JP3603045B2 - Semiconductor storage device, inspection jig thereof, and inspection method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積装置に関し、特に自己診断機能を内蔵した半導体記憶装置とその検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電気的に書き換え可能な不揮発性記憶素子を内蔵しているLSI製品において、書き込みと消去のテスト時間が著しく長く、検査時間の増大が問題となっている。特にビット容量の増加や、製品の高性能化、高機能化に伴い、テストベクタ数が増加し、さらなる検査コストの上昇を招いている。これらのことから、不揮発性記憶素子を内蔵しているLSI製品において、製造コストを下げるためにLSIに内蔵した自己診断機能を使った検査時間の短縮は必須である。
【0003】
自己診断機能の代表的なものとして、ビルトインセルフテスト(Built−In Self−Test,以下「BIST」と略称する)がある。BISTは、テストパターンの発生手段とテスト結果の評価手段とをLSI内部に持ち、自己テストを行うことを特徴とするものである。
【0004】
図19は、従来のBIST回路を内蔵した半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。図19において、1は不揮発性記憶装置、2は、ユーザ使用領域4と冗長領域5からなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイ2の読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、6は、モード発生回路、アドレス発生回路、データ発生回路、出力結果比較回路などからなるBIST回路、7はBIST回路6に含まれる出力結果比較回路の出力を格納するBIST結果格納用メモリ、8はBIST回路を起動させるためのBIST起動端子である。
【0005】
以上のように構成された半導体記憶装置において、BIST起動端子8にBIST回路を起動するための信号が印加されると、BIST回路6が起動する。BIST回路6のモード発生回路がその信号をメモリ周辺回路3に供給し、消去、書き込み、読み出しの各モードを設定する。次に、アドレス発生回路からそのモードに適したアドレスが発生される。さらに、その動作が完了すると、出力結果比較回路がデータ端子から出力された結果とデータ発生回路から出力された結果を比較し、その結果をBIST結果格納用メモリ7に格納する。この手順でメモリ全領域について自己診断を繰り返す。
【0006】
また、別の従来例として、図20は、従来のBIST回路とCPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。10はCPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置、2は、ユーザ使用領域4と冗長領域5からなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイ2の読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、11は、モード発生、アドレス発生、データ発生、出力結果比較等をCPUで実施させるためのROM14等からなるBIST回路、12はCPU、13はRAM、7は、CPU12による出力結果比較内容を格納するBIST結果格納用メモリ、8はBIST回路を起動させるためのBIST起動端子である。
【0007】
以上のように構成された半導体記憶装置において、BIST起動端子8にBIST回路を起動するための信号が印加されると、BIST回路11が起動する。BIST回路11のROM14の出力コードに応じて、CPU12がモード発生、アドレス発生、データ発生してメモリ周辺回路3に供給する。その動作結果と期待値とからの出力結果比較をい、出力結果比較内容をBIST結果格納用メモリ7に格納する。この手順でメモリ全領域について自己診断を繰り返す。
【0008】
さらに、上記に説明したようなBIST回路を内蔵した半導体記憶装置の従来のウエハ検査方法について説明する。
【0009】
図21は、従来のBIST回路を内蔵した半導体記憶装置のウエーハ検査方法を実施する構成の概略図である。20はウエーハ、21は検査対象となるチップ(DUT:device under test)、22は、ウエーハ20上のチップ21と半導体検査装置を接続するための治具(以下、「プローブカード」と称する)、23はチップ21上のパッドと接続するためのプローブ群、24は半導体検査装置(以下、「LSIテスタ」と称する)である。
【0010】
以上のような半導体記憶装置のウエハ検査方法を実施する構成において、BIST回路を内蔵した半導体記憶装置であるDUT21に対し、LSIテスタ24からプローブ23を介してBIST起動信号を印加する。特に、ウエーハ20を一度に検査するために、プローブカード22には全チップに対してプローブ23が設けられている。BIST起動信号により各チップは自己診断を実施し、その結果を各BIST結果格納用メモリに格納する。LSIテスタ24はこの結果を読み取り、良品/不良品の識別をおこなう。このような構成により、BIST機能を使ってウエハ検査を一度に実施することができるという利点がある。
【0011】
さらに、ウエハ検査方法について、図22に示す構成のような提案もなされている。図22において、20はウエーハ、21はDUT、25は各チップ共通の電源端子、26は各チップ共通の電源線である。
【0012】
以上のような半導体記憶装置のウエハ検査方法を実施する構成において、BIST回路を内蔵した不揮発性記憶装置である各DUT21は、電源端子25からの電源立ち上げをBIST起動信号として、各チップが自己診断を実施し、その結果を各BIST結果格納用メモリに格納する。このような構成により、自己診断の実施時において、LSIテスタや、全チップに対してプローブが設けられているプローブカードを必要としないという利点がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のBIST回路を内蔵した半導体記憶装置では、BIST用に、図19に示すようなモード発生回路、アドレス発生回路、データ発生回路、出力結果比較回路等を含むBIST専用の回路が必要となり、半導体記憶装置のチップ面積の増大を招いている。また、BIST回路による検査であるために、LSIテスタで行っているようなマージンテストができないという問題がある。
【0014】
また、従来のBIST回路とCPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置においても、BIST動作用に、図20に示すようなROMが必要なため、チップ面積が増大するとともに、内蔵するROMの検査回路をチップ内に設けなければならないという問題があり、さらなるチップ面積の増大を招く。また、BIST動作用の命令データを格納する部分が内蔵ROMであるために、何種類ものBIST(例えば、メーカ側でのバーンイン試験や出荷検査、カスタマ先でのセット検査等)を行うためには、その検査分のROM容量が必要になり、チップ面積の増大を招き、製造コストが上昇するという問題がある。
【0015】
また、BIST回路を内蔵した半導体記憶装置のウエハ検査では、図21に示すように、全チップに対してプローブが設けられたプローブカードやLSIテスタが必要となり、検査コストの上昇を招いている。これらの装置を必要としないことを目的とした、図22に示すような各チップ共通の電源線を設けたウエハ検査では、1チップがDC検査不良となっている場合、他のチップに悪影響を及ぼし、機能検査ができないという問題がある。この問題は、図21のような全チップに対してプロービングを行う装置においても同様の悪影響を及ぼす。さらに、図22の構成では、スクライブレーン上に配線があるため、チップカットの際にパーティクルが発生する原因となり不良を発生させる懸念がある。
【0016】
また、これらのウエハ検査ではDC検査を実施することができないため、DC不良を取り除くためには、LSIテスタでウエハ検査を一度は実施しなければならないため、LSIテスタでの検査を全く無くしてしまうことはできない。
【0017】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、BISTに必要な回路面積を極力小さくし、製造コストの上昇を抑えた半導体記憶装置、および検査時間の大幅な短縮を図った半導体記憶装置の検査方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第1の半導体記憶装置は、自己診断機能を有する半導体記憶装置であって、ユーザ使用領域と自己診断用命令データが格納されたマスクROMセルとを有する不揮発性メモリセルアレイと、外部からの自己診断起動信号に応答して、マスクROMセルから自己診断用命令データが転送されるRAMと、RAMから転送された自己診断用命令データに基づいて、不揮発性メモリセルアレイのユーザ使用領域を自己診断するCPUとを同一チップ上に備えたことを特徴とする。
【0019】
この構成によれば、特別なBIST回路を必要とせず、マスクROMのセル面積のみの微増でBIST動作を実現することができる。
【0020】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第2の半導体記憶装置は、自己診断機能を有する半導体記憶装置であって、ユーザ使用領域と自己診断用命令データが格納された書き換え可能な不揮発性メモリセルとを有する不揮発性メモリセルアレイと、外部からの自己診断起動信号に応答して、書き換え可能な不揮発性メモリセルから自己診断用命令データが転送されるRAMと、RAMから転送された自己診断用命令データに基づいて、不揮発性メモリセルアレイのユーザ使用領域を自己診断するCPUとを同一チップ上に備えたことを特徴とする。
【0021】
この構成によれば、第1の半導体記憶装置の利点に加えて、書き換え可能な不揮発性メモリセルにBIST動作用の命令データを格納するので、その内容を書き換えることで何種類ものBIST(例えば、メーカ側でのバーンイン試験や出荷検査、カスタマ先でのセット検査等)を行うことが可能となり、チップ面積の増加を防ぎ、製造コストの増加を抑えることができる。
【0024】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第3の半導体記憶装置は、内蔵した複数の不揮発性メモリセルアレイに対する自己診断機能を有する半導体記憶装置であって、複数の不揮発性メモリセルアレイは、それぞれ、ユーザ使用領域と書き換え可能な不揮発性メモリセルとを有し、自己診断用命令データが格納された書き換え可能な不揮発性メモリセルを有する特定の不揮発性メモリセルアレイと、外部からの自己診断起動信号に応答して、特定の不揮発性メモリセルアレイの書き換え可能な不揮発性メモリセルから転送された自己診断用命令データに基づいて、他の不揮発性メモリセルアレイのユーザ使用領域を自己診断するCPUとを同一チップ上に備えたことを特徴とする。
【0025】
この構成によれば、第1および第2の半導体記憶装置の利点に加えて、書き換え可能な不揮発性メモリセルにBIST動作用の命令データを格納するので、その内容を書き換えることで何種類ものBIST(例えば、メーカ側でのバーンイン試験や出荷検査、カスタマ先でのセット検査等)を行うことが可能となり、チップ面積の増加を防ぎ、製造コストの増加を抑えることができる。
【0026】
第1から第3の半導体記憶装置は、CPUからの制御信号に基づいて、複数の検査用基準電圧を発生する手段と、検査用基準電圧から発生された電圧で不揮発性メモリセルアレイを検査する手段とを備えることが好ましい。
【0027】
この構成によれば、半導体記憶装置外部からの単一電源で、通常動作に使用する内部電圧以外に複数の検査電圧を発生でき、不揮発性メモリセルアレイの自己診断で電圧マージン検査を実現することができる。
【0028】
また、第1から第3の半導体記憶装置は、CPUからの制御信号に基づいて、複数の検査用周波数を発生する手段と、検査用周波数から発生された昇圧電源で不揮発性メモリセルアレイを検査する手段とを備えることが好ましい。
【0029】
この構成によれば、通常昇圧動作に使用する周波数以外に複数の検査用周波数を発生でき、不揮発性メモリセルアレイの自己診断で昇圧回路の電流能力マージン検査を実現することができる。
【0030】
また、第1から第3の半導体記憶装置は、CPUからの制御信号に基づいて、正規の書き込み後および消去後の前記不揮発性メモリセルアレイの閾値電圧分布を検査するための複数の検査用判定レベルを選択する手段と、選択した検査用判定レベルに基づいて、不揮発性メモリセルアレイを検査する手段とを備えることが好ましい。
【0031】
この構成によれば、通常読み出し動作に使用する判定レベル以外に、正規の書き込み後および消去後の閾値電圧Vt分布を検査できる検査用判定レベルを選択でき、不揮発性メモリセルアレイの自己診断で読み出し動作のVtマージン検査を実現することができる。
【0032】
