JP2000030484A - 冗長回路 - Google Patents

冗長回路

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JP2000030484A
JP2000030484A JP10198326A JP19832698A JP2000030484A JP 2000030484 A JP2000030484 A JP 2000030484A JP 10198326 A JP10198326 A JP 10198326A JP 19832698 A JP19832698 A JP 19832698A JP 2000030484 A JP2000030484 A JP 2000030484A
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JP
Japan
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memory cell
redundant
address
regular
data line
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JP10198326A
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English (en)
Inventor
Akira Kurokawa
明 黒川
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冗長回路に必要となる素子数を減少し、半導
体基板上の所定面積に構成されるレギュラーメモリセル
数の増大を図る。 【解決手段】 複数のメモリセルブロック(BLK0〜
BLK3)を有する半導体メモリ装置であって、各メモ
リセルブロックはレギュラーメモリセルアレイ1と、冗
長メモリセルアレイ2と、カラムデコーダ8とを有す
る。これらメモリセルブロックの外部にはローデコーダ
3と、前記不良メモリセルのカラムアドレスがプログラ
ムされる冗長アドレスプログラムフューズ回路10と、
前記冗長アドレスプログラムフューズ回路の出力に応じ
て、レギュラーデータライン14と冗長データライン1
5の一方を選択して出力する選択手段22とが設けられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は製造中に生じた不良
ビットを救済するための冗長回路を有する半導体メモリ
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体メモリ装置が高集積化するにつ
れ、製造中に発生する欠陥等による不良が増大してい
る。このようなメモリ装置は、1つのメモリセルが不良
であっても、製品として出荷することができない。しか
し、メモリチップ製造過程で混入するゴミ等の影響によ
り、全ビット正常に動作するチップのみを製造すること
は非常に困難である。又、メモリの微細化が進むに伴な
い、ゴミ等の影響をますます受けやすくなっている。
【0003】そこで、メモリデバイスでは、冗長回路と
呼ばれるメモリセルと同様な構造を持つ回路をメモリセ
ルの近傍に配置し、メモリセルの一部に不良があれば、
それを冗長回路の一部に置き換えるということが行われ
る。この冗長回路は、不良メモリセルに接続されるビッ
トライン或いはワ−ド線を、同じチップ内に設けられた
予備のメモリセルが接続される予備のビットライン、或
いは予備のワ−ド線に置き換える。
【0004】例えばビットラインを置き換える場合は、
そのビットラインのカラム(列)アドレスをデコードす
るための複数のヒュ−ズを備える冗長アドレスプログラ
ムフューズ回路が用いられる。不良メモリセルのカラム
アドレスに対応したフューズを切断しておくことによっ
て、前記アドレスが前記冗長アドレスプログラムフュー
ズ回路に入力されたとき、冗長カラム選択線に信号が発
生し、予備のビットラインが選択される。
【0005】フューズ素子はポリシリコン等の配線から
できており、この配線をレーザ等で切断することで不良
メモリセル等を含む回路が予備ラインとしての冗長回路
に切り替えられる。更に、不良メモリセルが接続される
ビットラインを選択する信号の発生は禁止される。従っ
てビットラインは予備のビットラインに置き換えられ
る。同様に、ワードラインを置き換える冗長回路は、ワ
ードラインのロー(行)アドレスをデコードするための
