JP3258040B2 - Semiconductor storage device - Google Patents
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Description
〔発明の目的〕 [Object of the invention]
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、並列テストモードを有
する半導体記憶装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device having a parallel test mode.
【0002】[0002]
【従来の技術】DRAMの高集積化に伴い、メモリセル
が正常に動作するか否かをテストする時間が増大し、テ
ストコストが上昇する傾向にある。この対策として、1
MbDRAM以降、種々のテストコスト低減の手法が提
案されてきている。これらの手法の基本的考え方は、主
として以下に示す2つの概念を基本としている。 (1) テスト時間の短縮化 (2) テスト手法の容易化2. Description of the Related Art As DRAMs become more highly integrated, the time required to test whether or not memory cells operate normally increases, and test costs tend to increase. As a measure against this, 1
Since the MbDRAM, various techniques for reducing test costs have been proposed. The basic concept of these methods is mainly based on the following two concepts. (1) Shortening test time (2) Easy test method
【0003】これらのうち、テスト時間の短縮化に関し
ては、テストの並列化により実現されている。つまりチ
ップ内で複数のメモリセルに同時に書き込みを行い、次
に同時に読み出しを行い、その一致/不一致の検出結果
を外部に出力するというものである。この方法は、1M
bDRAM以降標準化されている。但し、並列にテスト
できるビット長は各世代毎に異なり、1Mb世代で4ビ
ット、4Mb世代で8ビット、16Mb世代では16ビ
ットと各世代毎に2倍となっている。[0003] Of these, reduction of test time is realized by parallelization of tests. That is, writing is performed simultaneously on a plurality of memory cells in the chip, then reading is performed simultaneously, and the result of the match / mismatch detection is output to the outside. This method uses 1M
It has been standardized since bDRAM. However, the bit length that can be tested in parallel differs for each generation, and is 4 bits for the 1Mb generation, 8 bits for the 4Mb generation, and 16 bits for the 16Mb generation, which is twice as large for each generation.
【0004】一方、テスト手法の容易化とは、チップに
対して如何に簡単な操作でテストを行うかというもので
あり、一例としては、ビルトインセルフテスト(BIS
T)技術があげられる。BIST技術は、高密度DRA
Mに実験的な試みとして搭載された例はあるが(例え
ば、JSSC,Vol,SC−22.No.5,Oc
t.1987 P663〜668、あるいは、JSS
C,Vol.25,No.4,Aug.1990 P9
03〜911)、いまだ標準化されていない。On the other hand, the simplification of the test method refers to how simple a test is performed on a chip. For example, a built-in self test (BIS)
T) technology. BIST technology is a high-density DRA
For example, there is an example mounted on M as an experimental trial (for example, JSSC, Vol, SC-22. No. 5, Oc
t. 1987 P663-668 or JSS
C, Vol. 25, no. 4, Aug. 1990 P9
03-911), not yet standardized.
【0005】このように、現在までのところ、テスト時
間の短縮化という手法がテストコスト低減のために用い
られている唯一の手法であり、この傾向はしばらく続く
ものと考えられる。[0005] As described above, to date, the technique of shortening the test time is the only technique used for reducing the test cost, and this tendency is considered to continue for a while.
【0006】並列テスト方式の最も簡単なものは、同一
RASサイクルで活性化されるワード線に接続された複
数個のメモリセルに同一データを書き込んだ後、そのな
かの複数ビットのデータを読出して、その一致或いは不
一致を検出する方法である。例えば16ビットのメモリ
セルデータの一致或いは不一致を検出する場合を考える
と、一致検出回路は、図10に示すように、2入力の排
他的論理和回路(EXOR論理)と、多入力の論理和否
定回路(NOR論理)を組み合わせて構成される。しか
しこの構成では、実際のチップレイアウトを考えた場
合、一致検出回路を出力パッド近くに配置すると、16
本のバスラインをチップ内に引き回すことが必要となり
チップサイズの増大が懸念される。これは将来、さらに
集積化が進み、並列にテストするビット長が大きくなる
程、深刻になる。The simplest parallel test method is to write the same data to a plurality of memory cells connected to a word line activated in the same RAS cycle and then read a plurality of bits of data. This is a method of detecting the match or mismatch. For example, when a match or mismatch of 16-bit memory cell data is detected, as shown in FIG. 10, the match detection circuit includes a two-input exclusive OR circuit (EXOR logic) and a multi-input OR. It is configured by combining a NOT circuit (NOR logic). However, in this configuration, considering the actual chip layout, if the match detection circuit is arranged near the output pad,
It is necessary to route these bus lines in the chip, which may increase the chip size. This will become more serious as the integration becomes more advanced in the future and the bit length tested in parallel becomes larger.
