JPH01166400A - スタティック型ランダムアクセスメモリ - Google Patents
スタティック型ランダムアクセスメモリInfo
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- JPH01166400A JPH01166400A JP62325688A JP32568887A JPH01166400A JP H01166400 A JPH01166400 A JP H01166400A JP 62325688 A JP62325688 A JP 62325688A JP 32568887 A JP32568887 A JP 32568887A JP H01166400 A JPH01166400 A JP H01166400A
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- voltage
- memory
- bias voltage
- cell
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- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/41—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
- G11C11/412—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using field-effect transistors only
-
- G—PHYSICS
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- G11C5/14—Power supply arrangements, e.g. power down, chip selection or deselection, layout of wirings or power grids, or multiple supply levels
- G11C5/145—Applications of charge pumps; Boosted voltage circuits; Clamp circuits therefor
- G11C5/146—Substrate bias generators
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- H10B10/15—Static random access memory [SRAM] devices comprising a resistor load element
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Power Engineering (AREA)
- Static Random-Access Memory (AREA)
- For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
- Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
この発明は多結晶シリコンで構成された高抵抗をメモリ
セル内の負荷素子として使用し、特にポーズ不良のメモ
リセルを検出する手段が設けられたスタティック型ラン
ダムアクセスメモリに関する。
セル内の負荷素子として使用し、特にポーズ不良のメモ
リセルを検出する手段が設けられたスタティック型ラン
ダムアクセスメモリに関する。
(従来の技術)
高抵抗を負荷素子、エンハンスメント型のMOSトラン
ジスタを駆動素子とするインバータを2個用意し、この
両インバータの人出カ間を交差接続して構成されたフリ
ップフロップ回路を用いたメモリセルはE/R型SRA
M (スタティック・ランダムアクセス・メモリ)セル
として知られている。このE/R型SRAMセルは従来
、第6図の等価回路図に示すように構成されている。
ジスタを駆動素子とするインバータを2個用意し、この
両インバータの人出カ間を交差接続して構成されたフリ
ップフロップ回路を用いたメモリセルはE/R型SRA
M (スタティック・ランダムアクセス・メモリ)セル
として知られている。このE/R型SRAMセルは従来
、第6図の等価回路図に示すように構成されている。
第6図において、多結晶シリコンで構成された高抵抗R
1、R2それぞれの一端は電源電圧V。0に接続されて
いる。上記高抵抗R1、R2それぞれの他端にはMOS
トランジスタQ1、Q2それぞれのドレインが接続され
、両トランジスタQ1、Q2のソースは接地電圧VSS
に共通に接続されている。また、上記トランジスタQ1
のゲートはトランジスタQ2のドレインに、トランジス
タQ2のゲートはトランジスタQ1のドレインにそれぞ
れ接続されている。すなわち、上記高抵抗R1、R2そ
れぞれとトランジスタQ1、Q2それぞれとでインバー
タが構成され、がっ両インバータの入出力間が交差接続
されてフリップフロップ回路Fが構成されている。そし
て、このフリップフロップ回路Fの記憶ノードNl、N
2とビット線BL、BLとの間には、データの読出し、
書込みを制御するためのトランスファゲート用のMOS
)ランジスタQ3、Q4が接続されており、両トランジ
スタQ3、Q4のゲートはワード線WLに共通に接続さ
れている。なお、上記トランジスタQ1〜Q4は全てエ
ンハンスメント型でNチャネルのものである。
1、R2それぞれの一端は電源電圧V。0に接続されて
いる。上記高抵抗R1、R2それぞれの他端にはMOS
トランジスタQ1、Q2それぞれのドレインが接続され
、両トランジスタQ1、Q2のソースは接地電圧VSS
に共通に接続されている。また、上記トランジスタQ1
のゲートはトランジスタQ2のドレインに、トランジス
タQ2のゲートはトランジスタQ1のドレインにそれぞ
れ接続されている。すなわち、上記高抵抗R1、R2そ
れぞれとトランジスタQ1、Q2それぞれとでインバー
