JP2001297596A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JP2001297596A JP2001297596A JP2000112950A JP2000112950A JP2001297596A JP 2001297596 A JP2001297596 A JP 2001297596A JP 2000112950 A JP2000112950 A JP 2000112950A JP 2000112950 A JP2000112950 A JP 2000112950A JP 2001297596 A JP2001297596 A JP 2001297596A
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Abstract
効率救済を実現した救済回路を備えた半導体集積回路装
置を提供する。 【解決手段】 相補の入力信号の各々がゲート供給され
た第1と第2のMOSFETの一方のソース,ドレイン
を出力線に接続し、上記第1のMOSFETの他方のソ
ース,ドレインと基準電位との間にヒューズを設け、上
記ヒューズに対してその切断の有無に対応したハイレベ
ル/ロウレベルの電圧信号を形成する読み出し回路を設
け、上記電圧信号がゲートに供給された第3MOSFE
Tを上記第2のMOSFETの他方のソース,ドレイン
と基準電圧との設けてなる単位回路の複数個と、上記出
力線に設けられたプリチャージ回路とラッチ回路とによ
り、複数の入力信号と上記ヒューズにに記憶された複数
の記憶情報との比較一致信号を得ることにより、占有面
積の低減を行なう。
Description
装置に関し、例えば不良アドレスの記憶と比較回路を含
む不良救済回路に利用して有効な技術に関するものであ
る。
て、培風館発行の「超LSIメモリ」伊藤清男著、pp.
181 ‐183 がある。この文献においては、救済ヒューズ
セツトと,冗長メモリセルを1対1に対応させ救済アド
レスをプログラムするというものである。
伴い、チップ当りの不良ビット数は増加傾向にある。高
歩留りを維持しようとすると、ヒューズ本数及び冗長メ
モリセル数を増加する必要があり、救済回路の面積増大
が問題となる。例えば、不良救済回路の例として、図8
に示すような1アドレス/2ヒューズ型(2ヒューズ+
2MOS)と図9に示すような1アドレス/1ヒューズ
型がある。図9の1アドレス/1ヒューズ型救済回路で
は、パワーアップ時にヒューズ情報を読み出しラッチす
ることにより、ヒューズを1本で構成する。この1アド
レス/1ヒューズ型救済回路は、図8の1アドレス/2
ヒューズ型と比べ、比較的大きな占有面積を有するヒュ
ーズが上記のように1本で済むが、ヒューズ付属回路と
して読み出し回路(1MOS)とラッチ回路(5MO
S)及びアドレス比較回路(4MOS)が必要となり、
トータル面積は小さくならない。
比較回路を備えた半導体集積回路装置を提供することに
ある。この発明の他の目的は、省面積・高効率救済を実
現した救済回路を備えた半導体集積回路装置を提供する
ことにある。この発明の前記ならびにそのほかの目的と
新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明ら
かになるであろう。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記の通りである。相補の入力信号の各々がゲート供給さ
れた第1と第2のMOSFETの一方のソース,ドレイ
ンを出力線に接続し、上記第1のMOSFETの他方の
ソース,ドレインと基準電位との間にヒューズを設け、
上記ヒューズに対してその切断の有無に対応したハイレ
ベル/ロウレベルの電圧信号を形成する読み出し回路を
設け、上記電圧信号がゲートに供給された第3MOSF
ETを上記第2のMOSFETの他方のソース,ドレイ
ンと基準電圧との設けてなる単位回路の複数個と、上記
出力線に設けられたプリチャージ回路とラッチ回路とに
より、複数の入力信号と上記ヒューズにに記憶された複