【0007】この対策として、テストデータの読み出し
の系に図11に示すような構成をとることが考えられ
る。メモリセルアレイが例えば、4つのセルアレイブロ
ックに分割されている場合に、各セルアレイブロック毎
に複数ビットのメモリセルデータの一致或いは不一致を
検出する一致検出回路21〜24を設ける。これらの一
致検出回路21〜24の構成原理は、図10と同じであ
る。そしてこれらの一致検出回路21〜25での検出結
果をチップの出力パッド近くまで導き、ここに各ブロッ
クからの検出結果の論理積(AND論理)をとる論理積
回路25を設ける。この様な構成とすれば、セルアレイ
ブロック毎に一致検出回路を配置したことから、図10
の方式と比べてバスラインを大幅に低減させることが可
能となり、チップ面積の増加を最小限に抑えることが可
能となる。As a countermeasure, it is conceivable to adopt a configuration as shown in FIG. 11 in a test data reading system. When the memory cell array is divided into, for example, four cell array blocks, match detection circuits 21 to 24 are provided for detecting the match or mismatch of a plurality of bits of memory cell data for each cell array block. The configuration principle of these coincidence detecting circuits 21 to 24 is the same as that of FIG. Then, the detection results of the coincidence detection circuits 21 to 25 are guided to near the output pad of the chip, and an AND circuit 25 for obtaining a logical product (AND logic) of the detection results from each block is provided here. With such a configuration, the coincidence detection circuit is arranged for each cell array block.
The bus lines can be greatly reduced as compared with the above method, and an increase in the chip area can be minimized.
【0008】ところで、図11の方式を採用した場合、
次のような不一致検出効率の低下の問題が発生する。同
一のセルアレイブロックから一致検出回路に入力される
複数のメモリセルデータ(図11の場合は4ビット)
は、メモリマトリクス平面へのアドレスの割り付け方か
ら、同一のワード線に接続された複数ビットであること
が一般的である。この場合、そのワード線が何らの理由
により動作しないときには、読み出した複数ビットのデ
ータがすべて論理的“1”あるいは“0”に固定される
場合がある。この場合、不良は検出されない。同一セル
アレイブロック内の複数のセルデータすべてが反転して
しまうような不良モードは、ワード線不良(すなわちR
OW不良)が発生した場合に起こる可能性が極めて高
い。By the way, when the method of FIG. 11 is adopted,
The following problem of a decrease in the efficiency of mismatch detection occurs. Plural memory cell data (4 bits in FIG. 11) input from the same cell array block to the match detection circuit
Is generally a plurality of bits connected to the same word line, depending on how addresses are allocated to the memory matrix plane. In this case, when the word line does not operate for any reason, the read data of a plurality of bits may be fixed at logical "1" or "0". In this case, no defect is detected. A failure mode in which all of a plurality of cell data in the same cell array block is inverted is a word line failure (ie, R
This is extremely likely to occur when OW failure occurs.
【0009】[0009]
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体記
憶装置は、並列テスト用の一致検出回路として、各セル
アレイブロック内の複数ビットのメモリセルデータの一
致或いは不一致を検出する、それぞれセルアレイブロッ
クに隣接して設けられた複数の第1の一致検出回路と、
各セルアレイブロック内の任意の1ビットのデータをそ
のブロックの代表値として、この代表値同志の一致或い
は不一致を検出する第2の一致検出回路と、これら第1
の一致検出回路と第2の一致検出回路の出力の一致或い
は不一致を検出するチップの出力パッド近くに配置され
た第3の一致検出回路とを備えたことを特徴とする。A semiconductor memory device according to the present invention, as a coincidence detecting circuit for a parallel test, detects coincidence or non-coincidence of a plurality of bits of memory cell data in each cell array block. A plurality of first match detection circuits provided adjacent to each other;
A second match detection circuit for detecting the match or mismatch of the representative values with an arbitrary 1-bit data in each cell array block as a representative value of the block;
And a third match detection circuit arranged near the output pad of the chip for detecting the match or mismatch of the output of the second match detection circuit.
【0011】[0011]
【作用】本発明の半導体記憶装置は、図11の構成を基
本として、これに加えて、各メモリアレイブロックから
の任意の1ビットデータを代表値として、この代表値同
志の一致或いは不一致を検出する一致検出回路を回路も
設けたものといえる。これにより、特定のセルアレイブ
ロックのすべてのメモリセルデータが反転した場合にで
も、不良を検出可能となる。したがって、チップ内に引
き回すバスラインが少ない状態でしかも高い検出効率が
得られる並列テストモードを持った半導体記憶装置を実
現できる。The semiconductor memory device according to the present invention is based on the configuration shown in FIG. 11 and additionally detects any one-bit data from each memory array block as a representative value, and detects a match or mismatch between the representative values. It can be said that a coincidence detection circuit is also provided. This makes it possible to detect a defect even when all the memory cell data in a specific cell array block is inverted. Therefore, it is possible to realize a semiconductor memory device having a parallel test mode in which the number of bus lines routed in the chip is small and high detection efficiency can be obtained.
【0012】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0013】図1は、本発明の一実施例の並列テストモ
ードシステムを有するDRAMのブロック図である。実
施例では、16MbDRAMを仮定しており、故に並列
テストモードは16ビット並列の場合を示している。1
6Mbの容量を持つメモリアレイマットは、図示のよう
に4Mbずつの4つのセルアレイブロック1(11 ,1
2 ,13 ,14 )に分割されている。各セルアレイブロ
ック1にはそれぞれ隣接して、第1の一致検出回路2
(21 ,22 ,23 ,24 )が設けられている。並列テ
ストモード時においては、各セルアレイブロック1から
同一ワード線WLに接続された4ビットのメモリセルM
Cのデータが読み出される。読み出された各セルアレイ
ブロック1内の4ビットデータは、それぞれデータ線3
(31 ,32 ,33 ,34 )を介して第1の一致検出回
路2に入力される。FIG. 1 is a block diagram of a DRAM having a parallel test mode system according to one embodiment of the present invention. In the embodiment, a 16 Mb DRAM is assumed, and therefore, the parallel test mode shows a case of 16-bit parallel. 1
A memory array mat having a capacity of 6 Mb has four cell array blocks 1 (11, 1) of 4 Mb each as shown in the figure.