タが構成され、がっ両インバータの入出力間が交差接続
されてフリップフロップ回路Fが構成されている。そし
て、このフリップフロップ回路Fの記憶ノードNl、N
2とビット線BL、BLとの間には、データの読出し、
書込みを制御するためのトランスファゲート用のMOS
)ランジスタQ3、Q4が接続されており、両トランジ
スタQ3、Q4のゲートはワード線WLに共通に接続さ
れている。なお、上記トランジスタQ1〜Q4は全てエ
ンハンスメント型でNチャネルのものである。
上記構成でなるメモリセルにおいて、フリップフロップ
回路Fは双安定回路であるから、記憶ノードN1、N2
には一対の相補データ、すなわち“1°、“0°が記憶
される。例えば、いま記憶ノードN11;“1”が、N
21.:”O”がそれぞれ記憶されているとすると、ト
ランジスタQ1はオフ、Q2はオン状態になっている。
回路Fは双安定回路であるから、記憶ノードN1、N2
には一対の相補データ、すなわち“1°、“0°が記憶
される。例えば、いま記憶ノードN11;“1”が、N
21.:”O”がそれぞれ記憶されているとすると、ト
ランジスタQ1はオフ、Q2はオン状態になっている。
高抵抗R1、R2は線型の受動素子であるから、オン状
態のトランジスタQ2に接続された高抵抗R2には定常
電流が流れる。ここで、トランジスタQ2のオン抵抗に
比べて高抵抗R2の値が桁違いに大きいため、トランジ
スタQ2に流れる電流の値はR2の値で決定される。こ
の電流は各メモリセル毎に必ず流れ、全メモリセルの電
流がE/R型S RAMの静止時電流を決定する。
態のトランジスタQ2に接続された高抵抗R2には定常
電流が流れる。ここで、トランジスタQ2のオン抵抗に
比べて高抵抗R2の値が桁違いに大きいため、トランジ
スタQ2に流れる電流の値はR2の値で決定される。こ
の電流は各メモリセル毎に必ず流れ、全メモリセルの電
流がE/R型S RAMの静止時電流を決定する。
第7図は上記第6図に示すメモリセルのフリップフロッ
プ回路Fのみの素子構造を示すものであり、第7図(A
)はそのパターン平面図、第7図(B)は同図(A)の
a−a’線に沿った断面図である。このフリップフロッ
プ回路はP型のウェル領域50に形成されており、51
はそれぞれ前記NチャネルMOSトランジスタQ1〜Q
4のソースもしくはドレイン領域となるN十型拡散領域
、52はそれぞれ前記NチャネルMO8)ランジスタQ
1〜Q4のゲート電極並びに配線を構成する第1層目の
多結晶シリコン層、53はそれぞれ前記高抵抗R1、R
2並びに配線を構成する第2層目の多結晶シリコン層で
ある。ここで、第2層目の多結晶シリコン層53の高抵
抗R1、R2となるべき領域53Aは通常、不純物をほ
とんど含んでいない。
プ回路Fのみの素子構造を示すものであり、第7図(A
)はそのパターン平面図、第7図(B)は同図(A)の
a−a’線に沿った断面図である。このフリップフロッ
プ回路はP型のウェル領域50に形成されており、51
はそれぞれ前記NチャネルMOSトランジスタQ1〜Q
4のソースもしくはドレイン領域となるN十型拡散領域
、52はそれぞれ前記NチャネルMO8)ランジスタQ
1〜Q4のゲート電極並びに配線を構成する第1層目の
多結晶シリコン層、53はそれぞれ前記高抵抗R1、R
2並びに配線を構成する第2層目の多結晶シリコン層で
ある。ここで、第2層目の多結晶シリコン層53の高抵
抗R1、R2となるべき領域53Aは通常、不純物をほ
とんど含んでいない。
ところで、上記構成でなるE/R型SRAMセルは、他
のSRAMセル、例えば6個のMOSトランジスタで構
成された完全CMOSセルに比べ、セルの占有面積を小
さくできるという利点がある。
のSRAMセル、例えば6個のMOSトランジスタで構
成された完全CMOSセルに比べ、セルの占有面積を小
さくできるという利点がある。
しかし反面、高抵抗R1、R2を通して常時、静止時電
流が流れるという問題がある。このため、高抵抗R1、
R2の抵抗値をさらに高くすることが必要になり、例え
ば第2層目の多結晶シリコン層53の厚みを薄くする等
の技術によって静止時電流を削減するようにしている。
流が流れるという問題がある。このため、高抵抗R1、
R2の抵抗値をさらに高くすることが必要になり、例え
ば第2層目の多結晶シリコン層53の厚みを薄くする等
の技術によって静止時電流を削減するようにしている。
第8図は種々のメモリ容量のE/R型SRAMにおいて
、静止時電流をその典型的な値である1μAに押さえる
ために必要な前記高抵抗R1、R2の値をまとめて示す
図である。
、静止時電流をその典型的な値である1μAに押さえる
ために必要な前記高抵抗R1、R2の値をまとめて示す
図である。
ところで、前記記憶ノードN1、N2にはトランジスタ
Ql、Q2のドレインであるN十拡散領域とP型ウェル
領域とからなるPN接合が存在しており、このPN接合
における現実的な逆方向接合リーク電流の値は1O−1
4A程度であり、抵抗に換算すると100テラ(Ter
a)Ω程度になる。
Ql、Q2のドレインであるN十拡散領域とP型ウェル
領域とからなるPN接合が存在しており、このPN接合
における現実的な逆方向接合リーク電流の値は1O−1
4A程度であり、抵抗に換算すると100テラ(Ter
a)Ω程度になる。
従って、負荷用の高抵抗R1、R2と上記逆方向接合リ
ークによる等価抵抗との比は、例えば256にビットの
メモリ容量の場合には100倍、1Mビットの場合には
25倍、4Mビットの場合には約6倍、16Mビットの
場合には約1.6倍となる。この比の値が大きい程メモ
リセルの動作に余裕があることになるが、メモリ容量の
大容量化に伴ってこの余裕は減少していく。
ークによる等価抵抗との比は、例えば256にビットの
メモリ容量の場合には100倍、1Mビットの場合には
25倍、4Mビットの場合には約6倍、16Mビットの
場合には約1.6倍となる。この比の値が大きい程メモ
リセルの動作に余裕があることになるが、メモリ容量の
大容量化に伴ってこの余裕は減少していく。
上記の説明は前記記憶ノードN1、N2に接続されたP
