JP2685435B2 - Method of relieving defects in semiconductor memory device - Google Patents

Method of relieving defects in semiconductor memory device

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JP2685435B2
JP2685435B2 JP61104640A JP10464086A JP2685435B2 JP 2685435 B2 JP2685435 B2 JP 2685435B2 JP 61104640 A JP61104640 A JP 61104640A JP 10464086 A JP10464086 A JP 10464086A JP 2685435 B2 JP2685435 B2 JP 2685435B2
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memory
chip
memories
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真志 堀口
正和 青木
敏夫 佐々木
儀延 中込
伸一 池永
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  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体メモリ装置に係り、特に不良メモリセ
ルを予備のメモリセルで置換することによつて修復する
技術に関する。 〔従来の技術〕 半導体メモリの高集積化は、近年急速に進んでおり、
VLSI(超大規模集積回路)レベルのものも量産されるよ
うになつている。しかし、高集積化とともにチツプサイ
ズが増大する傾向にあり、そにれ起因する歩留りの低下
が問題になつてきた。この対策としては、不良メモリセ
ルをあらかじめチツプ上に設けておいた予備のメモリセ
ルで置換することにより修復するという、いわゆる欠陥
救済技術がある。この技術は、たとえばアイ・イー・イ
ー・イー・トランザクシヨン オン エレクトロン デ
バイセズ、ED−26,第853頁から第860頁、1979年6月(I
EEE,Trans.on Electron Devices,ED−26,pp.853−860,J
une 1979)において論じられているように、半導体メモ
リの歩留り向上には非常に有効な手法である。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は1チツプ内で不良メモリセルと予備メ
モリセルとの置換を行うものであり、したがつてチツプ
上に設けられた予備メモリセル数を越える不良がある場
合は、修復は不可能である。また、修復にはメモリテス
タを用いるのが普通であるが、修復に要する時間の分テ
スタの使用時間が長くなり、テストコストが増大すると
いう問題点がある。 本発明の目的は、メモリチツプを多数用いてメモリ装
置を構成する際に、従来は修復不可能であつたチツプを
も使用できるようにして製造コストを低減し、また修復
を自動時に行うようにしてテストコストをも低減する方
法を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明では、メモリ装置
内に予備のチツプを設けておき、チツプ間で置換を行う
ことにより不良メモリセルの修復を行う。また、メモリ
装置内に設けた自己テスト回路により、各メモリチツプ
を自動的にテストして必要な修復を行うようにする。 〔作用〕 不良メモリセルの置換をチツプ間で行うことにより、
従来技術(個別チツプ内での置換)では修復できなかつ
た不良をも修復することが可能になる。それによりチツ
プの歩留りを向上させ、製造コストを下げることができ
る。また、自己テスト回路により上記修復を自動的に行
うため、従来技術(メモリテスタによる修復)に比較し
てテストコストを下げることができる。 に実施例〕 以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。同
図は本発明による半導体メモリ装置の構成図である。図
中1は半導体メモリチツプ、2はデコーダ、3は制御回
路、4は一致検出器、5は自己テスト回路である。メモ
リチツプ1には、基本メモリチツプn個と、基本メモリ
チツプに不良がある場合それを置換するための予備メモ
リチツプm個とがある。一致検出器4は、不良のアドレ
スを記憶し、アドレス入力端子6から入力されたアドレ
スとの比較を行うための回路である。自己テスト回路5
は、電源オン時に各メモリチツプ1をテストし、不良ア
ドレス等の情報を一致検出器4に書き込むための回路で
あり、10はCPU、11はROM、12はテストパターン発生回
路、13はセレクタ、14は多数決回路である。本メモリ装
置は、自己テスト回路5が一致検出器4に書き込んだ情
報を用いて、いわばソフト的な欠陥救済を行つている。
以下、本メモリ装置の動作を説明する。 まず、読み出しの場合について説明する。アドレス入
力端子6から入力されたアドレス信号のうち、メモリチ
