスタと、試験パッドと試験トランジスタとの間の第1のノードに接続された疲労試験バイアス回路とを備え、試験トランジスタは、試験パッドから強誘電体キャパシタへ電圧を印加する第1の試験、および、疲労試験バイアス回路から強誘電体キャパシタへ電圧を印加する第2の試験に共用される。
【選択図】図2
Description
本発明は、半導体記憶装置およびその試験方法に関する。
強誘電体メモリは、ヒステリシス特性を有する強誘電体キャパシタの分極を利用してデータを記憶する。分極方向は、強誘電体キャパシタに印加する電界の方向によって制御する。例えば、データ“1”を強誘電体キャパシタに書き込むためには、強誘電体キャパシタの一方の電極に接続されたビット線の電位をハイレベルにし、かつ、強誘電体キャパシタの他方の電極に接続されたプレート線の電位をロウレベルにする。データ“0”を強誘電体キャパシタに書き込むためには、その逆に、ビット線の電位をロウレベルにし、かつ、プレート線の電位をハイレベルにする。これにより、強誘電体の分極方向が決定され、データ“0”または“1”がメモリセルに書き込まれる。
読出し動作では、ビット線電位をロウレベルにしてプレート線電位をハイレベルにする。これにより、強誘電体の分極方向に応じた電荷がビット線に伝達される。センスアンプがそのビット線電位を増幅することで読出しを行う。強誘電体メモリは破壊読出し型(destructive read-out type)メモリであるので、センスアンプは読出したデータをメモリセルへ書き戻す。
このような強誘電体メモリの分極特性を評価するために、外部からビット線に直接電圧を印加する。これによって、メモリセルの信号量(“0”と“1”との信号差)の測定を行う。また、強誘電体メモリの疲労試験を行うために、強誘電体キャパシタの両端の電極にハイレベルとロウレベルの電圧を交互に繰り返し印加する。即ち、ビット線とプレート線とに交互に繰り返しハイレベルとロウレベルの電圧を印加する。
分極特性の評価試験のために、外部パッドとビット線との間を接続するトランジスタが各ビット線のそれぞれに必要であった。また、疲労試験のために、ハイレベルまたはロウレベルをビット線へ印加する回路が各ビット線(あるいは、各ビット線対)のそれぞれに必要であった。
強誘電体キャパシタの分極特性の評価試験および強誘電体キャパシタの疲労試験は、強誘電体メモリの信頼性を保証するために必要な試験である。このため、評価試験および疲労試験のそれぞれに必要な素子をメモリに組み込む必要があった。これは、強誘電体メモリのチップサイズの縮小化を妨げる原因の1つとなっていた。
強誘電体キャパシタの分極特性の評価試験および強誘電体キャパシタの疲労試験を実行することができ、かつ、強誘電体メモリのチップサイズを縮小化することができる半導体記憶装置およびその試験方法を提供する。
本発明に係る実施形態に従った半導体記憶装置は、2つの電極間に強誘電体膜を有し二次元配置された複数の強誘電体キャパシタと、前記複数の強誘電体キャパシタのそれぞれに対応して設けられた複数のセルトランジスタから構成される複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルが接続する複数のビット線と、前記複数のセルトランジスタのゲートに接続された複数のワード線と、前記複数の強誘電体キャパシタの一方の電極に接続された複数のプレート線と、前記複数のビット線に接続された複数のセンスアンプと、外部から前記複数のビット線へ電圧を印加することができる少なくとも1つの試験パッドと、前記複数のビット線に対応して設けられており、前記試験パッドと各ビット線との間に介在する複数の試験トランジスタと、前記試験パッドと前記複数の試験トランジスタとの間の第1のノードに接続された疲労試験バイアス回路とを備え、
前記複数の試験トランジスタは、前記試験パッドから前記複数の強誘電体キャパシタへ電圧を印加する第1の試験、および、前記疲労試験バイアス回路から前記複数の強誘電体キャパシタへ電圧を印加する第2の試験に共用されることを特徴とする。
前記複数の試験トランジスタは、前記試験パッドから前記複数の強誘電体キャパシタへ電圧を印加する第1の試験、および、前記疲労試験バイアス回路から前記複数の強誘電体キャパシタへ電圧を印加する第2の試験に共用されることを特徴とする。
