JP3645791B2 - 同期型半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、同期型半導体記憶装置に関し、より詳細には、一対の相補クロック信号に基づいて読出し及び書込み動作を行い、バーインテストにおける測定時間を短縮できる同期型半導体記憶装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
バーイン装置では、被試験装置(DUT)の高い動作周波数に対応するクロック発振器を有していない。半導体メモリでは、そのメモリ容量が加速度的に増加しているので、バーイン装置でそのまま半導体メモリの動的バーインテストを行うとテスト時間が長くなる。つまり、半導体メモリの動的バーインテストで採用できるクロック周波数は、限られており、テスト時間を短縮するためには、半導体メモリ内の動作周波数を上げる工夫が必要となる。
【0003】
図10(a)〜(c)は、特開平11−213696号公報に記載のダイナミックRAMの構成及び動作タイミングチャートを示す。同図(a)は、ダイナミックRAMの構成を示すブロック図である。なお、例えば/RAS1はRAS1のトップバー付きを示す。/RAS1信号及び/CAS1信号は、N型トランスファゲート81、入力バッファ82、及び、83を経由して半導体メモリに入力される。アドレスキーは、アドレスキー受付け回路89を経由して半導体メモリに入力される。半導体メモリは、/RAS1信号及び/CAS1信号に基づいて、メモリアレイを制御し、アドレスキーに基づいて、半導体メモリの動作モードを通常動作又はテストモードの何れか一方に設定する。
【0004】
通常動作モード時では、アドレスキー受付け回路89は、P型トランスファゲート84及びN型トランスファゲート81にLレベルの信号を入力する。/RAS1信号は、入力バッファ82、P型トランスファゲート84、及び、行デコーダ85を経由して、メモリアレイ制御回路87に入力される。/CAS1信号は、入力バッファ83、P型トランスファゲート84、及び、列デコーダ86を経由して、メモリアレイ制御回路87に入力される。
【0005】
テストモード時には、アドレスキー受付け回路89は、P型トランスファゲート84及びN型トランスファゲート81にHレベルの信号を入力する。/RAS1信号及び/CAS1信号は、N型トランスファゲート81を経由して、ロジック回路88に入力される。
【0006】
同図(b)は、ロジック回路88の構成を示す回路図である。ロジック回路88は、/RAS1信号及び/CAS1信号から排他的NORゲート(以下、EXNORゲートと呼ぶ)90によって/RAS2信号を生成し、また、この/RAS2信号から遅延回路91によって/CAS2信号を生成する。/RAS2信号は、行デコーダ85を経由し、/CAS2信号は、列デコーダ86を経由して、メモリアレイ制御回路87に夫々入力される。
【0007】
同図(c)は、ロジック回路88の動作を示すタイミングチャートである。/RAS1信号及び/CAS1信号は、2μsの周期を有する。/RAS1信号の立下り及び立上りは夫々、/CAS1信号の立上り及び立下りに比して、所定時間の遅れを有する。/RAS2信号は、所定時間のパルス幅の波形を有する。遅延回路91は、入力した/RAS2信号を20ns遅延させて、/CAS2信号を発生する。/RAS2信号及び/CAS2信号は、1μsの周期を有する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の技術は、従来のバーイン装置を用いて、内部で使用する動作クロックの周期を短くして、動的バーインテストのテスト時間を短縮するものである。しかし、テストモード時にダイナミックRAMの読出し動作速度が通常動作モード時の2倍になると、書込みデータと読出しデータとを比較しPASS/FAIL判定するために、バーイン装置には、2倍の読出し動作速度に対応できる回路が必要になる。
【0009】
本発明は、上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、テストモード時の動作速度を2倍にすることにより、動的バーインテストの際のPASS/FAIL判定を容易にできる同期型半導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の同期型半導体記憶装置は、互いに相補な第1及び第2のクロック信号を入力し、前記第1のクロック信号の立ち上がり及び立ち下がりに夫々実質的に同期して立ち上がる第3及び第4のクロック信号を生成するクロック生成回路と、通常動作時に前記第1のクロック信号に同期してメモリセルの書込み及び読出しを制御する書込み/読出し制御回路と、通常動作モードでは、メモリセルから読み出された信号を前記第3のクロック信号に同期してラッチし該ラッチした信号を前記第4のクロック信号に同期して出力するラッチ回路と、テスト動作モードでは前記ラッチ回路をバイパスするバイパス回路を備え、前記通常モード又はテストモードの何れかで作動する同期型半導体記憶装置であって、前記テストモードでは、前記クロック生成回路は、前記第4のクロック信号を無効とし、前記第1のクロック信号を2逓倍した第5のクロック信号を生成し、前記書込み/読出し制御回路は、前記メモリセルを前記第5のクロック信号に同期して動作させ、前記バイパス回路はメモリセルから読み出された信号を前記第5のクロック信号に応答してバイパスさせることを特徴とする。
