DE10054447A1 - Halbleiterspeicherbauelement mit Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen und Verfahren zum Anordnen derselben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterspeicherbauelement mit Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen zum selektiven Blockieren einer elektrischen Verbindung zwischen einer jeweiligen fehlerhaften Speicherzelle und einer Spannungsversorgung bei Auftreten eines Ruhestromversagens sowie auf ein Verfahren zum Anordnen derartiger Reparaturschaltkreise. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden die Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreise zwischen Zellenblöcken angeordnet, und Zellenversorgungsleitungen der Zellenblöcke werden in Wortleitungsrichtung angeordnet. Mit diesen Maßnahmen lässt sich die Chipabmessung vergleichsweise gering halten. DOLLAR A Verwendung in der Halbleiterspeicherbauelementtechnologie.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterspeicherbauele­ ment mit Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen und auf ein Verfahren zum Anordnen solcher Zellenversorgungs-Reparatur­ schaltkreise.

Die Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreise dienen in solchen Bauelementen dazu, bei Erkennung einer fehlerhaften bzw. aus­ gefallenen Zelle das Anlegen einer Versorgungsspannung an diejenige Zellenversorgungsleitung zu blockieren, die mit der fehlerhaften Zelle verbunden ist, so dass diese durch eine redundante Zelle ersetzt werden kann. Dies verhindert ein von einer fehlerhaften Zelle verursachtes Ruhestromversagen.

Allgemein wird der Ruhe- oder Standby-Strom als ein kriti­ scher Faktor für Halbleiterspeicherprodukte niedriger Leis­ tung angesehen, was in gleicher Weise für alle tragbaren In­ formations- und Kommunikationsgeräte gilt, so dass er beim Entwurf von Halbleiterspeicherchips beachtet werden sollte und ein Verfahren benötigt wird, um fehlerhafte Zellen, die ein Ruhestromversagen verursachen, durch redundante Zellen zu ersetzen.

Insbesondere hängt die Möglichkeit, solche fehlerhaften Zel­ len reparieren zu können, definitiv vom Vorhandensein eines Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreises ab, der die Versor­ gungsspannung daran hindert, zu solchen Zellen zu fließen, wenn das Ruhestromversagen von einem Leckstrom an einem Ver­ sorgungsspannungsknoten verursacht wird. Das Vorhandensein des Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreises kann daher einen großen Einfluss auf die Ausbeute der Produkte ausüben.

Herkömmlicherweise beinhaltet ein Halbleiterspeicherbauele­ ment dieses Typs Zellenversorgungsleitungen, die zwischen Bitleitungen in einer zu diesen identischen Richtung angeord­ net sind und zur Zuführung einer Versorgungsspannung zu Zel­ len eines Speicherzellenfeldes dienen, und Zellenversorgungs- Reparaturschaltkreisen, die an der Peripherie der Speicher­ zellen in der Richtung von Wortleitungen angeordnet sind, um die Versorgungsspannung gegebenenfalls daran hindern zu kön­ nen, die Zellenversorgungsleitungen zu beaufschlagen. Bei Er­ kennung einer fehlerhaften Zelle, die ein Ruhestromversagen verursacht, hindert ein zugehöriger Zellenversorgungs-Repara­ turschaltkreis die Versorgungsspannung daran, eine mit der fehlerhaften Zelle verbundene Zellenversorgungsleitung zu be­ aufschlagen, was es ermöglicht, die fehlerhafte Zelle durch eine redundante Zelle zu ersetzen. Solche Bauelemente mit Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen sind z. B. in den Pa­ tentschriften JP 10-199290 und JP 05-314790 offenbart.

Bei der herkömmlichen Technik sind die Zellenversorgungslei­ tungen wie gesagt in einer zu Bitleitungen identischen Rich­ tung angeordnet, was zu einer relativ großen Chipabmessung führt und somit dem gegenwärtigen Trend zur Minimierung der Abmessungen von Halbleiterspeicherbauelementen zuwiderläuft.

Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung eines Halbleiterspeicherbauelements der eingangs genann­ ten Art sowie eines Verfahrens zum Anordnen von Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen eines solchen Halbleiterspei­ cherbauelements zugrunde, die eine vergleichsweise geringe Chipabmessung und hohe Integrationsdichte ermöglichen.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Halbleiterspeicherbauelements mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 oder 7 sowie eines Verfahrens zum Anordnen von Zel­ lenversorgungs-Reparaturschaltkreisen mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Erfindungsgemäß sind die Zellenversorgungslei­ tungen in einer zu Wortleitungen identischen Richtung ange­ ordnet, und die Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreise sind zwischen Zellenblöcken eines Speicherzellenfeldes angeord­ net. Dies ermöglicht gegenüber der oben erwähnten, herkömmli­ chen Anordnung eines reduzierte Chipabmessung und folglich eine hohe Integrationsdichte für das Halbleiterspeicherbau­ element.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie zu deren besserem Verständnis aufgenommene, herkömmliche Ausführungs­ beispiele sind in den Zeichnungen dargestellt, in denen zei­ gen:

