JP2013196711A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特に、不良のあるメモリセルを冗長セルによって置換可能な半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device capable of replacing a defective memory cell with a redundant cell and a manufacturing method thereof.
DRAM(Dynamic Random Access Memory)に代表される半導体メモリデバイスには多数のメモリセルが含まれているが、製造条件などの影響により、一部のメモリセルが不良となることは避けられない。このような半導体メモリデバイスであっても良品として出荷するために、不良のあるメモリセルを冗長セルによって置換する冗長救済技術が必須である。 A semiconductor memory device typified by a DRAM (Dynamic Random Access Memory) includes a large number of memory cells, but it is inevitable that some memory cells become defective due to the influence of manufacturing conditions and the like. In order to ship such a semiconductor memory device as a non-defective product, a redundant repair technique for replacing a defective memory cell with a redundant cell is essential.
冗長救済技術においては、まずウェハ状態の半導体メモリデバイスに対して動作試験を行い、不良のあるメモリセルのアドレス(欠陥アドレス)が検出される。そして、検出されたアドレスを当該半導体メモリデバイスに設けられた光学ヒューズにプログラムする。光学ヒューズとは、例えばレーザービームなどの照射によって切断可能なヒューズであり、一旦切断すると再び導通状態に戻すことはできないため、情報を不揮発的かつ不可逆的に記憶することが可能である。そして、光学ヒューズにプログラムされたアドレスに対してアクセスが要求されると、不良のあるメモリセルの代わりに冗長セル(代替セル)に対して代替アクセスが行われ、これにより当該アドレスが救済されることになる。 In the redundancy repair technique, first, an operation test is performed on a semiconductor memory device in a wafer state, and an address (defective address) of a defective memory cell is detected. Then, the detected address is programmed into an optical fuse provided in the semiconductor memory device. An optical fuse is a fuse that can be cut by irradiation with a laser beam, for example, and once cut, it cannot be returned to a conductive state, so that information can be stored in a nonvolatile manner and irreversibly. When an access is requested to the address programmed in the optical fuse, an alternative access is made to a redundant cell (alternative cell) instead of a defective memory cell, thereby relieving the address. It will be.
メモリセルの不良は主にウェハ段階(ウェハに複数の回路を形成する製造工程であり、所謂、前工程)で発生するため、光学ヒューズを用いた置換によってほとんどの不良が救済される。しかしながら、光学ヒューズを用いて置換を行った後に、パッケージング時の熱負荷などによって、後工程において新たな不良が発生することがある。このような不良はもはや光学ヒューズを用いて救済することができない。 Since defects in memory cells mainly occur at the wafer stage (a manufacturing process for forming a plurality of circuits on a wafer, so-called pre-process), most defects are remedied by replacement using an optical fuse. However, after replacement using an optical fuse, a new defect may occur in a later process due to a thermal load during packaging. Such defects can no longer be remedied using optical fuses.
この問題を解決する方法として、特許文献1乃至3に記載された方法が提案されている。特に、特許文献2及び3には、光学ヒューズを用いた置換と電気ヒューズを用いた置換を併用可能な半導体装置が提案されている。
As methods for solving this problem, methods described in
しかしながら、後工程で使用するテスタには高速動作が要求されることから、ウェハ段階で使用する低速なテスタのように、大容量の解析用メモリを搭載することは現実的でない。このため、後工程において発生した不良をテスタ側で解析するためには、同時にテスト可能な半導体装置の数を減らすなどの必要が生じ、生産効率が大幅に低下するという問題があった。 However, since a high-speed operation is required for a tester used in a subsequent process, it is not realistic to mount a large-capacity analysis memory like a low-speed tester used in the wafer stage. For this reason, in order to analyze a defect occurring in a subsequent process on the tester side, it is necessary to reduce the number of semiconductor devices that can be tested at the same time, and there is a problem that the production efficiency is greatly reduced.
一方、特許文献4には、検出された複数の不良メモリセルが同じラインに位置している場合、個々のビット不良ではなくライン不良と判定することによって、不良メモリセルに関する情報量を圧縮する方法が記載されている。しかしながら、特許文献4に記載の方法では、複数のビット不良をライン不良として取り扱うだけであることから、最終的に得られる情報量については削減できるものの、アドレスの解析時に必要となる作業領域、すなわち、解析用メモリの記憶容量についてはほとんど削減することができない。なぜならば、検出される不良メモリセルの順番によってはライン不良と判定されるまでに多くのビット不良に関する情報を保持しておく必要があるからである。 On the other hand, in Patent Document 4, when a plurality of detected defective memory cells are located on the same line, a method of compressing the amount of information related to a defective memory cell by determining line defects rather than individual bit defects. Is described. However, in the method described in Patent Document 4, since only a plurality of bit defects are handled as line defects, the amount of information finally obtained can be reduced, but the work area required for address analysis, that is, The storage capacity of the analysis memory can hardly be reduced. This is because, depending on the order of defective memory cells to be detected, it is necessary to hold a lot of information regarding bit defects until it is determined as a line defect.
これら特許文献1〜4に記載された技術の課題を解決するために、後工程において発生した不良を解析するための解析回路及び解析用メモリを搭載した半導体メモリデバイスが考案されている。このような半導体メモリデバイスにおいては、後工程において発生した不良を内部で解析することができることから、テスタに大容量の解析用メモリを搭載する必要がない。後工程において発生した不良メモリセルは、対応するワード線を冗長ワード線に置換するか、或いは、対応するビット線を冗長ビット線に置換することによって救済することができる。前者の救済方法は「ロウ救済」と呼ばれ、後者の救済方法は「カラム救済」と呼ばれる。
In order to solve the problems of the techniques described in
ロウ救済及びカラム救済のいずれを選択するかは解析回路のアルゴリズムによって決まり、例えば、同じワード線上に複数の不良メモリセルが存在している場合にはロウ救済が選択され、同じビット線上に複数の不良メモリセルが存在している場合にはカラム救済が選択される。このようなアルゴリズムにおいては、冗長ワード線を全て使い切っている場合であってもロウ救済が選択されたり、冗長ビット線を全て使い切っている場合であってもカラム救済が選択されたりケースが発生するため、実際には救済可能であるにもかかわらず、救済不能となる可能性があった。 The selection of row relief or column relief is determined by the algorithm of the analysis circuit. For example, when a plurality of defective memory cells exist on the same word line, row relief is selected, and a plurality of rows are selected on the same bit line. If there is a defective memory cell, column relief is selected. In such an algorithm, there are cases where row relief is selected even when all the redundant word lines are used up, or column relief is selected even when all the redundant bit lines are used up. Therefore, there is a possibility that the remedy is impossible although the remedy is actually possible.
特に、同じ冗長ワード線を前工程及び後工程のいずれのロウ救済においても使用可能であり、且つ、同じ冗長ビット線を前工程及び後工程のいずれのカラム救済においても使用可能である構成においては、前工程での1次救済によって冗長ワード線又は冗長ビット線を使い切っていたり、残数がほとんど無いケースが考えられるため、上記のアルゴリズムでは後工程において2次救済できない可能性が高くなる。このため、後工程において発生した不良を救済可能な半導体メモリデバイスにおいては、救済効率をさらに向上させる余地があった。この点は、DRAMなどの半導体メモリデバイスのみならず、メモリセルアレイを内蔵する全ての半導体装置に対して当てはまる。 In particular, in the configuration in which the same redundant word line can be used in both row relief in the pre-process and the post-process, and the same redundant bit line can be used in column relief in the pre-process and the post-process. Since there are cases where the redundant word lines or redundant bit lines are used up by the primary repair in the previous process or there are almost no remaining numbers, there is a high possibility that the secondary repair cannot be performed in the subsequent process by the above algorithm. For this reason, in the semiconductor memory device capable of relieving a defect generated in a subsequent process, there is a room for further improving the relieving efficiency. This applies not only to semiconductor memory devices such as DRAMs, but also to all semiconductor devices incorporating a memory cell array.
本発明による半導体装置は、複数のワード線、複数のビット線及びこれらによって選択される複数のメモリセルを含むメモリセルアレイと、前記複数のメモリセルのうち所定の不良メモリセルに対応するワード線のロウアドレスと、前記複数のメモリセルのうち別の不良メモリセルに対応するビット線のカラムアドレスとを記憶するヒューズ回路と、前記ヒューズ回路に記憶された前記ロウアドレスによって特定されるワード線を置換するための複数の冗長ワード線と、前記ヒューズ回路に記憶された前記カラムアドレスによって特定されるビット線を置換するための複数の冗長ビット線と、前記ロウアドレス及び前記カラムアドレスを前記ヒューズ回路に書き込む置換アドレス解析回路と、を備え、前記ヒューズ回路は、光学ヒューズ回路及び電気ヒューズ回路を含み、前記置換アドレス解析回路は、第1の動作モードが選択されている場合には、前記電気ヒューズ回路への前記ロウアドレスの書き込み及び前記カラムアドレスの書き込みの両方が許可され、第2の動作モードが選択されている場合には、前記電気ヒューズ回路への前記ロウアドレスの書き込み及び前記カラムアドレスの書き込みの一方が許可され、他方が禁止されることを特徴とする。 A semiconductor device according to the present invention includes a memory cell array including a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and a plurality of memory cells selected by these, and a word line corresponding to a predetermined defective memory cell among the plurality of memory cells. A fuse circuit for storing a row address and a column address of a bit line corresponding to another defective memory cell among the plurality of memory cells, and a word line specified by the row address stored in the fuse circuit are replaced. A plurality of redundant word lines, a plurality of redundant bit lines for replacing a bit line specified by the column address stored in the fuse circuit, and the row address and the column address in the fuse circuit. A replacement address analysis circuit for writing, and the fuse circuit is an optical fuse circuit When the first operation mode is selected, the replacement address analysis circuit is permitted to write both the row address and the column address to the electrical fuse circuit. When the second operation mode is selected, one of writing of the row address and writing of the column address to the electric fuse circuit is permitted and the other is prohibited.
