DE19826021A1 - Halbleiterspeichervorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiterspeichervor­ richtung.

Speziell betrifft sie eine Halbleiterspeichervorrichtung, die einen Test unabhängig von der Anordnung einer Ersatzzelle ermög­ licht.

Fig. 7A und 7B zeigen ein Datenwertausgeben und ein Datenwer­ teingeben in einer der Anmelderin bekannten, typischen Halblei­ terspeichervorrichtung.

Wie in Fig. 7A gezeigt ist, geht bei der der Anmelderin bekann­ ten Halbleiterspeichervorrichtung ein in einer Speicherzelle 1 gespeicherter Datenwert durch einen Leseverstärker 3 hindurch und wird von einem Ausgabepuffer 5 ausgegeben. Hier enthält der Ausgabepuffer 5 einen Vorverstärker 7 und einen Hauptverstärker 9, wobei der Vorverstärker 7 ein Signal DBR ausgibt.

Wie in Fig. 7B gezeigt ist, wird bei der der Anmelderin bekann­ ten Halbleiterspeichervorrichtung ein Datenwert über einen Ein­ gabepuffer 11 in die Speicherzelle 1 eingegeben. Hier gibt der Eingabepuffer 11 ein Signal DBW aus.

Fig. 8 zeigt eine einen Viertelabstand verwendende Speicherzel­ lenanordnung in der der Anmelderin bekannten Halbleiterspeicher­ vorrichtung, bei der ein weißer Kreis eine mit einer Bitleitung BL verbundene Speicherzelle, die einen Datenwert speichert, zeigt, und ein schwarzer Kreis eine mit einer Bitleitung/BL verbundene Speicherzelle, die einen invertierten Datenwert spei­ chert, zeigt.

Das Speicherzellenfeld enthält Blöcke A und B, die aus normalen Zellen gebildet sind, und Blöcke C und D, die aus Ersatzzellen SC gebildet sind. Sogar wenn eine normale Zelle, die einen Da­ tenwert (oder einen invertierten Datenwert) speichert, durch ei­ ne Ersatzzelle SC, die einen invertierten Datenwert (oder Daten­ wert) speichert, ersetzt ist, wenn beispielsweise der Block A durch den Block D mit einer unterschiedlichen Zellenanordnung ersetzt ist, wird ein Datenwert, so wie er ist, gelesen und ge­ schrieben.

Wenn jedoch die Blöcke A und B durch den Block D bzw. C in Fig. 8 ersetzt sind, speichert die ersetzende Speicherzelle SC den invertierten Datenwert des in der normalen Zelle gespeicherten Datenwertes. Daher kann die während eines Testes aufgezwungene Beanspruchung nicht mit der gleichen Bedingung wie bei der nor­ malen Zelle auf die Ersatzzelle SC angewendet werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Halbleiterspei­ chervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die unabhängig von der Anordnung der Ersatzzelle SC einen Test durch Anwenden der Bean­ spruchung ermöglicht, wenn eine normale Zelle durch die Ersatz­ zelle SC ersetzt ist.

Die Aufgabe wird durch die Halbleiterspeichervorrichtung des An­ spruches 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.

Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Halbleiterspeichervorrichtung eine Wortleitung, eine Ersatzwort­ leitung, eine die Wortleitung und die Ersatzwortleitung kreuzen­ de Bitleitung, zumindest eine Speicherzelle, die an der Kreuzung der Wortleitung und der Bitleitung angeordnet ist, zumindest ei­ ne Ersatzzelle, die an der Kreuzung der Ersatzwortleitung und der Bitleitung angeordnet ist, eine Datenwertinvertierungsschal­ tung, die ein Invertierungssignal zum Invertieren eines Daten­ wertes erzeugt, wenn eine Speicherzelle durch eine Ersatzzelle ersetzt ist und die Ersatzzelle einen invertierten Datenwert be­ züglich des in der Speicherzelle gespeicherten Datenwertes spei­ chert, eine Umkehrschreibschaltung, die als Reaktion auf das von der Datenwertinvertierungsschaltung gelieferte Invertierungs­ signal einen in die Ersatzzelle zu schreibenden Datenwert inver­ tiert, wenn der Datenwert in die den invertierten Datenwert speichernde Ersatzzelle zu schreiben ist, und eine Umkehrlese­ schaltung, die als Reaktion auf das von der Datenwertinvertie­ rungsschaltung gelieferte Invertierungssignal einen aus der Er­ satzzelle auszulesenden Datenwert invertiert, wenn der Datenwert aus der den invertierten Datenwert speichernden Ersatzzelle aus­ zulesen ist.