Fig. 1 eine schematische Entwurfsansicht eines herkömmli­ chen Halbleiterspeicherbauelements mit Zellenblö­ cken, Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen und Zeilendecoderschaltkreisen,

Fig. 2 herkömmliche Verdrahtungen von Zellenversorgungs­ leitungen,

Fig. 3 eine schematische Entwurfsansicht eines ersten er­ findungsgemäßen Halbleiterspeicherbauelements mit Zellenblöcken, Zellenversorgungs-Reparaturschalt­ kreisen und Zeilendecoderschaltkreisen,

Fig. 4 erfindungsgemäße Verdrahtungen von Zellenversor­ gungsleitungen,

Fig. 5a und 5b Ausführungsbeispiele eines ersten, außenlie­ genden Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreises von Fig. 3,

Fig. 6a bis 6c Ausführungsbeispiele eines zwischen zwei Zel­ lenblöcken angeordneten Zellenversorgungs-Repara­ turschaltkreises von Fig. 3,

Fig. 7a und 7b Ausführungsbeispiele eines letzten, außenlie­ genden Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreises von Fig. 3,

Fig. 8 eine schematische Entwurfsansicht eines zweiten er­ findungsgemäßen Halbleiterspeicherbauelementes mit Zellenblöcken, Zellenversorgungs-Reparaturschalt­ kreisen und Zeilendecoderschaltkreisen,

Fig. 9 eine schematische Entwurfsansicht eines dritten er­ findungsgemäßen Halbleiterspeicherbauelementes mit Zellenblöcken, Zellenversorgungs-Reparaturschalt­ kreisen und Zeilendecoderschaltkreisen und

Fig. 10 eine tatsächliche Anordnung eines Zellenversor­ gungs-Reparaturschaltkreises zwischen zwei Zellen­ blöcken von Fig. 3 in Bezug auf Versorgungsleitun­ gen der Zellenblöcke.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Entwurfsansicht ein her­ kömmliches Halbleiterspeicherbauelement mit einer Anzahl n von Zellenblöcken 10-1 bis 10-n eines Speicherzellenfeldes, einer Anzahl n/2 von Zeilendecoderschaltkreisen 20-1, 20-2, . . ., von denen je einer zwischen zwei benachbarten Zellenblöcken 10-1 und 10-2, 10-3 und 10-4, . . . angeordnet ist, und einer Anzahl n von Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen 30-1 bis 30-n, die in der Richtung von Wortleitungen an der Peri­ pherie des Speicherzellenfeldes im oberen Teil von Fig. 1 an­ geordnet sind. Die n Zellenblöcke 10-1 bis 10-n umfassen in nicht näher gezeigter Weise jeweils eine Mehrzahl von Wort­ leitungen, eine Mehrzahl von Bitleitungen, eine Mehrzahl von zwischen die Wortleitungen und die Bitleitungen eingeschleif­ ten Zellen zur Datenspeicherung und eine Mehrzahl von Zellen­ versorgungsleitungen, die zwischen Bitleitungen in einer zu diesen identischen Richtung angeordnet sind und der Bereit­ stellung einer Versorgungsspannung für die Zellen dienen.

Die n/2 Zeilendecoderschaltkreise 20-1, 20-2, . . . decodieren jeweils externe Zeilenadressen, um ein Auswahlsignal zum Aus­ wählen einer vorgegebenen Wortleitung aus mehreren Wortlei­ tungen zu erzeugen, die in den jeweils benachbarten Zellen­ blöcken 10-1 und 10-2, 10-3 und 10-4, . . . enthalten sind. Speziell ist ein erster Zeilendecoderschaltkreis 20-1 seinen beiden benachbarten Zellenblöcken 10-1, 10-2 zugewiesen, wäh­ rend ein zweiter Zeilendecoderschaltkreis 20-2 den beiden ihm benachbarten Zellenblöcken 10-3, 10-4 zugewiesen ist. Die üb­ rigen, nicht gezeigten Zeilendecoderschaltkreise sind in gleicher Weise jeweils zwei benachbarten Blöcken zugeordnet.