本発明による半導体装置の製造方法は、ウェハ状態のメモリデバイスに対して第1の動作テストを行う工程と、前記第1の動作テストによって検出された第1の不良メモリセルのアドレスを解析することによって第1の不良ワード線及び第1の不良ビット線を特定する工程と、前記第1の不良ワード線及び前記第1の不良ビット線を前記ウェハ状態でそれぞれ第1の冗長ワード線及び第1の冗長ビット線に置換する工程と、前記ウェハを切断することによって前記メモリデバイスが個片化されたメモリチップを取り出す工程と、少なくとも前記メモリチップを含む1又は2以上の半導体チップをパッケージングする工程と、パッケージングされた半導体装置に対して第2の動作テストを行う工程と、前記第2の動作テストによって検出された第2の不良メモリセルのアドレスを解析することによって不良解析データを生成する工程と、前記不良解析データに基づいて、前記第2の不良メモリセルに対応する第2の不良ワード線を第2の冗長ワード線に置換するか、前記第2の不良メモリセルに対応する第2の不良ビット線を第2の冗長ビット線に置換するかを選択する工程と、前記第2の不良ワード線又は前記第2の不良ビット線をそれぞれ第2の冗長ワード線又は第2の冗長ビット線に置換する工程と、を備え、前記選択する工程においては、第1の動作モードが選択されている場合には、前記第2の冗長ワード線による置換及び前記第2の冗長ビット線による置換の両方を有効とし、第2の動作モードが選択されている場合には、前記第2の冗長ワード線による置換及び前記第2の冗長ビット線による置換の一方を有効とし、他方を無効とすることを特徴とする。 A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of performing a first operation test on a memory device in a wafer state, and analyzing an address of a first defective memory cell detected by the first operation test. Identifying the first defective word line and the first defective bit line, and the first defective word line and the first defective bit line in the wafer state respectively in the first redundant word line and the first defective bit line. A redundant bit line, a step of taking out a memory chip in which the memory device is separated by cutting the wafer, and packaging one or more semiconductor chips including at least the memory chip. A step of performing a second operation test on the packaged semiconductor device, and the second operation test is detected. Generating a failure analysis data by analyzing the address of the second failure memory cell, and setting a second redundancy word line corresponding to the second failure memory cell to a second redundancy based on the failure analysis data. Selecting whether to replace with a word line or to replace a second defective bit line corresponding to the second defective memory cell with a second redundant bit line; and Replacing each of the two defective bit lines with a second redundant word line or a second redundant bit line, and in the selecting step, when the first operation mode is selected, When both the replacement by the second redundant word line and the replacement by the second redundant bit line are enabled and the second operation mode is selected, the replacement by the second redundant word line and the replacement First While the enable replacement of by redundant bit lines, characterized by disabling the other.
本発明によれば、動作モードを選択することによってロウ救済及びカラム救済の一方を無効とすることができることから、冗長ワード線及び冗長ビット線の一方を使い切っていたり、残数がほとんど無いケースであっても、冗長ワード線及び冗長ビット線の他方を用いた置換を行うことにより、正しく救済することが可能となる。これにより、後工程において発生した不良の救済効率を高めることが可能となる。 According to the present invention, one of the row relief and the column relief can be invalidated by selecting the operation mode, so that one of the redundant word line and the redundant bit line is used up or there is almost no remaining number. Even in such a case, the replacement using the other of the redundant word line and the redundant bit line enables correct repair. As a result, it is possible to increase the efficiency of repairing defects generated in the subsequent process.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好ましい第1の実施形態による半導体装置100の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
尚、図1に示す構成要素のうち、DFT回路145及び置換アドレス解析回路146を除く各構成要素は、本書に引用をもって取り込む米国特許出願13/200,649のFig. 1に記載の構成要素と実質的に同一の構成を有するものとする。
Of the constituent elements shown in FIG. 1, the constituent elements other than the
図2は、ロウ救済について説明するための図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining row relief.
図2に示すように、光学ヒューズ回路141にはロウ救済用の光学ヒューズセットLFR(0)〜LFR(N)が用意されている。これらN+1個の光学ヒューズセットLFR(0)〜LFR(N)は、ロウ冗長回路102内の冗長ワード線RWL(0)〜RWL(N)にそれぞれ対応している。このことは、光学ヒューズ回路141を用いたロウ救済によって、N+1本の不良ワード線を冗長ワード線に置換可能であることを意味する。一方、電気ヒューズ回路142にはロウ救済用の電気ヒューズセットAFR(N−x)〜AFR(N)が用意されている。これらx+1個の電気ヒューズセットAFR(N−x)〜AFR(N)は、ロウ冗長回路102内の冗長ワード線RWL(N−x)〜RWL(N)にそれぞれ対応している。このことは、電気ヒューズ回路142を用いたロウ救済によって、x+1本の不良ワード線を冗長ワード線に置換可能であることを意味する。
As shown in FIG. 2, the
光学ヒューズセットLFR(0)〜LFR(N)に記憶された不良アドレスは、救済制御回路140に含まれるラッチ回路151に転送される。また、電気ヒューズセットAFR(N−x)〜AFR(N)に記憶された不良アドレスは、救済制御回路140に含まれるラッチ回路152に転送される。このうち、光学ヒューズセットLFR(0)〜LFR(N−1−x)に対応するラッチ回路151の出力については、ロウデコーダ104内の対応する判定回路104aにそのまま供給される。これに対し、光学ヒューズセットLFR(N−x)〜LFR(N)に対応するラッチ回路151の出力については、電気ヒューズセットAFR(N−x)〜AFR(N)に対応するラッチ回路152の出力とともに対応する選択回路153に供給される。選択回路153は、ラッチ回路151の出力とラッチ回路152の出力のいずれか一方を選択し、選択したラッチ回路の出力をロウデコーダ104内の対応する判定回路104aに供給する。判定回路104aの機能については後述する。
The defective addresses stored in the optical fuse sets LFR (0) to LFR (N) are transferred to the
このように、冗長ワード線RWL(0)〜RWL(N−1−x)は光学ヒューズセットLFRにのみ対応しているのに対し、冗長ワード線RWL(N−x)〜RWL(N)は、光学ヒューズセットLFR及び電気ヒューズセットAFRの両方に対応している。したがって、冗長ワード線RWL(N−x)〜RWL(N)のうち、光学ヒューズセットLFRを用いた置換によって既に使用済みであるものは、電気ヒューズセットAFRを用いた置換に使用することはできない。 Thus, the redundant word lines RWL (0) to RWL (N-1-x) correspond only to the optical fuse set LFR, whereas the redundant word lines RWL (N−x) to RWL (N) The optical fuse set LFR and the electric fuse set AFR are both supported. Therefore, among the redundant word lines RWL (N−x) to RWL (N), those already used by replacement using the optical fuse set LFR cannot be used for replacement using the electrical fuse set AFR. .
本実施形態では、光学ヒューズセットLFR(N−x)〜LFR(N)と電気ヒューズセットAFR(N−x)〜AFR(N)ができるだけ競合しないよう、光学ヒューズセットLFR(0)〜LFR(N)の使用順序と電気ヒューズセットAFR(N−x)〜AFR(N)の使用順序を逆転させている。具体的には、光学ヒューズセットLFR(0)〜LFR(N)については、割り当てられた番号の小さい冗長ワード線RWLに対応するものから優先的に使用する。つまり光学ヒューズセットLFR(0)から順に使用する。光学ヒューズセットLFR(0)〜LFR(N)の使用順序は、図2において矢印LFで示されている。これに対し、電気ヒューズセットAFR(N−x)〜AFR(N)については、割り当てられた番号の大きい冗長ワード線RWLに対応するものから優先的に使用する。つまり電気ヒューズセットAFR(N)から順に使用する。電気ヒューズセットAFR(N−x)〜AFR(N)の使用順序は、図2において矢印AFで示されている。これにより、光学ヒューズセットLFR(N−x)〜LFR(N)と電気ヒューズセットAFR(N−x)〜AFR(N)の競合が最小限に抑えられる。 In the present embodiment, the optical fuse sets LFR (Nx) to LFR (N) and the electrical fuse sets AFR (Nx) to AFR (N) are prevented from competing as much as possible with the optical fuse sets LFR (0) to LFR ( N) and the use order of the electric fuse sets AFR (Nx) to AFR (N) are reversed. Specifically, the optical fuse sets LFR (0) to LFR (N) are preferentially used from the one corresponding to the redundant word line RWL having a smaller assigned number. That is, the optical fuse set LFR (0) is used in order. The order of use of the optical fuse sets LFR (0) to LFR (N) is indicated by an arrow LF in FIG. On the other hand, the electrical fuse sets AFR (N−x) to AFR (N) are preferentially used from the one corresponding to the redundant word line RWL having a large assigned number. That is, the electric fuse set AFR (N) is used in order. The order of use of the electrical fuse sets AFR (N−x) to AFR (N) is indicated by an arrow AF in FIG. Thereby, the competition between the optical fuse sets LFR (Nx) to LFR (N) and the electrical fuse sets AFR (Nx) to AFR (N) is minimized.
しかしながら、光学ヒューズセットLFRを用いた置換によってN−x個を超える冗長ワード線を使用した場合、N−x個を超えた分だけ、電気ヒューズセットAFRを用いた置換によって使用できる冗長ワード線の数が減少する。極端なケースでは、光学ヒューズセットLFRを用いた置換によってN+1の冗長ワード線を全て使用した場合、もはや電気ヒューズセットAFRを用いたロウ救済を行うことはできなくなる。 However, when more than Nx redundant word lines are used by replacement using the optical fuse set LFR, redundant word lines that can be used by replacement using the electrical fuse set AFR are increased by the amount exceeding Nx. The number decreases. In an extreme case, when all N + 1 redundant word lines are used by replacement using the optical fuse set LFR, row repair using the electrical fuse set AFR can no longer be performed.
図3は、カラム救済について説明するための図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining column relief.