本発明に係る実施形態に従った半導体記憶装置の試験方法は、2つの電極間に強誘電体膜を有し二次元配置された複数の強誘電体キャパシタと、前記複数の強誘電体キャパシタのそれぞれに対応して設けられた複数のセルトランジスタから構成される複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルが接続する複数のビット線と、前記複数のセルトランジスタのゲートに接続された複数のワード線と、前記複数の強誘電体キャパシタの一方の電極に接続された複数のプレート線と、外部から電圧を印加することができる少なくとも1つの試験パッドと、前記複数のビット線に対応して設けられており、前記試験パッドと各ビット線との間に介在する複数の試験トランジスタとを備えた半導体記憶装置の試験方法であって、
前記複数の強誘電体キャパシタへの電圧を変化させることによって前記複数の強誘電体キャパシタの分極特性を評価する評価試験と、
前記複数の強誘電体キャパシタにバイナリデータを交互に繰り返し書き込む疲労試験とを具備し、
前記複数の試験トランジスタは、前記評価試験、および、前記疲労試験に共用されることを特徴とする。
前記複数の強誘電体キャパシタへの電圧を変化させることによって前記複数の強誘電体キャパシタの分極特性を評価する評価試験と、
前記複数の強誘電体キャパシタにバイナリデータを交互に繰り返し書き込む疲労試験とを具備し、
前記複数の試験トランジスタは、前記評価試験、および、前記疲労試験に共用されることを特徴とする。
本発明による半導体記憶装置およびその試験方法は、強誘電体キャパシタの分極特性の評価試験および強誘電体キャパシタの疲労試験を実行することができ、かつ、強誘電体メモリのチップサイズを縮小化することができる。
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る第1の実施形態に従ったメモリ装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のメモリ装置は、メモリセルに情報データとしてのデジタル値を格納し、センスアンプが基準データに基づいてこの情報データを検出する任意のメモリでよい。例えば、メモリ装置は、DRAM、強誘電体メモリ、メモリ等である。以下の実施形態は、強誘電体メモリの実施形態である。例えば、本実施形態による強誘電体メモリは、強誘電体キャパシタとセルトランジスタが直列に接続してメモリセルを構成し、セルトランジスタの一端がビット線に接続し、強誘電体の一端がプレート線に接続するDRAMセルと同様なセル構成であってもよい。また、本実施形態による強誘電体メモリは、セルトランジスタ(T)のソースドレイン間にキャパシタ(C)の両端をそれぞれ接続し、これをユニットセルとし,このユニットセルを複数直列に接続した「TC並列ユニット直列接続型強誘電体メモリ」(Memory which consists of series connected memory cells each having a transistor having a source terminal and a drain terminal and a ferroelectric capacitor inbetween said two terminals, hereafter named "Series connected TC unit type ferroelectric RAM")であってよい。ここでは、セルトランジスタと強誘電体キャパシタが直列に構成されるメモリセルを例に挙げて示した。