ツプの選択に使われる分(log2 nビツト)はデコーダ2
によつてデコードされ、基本メモリチツプのチツプ選択
信号CSとなる。残りのアドレス信号はすべてのメモリチ
ツプのアドレス端子に共通に入力される。なお、このと
きm個の予備メモリチツプのCSは選択状態にしておく。
したがつて、基本メモリチツプ1個、予備メモリチツプ
m個、計(m+1)個のチツプの同一アドレスから同時
にデータが読み出される。 一方、一致検出器4は、入力されたアドレスが不良ア
ドレスであるかどうか、不良アドレスであるならばどの
予備チツプを用いるかを判定し、その結果をフラグとし
て出す。制御回路3はそのフラグを受けて、メモリチツ
プから読み出されたデータのうちの1つを選択して、デ
ータ入出力端子7に出力する。 書き込みの場合は、制御回路3はデータ入出力端子7
からデータを取り込み、フラグに従つて1つのメモリチ
ツプに送出する。同時にそのメモリチツプに書き込みエ
ネーブル信号WEを入れる。その他の動作は読み出しの場
合と同じである。 以上の説明から明らかなように、本メモリ装置の欠陥
救済はチツプ単位の置換である。すなわち、基本メモリ
チツプのアドレスaのメモリセルが不良のとき、そのメ
モリセルは必ず予備メモリチツプのアドレスaのメモリ
セルで置換される。どの予備チツプを用いるかというm
通りの自由度はあるが、a以外のアドレスのメモリセル
で置換することはできない。この制約は一見救済可能確
率を低下させるように思われるが、(m+1)個以上の
メモリチツプにおいて同一アドレスに不良がない限り救
済は可能であるから、mがたとえば4以上ならば救済可
能確率はほとんど低下しない。しかもこの方式には次の
ような利点がある。第1にチツプ単位の切換のみを行え
ばよい(アドレス信号はすべてのチツプに共通でよい)
ため、制御が簡単になる。第2にメモリチツプと一致検
出器とは同時に動作することができるので、アクセスの
遅延が少ない。すなわち、ハードウエア量が少なく高速
なメモリ装置を作ることができる。 次に、一致検出器4について詳細に説明する。第2図
は一致検出器の構成の一例であり、20は連想メモリ、21
は優先度判定回路、22はレジスタである。連想メモリ20
の各行には不良メモリセルのアドレスを記憶し、レジス
タ22の各行にはその不良メモリセルなどの予備メモリチ
ツプで置換するかという情報を記憶する。連想メモリは
普通のメモリと同様な読み出し、書き込みも可能である
が、その他にデータの検索機能をもつている。ここでは
この検索機能を利用する。 アドレス信号が入力端子23から入力されると、連想メ
モリ20の各行に記憶されているデータとの比較が行われ
る。その結果、ある行に記憶されているデータと一致す
ると、その行の一致検出線24に一致信号が出され、レジ
スタ22の対応する行に記憶されていたデータが出力端子
26に出力される。連想メモリにおける比較はすべての行
について並列に行われるので、普通のメモリに比較回路
を外付けにするよりも高速な検索が可能である。 ここで、連想メモリ20には、普通の2進情報“0",
“1"だけでなく、ドントケア値“X"をも記憶できるよう
にする。ドントケア値とは、比較の相手が“0",“1"の
いずれでも「一致」とみなされる値である。こうするこ
とによる利点を以下に述べる。 一般にメモリの不良には、1個のメモリセルの不良だ
けでなく、1本のワード線あるいは1本のデータ線の全
部あるいは大部分のメモリセルが不良である場合がしば
しばある。したがつて、ワード線(ロウ)あるいはデー
タ線(カラム)を単位として予備との置換ができること
が望ましい。ドントケア値“X"を用いることによつてこ
れが次のように簡単に実現できる。 連想メモリの30,31,32の部分にはそれぞれチツプアド
レス,ロウアドレス,カラムアドレスを入れておく。ワ
ード線単位の置換のときはカラムアドレス部を、データ
線単位の置換のときはロウアドレス部をそれぞれすべて
“X"にしておく。たとえば、図の例において、41はワー
ド線単位の置換であり、チツプアドレスが“1"のチツプ
のロウアドレスが“3"であればカラムアドレスにかかわ
らず第1の予備チツプで置換することを示している。42
はデータ線単位の置換であり、チツプアドレスが“2"、
カラムアドレスが“5"であればロウアドレスにかかわら
ず第2の予備チツプで置換することを示している。な
お、メモリセル単位の置換のときは、40に示すように置
換すべきメモリセルのアドレスをそのまま入れておけば
よい。さらに43に示すようにカラムアドレス部全部とロ
ウアドレス部の最下位を“X"にすればワード線2本を単
位とした置換も可能になる。この例ではチツプアドレス
が“3"のチツプのロウアドレスが“4"および“5"のワー
ド線を第1の予備チツプで置換することを示している。
これはワード線同士のシヨート等によつて隣接する2本
のワード線が同時に不良である場合に有効である。同様
な方法でデータ線2本を単位とした置換ももちろん可能
である。 優先度判定回路21は2本以上の一致検出線から一致信
号が出されたときに、最も優先度の高い一致信号のみを
レジスタ22に伝達するための回路である(ここでは上方
が優先度が高いとする)。たとえばチツプアドレス,ロ