Wenn es unter den mehreren Zellen, die zu einem der Zellen­ blöcke gehören, denen je einer der n Zellenversorgungs- Reparaturschaltkreise 30-1 bis 30-n zugeordnet ist, eine feh­ lerhafte Zelle existiert, die ein Ruhestromversagen verur­ sacht, sperrt der zugehörige Zellenversorgungs-Repara­ turschaltkreis selektiv die elektrische Verbindung nur zwi­ schen derjenigen Zellenversorgungsleitung, welche die Versor­ gungsspannung für die fehlerhafte Zelle bereitstellt und ei­ ner Spannungsquelle. Dadurch beaufschlagt die Versorgungs­ spannung alle diejenigen Zellen nicht mehr, die mit dieser speziellen Zellenversorgungsleitung verbunden sind, welche von der Spannungsquelle getrennt wurde. Dies betrifft sowohl arbeitende als auch fehlerhafte Zellen. Alle diese Zellen werden dann durch redundante Zellen ersetzt, d. h. jegliche fehlerhaften Zellen werden in Einheiten einer Spalte repa­ riert.

Fig. 2 veranschaulicht herkömmliche Verdrahtungen von Zellen­ versorgungsleitungen. Wie daraus ersichtlich, sind Zellenver­ sorgungsleitungen, welche mehreren Zellen die Versorgungs­ spannung Vcc liefern, und Zufuhrleitungen, welche den Zellen eine Massespannung Vss liefern, mit einem Paar von Bitleitun­ gen BL, BLb verbunden und entlang der beiden Seiten derselben in einer zu diesen identischen Richtung und in einem vorgege­ benen Abstand von diesen angeordnet. Hierbei sind die Zellen­ versorgungsleitungen Vcc und die Massespannungs-Zufuhrlei­ tungen Vss mit dem Bitleitungspaar BL, BLb aus derselben Schicht hergestellt.

Das Anordnen der Zellenversorgungsleitungen zwischen den Bit­ leitungspaaren in einer zu diesen identischen Richtung erhöht jedoch die Chipabmessung. Um die Chipabmessung demgegenüber zu reduzieren, ist das erfindungsgemäße Halbleiterspeicher­ bauelement mit einer Struktur aufgebaut, bei der die Zellen­ versorgungsleitungen zwischen Wortleitungen in einer zu die­ sen identischen Richtung angeordnet sind und sich die Zellen­ versorgungs-Reparaturschaltkreise zwischen Zellenblöcken ei­ nes Speicherzellenfeldes befinden.

Fig. 3 zeigt in einer schematischen Entwurfsansicht ein ers­ tes erfindungsgemäßes Halbleiterspeicherbauelement. Wie dar­ aus ersichtlich, beinhaltet der Aufbau dieses Bauelements ei­ ne Anzahl n von Zellenblöcken 110-1 bis 110-n, eine Anzahl n/2 von Zeilendecoderschaltkreisen 120-1, 120-2, . . ., von de­ nen jeder zwischen zwei jeweils benachbarten Zellenblöcken 110-1 und 110-2, 110-3 und 110-4, . . . angeordnet ist, und ei­ ne Anzahl n/2 + 1 von Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen 130-1 bis 130-(n/2 + 1), die zwischen den n Zellenblöcken 110-1 bis 110-n in Bereichen angeordnet sind, in denen sich keiner von den Zeilendecoderschaltkreisen 120-1, 120-2, . . . befin­ det, sowie auf beiden Seiten des Speicherzellenfeldes.

Die n Zellenblöcke 110-1 bis 110-n beinhalten jeweils in nicht näher gezeigter Weise eine Mehrzahl von Wortleitungen, eine Mehrzahl von Bitleitungen, eine Mehrzahl von Zellen, die zwischen die Wortleitungen und die dazu senkrechten Bitlei­ tungen eingeschleift sind, um Daten zu speichern, und eine Mehrzahl von Zellenversorgungsleitungen, die in einer zu den Wortleitungen identischen Richtung angeordnet sind, um den Zellen die Versorgungsspannung zu liefern. Die Verdrahtungs­ richtung der Versorgungsleitungen unterscheidet sich somit von der Richtung der Bitleitungen und folglich von der Ver­ drahtungsrichtung beim erwähnten herkömmlichen Bauelement.

Die n/2 Zeilendecoderschaltkreise 120-1, 120-2, . . . decodie­ ren jeweils externe Zeilenadressen, um ein Auswahlsignal zum Auswählen einer vorgegebenen Wortleitung aus mehreren Wort­ leitungen zu erzeugen, die in den jeweiligen beiden benach­ barten Zellenblöcken 110-1 und 110-2, 110-3 und 110-4, . . . enthalten sind. Speziell ist ein erster Zeilendecoderschalt­ kreis 120-1 den beiden ihm benachbarten Zellenblöcken 110-1, 110-2 zugewiesen, während ein zweiter Zeilendecoderschalt­ kreis 120-2 seinen beiden benachbarten Zellenblöcken 110-3, 110-4 zugewiesen ist. Die übrigen Zeilendecoderschaltkreise sind in nicht gezeigter Weise entsprechend den jeweiligen beiden benachbarten Blöcken zugeordnet.