2, 13 and 14). A first match detection circuit 2 is adjacent to each cell array block 1.
(21,22,23,24) are provided. In the parallel test mode, the 4-bit memory cells M connected to the same word line WL from each cell array block 1
The data of C is read. The read 4-bit data in each cell array block 1 is connected to a data line 3
The signals are input to the first coincidence detection circuit 2 via (31, 32, 33, 34).
【0014】一方、4つのセルアレイブロック1のそれ
ぞれから読み出された任意の1ビットのデータを各セル
アレイブロック1を代表する代表値として、これら代表
値の一致或いは不一致を検出するための第2の一致検出
回路4が設けられている。すなわち各データ線3からそ
れぞれ選択された1ビットのデータ線5(51 ,52,
53 ,54 )が分岐されて第2の一致検出回路4に接続
されている。On the other hand, an arbitrary 1-bit data read from each of the four cell array blocks 1 is used as a representative value representing each cell array block 1, and a second for detecting coincidence or non-coincidence of these representative values. A coincidence detection circuit 4 is provided. That is, 1-bit data lines 5 (51, 52,.
53, 54) are branched and connected to the second coincidence detecting circuit 4.
【0015】チップの出力パッドの近くには、第3の一
致検出回路6が設けられている。この第3の一致検出回
路6には、第1の一致検出回路2の出力データ線71 ,
72,73 ,74 と、第2の一致検出回路4の出力デー
タ線75 の5ビットデータが入力され、それらの全デー
タ一致或いは不一致が検出される。第3の一致検出回路
6の出力データ線9は、出力駆動回路8に接続され、こ
の出力駆動回路8から並列テスト結果が出力パッドに出
力される。A third coincidence detecting circuit 6 is provided near the output pad of the chip. The third match detection circuit 6 has output data lines 71,.
72, 73, 74 and 5-bit data on the output data line 75 of the second coincidence detecting circuit 4 are inputted, and coincidence or non-coincidence of all the data is detected. The output data line 9 of the third coincidence detection circuit 6 is connected to an output drive circuit 8, and the output drive circuit 8 outputs a parallel test result to an output pad.
【0016】この実施例では以上のように、各セルアレ
イブロックから読み出された代表値1ビットの一致或い
は不一致を検出する第2の一致検出回路4が新規に設け
れている。したがってあるセルアレイブロックの4ビッ
トすべてのメモリセルデータが反転した場合にも不良を
検出することが可能となり、検出効率は従来の場合に比
較して大幅に向上する。代表値の一致或いは不一致を検
出する第2の一致検出回路4の導入によるデータバスの
増加は、図11の従来方式と比べてわずか1本にすぎな
い。これは将来集積化が進み、並列テストのビット長が
大きくなり、データバス本数が増加した場合にも、その
影響は無視できる。In this embodiment, as described above, the second match detection circuit 4 for detecting the match or mismatch of one bit of the representative value read from each cell array block is newly provided. Therefore, a defect can be detected even when all four bits of memory cell data of a certain cell array block are inverted, and the detection efficiency is greatly improved as compared with the conventional case. The increase in the number of data buses due to the introduction of the second coincidence detection circuit 4 for detecting coincidence or non-coincidence of the representative values is only one compared with the conventional system of FIG. This is negligible even if the integration advances in the future, the bit length of the parallel test increases, and the number of data buses increases.
【0017】図2は、図1に示した第1の一致検出回路
2および第2の一致検出回路4の具体的な構成である。
図示のように2入力の排他的論理和(EXOR)回路3
つと、1つの3入力論理和否定(NOR)回路で構成で
きる。FIG. 2 shows a specific configuration of the first match detection circuit 2 and the second match detection circuit 4 shown in FIG.
As shown, a two-input exclusive OR (EXOR) circuit 3
And a three-input NOR circuit (NOR).
【0018】図3は、図1に示した第3の一致検出回路
6の具体的な構成である。第1,第2の一致検出回路
2,4として、図2に示した回路を用いた場合、第3の
一致検出回路はこの様に、単に5入力の論理積(AN
D)回路で構成できる。以上の、2種の一致検出回路を
組み合わせることにより、16ビットのデータは1ビッ
トの一致/不一致データに変換できる。FIG. 3 shows a specific configuration of the third coincidence detecting circuit 6 shown in FIG. When the circuit shown in FIG. 2 is used as the first and second coincidence detecting circuits 2 and 4, the third coincidence detecting circuit simply performs the logical AND (AN
D) It can be composed of a circuit. By combining the above two types of match detection circuits, 16-bit data can be converted to 1-bit match / mismatch data.
【0019】ところで、DRAMの高集積化に伴い、ス
ケーリング則により微細化されてMOSトランジスタの
スイッチング速度が向上しても、現実には信号線の配線
抵抗に律則されてDRAMの高速化を実現することが困
難になってきている。この対策として、読み出しデータ
の転送系に信号振幅を電源電圧より小さい値に制限した
小振幅の差動信号を用いることが提案されている(例え
ば、ISSCC ´91,digest of tec
h.papers P.56〜57、あるいはISSC
C ´91,digest of tech.pape
rsP.114〜115)。読み出しデータの転送系
に、このような小振幅の差動信号を用いた場合の並列テ
ストモードの実現方法について次に述べる。By the way, even if the switching speed of a MOS transistor is improved by miniaturization according to the scaling law with the high integration of the DRAM, the realization of the high speed of the DRAM is actually restricted by the wiring resistance of the signal line. It's getting harder. As a countermeasure, it has been proposed to use a small-amplitude differential signal in which the signal amplitude is limited to a value smaller than the power supply voltage in a read data transfer system (for example, ISSCC '91, digest of tec).
h. papers P.S. 56-57, or ISSC
C'91, digest of tech. pape
rsP. 114-115). A method for realizing the parallel test mode when such a small-amplitude differential signal is used in the read data transfer system will be described below.
