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JP2025079969A - Non-volatile memory device - Google Patents

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JP2025079969A
JP2025079969A JP2023192882A JP2023192882A JP2025079969A JP 2025079969 A JP2025079969 A JP 2025079969A JP 2023192882 A JP2023192882 A JP 2023192882A JP 2023192882 A JP2023192882 A JP 2023192882A JP 2025079969 A JP2025079969 A JP 2025079969A
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memory element
test
program operation
threshold value
tested
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JP2023192882A
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省治 竹中
Shoji Takenaka
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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Abstract

To provide a nonvolatile memory device capable of shortening time required for shipping tests.SOLUTION: A nonvolatile memory device (1) including a first memory element (M1) and a second memory element (M2) that are complementary and can execute program operations is configured to use either the first memory element or the second memory element as a test target to determine a threshold value with a reference current supplied from the outside, and determine the magnitude relation between the current flowing in the test target and the threshold value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本明細書中に開示されている発明は、不揮発性メモリ装置に関する。 The invention disclosed herein relates to a non-volatile memory device.

特許文献1で提案されている半導体不揮発記憶回路は、1ビットのデータを格納するメモリセルとして、第1トランジスタと、第1トランジスタよりもオン電流の高い第2トランジスタと、を一対としたトランジスタペアを集積化して成る。 The semiconductor non-volatile memory circuit proposed in Patent Document 1 is configured by integrating a transistor pair, which is a memory cell for storing one bit of data, and is made up of a first transistor and a second transistor having a higher on-state current than the first transistor.

特開2011-103158号公報JP 2011-103158 A

[概要]
特許文献1で提案されている半導体不揮発記憶回路の出荷テストにおいてメモリセルのアナログ特性を直接測定すると、出荷テストに多大な時間が掛かる。
[overview]
If analog characteristics of memory cells are directly measured in the shipping test of a semiconductor nonvolatile memory circuit as proposed in Patent Document 1, the shipping test takes a very long time.

本明細書中に開示されている不揮発性メモリ装置は、プログラム動作を実行可能な相補型の第1メモリ素子及び第2メモリ素子を備え、前記第1メモリ素子及び前記第2メモリ素子のいずれかをテスト対象として、外部から供給される基準電流にて閾値を定め、前記テスト対象を流れる電流と前記閾値との大小関係を判定するように構成されている。 The non-volatile memory device disclosed in this specification includes a first memory element and a second memory element that are complementary to each other and capable of executing a program operation, and is configured to test either the first memory element or the second memory element, determine a threshold value based on an externally supplied reference current, and determine whether the current flowing through the test object is greater than or less than the threshold value.

図1は、不揮発性メモリ装置の全体構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a nonvolatile memory device. 図2は、メモリアレイの構成例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the configuration of a memory array. 図3は、ホットキャリアが注入される前後それぞれにおけるメモリ素子のドレイン電流のゲート・ソース間電圧依存性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the gate-source voltage dependence of the drain current of a memory element before and after hot carrier injection. 図4は、信号XRST、ラインLn1の電圧V1、及びラインLn2の電圧V2の波形例を示すタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart showing example waveforms of the signal XRST, the voltage V1 on the line Ln1, and the voltage V2 on the line Ln2.

[詳細な説明]
本明細書において、MOS(Metal Oxide Semiconductor)電界効果トランジスタとは、ゲートの構造が、「導電体または抵抗値が小さいポリシリコン等の半導体からなる層」、「絶縁層」、及び「P型、N型、又は真性の半導体層」の少なくとも3層からなるトランジスタをいう。つまり、MOS電界効果トランジスタのゲートの構造は、金属、酸化物、及び半導体の3層構造に限定されない。以下、Nチャネル型MOS電界効果トランジスタをNMOSトランジスタと称し、Pチャネル型MOS電界効果トランジスタをPMOSトランジスタと称す。
Detailed Description
In this specification, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) field effect transistor refers to a transistor whose gate structure is composed of at least three layers: a "layer made of a conductor or a semiconductor such as polysilicon with a low resistance value," an "insulating layer," and a "P-type, N-type, or intrinsic semiconductor layer." In other words, the gate structure of a MOS field effect transistor is not limited to a three-layer structure of metal, oxide, and semiconductor. Hereinafter, an N-channel MOS field effect transistor is referred to as an NMOS transistor, and a P-channel MOS field effect transistor is referred to as a PMOS transistor.

<不揮発性メモリ装置>
図1は、不揮発性メモリ装置の全体構成例を示すブロック図である。図1に示す不揮発性メモリ装置1は、メモリアレイ10と、Xデコーダ20と、Yデコーダ30と、コントローラ40と、を備える。
<Non-volatile memory device>
1 is a block diagram showing an example of the overall configuration of a nonvolatile memory device 1. The nonvolatile memory device 1 shown in FIG.

メモリアレイ10は、X軸方向に敷設されたm本のゲート線G1~Gm(=ワード線)と、Y軸方向に敷設された2n本のビット線BL1~BL2nと、ゲート線G1~Gm及びビット線BL1~BL2nに沿ってマトリクス状に配列された複数(=m×n)のメモリセルCELLと、を含む。メモリアレイ10の構成及び動作については、後ほど詳述する。 The memory array 10 includes m gate lines G1 to Gm (=word lines) laid in the X-axis direction, 2n bit lines BL1 to BL2n laid in the Y-axis direction, and a plurality of (=m×n) memory cells CELL arranged in a matrix along the gate lines G1 to Gm and the bit lines BL1 to BL2n. The configuration and operation of the memory array 10 will be described in detail later.

Xデコーダ(ロウデコーダ)20は、コントローラ50からの指示に応じてゲート線G1~Gmを駆動する。 The X-decoder (row decoder) 20 drives the gate lines G1 to Gm in response to instructions from the controller 50.

Yデコーダ(カラムデコーダ)30は、コントローラ50からの指示に応じてビット線BL1~BL2nを駆動する。 The Y decoder (column decoder) 30 drives the bit lines BL1 to BL2n in response to instructions from the controller 50.

コントローラ40は、装置外部から入力されるコマンドに応じて、装置各部を制御する。 The controller 40 controls each part of the device in response to commands input from outside the device.

<メモリアレイ>
図2は、メモリアレイ10の構成例を示す回路図である。図2に示すメモリアレイ10は、第1メモリ素子M1と、第2メモリ素子M2と、センスアンプSAと、NMOSトランジスタQ1及びQ2と、PMOSトランジスタQ3及びQ4と、を備える。一対の第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2が一つのメモリセルCELL(図1参照)となる。図2において、マトリクスの1行目1列目に配置される第1メモリ素子M1は第1メモリ素子M1(1,1)と表記され、マトリクスの2行目1列目に配置される第1メモリ素子M1は第1メモリ素子M1(2,1)と表記され、マトリクスの1行目1列目に配置される第2メモリ素子M2は第2メモリ素子M2(1,1)と表記され、マトリクスの2行目1列目に配置される第2メモリ素子M2は第2メモリ素子M1(2,1)と表記される。
<Memory Array>
2 is a circuit diagram showing a configuration example of the memory array 10. The memory array 10 shown in FIG. 2 includes a first memory element M1, a second memory element M2, a sense amplifier SA, NMOS transistors Q1 and Q2, and PMOS transistors Q3 and Q4. A pair of the first memory element M1 and the second memory element M2 constitutes one memory cell CELL (see FIG. 1). In FIG. 2, the first memory element M1 arranged in the first row and first column of the matrix is represented as the first memory element M1(1,1), the first memory element M1 arranged in the second row and first column of the matrix is represented as the first memory element M1(2,1), the second memory element M2 arranged in the first row and first column of the matrix is represented as the second memory element M2(1,1), and the second memory element M2 arranged in the second row and first column of the matrix is represented as the second memory element M1(2,1).

第1メモリ素子M1と第2メモリ素子M2との組み合わせにより、“0”のデータ又は“1”のデータが記憶される。 The combination of the first memory element M1 and the second memory element M2 stores data "0" or "1".