N接合に異常リーク成分が含まれない場合にのみ適用さ
れる。ところが、現実のメモリではある確率で欠陥性の
リーク電流や汚染性のリーク電流が発生する。これらの
異常リーク電流の値が高抵抗R1、R2を流れ得る電流
に比べて圧倒的に大きい場合には、異常リーク電流が存
在するメモリセルの記憶ノードで“1“データの保持が
不能となり、フリップフロップ回路として機能しなくな
る。このようなメモリセルを含むS RAMチップは不
良チップとなるので、上記のような異常リーク電流が存
在するメモリセルは製造歩留りを落とす要因となる。す
なわち、異常リーク電流の値が高抵抗負荷を流れる電流
と同程度の場合は、“1”データを記憶している側の記
憶ノードの電圧が高抵抗負荷と異常リーク電流による等
価抵抗との抵抗分割で決まる電圧まで下降し、フリップ
フロップ回路としては極めて不安定な回路状態に陥る。
N接合に異常リーク成分が含まれない場合にのみ適用さ
れる。ところが、現実のメモリではある確率で欠陥性の
リーク電流や汚染性のリーク電流が発生する。これらの
異常リーク電流の値が高抵抗R1、R2を流れ得る電流
に比べて圧倒的に大きい場合には、異常リーク電流が存
在するメモリセルの記憶ノードで“1“データの保持が
不能となり、フリップフロップ回路として機能しなくな
る。このようなメモリセルを含むS RAMチップは不
良チップとなるので、上記のような異常リーク電流が存
在するメモリセルは製造歩留りを落とす要因となる。す
なわち、異常リーク電流の値が高抵抗負荷を流れる電流
と同程度の場合は、“1”データを記憶している側の記
憶ノードの電圧が高抵抗負荷と異常リーク電流による等
価抵抗との抵抗分割で決まる電圧まで下降し、フリップ
フロップ回路としては極めて不安定な回路状態に陥る。
このようなメモリセルが存在すると、電源電圧マージン
、温度マージンがなくなり、データ保持が長時間続くと
データが破壊するといったSRAMとしては致命的な不
良が発生する。さらに事態を悪くするのは、この種の不
良セルを検出することが極めて難しいということである
。周知のように、マージン性の不良、あるいは十分に長
い時間を設定しないと検出できない不良をスクリーニン
グ(S creenlog)するためのテストは時間が
かかり、場合によっては温度関係も各種設定してテスト
しなければならず、現実的な時間では検出不可能な場合
すら有り得る。
、温度マージンがなくなり、データ保持が長時間続くと
データが破壊するといったSRAMとしては致命的な不
良が発生する。さらに事態を悪くするのは、この種の不
良セルを検出することが極めて難しいということである
。周知のように、マージン性の不良、あるいは十分に長
い時間を設定しないと検出できない不良をスクリーニン
グ(S creenlog)するためのテストは時間が
かかり、場合によっては温度関係も各種設定してテスト
しなければならず、現実的な時間では検出不可能な場合
すら有り得る。
第9図は前記記憶ノードN1、N2にそれぞれリーク電
流経路が存在する場合の、前記第6図に示すE/R型S
RAMセルのフリップフロップ回路部分の等価回路図で
ある。図において、Rj、Rj′はリーク電流経路を等
測的に示した抵抗であり、Rjは記憶ノードN1に接続
されたPN接合に正常な逆方向リーク電流のみが存在す
る場合の抵抗であり、Rj′は記憶ノードN2に接続さ
れたPN接合に異常リーク成分を含む場合の抵抗である
。典型的なR1、R2、Rj、Rj’の値の温度特性は
第10図の特性図に示す通りである。
流経路が存在する場合の、前記第6図に示すE/R型S
RAMセルのフリップフロップ回路部分の等価回路図で
ある。図において、Rj、Rj′はリーク電流経路を等
測的に示した抵抗であり、Rjは記憶ノードN1に接続
されたPN接合に正常な逆方向リーク電流のみが存在す
る場合の抵抗であり、Rj′は記憶ノードN2に接続さ
れたPN接合に異常リーク成分を含む場合の抵抗である
。典型的なR1、R2、Rj、Rj’の値の温度特性は
第10図の特性図に示す通りである。
すなわち、多結晶シリコン層で構成されている高抵抗R
1、R2の活性化エネルギーは大きく、温度に対する依
存性が大きい。他方、抵抗Rjは記憶ノードN1の接合
面積で決り、抵抗値に換算すると100テラΩ前後の値
になり、また温度依存性はR1、R2に比べて小さい。
1、R2の活性化エネルギーは大きく、温度に対する依
存性が大きい。他方、抵抗Rjは記憶ノードN1の接合
面積で決り、抵抗値に換算すると100テラΩ前後の値
になり、また温度依存性はR1、R2に比べて小さい。
この抵抗Rjにさらに接合の異常リーク成分が加わった
ものが抵抗Rj′である。このRj′の値が第10図に
示すようにRjよりも約2桁程度が低下すると、保証温
度範囲内でR1、R2と交点を持つようになる。そして
この交点温度T1よりも低温度側でR1、R2と抵抗値
の大小関係が逆転する。すなわち、Rj’がR1、R’
2よりも小さくなる。
ものが抵抗Rj′である。このRj′の値が第10図に
示すようにRjよりも約2桁程度が低下すると、保証温
度範囲内でR1、R2と交点を持つようになる。そして
この交点温度T1よりも低温度側でR1、R2と抵抗値
の大小関係が逆転する。すなわち、Rj’がR1、R’
2よりも小さくなる。
次に、記憶ノードN1、N2における静止時のデータ保
持電圧を求めてみる。
持電圧を求めてみる。
まず、記憶ノードN1の“1″データ保持電圧Vl (
1)は次の式で与えられる。
1)は次の式で与えられる。
h3+にn(011,) KJ十I(n(
011)・・・(1) また、記憶ノードN2の“1″データ保持電圧V2 (
1)は次の式で与えられる。
011)・・・(1) また、記憶ノードN2の“1″データ保持電圧V2 (
1)は次の式で与えられる。
・・・(2)
他方、記憶ノードN1の“0”データ保持電圧Vl(0
)は次の式で与えられる。
)は次の式で与えられる。
・・・(3)
さらに、記憶ノードN2の“0”データ保持電圧V2
(0)は次の式で与えられる。
(0)は次の式で与えられる。