【0020】一般に複数対の差動信号入力のロジックを
考えた場合、EXOR回路は、比較的簡単に実現できる
ものの、NOR回路やAND回路の実現は、下記の2点
を実現しようとすると制御が複雑になり、動作が不安定
となる。 (a) 複数入力対のうち1組でも差動入力電圧がOVの
場合、出力線対の電位差が常にOVであること。 (b) 複数入力の信号振幅中心の電圧が互いに異っても
出力線対の電位差が常にOVであること。In general, when considering a plurality of differential signal input logics, the EXOR circuit can be relatively easily realized, but the NOR circuit and the AND circuit are not controlled if the following two points are realized. It becomes complicated and the operation becomes unstable. (a) When the differential input voltage is OV even in one of a plurality of input pairs, the potential difference between the output line pairs is always OV. (b) The potential difference between the output line pair is always OV even when the voltages at the signal amplitude centers of the plurality of inputs are different from each other.
【0021】そこで本発明の実施例では、図1の第1お
よび第2の一致検出回路2,4をレベル変換機能内蔵の
EXOR回路を用いて構成し、差動信号のデータ転送系
と並列テストモードを両立させる。このとき、図1の各
セルアレイブロック1から第1の一致検出回路2までの
データ線3、および第2の一致検出回路4までのデータ
線5は、図4(a) に示すような小振幅の差動信号データ
転送系とし、これらの出力データ線7は、図4(b) に示
すようなフル振幅の差動信号データ転送系とする。Therefore, in the embodiment of the present invention, the first and second coincidence detecting circuits 2 and 4 of FIG. 1 are configured by using an EXOR circuit having a built-in level conversion function, and a differential signal data transfer system and a parallel test are performed. Mode compatible. At this time, the data lines 3 from each cell array block 1 to the first match detection circuit 2 and the data lines 5 from the second match detection circuit 4 in FIG. 1 have small amplitudes as shown in FIG. These output data lines 7 are of a full amplitude differential signal data transfer system as shown in FIG. 4 (b).
【0022】図5は、以上のような小振幅差動信号から
フル振幅差動信号を得るためのレベル変換回路を内蔵し
た2入力EXOR回路の実施例である。このEXOR回
路は、小振幅差動信号が入力される第1,第2のカレン
トミラー型差動論理回路111 ,112 と、これらの出
力を反転してフル振幅差動信号を得るための電流制御型
負荷を持つ第1,第2のインバータ121 ,122 によ
り構成されている。FIG. 5 shows an embodiment of a two-input EXOR circuit having a built-in level conversion circuit for obtaining a full-amplitude differential signal from a small-amplitude differential signal as described above. The EXOR circuit includes first and second current mirror type differential logic circuits 111 and 112 to which a small amplitude differential signal is input, and a current control for inverting these outputs to obtain a full amplitude differential signal. It is constituted by first and second inverters 121 and 122 having a type load.
【0023】第1のカレントミラー型差動論理回路11
1 は、入力IN2 ,/IN2 がゲートに入るソースが共
通接続されたnチャネルMOSトランジスタ対Q11,Q
12、これらのトランジスタQ11,Q12にそれぞれ縦積み
されて、入力IN1 ,/IN1 がゲートに入るnチャネ
ルMOSトランジスタ対Q13,Q14およびQ15,Q16、
およびカレントミラー回路を構成するpチャネルMOS
トランジスタQ17,Q18を有する。nチャネルMOSト
ランジスタQ11,Q12の共通ソースは、並列テスト時に
“H”レベルとなる制御信号TESTにより駆動される
活性化用nチャネルMOSトランジスタQ19および、中
間電位の制御信号VCMにより制御されて、5極管動作
する定電流源用nチャネルMOSトランジスタQ20を介
して、接地されている。第2のカレントミラー型差動論
理回路112 も第1の差動論理回路111 と対称的に構
成されている。First current mirror type differential logic circuit 11
Reference numeral 1 denotes a pair of n-channel MOS transistors Q11 and Q11 whose inputs IN2 and / IN2 enter their gates and whose sources are commonly connected.
12, n-channel MOS transistor pairs Q13, Q14 and Q15, Q16, which are vertically stacked on these transistors Q11, Q12, respectively, and whose inputs IN1, / IN1 enter their gates.
And p-channel MOS constituting current mirror circuit
It has transistors Q17 and Q18. The common source of the n-channel MOS transistors Q11 and Q12 is controlled by an activation n-channel MOS transistor Q19 driven by a control signal TEST which goes to "H" level during a parallel test and a control signal VCM of an intermediate potential. It is grounded via a constant current source n-channel MOS transistor Q20 that operates as an arc tube. The second current mirror type differential logic circuit 112 is also configured symmetrically with the first differential logic circuit 111.
