| 【発明の名称】 |
シリアルアクセス方式の半導体記憶装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】遠藤 末男
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| 【要約】 |
【課題】テスト時にプログラムデータを強制的にデータラッチ回路にセットすることにより高速書き込みができるシリアルアクセス方式の半導体記憶装置を提供する。
【解決手段】複数のメモリセルが行列状に配列されたメモリセルアレイ14と、上記メモリセルアレイ14への書き込みデータが転送され、転送された書き込みデータをメモリセルアレイ14の各列に対応させて出力するシフトレジスタ12と、上記シフトレジスタ12から出力された書き込みデータを保持してメモリセルアレイ14の各列に出力するデータラッチ回路13とを備える。テスト時に、プログラムデータセット回路15は、データラッチ回路13を強制的にセット状態にするセット信号SA0,SA1をデータラッチ回路13に出力することによって、シフトレジスタ12を介さずにテストパターンをメモリセルアレイ14に書き込みでき、テストパターンの転送時間を省ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 複数のメモリセルが行列状に配列されたメモリセルアレイと、上記メモリセルアレイへの書き込みデータが転送され、転送された上記書き込みデータを上記メモリセルアレイの各列に対応させて出力するシフトレジスタと、上記シフトレジスタから出力された上記書き込みデータを保持して上記メモリセルアレイの各列に出力するデータラッチ回路とを備えたシリアルアクセス方式の半導体記憶装置において、テスト時に、上記データラッチ回路を強制的にセット状態にする制御信号を上記データラッチ回路に出力するプログラムデータセット回路を備えたことを特徴とするシリアルアクセス方式の半導体記憶装置。 【請求項2】 請求項1に記載のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置において、上記メモリセルアレイの同一のワード線にコントロールゲートが接続された上記メモリセルにおいて互いに隣接するメモリセルの状態が異なるように、上記プログラムデータセット回路の上記制御信号により上記データラッチ回路をセット状態にすることを特徴とするシリアルアクセス方式の半導体記憶装置。 【請求項3】 請求項1に記載のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置において、上記メモリセルアレイの列方向に互いに隣接するメモリセルの状態が異なるように、かつ、上記メモリセルアレイの行方向に互いに隣接するメモリセルの状態が異なるように、上記プログラムデータセット回路の上記制御信号により上記データラッチ回路をセット状態にすることを特徴とするシリアルアクセス方式の半導体記憶装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、複数のメモリセルを含むメモリセルアレイと書き込み動作時のデータを保持するデータラッチ回路とを備えたシリアルアクセス方式の半導体記憶装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、シリアルアクセス方式の半導体記憶装置としては、特開平10−199266号公報に記載されたものがある。このシリアルアクセス方式の半導体記憶装置は、書き込み時および読み出し時にシフトレジスタでデータを転送して入力または出力を行う。 【0003】図2は上記シリアルアクセス方式の半導体記憶装置としてのフラッシュメモリのメモリセルアレイとその周辺回路を示している。図2に示すように、メモリセルアレイ24は、行列状に配置された複数のメモリセルを有している。上記メモリセルアレイ24の行方向に、メモリセルCELL00,〜,CELL03,…のコントロールゲートをワード線WL0に接続し、メモリセルCELL10,〜,CELL13,…のコントロールゲートをワード線WL1に接続し、以下同様に、各行のメモリセルのコントロールゲートをワード線に夫々接続している。一方、上記メモリセルアレイ24の列方向に、メモリセルCELL00,CELL10,…のドレインをビット線BL0に接続し、次のメモリセルCELL01,CELL11,…のドレインをビット線BL1に接続し、以下同様に、各列のメモリセルのドレインをビット線に夫々接続している。また、各メモリセルのソースをソース線SLに共通接続している。 【0004】そして、先のビット線BL0,BL1,BL3,…の一端を、データラッチ回路23のDタイプフリップフロップL0,L1,L2,L3,…の出力側に夫々接続し、データラッチ回路23の入力側は、シフトレジスタ22の各段のレジスタ部S0,S1,S2,S3,…の出力に接続している。 【0005】上記構成のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置の通常の書き込み動作は、入力バッファ回路21から1ビットずつシリアル出力される書き込みデータをシフトレジスタ22のレジスタ部S0,〜,S3,…に順次転送させてロードし、ロードされると所定のタイミングでシフトレジスタ22のレジスタ部S0,〜,S3,…の出力から、データラッチ回路23のL0,〜,L3,…に書き込みデータの取り込みを行う。