Brevet FR2690751A1 — publié le 19931105

PROCEDE ET CIRCUIT DE DETECTION DE FUITES DE COURANT DANS UNE LIGNE DE BIT L'invention concerne un circuit électronique qui permet de détecter des fuites de courant anormales sur une ligne de bit d'une mémoire morte programmable électriquement Elle concerne aussi le procédé associé et un circuit mémoire comportant un tel circuit de détection. L'invention est particulièrement destinée à améliorer le test des mémoires en sortie de la chaîne de fabrication Le test des mémoires consiste à répertorier tous les éléments défaillants Ces informations sont ensuite utilisées pour déterminer si la mémoire est réparable ou non La réparation consiste à activer des éléments de redondance du circuit pour remplacer les éléments défaillants. On comprend qu'il est utile de pouvoir identifier tous les éléments défaillants D'abord parce qu'il faut fournir au client des circuits opérationnels Ensuite parce qu'il faut être sir que le circuit livré au client est fiable et qu'il ne va pas tomber en panne avant une durée de vie garantie par le fabricant. Or en ce qui concerne plus particulièrement les lignes de bit des mémoires mortes programmables électriquement, on peut être gêné par des fuites de courant trop importantes sur les lignes de bit. On rappelle que les cellules de telles mémoire sont organisées en lignes et colonnes, les cellules d'une même ligne ayant leurs grilles reliées ensemble à une ligne de mot, les cellules d'une même colonne ayant leurs drains reliés à une ligne de bit Toutes les sources d'un même secteur mémoire sont reliées ensemble. Un décodeur de lignes de mot permet d'adresser une ligne de mot particulière et d'appliquer des potentiels déterminés selon le mode de fonctionnement. Un décodeur de lignes de bit permet de sélectionner une ligne de bit particulière pour la connecter à un élément de circuit déterminé selon le mode de fonctionnement. Une cellule mémoire est adressée par sélection d'une ligne de bit et d'une ligne de mot. En lecture, la sélection d'une ligne de mot consiste à porter cette ligne à un potentiel de lecture de 5 volts par exemple Toutes les autres lignes de bit sont portées à zéro volts. En lecture, la sélection d'une ligne de bit entraîne sa connection à un amplificateur de lecture par un convertisseur courant/tension qui délivre une tension image du courant de la ligne de bit. La cellule adressée en lecture consomme ou non du courant sur la ligne de bit selon son état vierge ou programmé Un potentiel correspondant s'établit en sortie du convertisseur courant/tension La lecture se fait alors par comparaison dans l'amplificateur de lecture de ce potentiel avec celui fourni par un circuit de référence connecté à une cellule vierge, le principe étant qu'une cellule vierge conduit à 5 volts et qu'une cellule programmée ne conduit pas (ou peu). En pratique, si le potentiel est inférieur à celui du circuit de référence, c'est à dire si la cellule adressée consomme du courant, la cellule de la ligne de bit est vierge ou effacée. S'il est supérieur, c'est à dire si la cellule adressée ne consomme pas de courant, elle est programmée. Or si il y a des fuites de courant importantes sur la ligne de bit, on pourra croire que la cellule adressée est effacée alors qu'en réalité elle sera programmée: Les fuites de courant masquent l'état réel de la cellule. Ces fuites de courant peuvent être des fuites au niveau de certaines jonctions source-substrat des cellules, dues à un défaut de fabrication Elles peuvent aussi provenir d'une cellule trop déplétée, pour laquelle une tension de grille à O volt suffit pour la faire conduire Si la cellule réellement adressée ne conduit pas, son état programmé sera masqué par l'état effacé d'une cellule trop déplétée située sur la même ligne de bit Ce problème de cellules déplétées se rencontre sur les mémoires effaçables électriquement, pour lesquelles une tension d'effacement appliquée trop longtemps ou une tension d'effacement trop élevée va trop décharger la grille flottante et dépléter la cellule. Dans l'invention, on propose une solution qui ne modifie pas la structure du plan mémoire Dans l'invention, on veut détecter le défaut pour si possible le corriger. Aussi on propose un circuit de détection de fuites de courant sur les lignes de bit d'une mémoire, et utilisable en test afin de répertorier les lignes de bit souffrant d'un tel défaut, pour les réparer ensuite, quand c'est possible. Le circuit de détection de fuites de courant est un circuit électronique, qui permet de comparer le courant passant dans chacune des lignes de bit du plan mémoire à un courant de test, lorsque toutes les lignes de mot sont portées à zéro volts En effet, dans ces conditions, les cellules ne