【0011】
本発明の同期型半導体記憶装置は、書込み/読出し制御回路が2逓倍信号に同期して動作し、バイパス回路がテストモード時の読出しの際にラッチ回路をバイパスするので、テストモード時の動作速度を2倍にできる。
【0012】
本発明の同期型半導体記憶装置では、前記バイパス回路は、全てのバス線の信号の排他的論理をとる排他的論理和ゲートで構成されることが好ましい。この場合、バイパス回路からの出力を参照することによりPASS/FAIL判定が行えるので、バーインテストが容易になる。
【0013】
前記バイパス回路と少なくとも1つのバス線との間に選択的に挿入されるインバータを更に備えることも本発明の好ましい態様である。この場合、メモリセルに書き込むデータの期待値を任意に選択できるので、バーインテストの信頼性が向上する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例に基づいて、本発明の同期型半導体記憶装置について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態例の同期型半導体記憶装置の回路図である。同期型半導体記憶装置は、クロック生成回路1、信号生成部2、及び、制御回路10を有する。信号生成部2は、インバータ21〜23、NANDゲート24、25、及び、ORゲート26で構成される。同期型半導体記憶装置は、書込みと読出し動作の際に必要なCLK信号101とCLKB信号102、及び、その信号レベルに基づいて動作モードが決まるTESTM信号103が入力される。
【0015】
クロック生成回路1は、CLK信号101に基づいてICLK信号104を生成し、これをORゲート26の第1入力に入力し、CLKB信号102に基づいてICLKB信号105を生成し、これをNANDゲート24及び25の双方の第1入力に入力する。TESTM信号103は、インバータ21を経由してNANDゲート24の第2入力、及び、NANDゲート25の第2入力に入力される。NANDゲート24は、インバータ22を経由してICLKBK信号106を出力する。NANDゲート25は、インバータ23を経由してICLKBT信号107をORゲート26の第2入力に入力する。ORゲート26は、ICLK信号104とICLKBT信号107とを合成し、2逓倍信号108として制御回路10のクロック入力に入力する。制御回路10は、動作クロックとして使用される2逓倍信号108に同期して、同期型半導体記憶装置の動作を制御する。
【0016】
図2は、図1のクロック生成回路1の第1具体例を示すブロック図である。クロック生成回路1は、入力部3及び4で構成され、同一の回路構成を有する2つの機能ブロックである。CLK信号101は、入力部3の入力端子201、及び、入力部4の入力端子202に入力される。CLKB信号102は、入力部3の入力端子202、及び、入力部4の入力端子201に入力される。ICLK信号104は、入力部3の出力端子203から出力される。ICLKB信号105は、入力部4の出力端子203から出力される。
【0017】
図3は、図2の入力部3及び4の具体的な一例を示す回路図である。入力部3及び4は、Pチャネル型MOSトランジスタQp1,Qp2、Nチャネル型MOSトランジスタQn1,Qn2、及び、パルス発生部5で構成される。トランジスタQp1及びQp2は双方、ソースが電源電圧VCCに接続され、ゲートがトランジスタQp1のドレインに接続される。トランジスタQn1は、ドレインがトランジスタQp1のドレインに接続され、ゲートが入力部の入力端子202に接続される。トランジスタQn2は、ドレインがトランジスタQp2のドレイン、及び、パルス発生部5の入力端子204に接続され、ゲートが入力部の入力端子201に接続される。パルス発生部5の出力端子205は、入力部の出力端子203に接続される。トランジスタQn1及びQn2のソースは双方、グランドに接続される。
【0018】