また、第1から第3の半導体記憶装置は、CPUからの制御信号に基づいて、不揮発性メモリセルアレイの書き換え機能を、不揮発性メモリセルアレイの閾値電圧の微少変化により検査するための複数の機能検査用判定レベルを選択する手段と、選択した前記検査用判定レベルに基づいて、不揮発性メモリセルアレイを検査する手段とを備えることが好ましい。
【0033】
この構成によれば、通常読み出し動作に使用する判定レベル以外に、書き換え機能を検査できる機能検査用判定レベルを選択でき、不揮発性メモリセルアレイの自己診断において、閾値電圧Vtの微少な変化で書き換え機能を短時間で検査することができる。
【0034】
また、第1から第3の半導体記憶装置は、CPUが行なった自己診断の結果を不揮発性メモリセルアレイ内の情報格納領域に書き込む手段と、情報格納領域から読み出した自己診断の結果に基づいて、特性に応じたランク選別データを演算および外部に出力する手段とを備えることが好ましい。
【0035】
この構成によれば、自己診断による良品/不良品の判断だけではなく、半導体記憶装置外部に出力されたランク選別データにより、各種電気的特性に応じた選別出荷を実現することができる。
【0036】
また、第1から第3の半導体記憶装置は、CPUが行なった自己診断の結果を不揮発性メモリセルアレイ内の第1情報格納領域に書き込む手段と、第1情報格納領域から読み出した自己診断結果に基づいて、特性に応じたランク選別データを演算および外部に出力する手段と、ランク選別データと、不揮発性メモリセルアレイ内の第2情報格納領域に予め格納されている選別出荷情報とに基づいて、不揮発性メモリセルアレイの冗長切り換えを制御する手段とを備えることが好ましい。
【0037】
この構成によれば、自己診断による各電気的特性に応じた選別出荷が可能になるだけでなく、不良品のランクによって冗長救済が可能となり、救済率を向上させることができる。
【0038】
また、第1から第3の半導体記憶装置は、外部検査装置(LSIテスタ)が行なった検査結果に基づく電源切断情報を不揮発性メモリセルアレイ内の情報格納領域に書き込む手段と、情報格納領域から読み出した電源切断情報に基づいて電源ラインを切り離すスイッチ回路とを備えることが好ましい。
【0039】
この構成によれば、LSIテスタで検査したDCテストの結果が不良の場合、電源ラインを切り離すことで、ウエーハ一括検査において、DC不良が良品チップに対し悪影響を与えることなく、自己診断を実現することができる。
【0040】
前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体記憶装置の検査治具は、第1から第3の半導体記憶装置が複数搭載されたウエーハを検査するための検査治具であって、中央に設けられ、プローブ検査対象となる半導体記憶装置の全パッドに対して電気的に接続するための第1プローブと、第1プローブの左右に複数個設けられ、自己診断検査対象となる半導体記憶装置の自己診断用パッドに対して電気的に接続するための第2プローブとを備えたことを特徴とする。
【0041】
前記の目的を達成するため、本発明に係る半導体記憶装置の検査方法は、本発明に係る検査治具を用いた検査方法であって、半導体検査装置に接続された検査治具の第1プローブが接続された半導体記憶装置に対してプローブ検査を行なっている間に、第2プローブが接続された半導体記憶装置に対して自己診断検査を行なうことを特徴とする。
【0042】
また、第1から第3の半導体記憶装置は、CPUが行なった自己診断の検査経過を不揮発性メモリセルアレイ内の情報格納領域に書き込む手段と、情報格納領域から検査経過を読み出して外部に出力する手段と、出力された検査経過に基づいて、検査再開時に最初に行なう検査を決定する手段とを備えることが好ましい。
【0043】
上記の構成によれば、LSIテスタでプローブ検査対象となるチップのDC検査やBIST検査を実施している間に、その隣のチップに対してBIST検査を実施することが可能となり、検査時間の大幅な短縮が図れる。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【0045】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。図1において、100は、CPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置、2は、ユーザ使用領域4とBIST用のテストシーケンスデータを格納するマスクROMセル110とからなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイの読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、8はBIST動作を起動させるためのBIST起動端子、12はCPU、13はRAM、113はマスクROMセル110からのBIST用データ転送信号、114はBIST用データによるCPU制御信号線、115はCPU12による書き換え制御信号線である。
【0046】
次に、このように構成された半導体記憶装置の動作について説明する。上記の半導体記憶装置100に電源、CLK等を供給し、BIST起動端子8にBIST動作を起動するための信号が印加されると、マスクROMセル110からBIST用データ転送信号線113を介してRAM13に、BIST用のテストシーケンスデータが転送される。次に、このRAM13は、内部のテストシーケンスデータを、CPU制御信号線114を介してCPU12へ出力する。さらに、このテストシーケンスデータによって、CPU12は、書き換え制御信号線115を介して、不揮発性メモリセルアレイ2内のユーザ使用領域4の書き換え自己診断検査を実施する。
【0047】
以上の動作により、特別なBIST回路を必要とせず、マスクROMのセル面積のみの微増でBIST動作を実現することが可能になる。
【0048】
(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、第1の実施形態における不揮発性メモリセルアレイ2内のBIST用テストシーケンスデータを格納するマスクROMセル110を、書き換え可能な不揮発性メモリセル(例えば、フラッシュメモリセル)120に置き換えた点にある。
【0049】
このように構成された半導体記憶装置の動作についても、第1の実施形態で述べた内容と同等で、特別なBIST回路を必要とせず、書き換え可能な不揮発性メモリのセル面積のみの微増でBIST動作を実現することが可能になる。
【0050】
さらに、書き換え可能な不揮発性メモリにBIST動作用の命令データを格納するので、その内容を書き換えることで何種類ものBIST(例えば、メーカ側でのバーンイン試験や出荷検査、カスタマ先でのセット検査等)を行うことが可能となり、チップ面積の増加を防止し、製造コストの増加を抑えることができる。
【0051】
(第3の実施形態)
図3は、本発明の第3の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。図3において、100は、CPU、RAM等を搭載した、多バンク構成の半導体記憶装置、2は、ユーザ使用領域4とBIST用のテストシーケンスデータを格納するマスクROMセル130、131とからなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイ130、131の読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、8はBIST動作を起動させるためのBIST起動端子、12はCPU、114はBIST用データによるCPU制御信号線、115はCPU12による書き換え制御信号線、132は不揮発性メモリセルアレイ2とメモリ周辺回路3とからなるバンク0側メモリブロック、133は不揮発性メモリセルアレイ2とメモリ周辺回路3とからなるバンク1側メモリブロックである。
【0052】
次に、このように構成された半導体記憶装置の動作について説明する。上記の半導体記憶装置に電源、CLK等を供給し、BIST起動端子8にBIST動作を起動するための信号が印加されると、テストシーケンスデータが、バンク1側メモリブロック133のマスクROMセル131からCPU制御信号線114を介してCPU12へ出力される。さらに、このテストシーケンスデータによって、CPU12は、書き換え制御信号線115を介して、バンク0側メモリブロック132のユーザ使用領域4の書き換え自己診断検査を実施する。
【0053】
以上の動作により、特別なBIST回路やBIST動作用のRAMを必要とせず、マスクROMのセル面積のみの微増でBIST動作を実現することが可能になる。本実施形態は、BIST動作用にRAMを必要としないので、RAMを使ってCPUを制御することができない製品において有効となり得る。
【0054】
なお、本実施形態では、2バンク構成のメモリブロックの場合について説明したが、バンク数が増えても、あるバンクが他の複数バンクを自己診断検査することは可能である。また、バンク1側メモリブロックでバンク0側メモリブロックを自己診断検査した例について説明したが、この逆の場合も同様の動作が可能となる。
【0055】
(第4の実施形態)
図4は、本発明の第4の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。第4の実施形態が第3の実施形態と異なる点は、第3の実施形態のバンク0側メモリブロック132のBIST用テストシーケンスデータを格納するマスクROMセル130を、書き換え可能な不揮発性メモリセル(例えば、フラッシュメモリセル)140に、バンク0側メモリブロック133のBIST用テストシーケンスデータを格納するマスクROMセル131を、書き換え可能な不揮発性メモリ(例えば、フラッシュメモリセル)141に置き換えた点にある。
【0056】
このように構成された半導体記憶装置の動作についても、第3の実施形態で述べた内容と同等で、特別なBIST回路やBIST動作用RAMを必要とせず、書き換え可能な不揮発性メモリのセル面積のみの微増でBIST動作を実現することが可能になる。さらに、書き換え可能な不揮発性メモリにBIST動作用の命令データを格納するので、その内容を書き換えることで何種類ものBIST(例えば、メーカ側でのバーンイン試験や出荷検査、カスタマ先でのセット検査等)を行うことが可能となり、チップ面積の増加を防止し、製造コストの増加を抑えることができる。
【0057】
(第5の実施形態)
図5は、本発明の第5の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。100は、CPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置、2は、ユーザ使用領域4とBIST用テストシーケンスデータを格納するメモリ領域150(マスクROMまたはフラッシュメモリセル)とからなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイの読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、8はBIST動作を起動させるためのBIST起動端子、12はCPU、13はRAM、113は、BIST用テストシーケンスデータを格納するメモリ領域150からのBIST用データ転送信号線、114はBIST用データによるCPU制御信号線、115はCPU12による書き換え制御信号線、151はCPU12による基準電圧切り換え信号線、152は検査用基準電圧発生回路、153は読み出し・書き換え電圧発生回路、154は読み出し・書き換え用電源線である。
【0058】
次に、このように構成された半導体記憶装置の動作について説明する。上記の半導体記憶装置に電源、CLK等を供給し、BIST起動端子8にBIST動作を起動するための信号が印加されると、テストシーケンスデータが、メモリ領域150からBIST用データ転送信号線113を介してRAM13に転送される。つぎに、RAM13は、内部のテストシーケンスデータを、CPU制御信号線114を介してCPU12へ出力する。さらに、このテストシーケンスデータによって、CPU12は、書き換え制御信号線115を介して、不揮発性メモリセルアレイ2内のユーザ使用領域4の書き換え自己診断検査を実施する。
【0059】
自己診断検査において、CPU12は基準電圧切り換え信号線151に信号を出力し、その内容に応じて、検査用基準電圧発生回路152が、通常使用する電圧以外に、電圧マージン検査を行うための適正な検査用基準電圧を発生する。この検査用基準電圧を用いて、読み出し・書き換え電圧発生回路153で検査電圧を発生し、その検査電圧を、電源線154を介して各制御回路に印加し、電圧マージン自己診断検査を行う。
【0060】
以上の動作により、半導体記憶装置外部からの単一電源で、通常動作に使用する内部電圧以外に複数の検査電圧を発生でき、不揮発性メモリセルアレイの自己診断で電圧マージン検査を実現することが可能になる。
【0061】
(第6の実施形態)
図6は、本発明の第6の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。第6の実施形態が第5の実施形態と異なる点は、検査用基準電圧発生回路152の代わりに、CPU12による周波数切り換え信号161が供給される検査用周波数制御回路162と、昇圧回路163とを設けた点にある。