Daher besteht ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, daß die gleiche Beanspruchung wie bei einer Speicherzelle zuverläs­ sig auf eine Ersatzzelle unabhängig von der Ersatzzellenanord­ nung angewendet werden kann.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren, wobei gleiche oder entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtstruktur einer Halbleiterspeicher­ vorrichtung entsprechend einem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 2A und 2B den Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Halbleiter­ speichervorrichtung,

Fig. 3 Strukturen des Blockbestimmungsabschnittes und der Datenwertumwandlungssteuerschaltung, die in Fig. 1 gezeigt sind,

Fig. 4 eine Struktur der in Fig. 2B gezeigten Umwand­ lungsschaltung,

Fig. 5 eine Struktur der in Fig. 2A gezeigten Umwand­ lungsschaltung,

Fig. 6 eine Gesamtstruktur einer Halbleiterspeicher­ vorrichtung entsprechend einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel,

Fig. 7A und 7B den Betrieb einer der Anmelderin bekannten Halbleiterspeichervorrichtung und

Fig. 8 eine Speicherzellenanordnung in der der Anmel­ derin bekannten Halbleiterspeichervorrichtung.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt eine Gesamtstruktur einer Halbleiterspeichervor­ richtung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, enthält die Halbleiterspeichervorrichtung einen Adressenpuffer 17, der ein Adressensignal A0-A9 empfängt und puffert, einen Zeilendekoder 13 und einen Spaltendekoder 15, die mit dem Adressenpuffer 17 verbunden sind, einen Ersatzzei­ lendekoder 14, der eine Ersatzwortleitung auswählt, eine Spei­ cherzelle 1, eine Leseauffrischverstärker- und Eingabe- /Ausgabesteuerschaltung 3, eine Programm- bzw. Programmierschal­ tung 19, die mit dem Adressenpuffer 17 verbunden ist und eine Adresse speichert, die den Ort einer fehlerhaften Speicherzelle anzeigt. Die Halbleiterspeichervorrichtung enthält weiterhin ei­ nen Blockbestimmungsabschnitt 16, der mit dem Zeilendekoder 13 und dem Ersatzzeilendekoder 14 verbunden ist, und eine Daten­ wertumwandlungssteuerschaltung 20, die mit der Programmschaltung 19 und dem Blockbestimmungsabschnitt 16 verbunden ist. Die Halb­ leiterspeichervorrichtung enthält weiterhin eine Takterzeugungs­ schaltung 21, die ein Spaltenadressenauslösesignal/CAS und ein Zeilenadressenauslösesignal/RAS empfängt, ein logisches Gatter 22, das ein Schreibfreigabesignal/W und ein Ausgabesignal der Takterzeugungsschaltung 21 empfängt, einen einen Datenwert emp­ fangenden Eingabepuffer 11, eine Umwandlungsschaltung 10, die mit dem Eingabepuffer 11 verbunden ist, und einen Ausgabepuffer 5, der einen Vorverstärker 7, eine Umwandlungsschaltung 8 und einen Hauptverstärker 9 enthält und der den Datenwert ausgibt.

Hier bildet die Speicherzelle 1 ein Feld, in dem die in Fig. 8 gezeigte Zellenanordnung mit Viertelabstand eine Einheit ist.