devraient pas conduire, car leur seuil de conduction est de 2 à 2,5 volts par exemple pour une cellule vierge et au minimum de 5 volts pour une cellule programmée Mais si une cellule est déplétée, c'est à dire si son seuil de conduction est négatif ou nul, ou s'il y a une fuite de jonction, un courant est conduit par la ligne de bit Ce courant de fuite est comparé au courant de test Si ce courant de fuite est supérieur au courant de test, la ligne de bit pourra être répertoriée comme étant défaillante. L'invention concerne donc un circuit de détection de courants de fuites dans une ligne de bit d'une mémoire morte programmable électriquement. Il est principalement caractérisé par un générateur de courant et un circuit de contrôle pour appliquer en mode de détection une tension de commande au générateur de courant et pour commander la mise à la masse des grilles des cellules d'une ligne de bit Un circuit de comparaison permet de détecter un courant de fuite sur une ligne de bit supérieur au courant délivré par le générateur de courant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont détaillés dans la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels, la figure 1 est un schéma du principe de l'invention, la figure 2 représente un mode préféré de réalisation du principe de l'invention Le principe de l'invention est représenté sur la figure 1. Un circuit de comparaison 1 est relié en entrée d'une part à un générateur de courant 2 et d'autre part à une ligne de bit 3 Le générateur de courant 9 délivre un courant de test La ligne de bit 3 comprend deux cellules mémoire 4 et 6 Dans l'invention les cellules mémoire 4,6 ont leurs grilles 5,7 commandées par un circuit de commande 8 qui met à la masse ces grilles sur réception d'un signal de mode de détection Md. Le principe de détection est le suivant: le seuil de conduction d'une cellule vierge ou effacée est de l'ordre de 2,5 volts et le seuil de conduction de cellules programmées est au minimum de 5 volts dans un exemple Donc en appliquant O volt sur leurs grilles en mode de détection, les cellules 4 et 6 ne vont pas conduire qu'elles soient programmées ou vierges, puisque la tension qui leur est appliquée est inférieure aux seuils de conduction. Cependant supposons par exemple que la cellule 4 soit anormalement déplétée Cela veut dire que son seuil de conduction est négatif ou nul: la cellule 4 va donc conduire avec une tension de grille nulle et on va avoir un courant sur la ligne de bit 3. Le circuit de comparaison compare ce courant au courant de test délivré par le générateur de courant Si le courant de la ligne bit est supérieur, il y a une fuite de courant gênante et la sortie du circuit de comparaison délivre une information de défaillance Le courant de tension peut aller par exemple de 10 à 50 microampères. Le principe général de l'invention est donc de détecter une fuite de courant sur une ligne de bit en comparant le courant délivré par cette ligne de bit au courant de test délivré par un générateur de courant, alors que toutes les cellules de la ligne de bit ont leur grille à zéro volts. On peut ainsi détecter des fuites de courant trop importantes qui vont gêner le fonctionnement normal du circuit mémoire Dans l'exemple d'une cellule 4 déplétée on va détecter qu'il y a une fuite de courant sur la ligne de bit 3 et on va répertorier la ligne de bit 3 comme étant un élément défaillant de la mémoire Si au lieu d'une cellule déplétée on a une fuite de jonction source substrat sur une ligne de bit, on aura aussi un courant de fuite sur la ligne de bit 3 Si ce courant est supérieur au courant de test que l'on a fixé par le générateur de courant, on va détecter alors que sur la ligne de bit 3, il y a une fuite de courant trop importante et répertorier cette ligne de bit comme élément défaillant. Eventuellement, le courant de test délivré par le générateur de courant peut avoir une valeur différente selon la classe de fiabilité recherchée. La figure 2 représente une réalisation du principe de l'invention Un champ mémoire est représenté comprenant 3 lignes de bit bl, b 2, b 3 et 3 lignes de mot ml, m 2, m 3 Les drains dl, d 2, d 3 des cellules d'une ligne de bit bl particulière sont tous reliés à cette ligne de bit Les grilles gl, g 2, g 3 des cellules d'une ligne de mot ml particulière, sont toutes reliées à cette ligne de mot Les lignes de mot sont commandées par un décodeur 100 de lignes de mot Les lignes de bits sont commandées par un décodeur 101 de lignes de bit. Le circuit de détection comprend un circuit de comparaison, un moyen de contrôle et un générateur de courant. Le circuit de comparaison comporte de préférence un comparateur 102, un convertisseur courant/tension 103 dont l'entrée est