ここでの書き込みデータは、“1”(Highレベル)であり、入力バッファ回路21からシフトレジスタ22に転送され、データラッチ回路23にラッチされた書き込みデータによりメモリセルヘの書き込みを行う。 【0006】上記メモリセルヘの書き込みは、ワード線WL0に正の高電圧(10V)を印加すると共に、書き込みを行うメモリセルのドレインが接続されているビット線に、データラッチ回路23から“1”を表す電源電圧(5V)を印加する。また、書き込みを行わないメモリセルのドレインが接続されているビット線に、データラッチ回路23から“0”を表す接地電圧Vss(0V)を印加する。さらに、ソース線SLに接地電圧Vss(0V)を印加することで、所望のメモリセルに書き込みが行われる(書き込みされたメモリセルの状態は“1”)。 【0007】次に、この書き込み動作をワード線WL1で行い、以降順次ワード線を選択してこの書き込み動作を行う(非選択時のワード線には0Vを印加)。これにより、書き込みを行うメモリセルのフローティングゲートに電子が注入され、メモリセルのしきい値電圧が高くなり、書き込みが終了する。 【0008】なお、メモリセルの消去は、ワード線Wl0,WL1,…に負の電圧(例えば−9V)を印加し、データラッチ回路23の出力段をハイインピーダンスにして、メモリセルのドレインをオープンにすると共に、ソース線SLを5Vにする。このメモリセルの消去は、全メモリセル一括かまたはブロック単位で行う。これにより、消去されたメモリセルのフローティングゲートから電子が引き出されることで、メモリセルのしきい値電圧が低くなり、消去が終了する(消去されたメモリセルの状態は“0”)。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記シリアルアクセス方式の半導体記憶装置としてのフラッシュメモリの製造後は、必ず良品選別検査を行う。この検査で使用するテストパターンの1つとして、互いに隣接するメモリセル(例えばCELL0,CELL1)を交互に書き込み状態と消去状態の異なる状態にするものがある。このテストパターンにより、隣接するメモリセル間のリーク状態や配線の短絡等のテストを行う。 【0010】上記メモリセルを交互に書き込み状態と消去状態にするには、データ“1”(書き込み)とデータ“0”(消去状態)をデータラッチ回路23にラッチさせて、メモリセルに書き込みを行うことになる。 【0011】つまり、テストの最初に、全てのメモリセルを消去状態にした後、入力バッファ回路21から、“1010101010…”のテストパターン信号を出力するか、または、データを反転させた“0101010101…”のテストパターン信号を出力し、このテストパターン信号のシリアルデータをシフトレジスタ22に転送させてロードさせた後、所定のタイミングでデータラッチ回路23でラッチさせる。 【0012】このようなテストパターンを入力する場合、シリアルデータとして入力バッファ回路21から入力していたのでは、データを転送する時間が大きくなり、結果として、検査時間に費やす時間が長くなるという問題がある。このテスト時のテストパターンの書き込みに要する時間は、フラッシュメモリが大容量化したことで、無視できないものとなっている。 【0013】そこで、この発明の目的は、テスト時にプログラムデータを強制的にデータラッチ回路にセットすることにより高速書き込みができるシリアルアクセス方式の半導体記憶装置を提供することにある。 【0014】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、この発明のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置は、複数のメモリセルが行列状に配列されたメモリセルアレイと、上記メモリセルアレイへの書き込みデータが転送され、転送された上記書き込みデータを上記メモリセルアレイの各列に対応させて出力するシフトレジスタと、上記シフトレジスタから出力された上記書き込みデータを保持して上記メモリセルアレイの各列に出力するデータラッチ回路とを備えたシリアルアクセス方式の半導体記憶装置において、テスト時に、上記データラッチ回路を強制的にセット状態にする制御信号を上記データラッチ回路に出力するプログラムデータセット回路を備えたことを特徴としている。 【0015】上記構成のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置によれば、テスト時に、上記プログラムデータセット回路からの制御信号により強制的にプログラムデータをデータラッチ回路にセットすることによって、シフトレジスタを介さずにテストパターンをメモリセルアレイに書き込むことができ、シフトレジスタによるテストパターンの転送時間を省くことができる。したがって、テスト時のテストパターンの転送時間を省くことができ、テストパターン書き込みに要する時間を著しく短縮できるから、テスト時に高速書き込み動作を行うことができ、テスト時間の短縮化ができる。 