JPS6010400B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS6010400B2
JPS6010400B2 JP55141656A JP14165680A JPS6010400B2 JP S6010400 B2 JPS6010400 B2 JP S6010400B2 JP 55141656 A JP55141656 A JP 55141656A JP 14165680 A JP14165680 A JP 14165680A JP S6010400 B2 JPS6010400 B2 JP S6010400B2
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JP
Japan
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transistor
potential
circuit
internal
integrated circuit
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和博 豊田
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C29/00Checking stores for correct operation ; Subsequent repair; Testing stores during standby or offline operation
    • G11C29/04Detection or location of defective memory elements, e.g. cell constructio details, timing of test signals
    • G11C29/50Marginal testing, e.g. race, voltage or current testing

Landscapes

  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
  • Dram (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば常温で高温状態を疑似的に現出して高
温試験の代替を可能とした半導体記憶装置に関する。
半導体メモリの出荷試験では最悪条件を設定するが、内
部素子の特性の不揃い等を考慮するとそれで必ずしも十
分とはいえず、複雑な試験工数を更に必要とする。
また内部状態を初めから悪い方向に設定しておけば不良
ビットは確実に除去できるが、メモリ全体としてはノイ
ズマージンの小さいものになる。これを第1図に示すバ
ィポーラメモリを例に説明する。同図に示すメモリセル
CELは、各2つのェミッタの一方を共通接続したマル
チエミツタのトランジスタT,,T2のベース、コレク
タ間を交叉接続したフリツプフロツプ型のもので、負荷
は抵抗R,,R2とダイオードD,,D2の並列回路で
ある。T3,T4は検出用のトランジスタで、これらの
ベースには読出し時は読出基準電圧VRが印加される。
B,B2はビット線、IR,,IR2は定電流源または
その出力電流、Vwはワード線電位、VHはホールド線
電位である。今、トランジスタT,がオン、T2がオフ
の記憶状態であるとし、ワード線電位Vwを非選択Lか
ら選択日へ移行させると、トランジスタT,のベース電
位VBおよびコレクタ電位Vcは第2図のように変化す
る。この変化の過程で問題となるのは、ベース電位V8
の立上りが遅く、しかもコレクタ電位Vcが時間Xにお
いて一時的に素早く立上る特性を示す点である。このよ
うになる理由を説明するに、負荷抵抗R,は非選択時の
保持電流1けを小さくするために大きな値に選ばれてい
るが、これでは選択時の議出し電流が小さくてビット線
B,,B2をチャージアップする時間が長くなるので、
ダイオードD,,D2を抵抗R,,R2に並設して大電
流がこれらのダイオードを通して流れ得るようにしてい
る。このダイオードは従って非選択時にはオフであり、
従って非選択時の(Vw−Vc)はR,×IHで決定さ