Wenn es unter den mehreren Zellen, die zu einem der Zellen­ blöcke 110-1 oder 110-2 und 110-3, . . . gehören, denen die n/2 + 1 Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreise 130-1 bis 130-(n/2 + 1) zugewiesen sind, eine oder zwei fehlerhafte Zel­ len gibt, die ein Ruhestromversagen verursachen, blockiert der zugehörige Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreis 130-1 bis 130-(n/2 + 1) die elektrische Verbindung nur zwischen der­ jenigen Zellenversorgungsleitung, welche die Versorgungsspan­ nung für die fehlerhaften Zellen liefert, und der Spannungsquelle. Speziell sind hierbei der erste und der letzte Zel­ lenversorgungs-Reparaturschaltkreis 130-1 bis 130-(n/2 + 1) je­ weils nur einem Zellenblock 110-1, 110-n zugeordnet, während die übrigen Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreise, z. B. der Schaltkreis 130-2, jeweils zwei Zellenblöcken, z. B. den Blö­ cken 110-2 und 110-3, zugeordnet sind. Wenn ein jeweiliger Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreis die Versorgungsspan­ nung daran hindert, die betreffende Zellenversorgungsleitung zu beaufschlagen, werden all diejenigen Zellen nicht mehr mit der Versorgungsspannung beaufschlagt, die mit der zugehöri­ gen, in Wortleitungsrichtung angeordneten Zellenversorgungs­ leitung verbunden sind. Mit anderen Worten werden im Unter­ schied zum erwähnten herkömmlichen Bauelement die fehlerhaf­ ten Zellen nicht in Spaltenrichtung, sondern in Einheiten je einer Zeile repariert.

Fig. 4 veranschaulicht die entsprechenden erfindungsgemäßen Verdrahtungen von Zellenversorgungsleitungen. Im Unterschied zum herkömmlichen Bauelement sind die Zellenversorgungslei­ tungen, welche die Versorgungsspannung Vcc für mehrere Zellen liefern, und die Leitungen, welche die Massespannung Vss für eine Mehrzahl von Zellen liefern, jeweils mit einer vorgege­ benen, nicht gezeigten Wortleitung verknüpft und senkrecht zum Bitleitungspaar BL, BLb angeordnet, d. h. in der zu den Wortleitungen identischen Richtung. Die Zellenversorgungslei­ tungen Vcc und die Massespannungs-Zufuhrleitungen Vss sind hierbei aus verschiedenen Schichten aufgebaut. Der Vergleich von Fig. 4 mit Fig. 2 zeigt leicht, dass sich ein Chip klei­ ner auslegen lässt, wenn die Zellenversorgungsleitungen Vcc und die Massespannungs-Zufuhrleitungen Vss in Wortleitungs­ richtung statt in Bitleitungsrichtung angeordnet werden.

Die Fig. 5a und 5b zeigen Beispiele für den ersten Zellenver­ sorgungs-Reparaturschaltkreis 130-1 von Fig. 3. Im Beispiel von Fig. 5a beinhaltet der erste Zellenversorgungs-Reparatur­ schaltkreis 130-1 von Fig. 3 eine Anzahl m von Schmelzsiche­ rungen F1-1 bis F1-m, die mit ihren einen Enden T1-1 bis T1-m mit Zellenversorgungsleitungen verbunden sind, mehr als eine von einer Mehrzahl von Zellenversorgungsleitungen, die im ersten Zellenblock 110-1 von Fig. 3 angeordnet sind, sowie eine Anzahl m von PMOS-Transistoren P1-1 bis P1-m, deren Drain-Elektroden mit den anderen Enden der m Schmelzsicherun­ gen F1-1 bis F1-m verbunden sind, während an ihre Source- Elektroden die Versorgungsspannung angelegt wird und ihre Ga­ te-Elektroden mit einem Freigabesignal CP_ISb auf einem nied­ rigen Pegel beaufschlagt werden. In der Variante von Fig. 5b beinhaltet der erste Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreis lediglich die m Schmelzsicherungen F1-1 bis F1-m.