Fig. 3 zeigt Strukturen des Blockbestimmungsabschnittes 16 und der Datenwertumwandlungssteuerschaltung 20, die in Fig. 1 ge­ zeigt sind. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, enthält der Blockbestim­ mungsabschnitt 16 eine Exklusiv-ODER-Schaltung 160, an die ein Normalzellenblockbestimmungssignal und ein Ersatzzellenblockbe­ stimmungssignal angelegt werden.

Das Normalzellenblockbestimmungssignal wird als Reaktion auf ein Wortleitungsauswahlsignal erzeugt und ist auf dem hohen Pegel (H), wenn die ausgewählte Wortleitung WL in einem in Fig. 8 ge­ zeigten Block A enthalten ist, und ist auf dem niedrigen Pegel (L), wenn die Wortleitung WL in einem Block B enthalten ist.

Ähnlich wird das Ersatzzellenblockbestimmungssignal als Reaktion auf ein Ersatzwortleitungsauswahlsignal erzeugt und ist auf dem H-Pegel, wenn die ausgewählte Ersatzwortleitung SWL in einem in Fig. 8 gezeigten Block C enthalten ist, und ist auf dem L-Pegel, wenn die Ersatzwortleitung in einem Block D enthalten ist.

Die Datenwertumwandlungssteuerschaltung bzw. Datenwertverschlüs­ selungssteuerschaltung 20 enthält einen mit der Exklusiv-ODER- Schaltung 160 verbundenen Inverter 200 und ein logisches Gatter 201, das ein Ausgabesignal des Inverters 200 und ein Ersatzzei­ lenfreigabesignal/SRE empfängt und ein Umwandlungs-EIN-Signal SON ausgibt.

Nun wird der Betrieb der Halbleiterspeichervorrichtung entspre­ chend dem Ausführungsbeispiel beschrieben.

Zuerst wird der Datenschreibbetrieb mit Bezug zu Fig. 2B be­ schrieben. Wie in Fig. 2B gezeigt ist, wird ein in den Eingabe­ puffer 11 eingegebener Datenwert DQ1-DQ8 durch den Eingabepuffer 11 gepuffert und ein Signal DBW wird von dem Eingabepuffer 11 an die Umwandlungsschaltung 12 geliefert. Fig. 4 ist ein Schalt­ bild, das eine Struktur der Umwandlungsschaltung 12 zeigt. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, enthält die Umwandlungsschaltung 12 eine Exklusiv-ODER-Schaltung 120 und liefert ein Signal DBW', das ei­ ne Inversion bzw. Umkehrung des Signales DBW ist, an die Spei­ cherzelle 1, wenn das Umwandlungs-EIN-Signal SON auf dem H-Pegel ist. Wenn das Umwandlungs-EIN-Signal SON auf dem L-Pegel ist, liefert die Umwandlungsschaltung 12 das Signal DBW, das nicht invertiert ist, an die Speicherzelle 1.

Heer wird der Fall, bei dem das Umwandlungs-EIN-Signal SON auf den H-Pegel aktiviert ist, mit Bezug zu Fig. 3 beschrieben. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, muß das Ersatzzeilenfreigabesignal/SRE auf den L-Pegel aktiviert sein, so daß das Umwandlungs-EIN- Signal SON den H-Pegel erreicht. Das Ersatzzeilenfreigabesignal­ /SRE ist ein Signal, das in der Programmschaltung 19 erzeugt wird und auf den L-Pegel aktiviert wird, wenn eine normale Zel­ le, die durch ein in den Adressenpuffer 1 eingegebenes Adressen­ signal A0-A9 bestimmt ist, durch eine Ersatzzelle ersetzt ist.

Das Umwandlungs-EIN-Signal SON wird nur aktiviert, wenn eine normale Zelle durch eine Ersatzzelle mit unterschiedlicher Zell­ anordnung ersetzt ist, wenn beispielsweise der in Fig. 8 gezeig­ te Block A durch den Block D ersetzt ist oder der Block B durch den Block C ersetzt ist. In diesem Fall weisen das Normalzellen­ blockbestimmungssignal und das Ersatzzellenblockbestimmungs­ signal voneinander verschiedene Pegel auf. Daher gibt die Exklu­ siv-ODER-Schaltung 160 ein Signal mit H-Pegel aus und das logi­ sche Gatter 201 empfängt ein Signal mit L-Pegel von dem Inverter 200 und gibt das Umwandlungs-EIN-Signal SON mit H-Pegel aus.