ウアドレス,カラムアドレスがそれぞれ“0",“1",“2"
のときは、40および44の行から一致信号が出るが、40の
方が優先度が高いので、出力は“3"となる。すなわち、
チツプアドレスが“0"のチツプのロウアドレスが“1"の
ワーク線は第1の予備チツプで置換されるが、例外とし
てカラムアドレスが“2"のメモリセルのみは第3の予備
チツプで置換される。これは予備チツプに不良がある場
合に有効である。 なお、連想メモリの使用していない行には、45〜47に
示すようにすべて“X"を書き込み、対応するレジスタに
はすべて“0"(ここでは出力が“0"のときは予備チツプ
との置換は行わないとする)を書き込んでおけばよい。
45〜47の行の一致検出線には必ず一致信号が出るから、
入力されたアドレスが40〜44のいずれとも一致しなかつ
たときは、45に対応するレジスタの内容、すなわち“0"
が読み出される。したがつて予備チツプとの置換は行わ
れない。 以上説明したように、“0",“1",“X"の3値を記憶で
きる連想メモリと、優先度判定回路を用いることによつ
て、きわめて多様な欠陥救済が効率的に実現できる。こ
のことは救済確率を高めるのに寄与するものである。 3値を記憶できる連想メモリは、たとえば第3図のよ
うにすれば実現できる。図中100は連想メモリの1個の
メモリセルであり、図には1個分しか示していないが実
際にはこれが縦横に多数配列されている。連想メモリセ
ル100はフリツプフロツプ101,102と一致検出用ゲート10
3を有する。各フリツプフロツプはノード対(118と119
および128と129)のいずれか一方のノードが高電位(ほ
ぼ電源電圧Vccに等しい。以下“H"と略す)、他方のノ
ードが低電位(ほぼ接地電圧に等しい。以下“L"と略
す)になることによつて情報を記憶する。値“0"を記憶
するときはノード118,119,128,129はそれぞれ“L",
“H",“L",“H"に、値“1"を記憶するときはそれぞれ
“H,“L",“H",“L"に、値“X"を記憶するときはそれぞ
れ“L",“H",“H",“L"にする。 普通のメモリとして読み出し、書き込みを行う際は、
ワード線104を“H"にしてMOSトランジスタ112,113,122,
123を導通させ、ノード118,119,128,129とデータ線105,
106,107,108との間でそれぞれデータの転送を行う。検
索のときは、ワード線104を“L"にし、あらかじめプリ
チヤージ信号φpを印加して一致検出線24を“H"にして
おく。次に、値“0"を検索するときはデータ線106,107
をそれぞれ“H",“L"に,値“1"を検索するときはそれ
ぞれ“L",“H"にする。その結果一致検出線24が放電さ
れて“L"になれば「不一致」、放電されなければ「一
致」と判定する。値“0"が記憶されていて値“1"が検索
されたときは、MOSトランジスタ126と127が両方とも導
通するので一致検出線24が放電される。値“1"が記憶さ
れていて値“0"が検索されたときは、MOSトランジスタ1
16と117が両方とも導通するので一致検出線24が放電さ
れる。その他の場合は一致検出線は放電されない。特に
値“X"が記憶されているとは、MOSトランジスタ116と11
7が非導通状態なので、何が検索されても一致検出線は
放電されず、(このメモリセルに関して)「一致」と判
定される。 次に、自己テスト回路5について詳細に説明する。第
4図は自己テストの方法を示すフローチヤートである。 本メモリ装置に電源が投入されると、電源オン検出回
路15はCPU10を起動する(50)。CPUはROM11内に記憶さ
れているプログラムに従つて以下の自己テストを実行す
る。 まず一致検出器4を初期設定する(51)。初期設定と
は欠陥救済を全く行わない状態(アドレスのいかんにか
かわらず基本メモリチツプを選択する状態)にすること
である。次に予備テストを行う(52〜54)。これは、前
述のように(m+1)個以上のメモリチツプにおいて同
一アドレスに不良がある場合は欠陥救済できないので、
それを早期に検出するためである。予備テストは、たと
えば全チツプ(予備チツプを含む)同時に同一テストパ
ターンによるテストを実行し、各チツプからの出力のう
ち(m+1)個以上が誤つていないかどうか調べればよ
い。 次に、各チツプ毎に欠陥救済を行う(55〜63)。すな
わち、チツプをテストして(56)不良ビツトがなくなる
まで(57)、不良の置換方法(メモリセル単位,ワード
線単位、もしくはデータ線単位)を決定して(58)それ
を一致検出器に書き込む(59)。このとき不良の箇所が
多すぎて一致検出器の記憶容量を越えてしまう場合は不
良品である。(60,(61)。全部の基本チツプについて
の欠陥救済が終了すると(62)、最終テストを行い(6
4)、不良ビツトがないことを確認する(65〜67)。 なお、テストパターンの発生は、CPUがソフトウエア
で行つてもよいが、専用のテストパターン発生回路12を
設けた方がテスト時間を短縮できる。 また、CPUが以上のテストを行う際に作業用のメモリ
が必要になることがある。特に、1チツプのテスト結果
に基づいて不良の置換方法を決定する際(58)には、各