複数のヒュ−ズを備える冗長ローデコ−ダを用いる。
【0006】図3は冗長回路を含む従来の半導体メモリ
装置として、32K×8ビットSRAMの構成を示すブ
ロック図である。
【0007】このメモリ装置は、カラム冗長方式が採用
され、4つのブロックBLK0〜BLK3及びローアド
レスデコーダ3を含む。各ブロックは512×128の
レギュラーメモリセルアレイ1と、512×1の冗長メ
モリセルアレイ2と、カラムデコーダ5と、冗長アドレ
スプログラムフューズ回路4と、I/Oセレクトプログ
ラムフューズ回路6と、スイッチ7とから構成される。
レギュラーメモリセルアレイ1は8個のI/Oからな
り、各I/Oは16列(ビットライン)から構成され
る。
【0008】ローアドレスデコーダ3は、外部から入力
される9ビットローアドレスをデコードし、レギュラー
メモリセルアレイ1の512行の中の1行を選択する。
メモリセル1行が選択されると、その1行に含まれる1
28個のメモリセルの内容がレギュラーメモリセルアレ
イ1から出力され、カラムデコーダ5に入力される。
【0009】カラムデコーダ5は4ビットの列アドレス
と2ビットのブロックアドレスを外部から入力する。こ
の2ビットのブロックアドレスによりブロックBLK0
〜ブロックBLK3の中の1ブロックが選択され、4ビ
ットの列アドレスにより、レギュラーメモリセルアレイ
1内の各I/Oにそれぞれ接続される16ビットライン
から1ビットラインが選択される。レギュラーメモリセ
ルアレイ1は8個のI/Oから構成されているので、結
局カラムデコーダ5は8ビットデータをデータラインに
出力する。
【0010】冗長アドレスプログラムフューズ回路4は
内部に設けられた複数のフューズを選択的にレーザビー
ム等で切断することにより、レギュラーメモリセルアレ
イ1内の不良メモリセルの列アドレスがプログラムされ
る。I/Oセレクトプログラムフューズ回路も内部に設
けられた複数のフューズを選択的に切断することによ
り、レギュラーメモリセルアレイ1内の不良メモリセル
が属しているI/Oアドレスがプログラムされる。
【0011】例えば、正常メモリセルの列アドレスが冗
長アドレスプログラムフューズ回路4に入力された場
合、冗長アドレスプログラムフューズ回路4は冗長メモ
リセル2を使用しないという信号(例えばハイレベル信
号)をI/Oセレクトプログラムフューズ回路6に出力
する。その結果、冗長メモリセルアレイ2は選択され
ず、レギュラーメモリセルアレイ1のレギュラーカラム
が選択される。
【0012】不良メモリセルの列アドレスが冗長アドレ
スプログラムフューズ回路4に入力された場合、冗長ア
ドレスプログラムフューズ回路4は冗長メモリセル2を
使用するという信号(例えばローレベル信号)をI/O
セレクトプログラムフューズ回路6に出力する。その結
果、I/Oセレクトプログラムフューズ回路6にプログ
ラムされたI/Oのレギュラーカラムは選択れず、その
代わり冗長メモリセルアレイ2が選択される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】このように、冗長回路
を有する従来の半導体メモリ装置は、複数のブロックに
分割され、各ブロックに冗長アドレスプログラムフュー
ズ回路及びI/Oセレクトプログラムフューズ回路が設
けられている。従ってこれら冗長回路に必要となる素子
数が多く、同一半導体チップ内に集積できるレギュラー
メモリセルの数の増大に制限を与えている。
【0014】本発明は上記課題を解決すべくなされたも
ので、冗長回路に必要となる素子数を減少し、半導体基
板上の所定面積に構成されるレギュラーメモリセル数の
増大、又は所定メモリ容量のメモリ集積回路の半導体基
板上に占める面積の減少を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数のメモリセルブロックを有する半導
体メモリ装置であって、各メモリセルブロックは行及び
列のマトリクス状に配置されるレギュラーメモリセルア
レイと、該レギュラーメモリセルアレイの各列に接続さ
れるビットラインと、不良メモリセルを救済するための
冗長メモリセルアレイと、前記冗長メモリセルアレイ内
で選択されたメモリセルに接続される冗長データライン
と、特定メモリセルブロック及び特定ビットラインを選
択するためのカラムデコーダと、前記カラムデコーダに
より選択された特定ビットラインに接続されるレギュラ