【0062】
次に、このように構成された半導体記憶装置の動作について説明する。自己診断検査において、CPU12は周波数切り換え信号161を出力し、その内容に応じて、検査用周波数制御回路162が、通常使用する周波数以外に、昇圧回路163の電流能力マージン検査を行うための適正な検査用周波数を発生する。この検査用周波数を用いて、昇圧回路163により書き換え電圧を発生し、この書き換え電圧を、電源線154を介して各制御回路に印加し、電流能力マージン自己診断検査を行う。
【0063】
以上の動作により、通常、昇圧動作に使用する周波数以外に、複数の検査用周波数を発生でき、不揮発性メモリセルアレイの自己診断で昇圧回路の電流能力マージン検査を実現することが可能になる。
【0064】
(第7の実施形態)
図7は、本発明における第7の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。図7において、100は、CPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置、2は、ユーザ使用領域4とBIST用テストシーケンスデータを格納するメモリ領域(マスクROMまたはフラッシュメモリ)150とからなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイ2の読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、8はBIST動作を起動させるためのBIST起動端子、12はCPU、13はRAM、113は、BIST用テストシーケンスデータを格納するメモリ領域150からのBIST用データ転送信号線、114はBIST用データによるCPU制御信号線、115はCPU12による書き換え制御信号線、171はCPU12による読み出し判定レベル切り換え信号線、172は検査用判定レベル制御回路、173は判定レベル制御信号線、174は複数の検査用判定レベルを有するセンスアンプである。
【0065】
また、図8は、本実施形態における検査用判定レベルと閾値電圧Vt分布との関係を示す図である。
【0066】
次に、このように構成された半導体記憶装置の動作について説明する。上記の半導体記憶装置100に電源、CLK等を印加し、BIST起動端子8にBIST動作を起動するための信号が供給されると、BIST用テストシーケンスデータが、メモリ領域150からBIST用データ転送信号線113を介してRAM13に転送される。つぎに、RAM13は、内部のテストシーケンスデータを、CPU制御信号線114を介してCPU12へ出力する。さらに、このテストシーケンスデータによって、CPU12は、書き換え制御信号線115を介して、不揮発性メモリセルアレイ2内のユーザ使用領域4の書き換え自己診断検査を実施する。
【0067】
自己診断検査において、CPU12は、読み出し判定レベル切り換え信号線171を介して信号を出力し、その内容に応じて、検査用判定レベル制御回路172が、正規の書き込み後の閾値電圧Vt分布(図8中の分布A)および消去後の閾値電圧Vt分布(図8中の分布B)を検査できる適正な判定レベル(図8中の検査用レベルLAおよび検査用レベルLB)に基づいて、Vtマージン自己診断検査を行う。
【0068】
以上の動作により、通常読み出し動作に使用する判定レベル(図8中のLR)以外に、正規の書き込み後および正規の消去後のVt分布を検査できる検査用判定レベル(図8中のLA、LB)を選択でき、不揮発性メモリセルアレイの自己診断で、読み出し動作のVtマージン検査が実現可能となる。
【0069】
(第8の実施形態)
図9は、本発明の第8の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。図9において、100は、CPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置、2は、ユーザ使用領域4とBIST用テストシーケンスデータを格納するメモリ領域150とからなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイ2の読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、8はBIST動作を起動させるためのBIST起動端子、12はCPU、13はRAM、113はBIST用テストシーケンスデータを格納するメモリ領域150からのBIST用データ転送信号線、114はBIST用データによるCPU制御信号線、115はCPU12による書き換え制御信号線、191はCPU12による書き換え機能チェック用判定レベル切り換え信号線、192は書き換え機能チェック用判定レベル制御回路、193は判定レベル制御信号線、194は複数の書き換え機能チェック用判定レベルを有するセンスアンプである。
【0070】
また、図10は、本実施形態における書き込みチェック用判定レベルと閾値電圧Vt分布との関係を示す図である。
【0071】
次に、このように構成された半導体記憶装置の動作について説明する。上記の半導体記憶装置100に電源、CLK等を印加し、BIST起動端子8にBIST動作を起動するための信号が供給されると、BIST用テストシーケンスデータが、メモリ領域150からBIST用データ転送信号線113を介してRAM13に転送される。つぎに、RAM13は、内部のテストシーケンスデータを、CPU制御信号線114を介してCPU12へ出力する。さらに、このテストシーケンスデータによって、CPU12は、書き換え制御信号線115を介して、不揮発性メモリセルアレイ2内のユーザ使用領域4の書き換え自己診断検査を実施する。
【0072】
自己診断検査において、CPU12は、書き換え機能チェック用判定レベル切り換え信号線191に信号を出力し、その内容に応じて、書き換え機能チェック用判定レベル制御回路192が、機能チェック用の書き込み後の閾値電圧Vt分布(図10中の分布C)および消去後の閾値電圧Vt分布(図10中の分布D)を検査できる適正な判定レベル(図10中の書き込み機能チェックレベルLCおよび消去機能チェックレベルLD)に基づいて、Vtの微少な変化のチェックを行う。
【0073】
以上の動作により、通常読み出し動作に使用する判定レベル(図10中のLR)以外に、書き換え機能を検査できる機能検査用判定レベル(図10中のLC、LD)を選択でき、不揮発性メモリセルアレイの自己診断において、Vtの正規の変化で書き換え機能を検査するのに比べ、Vtの微少な変化を使って書き換え機能を検査することで、検査時間の大幅な短縮が可能となる。
【0074】
(第9の実施形態)
図11は、本発明の第9の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。図11において、100は、CPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置、2は、ユーザ使用領域4と、BIST用テストシーケンスデータを格納する書き換え可能な不揮発性メモリ120と、自己診断の検査結果を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ210とからなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイ2の読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、8はBIST動作を起動させるためのBIST起動端子、12はCPU、13はRAM、113は不揮発性メモリ120からのBIST用データ転送信号線、114はBIST用データによるCPU制御信号線、115はCPU12による書き換え制御信号線、211はCPU12による自己診断の検査結果書き込み信号線、212は自己診断結果読み出し信号線、213は診断結果によるランク選別データ演算回路、214はランク選別データ出力端子である。
【0075】
次に、このように構成された半導体記憶装置の動作について説明する。上記の半導体記憶装置100に電源、CLK等を印加し、BIST起動端子8にBIST動作を起動するための信号が供給されると、BIST用のテストシーケンスデータが、書き換え可能な不揮発性メモリ120からBIST用データ転送信号線113を介してRAM13に転送される。つぎに、RAM13は、内部のテストシーケンスデータを、CPU制御信号線114を介してCPU12へ出力する。さらに、このテストシーケンスデータによって、CPU12は、書き換え制御信号線115を介して、不揮発性メモリセルアレイ2内のユーザ使用領域4の書き換え自己診断検査を実施する。
【0076】
自己診断検査において、CPU12は、検査結果書き込み信号線211に信号を出力し、この信号が書き換え可能な不揮発性メモリ210に格納される。検査終了後、書き換え可能な不揮発性メモリ210に格納された情報を、自己診断結果読み出し信号線212を介して読み出し、ランク選別データ演算回路213で、診断結果から特性に応じたランク選別データを演算し、ランク選別データ出力端子214に出力する。
【0077】
以上の動作により、半導体記憶装置は、自己診断による良品/不良品の判断だけではなく、半導体記憶装置外部に出力されたランク選別データにより、アクセススピードや書き換え時間などの各種電気的特性に応じた選別出荷が実現可能となる。
【0078】
(第10の実施形態)
図12は、本発明の第10の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。図12において、100は、CPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置、2は、ユーザ使用領域4と、冗長領域5と、BIST用テストシーケンスデータを格納する書き換え可能な不揮発性メモリ120と、自己診断の検査結果を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ210と、選別出荷情報を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ220とからなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイ2の読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、8はBIST動作を起動させるためのBIST起動端子、12はCPU、13はRAM、113は不揮発性メモリ120からのBIST用データ転送信号線、114はBIST用データによるCPU制御信号線、115はCPU12による書き換え制御信号線、212は自己診断結果読み出し信号線、221は選別出荷情報読み出し信号線、213は診断結果によるランク選別データ演算回路、223は冗長切り換え制御信号線、224は冗長制御回路、214はランク選別データ出力端子である。
【0079】
次に、このように構成された半導体記憶装置の動作について説明する。上記の半導体記憶装置100に電源、CLK等を印加し、BIST起動端子8にBIST動作を起動するための信号が供給されると、BIST用テストシーケンスデータが、不揮発性メモリ120からBIST用データ転送信号線113を介してRAM13に転送される。つぎに、RAM13は、内部のテストシーケンスデータを、CPU制御信号線114を介してCPU12へ出力する。さらに、このテストシーケンスデータによって、CPU12は、書き換え制御信号線115を介して、不揮発性メモリセルアレイ2内のユーザ使用領域4の書き換え自己診断検査を実施する。
【0080】
自己診断検査終了後、検査結果格納領域210の検査結果を読み出し、ランク選別データ演算回路213で、診断結果から特性に応じたランク選別データを演算し、その結果と既に書き込まれている選別出荷情報格納領域220の選別出荷情報とから、冗長制御回路224で特性に応じた冗長切り換えを行う。
【0081】
以上の動作により、自己診断による各電気的特性に応じた選別出荷が可能になるだけでなく、アクセススピードや書き換え時間などの不良品のランクによって冗長救済が可能となり、救済率を向上させることができる。
【0082】
(第11の実施形態)
図13は、本発明の第11の実施形態による半導体記憶装置の検査方法を実施する一構成例を示すブロック図である。図13において、100は、CPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置、2は、ユーザ使用領域4と、BIST用テストシーケンスデータを格納する書き換え可能な不揮発性メモリ120と、電源線切断情報を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ230とからなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイ2の読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、12はCPU、13はRAM、24は半導体検査装置(LSIテスタ)、231は、LSIテスタ24からの電源線切断情報書き込み信号線、232は電源線切断情報読み出し信号線、233は電源線切断スイッチ回路、234は電源端子である。
【0083】