・・・(4)
ここで、Rn (of’f’ )はフリップフロップ回
路Fを構成するトランジスタQ1、Q2のオフ状態にお
けるチャネルリーク電流の等価抵抗であり、Rn(on
)はオン状態での等価抵抗である。正常なトランジスタ
では、Rn(off’)は1014Ω以上の極めて大き
な値であるから、上記1〜4式は次のように書き直する
ことができる。
路Fを構成するトランジスタQ1、Q2のオフ状態にお
けるチャネルリーク電流の等価抵抗であり、Rn(on
)はオン状態での等価抵抗である。正常なトランジスタ
では、Rn(off’)は1014Ω以上の極めて大き
な値であるから、上記1〜4式は次のように書き直する
ことができる。
V 1 (1) ’= V cc
・・・(5)V 1 (0) −V2(0) #O−(
7)メモリセルの“1゛、“0”記憶電圧はそれぞれv
cc、Ovであることが望ましいが、記憶ノードN2の
“1”データ保持電圧V2 (1)のみがR2とRj′
の抵抗分割で決定され、Vccよりも低下する。この場
合、Rj′がR2よりも小さくなる程、“1°記憶電圧
は低下し、これがNチャネルMOS)ランジスタの閾値
電圧V thn以下にまで降下すると、上記3式におけ
るRn(on)がRn(off’)に変わり、記憶ノー
ドN1の0”データ保持電圧Vl (0)がRIXCA
の時定数でVCCレベルまで充電される。ただし、CA
は記憶ノードN1の記憶容量である。このことは、メモ
リセルの記憶状態が、初期ではノードN1が“0″、ノ
ードN2が1″の状態から、ノードN1が“1”、ノー
ドN2が′0”の状態に変わったことになり、データが
破壊されたことを意味する。第10図の関係で言替えれ
ば、R1、R2とRj′との交点温度T1以下で記憶デ
ータが破壊されることになる。この現象は静止時に低温
側で起り易いことから、低温ポーズ破壊と呼ばれている
。この種の不良の検出が困難な理由として、低温でのテ
ストが必要であること、ポーズ性の不良であり長いテス
ト時間が必要なこと、静止時に完全なセル破壊に至るま
での間に様々の不安定動作に起因した特性不良の段階が
存在すること等があり、これらの不良を早期に、特にウ
ェハ状態でのテストで容易かつ確実に検出する手段が求
められていた。
・・・(5)V 1 (0) −V2(0) #O−(
7)メモリセルの“1゛、“0”記憶電圧はそれぞれv
cc、Ovであることが望ましいが、記憶ノードN2の
“1”データ保持電圧V2 (1)のみがR2とRj′
の抵抗分割で決定され、Vccよりも低下する。この場
合、Rj′がR2よりも小さくなる程、“1°記憶電圧
は低下し、これがNチャネルMOS)ランジスタの閾値
電圧V thn以下にまで降下すると、上記3式におけ
るRn(on)がRn(off’)に変わり、記憶ノー
ドN1の0”データ保持電圧Vl (0)がRIXCA
の時定数でVCCレベルまで充電される。ただし、CA
は記憶ノードN1の記憶容量である。このことは、メモ
リセルの記憶状態が、初期ではノードN1が“0″、ノ
ードN2が1″の状態から、ノードN1が“1”、ノー
ドN2が′0”の状態に変わったことになり、データが
破壊されたことを意味する。第10図の関係で言替えれ
ば、R1、R2とRj′との交点温度T1以下で記憶デ
ータが破壊されることになる。この現象は静止時に低温
側で起り易いことから、低温ポーズ破壊と呼ばれている
。この種の不良の検出が困難な理由として、低温でのテ
ストが必要であること、ポーズ性の不良であり長いテス
ト時間が必要なこと、静止時に完全なセル破壊に至るま
での間に様々の不安定動作に起因した特性不良の段階が
存在すること等があり、これらの不良を早期に、特にウ
ェハ状態でのテストで容易かつ確実に検出する手段が求
められていた。
(発明が解決しようとする問題点)
このように従来ではリーク電流に起因するセル不良の検
出に際し、外側からメモリセルの動作特性を調べること
により行なうようにしているので、不安定動作するメモ
リセルの検出が極めて困難であり、かつテスト時間も長
くなるという欠点がある。
出に際し、外側からメモリセルの動作特性を調べること
により行なうようにしているので、不安定動作するメモ
リセルの検出が極めて困難であり、かつテスト時間も長
くなるという欠点がある。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、ポーズ不良が存在しているメモリセ
ルの不良を加速検出することによって不良セルの存在を
容易にかつ短時間で検出することができるスタティック
型ランダムアクセスメモリを提供することにある。
あり、その目的は、ポーズ不良が存在しているメモリセ
ルの不良を加速検出することによって不良セルの存在を
容易にかつ短時間で検出することができるスタティック
型ランダムアクセスメモリを提供することにある。
[発明の構成コ
(問題点を解決するための手段)
この発明のスタティック型ランダムアクセスメモリは、
メモリセル及びメモリセル以外の周辺回路とをそれぞれ
異なるウェル領域に形成し、上記メモリセルが形成され
ているウェル領域に任意のバイアス電圧を供給するバイ
アス電圧供給手段を設けたことを特徴とする。
メモリセル及びメモリセル以外の周辺回路とをそれぞれ
異なるウェル領域に形成し、上記メモリセルが形成され
ているウェル領域に任意のバイアス電圧を供給するバイ
アス電圧供給手段を設けたことを特徴とする。
(作用)
この発明のメモリでは、メモリセルが形成されているウ
ェル領域に任意のバイアス電圧を供給することによりメ
モリセル内の記憶ノードにおける“1“データの保持電
圧を低く設定し、これによリボーズ不良セルにおけるデ
ータ破壊を加速するようにしている。これにより不良セ
ルの存在を容易にかつ短時間で発見することができる。
ェル領域に任意のバイアス電圧を供給することによりメ
モリセル内の記憶ノードにおける“1“データの保持電
圧を低く設定し、これによリボーズ不良セルにおけるデ
ータ破壊を加速するようにしている。これにより不良セ
ルの存在を容易にかつ短時間で発見することができる。
