JP2838684B2 - 半導体メモリ素子のリペア回路 - Google Patents
半導体メモリ素子のリペア回路Info
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Description
リペア(修理)回路に係り、特に正常なチップ(オリジ
ナル良品)と修理されたチップ(リペア良品)のアクセ
ス経路を別々にして、正常なチップへの不要なアクセス
遅延を除去することにより、正常なチップへのアクセス
を高速で実行できる半導体メモリ素子のリペア回路に関
する。
回路について添付図面を参照して説明する。図1は従来
の半導体メモリ素子のリペア回路のブロック図であり、
図2(a)及び(b)は図1の各構成部における動作状
態を示すタイミング図であり、図3(a)乃至(c)は
図1の主要構成部の詳細図である。
図1に示すように、外部の行アドレスを入力するアドレ
ス入力部1と、前記アドレス入力部1から出力されるア
ドレス信号と予め記憶されているリペアアドレス信号と
を比較・判定するアドレス判定部2と、前記リペアアド
レス判定部2の判定信号に基づいてリペアされたワード
線を選択するための冗長デコーダ部3と、正常なワード
線を選択するためのノーマルデコーダ部4と、前記リペ
アアドレス判定部2の制御信号を受けてノーマルデコー
ダ部4のON/OFF(イネーブル/ディスエーブル)
状態を決定するノーマルデコーダ制御部5と、ワード線
のアクセス後にセンシングされるように前記アドレス入
力部1のアドレス信号を一定時間遅延させるアドレス遅
延部6と、前記アドレス遅延部6によって遅延されたア
ドレス信号の入力を受けて、センスアンプの駆動を制御
するセンスアンプ制御部7とから構成されている。
3(a)に示すように、入力されるnビットのアドレス
(AX1、・・・、AXn)(以下、AXiという)とリ
ペアアドレスとを比較して出力するリペアアドレス比較
部11と、前記リペアアドレス比較部11の出力を論理
演算するNORゲート12と、これに接続されるインバ
ーター13とから構成されている。
3(b)に示すように、ノーマルデコーダ部4をON/
OFF(もしくはイネーブル/ディスエーブル)させる
制御信号を出力するように、アドレスが前記リペアアド
レス判定部2を通るのにかかる時間だけ遅延器によって
アドレス遅延した信号と、インバーター15によって反
転させたリペアアドレス判定部2のリペア信号(RE
P)とを論理演算するNANDゲート16と、NAND
ゲート16の出力を反転させるインバーター17とから
構成されている。
すように、入力されるアドレス情報を一定時間遅延させ
てワード線をアクセスした後、センスアンプでセンシン
グするように2個の遅延器18、19で構成されてい
る。
の動作を以下に説明する。外部からnビットの行アドレ
スが順次アドレス入力部1に入 力されると、これを処
理してアドレス信号AXiを出力する(図2(a)、図
2(b)参照)。このアドレス信号AXiはアドレス判
定部2、ノーマルデコーダ制御部5及びアドレス遅延部
6へ同時に入力する。このようにアドレス信号が順次入
力されると、アドレス判定部2はリペアアドレス比較部
11で予め内部にプログラムされているリペアアドレス
と比較して出力信号RXiを生成し、引き続きNORゲ
ート12及びインバーター13を介してリペア信号RE
Pを生成する。
すように、前記出力信号RXiはハイレベルになって冗
長デコーダ部3を介してリペアされたワード線をアクセ
スし、前記リペア信号REPもやはりハイレベル状態で
ノーマルデコーダ制御部5に入力されてノーマルデコー
ダ制御部5のインバーター15を経由した後、遅延器1
4を介して入力されるアドレス信号AXiとNANDゲ
ート16で論理演算され、次にインバーター17を介し
てローレベルの信号BSELを生成してノーマルデコー
ダ4をディスエーブルさせる。尚、前記入力されるアド
レス信号AXiは前述した冗長ワード線のアクセスがな
された後、センスアンプでセンシングされるようにアド
レス遅延部6の遅延部18、19で遅延された後、セン
スアンプ制御部7へ入力される。