ーデータラインとを有し、前記半導体メモリ装置は更
に、前記レギュラー及び冗長メモリセルアレイの特定行
を選択するためのローデコーダと、前記不良メモリセル
のカラムアドレスがプログラムされ、該カラムアドレス
が入力されたことを検知する冗長アドレスデコーダと、
前記冗長アドレスデコーダの出力に応じて、前記レギュ
ラーデータラインと前記レギュラー冗長ラインの一方を
選択して出力する選択手段とを具備する。
【0016】冗長アドレスデコーダは従来のように各メ
モリブロック内ではなく、メモリブロックの外部で行う
ので、冗長アドレスデコーダを構成する冗長アドレスプ
ログラムフューズ回路及びI/Oセレクトプログラムフ
ューズ回路の数が大幅に削減される。
【0017】又、本発明を1アドレスが入力されると8
データラインを選択するメモリ装置に適用する場合、前
記レギュラーメモリセルアレイは8個のI/Oで構成さ
れ、各I/Oは複数のメモリセルの列を有し、前記各I
/Oの複数のメモリセルの列には複数のビットラインが
それぞれ設けられ、前記カラムデコーダは入力されるカ
ラムアドレスに対応するビットラインを前記各I/Oに
ついてそれぞれ選択し、前記冗長デコーダは不良メモリ
セルが属するI/OアドレスがプログラムされるI/O
セレクトプログラムフューズ回路を含み、前記選択手段
は前記I/Oセレクトプログラムフューズ回路から出力
されるI/Oアドレスに対応しない前記レギュラーデー
タラインを選択し、更に前記I/Oアドレスに対応する
レギュラーデータラインについては前記冗長データライ
ンをそれに代わって選択する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。図において、
図1は本発明による冗長回路を含む半導体メモリ装置の
構成を示すブロック図、図2は図1の冗長アドレスプロ
グラムフューズ回路の構成を示すブロック図、図3は冗
長回路を含む従来の半導体メモリ装置の構成を示すブロ
ック図である。
【0019】図1の半導体メモリ装置は本発明の一実施
例として、32K×8ビットSRAMの構成を有する。
このメモリ装置は、カラム冗長方式が採用され、4つの
ブロックBLK0〜BLK3及びローアドレスデコーダ
3と、冗長アドレスプログラムフューズ回路10と、I
/Oセレクトプログラムフューズ11と、レギュラー・
冗長セレクトゲート22を含む。各ブロックはマトリク
ス状に配置された512(行)×128(列)のレギュ
ラーメモリセルアレイ1と、512(行)×1(列)の
冗長メモリセルアレイ2と、カラムデコーダ8と、スイ
ッチ9とから構成される。レギュラーメモリセルアレイ
1は8個のI/Oからなり、各I/Oは16列(ビット
ライン)から構成される。
【0020】ローデコーダ3の入力には外部からの9ビ
ットローアドレスバス16が接続され、ローデコーダ3
からの512本の選択ライン17はレギュラーメモリセ
ルアレイ1の行選択入力に接続される。レギュラーメモ
リセルアレイ1からの128ビットライン(16ビット
ライン×8I/O)18はカラムデコーダ8の入力に接
続される。冗長メモリセルアレイ2の1ビット出力ライ
ン19はスイッチ9に接続される。
【0021】ローアドレスデコーダ3は、外部から入力
される9ビットローアドレスをデコードし、レギュラー
メモリセルアレイ1の512行の中の1行を選択する。
メモリセル1行が選択されると、その1行に含まれる1
28個のメモリセルの内容がレギュラーメモリセルアレ
イ1から出力され、カラムデコーダ8に入力される。同
時に、選択された行に対応する1個の冗長メモリセルの
内容がスイッチ9に出力される。
【0022】6ビットのカラム及びブロックアドレスバ
ス13は、各ブロックBL0〜BL3内のカラムデコー
ダ8及びスイッチ9、ならびに冗長アドレスプログラム
フューズ回路(冗長デコーダ)10に並列に接続され
る。各ブロックBL0〜BL3内のカラムデコーダ8か
らの8ビットデータライン(レギュラーセル出力)はレ
ギュラー・冗長セレクトゲートに並列に接続される。各
ブロックBL0〜BL3内のスイッチ9からの1ビット
データライン(冗長メモリセル出力)はレギュラー・冗
長セレクトゲート12に並列に接続される。冗長アドレ
スプログラムフューズ回路10の1ビット出力ライン2
0は、I/Oセレクトプログラムフューズ回路11の入
力に接続される。I/Oセレクトプログラムフューズ回
路11の出力ライン21はレギュラー・冗長セレクトゲ