次に、このような半導体記憶装置の検査方法を実施する構成の動作について説明する。上記の半導体記憶装置100に対し、外部のLSIテスタ24が実施したDC検査結果を、電源線切断情報書き込み信号線231を介して、不揮発性メモリセルアレイ内の電源線切断情報を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ230に書き込む。書き込みが終了すると、電源線切断情報を、読み出し信号線232を介して電源線切断スイッチ回路233に取り込み、その情報に応じて、電源端子234からの電源線を切断する。
【0084】
以上の動作により、LSIテスタ24で検査したDCテストの結果が不良の場合、電源ラインを切り離すことで、図21に示すような全チップに対してプローブが必要なプローブカードやLSIテスタにおいても悪影響がなくなり、図22に示すような各チップ共通の電源線を設けたウエーハ一括検査でも、DC不良が良品チップに対し悪影響を与えずに自己診断を実現することが可能になる。
【0085】
図14は、本実施形態におけるプローブカード(検査治具)によるウエーハ検査の概要を示す模式図である。図14において、20はウエーハ、21は検査対象となるチップ(DUT:device under test)、243はAチップ、244はBチップ、245はCチップ、246はDチップ、240は、中央に設けられ、プローブ検査対象となるチップの全パッドに対して電気的に接続するためのプローブ241(第1プローブ)と、プローブ241の左右に複数個設けられ、BIST検査対象となる数チップ分の数パッド(BIST用パッド)に対して電気的に接続するためのプローブ242(第2プローブ)とからなるプローブカード、24はLSIテスタである。
【0086】
また、図15は、図14でプローブ検査を行うBチップとBIST検査を行うAチップの構成を示すブロック図である。図15において、243および244は、それぞれCPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置であるAチップおよびBチップ、2は、ユーザ使用領域4と、BIST用のテストシーケンスデータを格納する書き換え可能な不揮発性メモリ120と、各種情報を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ250とからなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイ2の読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、8はBIST動作を起動させるためのBIST起動端子、12はCPU、13はRAM、113は不揮発性メモリ120からのBIST用データ転送信号線、114はBIST用データによるCPU制御信号線、115はCPU12による書き換え制御信号線、251はLSIテスタ24による検査信号線である。
【0087】
次に、このように構成された半導体記憶装置のウエハ検査について説明する。まず、プローブ検査対象となるチップの全パッドに対して接続するためのプローブ241をBチップ244に接続し、BIST検査対象となる数チップ分の数パッドに対して接続するためのプローブ242をAチップ243に接続する。LSIテスタ24で、Bチップ244に対し、各種情報領域230を含むBIST用データ格納領域120の書き換え検査と、BIST用データ格納領域120へのBIST用データの書き込みを行っている間に、Aチップ243に対しては、BIST用データ格納領域120とRAM13やCPU12を使って、ユーザ使用領域4の自己診断を実施する。
【0088】
図16は、AチップからDチップの検査方法における流れ図である。図16において、「1’stプローブ」は、プローブ241がAチップ243に接続された状態、「2’ndプローブ」は、プローブ241がBチップ244に接続された状態、「3’rdプローブ」は、プローブ241がCチップ245に接続された状態、という具合に右方向にプローブカード240がシフトして接続されていくことを表現している。したがって、図15の状態は「2‘ndプローブ」の状態である。
【0089】
また、図16において、「P−Test」は、LSIテスタ24によるDC検査と、各種情報領域230を含むBIST用データ格納領域120の書き換え検査と、BIST用データ格納領域120へのBIST用データの書き込みテストを実施している状態を示している。また、「BIST−1」から「BIST−4」は、BIST用データ格納領域120とRAM13やCPU12を使って、ユーザ使用領域4の自己診断テストを実施している状態を示している。「P−Test」に対し、BIST検査の時間が圧倒的に長いので、「BIST−1」から「BIST−4」というように分断された形となっている。
【0090】
図16に示すように、本検査方法では、Dチップ246が「P−Test」を行っている間に、Cチップ245が「BIST−1」、Bチップ244が「BIST−2」、Aチップ243が「BIST−3」とパイプライン処理的に検査が進んでいくことが可能となる。また、BIST用データ格納領域120にBIST用データが書き込まれていない場合はBIST検査非実行となり、「BIST−4」が終了した時点でも、検査結果情報によりBIST検査非実行となる。
【0091】
(第12の実施形態)
次に、BIST検査がステップ毎に分断される流れについて説明する。図17は、本発明の第12の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図である。図17において、100は、CPU、RAM等を搭載した半導体記憶装置、2は、ユーザ使用領域4と、BIST用テストシーケンスデータを格納する書き換え可能な不揮発性メモリ120と、検査状態を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ260とからなる不揮発性メモリセルアレイ、3は、不揮発性メモリセルアレイ2の読み出し・書き換えを制御するためのデコーダ、センスアンプ、制御回路などからなるメモリ周辺回路、8はBIST動作を起動させるためのBIST起動端子、12はCPU、13はRAM、113は不揮発性メモリ120からのBIST用データ転送信号線、114はBIST用データによるCPU制御信号線、115はCPU12による書き換え制御信号線、261はCPU12による検査状態書き込み信号線、263は検査状態出力制御回路、264は検査状態出力信号線、262は検査状態出力端子である。
【0092】
次に、このように構成された半導体記憶装置の動作について説明する。上記の半導体記憶装置100に電源、CLK等を印加し、BIST起動端子8にBIST動作を起動するための信号が供給されると、BIST用テストシーケンスデータが、不揮発性メモリ120からBIST用データ転送信号線113を介してRAM13に転送される。つぎに、RAM13は、内部のテストシーケンスデータを、CPU制御信号線114を介してCPU12へ出力する。さらに、このテストシーケンスデータによって、CPU12は、書き換え制御信号線115を介して、不揮発性メモリセルアレイ2内のユーザ使用領域4の書き換え自己診断検査を実施する。
【0093】
自己診断検査中の各ステップにおいて、CPU12は、検査状態書き込み信号線261を介して、検査状態を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ260に検査状態情報を書き込む。同時に、CPU12は、検査状態出力信号線264を介して、検査状態出力制御回路263および検査状態出力端子262に検査状態情報を出力する。
【0094】
以上のような特徴を持つ半導体記憶装置を使ったウエハ検査の流れを図18に示す。図18において、まず、Bチップ244が「P−Test」を行う「2’ndプローブ」の状態から説明する。Bチップ244に対して、LSIテスタ24で検査(1)(DC検査)を行い、NGならば処理(14)(電源線切断情報の書き込み)、OKならば検査(2)(各種情報領域含むBIST用データ格納領域の検査)へ進む。検査(2)がNGならば処理(15)(NG結果情報の書き込み)を行い、OKならば処理(3)(他DUTの検査状態確認)のステップに進む。
【0095】
その間に、Aチップ243に対して、処理(4)(BIST用格納データをRAMへ転送)、処理(5)(RAM起動でCPU制御BIST実施)、処理(6)(検査状態格納領域を読み出し、BISTの開始ステップを判断)を行う、次に、検査(7)(ユーザ使用領域のBIST−1検査:各種ファンクション)、処理(11)(マージンテストを含む各種検査結果を検査結果格納領域に書き込み)、処理(8)(現在の検査ステップ状態を検査状態格納領域に書き込みおよび出力端子へ状態出力)のBIST検査ステップに進む。LSIテスタ24は、処理(3)や処理(8)の結果を受けて各検査を停止し、プローブがパッドから切り離される。
【0096】
次に、Cチップ245に対して「P−Test」を行う「3’rdプローブ」の状態へ移行する。「3’rdプローブ」状態では、Cチップ245に対して、検査(1)、検査(2)、処理(3)を行い、同時に、Bチップ245に対しては、処理(4)、処理(5)、処理(6)、検査(7)、処理(11)、処理(8)を行い、同時に、Aチップ244に対しては、処理(4)、処理(5)、処理(6)、検査(9)(ユーザ使用領域のBIST−2検査:各種マージンテスト)、処理(11)、処理(8)を行う。LSIテスタ24は、処理(3)や処理(8)の結果を受けて各検査を停止し、プローブがパッドから切り離されて、「4’thプローブ」の状態へ移行する。
【0097】
「4’thプローブ」状態では、Cチップ245に対して、処理(4)、処理(5)、処理(6)、検査(7)、処理(11)、処理(8)を行い、同時に、Bチップ245に対しては、処理(4)、処理(5)、処理(6)、検査(9)、処理(11)、処理(8)を行い、同時に、Aチップ244に対しては、処理(4)、処理(5)、処理(6)、検査(10)(ユーザ使用領域のBIST−3検査:各種マージンテスト)、処理(11)、処理(12)(選別出荷情報を情報格納領域に書き込み)、処理(13)(処理(11)と処理(12)の結果より冗長情報書き込み)、処理(8)を行う。LSIテスタ24は、処理(3)や処理(8)の結果を受けて各検査を停止し、プローブがパッドから切り離されて、次の状態へ移行する。
【0098】
以上の動作でウエーハ検査を行なうことにより、LSIテスタ24で、プローブ検査対象となるチップのDC検査やBISTデータ格納領域のメモリ検査を実施している間に、その隣のチップに対して、BISTデータ格納領域の情報とRAMとCPUを使って、パイプライン処理的に不揮発性メモリセルアレイのBIST検査を実施することが可能となり、検査時間の大幅な短縮が図れる。
【0099】
3
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、半導体記憶装置に、CPUが動作し不揮発性メモリセルアレイを自己診断する機能を備えることで、面積増加が少ないBISTが実現可能であるとともに、半導体記憶装置内に各種マージン検査回路を設けることで、自己診断時にマージン検査を行なうことが可能になる。
【0100】
また、半導体記憶装置内に各種情報を記憶する領域を設けることで、自己診断検査で選別出荷にも対応可能31となる。
【0101】
さらに、ウエーハ検査において、プローブ検査対象となるチップの全パッドに対して接続するためのプローブと、その左右にBIST検査対象となる数チップ分の数パッドに対して接続するためのプローブとからなるプローブカードにより、LSIテスタでプローブ検査を実施している間に、その隣のチップがパイプライン処理的にBIST検査を実施することが可能となり、検査時間の大幅な短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図2】本発明の第2の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図3】本発明の第3の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図4】本発明の第4の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図5】本発明の第5の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図6】本発明の第6の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図7】本発明の第7の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図8】本発明の第7の実施形態による半導体記憶装置における検査用判定レベルと閾値電圧Vt分布との関係を示す図
【図9】本発明の第8の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図10】本発明の第8の実施形態による半導体記憶装置における書き込みチェック用判定レベルと閾値電圧Vt分布との関係を示す図
【図11】本発明の第9の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図12】本発明の第10の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図13】本発明の第11の実施形態による半導体記憶装置の検査方法を実施する一構成例を示すブロック図