2(b)に示すように、前述したリペアアドレス比較部
11の出力信号RXiはローレベルになって冗長デコー
ダをディスエーブルさせ、前記リペア信号REPもやは
りローレベルになる。この状態のリペア信号REPはノ
ーマルデコーダ制御部5に入力され、前述した過程によ
てリベアアドレス判定回路部2での所要時間だけ遅延さ
れて入力されるアドレス信号AXiと論理演算された
後、ハイレベル状態の信号BSELを生成してノーマル
デコーダ部4をイネーブルさせる。そして、前記アドレ
ス信号AXiもやはりアドレス遅延部6でリペアチップ
の場合と同じ時間だけ遅延された後、センスアンプ制御
部7に入力されてアクセスされたノーマルワード線をセ
ンシングするようになる。
は、オリジナル良品の場合にもノーマルデコーダ制御部
5からリペアアドレス判定部2を経るのにかかる時間だ
け遅延してからノーマルデコーダ部4をイネーブルさせ
るだけでなく、オリジナル良品であれリペア良品であ
れ、全て同一のアドレス遅延部6で同一時間遅延した
後、センスアンプをイネーブルさせることにより、アド
レス入力時からセンスアンプのイネーブルまでの時間遅
延が同一になる。したがって、オリジナル良品の場合に
は前記リペア判定部2を経るのにかかる不要な遅延時間
をもつことになり、アクセススピードを低下させるばか
りではなく、オリジナル良品かリペア良品かの区分無し
にリペアアドレス判定回路が動作することにより、オリ
ジナル良品には時間を要する不要な追加動作によって電
流の消耗をもたらすという問題点があった。本発明はか
かる問題点を解決することを目的ととしたものである。
品と修理されたチップへのアクセス経路を別にして、オ
リジナル良品の場合にはリペアアドレス判定部及びアド
レス遅延部の不要な時間遅延及び動作を中止してアクセ
ススピードを向上させ且つ電流の消耗を減少させるよう
ににしたことを特徴とするものである。
素子のリペア回路は、外部のアドレスを入力して処理す
るアドレス入力部と、プログラムされたデータに基づい
てリペアされたアドレスの有無を検出するリペア検出部
と、ノーマルワード線を選択するノーマルデコーダ部
と、冗長ワード線を選択する冗長デコーダ部と、前記リ
ペア検出部の出力信号に応じて前記アドレス入力部から
入力されるアドレスと内部にプログラムされたリペアア
ドレスとを比較・判定するリペアアドレス判定部と、前
記入力されるアドレス、前記リペア検出部の出力信号及
び前記リペアアドレス判定部から出力されるリペア信号
を入力して、ノーマルデコーダ部のON/OFFを制御
するノーマルデコーダ制御部と、前記リペア検出部の出
力信号によって、入力されるアドレスの時間遅延量を制
御するアドレス遅延部と、前記アドレス遅延部の出力に
よって駆動されるセンスアンプ制御部とを備え、オリジ
ナル良品(チップ)とリペア良品(チップ)のアクセス
経路を別にし、オリジナル良品(チップ)における不要
なアクセス及びセンシングの遅延を無くしてワード線の
アクセスを高速化したものである。
基づいて詳細に説明する。図4は本発明の第1実施形態
を示すブロック図であり、図5(a)及び(b)はリペ
ア良品(チップ)の場合とオリジナル良品(チップ)の
場合において、主要構成部から出力される信号状態をそ
れぞれ示したタイミング図であり、図6(a)乃至図7
は図4の主要構成部を具体的に示す回路図である。
素子のリペア回路は、図4に示すように、外部アドレス
を入力して処理するアドレス入力部21と、プログラム
されたデータに基づいてリペアされたアドレスの有無を
検出するためのリペア検出部22と、冗長ワード線を選
択するための冗長デコーダ部24と、ノーマルワード線
を選択するためのノーマルデコーダ部26と、前記リペ
ア検出部22の出力信号にイネーブルされて前記アドレ
ス入力部21から入力されるアドレスと内部にプログラ
ムされたリペアアドレスとを比較・判定するリペアアド
レス判定部23と、前記入力されるアドレス、前記リペ
ア検出部22の出力信号及び前記リペアアドレス判定部
23から出力されるリペア信号を入力にして、前記ノー
マルデコーダ部25のON/OFFを制御するノーマル
デコーダ制御部25と、前記リペア検出部22の出力信