Dann wird der Datenlesebetrieb mit Bezug zu Fig. 2A beschrieben.

Wie in Fig. 2A gezeigt ist, wird der in der Speicherzelle 1 ge­ speicherte Datenwert dem Ausgabepuffer 5 über den Leseverstärker 3 geliefert. Danach wird der dem Ausgabepuffer 5 gelieferte Da­ tenwert durch den Vorverstärker 7 verstärkt und ein Signal DBR wird der Umwandlungsschaltung 8 geliefert. Fig. 5 ist ein Schaltbild, das die Struktur der Umwandlungsschaltung 8 zeigt. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, enthält die Umwandlungsschaltung 8 eine Exklusiv-ODER-Schaltung 80 und liefert ein Signal DBR', das eine Inversion bzw. Umwandlung des Signales DBR ist, an den Hauptverstärker 9 nur, wenn das Umwandlungs-EIN-Signal SON auf dem H-Pegel ist.

Das Umwandlungs-EIN-Signal SON erreicht den H-Pegel unter der gleichen Bedingung, wie oben beschrieben wurde.

Wenn das Umwandlungs-EIN-Signal SON auf dem L-Pegel ist, liefert die Umwandlungsschaltung 8 das Signal DBR, das nicht invertiert ist, zu dem Hauptverstärker 9.

Entsprechend dem oben beschriebenen Betrieb kann, wenn eine nor­ male Zelle durch eine Ersatzzelle SC ersetzt ist und die Ersatz­ zelle SC einen bezüglich der normalen Zelle invertierten Daten­ wert speichert, der gleiche Zustand der elektrischen Ladungen wie bei der normalen Zelle vor dem Ersetzen durch die Ersatzzel­ le SC unter Verwendung des invertierten Datenwertes des Daten­ wertes, der in die normale Zelle zu schreiben ist, als Daten­ wert, der in die Ersatzzelle SC zu schreiben ist, erreicht wer­ den.

Wenn eine normale Zelle durch eine Ersatzzelle SC ersetzt ist, kann daher eine Beanspruchung an alle Zellen beispielsweise in einem Einbrenntest (Burn-in-Test), unabhängig der Anordnung der Ersatzzelle (SC) angelegt werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 6 zeigt eine Gesamtstruktur einer Halbleiterspeichervor­ richtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, weist die Halbleiterspeichervorrich­ tung eine ähnliche Struktur zu der in Fig. 1 gezeigten Halblei­ terspeichervorrichtung mit der Ausnahme, daß die Vorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel einen Normalbetriebsmodus und einen Testmodus aufweist und weiterhin eine Adressenschlüsselschaltung bzw. Adressenerkennungsschaltung 30 zum Gelangen in den Testmo­ dus und Erzeugen eines Testsignales entsprechend einem eingege­ benen Adressensignal A0-A8 bzw. A0-A9, auf.

Die Adressenschlüsselschaltung 30 erzeugt das Testsignal ent­ sprechend dem Pegel des Adressensignales A0-A8 und die Datenum­ wandlungssteuerschaltung 20 wird aktiviert, wenn dieses Testsi­ gnal geliefert wird.

Wie oben beschrieben wurde, wird bei der Halbleiterspeichervor­ richtung entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel die Daten­ umwandlungssteuerschaltung nur in dem Testmodus aktiviert, so daß eine durch die Datenwertinversion in dem normalen Betriebs­ modus verursachte Verringerung der Betriebsgeschwindigkeit ver­ hindert werden kann.