図3に示すように、光学ヒューズ回路141にはカラム救済用の光学ヒューズセットLFC(0)〜LFC(M)が用意されている。これらM+1個の光学ヒューズセットLFC(0)〜LFC(M)は、カラム制御回路107内の冗長カラム選択線RYS(0)〜RYS(M)にそれぞれ対応している。冗長カラム選択線RYS(0)〜RYS(M)は、それぞれカラム冗長回路103内の冗長ビット線RBL(0)〜RBL(M)を選択するための信号線である。
As shown in FIG. 3, the
このことは、光学ヒューズ回路141を用いたカラム救済によって、M+1本の不良ビット線を冗長ビット線に置換可能であることを意味する。一方、電気ヒューズ回路142にはカラム救済用の電気ヒューズセットAFC(M−y)〜AFC(M)が用意されている。これらy+1個の電気ヒューズセットAFC(M−y)〜AFC(M)は、カラム冗長回路103内の冗長ビット線RBL(M−y)〜RBL(M)にそれぞれ対応している。このことは、電気ヒューズ回路142を用いたカラム救済によって、y+1本の不良ビット線を冗長ビット線に置換可能であることを意味する。
This means that M + 1 defective bit lines can be replaced with redundant bit lines by column relief using the
光学ヒューズセットLFC(0)〜LFC(M)に記憶された不良アドレスは、救済制御回路140に含まれるラッチ回路154に転送される。また、電気ヒューズセットAFC(M−y)〜AFC(M)に記憶された不良アドレスは、救済制御回路140に含まれるラッチ回路155に転送される。このうち、光学ヒューズセットLFC(0)〜LFC(M−1−y)に対応するラッチ回路154の出力については、カラムデコーダ105内の対応する判定回路105aにそのまま供給される。これに対し、光学ヒューズセットLFC(M−y)〜LFC(M)に対応するラッチ回路154の出力については、電気ヒューズセットAFC(M−y)〜AFC(M)に対応するラッチ回路155の出力とともに対応する選択回路156に供給される。選択回路156は、ラッチ回路154の出力とラッチ回路155の出力のいずれか一方を選択し、選択したラッチ回路の出力をカラムデコーダ105内の対応する判定回路105aに供給する。判定回路105aの機能については後述する。
The defective addresses stored in the optical fuse sets LFC (0) to LFC (M) are transferred to the
このように、冗長ビット線RBL(0)〜RBL(M−1−y)は光学ヒューズセットLFCにのみ対応しているのに対し、冗長ビット線RBL(M−y)〜RBL(M)は、光学ヒューズセットLFC及び電気ヒューズセットAFCの両方に対応している。したがって、冗長ビット線RBL(M−y)〜RBL(M)のうち、光学ヒューズセットLFCを用いた置換によって既に使用済みであるものは、電気ヒューズセットAFCを用いた置換に使用することはできない。 Thus, the redundant bit lines RBL (0) to RBL (M-1-y) correspond only to the optical fuse set LFC, whereas the redundant bit lines RBL (My) to RBL (M) Both optical fuse set LFC and electric fuse set AFC are supported. Accordingly, among the redundant bit lines RBL (My) to RBL (M), those already used by replacement using the optical fuse set LFC cannot be used for replacement using the electrical fuse set AFC. .
カラム救済においても、光学ヒューズセットLFC(M−y)〜LFC(M)と電気ヒューズセットAFC(M−y)〜AFC(M)ができるだけ競合しないよう、光学ヒューズセットLFC(0)〜LFC(M)の使用順序と電気ヒューズセットAFC(M−y)〜AFC(M)の使用順序を逆転させている。具体的には、光学ヒューズセットLFC(0)〜LFC(M)については、割り当てられた番号の小さい冗長ビット線RBLに対応するものから優先的に使用する。つまり光学ヒューズセットLFC(0)から順に使用する。光学ヒューズセットLFC(0)〜LFC(M)の使用順序は、図3において矢印LFで示されている。これに対し、電気ヒューズセットAFC(M−y)〜AFC(M)については、割り当てられた番号の大きい冗長ビット線RBLに対応するものから優先的に使用する。つまり電気ヒューズセットAFC(M)から順に使用する。電気ヒューズセットAFC(M−y)〜AFC(M)の使用順序は、図3において矢印AFで示されている。これにより、光学ヒューズセットLFC(M−y)〜LFC(M)と電気ヒューズセットAFC(M−y)〜AFC(M)の競合が最小限に抑えられる。 Also in the column relief, the optical fuse sets LFC (0) to LFC (0) are used so that the optical fuse sets LFC (My) to LFC (M) and the electric fuse sets AFC (My) to AFC (M) do not compete as much as possible. The order of use of M) and the order of use of the electrical fuse sets AFC (My) to AFC (M) are reversed. Specifically, the optical fuse sets LFC (0) to LFC (M) are preferentially used from the one corresponding to the redundant bit line RBL having a smaller assigned number. That is, the optical fuse set LFC (0) is used in order. The order of use of the optical fuse sets LFC (0) to LFC (M) is indicated by an arrow LF in FIG. On the other hand, the electrical fuse sets AFC (My) to AFC (M) are preferentially used from the one corresponding to the redundant bit line RBL having a large assigned number. That is, the electric fuse set AFC (M) is used in order. The order of use of the electrical fuse sets AFC (My) to AFC (M) is indicated by an arrow AF in FIG. Thereby, the competition between the optical fuse sets LFC (My) to LFC (M) and the electrical fuse sets AFC (My) to AFC (M) is minimized.
しかしながら、光学ヒューズセットLFCを用いた置換によってM−y個を超える冗長ビット線を使用した場合、M−y個を超えた分だけ、電気ヒューズセットAFCを用いた置換によって使用できる冗長ビット線の数が減少する。極端なケースでは、光学ヒューズセットLFCを用いた置換によってM+1の冗長ビット線を全て使用した場合、もはや電気ヒューズセットAFCを用いたカラム救済を行うことはできなくなる。 However, when more than My redundancy bits are used by replacement using the optical fuse set LFC, the redundancy bit lines that can be used by replacement using the electrical fuse set AFC are increased by the amount exceeding My. The number decreases. In an extreme case, when all M + 1 redundant bit lines are used by replacement using the optical fuse set LFC, column repair using the electric fuse set AFC can no longer be performed.
図1に示すように、置換アドレス解析回路146には、DFT回路145からモード信号RMODE,CMODEが供給される。モード信号RMODEはロウ救済モードを選択する場合に活性化される信号であり、ロウ救済モードが選択されると置換アドレス解析回路146に対してはロウ救済のみが許可され、カラム救済が禁止される。ロウ救済モードは、図2に示した光学ヒューズセットLFCによって冗長ビット線RBLを全て使い切っているか、若しくは、冗長ビット線RBLの残数がほとんど無い場合に選択される。
As shown in FIG. 1, the replacement
また、モード信号CMODEはカラム救済モードを選択する場合に活性化される信号であり、カラム救済モードが選択されると置換アドレス解析回路146に対してはカラム救済のみが許可され、ロウ救済が禁止される。カラム救済モードは、図3に示した光学ヒューズセットLFRによって冗長ワード線RWLを全て使い切っているか、若しくは、冗長ワード線RWLの残数がほとんど無い場合に選択される。
The mode signal CMODE is a signal activated when the column relief mode is selected. When the column relief mode is selected, only column relief is permitted for the replacement
これらに対し、モード信号RMODE,CMODEのいずれも活性化していない場合は通常モードであり、置換アドレス解析回路146に対してはロウ救済及びカラム救済のいずれも許可される。
On the other hand, when neither of the mode signals RMODE and CMODE is activated, the normal mode is selected, and both the row relief and the column relief are permitted for the replacement
実際にモードを選択する方法としては特に限定されず、光学ヒューズ回路141の使用状況から自動的に選択しても構わないし、当該ロットのプロセス成熟度から光学ヒューズ回路141の使用状況を推定することによりオペレータが選択しても構わない。
The method for actually selecting the mode is not particularly limited, and the mode may be automatically selected from the usage status of the
図4は、本実施形態による半導体装置100の製造工程を大まかに示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart schematically showing the manufacturing process of the
まず、前工程(拡散工程)によってウェハ状態のメモリデバイスを作製し(ステップS1)、ウェハ状態のメモリデバイスに対して動作テストを行う(ステップS2)。ステップS2の動作テストは、ウェハ状態で不良メモリセルのアドレスを検出するテストであり、大容量の解析用メモリを搭載した低速なテスタを用いて複数のメモリデバイスに対して並列に実行される。これによって検出された不良メモリセルのアドレスはテスタ内で解析され、これによって不良ワード線及び不良ビット線が特定される(ステップS3)。そして、レーザトリマーを用いて不良ワード線のアドレス及び不良ビット線のアドレスを光学ヒューズ回路141に書き込む。これによって、不良ワード線及び不良ビット線が冗長ワード線及び冗長ビット線に置換される(ステップS4)。以上により、1次救済がなされたウェハ状態のメモリデバイスが完成する。
First, a wafer-state memory device is manufactured by the previous process (diffusion process) (step S1), and an operation test is performed on the wafer-state memory device (step S2). The operation test in step S2 is a test for detecting the address of a defective memory cell in a wafer state, and is executed in parallel on a plurality of memory devices using a low-speed tester equipped with a large-capacity analysis memory. The address of the defective memory cell thus detected is analyzed in the tester, and thereby the defective word line and the defective bit line are specified (step S3). Then, the address of the defective word line and the address of the defective bit line are written in the
次に、ウェハをダイシングすることによってメモリデバイスが個片化されたメモリチップを取り出し(ステップS5)、これをパッケージングすることによって半導体装置100を得る(ステップS6)。ステップS5,S6はいわゆる後工程に属する工程であり、パッケージング時の熱負荷などによって、新たな不良メモリセルが発生することがある。パッケージング後であるため、このような不良はもはや光学ヒューズ回路141を用いて救済することはできない。パッケージング後の不良は、次のように電気ヒューズ回路142を用いて救済される。
