DE4236099A1 - Spaltenredundanter Schaltkreis für eine Halbleiter-Speichervorrichtung - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleiter-Speicher­ vorrichtung und insbesondere einen spaltenredundanten Schaltkreis zum Ersetzen einer Speicherzellenspalte, die eine fehlerhafte Zelle aufweist, durch eine Ersatzspeicher­ zellenspalte.

Die Zahl der Speicherzellen, die in einem einzelnen Mikro­ chip angeordnet sind und deren Fehlerwahrscheinlichkeit hängt proportional von dem komplexen Aufbau einer Halblei­ ter-Speichervorrichtung ab. Daher ist es üblich, jeden Speicherzellen-Matrix-Block mit einer Reservespeicherzelle zum Ersetzen einer fehlerhaften Zelle zu versehen. Falls eine Überprüfung des Mikrochips aufzeigt, daß eine fehler­ hafte Zelle in einer der Spalten des Speicherzellen-Matrix- Blocks vorhanden ist, wird die fehlerhafte Zelle durch eine spaltenredundante Operation repariert. Der Begriff "spalten­ redundante Operation" bedeutet, daß eine der Spalten, die mit einer üblichen Spaltenauswahlleitung verbunden ist, die fehlerhaft ist, durch eine Spalte einer Reservespeicherzel­ len-Matrix repariert wird. Zu diesem Zweck sollte jede Spalte eine Schmelzbox (Schmelzstelle) aufweisen, deren Schmelze (Schmelzeinsatz) über die Einrichtung eines Laser­ strahls abgetrennt wird, um die Reparaturoperation durchzu­ führen.

Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Spei­ cherzellen-Matrix, wobei der Speicherzellen-Matrix- Block m·n übliche Speicherzellen-Matrizen und m·k redun­ dante Speicherzellen-Matrizen aufweist. Die redundanten Ermittlungssignale ΦREN1, ΦREN2, . . . ΦRENk zur Ermittlung, ob oder ob nicht das externe Eingangs-Adressensignal, das einen Defekt aufweist, werden über den normalen Decoder- Steuerschaltkreis NDC jeweils zu den normalen Spaltendeco­ dern NCD1, NCD2, . . . NCDk übertragen, die gemeinsam die Eingangs/Ausgangs-Gatter IO steuern, die mit den entspre­ chenden normalen Speichermatrizen NCA, die in Reihen ange­ ordnet sind, verbunden sind. Der übliche Spaltendecoder NCD1 steuert nämlich gleichzeitig über eine (nicht dargestellte) gemeinsame Spaltenauswahlleitung die Eingangs/Ausgangs-Gat­ ter IO, die mit den entsprechenden normalen Zellenmatri­ zen NCA11, NCA21, . . . , NCAm1 verbunden sind, und der normale Spaltendecoder NCDn steuert die Eingangs/Ausgangs-Gatter IO, die mit den entsprechenden normalen Zellenmatrizen NCA1n, NCA2n, . . . , NCAmn verbunden sind. Zusätzlich werden die redundanten Ermittlungssignale ΦREN1, ΦREN2, . . ., ΦRENk, die jweils durch die Schmelzboxen FB1, FB2, . . . , FBk erzeugt werden, ebenfalls zu den jeweiligen redundanten Spaltende­ codern RCD1, RCD2, . . . , RCDk übertragen. Die Beziehung zwi­ schen den redundanten Spaltendecodern RCD1, RCD2, . . . , RCDk und den redundanten Speichermatrizen RCA11, RCA12, . . . , RCAmk ist die gleiche wie diejenige zwischen den normalen Zellendecodern und den normalen Zellenmatrizen. In diesem Fall trennt der normale Spaltendecoder NCD1, falls ein Defekt in einem Adressensignal entsprechend einer normalen Zelle der normalen Speicherzellen-Matrix NCA11 gefunden wird, alle Eingangs/Ausgangs-Gatter IO11, IO21, . . . , IOm1, die jeweils mit den normalen Zellenmatrizen NCA11, NCA21, . . . , NCAm1 verbunden sind, ab und der redundante Spaltende­ coder RCD1 ermöglicht, daß alle Eingangs/Ausgangs-Gat­ ter RIO11, RIO21, . . . , RI0m1 jeweils mit den redundanten Zellenmatrizen verbunden werden, um einen Betrieb nach einer Regeneration durchzuführen.