第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2はそれぞれ、NMOSトランジスタにより構成される。第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2はそれぞれ、ホットキャリア注入によりトランジスタの特性を変化させることでプログラム動作を実行可能な素子であり、OTP(One Time Programmable)素子とも称される。なお、第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2は、プログラム動作を実行可能な素子であればよく、NMOSトランジスタ以外の素子であってもよい。 The first memory element M1 and the second memory element M2 are each composed of an NMOS transistor. The first memory element M1 and the second memory element M2 are each an element capable of executing a program operation by changing the transistor characteristics through hot carrier injection, and are also referred to as an OTP (One Time Programmable) element. Note that the first memory element M1 and the second memory element M2 may be elements other than NMOS transistors as long as they are elements capable of executing a program operation.

i行目に配置される第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の各ゲートは、ゲート線Gkに接続される。iは1以上m以下の任意の自然数である。第1メモリ素子M1のドレインは、NMOSトランジスタQ1を介してセンスアンプSAの第1入力端に接続される。第2メモリ素子M2のドレインは、NMOSトランジスタQ2を介してセンスアンプSAの第2入力端に接続される。 The gates of the first memory element M1 and the second memory element M2 arranged in the i-th row are connected to the gate line Gk. i is any natural number between 1 and m. The drain of the first memory element M1 is connected to the first input terminal of the sense amplifier SA via the NMOS transistor Q1. The drain of the second memory element M2 is connected to the second input terminal of the sense amplifier SA via the NMOS transistor Q2.

第1メモリ素子M1のソースは、PMOSトランジスタQ3のソースに接続される。第2メモリ素子M2のソースは、PMOSトランジスタQ4のソースに接続される。j列目に配置されるPMOSトランジスタQ4のドレインは、ビット線BL2j-1に接続される。j列目に配置されるPMOSトランジスタQ3のドレインは、ビット線BL2jに接続される。jは1以上n以下の任意の自然数である。 The source of the first memory element M1 is connected to the source of the PMOS transistor Q3. The source of the second memory element M2 is connected to the source of the PMOS transistor Q4. The drain of the PMOS transistor Q4 arranged in the jth column is connected to the bit line BL2j-1. The drain of the PMOS transistor Q3 arranged in the jth column is connected to the bit line BL2j. j is any natural number between 1 and n.

第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2におけるプログラム動作の実行前においては、第1メモリ素子M1に流れるドレイン電流Id1と第2メモリ素子M2に流れるドレイン電流Id2とは等しい。この場合、第1メモリ素子M1に流れるドレイン電流Id1と第2メモリ素子M2に流れるドレイン電流Id2に差がないため、データ不定となる。すなわち、不揮発性メモリ装置1では、第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2にプログラム動作を実行していない状態でのデータの初期値は設定されない。 Before the program operation is performed in the first memory element M1 and the second memory element M2, the drain current Id1 flowing through the first memory element M1 is equal to the drain current Id2 flowing through the second memory element M2. In this case, since there is no difference between the drain current Id1 flowing through the first memory element M1 and the drain current Id2 flowing through the second memory element M2, the data becomes indefinite. In other words, in the non-volatile memory device 1, the initial value of the data is not set in the state where the program operation is not performed in the first memory element M1 and the second memory element M2.

ここで、トランジスタについて、構造とは、トランジスタのサイズを含む概念であり、従って、任意の複数のトランジスタについて、構造が互いに同じであるとは、複数のトランジスタのサイズも互いに同じであることを意味する。或る複数のトランジスタの構造が互いに同じであるとき、当該複数のトランジスタに対してプログラム動作によるホットキャリア注入が行われていないのであれば、当該複数のトランジスタの電気的特性(ゲート閾値電圧などを含む)も互いに同じとなる。ただし、任意の複数のトランジスタの構造および電気的特性が同じであるとは、設計上、それらが同じであることを意味し、実際には誤差を含みうる(すなわち、同じとは誤差を含む概念であると解される)。 Here, with regard to transistors, the structure is a concept that includes the size of the transistor, and therefore, for any number of transistors, the structure being the same means that the size of the multiple transistors is also the same. When certain transistors have the same structure, if hot carrier injection has not been performed on the multiple transistors by a program operation, the electrical characteristics (including gate threshold voltage, etc.) of the multiple transistors will also be the same. However, the structure and electrical characteristics of any number of transistors being the same means that they are the same by design, and may actually include errors (i.e., same is understood to be a concept that includes errors).

不揮発性メモリ装置1では、第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2に記憶されたデータを読み出すためのリード動作と、第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2にデータ(論理値)を記憶させるプログラム動作(ライト動作)と、を実行できる。 The non-volatile memory device 1 can perform a read operation to read data stored in the first memory element M1 and the second memory element M2, and a program operation (write operation) to store data (logical values) in the first memory element M1 and the second memory element M2.

プログラム動作においては、第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の一方にホットキャリアを注入することで第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の一方の電気的特性を変化させる。この変化により、第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の一方のゲート閾値電圧が上昇する。ここで、図3において、実線波形INIは、プログラム動作の実行前における第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の一方のドレイン電流のゲート・ソース間電圧依存性を表している。また、図3において、点線波形PRGは、プログラム動作の実行後における第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の一方のドレイン電流のゲート・ソース間電圧依存性を表している。このように、プログラム動作により、第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の一方のゲート閾値電圧Vthが上昇する。 In the program operation, hot carriers are injected into one of the first memory element M1 and the second memory element M2 to change the electrical characteristics of one of the first memory element M1 and the second memory element M2. This change causes the gate threshold voltage of one of the first memory element M1 and the second memory element M2 to rise. Here, in FIG. 3, the solid line waveform INI represents the gate-source voltage dependency of the drain current of one of the first memory element M1 and the second memory element M2 before the program operation is executed. Also, in FIG. 3, the dotted line waveform PRG represents the gate-source voltage dependency of the drain current of one of the first memory element M1 and the second memory element M2 after the program operation is executed. In this way, the program operation causes the gate threshold voltage Vth of one of the first memory element M1 and the second memory element M2 to rise.

コントローラ40は、例えば第1メモリ素子M1(1,1)及び第2メモリ素子M2(1,1)に対してプログラム動作を実行する際に、プログラム動作を実行する第1メモリ素子M1(1,1)及び第2メモリ素子M2(1,1)のゲートに接続されるゲート線G1に高電圧(電源電圧VDD)を印加し、後述するスイッチS12をオンにする。そして、ホットキャリアを注入するトランジスタが第1メモリ素子M1(1,1)である場合には、コントローラ40は、ホットキャリアを注入する第1メモリ素子M1(1,1)のドレインを後述するスイッチS7をオンにして接地し、後述するスイッチS8はオフにする。一方、コントローラ40は、ホットキャリアを注入するトランジスタが第2メモリ素子M2(1,1)である場合には、ホットキャリアを注入する第2メモリ素子M2(1,1)のドレインを後述するスイッチS8をオンにして接地し、後述するスイッチS7はオフにする。 For example, when the controller 40 executes a program operation on the first memory element M1 (1,1) and the second memory element M2 (1,1), the controller 40 applies a high voltage (power supply voltage VDD) to the gate line G1 connected to the gates of the first memory element M1 (1,1) and the second memory element M2 (1,1) that execute the program operation, and turns on the switch S12 described later. Then, when the transistor that injects hot carriers is the first memory element M1 (1,1), the controller 40 turns on the switch S7 described later to ground the drain of the first memory element M1 (1,1) that injects hot carriers, and turns off the switch S8 described later. On the other hand, when the transistor that injects hot carriers is the second memory element M2 (1,1), the controller 40 turns on the switch S8 described later to ground the drain of the second memory element M2 (1,1) that injects hot carriers, and turns off the switch S7 described later.

第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1及び第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2が供給される状態において、センスアンプSAは、リード動作において第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1と第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2との大小関係に基づき、メモリセルCELLに記憶されたデータの値(論理値)に対応する出力信号DOUTを出力する。 When the drain current Id1 of the first memory element M1 and the drain current Id2 of the second memory element M2 are supplied, the sense amplifier SA outputs an output signal DOUT corresponding to the value (logical value) of the data stored in the memory cell CELL based on the magnitude relationship between the drain current Id1 of the first memory element M1 and the drain current Id2 of the second memory element M2 during a read operation.