(実施例)
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図はこの発明のスタティック型ランダムアクセスメ
モリで使用される1個のメモリセルの構成を示す回路図
である。このメモリセルは、従来と同様にエンハンスメ
ント型でNチャネルのMOS)ランジスタQ1〜Q4と
高抵抗R1、R2とで構成されている。そして、トラン
ジスタQ1、Q2と高抵抗R1、R2とからなるフリッ
プフロップ回路F内のトランジスタQ1とQ2の共通ソ
ースは接地電圧VSSに接続され、トランスファゲート
用のトランジスタQ3、Q4の各ゲートはワード線WL
に共通に接続され、このトランジスタQ3、Q4の一端
はビット線BL、BLそれぞれに接続されている。
モリで使用される1個のメモリセルの構成を示す回路図
である。このメモリセルは、従来と同様にエンハンスメ
ント型でNチャネルのMOS)ランジスタQ1〜Q4と
高抵抗R1、R2とで構成されている。そして、トラン
ジスタQ1、Q2と高抵抗R1、R2とからなるフリッ
プフロップ回路F内のトランジスタQ1とQ2の共通ソ
ースは接地電圧VSSに接続され、トランスファゲート
用のトランジスタQ3、Q4の各ゲートはワード線WL
に共通に接続され、このトランジスタQ3、Q4の一端
はビット線BL、BLそれぞれに接続されている。
また、この実施例におけるメモリセルが前記第6図に示
す従来のものと異なっている点は、このメモリセル内の
トランジスタQ1〜Q4のバックゲート、すなわちこれ
らトランジスタQ1〜Q4が形成されているウェル領域
(前記第7図(B)中の領域50)が、このメモリセル
を含むメモリセル以外の図示しない周辺回路が形成され
ているウェル領域とは電位的に分離されており、かつト
ランジスタQ1〜Q4が形成されているウェル領域に所
定のバイアス電圧V subが独立して供給できるよう
にしたことにある。このバイアス電圧V subとして
は、ポーズ不良の検出時には接地電圧VSSよりも低い
、すなわち負極性の電圧が供給され、通常のメモリ動作
を行なわせる場合には接地電圧VCCと同じ電圧が供給
される。なお、周辺回路が形成されているウェル領域に
は接地電圧VSSが常時供給されている。
す従来のものと異なっている点は、このメモリセル内の
トランジスタQ1〜Q4のバックゲート、すなわちこれ
らトランジスタQ1〜Q4が形成されているウェル領域
(前記第7図(B)中の領域50)が、このメモリセル
を含むメモリセル以外の図示しない周辺回路が形成され
ているウェル領域とは電位的に分離されており、かつト
ランジスタQ1〜Q4が形成されているウェル領域に所
定のバイアス電圧V subが独立して供給できるよう
にしたことにある。このバイアス電圧V subとして
は、ポーズ不良の検出時には接地電圧VSSよりも低い
、すなわち負極性の電圧が供給され、通常のメモリ動作
を行なわせる場合には接地電圧VCCと同じ電圧が供給
される。なお、周辺回路が形成されているウェル領域に
は接地電圧VSSが常時供給されている。
これは、メモリセルのウェル領域と接続されるボンディ
ングパッドを、周辺回路のウェル領域と接続されるボン
ディングパッドは別に設け、テスト時には両パッドに独
立した電圧を印加し、テストの終了後には両パッドをボ
ンディング−ワイヤ等により接続することで実現するこ
とができる。
ングパッドを、周辺回路のウェル領域と接続されるボン
ディングパッドは別に設け、テスト時には両パッドに独
立した電圧を印加し、テストの終了後には両パッドをボ
ンディング−ワイヤ等により接続することで実現するこ
とができる。
このような構成において、いま記憶ノードN1には正常
なPN接合の逆方向リーク電流が、記憶ノードN2には
異常リーク電流成分を含む逆方向リーク電流がそれぞれ
存在する場合のフリップフロップ回路Fの部分の等価回
路を第2図に示す。
なPN接合の逆方向リーク電流が、記憶ノードN2には
異常リーク電流成分を含む逆方向リーク電流がそれぞれ
存在する場合のフリップフロップ回路Fの部分の等価回
路を第2図に示す。
第1図のようなメモリセルを持つメモリのテストを行な
うには、まず、V subとして接地電圧VSSと等し
い電圧を供給した状態でメモリセルに所定のデータの書
込んでおく、次にデータが記憶されている状態で上記V
subとして負極性の電圧を供給する。負極性の電圧
V subをトランジスタQ2のバックゲートに印加す
ることにより、記憶ノードN2には、トランジスタQ2
のバックゲートに接地電圧VSSを印加した場合に比べ
て大きな電流が流れる。これは、第3図の特性図に示す
ように、ポーズ不良の原因である異常接合リーク電流1
reakと、接合に印加される逆方向電圧Vdとの関
係からみて明らかである。V subとして負極性の電
圧が供給されている状態のときの記憶ノードN2におけ
る静止時の″1″データ保持電圧V2 (1)’ は、
前記2式から次の式のように変化する。
うには、まず、V subとして接地電圧VSSと等し
い電圧を供給した状態でメモリセルに所定のデータの書
込んでおく、次にデータが記憶されている状態で上記V
subとして負極性の電圧を供給する。負極性の電圧
V subをトランジスタQ2のバックゲートに印加す
ることにより、記憶ノードN2には、トランジスタQ2
のバックゲートに接地電圧VSSを印加した場合に比べ
て大きな電流が流れる。これは、第3図の特性図に示す
ように、ポーズ不良の原因である異常接合リーク電流1
reakと、接合に印加される逆方向電圧Vdとの関
係からみて明らかである。V subとして負極性の電
圧が供給されている状態のときの記憶ノードN2におけ
る静止時の″1″データ保持電圧V2 (1)’ は、
前記2式から次の式のように変化する。
ここで、V2 (1)’ −V2 (1)を減算すると
次の9式が得られる。
次の9式が得られる。
すなわち、負極性の電圧Vsubを印加することで“1
”データを保持している記憶ノードN2の電圧は上記9
式で与えられる値だけ低下する。−方、ビット線電圧を