図4は、図3のパルス発生部5の具体的な一例を示す回路図である。パルス発生部5は、インバータ27、28、NANDゲート29、及び、奇数であるn個のインバータが縦続接続された遅延部30で構成される。インバータ27は、パルス発生部5の入力端子204からA信号111が入力され、NANDゲート29の第1入力及び遅延部30の入力端子にB信号112を入力する。遅延部30は、NANDゲート29の第2入力にC信号113を入力する。NANDゲート29は、インバータ28にD信号114を入力する。インバータ28は、E信号115をパルス発生部5の出力端子205に入力する。
【0019】
図5は、図2の入力部3の動作を示す各信号のタイミングチャートである。CLK信号101は、周期Tのクロック信号であり、CLKB信号102は、CLK信号101の反転信号である。図2〜4に示すように、入力部3は、CLK信号101がLレベルの期間、トランジスタQn1、Qp1、及び、Qp2が導通し、トランジスタQn2が遮断するので、A信号111がHレベルになる。CLK信号101がHレベルの期間、トランジスタQn1、Qp1、及び、Qp2が遮断し、トランジスタQn2が導通するので、A信号111がLレベルになる。
【0020】
A信号111の立下りは、トランジスタQn1、Qn2、Qp1、及び、Qp2の状態が変化するのに伴い、CLK信号101の立上りに比して、ゲート1個分の遅延時間t1を有する。B信号112の立上りは、インバータ27を経由するので、A信号111の立下りに比して、ゲート1個分の遅延時間t2を有する。C信号113の立下りは、遅延部30を経由するので、B信号112の立上りに比して、インバータn段分の遅延時間tdを有する。D信号114は、B信号112とC信号113とのNAND信号であり、パルス幅tdの波形を有する。E信号115の立上りは、インバータ28を経由するので、D信号114の立下りに比して、ゲート1個分の遅延時間t2を有する。
【0021】
図6は、図1のクロック生成回路1の動作を示す各信号のタイミングチャートである。クロック生成回路1は、CLK信号101の立上りから所定の時間経過後に、ICLK信号104としてHレベルの短パルスを発生し、CLK信号102の立上りから所定の時間経過後に、ICLKB信号105としてHレベルの短パルスを発生する。
【0022】
TESTM信号103は、通常動作モード時にLレベルに、テストモード時にHレベルに設定される。通常動作モード時、ICLKBK信号106は、NANDゲート24及びインバータ22を経由し、ICLKB信号105が伝送される。ICLKBT信号107は、Lレベルに維持される。テストモード時、ICLKBK信号106は、Lレベルに維持される。ICLKBT信号107は、NANDゲート25及びインバータ23を経由し、ICLKB信号105が伝送される。
【0023】
2逓倍信号108は、ICLK信号104とICLKBT信号107とのOR信号であり、パルス幅tdの波形を有する。通常動作モード時、周期Tごとにパルスを有し、テストモード時、周期T/2のごとにパルスを有する。
【0024】
図7は、読出し動作に使用される同期型半導体記憶装置の読出し回路の一例を示すブロック図である。読出し回路は、m個のデータラッチ回路7、バイパス回路を構成する判定回路9、及び、m個の選択回路8を有する。Aデータバス116及びBデータバス117は、データの最下位ビットである第1ビットのビットb1〜最上位ビットである第mビットのビットbmに対応するm本の信号線で構成される。判定回路9は、m入力EXNORゲートで構成される。
【0025】
Aデータバス116のビットb1〜ビットbmに対応する信号線は夫々、対応するデータラッチ回路7のデータ入力に接続され、対応する判定回路9のEXNORゲートの入力に接続される。m個のデータラッチ回路7は全て、第1クロック入力にICLKBK信号106が入力され、第2クロック入力にICLK信号104が入力される。m個のデータラッチ回路7のデータ出力は夫々、対応する選択回路8のA入力に接続される。m個の選択回路8は全て、S入力にTESTM信号103が入力される。データのビットbmに対応する選択回路8のB入力は、判定回路9のEXNORゲートの出力に接続され、データのビットbm−1〜ビット1に対応する選択回路8のB入力は、グランドに接続される。データのビットbm〜ビット1に対応する選択回路8のY出力端子は夫々、対応するBデータバス117の信号線に接続される。
【0026】
図8は、図7の選択回路8の一例を示す回路図である。選択回路8は、Pチャネル型MOSトランジスタQp5、Qp6、Nチャネル型MOSトランジスタQn5,Qn6、及び、インバータ32で構成される。
【0027】
