专利名称：半导体存储装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体存储装置，特别是涉及一种适用于使用测试装置进行并行测试(parallel test)等的半导体存储装置。
背景技术：
作为使用测试装置的并行测试，半导体存储装置的行方式测试(line mode test)是公知的(例如参照非专利文献1)。首先，对行方式测试进行简要说明。图13是表示上述非专利文献1所记载的半导体存储装置的构成图。如图13所示，针对互补的副IO线SIO_T、SIO_B(位线对)，设有写入兼期望值寄存器(Multi Purpose Register，简称为“MPR”)1101和比较电路1102。比较电路1102由异或电路构成，其输出信号(一致检测信号)MATCH被线或(wired or)连接。由触发器(flip flop)构成的写入兼期望值寄存器1101连接在主I/O线对(MIOT、MIOB)和副I/O线对(SIOT、SIOB)之间，对行方式测试(LMT)的复制·写入和行读出(line read)进行并行比较，上述触发器将由P沟道MOS晶体管P41和N沟道MOS晶体管N49构成的反相器、以及由P沟道MOS晶体管P42和N沟道MOS晶体管N50构成的反相器的输出和输入交叉连接。当写入兼期望值寄存器1101被激活时，电源电位和接地电位被供给写入兼期望值寄存器1101的CRE_B、CRE_T。
在进行行方式测试时，测试数据被写入写入兼期望值寄存器1101(在每行上可为随机模式(Random Pattern))，随机模式数据同时被写入与所选择的字线连接的存储单元中。信号TR变为高电平，测试比较触发信号COMP变为低电平。主IO线MIOT、MIOB的互补数据被存储在写入兼期望值寄存器1101的触发器中，然后经由导通状态的N沟道MOS晶体管N41、N42，被传输到副IO线SIO_T、SIO_B，然后被写入与所选择的字线连接的存储单元中。
当测试比较触发信号COMP变为高电平、信号TR变为低电平时，在各比较器1102中进行并行比较，对读出数据和期望值数据进行一致检测。具体地讲，使N沟道MOS晶体管N41和N42截止，N沟道MOS晶体管N43和N44导通。当作为写入数据的MIOT变为高电平、MIOB变为低电平时，在栅极接收写入兼期望值寄存器1101的保持值的N沟道MOS晶体管N46导通，N沟道MOS晶体管截止，当传输读出数据的副IO线SIO_B变为高电平时(不合格(fail)时)，N沟道MOS晶体管N48导通，一致检测信号MATCH变为低电平(检测出错误)。另一方面，当副IO线SIO_B变为低电平时，N沟道MOS晶体管N48截止，一致检测信号线MATCH变为高电平。在进行使主IO线MIOT、MIOB分别变为低电平、高电平的写入时，N沟道MOS晶体管N45导通，同样地进行错误检测。在与信号线MATCH连接的多个比较器中的任意一个检测出不一致的情况下，从MATCH中送出错误信号，并输出到输出端子DQ(未图示)。在1个读周期中，可以检测出1行中的任何不合格。
此外，作为行方式测试的变形，从写入总线直接提供写入数据和期望值的构成也是公知的(例如参照专利文献1)。该现有的半导体存储装置被构成为，利用测试单元来比较分别从存储单元阵列的被选择的多列中读出的数据和期望值，然后输出比较结果，并且进行与多列相关的测试的测试单元被共通的设置为多列。即，如图14(与专利文献1的图2对应)所示，第一差动放大器60与位线对BL、/BL连接，并且设有写入用总线W、/W、读出用总线R、/R、读出/测试电路7，在进行测试时，列解码器4首先将从交错的多条位线对BL、/BL读出的数据与预先提供的期望值数据进行比较，并输出各个比较结果，然后列解码器4将从剩余的交错的多条位线对BL、/BL读出的数据与预先提供的期望值数据进行比较，并输出各个比较结果。读出/测试电路7具有连接在读出用总线R、/R和数据总线DB、/DB之间的开关71，连接在读出用总线R、/R和行测试总线LB、/LB之间的开关72，与数据总线DB、/DB连接的差动放大器73，与行测试总线LB、/LB连接的期望值写入电路74以及与行测试总线LB、/LB连接的错误检测电路75，如果在行方式测试时检测到错误，则输出错误标志EF。
此外，具有输入来自于多个单元阵列的读出数据、判断这些读出数据是否一致的一致检测电路，并将16IO压缩为4IO的构成也是公知的。(例如参照专利文献2)在图15中以模块图表示的构成是上述专利文献2所记载的现有的半导体存储装置的测试电路的构成，它是在读出时不需要期望值的构成。它采用如下的构成，即为了测试相邻的存储单元的数据干涉，将数据独立地写入各存储单元的写入放大器中。即，针对1个存储单元1301，具有作为其外围电路的第一至第四读写放大器(Ramp & Wamp)1302。在存储单元1301上，设有X解码器1304，输入X地址并对其解码，从而选择字线；读出放大器1305，与位线连接；以及列解码器1306，输入Y地址并对其解码，从而选择位线，将这些要素作为一个单位，称为“单元”或“单元阵列块”。在图15中，X解码器1304也可以与多个单元阵列块共通地设计而构成。
第一写入数据总线与4个存储单元阵列1301的各个第一写入放大器(Wamp)共通地连接，第二写入数据总线与第二写入放大器(Wamp)共通地连接，第三写入数据总线与第三写入放大器(Wamp)共通地连接，第四写入数据总线与第四写入放大器(Wamp)共通地连接。在进行行测试时，来自于第一至第四写入数据总线(Write DataBus)的数据并行地提供给第一至第四写入放大器。来自于写入放大器(Wamp)的数据被写入与所选择的字线连接的存储单元。
图16是表示图15所示的电路的、进行并行测试方式的读出时的连接构成的图。由列解码器1306选择的位线的读出放大器输出被读出放大器(Ramp)放大，从4个存储单元阵列的第一读出放大器(Ramp)输出的4个输出信号被提供给第一比较器13030，同样，从4个存储单元阵列的第二至第四读出放大器(Ramp)分别读出的4个输出信号被分别提供给第二至第四比较器13031～13033。在各比较器13030～13033中，当被输入的4个信号都是同一值时，则输出合格(pass)信息，当任意一个不一致时，输出不合格(fail)信息。此外，还具有输入比较器13030～13033的输出、并判断这些输出是否一致的比较器，由此来压缩比较结果。
非专利文献1K.ARIMOTO et.al.，“A 60-ns 3.3-V-Only 16-MbitDRAM with Multipurpose Register，”IEEE，JOURNAL OF SOLID-STATECIRCUITS VOL.24，No.5，OCTOBER 1989，PP1184-1190专利文献1特开平4-356799号公报(第5、6页、图1和图2)专利文献2特开2000-40397号公报(第4页、图3)在具有图13所示的构成的现有的半导体存储装置中，如果要改变写入存储单元的数据的值，则需要从输入输出总线MIOT、MIOB向寄存器1101提供数据。并且需要与读出数据相对应，准备对应的期望值数据。因此，进行频繁地改变进程和其他数据的测试，将使动作变得复杂。
此外，在具有图13所示的构成的现有的半导体存储装置中，如果要改变写入存储单元的数据的值，需要用于将数据从输入输出总线MIOT、MIOB提供给寄存器1101的额外的测试周期。
在图14所示的构成中，由于在进行写入时能重写写入数据，所以进行并行读出时，如果要改变期望值数据，则需要准备对应的期望值数据。
此外，在预取方式(在向存储单元写入数据的周期之前，将数据写入寄存器的方式)的DRAM(动态随机存储器)中，如果要实现与上述相同的构成，则需要设置用于在一个周期中重写写入数据/期望值的测试模式专用写入总线，从而电路构成变得复杂。
在图15至图16所示的构成的情况下，对写入数据的设定没有限制，但在由于字线不良等缺陷而使得同时写入的数据被固定为高电平或低电平的情况下，会被第一级的一致检测电路判断为合格(pass)。即，在图16所示的构成中，在提供给一个比较器1303的4个读出数据全部是期望值的反转数据的情况下，也会合格，从而产生误判。
因此，本发明的主要目的在于，提供一种抑制电路规模增大、容易与使数据变化的测试对应、能提高可测试性的半导体存储装置。

发明内容