数の記憶情報との比較一致信号を得る。
憶比較回路の一実施例の回路図が示されている。特に制
限されないが、この実施例の情報記憶比較回路は、半導
体記憶装置の不良救済回路に向けられている。この実施
例の各回路素子は、公知の半導体集積回路の製造技術に
よって、半導体記憶回路を構成する他の回路素子ととも
に単結晶シリコンのような1個の半導体基板上において
形成される。
を1ヒューズ+4MOSで記憶と比較を行なうものであ
る。すなわち、1本のヒューズの切断/非切断(cut/un
cut)をアドレス信号のハイレベル/ロウレベル(H/
L)に対応させ、1本のヒューズF0で1アドレスa0
を記憶する。例えば、記憶すべき不良アドレスに対応し
たトルー(True)のアドレス信号a0がハイレベル
(H)のときにヒューズF0は切断(cut)される。上記
記憶すべき不良アドレスに対応したトルー(True)のア
ドレス信号a0がロウレベル(L)のときにヒューズF
0は非切断(uncut)とされる。このことは、記憶すべき
不良アドレスに対応したバー(Bar) のアドレス信号/
a0でみると、それがロウレベル(L)のときにヒュー
ズF0は切断(cut)され、ハイレベル(H)のときにヒ
ューズF0は非切断(uncut)とされるものである。
コマンドが入力されてからダイナミックに読み出すこと
により,救済アドレスラッチ回路を削減することに特徴
を有する。すなわち、ヒューズF0が切断(cut)された
状態は、アドレス信号のTrue側(a0)によりいわば直
接的に比較し、ヒューズF0が非切断(uncut)された状
態は、図2の概略波形図に示すように、アドレスのBar
側(/a0)において救済アドレスがアクティブコマン
ドACTVが入力されてからアドレス信号が活性化され
るまでの間のプリチャージ期間に記憶ノードに読み出
し、入力アドレスと比較する。
るとき、13個のアドレス記憶単位からなる単位回路
と、かかるアドレス記憶単位の記憶情報が有効であるか
否かを指示するイネーブルヒューズとが出力線にワイヤ
ードオア論理で接続される。上記出力線には、プリチャ
ージ信号PSをゲートに受け、電源電圧VDDのような
プリチャージ電圧を供給するPチャンネル型MOSFE
TQ5からなるプリチャージ回路が設けられる。そし
て、出力線に得られた比較一致出力は、インバータ回路
IN1と、その入力端子と電源電圧VDDとの間に設け
られ,ゲートに出力信号RMISTを受けるPチャンネ
ル型MOSFETQ6からなるラッチ回路が設けられ
る。
0に対応した回路が代表として例示的に示されているよ
うに、救済アドレス読出回路とアドレス比較回路から構
成される。アドレス比較回路は、Nチャンネル型MOS
FETQ2なしいQ4とヒューズF0から構成される。
上記MOSFETQ2とQ3の一方のソース,ドレイン
は出力線に接続される。MOSFETQ2とQ3の各々
のゲートには、トルー側のアドレス信号a0とバー側の
アドレス信号/a0が供給される。上記MOSFETQ
2の他方のソース,ドレインと回路の接地電位VSSと
の間には、ヒューズF0が設けられる。また、上記MO
SFETQ2の他方のソース,ドレインは、上記MOS
FETQ4のゲートに接続される。このMOSFETQ
4のソース,ドレイン経路は、上記MOSFETQ3の
他方のソース,ドレインと回路の接地電位VSSとの間
に接続される。そして、上記MOSFETQ2とヒュー
ズF0との接続点である記憶ノードと、出力線との間に
は救済アドレス読出回路を構成するPチャンネル型のM
OSFETQ1が設けられる。
らなるとき、残りのアドレス信号a1,/a1〜a1
2,/a12に対しても前記同様な単位回路が設けられ
る。そして、イネーブルヒューズは、上記単位回路のM
OSFETQ1とヒューズF0と同様なMOSFETと
ヒューズからなる直列回路により構成される。このイネ
ーブルヒューズは、前記のような13からなる単位回路
に不良アドレスが記憶された状態のときにはヒューズが
切断される。従つて、例えば、1つのワード線を救済す
