JPH07130198A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH07130198A
JPH07130198A JP5297597A JP29759793A JPH07130198A JP H07130198 A JPH07130198 A JP H07130198A JP 5297597 A JP5297597 A JP 5297597A JP 29759793 A JP29759793 A JP 29759793A JP H07130198 A JPH07130198 A JP H07130198A
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JP
Japan
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memory cell
test mode
capacity
bit line
dummy
Prior art date
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JP5297597A
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English (en)
Inventor
Shinji Sakuragi
信二 櫻木
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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
    • G11C29/08Functional testing, e.g. testing during refresh, power-on self testing [POST] or distributed testing
    • G11C29/12Built-in arrangements for testing, e.g. built-in self testing [BIST] or interconnection details
    • G11C29/18Address generation devices; Devices for accessing memories, e.g. details of addressing circuits
    • G11C29/24Accessing extra cells, e.g. dummy cells or redundant cells
    • 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

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  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】チップ面積を増大させることなく容量の小さな
メモリセルや動作マージンの低いセンスアンプの検出を
容易とする半導体記憶装置の提供。 【構成】1つのMOSトランジスタと1つの容量素子か
ら成るメモリセル群の端部に段差調整用のダミーセルを
有する半導体記憶装置において、テストモード時にダミ
ーセルをビット線対に接続する手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体記憶装置に関
し、特にメモリセルの容量による動作マージンを測定す
るためのテスト回路を備えた半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】メモリセルの容量による動作マージンを
外部からテスト可能とした従来のダイナミックRAM
(ランダムアクセスメモリ)として、図5に示すような
回路構成が提案されている(例えば特開平3−1542
89号公報参照)。また図6及び図7にはその動作を説
明するためのタイミング図を示す。
【0003】図5に示すように、一つのトランジスタと
一つのキャパシタ、例えばトランジスタTr21とキャパ
シタC21から構成されるメモリセルはワード線Wl21
ビット線BLに接続されている。メモリセルを構成する
トランジスタの一方の電極はキャパシタに接続され、他
方の電極はビット線BLに接続され、ゲート電極はワー
ド線に接続されている。ビット線対BL, ̄BLの一側
はセンスアンプに接続され、センスアンプはビット線対
BL, ̄BL間の差電位を感知しこれを増幅する。な
お、本明細書において記号 ̄は反転を表わす。
【0004】また図5に示すように、ビット線対BL,
 ̄BLの他側には、メモリセルの動作マージンのテスト
用にトランジスタTr25,Tr26を介してキャパシタC
25,C26が接続され、トランジスタTr25,Tr26のゲ
ート電極にはテスト回路からのテストモード信号φ21
接続されている。このテストモード信号φ21は通常使用
状態時には低レベルとされ、メモリセルの動作マージン
をテストするテストモード時には高レベルとされる。
【0005】なお、行デコーダは不図示のアドレス信号
を入力して行選択を行ないワード線として出力する。ま
た読み出し時において、センスアンプの出力は不図示の
列デコーダにて列選択され不図示の外部端子からデータ
が出力される。
【0006】図6を参照して、図5に示す半導体記憶装
置の通常使用状態の動作を以下に説明する。まず、通常
動作時において前述の如くテスト回路からのテストモー
ド信号φ21は低レベルとされ、トランジスタTr25,T
26はオフ状態にある。電源電位をVccとしてビット
線対BL, ̄BLの電位は1/2Vccにプリチャージ
されている。ここで、メモリセルの内キャパシタC21
電位がVccであるとする。
【0007】行デコーダによりワード線Wl21が選択さ
れ、その電位がVccもしくはVcc以上になるとトラ
ンジスタTr21はオン状態となり、ビット線BLはキャ
パシタC21と電気的に接続され、ビット線BLの電位は
ΔVだけ上昇する。
【0008】この差電位ΔVは、ビット線BLの寄生容
量をCD、メモリセルのキャパシタの容量をCSとする
と、次式(1)で表わせる。
【0009】
【数1】
【0010】差電位△Vが大きいほどセンスアンプは増
幅しやすい。
【0011】次に図7を参照して、テストモード時の動
作を説明する。テストモード時においてテスト回路から
のテストモード信号φ21は高レベルとされ、トランジス
タTr25,Tr26はオン状態になりビット線BL, ̄B
LとキャパシタC25,C26とが電気的に接続される。ビ
ット線BLの寄生容量CD′は、キャパシタC25,C2 6
の容量をCMとすると、 CD′=CD+CM と表せる。
【0012】この状態でワード線Wl21の電位が上昇す
るとビット線対BL, ̄BLの間には、次式(2)の差
電位ΔV′が生じる。
【0013】
【数2】
【0014】ビット線BLの寄生容量について、CD
D′より、上式(1),(2)からΔV>ΔV′とな
り、通常動作時に比べてテストモード時の方が差電位Δ
V′は小さくなり、テストモード時にセンスアンプは増
幅し難くなる。したがって、この状態でテストを行え
ば、容量が小さいメモリセルや動作マージンの低いセン
スアンプの検出が容易に行えることになる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の半導体記憶装置の回路構成では、メモリセルの
動作マージンをテストするために付加するキャパシタを
メモリセル群とは別途作らなければならず、半導体記憶
装置のチップ面積の増大を招くという欠点があった。特
に高集積なダイナミックRAMにおいてテスト用のキャ
パシタをビット線対BL, ̄BL毎に設けることは、ダ
イサイズ増大の抑止及びコスト低減の観点からも回避す
べきである。
【0016】したがって、本発明は、チップ面積を増大
させることなく容量の小さなメモリセルや動作マージン
の低いセンスアンプの検出を容易化する構成とした半導
体記憶装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記問題点
を解決すべく鋭意検討した結果、高集積なダイナミック
