JPH11120798A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH11120798A
JPH11120798A JP28507297A JP28507297A JPH11120798A JP H11120798 A JPH11120798 A JP H11120798A JP 28507297 A JP28507297 A JP 28507297A JP 28507297 A JP28507297 A JP 28507297A JP H11120798 A JPH11120798 A JP H11120798A
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JP
Japan
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memory
memory cell
test
column line
control circuit
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Application number
JP28507297A
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English (en)
Inventor
Kimiyasu Ishikawa
公康 石川
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NEC Kyushu Ltd
Original Assignee
NEC Kyushu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 FDテストを行っても、通常の書き込み時と
同等のストレス印加テストを実施できることを課題とす
る。 【解決手段】 電気的に書き込み可能な不揮発性半導体
記憶装置において、列線に並列接続されたメモリセルに
書き込み電圧を印加する書き込み回路と、前記メモリセ
ルのゲート電圧を制御する第1の制御回路と、前記列線
の遠端と接地電位の間にメモリ素子を直列接続し、メモ
リ素子のゲート電圧を制御する第2の制御回路を備えた
ことを特徴とする。従って、列線と接地電位の間にメモ
リ素子を直列接続し、FDテスト時にこのメモリ素子を
アクティブにすることによって電流を流し、実際の書き
込み時と同等の列線の電圧降下を起こす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、MOS型電界効果
トランジスタ(以下MOSFETと称す)を主な構成要
素とする半導体記憶装置に関し、特に不揮発性の半導体
記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、不揮発性メモリとしては、PRO
M(Programmable Read Only Memory)、EPROM(E
rasable and Programmable Read Only Memory),EE
PROM(Electrically Erasable and Programmable R
ead Only Memory),やフラッシュメモリ等や通常CP
U内に内蔵される不揮発性のキャッシュメモリ等、多数
種類あるが、その不揮発性メモリセル部の構成例を図3
に示すと、この不揮発性メモリセル部は、書き込み時に
列線に高電圧を印加する書き込み回路WC1…WCn
と、列線と接地電位の間に並列接続されたメモリセルM
C11…MCmnと、このメモリセルのゲート電圧を制
御する制御回路DEC1…DECmから構成される。
【0003】このように構成された不揮発性メモリセル
の良否を判定するテストの一つとして、メモリセルの全
列線側に高電圧を印加し、全ゲートを接地電位とするメ
モリセルの特性をチェックするテスト(以下、FDテス
ト(Floating gate - DrainTest)という)がある。
【0004】次に、このFDテストの動作について説明
する。通常、不揮発性メモリセルへの書き込みは、選択
された列線と選択された行線に高電圧が印加され、その
交点のメモリセルにデータが書き込まれる。この時に、
選択された列線に接続されている行線が非選択のメモリ
セルに関しては、列線側のみ高電圧が印加されている。
全メモリセルに書き込みを行う場合、ある一つのメモリ
セルの列線側のみに高電圧が印加される回数は、 (同一列線に接続されたメモリセル数−1) (回) となる。
【0005】また、通常の不揮発性メモリの特徴とし
て、1回の書き込み動作で正常に書き込みが行えない場
合、数回〜10回程度繰り返して書き込み動作を行うこ
とが多い。従って、ある一つのメモリセルの列線側のみ
に高電圧が印加される回数は最高で、 (同一列線に接続されたメモリセル数−1)×10 (回) となる。つまり、メモリセルは、通常動作で1ビットの
データの書き込みのために、これだけのストレスを受け
ても、変化しない特性が要求される。そこで、列線側に
高電圧を印加して、そのワード線である行線側に電荷0
を意味する接地電位を印加することで、書き込まれたセ
ルや非書き込みセルの特性が変化しないことを調査して
いる。
【0006】ここで、例えば、列線16本、行線102
4本で構成されるメモリセル(16 kbits)を例にとっ
て、このストレス印加テストにかかる時間を計算してみ
ると、一つのメモリセルに書き込む時間を50μ秒とす
ると、 50μ秒×16×1024×10(繰り返し数)=8.