【0024】第1のインバータ121 は、第1の差動論
理回路111 の出力ノードN1 の電位により制御される
ドライバとしてのpチャネルMOSトランジスタQ31
と、負荷としてのnチャネルMOSトランジスタQ32に
より構成されている。nチャネルMOSトランジスタQ
32は、そのゲートが差動論理回路111 の定電流源MO
SトランジスタQ20と同じ制御信号VCMにより制御さ
れて、5極管動作する電流制御型負荷となっている。第
2のインバータ122 も同様に、第2の差動論理回路1
11 の出力ノードN2 の出力を受けるpチャネルMOS
トランジスタQ41と電流制御型負荷を構成するnチャネ
ルMOSトランジスタQ42により構成されている。The first inverter 121 has a p-channel MOS transistor Q31 as a driver controlled by the potential of the output node N1 of the first differential logic circuit 111.
And an n-channel MOS transistor Q32 as a load. n channel MOS transistor Q
32 is a gate whose constant current source MO of the differential logic circuit 111 is
The current control type load is controlled by the same control signal VCM as the S transistor Q20 and operates as a pentode. Similarly, the second inverter 122 also has the second differential logic circuit 1
P channel MOS receiving output of output node N2 of 11
It comprises a transistor Q41 and an n-channel MOS transistor Q42 constituting a current control type load.
【0025】各差動論理回路111 ,112 の出力ノー
ドN1 ,N2 に設けられたpチャネルMOSトランジス
タQ51,Q52は、プリチャージ用である。これらのMO
SトランジスタQ51,Q52は、制御信号TESTにより
制御されて、並列テスト時以外(TEST=“L”)に
はオンとなり、これによって出力ノードN1 ,N2 は
“H”レベルにプリチャージされる。The p-channel MOS transistors Q51 and Q52 provided at the output nodes N1 and N2 of the differential logic circuits 111 and 112 are for precharging. These MOs
The S transistors Q51 and Q52 are controlled by the control signal TEST and turned on except during the parallel test (TEST = "L"), whereby the output nodes N1 and N2 are precharged to "H" level.
【0026】このEXOR回路は、二つの入力が一致し
た時に、OUT=“H”,/OUT=“L”なる出力を
出す。その概略動作を説明すると、入力IN1,IN2
が共に“H”レベルのとき、第1の差動論理回路111
ではnチャネルMOSトランジスタQ11,Q13がオンに
なって、その出力ノードN1 が電位低下し、これにより
第1のインバータ121 はOUT=“H”出力を出す。
入力IN1 ,IN2 が共に“L”レベルのとき、/IN
1 ,/IN2 が共に“H”レベルであるから、第1のと
差動論理回路111 ではnチャネルMOSトランジスタ
Q12,Q15がオンになってやはり出力ノードN1 は電位
低下し、第1のインバータ121 はOUT=“H”出力
を出す。二つの入力が異なる場合、第1の差動論理回路
111 の出力ノードN1 は“H”レベル、したがって第
1のインバータ121 はOUT=“L”を出力する。This EXOR circuit outputs an output of OUT = "H" and / OUT = "L" when the two inputs match. The general operation will be described.
Are at the "H" level, the first differential logic circuit 111
In this case, the n-channel MOS transistors Q11 and Q13 are turned on, and the output node N1 drops in potential, whereby the first inverter 121 outputs OUT = "H".
When both inputs IN1 and IN2 are at "L" level, / IN
1 and / IN2 are both at the "H" level, so that the n-channel MOS transistors Q12 and Q15 are turned on in the first differential logic circuit 111, the output node N1 is also lowered in potential, and the first inverter 121 Output OUT = “H”. If the two inputs are different, the output node N1 of the first differential logic circuit 111 outputs an "H" level, and the first inverter 121 outputs OUT = "L".
【0027】第2の差動論理回路112 および第2のイ
ンバータ122側の動作も同様であって、第1の差動論
理回路111 ,第1のインバータ121 とは相補的な出
力/OUTを出す。The operations of the second differential logic circuit 112 and the second inverter 122 are the same, and the first differential logic circuit 111 and the first inverter 121 output complementary outputs / OUT. .
【0028】並列テストモード以外のモードの場合、す
なわち制御信号TESTが“L”レベルの時は、ノード
N1 ,N2 は共に“H”レベル(=Vcc)にプリチャー
ジされていて、出力OUT,/OUTともに“L”レベ
ルである。In modes other than the parallel test mode, that is, when the control signal TEST is at "L" level, the nodes N1 and N2 are both precharged to "H" level (= Vcc), and the outputs OUT and / OUT is at the “L” level.
【0029】以上は概略の動作説明であるが、このEX
OR回路動作において、実際に小振幅の差動信号がフル
振幅の差動信号にレベル変換されるためには、第1,第
2のインバータ121 ,122 が電流制御型負荷を持っ
ていることが重要なポイントになっており、また各素子
の寸法も最適設定される必要がある。その様な条件を以
下に具体的に説明する。The above is a brief description of the operation.
In order to actually convert the level of a small-amplitude differential signal into a full-amplitude differential signal in the OR circuit operation, the first and second inverters 121 and 122 must have a current control type load. This is an important point, and the dimensions of each element need to be set optimally. Such conditions will be specifically described below.