図1は、本発明に係る第1の実施形態に従ったメモリ装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のメモリ装置は、メモリセルに情報データとしてのデジタル値を格納し、センスアンプが基準データに基づいてこの情報データを検出する任意のメモリでよい。例えば、メモリ装置は、DRAM、強誘電体メモリ、メモリ等である。以下の実施形態は、強誘電体メモリの実施形態である。例えば、本実施形態による強誘電体メモリは、強誘電体キャパシタとセルトランジスタが直列に接続してメモリセルを構成し、セルトランジスタの一端がビット線に接続し、強誘電体の一端がプレート線に接続するDRAMセルと同様なセル構成であってもよい。また、本実施形態による強誘電体メモリは、セルトランジスタ(T)のソースドレイン間にキャパシタ(C)の両端をそれぞれ接続し、これをユニットセルとし,このユニットセルを複数直列に接続した「TC並列ユニット直列接続型強誘電体メモリ」(Memory which consists of series connected memory cells each having a transistor having a source terminal and a drain terminal and a ferroelectric capacitor inbetween said two terminals, hereafter named "Series connected TC unit type ferroelectric RAM")であってよい。ここでは、セルトランジスタと強誘電体キャパシタが直列に構成されるメモリセルを例に挙げて示した。
メモリ装置は、メモリセルアレイMCAと、ビット線BL0〜BLn−1、bBL0〜bBLn−1(以下、単にBLともいう)と、ワード線WL0〜WLm(以下、単にWLともいう)と、センスアンプSA0〜SAn−1(以下、単にSAともいう)とを備えている。尚、nおよびmはそれぞれ整数である。
メモリセルアレイMCAは、マトリックス状に二次元配置された複数のメモリセルMCij(i、jはそれぞれ整数)を含む。各メモリセルMCijは、2つの電極間に強誘電体膜を有する強誘電体キャパシタと、強誘電体キャパシタに対応して設けられたセルトランジスタとを含む。
複数のビット線BLは、カラム方向に延伸している。各ビット線BLは、カラム方向に配列された複数のメモリセルMCのセルトランジスタに接続されている。ビット線BLは、セルトランジスタを介して強誘電体キャパシタの一方の電極に接続されている。
複数のワード線WLは、カラム方向に対して直交するロウ方向に延伸している。各ワード線WLは、ロウ方向に配列された複数のメモリセルMCのセルトランジスタのゲートに接続されている。
複数のプレート線PLは、ロウ方向に延伸している。各プレート線PLは、ロウ方向に配列された複数のメモリセルMCの強誘電体キャパシタの他方の電極に接続されている。
センスアンプSAiは、ビット線対BLi、bBLi(iは整数)ごとに対応して設けられている。センスアンプSAiは、ビット線対BLiとbBLiとの間に接続されている。例えば、センスアンプSAiは、ビット線BLiに伝送される情報データを、ビット線bBLiに伝送される基準データに基づいて検出する。逆に、センスアンプSAiは、ビット線bBLiに伝送される情報データを、ビット線BLiに伝送される基準データに基づいて検出することもできる。センスアンプSAiは、検出した情報データをラッチする。
センスアンプSAiは、DQバッファおよびI/O回路(いずれも図示せず)を介して、検出された情報データを外部へ出力する。あるいは、センスアンプSAiは、DQバッファおよびI/O回路(いずれも図示せず)を介して外部からの情報データを受け取り、メモリセルMCへ書き込む役目を果たす。
図2は、疲労試験バイアス回路FTBC、評価試験用の試験パッドP0、P1、および、それらの周辺部を示す回路図である。試験パッドP0、P1は、強誘電体キャパシタFCの分極特性を評価するための評価試験に用いられる。外部パッドP0は、ビット線BL0〜BLn−1に共通に設けられている。試験パッドP1は、ビット線bBL0〜bBLn−1に共通に設けられている。試験パッドP0、P1は、ダイシング前のウェハ状態において、外部電圧をそれぞれビット線BL0〜BLn−1およびビット線bBL0〜bBLn−1に直接印加するために設けられている。