Claims (5)

1. Halbleiterspeichervorrichtung mit einer Wortleitung (WL),
einer Ersatzwortleitung (SWL),
einer Mehrzahl von Bitleitungen (BL, /BL), die die Wortleitung (WL) und die Ersatzwortleitung (SWL) kreuzen,
zumindest einer Speicherzelle (1), die an den Kreuzungen der Wortleitung (WL) und der Bitleitungen (BL,/BL) angeordnet ist, zumindest einer Ersatzzelle (SC), die an den Kreuzungen der Er­ satzwortleitung (SWL) und der Bitleitungen (BL,/BL) angeordnet ist,
einem Datenwertinvertierungsmittel (20) zum Erzeugen eines In­ vertierungssignales (SON) zum Invertieren eines Datenwertes, wenn die Speicherzelle (1) durch die Ersatzzelle (SO) ersetzt ist und die Ersatzzelle (SC) einen bezüglich des in der Spei­ cherzelle (1) gespeicherten Datenwertes invertierten Datenwert speichert,
einem Umkehrschreibmittel (10) zum Invertieren des in die Er­ satzzelle (SC) zu schreibenden Datenwertes entsprechend dem In­ vertierungssignal (SON), das von dem Datenwertinvertierungsmit­ tel (20) geliefert wird, wenn der Datenwert in die Ersatzzelle (SC), die den invertierten Datenwert speichert, geschrieben wird, und
einem Umkehrlesemittel (8) zum Invertieren eines aus der Ersatz­ zelle (SC) auszulesenden Datenwertes entsprechend dem Invertie­ rungssignal (SON), das von dem Datenwertinvertierungsmittel (20) geliefert wird, wenn der Datenwert aus der Ersatzzelle (SC), die den invertierten Datenwert speichert, ausgelesen wird.

2. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1, weiter mit einem Ersatzbestimmungsmittel (19) zum Bestimmen, ob die Spei­ cherzelle (1), die einer eingegebenen Adresse entspricht, durch die Ersatzzelle (SC) ersetzt wurde, und zum Erzeugen eines Er­ satzfreigabesignals (/SRE), wenn die Speicherzelle (1) durch die Ersatzzelle (SC) ersetzt wurde, wobei das Datenwertinvertierungsmittel (20) aktiviert wird, wenn das Ersatzfreigabesignal (/SRE) empfangen wird.

3. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wei­ ter mit
einem Zellenzustandsbestimmungsmittel (16) zum Bestimmen ent­ sprechend einem Wortleitungsauswahlsignal, das die Wortleitung (WL) auswählt, und einem Ersatzwortleitungsauswahlsignal, das die Ersatzwortleitung (SWL) auswählt, ob die die Speicherzelle (1) ersetzende Ersatzzelle (SC) einen bezüglich des in der Spei­ cherzelle (1) gespeicherten Datenwertes invertierten Datenwert speichert, wobei
das Datenwertinvertierungsmittel (20) aktiviert wird, wenn das Zellenzustandsbestimmungsmittel (16) bestimmt, daß die Ersatz­ zelle (SC) den invertierten Datenwert speichert, und
das Datenwertinvertierungsmittel (20) deaktiviert wird, wenn das Zellenzustandsbestimmungsmittel (16) bestimmt, daß die Ersatz­ zelle (SC) nicht den invertierten Datenwert speichert.

4. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter mit
einem Eingabepuffer (11) und
einem Ausgabepuffer (5), der einen Vorverstärker (7) und einen Hauptverstärker (9) enthält, wobei
das Umkehrschreibmittel (10) einen von dem Eingabepuffer (11) ausgegebenen Datenwert entsprechend dem Invertierungssignal (SON) invertiert und
das Umkehrlesemittel (8) einen von dem Vorverstärker (7) ausge­ gebenen Datenwert entsprechend dem Invertierungssignal (SON) in­ vertiert.

5. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter mit
einer Adressenschlüsselschaltung (30), die ein Testmodussignal entsprechend einem extern angelegten Adressensignal (A0-A9) er­ zeugt, wobei
das Datenwertinvertierungsmittel (20) entsprechend dem Testmo­ dussignal aktiviert wird.