用于实现上述目的的本发明一个技术方案所涉及的装置是具有在写入周期前预取写入数据的功能的半导体存储装置，该半导体存储装置可以将存储被预取的数据的写入寄存器(在进行通常动作时，作为写入寄存器而工作)用作并行测试的写入寄存器和向比较器提供期望值数据的期望值寄存器，并且可以根据来自于外部端子的反转控制信号，使写入寄存器的值正转、反转。
根据本发明，将预先保持写入数据的寄存器用作期望值数据寄存器，在进行测试时，通过从测试机等来控制反转控制信号的值，从而不必将数据重写入写入寄存器，就能改变写入数据、期望值数据。


图1是表示本发明一个实施例的构成的图。
图2是表示本发明一个实施例中的读写放大器的构成的图。
图3是表示本发明一个实施例中的写入放大器的前一级电路的构成的图。
图4是表示本发明一个实施例中的比较器(CCMPC)和判断电路(CCMPN)的构成的图。
图5是用于说明本发明一个实施例的并行测试模式的写入动作的波形图。
图6是用于说明本发明一个实施例的并行测试模式的读出动作的波形图。
图7是表示本发明一个实施例中的写入寄存器的构成的图。
图8是表示本发明一个实施例中的写入寄存器的构成的图。
图9是用于说明本发明一个实施例的正常模式下的写入动作的波形图。
图10是用于说明本发明一个实施例中的写入寄存器的写入模式的动作的波形图。
图11是表示本发明另一个实施例的构成的图。
图12是表示本发明另一个实施例中的比较器(CCMPC)和判断电路(CCMPN)的构成的图。
图13是表示现有的半导体存储装置的测试电路的一个例子的图。
图14是表示现有的半导体存储装置的测试电路的一个例子的图。
图15是表示现有的半导体存储装置的测试电路的一个例子的图。
图16是表示现有的半导体存储装置的测试电路的一个例子的图。
具体实施例方式
以下对本发明的优选实施方式进行说明。参照图1，本发明的一个方案所涉及的半导体存储装置被构成为，设有存储单元阵列(101-1)，包含多个存储单元；保持电路(103)，保持将要写入存储单元的数据；比较器(CCMPN)，输入来自于存储单元的读出数据和与上述读出数据对应的期望值数据，并比较两者是否一致；以及反转控制电路(参照图3)，输入被保持电路(103)保持的数据和反转控制信号(DIM)，并根据反转控制信号(DIM)的值，输出被保持电路(103)保持的数据的正转值或反转值。来自于反转控制电路的输出作为向上述存储单元的写入数据而被提供，并且作为上述期望值数据而被输入比较器(CCMPN)。
在本发明的一个实施方式中，保持电路(103)在进行通常动作时，被用作保持向上述存储单元的写入数据的电路，在进行测试时，被兼用作保持向上述存储单元的写入测试数据的电路(写入寄存器)和保持上述期望值数据的电路(期望值寄存器)。
在本发明的一个实施方式中，反转控制信号(DIM)的一个特征是，可从半导体存储装置的反转控制端子可变地被设定。即，在进行器件测试时，通过从测试机侧改变外加在反转控制端子上的图形(pattern)，在不变更写入寄存器的保持数据的情况下，就能变更向存储单元的写入数据和期望值数据。即，为了变更写入寄存器的值，不需要变更数据的写入周期(即该写入周期用的测试向量)。
根据本发明的一个实施方式，对应于与存储单元阵列进行写入数据和读出数据的输入输出的多条IO线(MIOT/MIOB)，具有多组保持电路(103)和比较器(CCMPN)，在将来自于多个保持电路(103)的数据并行地写入存储单元阵列(101-1)中的并行测试中，不重写被多个保持电路(103)保持的数据，而是通过改变被输入与保持电路(103)对应的反转控制电路中的反转控制信号(DIMj)的值，来使并行测试的外加(加载)图形和期望值图形自由变化。不占用向写入寄存器的数据写入周期而能进行并行测试的外加图形、期望值图形，是本发明的一个特征。
在本发明的一个实施方式中，对应于半导体存储装置的一个数据端子(DQ)，具有一组或多组保持电路(103)和读写放大器(102)、反转控制电路、比较器(CCMPN)的组。并且还可以构成为，具有与1个数据端子对应设置的、根据所输入的测试控制信号(例如图7的TPARA)从来自于上述一个数据端子的写入数据和被提供的写入测试数据中选择一个的选择器电路(例如图7的406、图7的407)，而且选择器电路的输出被输入对应的保持电路(103)。在本发明中，还可以构成为，提供给选择器电路(图7的406、图7的407)的写入测试数据(例如图7的TDINR_B、TDINF_B)从不同于1个数据端子的规定数据端子被输入，从而提供给该选择器电路。即，从上述规定的数据端子输入的写入测试数据共通地供给多个选择器电路，在进行并行测试时，多个选择器电路选择写入测试数据(TDINR_B、TDINF_B)，写入测试数据(TDINR_B、TDINF_B)被共通地提供给多个保持电路(写入寄存器)。来自于一个数据端子的输入数据被提供给多个写入寄存器，从而减少了晶片测试时的探针和测试所需要的针脚数。
在本发明的一个实施方式中，优选针对放大来自于存储单元的读出数据的多个读出放大器(Ramp)分别设置的多个比较器(CCMPN)与显示比较结果的共通信号线(MATCH0、COMP0_B)共通地连接，在多个比较器(CCMPN)中的至少一个比较器(CCMPN)检测出读出数据与期望值数据不一致时，不合格信息被输出到上述信号线(MATCH0)上。在本发明的一个实施方式中，优选共通信号线由第一信号线(MATCH0)和第二信号线(COMP0_B)构成，在上述比较器(CCMPN)的比较动作开始之前，上述第一信号线和上述第二信号线预先被设定为第一值(例如电源电位)，在进行比较动作时，上述第二信号线(COMP0_B)被设定为第二值(例如接地电位)，多个比较器(CCMPN)分别以彼此并联的形式被连接在上述第一信号线和上述第二信号线之间。
在本发明的一个实施方式中，在上述读出数据和上述期望值数据一致的情况下，比较器(CCMPN)控制第一信号线(MATCH0)和第二信号线(COMP0_B)，使它们分别保持上述第一值和上述第二值，在上述读出数据和上述期望值数据不一致的情况下，进行如下的控制，即对第一信号线(MATCH0)和第二信号线(COMP0_B)通电，使它们为同一值。
在本发明的一个实施方式中，设有第一和第二开关元件(图4的N21、N22)，串联地连接在第一信号线(MATCH0)和第二信号线(COMP0_B)之间，将读出数据的互补信号(MAQ_B)和期望值数据(WDATA)分别输入控制端子，控制其开/关；以及第三和第四开关元件(图4的N23、N24)，串联地连接在第一信号线和第二信号线之间，将读出数据(MAQ)和期望值数据的互补信号(WDATA_B)分别输入控制端子，控制其开/关。
在本发明的一个实施方式中，具有判断电路(104)，与多个比较器(CCMPN)共通连接的共通信号线连接，输出上述比较器全体的合格/不合格的判断结果。共通信号线由例如第一、第二信号线(MATCH0、COMP0_B)构成。判断电路(104)设有以下电路将第一、第二信号线(MATCH0、COMP0_B)设定为第一值(电源电压)的电路(例如图4的P21、P22、P23)；当控制比较动作的控制信号(TCMPE)的值表示比较时，将第二信号线(COMP0_B)设定为第二值(例如接地电位)的电路(例如图4的N25)；以及根据比较结果、所获得的第一信号线(MATCH0)的值，生成并输出错误标志(ERR_B)的电路(例如310、311)。
在本发明的一个实施方式中，可以采用如下的构成，即具有多组与多个比较器(CCMPN)共通地连接的第一信号线和第二信号线(图11的MATCH0、COMP0_B和MATCH1、COMP1_B)，并且具有多组与第一信号线和第二信号线连接的、输出多个上述比较器全体的合格/不合格的判断结果的判断电路(图11的104A)。这样，通过分割信号线(MATCH0、COMP0_B和MATCH1、COMP1_B)，可以缩短其长度，提高比较时的响应速度。
在本发明的一个实施方式中，判断电路(104A)设有以下电路将多组第一信号线(MATCH0和MATCH1)和第二信号线(COMP0_B和COMP1_B)设定为上述第一值的电路(例如图12的P21～P26)；当控制比较动作的控制信号的值表示比较时，将多组上述第二信号线(COMP0_B)和COMP1_B)设定为第二值的电路(例如图12的N25、N31)；以及多个输入端子分别与多组上述第一信号线连接，当多组上述第一信号线全部为上述第一值时，输出合格信息，当多组上述第一信号线的至少一个为第二值时，生成并输出表示不合格的值的错误标志的电路(例如312、311)。