Next, by dicing the wafer, a memory chip in which the memory device is separated is taken out (step S5), and packaged to obtain the semiconductor device 100 (step S6). Steps S5 and S6 are processes belonging to a so-called post-process, and a new defective memory cell may be generated due to a thermal load during packaging. Since it is after packaging, such a defect can no longer be remedied using the
まず、パッケージングされた半導体装置100に対して動作テストを行い、不良メモリセルのアドレスを検出する(ステップS7)。かかるテストは、モードレジスタ125にテストモードを設定した状態でテストデータの書き込み及び読み出しを行い、得られる判定信号P/Fを解析回路143に出力することにより行う。具体的には、判定信号P/Fがフェイルを示している場合、アクセスされたアドレスを参照することによって、不良ワード線及び不良ビット線を特定する(ステップS8)。このとき、解析回路143は、不良メモリセルが検出されるたびに、エラーパターン情報及びエラーアドレス情報を更新する。エラーパターン情報及びエラーアドレス情報は、解析用メモリ144に格納される。
First, an operation test is performed on the packaged
そして、最終的に得られたエラーパターン情報及びエラーアドレス情報を置換アドレス解析回路146によって解析することにより、置換すべき不良ワード線のアドレス及び不良ビット線のアドレスを特定する(ステップS9)。そして、特定されたアドレスを電気ヒューズ回路142に書き込むことにより、不良ワード線及び不良ビット線が冗長ワード線及び冗長ビット線に置換される(ステップS10)。以上により、2次救済が完了した半導体装置100が完成する。
Then, the finally obtained error pattern information and error address information are analyzed by the replacement
このように、本実施形態においては、ウェハ状態で1次救済を行うとともに、パッケージング後に2次救済を行っている。そして、半導体装置100に設けられた冗長ワード線及び冗長ビット線は、1次救済でも2次救済でも使用できることから、2次救済専用の冗長回路を設ける必要がない。しかも、2次救済においては、不良メモリセルのアドレス解析を半導体装置100の内部に設けられた解析回路143及び解析用メモリ144を用いて行っていることから、外部テスタなどにこれらの機能を持たせる必要がない。
Thus, in the present embodiment, primary relief is performed in the wafer state, and secondary relief is performed after packaging. Since the redundant word lines and redundant bit lines provided in the
さらに、2次救済においては、不良メモリセルが検出されるたびに、エラーパターン情報及びエラーアドレス情報を更新していることから、その都度不良メモリセルのアドレスをそのまま記録する方法と比べて解析用メモリ144に必要な記憶容量が大幅に減少する。しかも、仮に1次救済によって冗長ワード線を全て使い切っているか、若しくは、冗長ワード線の残数がほとんど無い場合には、2次救済時においてカラム救済モードを選択すれば正しく救済を行うことができる。一方、仮に1次救済によって冗長ビット線を全て使い切っているか、若しくは、冗長ビット線の残数がほとんど無い場合には、2次救済時においてロウ救済モードを選択すれば正しく救済を行うことができる。
Further, in secondary relief, error pattern information and error address information are updated each time a defective memory cell is detected, so that the analysis is performed in comparison with the method of recording the address of the defective memory cell as it is each time. The storage capacity required for the
次に、置換アドレス解析回路146について説明する。
Next, the replacement
図5は、置換アドレス解析回路146の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the replacement
図5に示すように、置換アドレス解析回路146は、解析用メモリ144に記憶された不良解析データFMI<0>〜FMI<P>を読み出し、これに基づいて不良アドレスを特定する救済アドレス演算回路161を備えている。尚、不良解析データFNI<0>〜FMI<P>は、本書に引用をもって取り込む米国特許出願13/200,649のFig. 4に記載のFMI<0>〜FMI<N>と実質的に同一のものとする。不良解析データFMI<0>〜FMI<P>の読み出しは、読み出し信号FMreadを活性化させることによって行い、救済アドレス演算回路161は読み出された不良解析データFMI<j>のエラーパターン情報Dを参照することにより、ロウ救済を行うかカラム救済を行うかを決定する。ロウ救済及びカラム救済のいずれを行うかは、救済アドレス演算回路161から選択回路162に選択信号X/Yを供給することにより行う。
As shown in FIG. 5, the replacement
選択回路162は、選択信号X/Yがロウ救済を示している場合にはロウ救済ストローブ信号XSTBを活性化させ、選択信号X/Yがカラム救済を示している場合にはカラム救済ストローブ信号YSTBを活性化させる。ロウ救済ストローブ信号XSTB及びカラム救済ストローブ信号YSTBは、電気ヒューズ回路142に供給されるとともに、ロウ救済残数カウンタ163及びカラム救済残数カウンタ164にそれぞれ供給される。ロウ救済残数カウンタ163は、電気ヒューズ回路142に含まれる電気ヒューズセットAFRの残数を示すカウンタである。また、カラム救済残数カウンタ164は、電気ヒューズ回路142に含まれる電気ヒューズセットAFCの残数を示すカウンタである。
The
ロウ救済残数カウンタ163のカウント値は、ロウ救済ストローブ信号XSTBが活性化する度にデクリメントされ、カウント値がゼロになるとロウオーバーフロー信号ROVFaがハイレベルに活性化する。同様に、カラム救済残数カウンタ164のカウント値は、カラム救済ストローブ信号YSTBが活性化する度にデクリメントされ、カウント値がゼロになるとカラムオーバーフロー信号COVFaがハイレベルに活性化する。
The count value of the row relief remaining
ロウオーバーフロー信号ROVFa及びカラムオーバーフロー信号COVFaは、それぞれORゲート回路G1,G2の一方の入力ノードに供給される。ORゲート回路G1,G2の他方の入力ノードには、モード信号CMODE,RMODEがそれぞれ供給される。 The row overflow signal ROVFa and the column overflow signal COVFa are respectively supplied to one input node of the OR gate circuits G1 and G2. Mode signals CMODE and RMODE are supplied to the other input nodes of the OR gate circuits G1 and G2, respectively.
ORゲート回路G1からはロウオーバーフロー信号ROVFが出力され、これがハイレベルに活性化している場合、救済アドレス演算回路161は選択信号X/Yをカラム救済に固定する。これによりロウ救済が禁止され、全ての不良メモリセルは冗長ビット線を用いて救済される。したがって、モード信号CMODEがハイレベルに活性化している場合、つまりカラム救済モードが選択されている場合は、ロウ救済残数カウンタ163のカウント値にかかわらずロウ救済が禁止され、カラム救済のみが有効となる。
When the row overflow signal ROVF is output from the OR gate circuit G1 and activated to a high level, the relief
一方、ORゲート回路G2からはカラムオーバーフロー信号COVFが出力され、これがハイレベルに活性化している場合、救済アドレス演算回路161は選択信号X/Yをロウ救済に固定する。これによりカラム救済が禁止され、全ての不良メモリセルは冗長ワード線を用いて救済される。したがって、モード信号RMODEがハイレベルに活性化している場合、つまりロウ救済モードが選択されている場合は、カラム救済残数カウンタ164のカウント値にかかわらずカラム救済が禁止され、ロウ救済のみが有効となる。
On the other hand, when the column overflow signal COVF is output from the OR gate circuit G2 and activated to the high level, the relief
ロウオーバーフロー信号ROVF及びカラムオーバーフロー信号COVFがいずれもローレベルに非活性化している場合には、ロウ救済及びカラム救済の両方が許可されるため、救済アドレス演算回路161は、不良解析データFMI<j>に含まれるエラーパターン情報Dに基づき、ロウ救済及びカラム救済のうち救済効率の高い方を選択する。
When both the row overflow signal ROVF and the column overflow signal COVF are inactivated to the low level, both row relief and column relief are permitted, so that the relief address
救済アドレス演算回路161によってロウ救済が選択された場合、不良解析データFMI<j>から供給されるエラーアドレス情報の中から、救済アドレスセレクタ165によって必要な救済アドレスRADDが選択され、これが電気ヒューズ回路142に供給される。救済アドレスRADDの選択は、救済アドレス演算回路161から供給される選択信号SELに基づいて行われる。
When row relief is selected by the relief
電気ヒューズ回路142に供給された救済アドレスRADDは、ロウ救済ストローブ信号XSTBが活性化している場合にはロウ救済用の電気ヒューズセットAFR(図2参照)に書き込まれ、カラム救済ストローブ信号YSTBが活性化している場合にはカラム救済用の電気ヒューズセットAFC(図3参照)に書き込まれる。
The relief address RADD supplied to the
図6は、置換アドレス解析回路146の動作を説明するためのフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the replacement
まず、DFT回路145を用いて動作モードの選択を行う(ステップS11)。「通常モード」を選択する場合には、モード信号RMODE,CMODEをいずれもローレベルに非活性化させる。これにより、以降の動作においてはロウ救済及びカラム救済の両方が許可される(ステップS12)。また、「ロウ救済モード」を選択する場合には、モード信号RMODEをハイレベルに活性化させる。これにより、カラムオーバーフロー信号COVFが強制的に活性化することから、以降の動作においてはロウ救済のみが許可され、カラム救済が禁止される(ステップS13)。さらに、「カラム救済モード」を選択する場合には、モード信号CMODEをハイレベルに活性化させる。これにより、ロウオーバーフロー信号ROVFが強制的に活性化することから、以降の動作においてはカラム救済のみが許可され、ロウ救済が禁止される(ステップS14)。 First, an operation mode is selected using the DFT circuit 145 (step S11). When “normal mode” is selected, both the mode signals RMODE and CMODE are deactivated to a low level. Thereby, both row relief and column relief are permitted in the subsequent operations (step S12). Further, when the “row relief mode” is selected, the mode signal RMODE is activated to a high level. As a result, the column overflow signal COVF is forcibly activated, so that only row relief is permitted and column relief is prohibited in the subsequent operations (step S13). Further, when the “column relief mode” is selected, the mode signal CMODE is activated to a high level. As a result, the row overflow signal ROVF is forcibly activated, so that only column relief is permitted and row relief is prohibited in the subsequent operations (step S14).