試験トランジスタTT0、TT1、・・・TT2n+1は、複数のビット線BL0〜BLn−1およびbBL0〜bBLn−1のそれぞれに対応して設けられている。即ち、試験トランジスタTT0、TT2、TT4、・・・TT2nは、ビット線BL0〜BLn−1に対応しており、試験トランジスタTT1、TT3、TT5、・・・TT2n+1は、ビット線bBL0〜bBLn−1に対応している。試験パッドP0は、試験トランジスタTT0、TT2、TT4、・・・TT2nを介してビット線BL0〜BLn−1に接続されている。試験パッドP1は、試験トランジスタTT1、TT3、TT5、・・・TT2n+1を介してビット線bBL0〜bBLn−1に接続されている。
試験トランジスタTT0、TT1、・・・TT2n+1は、強誘電体キャパシタFCの分極特性の評価試験および疲労試験の時に導通状態になる。
さらに、疲労試験バイアス回路FTBCが、試験パッドP0と試験トランジスタTT0、TT2、TT4、・・・TT2nとの間のノードN0、および、試験パッドP1と試験トランジスタTT1、TT3、TT5、・・・TT2n+1との間のノードN1に接続されている。疲労試験バイアス回路FTBCは、ビット線BL0〜BLn−1およびbBL0〜bBLn−1に対して共通である。
強誘電体キャパシタFCの分極特性の評価試験(第1の試験)は、外部から印加される電圧Vdr0およびVdr1を徐々に変化させ、強誘電体の分極方向が変化した時点の電圧Vdr0およびVdr1を調べる試験である。この評価試験によって、強誘電体キャパシタFCの分極特性の良否および強誘電体キャパシタFC劣化の度合いが判明する。強誘電体キャパシタFCの分極特性を知るためには、試験パッドP0およびP1から入力される電圧Vdr0およびVdr1は可変である必要がある。よって、この評価試験の電圧は、外部から試験パッドP0およびP1を介して印加される。尚、分極特性の評価試験は、通常、ダイシング前のウェハ段階において行われる。
強誘電体キャパシタFCの疲労試験(第2の試験)では、疲労試験バイアス回路FTBCが強誘電体キャパシタFCの2つの電極にハイレベル電位とロウレベル電位とを交互に繰り返し印加する。これにより、強誘電体キャパシタFCは分極反転を繰り返し、分極特性が劣化する。この疲労試験を所定回数行った前後に、分極特性の評価試験を行うことによって、強誘電体キャパシタFCの劣化の度合い(疲労度)を調べることができる。尚、疲労試験は、チップのアセンブリ後にいくつかサンプリングされて行われる。
疲労試験では、一定の電圧Vst1を強誘電体キャパシタFCに印加する。TMBは、テストモードにおいてビット線BLを立ち上げるタイミングである。TMFEは、疲労試験のモードにエンターしたことを示すイネーブル信号である。
従来では、試験パッドP0、P1および疲労試験バイアス回路FTBCは、それぞれ個別にビット線BL、bBLに接続されていた。即ち、試験トランジスタが、疲労試験バイアス回路FTBCおよび試験パッドP0、P1に対して個別に設けられる。この場合、試験トランジスタの個数は倍増することになる。試験トランジスタは各ビット線BLに対応して設けられているので、試験トランジスタの個数が倍増すると、チップサイズがかなり大きくなってしまう。
これに対し、本実施形態では、ノードN0からビット線BL0までの配線、ノードN1からビット線bBL0までの配線、試験トランジスタTT0〜TT2n+1は、分極特性の評価試験および疲労試験において共用されている。これにより、試験トランジスタTT0〜TT2n+1は、各ビット線BLに対して1つずつ設ければ足りる。また、疲労試験バイアス回路FTBCからビット線BLまでの配線および試験パッドP0、P1からビット線BLまでの配線のレイアウトが従来よりも容易になる。
イコライジング回路EQCは、スタンドバイ時にビット線BL0、bBL0をロウレベル電位(例えば、ソース電位VSS)に等しくするために設けられている。
PLドライバPLDは、プレート線PLを駆動するドライバである。PLドライバPLDは、疲労試験においてプレート線PLの電位が信号TMBの電位とほぼ逆論理になるようにプレート線PLを駆動する。ビット線BLとプレート線PLとが交互にハイレベルとなる。これにより、強誘電体キャパシタFCにデータ“0”と“1”とが繰り返し書き込まれる。