プログラム動作実行前の第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2のうち、プログラム動作の実行により第1メモリ素子M1にホットキャリアが注入されることで、第1メモリ素子M1のゲート閾値電圧が上昇する。これにより、プログラム動作の実行後において、第1メモリ素子M1のゲート閾値電圧は第2メモリ素子M2のゲート閾値電圧よりも高くなる。このため、第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1は第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2より小さくなる。第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1は第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2より小さい状態は、“0”のデータが記憶されている状態に相当する。このため、リード動作において、第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1は第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2より小さいとき、センスアンプSAは、“0”のデータに対応する出力信号DOUT(ローレベルのDOUT)を出力する。 Before the program operation is performed, hot carriers are injected into the first memory element M1 and the second memory element M2, causing the gate threshold voltage of the first memory element M1 to rise. As a result, after the program operation is performed, the gate threshold voltage of the first memory element M1 becomes higher than the gate threshold voltage of the second memory element M2. Therefore, the drain current Id1 of the first memory element M1 becomes smaller than the drain current Id2 of the second memory element M2. The state in which the drain current Id1 of the first memory element M1 is smaller than the drain current Id2 of the second memory element M2 corresponds to a state in which data "0" is stored. Therefore, in a read operation, when the drain current Id1 of the first memory element M1 is smaller than the drain current Id2 of the second memory element M2, the sense amplifier SA outputs an output signal DOUT (low level DOUT) corresponding to data "0".

一方、プログラム動作実行前の第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2のうち、プログラム動作の実行により第2メモリ素子M2にホットキャリアが注入されることで、第2メモリ素子M2のゲート閾値電圧が上昇する。これにより、プログラム動作の実行後において、第2メモリ素子M2のゲート閾値電圧は第1メモリ素子M1のゲート閾値電圧よりも高くなる。このため、第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1は第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2より大きくなる。第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1は第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2より大きい状態は、“1”のデータが記憶されている状態に相当する。このため、リード動作において、第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1は第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2より大きいとき、センスアンプSAは、“1”のデータに対応する出力信号DOUT(ハイレベルのDOUT)を出力する。 On the other hand, before the program operation is performed, hot carriers are injected into the second memory element M2 of the first memory element M1 and the second memory element M2, and the gate threshold voltage of the second memory element M2 rises. As a result, after the program operation is performed, the gate threshold voltage of the second memory element M2 becomes higher than the gate threshold voltage of the first memory element M1. Therefore, the drain current Id1 of the first memory element M1 becomes higher than the drain current Id2 of the second memory element M2. The state in which the drain current Id1 of the first memory element M1 is higher than the drain current Id2 of the second memory element M2 corresponds to a state in which data "1" is stored. Therefore, in a read operation, when the drain current Id1 of the first memory element M1 is higher than the drain current Id2 of the second memory element M2, the sense amplifier SA outputs an output signal DOUT (high level DOUT) corresponding to data "1".

図2に示すように、センスアンプSAは、PMOSトランジスタQ5及びQ6と、スイッチS1~S4と、インバータIV1~IV4と、を備える。また、メモリアレイ10は、スイッチS5~S12を備える。 As shown in FIG. 2, the sense amplifier SA includes PMOS transistors Q5 and Q6, switches S1 to S4, and inverters IV1 to IV4. The memory array 10 also includes switches S5 to S12.

PMOSトランジスタQ6のソースは、電源電圧VDDの印加端が接続される。PMOSトランジスタQ6のドレインは、ラインLn1に接続される。PMOSトランジスタQ6のゲートは、ラインLn2に接続される。ラインLn1は、NMOSトランジスタQ1を介して、第1メモリ素子M1のドレインに接続される。ラインLn2は、NMOSトランジスタQ2を介して、第2メモリ素子M2のドレインに接続される。 The source of the PMOS transistor Q6 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The drain of the PMOS transistor Q6 is connected to the line Ln1. The gate of the PMOS transistor Q6 is connected to the line Ln2. The line Ln1 is connected to the drain of the first memory element M1 via the NMOS transistor Q1. The line Ln2 is connected to the drain of the second memory element M2 via the NMOS transistor Q2.

PMOSトランジスタQ5のソースは、電源電圧VDDの印加端が接続される。PMOSトランジスタQ5のドレインは、ラインLn2に接続される。PMOSトランジスタQ5のゲートは、ラインLn1に接続される。 The source of the PMOS transistor Q5 is connected to the application terminal of the power supply voltage VDD. The drain of the PMOS transistor Q5 is connected to the line Ln2. The gate of the PMOS transistor Q5 is connected to the line Ln1.

電源電圧VDDの印加端とラインLn1との間には、スイッチS1が接続される。電源電圧VDDの印加端とラインLn2との間には、スイッチS2が接続される。 A switch S1 is connected between the application terminal of the power supply voltage VDD and the line Ln1. A switch S2 is connected between the application terminal of the power supply voltage VDD and the line Ln2.

インバータIV1の入力端は、ラインLn1に接続される。インバータIV1の出力端は、インバータIV2の入力端に接続される。インバータIV2の出力端は、インバータIV3の入力端に接続される。インバータIV3から出力信号DOUTが出力される。 The input terminal of inverter IV1 is connected to line Ln1. The output terminal of inverter IV1 is connected to the input terminal of inverter IV2. The output terminal of inverter IV2 is connected to the input terminal of inverter IV3. An output signal DOUT is output from inverter IV3.

ラインLn1と接地端との間には、スイッチS3及びS5が接続される。インバータIV1の出力に応じてスイッチS3のオンオフが制御される。ラインLn2と接地端との間には、スイッチS4及びS6が接続される。インバータIV4の入力端は、ラインLn2に接続される。インバータIV4の出力に応じてスイッチS4のオンオフが制御される。NMOSトランジスタQ1のソースと接地端との間にはスイッチS7が接続される。NMOSトランジスタQ2のソースと接地端との間にはスイッチS8が接続される。PMOSトランジスタQ3のドレインと電源電圧VDDの印加端との間にはスイッチS9が接続される。PMOSトランジスタQ4のドレインとソースと電源電圧VDDの印加端との間にはスイッチS10が接続される。第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の各ソースと接地端との間にはスイッチS11が接続される。第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の各ソースと電源電圧VDDの印加端との間にはスイッチS12が接続される。 Switches S3 and S5 are connected between the line Ln1 and the ground terminal. The on/off of the switch S3 is controlled according to the output of the inverter IV1. Switches S4 and S6 are connected between the line Ln2 and the ground terminal. The input terminal of the inverter IV4 is connected to the line Ln2. The on/off of the switch S4 is controlled according to the output of the inverter IV4. A switch S7 is connected between the source of the NMOS transistor Q1 and the ground terminal. A switch S8 is connected between the source of the NMOS transistor Q2 and the ground terminal. A switch S9 is connected between the drain of the PMOS transistor Q3 and the application terminal of the power supply voltage VDD. A switch S10 is connected between the drain and source of the PMOS transistor Q4 and the application terminal of the power supply voltage VDD. A switch S11 is connected between the sources of the first memory element M1 and the second memory element M2 and the ground terminal. A switch S12 is connected between the sources of the first memory element M1 and the second memory element M2 and the application terminal of the power supply voltage VDD.

コントローラ40は、信号XRSTを出力可能であり、スイッチS1及びS2のオンオフを制御する。 The controller 40 can output a signal XRST and controls the on/off of switches S1 and S2.

ここで、図4は、信号XRST、ラインLn1の電圧V1、ラインLn2の電圧V2の波形例を示すタイミングチャートである。図4も参照して、センスアンプSAの動作について説明する。リード動作において、信号XRSTがローレベルとなる期間をプリチャージ期間と称し、ハイレベルとなる期間をリード期間と称する。なお、リード動作において、コントローラ40は、スイッチS5及びS6をオンにする。 Here, FIG. 4 is a timing chart showing example waveforms of the signal XRST, the voltage V1 on line Ln1, and the voltage V2 on line Ln2. The operation of the sense amplifier SA will be described with reference to FIG. 4 as well. In a read operation, the period during which the signal XRST is at a low level is called a precharge period, and the period during which it is at a high level is called a read period. In addition, in a read operation, the controller 40 turns on the switches S5 and S6.