検出するセンス増幅回路(図示せず)等からなる周辺回
路が形成されているウェル領域には接地電圧VSSが常
時供給されているので、その回路特性は一定である。従
って、メモリセル内のトランジスタQ1〜Q4のバック
ゲートに接地電圧VSSよりも低いバイアス電圧V s
ubを供給することにより、記憶ノードN2のデータ保
持電圧の低下に起因するポーズ不良の検出が容易になる
。すなわち、電圧V2 (1)’がNチャネルMOSト
ランジスタの閾値電圧以下まで低下するとメモリセルの
記憶データが破壊され始めるのであるから、メモリセル
以外 タのバックゲートに供給される電圧V subを接地電
圧よりも低下させることによりセルデータの破壊を加速
させることができる。
”データを保持している記憶ノードN2の電圧は上記9
式で与えられる値だけ低下する。−方、ビット線電圧を
検出するセンス増幅回路(図示せず)等からなる周辺回
路が形成されているウェル領域には接地電圧VSSが常
時供給されているので、その回路特性は一定である。従
って、メモリセル内のトランジスタQ1〜Q4のバック
ゲートに接地電圧VSSよりも低いバイアス電圧V s
ubを供給することにより、記憶ノードN2のデータ保
持電圧の低下に起因するポーズ不良の検出が容易になる
。すなわち、電圧V2 (1)’がNチャネルMOSト
ランジスタの閾値電圧以下まで低下するとメモリセルの
記憶データが破壊され始めるのであるから、メモリセル
以外 タのバックゲートに供給される電圧V subを接地電
圧よりも低下させることによりセルデータの破壊を加速
させることができる。
セルデータ破壊の加速が終了したならば、電圧V su
bとして接地電圧VSSを供給し、データの読出しを行
なう。ポーズ不良によりデータが破壊されたメモリセル
における記憶データは、バイアス電圧V subが接地
、電圧vssに戻った後でも変化しない。従って、予め
書込んだデータと読出しデータとが一致しなければ、そ
のメモリセルはポーズ不良セルであることを検出するこ
とができる。
bとして接地電圧VSSを供給し、データの読出しを行
なう。ポーズ不良によりデータが破壊されたメモリセル
における記憶データは、バイアス電圧V subが接地
、電圧vssに戻った後でも変化しない。従って、予め
書込んだデータと読出しデータとが一致しなければ、そ
のメモリセルはポーズ不良セルであることを検出するこ
とができる。
しかも、この検出はバイアス電圧Vsubを変えるとい
う操作により行われるため、従来と比べて極めて短時間
に検出することができる。
う操作により行われるため、従来と比べて極めて短時間
に検出することができる。
しかも、NチャネルMOS)ランジスタのバックゲート
に負極性の電圧を印加するとその閾値電圧は上昇し、こ
れは基板バイアス効果として知られている。第4図はそ
の閾値電圧V thnが0.95Vとなるように設計さ
れたNチャネルMO5)ランジスタにバックゲートバイ
アス電圧を印加した場合の、バックゲート、ソース間の
平方根値1”W丁τ(Vl/2)とその閾値電圧の変化
分ΔV thnとの関係を示す特性図である。上記のよ
うにトランジスタのバックゲートに負極性の電圧を印加
することは、その閾値電圧を上昇させる効果を伴うこと
になる。すなわち、上記電圧v2(1)′がNチャネル
MO5)ランジスタの閾値電圧以下に低下するとセルデ
ータが破壊され始めるのであるから、上記基板バイアス
効果によるトランジスタの閾値電圧の上昇はセルデータ
の破壊を加速する結果につながるのである。
に負極性の電圧を印加するとその閾値電圧は上昇し、こ
れは基板バイアス効果として知られている。第4図はそ
の閾値電圧V thnが0.95Vとなるように設計さ
れたNチャネルMO5)ランジスタにバックゲートバイ
アス電圧を印加した場合の、バックゲート、ソース間の
平方根値1”W丁τ(Vl/2)とその閾値電圧の変化
分ΔV thnとの関係を示す特性図である。上記のよ
うにトランジスタのバックゲートに負極性の電圧を印加
することは、その閾値電圧を上昇させる効果を伴うこと
になる。すなわち、上記電圧v2(1)′がNチャネル
MO5)ランジスタの閾値電圧以下に低下するとセルデ
ータが破壊され始めるのであるから、上記基板バイアス
効果によるトランジスタの閾値電圧の上昇はセルデータ
の破壊を加速する結果につながるのである。
第5図は上記第1図のようなメモリセルを備えたこの発
明のメモリチップ全体の構成を示すブロック図である。
明のメモリチップ全体の構成を示すブロック図である。
メモリチップ20内には第1図のメモリセルを多数備え
たメモリセルアレイ21と、このメモリセルアレイ21
内のメモリセルにおけるデータの書込み、読出し動作を
制御する周辺回路が設けられている。この周辺回路には
周知のように、チップイネーブル信号、アウトプットイ
ネーブル信号等の各種制御入力が与えられるチップ制御
回路22、このチップ制御回路22の出力に基づいてタ
イミング信号を発生するタイミング制御回路23、行ア
ドレスが人力される行アドレスバツフア回路24、チッ
プ外部との間で人出データの授受を行なう入出力回路2
5、上記行アドレスバツフア回路24の出力が与えられ
る行デコーダ回路26、データ書込み時には上記メモリ
セルアレイ21にデータを書き込み、データ読出し時に
はメモリセルアレイ21からの読出しデータを検出する
センス増幅回路/書き込み回路27、列アドレスが入力
される列アドレスバッファ回路28、上記列アドレスバ
ッファ回路28の出力が与えられる列デコーダ回路29
、この列デコーダ回路29の出力に基づいて上記メモリ
セルアレイ21内のワード線を選択駆動するワード線駆
動回路30等が設けられている。
たメモリセルアレイ21と、このメモリセルアレイ21
内のメモリセルにおけるデータの書込み、読出し動作を
制御する周辺回路が設けられている。この周辺回路には
周知のように、チップイネーブル信号、アウトプットイ
ネーブル信号等の各種制御入力が与えられるチップ制御
回路22、このチップ制御回路22の出力に基づいてタ
イミング信号を発生するタイミング制御回路23、行ア