選択回路8のS端子入力は、インバータ32の入力、トランジスタQp5のゲート、及び、トランジスタQn6のゲートに全て接続される。選択回路8のA入力端子は、トランジスタQn5のドレイン、及び、トランジスタQp5のソースに双方接続される。選択回路8のB入力端子は、トランジスタQn6のドレイン、及び、トランジスタQp6のソースに双方接続される。インバータ32の出力は、トランジスタQn5のゲート、及び、トランジスタQp6のゲートに双方接続される。トランジスタQn5のソース、トランジスタQp5のドレイン、トランジスタQn6のソース、及び、トランジスタQp6のドレインは全て、選択回路8のY出力端子に接続される。
【0028】
選択回路8は、S入力端子がLレベルになると、トランジスタQn5及びQp5が導通し、トランジスタQn6及びQp6が遮断するので、A入力端子とY出力端子との端子間を繋ぐ。S入力端子がHレベルになると、トランジスタQn5及びQp5が遮断し、トランジスタQn6及びQp6が導通するので、B入力端子とY出力端子との端子間を繋ぐ。
【0029】
例えば、同期型DRAMの書込み動作は、動作クロックに同期し直ぐに、外部から入力された書き込みデータをメモリセルに格納する。同期型DRAMの読出し動作は、動作クロックに同期し数クロック後に、メモリセルからの読出しデータをラッチし、外部に出力する。同期型半導体記憶装置は、TESTM信号103がLレベルにある通常動作モード時に比して、TESTM信号103がHレベルにあるテストモード時の動作クロックの周波数を2倍にして、バーインテストにおける読出し動作及び書込み動作が行われる。
【0030】
メモリセルから読出しデータは、Aデータバス116を経由して、データラッチ回路7、及び、判定回路8に双方入力される。通常動作モード時、m個のデータラッチ回路7は、読出しデータをICLK信号104及びICLKBK信号106に同期してラッチし、数クロック後に、選択回路8のA入力端子に入力する。選択回路8は、読出しデータのビットbm〜ビット1をBデータバス117に全て入力する。
【0031】
テストモード時に、判定回路9は、読出しデータに従った判定結果をデータのビットbmに対応する選択回路8に入力する。データのビットbmに対応する選択回路8は、ビットbmに対応するBデータバス117の信号線に判定結果を入力する。データのビットbm−1〜ビットb1に対応する選択回路8は夫々、対応するBデータバス117の信号線をLレベルにする。
【0032】
ここで、図7の読出し回路を搭載する同期型半導体記憶装置で行われるバーインテストについて説明する。バーイン装置は、全てのビットに “0”又は“1”が連続するデータをメモリセルに書き込む。次にバーイン装置は、TESTM信号103をHレベルにし、同期型半導体記憶装置をテストモードに設定して、書き込んだメモリセルからデータを読み出し、Bデータバス117上のビットbmの値を参照する。
【0033】
読み出したデータのビットの値が全て一致する場合、Bデータバス117上のビットbmの値は“1”になり、読み出したデータのビットの値が不一致の場合、Bデータバス117上のビットbmの値は“0”になる。バーイン装置は、Bデータバス117上のビットbmの値が“1”であれば、PASSと判定し、Bデータバス117上のビットbmの値が“0”であれば、FAILと判定する。
【0034】
なお、判定回路9は、EXNORゲートの各入力と対応するAデータバス116の信号線との間に夫々、切換器及びインバータを挿入することもできる。
【0035】
Aデータバス116の信号線は夫々、対応する切換器の第1入力、及び、対応するインバータの入力に接続される。インバータの出力は夫々、対応する切換器の第2入力に接続される。EXNORゲートの入力は夫々、対応する切換器の出力に接続される。
【0036】
切換器は夫々、外部からの指示に基づいて、書込みデータである期待値と対応するように、第1入力又は第2入力の何れか一方と出力とを導通する。この場合、書込みデータに任意の期待値が採用できるので、バーインテストの信頼性が向上する。
【0037】
上記実施形態例によれば、同期型半導体記憶装置は、制御回路の動作クロックとして2逓倍信号を使用し、書込み動作、読出し動作、及び、比較判定動作を行う。読出し回路は、判定回路がテストモード時の読出しの際に、ラッチ回路をバイパスする。この場合、テストモード時の動作速度を2倍にできる。
【0038】
図9は、図1のクロック生成回路1の第2具体例を示すブロック図である。第2例のクロック生成回路1Aは、2つの入力部3及び4に代えて1つの入力部に相当する回路から成る。クロック生成回路1Aは、Pチャネル型MOSトランジスタQp1,Qp2、Nチャネル型MOSトランジスタQn1,Qn2、2つのパルス発生部5、及び、6で構成される。
【0039】