信号XRSTがローレベルとなる期間であるプリチャージ期間においては、コントローラ40は、第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の各ゲート電圧をローレベルにし、スイッチS1及びS2をオンにする。これにより、PMOSトランジスタQ5及びQ6のゲート・ソース間が短絡され、PMOSトランジスタQ5及びQ6はオフとなる。また、オン状態のスイッチS1を介してラインLn1に正の電荷が供給され、電圧V1は電源電圧VDDのレベルに達する。オン状態のスイッチS2を介してラインLn2に正の電荷が供給され、電圧V2も電源電圧VDDのレベルに達する。なお、このとき、インバータIV1及びIV4の出力はローレベルとなるので、スイッチS3及びS4はオフになる。 During the precharge period, during which the signal XRST is at a low level, the controller 40 sets the gate voltages of the first memory element M1 and the second memory element M2 to a low level and turns on the switches S1 and S2. This shorts the gates and sources of the PMOS transistors Q5 and Q6, turning them off. A positive charge is supplied to the line Ln1 via the switch S1 in the on state, and the voltage V1 reaches the level of the power supply voltage VDD. A positive charge is supplied to the line Ln2 via the switch S2 in the on state, and the voltage V2 also reaches the level of the power supply voltage VDD. At this time, the outputs of the inverters IV1 and IV4 are at a low level, so the switches S3 and S4 are turned off.

そして、信号XRSTがローレベルからハイレベルに切り替えられてプリチャージ期間からリード期間へ移行すると、コントローラ40は、第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2の各ゲート電圧をハイレベルにし、スイッチS1及びS2をオフにする。第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2が流れる場合、電圧V2が低下し、第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1が流れる場合、電圧V1が低下する。 When the signal XRST is switched from low to high to transition from the precharge period to the read period, the controller 40 sets the gate voltages of the first memory element M1 and the second memory element M2 to high level and turns off the switches S1 and S2. When the drain current Id2 of the second memory element M2 flows, the voltage V2 drops, and when the drain current Id1 of the first memory element M1 flows, the voltage V1 drops.

プログラム動作を実行して第1メモリ素子M1にホットキャリアを注入した後でのリード動作では、第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1は略零であり、第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2が第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1より大きいため、電圧V2が低下する(図4のV2(Id2>Id1))。電圧V2が閾値Thに達すると、インバータIV4の出力がローレベルからハイレベルに切り替わり、スイッチS4がオンに切り替えられる。これにより、電圧V2=0Vとなり、PMOSトランジスタQ6はオンとなり、電圧V1=VDDとなる。このとき、PMOSトランジスタQ5はオフとなる。従って、インバータIV3から出力される出力信号DOUTは、ローレベルとなる。すなわち、出力信号DOUTは、“0”が記憶されている状態を示す信号として出力される。 In a read operation after performing a program operation and injecting hot carriers into the first memory element M1, the drain current Id1 of the first memory element M1 is approximately zero, and the drain current Id2 of the second memory element M2 is greater than the drain current Id1 of the first memory element M1, so the voltage V2 drops (V2 (Id2>Id1) in FIG. 4). When the voltage V2 reaches the threshold value Th, the output of the inverter IV4 switches from low to high, and the switch S4 is switched on. As a result, the voltage V2=0V, the PMOS transistor Q6 turns on, and the voltage V1=VDD. At this time, the PMOS transistor Q5 turns off. Therefore, the output signal DOUT output from the inverter IV3 becomes low. That is, the output signal DOUT is output as a signal indicating that "0" is stored.

一方、プログラム動作を実行して第2メモリ素子M2にホットキャリアを注入した後でのリード動作では、第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2は略零であり、第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2が第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1より小さいため、電圧V1が低下する。電圧V1が閾値Thに達すると、インバータIV1の出力がローレベルからハイレベルに切り替わり、スイッチS3がオンに切り替えられる。これにより、電圧V1=0Vとなり、PMOSトランジスタQ5はオンとなり、電圧V2=VDDとなる。このとき、PMOSトランジスタQ6はオフとなる。従って、インバータIV3から出力される出力信号DOUTは、ハイレベルとなる。すなわち、出力信号DOUTは、“1”が記憶されている状態を示す信号として出力される。 On the other hand, in a read operation after the program operation is performed and hot carriers are injected into the second memory element M2, the drain current Id2 of the second memory element M2 is approximately zero. Since the drain current Id2 of the second memory element M2 is smaller than the drain current Id1 of the first memory element M1, the voltage V1 drops. When the voltage V1 reaches the threshold value Th, the output of the inverter IV1 switches from low to high, and the switch S3 is switched on. As a result, the voltage V1=0V, the PMOS transistor Q5 is turned on, and the voltage V2=VDD. At this time, the PMOS transistor Q6 is turned off. Therefore, the output signal DOUT output from the inverter IV3 becomes high. In other words, the output signal DOUT is output as a signal indicating that "1" is stored.

<出荷テスト>
不揮発性メモリ装置1が出荷される前に、不揮発性メモリ装置1に対して出荷テストが実行される。
<Shipping test>
Before the non-volatile memory device 1 is shipped, a shipping test is performed on the non-volatile memory device 1 .

第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1と第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2との差に基づく出荷テストの場合、例えばホットキャリアの注入が不十分で第1メモリ素子M1のドレイン電流Id1と第2メモリ素子M2のドレイン電流Id2との差が小さくても、電流Id1と電流Id2との差がセンスアンプSAで検出できれば不良にならない。しかしながら、電流Id1と電流Id2との差が小さい場合、出荷後にホットキャリアが抜けることによってデータが書き換わってしまうおそれがある。したがって、プログラム動作の実行後に電流Id1と電流Id2との差が小さい場合には、不良として識別されるべきである。 In the case of a shipping test based on the difference between the drain current Id1 of the first memory element M1 and the drain current Id2 of the second memory element M2, even if the difference between the drain current Id1 of the first memory element M1 and the drain current Id2 of the second memory element M2 is small due to insufficient hot carrier injection, it will not be determined to be defective as long as the difference between current Id1 and current Id2 can be detected by the sense amplifier SA. However, if the difference between current Id1 and current Id2 is small, there is a risk that data will be rewritten due to the escape of hot carriers after shipping. Therefore, if the difference between current Id1 and current Id2 is small after a program operation is executed, it should be identified as defective.

電流Id1と電流Id2とを直接測定することで電流Id1と電流Id2との差が小さいことを検出することができるが、出荷テストにおいて電流Id1と電流Id2とを直接測定すると、出荷テストに多大な時間が掛かるという問題が生じる。 By directly measuring the currents Id1 and Id2, it is possible to detect that the difference between the currents Id1 and Id2 is small, but if the currents Id1 and Id2 are directly measured in a shipping test, a problem occurs in that the shipping test takes a long time.

不揮発性メモリ装置1は、メモリアレイ10に出荷テスト用回路11を設ける構成とすることで、上記の問題を解決している。つまり、不揮発性メモリ装置1は、出荷テストに掛かる時間を短縮することができる。 The non-volatile memory device 1 solves the above problem by providing a shipping test circuit 11 in the memory array 10. In other words, the non-volatile memory device 1 can reduce the time required for shipping tests.

出荷テスト用回路11は、端子T1と、NMOSトランジスタQ7及びQ8と、n個のNMOSトランジスタQ9と、n個のNMOSトランジスタQ10と、を備える。 The shipping test circuit 11 includes a terminal T1, NMOS transistors Q7 and Q8, n NMOS transistors Q9, and n NMOS transistors Q10.

端子T1は、不揮発性メモリ装置1の外部から供給される基準電流IREFを受け取るように構成されている。 Terminal T1 is configured to receive a reference current IREF supplied from outside the non-volatile memory device 1.

端子T1は、NMOSトランジスタQ7及びQ9の各ドレイン及び各ゲートと、NMOSトランジスタQ8及びQ10の各ゲートと、に接続される。NMOSトランジスタQ7のソースは、NMOSトランジスタQ8のドレインに接続される。NMOSトランジスタQ8及びQ10の各ソースは、接地端に接続される。j列目に配置されるNMOSトランジスタQ9のドレインは、j列目に配置されるスイッチS13及びS14の各第1端に接続される。スイッチS13の第2端はラインLn2に接続される。スイッチS14の第2端はラインLn1に接続される。NMOSトランジスタQ7~Q10によってカスコード接続型のカレントミラー回路が構成される。NMOSトランジスタQ8のしきい値電圧は、NMOSトランジスタQ8にカスコード接続されるNMOSトランジスタQ7のしきい値電圧より高い。また、NMOSトランジスタQ10のしきい値電圧は、NMOSトランジスタQ10にカスコード接続されるNMOSトランジスタQ9のしきい値電圧より高い。NMOSトランジスタQ9のドレイン電流は、NMOSトランジスタQ7のドレイン電流がミラーされた電流である。したがって、NMOSトランジスタQ9のドレイン電流の値(閾値)は、基準電流IREFの値に応じた値になる。 The terminal T1 is connected to the drains and gates of the NMOS transistors Q7 and Q9, and to the gates of the NMOS transistors Q8 and Q10. The source of the NMOS transistor Q7 is connected to the drain of the NMOS transistor Q8. The sources of the NMOS transistors Q8 and Q10 are connected to the ground terminal. The drain of the NMOS transistor Q9 arranged in the jth column is connected to the first terminals of the switches S13 and S14 arranged in the jth column. The second terminal of the switch S13 is connected to the line Ln2. The second terminal of the switch S14 is connected to the line Ln1. The NMOS transistors Q7 to Q10 form a cascode-connected current mirror circuit. The threshold voltage of the NMOS transistor Q8 is higher than the threshold voltage of the NMOS transistor Q7 that is cascode-connected to the NMOS transistor Q8. The threshold voltage of the NMOS transistor Q10 is higher than the threshold voltage of the NMOS transistor Q9 that is cascode-connected to the NMOS transistor Q10. The drain current of NMOS transistor Q9 is a mirrored current of the drain current of NMOS transistor Q7. Therefore, the value (threshold) of the drain current of NMOS transistor Q9 is a value that corresponds to the value of the reference current IREF.

