JP3238429B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP3238429B2 JP20804191A JP20804191A JP3238429B2 JP 3238429 B2 JP3238429 B2 JP 3238429B2 JP 20804191 A JP20804191 A JP 20804191A JP 20804191 A JP20804191 A JP 20804191A JP 3238429 B2 JP3238429 B2 JP 3238429B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイナミックRAM
(ランダム・アクセス・メモリ)等の半導体記憶装置、
特にワード線とビット線間のショート(短絡)によって
生じるスタンバイ時(待期時)の消費電力量の増大を抑
制する半導体記憶装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体記憶装置として
は、例えば図2のようなものがあった。以下、その構成
を図を用いて説明する。図2は、従来の半導体記憶装
置、例えばダイナミックRAMの一構成例を示す要部の
回路図である。
【0003】この半導体記憶装置は、ロウ・アドレス・
ストローブ信号のような制御信号に基づき活性化される
複数のワード線WL1,WL2,…,WLnと、それら
に交差配置された複数対のビット線対BL1a,BL1
b,…とを有し、それらの各交差箇所には、複数のメモ
リセル1−1,1−2,…,1−nがそれぞれ接続され
ている。各メモリセル1−1〜1−nは、ドレインまた
はソースとゲートがビット線対BL1a,BL1b,…
及びワード線WL1〜WLnに接続された電界効果トラ
ンジスタ(FET)1aと、そのFET1aのソースま
たはドレインと基準電位VR(例えば、電源電位VCC
の1/2・VCC)に接続されたキャパシタ1bとで、
それぞれ構成されている。
【0004】この半導体記憶装置には、アクセス用Xア
ドレスをデコードしてワード線WL1,WL2,…,W
Lnを選択するためのXアドレスデコーダ10が設けら
れている。このXアドレスデコーダ10の出力側には、
その出力に基づきワード線WL1,WL2,…,WLn
を選択、駆動するワード線トライバ11が接続されると
共に、信号反転用のインバータ12−1〜12−nが接
続されている。各インバータ12−1〜12−nの出力
側には、各ワード線WL1〜WLnと接地電位VSSと
の間に接続された各FET13−1〜13−nのゲート
がそれぞれ接続されている。
【0005】各ビット線対BL1a,BL1b,…の一
端には、イコライズ信号EQ1によりオン,オフ動作す
るイコライズ用(均等化用)のFET20がそれぞれ接
続されている。各ビット線対BL1a,BL1b,…の
他端には、プリチャージ信号(例えば、イコライズ信
号)EQ2により活性化されて該ビット線対BL1a,
BL1b,…を基準電位VR(例えば、電源電位VCC
の1/2・VCC)に充電するプリチャージ回路(例え
ば、イコライザ)21がそれぞれ接続されている。各イ
コライザ21は、各ビット線対BL1a,BL1b,…
間にそれぞれ直列接続されたFET21a,21bで構
成され、そのFET21a,21bの接続点が基準電位
VRに接続され、その各ゲートがイコライズ信号EQ2
にそれぞれ共通接続されている。
【0006】また、各ビット線対BL1a,BL1b,
…には、センサアンプ活性化信号SAN,SAPによっ
て活性化され該ビット線対上の電位差を検知・増幅する
センスアンプ22が接続されると共に、トランスファゲ
ート23が接続されている。トランスファゲート23
は、アドレスデータ(例えば、アクセス用Yアドレス)
をデコードするアドレスデコード回路(例えば、Yアド
レスデコーダ)24の出力により、各ビット線対BL1
a,BL1b,…と相補的なデータ線DBa,DBbと
の遮断・接続を行う回路である。さらにこのトランスフ
ァゲート23は、論理“H”または“L”の冗長判定信
号YRが入力されると、各ビット線対BL1a,BL1
b,…とデータ線DBa,DBbとを遮断する機能を有
し、ANDゲート及びFET等で構成されている。
【0007】次に、動作を説明する。例えば、メモリセ
ル1−1に記憶されたデータ“1”の読出し動作につい
て説明する。
【0008】スタンバイ時においては、イコライズ信号
EQ1,EQ2が“H”となっているため、イコライズ
用FET20がオン状態となり、ビット線BL1aとB
L1bとが導通状態となり、かつイコライザ21内のF
ET21a,21bがオン状態となり、ビット線対BL
1a,BL1bに基準電位VRが印加され、該ビット線
対BL1a,BL1bが初期状態に設定される。
【0009】この初期設定を行う理由は、イコライズ信
号EQ1を“H”にしてイコライズ用FET20をオン
状態とするのみでは、ビット線BL1aとBL1bの電
位が等しくなっても、寄生容量等によってそのビット線
電位が基準電位VRからずれる場合があるため、イコラ
イズ信号EQ2により、基準電位VRを印加してそのず
れを補正するようにしている。
【0010】イコライズ信号EQ1,EQ2が“L”に
立下がると、イコライズ用FET20及び21a,21
bがオフ状態となり、ビット線BL1aとBL1bとが
切り離される。その後、Xアドレスデコーダ10の出力
により、FET13−1がオフ状態となると共に、ワー
ド線ドライバ11でワード線WL1が“H”に立上が