メモリセルの良/不良を記録するためのメモリ、いわゆ
るフエイルビツトメモリがある方が効率がよい。フエイ
ルビツトメモリとしては、専用のメモリを設けてもよい
が、その記憶容量はテストされるメモリと同じだけ(す
なわち1チツプ分)必要であり、自己テスト回路のハー
ドウエア量が増大してしまう。本実施例では、専用のフ
エイルビツトメモリは設けず、次のような方法を用いて
いる。 チツプ毎のテストの際には当面のテスト対象のチツプ
以外のチツプをフエイルビツトメモリとして用いる。た
だし、注意すべきことはフエイルビツトメモリ自体には
不良があつてはならないことである。そのためには、完
全良品のチツプを少なくとも1個用いることにしてもよ
いが、本実施例のように誤り訂正による方が完全良品が
不要になるのでコスト的に有利である。誤り訂正として
はここでは多数決を採用している。すなわち、セレクタ
13によつて当面のテスト対象でないチツプを(2m+1)
個選択し、書き込むときは(2m+1)個にすべて同一デ
ータを書き込み、読み出すときは多数決回路14によつて
(2m+1)個の多数決をとつた結果を読み出しデータと
する。同一アドレスにはたかだかm個の不良しかないこ
とは予備テストの段階で確認済であるから、(2m+1)
個の多数決をとれば必ず正しいデータが得られる。 多数決による誤り訂正は、ハミング符号等の普通に用
いられている誤り訂正よりも、訂正の手続きがはるかに
簡単であるという利点がある。ハミング符号の訂正に用
いられるような排他的論理和ゲートを多数用いた複雑な
回路は必要なく、小規模な多数決回路だけでよい。多数
決による誤り訂正の欠点は冗長度が大きい(1ビツトの
情報の記憶に(2m+1)ビツト分のメモリが必要)こと
であるが、この場合は当面のテスト対象のメモリチツプ
以外のチツプは全部使用できるため、問題にならない。 以上説明したように、自己テスト回路を設けることに
よつて電源投入時に自動的に欠陥救済が行われるので、
高価なメモリテスタによつて欠陥救済を行う必要がなく
なり、テストコストが低減できる。自己テストに必要な
ハードウエア量も第1図に示すように比較的少ない。CP
U10は、第4図に示す小規模なプログラムが実行できれ
ばよいので、たとえばROM11と一体化した低価格の1チ
ツプマイクロコンピユータでも十分であり、テストパタ
ーン発生回路12や多数決回路14も小規模な回路で実現で
きる。 本実施例では、自己テストは電源オン検出回路15によ
つて起動しているが、外部から起動信号を入れることに
よつて任意の時に行えるようにしてもよい。また、一致
検出器4に記憶されている情報を電池によつてバツクア
ツプしておいてもよい。メモリ装置全体、すなわちメモ
リチツプ1を含めて電池でバツクアツプしても、もちろ
んさしつかえない。 第1図の実施例では、欠陥救済はメモリチツプを単位
として切換える方式であるが、必ずしもチツプを単位と
しなくてもよい。たとえば、1個のメモリチツプが複数
個のメモリブロツクに分割されている場合、1個のメモ
リブロツクを単位として切換える方式でもよい。この例
として、第5図に複数(ここでは4個)の入出力端子を
有するメモリチツプを用いた構成を示す。各メモリツプ
70は4個のメモリブロツク71に分割されており、各ブロ
ツクが入出力端子I/Oo〜I/O3にそれぞれ接続されてい
る。各メモリブロツク71を第1図におけるメモリチツプ
1とみなすことによつて、同様なメモリ装置を作ること
ができる。 以上の実施例はメモリチツプとしてRAM(ランダムア
クセスメモリ)を用いた例であるが、データの入出力を
シリアルに行うメモリでも本発明は適用可能である。こ
の例を第6図に示す。各メモリチツプ80はチツプ選択信
号CSとクロツクCLKで制御される。CS印加後CLKをk回
(kは整数)印加することによつて、アドレスAで指定
されたk個のメモリセルに対して順次読み出し、あるい
は書き込みが行われる。このチツプを用いて第1図と同
様なメモリ装置を作るには、アドレスとCLKは共通に接
続し、CSはデコーダ2で制御する。本メモリ装置の動作
は、データの入出力がk回(第1図では1回)になる他
は、第1図に実施例と同じである。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によればメモリチツプを
多数用いる半導体メモリ装置において、チツプ間にまた
がつて大規模に不良の修復を行うことができるので、従
来の欠陥救済技術では修復不可能であつたチツプをも使
用できるようになり、製造コストを低減することができ
る。また、修復を自動的に行えるようになるので、メモ
リテスタ等による方法よりもテストコストを低減でき
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a technique for repairing defective memory cells by replacing them with spare memory cells. [Prior Art] High integration of semiconductor memory has been rapidly progressing in recent years.
