JP2004342260A - Semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メモリセルの欠陥救済のための冗長メモリマットを備えた半導体記憶装置に関し、例えばDRAM(ダイナミックランダムアクセスメモリ)に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体記憶装置は、集積度向上及びチップ面積の増大に伴い、さまざまな原因による不良が高確率で発生するようになり、歩留りの低下を招いている。それを解決するための手段として、不良メモリセル部分の救済技術が必須のものとなっている。この技術は正規のメモリセルの他に、予め予備のメモリセル(冗長ビット)を備えておき、検査工程において正常に動作しない不良メモリセルが明らかとなった場合、上記の予備メモリセルを、正常に動作しない不良メモリセルの代わりに使うというものであり、そのような救済技術は冗長救済と呼ばれる。
【0003】
キャッシュメモリなどとして使用される半導体記憶装置のように、特に高速動作が要求される半導体記憶装置においては、フルサイズの冗長メモリマットを設け、それを選択正規メモリマットと同期動作させ、入力されたロウアドレス信号が、予め設定された冗長アドレス情報と一致したとき(この状態を「ヒット」という)、冗長メモリマット側のカラム選択系を活性化させるのに対して、入力アドレス信号が、予め設定された冗長アドレス情報と不一致のとき(この状態を「ミスヒット」という)選択正規メモリマット側のカラム選択系を活性化させることにより、実効的に冗長比較時間を有さないようにした欠陥救済方法が知られている。しかし、この欠陥救済方法は、冗長メモリマットにおける各サブワードラインは、単一の正規メモリマットにおける同一アドレスのサブワードラインにしか置き換えることができないため、複数の正規メモリマットにおける同一アドレスで欠陥が生じている場合には、冗長メモリマットへの置換えにおいてデータ競合を生ずる。そこでこのデータ競合を回避するため、複数のメモリセルアレイの少なくとも二つに複数の冗長素子を設け、複数のメモリアレイはセンスアンプバンクにより分割し、互いに隣接するメモリアレイ間でセンスアンプバンクを共有させ、欠陥救済において同一のセンスアンプバンクを同時に使用させないようにすることで、上記データ競合を回避するようにした技術が知られている(例えば特許文献1)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−222898号公報(図4、図5)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
キャッシュメモリなどとして使用される半導体記憶装置のように、特に高速動作が要求される半導体記憶装置の欠陥救済について本願発明者が検討したところ、上記のように高速性を優先して正規メモリマット及び冗長メモリマットの双方を同時に活性化させるようにしているため、消費電力が大きくなり、特にシステムLSIなどにオンチップされるような半導体記憶装置において、その改善が強く望まれる。また、上記特許文献1においては、欠陥救済において同一のセンスアンプバンクを同時に使用させないようにすることでデータ競合を回避することができるものの、消費電流の低減を図ることについては考慮されていない。
【0006】
本発明の目的は、動作の高速化及び低消費電力化を図るための技術を提供することにある。
【0007】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される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。
【0009】
すなわち、ロウアドレス信号に基づいて形成されたマット選択信号によって選択可能な複数の正規メモリマットと、上記マット選択信号によるマット選択に同期して活性化され、上記正規メモリマットを所定の救済単位で代替可能な冗長メモリマットと、冗長メモリマットによって救済すべき冗長アドレス情報を記憶可能な冗長アドレス記憶部と、上記マット選択信号によるマット選択に並行して、上記ロウアドレス信号と上記冗長アドレス記憶部の冗長アドレス情報とを比較可能な冗長アドレス比較手段と、上記冗長アドレス比較部の比較結果に応じて、上記正規メモリマットにおけるビット線又は上記冗長メモリマットにおけるビット線の何れかを選択可能なカラム選択回路と、上記冗長アドレス比較部の比較結果に応じて、上記カラム選択回路でビット線が非選択とされるメモリマットを非活性化するマットコントローラとを含んで半導体記憶装置を構成する。
【0010】
上記の手段によれば、上記マット選択信号によるマット選択に同期して活性化冗長メモリマットが活性化され、上記マット選択信号によるマット選択に並行して、上記ロウアドレス信号と上記冗長アドレス記憶部の冗長アドレス情報とが比較され、このアドレス比較結果に応じて、上記正規メモリマットにおけるビット線又は上記冗長メモリマットにおけるビット線の何れかが選択される。このことが、動作の高速化を達成する。そして、マットコントローラは、上記冗長アドレス比較部の比較結果に応じて、上記カラム選択回路でビット線が非選択とされるメモリマットを非活性化し、そこでの電流消費を抑える。このことが、消費電流の低減化を達成する。
【0011】
このとき、上記正規メモリマットに対応して配置され、上記正規メモリマットの信号を増幅するための正規メモリマット専用の第1センスアンプと、上記冗長メモリマットに対応して配置され、上記冗長メモリマットの信号を増幅するための冗長メモリマット専用の第2センスアンプとを設けることができる。
【0012】
また、メモリマットのチップ占有面積の低減化を図るため、上記正規メモリマットと上記冗長メモリマットとの間で共有される第3センスアンプと、上記冗長メモリマットの信号と上記正規メモリの信号とを選択的に上記第3センスアンプに伝達可能なシェアード回路とを設けることができる。
【0013】
ロウアドレス信号の上位ビットに基づいて選択される複数のメインワード線と、上記複数のメインワード線のそれぞれに対応して配置され、上記ロウアドレス信号の下位ビットに基づいて選択される複数のサブワード線とを含むとき、上記所定の救済単位を上記メインワード線単位とすることができる。
【0014】
上記冗長アドレス比較手段は、それぞれ上記ロウアドレス信号と上記冗長アドレス記憶部の冗長アドレス情報とを比較するための複数の比較論理と、上記複数の比較論理のワイアードオア信号を取り込んで、上記ロウアドレス信号が上記冗長アドレス情報に一致するか否かを判定するための冗長ヒット判定回路とを含んで構成することができる。
【0015】
上記冗長アドレス比較回路は、冗長アドレス情報を記憶可能な冗長アドレス記憶部と、上記入力されたアドレスと、それぞれ上記冗長アドレス記憶部に記憶された冗長アドレス情報とを比較するための複数の比較論理と、上記複数の比較論理のワイアードオア信号を取り込んで、上記入力アドレス信号が上記冗長アドレス情報に一致するか否かを判定するための冗長ヒット判定論理とを設けることができる。
【0016】
そして、上記冗長ヒット判定回路からの出力信号を集約するための第1冗長ヒット判定集約回路、又は上記複数の比較論理の出力信号を集約するための第2冗長ヒット判定集約回路を含めることができる。
【0017】
上記マットコントローラは、上記正規メモリマットに対応して配置された第1マットコントローラと、上記冗長メモリマットに対応して配置された第2マットコントローラとを含んで構成することができる。その場合において、上記第1マットコントローラは、少なくとも、ビット線のイコライズを指示するためのビット線イコライズ信号、上記サブワード線の駆動信号、及び上記センスアンプの動作を指示するためのイネーブル信号の論理を固定することによって上記正規メモリマットの非活性化状態を形成可能な第1アレイコントロール回路を含んで構成することができ、上記第2マットコントローラは、上記冗長アドレス比較回路の比較結果に基づいて、少なくとも、ビット線のイコライズを指示するためのビット線イコライズ信号、上記サブワード線の駆動信号、及び上記センスアンプの動作を指示するためのイネーブル信号の論理を固定することによって、上記冗長メモリマットの非活性化状態を形成可能な第2アレイコントロール回路を含んで構成することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
図18には、本発明にかかる半導体記憶装置の一例であるDRAM論理混載LSIチップの全体的なレイアウト例が示される。
【0019】
図18に示されるDRAM論理混載LSIチップは、特に制限されないが、中央部に9個のSRAMマクロセル251が配置され、このSRAMマクロセルを挟むように2個のI/O(インプット/アウトプット)セルアレイ254が配置され、さらに上記SRAMマクロセル251やI/Oセルアレイ254を挟むように8個のDRAMマクロセル200が配置され、公知の半導体集積回路製造技術により、単結晶シリコン基板などの一つの半導体基板に形成される。DRAMマクロセル200は、複数のダイナミック型メモリセルを含んで成り、SRAMマクロセル251は、複数のスタティック型メモリセルを含んで成る。DRAMマクロセル200及びSRAM251は、I/Oセルアレイ254を介して外部からアクセス可能とされる。
【0020】
図19には、上記8個のDRAMマクロセル200のうちの1個についてのレイアウト例が示される。
【0021】
DRAMマクロセル200は、間接周辺回路及び電源回路25、読み出し信号を増幅するためのメインアンプ(MA)及び書き込み信号を増幅するためのライトアンプ(WA)21、冗長アドレス情報を格納するためのレーザヒューズの形成エリア193、正規メモリマット301と、上記正規メモリマット301の欠陥救済のための冗長メモリマット302、サブワード線を駆動するためのサブワードドライバ17、電源回路23、間接周辺回路及びI/Oラッチ回路24を含む。上記レーザヒューズの形成エリア193には、その一部が拡大して示されるように規則的に配列されたレーザヒューズ197が形成されている。
【0022】
図20には、上記レーザヒューズ197における主要部と、その断面が示される。
【0023】
レーザヒューズ197は、最上層アルミニウム(AL)配線上に形成される。最上層アルミニウム(AL)にプロテクション膜を介してクロム(Cr)膜198が積層される。このクロム膜198にレーザ光が照射されることでヒューズの切断が可能とされ、このヒューズ切断の有無により冗長アドレス情報の書き込みが行われる。また、最上層アルミニウム(AL)配線上には、ニッケル(Ni)/金(Au)による積層膜による凹部が形成される。
【0024】
図5には上記DRAMマクロセル200におけるメモリマットの構成例が示される。
【0025】
本DRAMマクロセル200においては、マット全体がメインアンプ(MA)及びライトアンプ(WA)21、及びマットコントローラ22を介して4分割配置される。上マットコントローラ22は、後に詳述するように、アレイコントロール回路(AC)及びメインワードドライバ(MWD)並びにFXドライバ(FXD)を含む。そして、中央部には、カラム選択系などの間接周辺回路25が配置され、一端部には、電源回路23や間接周辺回路及びI/Oラッチ回路24が配置される。上記メモリマットは、その一部が拡大して示されるように、メモリセルアレイ15、メモリセルアレイ15を挟むように配置されたセンスアンプ16やサブワードドライバ17が配列される。18は、センスアンプ領域サブワードドライバ領域とのと交差領域である。上記メモリセルアレイ15および隣接メモリセルアレイ15間で共有されるセンスアンプ16、サブワードドライバ17を最小単位(サブアレイ)として横一列単位がメモリマットと定義される。
【0026】
メモリマットの配置組み合わせは、図5に示される以外にも、図6や図7に示される例がある。
【0027】
図6に示されるのは、分割マット群を横一列に配置した例であり、図7に示されるのは、上段分割マット群を電源回路23、間接周辺回路及びI/Oラッチ回路24を挟んでミラー対象に配置した例である。
【0028】
図1には、上記DRAMマクロセル200における主要部の構成例が示される。上記DRAMマクロセル200におけるロウ系は、入力されたロウアドレス信号を取り込むためのアドレスバッファ101、このアドレスバッファ101から出力された相補アドレス信号BXT0〜9、BXB0〜9をプリデコードするためのプリデコーダ102、冗長アドレス比較を行うための冗長アドレス比較回路103、この冗長アドレス比較回路103の出力信号RXRHITBを反転して排他非活性化信号RXRHITRTを形成するためのインバータ104、上記プリデコーダ102の出力信号AX30〜37/AX60〜63と上記冗長アドレス比較回路103の出力信号RHITR0〜7を選択的に冗長メモリマット302へ伝達するためのアドレススキャン用セレクタ105、アレイ制御やデコード及びワードドライブのための正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3、冗長メモリマットコントローラ402、及びカラム選択回路107を含む。上記アドレスバッファ101にはアドレスをラッチする機能が含まれる。上記冗長アドレス比較回路103は、冗長アドレス情報が設定されたヒューズラッチ回路103−1と、このヒューズラッチ回路103−1に設定された冗長アドレス情報と上記アドレスバッファ101から伝達された相補アドレスBXRT0〜9、BXRB0〜9とを比較するための冗長アドレス比較部103−2とを含む。冗長アドレス比較部103−2での比較結果として、ローカルヒット信号RHITR0〜7とそれらのオア論理を取ることで得られたメインヒット信号RXRHITBが出力される。ローカルヒット信号RHITR0〜7は、アドレススキャン用セレクタ105を介して冗長メモリマットコントローラ402へ伝達される。ここで、上記ヒューズラッチ回路103−1が本発明における冗長アドレス記憶部の一例とされる。
【0029】