不揮発性メモリ装置1は、第1テストを実施する。第1テストでは、プログラム動作を実行する前の第1メモリ素子M1をテスト対象とする。 The non-volatile memory device 1 performs a first test. In the first test, the first memory element M1 is the test target before a program operation is executed.

コントローラ40は、テスト対象である第1メモリ素子M1のゲート電圧をハイレベルにし、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のNMOSトランジスタQ1をオンにし、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のスイッチS14をオフにする。さらに、コントローラ40は、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のNMOSトランジスタQ2をオフにし、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のスイッチS13をオンにする。 The controller 40 sets the gate voltage of the first memory element M1 to be tested to a high level, turns on the NMOS transistor Q1 in the same column as the first memory element M1 to be tested, and turns off the switch S14 in the same column as the first memory element M1 to be tested. Furthermore, the controller 40 turns off the NMOS transistor Q2 in the same column as the first memory element M1 to be tested, and turns on the switch S13 in the same column as the first memory element M1 to be tested.

これにより、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のセンスアンプSAによって、テスト対象である第1メモリ素子M1のドレイン電流と閾値との大小関係が判定される。第1テストでは、例えば閾値が80αになるように基準電流IREFの値が調整される。テスト対象であるプログラム動作を実行する前の第1メモリ素子M1のドレイン電流が閾値より大きければ、テスト対象であるプログラム動作を実行する前の第1メモリ素子M1に異常がないと判定される。一方、テスト対象であるプログラム動作を実行する前の第1メモリ素子M1のドレイン電流が閾値より小さければ、テスト対象であるプログラム動作を実行する前の第1メモリ素子M1に異常があると判定される。 As a result, the sense amplifier SA in the same column as the first memory element M1 to be tested determines whether the drain current of the first memory element M1 to be tested is greater than the threshold value. In the first test, the value of the reference current IREF is adjusted so that the threshold value is 80α, for example. If the drain current of the first memory element M1 before the program operation to be tested is executed is greater than the threshold value, it is determined that there is no abnormality in the first memory element M1 before the program operation to be tested is executed. On the other hand, if the drain current of the first memory element M1 before the program operation to be tested is executed is less than the threshold value, it is determined that there is an abnormality in the first memory element M1 before the program operation to be tested is executed.

不揮発性メモリ装置1は、第2テストを実施する。第2テストでは、プログラム動作を実行する前の第2メモリ素子M2をテスト対象とする。 The non-volatile memory device 1 performs a second test. In the second test, the second memory element M2 is the test target before the program operation is executed.

コントローラ40は、テスト対象である第2メモリ素子M2のゲート電圧をハイレベルにし、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のNMOSトランジスタQ2をオンにし、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のスイッチS13をオフにする。さらに、コントローラ40は、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のNMOSトランジスタQ1をオフにし、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のスイッチS14をオンにする。 The controller 40 sets the gate voltage of the second memory element M2 to be tested to a high level, turns on the NMOS transistor Q2 in the same column as the second memory element M2 to be tested, and turns off the switch S13 in the same column as the second memory element M2 to be tested. Furthermore, the controller 40 turns off the NMOS transistor Q1 in the same column as the second memory element M2 to be tested, and turns on the switch S14 in the same column as the second memory element M2 to be tested.

これにより、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のセンスアンプSAによって、テスト対象である第2メモリ素子M2のドレイン電流と閾値との大小関係が判定される。第2テストでは、例えば閾値が80αになるように基準電流IREFの値が調整される。テスト対象であるプログラム動作を実行する前の第2メモリ素子M2のドレイン電流が閾値より大きければ、テスト対象であるプログラム動作を実行する前の第2メモリ素子M2に異常がないと判定される。一方、テスト対象であるプログラム動作を実行する前の第2メモリ素子M2のドレイン電流が閾値より小さければ、テスト対象であるプログラム動作を実行する前の第2メモリ素子M2に異常があると判定される。 As a result, the sense amplifier SA in the same column as the second memory element M2 to be tested determines whether the drain current of the second memory element M2 to be tested is greater than the threshold value. In the second test, the value of the reference current IREF is adjusted so that the threshold value is 80α, for example. If the drain current of the second memory element M2 before the program operation to be tested is executed is greater than the threshold value, it is determined that there is no abnormality in the second memory element M2 before the program operation to be tested is executed. On the other hand, if the drain current of the second memory element M2 before the program operation to be tested is executed is less than the threshold value, it is determined that there is an abnormality in the second memory element M2 before the program operation to be tested is executed.

不揮発性メモリ装置1は、第3テストを実施する。第3テストでは、プログラム動作を実行した後の第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2のうちホットキャリアを注入したメモリ素子をテスト対象とする。プログラム動作の実行によってホットキャリアを注入したメモリ素子は、プログラム動作の実行によって電流が流れ難くなるように特性が変化することが想定されているメモリ素子である。 The non-volatile memory device 1 performs a third test. In the third test, the memory element into which hot carriers are injected of the first memory element M1 and the second memory element M2 after the program operation is executed is the test target. The memory element into which hot carriers are injected by executing the program operation is a memory element whose characteristics are expected to change so that it becomes difficult for current to flow due to the execution of the program operation.

以下、プログラム動作を実行した後の第1メモリ素子M1がホットキャリアを注入したメモリ素子である場合について説明する。コントローラ40は、テスト対象である第1メモリ素子M1のゲート電圧をハイレベルにし、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のNMOSトランジスタQ1をオンにし、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のスイッチS14をオフにする。さらに、コントローラ40は、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のNMOSトランジスタQ2をオフにし、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のスイッチS13をオンにする。 The following describes the case where the first memory element M1 after the program operation is a memory element into which hot carriers have been injected. The controller 40 sets the gate voltage of the first memory element M1 under test to a high level, turns on the NMOS transistor Q1 in the same column as the first memory element M1 under test, and turns off the switch S14 in the same column as the first memory element M1 under test. Furthermore, the controller 40 turns off the NMOS transistor Q2 in the same column as the first memory element M1 under test, and turns on the switch S13 in the same column as the first memory element M1 under test.

これにより、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のセンスアンプSAによって、テスト対象である第1メモリ素子M1のドレイン電流と閾値との大小関係が判定される。第3テストでは、例えば閾値が5αになるように基準電流IREFの値が調整される。テスト対象であるプログラム動作を実行した後の第1メモリ素子M1のドレイン電流が閾値より小さければ、テスト対象であるプログラム動作を実行した後の第1メモリ素子M1に異常がないと判定される。一方、テスト対象であるプログラム動作を実行した後の第1メモリ素子M1のドレイン電流が閾値より大きければ、テスト対象であるプログラム動作を実行した後の第1メモリ素子M1に異常があると判定される。 As a result, the sense amplifier SA in the same column as the first memory element M1 to be tested determines whether the drain current of the first memory element M1 to be tested is greater than the threshold value. In the third test, the value of the reference current IREF is adjusted so that the threshold value is 5α, for example. If the drain current of the first memory element M1 after the program operation to be tested is executed is smaller than the threshold value, it is determined that there is no abnormality in the first memory element M1 after the program operation to be tested is executed. On the other hand, if the drain current of the first memory element M1 after the program operation to be tested is executed is larger than the threshold value, it is determined that there is an abnormality in the first memory element M1 after the program operation to be tested is executed.