トランジスタQp1のドレインとゲート、及び、トランジスタQn1のドレインは、パルス発生部5の入力端子204に接続される。トランジスタQp2のドレイン、及び、トランジスタQn2のドレインは、パルス発生部6の入力端子204に接続される。パルス発生部5は、出力端子205からICLKB信号105を出力する。パルス発生部6は、出力端子205からICLK信号104を出力する。この場合、回路規模が縮小できる。
【0040】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の同期型半導体記憶装置は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものでなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施した同期型半導体記憶装置も、本発明の範囲に含まれる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の同期型半導体記憶装置では、書込み/読出し制御回路が2逓倍信号に同期して動作し、バイパス回路がテストモード時の読出しの際にラッチ回路をバイパスするので、テストモード時の動作速度を2倍にできる。
【0042】
また、読出し回路からの出力を参照することにより、PASS/FAIL判定の判定結果が分かるので、バーインテストが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態例の同期型半導体記憶装置の回路図である。
【図2】図1のクロック生成回路1の第1具体例を示すブロック図である。
【図3】図2の入力部3及び4の具体的な一例を示す回路図である。
【図4】図3のパルス発生部5の具体的な一例を示す回路図である。
【図5】図2の入力部3の動作を示す各信号のタイミングチャートである。
【図6】図1のクロック生成回路1の動作を示す各信号のタイミングチャートである。
【図7】読出し動作に使用される同期型半導体記憶装置の読出し回路の一例を示すブロック図である。
【図8】図7の選択回路8の一例を示す回路図である。
【図9】図1のクロック生成回路1の第2具体例を示すブロック図である。
【図10】同図(a)〜(c)は、特開平11−213696号公報に記載のダイナミックRAMの構成及び動作タイミングチャートを示す。
【符号の説明】
1 クロック生成回路
2 信号生成部
3,4 入力部
5,6 パルス発生部
7 データラッチ回路
8 選択回路
9 判定回路
10 制御回路
21〜23,27,28,32 インバータ
24,25,29 2入力NANDゲート
26 2入力ORゲート
30 遅延部
81 N型トランスファゲート
82,83 入力バッファ
84 P型トランスファゲート
85,86 行デコーダ
87 メモリアレイ制御回路
88 ロジック回路
89 アドレスキー受付け回路
90 2入力EXNORゲート
91 遅延回路
101 CLK信号
102 CLKB信号
103 TESTM信号
104 ICLK信号
105 ICLKB信号
106 ICLKBK信号
107 ICLKBT信号
108 2逓倍信号
111 A信号
112 B信号
113 C信号
114 D信号
115 E信号
116 Aデータバス
117 Bデータバス
Claims (3)
- 互いに相補な第1及び第2のクロック信号を入力し、前記第1のクロック信号の立ち上がり及び立ち下がりに夫々実質的に同期して立ち上がる第3及び第4のクロック信号を生成するクロック生成回路と、
通常動作モードで前記第1のクロック信号に同期してメモリセルの書込み及び読出しを制御する書込み/読出し制御回路と、
通常動作モードで、メモリセルから読み出された信号を前記第3のクロック信号に同期してラッチし該ラッチした信号を前記第4のクロック信号に同期して出力するラッチ回路と、
テスト動作モードで前記ラッチ回路をバイパスするバイパス回路とを備え、前記通常モード又はテストモードの何れかで作動する同期型半導体記憶装置であって、
前記テストモードでは、
前記クロック生成回路は、前記第4のクロック信号を無効とし、前記第1のクロック信号を2逓倍した第5のクロック信号を生成し、
前記書込み/読出し制御回路は、前記メモリセルを前記第5のクロック信号に同期して動作させ、
前記バイパス回路はメモリセルから読み出された信号を前記第5のクロック信号に応答してバイパスさせることを特徴とする同期型半導体記憶装置。 - 前記バイパス回路は、全てのバス線の信号の排他的論理をとる排他的論理和ゲートで構成される、請求項1に記載の同期型半導体記憶装置。
- 前記バイパス回路と少なくとも1つのバス線との間に選択的に挿入されるインバータを更に備える、請求項1又は2に記載の同期型半導体記憶装置。
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