connectée au générateur de courant 2 et la sortie au comparateur, et un autre convertisseur courant/tension 104 dont l'entrée est connectée en mode de détection à une ligne de bit sélectionnée et la sortie au comparateur. Le moyen de contrôle 105 reçoit de l'extérieur une commande de mode de détection Nd et délivre un signal de détection D, un signal inversé de détection /D et un potentiel de commande V du générateur de courant 2 Ce générateur de courant est dans l'exemple de la figure 2 un transistor dont le drain est relié au convertisseur courant/tension 103 du circuit de détection, dont la source est reliée à la masse et dont la grille est commandée par le potentiel de commande V De préférence, le transistor qui forme le générateur de courant est un transistor très résistif qui va donc laisser passer un fort courant D'autres réalisations du générateur de courant peuvent être envisagées, comme par exemple en utilisant une cellule mémoire. Le décodeur 100 de lignes de mot reçoit le signal de détection D et la référence de masse Vss. Le fonctionnement est alors le suivant: sur activation d'un signal de mode de détection Md, le moyen de contrôle 105 active le signal de détection D et fournit le potentiel de commande V sur la grille du transistor formant le générateur de courant 2 Ce potentiel de courant peut être variable Il peut être commandé de l'extérieur ou réglé en interne sur le circuit. Sur activation du signal de détection D, le décodeur 100 de lignes de mot porte toutes ses lignes de mot à la masse Vss Chaque ligne de bit, est alors adressée en détection l'une après l'autre Ceci peut se faire par un séquenceur interne activé par le moyen de contrôle 105, ou par un banc de test externe, qui présente les adresses A successivement au décodeur 101 de lignes de bit Quand une ligne de bit est adressée en mode de détection, le décodeur de ligne de bit connecte la ligne de bit à une entrée du comparateur 102 par le convertisseur courant/tension 104 du circuit de détection Le convertisseur courant/tension 103 associé au générateur de courant 2 du circuit de détection est connecté à l'autre entrée du comparateur Le comparateur délivre en sortie out le résultat de la comparaison entre les deux valeurs de tension images du courant qui circule dans la ligne de bit et du courant de test délivré par le générateur de courant L'information de sortie est par exemple exploitée par un circuit non représenté qui répertorie tous les éléments défaillants. On peut alors sélectionner la ligne de bit suivante et on passe ainsi en revue toutes les lignes de bit du secteur mémoire associé à l'amplificateur de lecture. On teste de cette manière l'ensemble des champs de la mémoire et en fin de procédure, un testeur pourra regarder quels sont tous les éléments défaillants et déterminer si il y a une possibilité de réparation pour chaque ligne de bit défaillante. De préférence, le moyen de contrôle 105 du circuit de détection fournit un potentiel de commande V du générateur de courant qui peut varier Ainsi selon la destination du circuit, on va utiliser un courant de test plus ou moins important selon l'exigence de la fiabilité par exemple décrite dans un cahier des charges. En général un champ mémoire tel que celui décrit comporte un circuit de lecture qui comprend une cellule de référence vierge pour chacune des lignes de mot Les cellules de référence sont plaçées sur une ligne de bit de référence notée ref sur la figure 2 La grille d'une cellule de référence est connectée à la ligne de mot correspondante et on a ainsi une cellule de référence par ligne de mot dans un champ mémoire En mode de lecture, la ligne de bit d'une cellule sélectionnée est connectée par le décodeur 101 de lignes de bit à un amplificateur de lecture du champ mémoire considéré par un convertisseur courant/tension La ligne de bit de référence ref est connectée à l'amplificateur de lecture par un convertisseur courant/tension L'amplificateur de lecture compare les valeurs de tension images du courant que la cellule sélectionnée conduit et du courant commandé par la cellule de référence vierge associée à laquelle est appliquée la même tension de grille que la cellule sélectionnée (elles sont sur la même ligne de mot). Dans l'invention, on prévoit d'incorporer le circuit de détection à un tel circuit de lecture Pour cela, on propose avantageusement d'introduire un premier transistor de commutation Tl en série entre le convertisseur courant/tension 103 et le générateur de courant 2 du circuit de détection et un deuxième transistor de commutation T 2 en série entre ce même convertisseur courant/tension 103 et la ligne de bit ref des cellules de référence Le premier transistor de commutation Tl est commandé sur sa