図3(A)および図3(B)は、疲労試験バイアス回路FTBCの内部構成を示す回路図である。疲労試験バイアス回路FTBCは、ノードN0と第1の電圧源Vst1との間に接続されたトランジスタT200と、ノードN0と第2の電圧源VSSとの間に接続されたトランジスタとT201とを含む。また、疲労試験バイアス回路FTBCは、ノードN1と第1の電圧源Vst1との間に接続されたトランジスタT210と、ノードN1と第2の電圧源VSSとの間に接続されたトランジスタとT211とを含む。
トランジスタT200およびT210は、P型MOSトランジスタである。トランジスタT201およびT211は、N型MOSトランジスタである。
図3(A)に示すように、トランジスタT200およびT201のゲートは、ロジック回路10に接続されている。ロジック回路10は、信号TMB、TMFEおよびリセット信号RST(バー)を受け取り、トランジスタT200およびT201を制御する。*(バー)は、*の反転信号を示す。リセット信号RST(バー)は、メモリ起動時や外部からの強制リセット時にロウレベル(非活性状態)となり、メモリの通常動作時にハイレベル(活性状態)となる信号である。リセット信号RST(バー)がロウレベルであるとき、ロジック回路10は、トランジスタT200およびT201を非導通状態にする。よって、ノードN0はフローティング状態となる。
また、分極特定の評価試験および通常動作(読出し/書込み)において、信号TMFEがロウレベルに非活性化されている。よって、ロジック回路10は、評価試験および通常動作においても、トランジスタT200およびT201を非導通状態にする。このとき、ノードN0は、フローティング状態となる。ロジック回路10は、疲労試験においてトランジスタT200およびT201のいずれか一方を導通状態とし、他方を非導通状態とする。トランジスタT200が導通状態となると、ノードN0は、ハイレベル電位Vst1になる。トランジスタT201が導通状態になると、ノードN0は、ロウレベル電位VSSになる。従って、ノードN0の電位は、フローティング状態、ハイレベル電位Vst1およびロウレベル電位VSSの3つの状態になり得る。
図3(B)に示す回路は、図3(A)に示す回路と同様であるので、その動作の説明を省略する。尚、トランジスタT210およびT211が非導通状態である場合、ノードN1は、フローティング状態である。トランジスタT210が導通状態となると、ノードN1は、ハイレベル電位Vst1になる。トランジスタT211が導通状態になると、ノードN1は、ロウレベル電位VSSになる。従って、ノードN1の電位も、フローティング状態、ハイレベル電位Vst1およびロウレベル電位VSSの3つの状態になり得る。
ロジック回路10および20は、共に同じ構成を有するので、その一方のみの構成をより詳細に説明する。NANDゲートG1は、信号TMB、TMFEおよびRST(バー)をNAND演算する。NANDゲートG1の出力は、偶数のインバータを介してトランジスタT200のゲートに印加される。
NORゲートG2は、信号TMB、および、信号TMFEの反転信号をNOR演算する。NORゲートG2の出力は、NANDゲートG3に出力される。NANDゲートG3は、NORゲートG2の出力および信号RST(バー)をNAND演算する。NANDゲートG3の出力は、トランジスタT201へ反転入力される。
ロジック回路10よび20はあくまでも一具体例であり、本発明によるロジック回路はこの構成に限定されない。
図4は、本実施形態による強誘電体メモリの疲労試験時におけるタイミング図である。このとき、リセット信号RST(バー)は、ハイレベルに活性化されている。また、ワード線WLの一部または全部がハイレベルに活性化される。複数のワード線WLを活性化した場合、該複数のワード線WLに接続されたメモリセルMCの疲労試験を同時に行うことができる。
通常動作および強誘電体キャパシタFCの分極特性の評価試験において(〜t1)、疲労試験イネーブル信号TMFEは、ロウレベルで不活性状態である。このとき、ノードN0およびN1は、フローティング状態である。
t1において、疲労試験イネーブル信号TMFEが活性化されると、図3に示すNANDゲートG1およびNORゲートG2が活性状態となる。これにより、NANDゲートG1およびNORゲートG2は、テストビット線信号TMBの論理に応じた信号を出力することが可能となる。