れ、常300のV程度である。換言すればVc=Vw−
300mVである。これに対し選択時にはダイオードD
,がオンになり、選択時の(Vw一Vc)を該ダオード
D,の順方向電圧VFとする。電圧VFはダイオードが
充分な電流を流す状態では0.7〜0.8Vであり、微
弱電流を流す状態ではそれより小さい。ところでトラン
ジスタT,はオンではあるが、ビットラインB.に接続
されたそのェミツタから電流i,が流れるようになるに
はVB>VRである必要がある。詳しくはVR=V8で
は電流i,はIR,/2であり、それよりVR>VBか
VR<V8かに従って増減する。最初はVBくVRであ
るから該電流i,は流れず、コレク夕電位Vcは抵抗虫
,、ダイオードD,によりブルアツブされてワード線電
位Vwに追従する。電位Vcの上昇はトランジスタT,
のコレクタ、T2のベース等を充電し、この充電々流が
大、従ってR,の電圧降下が大であるとダイオードD,
はオンになり、電位Vcの上昇を加速する。そしてベー
ス電位VBが基準電位VRに近ずくにつれてトランジス
タT,に電流i,が流れ始めると電位Vcはダイオード
D,で定まる選択時のレベルに低下する。これが第2図
に示すようにVcが一旦上昇し、その後下降する理由で
ある。ベース電位VBは、抵抗R2を通して電位Vwで
トランジスタLのコレクタ容量およびトランジスタT,
のベース容量等を充電されるのに応じて上昇し、そして
そもそもHレベルにあったのでダイオードD2のオンを
招く大電流は流れないので電位位上昇は緩慢である。ま
たトランジスタLはオフであるから、トランジスタTI
側の如き非直線性は現われない。この第2図に示される
ように電位Vc、換言すればオフ側のトランジスタのベ
ース電位がピーク特性を持ち、そのピーク部分において
閥値VRに接近することは問題である。
即ちダイオードの特性不揃、チップ温度上昇などの理由
で電位Vcが点線V′cの如く上昇し、更にはVc>V
RともなればトランジスタT2とT4で構成するカレン
トスイッチでは、トランジスタT2がオンになり、これ
はトランジスタT,をオフにしてセル内容を破壊するこ
とになりかねない。従ってこの(VR−Vc)はノイズ
マージンNMと呼ばれるものである。一般にVRはノイ
ズマージンを大にする等の目的で第3図に示すようにV
BとVcの中間値に設定されるが、(VB−Vc)はチ
ップ温度の上昇に伴なし、狭くなるので、高温状態では
VRとVcの差ノィズマ−ジンは小になる。半導体メモ
リの出荷試験では最悪条件を想定するので、このような
高温状態従ってノイズマージンが4・である状態でもV
c>VRとなるセルはないかをチヱツクするがこのため
にはチップそのものを高温にして試験する工程を導入す
ることになり、これは測定工数が増えるので好ましくな
い。ノイズマージンを大にするには電位VRを電位Vw
側にシフトすることが考えられる。
しかしこのようにすると電位V8との差が小になるので
謙取出力を得に〈)する。つまり閥値VRは選択状態で
のVB,Vcの中間値をとるのが好ましく、いずれへず
らすのも好ましくない。そしてメモリとしてはか)る閥
値VRで、非選択、選択切換時の電位Vcがいずれのセ
ルにおいてもVc>VRとならないかをチェックする必
要があり、しかもそれを高価の如き厳しい条件で行なう
必要がある。本発明は、か)る問題に対し、高温試験工
程を経ることなく、常温において内部状態を疑似的に高
温等の状態にした試験を可能とするものであり、しかも
通常使用状態では各セルに可及的に充分なノイズマージ
ンを与えることを可能とするものである。本発明は、基
板に集積回路を形成してなる半導体集積回路装置におい
て、通常動作時に所定の基準電圧と内部信号電圧とを所
定のノイズマージンを有して比較動作する内部回路と、
試験時に該内部回路の該基準電圧と内部信号電圧との差
を小にし、該内部回路に通常動作時より小さいノイズマ
ージンで比較動作せしめるようにした内部状態変更回路
とを具備してなることを特徴とするが、以下図示の実施
例を参照しながらこれを詳細に説明する。第5図は本発
明の一実施例であり、CELは第1図と同様のバィポー
ラメモリセル、TcL・,TcL2は前記T,,T2に