号によって入力アドレスの時間遅延を制御するアドレス
遅延部27と、前記アドレス遅延部27の出力によって
駆動されるセンスアンプ制御部28とを備えている。
(a)に示すように、リペア検出部22のリペア検出信
号REPENによってイネーブルされて入力されるnビ
ットのアドレスAXiと内部にプログラムされたリペア
アドレスとを比較・判定するリペアアドレス比較回路3
1と、前記リペアアドレス比較回路31の出力RXiと
別の複数個のリペアアドレス比較回路(図示せず)の出
力(RXi+1、・・・、RXi+n)とを論理演算するN
ORゲート32と、前記NORゲート32の出力を反転
させてリペア信号REPを出力するインバーター33と
から構成されている。
示す。前記リペア検出回路22のリペア検出信号REP
ENと所定のクロック信号CLKをNANDゲート50
によって論理演算し、その結果をPMOS51のゲート
に接続する。このPMOS51の一端には駆動電源VD
Dが印加され、他端にはn対のnMOS54、55が接
続されている。これら各対のnMOS54、55にはリ
ペアアドレスをプログラムするためのヒューズ56、5
7が接続されており、各対のnMOS54、55のゲー
トにはnビットのアドレス信号AXiが印加される。
ータ53が接続されたPMOS52からなる保持回路が
接続されるとともに、2個のインバーター58、59を
介して信号RXiを出力するように構成されている。前
記PMOS51、52及びn対のnMOS54、55の
接続点であるノードAと、リペア検出信号REPENが
入力されるNANDゲート50の入力端子との間に前記
ノードAのフローティングを防止するようにインバータ
ー60及びnMOS61を接続している。
リペアアドレスを検出するために溶断されるようにプロ
グラムされている。即ち、入力されるアドレスと各対の
ヒューズのプログラム内容とが一致するとき、ノードA
にプリチャージされた状態が保持され、一致しない場合
には前記プリチャージされた状態がアドレス入力によっ
て動作するnMOSとこれに接続された溶断されていな
いヒューズを介して放電するようにして、ノードAのレ
ベル状態(プリチャージ状態)がチェックされてリペア
アドレスが検出されるようにプログラムされている。
(b)に示すように、遅延器34によって遅延して入力
されるアドレス信号AXiとインバーター38で反転さ
れるリペア信号REPとリペア検出部22のリペア検出
信号REPENとを論理演算するNANDゲート35
と、前記入力されるアドレス信号AXiとインバーター
39で反転される前記リペア検出信号REPENとを論
理演算するNANDゲート36と、及びこれらNAND
ゲート35、36の出力を論理演算するNANDゲート
37とから構成されている。
示すように、2個の遅延部40、41を介して入力され
るアドレス信号AXiと前記リペア検出信号REPEN
とを論理演算するNANDゲート42と、前記2個の遅
延部のうち一つ40のみを介して入力されるアドレス信
号AXiとインバーター42で反転される前記リペア検
出信号REPENとを論理演算するNANDゲート44
と、これらのNANDゲート42、44の出力を論理演
算するNANDゲート45とから構成されている。
すように、リペア良品の有無を判断するためのリペアヒ
ューズ47を一端に接続する2個のトランジスタからな
るCMOS46と、前記CMOS46の出力をラッチす
るラッチ回路48と、このラッチ回路48の出力を反転
させるインバーター49とからなり、前記CMOS46
の2個のトランジスタゲートにはパワーアップ回路(図
示せず)の出力が共通に接続している。
態の動作を図5(a)及び(b)を参照して説明する。
前記図5は修理されたチップ(リペア良品)と正常なチ
ップ(オリジナル良品)との各構成部から出力される信
号レベルをそれぞれ示すタイミング図である。nビット
の行アドレス入力が行アドレス入力部21で処理されて
アドレス信号AXiを出力する。このアドレス信号AX
iはリペアアドレス判定部23、ノーマルデコーダ制御
部25、ノーマルデコーダ部26、及びアドレス遅延部
27へ同時に入力される。