不揮発性メモリ装置1は、第4テストを実施する。第4テストでは、プログラム動作を実行した後の第1メモリ素子M1及び第2メモリ素子M2のうちホットキャリアを注入しないメモリ素子をテスト対象とする。プログラム動作の実行によってホットキャリアを注入しないメモリ素子は、プログラム動作の実行によって特性が変化しないことが想定されているメモリ素子である。 The non-volatile memory device 1 performs a fourth test. In the fourth test, the memory element into which hot carriers are not injected of the first memory element M1 and the second memory element M2 after the program operation is executed is the test object. The memory element into which hot carriers are not injected by the execution of the program operation is a memory element whose characteristics are expected not to change by the execution of the program operation.

以下、プログラム動作を実行した後の第2メモリ素子M2がホットキャリアを注入しないメモリ素子である場合について説明する。コントローラ40は、テスト対象である第2メモリ素子M2のゲート電圧をハイレベルにし、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のNMOSトランジスタQ2をオンにし、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のスイッチS13をオフにする。さらに、コントローラ40は、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のNMOSトランジスタQ1をオフにし、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のスイッチS14をオンにする。 Below, we will explain the case where the second memory element M2 after the program operation is executed is a memory element into which hot carriers are not injected. The controller 40 sets the gate voltage of the second memory element M2 to be tested to a high level, turns on the NMOS transistor Q2 in the same column as the second memory element M2 to be tested, and turns off the switch S13 in the same column as the second memory element M2 to be tested. Furthermore, the controller 40 turns off the NMOS transistor Q1 in the same column as the second memory element M2 to be tested, and turns on the switch S14 in the same column as the second memory element M2 to be tested.

これにより、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のセンスアンプSAによって、テスト対象である第2メモリ素子M2のドレイン電流と閾値との大小関係が判定される。第4テストでは、例えば閾値が80αになるように基準電流IREFの値が調整される。テスト対象であるプログラム動作を実行した後の第2メモリ素子M2のドレイン電流が閾値より大きければ、テスト対象であるプログラム動作を実行した後の第2メモリ素子M2に異常がないと判定される。一方、テスト対象であるプログラム動作を実行した後の第2メモリ素子M2のドレイン電流が閾値より小さければ、テスト対象であるプログラム動作を実行した後の第2メモリ素子M2に異常があると判定される。 As a result, the sense amplifier SA in the same column as the second memory element M2 to be tested determines whether the drain current of the second memory element M2 to be tested is greater than the threshold value. In the fourth test, the value of the reference current IREF is adjusted so that the threshold value is 80α, for example. If the drain current of the second memory element M2 after the program operation to be tested is executed is greater than the threshold value, it is determined that there is no abnormality in the second memory element M2 after the program operation to be tested is executed. On the other hand, if the drain current of the second memory element M2 after the program operation to be tested is executed is less than the threshold value, it is determined that there is an abnormality in the second memory element M2 after the program operation to be tested is executed.

不揮発性メモリ装置1は、第5テストを実施する。第5テストでは、イレース動作を実行した後の第1メモリ素子M1をテスト対象とする。 The non-volatile memory device 1 performs the fifth test. In the fifth test, the first memory element M1 is the test target after the erase operation is performed.

コントローラ40は、テスト対象である第1メモリ素子M1のゲート電圧をハイレベルにし、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のNMOSトランジスタQ1をオンにし、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のスイッチS14をオフにする。さらに、コントローラ40は、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のNMOSトランジスタQ2をオフにし、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のスイッチS13をオンにする。 The controller 40 sets the gate voltage of the first memory element M1 to be tested to a high level, turns on the NMOS transistor Q1 in the same column as the first memory element M1 to be tested, and turns off the switch S14 in the same column as the first memory element M1 to be tested. Furthermore, the controller 40 turns off the NMOS transistor Q2 in the same column as the first memory element M1 to be tested, and turns on the switch S13 in the same column as the first memory element M1 to be tested.

これにより、テスト対象である第1メモリ素子M1と同じ列のセンスアンプSAによって、テスト対象である第1メモリ素子M1のドレイン電流と閾値との大小関係が判定される。第1テストでは、例えば閾値が80αになるように基準電流IREFの値が調整される。テスト対象であるイレース動作を実行した後の第1メモリ素子M1のドレイン電流が閾値より大きければ、テスト対象であるイレース動作を実行した後の第1メモリ素子M1に異常がないと判定される。一方、テスト対象であるイレース動作を実行した後の第1メモリ素子M1のドレイン電流が閾値より小さければ、テスト対象であるイレース動作を実行した後の第1メモリ素子M1に異常があると判定される。 As a result, the sense amplifier SA in the same column as the first memory element M1 to be tested determines whether the drain current of the first memory element M1 to be tested is greater than the threshold value. In the first test, the value of the reference current IREF is adjusted so that the threshold value is 80α, for example. If the drain current of the first memory element M1 to be tested after the erase operation to be performed is greater than the threshold value, it is determined that there is no abnormality in the first memory element M1 to be tested after the erase operation to be performed. On the other hand, if the drain current of the first memory element M1 to be tested after the erase operation to be performed is less than the threshold value, it is determined that there is an abnormality in the first memory element M1 to be tested after the erase operation to be performed.

不揮発性メモリ装置1は、第6テストを実施する。第6テストでは、イレース動作を実行した後の第2メモリ素子M2をテスト対象とする。 The non-volatile memory device 1 performs the sixth test. In the sixth test, the second memory element M2 after the erase operation is performed is the test target.

コントローラ40は、テスト対象である第2メモリ素子M2のゲート電圧をハイレベルにし、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のNMOSトランジスタQ2をオンにし、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のスイッチS13をオフにする。さらに、コントローラ40は、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のNMOSトランジスタQ1をオフにし、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のスイッチS14をオンにする。 The controller 40 sets the gate voltage of the second memory element M2 to be tested to a high level, turns on the NMOS transistor Q2 in the same column as the second memory element M2 to be tested, and turns off the switch S13 in the same column as the second memory element M2 to be tested. Furthermore, the controller 40 turns off the NMOS transistor Q1 in the same column as the second memory element M2 to be tested, and turns on the switch S14 in the same column as the second memory element M2 to be tested.

これにより、テスト対象である第2メモリ素子M2と同じ列のセンスアンプSAによって、テスト対象である第2メモリ素子M2のドレイン電流と閾値との大小関係が判定される。第2テストでは、例えば閾値が80αになるように基準電流IREFの値が調整される。テスト対象であるイレース動作を実行した後の第2メモリ素子M2のドレイン電流が閾値より大きければ、テスト対象であるイレース動作を実行した後の第2メモリ素子M2に異常がないと判定される。一方、テスト対象であるイレース動作を実行した後の第2メモリ素子M2のドレイン電流が閾値より小さければ、テスト対象であるイレース動作を実行した後の第2メモリ素子M2に異常があると判定される。 As a result, the sense amplifier SA in the same column as the second memory element M2 to be tested determines whether the drain current of the second memory element M2 to be tested is greater than the threshold value. In the second test, the value of the reference current IREF is adjusted so that the threshold value is 80α, for example. If the drain current of the second memory element M2 to be tested after the erase operation to be performed is greater than the threshold value, it is determined that there is no abnormality in the second memory element M2 to be tested after the erase operation to be performed. On the other hand, if the drain current of the second memory element M2 to be tested after the erase operation to be performed is less than the threshold value, it is determined that there is an abnormality in the second memory element M2 to be tested after the erase operation to be performed.

上述したように、第3テストでの閾値は、第1テストでの閾値、第2テストでの閾値、第4テストでの閾値、第5テストでの閾値、第6テストでの閾値それぞれと異なっている。具体的には、第3テストでの閾値は、第1テストでの閾値、第2テストでの閾値、第4テストでの閾値、第5テストでの閾値、第6テストでの閾値それぞれよりも小さい。上述した例では、第1テストでの閾値、第2テストでの閾値、第4テストでの閾値、第5テストでの閾値、及び第6テストでの閾値は同じ値であるが、第1テストでの閾値、第2テストでの閾値、第4テストでの閾値、第5テストでの閾値、及び第6テストでの閾値の一部又は全部がそれぞれ異なる値であってもよい。 As described above, the threshold in the third test is different from the threshold in the first test, the threshold in the second test, the threshold in the fourth test, the threshold in the fifth test, and the threshold in the sixth test. Specifically, the threshold in the third test is smaller than the threshold in the first test, the threshold in the second test, the threshold in the fourth test, the threshold in the fifth test, and the threshold in the sixth test. In the above example, the threshold in the first test, the threshold in the second test, the threshold in the fourth test, the threshold in the fifth test, and the threshold in the sixth test are the same value, but some or all of the threshold in the first test, the threshold in the second test, the threshold in the fourth test, the threshold in the fifth test, and the threshold in the sixth test may be different values.