るのに、14本のヒューズと53個のMOSで構成する
ことができる。
を説明するための波形図が示されている。同図には、冗
長ヒット時の動作波形例が示されている。クロック信号
CLLKに対応してACTV(アクティブ)コマンドが
入力されてから、読み出し信号RSがロウレベルに活性
化され、Pチャンネル型MOSFETQ1のオン状態に
より記憶ノードが出力線のプリチャージレベルに対応し
てハイレベルにプリチャージされる。その後、読み出し
信号RSの非活性のハイレベルレベルによりMOSFE
TQ1がオフ状態になると、ヒューズF0の切断状況に
応じて記憶ノードが変化する。
ていると、記億ノードがハイレベルに保持される。従っ
て、アドレス信号のTrue側(a0)のハイレベルによ
り、MOSFETQ2がオン状態にされても、出力線の
プリチャージ電位はそのままに維持される。したがっ
て、出力信号RRMISTはロウレベルのままである。
一方、ヒューズF0が非切断(uncut)だと、記憶ノード
がロウレベルに引き抜かれる。これにより、記憶ノード
のロウレベルがゲートに供給されたMOSFETQ4が
オフ状態となるため、アドレス信号のBar 側(/a0)
のハイレベルによりMOSFETQ3がオン状態となっ
ても、出力線のプリチャージ電位はそのままに維持され
て出力信号RRMISTはロウレベルのままである。こ
のことは、前記残りのアドレス信号a1,/a1〜a1
3,/a13含めた全ビットについて同様である。この
ような冗長ヒット時の出力線のプリチャージ電圧は、出
力信号RRMISTのロウレベルを受けてオン状態にな
るPチャンネル型MOSFETQ6のオン状態によりラ
ッチされる。
一例を説明するための波形図が示されている。同図に
は、冗長ミス時の動作波形例が示されている。前記同様
にクロック信号CLLKに対応してACTV(アクティ
ブ)コマンドが入力されてから、読み出し信号RSがロ
ウレベルに活性化され、Pチャンネル型MOSFETQ
1のオン状態により記憶ノードが出力線のプリチャージ
レベルに対応してハイレベルにプリチャージされる。そ
の後、読み出し信号RSの非活性のハイレベルレベルに
よりMOSFETQ1がオフ状態になると、ヒューズF
0の切断状況に応じて記憶ノードが変化する。
ていると、記億ノードがハイレベルに保持される。従っ
て、MOSFETQ4がオン状態となっており、アドレ
スのBar 側(/a0)のハイレベル入力に対応してMO
SFETQ2がオン状態となると、出力線をプリチャー
ジ電位をロウレベルに引き抜く電流経路が形成されるた
めインバータ回路IN1により出力信号RRMISTが
ハイレベルとなる。これに対して、ヒューズF0が非切
断(uncut)だと、記憶ノードがロウレベルに引き抜かれ
てMOSFETQ4はオフ状態となるが、アドレスのTr
ue側(a0)のハイレベルによりMOSFETQ2がオ
ン状態となり、出力線のプリチャージ電位をディスチャ
ージさせる経路が形成されて出力線をロウレベルにする
ので、インバータ回路IN1により出力信号RRMIS
Tがハイレベルにされる。上記13個の単位回路のう
ち、いずれか1つでも救済アドレスと入力アドレスとが
不一致だと上記冗長ミスの出力信号が形成される。
入力アドレスとの比較動作とによって、救済判定が可能
となるものである。この場合、アクセス時間としては
(アドレスが確定するまでに時間的余裕があるため、A
CTVコマンドが入力されてからヒューズ情報を読み出
してもアクセス劣化とい問題は生じ無い。
路の他の一実施例の回路図が示されている。この実施例
では、読み出し時にヒューズuncut 状態のときの貫通電
流を低減させるために、言い換えるならば、低消費電力
化のためにMOSFETQ7が追加される。つまり、各
単位回路におけるヒューズの接地電位側を共通に接続
し、MOSFETQ7を介して接地電位を供給するよう
にするものである。このMOSFETQ7の追加によっ
て、読み出し信号RSにより、ヒューズの記憶状態を読
み出すときのみに非切断のヒューズに電流が流れるた
め、低消費電力とすることができる。