【図14】本発明の第11の実施形態におけるプローブカードとウエハ検査の概要を示す模式図
【図15】図14のプローブ検査を行うBチップとBIST検査を行うAチップの構成を示すブロック図
【図16】図14のAチップからDチップの検査方法における流れ図
【図17】本発明の第12の実施形態による半導体記憶装置の一構成例を示すブロック図
【図18】本発明の第12の実施形態による半導体記憶装置におけるウエハ検査の各ステップ毎の検査概要を示す図
【図19】従来のBIST回路を内蔵した半導体記憶装置の構成を示すブロック図
【図20】更なる従来のBIST回路を内蔵した半導体記憶装置の構成を示すブロック図
【図21】従来のBIST回路を内蔵した半導体記憶装置のウエーハ検査方法を実施する構成の概略図
【図22】更なる従来のBIST回路を内蔵した半導体記憶装置のウエーハ検査方法を実施する構成の概略図
【符号の説明】
1、10、100 半導体記憶装置
2 不揮発性メモリセルアレイ
3 メモリ周辺回路
4 ユーザ使用領域
5 冗長領域
6 BIST回路(モード、アドレス、データ発生回路、出力比較回路)
7 BIST結果格納メモリ
8 BIST起動端子
11 マスクROMを搭載したBIST回路
12 CPU
13 RAM
20 ウエーハ
21 検査対象となるチップ(DUT)
24 LSIテスタ
110 BIST用テストシーケンスデータを格納するマスクROM
113 BIST用データ転送信号線
114 CPU制御信号線
115 書き換え制御信号線
120 BIST用テストシーケンスデータを格納する書き換え可能な不揮発性メモリ
130 バンク0側のBIST用テストシーケンスデータを格納するマスクROM
131 バンク1側のBIST用テストシーケンスデータを格納するマスクROM
132 バンク0側メモリブロック
133 バンク1側メモリブロック
140 バンク0側のBIST用テストシーケンスデータを格納する書き換え可能な不揮発性メモリ
141 バンク1側BIST用のテストシーケンスデータを格納する書き換え可能な不揮発性メモリ
142 バンク0側メモリブロック
143 バンク1側メモリブロック
151 基準電圧切り換え信号線
152 検査用基準電圧発生回路
153 読み出し・書き換え電圧発生回路
154 読み出し・書き換え用電源線
161 周波数切り換え信号線
162 検査用周波数制御回路
163 昇圧回路
171 読み出し判定レベル切り換え信号線
172 検査用判定レベル制御回路
173 判定レベル制御信号線
174 複数の検査用判定レベルを有するセンスアンプ
191 書き換え機能チェック用判定レベル切り換え信号線
192 書き換え機能チェック用判定レベル制御回路
193 判定レベル制御信号線
194 複数の書き換え機能チェック用判定レベルを有するセンスアンプ
210 自己診断の検査結果を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ
211 自己診断の検査結果書き込み信号線
212 自己診断結果読み出し信号線
213 診断結果によるランク選別データ演算回路
214 ランク選別データ出力端子
220 選別出荷情報を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ
221 選別出荷情報読み出し信号線
223 冗長切り換え制御信号線
224 冗長制御回路
230 電源線切断情報を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ
231 LSIテスタからの電源線切断情報書き込み信号線
232 電源線切断情報読み出し信号線
233 電源線切断スイッチ回路
234 電源端子
240 プローカード
241 中央にプローブ検査対象となるチップの全パッドに対して接続するためのプローブ
242 プローブ241の左右にBIST検査対象となる数チップ分の数パッドに対して接続するためのプローブ
243 Aチップ
244 Bチップ
245 Cチップ
246 Dチップ
251 LSIテスタによる検査信号線
252 各種情報書き込み信号線
260 検査状態を格納する書き換え可能な不揮発性メモリ
261 検査状態書き込み信号線
262 検査状態出力端子
263 検査状態出力制御回路
264 検査状態出力信号線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor integrated device, and more particularly to a semiconductor memory device having a built-in self-diagnosis function and a test method therefor.
[0002]
[Prior art]
In an LSI product having a built-in electrically rewritable nonvolatile memory element, the test time for writing and erasing is extremely long, and there is a problem that the test time is increased. In particular, the number of test vectors increases with an increase in the bit capacity and with higher performance and higher functionality of the product, resulting in a further increase in inspection cost. For these reasons, in an LSI product having a built-in nonvolatile memory element, it is essential to reduce the inspection time using the self-diagnosis function built in the LSI in order to reduce the manufacturing cost.
[0003]
As a typical self-diagnosis function, there is a built-in self-test (hereinafter abbreviated as “BIST”). The BIST is characterized by having a test pattern generating means and a test result evaluating means in the LSI and performing a self test.
[0004]
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration example of a conventional semiconductor memory device having a built-in BIST circuit. In FIG. 19, 1 is a nonvolatile memory device, 2 is a nonvolatile memory cell array including a
[0005]
In the semiconductor memory device configured as described above, when a signal for activating the BIST circuit is applied to the
[0006]
As another conventional example, FIG. 20 is a block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device including a conventional BIST circuit, a CPU, a RAM, and the like.
[0007]
In the semiconductor memory device configured as described above, when a signal for starting the BIST circuit is applied to the
[0008]
Further, a conventional wafer inspection method for a semiconductor memory device having a BIST circuit as described above is described.
[0009]
FIG. 21 is a schematic diagram of a configuration for implementing a conventional wafer inspection method for a semiconductor memory device having a built-in BIST circuit.
[0010]
In the configuration for implementing the above-described wafer inspection method for a semiconductor memory device, a BIST activation signal is applied from an
[0011]
Further, a proposal for a wafer inspection method as shown in FIG. 22 has been made. In FIG. 22, 20 is a wafer, 21 is a DUT, 25 is a power supply terminal common to each chip, and 26 is a power supply line common to each chip.
[0012]
In the configuration for implementing the wafer inspection method for a semiconductor memory device as described above, each
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional semiconductor memory device having a built-in BIST circuit, a circuit dedicated to the BIST including a mode generation circuit, an address generation circuit, a data generation circuit, an output result comparison circuit, and the like as shown in FIG. 19 is required for the BIST. This causes an increase in the chip area of the semiconductor memory device. Further, since the inspection is performed by the BIST circuit, there is a problem that a margin test as performed by an LSI tester cannot be performed.
[0014]
Also, in a conventional semiconductor memory device having a BIST circuit, a CPU, a RAM, and the like, a ROM as shown in FIG. 20 is required for the BIST operation. Must be provided in the chip, which further increases the chip area. In addition, since the portion for storing the command data for the BIST operation is the built-in ROM, it is necessary to perform various types of BISTs (for example, burn-in tests and shipping inspections at the manufacturer side, set inspections at customer sites, etc.). In addition, there is a problem that a ROM capacity for the inspection is required, which leads to an increase in chip area and an increase in manufacturing cost.