ート12の入力に接続される。
【0023】カラムデコーダ8はアドレスバス13から
入力される4ビットの列アドレスと2ビットのブロック
アドレスを入力する。この2ビットのブロックアドレス
によりブロックBLK0〜ブロックBLK3の中の1ブ
ロックが選択され、4ビットの列アドレスにより、レギ
ュラーメモリセルアレイ1内の各I/Oにそれぞれ接続
される16ビットラインから1ビットラインが選択され
る。レギュラーメモリセルアレイ1は8個のI/Oから
構成されるので、結局カラムデコーダ8は8ビットデー
タをデータライン14に出力する。
【0024】冗長アドレスプログラムフューズ回路10
は内部に設けられた複数のフューズを選択的にレーザビ
ーム等で切断することにより、レギュラーメモリセルア
レイ1内の不良メモリセルの列アドレスがプログラムさ
れる。I/Oセレクトプログラムフューズ回路11も内
部に設けられた複数のフューズを選択的に切断すること
により、レギュラーメモリセルアレイ1内の不良メモリ
セルが属しているI/Oアドレスがプログラムされる。
【0025】例えば、正常メモリセルの列アドレスがア
ドレスバス13から冗長アドレスプログラムフューズ回
路10に入力された場合、冗長アドレスプログラムフュ
ーズ回路10は冗長メモリセル2を使用しないという信
号(例えばハイレベル信号)をデータライン20を介し
てI/Oセレクトプログラムフューズ回路11に出力す
る。その結果、冗長データライン15は選択されず、レ
ギュラーデータライン14上のデータが選択され8ビッ
トデータライン22に出力される。
【0026】不良メモリセルの列アドレス及びそのブロ
ックアドレスがアドレスバス13から冗長アドレスプロ
グラムフューズ回路10に入力された場合、冗長アドレ
スプログラムフューズ回路10は冗長メモリセル2を使
用するという信号(例えばローレベル信号)をデータラ
イン20を介してI/Oセレクトプログラムフューズ回
路11に出力する。I/Oセレクトプログラムフューズ
回路11は何番目のI/Oなのかという信号(I/Oア
ドレス信号)をデータライン21に出力する。その結
果、レギュラー・冗長セレクトゲート12は、I/Oセ
レクトプログラムフューズ回路にプログラムされたI/
Oアドレスのレギュラーデータラインだけは選択せず、
その代わり冗長データライン15を選択し、8ビットデ
ータをデータライン22に出力する。
【0027】図2は冗長アドレスプログラムフューズ回
路10の構成を示すブロック図である。このフューズ回
路10は、3個のフューズブロックRed0〜Red
2、及びNANDゲート30により構成される。各フュ
ーズブロックRedは4個のフューズ回路RLCH0〜
RLCH3を有する。各フューズ回路RLCHはpチャ
ンネルMOSFET31、32、フューズ26、インバ
ータ27、ゲート28から構成される。
【0028】ブロックRed0及びRed1には、電源
リセット信号PU及び4ビットカラムアドレスをデコー
ドした信号A0〜A3及びB0〜B3が入力され、ブロ
ックRed2には電源リセット信号PU及び2ビットの
メモリセルブロックアドレスをデコードした信号C0〜
C3が入力される。各ブロックRed内でそれぞれ1個
のフューズ26を切断することにより、ブロックBLK
0〜BLK3内の1ブロック及び16ビットライン内の
1ビットラインがプログラムされる。電源リセット信号
PUは電源投入時、一定時間ローレベルを保つ信号で、
フューズ26が切断されていると、インバータ27の入
力をハイレベルにラッチする。この状態でゲート28は
オン状態となる。
【0029】ホスト部から転送されるアドレスが、この
冗長アドレスプログラム回路にプログラムされた不良カ
ラムアドレスに一致すると、各ブロックRedの出力R
A、RB、RCは全てハイレベルとなり、NANDゲー
ト23は出力信号RENとしてローレベル信号を出力す
る。この信号RENはI/Oセレクトプログラムフュー
ズ回路11に入力される。
【0030】I/Oセレクトプログラムフューズ回路1
1には図2で示したフューズ回路と同様な回路が複数設
けられ、不良メモリセルが属するI/Oアドレスがプロ
グラムされる。ローレベルの信号RENに応答してI/
Oセレクトプログラムフューズ回路11は、プログラム
されたI/Oのみ冗長を使用するという信号を信号ライ
ン21に出力する。
【0031】レギュラー・冗長セレクトゲート12は、
前述したように信号ライン21を介して入力されたI/