Die Fig. 6a bis 6c zeigen mögliche Beispiele für die zwischen Zellenblöcken angeordneten Zellenversorgungs-Reparaturschalt­ kreise 130-2, 130-3, . . . von Fig. 3. Im Beispiel von Fig. 6a beinhaltet ein solcher Zellenversorgungs-Reparaturschalt­ kreis, der zwischen zwei Zellenblöcken angeordnet ist, eine Anzahl m von Schmelzsicherungen F2-1 bis F2-m, die mit ihren einen Enden T2-1 bis T2-m, T2-1' bis T2-m' mit Zellenversor­ gungsleitungen verbunden sind, mehr als eine von einer Mehr­ zahl von Zellenversorgungsleitungen für die jeweiligen beiden Zellenblöcke 110-2, 110-3, . . . von Fig. 3 sowie eine Anzahl m von PMOS-Transistoren P2-1 bis P2-m, deren Drain-Elektroden mit den anderen Enden der m Schmelzsicherungen F2-1 bis F2-m verbunden sind, während ihre Source-Elektroden mit der Spei­ sespannung Vcc beaufschlagt werden und an ihre Gate- Elektroden ein Freigabesignal CP_ISb mit einem niedrigen Pe­ gel angelegt wird. In einer ersten Variante können die Zel­ lenversorgungs-Reparaturschaltkreise, wie in Fig. 6b gezeigt, auch nur aus den m Schmelzsicherungen F2-1 bis F2-m aufgebaut sein, oder sie können in einer zweiten Variante, wie sie in Fig. 6c dargestellt ist, aus einer Anzahl 2 m von Schmelzsi­ cherungen F2-1 bis F2-m und F2-1' bis F2-m' aufgebaut sein.

Die in den Zeichnungen linken Anschlüsse T2-1' bis T2-m' sind in den Beispielen der Fig. 6a und 6b parallel zu den rechten Anschlüssen T2-1 bis T2-m mit den einen Enden der m Schmelzsicherungen F2-1 bis F2-m verknüpft und mit den Zellenversor­ gungsleitungen verbunden, die in demjenigen der beiden Zel­ lenblöcke enthalten sind, die zum betreffenden Zellenversor­ gungs-Reparaturschaltkreis gehören, während die dazu paralle­ len anderen, in den Figuren rechten Anschlüsse T2-1, . . ., T2-m der einen Enden der Schmelzsicherungen mit den in einem ande­ ren Zellenblock enthaltenen Zellenversorgungsleitungen ver­ bunden sind. Im Beispiel der Fig. 6c sind die beiden Gruppen von Schmelzsicherungen F2-1 bis F2-m bzw. F2-1' bis F2-m' an ihrem einen Ende parallel mit der Speisespannungsleitung Vcc verbunden, während ihr anderes Ende mit den rechten Anschlüs­ sen T2-1 bis T2-m bzw. den linken Anschlüssen T2-1' bis T2-m' verbunden ist.

Die Fig. 7a und 7b veranschaulichen mögliche Realisierungen für den letzten Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreis 130- (n/2 + 1) von Fig. 3. Im Beispiel von Fig. 7a beinhaltet der letzte Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreis 130-(n/2 + 1) ei­ ne Anzahl m von Schmelzsicherungen F3-1 bis F3-m, deren eine Enden T3-1 bis T3-m mit Zellenversorgungsleitungen verbunden sind, mehr als eine von einer Mehrzahl von Zellenversorgungs­ leitungen, die für den letzten Zellenblock 110-n von Fig. 3 vorgesehen sind, sowie eine Anzahl m von PMOS-Transistoren P3-1 bis P3-m, deren Drain-Elektroden mit dem jeweils anderen Ende der m Schmelzsicherungen F3-1 bis F3-m verbunden sind, während ihre Source-Elektroden mit der Speisespannung Vcc be­ aufschlagt werden und an ihre Gate-Elektroden ein Freigabe­ signal CP_ISb auf einem niedrigen Pegel angelegt wird. In ei­ ner in Fig. 7b gezeigten Variante kann der letzte Zellenver­ sorgungs-Reparaturschaltkreis auch nur aus den m Schmelzsi­ cherungen F3-1 bis F3-m aufgebaut sein.

Wenn es unter den in den n Zellenblöcken 110-1 bis 110-n ent­ haltenen Zellen irgendeine fehlerhafte Zelle gibt, die ein Ruhestromversagen verursacht, wird durch die Schmelzsicherun­ gen F1-1 bis F1-m, F2-1 bis F2-m, F2-1' bis F2-m', F3-1 bis F3-m der in den Fig. 5a bis 7b veranschaulichten Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreise die fehlerhafte Zelle durch eine redundante Zelle ersetzt, indem selektiv nur die zugehö­ rige Schmelzsicherung im Reparaturprozess unterbrochen wird, die mit einer Zellenversorgungsleitung verbunden ist, welche die Versorgungsspannung für die betreffende fehlerhafte Zelle bereitstellt. Die fehlerhafte Zelle wird hierbei zeilenweise, d. h. in Einheiten einer Zeile, repariert.

Fig. 8 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Halbleiterspei­ cherbauelement, das sich von demjenigen der Fig. 3 in der An­ zahl und Positionierung der Zellenversorgungs-Reparatur­ schaltkreise unterscheidet.

