DE4112891A1 - Halbleiterspeicher mit redundanten bitleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterspeicher mit redun­ danten Bitleitungen zum Ersetzen fehlerhafter Bitleitungen durch die redundanten Leitungen.

In letzter Zeit wurde der Reinheitsgrad beim Herstellen von Halbleiterbauteilen immer weiter verbessert. Trotzdem ist es immer noch schwierig, beim Herstellen das Anfallen fehler­ hafter Schaltungen zu vermeiden. Um dieses Problem zu lösen, weisen herkömmliche Halbleiterspeicher in der Regel eine Re­ dundanzschaltung auf, die aktiv wird, wenn ein fehlerhafter Schaltungsteil vorliegt.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm für einen herkömmlichen Halb­ leiterspeicher mit einer Redundanzschaltung. Dieser herkömm­ liche Halbleiterspeicher ist so ausgebildet, daß er ein Paar komplementärer fehlerhafter Bitleitungen 12, die sich in einem während der Herstellung ausgeführten Test als funk­ tionsunfähig erwiesen, durch ein Paar redundanter komplemen­ tärer Bitleitungen 22 ersetzt. Mehrere Paare komplementärer Bitleitungen 12 einschließlich des fehlerhaften Paars sind mit einem Paar komplementärer Datenleitungen 30 über erste Schalter 14 verbunden, die durch einen Spaltendekoder 10 gesteuert werden. Das Paar redundanter komplementärer Bit­ leitungen 22 ist mit dem Paar Datenleitungen 30 über einen zweiten Schalter 24 verbunden, der durch einen redundanten Spaltendekoder 20 gesteuert wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß in Fig. 5 die Paare komple­ mentärer Bitleitungen 12, redundanter Bitleitungen 22 und Datenleitungen 30 jeweils durch eine einzelne Leitung darge­ stellt sind.

Das Paar redundanter Leitungen 22 ist mit dem Paar Datenlei­ tungen 30 zwischen den Bitleitungen 12 und einem Eingangs­ anschluß 42 eines Differenzverstärkers 41 verbunden, wie in Fig. 5 dargestellt.

Jeder Spaltendekoder 10 enthält eine Sicherung, die aller­ dings in der Figur nicht dargestellt ist. Der herkömmliche Halbleiterspeicher ist so aufgebaut, daß dann, wenn die Si­ cherung durchgetrennt ist, der erste Schalter 14 ausgeschal­ tet ist, während bei intakter Sicherung der Spaltendekoder 10 die EIN/AUS-Funktion des ersten Schalters aufgrund eines Spaltenadreßsignals steuert, wie es von einem (nicht darge­ stellten) Adreßbus erhalten wird. Die Sicherung des Spalten­ dekoders 10, die mit einer fehlerhaften Bitleitung 12 ver­ bunden ist, wird bei dem während der Herstellung ausgeführ­ ten Test aufgetrennt, während die Sicherung im Spaltendeko­ der 10, die mit einer normal funktionsfähigen Bitleitung verbunden ist, unversehrt gehalten wird.

Infolgedessen kann nach Abschluß der Fertigung das Paar feh­ lerhafter Bitleitungen 12 nicht mehr mit den Datenleitungen 30 verbunden werden, selbst wenn ein Spaltenadreßsignal, das die fehlerhaften Bitleitungen 12 indiziert, an den mit den fehlerhaften Bitleitungen verbundenen Spaltendekoder 10 ge­ liefert wird. Wenn andererseits ein mit einem Paar normal arbeitender Bitleitungen 12 verbundener Spaltendekoder 10 ein Spaltenadreßsignal erhält, das die Auswahl dieses Paars an Bitleitungen 12 zeigt, werden diese normal arbeitenden Bitleitungen mit dem Paar Datenleitungen 30 verbunden.

Der redundante Spaltendekoder 20 ist so ausgebildet, daß er eine (nicht dargestellte) Sicherung enthält, die eine Funk­ tion aufweist, die invers zu derjenigen in den Spaltendeko­ dern 10 ist. Genauer gesagt steuert der redundante Spalten­ dekoder 20 dann, wenn die Sicherung in ihm unterbrochen ist, die EIN/AUS-Funktion des zweiten Schalters 24 auf Grundlage eines Spaltenadreßsignals, wie es vom Adreßbus erhalten wird, während dann, wenn die Sicherung leitet, der redundan­ te Spaltendekoder 20 den zweiten Schalter 24 unabhängig vom Inhalt des Spaltenadreßsignals ausschaltet. Wenn sich beim Funktionstest während der Herstellung herausstellt, daß Bit­ leitungen 12 fehlerhaft sind, wird die Sicherung des zugehö­ rigen redundanten Spaltendekoders 20 aufgetrennt. Gleichzei­ tig wird die Spaltenadresse des Paars fehlerhafter Bitlei­ tungen 12 in einen Spaltenadreß-Ermittlungsbereich des re­ dundanten Spaltendekoders 20 eingeschrieben, so daß dieser die Spaltenadresse für das Paar fehlerhafter Bitleitungen 12 speichert. Wenn keine fehlerhaften Bitleitungen 12 vorhanden sind, bleibt die Sicherung des redundanten Spaltendekoders 20 intakt.

