SRAM 셀의 커플링 커패시터에 의한 신뢰성 영향과 테스트 방법

Abstract

메모리 밀도 증가와 반도체의 크기가 감소되는 만큼 인접한 메모리 셀 사이의 물리적 거리가 빠른 속도로 감소된다. 좁아진 간격으로 인해서 셀 커플링 커패시터 (CCCP)라고 하는 인접한 메모리 셀 간의 커패시턴스가 증가하여 크로스토크의 소스로 동작한다. 크로스토크는 동작 속도가 빨라질수록 가중될 수 있다. CCCP의 크기가 마진 범위 안에 있을 경우, 일반적인 테스트 패턴에 의해 검출되지 않을 수 있지만, 다양한 스트레스가 누적되면 나타날 수 있다. 만약 초기 생산 단계에 감지되지 않는다면, CCCP는 메모리의 성능과 신뢰성을 저하시키며, 간헐적인 고장의 원인이 된다. CCCP를 검출하기 위해 복잡한 테스트 환경을 만드는 것은 많은 테스트 비용이 요구되어 테스트에서 제외될 수 있다. 본 논문은 네거티브 전압 스트레스 (NVS)를 비트라인에 인가해서 마진 범위의 CCCP를 테스트하는 것을 제안한다. 제안된 방법은 NVS와 CCCP의 상호관계를 통해서 잠재적인 문제를 진단 할 수 있다. 시뮬레이션 결과는 네거티브인 전압 스트레스를 이용한 실험에서 수 [fF]에서 수 십 [fF]의 CCCP를 진단이 가능함을 보여 주었다. 제안된 테스트 회로는 CMOS 130nm 공정을 사용하여 만들어진 칩을 통해서 검증하였다.