192(秒) の時間がかかることが分かる。これを擬似的に短時間で
同等のストレス印加を行うのがFDテストである。
【0007】図3に従って、具体的にFDテストの動作
について説明を行う。FDテスト時には、このテストで
あることを示す信号FDTが書き込み回路WC1…WC
n、メモリセルMC11…MCmnのゲート電圧を制御
する第1の制御回路DEC1…DECmへ入力される。
この信号FDTが入力された書き込み回路WC1…WC
nは、全列線に高電圧を印加し、第1の制御回路DEC
1…DECmは全て接地電位を出力する。つまり、全て
のメモリセルMC11…MCmnが、列線選択・行線非
選択状態となる。この時のテスト時間は、 50μ秒×1024×10(繰り返し数)=0.512
(秒) となり、上記書き込み動作で行う場合に比べて、1/1
6の時間で同等のテストを行えることが分かる。更に、
列線の数が多ければ多いほど、実際の書き込み時間に対
するFDテスト時間の時間短縮も大きくなる。
【0008】このように、書き込み時の非選択メモリセ
ルに印加されるストレス試験を、短時間で効率よく行
い、メモリセルの良否を判定するのがFDテストであ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この第
1の問題点は、従来の技術においてFDテストを行う
と、メモリセルの列線側に印加されるストレスは、書き
込み時のストレスよりも大きくなってしまい、過剰スト
レスとなり、製品の歩留まりを悪化させることである。
すなわち、実際の書き込み時は、選択されたメモリセル
には、ドレイン、ゲートに高電圧が印加され導通状態と
なっており、ドレイン・ソース間には電流が流れること
によって、書き込み回路から印加される電圧は、電圧降
下を起こしている。しかし、FDテスト時には全行線が
非選択状態のため、導通状態になるメモリセルが存在し
ないため、ドレイン・ソース間が非導通状態となってお
り、電圧降下が発生しないからである。
【0010】また、第2の問題点は、従来の回路構成で
書き込み時の電流による列線の電圧降下分の電圧調整を
しようとした場合、電源電圧を変更することで調整する
方法が考えられるが、電源電圧の設定で、FDテスト時
の列線の電圧を書き込み時と同等に合わせようとする
と、膨大な時間と工数がかかってしまうことである。即
ち、書き込み時の列線の電位を正確に測定するには、こ
の列線に電極を当て、測定を行い、更に、FDテスト時
の列線の電位を電源電圧を調整しながら正確に測定する
必要があり、その調整の時間がかかり、煩雑となるから
である。
【0011】本発明の目的は、上述した問題点に鑑みな
されたものであり、FDテストを行っても、通常の書き
込み時と同等のストレス印加テストとなる半導体記憶装
置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
の特徴は、列線の遠端と接地電位の間にメモリセルを直
列接続し、このメモリセルのゲート電圧を制御する制御
回路を有することにある。
【0013】本発明の半導体記憶装置は、電気的に書き
込み可能な半導体記憶装置において、列線に並列接続さ
れたメモリセルに書き込み電圧を印加する書き込み回路
と、前記メモリセルのゲート電圧を制御する第1の制御
回路と、前記列線の遠端と接地電位の間にメモリ素子を
直列接続し、メモリ素子のゲート電圧を制御する第2の
制御回路を備えたことを特徴とする。
【0014】また、上記半導体記憶装置において、前記
書き込み回路は、メモリセルテスト時にアクティブにな
る入力信号によって全列線に高電圧を印加し、前記第1
の制御回路は、前記メモリセルテスト時にアクティブに
なる入力信号によって接地電位を出力し、前記第2の制
御回路は、前記メモリセルテスト時にアクティブになる
入力信号によって前記メモリ素子をアクティブにする信
号を出力することを特徴とする。
【0015】さらに、上記半導体記憶装置において、前
記列線と前記メモリ素子との間に、第1のMOSFET
を直列接続し、前記メモリセルテスト時にアクティブに
なる入力信号によって前記第1のMOSFETをアクテ
ィブにする第3の制御回路を有することを特徴とする。
【0016】また、電気的に書き込み可能な不揮発性半
導体記憶装置において、列線に並列接続されたメモリセ
ルに書き込み電圧を印加する書き込み回路と、前記メモ
リセルのゲート電圧を制御する第1の制御回路とを備
え、、前記メモリセルのテスト時に、前記第1の制御回
路の内前記書き込み回路の供給端に対する前記列線の遠
端の行線用の制御回路の出力をアクティブ電位とし、他
の制御回路の出力をインアクティブとし、前記書き込み
回路から高電圧を供給することを特徴とする。
【0017】本発明は、上述のように構成されているた
め、FDテストを行っても、追加したメモリ素子に電流
が流れるため、列線は書き込み時と同等の電位に設定さ
れる。従って、メモリセルに印加されるストレスは、書
き込み時と同一となり、ストレス印加テストによる現実
的な動作に応じたテストを行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
[第1の実施形態]次に本発明の実施形態を図面を参照