Wenn der redundante Spaltendekoder 20 nach Abschluß der Her­ stellung ein Spaltenadreßsignal erhält, das die fehlerhaften Bitleitungen 12 indiziert, gibt er ein Redundanzsignal aus, das anzeigt, daß der zweite Schalter 24 eingeschaltet werden soll. Dadurch verbindet dieser das Paar redundanter Bitlei­ tungen 22 mit dem Paar komplementärer Datenleitungen 30. Wenn andererseits der redundante Spaltendekoder 20 ein Spal­ tenadreßsignal erhält, das ein Paar normal arbeitender Bit­ leitungen 12 kennzeichnet, gibt er ein Nichtredundanzsignal zum Ausschalten des zweiten Schalters 24 aus. Dementspre­ chend trennt der zweite Schalter 24 die redundanten komple­ mentären Bitleitungen 22 vom Paar komplementärer Datenlei­ tungen 30. Wenn keine fehlerhaften Bitleitungen 12 vorhanden sind, bleibt das Paar redundanter Bitleitungen 22 vom Paar Datenleitungen 30 abgetrennt.

Wie oben angegeben, erlaubt es der herkömmliche Halbleiter­ speicher, daß redundante Bitleitungen 22 mit den komplemen­ tären Datenleitungen 30 statt fehlerhafter Bitleitungen 12 mit Hilfe der Sicherungen in den Spaltendekodern 10 und den redundanten Spaltendekodern 20 verbunden werden.

Der Differenzverstärker 41 erhält ein Datensignal von einem Paar normal arbeitender Bitleitungen 12 oder den redundanten Bitleitungen 22 über die komplementären Datenleitungen 30, und er verstärkt dann das empfangene Datensignal.

In der Vergangenheit wurden beim Herstellen von Halbleiter­ speichern große Fortschritte erzielt. Bei solchen Speichern, wie z. B. RAMs, ROMs und dergleichen, wurde die Integra­ tionsdichte alle drei Jahre vervierfacht. Um den Flächenan­ spruch der Chips zu minimieren, setzen die Hersteller ihre Anstrengungen fort, die Schaltungskomponenten derartiger Halbleiterspeicher zu vereinfachen.

Bei dieser Suche fiel den Erfindern auf, daß jeder Spalten­ dekoder 11 zwingend eine Sicherung enthält, obwohl es un­ wahrscheinlich ist, daß alle Bitleitungen 12 gleichzeitig ausfallen. Die Sicherungen erfordern einen hohen Platzbedarf auf jedem Chip.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Halbleiter­ speicher mit einer oder mehreren redundanten Bitleitungen anzugeben, der bei gleicher Speicherkapazität verringerten Flächenbedarf auf einem Chip hat.

Die Erfindung ist durch die Merkmale von Anspruch 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegen­ stand abhängiger Ansprüche.

Beim erfindungsgemäßen Speicher ist das Paar redundanter Da­ tenleitungen durch einen Schalter 2 geteilt, wobei an dem dem Differenzverstärker gegenüberliegenden Teil des Lei­ tungspaars die normalen Bitleitungen liegen. Die redundanten Bitleitungen liegen zwischen dem Schalter und dem Differenz­ verstärker. Wird eine redundante Bitleitung durch einen De­ koder ausgewählt, öffnet dieser den genannten zusätzlichen Schalter, so daß keine Signale mehr von den normalen Bitlei­ tungen zum Differenzverstärker gelangen können. Daher erüb­ rigt es sich, in den Dekodern Sicherungen einzubauen.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Halbleiterspeichers wird weiter unten näher beschrieben. Dabei wird angenommen, daß ein Paar fehlerhafter Bitleitungen unter den Bitleitungen vorhanden ist und ein redundanter Spaltendekoder die Spal­ tenadresse des fehlerhaften Bitleitungspaars bei einem Test während der Herstellung speichert.

Wenn ein Spaltenadreßsignal ein Paar fehlerhafter Bitleitun­ gen auswählt, gibt der redundante Spaltendekoder ein Redun­ danzsignal zum Einschalten des zugeordneten zweiten Schal­ ters aus. Dieser wird demgemäß eingeschaltet, aber gleich­ zeitig wird der dritte, zusätzliche Schalter im Paar der Datenleitungen ausgeschaltet. Infolgedessen wird unabhängig vom Schaltzustand des ersten Schalters für die fehlerhaften Bitleitungen nur das Paar redundanter Bitleitungen über den zugehörigen zweiten Schalter mit dem Differenzverstärker verbunden. Das Paar fehlerhafter Bitleitungen wird also durch das Paar redundanter Bitleitungen ersetzt. In diesem Fall tritt selbst dann kein Problem auf, wenn der Spalten­ dekoder 11 an den fehlerhaften Bitleitungen den zugehörigen ersten Schalter auf das Spaltenadreßsignal hin einschaltet. Es wird angenommen, daß die anderen, mit normal arbeitenden Bitleitungen verbundenen Spaltendekoder, die durch das Spal­ tenadreßsignal nicht ausgewählt werden, den jeweils zugehö­ rigen ersten Schalter wie beim herkömmlichen Halbleiterspei­ cher ausschalten.

Wenn das Spaltenadreßsignal andererseits ein Paar normal arbeitender Bitleitungen auswählt, gibt jeder redundante Spaltendekoder 20 ein Nichtredundanzsignal zum Ausschalten des zweiten Schalters aus. Auf dieses Nichtredundanzsignal hin wird der zweite Schalter oder werden mehrere zweite Schalter ausgeschaltet. Infolgedessen werden die redundanten Bitleitungen von den Datenleitungen abgetrennt. Auf das Nichtredundanzsignal hin schaltet der dritte Schalter ein und verbindet damit den mit den Bitleitungen verbundenen Teil der Datenleitungen mit dem Differenzverstärker 41. In diesem Fall gibt der mit den ausgewählten, normal arbeiten­ den Bitleitungen verbundene Spaltendekoder ein Steuersignal zum Einschalten des zugehörigen ersten Schalters wie beim herkömmlichen Halbleiterspeicher aus. Infolgedessen wird das ausgewählte Paar normal arbeitender Bitleitungen über die Datenleitungen mit dem Differenzverstärker 41 verbunden. Die mit nichtausgewählten Bitleitungen verbundenen Spaltendeko­ der schalten die zugehörigen ersten Schalter aus.