Der herkömmliche spaltenredundante Schaltkreis wird durch das Blockdiagramm der Fig. 6 gezeigt, der einen spaltenre­ dundanten Steuerschaltkreis 100′, eine Schmelzbox 200′ und spaltenredundante Treiber 300′ aufweist. Falls ein Zeilen­ adresseneingangssignal zu dem spaltenredundanten Steuer­ schaltkreis 100′ anzeigt, daß eine defekte Zelle in einer normalen Speicherzellen-Matrix vorhanden ist, erzeugt der spaltenredundante Steuerschaltkreis 100′ ein Freigabesig­ nal RSTP, um die Schmelzbox 200′ freizugeben. Dann erhält die Schmelzbox 200′ ein Spaltenadressensignal, um ein redun­ dantes Ermittlungssignal ΦRENi zu erzeugen, um eine Reserve­ zelle auszuwählen. Es ist leicht anhand der Fig. 6 zu erkennen, daß das redundante Ermittlungssignal ΦRENi zu dem spaltenredundanten Treiber 300′ (der dazu dient, das Aus­ gangsniveau des redundanten Ermittlungssignals ΦRENi zu treiben) übertragen wird, um ein redundantes Spaltenauswahl­ signal RCSL zur Auswahl einer redundanten Spaltenauswahllei­ tung zu bilden, so daß eine redundante Speicherzelle ent­ sprechend der defekten Zelle der normalen Speicherzellen-Ma­ trix ausgewählt wird.

Ein detailliertes Schaltkreisdiagramm der Schmelzbox 200′, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, ist in Fig. 7 dargestellt. Falls der spaltenredundante Steuerschaltkreis 100′ das Freigabesignal RSTP in Abhängigkeit eines Zeilenadressensig­ nals erzeugt, erhält das Signal "b" den logischen Zustand "high", der zu der Schmelzbox 200A übertragen wird, wo die Schmelze des Übertragungswegs zum Übertragen des Spalten­ adressensignals CAi des logischen Zustands "low" derart unterbrochen wird, um den Knotenpunkt r1 in den logischen Zustand "high" zu versetzen. Deshalb wird das redundante Ermittlungssignal ΦRENi, das zu dem logischen Zustand "high" freigegeben wird, zu dem spaltenredundanten Treiber 300′ übertragen, um eine redundante Spaltenleitung auszuwählen. In diesem herkömmlichen spaltenredundanten Schaltkreis wird eine einzelne Spaltenauswahlleitung dazu verwendet, die Spalten aller Speicherzellen-Matrix-Blöcke zu verbinden, so daß dann, falls eine Spalte eines Blocks als defekt aufge­ funden wird, die Spalten der Speicherzellen-Matrix-Blöcke, die nicht defekt sind, zusammen ersetzt werden sollen, wodurch merklich die redundante Effektivität herabgesetzt wird. Weiterhin können die Spalten einer redundanten Spal­ tenauswahlleitung, die beim Reparieren verwendet werden, ebenso zu Fehlern insbesondere in einem Mikrochip mit hoher Komplexität führen, wodurch die Zuverlässigkeit herabgesetzt wird.

Um dieses Problem zu lösen, wurde ein anderer spaltenredun­ danter Schaltkreis vorgeschlagen, dessen Schmelzbox schema­ tisch in Fig. 8 gezeigt ist. In diesem Fall wird ein Block­ auswahlsignal ΦBLS in die Schmelzbox eingegeben. Demzufolge verursacht, falls eine Speicherzelle als defekt aufgefunden wird, das Blockauswahlsignal ΦBLS, daß nur der Speicherzel­ len-Matrix-Block entsprechend der defekten Speicherzelle anstelle aller Speicherzellen-Matrix-Blöcke entsprechend der Spalte, zu der die defekte Zelle gehört, repariert wird. Diese Anordnung ist in der koreanischen Patentanmeldung Nr. 91-12919 (US Serial No. 757,465) mit dem Titel "Semiconduc­ tor Memory Redundant Device", angemeldet auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung, beschrieben. Allerdings schließt dieser Schaltkreis ein weiteres Problem ein, daß die Defekte von zwei oder mehr Speicher-Matrix-Blöcken, die zusammen die gleiche Spalte belegen, nicht repariert werden können. Weiterhin sind die erforderlichen Schmelzboxen durch die Anzahl der Speicherzellen-Matrix-Blöcke zur Aufnahme aller Blockermittlungssignale erforderlich, wodurch es schwierig ist, den Chip in seinem Layout zu gestalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen spal­ tenredundanten Schaltkreis mit einer maximalen redundanten Effektivität anzugeben.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen spaltenredundanten Schaltkreis anzugeben, der die Reparaturfunktion mit hoher Zuverlässigkeit übernimmt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen spaltenredundanten Schaltkreis anzugeben, der die Gestaltung des Chips in seinem Layout erleichtert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleiter-Spei­ chervorrichtung einen spaltenredundanten Schaltkreis auf, der einen spaltenredundanten Steuerschaltkreis zur Aufnahme eines Zeilenadressensignals, eine Schmelzbox zur Aufnahme des Ausgangssignals des spaltenredundanten Steuerschaltkrei­ ses und einen Blockauswahlsteuerschaltkreis mit einem Ein­ gang zur Aufnahme des Ausgangssignals des spaltenredundanten Steuerschaltkreises und einen Ausgang, der mit einer Viel­ zahl von Schmelzboxen verbunden ist, aufweist, wobei der Blockauswahlsteuerschaltkreis eine Vielzahl von Schmelz­ schaltkreisen aufweist, von denen jeder mindestens eine Schmelzstelle besitzt, die mit einer vorgegebenen statischen Spannung verbunden ist, wobei eine der Spalten mit einer normalen Spaltenauswahlleitung, die fehlerhaft ist, verbun­ den ist, durch eine der Spalten einer Ersatzzellen-Matrix unter der Reparaturbetriebsweise des Blockauswahlsteuer­ schaltkreises ersetzt wird. Bei der statischen Spannung handelt es sich um eine Versorgungsspannung, die zu dem Mikrochip zugeführt wird. Die vorgegebene statische Spannung dient dazu, einen spezifischen Adressensignaleingang zu den Schmelzschaltkreisen zu unterbrechen.