[0015]
Further, in a wafer inspection of a semiconductor memory device having a built-in BIST circuit, as shown in FIG. 21, a probe card or an LSI tester provided with probes for all chips is required, which causes an increase in inspection cost. In the wafer inspection provided with a common power supply line for each chip as shown in FIG. 22 for the purpose of not requiring these devices, when one chip has a DC inspection failure, the other chips are adversely affected. In addition, there is a problem that the function test cannot be performed. This problem has a similar adverse effect on an apparatus for probing all chips as shown in FIG. Further, in the configuration shown in FIG. 22, since there are wires on the scribe lane, particles may be generated at the time of chip cutting, which may cause a defect.
[0016]
In addition, since a DC inspection cannot be performed in these wafer inspections, a wafer inspection must be performed once with an LSI tester in order to remove a DC defect, so that the inspection with the LSI tester is completely eliminated. It is not possible.
[0017]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce the circuit area required for a BIST as much as possible and to suppress an increase in manufacturing cost, and to significantly increase the inspection time. It is an object of the present invention to provide a method of inspecting a semiconductor memory device, which is shortened.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first semiconductor memory device according to the present invention is a semiconductor memory device having a self-diagnosis function, comprising a user use area and a mask ROM cell storing self-diagnosis instruction data. A self-diagnosis instruction data transferred from the mask ROM cell in response to an external self-diagnosis start signal; a non-volatile memory cell array based on the self-diagnosis instruction data transferred from the RAM; And a CPU for performing self-diagnosis of a user use area of the volatile memory cell array on the same chip.
[0019]
According to this configuration, the BIST operation can be realized by only slightly increasing the cell area of the mask ROM without requiring a special BIST circuit.
[0020]
In order to achieve the above object, a second semiconductor memory device according to the present invention is a semiconductor memory device having a self-diagnosis function, comprising a user-usable area and a rewritable nonvolatile memory storing self-diagnosis instruction data. A non-volatile memory cell array having memory cells, a RAM in which self-diagnosis instruction data is transferred from a rewritable non-volatile memory cell in response to an external self-diagnosis activation signal, and a self-diagnosis transferred from the RAM CPU for self-diagnosing a user use area of the nonvolatile memory cell array based on instruction data for use on the same chip.
[0021]
According to this configuration, in addition to the advantage of the first semiconductor memory device, the instruction data for the BIST operation is stored in the rewritable nonvolatile memory cell. Therefore, by rewriting the contents, many types of BIST (for example, It is possible to perform a burn-in test and a shipping inspection on a maker side, a set inspection at a customer site, and the like, thereby preventing an increase in chip area and an increase in manufacturing cost.
[0024]
To achieve the above object, the
[0025]
According to this configuration, 1st and 2nd In addition to the advantages of the semiconductor memory device described above, the BIST operation command data is stored in the rewritable nonvolatile memory cell. Inspection, set inspection at the customer site, etc.), an increase in chip area can be prevented, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0026]
1st to
[0027]
According to this configuration, it is possible to generate a plurality of inspection voltages in addition to the internal voltage used for normal operation with a single power supply from outside the semiconductor memory device, and realize a voltage margin inspection by performing a self-diagnosis of the nonvolatile memory cell array. it can.
[0028]
Also, from the first to the 3 The semiconductor memory device preferably includes: means for generating a plurality of test frequencies based on a control signal from the CPU; and means for testing the nonvolatile memory cell array with a boosted power source generated from the test frequencies. .
[0029]
According to this configuration, a plurality of test frequencies can be generated in addition to the frequency used for the normal boosting operation, and the current capability margin test of the booster circuit can be realized by self-diagnosis of the nonvolatile memory cell array.
[0030]
Also, from the first to the 3 Means for selecting, based on a control signal from a CPU, a plurality of inspection determination levels for inspecting a threshold voltage distribution of the nonvolatile memory cell array after normal writing and after erasing, It is preferable to include means for inspecting the nonvolatile memory cell array based on the determined inspection determination level.
[0031]
According to this configuration, in addition to the determination level used for the normal read operation, a test determination level that can inspect the threshold voltage Vt distribution after normal writing and erasing can be selected, and the read operation can be performed by the self-diagnosis of the nonvolatile memory cell array. Vt margin inspection can be realized.
[0032]
Also, from the first to the 3 Means for selecting a plurality of function test determination levels for testing a rewriting function of a nonvolatile memory cell array based on a slight change in a threshold voltage of the nonvolatile memory cell array based on a control signal from a CPU. And means for inspecting the nonvolatile memory cell array based on the selected inspection determination level.
[0033]
According to this configuration, in addition to the judgment level used for the normal read operation, a judgment level for function inspection that can check the rewriting function can be selected. Can be inspected in a short time.
[0034]
Also, from the first to the 3 The semiconductor memory device includes means for writing the result of the self-diagnosis performed by the CPU to the information storage area in the nonvolatile memory cell array, and rank selection data according to the characteristics based on the result of the self-diagnosis read from the information storage area. And a means for outputting the calculation to the outside.
[0035]
According to this configuration, it is possible not only to judge a good / defective product by the self-diagnosis, but also to implement a sorting shipment according to various electrical characteristics based on the rank sorting data output outside the semiconductor memory device.
[0036]
Also, from the first to the 3 The semiconductor memory device according to the present invention has a means for writing the result of the self-diagnosis performed by the CPU to the first information storage area in the non-volatile memory cell array and a characteristic corresponding to the characteristic based on the self-diagnosis result read from the first information storage area. Means for calculating and outputting rank selection data to the outside; redundancy switching of the nonvolatile memory cell array based on the rank selection data and the selection shipping information stored in advance in the second information storage area in the nonvolatile memory cell array And a means for controlling
[0037]
According to this configuration, not only the sorting and shipping according to each electrical characteristic by the self-diagnosis can be performed, but also the redundancy remedy can be performed depending on the rank of the defective product, and the remedy rate can be improved.
[0038]
Also, from the first to the 3 The semiconductor memory device according to the first aspect has a means for writing power-off information based on a test result performed by an external tester (LSI tester) to an information storage area in a nonvolatile memory cell array, and a power-off information read from the information storage area. And a switch circuit for disconnecting the power supply line.
[0039]
According to this configuration, when the result of the DC test inspected by the LSI tester is defective, the power supply line is cut off, and the self-diagnosis is realized without the DC defect having an adverse effect on the good chip in the wafer batch inspection. be able to.
[0040]
In order to achieve the above object, a semiconductor memory device inspection jig according to the present invention includes first to 3 A jig for inspecting a wafer on which a plurality of semiconductor memory devices are mounted, wherein the first jig is provided at the center and electrically connected to all pads of the semiconductor memory device to be probe-tested. A probe, and a plurality of second probes provided on the left and right of the first probe for electrically connecting to a self-diagnosis pad of a semiconductor memory device to be subjected to a self-diagnosis test. .
[0041]
In order to achieve the above object, a method for inspecting a semiconductor storage device according to the present invention is an inspection method using the inspection jig according to the present invention, wherein the first probe of the inspection jig connected to the semiconductor inspection device is provided. A self-diagnosis test is performed on the semiconductor memory device to which the second probe is connected while a probe test is performed on the semiconductor memory device to which the second probe is connected.
[0042]
Also, from the first to the 3 The semiconductor memory device includes means for writing the test progress of the self-diagnosis performed by the CPU to the information storage area in the nonvolatile memory cell array, means for reading the test progress from the information storage area and outputting the test progress to the outside, It is preferable to include means for determining an inspection to be performed first when the inspection is restarted based on the progress.
[0043]
According to the above configuration, while the LSI tester is performing the DC test or the BIST test of the chip to be probe-tested, it is possible to perform the BIST test on the adjacent chip, thereby reducing the test time. Significant shortening can be achieved.
[0044]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0045]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0046]
Next, the operation of the semiconductor memory device thus configured will be described. When power and CLK are supplied to the
[0047]
According to the above operation, the BIST operation can be realized by only slightly increasing the cell area of the mask ROM without requiring a special BIST circuit.
[0048]
(Second embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that a
[0049]
The operation of the semiconductor memory device configured as described above is the same as that described in the first embodiment, does not require a special BIST circuit, and increases the BIST by slightly increasing only the cell area of the rewritable nonvolatile memory. Operation can be realized.
[0050]
Further, since the instruction data for the BIST operation is stored in the rewritable nonvolatile memory, the contents of the BIST operation can be rewritten so that various types of BIST (for example, a burn-in test at a manufacturer, a shipping inspection, a set inspection at a customer site, etc.). ) Can be performed, an increase in chip area can be prevented, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0051]
(Third embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 3,
[0052]
Next, the operation of the semiconductor memory device thus configured will be described. When power, CLK, and the like are supplied to the semiconductor memory device and a signal for activating the BIST operation is applied to the
[0053]
With the above operation, a special BIST circuit or a RAM for the BIST operation is not required, and the BIST operation can be realized with a slight increase in only the cell area of the mask ROM. Since the present embodiment does not require a RAM for the BIST operation, it can be effective in a product that cannot control the CPU using the RAM.
[0054]
In the present embodiment, the case of a memory block having a two-bank configuration has been described. However, even if the number of banks increases, a certain bank can perform a self-diagnosis test on a plurality of other banks. Also, an example has been described in which the self-diagnosis test is performed on the memory block on the bank 0 side with the memory block on the
[0055]
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment is different from the third embodiment in that the
[0056]
The operation of the semiconductor memory device thus configured is also the same as that described in the third embodiment, and does not require a special BIST circuit or BIST operation RAM, and is a cell area of a rewritable nonvolatile memory. The BIST operation can be realized with only a slight increase. Further, since the instruction data for the BIST operation is stored in the rewritable nonvolatile memory, the contents of the BIST operation can be rewritten so that various types of BIST (for example, a burn-in test at a manufacturer, a shipping inspection, a set inspection at a customer site, etc.). ) Can be performed, an increase in chip area can be prevented, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
[0057]
(Fifth embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the fifth embodiment of the present invention.