上記カラム選択回路107は、上記正規メモリマット301−0〜301−3におけるビット線を選択的にコモン線に結合させるための複数の正規メモリマット側カラム選択スイッチと、上記冗長メモリマット302におけるビット線を選択的にコモン線に結合させるための複数の冗長メモリ側カラム選択スイッチとを含む。上記正規メモリマット側カラム選択スイッチと上記冗長メモリ側カラム選択スイッチとは、カラムアドレス信号に基づいて駆動制御される。また、カラム選択回路107には、冗長アドレス比較回路103からのメインヒット信号RXRHITBが伝達される。メインヒット信号RXRHITBがハイレベルの(ミスヒット)の場合、上記正規メモリマット側カラム選択スイッチが活性化されることで、上記正規メモリマット301−0〜301−3におけるビット線が選択的にコモン線に結合される。このとき、冗長メモリマット側カラム選択スイッチは非活性状態とされる。それに対して、メインヒット信号RXRHITBがローレベル(ヒット)の場合には、上記正規メモリマット側カラム選択スイッチに代えて、冗長メモリマット側カラム選択スイッチが活性化されることで、上記冗長メモリマット302におけるビット線が選択的にコモン線に結合される。このとき、正規メモリマット側カラム選択スイッチは非活性状態とされる。
【0030】
上記正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3は、上記メインヒット信号RXRHITBがハイレベルの(ミスヒット)の場合には、対応する正規メモリマット301−0〜301−3を活性化させることで、正規メモリマット301−0〜301−3のデータ読み書きが可能とされる。このとき、冗長メモリマットコントローラ402は、対応する冗長メモリマット302を非活性状態とすることで当該冗長メモリマット302での電流消費を抑える。それに対して、上記メインヒット信号RXRHITBがローレベルの(ヒット)の場合には、冗長メモリマットを活性化させることで、冗長メモリマット302のデータ読み書きが可能とされる。このとき、正規メモリマット301−0〜301−3は非活性状態とされることで当該正規メモリマット301−0〜301−3での電流消費が抑えられる。
【0031】
上記の構成において、入力されたロウアドレス信号はアドレスバッファ101に取り込まれ、ロウアドレス信号の有効性を示すRAS(ロウアドレスストローブ)サイクル中にラッチされ、相補アドレス信号BXT0〜9、BXB0〜9並びにBXRT0〜9、BXRB0〜9がプリデコーダ102並びに冗長アドレス比較回路103に供給される。
【0032】
プリデコーダ102は、入力アドレス信号をプリデコードすることで、SWL選択用プリデコード信号AX00〜03/AX20〜21、AX30〜37/AX60〜63、マット選択信号MSB0〜3、及び冗長メモリマット活性化信号RMACTBを出力する。マット選択信号MSB0〜3によって正規メモリマット301−0〜301−3の何れかが選択される。冗長メモリマット活性化信号RMACTBによって冗長メモリマット302が活性化される。SWL選択用プリデコード信号AX00〜03/AX20〜21は正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3に伝達される。AX30〜37/AX60〜63はメインワード線MWの選択のため正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3に伝達され、また、アドレススキャン用セレクタ105を介して冗長メモリマットコントローラ402へ伝達される。マット選択信号MSB0〜3は、正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3に伝達される。冗長メモリマット活性化信号RMACTBは冗長メモリマットコントローラ402へ伝達される。AX30〜37/AX60〜63はアドレススキャン用セレクタ105を介して冗長メモリマットコントローラ402に伝達される。
【0033】
冗長アドレス比較部103−2では、予めヒューズラッチ回路103−1に記憶されている救済アドレスのラッチ信号とロウアドレス信号の相補信号とのアドレス比較が行われ、各救済アドレス比較セットのローカルヒット信号RHITR0〜7が冗長メモリマットの救済セット活性化のために冗長メモリコントローラ402に入力される。また、非選択メモリマットを非活性化するために、上記ローカルヒットRHITR0〜7のオア論理を取ったメインヒット信号RXRHITBは、後段のインバータ104で反転されることにより正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3と冗長メモリマットコントローラ402とに、互いに逆位相で入力される。
【0034】
図8には、正規メモリマットコントローラ106−0の構成例が示される。尚、他の正規メモリマットコントローラ106−1〜106−3も上記正規メモリマットコントローラ106−0と同様に構成される。
【0035】
図2には、上記正規メモリマット301−0〜301−3及び上記冗長メモリマット302と、それにおける主要部の構成例が示される。
【0036】
図2に示される例では、特に制限されないが、正規メモリマット301−0〜301−3、及び冗長メモリマット302においては、それぞれ専用のセンスアンプ(SA)608,635が設けられる。
【0037】
正規メモリマット301−0〜301−3は、複数のビット線BLと、それに交差するように配列された複数のサブワード線SWLと、上記ビット線BLと上記サブワード線SWLとの交差箇所に配置された複数のメモリセルとを含む。上記複数のメモリセルは、そのうちの一つが代表的に示されるように電荷蓄積容量630と、この電荷蓄積容量630をビット線BLに結合させるためのnチャネル型MOSトランジスタ629とを含んで成る。nチャネル型MOSトランジスタ629は、サブワード線SWLがハイレベルに駆動されることによって導通されて、電荷蓄積容量630を対応するビット線BLに結合させる。
【0038】
上記正規メモリマット301−0〜301−3に配置されるセンスアンプ608は、対応する正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3からのセンスアンプコントロール信号APCSB/ANCSTによって動作制御される。上記センスアンプ608で増幅されたメモリセルデータはリードI/Oへ伝達される。上記センスアンプ608は、それを挟むように配置されたメモリマット間で共有され、そのために、シェアード回路601,614によって、対応するメモリマットが選択的に上記センスアンプ608に結合されるようになっている。シェアード回路601は、ビット線を断続可能に配置されたnチャネル型MOSトランジスタ602,603を含んで成り、図面上省略されているが、対応する正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3からのシェアード制御信号によって動作制御される。シェアード回路614は、ビット線を断続可能に配置されたnチャネル型MOSトランジスタ615,616を含んで成り、対応する正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3からのシェアード制御信号ASHRUTによって動作制御される。
【0039】
上記シェアード回路601と上記センスアンプ608との間には、ビット線BLを高電位側電源VDDの1/2の電圧(VDD/2)でイコライズするためのイコライザ604が設けられている。このイコライザ604は、特に制限されないが、3個のnチャネル型MOSトランジスタ605〜607が結合されて成る。nチャネル型MOSトランジスタ606,607は、互いに直列接続され、この直列接続ノードに、高電位側電源VDDの1/2の電圧(VDD/2)が供給される。また、nチャネル型MOSトランジスタ605〜607のゲート電極には、対応する正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3からのビット線イコライズ信号ABLEQSATが伝達され、このビット線イコライズ信号ABLEQSATによって上記nチャネル型MOSトランジスタ605〜607が導通されてビット線BLのイコライズが行われる。同様に、シェアード回路614の近傍には、ビット線BLを高電位側電源VDDの1/2の電圧(VDD/2)でイコライズするためのイコライザ620が設けられている。このイコライザ620は、特に制限されないが、3個のnチャネル型MOSトランジスタ617〜619が結合されて成る。nチャネル型MOSトランジスタ618,619は、互いに直列接続され、この直列接続ノードに、高電位側電源VDDの1/2の電圧(VDD/2)が供給される。また、nチャネル型MOSトランジスタ617〜619のゲート電極には、対応する正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3からのビット線イコライズ信号ABLEQUTが伝達され、このビット線イコライズ信号ABLEQUTによって上記nチャネル型MOSトランジスタ617〜619が導通されてビット線BLのイコライズが行われる。
【0040】
また、上記センスアンプ608とは別のセンスアンプに対応するシェアード回路621が設けられ、このシェアード回路621は、ビット線を断続可能に配置されたnチャネル型MOSトランジスタ623,624を含んで成り、対応する正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3からのシェアード制御信号ASHRDTによって動作制御される。そして、このシェアード回路621の近傍には、ビット線BLを高電位側電源VDDの1/2の電圧(VDD/2)でイコライズするためのイコライザ625が設けられている。このイコライザ625は、特に制限されないが、3個のnチャネル型MOSトランジスタ626〜628が結合されて成る。nチャネル型MOSトランジスタ627,628は、互いに直列接続され、この直列接続ノードに、高電位側電源VDDの1/2の電圧(VDD/2)が供給される。また、nチャネル型MOSトランジスタ626〜628のゲート電極には、対応する正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3からのビット線イコライズ信号ABLEQDTが伝達され、このビット線イコライズ信号ABLEQDTによって上記nチャネル型MOSトランジスタ617〜619が導通されてビット線BLのイコライズが行われる。
【0041】
上記センスアンプ608の近傍にはライトアンプ609が配置され、ライトI/Oを介して伝達された書き込みデータは、このライトアンプ609で選択されてからビット線BLに伝達される。ライトアンプ609は、特に制限されないが、4個のnチャネル型MOSトランジスタ610〜613が結合されて成る。nチャネル型MOSトランジスタ610,612は、カラム選択信号YSによって動作制御され、nチャネル型MOSトランジスタ611,613は、ライトアンプ制御信号WSによって動作制御される。
【0042】
冗長メモリマット302は、上記正規メモリマット301−0〜301−3よりも規模が小さいものの、基本的には正規メモリマット301−0〜301−3と同様に、複数のビット線BLRと、それに交差するように配列された複数のサブワード線SWLRと、上記ビット線BLRと上記サブワード線SWLRとの交差箇所に配置された複数のメモリセルとを含んで成る。上記複数のメモリセルは、そのうちの一つが代表的に示されるように電荷蓄積容量641と、この電荷蓄積容量641をビット線BLRに結合させるためのnチャネル型MOSトランジスタ642とを含んで成る。nチャネル型MOSトランジスタ642は、サブワード線SWLがハイレベルに駆動されることによって導通されて、電荷蓄積容量641を対応するビット線BLRに結合させる。
【0043】
上記冗長メモリマット302に配置されるセンスアンプ635は、冗長メモリマットコントローラ402からのセンスアンプコントロール信号APCSRB/ANCSRTによって動作制御される。上記センスアンプ635で増幅されたメモリセルデータはリードI/Oへ伝達される。
【0044】
上記センスアンプ635の近傍には、ビット線BLを高電位側電源VDDの1/2の電圧(VDD/2)でイコライズするためのイコライザ631が設けられている。このイコライザ631は、特に制限されないが、3個のnチャネル型MOSトランジスタ632〜634が結合されて成る。nチャネル型MOSトランジスタ633,634は、互いに直列接続され、この直列接続ノードに、高電位側電源VDDの1/2の電圧(VDD/2)が供給される。また、nチャネル型MOSトランジスタ632〜634のゲート電極には、対応する冗長メモリマットコントローラ402からのビット線イコライズ信号ABLEQSARTが伝達され、このビット線イコライズ信号ABLEQSARTによって上記nチャネル型MOSトランジスタ632〜634が導通されてビット線BLのイコライズが行われる。
【0045】
また、上記センスアンプ635の近傍には、ライトアンプ636が配置され、ライトI/Oを介して伝達された書き込みデータは、このライトアンプ636で選択されてからビット線BLに伝達される。ライトアンプ636は、特に制限されないが、4個のnチャネル型MOSトランジスタ637〜640が結合されて成る。nチャネル型MOSトランジスタ637,639は、カラム選択信号YSによって動作制御され、nチャネル型MOSトランジスタ638,640は、ライトアンプ制御信号WSによって動作制御される。
【0046】
ここで、上記冗長メモリマット302においては、上記正規メモリマット301−0〜301−3とは異なり、複数のメモリマット間でセンスアンプ635が共有されないため、上記正規メモリマット301−0〜301−3におけるシェアード回路601,614,621に相当するものは存在しない。
【0047】
図8には、上記正規メモリマットコントローラ106−0における構成例が示される。尚、他の正規メモリマットコントローラ106−1〜106−3も同様に構成される。
【0048】
正規メモリマットコントローラ106−0は、特に制限されないが、図8に示されるように、アレイ制御のためのアレイコントロール回路AC、FXドライブのためのFXドライバFXD、メインワード線をドライブのためのメインワードドライバMWD、サブワード線をドライブするためのサブワードドライバSWDを含んで成る。
【0049】
アレイコントロール回路ACは、プリデコーダ102からのマット選択信号MSB0〜3及びその他の制御信号R1B,R2B,冗長センスアンプイネーブル信号RSAEBに基づいて、ビット線イコライズ信号ABLEQB、シェアードコントロール信号ASHRB、ワード線プリチャージ信号WPHMWT、WPHFXT、サブワード線起動信号AXDGB、センスアンプコントロール信号APCSB/ANCSTなどの各種制御信号を生成することにより、上記FXドライバFXD、メインワードドライバMWD、サブワードドライバSWDなど、正規メモリマット106−0における各部の動作を制御する。
【0050】
FXドライバFXDは、上記プリデコーダ102の出力信号AX00〜AX03、AX20,AX21に基づいて駆動信号FX0B〜FX7Bを形成するための8個のFXドライブ回路を含む。8個のFXドライブ回路は互いに同一構成とされ、そのうちの一つについての構成が代表的に示されるように、pチャネル型MOSトランジスタ81,82,85と、nチャネル型MOSトランジスタ86と、インバータ83とが結合されて成る。上記pチャネル型MOSトランジスタ81のゲート電極には、ワード線プリチャージ信号WPHFXTが伝達される。そして、上記8個のFXドライブ回路を動作制御するためのnチャネル型MOSトランジスタ84,87,88及びpチャネル型MOSトランジスタ89〜91が設けられる。nチャネル型MOSトランジスタ87,88のソース電極にはサブワード線起動信号AXDGBが伝達され、nチャネル型MOSトランジスタ89〜91のゲート電極にはワード線プリチャージ信号WPHFXBが伝達される。
【0051】
メインワードドライバMWDは、上記プリデコーダ102の出力信号AX30〜AX37、AX60〜AX63に基づいてメインワード線MWL0B〜MWL31Bのの駆動信号を形成するための複数のメインワードドライブ回路を含む。メインワード線の駆動信号MWL0B〜MWL31Bを形成するための複数のメインワードドライブ回路は互いに同一構成とされ、そのうちの一つについての構成が代表的に示されるように、pチャネル型MOSトランジスタ121,122,123と、nチャネル型MOSトランジスタ124,126と、インバータ127とが結合されて成る。また、プリデコーダ102から伝達された信号AX30〜AX37に対応するnチャネル型MOSトランジスタ124および信号AX60〜AX63に対応するnチャネル型MOSトランジスタ125が設けられ、このnチャネル型MOSトランジスタ125のソース電極にサブワード線起動信号AXDGBが伝達されることにより、サブワード線起動信号AXDGBがローレベルにされた状態で、メインワード線MWLの選択駆動が可能とされ、それによって当該メインワード線MWLの下位に位置するサブワード線SWLの駆動が可能とされる。メインワード線MWL0B〜MWL31Bの端部はサブワードドライバSWDに結合される。
【0052】
サブワードドライバSWDは、上記FXドライバFXDからの制御信号FX0B〜FX7Bと、上記メインワードドライバMWDからのメインワード駆動信号MWL0B〜MWL31Bとに基づいてサブワード線SWLを駆動するための複数のサブワードドライブ回路を含む。一本のサブワード線に対応するサブワードドライブ回路は、pチャネル型MOSトランジスタ92,94、nチャネル型MOSトランジスタ93,95,96とが結合されて成る。MOSトランジスタ92,93、96のゲート電極に、上記FXドライバFXDの出力信号FX1Bが伝達され、その反転信号がMOSトランジスタ94のソース電極に伝達される。MOSトランジスタ94,95のゲート電極に上記メインワード線MWL0Bの信号が伝達され、このMOSトランジスタ94,95の直列接続ノードからサブワード線SWLの駆動信号が得られる。
【0053】
図9には、冗長メモリマットコントローラ402の構成例が示される。
【0054】
冗長メモリマットコントローラ402は、基本的には正規メモリマット301−0〜301−3に対応する回路と同様に、アレイ制御のためのアレイコントロール回路AC、FXドライブのためのFXドライバFXD、メインワード線をドライブするためのメインワードドライバMWD、サブワード線をドライブするためのサブワードドライバを含んで成る。しかし、冗長メモリマットコントローラ402では、アレイコントロール回路ACにおいて、排他非活性化信号RXRHITRTや冗長メモリマット活性化信号RMACTBが伝達される点、メインワードドライバMWDにおいてRHITR0〜RHITR7、又はAX30〜AX37がデコードされる点、及び冗長エリアテストモード切り換え信号TRATXTが取り込まれる点が大きく異なる。また、本例の冗長メモリマット302においては、図2に示されるように、複数のメモリマット間でセンスアンプ635が共有されないため、シェアード回路が不要であり、アレイコントロール回路ACにおいては、上記シェアード回路の制御信号(図8におけるASHRBに相当する信号)は生成されない。
【0055】
冗長メモリマットコントローラ402に含まれるメインワードドライバMWDは、上記プリデコーダ102の出力信号AX30〜AX37及び上記冗長アドレス比較回路103の出力信号RHITR0〜7に基づいて冗長メインワード線RMWL0B〜RMWL7Bの駆動信号を形成するための複数の冗長メインワードドライブ回路を含む。複数の冗長メインワードドライブ回路は互いに同一構成とされる。そのうちの一つにつての構成が代表的に示されるように、pチャネル型MOSトランジスタ131,132,133と、nチャネル型MOSトランジスタ134,136,138と、インバータ137とが結合されて成る。pチャネル型MOSトランジスタ131のゲート電極にはワード線プリチャージ信号WPHMWRTが伝達され、nチャネル型MOSトランジスタ134のゲート電極にはRHITR0が伝達され、nチャネル型MOSトランジスタ138のゲート電極にはAX30が伝達される。また、冗長エリアテストモード切り換え信号TRATXTはインバータ139を介してnチャネル型MOSトランジスタ141のゲート電極伝達され、さらに後段のインバータ140を介してnチャネル型MOSトランジスタ142のゲート電極に伝達されることにより、上記nチャネル型MOSトランジスタ134,138が選択的に活性化される。
【0056】
尚、FXドライバFXDやサブワードドライバSWDは、図8に示されるのと同様に構成されるため、その詳細な説明を省略する。
【0057】
図10には、図8におけるアレイコントロール回路ACの構成例が示される。
【0058】
正規メモリマット301−0〜301−3に対応するアレイコントロール回路ACは、図10に示されるように、サブワード起動コントロール回路111、センスアンプ及びビット線イコライズコントロール回路112、シェアード及びビット線イコライズコントロール回路113−1,113−2、ワードプリチャージコントロール回路114を含んで成る。
【0059】
サブワード起動コントロール回路111は、ノアゲートNR1,NR2、信号遅延のためのディレイ回路DLY、アンドゲートAN1、インバータIV1,IV2、nチャネル型MOSトランジスタQ1が結合されて成り、制御信号DFT、メインヒット信号RXRHITB、マット選択信号MSB、制御信号R1Bの論理演算によりサブワード線起動信号AXDGBを生成する。
【0060】
センスアンプ及びビット線イコライズコントロール回路112は、インバータIV3〜IV18、ナンドゲートNA2、ノアゲートNR3、及び信号遅延のためのディレイ回路DLYが結合されて成り、マット選択信号MSB、センスアンプイネーブル信号RSAEB、メインヒット信号RXRHITBの論理演算によりセンスアンプコントロール信号APCSB,ANCSTを生成する。
【0061】
シェアード及びビット線イコライズコントロール回路113−1は、インバータIV19〜IV26、ナンドゲートNA3、ノアゲートNR5、レベルシフト回路LVSFTが結合されて成り、マット選択信号MSB、プデコード信号RAXT62,RAXT63、メインヒット信号RXRHITBの論理演算によりシェアードコントロール信号ASHRB、ビット線イコライズ制御信号AVLEQBを生成する。
【0062】
シェアード及びビット線イコライズコントロール回路113−2は、インバータIV27〜IV34、ナンドゲートNA5、ノアゲートNR6、レベル変換のためのレベルシフト回路LVLSFTが結合されて成り、マット選択信号MSB、プデコード信号RAXT60,RAXT61、メインヒット信号RXRHITBの論理演算によりシェアードコントロール信号ASHRB、ビット線イコライズ制御信号AVLEQBを生成する。
【0063】
ワードプリチャージコントロール回路114は、インバータIV35〜IV41、アンドゲートAN2、ノアゲートNR7レベルシフト回路LVLSFTが結合されて成り、DFT、MSB、R2Bの論理演算によりワード線プリチャージ信号WPHMWT、WPHFXTを生成する。
【0064】
図11には、図9におけるアレイコントロール回路ACの構成例が示される。
【0065】
冗長メモリマット302に対応するアレイコントロール回路ACは、図11に示されるように、サブワード起動コントロール回路211、センスアンプ及びビット線イコライズコントロール回路212、ワードプリチャージコントロール回路214を含んで成る。尚、冗長メモリマット302に対応するアレイコントロール回路ACには、図10に示されるシェアード及びビット線イコライズコントロール回路113−1,113−2に相当するものは設けられていない。
【0066】
サブワード起動コントロール回路211は、インバータIV42〜45、ナンドゲートNA7〜NA9、ディレイ回路DLY、nチャネル型MOSトランジスタQ2が結合されて成り、RMACTB、RXRHITRT、R1B、DFTの論理演算によりFXドライバ制御信号AXDGRBを生成する。
【0067】
センスアンプ及びビット線イコライズコントロール回路212は、インバータIV46〜IV61、ナンドゲートNA9、ノアゲートNR8、ディレイ回路DLYが結合されて成り、冗長メモリマット活性化信号RMACTB、センスアンプイネーブル信号RSAEB、メインヒット信号RXRHITBの論理演算によりセンスアンプコントロール信号APCSRB、ANCSRT、ビット線イコライズ信号ABLEQRBを生成する。
【0068】
ワードプリチャージコントロール回路214は、インバータIV62〜IV68、アンドゲートAN3、ノアゲートNR9、レベルシフト回路LVLSFTが結合されて成り、DFT、RMACTB、R2Bの論理演算により、ワード線プリチャージ信号WPHMWRT、WPHFXRTを生成する。
【0069】
図12には、図1に示される冗長アドレス比較回路103の詳細な構成例が示される。
【0070】
冗長アドレス比較回路103は、図12に示されるように、冗長アドレス情報を保持可能なヒューズラッチ回路103−1、上記アドレスバッファ101を介して入力されたロウアドレス信号と上記ヒューズラッチ回路103−1に格納されている冗長アドレス情報との比較を行う冗長アドレス比較部103−2、この冗長アドレス比較部103−2での比較結果に基づいて冗長ヒット判定を行う冗長ヒット判定回路103−3、この冗長アドレス比較経路のプリチャージを行うための冗長アドレス比較プリチャージ回路103−4、上記冗長ヒット判定回路103−3の出力信号を集約するための冗長ヒット判定集約回路103−5を含む。
【0071】
図13には、上記ヒューズラッチ回路103−1の詳細な構成例が上記アドレスバッファ101との関係で示される。
【0072】
アドレスバッファ101は、10ビット構成のロウアドレス信号RADDa(a=0〜9)に対応して配置された複数のアドレスバッファ回路を含む。図13には、上記複数のアドレスバッファ回路における一つの回路構成が代表的に示される。
【0073】
図13に示されるアドレスバッファ回路は、入力されたロウアドレス信号RADDaをラッチするためのアドレスラッチ部1340と、このアドレスラッチ部1340の出力信号を後段回路へ伝達するための出力部1360と、上記アドレスラッチ回路1340や上記出力部1360の動作タイミングを制御するための動作タイミング制御部1350とを含む。
【0074】
上記アドレスラッチ部1340は、トライステートバッファ1316,1317と、インバータ1318とが結合されて成る。トライステートバッファ1316,1317の動作は上記動作タイミング制御部1350によって制御される。
【0075】
上記出力部1360は、インバータ1319,1320、1321,1322,1324,1326、ノアゲート1323,1325を含んで成る。インバータ1320から出力信号RBXTaが得られる。インバータ1322から出力信号RBXBaが得られる。この出力信号RBXTa,RBXBaは、上記プリデコーダ102へ伝達される。また、インバータ1324から出力信号RBXRTaが得られ、インバータ1326から出力信号RBXRBaが得られる。この出力信号RBXRTa,RBXRBaは、後述するヒューズラッチ回路103−1の出力信号RFSmnBa(m=0〜7,n=T/B,a=0〜9)と共に冗長アドレス比較部103−2へ伝達される。尚、信号名における添え字「T」は正転、「B」は反転を示す。
【0076】
動作タイミング制御部1350は、内部RAS信号(ロウアクティブ信号)PIRASTを取り込むインバータ1311、このインバータ1311の出力信号とロウリセット信号R3Bとのナンド論理を得るナンドゲート1312、このナンドゲート1312の出力に基づいて上記トライステートバッファ1316,1317の動作を制御するためのインバータ1313,1314、上記ナンドゲート1312の出力信号に基づいて上記出力部1360の動作を制御するためのインバータ1315とを含む。
【0077】
上記ヒューズラッチ回路103−1は、特に制限されないが、8個のヒューズラッチ部を含んで成り、図13にはそのうちの一つが代表的に示される。一つのヒューズラッチ部は、ヒューズ1305と、nチャネル型MOSトランジスタ1301〜1304、インバータ1306,1307を含んで成る。上記ヒューズ1305と、nチャネル型MOSトランジスタ1301〜1303は互いに直列接続される。ヒューズ1305は高電位側電源VDDに結合される。このヒューズ1305は、図19や図20に示されるレーザヒューズ197の一部とされる。nチャネル型MOSトランジスタ1301のゲート電極にはセット信号SETが伝達され、このセット信号SETがハイレベルの期間にこのヒューズラッチ回路103−1の冗長アドレス情報の読み出しが可能とされる。上記nチャネル型MOSトランジスタ1302,1303は、それらのゲート電極に高電位側電源VDDが供給されることによって導通される。上記nチャネル型MOSトランジスタ1303,1304のソース電極は低電位側電源VSSに結合される。インバータ1306,1307は互いに直列接続され、インバータ1307から出力信号RFSmnBaが得られる。インバータ1306の出力信号がnチャネル型MOSトランジスタ1304を介してインバータ1306の入力端子側にフィードバックされることで、上記出力信号RFSmnBaの論理を保持するためのラッチ回路が形成される。
【0078】
上記ヒューズ1305の切断の有無により冗長アドレス情報の書き込みが行われる。上記ヒューズ1305が切断されていない状態では、インバータ1307からの出力信号RFSmnBaはハイレベルとなる。それに対して、上記ヒューズ1305が切断された状態ではインバータ1307からの出力信号RFSmnBaはローレベルとなる。
【0079】
図14には、上記冗長アドレス比較部103−2の詳細な構成例が示される。
【0080】
上記冗長アドレス比較部103−2は、上記ヒューズラッチ回路103−1におけるヒューズラッチ部に対応して形成された8個の比較回路COMP0〜COMP7と、上記アドレスバッファ101の出力信号RBXRTa,RBXRBa(a=0〜9)を取り込むための複数のインバータ90とを含む。
【0081】
図面上省略されているが、上記8個の比較回路COMP0〜COMP7は互いに同一構成とされる。上記8個の比較回路COMP0〜COMP7は、そのうちの一つである比較回路COMP0が代表的に示されるように、上記アドレスバッファ101の出力信号RBXRTa(a=0〜9),RBXRBa(a=0〜9)に対応する複数の比較論理500を含んで成る。上記比較論理500は、特に制限されないが、4個のnチャネル型MOSトランジスタ501〜504を含んで成る。各比較回路COMP0〜COMP7毎に上記複数の比較論理500のワイアードオアがとられ、その結果が冗長ヒット判定回路103−3に伝達される。尚、複数の比較論理500の中には、ヒューズラッチ回路103−1と冗長アドレス比較部との間の配線数の低減を図るため、nチャネル型MOSトランジスタ502,504のゲート電極間をインバータ505で結合するものがある。nチャネル型MOSトランジスタ501,502は互いに直列接続され、nチャネル型MOSトランジスタ503,504は互いに直列接続される。上記nチャネル型MOSトランジスタ501のゲート電極には、信号RBXRTa(a=0〜9)が、対応するインバータ90を介して伝達される。上記nチャネル型MOSトランジスタ503のゲート電極には、RBXRBa(a=0〜9)が、対応するインバータ90を介して伝達される。上記nチャネル型MOSトランジスタ502のゲート電極には、上記ヒューズラッチ回路103−1の出力信号RFSmTBa(m=0〜7,a=0〜9)が伝達される。上記nチャネル型MOSトランジスタ504のゲート電極には、上記ヒューズラッチ回路103−1の出力信号RFSmBBa(m=0〜7,a=0〜9)が伝達される。尚、SWは、冗長アドレス比較部において回路動作に関与する回路規模の変更を可能とするためのスイッチである。
【0082】
比較回路COMP0〜COMP7において、アドレスバッファ101から伝達された信号RBXRTa(a=0〜9),RBXRBa(a=0〜9)と、ヒューズラッチ回路103−1から伝達された信号RFSmnBa(m=0〜7,n=T/B,a=0〜9)との比較が行われ、その比較結果RFU00〜RFU07,RFU10〜RFU17が後段の冗長ヒット判定回路103−3へ伝達される。
【0083】
図12に示されるように、冗長ヒット判定回路103−3は、上記冗長アドレス比較部103における比較回路COMP0〜COMP7に対応して配置された8個の冗長ヒット判定部JUD0〜JUD7を含む。8個の冗長ヒット判定部JUD0〜JUD7は、互いに同一構成とされる。例えば8個の冗長ヒット判定部JUD0〜JUD7のうちの一つである冗長ヒット判定部JUD0は、pチャネル型MOSトランジスタ1201,1203〜1205、インバータ1206,1210,1211、ナンドゲート1209、nチャネル型MOSトランジスタ1207,1208を含んで成る。pチャネル型MOSトランジスタ1201,1205は、冗長アドレス比較経路を高電位側電源VDDレベルにプリチャージするために設けられ、冗長アドレス比較プリチャージ制御回路103−4からのプリチャージ制御信号RXRPTを取り込むインバータ1206の出力信号によって動作制御される。pチャネル型MOSトランジスタ1203,1204は、ナンドゲート1209の出力状態をラッチするのに設けられている。ナンドゲート1209から出力信号RHIT0が得られ、それは冗長ヒット判定集約回路103−5へ伝達される。また、ナンドゲート1209の後段に配置されたインバータ1210,1211を介して出力信号RHITR0が得られ、この信号RHITR0は、図1に示されるようにセレクタ105を介して冗長メモリマットコントローラ402へ伝達される。尚、冗長エリアスキップモード信号TRSKTがハイレベルの場合、冗長ヒット判定がスキップされる。
【0084】
冗長アドレス比較プリチャージ制御回路103−4は、内部RAS信号(ロウアクティブ信号)IRASTを取り込むインバータ1213、このインバータ1213の出力信号とロウリセット信号R3Bとのナンド論理を得るためのナンドゲート1214、このナンドゲート1214の出力信号を反転することによりプリチャージ制御信号RXRPTを得るためのインバータ1215を含んで成る。
【0085】
図15には、上記冗長ヒット判定集約回路103−5の構成例が示される。
【0086】
冗長ヒット判定集約回路103−5は、3入力ナンドゲート151,152,2入力ナンドゲート153,155、3入力ノアゲート154、及びインバータ156,157を含んで成る。上記3入力ナンドゲート151は、上記冗長ヒット判定回路103−3からのローカルヒット信号RHIT0〜RHIT3についてのナンド論理を得る。上記3入力ナンドゲート152は、上記冗長ヒット判定回路103−3からのローカルヒット信号RHIT3〜RHIT5についてのナンド論理を得る。上記2入力ナンドゲート153は、上記冗長ヒット判定回路103−3からのローカルヒット信号RHIT6,RHIT7のナンド論理を得る。そして、上記ナンドゲート151,152,153の出力信号は後段に配置されたノアゲート154によって集約され、後段のナンドゲート155の伝達される。このナンドゲート155では、冗長エリア強制選択モード信号TRATXTを取り込むインバータ157の出力信号と上記ノアゲート154の出力信号とのナンド論理が得られ、その出力信号が後段のインバータ156を介して出力される。このインバータ156の出力信号がメインヒット信号RXRHITBとして、図1に示される正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3およびカラム選択回路107に伝達され、また、インバータ104を介して冗長メモリマットコントローラ402へ伝達される。
【0087】
次に、上記構成の作用について説明する。
【0088】
図16には、DRAMマクロセル200のミスヒット時におけるロウ系の動作タイミングが示され、図17には、上記DRAMマクロセル200のヒット時におけるロウ系の動作タイミングが示される。DRAMマクロセル200は、例えばクロック信号CLK_Nの波形立ち下がりに同期してロウアドレスストローブ信号RAS_Nがローレベルにアサートされた期間にロウアドレス信号の取り込みが行われるなど、クロック信号CLK_Nに同期動作される。尚、クロック信号CLK_Nの波形立ち下がりに同期してカラムアドレスストローブ信号がローレベルにアサートされた期間にカラムアドレスストローブ信号にカラムアドレスの取り込みが行われるが、カラム系の信号については省略されている。
【0089】
欠陥救済は、メインワード線MWL単位で行われているものとする。つまり、入力されたアドレス信号と冗長アドレス情報との比較結果に基づいて、正規メモリマットにおける欠陥部が、メインワード線MWL単位で冗長メモリセルアレイに置換されることで救済される。この救済の単位を「救済セット」という。特定の救済セットにおいて、入力されたアドレス信号と冗長アドレス情報とが一致(冗長ヒット)した場合、冗長メモリマット302において、その救済セットに対応したメインワードドライバMWD(RMWLnB/n=0〜7)とFXドライバFXD(FXnB/n=0〜7)がそれぞれ選択され、冗長メモリマット302内のサブワード線SWLが活性化される。
【0090】
一方、正規メモリマット301−0〜301−3におけるサブワード線SWLは、メインワードドライバMWD及びFXドライバFXDが非選択状態とされることで非活性化される。
【0091】
このような制御は、正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3及び冗長メモリマットコントローラ402におけるアレイコントロール回路ACによって排他的に行われる。
【0092】
すなわち、メインヒット信号RXRHITBがハイレベル(ミスヒット)の場合、正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3におけるアレイコントロール回路ACは、図16に示されるように、ビット線イコライズ信号ABLEQBをハイレベルにすることでビット線イコライズ解除を指示し、シェアードコントロール信号ASHRTをハイレベル(ASHRBをローレベル)にすることでメモリマットとそれにに対応するセンスアンプとを結合させ、ワード線プリチャージ信号WPHMWT,WPHFXTをローレベルにすることで対応するワード線のプリチャージを解除し、サブワード線起動信号AXDGBをローレベルにすることで、サブワード線の駆動を可能にし、センスアンプコントロール信号APCSB/ANCSTを活性化させる。メインヒット信号RXRHITBがハイレベル(ミスヒット)の場合には、排他非活性化信号RXRHITRTはローレベルとされることから、冗長メモリマットコントローラ402におけるアレイコントロール回路ACは、ビット線イコライズ信号ABLEQRBをローレベルに固定し(スタンバイ状態)、ワード線プリチャージ信号WPHMWRT,WPHFXRTをハイレベルにすることでワード線プリチャージを指示し、FXドライバ制御信号AXDGRBをハイレベルに固定し(非活性状態)、センスアンプコントロール信号APCSRB/ANCSRTを非活性状態にすることで、冗長メモリマット302での電流消費を抑える。
【0093】
これに対して、メインヒット信号RXRHITBがローレベル(ヒット)の場合、正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3におけるアレイコントロール回路ACは、図17に示されるように、ビット線イコライズ信号ABLEQBをローレベルに固定し(スタンバイ状態)、シェアードコントロール信号ASHRTをローレベル(ASHRBをハイレベル)に固定し(非活性状態)、ワード線プリチャージ信号WPHMWT,WPHFXTをハイレベルにすることで対応するワード線のプリチャージを可能にし、サブワード線起動信号AXDGBをハイレベルに固定し(非活性状態)、センスアンプコントロール信号APCSB/ANCSTを非活性状態にさせることで、正規メモリマット301−0〜301−3での電流消費を抑える。メインヒット信号RXRHITBがローレベル(ヒット)の場合には、排他非活性化信号RXRHITRTはハイレベルとされることから、冗長メモリマットコントローラ402におけるアレイコントロール回路ACは、ビット線イコライズ信号ABLEQRBをハイレベルにすることでビット線のイコライズを解除し、ワード線プリチャージ信号WPHMWRT,WPHFXRTをローレベルにすることでワード線プリチャージを解除し、FXドライバ制御信号AXDGRBをローレベルにすることで、FXドライバを動作させ、センスアンプコントロール信号APCSRB/ANCSRTを活性状態にすることで、冗長メモリマット302からのデータ読み出し及び冗長メモリマット302へのデータ書き込みが可能とされる。
【0094】
このように、メインヒット信号RXRHITBがハイレベル(ミスヒット)の場合には、正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3におけるアレイコントロール回路ACの制御によって、正規メモリマット301−0〜301−3の各部が活性化されることで、正規メモリマット301−0〜301−3へのデータ書き込みや当該正規メモリマット301−0〜301−3からのデータ読み出しが可能とされ、その場合において、排他非活性化信号RXRHITRTがローレベルとされ、冗長メモリマット302の各部が非活性状態とされることで、冗長メモリマット302での電流消費が抑えられる。
【0095】
また、メインヒット信号RXRHITBがローレベル(ヒット)の場合には、正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3におけるアレイコントロール回路ACの制御によって、正規メモリマット301−0〜301−3の各部が非活性化されることで電流消費が抑えられ、その場合において、排他非活性化信号RXRHITRTがハイレベルとされ、冗長メモリマット302の各部が活性状態とされることで、冗長メモリマット302からのデータ読み出しや、冗長メモリマットへのデータ書き込みが可能とされる。
【0096】
上記の例によれば、以下の作用効果を得ることができる。
【0097】
(1)ロウアドレス信号をプリデコーダ102でプリデコードすることで得られたメモリマット選択信号MSB0〜3によって正規メモリマット301−0〜301−3のうちの何れかが選択されるとき、冗長メモリマット活性化信号RMACTBにより、上記マット選択信号MSB0〜3によるマット選択に同期して冗長メモリマット302が活性化される。そして、冗長アドレス比較回路においては、上記マット選択に並行して、入力されたロウアドレス信号と冗長アドレス情報との比較が行われ、このアドレス比較においてミスヒットの場合には、カラム選択回路107により上記選択メモリマットにおけるビット線が選択され、上記アドレス比較においてヒットした場合には、カラム選択回路107により上記冗長メモリマット302におけるビット線が選択されるようになっているため、高速動作が可能とされる。
【0098】
(2)冗長アドレス比較部103−2は、救済セットに対応して配置された複数の比較回路COMP0〜COMP7を有し、この比較回路COMP0〜COMP7での比較結果に基づいて欠陥救済が行われるようになっているため、例えば図3に示されるように、冗長メモリマット302を複数のサブワード線に対応するメインワードドライバ(MWD)単位を救済アドレス比較回路1セット当たりの救済単位とし、それぞれの救済セットがすべての正規メモリマット301における全てのサブワード線に対応可能とされ、メインワード単位での置換が可能とされる。ここで、図4に示されるように、使用される冗長メモリマットが、正規メモリマットと同一アドレス構成(フルマット)とされる場合には、救済先衝突(データ競合)により、複数マットで同一アドレス救済が物理的に不可能とされることから、冗長メモリマット分の面積オーバーヘッドが大きくなる上、救済先衝突により救済効率の向上が阻害されるが、上記のように冗長メモリマットにおける上記救済単位に対応して比較回路COMP0〜COMP7が配置され、個々の比較回路において、入力されたアドレス信号と予め設定された冗長アドレス情報との比較が可能とされることにより、それぞれの救済セットがすべての正規メモリマット301における全てのサブワード線に対応可能とされるため、欠陥救済におけるデータ競合を回避することができる。
【0099】
(3)正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3、及び冗長メモリマットコントローラ402においては、カラム選択回路107によってビット線が選択されていない方のメモリマットを非活性化するようにしているため、カラム選択回路107によってビット線が選択されていない方のメモリマットにおいて無駄な活性化動作による充放電電流を抑えることができ、それによってDRAMマクロセル200での消費電流を低減することができる。
【0100】
次に、別の構成例について説明する。
【0101】
図24には、上記正規メモリマット301−0及び上記冗長メモリマット302と、それにおける主要部の構成例が示される。図24に示される構成で注目すべきは、冗長メモリマット302とそれに隣接配置された正規メモリマット301−0との間でセンスアンプ(SA)635が共有されている点であり、それを可能とするため、シェアード回路700,720が設けられる。シェアード回路700は、nチャネル型MOSトランジスタ711,712を含んで成る。このnチャネル型MOSトランジスタ711,712はシェアード制御信号ASHRUTによって動作制御される。シェアード回路720は、nチャネル型MOSトランジスタ721,722を含んで成る。このnチャネル型MOSトランジスタ721,722はシェアード制御信号ASHRSRTによって動作制御される。
【0102】
このように冗長メモリマット302とそれに隣接配置された正規メモリマット301−0との間でセンスアンプ(SA)635が共有されることによってセンスアンプの数を減少させることができるので、その分のチップ占有面積の低減を図ることができる。
【0103】
図25には、図24に示される構成を採用する場合における正規メモリマットコントローラ106−0〜106−3内のアレイコントロール回路ACの構成例が示され、図26には、図24に示される構成を採用する場合における冗長メモリマットコントローラ402内のアレイコントロール回路ACの構成例が示される。図25に示されるアレイコントロール回路ACは、サブワード起動コントロール回路111、センスアンプ及びビット線イコライズコントロール回路112、シェアード及びビット線イコライズコントロール回路113−1,113−2、ワードプリチャージコントロール回路114を含んで成り、各回路は、図10に示される場合と同一構成とされる。それに対して、図26に示される、冗長メモリマットコントローラ402内のアレイコントロール回路ACは、冗長メモリマット302とそれに隣接配置された正規メモリマット301−0との間でセンスアンプ(SA)635が共有され、シェアード回路700,720が設けられているため、センスアンプ及びビット線イコライズコントロール回路212−1,212−2、及びシェアード及びビット線イコライズコントロール回路213が設けられている点で、図11に示される場合と大きく異なる。尚、サブワード起動コントロール回路211、センスアンプ及びビット線イコライズコントロール回路212−1、ワードプリチャージコントロール回路214については、図11に示されるのと同一構成とされる。
【0104】
センスアンプ及びビット線イコライズコントロール回路212−1は、図11に示されるセンスアンプ及びビット線イコライズコントロール回路212と同一構成とされる。それに対して、センスアンプ及びビット線イコライズコントロール回路212−2は、冗長メモリマット302と正規メモリマット301−0との間でのセンスアンプ(SA)635の共有部の動作制御のために設けられたもので、インバータIV87〜IV102、ナンドゲートNA12、ノアゲートNR12〜NR13及びディレイ回路DLYを含んで成り、冗長メモリマット活性化信号RMACTB、センスアンプイネーブル信号RSAEB、メインヒット信号RXRHITB、マット選択信号MSBの論理演算により、センスアンプコントロール信号APCSSB,ANCSST、ビット線イコライズ信号ABLEQSBを生成する。
【0105】
また、シェアード及びビット線イコライズコントロール回路213は、インバータIV103〜IV108、ナンドゲートNA13、ノアゲートNR14、ディレイ回路DLY、レベルシフト回路LVLSFTを含み、排他非活性化信号RXRHITRT、冗長メモリマット活性化信号RMACTBの論理演算によりシェアードコントロール信号ASHRB、ビット線イコライズ信号ABLEQBを生成する。
【0106】
冗長メモリマット302は、任意の正規メモリマット301−0〜301−3との間でセンスアンプを共有することができる。例えば図27に示される構成例は、冗長メモリマット302と正規メモリマット301−1との間でセンスアンプ635を共有するようにしている。
【0107】
図28には、上記冗長ヒット判定回路103−5の別の構成例が示される。図28に示される冗長ヒット判定回路103−5は、冗長アドレス比較部103−2での比較結果RFU00〜RFU07,RFU10〜RFU17を直接複合論理で集約することで、メインヒット信号RXRHITBを得るようにしている。上記複合論理は、特に制限されないが、上記冗長アドレス比較部103−2での比較結果のオア論理を得るナンドゲート71,72,73と、ナンドゲート74と、インバータ75とを含んで成る。
【0108】
以上本発明者によってなされた発明を具体的に説明したが、本発明はそれ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。
【0109】
例えば、 正規メモリマット301−0〜301−3及び冗長メモリマット302の非活性状態において、ワード線プリチャージ信号WPHMWT/WPHMWRT,WPHFXT/WPHFXRTなどの論理を固定することにより、非活性メモリマットにおける電流消費をさらに低減することができる。
【0110】
また、本発明は汎用DRAMチップへも適用することができる。
【0111】
図21には、汎用DRAMチップのレイアウト例が示される。
【0112】
図21に示される汎用DRAMチップ210のメモリマットは、ビット線方向に2分割され、ワード線方向に2分割される。分割メモリマットは、正規メモリマット69と、冗長メモリマット20とを含む。チップ中央部には、ロウアドレス信号をデコードするためのメインロウデコーダ11、メインワードドライバ12、周辺回路及びボンディングパッド14が形成される。そしてこの周辺回路及びボンディングパッド14を挟むように上記冗長メモリマット20が形成される。上記正規メモリマット69は、部分的に拡大して示されるように、メモリセルアレイ15、メモリセルアレイ15を挟むように配置されたセンスアンプ16やサブワードドライバ17が配列される。18は、センスアンプ領域サブワードドライバ領域とのと交差領域である。上記冗長メモリマット20は、部分的に拡大して示されるように、冗長メモリセルアレイ15R、この冗長メモリセルアレイ15Rを挟むように配置されたセンスアンプ16やサブワードドライバ17が配列されており、正規メモリマット69と冗長メモリマットとの間でそれぞれ専用のセンスアンプが用いられる。これに対して図22に示されるように、冗長メモリセルアレイ15Rと、それに隣接配置された正規メモリセルアレイ15との間で、センスアンプ16を共有することができる。このセンスアンプ共有のためには、既述したシェアード技術を用いる。さらに、上記冗長メモリマット20は、図23に示されるように、任意の位置に形成することができ、その場合において、冗長メモリセルアレイと、それに隣接する正規メモリセルアレイとの間でセンスアンプを共有することができる。
【0113】
一般には、冗長メモリマットの形成領域は、正規メモリマットの形成領域よりも小さくて良いが、これに限定されるものではない。例えば冗長メモリマットの形成領域と正規メモリマットの形成領域との規模が等しくても良い。
【0114】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるDRAMに適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、各種半導体記憶装置に適用することができる。
【0115】
本発明は、少なくとも複数の正規メモリマットとそれを救済可能な冗長メモリマットを含むことを条件に適用することができる。
【0116】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表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。
【0117】
すなわち、マット選択信号によるマット選択に同期して活性化冗長メモリマットが活性化され、マット選択信号によるマット選択に並行して、ロウアドレス信号と上記冗長アドレス記憶部の冗長アドレス情報とが比較され、このアドレス比較結果に応じて、正規メモリマットにおけるビット線又は冗長メモリマットにおけるビット線の何れかが選択されることにより、動作の高速化が達成される。そして、マットコントローラによって、上記冗長アドレス比較部の比較結果に応じて、上記カラム選択回路でビット線が非選択とされるメモリマットを非活性化され、そこでの電流消費を抑えられるため、消費電流の低減化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる半導体記憶装置の一例とされるDRAMマクロセルにおける主要部の構成例ブロック図である。
【図2】上記DRAMマクロセルにおけるメモリマット及び上記冗長メモリマットと、それにおける主要部の構成例回路図である。
【図3】上記DRAMマクロセルにおける欠陥救済の説明図である。
【図4】上記DRAMマクロセルの比較対象とされるDRAMマクロセルにおける欠陥救済の説明図である。
【図5】上記DRAMマクロセルにおけるマット定義についての説明図である。
【図6】上記DRAMマクロセルにおけるマット配置組み合わせ例の説明図である。
【図7】上記DRAMマクロセルにおけるマット配置組み合わせ例の説明図である。
【図8】上記DRAMマクロセルにおける正規メモリマットコントローラの構成例回路図である。
【図9】上記DRAMマクロセルにおける冗長メモリマットコントローラの構成例回路図である。
【図10】図8における主要部の詳細な構成例回路図である。
【図11】図8における主要部の詳細な構成例回路図である。
【図12】上記DRAMマクロセルにおける冗長アドレス比較回路の構成例回路図である。
【図13】上記冗長アドレス比較回路に含まれるヒューズラッチ回路と、それに対応するアドレスバッファとの詳細な構成例回路図である。
【図14】上記冗長アドレス比較回路に含まれる冗長アドレス比較部の詳細な構成例回路図である。
【図15】上記冗長アドレス比較回路に含まれる冗長ヒット判定集約回路の構成例回路図である。
【図16】上記DRAMマクロセルのミスヒット時におけるロウ系の動作タイミング図である。
【図17】上記DRAMマクロセルのヒット時におけるロウ系の動作タイミング図である。
【図18】上記DRAMマクロセルが含まれるDRAM論理混載LSIチップの全体的なレイアウト例説明図である。
【図19】上記DRAMマクロセルのレイアウト説明図である。
【図20】上記DRAMマクロセルにおける欠陥救済に使用されるレーザヒューズの構成例説明図である。
【図21】本発明にかかる半導体記憶装置の別の例である汎用DRAMチップのレイアウト説明図である。
【図22】上記汎用DRAMチップのレイアウト説明図である。
【図23】上記汎用DRAMチップのレイアウト説明図である。
【図24】上記DRAMマクロセルにおける正規メモリマット及び冗長メモリマットと、それにおける主要部の別の構成例回路図である。
【図25】図24に示される構成を採用する場合の正規メモリマットコントローラ内のアレイコントロール回路の構成例回路図である。
【図26】図24に示される構成を採用する場合の冗長メモリマットコントローラ内のアレイコントロール回路の構成例回路図である。
【図27】上記DRAMマクロセルにおける正規メモリマット及び冗長メモリマットと、それにおける主要部の別の構成例回路図である。
【図28】上記DRAMマクロセルにおける上記冗長ヒット判定回路の別の構成例回路図である。
【符号の説明】
101 アドレスバッファ
102 プリデコーダ
103 冗長アドレス比較回路
103−1 ヒューズラッチ回路
103−2 冗長アドレス比較部
103−3 冗長ヒット判定回路
103−4 冗長アドレス比較プリチャージ回路
103−5 冗長ヒット判定集約回路
106−0〜106−3 正規メモリマットコントローラ
107 カラム選択回路
200 DRAMマクロセル
301−0〜301−3 正規メモリマット
302 冗長メモリマット
402 冗長メモリマットコントローラ
500 比較論理
AC アレイコントロール回路
FXD FXドライバ
MWL メインワード線
MWD メインワードドライバ
SWD サブワードドライバ
SWL サブワード線
SA センスアンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device provided with a redundant memory mat for relieving defects of memory cells, and relates to a technique which is effective when applied to, for example, a DRAM (Dynamic Random Access Memory).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a semiconductor memory device, with an increase in integration degree and an increase in chip area, failures due to various causes occur at a high probability, resulting in a decrease in yield. As a means for solving the problem, a technique for repairing a defective memory cell portion is indispensable. According to this technique, a spare memory cell (redundant bit) is provided in advance in addition to a regular memory cell, and when a defective memory cell that does not operate normally is found in an inspection process, the spare memory cell is replaced with a normal memory cell. It is used in place of a defective memory cell that does not operate quickly, and such a repair technique is called redundancy repair.
[0003]
In a semiconductor memory device requiring particularly high-speed operation, such as a semiconductor memory device used as a cache memory or the like, a full-size redundant memory mat is provided. When the row address signal matches the preset redundant address information (this state is called "hit"), the column selection system on the redundant memory mat side is activated, while the input address signal is When the address does not match the selected redundant address information (this state is referred to as a “miss hit”), the column repair system on the side of the normal memory mat is activated, so that the defect relief that does not have a redundant comparison time effectively is performed. Methods are known. However, in this defect remedy method, since each sub-word line in the redundant memory mat can be replaced only with a sub-word line of the same address in a single normal memory mat, a defect occurs at the same address in a plurality of normal memory mats. In such a case, a data conflict occurs in the replacement with the redundant memory mat. Therefore, in order to avoid this data conflict, a plurality of redundant elements are provided in at least two of the plurality of memory cell arrays, the plurality of memory arrays are divided by sense amplifier banks, and the sense amplifier banks are shared between adjacent memory arrays. There is known a technique for avoiding the above-mentioned data conflict by preventing the same sense amplifier bank from being used simultaneously in defect relief (for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-222898 (FIGS. 4 and 5)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The inventors of the present application have studied the defect relief of a semiconductor memory device that requires particularly high-speed operation, such as a semiconductor memory device used as a cache memory or the like. Since both redundant memory mats are activated at the same time, the power consumption increases. Particularly, in a semiconductor memory device that is on-chip in a system LSI or the like, improvement is strongly desired. In
[0006]
An object of the present invention is to provide a technique for achieving high-speed operation and low power consumption.
[0007]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0009]
That is, a plurality of normal memory mats that can be selected by a mat selection signal formed based on a row address signal and activated in synchronization with the mat selection by the mat selection signal, and the normal memory mats are activated in predetermined repair units. A redundant memory mat that can be replaced, a redundant address storage unit that can store redundant address information to be rescued by the redundant memory mat, and the row address signal and the redundant address storage unit in parallel with the mat selection by the mat selection signal. A redundant address comparing unit that can compare the redundant address information with the redundant address information, and a column that can select either a bit line in the normal memory mat or a bit line in the redundant memory mat according to a comparison result of the redundant address comparing unit. According to the comparison result of the selection circuit and the redundant address comparison unit, the column Bit lines 択回 path constituting a semiconductor memory device and a mat controller deactivates the memory mats are unselected.
[0010]
According to the above means, the activated redundant memory mat is activated in synchronization with the mat selection by the mat selection signal, and in parallel with the mat selection by the mat selection signal, the row address signal and the redundant address storage section are activated. And the bit line in the normal memory mat or the bit line in the redundant memory mat is selected according to the address comparison result. This achieves high-speed operation. Then, the mat controller inactivates the memory mat in which the bit line is not selected by the column selection circuit according to the comparison result of the redundant address comparison unit, and suppresses current consumption there. This achieves a reduction in current consumption.
[0011]
At this time, a first sense amplifier arranged corresponding to the normal memory mat and dedicated to the normal memory mat for amplifying a signal of the normal memory mat, and arranged corresponding to the redundant memory mat, A second sense amplifier dedicated to a redundant memory mat for amplifying a signal of the mat can be provided.
[0012]
Further, in order to reduce the chip occupation area of the memory mat, a third sense amplifier shared between the normal memory mat and the redundant memory mat, and a signal of the redundant memory mat and a signal of the normal memory are provided. Can be selectively provided to the third sense amplifier.
[0013]
A plurality of main word lines selected based on upper bits of a row address signal; and a plurality of sub-words arranged corresponding to each of the plurality of main word lines and selected based on lower bits of the row address signal And the predetermined relief unit may be the main word line unit.
[0014]
The redundant address comparing means fetches a plurality of comparison logics for comparing the row address signal and the redundant address information of the redundancy address storage unit and a wired OR signal of the plurality of comparison logics, respectively, and A redundancy hit determination circuit for determining whether a signal matches the redundancy address information.
[0015]
The redundant address comparison circuit includes: a redundant address storage unit capable of storing redundant address information; and a plurality of comparison logics for comparing the input address with the redundant address information respectively stored in the redundant address storage unit. And a redundancy hit determination logic for fetching the wired OR signals of the plurality of comparison logics and determining whether or not the input address signal matches the redundant address information.
[0016]
Then, a first redundant hit determination aggregation circuit for integrating output signals from the redundant hit determination circuit or a second redundant hit determination aggregation circuit for integrating output signals of the plurality of comparison logics can be included. .
[0017]
The mat controller may include a first mat controller arranged corresponding to the normal memory mat and a second mat controller arranged corresponding to the redundant memory mat. In such a case, the first mat controller at least defines a logic of a bit line equalize signal for instructing bit line equalization, a drive signal of the sub word line, and an enable signal for instructing operation of the sense amplifier. It can be configured to include a first array control circuit capable of forming the inactive state of the normal memory mat by fixing the memory array, and the second mat controller based on a comparison result of the redundant address comparison circuit, At least the logics of the bit line equalize signal for instructing the bit line equalization, the drive signal of the sub-word line, and the enable signal for instructing the operation of the sense amplifier are fixed, so that the redundancy memory mat is reset. Second array control circuit capable of forming active state Comprise can be configured.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 18 shows an overall layout example of a DRAM logic mixed LSI chip which is an example of the semiconductor memory device according to the present invention.
[0019]
Although the DRAM logic mixed LSI chip shown in FIG. 18 is not particularly limited, nine SRAM
[0020]
FIG. 19 shows a layout example of one of the eight DRAM
[0021]
The DRAM
[0022]
FIG. 20 shows a main part of the
[0023]
The
[0024]
FIG. 5 shows a configuration example of a memory mat in the DRAM
[0025]
In the present DRAM
[0026]
The arrangement combinations of the memory mats include examples shown in FIGS. 6 and 7 in addition to those shown in FIG.
[0027]
FIG. 6 shows an example in which divided mat groups are arranged in a horizontal line, and FIG. 7 shows an upper divided mat group sandwiching a
[0028]
FIG. 1 shows a configuration example of a main part of the
[0029]
The
[0030]
When the main hit signal RXRHHITB is at a high level (mis-hit), the normal memory mat controllers 106-0 to 106-3 activate the corresponding normal memory mats 301-0 to 301-3. , The data in the normal memory mats 301-0 to 301-3 can be read and written. At this time, the redundant
[0031]
In the above configuration, the input row address signal is taken into the
[0032]
The
[0033]
In the redundant address comparison unit 103-2, the address comparison is performed between the latch signal of the relief address previously stored in the fuse latch circuit 103-1 and the complementary signal of the row address signal, and the local hit signal of each relief address comparison set. RHITR0 to RHITR7 are input to the
[0034]
FIG. 8 shows a configuration example of the normal memory mat controller 106-0. The other normal memory mat controllers 106-1 to 106-3 are configured similarly to the normal memory mat controller 106-0.
[0035]
FIG. 2 shows an example of a configuration of the normal memory mats 301-0 to 301-3 and the
[0036]
In the example illustrated in FIG. 2, although not particularly limited, the regular memory mats 301-0 to 301-3 and the
[0037]
The normal memory mats 301-0 to 301-3 are arranged at a plurality of bit lines BL, a plurality of sub-word lines SWL arranged so as to intersect the bit lines BL, and at intersections of the bit lines BL and the sub-word lines SWL. And a plurality of memory cells. Each of the plurality of memory cells includes a
[0038]
The operation of the
[0039]
An
[0040]
In addition, a shared
[0041]
A
[0042]
Although the
[0043]
The operation of the
[0044]
In the vicinity of the
[0045]
A
[0046]
Here, in the
[0047]
FIG. 8 shows a configuration example of the normal memory mat controller 106-0. The other regular memory mat controllers 106-1 to 106-3 have the same configuration.
[0048]
The normal memory mat controller 106-0 is not particularly limited, but as shown in FIG. 8, an array control circuit AC for array control, an FX driver FXD for FX drive, and a main word line for driving main word line. The word driver MWD includes a sub-word driver SWD for driving a sub-word line.
[0049]
Based on the mat selection signals MSB0 to 3 from the
[0050]
The FX driver FXD includes eight FX drive circuits for forming drive signals FX0B to FX7B based on the output signals AX00 to AX03, AX20, and AX21 of the
[0051]
The main word driver MWD includes a plurality of main word drive circuits for forming drive signals for the main word lines MWL0B to MWL31B based on the output signals AX30 to AX37 and AX60 to AX63 of the
[0052]
The sub-word driver SWD includes a plurality of sub-word drive circuits for driving the sub-word lines SWL based on the control signals FX0B to FX7B from the FX driver FXD and the main word drive signals MWL0B to MWL31B from the main word driver MWD. Including. A sub-word drive circuit corresponding to one sub-word line is formed by combining p-
[0053]
FIG. 9 shows a configuration example of the redundant
[0054]
The redundant
[0055]
The main word driver MWD included in the redundant
[0056]
Note that the FX driver FXD and the sub-word driver SWD are configured in the same manner as shown in FIG. 8, and thus detailed description thereof will be omitted.
[0057]
FIG. 10 shows a configuration example of the array control circuit AC in FIG.
[0058]
As shown in FIG. 10, the array control circuit AC corresponding to the normal memory mats 301-0 to 301-3 includes a sub-word
[0059]
The sub-word
[0060]
The sense amplifier and bit line equalize
[0061]
The shared and bit line equalize control circuit 113-1 is formed by combining inverters IV19 to IV26, a NAND gate NA3, a NOR gate NR5, and a level shift circuit LVSFT, and is a logic of a mat select signal MSB, predecode signals RAX62 and RAX63, and a main hit signal RXRHITB. An arithmetic operation generates a shared control signal ASHRB and a bit line equalize control signal AVLEQB.
[0062]
The shared and bit line equalize control circuit 113-2 is formed by combining inverters IV27 to IV34, a NAND gate NA5, a NOR gate NR6, and a level shift circuit LVLSFT for level conversion, and includes a mat select signal MSB, predecode signals RAXT60, RAXT61, A logical control of the hit signal RXRHITB generates a shared control signal ASHRB and a bit line equalize control signal AVLEQB.
[0063]
The word
[0064]
FIG. 11 shows a configuration example of the array control circuit AC in FIG.
[0065]
As shown in FIG. 11, the array control circuit AC corresponding to the
[0066]
The sub-word
[0067]
The sense amplifier and bit line equalize
[0068]
The word
[0069]
FIG. 12 shows a detailed configuration example of the redundant
[0070]
As shown in FIG. 12, the redundant
[0071]
FIG. 13 shows a detailed configuration example of the fuse latch circuit 103-1 in relation to the
[0072]
The
[0073]
The address buffer circuit shown in FIG. 13 includes an
[0074]
The
[0075]
The
[0076]
The operation
[0077]
Although not particularly limited, the fuse latch circuit 103-1 includes eight fuse latch units, one of which is representatively shown in FIG. One fuse latch unit includes a
[0078]
Writing of redundant address information is performed depending on whether the
[0079]
FIG. 14 shows a detailed configuration example of the redundant address comparison unit 103-2.
[0080]
The redundant address comparison unit 103-2 includes eight comparison circuits COMP0 to COMP7 formed corresponding to the fuse latch units in the fuse latch circuit 103-1 and output signals RBXRTa and RBXRBa (a) of the
[0081]
Although not shown in the drawing, the eight comparison circuits COMP0 to COMP7 have the same configuration. The eight comparison circuits COMP0 to COMP7 each include an output signal RBXRTa (a = 0 to 9) and an RBXRBa (a = 0) of the
[0082]
In comparison circuits COMP0 to COMP7, signals RBXRTa (a = 0 to 9) and RBXRBa (a = 0 to 9) transmitted from
[0083]
As shown in FIG. 12, the redundant hit determination circuit 103-3 includes eight redundant hit determination units JUD0 to JUD7 arranged corresponding to the comparison circuits COMP0 to COMP7 in the redundant
[0084]
The redundant address comparison precharge control circuit 103-4 includes an
[0085]
FIG. 15 shows a configuration example of the redundant hit determination aggregation circuit 103-5.
[0086]
The redundant hit determination aggregation circuit 103-5 includes three-
[0087]
Next, the operation of the above configuration will be described.
[0088]
FIG. 16 shows a row-related operation timing when the DRAM
[0089]
It is assumed that the defect relief is performed for each main word line MWL. That is, based on the comparison result between the input address signal and the redundant address information, the defective portion in the normal memory mat is relieved by being replaced with the redundant memory cell array in units of the main word line MWL. This unit of relief is called a "relief set". When the input address signal and the redundant address information match (redundancy hit) in a specific rescue set, the main memory driver MWD (RMWLnB / n = 0 to 7) corresponding to the rescue set in the
[0090]
On the other hand, the sub-word lines SWL in the normal memory mats 301-0 to 301-3 are deactivated by setting the main word driver MWD and the FX driver FXD to a non-selected state.
[0091]
Such control is exclusively performed by the array control circuit AC in the normal memory mat controllers 106-0 to 106-3 and the redundant
[0092]
That is, when the main hit signal RXRHHITB is at the high level (mis-hit), the array control circuit AC in the normal memory mat controllers 106-0 to 106-3 sets the bit line equalize signal ABLEQB to the high level as shown in FIG. , The bit line equalization release is instructed, and the shared control signal ASHRT is set to the high level (ASHRB is set to the low level), thereby coupling the memory mat and the corresponding sense amplifier, and the word line precharge signal WPHMWT, By setting WPFXXT to low level, the precharge of the corresponding word line is released, and by setting the sub word line activation signal AXDGB to low level, the sub word line can be driven, and the sense amplifier control signal APCSB / ANCS The activating. When the main hit signal RXRHITB is at a high level (mis-hit), the exclusive deactivation signal RXRHITRT is at a low level, so that the array control circuit AC in the redundant
[0093]
On the other hand, when the main hit signal RXRHHITB is at a low level (hit), the array control circuit AC in the normal memory mat controllers 106-0 to 106-3 outputs the bit line equalize signal ABLEQB as shown in FIG. The corresponding word is fixed at a low level (standby state), the shared control signal ASHRT is fixed at a low level (ASHRHB is at a high level) (inactive state), and the word line precharge signals WPHMWT and WPFXTXT are set at a high level. By precharging the lines, fixing the sub-word line activation signal AXDGB to a high level (inactive state), and inactivating the sense amplifier control signals APCSB / ANCST, the normal memory mats 301-0 to 301- Current consumption at 3 The suppress. When the main hit signal RXRHITB is at a low level (hit), the exclusive deactivation signal RXRHITRT is at a high level. Therefore, the array control circuit AC in the redundant
[0094]
As described above, when the main hit signal RXRHITB is at a high level (mis-hit), the normal memory mats 301-0 to 301-3 are controlled by the array control circuit AC in the normal memory mat controllers 106-0 to 106-3. Are activated, data can be written to the normal memory mats 301-0 to 301-3 and data can be read from the normal memory mats 301-0 to 301-3. Since the deactivation signal RXRHITRT is set to low level and each part of the
[0095]
When the main hit signal RXRHHITB is at a low level (hit), each part of the normal memory mats 301-0 to 301-3 is controlled by the array control circuit AC in the normal memory mat controllers 106-0 to 106-3. The current consumption is suppressed by being deactivated. In this case, the exclusive deactivation signal RXRHITRT is set to the high level, and each part of the
[0096]
According to the above example, the following effects can be obtained.
[0097]
(1) When any one of the normal memory mats 301-0 to 301-3 is selected by the memory mat selection signals MSB0 to MSB3 obtained by pre-decoding the row address signal by the pre-decoder 102, the redundant memory By the mat activation signal RMACTB, the
[0098]
(2) The redundant address comparison unit 103-2 has a plurality of comparison circuits COMP0 to COMP7 arranged corresponding to the repair set, and the defect is repaired based on the comparison result of the comparison circuits COMP0 to COMP7. For this reason, as shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. 3, the
[0099]
(3) In the normal memory mat controllers 106-0 to 106-3 and the redundant
[0100]
Next, another configuration example will be described.
[0101]
FIG. 24 shows an example of the configuration of the normal memory mat 301-0 and the
[0102]
Since the sense amplifier (SA) 635 is shared between the
[0103]
FIG. 25 shows an example of the configuration of array control circuit AC in normal memory mat controllers 106-0 to 106-3 when the configuration shown in FIG. 24 is employed, and FIG. A configuration example of the array control circuit AC in the redundant
[0104]
The sense amplifier and bit line equalize control circuit 212-1 has the same configuration as the sense amplifier and bit line equalize
[0105]
The shared and bit line equalize
[0106]
The
[0107]
FIG. 28 shows another configuration example of the redundant hit determination circuit 103-5. The redundant hit determination circuit 103-5 shown in FIG. 28 obtains the main hit signal RXRHITB by directly integrating the comparison results RFU00 to RFU07 and RFU10 to RFU17 in the redundant address comparison unit 103-2 by complex logic. ing. Although not particularly limited, the composite logic includes
[0108]
Although the invention made by the present inventors has been specifically described above, the present invention is not limited thereto, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the invention.
[0109]
For example, in the inactive state of the normal memory mats 301-0 to 301-3 and the
[0110]
Further, the present invention can be applied to general-purpose DRAM chips.
[0111]
FIG. 21 shows a layout example of a general-purpose DRAM chip.
[0112]
The memory mat of the general-
[0113]
Generally, the formation area of the redundant memory mat may be smaller than the formation area of the normal memory mat, but is not limited thereto. For example, the formation area of the redundant memory mat and the formation area of the normal memory mat may be equal.
[0114]
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is applied to a DRAM, which is the background of the application, has been mainly described. However, the present invention is not limited to this, and is applied to various semiconductor memory devices. be able to.
[0115]
The present invention can be applied on the condition that it includes at least a plurality of regular memory mats and a redundant memory mat capable of repairing the regular memory mats.
[0116]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative inventions among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0117]
That is, the activated redundant memory mat is activated in synchronization with the mat selection by the mat selection signal, and in parallel with the mat selection by the mat selection signal, the row address signal is compared with the redundant address information of the redundant address storage unit. According to the address comparison result, either the bit line in the normal memory mat or the bit line in the redundant memory mat is selected, so that the operation can be speeded up. The mat controller deactivates the memory mat in which the bit line is not selected by the column selection circuit in accordance with the comparison result of the redundant address comparison unit, thereby suppressing current consumption there. Is achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a main part in a DRAM macro cell as an example of a semiconductor memory device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a memory mat and the redundant memory mat in the DRAM macro cell and a main part thereof.
FIG. 3 is an explanatory diagram of defect relief in the DRAM macro cell.
FIG. 4 is an explanatory diagram of defect relief in a DRAM macro cell to be compared with the DRAM macro cell.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a mat definition in the DRAM macro cell.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an example of a mat arrangement combination in the DRAM macro cell.
FIG. 7 is an explanatory diagram of an example of a mat arrangement combination in the DRAM macro cell.
FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a normal memory mat controller in the DRAM macro cell.
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration example of a redundant memory mat controller in the DRAM macro cell.
FIG. 10 is a detailed configuration example circuit diagram of a main part in FIG. 8;
11 is a detailed configuration example circuit diagram of a main part in FIG. 8;
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration example of a redundant address comparison circuit in the DRAM macro cell.
FIG. 13 is a detailed configuration example circuit diagram of a fuse latch circuit included in the redundant address comparison circuit and an address buffer corresponding thereto.
FIG. 14 is a circuit diagram illustrating a detailed configuration example of a redundant address comparing unit included in the redundant address comparing circuit;
FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a redundant hit determination aggregation circuit included in the redundant address comparison circuit.
FIG. 16 is a timing chart of row-related operations at the time of a mishit in the DRAM macro cell.
FIG. 17 is a timing chart of row-related operations when the DRAM macro cell hits.
FIG. 18 is an explanatory diagram of an overall layout example of a DRAM logic mixed LSI chip including the DRAM macro cell.
FIG. 19 is an explanatory diagram of a layout of the DRAM macro cell.
FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of a laser fuse used for defect remedy in the DRAM macro cell.
FIG. 21 is a layout explanatory diagram of a general-purpose DRAM chip as another example of the semiconductor memory device according to the present invention.
FIG. 22 is an explanatory diagram of a layout of the general-purpose DRAM chip.
FIG. 23 is an explanatory diagram of a layout of the general-purpose DRAM chip.
FIG. 24 is a circuit diagram of another configuration example of a normal memory mat and a redundant memory mat in the DRAM macro cell and a main part thereof.
FIG. 25 is a circuit diagram showing a configuration example of an array control circuit in a normal memory mat controller when the configuration shown in FIG. 24 is adopted;
26 is a circuit diagram showing a configuration example of an array control circuit in a redundant memory mat controller when the configuration shown in FIG. 24 is adopted;
FIG. 27 is a circuit diagram of another configuration example of a normal memory mat and a redundant memory mat in the DRAM macro cell and a main part thereof.
FIG. 28 is a circuit diagram showing another configuration example of the redundant hit determination circuit in the DRAM macro cell.
[Explanation of symbols]
101 Address buffer
102 predecoder
103 Redundant address comparison circuit
103-1 Fuse latch circuit
103-2 Redundant Address Comparison Unit
103-3 Redundant Hit Determination Circuit
103-4 Redundant Address Comparison Precharge Circuit
103-5 Redundant Hit Judgment Aggregation Circuit
106-0 to 106-3 Regular memory mat controller
107 Column selection circuit
200 DRAM macrocell
301-0 to 301-3 Regular memory mat
302 Redundant memory mat
402 Redundant memory mat controller
500 comparison logic
AC array control circuit
FXD FX driver
MWL main word line
MWD main word driver
SWD sub-word driver
SWL sub-word line
SA sense amplifier
Claims (9)
上記マット選択信号によるマット選択に同期して活性化され、上記正規メモリマットを所定の救済単位で代替可能な冗長メモリマットと、
上記冗長メモリマットによって救済すべき冗長アドレス情報を記憶可能な冗長アドレス記憶部と、
上記マット選択信号によるマット選択に並行して、上記ロウアドレス信号と上記冗長アドレス記憶部の冗長アドレス情報とを比較可能な冗長アドレス比較手段と、
上記冗長アドレス比較手段の比較結果に応じて、上記正規メモリマットにおけるビット線又は上記冗長メモリマットにおけるビット線の何れかを選択可能なカラム選択回路と、
上記冗長アドレス比較手段の比較結果に応じて、上記カラム選択回路でビット線が非選択とされるメモリマットを非活性化するマットコントローラと、を含むことを特徴とする半導体記憶装置。A plurality of normal memory mats selectable by a mat selection signal formed based on a row address signal;
A redundant memory mat activated in synchronization with the mat selection by the mat selection signal and capable of replacing the normal memory mat with a predetermined repair unit;
A redundancy address storage unit capable of storing redundancy address information to be relieved by the redundancy memory mat;
A redundancy address comparison unit that can compare the row address signal and redundancy address information of the redundancy address storage unit in parallel with the mat selection by the mat selection signal;
A column selection circuit capable of selecting either a bit line in the normal memory mat or a bit line in the redundant memory mat according to a comparison result of the redundant address comparing means;
A semiconductor memory device, comprising: a mat controller for inactivating a memory mat in which a bit line is not selected by the column selection circuit according to a comparison result of the redundant address comparison means.
上記冗長メモリマットに対応して配置され、上記冗長メモリマットの信号を増幅するための冗長メモリマット専用の第2センスアンプと、を含む請求項1記載の半導体記憶装置。A first sense amplifier dedicated to the normal memory mat for amplifying a signal of the normal memory mat, the first sense amplifier being arranged corresponding to the normal memory mat;
2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a second sense amplifier arranged corresponding to said redundant memory mat and dedicated to said redundant memory mat for amplifying a signal of said redundant memory mat.
上記冗長メモリマットの信号と上記正規メモリの信号とを選択的に上記第3センスアンプに伝達可能なシェアード回路と、を含む請求項1又は2記載の半導体記憶装置。A third sense amplifier provided between the normal memory mat and the redundant memory mat arranged adjacent thereto and shared between the normal memory mat and the redundant memory mat;
3. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising: a shared circuit capable of selectively transmitting a signal of said redundant memory mat and a signal of said normal memory to said third sense amplifier.
上記複数の比較論理のワイアードオア信号を取り込んで、上記ロウアドレス信号と上記冗長アドレス情報とが一致するか否かを判定するための冗長ヒット判定回路と、を含む請求項1乃至5の何れか1項記載の半導体記憶装置。A plurality of comparison logics for comparing the row address signal with redundant address information in the redundant address storage unit;
6. A redundancy hit determination circuit for taking in the wired OR signals of the plurality of comparison logics and determining whether the row address signal matches the redundancy address information. 2. The semiconductor memory device according to claim 1.
上記マットコントローラは、上記第1冗長ヒット判定集約回路の出力信号に基づいて上記カラム選択回路でビット線が非選択とされるメモリマットを非活性化する請求項6記載の半導体記憶装置。A first redundant hit determination aggregation circuit for aggregating output signals from the redundant hit determination circuit;
7. The semiconductor memory device according to claim 6, wherein said mat controller deactivates a memory mat whose bit line is not selected by said column selection circuit based on an output signal of said first redundant hit determination aggregation circuit.
上記第1マットコントローラは、上記冗長アドレス比較回路の比較結果に基づいて、少なくとも、ビット線のイコライズを指示するためのビット線イコライズ信号、上記サブワード線の駆動信号、及び上記センスアンプの動作を指示するためのイネーブル信号の論理を固定することによって上記正規メモリマットの非活性化状態を形成可能な第1アレイコントロール回路を含み、
上記第2マットコントローラは、少なくとも、ビット線のイコライズを指示するためのビット線イコライズ信号、上記サブワード線の駆動信号、及び上記センスアンプの動作を指示するためのイネーブル信号の論理を固定することによって、上記冗長メモリマットの非活性化状態を形成可能な第2アレイコントロール回路を含む請求項5乃至8の何れか1項記載の半導体記憶装置。The mat controller includes a first mat controller arranged corresponding to the normal memory mat, and a second mat controller arranged corresponding to the redundant memory mat,
The first mat controller, based on the comparison result of the redundant address comparison circuit, at least instructs a bit line equalize signal for instructing bit line equalization, a drive signal for the sub word line, and an operation of the sense amplifier. A first array control circuit capable of forming the inactive state of the normal memory mat by fixing the logic of an enable signal for performing
The second mat controller fixes at least the logic of a bit line equalize signal for instructing bit line equalization, the drive signal of the sub word line, and the enable signal for instructing operation of the sense amplifier. 9. The semiconductor memory device according to claim 5, further comprising a second array control circuit capable of forming an inactive state of said redundant memory mat.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004259338A (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
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- 2003-05-16 JP JP2003139265A patent/JP2004342260A/en active Pending
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