次に、電気ヒューズ回路142から未使用である電気ヒューズセットAFR,AFCの残数を取得し、それぞれロウ救済残数カウンタ163及びカラム救済残数カウンタ164にロードする(ステップS15)。初めて2次救済を行う場合、電気ヒューズセットAFR,AFCの全数が未使用であるため、ロウ救済残数カウンタ163及びカラム救済残数カウンタ164にロードされる残数は、それぞれx+1個及びy+1個となる。但し、このことは、x+1本の不良ワード線を救済可能であることや、y+1本の不良ビット線を救済可能であることを意味しない。これは既に説明したとおり、電気ヒューズセットAFRに割り当てられた冗長ワード線RWLは光学ヒューズセットLFRにも割り当てられており、同様に、電気ヒューズセットAFCに割り当てられた冗長ビット線RBLは光学ヒューズセットLFCにも割り当てられているからである。つまり、1次救済において光学ヒューズセットLFR,LFCを用いた置換に使用している冗長ワード線RWL及び冗長ビット線RBLは、2次救済において電気ヒューズセットAFR,AFCを用いた置換に使用することはできず、したがって1次救済で使用した分だけ残数が少なくなる。
Next, the remaining numbers of unused electrical fuse sets AFR and AFC are acquired from the
しかしながら、1次救済において冗長ワード線RWL及び冗長ビット線RBLを使用した数についての情報は、電気ヒューズ回路142には含まれないため、初めて2次救済を行う場合、ロウ救済残数カウンタ163及びカラム救済残数カウンタ164にロードされる値は、上述の通りいずれも満数となる。このため、実際に使用可能な残数が少ない場合には、置換アドレス解析回路146によって正しく解析を行っても、実際には救済エラーとなるケースが生じうる。このような問題は、あらかじめモード信号RMODE,CMODEを用いて「ロウ救済モード」又は「カラム救済モード」に設定することによって回避することができる。例えば、量産初期のようにプロセス成熟度が低い場合、1次救済によって多くの冗長ビット線RBLを使用することがあり、このような場合にはモード信号RMODEを活性化させることによって「ロウ救済モード」に設定すればよい。
However, information on the number of redundant word lines RWL and redundant bit lines RBL used in the primary repair is not included in the
次に、解析用メモリ144から1つ目の不良解析データFMI<0>を読み出し(ステップS16)、救済アドレス演算回路161によってロウ救済を行うかカラム救済を行うかを選択する。もちろん、ロウ救済モードが選択されている場合は常にロウ救済が選択され、カラム救済モードが選択されている場合は常にカラム救済が選択される。選択の結果は、選択信号X/Yによって選択回路162に通知され、ロウ救済ストローブ信号XSTB及びカラム救済ストローブ信号YSTBのいずれか一方が活性化される。また、これに同期して救済アドレスセレクタ165によって必要な救済アドレスRADDが選択され、これが電気ヒューズ回路142に供給される(ステップS17)。救済アドレスRADDの具体的な選択方法については後述する。
Next, the first failure analysis data FMI <0> is read from the analysis memory 144 (step S16), and the relief
これにより、電気ヒューズ回路142に救済アドレスRADDがプログラムされる(ステップS18)。つまり、ロウ救済ストローブ信号XSTBが活性化している場合には、電気ヒューズセットAFR(図2参照)に救済アドレスRADDがプログラムされ、カラム救済ストローブ信号YSTBが活性化している場合には、電気ヒューズセットAFC(図3参照)に救済アドレスRADDがプログラムされる。使用する電気ヒューズセットAFR,AFCの順序については既に説明したとおりであり、割り当てられた番号の大きいものから順に使用する。 As a result, the relief address RADD is programmed in the electric fuse circuit 142 (step S18). That is, when the row relief strobe signal XSTB is activated, the relief address RADD is programmed in the electrical fuse set AFR (see FIG. 2), and when the column relief strobe signal YSTB is activated, the electrical fuse set is set. The relief address RADD is programmed in the AFC (see FIG. 3). The order of the electric fuse sets AFR and AFC to be used is as described above, and the electric fuse sets AFR and AFC are used in descending order of assigned numbers.
このような処理を全ての不良解析データFMI<0>〜FMI<P>に対して順次行い、全ての不良解析データFMI<0>〜FMI<P>に対して処理を行うと、置換アドレス解析回路146を用いた一連の処理が完了する(ステップS19:YES)。
When such processing is sequentially performed on all the failure analysis data FMI <0> to FMI <P> and processing is performed on all the failure analysis data FMI <0> to FMI <P>, replacement address analysis is performed. A series of processes using the
図7は、救済アドレスRADDの選択方法を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining a method of selecting the relief address RADD.
図7(a)に示すように、エラーパターン情報Dが「Null」パターンである場合には、対応するエラーアドレス情報が存在しないことから、救済アドレスRADDは生成されない。これに対し、図7(b)〜(f)に示すように、エラーパターン情報Dが「Sn」パターン、「By」パターン、「Ey」パターン、「Cx」パターン及び「Cy」パターンのいずれかである場合には、ロウオーバーフロー信号ROVF又はカラムオーバーフロー信号COVFが活性化しているか否かによって、生成される救済アドレスRADDが相違する。尚、ロウオーバーフロー信号ROVFが活性化するのは、カラム救済モードが選択されている場合のみならず、通常モードが選択されているものの、置換アドレス解析回路146を用いた解析の途中でロウ救済残数カウンタ163のカウント値がゼロとなったケースも該当する。同様に、カラムオーバーフロー信号COVFが活性化するのは、ロウ救済モードが選択されている場合のみならず、通常モードが選択されているものの、置換アドレス解析回路146を用いた解析の途中でカラム救済残数カウンタ164のカウント値がゼロとなったケースも該当する。
As shown in FIG. 7A, when the error pattern information D is a “Null” pattern, the corresponding error address information does not exist, and therefore, no relief address RADD is generated. On the other hand, as shown in FIGS. 7B to 7F, the error pattern information D is any one of the “Sn” pattern, the “By” pattern, the “Ey” pattern, the “Cx” pattern, and the “Cy” pattern. In this case, the generated relief address RADD differs depending on whether the row overflow signal ROVF or the column overflow signal COVF is activated. The row overflow signal ROVF is activated not only when the column relief mode is selected, but also when the normal mode is selected, but the row relief signal ROVF remains in the middle of the analysis using the replacement
まず、図7(b)に示すように、エラーパターン情報Dが「Sn」パターンである場合、原則として、当該不良解析データFMI<j>に含まれるエラーアドレス情報y0が救済アドレスRADDとして選択される。これにより、当該メモリセルはカラム救済によって置換される。しかしながら、カラムオーバーフロー信号COVFが活性化している場合には、当該不良解析データFMIに含まれるエラーアドレス情報x0が救済アドレスRADDとして選択される。これにより、当該メモリセルはロウ救済によって置換される。もちろん、ロウオーバーフロー信号ROVFが活性化している場合には、当該不良解析データFMI<j>に含まれるエラーアドレス情報y0が救済アドレスRADDとして選択され、当該メモリセルはロウ救済によって置換される。尚、上記の例では、エラーパターン情報Dが「Sn」パターンである場合、原則としてカラム救済を行っているが、原則としてロウ救済を行っても構わない。 First, as shown in FIG. 7B, when the error pattern information D is the “Sn” pattern, in principle, the error address information y0 included in the failure analysis data FMI <j> is selected as the repair address RADD. The Thereby, the memory cell is replaced by column relief. However, when the column overflow signal COVF is activated, the error address information x0 included in the failure analysis data FMI is selected as the relief address RADD. As a result, the memory cell is replaced by row relief. Of course, when the row overflow signal ROVF is activated, the error address information y0 included in the failure analysis data FMI <j> is selected as the relief address RADD, and the memory cell is replaced by the row relief. In the above example, when the error pattern information D is the “Sn” pattern, column repair is performed in principle. However, row repair may be performed in principle.
図7(c)に示すように、エラーパターン情報Dが「By」パターンである場合、原則として、当該不良解析データFMI<j>に含まれるエラーアドレス情報y0が救済アドレスRADDとして選択される。これにより、当該2つのメモリセルはカラム救済によって置換される。しかしながら、カラムオーバーフロー信号COVFが活性化している場合には、当該不良解析データFMI<j>に含まれるエラーアドレス情報x0,x1が救済アドレスRADDとして選択される。これにより、当該2つのメモリセルは2本の冗長ワード線RWLを用いてロウ救済される。ロウオーバーフロー信号ROVFが活性化している場合には、上記の原則通りである。 As shown in FIG. 7C, when the error pattern information D is a “By” pattern, in principle, the error address information y0 included in the failure analysis data FMI <j> is selected as the repair address RADD. Thereby, the two memory cells are replaced by column relief. However, when the column overflow signal COVF is activated, the error address information x0, x1 included in the failure analysis data FMI <j> is selected as the relief address RADD. As a result, the two memory cells are row-relieved using the two redundant word lines RWL. When the row overflow signal ROVF is activated, the above principle is followed.
図7(d)に示すように、エラーパターン情報Dが「Ey」パターンである場合、原則として、当該不良解析データFMI<j>に含まれるエラーアドレス情報y0が救済アドレスRADDとして選択される。これにより、当該2個以上のメモリセルはカラム救済によって置換される。しかしながら、カラムオーバーフロー信号COVFが活性化している場合には、当該不良解析データFMI<j>に含まれるエラーアドレス情報x0,x1に対応するメインワード線のアドレスが救済アドレスRADDとして選択される。メインワード線は、エラーアドレス情報x0,x1の例えば下位2ビットを削除したアドレスによって特定することができる。これにより、当該2個以上のメモリセルはメインワード線単位で4本のワード線を一度に置換することにより救済される。ロウオーバーフロー信号ROVFが活性化している場合には、上記の原則通りである。 As shown in FIG. 7D, when the error pattern information D is an “Ey” pattern, in principle, the error address information y0 included in the failure analysis data FMI <j> is selected as the repair address RADD. Thereby, the two or more memory cells are replaced by column relief. However, when the column overflow signal COVF is activated, the address of the main word line corresponding to the error address information x0, x1 included in the failure analysis data FMI <j> is selected as the relief address RADD. The main word line can be specified by an address obtained by deleting, for example, the lower 2 bits of the error address information x0 and x1. Thus, the two or more memory cells are relieved by replacing four word lines at a time in units of main word lines. When the row overflow signal ROVF is activated, the above principle is followed.
図7(e)に示すように、エラーパターン情報Dが「Cx」パターンである場合、原則として、当該不良解析データFMI<j>に含まれるエラーアドレス情報x0が救済アドレスRADDとして選択される。これにより、当該2個以上のメモリセルはロウ救済によって置換される。しかしながら、ロウオーバーフロー信号ROVFが活性化している場合には、救済不能としてエラー処理される。これは、エラーパターン情報Dが「Cx」パターンである場合、エラーアドレス情報に全ての不良メモリセルのカラムアドレスが含まれているとは限らないため、カラム救済が不可能だからである。カラムオーバーフロー信号COVFが活性化している場合には、上記の原則通りである。 As shown in FIG. 7E, when the error pattern information D is the “Cx” pattern, in principle, the error address information x0 included in the failure analysis data FMI <j> is selected as the repair address RADD. Thereby, the two or more memory cells are replaced by row relief. However, when the row overflow signal ROVF is activated, it is treated as an error because it cannot be repaired. This is because when the error pattern information D is a “Cx” pattern, the column address cannot be repaired because the column addresses of all defective memory cells are not necessarily included in the error address information. When the column overflow signal COVF is activated, the above principle is followed.