アウト図が示さている。同図には、この発明の理解を容
易すにために、前記図8や図9の不良救済回路のレイア
ウトも合わせて示されている。図8の不良救済回路は、
MOSの数が最も少ないが、配線領域が必要。さらにヒ
ューズが2本必要である。従って、(A)に示すように
ヒューズ本数と配線数で面積が決まりそれを基準1とす
る。図9の不良救済回路は、ヒューズが1本で良いが、
MOSの数が多く、面積的には(B)のように1.2の
ように大きくなってしまう(下地律束)。
路では、ヒューズの数も1本で良く、MOSの数も4個
と少ない。従って図8と同様な配線領域を使ってMOS
をレイアウトできるため、(C)に示すように半分のサ
イズ0.5でレイアウト可能となり、不良救済回路を大
幅な面積低減が可能になる。そして、前記図5の実施例
のようなMOSFET1個の追加することにより、大幅
な低消費電力とすることができるものとなる。
アドレスを2ヒューズ+2MOSで記憶する回路例であ
る。すなわち,2本のヒューズをアドレスのH/L(Tru
e/bar)に対応させ、どちらを切るかでアドレスを記憶す
る。従って、256Mビットのようなダイナミック型R
AMでは、Xアドレスが13アドレス(13ビット)有
るため、1本のワード線を救済するのに、26本のヒュ
ーズと26個のMOSが必要となるものである。
スを1ヒューズ+10MOSで記憶する回路例である。
1本のヒューズのcut/uncut をアドレスのH/Lに対応
させ、1ヒューズで1アドレスを記憶する。ただし、未
使用のヒューズセットにもアドレスが記憶されてしまう
ため、イネーブルヒューズを設ける。従つて、1ワード
線当たり14本のヒューズと140個のものMOSが必
要となるものである。
路では、1アドレスを1ヒューズ+4MOSで記憶と比
較を行なうものである。すなわち、1本のヒューズの切
断/非切断(cut/uncut )をアドレス信号のハイレベル
/ロウレベル(H/L)に対応させ、1本のヒューズF
0で1アドレスa0を記憶する。これにより、前記と同
様な救済を14本のヒューズと53個のMOSで構成す
ることができる。
の一実施例のチップ全体構成図が示されている。特に制
限されないが、この実施例の半導体記憶装置は、SDR
AM(シンクロナス・ダイナミック型ランダム・アクセ
ス・メモリ)に向けられており、公知の半導体集積回路
の製造技術によって単結晶シリコンのような1つの半導
体基板上に形成される。
ブロック又はバンクを構成するようチップが全体として
8分割される。8つに分割された各々のブロックは、そ
れぞれが同様な構成とされ、メモリアレイに一端に沿っ
てXデコーダXDCが設けられ、それと直交する方向の
チップ中央寄りにYデコーダYDCとメインアンプMA
が配置される。上記8個のメモリブロックは、2つが1
組とされてXデコーダが隣接するよう上下対称的に配置
される。また、上記各々2組のメモリブロックも、同図
において上下対称的に配置される。また、チップの縦中
央に設けられた救済回路(ヒューズ)を中心にして上記
Yデコーダが互いに隣接するように左右対称的に配置さ
れる。
は、上記Xデコーダから同図に縦方向に延びるワード線
にそって複数個に分割されたアレイと、それぞれのアレ
イに設けられたサブワード線を、上記複数個のアレイを
貫通するように配置されたメインワード線と、サブワー
ド線選択線により選択されるという階層ワード線方式が
採られる。これにより、サブワード線に接続されるメモ
リセルの数が減り、サブワード線選択動作を高速にす
る。
DCから延びるY選択線にそって複数個に分割されたア
レイを有し、各アレイ毎にビット線が分割される。これ
により、ビット線に接続されるメモリセルの数が減り、
メモリセルからビット線に読み出される信号電圧を確保
するものである。メモリセルは、ダイナミック型メモリ
セルから構成され、記憶キャパシタに電荷が有るか無い
かを情報の1と0に対応させるものであり、記憶キャパ
シタの電荷とビット線のプリチャージ電荷との電荷結合
によって読み出し動作を行なうので、上記ビット線に接
続されるメモリセルの減らすことによって、必要な信号