Genaue Beschreibung der beigefügten Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der Erfindung und zur Erläuterung, wie die Erfindung durchgeführt wird, wird nachfolgend anhand eines Beispiels auf die beigefügten schematischen Zeich­ nungen Bezug genommen. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines spaltenredundanten Schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltkreisdiagramm einer Ausführungsform der Fig. 1;

Fig. 3 einen Plan der Speicherzellenbereiche, die ent­ sprechend dem spaltenredundanten Schaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung repariert werden müssen;

Fig. 4 ein Schaltkreisdiagramm einer anderen Ausführungs­ form gemäß Fig. 1;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Speicherma­ trix;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen spaltenre­ dundanten Schaltkreises;

Fig. 7 ein Schaltkreisdiagramm einer Ausführungsform der Schmelzbox der Fig. 6; und

Fig. 8 ein Schaltkreisdiagramm einer anderen Ausführungs­ form der Schmelzbox der Fig. 6.

Detaillierte Beschreibung von verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen

Wie die Fig. 1 zeigt, weist der spaltenredundante Schalt­ kreis gemäß der vorliegenden Erfindung einen spaltenredun­ danten Steuerschaltkreis 100, einen Blockauswahlsteuer­ schaltkreis 401, eine Schmelzbox 200 und einen spaltenredun­ danten Treiber 300 auf. Der Blockauswahlsteuerschalt­ kreis 401 ist der Hauptgegenstand der vorliegenden Erfindung und weist eine Vielzahl von Schmelzschaltkreisen auf, von denen jeder mindestens einen Schmelzpunkt besitzt, der mit einer Versorgungsspannung VCC verbunden ist. Die spaltenre­ dundanten Schaltkreise können vorzugsweise in dem Chip in einer Anzahl, so viel wie möglich, vorgesehen werden, um so die Redundanz-Effektivität zu erhöhen.

Fig. 2 zeigt einen Schmelzschaltkreis nach der Fig. 7, der mit dem erfindungsgemäßen Blockauswahlsteuerschaltkreis 401 kombiniert ist. Die Signale A, B, die durch das Freigabesig­ nal RSTP erzeugt werden, werden nicht direkt, sondern durch den Blockauswahlsteuerschaltkreis 401, zu der Schmelzbox zur Aufnahme der Spaltenadressensignale CA1, CA, CA2, CA, . . . weitergegeben. Der Blockauswahlsteuerschaltkreis 401 erhält Blockauswahldaten DRA8, DRA, DRA9, DRA, . . . , die durch die Kombination der Adressensignale RA1, . . . RA7 erhalten werden. Der Blockauswahlsteuerschaltkreis 401 weist eine Vielzahl von Schmelzschaltkreisen 400A, 400B, 400C, . . ., auf, von denen jeder einen Eingang besitzt, der mit der Versorgungsspannung VCC verbunden ist, um die Eingänge der Adressensignale DRA8, DRA, DRA9, DRA unwirksam zu machen, falls die Schmelzpunkte, die mit der Versorgungsspannung VCC verbunden sind, nicht abgetrennt werden.