(实施例)以下根据本发明的实施例，进行更详细地说明。图1是示意地表示本发明一个实施例的构成的模块图。本实施例的半导体存储装置是在例如SDRAM(Synchronous DRAM)或RDRAM(Rambus公司的商标)等具有预取功能的半导体存储装置中，将存储被预取的数据的写入寄存器用作并行测试的写入寄存器和期望值寄存器，并且可以根据来自于外部端子的反转控制信号，使写入寄存器的值反转、正转。即，参照图1，对于存储单元阵列101-1，设有4个写入寄存器103和4个读写放大器(Ramp & Wamp)102，在各读写放大器(Ramp & Wamp)102上，配置有对读出数据和期望值进行比较的比较器(CCMPN)。在图1中，在存储单元阵列101-1中，设有X解码器101-2，输入X地址并对其解码，从而选择字线(未图示)；读出放大器101-3，与位线(未图示)连接；以及列解码器(Y开关)101-4，输入Y地址并对其解码，从而选择位线，将这些要素作为一个单位，称为“单元”或“单元阵列块”。当然，X解码器101-2也可以与多个单元阵列块共通地设置而构成。
从未图示的数据输入输出端子DQ输入的写入数据由写入寄存器103进行采样，写入寄存器103的输出被供给读写放大器(Ramp & Wamp)102的写入放大器(Wamp)。在进行写入时，写入放大器(Wamp)的输出被输出给I/O线对MIOT、MIOB(末尾的T、B表示正转或其互补(反转))，数据被写入在存储单元阵列101-1中被选择的位线对和被选择的字线的存储单元。图1的半导体存储装置被构成为时钟同步型的存储器，它采样如下构成，即在针对存储单元阵列101-1设置的4个写入寄存器(W·R)103中存储保持对写入数据D
、D[1]、D[2]、D[3]进行展开后的数据，上述写入数据是从未图示的一个数据输入端子(DQ)与时钟同步串行输入的。
在图1中，反转控制信号DIM0、DIM1、DIM2、DIM3是分别被输入4个读写放大器(Ramp & Wamp)102，用于控制来自于写入寄存器的数据的反转的信号线(总线)。DIM0、DIM1、DIM2、DIM3可以采用与一个外部端子连接的构成，也可以采用分别与不同的外部端子连接的构成。
设置在每个读写放大器(Ramp & Wamp)102上的比较器(CCMPN)将从对应的读出放大器(Ramp)输出的读出数据和保持在对应的写入寄存器103中的数据作为期望值数据(或其反转信号)而输入，比较结果输出经由一致检测信号MATCH0而提供给与多个单元阵列块共通的判断电路104。
在判断电路104中，当在一个比较器(CCMPN)中检测出不合格时，使错误标志ERR_B激活，输出不合格信息。比较器(CCMPN)与一致检测信号MATCH0和信号COMP0_B共通地连接。在进行比较动作时进行如下控制，即将信号线COMP0_B设定为例如接地电位，当比较器(CCMPN)检测出读出数据与期望值不一致时，使信号线MATCH0和信号线COMP0_B成为通电状态。
在进行并行测试时，从写入寄存器103向多个存储单元进行并行写入。在128MDRAM的情况下，如果采用并列配置128个读写放大器电路，则并行地进行128位写入。
在向存储单元的并行写入中，也可以通过设定反转控制信号DIM0、DIM1、DIM2、DIM3的值，来写入写入寄存器的保持值的反转值。在进行测试时，由测试机设定反转控制信号DIM0、DIM1、DIM2、DIM3的值。
在进行并行测试时，利用比较器(CCMPN)将从存储单元读出的数据与写入寄存器103的保持值(期望值)进行比较，从而判断合格/不合格。当反转控制信号DIM0、DIM1、DIM2、DIM3的值为逻辑0时，写入寄存器103的正转值作为写入数据和期望值被提供，当为逻辑1时，写入寄存器103的反转值作为写入数据和期望值被提供，由此，通过改变反转控制信号DIM0、DIM1、DIM2、DIM3的图形，在固定写入寄存器103的保持值的情况下，可以在执行并行测试时，利用互不相同的组合图形来进行并行测试。
向写入寄存器103的数据的写入是在写入寄存器模式下进行的。在SDRAM中，在进行未图示的指令寄存器的设定中，执行写入寄存器模式。在本实施例中，在写入寄存器模式下，仅进行向写入寄存器的数据设定，不进行向存储单元的数据写入。
向存储单元的数据写入是在存储器写入模式下进行的(在进行未图示的指令寄存器的设定中，为存储器写入模式)，将预先写入写入寄存器103中的数据写入与选择字线连接的存储单元中。由于进行来自于写入寄存器103的写入，所以可在1个周期中进行写入。
图2是表示读出放大器·写入放大器(Ramp & Wamp)102的电路构成的一个例子的图。读出放大器(Ramp)对读出到IO线对MIOT、MIOB上的数据进行放大，驱动未图示的读出数据总线，它也被称为“数据放大器”或“主放大器”。参照图2，写入放大器(Wamp)设有设有NAND电路201，将写入数据WDATAjs(其中，j是数据端子DQ的编号，在32位数据的情况下，j为0～31。s是4位预取内的连续地址，在图1所示的构成的情况下，为0～3)和写入使能信号YIOW作为输入；NOR电路202，将NAND电路201的输出信号和写入屏蔽信号DQMjs作为输入；反相器204，输入NOR电路202的输出信号；NAND电路207，将写入数据WDATAjs的反转信号WDATAjs_B(其中，j是数据端子DQ的编号，s是4位预取内的连续地址，s＝0～3)和写入使能信号YIOW作为输入；NOR电路206，将NAND电路207的输出信号和写入屏蔽信号DQMjs作为输入；反相器205，输入NOR电路206的输出信号；N沟道MOS晶体管N1，源极接地，漏极与IO线MIOBjs连接，栅极与NOR电路202的输出端连接；P沟道MOS晶体管P1，源极与电源VCC连接，漏极与N沟道MOS晶体管N1的漏极连接，栅极与反相器205的输出端连接；N沟道MOS晶体管N2，源极接地，漏极与IO线MIOTjs连接，栅极与NOR电路206的输出端连接；以及P沟道MOS晶体管P2，源极与电源连接，漏极与N沟道MOS晶体管N2的漏极连接，栅极与反相器204的输出端连接。IO线对MIOTjs、MIOBjs(其中，j是数据端子DQ的编号，s为0～3)与图1的列解码器101-4连接。
以下对图2所示的写入放大器的动作进行说明。在进行写入动作时，如果写入数据WDATAjs为高电平，则接收写入使能信号YIOW的高电平，NAND电路201变为低电平。由于写入屏蔽信号DQMjs在进行写入动作时是低电平，所以NOR电路202的输出变为高电平，N沟道MOS晶体管N1导通。反相器204的输出变为低电平、P沟道MOS晶体管P2导通。此外，此时写入数据WDATAjs的互补信号WDATAjs_B变为低电平，NAND电路207的输出变为高电平，因此NOR电路206的输出变为低电平，N沟道MOS晶体管N2变为截止状态。反相器205的输出变为高电平，P沟道MOS晶体管P1截止。因此，当写入数据WDATAjs为高电平时，IO线MIOBjs经由导通状态的N沟道MOS晶体管N1被放电，从而变为接地电位。此外，IO线MIOTjs经由导通状态的P沟道MOS晶体管P2而从电源侧被充电，从而变为电源电位。即，IO线MIOTjs被驱动为高电平，IO线MIOBjs被驱动为低电平。
同样，当写入数据WDATAjs为低电平时，IO线MIOTjs被驱动为低电平，IO线MIOBjs被驱动为高电平。
以下对读出放大器(Ramp)进行说明。读出放大器(Ramp)设有恒流源晶体管N5，其源极接地，栅极被输入读出放大器使能信号MAE；N沟道MOS晶体管N3、N4，其源极共通地连接，并与恒流源晶体管N5的漏极连接，IO线对MIOTjs、MIOBjs分别与其栅极连接，构成差动对；N沟道MOS晶体管N6、N7，其源极与N沟道MOS晶体管N3、N4的漏极连接；P沟道MOS晶体管P3、P4，其源极与电源连接，其栅极共通地连接，其漏极与N沟道MOS晶体管N6、N7的栅极连接；P沟道MOS晶体管P5、P6，其源极与电源连接，其漏极与N沟道MOS晶体管N6、N7的漏极连接；以及P沟道MOS晶体管P7，被连接在P沟道MOS晶体管P6、P6的栅极之间，其栅极与读出放大器使能信号MAE连接。P沟道MOS晶体管P3、P4的栅极的连接节点与P沟道MOS晶体管P7的栅极连接。