【0030】図6(a) は、図5に示したEXOR回路の
なかの第1の差動論理回路111 の出力ノードN1 側と
第1のインバータ121の部分を、第1の差動論理回路
111 側を、nチャネルドライバMOSトランジスタQ
1 とpチャネル負荷MOSトランジスタQ2 に簡略化し
て示している。ここでドライバMOSトランジスタQ1
は、二つの差動入力が不一致、すなわちIN1 ,IN2
の一方が“H”レベル,(例えば(1/2)(Vcc+Δ
V))で、他方が“L”レベル(例えば(1/2)(V
cc−ΔV))の場合、または差動入力がない場合すなわ
ちIN1,IN2 ともに例えば(1/2)Vccの場合
の、図5におけるドライバMOSトランジスタQ11,Q
13、これらに並列に設けられたドライバMOSトランジ
スタQ15,Q12、さらにMOSトランジスタQ11,Q12
の共通ソースに設けられた活性化用のMOSトランジス
タQ19と電流源MOSトランジスタQ20を全て含めて、
一つの等価MOSトランジスタとして表したものであ
る。FIG. 6 (a) shows an output node N1 side of the first differential logic circuit 111 and a portion of the first inverter 121 in the EXOR circuit shown in FIG. 11 1 side is an n-channel driver MOS transistor Q
1 and a p-channel load MOS transistor Q2. Here, the driver MOS transistor Q1
Means that the two differential inputs do not match, namely IN1, IN2
One is at the “H” level, (for example, ()) (Vcc + Δ
V)) and the other is at the “L” level (for example, (() (V
5), or when there is no differential input, that is, when both IN1 and IN2 are, for example, (1/2) Vcc, the driver MOS transistors Q11 and Q11 in FIG.
13, driver MOS transistors Q15 and Q12 provided in parallel to these, and further MOS transistors Q11 and Q12
Including the activation MOS transistor Q19 and the current source MOS transistor Q20 provided in the common source of
This is represented as one equivalent MOS transistor.
【0031】このときのノードN1 の電位は、図6(b)
に示すように、MOSトランジスタQ1 の特性曲線とM
OSトランジスタQ2 の特性曲線の交点Aの電位であ
る。ゲート・ドレインが接続されたpチャネルMOSト
ランジスタQ2 の負荷曲線は、このpチャネルMOSト
ランジスタQ2 のしきい値電圧をVtpとして、図示のよ
うにダイオード特性になる。nチャネルMOSトランジ
スタQ1 は、中間電位に設定された制御信号VCMによ
りゲートが制御されて5極管動作するため、図のQ1 の
曲線になる。これらの曲線の交点Aが、ノードN1 の
“H”レベル電位ということになる。At this time, the potential of the node N1 is as shown in FIG.
As shown, the characteristic curve of the MOS transistor Q1 and M
This is the potential at the intersection A of the characteristic curve of the OS transistor Q2. The load curve of the p-channel MOS transistor Q2 to which the gate and the drain are connected has a diode characteristic as shown in the figure, where the threshold voltage of the p-channel MOS transistor Q2 is Vtp. Since the gate of the n-channel MOS transistor Q1 is controlled by the control signal VCM set to the intermediate potential and operates as a pentode, the curve becomes Q1 in the figure. The intersection A of these curves is the "H" level potential of the node N1.
【0032】このとき、ノードN1 の電位がインバータ
121 部のpチャネルMOSトランジスタQ31を5極管
動作させる中間電位であれば、MOSトランジスタQ31
の特性は図6(b) の実線で示すQ31ようになる。このよ
うになるためには、MOSトランジスタQ31のゲート幅
W4 がMOSトランジスタQ2 のゲート幅W2 に対して
大きく設定されていることが必要である。またインバー
タ121 部のnチャネルMOSトランジスタQ32は、や
はりそのゲート幅W3 を等価MOSトランジスタQ1 の
ゲート幅W1 に比べて大きく設定する事によって、図6
(b) に示したQ32の曲線になる。したがってこのときイ
ンバータ121 の出力Vout は、曲線Q31とQ32の交点
Bになり、これが“L”レベル出力Vout である。すな
わち、W4 >W2 ,W3 >W1 のように素子寸法を設計
すれば、0Vに近い“L”レベル出力が得られる。At this time, if the potential of the node N1 is an intermediate potential that causes the p-channel MOS transistor Q31 of the inverter 121 to operate as a pentode, the MOS transistor Q31
Is as shown by the solid line Q31 in FIG. 6 (b). To achieve this, it is necessary that the gate width W4 of the MOS transistor Q31 is set to be larger than the gate width W2 of the MOS transistor Q2. In the n-channel MOS transistor Q32 of the inverter 121, the gate width W3 is also set to be larger than the gate width W1 of the equivalent MOS transistor Q1, so that FIG.
The curve of Q32 shown in (b) is obtained. Therefore, at this time, the output Vout of the inverter 121 becomes the intersection B of the curves Q31 and Q32, and this is the "L" level output Vout. That is, if the element dimensions are designed such that W4> W2 and W3> W1, an "L" level output close to 0 V can be obtained.
【0033】一方、二つの差動入力が一致して等価MO
SトランジスタQ1 の電流が増大し、ノードN1 の電位
が低下したときは、インバータ121 のpチャネルMO
SトランジスタQ31の電流が図6(b) に一点鎖線で示し
たように増大する。したがってインバータ121 の出力
Vout は、Q31曲線とQ32曲線の交点Cとなり、電源電
位Vccに近い十分な“H”レベルとなる。On the other hand, when the two differential inputs match, the equivalent MO
When the current of the S transistor Q1 increases and the potential of the node N1 decreases, the p-channel
The current of the S transistor Q31 increases as shown by the dashed line in FIG. Therefore, the output Vout of the inverter 121 becomes the intersection C of the Q31 curve and the Q32 curve, and becomes a sufficient "H" level close to the power supply potential Vcc.