量を確保することができる。
リクス配置されたダイナミック型メモリセルを備えてお
り、図に従えば縦方向に配置されたメモリセルの選択端
子は各列毎のワード線(図示せず)に結合され、横方向
の同一行に配置されたメモリセルのデータ入出力端子は
行毎にビット線に結合される。
レイの上下には、サブワードドライバSWDが配置さ
れ、アレイの左右にはセンスアンプSAが配置される。
センスアンプSAには、カラム選択回路やビット線プリ
チャージ回路等が設けられており、ワード線(サブワー
ド線)の選択によるメモリセルからのデータ読み出しに
よって夫々のビット線に現れる微小電位差をセンスアン
プにより検出して増幅する。
するような周辺回路が適宜に設けられる。アドレス入力
端子から供給されたアドレス信号は、ロウアドレスバッ
ファ回路とカラムアドレスバッファにアドレスマルチプ
レクス形式で取り込まれる。供給されたアドレス信号は
それぞれのアドレスバッファが保持する。例えば、ロウ
アドレスバッファとカラムアドレスバッファは、1つの
メモリサイクル期間にわたって上記取り込まれたアドレ
ス信号をそれぞれ保持する。そして、チップの中央部に
は、前記のようなヒューズとアドレス比較を行なうMO
SFET等からなる救済回路が設けられる。
動作モードにおいてはリフレッシュ制御回路から出力さ
れるリフレッシュアドレス信号をロウアドレス信号とし
て取り込む。この実施例では、特に制限されないが、ク
ロック発生回路を介して上記リフレッシュアドレス信号
をロウアドレス信号として取り込むようにされている。
カラムアドレスバッファに取り込まれたアドレス信号
は、制御回路に含まれるカラムアドレスカウンタにプリ
セットデータとして供給される。上記カラムアドレスカ
ウンタは後述のコマンドなどで指定される動作モードに
応じて、上記プリセットデータとしてのカラムアドレス
信号、又はそのカラムアドレス信号を順次インクリメン
トした値を、YデコーダYDCに向けて出力する。
信号、クロックイネーブル信号、チップセレクト信号、
カラムアドレスストローブ信号、ロウアドレスストロー
ブ信号、ライトイネーブル信号、データ入出力マスクコ
ントロール信号などの外部制御信号と、メモリバンクに
対応されたアドレス信号とが供給され、それらの信号の
レベルの変化やタイミングなどに基づいてSDRAMの
動作モード等の各種制御信号とそれに対応した各種タイ
ミング信号を形成し、そのためのコントロールロジック
とモードレジスタを備える。
き(チップ非選択状態)やその他の入力は意味を持たな
い。但し、メモリバンクの選択状態やバースト動作など
の内部動作はチップ非選択状態への変化によって影響さ
れない。カラムアドレスストローブ信号、ロウアドレス
ストローブ信号、ライトイネーブル信号の各信号は通常
のDRAMにおける対応信号とは機能が相違され、コマ
ンドサイクルを定義するときに有意の信号とされる。
法としては、(a)プロセスのシュリンクによる低減
と、(b)メモリセル占有率の向上が有る。特に後者
は、プロセスを複雑化する必要が無く、回路的工夫によ
り間接周辺回路の面積を低減し、チップコスト低減が可
能である。間接周辺回路の割合としては、最も大きいの
がパッド領域(40%)で、次に大きいのが救済回路領
域(10%)である。特に、微細加工に伴い高歩留まり
を維持しようとすると、救済回路数を増やす傾向に有る
ため、面積低減が必要不可欠である。
施例のような不良救済回路を用いることにより、救済回
路の素子数及びヒューズ本数を低減し、セル占有率を向
上することができるものとなる。
記の通りである。 (1) 相補の入力信号の各々がゲート供給された第1
と第2のMOSFETの一方のソース,ドレインを出力
線に接続し、上記第1のMOSFETの他方のソース,
ドレインと基準電位との間にヒューズを設け、上記ヒュ
ーズに対してその切断の有無に対応したハイレベル/ロ
ウレベルの電圧信号を形成する読み出し回路を設け、上
記電圧信号がゲートに供給された第3MOSFETを上
記第2のMOSFETの他方のソース,ドレインと基準