N沟道MOS晶体管N7的漏极与反相器208的输入端连接。设有CMOS反相器，由N沟道MOS晶体管N8和P沟道MOS晶体管P8构成；以及P沟道MOS晶体管P9，被插入电源和P沟道MOS晶体管P8的源极之间，其栅极被输入读出放大器输出使能信号MAQE_B。反相器208的输出端与CMOS反相器的输入端(晶体管P8和N8的共通栅极)连接，CMOS反相器的输出端与由反相器210、211构成的触发器连接，触发器的输出信号及其反转信号作为MAQjs、MAQj_Bjs而被输出。输出为开路的反相器209与反相器208对应设置，是用于调整IO线对MIOT、MIOB的负载的平衡的伪(dummy)电路。
以下对图2的读出放大器的动作进行说明。当读出放大器使能信号MAE为低电平时，N沟道MOS晶体管N5截止，P沟道MOS晶体管P3、P4、P7导通，N沟道MOS晶体管N6、N7的栅极电位变为电源电位VCC，P沟道MOS晶体管P5、P6截止。
在进行读出时，在读出放大器使能信号MAE变为高电平之后，N沟道MOS晶体管N5导通，以恒定电流驱动差动对，PMOS晶体管P3、P4、P7截止。
当IO线MIOTjs为高电平时(即互补的IO线MIOBjs为低电平时)，N沟道MOS晶体管N4导通，N沟道MOS晶体管N3截止，N沟道MOS晶体管N7的漏极电位变为低电平，在反相器208的输出为高电平、读出放大器输出使能信号MAQE_B为低电平(输出使能状态)时激活的CMOS反相器的输出变为低电平，反相器210输出高电平作为输出信号MAQjs。
当IO线MIOTjs为低电平时(MIOBjs为高电平时)，N沟道MOS晶体管N3导通，N沟道MOS晶体管N4截止，N沟道MOS晶体管N7的漏极电位变为高电平，在反相器208的输出为低电平、读出放大器输出使能信号MAQE_B为低电平时激活的CMOS反相器的输出变为高电平，反相器210的输出信号MAQjs输出低电平。另外，作为写入放大器和读出放大器，图2所示的构成仅为其中一个例子，在本发明中，写入放大器和读出放大器不限于上述构成，只要是差动驱动IO线对MIOT、MIOB的写入放大器、差动输入并放大的读出放大器，可以使用任意的电路构成。
图3是表示构成图2的写入放大器(Wamp)的前一级电路的、写入数据·期望值数据的反转控制电路的构成的图。图3所示的反转控制电路被包含在例如图1的读写放大器(Ramp & Wamp)102内，生成图2的互补的数据WDATAjs和WDATAjs_B，并提供给写入放大器(Wamp)，并且向比较器(CCMPN)提供作为期望值数据的写入数据WDATAjs和WDATAjs_B。参照图3，该反转控制电路由选择器电路构成，该选择器电路输入寄存器103的输出DATAjs_B(其中，j与DQ编号对应，s是预取内的连续地址)及其反转信号，并将DIMjs作为选择控制信号，选择输出其中之一。即，其具有分别输入写入寄存器103的输出信号DATAjs_B和由反相器211对DATAjs_B进行反转后的信号的CMOS传输门TG1和TG2，CMOS传输门TG1和TG2的输出共通地连接，并与反相器224的输入端连接，从反相器224的输出端输出写入数据WDATAjs，然后从对写入数据WDATAjs进行反转的反相器225的输出端生成WDATAjs_B。CMOS传输门TG1和TG2由P沟道MOS晶体管和N沟道MOS晶体管构成，TG1在DIMjs为高电平时导通，TG2在DIMjs为低电平时导通。
图4是表示图1的比较器(CCMPN)和与多个比较器共通地设置的判断电路(CCMPC)104的构成以及连接形式的一个例子的图。各比较器(CCMPN)与共通的一致检测信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B连接，一致检测信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B被输入判断电路104。
各比较器(CCMPN)输入读出放大器(Ramp)的输出MAQjs及其互补信号MAQjs_B、提供给写入放大器(Wamp)的写入数据WDATAjs及其互补信号WDATAjs_B，并检查是否一致。即，具有串联连接在一致检测信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B之间的2个N沟道MOS晶体管N21、N22，反转读出数据MAQjs_B、正转写入数据WDATAjs分别与N沟道MOS晶体管N21、N22的栅极连接，并且具有串联连接在一致检测信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B之间的2个N沟道MOS晶体管N23、N24，正转读出数据MAQjs、反转写入数据WDATAjs_B分别与N沟道MOS晶体管N23、N24的栅极连接。
在存储单元的读出数据MAQjs与正转期望值数据WDATAjs一致的情况下(合格的情况)，读出数据的反转信号MAQjs_B与期望值数据WDATAjs为互补的值，读出数据MAQjs与期望值数据的反转信号WDATAjs_B为互补的值。因此，N沟道MOS晶体管N21、N22其中之一截止，N沟道MOS晶体管N23、N24其中之一截止，信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B变为非导通。
另一方面，在存储单元的读出数据MAQjs与正转期望值数据WDATAjs不一致的情况下(不合格的情况)，读出数据的反转信号MAQjs_B与期望值数据WDATAjs的值一致，读出数据MAQjs与期望值数据的反转信号WDATAjs_B一致。作为不合格的一个例子，在向存储单元写入作为写入数据的高电平、并且期望值数据WDATAjs为高电平的情况下，来自于存储单元的读出数据MAQjs变为低电平，读出数据的反转信号MAQjs_B变为高电平，N沟道MOS晶体管N21和N22同时导通，信号线MATCH和比较控制信号线COMP0_B被通电。此外，当向存储单元写入作为写入数据的低电平、并且期望值数据WDATAjs为低电平时(期望值数据WDATAjs_B为高电平)，来自于存储单元的读出数据MAQjs变为高电平，N沟道MOS晶体管N23和N24同时导通，信号线MATCH和比较控制信号线COMP0_B被通电。
即，在来自于读出放大器的读出数据和期望期望值数据不一致的情况下，N沟道MOS晶体管N21和N22的串联电路、N沟道MOS晶体管N23和N24的串联电路其中之一导通，信号线MATCH和比较控制信号线COMP0_B导通。其他的比较器(CCMPN)也同样。
判断电路(CCMPC)104设有P沟道MOS晶体管P21，其源极与电源VCC连接，其漏极与一致检测信号线MATCH0连接，其栅极与控制比较动作激活的测试比较使能信号TCMPE连接；P沟道MOS晶体管P22，其源极与电源连接，其漏极与一致检测信号线MATCH0连接，其栅极与反相器310的输出连接；P沟道MOS晶体管P23，其源极与电源VCC连接，其漏极与COMP0_B连接，其栅极与测试比较使能信号TCMPE连接；以及N沟道MOS晶体管N25，其源极与GND连接，其漏极与COMP0_B连接，其栅极与测试比较使能信号TCMPE连接。
一致检测信号线MATCH0与反相器310的输入端连接，反相器310的输出端与P沟道MOS晶体管P22的栅极连接，并经由反相器311而输出ERR_B(低电平时为不合格)。
以下对图4所示的电路的动作进行说明。在测试比较使能信号TCMP为低电平的期间，P沟道MOS晶体管P21和P23导通，一致检测信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B被预充电至电源电位(高电平)。输入一致检测信号线MATCH0的反相器310的输出变为低电平，错误标志ERR_B输出高电平。P沟道MOS晶体管P21也变为导通状态，将一致检测信号线MATCH0拉升至电源电位。
在进行测试时，在测试比较使能信号TCMP变为高电平之后，N沟道MOS晶体管N25导通，信号线COMP0_B变为低电平。
如果比较器(CCMPN)的比较结果是来自于对应的读出放大器(Ramp)的读出数据与期望值数据不一致，则信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B变为通电状态，信号线MATCH0被放电，其电位变为接地电位。
当信号线MATCH0变为低电平时，反相器310的输出变为高电平，错误标志ERR_B变为低电平。即，输出不合格信息。
如果多个比较器(CCMPN)中的一个以上的比较器(CCMPN)检测出读出数据与期望值不一致，则错误标志ERR_B变为低电平。比较器(CCMPN)的个数按照并行程度而任意地设定。