Auf diese Weise werden fehlerhafte Bitleitungen durch redun­ dante Bitleitungen ersetzt. Bei der Erfindung kann der Spal­ tendekoder an ausgewählten Bitleitungen den zugehörigen er­ sten Schalter einschalten und die anderen Spaltendekoder an nicht ausgewählten Bitleitungen können die zugehörigen er­ sten Schalter ausschalten, unabhängig davon, ob fehlerhafte oder normal arbeitende Bitleitungen durch ein Spaltenadreß­ signal ausgewählt werden. Wegen der oben genannten Struktur benötigt der erfindunsgemäße Halbleiterspeicher keine Siche­ rungen in den Spaltendekodern, die bei herkömmlichen Halb­ leiterspeichern zum Desaktivieren der Spaltendekoder erfor­ derlich waren. Wegen des Wegfalls der Sicherungen weisen er­ findungsgemäße Halbleiterspeicher Spaltendekoder mit kleine­ rer Fläche auf, wodurch der Flächenbedarf des Chips selbst verringert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Fig. 1 ist ein vereinfachtes Teil-Blockdiagramm für einen erfindungsgemäßen Halbleiterspeicher;

Fig. 2 ist eine Schaltung, die einen Teil (einen Schaltungs­ block) eines Halbleiterspeichers gemäß einem Ausführungsbei­ spiel der Erfindung zeigt, in dem mehrere Paare redundanter Bitleitungen vorhanden sind;

Fig. 3 ist eine Schaltung, die einen anderen Teil eines Halbleiterspeichers gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 4 ist eine Schaltung, die einen Teil (einen Schaltungs­ block) eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt, wobei ein einzelnes Paar redundanter Bitleitungen vorliegt; und

Fig. 5 ist ein vereinfachtes Teil-Blockdiagramm eines her­ kömmlichen Halbleiterspeichers, wie eingangs beschrieben.

Fig. 1 unterscheidet sich von der eingangs beschriebenen Fig. 5 nur dadurch, daß das Paar komplementärer Datenleitun­ gen durch einen dritten Schalter 50 in einen ersten Ab­ schnitt komplementärer Datenleitungen 61 zwischen dem Diffe­ renzverstärker 41 und dem genannten dritten Schalter 50 und einen zweiten Abschnitt komplementärer Datenleitungen 30 auf der anderen Seite des dritten Schalters unterteilt ist. Der dritte Schalter wird von einem redundanten Spaltendekoder 21 angesteuert. Die Spaltendekoder 11 tragen in Fig. 1 das Be­ zugszeichen 11. Sie weisen keine Sicherungen auf, im Gegen­ satz zu den Spaltendekodern 10 von Fig. 5. Die anderen Funk­ tionsteile, die dieselbe Funktion wie entsprechende Funk­ tionsteile in Fig. 5 aufweisen, tragen dieselben Bezugszei­ chen wie in Fig. 5. Alle Leitungspaare sind wiederum als einzelne Linien dargestellt.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, verfügt ein Halbleiter­ speicher gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung über folgende Funktionsmittel: mehrere Paare komplementärer Bit­ leitungen 12a, 12b, ... (der Einfachheit halber sind nur die Leitungen 12a und 12b dargestellt, und in der folgenden Be­ schreibung werden alle Paare von Bitleitungen durch diese zwei Paare 12a und 12b repräsentiert), zwei Paar komplemen­ tärer redundanter Bitleitungen 22a und 22b, einen ersten Abschnitt eines Paars komplementärer Datenleitungen 30, einen anderen Abschnitt eines Paars komplementärer Datenlei­ tungen 61, mehrere Spaltendekoder 11a und 11b, von denen je­ weils einer für ein Paar Datenleitungen 12a und 12b vorhan­ den ist, redundante Spaltendekoder 21a und 21b, von denen jeweils einer für die Paare redundanter Bitleitungen 22a und 22b vorhanden ist, und ein Differenzverstärker 41, der mit dem ersten Abschnitt des Paars Datenleitungen 61 verbunden ist. Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Paar Datenleitun­ gen 61 ist bei X und Y angeschlossen.

Als erster Schalter 14 ist ein Paar N-Kanal-Transistoren 14a und 14b zwischen jeweils einem Paar Bitleitungen 12a, 12b und dem zweiten Abschnitt des Paars Datenleitungen 30 vor­ handen. Andererseits ist ein Paar N-Kanal-Transistoren 24a, 24b als zweiter Schalter 24 zwischen jedem der Paare redun­ danter Bitleitungen 22a, 22b und dem ersten Abschnitt des Paars Datenleitungen 61 vorhanden. Ausgangssignale von den Spaltendekodern 11a, 11b und den redundanten Spaltendekodern 24a, 24b werden den Gateelektroden der N-Kanal-Transistoren 14a und 14b bzw. der N-Kanal-Transistoren 24a, 24b zugefügt, so daß diese Transistoren ein- und ausgeschaltet werden kön­ nen.

