JPH05274867A - 半導体メモリ回路及びそのリーク電流測定方法 - Google Patents

半導体メモリ回路及びそのリーク電流測定方法

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JPH05274867A
JPH05274867A JP4102182A JP10218292A JPH05274867A JP H05274867 A JPH05274867 A JP H05274867A JP 4102182 A JP4102182 A JP 4102182A JP 10218292 A JP10218292 A JP 10218292A JP H05274867 A JPH05274867 A JP H05274867A
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洋文 稲田
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雅弘 加藤
Takahiko Oma
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 メモリセルのリーク電流を定量測定できる機
能を有する半導体メモリ回路及びメモリセルのリーク電
流を定量的に測定する測定方法を提供する。 【構成】 メモリセルMとメモリセルMのデータが読出
されるビット線BLと、ビット線BL及び反転ビット線*BL
にプリチャージ電位を供給する可変電圧源PVSとを備え
る。可変電圧源PVS により、逐次電位を変えてデータが
読出されるデータ線をプリチャージし、初めて読出しエ
ラーが生じるプリチャージの電位を求め、その電位と既
知のメモリセルの容量からメモリセルのリーク電流を定
量的に測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体メモリ回路及びそ
のリーク電流測定方法に関し、より詳細にはメモリセル
のリーク電流を定量測定する半導体メモリ回路及びその
リーク電流測定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体メモリである例えばダイナミック
メモリでは、メモリセルのデータたる、メモリセルのキ
ャパシタに蓄えられた電荷が、リーク電流により時間経
過とともに減少していく。そのため、リフレッシュと称
するデータ再生動作が必要となる。
【0003】図3はダイナミックメモリの要部構成を示
すブロック図である。センスアンプ1の入力側と接続さ
れたビット線BLと反転ビット線*BLとの間に、Nチャネ
ルトランジスタQ1 とQ2 との直列回路及びNチャネル
トランジスタQ3 が夫々介装されている。電源電位VCC
の約1/2 の電位1/2 VCCを発生する1/2 VCC電位発生回
路2の電位出力端子2aはトランジスタQ1 とQ2 との共
通接続部と接続されている。トランジスタQ1 , Q2 ,
3 のゲートは共通接続されてイコライズ線EQL と接続
されている。
【0004】ビット線BLはアクセス用のNチャネルトラ
ンジスタQ4 とキャパシタCS との直列回路を介してセ
ルプレート電源CPと接続されている。ビット線BLにはビ
ット線容量CL が存在する。トランジスタQ4 のゲート
はワード線WLと接続されている。そして前記1/2 VCC
位発生回路2とトランジスタQ1 , Q2 , Q3 とにより
イコライザ部EQを構成している。またトランジスタQ4
とキャパシタCS とによりメモリセルMを構成してい
る。
【0005】次にこのダイナミックメモリのリフレッシ
ュ動作を説明する。メモリをリフレッシュする場合、先
ずイコライズ線EQL を「H」レベルにして、トランジス
タQ1 , Q2 , Q3 をともにオンさせ、1/2 VCC電位発
生回路2が出力するプリチャージ電位VPCをビット線BL
及び反転ビット線*BLに与えてビット線BL及び反転ビッ
ト線*BLをプリチャージする。
【0006】そしてビット線BL及び反転ビット線*BLを
フローティング状態にした後、ワード線WLを選択して、
アクセス用のトランジスタQ4 をオンさせると、オンさ
せたときのメモリセルMのストレージノードSNの電位V
SN′及びビット線BLの電位VBL′は、VSN′=VBL′と
なる。また、電荷量の和Qは、 Q=CM (VSN′−VCP)+CL BL′ …(1) 但し、VCPはセルプレート電源CPの電圧 となる。
【0007】一方、データの読出しによるビット線電位
の変化ΔVBLは、 ΔVBL≡VBL′−VPC=(VSN−VPC)/{1+(CL /CM )}…(2) 但し、CM はキャパシタCS の容量 CL はビット線BLの容量 VSNはアクセス用のトランジスタQ4 をオンさせる前の