すように、リペアアドレスの有無を検出するためにリペ
アマスタヒューズ47のプログラム状態(例えば、アク
セスしているワード線にリペアアドレスがある場合には
ヒューズを切断し、無い場合にはそのままにしておくよ
うにプログラムする)を検出するように、パワーアップ
回路(図示せず)からハイレベルの信号がCMOS46
のゲートに印加されると、CMOS46のうち上側のP
MOSはOFFになるが、下側のnMOSはONにな
る。
うにプログラムされている場合、即ち、リペア良品の場
合にはラッチ回路48によってホールドされていたプリ
チャージされた状態(ハイレベルの状態)はそのまま保
持されてリペア検出信号REPENがハイレベルにな
り、このハイレベルのリペア検出信号REPENはリペ
アアドレス判定部23、ノーマルデコーダ制御部25、
及びアドレス遅延部27へ同時に入力される。
Nが入力されると、前記リペアアドレス判定部23は、
図7に示すように、前記ハイレベルのリペア検出信号R
EPENを一つの入力にし、もう一つの入力されたクロ
ック信号CLKをNANDゲート50で論理演算して反
転されるクロック信号CLKを出力し、この反転された
クロック信号CLKのローレベル区間でPMOSFET
51が導通されてノードAがプリチャージされ、このプ
リチャージされた状態は保持回路52、53によってホ
ールドされる。
プログラム内容、即ちヒューズ溶断組合せと入力アドレ
スが同一の場合、ノードAのプリチャージ状態がそのま
ま保持されるので、出力信号RXiはハイレベルになっ
て冗長ワード線が選択されるとともにリペア信号REP
もハイレベルになる。これに対して、前記ヒューズ47
でプログラムされた内容(ヒューズ溶断組合せ)と入力
アドレスとが一致しない場合(オリジナル良品の場合)
には、アドレスの印加によって切断されていないヒュー
ズが接続している前記n対のnMOS54、55のうち
少なくとも一つのnMOSが導通されているので、プリ
チャージされたハイレベル状態のノードAはローレベル
に変化し、これにより、出力信号RXi及びリペア信号
REPがそれぞれローレベルになる。
レベルの状態になってもリペアアドレスのときにだけ組
合せと入力アドレスが一致して出力信号RXiとリペア
信号REPがハイレベルとなる。
Nとハイレベルのリペア信号REPがノーマルデコーダ
制御部25に入力されると、前記リペア検出信号REP
ENはインバーター39によってローレベルに反転され
てNANDゲート36に入力されるので、NANDゲー
ト36の出力はもう一つの入力端子に入力されるアドレ
ス信号AXiに関係なくハイレベルとなる。NANDゲ
ート35は入力される前記ハイレベルのリペア検出信号
REPENと、インバーター38によって反転されてロ
ーレベルのリペア信号REPと、前記入力されるリベア
信号REPとタイミングを合わせるように遅延器34に
よって遅延されたアドレス信号AXiとを論理演算して
ハイレベルの信号を生成するので、NANDゲート37
の出力がローレベルとなり、これによりノーマルデコー
ダ部26がOFF(ディスエーブル)になる。
ペア検出信号REPENが入力されると、NANDゲー
ト43の一つの入力端子には直接ハイレベル信号が入力
され、かつ他のNANDゲート44の一つの入力端子に
はインバーター42を経由してローレベルに反転された
信号が入力される。このNANDゲート44の一つの入
力端子はローレベルであるので、その出力は遅延器40
を経由して入力されるアドレス信号AXiに関係なくハ
イレベルを保持する。一方、一つの入力端子にハイレベ
ルが入力されたNANDゲート43は2個の遅延部4
0、41を経由して入力されるアドレス信号AXiと論
理演算されて前記入力アドレス信号AXiを反転させる
信号を出力する。これにより、NANDゲート45は前
記NANDゲート43の出力がローレベルのときにハイ
レベルの出力を発生させて、それをセンスアンプ制御部
27に送ってセンシングが行われるようにする。
検出部22のリペアマスタヒューズ47が切断されてい
ない状態で接続されているので、前記CMOS46の2
つのトランジスタのゲートにハイレベルの信号が印加さ