Der dritte Schalter 50 ist zwischen den beiden Abschnitten des Paars Datenleitungen 30 bzw. 61 vorhanden. Zusätzlich ist ein vierter Schalter 31 (siehe Fig. 3) zwischen den Da­ tenleitungen 61 und dem Paar Eingangsanschlüsse 41 des Dif­ ferenzverstärkers 41 angebracht.

Die Eingangsanschlüsse der Spaltendekoder 11a, 11b und der redundanten Spaltendekoder 21a und 21b stehen mit einem Adreßbus 82 in Verbindung. Die Ausgangsanschlüsse dieser De­ koder 11a, 11b, 21a und 21b stehen mit einer Datensignalaus­ gangsleitung 83 in Verbindung.

Wie in Fig. 2 dargestellt, verfügen die Spaltendekoder 11a und 11b jeweils über folgende Funktionsmittel: drei NAND- Schaltungen 111, eine NOR-Schaltung 112, einen Inverter 113, einen P-Kanal-Transistor 114 und einen N-Kanal-Transistor 115, die in Reihe zwischen die Datensignalausgangsleitung und einen Masseleiter geschaltet sind, einen N-Kanal-Tran­ sistor 116, der parallel zum N-Kanal-Transistor 115 geschal­ tet ist, und einen anderen Inverter 117, der zwischen die Gateelektrode des N-Kanal-Transistors 116 und die Datensig­ nalausgangsleitung 83 geschaltet ist.

Auf ein Spaltenadreßsignal vom Adreßbus 82 hin, das ein Paar Bitleitungen anzeigt, dekodiert z. B. der Spaltendekoder 11a das empfangene Spaltenadreßsignal mit Hilfe der NAND-Schal­ tungen 111 und der NOR-Schaltung 112.

Wenn das Spaltenadreßsignal das mit dem Spaltendekoder 11a verbundene Paar Bitleitungen 12a kennzeichnet, wird den Gates des P-Kanal-Transistors 114 und des N-Kanal-Transis­ tors 115 jeweils über den Inverter 113 ein Signal vom Pegel "0" zugeführt. Wenn dann das Signal auf der Datensignalaus­ gangsleitung 83 den Pegel "1" aufweist, schaltet der P-Ka­ nal-Transistor 114 selbst ein, wohingegen der N-Kanal- Transistor 115 selbst abschaltet, so daß der Spaltendekoder 11a ein Ausgangssignal vom Pegel "1" ausgibt. Dadurch wird das Paar Transistorn 14a durchgeschaltet, so daß das Paar Bitleitungen 12a mit dem Paar Datenleitungen 30 verbunden wird.

Wenn andererseits das Spaltenadreßsignal ein anderes Paar Bitleitungen als das Paar Bitleitungen 12a kennzeichnet, nehmen die Gates des P-Kanal-Transistors 114 und des N- Kanal-Transistors 115 jeweils den Pegel "1" ein. Wenn dann das Datensignal auf der Datensignalausgangsleitung 83 den Pegel "1" hat, wird der P-Kanal-Transistor 114 eingeschaltet und der N-Kanal-Transistor 115 ausgeschaltet, was zum Aus­ schalten der Transistoren 14a und damit dem Trennen der Ver­ bindung zwischen den komplementären Bitleitungen 12a und den komplementären Datenleitungen 30 führt.

In den beiden oben genannten Fällen erhält, da die Datensig­ nalausgangsleitung 83 den Pegel "1" führt, die Gateelektrode des N-Kanal-Transistors 116 ein Datensignal vom Pegel "0" vom Inverter 117, was dazu führt, daß der N-Kanal-Transistor 116 ausschaltet. Dies wiederum führt dazu, daß der Spalten­ dekoder 11a ein Signal vom Pegel "1" ausgibt. Wenn jedoch die Datensignalausgangsleitung 83 den Pegel "0" führt, wird der N-Kanal-Transistor 116 eingeschaltet, wodurch er den Spaltendekoder 11a daran hindert, das Signal vom Pegel "1" auszugeben.

Ähnlich wie die Spaltendekoder 11a und 11b weisen die redun­ daten Spaltendekoder 21a und 21b jeweils folgende Funktions­ mittel auf: drei NAND-Schaltungen 125, eine NOR-Schaltung 126, einen Inverter 127, einen P-Kanal-Transistor 134 und einen N-Kanal-Transistor 135, die in Reihe zwischen die Da­ tenausgangssignalleitung 83 und den Masseleiter geschaltet sind, einen N-Kanal-Transistor 136, der parallel zum N- Kanal-Transistor 135 geschaltet ist, und einen einen anderen Inverter 137, der zwischen die Gateelektrode des N-Kanal- Transistors 136 und die Datensignalausgangsleitung 83 ge­ schaltet ist.

Darüber hinaus beinhalten die redundanten Spaltendekoder 21a und 21b eine Aktivierschaltung 120, neun Einheiten von Spal­ tenadreßermittlungsschaltungen 121 (von denen nur eine dar­ gestellt ist) und einen P-Kanal-Transistor 133 zum Puffern von Ausgangssignalen.

Die Aktivierschaltung 120 z. B. des redundanten Spaltende­ koders 21a weist eine Sicherung 91, einen Inverter 129, ei­ nen N-Kanal-Transistor 128, einen Inverter 130 sowie einen P-Kanal-Transistor 131 und einen N-Kanal-Transistor 132 auf, die parallel zwischen den Inverter 127 und einen Verbin­ dungspunkt zwischen dem N-Kanal- und dem P-Kanal-Transistor 134 bzw. 135 geschaltet sind. Wenn eines der Paare von Bit­ leitungen 12a und 12b sich in einem Test während der Her­ stellung als fehlerhaft erweist, wird die Sicherung 91 durchgetrennt. Die folgende Beschreibung betrifft einen Fall, gemäß dem das Paar komplementärer Bitleitungen 12a fehlerhaft ist und die Sicherung 91 des redundanten Spalten­ dekoders 21a bereits aufgetrennt ist.