图5是用于说明本实施例的并行测试模式中的写入动作的波形图。在图5中，CLK是与从时钟同步型的半导体存储装置外部提供的时钟同步的内部时钟。Y-SW是使未图示的Y开关导通的控制信号，它作为单触发脉冲而被输出。在单触发脉冲的高电平期间，IO线对MIOT、MIOB与被选择的位线连接。YIOW是写入使能信号，写入放大器(wamp)接收到该信号的高电平时，输出被写入IO线对MIOT、MIOB的写入数据WDATA、WDATA_B。读出放大器使能信号MAE为非激活状态。
图6是用于说明本实施例的并行测试模式中的读出动作的波形图。CLK是与从时钟同步型的半导体存储装置外部提供的时钟同步的内部时钟。Y-SW是使未图示的Y开关导通的控制信号，它作为单触发脉冲而被输出。在信号Y-SW的高电平期间，IO线对MIOT、MIOB(被预充电)借助于读出放大器101-3的输出，电位被打开。在接收到读出放大器使能信号MAE的高电平时，从读出放大器(Ramp)输出的读出数据对MAQjs/MAQjs_B变为高电平/低电平。在接收到时钟CLK的下降沿时，单触发脉冲TCMPE(测试比较使能信号)被输出，信号线COMP0_B变为接地电位，比较器(CCMPN)的比较结果是信号线MATCH0变为高电平或低电平，错误标志的值被确定，并从对应的数据端子DQ输出。在图6中，COMP1_B、MATCH1是第二系统的信号线，这将在后面参照图11、图12进行说明。YIOW是写入使能信号，该信号被固定为低电平。错误标志ERR_B从半导体存储装置的输出端子DQ输出。也可以在第二级、第三级对错误标志ERR_B进行压缩。即，可以采用还具有1级或多级将多个错误标志ERR_B作为输入的一致检测电路的构成。
图7是表示本发明一个实施例的时钟同步型半导体存储装置的写入寄存器的构成的另一个例子的图，它示出了利用1个时钟周期的上升沿和下降沿、从1个数据端子DQ串行输入2个数据的DDR型SDRAM的数据输入电路的一部分。
在图7中，在图1所示的构成的基础上，4个寄存器1030、1031、1032、1033与输入例如DATAj0_B、DATAj1_B、DATAj2_B、DATAj3_B的4个写入寄存器对应。在图1中为了简化，用与输出相同的DATAjs_B(s＝0～3)来表示写入寄存器103的输入。在本实施例中，任意一个写入寄存器都由电平敏感锁存器(level sensitive latch)构成。在采样控制信号端子G为高电平时(/G端子为低电平)，该锁存器将输入直通地输出，当G端子为低电平时，无论输入如何，都输出在G为高电平时存储的值。在图7中，由于在前一级设置了边缘触发(edge trigger)型的寄存器409、411，所以寄存器1030、1031、1032、1033由直通的锁存器构成，但也可以由边缘触发型的寄存器构成。
数据端子DQ的数据正转输入DINj_T被反相器401反转，然后经由寄存器402和锁存器403而被输入多路复用器406。反相器401的输出经由电平敏感锁存器404、405而被输入多路复用器407。寄存器402是例如正边缘触发寄存器电路，由主锁存器和从锁存器构成，当时钟信号C为低电平时，由主锁存器存储输入数据，当时钟信号C为高电平时，将存储在主锁存器中的数据从锁存器输出并存储。
DINj_T是被输入第j个DQ端子的数据，它与时钟CLK的一个时钟的上升沿和下降沿同步而被输入2次，在2个时钟周期中，4个数据D
、[1]、[2]、[3]被串行输入。
寄存器402和锁存器403、锁存器404和405是对串行数据进行2相展开的串行·并行转换电路(多路分离器)，对在一个时钟周期中从数据端子DQ串行输入的2个数据D
、D[1]进行并行转换，在每个时钟周期中并行输出D
、D[1]。互补的时钟DSCLK_T、DSCLK_B是数据选通脉冲信号DQS的内部信号。由寄存器和锁存器403、锁存器404、405构成的2相展开电路(串行并行转换电路)的构成是公知的。
多路复用器(选择器)406被输入对来自于DQ端子的输入数据DINj_T进行2相展开后的1相信号DINjR_B和在测试模式时从规定的数据端子DQ输入的信号TDINR_B，它根据并行测试信号TPARA，在正常时输出DINjR_B，在并行测试时输出TDINR_B。多路复用器406的输出被输入寄存器409，被反相器410反转，然后作为信号DATAWjR_B而被输入写入寄存器1030、1032的数据端子。
多路复用器(选择器)407被输入对DINj_T进行2相展开后的1相信号DINjF_B和在测试模式时从规定的数据端子DQ输入的信号TDINF_B，它根据并行测试信号TPARA，在正常时输出DINjF_B，在并行测试时输出TDINF_B。多路复用器407的输出被输入寄存器411，被反相器410反转，然后作为信号DATAWjF_B而被输入写入寄存器1031、1033的数据端子。
写入用脉冲WT2被提供给写入寄存器1030、1031，写入用脉冲WT3被提供给写入寄存器1032、1033。写入用脉冲WT2、WT3在半导体存储装置内部生成。
写入寄存器的输出端子Q分别输出DATAj0_B、DATAj1_B、DATAj2_B、DATAj3_B。如上所述，在图1中，为了简化，使4个写入寄存器(W·R)103的输入与各个输出信号DATAj0_B、DATAj1_B、DATAj2_B、DATAj3_B对应来表示。
图8是表示生成被输入图7的多路复用器406、407的测试数据TDINR_B、TDINF_B的电路的构成的一个例子的图。它设有NAND电路420，将来自于第7个DQ端子(DQ7)的数据DIN7_T和写入寄存器写入测试模式信号TWRW作为输入；以及边缘触发型的寄存器(主-从型锁存器)422和电平敏感锁存器423，将写入用内部时钟DICLK作为时钟信号输入。写入用内部时钟DICLK是使内部时钟CLK(与来自于外部时钟端子的时钟信号同步的时钟信号)延迟而生成的信号，它是在半导体存储装置内部生成的。对输入数据DIN7_T进行2相展开后的信号从寄存器422和锁存器423的输出端子Q输出，然后经由反相器424、425、反相器426、427而被输出。另外，当写入寄存器写入测试模式信号TWRW为低电平时，无论输入数据DIN7_T的值如何，NAND电路420都输出高电平的固定值。
在本发明中，使预取用的写入寄存器103进行正常模式的写入和测试模式时的写入动作和期望值的供给动作。以下，对正常模式(通常动作)和测试模式中的写入动作的一个例子进行说明。
图9是用于说明正常模式的写入动作的时序图，它是为了理解图7的电路动作(DDR SDRAM的预取动作)而增加的。
在图9中，CLK是时钟信号(与从外部提供的时钟信号同步的内部时钟信号)。DQS是数据选通脉冲信号。DQ是数据输入输出端子。DSCLK_T/DSCLK_B是数据选通脉冲信号DQS的内部信号，作为图7的寄存器402、锁存器403、404、405的时钟信号而被提供。DINj_T是来自于第j个DQ端子的输入，DINjR_B、DINjF_B是对输入进行2相展开后的信号，是图8的锁存器403和404的输出信号。DCLK是写入用内部时钟信号。DATAWjR_B、DATAWjF_B是分别被提供给写入寄存器的数据信号。WT2、WT3是被提供给写入寄存器的采样时钟(单触发脉冲)。DATAj0_B～DATAj3_B是写入寄存器的输出。Y-SW是使Y开关导通的控制信号，YIOW是写入放大器的写入使能信号。
以下参照图9，说明向处于正常模式时的写入寄存器进行写入动作的概略，在周期t0开始写入动作，利用时钟的上升沿和下降沿，在1个时钟周期中从DQ端子串行输入2个数据。在周期t2，从2相展开电路(图7的锁存器403、404的输出)输出2相展开后的信号D
、[1]作为DINjR_B、DINjF_B，在周期t3，从2相展开电路(图7的锁存器403、404的输出)输出2相展开后的信号D[2]、[3]。多路复用器406、407选择输出DINjR_B、DINjF_B，寄存器409、410在时钟DCLK的上升沿对DINjR_B、DINjF_B进行采样，输出DATAkWjR_B、DATAkWjF_B。然后，将DATAkWjR_B、DATAkWjF_B作为输入的写入寄存器1030、1031接收写入脉冲WT2的单触发脉冲(高电平)，输出D
、[1]，将DATAkWjR_B、DATAkWjF_B作为输入的写入寄存器1032、1033延迟1个时钟周期，接收写入脉冲WT3的单触发脉冲(高电平)，然后输出D[2]、[3]。当接收到Y开关Y-SW的单触发脉冲、YIOW的单触发脉冲时，从4个写入放大器(Wamp)向存储单元阵列101-1的被选择的字线的存储单元写入数据。