メモリセルMのストレージノードSNの電位 となる。
【0008】このビット線電位変化ΔVBLをセンスアン
プ1で増幅してリーク電流によるデータの電荷の損失を
リフレッシュする。つまり、リフレッシュは基本的にデ
ータの読出し動作と同様であり、メモリセルにアクセス
し、センスアンプを駆動する。ここで、メモリセルMの
キャパシタCS の容量をCM 、ビット線BLの容量をCL
とすると、メモリセルMに「H」又は「L」のデータが
書込まれているとき、ストレージノードSNの電位VSN
電源電位VCC又は0Vである。セルプレート電源CPの電
位をVCPとし、ビット線BLのプリチャージ電位をVPC
すると、キャパシタCS 及びビット線の容量CL に蓄え
られている電荷量の和Qは、 Q=CM (VSN−VCP)+CL PC …(3) となる。 ここでVSN=VCC…「H」レベル、VSN=0…「L」レ
ベル
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、リー
ク電流によるデータの電荷の損失をリフレッシュする
が、半導体メモリが高集積化されるにともない、これま
で問題にならなかった微小のリーク電流の影響を受け易
くなって、メモリセルのキャパシタの電位が低下し易く
なる。そこで、微小なリーク電流を測定する必要が生じ
るが、従来の半導体メモリでは、リーク電流がどの程度
流れているかを正確に測定し得ず、リーク電流の定量測
定ができないという問題がある。本発明は斯かる問題に
鑑み、メモリセルのリーク電流を定量測定できる機能を
有する半導体メモリ回路及びメモリセルのリーク電流を
定量的に測定する測定方法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】第1の発明に係る半導体
メモリ回路は、メモリセルと、該メモリセルのデータが
読出されるデータ線と、データ線に電位を供給する可変
電圧源とを備えていることを特徴とし、第2の発明に係
る半導体メモリ回路のリーク電流測定方法は、可変電圧
源により、メモリセルのデータが読出されるデータ線に
電位を供給し、データ線をフロート状態にした後に、デ
ータ線及びメモリセルを等電位にして、その後のデータ
線の電位の変化量に基づいて半導体メモリ回路のリーク
電流を測定する方法であって、前記可変電圧源が供給す
る電位を変えて、読出しエラーが生じるときの前記電位
からリーク電流を測定することを特徴としている。
【0011】
【作用】可変電圧源により、逐次電位を変えてデータが
読出されるデータ線をプリチャージし、初めて読出しエ
ラーが生じるプリチャージの電位を求める。このプリチ
ャージ電位はメモリセルのストレージノードの電位と等
しいこととメモリセルの容量が既知であることからメモ
リセルのリーク電流を定量測定できる。
【0012】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面により詳
述する。図1は本発明に係る半導体メモリ回路の要部構
成を示すブロック図である。センスアンプ1の入力側と
接続されているビット線BLと反転ビット線*BLとの間に
はNチャネルトランジスタQ1 とQ2 との直列回路が介
装され、またNチャネルトランジスタQ3 が介装されて
いる。ビット線BLはアクセス用のNチャネルトランジス
タQ4 とキャパシタCS との直列回路を介してセルプレ
ート電源CPと接続されている。
【0013】トランジスタQ4 のゲートはワード線WLと
接続されており、トランジスタQ1,Q2 ,Q3 のゲー
トは共通接続されてイコライズ線EQL と接続されてい
る。出力するプリチャージ電位を変更できる可変電圧源
PVS の電位出力端子PVSaは、トランジスタQ1 とQ2
の接続部たるノードN1と接続されている。可変電圧源PV
S とトランジスタQ1 ,Q2 ,Q3 とによりイコライザ
部EQを構成している。またトランジスタQ4 とキャパシ
タCS とによりメモリセルMを構成している。
【0014】次にこの半導体メモリ回路によりメモリセ
ルのリーク電流を定量的に測定する方法を説明する。メ
モリセルMの電荷をビット線BLに与えたときのビット線
BLの電位変化ΔVBL〔(2) 式参照〕をセンスアンプ1に
より増幅してデータを読出す。いま、初めて読出しエラ
ーが生じる条件は、 ΔVBL=0 …(4) である。そして(2) 式により(4) 式は、 VSN−VPC=0 …(5) と同じである。即ちプリチャージ電位VPCを変えて、初
めて読出しエラーが生じるプリチャージ電位VPCを求め
ると、そのときのプリチャージ電位VPCがキャパシタC