図7(f)に示すように、エラーパターン情報Dが「Cy」パターンである場合、原則として、当該不良解析データFMI<j>に含まれるエラーアドレス情報y0が救済アドレスRADDとして選択される。これにより、当該3個以上のメモリセルはカラム救済によって置換される。しかしながら、カラムオーバーフロー信号COVFが活性化している場合には、救済不能としてエラー処理される。これは、エラーパターン情報Dが「Cy」パターンである場合、エラーアドレス情報に一部の不良メモリセルのロウアドレスが含まれていないため、ロウ救済が不可能だからである。ロウオーバーフロー信号ROVFが活性化している場合には、上記の原則通りである。 As shown in FIG. 7F, when the error pattern information D is a “Cy” pattern, in principle, the error address information y0 included in the failure analysis data FMI <j> is selected as the repair address RADD. Thereby, the three or more memory cells are replaced by column relief. However, when the column overflow signal COVF is activated, an error is processed as unrepairable. This is because when the error pattern information D is a “Cy” pattern, the row address of some defective memory cells is not included in the error address information, so that row relief is impossible. When the row overflow signal ROVF is activated, the above principle is followed.
以上説明したように、本実施形態による半導体装置100は、ロウ救済モード及びカラム救済モードを備えていることから、1次救済によって冗長ワード線RWL又は冗長ビット線RBLを多く使用している場合であっても、正しく2次救済を行うことが可能となる。
As described above, since the
図8は、変形例による置換アドレス解析回路146aの構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a replacement
図8に示す置換アドレス解析回路146aは、DFT回路145からモード信号RMODE,CMODEが供給される代わりに、ロウ救済残数カウンタ163に電気ヒューズセットAFR(N−x)〜AFR(N)の残数のみならず光学ヒューズセットLFR(N−x)〜LFR(N)の残数もロードされ、同様に、カラム救済残数カウンタ164に電気ヒューズセットAFC(M−y)〜AFC(M)の残数のみならず光学ヒューズセットLFC(M−y)〜LFC(M)の残数もロードされる点において、図8に示した置換アドレス解析回路146と相違している。これにより、ロウ救済残数カウンタ163及びカラム救済残数カウンタ164には、電気ヒューズセットAFR,AFCの実際の残数がそれぞれロードされる。これにより、モード信号RMODE,CMODEを用いてあらかじめモード設定しなくても、最適な2次救済を実行することが可能となる。
8 replaces the mode signals RMODE and CMODE from the
次に、本発明の好ましい第2の実施形態について説明する。本実施形態は、積層された複数の半導体チップが同じパッケージにパッケージングされた積層型の半導体装置に本発明を適用した例である。 Next, a second preferred embodiment of the present invention will be described. This embodiment is an example in which the present invention is applied to a stacked semiconductor device in which a plurality of stacked semiconductor chips are packaged in the same package.
図9は、本発明の好ましい第2の実施形態による半導体装置10の構造を説明するための模式的な断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the
図9に示すように、本実施形態による半導体装置10は、互いに同一の機能を有し、同一の製造マスクを用いて製作された4枚のコアチップCC0〜CC3と、コアチップCC0〜CC3とは異なる製造マスクを用いて製作された1枚のインターフェースチップIFと、1枚のインターポーザIPとが積層された構造を有している。コアチップCC0〜CC3及びインターフェースチップIFはシリコン基板を用いた半導体チップであり、インターポーザIP上にフェースダウン方式で積層されている。フェースダウン方式とは、トランジスタなどの電子回路が形成された主面が下向き、つまり主面がインターポーザIP側を向くように半導体チップを搭載する方式を指す。
As shown in FIG. 9, the
但し、本発明による半導体装置がこれに限定されるものではなく、各半導体チップをフェースアップ方式で積層しても構わない。フェースアップ方式とは、トランジスタなどの電子回路が形成された主面が上向き、つまり主面がインターポーザIPとは反対側を向くように半導体チップを搭載する方式を指す。さらには、フェースダウン方式で積層された半導体チップとフェースアップ方式で積層された半導体チップが混在していても構わない。 However, the semiconductor device according to the present invention is not limited to this, and each semiconductor chip may be stacked in a face-up manner. The face-up method refers to a method in which a semiconductor chip is mounted so that a main surface on which an electronic circuit such as a transistor is formed faces upward, that is, the main surface faces away from the interposer IP. Further, semiconductor chips stacked by the face-down method and semiconductor chips stacked by the face-up method may be mixed.
これら半導体チップのうち、最上層に位置するコアチップCC0を除く、コアチップCC1〜CC3及びインターフェースチップIFには、いずれもシリコン基板を貫通する多数の貫通電極TSV(Through Silicon Via)が設けられている。積層方向から見た平面視で貫通電極TSVと重なる位置には、チップの主面側に表面バンプFBが設けられ、チップの裏面側には裏面バンプBBが設けられている。下層に位置する半導体チップの裏面バンプBBは、上層に位置する半導体チップの表面バンプFBに接合されており、これによって上下に隣接する半導体チップが電気的に接続されている。 Of these semiconductor chips, the core chips CC1 to CC3 and the interface chip IF, excluding the core chip CC0 located at the uppermost layer, are provided with a large number of through silicon vias TSV (Through Silicon Via) penetrating the silicon substrate. A surface bump FB is provided on the main surface side of the chip and a back surface bump BB is provided on the back surface side of the chip at a position overlapping the through electrode TSV in a plan view as viewed from the stacking direction. The rear surface bump BB of the semiconductor chip located in the lower layer is bonded to the front surface bump FB of the semiconductor chip located in the upper layer, and thereby the semiconductor chips adjacent vertically are electrically connected.
本実施形態において最上層のコアチップCC0に貫通電極TSVが設けられていないのは、フェースダウン方式で積層されているため、コアチップCC0の裏面側にバンプ電極を形成する必要がないからである。このように最上層のコアチップCC0に貫通電極TSVを設けない場合、他のコアチップCC1〜CC3よりも最上層のコアチップCC0の厚みを厚くすることが可能となるため、コアチップCC0の機械的強度を高めることが可能となる。但し、本発明において最上層のコアチップCC0に貫通電極TSVを設けても構わない。この場合、全てのコアチップCC0〜CC3を同一の工程で作製することが可能となる。 The reason why the penetrating electrode TSV is not provided in the uppermost core chip CC0 in this embodiment is that it is not necessary to form a bump electrode on the back surface side of the core chip CC0 because it is laminated in a face-down manner. Thus, when the through-hole electrode TSV is not provided in the uppermost core chip CC0, the uppermost core chip CC0 can be made thicker than the other core chips CC1 to CC3, so that the mechanical strength of the core chip CC0 is increased. It becomes possible. However, in the present invention, the through silicon via TSV may be provided in the uppermost core chip CC0. In this case, all the core chips CC0 to CC3 can be manufactured in the same process.
コアチップCC0〜CC3は、単体で動作する通常のSDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory)に含まれる回路ブロックのうち、外部とのインターフェースを行ういわゆるフロントエンド部が削除された半導体チップである。言い換えれば、バックエンド部に属する回路ブロックのみが集積されたメモリチップである。フロントエンド部に含まれる回路ブロックとしては、メモリセルアレイとデータ入出力端子との間で入出力データのパラレル/シリアル変換を行うパラレルシリアル変換回路や、データの入出力タイミングを制御するDLL(Delay Locked Loop)回路などが挙げられる。 The core chips CC <b> 0 to CC <b> 3 are semiconductor chips in which a so-called front-end unit that interfaces with the outside is deleted from circuit blocks included in a normal SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) that operates alone. In other words, it is a memory chip in which only circuit blocks belonging to the back end unit are integrated. The circuit block included in the front end unit includes a parallel / serial conversion circuit that performs parallel / serial conversion of input / output data between the memory cell array and the data input / output terminals, and a DLL (Delay Locked) that controls the input / output timing of data. Loop) circuit.
一方、インターフェースチップIFは、単体で動作する通常のSDRAMに含まれる回路ブロックのうち、フロントエンド部のみが集積された半導体チップである。インターフェースチップIFは、4枚のコアチップCC0〜CC3に対する共通のフロントエンド部として機能する。したがって、外部からのアクセスは全てインターフェースチップIFを介して行われ、データの入出力もインターフェースチップIFを介して行われる。 On the other hand, the interface chip IF is a semiconductor chip in which only a front end portion is integrated among circuit blocks included in a normal SDRAM operating alone. The interface chip IF functions as a common front end unit for the four core chips CC0 to CC3. Therefore, all external accesses are performed via the interface chip IF, and data input / output is also performed via the interface chip IF.
一方、インターポーザIPは樹脂からなる回路基板であり、その裏面IPbには複数の外部端子(半田ボール)SBが形成されている。インターポーザIPは、半導体装置10の機械的強度を確保するとともに、電極ピッチを拡大するための再配線基板として機能する。つまり、インターポーザIPの上面IPaに形成された基板電極91をスルーホール電極92によって裏面IPbに引き出し、裏面IPbに設けられた再配線層93によって、外部端子SBのピッチを拡大している。インターポーザIPの上面IPaのうち、基板電極91が形成されていない部分はレジスト90aによって覆われている。また、インターポーザIPの裏面IPbのうち、外部端子SBが形成されていない部分はレジスト90bによって覆われている。図9には、5個の外部端子SBのみを図示しているが、実際には多数の外部端子が設けられている。外部端子SBのレイアウトは、規格により定められたSDRAMにおけるそれと同じである。したがって、外部のコントローラからは1個のSDRAMとして取り扱うことができる。
On the other hand, the interposer IP is a circuit board made of resin, and a plurality of external terminals (solder balls) SB are formed on the back surface IPb thereof. The interposer IP functions as a rewiring board for ensuring the mechanical strength of the
積層されたコアチップCC0〜CC3及びインターフェースチップIFの隙間には、アンダーフィル94が充填され、これによって機械的強度が確保されている。インターポーザIPとインターフェースチップIFとの隙間には、NCP(Non-Conductive Paste)95が充填される。パッケージ全体はモールドレジン96によって被覆されている。これにより、各チップが物理的に保護される。
A gap between the stacked core chips CC0 to CC3 and the interface chip IF is filled with an
コアチップCC1〜CC3に設けられた貫通電極TSVの大部分は、平面視で同じ位置に設けられた表面バンプFB及び裏面バンプBBと接続されている。 Most of the through silicon vias TSV provided in the core chips CC1 to CC3 are connected to the front bump FB and the rear bump BB provided at the same position in plan view.