しながら説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に
係わる半導体装置の構成を示す図である。
【0019】図1を参照すると、この半導体装置と、従
来の半導体装置を説明した図3との相違点は、列線の書
き込み回路WC1〜WCnの供給端に対する終端である
遠端と接地電位の間に、メモリセル部MC11〜MCm
nと同等の入出力特性を持つメモリ素子M1〜Mnを直
列接続し、更に、第1の制御回路DEC1〜DECmに
加えて、第2の制御回路FDECを追加したことであ
る。また、メモリ素子M1〜Mnの第2の制御回路FD
ECは、第1の制御回路DEC1〜DECmの書き込み
時と同等の電位を出力できる構成になっており、第1の
書き込み時によるいずれかの行のゲートをオンするよう
に第2の制御回路はメモリ素子M1〜Mnゲートをオン
するように制御される。それ以外の構成要素は同一であ
るので、同一の符号を付し構成の説明を省略する。な
お、メモリ素子は図3に示したPROM(Programmable
Read Only Memory)、やフラッシュメモリ等多数種類
ある不揮発性メモリセルである。
【0020】この追加したメモリ素子の制御回路FDE
Cは、FDテストであることを示す信号FDTがアクテ
ィブになると、メモリ素子をアクティブにする信号を出
力するように構成されている。
【0021】次に、上述のように構成された第1の実施
形態について説明する。まず、FDテストであることを
示す信号FDTがアクティブになると、書き込み回路W
C1〜WCnは全ての列線1〜nを高電圧に印加する。
この印加される高電圧は書き込み回路WC1〜WCnに
よる書き込み時の最大規格の電圧VPP又はVDDである。
また、第1の制御回路DEC1〜DECmは全ての行線
を接地電位レベルとする。更に、第2の制御回路FDE
Cは、メモリ素子を導通状態とし、書き込み回路WC1
〜WCnからメモリ素子M1〜Mnを介して接地電位へ
電流が流れる。従って、書き込み回路WC1〜WCnか
ら印加された電圧は、通常の書き込み時と同等の電圧降
下を起こすことになる。
【0022】また、FDテスト以外の時、つまり、FD
Tがインアクティブの場合、第2の制御回路FDEC
は、インアクティブ信号を出力するため、メモリ素子M
1〜Mnは非導通状態となるため、メモリセル部MC1
1〜MCmnの読み出しや書き込みの動作には何の影響
も与えないことになる。
【0023】こうして、FDテスト時の過剰ストレスを
無くすことにより、メモリセルの特性変動(書き込んだ
メモリセルの保持抜けや未書き込みセルのディプレッシ
ョン化)を抑制できる。
【0024】[第2の実施形態]本発明の半導体装置の
第2の実施形態に係わる主要部の回路図を図2に示す。
図2を参照すると、第1の実施形態との相違点は、列線
1〜nとメモリ素子の間にP型MOSFET(P1〜P
n)を追加し、更に、これを制御する第3の制御回路P
DECを追加した点である。その他の同一構成要素は同
一の符号を付し構成の説明を省略する。
【0025】すなわち、この第2の実施形態では、列線
1〜nの遠端と接地電位の間に、P型MOSFET(P
1〜Pn)と、メモリセル部MC11〜MCmnと同等
の入出力特性を持つメモリ素子M1〜Mnを直列接続
し、更に、これらの第3,第2の制御回路を追加したこ
とである。
【0026】上記のように構成された第2の実施形態の
動作については、第1の実施形態と同様であり、FDテ
スト時には、P型MOSFETとメモリ素子が導通状態
となり、書き込み回路WC1〜WCnからP型MOSF
ET(P1〜Pn)、メモリ素子M1〜Mnを介して接
地電位へ電流が流れ、列線1〜nに関し、書き込み時と
同等の電圧降下を生じるように動作する。また、FDテ
スト以外の時は、P型MOSFET、メモリ素子共に非
導通状態のため、メモリセル部の読み出しや書き込みの
動作には何の影響も与えないことになる。、また、この
P型MOSFETを挿入したことによって、メモリセル
部の書き込みや読み出し時に、メモリ素子へ印加される
ストレスを完全に取り去ることができる。
【0027】なお、上述した各実施形態に使用するメモ
リセル及びメモリ素子としては、電気的に書き込み可能
なメモリセル(EPROMセル)または、電気的に書き
込み及び消去可能なメモリセル(Flash EEPROMセ
ル)を使用してもよい。
【0028】上記実施形態では、メモリ素子M1〜Mn
の追加、又はP型MOSFET(P1〜Pn)及びメモ
リ素子M1〜Mnの追加について説明したが、従来のメ
モリセル部の書き込み回路の供給側の反対側の遠端つま
り終端の1行のメモリセル、及びメモリセル部の終端側
の2行をFDテストの場合に導通させてアクティブとす
ることも可能であり、追加することにこだわる必要もな
く、この1行又は2行のメモリセルの通常の使用は不可
能であるが、同等のFDテストを実施でき、FDテスト
時の過剰ストレスを無くして、メモリセルの特性変動を
抑制できる。
【0029】また、同様に、FDテストの際に、第1の
制御回路のうち、書き込み回路の供給側の最も反対側の
終端の行の制御回路で、他の第1の制御回路の接地電位