VLSI (Very Large Scale Integrated Circuit) products have also been mass-produced. However, as the integration becomes higher, the chip size tends to increase, and the decrease in yield due to this has become a problem. As a countermeasure against this, there is a so-called defect relief technique in which a defective memory cell is repaired by replacing it with a spare memory cell provided on a chip in advance. This technique is described, for example, in I.E.E.Transaction on Electron Devices, ED-26, pages 853 to 860, June 1979 (I.
EEE, Trans.on Electron Devices, ED−26, pp.853−860, J
1979), it is a very effective method for improving the yield of semiconductor memories. [Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned conventional technique, defective memory cells are replaced with spare memory cells within one chip, and therefore, defects exceeding the number of spare memory cells provided on the chip are involved. If there is, repair is impossible. Further, although a memory tester is usually used for restoration, there is a problem that the tester is used for a longer time due to the time required for restoration, resulting in an increase in test cost. An object of the present invention is to reduce the manufacturing cost by making it possible to use a chip that has been conventionally unrepairable when a memory device is constructed using a large number of memory chips, and to perform the repair automatically. It is to provide a method of reducing the test cost. [Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, in the present invention, a spare chip is provided in the memory device, and a defective memory cell is repaired by performing replacement between chips. Further, each memory chip is automatically tested by the self-test circuit provided in the memory device to perform necessary repair. [Operation] By replacing defective memory cells between chips,
With the conventional technology (replacement within an individual chip), it becomes possible to repair even defects that cannot be repaired. As a result, the yield of chips can be improved and the manufacturing cost can be reduced. Further, since the self-test circuit automatically performs the above repair, the test cost can be reduced as compared with the conventional technique (repair by the memory tester). Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The figure is a block diagram of a semiconductor memory device according to the present invention. In the figure, 1 is a semiconductor memory chip, 2 is a decoder, 3 is a control circuit, 4 is a coincidence detector, and 5 is a self-test circuit. The memory chips 1 include n basic memory chips and m spare memory chips for replacing defective basic memory chips. The coincidence detector 4 is a circuit for storing a defective address and comparing it with the address input from the address input terminal 6. Self test circuit 5
Is a circuit for testing each memory chip 1 when the power is turned on and writing information such as a defective address into the coincidence detector 4, 10 is a CPU, 11 is a ROM, 12 is a test pattern generation circuit, 13 is a selector, 14 Is a majority circuit. This memory device uses the information written in the coincidence detector 4 by the self-test circuit 5 to perform so-called soft defect relief.
The operation of this memory device will be described below. First, the case of reading will be described. Of the address signals input from the address input terminal 6, the portion used for selecting the memory chip (log2 n bits) is the decoder 2
And becomes the chip selection signal CS of the basic memory chip. The remaining address signals are commonly input to the address terminals of all the memory chips. At this time, the CSs of the m spare memory chips are selected.
Therefore, data is simultaneously read from the same address of one basic memory chip, m spare memory chips, and a total of (m + 1) chips. On the other hand, the coincidence detector 4 determines whether or not the input address is a defective address, and which spare chip is used if the input address is a defective address, and outputs the result as a flag. The control circuit 3 receives the flag, selects one of the data read from the memory chip, and outputs it to the data input / output terminal 7. When writing, the control circuit 3 uses the data input / output terminal 7
The data is taken in from and is sent to one memory chip according to the flag. At the same time, the write enable signal WE is input to the memory chip. Other operations are the same as in the case of reading. As is clear from the above description, the defect relief of the present memory device is the replacement in chip units. That is, when the memory cell at the address a of the basic memory chip is defective, the memory cell is always replaced with the memory cell at the address a of the spare memory chip. M which spare chip to use
Although it has a certain degree of freedom, it cannot be replaced with a memory cell having an address other than a. This constraint seems to lower the repairable probability at first glance, but repair is possible as long as there is no defect at the same address in (m + 1) or more memory chips. Therefore, if m is 4 or more, the repairable probability is almost zero. Does not fall. Moreover, this method has the following advantages. First, only chip-by-chip switching needs to be performed (address signals may be common to all chips).
Therefore, control becomes easy. Second, since the memory chip and the coincidence detector can operate simultaneously, the access delay is small. That is, a high-speed memory device having a small amount of hardware can be manufactured. Next, the coincidence detector 4 will be described in detail. FIG. 2 shows an example of the structure of the coincidence detector, in which 20 is an associative memory and 21
Is a priority determination circuit, and 22 is a register. Associative memory 20
Each row stores the address of the defective memory cell, and each row of the register 22 stores information as to whether the defective memory cell is replaced with a spare memory chip. The associative memory can be read and written in the same way as ordinary memory, but also has a data search function. This search function is used here. When the address signal is input from the input terminal 23, it is compared with the data stored in each row of the associative memory 20. As a result, when the data stored in a certain row is matched, a match signal is output to the match detection line 24 of that row, and the data stored in the corresponding row of the register 22 is output to the output terminal.