Im Betrieb nimmt, falls der Hauptschmelzpunkt MF durchtrennt wird und das Freigabesignal RSTP den logischen Zustand "high" erhält, um die redundante Operation auszuführen, der Knotenpunkt "B" den Zustand "high" an und nur der Schmelz­ schaltkreis zur Aufnahme des Adressensignals zur Auswahl des Speicherzellen-Matrix-Blocks, der wiederhergestellt werden muß, nimmt den logischen Zustand "high" mit den anderen Schmelzschaltkreisen, die abgetrennt werden, an, die das Versorgungsspannungsniveau VCC annehmen. Dann werden die Knotenpunkte P1, P2, P3, P4, P5 "high" und der Ausgang des NAND-Gatters 51 nimmt den logischen Zustand "low" an. Danach wird, falls der Schmelzpunkt des Schmelzschaltkreises, der das Spaltenadressensignal des logischen Zustandes "low" erhält, abgetrennt wird, das redundante Ermittlungssig­ nal ΦRENi auf den logischen Zustand "high" freigegeben. Es ist einfach zu erkennen, daß das spaltenredundante Sig­ nal ΦRENi zu dem spaltenredundanten Treiber 300 der Fig. 7 übertragen wird, um die redundante Spaltenauswahlleitung des Speicherzellen-Matrix-Blocks, der zu reparieren ist, auszu­ wählen.

Wie die Fig. 3 zeigt, können, falls die Schmelzschalt­ kreise 400B, 400C, 400D, 400E die Versorgungsspannung VCC erzeugen, alle ausgewählten Speicherzellen-Matrix-Blöcke durch 8 und repariert werden. Auf der anderen Seite können, falls die Schmelzschaltkreise 400A, 400C, 400D, 400E die Versorgungsspannung VCC erzeugen, alle ausgewählten Speicherzellen-Matrix-Blöcke durch 9 und repariert werden. Um die Speicherzellen-Matrix-Blöcke durch 12 und zu reparieren, werden die Schmelzschaltkreise 400A, 400B, 400C, 400D derart geschaltet, daß sie die Versorgungsspannung VCC erzeugen. Um alle Speicherzellen-Matrix-Blöcke zu repa­ rieren, werden alle Schmelzschaltkreise 400A, 400B, 400C, 400D, 400E so geschaltet, daß sie die Versorgungsspan­ nung VCC erzeugen. Daher können zwei oder mehr Defekte, die gemeinsam in der gleichen Spalte auftreten, einfach repa­ riert werden. Weiterhin kann nur die redundante Matrix entsprechend dem defekten normalen Matrix-Block selektiv repariert werden, um dadurch sowohl die redundante Effek­ tivität als auch die Zuverlässigkeit zu erhöhen.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, werden die decodierten Zeilenadressensignale einer Blockauswahlinformation zu einem Schmelzschaltkreis in einer Art und Weise zugeführt, die unterschiedlich von dem Aufbau nach der Fig. 2 ist, so daß die zu reparierenden Bereiche in einer erforderlichen Art und Weise gestaltet werden können, wenn das Layout des Mikrochips erstellt wird. Falls nämlich das DRAK8 entspre­ chend der Adresseninformation, die durch eine defekte Zelle erzeugt wird, freigegeben wird, wird der Schmelzpunkt, der mit der Versorgungsspannung VCC und DRA des Schmelz­ schaltkreises 400A′ verbunden ist, abgeschnitten, wobei der Schmelzpunkt DRA verbunden wird, und die anderen Schmelz­ schaltkreise 400B′ und 400C′ werden in die Lage versetzt, die Versorgungsspannung VCC zu erzeugen. Dann werden alle Blöcke von , die mit verbunden sind, in Fig. 3 repa­ riert. In ähnlicher Weise werden, falls die Schmelzschalt­ kreise 400A′ und 400C′ so gestaltet werden, daß sie die Versorgungsspannung VCC erzeugen, alle Blöcke von 8 und , die mit 9 verbunden sind, nach der Fig. 3 repariert. Demzu­ folge sind die Schmelzschaltkreise des Blockauswahlsteuer­ schaltkreises verschieden aufgebaut, um so die reparierbaren Bereiche des Mikrochips, wie erforderlich, zu erfassen.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist unmittelbar einzusehen, daß das Adressensignal als Blockauswahlinfor­ mation an die Schmelzschaltkreise in verschiedenen Arten eingegeben werden kann, so lange die Schmelzschaltkreise mindestens einen Eingang zur Aufnahme der Versorgungsspan­ nung VCC besitzen, um den Eingang eines spezifizierten Adressensignals unwirksam zu machen. Die Versorgungsspan­ nung VCC kann durch eine andere statische Spannung ersetzt werden, um den spezifizierten Adressensignaleingang unwirk­ sam zu machen.