れて下側のnMOSのみがON状態になると、このヒュ
ーズ47を介して放電するので、プリチャージ状態(ハ
イレベル状態)でラッチされた前記CMOS46の出力
はローレベル状態になり、ラッチ回路48及びインバー
ター49を経由して生成されるリペア検出信号REPE
Nもローレベルになる。
Nがリペアアドレス判定部23に入力されると、図7に
示すように、NANDゲート50の入力端子に送られ
て、NANDゲート50の出力はクロック信号CLKに
関係なくハイレベルの出力を発生させるので、PMOS
51がオフとなり、フローティング状態のノードAが導
通状態にあるnMOS61を介してローレベル状態とな
る。これによりノードAのフローティングが防止され
る。従って、クロック信号CLKの信号状態が変わって
もノードAはプリチャージし得ない。すなわち、信号R
Xiはローレベルになって前記ノードAをプリチャージ
させる電流を無くすことができる。そして、信号RXi
がローレベルになるので、リペア信号REPもローレベ
ルになる。
Nがノーマルデコーダ制御部27に入力されると、図6
(b)に示すように、NANDゲート36の一つの入力
端子にはインバーター39によってハイレベルに反転さ
れた状態で入力されるので、NANDゲート36は前記
反転されたリペア検出信号REPENと別の入力端子へ
遅延無しに入力されるアドレス信号AXiとを論理演算
して、アドレス信号AXiのハイレベル区間にローレベ
ルの信号を出力することになる。
34で所定時間遅延して入力されるアドレス信号AXi
の信号状態によってその出力信号状態が決定されるNA
NDゲート35の出力に関係なくハイレベルの信号を出
力して、ノーマルデコーダ28をイネーブルさせてノー
マルワード線を選択することになる。従って、オリジナ
ル良品の場合にはノーマルワード線のアクセス時間が大
幅短縮されてアクセスの高速化を達成することができ
る。
ルのリペア検出信号REPENが入力されると、このリ
ペア検出信号REPENはインバーター42でハイレベ
ルに反転されてNANDゲート44に送られて、2個の
遅延部40、41のうち一つ40のみを介して入力され
るアドレス信号AXiとNANDゲート44で論理演算
されるので、入力されるアドレス信号AXiのハイレベ
ル区間でNANDゲート344はローレベルの信号を出
力し、このローレベルの信号によってNANDゲート4
5の出力は2個の遅延部40、41を介して入力される
アドレス信号AXiによってその出力信号状態が決定さ
れるNANDゲート43の出力信号状態に関係なくハイ
レベルとなり、このハイレベルの出力信号によってセン
スアンプ駆動部28が作動してセンシングが行われる。
アクセス遅延を無くして、即ち図5に示すように、修理
されたチップ(リペア良品)のセンシングスタートにか
かる時間t1 よりノーマルチップ(オリジナル良品)の
センシングスタートにかかる時間t2 を小さくすること
により、アクセスの高速化を達成し得るとともに、オリ
ジナル良品の場合にはリペアアドレス判定回路の動作を
中止することにより、電流の消耗を減少させることがで
きる。
あり、この実施形態は列ラインをアクセスするためのも
のであり、外部のアドレスを入力して処理するアドレス
入力部62と、プログラムされたデータに基づいてリペ
アされたアドレスの有無を検出するためのリペア検出部
63と、冗長列ラインを選択するための冗長デコーダ部
64と、ノーマル列ラインを選択するためのノーマルデ
コーダ部65と、前記リペア検出部63の出力信号RE
PENによってイネーブルされて前記アドレス入力部6
2から入力されるアドレスと内部にプログラムされたリ
ペアアドレスとを比較・判定するリペアアドレス判定部
66と、前記入力されるアドレスAYi、前記リペア検
出部63の出力信号REPEN、及び前記リペアアドレ
ス判定部66から出力されるリペア信号REPを入力に
して、前記ノーマルデコーダ部65及リペアデコーダ部
64のON/OFFを制御するノーマルデコーダ制御部
67とを備えている。
めのものであり、第1実施形態との相違点は、アドレス
遅延部やセンスアンプ制御部等のセンシング部分が無
く、その他の構成部は機能的に第1実施形態の構成部と