Speziell beinhaltet der Aufbau des Halbleiterspeicherbauele­ ments von Fig. 8 eine Anzahl n von Zellenversorgungs- Reparaturschaltkreisen 131-1, 131-2, . . ., die auf beiden Sei­ ten einer Anzahl n/2 von Zeilendecoderschaltkreisen 120-1, 120-2, . . . für jeden von mehreren Zellenblöcken 110-1 bis 110-m angeordnet sind. Speziell sind hierbei der erste, zwei­ te, dritte und vierte Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreis 131-1, 131-2, 131-3, 131-4 den Zellenblöcken 110-1, 110-2, 110-3 bzw. 110-4 zugeordnet, und die übrigen Zellenversor­ gungs-Reparaturschaltkreise sind in gleicher Weise so ange­ ordnet, dass sie jeweils einem benachbarten Zellenblock zuge­ wiesen sind.

Von den n Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen 131-1, 131-2, . . . sind diejenigen Zellenversorgungs-Reparaturschalt­ kreise 131-1, 131-3, . . ., die auf der linken Seite eines je­ weiligen Zeilendecoderschaltkreises 120-1, 120-2, . . . ange­ ordnet sind, in einer der Strukturen der Fig. 7a und 7b auf­ gebaut, während die Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreise 131-2, 131-4, die auf der rechten Seite eines jeweiligen Zei­ lendecoderschaltkreises 120-1, 120-2, . . . liegen, in einer der Strukturen von Fig. 5a und 5b aufgebaut sind.

Fig. 9 zeigt ein drittes erfindungsgemäßes Halbleiterspei­ cherbauelement, das sich von demjenigen von Fig. 3 wiederum in der Anzahl und Positionierung der Zellenversorgungs-Repa­ raturschaltkreise unterscheidet.

Speziell ist das Halbleiterspeicherbauelement von Fig. 9 mit einer Struktur aufgebaut, bei der eine Anzahl n/2 von Zellen­ versorgungs-Reparaturschaltkreisen 133-1, 132-2, . . . jeweils zwischen einer Anzahl n/2 von Zeilendecoderschaltkreisen 120- 1, 120-2, . . . für je zwei Zellenblöcke 110-1 und 110-2, 110-3 und 110-4, . . . angeordnet ist. Dabei ist speziell der erste Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreis 132-1 den zwei Zellen­ blöcken 110-1 und 110-2 zugeordnet, während der zweite Zel­ lenversorgungs-Reparaturschaltkreis 132-2 den beiden Zellen­ blöcken 110-3 und 110-4 zugeordnet ist. Die übrigen Zellen­ versorgungs-Reparaturschaltkreise sind entsprechend so ange­ ordnet, dass sie den jeweiligen beiden benachbarten Zellen­ blöcken zugeordnet sind. Die n/2 Zellenversorgungs- Reparaturschaltkreise 132-1, 132-2, . . . sind dabei in einer der Strukturen aufgebaut, die in den Fig. 6a, 6b und 6c ge­ zeigt sind.

Fig. 10 zeigt eine tatsächliche Anordnung eines zwischen den Zellenblöcken von Fig. 3 positionierten Zellenversorgungs- Reparaturschaltkreises in Bezug auf die Spannungsversorgungs­ leitungen des Zellenblocks. Wie daraus ersichtlich, ist der Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreis 130-2 mit den zwei Zellenblöcken 110-2 und 110-3 verbunden. Die auf den Span­ nungsversorgungsleitungen MPL anliegende Versorgungsspannung beaufschlagt über Schmelzsicherungen F1, F2, welche quasi den Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreis 130-2 realisieren, die Verbindungsleitungen 101, 102. Die Verbindungsleitungen 101, 102 stehen mit den Zellenversorgungsleitungen Vcc der Spei­ cherzellenblöcke 110-2, 110-3 über Kontakte C5 bis C12 in Verbindung.

Wie aus Fig. 10 weiter ersichtlich, bestehen die Zellenver­ sorgungsleitungen Vcc aus Metallverdrahtungsleitungen, welche die Speisespannung empfangen und parallel zu Massespannungs- Zufuhrleitungen Vss und Wortleitungen W/L angeordnet sind, die zwischen den Zellenversorgungsleitungen Vcc und den Mas­ sespannungs-Zufuhrleitungen Vss platziert sind. Die Schmelz­ sicherungen F1, F2 sind aus Polysiliciumschichten gebildet und können mittels Laserstrahl durchtrennt werden. Die Span­ nungsversorgungsleitungen MPL und die Zellenversorgungslei­ tungen Vcc bestehen aus jeweiligen Metallschichten, die Alu­ minium (Al) gemischt mit Wolfram (W) enthalten. Hierbei lie­ gen die Zellenversorgungsleitungen Vcc unterhalb der Schicht der Spannungsversorgungsleitungen MPL, die mit Bitleitungen B/L auf derselben Schicht gekoppelt sind, und zwar senkrecht zu selbigen in davon verschiedenen Schichten und über der Schicht der Wortleitungen W/L aus Polysilicium.