图10是用于说明本实施例的、对测试(并行测试)时的写入寄存器103进行写入模式的动作的一个例子的图。在测试模式时向写入寄存器103进行写入过程中，不使用数据选通脉冲信号DQS，在锁存输入数据的寄存器中，如图8所示，使用对时钟信号CLK进行延迟的DICLK信号，例如利用初级寄存器422和锁存器423对来自于测试数据输入用的1个数据输入端子DQ7的数据进行采样。这是因为，在晶片测试或批处理测试(老化(burn-in))中，由于试验周期延迟、时序条件平缓，因此以更少的针脚(测试机的针脚数)进行试验。在写入寄存器的写入模式下，信号YIOW、YSW均为非激活状态。在写入寄存器写入模式信号TWRW为高电平时，来自于数据输入端子DQ7的数据DIN7_T与时钟信号DICLK同步，被寄存器422和D型锁存器423进行2相展开，输出作为TIN7R_B、TIN7F_B的D
、[1]，并且在下一个DICLK的下降沿输出D[2]、[3]。
多路复用器406、407(参照图7)选择TIN7R_B、TIN7F_B，并且与DCLK同步地输出DATAWjR_B、DATAWjF_B。然后，将DATAWjR_B、DATAWjF_B作为输入的写入寄存器1030、1031接收写入脉冲WT2的脉冲(高电平)，输出D
、[1]，将DATAWjR_B、DATAWjF_B作为输入的写入寄存器1032、1033延迟1个时钟周期，接收写入脉冲WT3的高电平，输出D[2]、[3]。
从将数据写入写入寄存器103后的写入放大器(Wamp)向存储单元的数据写入，以图5所示的动作进行。根据本实施例，在进行测试(并行测试)时，按照图10中示出了动作例的写入模式，将测试数据写入写入寄存器(W·R)之后，可以根据反转控制信号(DIM)，选择该测试数据及其反转值中的一个，作为向存储单元的写入数据和向比较器的期望值数据而提供。因此，在将该测试数据的反转值作为写入数据的情况下，不需要将该测试数据的反转值写入写入寄存器(W·R)的周期。即，在将本实施例的半导体存储装置作为被试验器件而进行测试的测试装置中，通过向半导体存储装置外加用于改变反转控制信号(DIM)的值的图形，可以省略与用于将该测试数据的反转值写入写入寄存器(W·R)的周期相当的测试向量。
以下对本发明的另一个实施例进行说明。图11是针对判断电路104A设置2个系统的一致检测信号线MATCH的图。针对判断电路104A两侧的多个存储单元阵列101-1，设置判断电路104A，由左侧的信号线MATCH0、COMP0_B和右侧的信号线MATCH1、COMP1_B这2个系统构成。判断电路104A与各MATCH0、COMP0_B、MATCH1、COMP1_B连接。
针对存储单元阵列101-1(即针对1个DQ端子)设置4个读写放大器(Ramp & Wamp)和比较器(CCMPN)、写入寄存器103的构成与图1的构成相同。即，共通地设置判断电路104A，并以判断电路104A为中心，对称地配置图1的构成。
针对存储单元阵列101-1(即针对一个DQ端子)而设置4个读写放大器(Ramp & Wamp)和比较器(CCMPN)、写入寄存器103的构成与图1的构成相同。即，共用判断电路104A，并以判断电路104A为中心，对称地配置图1的构成。
本实施例的构成可以缩短信号MATCH0、MATCH1的布线长度，减小负载容量、布线电阻，提高延迟特性。
图12是表示图11的比较器(CCMPN)、判断电路104A的构成和连接方式的一个例子的图。第一组(第一系统)的各比较器(CCMPN)与共通的一致检测信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B连接，一致检测信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B与判断电路104A连接。
第二组(第二系统)的各比较器(CCMPN)与一致检测信号线MATCH1和比较控制信号线COMP1_B连接，一致检测信号线MATCH1和比较控制信号线COMP1_B与判断电路104A连接。
与一致检测信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B连接的第一组的各比较器(CCMPN)采用与图4所示的比较器(CCMPN)相同的构成。即，输入从读出放大器(Ramp)输出的读出数据MAQ及其互补信号MAQ_B，并且将供给写入放大器(Wamp)的写入数据WDATA及其互补信号WDATA_B作为期望值数据输入，检查读出数据和期望值数据是否一致。
第二组的比较器(CCMPN)具有串联连接在一致检测信号线MATCH1和比较控制信号线COMP1_B之间的2个N沟道MOS晶体管N27、N28，反转读出数据MAQms_B和正转写入数据WDATAms分别与N沟道MOS晶体管N27和N28的栅极连接。此外，具有串联连接在一致检测信号线MATCH1和比较控制信号线COMP1_B之间的2个N沟道MOS晶体管N29和N30，正转读出数据MAQms和反转写入数据WDATAms_B分别与N沟道MOS晶体管N29和N30的栅极连接。
在存储单元的读出数据MAQms与正转期望值数据WDATAms一致的情况下(合格的情况)，读出数据的反转信号MAQms_B和期望值数据WDATAms为互补的值，读出数据MAQms和期望值数据的反转信号WDATAms_B为互补的值。因此，N沟道MOS晶体管N27、N28其中之一截止，N沟道MOS晶体管N29、N30其中之一截止，信号线MATCH1和比较控制信号线COMP1_B非导通。
另一方面，在存储单元的读出数据MAQms与正转期望值数据WDATAjms不一致的情况下(不合格的情况)，读出数据的反转信号MAQms_B和期望值数据WDATAms的值一致，读出数据MAQms和期望值数据的反转信号WDATAms_B一致。作为不合格的一个例子，在将作为写入数据WDATAms的高电平写入存储单元、并且期望值数据WDATAms为高电平的情况下，来自于存储单元的读出数据MAQms变为低电平，读出数据的反转信号MAQms_B变为高电平，N沟道MOS晶体管N27和N28均导通，信号线MATCH1和比较控制信号线COMP1_B被通电(信号线MATCH1变为接地电位)。此外，在将作为写入数据WDATAms的低电平写入存储单元、并且期望值数据WDATAms为低电平时(期望值数据WDATAms_B为高电平)，来自于存储单元的读出数据MAQms变为高电平，N沟道MOS晶体管N29、N30均导通，信号线MATCH1和比较控制信号线COMP1_B被通电。
即，在来自于读出放大器的读出数据与期望值数据不一致的情况下，N沟道MOS晶体管N27和N28的串联电路、N沟道MOS晶体管N29和N30的串联电路其中之一导通，信号线MATCH1和比较控制信号线COMP1_B导通。其他的比较器(CCMPN)也相同。
判断电路(CCMPC)104A作为与第一系统的信号MATCH0和COMP0_B连接的电路，设有P沟道MOS晶体管P21，其源极与电源VCC连接，漏极与一致检测信号线MATCH连接，栅极与测试比较使能信号TCMPE连接；P沟道MOS晶体管P22，其源极与电源连接，漏极与一致检测信号线MATCH0连接，栅极与NAND电路312的输出端连接；P沟道MOS晶体管P23，其源极与电源连接，漏极与COMP0_B连接，栅极与测试比较使能信号TCMPE连接；以及N沟道MOS晶体管N25，其源极与GND连接，漏极与COMP0_B连接，栅极与测试比较使能信号TCMPE连接。此外，作为与第二系统的信号线MATCH1和COMP1_B连接的电路，设有P沟道MOS晶体管P24，其源极与电源VCC连接，漏极与一致检测信号线MATCH1连接，栅极与测试比较使能信号TCMPE连接；P沟道MOS晶体管P25，其源极与电源连接，漏极与一致检测信号线MATCH1连接，栅极与NAND电路312的输出端连接；P沟道MOS晶体管P26，其源极与电源连接，漏极与比较控制信号线COMP1_B连接，栅极与测试比较使能信号TCMPE连接；以及N沟道MOS晶体管N31，其源极接地(GND)，漏极与比较控制信号线COMP0_B连接，栅极与测试比较使能信号TCMPE连接。