S のストレージノードSNのストレージノード電位VSN
等しくなる。これを利用してメモリセルMのリーク電流
を定量測定する。
【0015】そこで、メモリセルMに「H」レベルを書
込み、所定時間後のメモリセルMのリーク電流を求める
ことを考える。図2はメモリセルMにデータを書込んだ
後のストレージノードSNの電位変化を示す特性曲線であ
り、縦軸をストレージノード電圧VSNとし、横軸を時間
tとしている。いま、メモリセルMに「H」レベルを、
t=0のときに電源電位VCCで書込む。「H」レベルを
書込んだままにしておくと、メモリセルMのリーク電流
により、ストレージノードSNの電位は電源電位VCCから
曲線Aに示すように徐々に低下する。ここで時間t1
ら時間t2 までの期間に流れるリーク電流を求める。そ
のためには、時間t1 ,t2 のときのストレージノード
SNの電位VSN(t1 )とVSN(t2 )とが求まれば良
い。
【0016】それらが求まると、メモリセルMのキャパ
シタCS の容量CM が既知であるから、時間t1 から時
間t2 までの期間にリークした電荷量ΔQLEAKは、 ΔQLEAK=CM {VSN(t2 )−VSN(t1 )} …(6) となる。この電荷量ΔQLEAKが求まれば、時間t1 から
時間t2 までの期間に流れるリーク電流の平均値ILEAK
は、 ILEAK=〔CM {VSN(t2 )−VSN(t1 )}〕/(t2 −t1 )…(7) となる。
【0017】ここで、如何にストレージノード電位VSN
(t2 )とVSN(t1 )とを知るかということである
が、それは(5) 式により解決できる。つまり時間t1
に、初めて読出しエラーが生じるプリチャージ電位VPC
を検出できれば、そのプリチャージ電位VPCがそのまま
ストレージノード電位VSN(t1 )になり、V
SN(t2)も同様に求められる。このようにしてリーク
電流の平均値ILEAKに基づいて、メモリセルMのリーク
電流を定量測定できる。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればメ
モリセルのリーク電流を定量的に測定することができ
る。したがってDRAM内の個々のメモリセルの評価が可能
になり、例えば劣化したメモリセルを使用しないように
する自己診断機能があるDRAM等に利用できる優れた効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体メモリ回路の要部構成を示
すブロック図である。
【図2】時間経過に対するストレージノード電位変化を
示す特性曲線図である。
【図3】従来の半導体メモリ回路の要部構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1 センスアンプ Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 Nチャネルトランジスタ CS キャパシタ CP セルプレート電源 M メモリセル PVS 可変電圧源 BL ビット線 *BL 反転ビット線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルと、該メモリセルのデータが
    読出されるデータ線と、データ線に電位を供給する可変
    電圧源とを備えていることを特徴とする半導体メモリ回
    路。
  2. 【請求項2】 可変電圧源により、メモリセルのデータ
    が読出されるデータ線に電位を供給し、データ線をフロ
    ート状態にした後に、データ線及びメモリセルを等電位
    にして、その後のデータ線の電位の変化量に基づいて半
    導体メモリ回路のリーク電流を測定する方法であって、
    前記可変電圧源が供給する電位を変えて、読出しエラー
    が生じるときの前記電位からリーク電流を測定すること
    を特徴とする請求項1記載の半導体メモリ回路のリーク
    電流測定方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01150300A (ja) * 1987-12-07 1989-06-13 Hitachi Ltd 半導体記憶装置
JPH03253000A (ja) * 1990-03-01 1991-11-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体記憶装置
JPH0487100A (ja) * 1990-07-30 1992-03-19 Mitsubishi Electric Corp Dram

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