Oアドレスのレギュラーデータラインだけは選択せず、
その代わり冗長データライン15を選択し、8ビットデ
ータをデータライン22に出力する。
【0032】以上、この発明の冗長回路を1アドレスが
入力されると8データラインを選択するメモリ装置につ
いて説明したが、本発明は1アドレスが入力され1デー
タラインを選択するメモリ装置にも適用できるのは勿論
である。又、この発明を揮発性のSRAMを例にとり説
明したが、本発明はEEPROMやフラッシュEEPR
OM等の不揮発性半導体メモリにも適用できる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、各メモリブロック
内でレギュラーデータラインと冗長データラインとの切
替えを従来行っていたものを、本発明の冗長回路構成で
はメモリブロックの外部で行うので、ブロック毎に冗長
アドレスプログラムフューズ回路及びI/Oセレクトプ
ログラムフューズ回路を設ける必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による冗長回路を含む半導体メモリ装置
の構成を示すブロック図。
【図2】冗長アドレスプログラムフューズ回路の構成を
示すブロック図。
【図3】冗長回路を含む従来の半導体メモリ装置の構成
を示すブロック図。
【符号の説明】
1…レギュラーメモリセルアレイ 2…冗長メモリセルアレイ 3…ローデコーダ 4、10…冗長アドレスプログラムフューズ回路 5、8…カラムデコーダ 6、11…I/Oセレクトプログラムフューズ回路 7、9…スイッチ 12…レギュラー・冗長セレクトゲート 24、25…pMOSFET BLK0〜BLK3…メモリセルブロック

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のメモリセルブロックを有する半導体
    メモリ装置であって、 各メモリセルブロックは行及び列のマトリクス状に配置
    されるレギュラーメモリセルアレイと、該レギュラーメ
    モリセルアレイの各列に接続されるビットラインと、不
    良メモリセルを救済するための冗長メモリセルアレイ
    と、前記冗長メモリセルアレイ内で選択されたメモリセ
    ルに接続される冗長データラインと、特定メモリセルブ
    ロック及び特定ビットラインを選択するためのカラムデ
    コーダと、前記カラムデコーダにより選択された特定ビ
    ットラインに接続されるレギュラーデータラインとを有
    し、前記半導体メモリ装置は更に、 前記レギュラー及び冗長メモリセルアレイの特定行を選
    択するためのローデコーダと、 前記不良メモリセルのカラムアドレスがプログラムさ
    れ、該カラムアドレスが入力されたことを検知する冗長
    アドレスデコーダと、 前記冗長アドレスデコーダの出力に応じて、前記レギュ
    ラーデータラインと前記冗長データラインの一方を選択
    して出力する選択手段と、を具備することを特徴とする
    半導体メモリ装置。
  2. 【請求項2】前記レギュラーメモリセルアレイは所定数
    のI/Oで構成され、各I/Oは複数のメモリセルの列
    を有し、 前記各I/Oの複数のメモリセルの列には複数のビット
    ラインがそれぞれ設けられ、 前記カラムデコーダは入力されるカラムアドレスに対応
    するビットラインを前記各I/Oについてそれぞれ選択
    し、 前記冗長デコーダは不良メモリセルが属するI/Oアド
    レスがプログラムされるI/Oセレクト手段を含み、 前記選択手段は前記I/Oセレクト手段から出力される
    I/Oアドレスに対応しない前記レギュラーデータライ
    ンを選択し、更に前記I/Oアドレスに対応するレギュ
    ラーデータラインについては前記冗長データラインをそ
    れに代わって選択することを特徴とする請求項1記載の
    半導体メモリ装置。
  3. 【請求項3】前記メモリセルは揮発性半導体メモリセル
    であることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体メ
    モリ装置。
  4. 【請求項4】前記メモリセルは不揮発性半導体メモリセ
    ルであることを特徴とする請求項1又は2記載の半導体
    メモリ装置。
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