RAMにおいて段差調節用に設けられるダミーセルに着
目し、これをメモリセルの動作マージンテスト用のキャ
パシタとして適用可能であることを見出し、本発明を完
成するに至った。すなわち、本発明は、1つのMOSト
ランジスタと1つの容量素子から成るメモリセル群の端
部に段差調整用のダミーセルを有する半導体記憶装置に
おいて、テストモード時に前記ダミーセルをビット線対
に接続するように構成したことを特徴とする半導体記憶
装置を提供するものである。
【0018】
【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。
【0019】
【実施例1】図1に、本発明に係る半導体記憶装置の一
実施例の回路構成を示す。近時、高集積なダイナミック
RAMでは、メモリ容量がシリコン基板の上部にポリシ
リコンを電極とするキャパシタが構成され、これをメモ
リセルとして用いるスタック型キャパシタを使用するの
が主流になっている。
【0020】スタック型キャパシタ構造は、メモリセル
が基板上に積み上げて形成されるため、メモリセルの面
積を大きくして容量を確保すると共に、メモリセルが基
板上に積み上げられるため、α線によって発生するキャ
リアがセルに入らないような構成とされており、ソフト
エラー対策として有効な構造とされている。
【0021】さらに、高集積なダイナミックRAMにお
いてはスタック型の発展型として、図8に示すように、
ビット線の上方にキャパシタを形成するCOB(Capaci
torOver Bitline)構造が用いられ、メモリセル領域の
高さが垂直方向に高くなる傾向にある。
【0022】しかしながら、ダイナミックRAMにおい
てメモリセル領域が垂直方向に高く設けられるとメモリ
セル領域と周辺回路等の周辺領域との段差が大きくな
り、メモリセル領域の端部のセルがうまく製造できな
い。この対策として、図8に示すように、メモリセル領
域の端部に通常使用されないセル(「ダミーセル」とい
う)を設け、これを段差調整用に用いている。
【0023】本発明はこのダミーセルをテストモード時
に付加容量とするものである。図1を参照して、本実施
例の半導体記憶装置の回路構成を説明する。なお、本実
施例の回路構成は、テスト用の付加容量の構成以外は図
5に示した前記従来例と同一の構成であるため、相違点
のみを説明する。
【0024】図1に示すように、本実施例においては、
メモリセル領域(図示の通常セル領域に対応)の両端に
それぞれ設けられたダミーセル領域のキャパシタC11
12及びC17,C18が、トランジスタTr11,Tr12
びTr17,Tr18を介してビット線対BL, ̄BLに接
続されている。ダミーセル領域のトランジスタTr11
Tr12及びTr17,Tr18のゲート電極にはテスト回路
からのテストモード信号φ11,φ12及びφ13,φ14が接
続されている。
【0025】図2を参照して、本実施例に係る半導体記
憶装置の通常使用状態時の動作を説明する。テスト回路
からのテストモード信号φ11,φ12及びφ13,φ14は全
て低レベルとされトランジスタTr11,Tr12及びTr
17,Tr18はオフ状態となり、ビット線BL, ̄BLと
ダミーセルC11,C12及びC17,C18は電気的に切り離
されている。この状態でワード線Wl11が高レベルにな
るとビット線対BL, ̄BL間には次式(3)の差電位
ΔV0が生じる。
【0026】
【数3】
【0027】図3を参照して、本実施例のテストモード
時の動作を説明する。外部からの所定の制御信号により
テストモードにエントリーすることによって、テスト回
路からのテストモード信号φ11,φ12及びφ13,φ14
いずれも高レベルにセットされる。テストモード信号φ
11,φ12及びφ13,φ14が高レベルになると、トランジ
スタTr11,Tr12及びTr17,Tr18はオン状態にな
り、ダミーセルC11,C12及びC17,C18とビット線B
L, ̄BLとが電気的に接続され、ビット線BL, ̄B
Lの寄生容量を2CDS(CDSはダミーセル容量)だけ増
加させる。
【0028】このためワード線Wl11の電位が上昇しト
ランジスタTr13をオンさせた後のビット線対BL, ̄
BL間の差電位ΔV1は、次式(4)で与えられる。
【0029】
【数4】
【0030】通常動作状態の差電位ΔV0との関係は、
ΔV0>ΔV1となり、テストモード時の差電位ΔV1
方が小さく、このためセンスアンプは増幅し難くなり、
容量の小さなメモリセルや動作マージンの低いセンスア
ンプの検出を容易にする。
【0031】
【実施例2】図4は、本発明の第2の実施例のテストモ
ード時の動作を示したタイミング図である。同図を参照
して本発明の第2の実施例を以下に説明する。なお、本
実施例において通常使用状態時には、ダミーセルはビッ
ト線BL, ̄BLから電気的に切り離され、前記第1の
実施例と同様に動作するため、通常使用状態時の説明は
省略する。
【0032】テストモード時において、テスト回路から
のテストモード信号φ11,φ12は高レベル、φ13,φ14
は低レベルとされる。テストモード信号φ11,φ12が高
レベルになるとトランジスタTr11,Tr12はオン状態
になり、ダミーセルC11,C12はビット線BL, ̄BL
と電気的に接続され、ビット線BL, ̄BLの寄生容量
をCDSだけ増加させる。
【0033】このためワード線Wl11の電位が上昇しト
ランジスタTr13をオンさせた後のビット線対BL, ̄
BL間の差電位ΔV2は、次式(5)で与えられる。
【0034】
【数5】
【0035】上式(3)乃至(5)から、ビット線対B
L, ̄BL間の差電位について、ΔV0>ΔV2>ΔV1
となり、前記第1の実施例において、ビット線対BL,
 ̄BLに付加した容量2CDSが大きすぎる場合、本実施
例のように、テストモード時にはメモリセル領域の一側
のダミーセルのみを付加して付加容量をCDSとすること
によりビット線対BL, ̄BL間の差電位を大とし、テ
スト条件を緩和している。このため、より詳細な不良検
出が実現できることになり、メモリセルの容量による動
作マージンテストの検出精度を向上させている。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高集積な半導体記憶装置において、メモリセルの動作マ
ージンのテスト用に別途セルを設けることなく、メモリ
セル領域の端部に段差調整用として設けられるダミーセ
ルをテスト用の付加容量として用いることにより、チッ
プ面積を増加させることなくメモリ容量の小さなメモリ
セルや動作マージンの低いセンスアンプの検出を容易化
するという効果がある。
【0037】また、本発明によれば、テストモード時に
おいて両端部のダミーセルをビット線対に付加するか又
は一端のダミーセルのみをビット線対に付加するよう制
御する構成としたことにより、ビット線対に付加される
容量を可変としたため、メモリセルの容量による動作マ
ージンテストの精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体記憶装置の一実施例を示す
回路構成図である。
【図2】本発明の一実施例の通常状態の動作を示すタイ
ミング図である。
【図3】本発明の一実施例のテストモード時の動作を示
すタイミング図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示すタイミング図であ
る。
【図5】従来の回路図である。
【図6】従来の半導体記憶装置の通常状態の動作を示す
タイミング図である。
【図7】従来の半導体記憶装置のテストモード時の動作
を示すタイミング図である。
【図8】COB構造のダイナミックRAMのメモリセル
領域と周辺領域の断面を示す説明図である。
【符号の説明】
BL, ̄BL ビット線 Wl11,Wl12,Wl13,Wl14 ワード線 C11,C12,C17,C18 ダミーセル φ11,φ12,φ13,φ14 テストモード信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/66 F 7630−4M 21/8242 27/108 7210−4M H01L 27/10 325 U