[0058]
Next, the operation of the semiconductor memory device thus configured will be described. When power, CLK, and the like are supplied to the above-described semiconductor memory device and a signal for activating the BIST operation is applied to the
[0059]
In the self-diagnosis test, the
[0060]
With the above operation, it is possible to generate a plurality of inspection voltages in addition to the internal voltage used for normal operation with a single power supply from outside the semiconductor memory device, and it is possible to realize a voltage margin inspection by self-diagnosis of the nonvolatile memory cell array. become.
[0061]
(Sixth embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment is different from the fifth embodiment in that a test
[0062]
Next, the operation of the semiconductor memory device thus configured will be described. In the self-diagnosis test, the
[0063]
By the above operation, normally, a plurality of test frequencies can be generated in addition to the frequency used for the boost operation, and the current capability margin test of the boost circuit can be realized by the self-diagnosis of the nonvolatile memory cell array.
[0064]
(Seventh embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 7,
[0065]
FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the inspection determination level and the threshold voltage Vt distribution in the present embodiment.
[0066]
Next, the operation of the semiconductor memory device thus configured will be described. When a power supply, CLK or the like is applied to the
[0067]
In the self-diagnosis test, the
[0068]
By the above operation, in addition to the judgment level (LR in FIG. 8) used for the normal read operation, the inspection judgment level (LA, LB in FIG. 8) for checking the Vt distribution after normal writing and normal erasing. ) Can be selected, and the Vt margin inspection of the read operation can be realized by the self-diagnosis of the nonvolatile memory cell array.
[0069]
(Eighth embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 9,
[0070]
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the write check determination level and the threshold voltage Vt distribution in the present embodiment.
[0071]
Next, the operation of the semiconductor memory device thus configured will be described. When a power supply, CLK or the like is applied to the
[0072]
In the self-diagnosis test, the
[0073]
With the above operation, a function test determination level (LC, LD in FIG. 10) capable of testing the rewrite function can be selected in addition to the determination level (LR in FIG. 10) used for the normal read operation. In the self-diagnosis described above, the rewriting function is inspected by using a small change in Vt, as compared with the case where the rewriting function is inspected by a normal change in Vt, so that the inspection time can be greatly reduced.
[0074]
(Ninth embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the ninth embodiment of the present invention. In FIG. 11,
[0075]
Next, the operation of the semiconductor memory device thus configured will be described. When a power supply, a CLK or the like is applied to the
[0076]
In the self-diagnosis test, the
[0077]
By the above operation, the semiconductor memory device can not only judge good / defective products by self-diagnosis, but also according to various electrical characteristics such as access speed and rewriting time by rank selection data output outside the semiconductor memory device. Sorting shipment becomes feasible.
[0078]
(Tenth embodiment)
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the tenth embodiment of the present invention. In FIG. 12,
[0079]
Next, the operation of the semiconductor memory device thus configured will be described. When power and CLK are applied to the
[0080]
After the completion of the self-diagnosis test, the test result in the test
[0081]
By the above operation, not only the sorting and shipping according to each electrical characteristic by the self-diagnosis becomes possible, but also the redundancy remedy can be performed by the defective product rank such as the access speed and the rewriting time, and the remedy rate can be improved. it can.
[0082]
(Eleventh embodiment)
FIG. 13 is a block diagram showing an example of a configuration for performing the semiconductor memory device inspection method according to the eleventh embodiment of the present invention. In FIG. 13,
[0083]
Next, the operation of the configuration for implementing such a semiconductor memory device inspection method will be described. A DC test result performed by the
[0084]
According to the above operation, if the result of the DC test inspected by the
[0085]
FIG. 14 is a schematic diagram showing an outline of a wafer inspection using a probe card (inspection jig) in the present embodiment. In FIG. 14,
[0086]
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a B chip for performing a probe test and an A chip for performing a BIST test in FIG. In FIG. 15,
[0087]
Next, wafer inspection of the semiconductor memory device thus configured will be described. First, a
[0088]
FIG. 16 is a flowchart in the inspection method of the A chip to the D chip. In FIG. 16, "1'st probe" indicates a state in which the
[0089]
In FIG. 16, “P-Test” indicates a DC check by the
[0090]
As shown in FIG. 16, in the present inspection method, while the
[0091]
(Twelfth embodiment)
Next, a flow in which the BIST inspection is divided for each step will be described. FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of the semiconductor memory device according to the twelfth embodiment of the present invention. In FIG. 17,
[0092]
Next, the operation of the semiconductor memory device thus configured will be described. When power and CLK are applied to the
[0093]
In each step during the self-diagnosis test, the
[0094]
FIG. 18 shows a flow of a wafer inspection using a semiconductor memory device having the above-described features. In FIG. 18, first, the state of the “2′nd probe” in which the
[0095]
In the meantime, for the
[0096]
Next, the state shifts to the state of “3 ′ rd probe” for performing “P-Test” on the
[0097]
In the “4′th probe” state, processing (4), processing (5), processing (6), inspection (7), processing (11), and processing (8) are performed on the
[0098]
By performing the wafer inspection by the above operation, while the
[0099]
3
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by providing a semiconductor memory device with a function of operating a CPU and performing self-diagnosis of a nonvolatile memory cell array, it is possible to realize a BIST with a small increase in area, and to realize a semiconductor memory device. By providing various margin inspection circuits therein, a margin inspection can be performed at the time of self-diagnosis.
[0100]
Further, by providing an area for storing various types of information in the semiconductor memory device, it becomes possible to respond to sorting shipment 31 by a self-diagnosis test.
[0101]
Further, in the wafer inspection, a probe for connecting to all pads of the chip to be probe-inspected, and a probe for connecting to several pads for several chips to be BIST-inspected on the left and right thereof. By using the probe card, while the LSI tester is performing the probe test, the adjacent chip can perform the BIST test in a pipeline process, thereby significantly reducing the test time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a semiconductor memory device according to a third embodiment;
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment;
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to a fifth embodiment;
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment;
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to a seventh embodiment;
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an inspection determination level and a threshold voltage Vt distribution in a semiconductor memory device according to a seventh embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of a semiconductor memory device according to an eighth embodiment;
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between a write check determination level and a threshold voltage Vt distribution in a semiconductor memory device according to an eighth embodiment of the present invention;
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to a ninth embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to a tenth embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example for implementing a semiconductor memory device inspection method according to an eleventh embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a schematic view showing an outline of a probe card and wafer inspection according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a B chip for performing a probe test and an A chip for performing a BIST test of FIG. 14;
FIG. 16 is a flowchart in the inspection method of the A chip to the D chip in FIG. 14;
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration example of a semiconductor memory device according to a twelfth embodiment of the present invention;
FIG. 18 is a view showing an outline of inspection at each step of wafer inspection in a semiconductor memory device according to a twelfth embodiment of the present invention;
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a conventional semiconductor memory device having a built-in BIST circuit.
FIG. 20 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor memory device incorporating a further conventional BIST circuit.
FIG. 21 is a schematic diagram of a configuration for implementing a conventional wafer inspection method for a semiconductor memory device having a built-in BIST circuit.
FIG. 22 is a schematic diagram of a configuration for implementing a wafer inspection method for a semiconductor memory device further incorporating a conventional BIST circuit.
[Explanation of symbols]
1, 10, 100 semiconductor memory device
2 Non-volatile memory cell array
3 Memory peripheral circuit
4 User use area
5 Redundant area
6. BIST circuit (mode, address, data generation circuit, output comparison circuit)
7 BIST result storage memory
8 BIST activation terminal
11 BIST circuit with mask ROM
12 CPU
13 RAM
20 wafers
21 Chip to be inspected (DUT)
24 LSI tester
110 Mask ROM for storing test sequence data for BIST
113 BIST data transfer signal line
114 CPU control signal line
115 Rewrite control signal line
120 Rewritable nonvolatile memory for storing test sequence data for BIST
130 Mask ROM for storing BIST test sequence data in bank 0
131 Mask ROM for storing BIST test sequence data in
132 Bank 0 side memory block
133
140 Rewritable Non-Volatile Memory for Storing BIST Test Sequence Data in Bank 0
141 Rewritable nonvolatile memory for storing test sequence data for
142 Bank 0 side memory block
143
151 Reference voltage switching signal line
152 Inspection reference voltage generation circuit
153 Read / rewrite voltage generation circuit
154 Read / rewrite power supply line
161 Frequency switching signal line
162 Inspection frequency control circuit
163 booster circuit
171 Read determination level switching signal line
172 Inspection decision level control circuit
173 Judgment level control signal line
174 Sense amplifier having a plurality of test decision levels
191 Rewriting function check judgment level switching signal line
192 Judgment level control circuit for rewriting function check
193 judgment level control signal line
194 Sense amplifier having a plurality of determination levels for rewriting function check
210 Rewritable nonvolatile memory for storing self-diagnosis test results
211 Self-diagnosis test result write signal line
212 Self-diagnosis result read signal line
213 Rank selection data operation circuit based on diagnosis result
214 rank selection data output terminal
220 Rewritable nonvolatile memory for storing sorting shipment information
221 Sorted shipment information read signal line
223 Redundancy switching control signal line
224 Redundancy control circuit
230 Rewritable nonvolatile memory for storing power line disconnection information
231 Power supply line disconnection information write signal line from LSI tester
232 Power line disconnection information read signal line
233 Power line disconnect switch circuit
234 Power supply terminal
240 Plow Card
241 Probe for connecting to all pads of the chip to be probed at the center
242 Probe for connecting to several pads of several chips to be BIST inspected on the left and right of
243 A chip
244 B chip
245 C chip
246 D chip
251 Test signal line by LSI tester
252 Various information writing signal lines
260 Rewritable nonvolatile memory for storing inspection status
261 Inspection status write signal line
262 inspection status output terminal
263 Inspection status output control circuit
264 Inspection status output signal line
Claims (13)
ユーザ使用領域と自己診断用命令データが格納されたマスクROMセルとを有する不揮発性メモリセルアレイと、
外部からの自己診断起動信号に応答して、前記マスクROMセルから前記自己診断用命令データが転送されるRAMと、
前記RAMから転送された前記自己診断用命令データに基づいて、前記不揮発性メモリセルアレイの前記ユーザ使用領域を自己診断するCPUとを同一チップ上に備えたことを特徴とする半導体記憶装置。A semiconductor memory device having a self-diagnosis function,
A nonvolatile memory cell array having a user use area and a mask ROM cell storing instruction data for self-diagnosis;
A RAM to which the self-diagnosis instruction data is transferred from the mask ROM cell in response to an external self-diagnosis start signal;
A semiconductor memory device comprising: a CPU for performing a self-diagnosis of the user use area of the nonvolatile memory cell array based on the self-diagnosis instruction data transferred from the RAM, on a same chip.