grille par le signal de détection D délivré par le moyen de contrôle 105 Le deuxième transistor de commutation T 2 est commandé sur sa grille par le signal de détection inversé /D Le comparateur 102 du circuit de lecture est avantageusement l'amplificateur de lecture du champ mémoire considéré Enfin un même convertisseur courant/tension 104 est utilisé en mode de lecture et en mode de détection par le décodeur 101 de lignes de bit pour connecter une ligne de bit à l'amplificateur de lecture 102, sur réception par le décodeur 102 d'un signal de commande L activé par le moyen de contrôle 105 du circuit de détection ou par un moyen non représenté associé au circuit de lecture. Ainsi, en incorporant le circuit de détection au circuit de lecture, on utilise un seul circuit de comparaison pour deux fonctions différentes et l'on va commuter d'une fonction sur l'autre selon le mode de fonctionnement de la mémoire mode de lecture ou mode de détection. Ainsi, par une circuiterie électronique relativement simplifiée, on va pouvoir effectuer une détection fiable et complète qui s'effectue simplement et qui permet de déterminer quelles sont les lignes de bit conduisant des courants de fuite trop importants. L'incorporation avantageuse de ce circuit de détection à un circuit de lecture de la mémoire est relativement aisée et ne nécessite pas beaucoup de modifications comme on l'a vu Les avantages obtenus sont considérables du point de vue du test et de la réparation du circuit mémoire. il REVENDICATIONS 1 Circuit de détection de courant de fuites sur une ligne de bit d'une mémoire morte programmable électriquement, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de courant ( 2) et un circuit de contrôle ( 8) pour appliquer en mode de détection (Md) une tension de commande (V) au générateur de courant et pour mettre à la masse la grille de toutes les cellules ( 4,6) de la ligne de bit ( 3) et un circuit de comparaison ( 1) connecté d'une part à la ligne de bit ( 3) et d'autre part au générateur de courant ( 2) pour détecter un courant de fuite sur la ligne de bit supérieure au courant délivré par le générateur de courant. 2 Circuit de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de comparaison comporte un comparateur ( 102), un premier convertisseur courant/tension ( 103) dont l'entrée est connectée au générateur de courant et dont la sortie est connectée au comparateur, et un deuxième convertisseur courant/tension ( 104) dont l'entrée est connectée en mode de détection à une ligne de bit sélectionnée et dont la sortie est connectée au comparateur. 3 Circuit de lecture selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre un circuit de référence (ref) avec au moins une cellule de référence connectée à l'entrée d'un convertisseur courant/tension pour effectuer la lecture d'une cellule du plan mémoire par comparaison avec la cellule de référence, caractérisé en ce que le premier convertisseur ( 103) est aussi le convertisseur du circuit de référence, le circuit de détection comprenant un premier transistor de commutation (Tl) commandé sur sa grille par un signal de détection (D) et placé en série entre le convertisseur ( 103) et le générateur de courant ( 2), et un deuxième transistor de commutation (T 2) commandé sur sa grille par le signal de détection inversé (/D) et placé en série entre le convertisseur ( 103) et le circuit de référence (ref). 4 Circuit de lecture selon l'une des revendications précédentes, les cellules mémoires étant agencées en lignes de bit et en lignes de mot, les grilles des cellules d'une même ligne de mot étant reliées ensemble à cette ligne de mot, caractérisé en ce qu'un décodeur ( 100) des lignes de mot reçoit un signal de détection (D) du circuit de contrôle ( 105) et en ce que lorsque le signal de détection est actif, le décodeur de lignes de mot porte toutes les lignes de mots à la masse. Circuit de lecture selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tension de commande (V) délivrée par le moyen de contrôle ( 105) est variable. 6 Procédé de détection de fuites sur une ligne de bit d'un plan mémoire en circuit intégré organisé en lignes de bit et lignes de mot, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: on sélectionne une ligne de bit; on applique zéro volts sur toutes les lignes de mot; on applique une tension de commande (V) sur un générateur de courant ( 2) pour obtenir un courant de test et on compare le courant circulant sur la ligne de bit sélectionnée au courant de test pour déterminer s'il y a une fuite de courant sur cette ligne de bit sélectionnée. 7 Circuit mémoire comprenant un circuit de détection selon la revendication 1 pour répertorier les lignes de bit défaillantes en vue de leur réparation.