Da die Sicherung 91 bereits aufgetrennt ist, wird das Signal am Ausgangsanschluß des Inverters 129 auf dem Pegel "1" ge­ halten, welche Bedingung durch den N-Kanal-Transistor 128 aufrechterhalten wird. Gleichzeitig schaltet das Gate des N-Kanal-Transistors 132 ebenfalls auf den Pegel "1", während das Gate des P-Kanal-Transistors 131 über den Inverter 130 auf den Pegel "0" schaltet. Infolgedessen werden der N-Ka­ nal-Transistor 132 und der P-Kanal-Transistor 131 einge­ schaltet. Dies erlaubt es wiederum dem redundanten Spalten­ dekoder 21a, Signale vom Eingangsanschluß über den N-Kanal- Transistor 132 und den P-Kanal-Transistor 131 an den Aus­ gangsanschluß zu geben. Es wird also der redundante Spalten­ dekoder 21a aktiviert.

Andererseits weisen die neun Einheiten der Spaltenadreßer­ mittlungsschaltung 121 jeweils eine Sicherung 92, einen In­ verter 122, einen N-Kanal-Transistor 123 und eine EXKLUSIV- NOR-Schaltung 124 auf. Wenn die Sicherung 91 der Aktivier­ schaltung 120 aufgetrennt wird, werden einige der neun Si­ cherungen 92 in der Spaltenadreßermittlungsschaltung 121 aufgetrennt, die anderen jedoch nicht, so daß die Spalten­ adresse der fehlerhaft arbeitenden Bitleitungen 12a darge­ stellt wird. Abhängig vom aufgetrennten oder leitenden Zu­ stand einer Sicherung 92 nimmt der Ausgangsanschluß des In­ verters 122 entweder den Pegel "1" oder "0" ein. Diese Bi­ närbedingung wird durch den N-Kanal-Transistor 123 aufrecht­ erhalten. Abhängig vom aufgetrennten oder leitenden Zustand der neun Sicherungen 92 speichern also die Spaltenadreßer­ mittlungsschaltungen 122 in ihrer Gesamtheit die Spalten­ adresse der fehlerhaft arbeitenden Bitleitungen 12a.

Auf das Spaltenadreßsignal vom Adreßbus 82 hin überprüfen die Spaltenadreßermittlungsschaltungen 121, ob der Inhalt des empfangenen Spaltenadreßsignals genau mit der gespei­ cherten Spaltenadresse für die fehlerhaften Bitleitungen 12a übereinstimmt, was durch die EXKLUSIV-NOR-Schaltung 124 er­ folgt. Darüber hinaus dekodieren in jeder Spaltenadreßer­ mittlungsschaltung 121 die NAND-Schaltungen 125 und die NOR- Schaltung 126 das Ausgangssignal von der EXKLUSIV-NOR-Schal­ tung 124. Wenn der Inhalt des empfangenen Spaltenadreßsig­ nals mit der Spaltenadresse der fehlerhaften Bitleitungen 12a übereinstimmt, schaltet der Inverter 127 auf den Pegel "0". Wenn umgekehrt der Inhalt des empfangenen Spaltenadreß­ signals nicht mit der Spaltenadresse der fehlerhaften Bit­ leitungen 12a übereinstimmt, schaltet der Inverter 127 auf den Pegel "1". Das Ausgangssignal vom Inverter 127 wird dem Gate des P-Kanal-Transistors 134 und des N-Kanal-Transistors 135 über den aktivierten P-Kanal-Transistor 131 und den N- Kanal-Transistor 132 zugeführt. Der P-Kanal-Transistor 134 und der N-Kanal-Transistor 135 arbeiten auf dieselbe Weise wie der P-Kanal-Transistor 114 und der N-Kanal-Transistor 115 der Spaltendekoder 11a und 11b. Insbesondere gilt, daß dann, wenn die Gates dieser Transistoren 134 und 135 jeweils auf dem Pegel "0" bleiben, der redundante Spaltendekoder 21a ein Redundanzsignal vom Pegel "1" ausgibt, während dann, wenn die Gates der Transistoren 134 und 135 auf dem Pegel "1" bleiben, der redundante Spaltendekoder 21a ein Nicht­ redundanzsignal vom Pegel "0" ausgibt.

Wenn demgemäß der Inhalt des Spaltenadreßsignals, wie es vom redundanten Spaltendekoder 21a empfangen wird, mit der Spal­ tenadresse der fehlerhaften Bitleitungen 12a übereinstimmt, wird das als zweiter Schalter arbeitende Paar Transistoren 24a aktiviert, so daß das Paar redundanter Bitleitungen 22a mit dem Paar Datenleitungen 61 verbunden wird. Wenn anderer­ seits der Inhalt des Spaltenadreßsignals, wie es vom redun­ danten Spaltendekoder 21 empfangen wird, nicht mit der Spal­ tenadresse der fehlerhaften Bitleitungen 12a übereinstimmt, werden die Transistoren 24a jeweils ausgeschaltet, und in­ folgedessen werden die redundanten Bitleitungen 22a von den Datenleitungen 61 abgetrennt. Ebenso wie die N-Kanal-Transi­ storen 116 und die Inverter 117 der Spaltendekoder 11a und 11b erlauben es der N-Kanal-Transistor 136 und der Inverter 117, daß der Ausgangsanschluß des redundanten Spaltendeko­ ders 21a den Pegel "1" ausgibt.