ユーザ使用領域と自己診断用命令データが格納された書き換え可能な不揮発性メモリセルとを有する不揮発性メモリセルアレイと、
外部からの自己診断起動信号に応答して、前記書き換え可能な不揮発性メモリセルから前記自己診断用命令データが転送されるRAMと、
前記RAMから転送された前記自己診断用命令データに基づいて、前記不揮発性メモリセルアレイの前記ユーザ使用領域を自己診断するCPUとを同一チップ上に備えたことを特徴とする半導体記憶装置。A semiconductor memory device having a self-diagnosis function,
A nonvolatile memory cell array having a user use area and a rewritable nonvolatile memory cell storing instruction data for self-diagnosis;
A RAM in which the self-diagnosis instruction data is transferred from the rewritable nonvolatile memory cell in response to an external self-diagnosis activation signal;
A semiconductor memory device comprising: a CPU for performing a self-diagnosis of the user use area of the nonvolatile memory cell array based on the self-diagnosis instruction data transferred from the RAM, on a same chip.
前記複数の不揮発性メモリセルアレイは、それぞれ、ユーザ使用領域と書き換え可能な不揮発性メモリセルとを有し、
自己診断用命令データが格納された書き換え可能な不揮発性メモリセルを有する特定の不揮発性メモリセルアレイと、
外部からの自己診断起動信号に応答して、前記特定の不揮発性メモリセルアレイの書き換え可能な不揮発性メモリセルから転送された前記自己診断用命令データに基づいて、他の不揮発性メモリセルアレイの前記ユーザ使用領域を自己診断するCPUとを同一チップ上に備えたことを特徴とする半導体記憶装置。A semiconductor memory device having a self-diagnosis function for a plurality of built-in nonvolatile memory cell arrays,
Each of the plurality of nonvolatile memory cell arrays has a user use area and a rewritable nonvolatile memory cell,
A specific nonvolatile memory cell array having a rewritable nonvolatile memory cell in which self-diagnosis instruction data is stored;
In response to an external self-diagnosis start signal, the user of another non-volatile memory cell array based on the self-diagnosis command data transferred from the rewritable non-volatile memory cell of the specific non-volatile memory cell array. A semiconductor memory device comprising a CPU for self-diagnosing a use area on the same chip.
前記CPUからの制御信号に基づいて、複数の検査用基準電圧を発生する手段と、
前記検査用基準電圧から発生された電圧で前記不揮発性メモリセルアレイを検査する手段とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の半導体記憶装置。The semiconductor storage device includes:
Means for generating a plurality of test reference voltages based on a control signal from the CPU;
The semiconductor memory device as described in any one of claims 1 to 3, further comprising a means for inspecting the nonvolatile memory cell array with a voltage generated from the test reference voltage.
前記CPUからの制御信号に基づいて、複数の検査用周波数を発生する手段と、
前記検査用周波数から発生された昇圧電源で前記不揮発性メモリセルアレイを検査する手段とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の半導体記憶装置。The semiconductor storage device includes:
Means for generating a plurality of test frequencies based on a control signal from the CPU;
The semiconductor memory device as described in any one of claims 1 to 3, further comprising a means for inspecting the nonvolatile memory cell array boosting power generated from the inspection frequency.
前記CPUからの制御信号に基づいて、正規の書き込み後および消去後の前記不揮発性メモリセルアレイの閾値電圧分布を検査するための複数の検査用判定レベルを選択する手段と、
選択した前記検査用判定レベルに基づいて、前記不揮発性メモリセルアレイを検査する手段とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の半導体記憶装置。The semiconductor storage device includes:
Means for selecting a plurality of inspection determination levels for inspecting a threshold voltage distribution of the nonvolatile memory cell array after regular writing and erasing based on a control signal from the CPU;
Selected on the basis of the inspection determination level, the semiconductor memory device according to one of claims 1 to 3, further comprising a means for inspecting the nonvolatile memory cell array.
前記CPUからの制御信号に基づいて、前記不揮発性メモリセルアレイの書き換え機能を、前記不揮発性メモリセルアレイの閾値電圧の微少変化により検査するための複数の機能検査用判定レベルを選択する手段と、
選択した前記検査用判定レベルに基づいて、前記不揮発性メモリセルアレイを検査する手段とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の半導体記憶装置。The semiconductor storage device includes:
Means for selecting, based on a control signal from the CPU, a plurality of function test determination levels for testing a rewriting function of the nonvolatile memory cell array by a small change in a threshold voltage of the nonvolatile memory cell array;
Selected on the basis of the inspection determination level, the semiconductor memory device according to one of claims 1 to 3, further comprising a means for inspecting the nonvolatile memory cell array.
前記CPUが行なった自己診断の結果を前記不揮発性メモリセルアレイ内の情報格納領域に書き込む手段と、
前記情報格納領域から読み出した自己診断の結果に基づいて、特性に応じたランク選別データを演算および外部に出力する手段とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の半導体記憶装置。The semiconductor storage device includes:
Means for writing a result of the self-diagnosis performed by the CPU to an information storage area in the nonvolatile memory cell array;
Based on the results of self-diagnosis read from the information storage area, any one claim of claims 1 to 3, characterized in that a means for outputting a rank selection data corresponding to the characteristic calculation and externally Semiconductor storage device.
前記CPUが行なった自己診断の結果を前記不揮発性メモリセルアレイ内の第1情報格納領域に書き込む手段と、
前記第1情報格納領域から読み出した自己診断結果に基づいて、特性に応じたランク選別データを演算および外部に出力する手段と、
前記ランク選別データと、前記不揮発性メモリセルアレイ内の第2情報格納領域に予め格納されている選別出荷情報とに基づいて、前記不揮発性メモリセルアレイの冗長切り換えを制御する手段とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の半導体記憶装置。The semiconductor storage device includes:
Means for writing a result of the self-diagnosis performed by the CPU to a first information storage area in the nonvolatile memory cell array;
Means for calculating and outputting rank selection data according to characteristics based on the self-diagnosis result read from the first information storage area,
Means for controlling redundancy switching of the nonvolatile memory cell array based on the rank selection data and the sorted shipping information stored in advance in a second information storage area in the nonvolatile memory cell array. the semiconductor memory device of any one of claims 1, wherein 3.
外部検査装置が行なった検査結果に基づく電源切断情報を前記不揮発性メモリセルアレイ内の情報格納領域に書き込む手段と、
前記情報格納領域から読み出した電源切断情報に基づいて電源ラインを切り離すスイッチ回路とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の半導体記憶装置。The semiconductor storage device includes:
Means for writing power-off information based on an inspection result performed by an external inspection device to an information storage area in the nonvolatile memory cell array;
The semiconductor memory device as described in any one of claims 1 to 3, characterized in that a switch circuit for disconnecting the power line based on the power-off information read from the information storage area.
中央に設けられ、プローブ検査対象となる前記半導体記憶装置の全パッドに対して電気的に接続するための第1プローブと、
前記第1プローブの左右に複数個設けられ、自己診断検査対象となる前記半導体記憶装置の自己診断用パッドに対して電気的に接続するための第2プローブとを備えたことを特徴とする半導体記憶装置の検査治具。The semiconductor memory device of any one of claims 1 3 is a test fixture for testing a plurality onboard wafer,
A first probe provided at the center and electrically connected to all pads of the semiconductor memory device to be probe-tested;
A plurality of second probes provided on the left and right sides of the first probe for electrically connecting to a self-diagnosis pad of the semiconductor memory device to be subjected to a self-diagnosis test; Inspection jig for storage device.
半導体検査装置に接続された前記検査治具の前記第1プローブが接続された半導体記憶装置に対してプローブ検査を行なっている間に、前記第2プローブが接続された半導体記憶装置に対して自己診断検査を行なうことを特徴とする半導体記憶装置の検査方法。An inspection method using the inspection jig according to claim 11 ,
While performing a probe test on the semiconductor memory device to which the first probe of the inspection jig connected to the semiconductor inspection device is connected, a self test is performed on the semiconductor memory device to which the second probe is connected. A method for testing a semiconductor memory device, comprising performing a diagnostic test.
前記CPUが行なった自己診断の検査経過を前記不揮発性メモリセルアレイ内の情報格納領域に書き込む手段と、
前記情報格納領域から検査経過を読み出して外部に出力する手段と、
出力された検査経過に基づいて、検査再開時に最初に行なう検査を決定する手段とを備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の半導体記憶装置。The semiconductor storage device includes:
Means for writing the test progress of the self-diagnosis performed by the CPU to an information storage area in the nonvolatile memory cell array;
Means for reading out the inspection progress from the information storage area and outputting it to the outside,
Based on the output test elapsed, the semiconductor memory device of any one of claims 1 to 3, further comprising a means for determining a first inspection carried out during inspection resumed.
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