図2に示すメモリアレイ10は、インバータIV5と、NANDゲートN1~N3と、バッファB1及びB2と、をさらに備える。 The memory array 10 shown in FIG. 2 further includes an inverter IV5, NAND gates N1 to N3, and buffers B1 and B2.

インバータIV5と、NANDゲートN1及びN2と、バッファB1及びB2と、によって構成される回路は、コントローラ40から出力される信号SG1及びSG2に基づいてNMOSトランジスタQ1及びQ2のオンオフを制御する。NANDゲートN1及びN2の各第1入力端子に信号SG1が供給される。NANDゲートN1の第2入力端子に信号SG2が供給される。インバータIV5の入力端子に信号SG2が供給される。インバータIV5の出力端子がNANDゲートN2の第2入力端子に接続される。NANDゲートN1の出力端子がバッファB1を介してNMOSトランジスタQ1のゲートに接続される。NANDゲートN2の出力端子がバッファB2を介してNMOSトランジスタQ2のゲートに接続される。 The circuit composed of inverter IV5, NAND gates N1 and N2, and buffers B1 and B2 controls the on/off of NMOS transistors Q1 and Q2 based on signals SG1 and SG2 output from controller 40. Signal SG1 is supplied to the first input terminals of NAND gates N1 and N2. Signal SG2 is supplied to the second input terminal of NAND gate N1. Signal SG2 is supplied to the input terminal of inverter IV5. The output terminal of inverter IV5 is connected to the second input terminal of NAND gate N2. The output terminal of NAND gate N1 is connected to the gate of NMOS transistor Q1 via buffer B1. The output terminal of NAND gate N2 is connected to the gate of NMOS transistor Q2 via buffer B2.

信号SG1は、出荷テストを行っているときにハイレベルになり、出荷テストを行っていないときにローレベルになる。信号SG2は、第1メモリ素子M1にホットキャリアを注入する際にはローレベルになり第2メモリ素子M2にホットキャリアを注入する際にはハイレベルになる信号と同一の信号である。 Signal SG1 goes high when a shipping test is being performed and goes low when a shipping test is not being performed. Signal SG2 is the same signal that goes low when hot carriers are injected into the first memory element M1 and goes high when hot carriers are injected into the second memory element M2.

NANDゲートN3は、コントローラ40から出力される信号SG2及びSG3に基づいてPMOSトランジスタQ3及びQ4のオンオフを制御する。NANDゲートN3の第1入力端子に信号SG2が供給される。NANDゲートN3の第2入力端子に信号SG3が供給される。NANDゲートN3の出力端子は、PMOSトランジスタQ3及びQ4の各ゲートに接続される。 The NAND gate N3 controls the on/off of the PMOS transistors Q3 and Q4 based on the signals SG2 and SG3 output from the controller 40. The signal SG2 is supplied to the first input terminal of the NAND gate N3. The signal SG3 is supplied to the second input terminal of the NAND gate N3. The output terminal of the NAND gate N3 is connected to the gates of the PMOS transistors Q3 and Q4.

<その他>
本開示の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。これまでに説明してきた各種の実施形態は、矛盾のない範囲で適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態は、あくまでも、本開示の実施形態の例であって、本開示ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。
<Other>
The embodiments of the present disclosure may be modified in various ways as appropriate within the scope of the technical ideas set forth in the claims. The various embodiments described above may be combined as appropriate within a range that does not cause inconsistency. The above embodiments are merely examples of the embodiments of the present disclosure, and the meanings of the terms of the present disclosure or each component are not limited to those described in the above embodiments.

上述した出荷テストでは、コントローラ40は、テスト対象であるNMOSトランジスタのゲート電圧を二値(ハイレベル又はローレベル)で制御するが、例えばデバック、評価テスト等において、コントローラ40が、テスト対象であるNMOSトランジスタのゲート電圧を三値以上で制御可能であるようにしてもよい。これにより、テスト対象であるNMOSトランジスタの幅広い特性を検査することが可能になる。 In the above-mentioned shipping test, the controller 40 controls the gate voltage of the NMOS transistor under test at two values (high level or low level), but in, for example, debugging and evaluation tests, the controller 40 may be able to control the gate voltage of the NMOS transistor under test at three or more values. This makes it possible to inspect a wide range of characteristics of the NMOS transistor under test.

<付記>
上述の実施形態にて具体的構成例が示された本開示について付記を設ける。
<Additional Notes>
Regarding the present disclosure, specific configuration examples of which have been shown in the above-mentioned embodiments, additional notes will be provided.

本開示の不揮発性メモリ装置(1)は、プログラム動作を実行可能な相補型の第1メモリ素子(M1)及び第2メモリ素子(M2)を備え、前記第1メモリ素子及び前記第2メモリ素子のいずれかをテスト対象として、外部から供給される基準電流にて閾値を定め、前記テスト対象を流れる電流と前記閾値との大小関係を判定するように構成されている構成(第1の構成)である。 The non-volatile memory device (1) disclosed herein is a configuration (first configuration) that includes a complementary first memory element (M1) and a second memory element (M2) capable of executing program operations, and is configured to test either the first memory element or the second memory element, determine a threshold value based on a reference current supplied from the outside, and determine the magnitude relationship between the current flowing through the test object and the threshold value.

上記第1の構成の不揮発性メモリ装置によると、メモリセルのアナログ特性を直接測定する必要がなくなるため、出荷テストに掛かる時間を短縮することができる。 The non-volatile memory device of the first configuration described above eliminates the need to directly measure the analog characteristics of the memory cells, thereby reducing the time required for shipping tests.

上記第1の構成の不揮発性メモリ装置において、前記プログラム動作を実行する前の前記第1メモリ素子を前記テスト対象とする第1テストと、前記プログラム動作を実行する前の前記第2メモリ素子を前記テスト対象とする第2テストと、を行うように構成されている構成(第2の構成)であってもよい。 The non-volatile memory device of the first configuration may be configured (second configuration) to perform a first test in which the first memory element is the test subject before the program operation is executed, and a second test in which the second memory element is the test subject before the program operation is executed.

上記第1の構成の不揮発性メモリ装置において、前記プログラム動作を実行した後の前記第1メモリ素子及び前記第2メモリ素子のうち、前記プログラム動作の実行によって電流が流れ難くなるように特性が変化することが想定されているメモリ素子を前記テスト対象とする第3テストを行うように構成されている構成(第3の構成)であってもよい。 The non-volatile memory device of the first configuration may be configured to perform a third test (third configuration) on the first memory element and the second memory element after the program operation is executed, the memory element being the test subject whose characteristics are expected to change due to the program operation so that it becomes difficult for a current to flow.

上記第3の構成の不揮発性メモリ装置において、前記プログラム動作を実行した後の前記第1メモリ素子及び前記第2メモリ素子のうち、前記プログラム動作の実行によって特性が変化しないことが想定されているメモリ素子を前記テスト対象とする第4テストを行うように構成されている構成(第4の構成)であってもよい。 The non-volatile memory device of the third configuration may be configured to perform a fourth test (fourth configuration) on the first memory element and the second memory element after the program operation is executed, the memory element being the test subject whose characteristics are expected not to change due to the execution of the program operation.

上記第4の構成の不揮発性メモリ装置において、前記第3テストでの前記閾値と前記第4テストでの前記閾値とを、互いに異なる値に設定するように構成されている構成(第5の構成)であってもよい。 In the non-volatile memory device of the fourth configuration, the threshold value in the third test and the threshold value in the fourth test may be configured to be different from each other (fifth configuration).