Der dritte Schalter 50, der das Paar Datenleitungen in die zwei Abschnitte mit den Leitungen 30 bzw. 61 unterteilt, verfügt über folgende Funktionsmittel: eine NOR-Schaltung 140, einen Inverter 141, ein Paar P-Kanal-Transistoren 142 und 145, die jeweils mit dem zweiten Abschnitt bzw. dem er­ sten Abschnitt von Datenleitungen 30 bzw. 61 verbunden sind, und ein Paar N-Kanal-Transistoren 143 und 144, die jeweils parallel zu den P-Kanal-Transistoren 142 bzw. 145 geschaltet sind. Falls beide redundanten Spaltendekoder 21a und 21b das Redundanzsignal vom Pegel "1" ausgeben oder mindestens einer dieses Signal ausgibt, gibt die NOR-Schaltung 140 ein Signal vom Pegel "0" aus. Wenn beide redundanten Spaltendekoder 21a und 21b gemeinsam das Nichtredundanzsignal "0" ausgeben, gibt die NOR-Schaltung 140 ein Signal vom Pegel "1" aus. Auf das von der NOR-Schaltung 140 an die Transistorgates ausge­ gebene Signal hin schalten die N-Kanal-Transistoren 143 und 144 jweils ein, falls das Signal von der NOR-Schaltung 140 den Pegel "1" aufweist. Wenn andererseits dieses Signal den Pegel "0" hat, schalten die N-Kanal-Transistoren 143 und 144 jeweils aus.

Die P-Kanal-Transistoren 142 und 145 erhalten das Ausgangs­ signal von der NOR-Schaltung 140 über den Inverter 141. Wenn das Ausgangssignal von der NOR-Schaltung 140 den Pegel "1" hat, schalten sich die P-Kanal-Transistoren 142 bzw. 145 ein, entsprechend wie die N-Kanal-Transistoren 143 bzw. 144. Wenn das Signal von der NOR-Schaltung 140 den Pegel "0" hat, schalten sich die P-Kanal-Transistoren 142 bzw. 145 selbst aus. Infolgedessen schalten sich beide P-Kanal-Transistoren 142 und 145 und die N-Kanal-Transistoren 143 und 144 selbst ein, wenn beide redundante Spaltendekoder 21a und 21b ein Signal vom Pegel "1" ausgeben oder dies zumindest einer die­ ser redundanten Spaltendekoder tut. Der dritte Schalter 50 wird also so aktiviert, daß die beiden Abschnitte der Daten­ leitungen 30 bzw. 61 miteinander verbunden sind. Wenn ande­ rerseits beide redundanten Spaltendekoder 21a und 21b gleichzeitig ein Signal vom Pegel "0" ausgeben, schalten sich die P-Kanal-Transistoren 142 und 145 und die N-Kanal- Transistoren 143 und 144 alle selbst aus. Der dritte Schal­ ter 50 wird also ausgeschaltet, wodurch er die beiden Ab­ schnitte der Datenleitungen 30 bzw. 61 voneinander trennt.

Wie in Fig. 3 dargestellt, verfügt der vierte Schalter 31 über folgende Funktionsmittel: einen Eingangsanschluß 80 zum Empfangen eines Blockauswahlsignals, einen Inverter 151, vier P-Kanal-Transistoren 152 und vier N-Kanal-Transistoren 153, die jeweils parallel mit einem P-Kanal-Transistor 152 geschaltet sind, die also jeweils ein Paar mit dem entspre­ chenden P-jKanal-Transistor 152 bilden.

Die Funktion des vierten Schalters 31 wird nachstehend er­ läutert. Wenn das Blockauswahlsignal 80 den Pegel "0" auf­ weist, werden von den vier Paaren von P-Kanal- und N-Kanal­ transistoren 152 und 153 die zwei Paare auf der linken Seite in der Figur aktiviert. Dies erlaubt es, daß der erste Ab­ schnitt von Datenleitungen 61, der mit dem Schaltungsblock von Fig. 2 verbunden ist, mit dem Differenzverstärker 41 verbunden wird. Wenn das Blockauswahlsignal 80 den Pegel "1" aufweist, werden die zwei Paare von N-Kanal- und P-Kanal­ transistoren 153 und 152 auf der rechten Seite der Figur ak­ tiviert, so daß die mit einem anderen Schaltungsblock ver­ bundenen Datenleitungen 61, der dieselbe Struktur aufweist, wie in Fig. 2 dargestellt, mit dem Differenzverstärker 41 verbunden werden. Diese Beschreibung betrifft den Fall, daß das Blockauswahlsignal 80 den Pegel "0" aufweist und den in Fig. 2 dargestellten Schaltungsblock auswählt.

Der Differenzverstärker 41 verfügt über folgende Funktions­ mittel: ein Paar P-Kanal-Transistoren 161, die jeweils mit einer Spannungsversorgung verbunden sind, ein Paar N-Kanal­ transistoren 162, die jeweils mit einem P-Kanal-Transistor 161 verbunden sind, und einen N-Kanal-Transistor 161, der zwischen den Kontakt der N-Kanal-Transistoren 162 und den Masseleiter geschaltet ist. Wenn ein Differenzverstärker- Treibersignal 81 vom Pegel "1" dem Gate des N-Kanal-Transi­ stors 162 zugeführt wird, wirken der P-Kanal-Transistor 161 und der N-Kanal-Transistor 162 als Pull-up- bzw. Pull-down- Transistor, um die Daten an den Eingangsanschlüssen 42 dif­ ferenzmäßig zu verstärken.