此外，判断电路(CCMPC)104A设有NAND电路312，第一系统的一致检测信号线MATCH0和第二系统的一致检测信号线MATCH1与其2个输入端连接；以及反相器311，其输入端与NAND电路312的输出端连接，并且从输出端输出错误标志信号ERR_B(判断为不合格时，为低电平)。NAND电路312的输出端与P沟道MOS晶体管P22、P25的栅极连接。另外，当NAND电路312的输出端为低电平时(即合格时)，P沟道MOS晶体管P22、P25变为导通状态，将第一系统的一致检测信号线MATCH0和第二系统的一致检测信号线MATCH1拉升至电源电位。
以下对图12所示的电路的动作进行说明。在测试比较使能信号TCMPE为低电平的期间，P沟道MOS晶体管P21、P23、P24、P26导通，第一、第二系统的一致检测信号线MATCH0、MATCH1、第一、第二系统的比较控制信号线COMP0_B、COMP1_B被预充电至电源电位(高电平)。将第一、第二系统的一致检测信号线MATCH0、MATCH1作为输入的NAND电路312的输出变为低电平，错误标志ERR_B变为高电平。
当测试比较使能信号TCMPE变为高电平时，N沟道MOS晶体管N25、N31导通，第一、第二系统的比较控制信号线COMP0_B、COMP1_B变为低电平。
在例如第一组的比较器(CCMPN)中任意一个检测出来自于对应的读出放大器(Ramp)的读出数据和期望值数据不一致的情况下，一致检测信号线MATCH0和比较控制信号线COMP0_B通电，一致检测信号线MATCH0被放电，其电位变为接地电位。
当一致检测信号线MATCH0变为低电平时，NAND电路312的输出变为高电平，错误标志ERR_B变为低电平。即，输出不合格信息。
当与第二系统的一致检测信号线MATCH1和比较控制信号线COMP1_B连接的比较器(CCMPN)中的任意一个检测出来自于对应的读出放大器(Ramp)的读出数据和期望值数据不一致的情况下，一致检测信号线MATCH1和比较控制信号线COMP1_B通电，一致检测信号线MATCH1被放电，其电位变为接地电位。当一致检测信号线MATCH1变为低电平时，NAND电路312的输出变为高电平，错误标志ERR_B变为低电平。即，输出不合格信息。这样，在第一和第二系统的多个比较器(CCMPN)中的一个以上的比较器(CCMPN)检测出读出数据和期望值不一致的情况下，错误标志ERR_B变为低电平。
在本实施例中，比较器(CCMPN)的个数也是按照并行程度而任意设定的。
以下对系统构成的具体实施例进行说明。在图11中，在构成128MDRAM的情况下，设置32根数据端子(输入输出端子)DQ(DQ0～DQ31)，在用4组存储单元构成存储单元阵列的情况下，设置32×4＝128组读写放大器(Ramp & Wamp)、比较器(CCMPN)，各存储单元阵列的大小为4M，各组存储单元为1M，存储单元阵列的X(行)为4K，Y(列)为256。对于每个存储单元阵列，连接有4对IO线对MIOT/MIOB，因此存储单元阵列的64根位线对以及用Y开关(列解码器101-4)选择读出放大器101-3的位线对与IO线对MIOT/MIOB连接。根据本实施例，通过比较(对比)来自于128个写入放大器(Wamp)的并行写入、利用128个读出放大器(Ramp)、比较器(CCMPN)的并行读出，可以并行测试。此时，如上所述，测试数据可以从例如数据端子DQ7共通地供给128个写入寄存器103。可以采用设置4个判断电路(CCMPC)104，从而输出4个错误标志信号ERR_B的构成。或者，可以采用将4个错误标志信号ERR_B输入4位一致检测电路(图16的1303)，并将其压缩为1位的构成。在上述系统中，利用来自于外部端子的反转控制信号DIM，可以自由地输出写入寄存器103的值的反转值和正转值，由此能容易地实现频繁地改变图形的测试。
在上述实施例中，对将本发明应用于作为时钟同步型存储器的DDR·SDRAM的例子进行了说明，但本发明不仅限于DDR·SDRAM，也同样可以应用于QDR(Quad Data Rate)型的SDRAM等。
以上利用实施例，对本发明进行了说明，但本发明不仅限于上述实施例，也包含本领域技术人员在本发明的范围内进行的各种变形、修正。
发明的效果如上所述，根据本发明，将正常模式写入用的写入寄存器用作测试模式时的写入兼期望值寄存器，从而不需要设置测试模式用的新寄存器，抑制了电路规模的增大。
此外，根据本发明，利用来自于外部端子的反转控制信号，可以自由地输出写入寄存器的值的反转值、正转值，由此能获得如下效果，即能容易地实现匹配和频繁地改变图形数据的测试。上述本发明不改变用于保持并行测试用的测试数据的写入寄存器的保持数据，就能变更写入数据和期望值数据，从而适用于使用测试机和晶片探针等测试装置的并行测试。
此外，根据本发明，将来自于存储单元的读出数据与写入寄存器的值进行比较，来进行合格·不合格判断，从而提高了可测试性。
权利要求
1.一种半导体存储装置，其特征在于，设有存储单元阵列，包含多个存储单元；保持电路，保持向上述存储单元写入的数据；比较器，输入来自于上述存储单元的读出数据和与上述读出数据对应的期望值数据，并比较两者是否一致；以及控制电路，输入由上述保持电路保持的数据和反转控制信号，并根据上述反转控制信号的值，输出由上述保持电路保持的数据的正转值或反转值，来自于上述控制电路的输出作为向上述存储单元的写入数据而被供给，并且作为上述期望值数据而被输入上述比较器。
2.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于，上述保持电路在进行通常动作时，被用作保持向上述存储单元的写入数据的电路，在进行测试时，被兼用作保持向上述存储单元的写入测试数据和保持上述期望值数据的电路。
3.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于，从半导体存储装置的外部端子设定上述反转控制信号的值。
4.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于，设有多根IO线，用于与上述存储单元阵列进行写入数据和读出数据的输入输出，与多根上述IO线对应，设有多组上述保持电路和上述比较器的组，在来自于多个上述保持电路的数据被并行地写入上述存储单元阵列的并行测试中，不对多个上述保持电路所保持的数据进行重写，而是通过改变被输入与上述保持电路对应的上述控制电路中的上述反转控制信号的值，来使并行测试的外加(加载)图形和期望值图形自由变化。
5.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于，与半导体存储装置的一个数据端子对应，设有至少1组上述保持电路和上述比较器的组，设有选择电路，与上述一个数据端子对应设置，用于根据被输入的测试控制信号，选择来自于上述一个数据端子的写入数据和被提供的写入测试数据其中之一，上述选择电路的输出被输入对应的上述保持电路。
6.根据权利要求5所述的半导体存储装置，其特征在于，被提供给上述选择电路的写入测试数据从不同于上述一个数据端子的规定数据端子被输入，从而提供给上述选择电路。
7.根据权利要求6所述的半导体存储装置，其特征在于，从上述规定的数据端子输入的写入测试数据被共通地提供给多个上述选择电路，在进行并行测试时，多个上述选择电路选择上述写入测试数据，上述写入测试数据被共通地提供给多个上述保持电路。
8.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于，设有读出放大器，对经由上述存储单元阵列的读出放大器而被读出的数据进行接收和放大，上述比较器输入上述读出放大器的输出和来自于上述控制电路的输出，对多个上述读出放大器分别设置的多个比较器，与显示比较结果的共通信号线共通地连接，在多个上述比较器中的至少一个上述比较器检测出读出数据与期望值数据不一致时，不合格信息被输出到上述共通信号线。
9.根据权利要求8所述的半导体存储装置，其特征在于，上述共通信号线由第一信号线和第二信号线构成，在上述比较器开始比较动作之前，上述第一信号线和上述第二信号线被预先设定为第一值，在进行比较动作时，上述第二信号线被设定为第二值，多个上述比较器分别以并联的方式被连接在上述第一信号线和上述第二信号线之间，上述比较器进行如下控制，即在上述读出数据与上述期望值数据一致的情况下，使上述第一信号线和上述第二信号线分别保持上述第一值和上述第二值，设有进行如下控制的电路，即在上述读出数据与上述期望值数据不一致的情况下，使上述第一信号线和上述第二信号线通电，使它们为同一值。