Wenn beispielsweise ein hohes Stromversagen an einer Spei­ cherzelle auftritt, an welche die Zellenversorgungsspannung über die Zellenversorgungsleitung 101-1 angelegt wird, wird die zugehörige Schmelzsicherung F1, die eine der über ein Fenster von etwa 4 µm offen zugänglichen Schmelzsicherungen darstellt, in einem Laserreparaturschritt, der einen der Schritte bei der Herstellung eines Halbleiterbauelementes darstellt, mittels Laserstrahl durchtrennt. Die durchtrennte Schmelzsicherung F1 überträgt dann die Versorgungsspannung nicht mehr zur Verbindungsleitung 101. Dadurch empfangen die­ jenigen Zellenversorgungsleitungen Vcc der Speicherzellenblö­ cke 110-2, 110-3, die über die zugehörigen Kontakte C5 bis C8 angekoppelt sind, keine Versorgungsspannung mehr, um das Problem des Ruhestromversagens zu lösen. Hierbei werden dann diejenien Speicherzellen, die mit den Zellenversorgungslei­ tungen verbunden sind, die keine Zellenversorgungsspannung mehr empfangen, durch Speicherzellen von redundanten Zellen­ blöcken ersetzt.

Insgesamt lässt sich daher für das erfindungsgemäße Halblei­ terspeicherbauelement ein hoher Integrationsgrad mit einer minimalen, von den diversen Schaltkreisen belegten Chipfläche realisieren, indem die Zellenversorgungs-Reparaturschaltkrei­ se zwischen den voneinander beabstandeten Speicherzellenfeld­ blöcken in Wortleitungsrichtung angeordnet sind und die Schmelzsicherungen der Zellenversorgungs-Reparaturschaltkrei­ se in Wortleitungsrichtung strukturiert und in Bitleitungs­ richtung ausgedehnt angeordnet sind.

Gemäß Fig. 10 sind die Schmelzsicherungen jeweils in elektri­ scher Verbindung mit einer oder mehreren Zellenversorgungs­ leitungen, die andererseits mit den Speicherzellen der sepa­ raten Speicherzellenfeldblöcke verbunden sind. Mit anderen Worten sind die Schmelzsicherungen in elektrischer Verbindung mit einer oder mehreren Zellenversorgungsleitungen, die mit den in einem der separaten Speicherzellenfeldblöcke enthalte­ nen Speicherzellen verbunden sind.

Das erfindungsgemäße Halbleiterspeicherbauelement hat den Vorteil, dass die Zellenversorgungsleitungen von Zellenblö­ cken in Wortleitungsrichtung angeordnet sind und die Zellen­ versorgungs-Reparaturschaltkreise zwischen den Zellenblöcken des Speicherzellenfeldes angeordnet sind, wodurch sich die Chipabmessung reduzieren lässt.

Claims (13)

1. Halbleiterspeicherbauelement mit

• - einer Mehrzahl von Wortleitungen (W/L), einer Mehr­ zahl von Bitleitungen, einer Mehrzahl von zwischen die Wort­ leitungen und die Bitleitungen eingeschleiften Zellen zur Da­ tenspeicherung und einem Speicherzellenfeld mit mehreren Zel­ lenblöcken (110-1, 110-2, . . .) mit jeweils mehreren Zellenver­ sorgungsleitungen (101-1, 101-2, . . .) zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung (Vcc) für die Zellen,
• - einer Mehrzahl von Zeilendecoderschaltkreisen (120-1, 120-2, . . .) zum Decodieren externer Zeilenadressen und Erzeu­ gen von Auswahlsignalen zum Auswählen vorgegebener, in den Zellenblöcken enthaltener Wortleitungen und
• - einer Mehrzahl von Zellenversorgungs-Reparaturschalt­ kreisen (130-1, 130-2, . . .) zum selektiven Blockieren einer elektrischen Verbindung zwischen Zellenversorgungsleitungen, welche die Versorgungsspannung für fehlerhaften Zellen be­ reitstellen, und einer zugehörigen Spannungsversorgung, wenn es derartige fehlerhafte Zellen gibt, die ein Ruhestromversa­ gen verursachen,

dadurch gekennzeichnet, dass

• - die Zellenversorgungsleitungen (101-1, 101-2, . . .), zwischen den Wortleitungen (WL) in einer zu dieser identi­ schen Richtung angeordnet sind,
• - die Zeilendecoderschaltkreise (120-1, 120-2, . . .) je­ weils zwischen zwei benachbarten Zellenblöcken angeordnet sind und
• - die Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreise (130-1, 130-2, . . .) ebenfalls jeweils zwischen den Zellenblöcken ange­ ordnet sind.