相当するトランジスタ、Ts,,Ts2は前記T3,T
4に相当する検出用トランジスタ、Txはワードドライ
バ、SAはセンスアンプ、WAは書込アンプ、CS,は
通常のチップセレクト回路、CS2は本発明の内部状態
変更回路である。
チップセレクト回路CS,は負荷抵抗Rc,,Rc2、
トランジスタTc,,Tc2および定電流源lc,から
なり、チップセレト入力CSでセンスアンプSAを制御
する。即ち、入力CSがLレベルのときトランジスタT
c2はオフ、Tc,はオンとなり、Tc,のコレクタか
ら取出される電位がセンスアンプSAをアクティブにす
る。トランジスタTc,に与える基準電圧V,は例えば
一1.3Vである。書込みアンプWAはトランジスタT
w,〜T麻、抵抗Rw,,R雌、ダイオードD,.,D
,2定電流源lw等からになり、ライトイネーブル(詳
しくはその反転信号)WEが日となる議出し時にはトラ
ンジスタTw4をオンにして、ダイオードD,.,D,
2を通して負荷抵抗R側R形に均等な電圧(R肘X芸I
W=R他×享・W)を発生し、ヱミッタホロワトランジ
スタT船,Tw6によりトランジスタTs,,Ts2の
ベース電位Voの Vo,を共に前述した議出し基準電
圧VRに設定する。またWE=Lの書込み時にはトラン
ジスタT舵がオンとなるのでトランジスタT側T岬はデ
ータ入力D,Nに応じてそのいずれか一方だけがオンと
なり、トランジスタTs・,Ts2のベース電位が書込
みデータD,Nの“1”、“0”に応じた異なるものに
なる(Voo主Vo,)。この書込アンプWAで用いら
れる基準電圧y2は例えば一2.1Vである(V,はC
S,と同時)。本例では、内部回路がトランジスタTc
L,,Ts,、篭流源IR,よりなる電流スイッチ又は
トランジスタTcL2,Ts2、電流源IR2よりなる
電流スイッチで、内部信号電圧がトランジスタTcし・
,TcL2のベース電圧である。本例の内部状態変更回
路CS2は第3の基準電位V3を有するカレントスイッ
チで、トランジスタTc3,Tc4と定電流源lc2か
らなる。
トランジスタTc4のベースはトランジスタTc2のベ
ースと共通に接続され、同様にチップセレクト入力CS
が印加される。トランジスタTc3はトランジスタTw
4とコレクタを共通に接続し、そのベースには第1、第
2の基準電圧V,,V2より充分に低く、通常のチップ
セレクトレベルではV3>CSとなり得ないレベルの基
準電圧V3が印加される。従って、通常動作時には常に
トランジスタTc3がカットオフするので、回路CS2
を設けたことによる影響はない。つまり、通常の議出し
時には第4図に実線で示すように充分にノイズマージン
をとった読出し基準電圧VRがトランジスタTs・,T
s2のベースに印加される。これに対し、試験時には入
力CSを通常使用するレベル日(非選択)、L(選択)
より要に低いレベルとしてV3>CSを成立させ、トラ
ンジスタTc3をオンにする。
トランジスタTc3がオンになれば書込アンプWAのト
ランジスタTw4の場合と同様にダイオードD,,D2
を通して抵抗Rw,,Rw2に均等な電流が流れる。こ
の電流は定電流源lc2によるものであるから、lc2
>lwとすれば抵抗RWI・池こ発生する鰭雌下(RM
xを。2=R他×季・均)はトランジスタT舵オン時よ
り大となり、検出用トランジスタTs,,Ts2のベー
ス電位V。
o,V。,は通常動作時のVRより低くなる。なお試験
するにはWEは日とするから、抵抗Rw,.R雌には電
流lwとlc2が流れ、特にlc2>lwとしなくても
電位V。o,Vo,は通常動作時より低くなる。これを
示したのが第4図のV′Rであり、この基準電圧V′R
で議出しを行なえばノイズマージン(V′R−Vc)は
第3図に示す高温状態の(VR一Vc)に相当する。従
って敢えてチップそのものを高温状態にせずとも常温で
疑似的に高温時の動作チェックができる。しかも通常動
作時に取り得るCSの値はトランジスタTc3をオンに
することはできないので、ノイズマージン(VR−Vc
)が減少することはない。第6図は本発明の他の実施例
を示す姿部回路図で、内部状態変更回路CS2の構成が
第5図と異なる。
第5図のカレントスイッチ構成では定電流源lc2が固