とは異なるアクティブ電位とすることにより、終端の行
のメモリ素子を全てオンする事により、現実の書き込み
動作と同等のストレスを加えることとなり、同等の効果
を得ることができる。ただし、プレーナ型キャパシタを
使ったDRAMの容量部分に強誘電体薄膜を使った不揮
発性強誘電体メモリFRAMやフラッシュメモリの場
合、終端の行の制御回路で終端の行のメモリ素子をアク
ティブ電位としても現実の電流が流れない場合には、別
途に第2の制御回路とメモリ素子を設けて、第1、第2
の実施形態と同様にFDテストするならば、本発明を適
用しても良いことは勿論である。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、メモリセルの良否を判
定するテストの一つであるFDテストにおいて、通常の
書き込み時と同等のストレスを印加できることである。
これにより、過剰ストレスによる製品の歩留まり悪化を
防止できる。つまり、列線と接地電位の間にメモリ素子
を直列接続し、このメモリ素子のゲート電圧を制御する
制御回路を備えているため、FDテスト時にもこのメモ
リ素子を介して電流が流れ、書き込み時と同等の列線の
電位を発生できる。
【0031】また、FDテスト時のストレスを、実際の
書き込み時のストレスに合わせようとした場合に、列線
の電位測定や電源電圧の合わせ込みといった調整工数を
削減できる。即ち、上記効果が得られる理由と同様に、
書き込み時と同じ電圧設定を行うだけで、全く同等のス
トレスが印加できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の第1の実施形態に係わる
主要部の回路図である。
【図2】本発明の半導体装置の第2の実施形態に係わる
主要部の回路図である。
【図3】従来の半導体装置のうち本発明に係わる主要部
の回路図である。
【符号の説明】
FDT FDテスト識別信号 WC1〜WCn 書き込み回路 DEC1〜DECm 第1の制御回路 FDEC 第2の制御回路 PDEC 第3の制御回路 MC11〜MCmn メモリセル M1〜Mn メモリ素子 MG M1〜Mnの行線 P1〜Pn P型MOSFET PG P1〜Pnの行線

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気的に書き込み可能な不揮発性半導体
    記憶装置において、列線に並列接続されたメモリセルに
    書き込み電圧を印加する書き込み回路と、前記メモリセ
    ルのゲート電圧を制御する第1の制御回路と、前記列線
    の遠端と接地電位の間にメモリ素子を直列接続し、メモ
    リ素子のゲート電圧を制御する第2の制御回路を備えた
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記書き込み回路は、メモリセルテスト
    時にアクティブになる入力信号によって全列線に高電圧
    を印加し、 前記第1の制御回路は、前記メモリセルテスト時にアク
    ティブになる入力信号によって接地電位を出力し、 前記第2の制御回路は、前記メモリセルテスト時にアク
    ティブになる入力信号によって前記メモリ素子をアクテ
    ィブにする信号を出力する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】 前記列線と前記メモリ素子との間に、第
    1のMOSFETを直列接続し、前記メモリセルテスト
    時にアクティブになる入力信号によって前記第1のMO
    SFETをアクティブにする第3の制御回路を有するこ
    とを特徴とする請求項2記載の半導体記憶装置。
  4. 【請求項4】 電気的に書き込み可能な不揮発性半導体
    記憶装置において、列線に並列接続されたメモリセルに
    書き込み電圧を印加する書き込み回路と、前記メモリセ
    ルのゲート電圧を制御する第1の制御回路とを備え、、
    前記メモリセルのテスト時に、前記第1の制御回路の内
    前記書き込み回路の供給端に対する前記列線の遠端の行
    線用の制御回路の出力をアクティブ電位とし、他の制御
    回路の出力をインアクティブとし、前記書き込み回路か
    ら高電圧を供給することを特徴とする半導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の半導体記憶装置におい
    て、前記メモリセルのテストは、FDテストであること
    を特徴とする半導体記憶装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
    半導体記憶装置において、前記メモリセルはEPRO
    M,又はEEPROMであることを特徴とする半導体記
    憶装置。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
    半導体記憶装置において、前記メモリセルはフラッシュ
    メモリ又はキャッシュメモリであることを特徴とする半
    導体記憶装置。
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