【0016】また、一実施形態のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置は、上記メモリセルアレイの同一のワード線にコントロールゲートが接続された上記メモリセルにおいて互いに隣接するメモリセルの状態が異なるように、上記プログラムデータセット回路の上記制御信号により上記データラッチ回路をセット状態にすることを特徴としている。 【0017】上記実施形態のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置によれば、上記プログラムデータセット回路の上記制御信号により上記データラッチ回路をセット状態にして、上記メモリセルアレイの同一のワード線にコントロールゲートが接続されたメモリセルにおいて互いに隣接するメモリセルの状態を異なる状態にする。そうすることによって、ビット線等の配線のショートや断線の有無、メモリセルのリーク電流やしきい値電圧などの検査を行うことができる。 【0018】また、一実施形態のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置は、上記メモリセルアレイの列方向に互いに隣接するメモリセルの状態が異なるように、かつ、上記メモリセルアレイの行方向に互いに隣接するメモリセルの状態が異なるように、上記プログラムデータセット回路の上記制御信号により上記データラッチ回路をセット状態にすることを特徴としている。 【0019】上記実施形態のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置によれば、上記プログラムデータセット回路の上記制御信号により上記データラッチ回路をセット状態にして、上記メモリセルアレイの列方向に互いに隣接するメモリセルの状態を異なる状態にし、さらに、メモリセルアレイの行方向に互いに隣接するメモリセルの状態を異なる状態にする。そうすることによって、隣接するビット線およびワード線等の配線のショートや断線の有無、メモリセルのリーク電流やしきい値電圧などの良否判定をより確実に行うことができる。 【0020】 【発明の実施の形態】以下、この発明のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。 【0021】図1はこの発明の実施の一形態のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置の回路図であり、11は1ビットずつシリアル出力される書き込みデータを出力する入力バッファ回路、12は上記入力バッファ回路11から転送された書き込みデータをビット毎に出力するシフトレジスタ、13は上記シフトレジスタ12から出力された書き込みデータを保持するデータラッチ回路、14は上記データラッチ回路13に保持された書き込みデータが書き込まれるメモリセルアレイ、15はプログラムデータセット回路である。 【0022】このシリアルアクセス方式の半導体記憶装置の特徴は、テスト時のテストパターンを発生させるプログラムデータセット回路15を備えたことと、テスト時にデータラッチ回路12がプログラムデータセット回路15からの制御信号に基づいて強制的にセット状態にできることである。 【0023】上記シフトレジスタ12は、直列に接続された複数のレジスタ部S10,S11,S12,S13,…で構成され、データラッチ回路13は、複数のDタイプフリップフロップ(以下、Dフリップフロップという)L10,L11,L12,L13,…で構成されている。上記シフトレジスタ12のレジスタ部S10,S11,S12,S13,…の出力端子をDフリップフロップL10,L11,L12,L13,…の入力端子Dに夫々接続し、そのDフリップフロップL10,L11,L12,L13,…の出力である出力端子Qをビット線BL0,BL1,BL2,BL3,…に夫々接続している。 【0024】また、図示されていないが、上記データラッチ回路13のDフリップフロップL10,L11,L12,L13,…のクロック端子は共通接続されており、所定のタイミングで立ち上がるクロック信号により、DフリップフロップL10,L11,L12,L13,…は、シフトレジスタ12のレジスタ部S10,S11,S12,S13,…から夫々出力されたデータを取り込んでラッチする。 【0025】そして、上記プログラムデータセット回路15から出力される制御信号としてのセット信号SA0を、データラッチ回路13のDフリップフロップL10,L12,L14,…,L2k,…(kは正の整数)のセット端子Sに入力し、データラッチ回路13のDフリップフロップL10,L12,L14,…,L2k,…からメモリセルアレイ14の偶数ビット線BL0,BL2,…に信号を夫々出力する。一方、上記プログラムデータセット回路15から出力される制御信号としてのセット信号SA1を、データラッチ回路13のDフリップフロップL11,L13,…,L2k+1,…のセット端子Sに入力し、データラッチ回路13のDフリップフロップL11,L13,…,L2k+1,…からメモリセルアレイ14の奇数ビット線BL1,BL3,…に信号を夫々出力する。 【0026】なお、ここでのDフリップフロップL10,L11,L12,L13,…のセット端子Sが“1”のときは、DフリップフロップL10,L11,L12,L13,…の出力端子Qは入力信号に関わらず、“1”を出力するものとする。 