It is output to 26. Since the comparison in the associative memory is performed in parallel for all the rows, a faster search is possible as compared with the case where the comparison circuit is externally attached to an ordinary memory. Here, the associative memory 20 stores ordinary binary information “0”,
Not only "1" but also don't care value "X" can be stored. The don't care value is a value that is considered as “match” regardless of whether the comparison partner is “0” or “1”. The advantages of doing this are described below. In general, a memory failure is often not only one memory cell failure, but also one word line or one data line, or all or most of the memory cells. Therefore, it is desirable that the spare can be replaced by the word line (row) or the data line (column) as a unit. This can be easily achieved by using the don't care value "X" as follows. A chip address, a row address, and a column address are put in the associative memories 30, 31, and 32, respectively. When replacing word lines, the column address part is set to "X". When replacing data lines, the row address part is set to "X". For example, in the example of the figure, 41 is the replacement in word line units, and if the row address of the chip whose chip address is "1" is "3", it is replaced by the first spare chip regardless of the column address. Shows. 42
Is the replacement for each data line, and the chip address is "2",
If the column address is "5", it indicates that replacement is performed with the second spare chip regardless of the row address. When replacing in units of memory cells, the address of the memory cell to be replaced may be left as it is, as indicated by 40. Further, as shown by 43, if the least significant part of the column address part and the row address part is set to "X", the replacement can be performed in units of two word lines. In this example, it is shown that the word lines of the row address of the chip whose chip address is "3" and whose row addresses are "4" and "5" are replaced with the first spare chip.
This is effective when two adjacent word lines are simultaneously defective due to a short-circuit between the word lines. It is of course possible to replace the two data lines as a unit by the same method. The priority determination circuit 21 is a circuit for transmitting only the match signal having the highest priority to the register 22 when the match signals are output from two or more match detection lines (here, the upper side indicates the priority level is It is expensive). For example, the chip address, row address, and column address are "0", "1", and "2", respectively.
In the case of, a match signal is output from the rows of 40 and 44, but since 40 has a higher priority, the output becomes "3". That is,
The work line whose row address is "1" and whose chip address is "0" is replaced by the first spare chip, except for the memory cell whose column address is "2", which is replaced by the third spare chip. To be done. This is effective when the spare chip is defective. Note that "X" is written to all the unused rows of the associative memory as shown in 45 to 47, and all "0" s are written to the corresponding registers (in this case, when the output is "0", the backup chips are It is not necessary to replace).
Since a match signal is always output to the match detection lines of lines 45 to 47,
If the input address does not match any of 40 to 44, the contents of the register corresponding to 45, that is, "0"
Is read. Therefore, the replacement with the spare chip is not performed. As described above, by using the associative memory that can store the three values of “0”, “1”, and “X” and the priority determination circuit, it is possible to efficiently realize a wide variety of defect relief. This contributes to increase the relief probability. An associative memory that can store three values can be realized, for example, as shown in FIG. In the figure, 100 is one memory cell of the associative memory, and although only one memory cell is shown in the figure, a large number of cells are arranged vertically and horizontally. The associative memory cell 100 includes flip-flops 101 and 102 and a match detection gate 10
With 3. Each flipflop is a pair of nodes (118 and 119).
And 128 and 129), one of the nodes has a high potential (approximately equal to the power supply voltage Vcc; hereinafter abbreviated as “H”), and the other node has a low potential (approximately equal to ground voltage; hereinafter abbreviated as “L”). Information is stored by becoming. When storing the value "0", the nodes 118, 119, 128, 129 are "L",
When storing the value “1” in “H”, “L” and “H” respectively, it becomes “H”, “L”, “H” and “L” and when storing the value “X” respectively Set to L "," H "," H "," L ". When reading and writing as normal memory,
Set the word line 104 to "H" to turn on the MOS transistors 112, 113, 122,
123 is made conductive, and nodes 118, 119, 128, 129 and data lines 105,
Data is transferred between 106, 107, and 108, respectively. At the time of search, the word line 104 is set to "L" and the precharge signal φp is applied in advance to set the coincidence detection line 24 to "H". Next, when searching for the value “0”, the data lines 106, 107
To "H" and "L" respectively, and to search for the value "1", set them to "L" and "H" respectively. As a result, if the coincidence detection line 24 is discharged to “L”, it is determined as “mismatch”, and if not discharged, it is determined as “coincidence”. When the value "0" is stored and the value "1" is retrieved, the MOS transistors 126 and 127 are both conductive, and the match detection line 24 is discharged. When the value "1" is stored and the value "0" is retrieved, the MOS transistor 1
Match detection line 24 is discharged because both 16 and 117 are conducting. In other cases, the coincidence detection line is not discharged. In particular, the fact that the value “X” is stored means that the MOS transistors 116 and 11 are stored.