図10は、本実施形態による半導体装置10の主要部の回路構成を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing the circuit configuration of the main part of the
図10に示すように、インターポーザIPには外部端子として、アドレス端子12、コマンド端子13、データ端子14が含まれている。これらの外部端子は、全てインターフェースチップIFに接続されており、コアチップCC0〜CC3には直接接続されない。その他、クロック端子、データストローブ端子、キャリブレーション端子、電源端子なども含まれているが、これらについては図示を省略してある。
As shown in FIG. 10, the interposer IP includes an
アドレス端子12は、図1に示したアドレス端子112に対応する端子であり、アドレスA及びバンクアドレスBAからなるアドレス信号ADDが供給される。アドレス信号ADDは、インターフェースチップIF内のアドレスラッチ回路22にラッチされる。コマンド端子13は、図1に示したコマンド端子120に対応する端子であり、コマンド信号CMDは、インターフェースチップIF内のコマンドデコーダ23によってデコードされる。データ端子14は、図1に示したデータ系端子131に対応する端子であり、リードデータ又はライトデータDQ0の入出力を行う。データ端子14は、インターフェースチップIF内のデータ入出力回路24に接続されている。これらアドレスラッチ回路22、コマンドデコーダ23及びデータ入出力回路24は、貫通電極TSVを介してコアチップCC0〜CC3に接続されている。
The
図10に示すように、インターフェースチップIFには2次救済回路ブロック40が設けられている。2次救済回路ブロック40は、電気ヒューズ回路42、不良アドレス解析回路43、解析用メモリ44、DFT45及び置換アドレス解析回路46を含む回路ブロックであり、これらの各回路は、図1に示した電気ヒューズ回路142、不良アドレス解析回路143、解析用メモリ144、DFT145及び置換アドレス解析回路146と同じ構成及び機能を有している。このため、モードレジスタ25にテストモードが設定されると、2次救済回路ブロック40による2次救済動作が行われる。電気ヒューズ回路42は、貫通電極TSVを介してコアチップCC0〜CC3に接続されている。
As shown in FIG. 10, a secondary
コアチップCC0〜CC3は、メモリセルアレイ50と、メモリセルアレイ50に対してロウアクセスを行うためのロウデコーダ51と、メモリセルアレイ50に対してカラムアクセスを行うためのカラムデコーダ52とを備えている。ロウデコーダ51は、貫通電極TSVを介してインターフェースチップIFから供給されるアドレス信号ADD(ロウアドレスXADD)に基づき、メモリセルアレイ50に含まれるいずれかのワード線WLを選択する。一方、カラムデコーダ52は、貫通電極TSVを介してインターフェースチップIFから供給されるアドレス信号ADD(カラムアドレスYADD)に基づき、カラム制御回路53に含まれるいずれかのカラムスイッチを選択する。カラムスイッチは、センスアンプ列54に含まれるいずれかのセンスアンプをカラム制御回路53に接続するためのスイッチであり、いずれかのスイッチが導通状態になると、対応するセンスアンプを介して所定のビット線BLとカラム制御回路53とが接続される。カラム制御回路53は、貫通電極TSVを介してインターフェースチップIF内のデータ入出力回路24に接続されている。
The core chips CC0 to CC3 include a
ロウデコーダ51は、インターフェースチップIFから供給されるロウアドレスXADDが救済制御回路61に保持された不良アドレスと一致した場合、メモリセルアレイ50に含まれる本来のワード線WLの代わりに、冗長ワード線RWLに対して代替アクセスを行う。同様に、カラム制御回路53は、インターフェースチップIFから供給されるカラムアドレスYADDが救済制御回路62に保持された不良アドレスと一致した場合、メモリセルアレイ50に含まれる本来のビット線BLの代わりに、冗長ビット線RBLに対して代替アクセスを行う。図10には示されていないが、本実施形態ではこれら冗長ワード線RWL及び冗長ビット線RBLはメモリセルアレイ50に含まれている。
When the row address XADD supplied from the interface chip IF matches the defective address held in the
救済制御回路61は、本書に引用をもって取り込む米国特許出願13/200,649のFig. 2(a)に記載された救済制御回路140に対応する回路であり、光学ヒューズ回路71から供給される不良アドレスを保持するラッチ回路61aと、電気ヒューズ回路42から供給される不良アドレスを保持するラッチ回路61bとを含んでいる。
The
救済制御回路62は、本書に引用をもって取り込む米国特許出願13/200,649のFig. 2(a)に記載された救済制御回路140に対応する回路であり、光学ヒューズ回路72から供給される不良アドレスを保持するラッチ回路62aと、電気ヒューズ回路42から供給される不良アドレスを保持するラッチ回路62bとを含んでいる。
The
図10に示すように、カラム制御回路53にはデータ判定回路53aが含まれている。データ判定回路53aは、図1に示したデータ判定回路107aに対応する回路である。したがって、2次救済時において判定の結果得られる判定信号P/Fは、貫通電極TSVを介してインターフェースチップIF内の不良アドレス解析回路43に供給される。
As shown in FIG. 10, the
2次救済回路ブロック40の動作は、第1の実施形態における対応する回路ブロックの動作と基本的に同じである。本実施形態では、2次救済時におけるテストデータの判定をコアチップCC0〜CC3内のデータ判定回路53aを用いて行う一方、2次救済時における不良アドレスの解析、置換アドレスの解析、不良アドレスの保持をインターフェースチップIF側で行う。そして、電源投入時にイニシャライズ動作が実行されると、インターフェースチップIF内の電気ヒューズ回路42から貫通電極TSVを介して各コアチップCC0〜CC3内の救済制御回路61,62に不良アドレスが転送される。この時、電気ヒューズ回路42に書き込まれたロウアドレスについては救済制御回路61内のラッチ回路61bに書き込まれ、電気ヒューズ回路42に書き込まれたカラムアドレスについては救済制御回路62内のラッチ回路62bに書き込まれる。
The operation of the secondary
このように、本発明は、積層型の半導体装置に適用することも可能である。本実施形態においては、光学ヒューズ回路71,72をコアチップCC0〜CC3に搭載し、電気ヒューズ回路42をインターフェースチップIFに搭載していることから、コアチップCC0〜CC3とインターフェースチップIFとの積層工程において発生した新たな不良メモリセルを2次救済することが可能となる。しかも、本実施形態では2次救済回路ブロック40を全てインターフェースチップIF内に配置していることから、インターフェースチップIFに比べて高い集積度が要求されるコアチップCC0〜CC3のチップ面積を削減することが可能となる。
Thus, the present invention can also be applied to a stacked semiconductor device. In the present embodiment, since the
尚、第2の実施形態では、インターフェースチップIFとコアチップCC0〜CC3を積層したタイプの半導体装置について説明したが、積層型の半導体装置がこれに限定されるものではない。したがって、積層する半導体チップの種類や枚数については特に限定されるものではない。 In the second embodiment, the type of semiconductor device in which the interface chip IF and the core chips CC0 to CC3 are stacked has been described. However, the stacked type semiconductor device is not limited to this. Therefore, the type and number of semiconductor chips to be stacked are not particularly limited.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
尚、米国特許出願13/200,649の開示を本書に引用をもって取り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。
It should be noted that the disclosure of
10,100 半導体装置
12,112 アドレス端子
13,120 コマンド端子
14 データ端子
22 アドレスラッチ回路
23,124 コマンドデコーダ
24 データ入出力回路
25,125 モードレジスタ
40 2次救済回路ブロック
42,142 電気ヒューズ回路
43,143 不良アドレス解析回路
44,144 解析用メモリ
45,145 DFT回路
46,146,146a 置換アドレス解析回路
50,101 メモリセルアレイ
51,104 ロウデコーダ
52,105 カラムデコーダ
53,107 カラム制御回路
53a,107a データ判定回路
54,106 センスアンプ列
61,62,140 救済制御回路
61a,61b,62a,62b,151,152,154,155 ラッチ回路
71,72,141 光学ヒューズ回路
90a,90b レジスト
91 基板電極
92 スルーホール電極
93 再配線層
94 アンダーフィル
96 モールドレジン
102 ロウ冗長回路
103 カラム冗長回路
108 データコントロール回路
109 入出力バッファ
110 ロウアドレス制御回路
111 カラムアドレス制御回路
113 アドレスバッファ
121 コントロール端子
122 クロック端子
123 コマンドバッファ
126 コントロールバッファ
127 コントロールロジック
128 クロックバッファ
129 クロック生成回路
130 DLL回路
131 データ系端子
153,156 選択回路
161 救済アドレス演算回路
162 選択回路
163 ロウ救済残数カウンタ
164 カラム救済残数カウンタ
165 救済アドレスセレクタ
AFR,AFC 電気ヒューズセット
CC0〜CC3 コアチップ
FMI 不良解析データ
IF インターフェースチップ
IP インターポーザ
LFR,LFC 光学ヒューズセット
RBL 冗長ビット線
RWL 冗長ワード線
RYS 冗長カラム選択線
TSV 貫通電極
10, 100 Semiconductor device 12, 112 Address terminal 13, 120 Command terminal 14 Data terminal 22 Address latch circuit 23, 124 Command decoder 24 Data input / output circuit 25, 125 Mode register 40 Secondary relief circuit block 42, 142 Electrical fuse circuit 43 , 143 Defective address analysis circuit 44, 144 Analysis memory 45, 145 DFT circuit 46, 146, 146a Replacement address analysis circuit 50, 101 Memory cell array 51, 104 Row decoder 52, 105 Column decoder 53, 107 Column control circuit 53a, 107a Data determination circuit 54, 106 Sense amplifier row 61, 62, 140 Relief control circuit 61a, 61b, 62a, 62b, 151, 152, 154, 155 Latch circuit 71, 72, 141 Optical fuse circuit 9 a, 90b Resist 91 Substrate electrode 92 Through-hole electrode 93 Redistribution layer 94 Underfill 96 Mold resin 102 Row redundancy circuit 103 Column redundancy circuit 108 Data control circuit 109 Input / output buffer 110 Row address control circuit 111 Column address control circuit 113 Address buffer 121 control terminal 122 clock terminal 123 command buffer 126 control buffer 127 control logic 128 clock buffer 129 clock generation circuit 130 DLL circuit 131 data system terminals 153 and 156 selection circuit 161 relief address arithmetic circuit 162 selection circuit 163 row relief remaining counter 164 column Relief remaining number counter 165 Relief address selector AFR, AFC Electric fuse set CC0 to CC3 FMI Failure analysis data IF Interface chip IP Interposer LFR, LFC Optical fuse set RBL Redundant bit line RWL Redundant word line RYS Redundant column selection line TSV Through electrode
Claims (11)
前記複数のメモリセルのうち所定の不良メモリセルに対応するワード線のロウアドレスと、前記複数のメモリセルのうち別の不良メモリセルに対応するビット線のカラムアドレスとを記憶するヒューズ回路と、
前記ヒューズ回路に記憶された前記ロウアドレスによって特定されるワード線を置換するための複数の冗長ワード線と、
前記ヒューズ回路に記憶された前記カラムアドレスによって特定されるビット線を置換するための複数の冗長ビット線と、
前記ロウアドレス及び前記カラムアドレスを前記ヒューズ回路に書き込む置換アドレス解析回路と、を備え、
前記ヒューズ回路は、光学ヒューズ回路及び電気ヒューズ回路を含み、
前記置換アドレス解析回路は、第1の動作モードが選択されている場合には、前記電気ヒューズ回路への前記ロウアドレスの書き込み及び前記カラムアドレスの書き込みの両方が許可され、第2の動作モードが選択されている場合には、前記電気ヒューズ回路への前記ロウアドレスの書き込み及び前記カラムアドレスの書き込みの一方が許可され、他方が禁止されることを特徴とする半導体装置。 A memory cell array including a plurality of word lines, a plurality of bit lines, and a plurality of memory cells selected by them;
A fuse circuit for storing a row address of a word line corresponding to a predetermined defective memory cell among the plurality of memory cells and a column address of a bit line corresponding to another defective memory cell among the plurality of memory cells;
A plurality of redundant word lines for replacing a word line specified by the row address stored in the fuse circuit;
A plurality of redundant bit lines for replacing a bit line specified by the column address stored in the fuse circuit;