【0027】上記プログラムデータセット回路15には、このフラッシュメモリを選択または非選択するチップイネーブル信号/CE(Lowレベル時に選択)と、テストパターンの出力を制御するチェッカーボードプログラム信号LDCKB、この反転テストパターンの出力を制御するインバースチェッカーボードプログラム信号LDINVおよびワード線アドレスの最下位ビット信号Xadd0が入力され、これら4本の信号によりプログラムデータセット回路15を制御している。 【0028】なお、最下位ビット信号Xadd0は、その値が“1”か“0”であるかにより、後述するチェッカープログラムモードやインバースチェッカープログラムモードのとき、偶数ビット線BL0,BL2,…を選択するか、または、奇数ビット線BL1,BL3,…を選択するかを制御する。 【0029】上記4本の信号によるプログラムデータセット回路15の動作をまとめたのが表1である。以下、この表1に基づいてプログラムデータセット回路15の動作説明する。 【0030】 【表1】
【0031】上記表1に示すように、チップイネーブル信号/CEが“0”になると、このフラッシュメモリは選択されると共に、プログラムデータセット回路15は動作可能となる。 【0032】後述のプログラムモードの開始時は、図示していないが、シフトレジスタ12をリセットし、全段のレジスタ部S10,S11,S12,S13,…の出力を“0”とし、このデータを上記クロック信号の立ち上がりに同期してデータラッチ回路13に取り込んでラッチする。したがって、データラッチ回路13の全ての出力は“0”を出力している。 【0033】この後、プログラムデータセット回路15の動作には、チェッカーボードプログラム信号LDCKB,インバースチェッカーボードプログラム信号LDINVおよび最下位ビット信号Xadd0の入力条件に応じて、次の(1)〜(4)のモードがある。 【0034】(1) ノンプログラムモードこのノンプログラムモードでは、チェッカーボードプログラム信号LDCKBおよびインバースチェッカーボードプログラム信号LDINVを“0”とする。これにより、プログラムデータセット回路15のセット信号SA0およびセット信号SA1は、最下位ビット信号Xadd0の値に関わらず、共に“0”を出力する。 【0035】したがって、データラッチ回路13の全ての出力は、“0”のまま変化しないため、全てのメモリセルには書き込みは行われず、全メモリセルは“0”のデータのままである。なお、チェッカーボードプログラム信号LDCKBおよびインバースチェッカーボードプログラム信号LDINVが共に“0”、すなわち、データラッチ回路13はセット状態ではないため、シフトレジスタ12からの信号を、クロック信号の立ち上がりに同期して取り込み、ラッチできる状態である。したがって、通常の書き込み動作時にも、このノンプログラムモードで使用する。 【0036】(2) チェッカープログラムモードこのチェッカープログラムモードでは、チェッカーボードプログラム信号LDCKBは“1”に、一方、インバースチェッカーボードプログラム信号LDINVは“0”にする。 【0037】そして、最下位ビット信号Xadd0が“0”のとき、セット信号SA0は“1”を、セット信号SA1は“0”を出力する。これにより、先の偶数ビット線BL0,BL2,…と接続されるデータラッチ回路13のDフリップフロップL2kは、全てセットされて出力は“1”となる。一方、先の奇数ビット線BL1,BL3,…と接続されるデータラッチ回路13のDフリップフロップL2k+1は、そのまま初期の状態を維持するため、それらの出力は“0”のままである。 【0038】これにより、データラッチ回路13のDフリップフロップL2kの出力がドレインに接続されているメモリセルは、上記書き込み動作により、書き込みが行われる。一方、データラッチ回路13のDフリップフロップL2k+1の出力がドレインに接続されているメモリセルは、上記書き込み動作では、書き込みは行われず、消去状態を維持する。これにより、同一のワード線に接続されたメモリセルの互いに隣接するメモリセルは異なる状態に設定できる。 【0039】すなわち、同一のワード線に接続されたメモリセルの状態は、01010101…となる。 【0040】次に、最下位ビット信号Xadd0が“1”のとき、セット信号SA0は“0”を、セット信号SA1は“1”を出力する。これにより、先の偶数ビット線BL0,BL2,…と接続されるデータラッチ回路13のDフリップフロップL2kは、そのまま初期の状態を維持するため、それらの出力は“0”のままである。一方、奇数ビット線BL1,BL3,…と接続されるデータラッチ回路13のDフリップフロップL2k+1は、全てセットされ、それらの出力は“1”となる。 【0041】これにより、データラッチ回路13のDフリップフロップL2kの出力がドレインに接続されているメモリセルは、上記書き込み動作では、書き込みは行われず、消去状態を維持する。一方、データラッチ回路13のDフリップフロップL2k+1の出力がドレインに接続されているメモリセルは、上記書き込み動作で書き込みが行われる。これにより、同一のワード線に接続されたメモリセルの互いに隣接するメモリセルは、最下位ビット信号Xadd0が“0”のときとは逆の異なる状態に設定できる。 