上記第3の構成の不揮発性メモリ装置において、前記プログラム動作を実行する前の前記第1メモリ素子を前記テスト対象とする第1テストと、前記プログラム動作を実行する前の前記第2メモリ素子を前記テスト対象とする第2テストと、を行うように構成されており、前記第3テストでの前記閾値と前記第1テストでの前記閾値とを、互いに異なる値に設定するように構成されており、前記第3テストでの前記閾値と前記第2テストでの前記閾値とを、互いに異なる値に設定するように構成されている構成(第6の構成)であってもよい。 The non-volatile memory device of the third configuration may be configured to perform a first test in which the first memory element is the test subject before the program operation is executed, and a second test in which the second memory element is the test subject before the program operation is executed, and may be configured to set the threshold value in the third test and the threshold value in the first test to different values, and may be configured to set the threshold value in the third test and the threshold value in the second test to different values (sixth configuration).

上記第1の構成の不揮発性メモリ装置において、イレース動作を実行した後の前記第1メモリ素子を前記テスト対象とする第5テストと、前記イレース動作を実行した後の前記第2メモリ素子を前記テスト対象とする第6テストと、を行うように構成されている構成(第7の構成)であってもよい。 The non-volatile memory device of the first configuration may be configured to perform a fifth test in which the first memory element is the test subject after an erase operation has been performed, and a sixth test in which the second memory element is the test subject after the erase operation has been performed (seventh configuration).

上記第3の構成の不揮発性メモリ装置において、イレース動作を実行した後の前記第1メモリ素子を前記テスト対象とする第5テストと、前記イレース動作を実行した後の前記第2メモリ素子を前記テスト対象とする第6テストと、を行うように構成されており、
前記第3テストでの前記閾値と前記第5テストでの前記閾値とを、互いに異なる値に設定するように構成されており、前記第3テストでの前記閾値と前記第6テストでの前記閾値とを、互いに異なる値に設定するように構成されている構成(第8の構成)であってもよい。
In the non-volatile memory device having the third configuration, a fifth test is performed on the first memory element after an erase operation is performed, and a sixth test is performed on the second memory element after the erase operation is performed,
The threshold value in the third test and the threshold value in the fifth test may be set to different values, and the threshold value in the third test and the threshold value in the sixth test may be set to different values (eighth configuration).

上記第1~第8いずれかの構成の不揮発性メモリ装置において、前記第1メモリ素子及び前記第2メモリ素子はそれぞれNMOSトランジスタであり、前記テスト対象である前記NMOSトランジスタのゲート電圧を三値以上で制御可能であるように構成されている構成(第9の構成)であってもよい。 In the non-volatile memory device of any of the first to eighth configurations, the first memory element and the second memory element may each be an NMOS transistor, and the gate voltage of the NMOS transistor to be tested may be controlled between three or more values (ninth configuration).

1 不揮発性メモリ装置
10 メモリアレイ
11 出荷テスト用回路
20 Xデコーダ
30 Yデコーダ
40 コントローラ
B1、B1 バッファ
BL1~BL2n ビット線
CELL メモリセル
G1~Gm ゲート線
IV1~IV5 インバータ
Ln1、Ln2 ライン
M1、M2 メモリ素子
N1、N2 NANDゲート
Q1、Q2 NMOSトランジスタ
Q3~Q6 PMOSトランジスタ
S1~S14 スイッチ
1 Non-volatile memory device 10 Memory array 11 Shipping test circuit 20 X-decoder 30 Y-decoder 40 Controller B1, B1 Buffer BL1 to BL2n Bit line CELL Memory cell G1 to Gm Gate line IV1 to IV5 Inverter Ln1, Ln2 Line M1, M2 Memory element N1, N2 NAND gate Q1, Q2 NMOS transistor Q3 to Q6 PMOS transistor S1 to S14 Switch

Claims (9)

プログラム動作を実行可能な相補型の第1メモリ素子及び第2メモリ素子を備え、
前記第1メモリ素子及び前記第2メモリ素子のいずれかをテスト対象として、外部から供給される基準電流にて閾値を定め、前記テスト対象を流れる電流と前記閾値との大小関係を判定するように構成されている、不揮発性メモリ装置。
a first memory element and a second memory element, each of which is complementary to each other and capable of performing a program operation;
A non-volatile memory device configured to test either the first memory element or the second memory element, determine a threshold value using a reference current supplied from the outside, and determine the relationship between the current flowing through the test object and the threshold value.
前記プログラム動作を実行する前の前記第1メモリ素子を前記テスト対象とする第1テストと、前記プログラム動作を実行する前の前記第2メモリ素子を前記テスト対象とする第2テストと、を行うように構成されている、請求項1に記載の不揮発性メモリ装置。 The non-volatile memory device according to claim 1, configured to perform a first test in which the first memory element is the test subject before the program operation is performed, and a second test in which the second memory element is the test subject before the program operation is performed. 前記プログラム動作を実行した後の前記第1メモリ素子及び前記第2メモリ素子のうち、前記プログラム動作の実行によって電流が流れ難くなるように特性が変化することが想定されているメモリ素子を前記テスト対象とする第3テストを行うように構成されている、請求項1に記載の不揮発性メモリ装置。 The non-volatile memory device according to claim 1, configured to perform a third test in which the test subject is a memory element, of the first memory element and the second memory element after the program operation is executed, whose characteristics are expected to change so that current does not easily flow due to the execution of the program operation. 前記プログラム動作を実行した後の前記第1メモリ素子及び前記第2メモリ素子のうち、前記プログラム動作の実行によって特性が変化しないことが想定されているメモリ素子を前記テスト対象とする第4テストを行うように構成されている、請求項3に記載の不揮発性メモリ装置。 The non-volatile memory device according to claim 3, configured to perform a fourth test in which the test target is a memory element of the first memory element and the second memory element after the program operation is executed, the memory element being assumed to have characteristics that are not changed by the execution of the program operation. 前記第3テストでの前記閾値と前記第4テストでの前記閾値とを、互いに異なる値に設定するように構成されている、請求項4に記載の不揮発性メモリ装置。 The non-volatile memory device of claim 4, configured to set the threshold value in the third test and the threshold value in the fourth test to different values. 前記プログラム動作を実行する前の前記第1メモリ素子を前記テスト対象とする第1テストと、前記プログラム動作を実行する前の前記第2メモリ素子を前記テスト対象とする第2テストと、を行うように構成されており、
前記第3テストでの前記閾値と前記第1テストでの前記閾値とを、互いに異なる値に設定するように構成されており、
前記第3テストでの前記閾値と前記第2テストでの前記閾値とを、互いに異なる値に設定するように構成されている、請求項3に記載の不揮発性メモリ装置。
a first test for testing the first memory device before the program operation is performed, and a second test for testing the second memory device before the program operation is performed,
the threshold value in the third test and the threshold value in the first test are configured to be set to different values from each other,
The non-volatile memory device of claim 3 , configured to set the threshold in the third test and the threshold in the second test to different values from each other.
イレース動作を実行した後の前記第1メモリ素子を前記テスト対象とする第5テストと、前記イレース動作を実行した後の前記第2メモリ素子を前記テスト対象とする第6テストと、を行うように構成されている、請求項1に記載の不揮発性メモリ装置。 The non-volatile memory device according to claim 1, configured to perform a fifth test in which the first memory element is the test target after the erase operation has been performed, and a sixth test in which the second memory element is the test target after the erase operation has been performed. イレース動作を実行した後の前記第1メモリ素子を前記テスト対象とする第5テストと、前記イレース動作を実行した後の前記第2メモリ素子を前記テスト対象とする第6テストと、を行うように構成されており、
前記第3テストでの前記閾値と前記第5テストでの前記閾値とを、互いに異なる値に設定するように構成されており、
前記第3テストでの前記閾値と前記第6テストでの前記閾値とを、互いに異なる値に設定するように構成されている、請求項3に記載の不揮発性メモリ装置。
a fifth test in which the first memory element after an erase operation is performed is the test object, and a sixth test in which the second memory element after the erase operation is the test object is the test object,
the threshold value in the third test and the threshold value in the fifth test are configured to be set to different values from each other,
The non-volatile memory device of claim 3 , configured to set the threshold in the third test and the threshold in the sixth test to different values from each other.
前記第1メモリ素子及び前記第2メモリ素子はそれぞれNMOSトランジスタであり、
前記テスト対象である前記NMOSトランジスタのゲート電圧を三値以上で制御可能であるように構成されている、請求項1~8のいずれか一項に記載の不揮発性メモリ装置。
the first memory element and the second memory element are each an NMOS transistor;
9. The non-volatile memory device according to claim 1, wherein the gate voltage of the NMOS transistor to be tested is controllable among three or more values.
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