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1つのMOSトランジスタと1つの容量素
    子から成るメモリセル群の端部に段差調整用のダミーセ
    ルを有する半導体記憶装置において、テストモード時に
    前記ダミーセルをビット線対に接続する手段を備えたこ
    とを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】前記メモリセル群の両端のダミーセルをテ
    ストモード時に前記ビット線対に接続するように構成し
    たことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】前記メモリセルの一端のダミーセルをテス
    トモード時に前記ビット線対に接続するように構成した
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】テストモード時に前記メモリセル群の両端
    のダミーセル又は一端のダミーセルのみを前記ビット線
    対に接続するように可変に制御する手段を備えたことを
    特徴とする請求項1記載の半導体記憶装置。
JP5297597A 1993-11-04 1993-11-04 半導体記憶装置 Pending JPH07130198A (ja)

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JP5297597A JPH07130198A (ja) 1993-11-04 1993-11-04 半導体記憶装置
KR1019940028928A KR950015400A (ko) 1993-11-04 1994-11-04 반도체 메모리 장치

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JP5297597A Pending JPH07130198A (ja) 1993-11-04 1993-11-04 半導体記憶装置

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KR (1) KR950015400A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0945875A (ja) * 1995-07-28 1997-02-14 Nec Corp 半導体記憶装置およびその製造方法
EP1045397B1 (en) * 1999-04-07 2008-10-15 STMicroelectronics, Inc. Dynamic random access memory circuit having a testing system and method to determine the sensitivity of a sense amplifier

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KR950015400A (ko) 1995-06-16

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19961210