A replacement address analysis circuit for writing the row address and the column address to the fuse circuit,
The fuse circuit includes an optical fuse circuit and an electrical fuse circuit,
When the first operation mode is selected, the replacement address analysis circuit is allowed to write both the row address and the column address to the electric fuse circuit, and the second operation mode is When selected, one of the row address writing and the column address writing to the electric fuse circuit is permitted, and the other is prohibited.
前記置換アドレス解析回路は、前記不良解析データに基づいて、前記ロウアドレス又は前記カラムアドレスを前記電気ヒューズ回路に書き込むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体装置。 A failure address analysis circuit for generating failure analysis data including error pattern information indicating a layout of one or more defective memory cells by analyzing an address of the defective memory cell;
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the replacement address analysis circuit writes the row address or the column address to the electric fuse circuit based on the failure analysis data. 5.
前記複数の冗長ビット線は、前記光学ヒューズ回路及び前記電気ヒューズ回路の両方に割り当てられ、これにより前記光学ヒューズ回路及び前記電気ヒューズ回路のいずれか一方に書き込まれた前記カラムアドレスに対応するビット線を置換可能な第1の冗長ビット線と、前記電気ヒューズ回路に割り当てられることなく前記光学ヒューズ回路に割り当てられ、これにより前記光学ヒューズ回路に書き込まれた前記カラムアドレスに対応するビット線を置換可能な第2の冗長ビット線とを含む、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。 The plurality of redundant word lines are assigned to both the optical fuse circuit and the electric fuse circuit, and thereby, the word line corresponding to the row address written in one of the optical fuse circuit and the electric fuse circuit. The first redundant word line that can be replaced with the optical fuse circuit without being assigned to the electric fuse circuit, thereby replacing the word line corresponding to the row address written in the optical fuse circuit A second redundant word line,
The plurality of redundant bit lines are assigned to both the optical fuse circuit and the electric fuse circuit, and thereby the bit line corresponding to the column address written in one of the optical fuse circuit and the electric fuse circuit. The first redundant bit line that can be replaced with the optical fuse circuit without being assigned to the electric fuse circuit, and thereby the bit line corresponding to the column address written in the optical fuse circuit can be replaced. 5. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a second redundant bit line.
前記置換アドレス解析回路、前記不良アドレス解析回路及び前記電気ヒューズ回路が第2の半導体チップに集積され、
前記第1及び第2の半導体チップが前記パッケージ内にパッケージングされていることを特徴とする請求項6に記載の半導体装置。 The memory cell array, the redundant word line, the redundant bit line, and the optical fuse circuit are integrated on a first semiconductor chip;
The replacement address analysis circuit, the defective address analysis circuit, and the electrical fuse circuit are integrated on a second semiconductor chip,
The semiconductor device according to claim 6, wherein the first and second semiconductor chips are packaged in the package.
前記電気ヒューズ回路に書き込まれた前記ロウアドレス及び前記カラムアドレスは、前記貫通電極を介して前記第2の半導体チップから前記第1の半導体チップに転送されることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。 A through electrode provided through at least one of the first and second semiconductor chips;
8. The row address and the column address written in the electrical fuse circuit are transferred from the second semiconductor chip to the first semiconductor chip through the through electrode. Semiconductor device.
前記第1の動作テストによって検出された第1の不良メモリセルのアドレスを解析することによって第1の不良ワード線及び第1の不良ビット線を特定する工程と、
前記第1の不良ワード線及び前記第1の不良ビット線を前記ウェハ状態でそれぞれ第1の冗長ワード線及び第1の冗長ビット線に置換する工程と、
前記ウェハを切断することによって前記メモリデバイスが個片化されたメモリチップを取り出す工程と、
少なくとも前記メモリチップを含む1又は2以上の半導体チップをパッケージングする工程と、
パッケージングされた半導体装置に対して第2の動作テストを行う工程と、
前記第2の動作テストによって検出された第2の不良メモリセルのアドレスを解析することによって不良解析データを生成する工程と、
前記不良解析データに基づいて、前記第2の不良メモリセルに対応する第2の不良ワード線を第2の冗長ワード線に置換するか、前記第2の不良メモリセルに対応する第2の不良ビット線を第2の冗長ビット線に置換するかを選択する工程と、
前記第2の不良ワード線又は前記第2の不良ビット線をそれぞれ第2の冗長ワード線又は第2の冗長ビット線に置換する工程と、を備え、
前記選択する工程においては、第1の動作モードが選択されている場合には、前記第2の冗長ワード線による置換及び前記第2の冗長ビット線による置換の両方を有効とし、第2の動作モードが選択されている場合には、前記第2の冗長ワード線による置換及び前記第2の冗長ビット線による置換の一方を有効とし、他方を無効とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Performing a first operation test on a wafer-state memory device;
Identifying a first defective word line and a first defective bit line by analyzing an address of a first defective memory cell detected by the first operation test;
Replacing the first defective word line and the first defective bit line with a first redundant word line and a first redundant bit line, respectively, in the wafer state;
Removing the memory chip in which the memory device is singulated by cutting the wafer;
Packaging one or more semiconductor chips including at least the memory chip;
Performing a second operation test on the packaged semiconductor device;
Generating failure analysis data by analyzing an address of a second defective memory cell detected by the second operation test;
Based on the defect analysis data, a second defective word line corresponding to the second defective memory cell is replaced with a second redundant word line, or a second defect corresponding to the second defective memory cell. Selecting whether to replace the bit line with a second redundant bit line;
Replacing the second defective word line or the second defective bit line with a second redundant word line or a second redundant bit line, respectively.
In the selecting step, when the first operation mode is selected, both the replacement by the second redundant word line and the replacement by the second redundant bit line are validated, and the second operation is performed. When the mode is selected, one of the replacement with the second redundant word line and the replacement with the second redundant bit line is validated, and the other is invalidated. .
前記複数の冗長ワード線にはそれぞれ異なる番号が割り当てられており、
前記複数の冗長ビット線にはそれぞれ異なる番号が割り当てられており、
前記第1の不良ワード線及び前記第1の不良ビット線をそれぞれ前記第1の冗長ワード線及び前記第1の冗長ビット線に置換する工程においては、割り当てられた番号の小さい冗長ワード線及び割り当てられた番号の小さい冗長ビット線を優先的に使用し、
前記第2の不良ワード線又は前記第2の不良ビット線をそれぞれ前記第2の冗長ワード線又は前記第2の冗長ビット線に置換する工程においては、割り当てられた番号の大きい冗長ワード線又は割り当てられた番号の大きい冗長ビット線を優先的に使用する、ことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。 The memory chip includes at least a plurality of redundant word lines that can be used as the first redundant word line and at least a plurality of redundant bit lines that can be used as the first redundant bit line.
Each of the plurality of redundant word lines is assigned a different number,
Each of the plurality of redundant bit lines is assigned a different number,
In the step of replacing the first defective word line and the first defective bit line with the first redundant word line and the first redundant bit line, respectively, a redundant word line having a small assigned number and an assigned number are assigned. The redundant bit line with the smaller number is used preferentially,
In the step of replacing the second defective word line or the second defective bit line with the second redundant word line or the second redundant bit line, respectively, a redundant word line or assigned with a large assigned number is assigned. 10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein a redundant bit line having a large number is preferentially used.
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-
2012
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI711036B (en) * | 2020-01-22 | 2020-11-21 | 大陸商珠海南北極科技有限公司 | Repair circuit of memory and method thereof |
US11468964B2 (en) | 2020-01-22 | 2022-10-11 | Ns Poles Technology Corp. | Repair circuit of memory and method thereof |
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