ドレスが人力される行アドレスバツフア回路24、チッ
プ外部との間で人出データの授受を行なう入出力回路2
5、上記行アドレスバツフア回路24の出力が与えられ
る行デコーダ回路26、データ書込み時には上記メモリ
セルアレイ21にデータを書き込み、データ読出し時に
はメモリセルアレイ21からの読出しデータを検出する
センス増幅回路/書き込み回路27、列アドレスが入力
される列アドレスバッファ回路28、上記列アドレスバ
ッファ回路28の出力が与えられる列デコーダ回路29
、この列デコーダ回路29の出力に基づいて上記メモリ
セルアレイ21内のワード線を選択駆動するワード線駆
動回路30等が設けられている。
さらに、31ないし38はそれぞれこのメモリチップ2
0に電源電圧V CCs接地電圧vss及びテスト時に
使用される電圧V subが印加されるボンディングパ
ッドである。ボンディングパッド31に印加される電源
電圧VCCはメモリセルアレイ21を含む回路に供給さ
れる。また、ボンディングパッド32に印加される接地
電圧vssはメモリセルアレイ21を除く周辺回路に供
給される。さらに、ボンディングパッド33に印加され
るバイアス電圧Vsubはメモリセルアレイ21のみに
供給される。
0に電源電圧V CCs接地電圧vss及びテスト時に
使用される電圧V subが印加されるボンディングパ
ッドである。ボンディングパッド31に印加される電源
電圧VCCはメモリセルアレイ21を含む回路に供給さ
れる。また、ボンディングパッド32に印加される接地
電圧vssはメモリセルアレイ21を除く周辺回路に供
給される。さらに、ボンディングパッド33に印加され
るバイアス電圧Vsubはメモリセルアレイ21のみに
供給される。
ここで、テスト時には前記のように各ボンディングパッ
ド31〜33をボンディング争ワイヤでリードフレーム
とは接続せずに、独立してそれぞれのボンディングパッ
ドに所定の電圧を供給することによりテストを行ない、
テスト後は図示のようにボンディングパッド31をVC
C用のリードフレーム34と接続し、ボンディングパッ
ド32と33をvSs用のリードフレーム35とそれぞ
れ接続する。
ド31〜33をボンディング争ワイヤでリードフレーム
とは接続せずに、独立してそれぞれのボンディングパッ
ドに所定の電圧を供給することによりテストを行ない、
テスト後は図示のようにボンディングパッド31をVC
C用のリードフレーム34と接続し、ボンディングパッ
ド32と33をvSs用のリードフレーム35とそれぞ
れ接続する。
[発明の効果]
以上説明したようにこの発明によれば、ポーズ不良セル
の存在を容易にかつ短時間で検出することができること
ができるスタティック型ランダムアクセスメモリを提供
することができる。
の存在を容易にかつ短時間で検出することができること
ができるスタティック型ランダムアクセスメモリを提供
することができる。
第1図はこの発明の一実施例によるメモリセルの構成を
示す回路図、第2図は第1図のメモリセルの等価回路図
、第3図及び第4図はそれぞれ上記実施例を説明するた
めの特性図、第5図はこの発明のメモリの全体の構成を
示すブロック図、第6図は従来のE/R型SRAMセル
の回路図、第7図は上記従来のE/R型SRAMセルの
一部の素子構造を示すパターン平面図及びその断面図、
第8図はメモリ容量と負荷用高抵抗の値との関係をまと
めて示す図、第9図は第6図に示す従来のE/R1E2
SRAMセルの一部の等価回路図、第10図は第6図に
示す従来のE/R型SRAMセルにおける各種抵抗の温
度特性を示す特性図である。 Q1〜Q4・・・NチャネルMOSトランジスタ、R1
,R2・・・高抵抗、F・・・フリップフロップ回路、
Rj、Rj’・・・等価抵抗、BL、BL・・・ビット
線、WL・・・ワード線。
示す回路図、第2図は第1図のメモリセルの等価回路図
、第3図及び第4図はそれぞれ上記実施例を説明するた
めの特性図、第5図はこの発明のメモリの全体の構成を
示すブロック図、第6図は従来のE/R型SRAMセル
の回路図、第7図は上記従来のE/R型SRAMセルの
一部の素子構造を示すパターン平面図及びその断面図、
第8図はメモリ容量と負荷用高抵抗の値との関係をまと
めて示す図、第9図は第6図に示す従来のE/R1E2
SRAMセルの一部の等価回路図、第10図は第6図に
示す従来のE/R型SRAMセルにおける各種抵抗の温
度特性を示す特性図である。 Q1〜Q4・・・NチャネルMOSトランジスタ、R1
,R2・・・高抵抗、F・・・フリップフロップ回路、
Rj、Rj’・・・等価抵抗、BL、BL・・・ビット
線、WL・・・ワード線。
Claims (4)
- (1)メモリセル及びメモリセル以外の周辺回路とをそ
れぞれ異なるウェル領域に形成し、上記メモリセルが形
成されているウェル領域に任意のバイアス電圧を供給す
るバイアス電圧供給手段を設けたことを特徴とするスタ
ティック型ランダムアクセスメモリ。 - (2)前記メモリセルが、負荷素子として抵抗を用い、
駆動素子としてMOSトランジスタを用いた2個のイン
バータで構成されたフリップフロップ回路を備えている
特許請求の範囲第1項に記載のスタティック型ランダム
アクセスメモリ。 - (3)前記バイアス電圧供給手段は通常動作時にそのメ
モリに供給される最低電源電圧よりも低いバイアス電圧
を前記ウェル領域に供給するようにした特許請求の範囲
第1項に記載のスタティック型ランダムアクセスメモリ
。 - (4)前記バイアス電圧供給手段がボンディングパッド
である特許請求の範囲第1項に記載のスタティック型ラ
ンダムアクセスメモリ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62325688A JPH01166400A (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | スタティック型ランダムアクセスメモリ |