10.根据权利要求9所述的半导体存储装置，其特征在于，上述比较器具有第一和第二开关元件，串联连接在上述第一信号线和上述第二信号线之间，上述读出数据和上述期望值数据的互补信号分别被输入其控制端子，控制其开/关；以及第三和第四开关元件，串联连接在上述第一信号线和上述第二信号线之间，上述读出数据的互补信号和上述期望值数据分别被输入其控制端子，控制其开/关。
11.根据权利要求8所述的半导体存储装置，其特征在于，设有判断电路，与多个上述比较器共通连接的上述信号线连接，输出多个上述比较器全体的合格/不合格的判断结果。
12.根据权利要求9所述的半导体存储装置，其特征在于，设有判断电路，与多个上述比较器共通连接的上述第一信号线和上述第二信号线连接，输出多个上述比较器全体的合格/不合格的判断结果，上述判断电路设有将上述第一信号线和上述第二信号线设定为上述第一值的电路；当控制比较动作的控制信号的值表示比较时，将上述第二信号线设定为第二值的电路；以及根据上述第一信号线的值，生成并输出错误标志的电路。
13.根据权利要求9所述的半导体存储装置，其特征在于，设有多组与多个上述比较器共通连接的上述第一信号线和上述第二信号线，设有判断电路，与多组上述第一信号线和上述第二信号线连接，输出多个上述比较器全体的互补/不合格的判断结果，上述判断电路设有将多组上述第一信号线和多组上述第二信号线设定为上述第一值的电路；当控制比较动作的控制信号的值表示比较时，将多组上述第二信号线设定为第二值的电路；以及多个输入端子与多组上述第一信号线连接，当多组上述第一信号线全部为上述第一值时，生成表示合格的值，当多组上述第一信号线的至少一个为第二值时，生成表示不合格的值，从而生成错误标志，并将其从输出端输出的电路。
14.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于，设有展开电路，接收从半导体存储装置的一个数据端子串行输入的数据列，将其并行展开并输出，与来自于上述展开电路的多个并行输出对应，设有上述保持电路和上述比较器。
15.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其特征在于，上述半导体存储装置为时钟同步型，设有展开电路，将在一个时钟周期从一个数据端子串行输入的多个数据展开为多相，从而将规定数量的时钟周期的串行输入数据的组展开为并行数据，分别利用对应的多个保持电路对上述并行数据进行保持，从与上述一个数据端子对应的多个上述保持电路并行地向存储单元进行写入。
16.根据权利要求11至13任意一项所述的半导体存储装置，其特征在于，设有多个上述判断电路，设有如下电路，该电路被输入从多个上述判断电路输出的错误标志信号，当任何一个为不合格时，将表示不合格的信号输出到半导体存储装置的外部端子。
17.一种半导体存储装置，其特征在于，设有存储单元阵列，包含在多根字线和多根位线的交叉部被设置为阵列状的多个存储单元；读出放大器，分别与上述存储单元阵列的上述位线连接；列解码器，选择被选择的位线；IO线，是与上述存储单元阵列进行写入数据和读出数据的输入输出的数据线，与通过上述列解码器所选择的位线连接；写入寄存器，存储并保持从半导体存储装置的数据端子输入的写入数据；写入放大器，根据被保持在上述写入寄存器中的写入数据，驱动输出上述IO线；读出放大器，与上述IO线连接，输入并放大来自于存储单元的读出数据；比较器，对被上述读出放大器放大的读出数据和被提供的期望值数据进行比较；以及控制电路，根据被输入的反转控制信号，向上述写入放大器和上述比较器提供存储在上述写入寄存器中的数据的正转值和反转值，上述控制电路的输出作为上述期望值数据而被提供给上述比较器，在进行通常动作时和进行测试时，存储在上述写入放大器中的写入数据被写入所选择的地址的存储单元中，在进行测试时，经由上述写入寄存器、上述反转控制电路和上述写入放大器，向存储单元进行数据写入，上述比较器被输入由上述存储单元读出、由上述读出放大器放大的读出数据和从将上述写入寄存器所保持的数据作为输入的上述反转控制电路输出的期望值数据，并对上述读出数据和上述期望值数据进行比较。
18.根据权利要求17所述的半导体存储装置，其特征在于，设有选择器，该选择器将从一个数据端子输入的数据和进行测试时由规定的数据端子提供的测试数据作为输入，在进行测试时，上述选择器将测试数据输出给上述写入寄存器。
19.根据权利要求17所述的半导体存储装置，其特征在于，与多根上述IO线对应，设有多组上述保持电路和上述比较器的组，在来自于多个上述保持电路的数据被并行地写入上述存储单元阵列的并行测试中，不对多个上述保持电路所保持的数据进行重写，而是通过改变被输入与上述保持电路对应的上述控制电路中的上述反转控制信号的值，来使并行测试的外加(加载)图形和期望值图形自由变化。
20.根据权利要求17所述的半导体存储装置，其特征在于，上述半导体存储装置为时钟同步型，设有展开电路，将在一个时钟周期从一个数据端子串行输入的2个数据展开为2相，从而展开为并行数据，并将2个时钟周期的4个串行数据展开为并行的4个数据，分别利用对应的4个写入寄存器对上述并行的4个数据进行保持，针对上述一个数据输入端子，从与上述一个数据端子对应的4个上述写入寄存器经由4个写入放大器并行地向存储单元进行写入。
21.根据权利要求17所述的半导体存储装置，其特征在于，针对多个上述读出放大器分别设置的多个上述比较器，与显示比较结果的共通信号线共通地连接，当多个上述比较器中的至少一个上述比较器检测出读出数据与期望值数据不一致时，将不合格信息输出到上述共通信号线。
22.根据权利要求21所述的半导体存储装置，其特征在于，设有判断电路，根据多个上述比较器共通连接的上述信号线的值，输出多个上述比较器全体的合格/不合格的判断结果。
23.根据权利要求21所述的半导体存储装置，其特征在于，上述共通信号线由传输一致检测信号的第一信号线和传输比较控制信号的第二信号线构成，在上述比较器开始比较动作之前，上述第一信号线和上述第二信号线被预先设定为第一值，在进行比较动作时，上述第二信号线被设定为第二值，多个上述比较器分别被并联连接在上述第一信号线和上述第二信号线之间，上述比较器进行如下控制，即在上述读出数据与上述期望值数据一致的情况下，使上述第一信号线和上述第二信号线分别保持上述第一值和上述第二值，在上述读出数据与上述期望值数据不一致的情况下，使上述第一信号线和上述第二信号线通电，使它们为同一值。
24.根据权利要求23所述的半导体存储装置，其特征在于，上述比较器具有第一和第二开关元件，串联连接在上述第一信号线和上述第二信号线之间，上述读出数据和上述期望值数据的互补信号分别被输入其控制端子，控制其开/关；以及第三和第四开关元件，串联连接在上述第一信号线和上述第二信号线之间，上述读出数据的互补信号和上述期望值数据分别被输入其控制端子，控制其开/关，上述第一至第四开关元件由同一导电型的晶体管构成。
25.根据权利要求23所述的半导体存储装置，其特征在于，设有判断电路，与多个上述比较器共通连接的上述电压信号和上述第二信号线连接，输出多个上述比较器全体的合格/不合格的判断结果，上述判断电路设有将上述第一信号线和上述第二信号线设定为作为上述第一值的电源电位和接地电位中的一个的电路；当控制比较动作的比较使能信号的值表示比较时，将上述第二信号线设定为作为上述第二值的上述电源电位和接地电位中的另一个的电路；以及根据上述第一信号线的值，生成并输出错误标志的电路。
全文摘要
本发明提供一种能抑制电路规模的增大、能容易地与频繁地改变图形的测试对应、提高半导体存储装置的可测试性的装置。该装置设有保持电路(103)，保持向存储单元阵列(101－1)的存储单元的写入数据；比较器(CCMPN)，将来自于保持电路(103)的写入数据写入所选择的地址的存储单元，输入从该存储单元读出的数据，并且将被保持电路保持的数据作为期望值数据而输入，对读出数据和期望值数据进行比较；以及判断电路(104)，根据反转控制信号(DIM)的值，将被保持电路(103)保持的写入数据的正转值或反转值中的一个作为向存储单元的写入数据和向比较器(CCMPN)的期望值数据而输出，并且根据与多个比较器连接的一致检测信号(MATCH0)，输出错误标志。
文档编号G01R31/28GK1551242SQ200410031599
公开日2004年12月1日 申请日期2004年3月25日 优先权日2003年4月8日
发明者吉田博康, 大石贯时, 时 申请人:尔必达存储器株式会社