定されていたので、外部からCSの電圧値を如何に変化
させても基準電圧y′Rを任意に変化させることはでき
ないが、本例はこのV′RをCSの電圧値で任意に変更
できるようにしたものである。しかもその構成はトラン
ジスタTc3のェミツタを抵抗Rc3を通してトランジ
スタTc2のベース、従ってチップセレクト端子に接続
しただけの簡単なものであり、第5図のトランジスタT
c4、定電流源lc2は不要である。本例でもCSが通
常の論理レベルではトランジスタTc3がカセットオフ
する様に基準電圧V3を選定する。そして試験時にはC
Sの電圧Vcsを(V3一V8E)以下にしてトランジ
スタTc3にコレクタ電流lc3を流す。この電流は・
ずV生毒三 であるから、Vcsを変えることで変更できる。
電流lc3が変化すれば抵抗R側 R雌に発生する電圧
も変化するので、トランジスタT舵,Tw6の出力V。
o,Vo,、従って第4図のびRは変化する。かかる内
部状態変更回路CS2であれば、定まった高温状態だけ
の試験でなく、常温から順次温度を上昇させたと等価な
状態での各種試験を行なうことができる。この方法によ
ればまず高温まで動作するサンプルを常温でVcsを下
げ動作しなくなる臨界レベルVcs,を求め、次に高温
で動作しないサンプルについても同様にVcs2を求め
る。このVcs,とVcs2の間の適当なしベルを与え
ることにより高温で不良となる素子を常温においてリジ
ェクトできる。本発明は以上述べたメモリの謙出基準レ
ベルのみに適用されるのではなくもっと広い範囲にも適
用できる。
それは常温以外の温度での良、不良を上記Vcsに関連
づけられるものであれば何でもよい。またこれはバィポ
ーラメモリに限らずMOSメモリにも適用できる。この
場合CS入力に二つの闇値を設けるにはトランジスタに
二つの闇値をもたせればよい。またVcsをクリテイカ
ルなパラメータに結びつけるように内部結線をしてもよ
い。さらに、CS入力は試験時には日(非選択)にしな
いという事情があるので、内部状態変更用にチップセレ
クト端子を兼用することは都合がよいが、他の端子を用
いて内部状態変更回路CS2を制御することもできる。
以上述べたように本発明によれば、簡単な回路をチップ
内に設けるだけでそしてチップ端子数は増加することな
く、外部から常温以外の内部状態を疑似的に作り出すこ
とができるので、出荷試験等が簡単になる利点がある。
図面の簡単な説明第1図はバィポーラメモリセルの一例
を示す回路図、第2図および第3図はその動作説明図お
よび溢度特性図、第4図および第5図は本発明の一実施
例を示す動作説明図および回路図、第6図は本発明の他
の実施例を示す要部回路図である。
図中〜CEL,CELはメモリセル、Ts・,Ts2は
検出用トランジスタ、WAは書込アンプ、CS,はチッ
プセレクト回路、CS2は内部状態変更回路である。第
1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 基板に集積回路を形成してなる半導体集積回路装置
    において、通常動作時に所定の基準電圧と内部信号電圧
    とを所定のノイズマージンを有して比較動作する内部回
    路と、試験時に該内部回路の該基準電圧と内部信号電圧
    との差を小にし、該内部回路に通常動作時より小さいノ
    イズマージンで比較動作せしめるようにした内部状態変
    更回路とを具備してなることを特徴とする半導体集積回
    路装置。
JP55141656A 1980-10-09 1980-10-09 半導体集積回路装置 Expired JPS6010400B2 (ja)

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EP81304673A EP0050008A3 (en) 1980-10-09 1981-10-08 Semiconductor device
US06/310,296 US4459686A (en) 1980-10-09 1981-10-09 Semiconductor device

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