t2〜t3において、テストビット線信号TMBがハイレベルに活性化される。トランジスタT200、T210が導通状態となる。これにより、ノードN0およびN1の電位(ビット線BLiおよびbBLiの電位)がハイレベル電位Vst1になる。よって、強誘電体キャパシタFCの一方の電極電位がビット線BLを介してハイレベルVst1となる。このとき、プレート線ドライバPLDは、プレート線PLの電圧をロウレベルVSSに維持する。よって、強誘電体キャパシタFCの他方の電極電位はプレート線PLを介してロウレベルVSSを維持する。強誘電体キャパシタの分極方向が決定され、バイナリデータ“0”または“1”の一方が強誘電体キャパシタFCに書き込まれる。
t3において、信号TMBをロウレベルVSSに戻した後、t4〜t5において、プレート線PLの電位をハイレベルVst1に立ち上げる。トランジスタT201およびT211が導通状態となる。これにより、ノードN0およびN1の電位(ビット線BLiおよびbBLiの電位)がロウレベルVSSになる。よって、強誘電体キャパシタFCの一方の電極電位がビット線BLを介してロウレベルVSSとなる。このとき、プレートドライバPLDは、プレート線PLの電圧をハイレベルVst1にする。よって、強誘電体キャパシタFCの他方の電極電位がプレート線PLを介してハイレベルVst1になる。強誘電体キャパシタの分極方向が決定され、バイナリデータ“0”または“1”の他方が強誘電体キャパシタFCに書き込まれる。
t6〜t7における動作は、t2〜t3における動作と同様である。t8〜t9における動作は、t4〜t5における動作と同様である。
このように、ビット線BLおよびプレート線PLが、交互に反転するストレス電圧を強誘電体キャパシタに印加する。その結果、メモリセルの疲労試験を実現することができる。第1の電圧源Vst1は、通常動作にも使用される一定の内部電圧源である。よって、本実施形態によれば、メモリのチップサイズを小さくしつつ、通常動作における強誘電体キャパシタFCの疲労度を正確に把握することができる。
本実施形態によれば、ノードN0からビット線BL0までの配線、ノードN1からビット線bBL0までの配線、試験トランジスタTT0〜TT2n+1は、分極特性の評価試験および疲労試験において共用されている。これにより、チップサイズを縮小化することができる。また、センスアンプSAに接続した素子を削減することにより、センスアンプSAの寄生容量が削減される。これにより、センスアンプSAは、高速にセンス動作をすることができる。
(第2の実施形態)
図5(A)および図5(B)は、第2の実施形態による疲労試験バイアス回路FTBCの内部構成を示す回路図である。第2の実施形態は、疲労試験バイアス回路FTBCの第1の電圧源の構成において第1の実施形態と異なる。第2の実施形態のその他の構成は、第1の実施形態の構成と同様でよい。
図5(A)および図5(B)は、第2の実施形態による疲労試験バイアス回路FTBCの内部構成を示す回路図である。第2の実施形態は、疲労試験バイアス回路FTBCの第1の電圧源の構成において第1の実施形態と異なる。第2の実施形態のその他の構成は、第1の実施形態の構成と同様でよい。
第2の実施形態の第1の電圧源は、複数のストレス電圧源Vst1およびVst2を含む電源回路である。第1のストレス電圧源Vst1は、第1の実施形態におけるVst1と同様でよい。第2のストレス電圧源Vst2は、Vst1よりも高い電位を有する電圧源である。第1のストレス電圧源Vst1は、トランジスタT320を介してトランジスタT200およびT210の高電圧供給側の一端に接続されている。
第2の実施形態によれば、通常動作に用いられる電圧源Vst1よりも高い電圧源Vst2を用いて疲労試験を行うことができる。よって、疲労試験を加速して行うことができる。
電圧源Vst1、Vst2のいずれを使用するか、即ち、トランジスタT320とT321とのいずれを導通状態にするかは、試験時の状況によって選択すればよい。