Insgesamt führt der Halbleiterspeicher des Ausführungsbei­ spiels folgende Funktionen aus.

Wenn ein Spaltenadreßsignal auf dem in Fig. 2 dargestellten Adreßbus 82 ein Paar Bitleitungen 12a anzeigt, die fehler­ haft sind, geben die redundanten Spaltendekoder 21a und 21b Signale vom Pegel "1" bzw. "0" aus. Auf diese Signale hin werden die Transistoren 24a eingeschaltet, während die Tran­ sistoren 24b und der dritte Schalter 50 ausgeschaltet wer­ den. Infolgedessen werden nur die redundanten Bitleitungen 22a mit dem ersten Abschnitt von Datenleitungen 61 verbun­ den. Die fehlerhaften Bitleitungen 12a werden also durch die redundanten Bitleitungen 22a ersetzt. Die von diesen redun­ danten Bitleitungen 22a an den ersten Abschnitt der Daten­ leitungen 61 übertragenen Signale werden dann durch den Dif­ ferenzverstärker 41 differenzverstärkt. Gleichzeitig gibt der Spaltendekoder 11a auf Empfang des Spaltenadreßsignals hin ein Signal vom Pegel "1" aus. Infolgedessen werden die Transistoren 14a jeweils so aktiviert, daß sie die fehler­ haften Bitleitungen 12a mit dem zweiten Abschnitt der Daten­ leitungen 30 verbinden. Da jedoch der dritte Schalter 50 ausgeschaltet bleibt, können diese fehlerhaften Bitleitungen 12a nicht mit dem ersten Abschnitt der Datenleitungen 61 verbunden werden, und dadurch kann kein nachteiliger Effekt hervorgerufen werden. Der Spaltendekoder 11b, der mit dem Paar normal arbeitender Bitleitungen 12b verbunden ist, die nicht durch das Spaltenadreßsignal ausgewählt sind, gibt ein Signal vom Pegel "0" aus. Infolgedessen bleiben die Transi­ storen 14b ausgeschaltet, und demgemäß bleiben die normal arbeitenden Bitleitungen 12b vom zweiten Abschnitt der Da­ tenleitungen 30 getrennt.

Wenn andererseits das Spaltenadreßsignal auf dem Adreßbus 82 ein Paar normal arbeitender Bitleitungen 12b kennzeichnet, geben die redundanten Spaltendekoder 21a und 21b jeweils ein Signal vom Pegel "0" aus. Auf dieses Signal hin werden die Transistoren 24a und 24b als zweite Schalter ausgeschaltet, wohingegen der dritte Schalter 50 eingeschaltet wird. In­ folgedessen werden die redundanten Bitleitungen 22a und 22b vom ersten Abschnitt des Paars komplementärer Datenleitungen 61 abgetrennt.

Andererseits wird der erste Abschnitt des Paars von Daten­ leitungen 61 mit dem zweiten Abschnitt des Paars von Daten­ leitungen 30 verbunden. Dabei gibt der Spaltendekoder 11b ein Signal vom Pegel "1" auf dasselbe Spaltenadreßsignal hin aus. Infolgedessen werden die als erster Schalter wirkenden Transistoren 14b eingeschaltet, und sie verbinden die normal arbeitenden Bitleitungen 12b mit dem zweiten Abschnitt der Datenleitungen 30. Infolgedessen werden die normal arbeiten­ den Bitleitungen 12b über den zweiten Abschnitt der Daten­ leitungen 30, den aktivierten dritten Schalter 50 und den ersten Abschnitt von Datenleitungen 61 mit dem Differenzver­ stärker 41 verbunden. Dieser verstärkt demgemäß die von den normal arbeitenden Bitleitungen 12b zugeführten Signale. Der mit den durch das Spaltenadreßsignal nicht ausgewählten feh­ lerhaften Bitleitungen 12a verbundene Spaltendekoder 11a gibt dann ein Signal vom Pegel "0" aus. Infolgedessen blei­ ben die Transistoren 14a jeweils ausgeschaltet, und dadurch sind die durch das Spaltenadreßsignal nicht ausgewählten Bitleitungen 12a vom zweiten Abschnitt der Datenleitungen 30 getrennt.

Auf diese Weise können die fehlerhaften Bitleitungen 12a richtig durch die redundanten Bitleitungen 22a ersetzt wer­ den. Darüber hinaus können aufgrund der Funktion des dritten Schalters 50 entsprechende Spaltendekoder, wie der mit den normal arbeitenden Bitleitungen 12b verbundene Spaltendeko­ der 11b und selbst der mit den fehlerhaften Bitleitungen 12a verbundene Spaltendekoder 11a ein Signal vom Pegel "1" oder "0" abhängig vom Spaltenadreßsignal ausgeben. Zum Desakti­ vieren der Spaltendekoder 12a, 12b sind demgemäß keine Si­ cherungen für diese Spaltendekoder erforderlich. Es ist da­ her möglich, das Muster für die jeweiligen Spaltendekoder 12a und 12b wirksam zu verringern und demgemäß die gesamte Fläche des Chips zu verkleinern.

Obwohl im vorstehenden zum Vereinfachen der Zeichungen nicht beschrieben, verfügt jeder Halbleiterspeicher über eine Vor­ spannungsschaltung zum Vorspannen des Paars von Datenleitun­ gen 30 bzw. 61 und über mehrere Kurzschlußschaltungen zum Herbeiführen von Kurzschlüssen zwischen den komplementären Datenleitungen 30 bzw. 61 der beiden Abschnitte und zwischen den Ausgangsanschlüssen 43 des Differenzverstärkers 41.