Since 7 is non-conducting, the match detect line is not discharged no matter what is searched for, and a “match” is determined (for this memory cell). Next, the self-test circuit 5 will be described in detail. FIG. 4 is a flow chart showing the self-test method. When the memory device is powered on, the power-on detection circuit 15 activates the CPU 10 (50). The CPU executes the following self-test according to the program stored in the ROM 11. First, the coincidence detector 4 is initialized (51). The initial setting is a state in which no defect relief is performed (a state in which the basic memory chip is selected regardless of the address). Next, a preliminary test is performed (52 to 54). This is because if there is a defect at the same address in (m + 1) or more memory chips as described above, the defect cannot be repaired.
This is to detect it early. As the preliminary test, for example, all chips (including the preliminary chips) may be simultaneously tested with the same test pattern to check whether or not (m + 1) or more of the outputs from the respective chips are erroneous. Next, defect repair is performed for each chip (55 to 63). That is, the chip is tested (56) until there are no defective bits (57), the defective replacement method (memory cell unit, word line unit, or data line unit) is determined (58) and it is used as a coincidence detector. Write (59). At this time, if there are too many defective locations and the storage capacity of the coincidence detector is exceeded, it is a defective product. (60, (61). When defect repair is completed for all basic chips (62), final test is performed (6
4) Check that there are no bad bits (65 to 67). The CPU may perform the generation of the test pattern by software, but the provision of the dedicated test pattern generation circuit 12 can reduce the test time. In addition, the CPU may need working memory to perform the above tests. In particular, when determining a defective replacement method based on the test result of one chip (58), it is more efficient to have a memory for recording good / defective of each memory cell, that is, a so-called fail bit memory. . A dedicated memory may be provided as the fail bit memory, but its storage capacity is required to be the same as that of the memory to be tested (that is, one chip), which increases the amount of hardware of the self-test circuit. . In the present embodiment, the following method is used without providing a dedicated fail bit memory. When performing a test for each chip, a chip other than the chip to be tested for the time being is used as a fail bit memory. However, it should be noted that the fail bit memory itself should not be defective. For that purpose, at least one chip of a perfectly good product may be used, but error correction as in the present embodiment is advantageous in terms of cost because a completely non-defective product is unnecessary. A majority vote is adopted here as the error correction. That is, the selector
Use 13 to select chips that are not tested for the time being (2m + 1)
When selecting and writing the same, all the same data is written to (2m + 1), and when reading, the result obtained by taking the (2m + 1) majority by the majority circuit 14 is set as read data. It has been confirmed in the preliminary test that there are at most m defects at the same address, so (2m + 1)
If you take the majority vote, you will always get the correct data. The error correction by majority decision has the advantage that the correction procedure is much simpler than the error correction that is commonly used for Hamming codes and the like. A complicated circuit using a large number of exclusive OR gates used for correcting the Hamming code is not necessary, and only a small majority circuit is required. The drawback of error correction by majority is that redundancy is large ((2m + 1) -bit memory is required to store 1-bit information), but in this case, all chips other than the memory chip under test can be used for the time being. Therefore, it does not matter. As described above, by providing the self-test circuit, the defect relief is automatically performed when the power is turned on.
It is not necessary to repair defects by using an expensive memory tester, and the test cost can be reduced. The amount of hardware required for the self-test is relatively small as shown in FIG. CP
U10 only needs to be able to execute the small-scale program shown in FIG. 4. Therefore, for example, a low-priced one-chip microcomputer integrated with ROM11 is sufficient, and test pattern generation circuit 12 and majority circuit 14 are also small circuits. Can be achieved with. In this embodiment, the self-test is activated by the power-on detection circuit 15, but it may be performed at any time by inputting an activation signal from the outside. Also, the information stored in the coincidence detector 4 may be backed up by a battery. It is of course possible to back up the entire memory device, that is, the memory chip 1 with a battery. In the embodiment shown in FIG. 1, the defect relief is a system of switching the memory chip as a unit, but the chip need not necessarily be a unit. For example, when one memory chip is divided into a plurality of memory blocks, one memory block may be switched as a unit. As an example of this, FIG. 5 shows a configuration using a memory chip having a plurality of (here, four) input / output terminals. Each memory
70 is divided into four memory blocks 71, and each block is connected to input / output terminals I / O o to I / O 3 . By considering each memory block 71 as the memory chip 1 in FIG. 1, a similar memory device can be made. Although the above embodiment is an example in which a RAM (random access memory) is used as a memory chip, the present invention is also applicable to a memory that serially inputs and outputs data. This example is shown in FIG. Each memory chip 80 is controlled by a chip selection signal CS and a clock CLK. By applying CLK k times (k is an integer) after CS is applied, reading or writing is sequentially performed on k memory cells specified by the address A. To make a memory device similar to that shown in FIG. 1 using this chip, the address and CLK are commonly connected, and CS is controlled by the decoder 2. The operation of this memory device is the same as that of the embodiment shown in FIG. 1 except that data is input and output k times (once in FIG. 1). [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, in a semiconductor memory device that uses a large number of memory chips, defects can be repaired on a large scale across chips. Even chips that cannot be repaired can be used, and the manufacturing cost can be reduced. Moreover, since the repair can be automatically performed, the test cost can be reduced as compared with the method using the memory tester or the like.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例の半導体メモリ装置の構成
図、第2図は第1図中の一致検出器の構成図、第3図は
第2図中の連想メモリの回路図、第4図は第1図の半導
体メモリ装置の自己テスト方法を示すフローチヤート、
第5図および第6図は本発明の他の実施例の半導体メモ
リ装置の構成図である。 1,70,80…半導体メモリチツプ、2…デコーダ、3…制
御回路、4…一致検出器、5…自己テスト回路、10…CP
U、11…ROM、12…テストパターン発生回路、13…セレク
タ、14…多数決回路、15…電源オン検出回路、20……連
想メモリ、21……優先度判定回路、22…レジスタ、71…
メモリブロツク。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a coincidence detector in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of FIG. FIG. 4 is a flow chart showing a self-test method for the semiconductor memory device of FIG.