第1および第2の実施形態において、疲労試験バイアス回路FTBCは、メモリチップ内に組み込まれていた。しかし、外部試験装置(図示せず)が疲労試験バイアス回路FTBCと同様の機能を有し、メモリチップ内の疲労試験バイアス回路FTBCを省略してもよい。この場合、さらに、チップサイズを小さくすることがきる。
MC…メモリセル、FC…強誘電体キャパシタ、CT…セルトランジスタ、FTBC…疲労試験バイアス回、路P0、P1…試験パッド、TT0、TT1…試験トランジスタ、BL…ビット線、WL…ワード線、PL…プレート線、PLD…プレート線ドライバ、SA…センスアンプ
Claims (5)
- 2つの電極間に強誘電体膜を有し二次元配置された複数の強誘電体キャパシタと、
前記複数の強誘電体キャパシタのそれぞれに対応して設けられた複数のセルトランジスタから構成される複数のメモリセルと、
前記複数のメモリセルが接続する複数のビット線と、
前記複数のセルトランジスタのゲートに接続された複数のワード線と、
前記複数の強誘電体キャパシタの一方の電極に接続された複数のプレート線と、
前記複数のビット線に接続された複数のセンスアンプと、
外部から前記複数のビット線へ電圧を印加することができる少なくとも1つの試験パッドと、
前記複数のビット線に対応して設けられており、前記試験パッドと各ビット線との間に介在する複数の試験トランジスタと、
前記試験パッドと前記複数の試験トランジスタとの間の第1のノードに接続された疲労試験バイアス回路とを備え、
前記複数の試験トランジスタは、前記試験パッドから前記複数の強誘電体キャパシタへ電圧を印加する第1の試験、および、前記疲労試験バイアス回路から前記複数の強誘電体キャパシタへ電圧を印加する第2の試験に共用されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 前記第1の試験は、前記試験パッドから前記複数の強誘電体キャパシタへの電圧を変化させることによって前記複数の強誘電体キャパシタの分極特性を評価する試験であり、
前記第2の試験は、前記複数の強誘電体キャパシタにバイナリデータを交互に繰り返し書き込む疲労試験であることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。 - 前記疲労試験バイアス回路は、
前記第1のノードと第1の電圧源との間に接続された第1のトランジスタと、
前記第1のノードと第2の電圧源との間に接続された第2のトランジスタと、
前記第1の試験および通常動作において、前記第1および前記第2のトランジスタを非導通状態とし、前記第2の試験において前記第1または前記第2のトランジスタのいずれか一方を導通状態とするロジック回路とを含むことを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の半導体記憶装置。 - 前記第1の電圧源は、前記第1のトランジスタに接続された複数のストレス電圧のいずれかのストレス電圧を出力することを特徴とする請求項3に記載の半導体記憶装置。
- 2つの電極間に強誘電体膜を有し二次元配置された複数の強誘電体キャパシタと、前記複数の強誘電体キャパシタのそれぞれに対応して設けられた複数のセルトランジスタから構成される複数のメモリセルと、前記複数のメモリセルが接続する複数のビット線と、前記複数のセルトランジスタのゲートに接続された複数のワード線と、前記複数の強誘電体キャパシタの一方の電極に接続された複数のプレート線と、外部から電圧を印加することができる少なくとも1つの試験パッドと、前記複数のビット線に対応して設けられており、前記試験パッドと各ビット線との間に介在する複数の試験トランジスタとを備えた半導体記憶装置の試験方法であって、
前記複数の強誘電体キャパシタへの電圧を変化させることによって前記複数の強誘電体キャパシタの分極特性を評価する評価試験と、
前記複数の強誘電体キャパシタにバイナリデータを交互に繰り返し書き込む疲労試験とを具備し、
前記複数の試験トランジスタは、前記評価試験、および、前記疲労試験に共用されることを特徴とする半導体記憶装置の試験方法。
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