Fig. 4 zeigt einen Schaltungsblock gemäß einem anderen Aus­ führungsbeispiel der Erfindung. Dieser Schaltungsblock weist nur ein Paar redundanter Bitleitungen 22a statt mehrerer solcher Paare auf. In diesem Fall ist die NOR-Schaltung 140 im dritten Schalter 50 von Fig. 2 durch einen Inverter 240 ersetzt.

Claims (4)

1. Halbleiterspeicher, der dazu in der Lage ist, fehler­ hafte Bitleitungen durch redundante Bitleitungen zu erset­ zen, mit

• - einem Differenzverstärker (41);
• - einem Paar komplementärer Datenleitungen (30, 61), die mit dem Differenzverstärker verbunden werden können;
• - mehreren Paaren komplementärer Bitleitungen (12) , die mit dem Paar komplementärer Datenleitungen (30) verbunden werden können;
• - mehreren Spaltendekodern (11) zum Ausgeben eines Steuer­ signals auf ein Spaltenadreßsignal hin;
• - einer ersten Schalteinrichtung (14) zum Verbinden eines jeweiligen Paars der komplementären Bitleitungen (12) mit dem Paar komplementärer Datenleitungen (30) auf das Steuer­ signal von einem jeweiligen der mehreren Spaltendekoder (11) hin;
• - mindestens einem Paar redundanter komplementärer Bitlei­ tungen, die mit dem Paar komplementärer Datenleitungen (61) verbunden werden können;
• - mindestens einem redundanten Spaltendekoder (21) mit einer Einrichtung zum Speichern von Spaltenadreßdaten eines Paars fehlerhafter Bitleitungen, der ein Redundanzsignal auf ein Spaltenadreßsignal hin ausgibt, das den gespeicherten Spal­ tenadreßdatenwert anzeigt;
• - und einer zweiten Schalteinrichtung (24) zum Verbinden eines jeweiligen Paars der komplementären Bitleitungen (22) mit dem Paar komplementärer Datenleitungen (61) auf das Re­ dundanzsignal vom jeweils zugehörigen Spaltendekoder (21) hin; gekennzeichnet durch
• - eine dritte Schalteinrichtung (50), die in das Paar kom­ plementärer Datenleitungen (30, 61) geschaltet ist, um diese Leitungen in einen ersten Abschnitt des Paars komplementärer Datenleitungen (61) zwischen dem Differenzverstärker (61) und dem dritten Schalter und einen zweiten Abschnitt des Paars komplementärer Datenleitungen (30) auf der anderen Seite des dritten Schalters zu unterteilen, wobei die Paare komplementärer Bitleitungen (12) mit dem zweiten Abschnitt über die ersten Schalteinrichtungen (14) und das mindestens eine Paar redundanter komplementärer Bitleitungen mit dem ersten Abschnitt über die jeweilige zweite Schalteinrichtung (24) verbunden ist, welche dritte Schalteinrichtung den zweiten Abschnitt des Paars komplementärer Datenleitungen (30) vom ersten Abschnitt des Paars komplementärer Daten­ leitungen (61) auf das Steuersignal von einem beliebigen des mindestens einen redundanten Spaltendekoders (21) hin trennt.

2. Halbleiterspeicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein einziges Paar redundanter Bitleitungen (22, 22a), wobei die dritte Schalteinrichtung (50) einen Inverter (240) zum Invertieren des Ausgangssignals vom redundanten Spalten­ dekoder (21, 21a) und Schaltelemente (142-145) aufweist, die durch das Ausgangssignal vom Inverter (240) gesteuert werden.

3. Hallbeiterspeicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Paare redundanter Bitleitungen (22; 22a, 22b), wobei die dritte Schalteinrichtung (50) über eine NOR-Schal­ tung (140) verfügt, die die Ausgangssignale von den redun­ danten Spaltendekodern (21; 21a, 21b) empfängt, wie über Schaltelemente (142-145), die durch das Ausgangssignal von der NOR-Schaltung 140 gesteuert werden, wodurch die dritte Schalteinrichtung die beiden Abschnitte des Paars komplemen­ tärer Datenleitungen (61, 30) miteinander verbindet, wenn die NOR-Schaltung kein Redundanzsignal empfängt, und sie die beiden Abschnitte voneinander trennt, wenn die NOR-Schaltung das Redundanzsignal von einem beliebigen des mindestens einen redundanten Spaltendekoders (21; 21a, 21b) empfängt.

4. Halbleiterspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Spaltendekoder (11) mehrere NAND-Schal­ tungen (111) aufweist, deren Eingänge mit einem das Spalten­ adreßsignal führenden Adreßbus (82) verbunden sind, eine NOR-Schaltung (112), die mit Ausgangsanschlüssen der NAND- Schaltungen (111) jeweils verbunden sind, einen Inverter (113), der mit dem Ausgangsanschluß der NOR-Schaltung (112) verbunden ist, einen P-Kanal-Transistor (114) und einen N- Kanal-Transistor (115), die in Reihe zwischen eine Datensig­ nalausgangsleitung (83) und Masse geschaltet sind, und an die das vom Inverter (113) invertierte Signal gelegt wird; einen weiteren N-Kanal-Transistor (116), der parallel mit dem N-Kanal-Transistor (115) geschaltet ist, und einen wei­ teren Inverter (117), der zwischen den weiteren N-Kanal- Transistor (116) und die Datensignalausgangsleitung (83) ge­ schaltet ist.