同一である。従って、第2実施形態の各構成部に対する
具体的な説明は省略する。
モリ素子のリペア回路は、オリジナル良品とリペア良品
のアクセス経路を別にして、オリジナル良品の場合はリ
ペアアドレス判定部の経由による不要な時間遅延を無く
し、電流の消耗を減少させることができるとともに、オ
リジナル良品のアクセススピードの高速化を実現するこ
とができるという効果がある。
図である。
各構成ブロックの動作信号図である。
各構成ブロックの詳細図である。
成図である。
よる各構成ブロックの動作信号図である。
る各構成ブロックの詳細図である。
である。
る第2実施形態を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 外部のアドレスを入力して処理するアド
レス入力部と、 プログラムされたデータに基づいてリペアされたアドレ
スの有無を検出するリペア検出部と、 前記リペア検出部のリペア検出信号に応じて前記アドレ
ス入力部から入力されるアドレスと内部にプログラムさ
れたリペアアドレスとを比較・判定するリペアアドレス
判定部と、 ノーマルワード線を選択するノーマルデコーダ部と、 リペアアドレス判定部からのリペア信号により冗長ワー
ド線を選択する冗長デコーダ部と、 前記入力されたアドレス、前記リペア検出部のリペア検
出信号及び前記リペアアドレス判定部から出力されるリ
ペア信号を入力して、ノーマルデコーダ部のON/OF
Fを制御するノーマルデコーダ制御部と、 前記リペア検出部のリペア検出信号によって、入力され
るアドレスの時間遅延量を制御するアドレス遅延部と、 前記アドレス遅延部の出力によって駆動されるセンスア
ンプ制御部と、 を備え、 前記ノーマルデコーダ制御部が、 遅延器(34)によって遅延して入力されるアドレス信
号と、インバーター(38)で反転されるリペアアドレ
ス判定部(23)のリペア信号(REP)と、リペア検
出部(22)のリペア検出信号(REPEN)とを論理
演算するNANDゲート(35)と、 前記入力されるアドレス(AXi)とインバーター(3
5)で反転される前記リペア検出信号(REPEN)と
を論理演算するNANDゲート(36)と、 これらNANDゲート(35)(36)の出力を論理演
算するNANDゲート(37)と、 を含む ことを特徴とする半導体メモリ素子のリペア回
路。 - 【請求項2】 前記リペア検出部が、 トランジスタを備え、リペア良品の有無を判断するよう
にプログラムされるリペアマスタヒューズが一端に接続
されるCMOS(46)と、 前記CMOS(46)の出力をラッチするラッチ回路
(48)と、 前記ラッチ回路(48)の出力を反転させるインバータ
ー(49)とを具備し、前記CMOS(46)のトラン
ジスタのゲートにパワーアップ回路の出力が接続されて
いる請求項1記載の半導体メモリ素子のリペア回路。 - 【請求項3】 前記リペアアドレス判定部が、 リペア検出部のリペア検出信号によってイネーブルされ
て入力されたnビットのアドレスと内部にプログラムさ
れたリペアアドレスとを比較判定するリペアアドレス比
較回路と、 前記リペアアドレス比較回路の出力と別の複数個のリペ
アアドレス比較回路の出力とを論理演算するNORゲー
トと、 前記NORゲートの出力を反転させるインバーターとを
備える請求項1記載の半導体メモリ素子のリペア回路。 - 【請求項4】 前記アドレス遅延部が、 2個の遅延部(40)、(41)を介して入力されるア
ドレス信号(AXi)と前記リペア検出信号(REPE
N)とを論理演算するNANDゲート(42)と、 前記2個の遅延部のうち一つ(40)のみを介して入力
されるアドレス信号(AXi)とインバーター(42)
で反転される前記リペア検出信号(REPEN)とを論
理演算するNANDゲート(44)と、 これらNANDゲート(42)、(44)の出力を論理
演算するNANDゲート(45)とを備える請求項1記
載の半導体メモリ素子のリペア回路。
Applications Claiming Priority (2)
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