2. Halbleiterspeicherbauelement nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenversorgungs-Reparatur­ schaltkreise, für welche die zugehörigen Zeilendecoderschalt­ kreise nicht in den Bereichen zwischen Zellenblöcken angeordnet sind, und die betreffenden Zeilendecoderschaltkreise beidseits des Speicherzellenfeldes angeordnet sind.

3. Halbleiterspeicherbauelement nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenversorgungs- Reparaturschaltkreise jeweils beidseits der Zeilendecoder­ schaltkreise angeordnet sind.

4. Halbleiterspeicherbauelement nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenversorgungs- Reparaturschaltkreise jeweils zwischen den Zeilendecoder­ schaltkreisen angeordnet sind.

5. Halbleiterspeicherbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenver­ sorgungs-Reparaturschaltkreise Schmelzsicherungen, die mit einem Ende mit Zellenversorgungsleitungen verbunden sind, und mehr als eine Zellenversorgungsleitung beinhalten, wobei an die anderen Enden der Schmelzsicherungen die Versorgungsspan­ nung anlegbar ist.

6. Halbleiterspeicherbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenver­ sorgungs-Reparaturschaltkreise jeweils folgende Elemente ent­ halten:

• - eine Mehrzahl von Schmelzsicherungen, die mit einem Ende jeweils mit mehr als einer Zellenversorgungsleitung ver­ bunden sind, und
• - eine Mehrzahl von PMOS-Transistoren, die mit ihren Drain-Elektroden mit den anderen Enden der Schmelzsicherungen verbunden sind, während an ihre Source-Elektroden die Versor­ gungsspannung angelegt wird und ihre Gate-Elektroden mit ei­ nem Freigabesignal auf einem niedrigen Pegel beaufschlagt werden.

7. Statisches Halbleiterspeicherbauelement mit wahlfrei­ em Zugriff, mit

- Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen zum selekti­ ven Blockieren einer elektrischen Verbindung zwischen Zellen­ versorgungsleitungen, die mit Spannungsversorgungsleitungen in Beziehung stehen, und fehlerhaften Speicherzellen bei Auf­ treten eines jeweiligen Ruhestromversagens, dadurch gekennzeichnet, dass

• - die Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreise zwischen separaten Zellenfeldblöcken in Wortleitungsrichtung angeord­ net sind und
• - in den Zellenversorgungs-Reparaturschaltkreisen Schmelzsicherungen enthalten sind, die eine vorgegebene Länge besitzen und in Bitleitungsrichtung ausgedehnt angeordnet sind.

8. Halbleiterspeicherbauelement nach Anspruch 7, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzsicherungen mit der oder den Zellenversorgungsleitungen verbunden sind, die elek­ trisch mit Speicherzellen verbunden sind, welche in einem o­ der mehreren einer Mehrzahl von separaten Speicherzellenfeld­ blöcken enthalten sind.

9. Halbleiterspeicherbauelement nach Anspruch 7 oder 8, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenversorgungslei­ tungen aus metallischen Leitungen bestehen, welche die Ver­ sorgungsspannung empfangen und parallel zu Massespannungs- Zufuhrleitungen angeordnet sind, wobei Wortleitungen zwischen den Versorgungsspannungsleitungen und den Massespannungs- Zufuhrleitungen vorgesehen sind.

10. Halbleiterspeicherbauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzsi­ cherungen aus Polysiliciumschichten gebildet sind, die mit­ tels Laserstrahl durchtrennbar sind, die Spannungsversor­ gungsleitungen aus aluminiumhaltigen Metallschichten bestehen und die Zellenversorgungsleitungen aus wolframhaltigen Me­ tallschichten bestehen.

11. Halbleiterspeicherbauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 10, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenver­ sorgungsleitungen unterhalb der Schicht der Spannungsversor­ gungsleitungen, die mit Bitleitungen auf derselben Schicht gekoppelt sind, senkrecht zu den Bitleitungen auf anderen Schichten und über einer Schicht mit Wortleitungen aus Poly­ silicium angeordnet sind.

12. Verfahren zum Anordnen von Zellenversorgungs- Reparaturschaltkreisen eines Halbleiterspeicherbauelements, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Platzieren von Zellenversorgungs-Reparaturschaltkrei­ sen zwischen separaten Speicherzellenfeldblöcken in Wortlei­ tungsrichtung zum selektiven Blockieren einer elektrischen Verbindung zwischen Spannungsversorgungsleitungen und zu feh­ lerhaften Speicherzellen gehörigen Zellenversorgungsleitungen bei Auftreten eines Ruhestromversagens und
• - Platzieren von Schmelzsicherungen der Zellenversor­ gungs-Reparaturschaltkreise mit einer vorgegebenen Länge in Wortleitungsrichtung und zu Bitleitungen hin ausgedehnt.