電圧との設けてなる単位回路の複数個と、上記出力線に
設けられたプリチャージ回路とラッチ回路とにより、複
数の入力信号と上記ヒューズにに記憶された複数の記憶
情報との比較一致信号を得ることにより、占有面積の低
減を行なうことができるという効果が得られる。
基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、前記
実施例では、X系の救済動作を説明したが、同様にY系
の救済にも適用することができる。冗長切替回路のヒュ
ーズは、P検査後のレーザー光線等を用いるもの他、電
気的に切断するものあってもよい。
型メモリセルの他に、記憶手段として強誘電体キャパシ
タを用いて不揮発化するものであってもよい。あるい
は、フローティングゲートに電荷を蓄積するような不揮
発性のメモリセルであってもよい。この発明は、不良救
済回路の他、記憶された情報と入力された情報との比較
一致を判定する回路に同様に適用することができる。例
えば、機能ブロック又は半導体集積回路装置それ自身に
ID情報やアドレスを割り振っておいて、それ自身で自
己が選択されたことを検出する自己認識回路等を備えた
半導体集積回路装置に広く利用することができる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。相補の入力信号の各々がゲート供給さ
れた第1と第2のMOSFETの一方のソース,ドレイ
ンを出力線に接続し、上記第1のMOSFETの他方の
ソース,ドレインと基準電位との間にヒューズを設け、
上記ヒューズに対してその切断の有無に対応したハイレ
ベル/ロウレベルの電圧信号を形成する読み出し回路を
設け、上記電圧信号がゲートに供給された第3MOSF
ETを上記第2のMOSFETの他方のソース,ドレイ
ンと基準電圧との設けてなる単位回路の複数個と、上記
出力線に設けられたプリチャージ回路とラッチ回路とに
より、複数の入力信号と上記ヒューズにに記憶された複
数の記憶情報との比較一致信号を得ることにより占有面
積の低減を行なうことができる。
示す回路図である。
るための波形図である。
めの波形図である。
るための波形図である。
例を示す回路図である。
めのレイアウト図である。
すチップ全体構成図である。
一例を示す回路図である。
他の一例を示す回路図である。
ータ回路、IN3…インバータ回路、F0〜F20…ヒ
ューズ、XDC…Xデコーダ、YDC…Yデコーダ、M
A…メインアンプ。
Claims (1)
- 【請求項1】 一方のソース,ドレインが出力線に接続
され、ゲートに相補の入力信号が各々に供給された第1
と第2のMOSFETと、 上記第1のMOSFETの他方のソース,ドレインと基
準電位との間に設けられて記憶情報に対応して電流経路
が形成されるか否かが決定される記憶素子と、 上記記憶素子の記憶状態に対応してハイレベル/ロウレ
ベルの電圧信号を形成する読み出し回路と、 上記記憶素子の記憶状態に対応した電圧信号がゲートに
供給され、上記第2のMOSFETの他方のソースドレ
インと基準電圧との間に設けられた第3MOSFETと
かなる単位回路の複数個と、 上記出力線にプリチャージ電圧を与えるプリチャージ回
路と、 上記出力線の出力信号を保持するラッチ回路とから成
り、 上記複数の入力信号と上記記憶素子に記憶された複数の
記憶情報との比較一致信号を出力する情報記憶比較回路
を具備することを特徴とする半導体集積回路装置。
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
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JP2000163986A (ja) * | 1998-11-26 | 2000-06-16 | Nec Corp | 半導体記憶装置 |
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-
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