Wie vorstehend ausgeführt ist, gibt die vorliegende Erfin­ dung den Blockauswahlsteuerschaltkreis an, der mit der Schmelzbox verbunden ist, die eine Vielzahl von Schmelz­ schaltkreisen aufweist, von denen jeder mit der statischen Spannung versorgt wird, um eine spezifizierte Adresse abzu­ weisen (nicht zu beachten), so daß zwei oder mehr defekte Blöcke, die in der gleichen Spalte vorhanden sind, leicht repariert werden können, wodurch demzufolge die reparierten Bereiche erheblich ansteigen. Demzufolge wird ein redundan­ ter Schaltkreis mit einer maximalen Effizienz und einer hohen Zuverlässigkeit erhalten.

Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre bevorzugte, spezifische Ausführungsform gezeigt und beschrieben wurde, ist für den Fachmann ersichtlich, daß die vorstehend angege­ benen Änderungen in der Form und im Detail vorgenommen werden können, ohne den allgemeinen Erfindungsgedanken der Erfindung zu verlassen.

Claims (8)

1. Halbleiter-Speichervorrichtung, die einen spaltenredun­ danten Schaltkreis besitzt, der einen spaltenredundanten Steuerschaltkreis zur Aufnahme eines Zeilenadressensig­ nals und eine Schmelzbox zur Aufnahme des Ausgangssig­ nals des spaltenredundanten Steuerschaltkreises auf­ weist, wobei der spaltenredundante Schaltkreis folgende Merkmale aufweist:
einen Blockauswahlsteuerschaltkreis, der eine Vielzahl von Schmelzschaltkreisen aufweist, von denen jeder mindestens einen Schmelzpunkt besitzt, der mit einer gegebenen statischen Spannung verbunden ist, der einen Eingang, der so geschaltet ist, daß er das Ausgangssig­ nal des spaltenredundanten Steuerschaltkreises aufnimmt, und der einen Ausgang aufweist, der mit der Schmelzbox verbunden ist; und
wobei eine der Spalten, die mit einer normalen Spalten­ auswahlleitung verbunden ist, die fehlerhaft ist, durch eine der Spalten der Reservezellen-Matrix bei dem Repa­ raturbetrieb des Blockauswahlsteuerschaltkreises ersetzt wird, verbunden ist.

2. Halbleiter-Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebene statische Spannung dazu dient, einen spezifizierten Adressensignaleingang zu den Schmelzschaltkreisen hin unwirksam zu machen.

3. Halbleiter-Speichervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Spannung eine extern zugeführte Versorgungsspannung ist.

4. Halbleiter-Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blockauswahlsteuerschaltkreis einen ersten Schmelzschaltkreis zur Aufnahme der sta­ tischen Spannung und eines ersten Adressensignals und einen zweiten Schmelzschaltkreis zur Aufnahme der sta­ tischen Spannung und eines zweiten Adressensignals aufweist.

5. Spaltenredundanter Schaltkreis für eine Halbleiter-Spei­ chervorrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
einen spaltenredundanten Steuerschaltkreis zur Aufnahme eines Zeilenadressensignals;
einen Blockauswahlsteuerschaltkreis mit einer Vielzahl von ersten Schmelzschaltkreisen, um das Ausgangssignal des spaltenredundanten Steuerschaltkreises aufzunehmen, wobei die Vielzahl der ersten Schmelzschaltkreise je­ weils mindestens einen Schmelzpunkt besitzen, der mit einer vorgegebenen statischen Spannung verbunden ist; und
eine Schmelzbox mit einer Vielzahl von zweiten Schmelz­ schaltkreisen, die mit dem Ausgangssignal des Blockaus­ wahlsteuerschaltkreises verbunden ist und um entspre­ chende Spaltenadressensignale zu empfangen.

6. Spaltenredundanter Schaltkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Spannung dazu dient, den spezifizierten Adressensignaleingang zu der Vielzahl von ersten Schmelzschaltkreisen hin unwirksam zu machen.

7. Spaltenredundanter Schaltkreis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die statische Spannung eine extern zugeführte Versorgungsspannung ist.

8. Spaltenredundanter Schaltkreis nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der ersten Schmelz­ schaltkreise einen ersten Umschalt-Schaltkreis zur Aufnahme der statischen Spannung und eines ersten Adres­ sensignals und einen zweiten Umschalt-Schaltkreis zur Aufnahme der statischen Spannung und eines zweiten Adressensignals aufweist.