5 and 6 are block diagrams of a semiconductor memory device according to another embodiment of the present invention. 1, 70, 80 ... Semiconductor memory chip, 2 ... Decoder, 3 ... Control circuit, 4 ... Match detector, 5 ... Self-test circuit, 10 ... CP
U, 11 ... ROM, 12 ... Test pattern generation circuit, 13 ... Selector, 14 ... Majority decision circuit, 15 ... Power-on detection circuit, 20 ... Associative memory, 21 ... Priority determination circuit, 22 ... Register, 71 ...
Memory block.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中込 儀延 国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 池永 伸一 国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 増原 利明 国分寺市東恋ヶ窪1丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−171795(JP,A) 特開 昭61−253565(JP,A) 特開 昭53−78739(JP,A)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Yoshinobu Nakagome               1-280 Higashi Koigabo, Kokubunji-shi               Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Shinichi Ikenaga               1-280 Higashi Koigabo, Kokubunji-shi               Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Toshiaki Masuhara               1-280 Higashi Koigabo, Kokubunji-shi               Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd.                (56) References JP-A-58-171795 (JP, A)                 JP-A-61-253565 (JP, A)                 JP-A-53-78739 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.n個の第1のメモリとm個の第2のメモリとを準備
する第1の工程と、 上記n個の第1のメモリに欠陥があるか否かを試験し、
上記n個の第1のメモリのメモリセルの良・不良を記憶
する第2の工程と、 上記第2の工程の試験の結果に従って上記第1のメモリ
の上記不良を上記第2のメモリに置換する方法を決定す
る第3の方法と、 上記置換方法を記憶する第4の工程とを含み、 上記第2の工程において、上記n個の第1のメモリのそ
れぞれを試験する間に現在試験中の第1のメモリと異な
る第1のメモリを、該現在試験中の第1のメモリのメモ
リセルの良・不良を記憶するための手段として使用する
ことを特徴とする半導体メモリの欠陥救済方法。 2.上記第2の工程は上記n個の第1のメモリと上記第
2のメモリの内(m+1)個以上のメモリに同一のアド
レスの不良があるか否かを検査し、該検査の結果が(m
+1)個以上の同一アドレスの不良が有ることを示す場
合は上記n個の第1のメモリを不良と決定することを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体メモリ装置
の欠陥救済方法。 3.上記現在試験中の第1のメモリのメモリセルの良・
不良を記憶するための上記記憶手段よりのデータを誤り
訂正手段により訂正することを特徴とする特許請求の範
囲第1項または第2項に記載の半導体メモリ装置の欠陥
救済方法。 4.上記誤り訂正手段は多数決回路で有ることを特徴と
する特許請求の範囲第3項記載の半導体メモリ装置の欠
陥救済方法。
(57) [Claims] a first step of preparing n first memories and m second memories, and testing whether the n first memories are defective,
A second step of storing good / bad of the memory cells of the n first memories, and replacing the bad of the first memory with the second memory according to the result of the test of the second step. And a fourth step of storing the replacement method, wherein the second step is currently testing during testing each of the n first memories. A method of relieving defects in a semiconductor memory, wherein a first memory different from the first memory is used as a means for storing good / defective of a memory cell of the first memory currently under test. 2. The second step inspects whether or not the n first memories and (m + 1) or more memories of the second memories have the same address defect, and the result of the inspection is ( m
2. The defect repairing method for a semiconductor memory device according to claim 1, wherein if there are +1) or more defectives at the same address, the n first memories are determined to be defective. . 3. The quality of the memory cell of the first memory currently under test
3. The defect remedying method for a semiconductor memory device according to claim 1 or 2, wherein the data from said storage means for storing a defect is corrected by an error correction means. 4. 4. The defect repairing method for a semiconductor memory device according to claim 3, wherein the error correction means is a majority circuit.
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