【0034】因みに、通常のダイオード接続された負荷
MOSトランジスタを用いた場合や抵抗負荷を用いた場
合には、このようなレベル変換機能は得られない。図7
は、図6のインバータ121 部に通常のnチャネルMO
SトランジスタQ3 からなる負荷を用いた場合とその特
性図、図8は同じくインバータ121 部に抵抗負荷Rを
用いた場合とその特性図を、それぞれ図6に対応させて
示している。通常の負荷MOSトランジスタを用いたイ
ンバータでは、図7(b) から明らかなように、十分な
“H”レベル出力と“L”レベル出力を出すことは出来
ない。抵抗負荷の場合も図8(b) に示すように、“L”
レベル出力を十分低くしようとすると“H”レベル出力
が出ず、逆に負荷抵抗を十分な高抵抗として十分な
“H”レベル出力を出そうとすると、低い“L”レベル
出力が得られなくなる。Incidentally, when a normal diode-connected load MOS transistor is used or when a resistive load is used, such a level conversion function cannot be obtained. FIG.
Is an ordinary n-channel MO in the inverter 121 of FIG.
FIG. 8 shows a case where a load composed of an S transistor Q3 is used and its characteristic diagram, and FIG. 8 shows a case where a resistive load R is used for the inverter 121 and its characteristic diagram, corresponding to FIG. As is clear from FIG. 7B, an inverter using a normal load MOS transistor cannot output sufficient "H" level output and "L" level output. In the case of a resistive load, as shown in FIG.
If the level output is to be made sufficiently low, an "H" level output will not be produced. Conversely, if the load resistance is made sufficiently high to produce a sufficient "H" level output, a low "L" level output will not be obtained. .
【0035】図9は、図5に示したEXOR回路を基本
要素として構成した4ビットの一致検出回路、すなわち
図1に示す一致検出回路2および4の実施例を示した。
3つのEXOR回路13(131 ,132 ,133 )が
それぞれ、図5の構成を有する。4ビットデータが一致
した場合、EXOR回路13の出力OUTが“H”、/
OUTが“L”レベルとなり、これらの出力を受けてN
ORゲート14が“H”レベル出力を出し、NANDゲ
ート15が“L”レベル出力を出す。これらのNORゲ
ート14の出力とNANDゲート15の出力から、出力
回路17によって、AGREE=“H”、出力回路16
によって/AGREE=“L”が得られる。4ビットデ
ータが一致しない場合には、AGREE=“L”、/A
GREE=“H”となる。また差動信号の入力がOVの
時は、EXOR回路13の出力は、OUT,/OUTと
もに“L”レベルであり、出力回路16,17は共に高
インピーダンス状態となる。図の実施例の場合、出力回
路16,17の出力端子には制御信号/PREにより制
御されるプリチャージ用MOSトランジスタが設けられ
ていて、信号がない場合にはVccにプリチャージされて
いる。FIG. 9 shows an embodiment of the 4-bit coincidence detecting circuit constituted by using the EXOR circuit shown in FIG. 5 as a basic element, that is, the coincidence detecting circuits 2 and 4 shown in FIG.
Each of the three EXOR circuits 13 (131, 132, 133) has the configuration shown in FIG. When the 4-bit data matches, the output OUT of the EXOR circuit 13 becomes “H”,
OUT attains an “L” level.
The OR gate 14 outputs an "H" level output, and the NAND gate 15 outputs an "L" level output. From the output of the NOR gate 14 and the output of the NAND gate 15, the output circuit 17 outputs
As a result, / AGREE = "L" is obtained. If the 4-bit data does not match, AGREE = "L", / A
GREE = “H”. When the input of the differential signal is OV, the output of the EXOR circuit 13 is at the “L” level for both OUT and / OUT, and both the output circuits 16 and 17 are in a high impedance state. In the case of the embodiment shown in the figure, a precharge MOS transistor controlled by a control signal / PRE is provided at the output terminals of the output circuits 16 and 17, and is precharged to Vcc when there is no signal.
【0036】実施例の各回路は最も簡素化した形で示し
たが、本発明は上記実施例に限られるものではなく、そ
の趣旨を逸脱しない限りで自由に変形可能である。また
実施例では16ビット並列テストを仮定して説明した
が、これもRAMの高集積化に伴ってテストビット長が
増大しても適応可能である。さらに実施例はDRAMを
説明したが、並列テストモードを有する他のRAM、例
えばSRAM,VRAM,PSRAMなどの他、EPR
OM,EEPROM等の不揮発性メモリに対しても適用
可能である。Although each circuit of the embodiment is shown in the simplest form, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be freely modified without departing from the gist thereof. Further, although the embodiment has been described assuming a 16-bit parallel test, this can be applied even if the test bit length increases with the increase in the degree of integration of the RAM. Furthermore, although the embodiment has described the DRAM, other RAMs having the parallel test mode, such as SRAM, VRAM, PSRAM, etc., as well as the EPR
The present invention is also applicable to non-volatile memories such as OM and EEPROM.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、デー
タ線の大幅な増大を伴うことなく、一致検出回路を新た
に追加することにより、並列テストでの不良検出効率の
向上を図った半導体記憶装置を得ることができる。As described above, according to the present invention, the coincidence detection circuit is newly added without significantly increasing the number of data lines, thereby improving the defect detection efficiency in the parallel test. A semiconductor memory device can be obtained.
【図1】本発明の一実施例のDRAM構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a DRAM configuration according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の第1,第2の一致検出回路2,4の構成
を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of first and second coincidence detection circuits 2 and 4 of FIG. 1;
【図3】図1の第3の一致検出回路6の構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a third coincidence detection circuit 6 in FIG. 1;
【図4】小振幅差動信号とフル振幅差動信号を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a small-amplitude differential signal and a full-amplitude differential signal.
【図5】レベル変換機能を具備したEXOR回路の実施
例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of an EXOR circuit having a level conversion function.
【図6】図5のEXOR回路におけるレベル変換機能を
説明するための図。FIG. 6 is a diagram for explaining a level conversion function in the EXOR circuit of FIG. 5;
【図7】図6の比較例を示す図。FIG. 7 is a view showing a comparative example of FIG. 6;
【図8】図6の比較例を示す図。FIG. 8 is a view showing a comparative example of FIG. 6;
【図9】図5のEXOR回路を用いた4ビット一致検出
回路の構成を示す図。9 is a diagram showing a configuration of a 4-bit match detection circuit using the EXOR circuit of FIG. 5;
【図10】従来の一致検出回路の構成例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a conventional match detection circuit.
【図11】従来の一致検出回路の他の構成例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing another configuration example of a conventional match detection circuit.
1(11 〜14 )…セルアレイブロック、 2(21 〜24 )…第1の一致検出回路、 3(31 〜34 )…データ線、 4…第2の一致検出回路、 5(51 〜54 )…データ線、 6…第3の一致検出回路、 7(71 〜74 )…データ線、 8…出力駆動回路、 9…データ線、 111 ,112 …カレントミラー型差動論理回路、 121 ,122 …電流制御負荷型インバータ。 1 (11 to 14) ... cell array block, 2 (21 to 24) ... first match detection circuit, 3 (31 to 34) ... data line, 4 ... second match detection circuit, 5 (51 to 54) ... Data line, 6: Third match detection circuit, 7 (71 to 74): Data line, 8: Output drive circuit, 9: Data line, 111, 112: Current mirror type differential logic circuit, 121, 122: Current Control load type inverter.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−58375(JP,A) 特開 平2−3199(JP,A) 特開 平2−283000(JP,A) 特開 平1−253900(JP,A) 特開 昭64−76598(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 29/00 G11C 11/401 H01L 27/10 G01R 31/28 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-58375 (JP, A) JP-A-2-3199 (JP, A) JP-A-2-283000 (JP, A) JP-A-1- 253900 (JP, A) JP-A-64-76598 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G11C 29/00 G11C 11/401 H01L 27/10 G01R 31/28
Claims (3)
分割された配置され、1度に複数のビットに対して書き
込み,読出しを行う並列テストモードを有する半導体記
憶装置において、 各セルアレイブロック内の複数ビットのメモリセルデー
タの一致或いは不一致を検出する、それぞれ前記各セル
アレイブロックに隣接して設けられた複数の第1の一致
検出回路と、 各セルアレイブロック内の任意の1ビットのデータをそ
のブロックの代表値として、この代表値同志の一致或い
は不一致を検出する第2の一致検出回路と、 チップの出力パッド近くに配置された、前記第1の一致
検出回路と第2の一致検出回路の出力の一致或いは不一
致を検出する第3の一致検出回路と、を備えたことを特
徴とする半導体記憶装置。In a semiconductor memory device having a memory cell divided into a plurality of cell array blocks and having a parallel test mode for writing and reading a plurality of bits at a time, a plurality of bits in each cell array block are provided. A plurality of first match detection circuits provided adjacent to each of the cell array blocks for detecting a match or mismatch of the memory cell data of each of the memory cell data; A second match detection circuit for detecting a match or mismatch between the representative values, and a match between the outputs of the first match detection circuit and the second match detection circuit arranged near the output pad of the chip. Alternatively, a semiconductor memory device comprising: a third match detection circuit for detecting a mismatch.
致検出回路および第2の一致検出回路までのデータ転送
系には、信号振幅が電源電圧より小さい小振幅の差動信
号が用いられ、前記第1の一致検出回路および第2の一
致検出回路の出力データ転送系にはフル振幅の差動信号
が用いられることを特徴とする請求項1記載の半導体記
憶装置。2. A data transfer system from the cell array block to the first match detection circuit and the second match detection circuit uses a small-amplitude differential signal having a signal amplitude smaller than a power supply voltage. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a full-amplitude differential signal is used for an output data transfer system of the first match detection circuit and the second match detection circuit.
検出回路は、小振幅の差動信号からフル振幅の差動信号
を得るためのレベル変換回路を内蔵した排他的論理和回
路を用いて構成されていることを特徴とする請求項2記
載の半導体記憶装置。3. An exclusive OR circuit having a built-in level conversion circuit for obtaining a full-amplitude differential signal from a small-amplitude differential signal, said first coincidence detection circuit and said second coincidence detection circuit. 3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the semiconductor memory device is configured by using the semiconductor memory device.
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---|---|---|---|
JP17225391A JP3258040B2 (en) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | Semiconductor storage device |
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