【0042】すなわち、同一のワード線に接続されたメモリセルの状態は、10101010…となる。以上が、チェッカープログラムモードでの動作である。 【0043】(3) インバースチェッカープログラムモードこのインバースチェッカープログラムモードでは、チェッカーボードプログラム信号LDCKBは“0”に、一方、インバースチェッカーボードプログラム信号LDINVは“1”にする。 【0044】この場合、最下位ビット信号Xadd0、セット信号SA0、セット信号SA1の出力関係は、先に説明したチェッカープログラムモードと逆の関係となり、したがって、同一のワード線に接続されているメモリセルの書き込みおよび消去状態の関係も逆になるものである。 【0045】(4) オールプログラムモードこのオールプログラムモードでは、チェッカーボードプログラム信号LDCKBおよびインバースチェッカーボードプログラム信号LDINVを“1”とする。これにより、プログラムデータセット回路15のセット信号SA0およびセット信号SA1は、最下位ビット信号Xadd0の値に関わらず、共に“1”を出力する。 【0046】したがって、データラッチ回路13の全てのDフリップフロップL10,L11,L12,L13,…は、セット状態となるために“1”を出力する。よって、上記書き込み動作により、同一のワード線に接続されている全てのメモリセルは書き込みが行われ、全てのメモリセルの状態は“1”となる。 【0047】例えば、上記(2)のチェッカープログラムモードで、各ワード線WL0,WL1,…のメモリセルヘの書き込みを続けて行うことで、奇数列のメモリセルと偶数列のメモリセルを異なる状態に設定できる。 【0048】また、上記(2)のチェッカープログラムモードと上記(3)のインバースプログラムモードを隣接するワード線で交互に使用することで、あるメモリセルの状態と、その周囲4つのメモリセル(行方向に隣接する2つのメモリセルと列方向に隣接する2つのメモリセル)を異なる状態に設定できる。 【0049】また、上記(2)のチェッカープログラムモードで書き込んだワード線WL1の前後のワード線WL0,WL2で、上記(4)のオールプログラムモードで書き込むことによって、ワード線WL1に接続されたメモリセルで、“0”状態のメモリセルの周囲4つのメモリセルの状態を“1”に設定できる。 【0050】このように、上記(1)〜(4)のモードを使用することで、メモリセルの各配線のショートや断線の有無、メモリセルの“0”状態でのリーク電流、“1”状態のメモリセルのしきい値電圧が所定の値に設定できるか等の良品検査を行うことができる。したがって、テスト時にプログラムデータを強制的にデータラッチ回路13にセットすることにより高速書き込みができるシリアルアクセス方式の半導体記憶装置を実現することができる。 【0051】上記実施の形態では、シリアルアクセス方式の半導体記憶装置としてフラッシュメモリについて説明したが、シリアルアクセス方式の半導体記憶装置はフラッシュメモリに限らず、シフトレジスタとデータラッチ回路を備えたシリアルアクセス方式の半導体記憶装置にこの発明を適用できる。 【0052】 【発明の効果】以上より明らかなように、この発明のシリアルアクセス方式の半導体記憶装置によれば、テスト時のテストパターンを発生させるプログラムデータセット回路と、通常動作時はシフトレジスタから出力のデータをラッチし、テスト時はプログラムデータセット回路からの出力信号に基づいて強制的にセット状態にできるデータラッチ回路を備えることで、テスト時のテストパターンの転送時間を省くことができ、テストパターン書き込みに要する時間を著しく短縮でき、トータルのテストを高速化できる。したがって、テスト時に高速書き込み動作を行うことができるシリアルアクセス方式の半導体記憶装置を提供することができる。 【0053】さらに、装置内部にプログラムデータセット回路を備えることによって、上記プログラムデータセット回路の配線長を短くかつ配線容量も小さくなることから、データラッチ回路へのテストデータの設定を高速化できる。 【0054】また、上記プログラムデータセット回路が複数種類のテストパターンを出力することによって、最小限必要のテストをいつでも容易に実施することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000005049 【氏名又は名称】シャープ株式会社
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| 【出願日】 |
平成12年8月4日(2000.8.4) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100062144 【弁理士】 【氏名又は名称】青山 葆 (外1名)
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| 【公開番号】 |
特開2002−56700(P2002−56700A) |
| 【公開日】 |
平成14年2月22日(2002.2.22) |
| 【出願番号】 |
特願2000−237212(P2000−237212) |
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