| US07/288,199 US4958316A (en) | 1987-12-23 | 1988-12-22 | Static random access memory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62325688A JPH01166400A (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | スタティック型ランダムアクセスメモリ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01166400A true JPH01166400A (ja) | 1989-06-30 |
| JPH0529999B2 JPH0529999B2 (ja) | 1993-05-06 |
Family
ID=18179607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62325688A Granted JPH01166400A (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | スタティック型ランダムアクセスメモリ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4958316A (ja) |
| JP (1) | JPH01166400A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017174490A (ja) * | 2017-04-06 | 2017-09-28 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5018101A (en) * | 1987-09-16 | 1991-05-21 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor memory |
| US5208782A (en) * | 1989-02-09 | 1993-05-04 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device having a plurality of memory blocks and a lead on chip (LOC) arrangement |
| JP2982920B2 (ja) * | 1990-07-10 | 1999-11-29 | 三菱電機株式会社 | 半導体記憶装置 |
| JPH11204742A (ja) * | 1998-01-20 | 1999-07-30 | Sony Corp | メモリ及び情報機器 |
| US20040222422A1 (en) * | 2003-05-08 | 2004-11-11 | Wein-Town Sun | CMOS inverter layout |
| US6925010B2 (en) | 2003-07-10 | 2005-08-02 | Texas Instruments Incorporated | Static random access memory device having decreased sensitivity to variations in channel physical characteristics |
| US20160216969A1 (en) * | 2015-01-28 | 2016-07-28 | Qualcomm Incorporated | System and method for adaptively managing registers in an instruction processor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51142927A (en) * | 1975-06-04 | 1976-12-08 | Nec Corp | Memory function testing method for mos memory elements |
| JPS56127526U (ja) * | 1980-02-25 | 1981-09-28 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4727518A (en) * | 1984-02-17 | 1988-02-23 | Intel Corporation | Apparatus for limiting minority carrier injection in CMOS memories |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP62325688A patent/JPH01166400A/ja active Granted
-
1988
- 1988-12-22 US US07/288,199 patent/US4958316A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51142927A (en) * | 1975-06-04 | 1976-12-08 | Nec Corp | Memory function testing method for mos memory elements |
| JPS56127526U (ja) * | 1980-02-25 | 1981-09-28 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017174490A (ja) * | 2017-04-06 | 2017-09-28 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0529999B2 (ja) | 1993-05-06 |
| US4958316A (en) | 1990-09-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |