JP2009245511A - 半導体記憶装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 不良記憶素子の置換による救済工程を、製造過程の異なる段階で複数回にわたって行う半導体記憶装置に於いて、異なる置換工程で、同じ不揮発素子を記録してしまうことがないようにするための置換情報記憶回路が大型化しまた制御手順が複雑になっていた。
【手段】 複数のフューズ素子を有するフューズ回路と、外部より入力されるアドレス信号を受ける内部アドレス信号線に接続されたフューズ選択回路とを有し、フューズ回路は、フューズ選択回路に接続されてその出力を受けると共に、外部から入力されてフューズ素子の不揮発的記録を許可するトリガー信号を供給され、その出力とトリガー信号とに応答して、フューズ素子のうちの内部アドレス信号線に対応するものを記録すると共に複数のフューズ素子のうちの他のものの内の少なくとも一つを記録する構成とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、半導体記憶装置に関し、特にテスト結果に基づいて不具合を救済する半導体装置に関する。
近年、半導体記憶装置は微細化、大容量化されており、選別テストも複数回行う必要がある。従来は、選別テスト実施時おいて個別に発生する不良メモリセルをスペアメモリセルへフューズ切断により置換し救済を行っていた(以降置換救済と記す)。しかしながら複数回の置換救済を実現するためにはテスト回路の追加や見直し、置換救済を制御するための専用の信号線の追加が必要となるためチップ面積が増加しコスト増加につながるため、外部操作や演算の必要のない複数回置換救済回路が求められている。置換救済回路を有する従来の半導体記憶回路は例えば特許文献1に記載されている。
図6は、従来の置換制御回路24の構成を説明するためのブロック図である。置換制御回路24は、置換すべきアドレスを記憶させるフューズを選択するために与えられるフューズ選択アドレス信号BSELを受け第1回目の置換実施時にはそのまま出力し、第2回目の置換実施時には相補アドレスを出力する相補アドレス発生回路42と、相補アドレス発生回路の出力およびアドレスストローブ信号/ASに応じてフューズ選択信号BSIGを出力するフューズ選択回路44と、外部から与えられるアドレス信号ADおよびフューズ選択信号BSIGに応じてスペアセレクト信号SPSELを出力する置換アドレス設定回路46と、スペアセレクト信号SPSELが活性化されたときにメインアドレスデコーダ50を非活性化するデコーダ非活性化回路48を含む。スペアセレクト信号SPSELが活性化されると、スペアアドレスデコーダはスペアセレクト信号SPSELをデコードし、対応するスペアメモリセル56を活性化する。
図7は、図6における相補アドレス発生回路42の構成を示す回路図である。相補アドレス発生回路42は、フューズ選択アドレス信号BSEL0を受けて信号BSEL0aを出力する回路42#0と、フューズ選択アドレス信号BSEL1を受けて信号BSEL1aを出力する回路42#1とを含む。回路42#0は、第1回目の冗長置換が終了した際に識別信号SIDをゲートに受けて活性化され高電圧BVをノードN1に伝達するNチャネルMOSトランジスタ68と、電源電位Vccが与えられる電源ノードとノードN1との間に接続される抵抗67と、ノードN1と接地ノードとの間に接続されるアンチフューズ66とを含む。アンチフューズは電気フューズの一種で、ブローすることで電極間が導通する性質を持つ。すなわち、高電圧BVがノードN1に与えられると、アンチフューズ66は導通し以後ノードN1は接地ノードとほぼ等しい電位となる。したがって、ノードN1は、第1回目のフューズのブローが実施されようとするときにはHレベルであるが、第1回目のフューズのブローが完了した後、置換救済モードを脱して、通常のリード・ライト動作や、他のテスト動作、スタンバイモード、または電源切断等の動作状態を経て、その後のテストによって第2回目のフューズのブローが必要になった場合には、その時点でノードN1はLレベルとなっている。回路42#0は、さらに、ノードN2とノードN3との間に接続されゲートにノードN1が接続されるNチャネルMOSトランジスタ62と、ノードN2に与えられるフューズ選択アドレス信号BSEL0を受けて反転しノードN4に出力するインバータ70と、ノードN4とノードN3との間に接続されゲートにノードN1が接続されるPチャネルMOSトランジスタ64とを含む。
ノードN3からは、相補アドレス発生回路42の出力である信号BSEL0aが出力される。図7では、フューズ選択アドレス信号BSEL0についてのみ詳細を示したが、フューズ選択アドレス信号BSEL1についても同様な回路42#1が設けられており、対応して信号BSEL1aが出力される。第1回目のフューズブローを行なおうとする時においては、ノードN1はHレベルであるため、NチャネルMOSトランジスタ62が導通し、ノードN2に与えられたフューズ選択アドレス信号BSEL0はそのままノードN3に伝達される。一方、第2回目のフューズブローを行なおうとする時においては、ノードN1は、先に説明したようにLレベルとなっているため、NチャネルMOSトランジスタ62は非導通状態であり、代わりにノードN4とノードN3との間に接続されるPチャネルMOSトランジスタ64が導通状態となるため、フューズ選択アドレス信号BSEL0はインバータ70によって反転される。
図8は、図6におけるフューズ選択回路44の構成を示す回路図である。フューズ選択回路44は、相補アドレス発生回路42の出力信号である信号BSEL0a、BSEL1aを受けてデコードするフューズ選択デコーダ82と、行または列アドレスのストローブ信号/ASを受けて反転するインバータ84と、フューズ選択デコーダ82の出力信号BSIG0aとインバータ84の出力とを受けてフューズ選択信号BSIG0を出力するNOR回路86と、フューズ選択デコーダ82の出力信号BSIG1aとインバータ84の出力信号とを受けてフューズ選択信号BSIG1を出力するNOR回路88と、フューズ選択デコーダ82の出力信号BSIG2aとインバータ84の出力信号とを受けてフューズ選択信号BSIG2を出力するNOR回路90と、フューズ選択デコーダ82の出力信号BSIG3aとインバータ84の出力信号とを受けてフューズ選択信号BSIG3を出力するNOR回路92とを含む。フューズ選択デコーダ82は、信号BSEL0a、BSEL1aを受けてデコードし、出力信号BSIG0a〜BSIG3aのいずれかを活性化する。NOR回路86〜92は、外部から行または列アドレスが入力されるときには、ストローブ信号/ASの活性化に応じてフューズ選択信号BSIG0〜BSIG3をすべて活性化し、ストローブ信号/ASが非活性化されているときは、外部から与えられるフューズ選択アドレス信号BSELに対応してデコードされた信号BSIG0a〜BSIG3aをフューズ選択信号BSIG0〜BSIG3として出力する。
特開2001−23393
上述したように、従来技術では置換情報保持回路において置換救済が必要な場合に選択フューズセットを変更する回路が必要である上、さらに、第1回目の置換救済として所要の数の不良ワード線やビット線等についての置換救済を終えた後に、第1回目の置換救済工程が実施し終了されたことを不揮発的に記憶しておくための特別の制御回路と制御手順が必要であり、置換救済の所要に応じてこのように追加する回路は繰り返し配置されるため、チップ面積が増加し、また制御手順も複雑化するという問題がある。
本願の請求項1の構成に於いては、複数のフューズ素子を有するフューズ回路と、外部より入力されるアドレス信号を受ける内部アドレス信号線に接続されたフューズ選択回路とを有し、フューズ回路は、フューズ選択回路に接続されてその出力を受けると共に、外部から入力されてフューズ素子の不揮発的記録を許可するトリガー信号を供給され、この出力とトリガー信号とに応答して、フューズ素子のうちの内部アドレス信号線に対応するものを記録すると共に複数のフューズ素子のうちの他のものの内の少なくとも一つを記録する構成となっている。
このように構成すれば、従来必要であった専用の置換情報保持回路及びフューズ選択回路ならびにフューズ選択アドレス信号を用いた制御手順が不要となり、簡単な構成で確実に置換情報を保持して、複数回の置換を実現することができる。
本実施例に拠れば、簡易な回路でかつ簡単な制御手順により、正確に複数回の置換処理が可能な半導体記憶装置を構成することが可能となる。
以下に図面を参照しつつ、具体的な実施形態の例を説明する。以下の説明は、いずれも一例であって、本願発明を限定するものではなく、また当業者であれば、本願発明の範囲内において適宜変更乃至追加した態様にて理解し実施することが可能である。
図1は第1の実施形態の構成を示したブロック図である。本発明の半導体記憶装置は、置換制御回路10と、フューズ選択回路20と、フューズ回路21と、置換アドレス設定回路400と、デコーダ非活性化回路410と、メインアドレスデコーダ420と、メインメモリセル12と、スペアメモリセル11とで構成される。外部より入力されるアドレス信号A0、A1は、置換制御回路10のフューズ選択回路20と置換アドレス設定回路400とメインアドレスデコーダ420に接続される。外部より入力されるカットトリガー信号204は、フューズ回路21に接続される。置換制御回路10のフューズ選択回路20とフューズ回路21は、カット選択信号250a〜250c、251a〜251c、252a〜252c、253a〜253cにより接続される。イネーブルフューズ信号230c〜233cは、フューズ選択回路20に接続され、出力信号230a〜230c、231a〜231c、232a〜232c、233a〜233cは置換アドレス設定回路400に接続される。置換アドレス設定回路400の出力信号RWL0〜3はデコーダ非活性化回路410と、スペアメモリセル11に接続され、デコーダ非活性化回路410の出力信号411はメインアドレスデコーダ420に接続され、メインアドレスデコーダの出力信号WL0〜3はメインメモリセルに接続される。
図2は、図1の置換制御回路10を構成するフューズ選択回路20の回路図及びフューズ回路21のブロック図である。図2は、フューズ選択回路250、251、252、253と回路ブロック220、221、222、223で構成される。回路ブロック220〜223はそれぞれフューズ回路220a〜220c、221a〜221c、222a〜222c、223a〜223cで構成される。フューズ選択回路250は、2入力AND回路240a、240bとインバータ回路260で構成される、フューズ選択回路251は2入力AND回路241a、241bと2入力NOR回路261と2入力OR回路271で構成される。フューズ選択回路252は2入力AND回路242a、242bと2入力NOR回路262と2入力OR回路272で構成される。フューズ選択回路253は2入力AND回路243a、243bと2入力NOR回路263で構成される。フューズ選択回路250と回路ブロック220において外部より入力されるアドレス信号A0、A1は、それぞれ2入力AND回路240a、240bに接続する。カットトリガー信号204は、フューズ回路220a〜220cに接続する。2入力AND回路240a、240bの出力250a、250bは、フューズ回路220a、220bにそれぞれ接続される。イネーブルフューズ信号230cは、インバータ260に接続され、出力250cは2入力AND回路240a、240bとフューズ回路220cとフューズ選択回路251の2入力NOR回路261と2入力OR回路271に接続する。
フューズ選択回路251と回路ブロック221においてアドレス信号A0、A1は、それぞれ2入力AND回路241a、241bに接続する。カットトリガー信号204は、フューズ回路221a〜221cに接続する。2入力AND回路241a、241bの出力251a、251bは、フューズ回路221a、221bにそれぞれ接続される。イネーブルフューズ信号231cは、2入力NOR回路261に接続され、出力251cは2入力AND回路241a、241bとフューズ回路221cと2入力OR回路271に接続する。2入力OR回路271の出力281は、フューズ選択回路252の2入力NOR回路262と2入力OR回路272に接続する。
フューズ選択回路252と回路ブロック222においてアドレス信号A0、A1は、それぞれ2入力AND回路242a、242bに接続する。カットトリガー信号204は、フューズ回路222a〜222cに接続する。2入力AND回路242a、242bの出力252a、252bは、フューズ回路222a、222bにそれぞれ接続される。イネーブルフューズ信号232cは、2入力NOR回路262に接続され、出力252cは2入力AND回路242a、242bとフューズ回路222cと2入力OR回路272に接続する。2入力OR回路272の出力282は、フューズ選択回路253の2入力NOR回路263に接続される。
フューズ選択回路253と回路ブロック223においてアドレス信号A0、A1は、それぞれ2入力AND回路243a、243bに接続する。カットトリガー信号204は、フューズ回路223a〜223cに接続する。2入力AND回路243a、243bの出力253a、253bは、フューズ回路223a、223bにそれぞれ接続される。イネーブルフューズ信号233cは2入力NOR回路263に入力され、出力253cは2入力AND回路243a、243bとフューズ回路223cに接続する。
次に1番目の置換アドレスを保持するブロック220の構成を説明する。
ブロック220は、220a、220b、220cの3個のフューズ回路で構成される。220aは、ブロック250からのA0カット選択信号250aとカットトリガー信号204を接続し、A0アドレスフューズ信号230aを出力する。220bは、ブロック250からのA1カット選択信号250bとカットトリガー信号204を接続し、A1アドレスフューズ信号230bを出力する。220cは、ブロック250からのフューズ使用禁止信号250cとカットトリガー信号204を接続し、イネーブルフューズ信号230cを出力する。 2番目の置換アドレスを保持するブロック221の構成については、1番目と同様であり、フューズ回路221a、221b、221cを有し、それぞれA0アドレスフューズ信号231a、A1アドレスフューズ信号231b、イネーブルフューズ信号231cを出力する。3番目の置換アドレスを保持するブロック222の構成については、1番目と同様であり、フューズ回路222a、222b、222cを有し、それぞれA0アドレスフューズ信号232a、A1アドレスフューズ信号232b、イネーブルフューズ信号232cを出力する。4番目の置換アドレスを保持するブロック223の構成については、1番目と同様であり、フューズ回路223a、223b、223cを有し、それぞれA0アドレスフューズ信号233a、A1アドレスフューズ信号233b、イネーブルフューズ信号233cを出力する。
図3は、フューズ回路ブロック21の詳細回路図である。
ブロック21は、ブロック220〜223で構成される。ブロック220は、フュー
ズ回路220a〜220cで構成されており、2入力AND回路300a〜300c
とNチャンネルトランジスタ320a〜320cと電気フューズ310a〜310cと高抵抗素子330a〜330cとインバータ350a〜350cで構成される。フューズ回路220aにおいて、カット選択信号250aとカットトリガー信号204が2入力AND回路300aに接続され、出力はNチャンネルトランジスタ320aのゲートに接続される。Nチャンネルトランジスタ320aは、ソース側がGNDに接続し、ドレイン側ノード340aは電気フューズ310aと高抵抗素子330aとインバータ350aに接続する。電気フューズ310aは、ノード340aと電源VCCに接続し、高抵抗素子330aはノード340aとGNDに接続する。フューズ回路220b〜220cにおいてその内部接続関係は、フューズ回路220aと同等である。またブロック221〜223の内部構成、接続関係はブロック220と同一である。
図4は、置換アドレス設定回路400の詳細回路図、デコーダ非活性化回路410の回路図、及びメインアドレスデコーダ420のブロック図である。
置換アドレス設定回路400は、3入力AND回路460と2入力XNOR回路450a、450b、3入力AND回路461と2入力XNOR回路451a、451b、3入力AND回路462と2入力XNOR回路452a、452b、3入力AND回路463と2入力XNOR回路453a、453bで構成される。
アドレスフューズ信号230a、231a、232a、233aは、アドレス入力A0とそれぞれ2入力XNOR回路450a、451a、452a、453aに接続される。アドレスフューズ信号230b、231b、232b、233bは、アドレス入力A1とそれぞれ2入力XNOR回路450b、451b、452b、453bに接続される。2入力XNOR回路450a、450bの出力とイネーブルフューズ信号230cは、3入力AND回路460に接続する。2入力XNOR回路451a、451bの出力とイネーブルフューズ信号231cは、3入力AND回路461に接続する。2入力XNOR回路452a、452bの出力とイネーブルフューズ信号232cは、3入力AND回路462に接続する。2入力XNOR回路453a、453bの出力とイネーブルフューズ信号233cは、3入力AND回路463に接続する。3入力AND回路460〜463の出力RWL0〜3は、デコーダ非活性化回路410の4入力NOR回路412に接続する。メインアドレスデコーダ420は、アドレス入力A0、A1とデコーダ非活性化回路410から4入力NOR回路412の出力411が接続される。
本発明の複数回置換動作について、図1、図2、図3、図4により説明する。フューズ選択回路20のブロック250においては、イネーブルフューズ信号230cと外部より入力されるアドレス信号A0、A1を受けてカット選択信号250a〜250cをフューズ回路21に出力する。フューズ回路21のブロック220において、カット選択信号250a〜250cとカットトリガー信号204を入力とし、カットトリガー信号204のワンショットHighレベル入力に基づきカット選択信号250a〜250cで選択されたフューズを切断する。ブロック220の出力信号230a〜230cは他に置換アドレス設定回路400にも接続する。ブロック251〜253およびブロック221〜223においても、前述したブロック250、220同様にカット選択信号251a〜251c、カット選択信号252a〜252c、カット選択信号253a〜253cと出力信号231a〜231c、出力信号232a〜232c、出力信号233a〜233cをそれぞれ出力する。出力信号230a〜230c、出力信号231a〜231c、出力信号232a〜232c、出力信号233a〜233cとアドレス信号A0、A1を比較し、一致すれば置換アドレス信号RWL0〜3のいずれか一つをHighレベル出力し、残りの信号はLowレベル出力して、スペアメモリセル11に接続する。また置換アドレス信号RWL0〜3は、デコーダ非活性化回路410へも入力され、置換アドレス信号RWL0〜3のいずれか一つがHighレベルであればデコーダ非活性化回路410の出力信号411は非選択信号としてメインアドレスデコーダ420に入力することで、メインアドレスデコード信号WL0〜3を全てLowレベル出力させ、メインメモリセル12は非選択状態となる。置換アドレス信号RWL0〜3のいずれもLowレベルの場合は、デコーダ非活性化回路410の出力信号411がHighレベル出力となり、メインアドレスデコーダ420はアドレス信号A0、A1を受けてメインアドレスデコード信号WL0〜3のいずれか一つをHighレベル出力する。
先ず1回目のテストにおいて、アドレス信号(A0,A1)=(0,1)で選択されたメモリセルがフェイルした場合の動作を説明する。この場合、本実施例の半導体記憶装置は、置換救済モード状態の動作として、図2のフューズ選択回路20において、アドレス信号(A0,A1)=(0,1)を入力する。またカットトリガー信号204を初期値Lowレベルにセットしておく。1番目の置換アドレスを保持するフューズ回路220は、初期状態ではカットされていないためイネーブルフューズ信号230cはLowレベルを出力し、フューズ使用禁止信号250cはHighレベル(切断許可)を出力する。フューズ回路220の2入力AND回路300c及びフューズ選択回路250の2入力AND回路240a、240bは選択状態となり、(A0,A1)=(0,1)が入力されているため出力信号250aがLowレベル、出力信号250bがHighレベルとなり2入力AND回路300a、300bはそれぞれ非選択、選択状態となる。そして、フューズの切断を許可する許可信号であるところのカットトリガー信号204が、ワンショットでHighレベルに推移すると、これに共通して応答して、2入力AND回路300b、300cで選択されたNチャンネルトランジスタ320b、320cがオンし、電気フューズ310b、310cに電流が流れフューズが切断される。これにより、ノード340b、340cの電位は以後ローレベルとなる。
この例では、第1回目の置換救済工程として、アドレス信号(A0,A1)=(0,1)について不良セルの救済を行なうためのフューズの切断を示したが、複数のアドレス信号について救済が必要であれば、同様のフューズの切断を繰り返し行い、それらを第1回目の置換救済工程としても良い。また、この例では電気的に切断することによってプログラムを行なうフューズそし310c等を用いたが、これに代えて、初期状態において絶縁しており大電流を流すことによって電気的に同通するアンチフューズ素子を用いることもできる。その場合には、置換されている場合及びされていない場合のノード340c等の電位は、ここで説明した例とは逆に、当初はローレベルで、プログラムされるとハイレベルとなるので、インバータ350c等の段数を増やすなどの変更を適宜行なうことによって、信号230c等の論理レベルを上例と同じになるようにすれば、同様の回路動作を行わせることができる。
このようにして第1回目のフューズの切断が完了した後、本実施例の半導体記憶回路は置換救済モードを脱して、通常のリード・ライト動作を行なう場合には、置換された不良アドレスに対する外部からのアクセスに対して、置換後のスペアセルの所定のものを選択することにより、正常なリード・ライトを行うことができる。または、第1回目のテスト及び第1回目の置換救済の後、この半導体記憶装置は、他のテスト動作やスタンバイモード、または電源切断等の各動作状態において正常に動作することができる。その場合、フューズ310c等は不揮発的に置換状態を記憶しているため、半導体装置の電源切断等の動作状態によってこの置換状態の記憶が失われることは無い。
次に2回目のテストにおいて、アドレス信号(A0,A1)=(0,0)及び(1,0)で選択されたメモリセルがフェイルした場合の動作を説明する。フューズ回路220cのイネーブルフューズ信号230cは、1回目のテストで電気フューズ310cが切断されているためノード340cは数kΩ〜数MΩの抵抗値をもつ高抵抗素子330cによりLowレベルとなりインバータ350cを介してHighレベルを出力する。またフューズ使用禁止信号250cは、Lowレベル(切断禁止)を出力する。これによりA0、A1カット選択信号250a、250bもLowレベルとなり、フューズ回路220は非選択状態となりフューズの重複切断が回避される。2番目のフューズ回路221のイネーブルフューズ信号231cは電気フューズ311cが未切断であるためHighレベル出力し、フューズ使用禁止信号250cとともにフューズ選択回路251の2入力NOR回路261に入力し、フューズ使用禁止信号251cはHighレベル(切断許可)を出力する。2入力AND回路241a、241bは、選択状態となるがアドレス信号(A0,A1)=(0,0)であるため出力251aがLowレベル、出力251bがLowレベルとなり、フューズ使用禁止信号251cはHighレベルをフューズ回路221a、221b、221cに入力する。カットトリガー信号204がワンショットでHighレベルに推移すると、フューズ回路221c用の電気フューズだけが選択され切断され、フューズ回路出力231aがLowレベル、フューズ回路出力231bがLowレベル、イネーブルフューズ信号231cはHighレベルを出力する。2入力NOR回路261は、イネーブルフューズ信号231cがHighレベルであるため、フューズ使用禁止信号251cはLowレベルとなり、フューズ使用禁止信号250c(Lowレベル)とともに2入力OR回路271に入力され、出力281はLowレベルとなる。次にアドレス信号(A0,A1)=(1,0)を入力すると3番目のフューズ回路252内の2入力AND回路242a、242bが選択されA0カット選択信号252aはHighレベル、A1カット選択信号252bはLowレベルとなる。フューズ回路222a、222b、222cではカットトリガー信号204がワンショットでHighレベルになった時、222a、222c用の電気フューズが選択され出力232a、232b、イネーブルフューズ信号232cは、それぞれHighレベル、Lowレベル、Highレベルを出力する。
このとき図4の置換アドレス設定回路400においてA0アドレスフューズ信号230a、A1アドレスフューズ信号230bが外部アドレス信号A0、A1と一致し、かつイネーブルフューズ信号230cがHighレベルの場合、3入力AND回路460はHighレベルを出力し、置換アドレスとしてRWL0を設定する。またRWL0はデコーダ非活性化回路410の4入力NOR回路に入力し、出力411はLowレベルを出力となる。出力411は、メインアドレスデコーダ420に入力され、外部アドレス信号A0、A1のデコード信号WL0〜3を非選択(Lowレベル)に設定する。置換アドレス設定回路400は、1番目と同様2〜4番目の置換アドレスを保持したA0アドレスフューズ信号231a、232a、233aとA1アドレスフューズ信号231b、232b、233bとイネーブルフューズ信号231c、232c、233cが入力され、それぞれ外部アドレスA0、A1と一致し、イネーブルフューズ信号231c、232c、233cがそれぞれHighレベルの場合、3入力AND回路461、462、463より置換アドレス信号RWL1〜3が設定され、デコーダ非活性化回路410の出力信号411はLOWレベルとなり、メインアドレスデコーダの出力信号WL0〜3は非選択Lowレベルに設定される。上述した説明において(0、1)との表記は(Lowレベル、Highレベル)を示している。
以上説明した通り、例示した複数回置換制御回路では置換救済のために使用するフューズ回路の切断有無状態出力をフューズ使用禁止信号として使用する。置換救済のために使用するフューズ回路は、置換すべきアドレスに関してフューズを切断するための切断許可信号であるカットトリガー信号に共通に応答して切断される切断状態記憶素子を有し、切断有無状態出力を生ずる。また前段までのフューズ使用禁止信号と選択されたフューズ回路のフューズ使用禁止信号の論理和を次段に送る構成にすることで、特別に専用フューズ回路を使用することなく前段のフューズ回路がすべて使用禁止(使用済み)となった場合のみ次段のフューズ回路が選択される。従って従来例で必要であった専用の置換情報保持回路、フューズ選択回路およびフューズ選択アドレス信号が必要なくなる。
実施例2は、実施例1の図2においてアドレス信号A0、A1及びイネーブルフューズ信号をラッチするSRラッチ回路を追加した構成である。またラッチトリガー信号としてBISTによるメモリテストパス/フェイル判定結果を使用したワンショット判定信号を使用することが異なる。図5は本発明の第二の実施形態を示した置換制御回路図である。
置換制御回路の構成として、フューズ選択回路20及びフューズ回路21の第2の実施例であり、フューズ選択回路260、261、262、263と回路ブロック220、221、222、223で構成される。回路ブロック220〜223は、それぞれフューズ回路220a〜220c、フューズ回路221a〜221c、フューズ回路222a〜222c、フューズ回路223a〜223cで構成される。フューズ選択回路260は、2入力AND回路270a、270b、500と2入力NOR回路540と2入力OR回路270cとSRラッチ回路520a〜520cで構成される。フューズ選択回路261は、2入力AND回路271a、271b、501と3入力NOR回路541と2入力OR回路271c、544とSRラッチ回路521a〜521cで構成される。フューズ選択回路262は、2入力AND回路272a、272b、502と3入力NOR回路542と2入力OR回路272c、545とSRラッチ回路522a〜522cで構成される。フューズ選択回路263は2入力AND回路273a、273b、503と3入力NOR回路543と2入力OR回路273cとSRラッチ回路523a〜523cで構成される。
外部より入力されるアドレス信号A0は、2入力AND回路270a、271a、272a、273aに接続する。アドレス信号A1は2入力AND回路270b、271b、272b、273bに接続する。カットトリガー信号204は、フューズ回路220a〜220c、フューズ回路221a〜221c、フューズ回路222a〜222c、フューズ回路223a〜223cに接続する。リセット信号560はSRラッチ回路520a〜520c、SRラッチ回路521a〜521c、SRラッチ回路522a〜522c、SRラッチ回路523a〜523cのリセット側に接続し、ワンショット判定信号570は2入力AND回路500、501、502、503に接続される。
260、220は1番目の置換アドレスを保持するフューズ選択回路及びフューズ回路、261、221は2番目の置換アドレスを保持するフューズ選択回路及びフューズ回路、262、222は3番目の置換アドレスを保持するフューズ選択回路及びフューズ回路、263、223は4番目の置換アドレスを保持するフューズ選択回路及びフューズ回路である。フューズ選択回路260と回路ブロック220において、2入力AND回路270a、270bと2入力OR回路270cの出力540a〜540cは、それぞれSRラッチ回路520a〜520cのセット側に入力され、出力530a〜530cはフューズ回路220a〜220cに接続される。SRラッチ回路520cは、2入力NOR回路540と2入力OR回路270cに接続される。フューズ回路220cの出力イネーブルフューズ信号230cは、SRラッチ回路520cの出力530cとともに2入力NOR回路540に接続され、出力550は2入力AND回路500とフューズ選択回路261の3入力NOR回路541と2入力OR回路544に接続する。2入力AND回路500の出力510は2入力AND回路270a、270bと2入力OR回路270cに接続する。フューズ選択回路261と回路ブロック221において、2入力AND回路271a、271b、2入力OR回路271cの出力541a〜541cは、それぞれSRラッチ回路521a〜521cのセット側に入力され、出力531a〜531cはフューズ回路221a〜221cに接続される。SRラッチ回路521cは、3入力NOR回路541と2入力OR回路271cに接続される。フューズ回路221cの出力イネーブルフューズ信号231cは、SRラッチ回路521cの出力531cとともに3入力NOR回路541に接続され、出力551は2入力AND回路501、2入力OR回路544に接続し、2入力OR回路544の出力546はフューズ選択回路262の3入力NOR回路542、2入力OR回路545に接続する。2入力AND回路501の出力511は、2入力AND回路271a、271bと2入力OR回路271cに接続する。
フューズ選択回路262と回路ブロック222において、2入力AND回路272a、272bと2入力OR回路272cの出力542a〜542cは、それぞれSRラッチ回路522a〜522cのセット側に接続され、出力532a〜532cはフューズ回路222a〜222cに接続される。SRラッチ回路522cは、3入力NOR回路542、2入力OR回路272cに接続される。フューズ回路222cの出力イネーブルフューズ信号232cは、SRラッチ回路522cの出力532cとともに3入力NOR回路542に接続され、出力552は2入力AND回路502、2入力OR回路545に接続し、2入力OR回路545の出力547はフューズ選択回路263の3入力NOR回路543に接続する。2入力AND回路502の出力512は2入力AND回路272a〜272b、2入力OR回路272cに接続する。
フューズ選択回路263と回路ブロック223において、2入力AND回路273a、273bと2入力OR回路273cの出力543a〜543cは、それぞれSRラッチ回路523a〜523cのセット側に入力され、その出力533a〜533cはフューズ回路223a〜223cに接続される。SRラッチ回路523cは、3入力NOR回路543と2入力OR回路273cに接続される。フューズ回路223cの出力イネーブルフューズ信号233cは、SRラッチ回路523cの出力533cとともに3入力NOR回路543に接続され、出力553は2入力AND回路503に接続する。2入力AND回路503の出力513は、2入力AND回路273a、273bと2入力OR回路273cに接続する。フューズ回路220〜223は実施例1と同じ構成である。
実施例2の複数回置換動作について、図5により説明する。
先ず1回目のテストにおいて、アドレス信号(A0、A1)=(0、1)で選択されたメモリセルがフェイルした場合の動作を説明する。初期動作として、リセット信号560よりワンショットHighレベルを出力し、SRラッチ回路520a〜520c、SRラッチ回路521a〜521c、SRラッチ回路522a〜522c、SRラッチ回路523a〜523cをリセットさせ出力信号530a〜530c、出力信号531a〜531c、出力信号532a〜532c、出力信号533a〜533cをLowレベルとする。またフューズ回路の電気フューズは未切断状態にあり、イネーブルフューズ信号230c〜233cはLowレベル状態にあり、フューズ判定回路260の2入力NOR回路540出力550はHighレベルとなる。アドレス信号(A0、A1)=(0、1)で選択されたメモリセルがHighレベルの場合、ワンショット判定信号570がワンショットHighレベルとなり、2入力AND回路500の出力510がHighレベル、アドレス信号A0、A1用2入力AND回路270a、270bの出力信号540aがLowレベル、出力信号540bがHighレベル、2入力OR回路270cの出力信号540cがHighレベルとなる。SRラッチ回路520a、520b、520cの出力信号530aがLowレベル、出力信号530bがHighレベル、出力信号530cがHighレベルに確定し、2入力AND回路300aが非選択、300bが選択、300cが選択状態になる。カットトリガー信号204がワンショットでHighレベルに推移すると、2入力AND回路300b、300cで選択されたNチャンネルトランジスタ320b、320cがオンし電気フューズ310b、310cに電流が流れフューズが切断される。
次に2回目のテストにおいて、アドレス信号(A0、A1)=(0、0)及び(1、0)で選択されたメインメモリセルが不良である場合の動作を説明する。フューズ回路220cのイネーブルフューズ信号230cは、1回目のテストで電気フューズ310cが切断されているためノード340cは高抵抗素子330cによりLowレベルとなり、インバータ350cを介してHighレベルを出力し、フューズ使用禁止信号550がLowレベル(切断禁止)、出力510がLowレベル(切断禁止)となる。出力510によりA0、A1カット選択信号540a、540bもLowレベルとなりフューズ回路220は非選択状態となるため、フューズの重複切断が回避される。2番目のフューズ回路221のイネーブルフューズ信号231cは、電気フューズ310bが未切断であるためLowレベルが出力され、出力信号531c(Lowレベル)、フューズ使用禁止信号550(Lowレベル)とともにフューズ選択回路261の3入力NOR回路541に入力され、出力信号551はHighレベル(切断許可)を出力する。ワンショット判定信号570がワンショットHighレベルを出力すると2入力AND回路501の出力511がHighレベル、アドレス信号A0、A1用2入力AND回路271a、271bの出力信号541a、541bがそれぞれLowレベル、2入力OR回路271cの出力信号541cがHighレベルとなる。これによりSRラッチ回路521a、521b、521cの出力信号531aがLowレベル、出力信号531bがLowレベル、出力信号531cがHighレベルに確定し、フューズ回路221の221aが非選択、221bが非選択、221cが選択状態となる。実施例1の図2では、ここでカットトリガー信号204により選択されたフューズを切断するが、実施例2ではSRラッチ回路により531a、531b、531c信号がラッチされているため、2回目のテスト終了まで切断の必要がない。次にアドレス信号(A0、A1)=(1、0)で選択されたメモリセルがHighレベルとするとフューズ回路262内の3入力NOR回路542は、信号546がLowレベル、イネーブルフューズ信号232cがLowレベル、フューズ使用禁止信号532cがLowレベルで入力され、出力552はHighレベルとなる。ワンショット判定信号570がワンショットHighレベルを出力すると、2入力AND回路502の出力512がHighレベル、アドレス信号A0、A1用2入力AND回路272a、272bの出力信号542aがHighレベル、出力信号542bがLowレベル、2入力OR回路272cの出力信号542cがHighレベルとなり、SRラッチ回路522a、522b、522cの出力信号532aがHighレベル、出力信号532bがLowレベル、出力信号532cがHighレベルに確定する。
2回目のテスト終了後、カットトリガー信号204の入力がワンショットHighレベルで変化すると、フューズ選択回路221、222において、入力信号531c、532a、532cで選択されたフューズが同時に切断される。
以上説明した通り、実施例2ではアドレスA0、A1信号、イネーブルフューズ信号をラッチする回路を設けることでフューズ切断を実行しなくてもフューズセット毎の切断データの保持が出来て、フューズ切断動作はテスト終了時に1回実行する。従来はフューズ選択順番を変更するための専用の置換情報保持回路とフューズ選択回路、およびフューズ選択用のアドレス信号を有する必要があった。実施例では、選択される置換制御回路の置換フューズ切断情報に基づき次のフューズの選択を行うため、専用の置換情報保持回路やフューズ選択回路、およびフューズ選択用のアドレス信号(BSEL)を有する必要がなくなり、小面積を実現できる。同一構成例で比較した場合、例えばフューズ数4×4セット+2=18台必要であったところ、実施例に拠ればフューズ数3×4セット=12台 となり、結果としてフューズ数12/18となり、67%の面積削減効果がある。
第1の実施例の構成を示した全体ブロック図 第1の実施例の置換制御回路図 第1の実施例のフューズ回路図 第1の実施例の置換アドレス設定回路図 第2の実施例の構成を示した置換制御回路図 従来の置換制御回路のブロック図 従来の相補アドレス発生回路図 従来のフューズ選択回路図
符号の説明
10 置換制御回路
20 フューズ選択回路
21 フューズ回路
400 置換アドレス設定回路
410 デコーダ非活性化回路
420 メインアドレスデコーダ
12 メインメモリセル
11 スペアメモリセル
250a〜250c カット選択信号
230c〜233c イネーブルフューズ信号

Claims (7)

  1. 複数のフューズ素子を有するフューズ回路と、外部より入力されるアドレス信号を受ける内部アドレス信号線に接続されたフューズ選択回路とを有し、前記フューズ回路は、前記フューズ選択回路に接続されてその出力を受けると共に、外部から入力されて前記フューズ素子の不揮発的記録を許可するトリガー信号を供給され、前記出力と前記トリガー信号とに応答して、前記フューズ素子のうちの前記内部アドレス信号線に対応するものを記録すると共に前記複数のフューズ素子のうちの他のものの内の少なくとも一つを記録することを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 前記フューズ選択回路の出力は、前記内部アドレス信号線に応答して前記フューズ素子のうちの所定のものを指示する素子指定信号と、前記フューズ回路における記録を行なうかどうかを指示するフューズ回路指定信号とを含むことを特徴とする請求項1の半導体記憶装置。
  3. 前記フューズ回路は、前記少なくとも一つのフューズ素子の記録状態を表す状態信号を出力し、前記フューズ選択回路は、前記状態信号を受けてこれに応答して、前記フューズ回路指定信号の発生を行なうことを特徴とする請求項2の半導体記憶回路。
  4. 前記フューズ回路は第1のフューズ回路であり、前記状態信号は第1の状態信号であり、前記フューズ選択回路は第1のフューズ選択回路であり、その前記出力は第1の出力であって、さらに他の複数のフューズ素子を有する第2のフューズ回路と、これに接続されて前記アドレス信号線に接続された第2のフューズ選択回路とを有し、前記第2のフューズ回路は、前記第2のフューズ選択回路からの第2の出力を受けると共に、前記トリガー信号を供給され、前記第2の出力と前記トリガー信号とに応答して、前記他のフューズ素子のうちの前記アドレス信号線に対応するものを記録すると共に前記他のフューズ素子の残りの少なくとも一つを記録することを特徴とする請求項3の半導体記憶回路。
  5. 前記第2のフューズ回路は、前記少なくとも一つのフューズ素子の記録状態を表す第2の状態信号を出力し、前記第2のフューズ選択回路は、前記第1のフューズ回路に接続されて、前記第1の状態信号を受けるとともに前期第2の状態信号を受け、前記第1及び第2の状態信号の所定の論理に応答して、前記第2の出力を発生することを特徴とする請求項4記載の半導体記憶回路。
  6. 前記第1のフューズ選択回路と前記第1のフューズ回路との間、および前記第2のフューズ選択回路と前記第2のフューズ回路との間にそれぞれ接続されて、前記第1及び第2の出力をそれぞれ受けて保持した後に前記第1及び第2のフューズ回路に対して供給する第1及び第2のラッチ回路をさらに有し、前記第1及び第2のラッチ回路のそれぞれは、前記素子指定信号に対応する素子指定ラッチと、前記フューズ回路指定信号に対応するフューズ回路指定ラッチとを有し、前記第1のラッチ回路のフューズ回路指定ラッチは、当該第1のラッチ回路のフューズ回路指定ラッチの値自身に応答してセットされるとともに、前記第2のラッチ回路のフューズ回路指定ラッチは、当該第2のラッチ回路のフューズ回路指定ラッチの値自身に応答するとともに前記第1のラッチ回路のフューズ回路指定ラッチに応答してセットされることを特徴とする請求項5の半導体記憶回路。
  7. 前記第1及び第2のフューズ回路は、前記第1及び第2のラッチ回路の前記アドレス指定ラッチおよびフューズ回路指定ラッチがともにセットされた後、これらの各ラッチの出力を並列に供給されつつ、前記トリガー信号に共通に応答して前記各フューズ素子への記録を行なうことを特徴とする請求項6記載の半導体記憶装置。
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