る。
【0011】ワード線WL1が立上がると、そのワード
線WL1に接続されたメモリセル1−1,…内のFET
1aがオン状態となり、キャパシタ1bに記憶されたデ
ータ“1”がビット線BL1a,…上に出力され、ビッ
ト線対BL1a,BL1b,…に微小電位差が生じる。
すると、センスアンプ活性化信号SAN,SAPにより
活性化したセンスアンプ22で、ビット線BL1b,…
の電位が引き下げられると共に、ビット線BL1a,…
の電位が引き上げられる。
【0012】このようなセンスアンプ22の増幅動作に
より、ビット線対BL1a,BL1b,…の電位差が増
幅されると、Yアドレスデコーダ24が動作し、その出
力によってトランスファゲート23が選択動作し、ビッ
ト線対BL1a,BL1bとデータ線DBa,DBbと
が接続され、該ビット線対BL1a,BL1b上の増幅
された電位差が、データ線DBa,DBbへ出力され、
データの読出しが行われる。
【0013】その後、イコライズ信号EQ1が“H”と
なってFET20がオン状態となり、ビット線BL1a
とBL1bが接続されて同電位となる。この時、FET
20をオン状態とするのみでは、ビット線BL1aとB
L1bとの電位が等しくなっても、基準電位VRからず
れる場合がある。そこで、そのずれを補正するために、
イコライズ信号EQ1の立上がりに同期してイコライズ
信号EQ2も短時間“H”になり、ビット線BL1a,
BL1bに基準電位VRが印加される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の装置では、次のような課題があった。スタンバイ状
態では、イコライズ信号EQ1,EQ2が“H”とな
り、イコライズ用FET20及びイコライザ21によっ
てビット線対BL1a,BL1b,…が基準電位VRに
なっている。そのため、例えばワード線WL1とビット
線BL1a間がショートした場合、図2の一点鎖線で示
すように、基準電位VR→イコライザ21→ビット線B
L1a→ワード線WL1→FET13−1→接地電位V
SSという経路で、基準電位VRから接地電位VSSへ
電流Iが流れ、スタンバイ時における消費電力が増大し
てしまう。
【0015】このようにビット線BL1aとワード線W
L1間にショートが発生すると、それに接続されたメモ
リセル1−1,…が不良メモリセルとなって正確なデー
タのアクセスができなくなる。そこで、通常はこのよう
な不良メモリセルを救済するため、予め複数の冗長ビッ
ト線対及び冗長メモリセルを設けておき、その不良ビッ
ト線対BL1a,BL1b,…が選択される時には、冗
長ビット線対を選択し、不良ビット線対BL1a,BL
1b,…と冗長ビット線対の両者を共にセンス動作を行
うが、該不良ビット線対BL1a,BL1b,…に対し
ては、冗長判定信号YRによってデータ線DBa,DB
bへのデータの読出しを禁止し、それに代えて冗長ビッ
ト線対のデータを読出すようにしている。
【0016】ところが、ビット線BL1aとワード線W
L1間にショートが発生すると、その不良ビット線対B
L1a,BL1bの動作を規制するわけではないので、
通常、200μA〜1mA程度の消費電力の増加を引き
起こす。このようなワード線・ビット線間ショートは比
較的発生しやすい不良であり、16Mbit、64Mb
it等のようにダイナミックRAMの集積度が向上する
に連れて発生頻度が高くなる傾向にある。そのため、集
積度の向上によってショート箇所が複数個発生すると、
スタンバイ時における消費電流の規格値(例えば、約1
mA)を超えてしまい、半導体記憶装置そのものが不良
品となって歩留りが低下する。
【0017】このような歩留りの低下を防止するため、
前記のような冗長ビット線対及び冗長メモリセルを設け
て不良ビット線対の救済措置をとったとしても、電流I
の経路が残っている。そのため、冗長回路によって不良
ビット線対の救済措置がとられてメモリセル自体の不良
とはならなくても、ショートにより、消費電流が規格値
オーバとなって半導体記憶装置そのものが不良品扱いと
なって歩留りが低下するという問題があり、それを解決
することが困難であった。
【0018】本発明は、前記従来技術が持っていた課題
として、ビット線及びワード線間のショートに起因する
消費電力の増大によって歩留りが低下するという点につ
いて解決した半導体記憶装置を提供するものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、複数のワード線と、前記複数のワード線
に交差配置された複数のビット線対と、前記各ワード線
と前記各ビット線との交差箇所にそれぞれ配置された複
数のメモリセルと、プリチャージ信号により前記各ビッ
ト線対を所定の電位にプリチャージする複数のプリチャ
ージ回路と、アドレスデータをデコードして前記ビット
線対を選択するアドレスデコード回路とを、備えた半導
体記憶装置において、次のような手段を設けている。
【0020】即ち、本発明では、予め半導体記憶装置の
テスト時に検出され格納された不良アドレスデータに基
づき、不良アドレスが検出されたことを示す冗長判定信
号及び不良アドレスを、電源投入時に出力する不良アド
レス判定回路と、電源投入時に、前記アドレスデータと
して前記不良アドレスを選択し、該不良アドレスをデコ
ード可能な形式で前記アドレスデコード回路に供給する
アドレス選択回路と、前記冗長判定信号と前記アドレス
デコード回路の出力信号とに基づいて選択され、電源投
入期間中、ラッチ信号を前記各ビット線対毎に出力する
複数の冗長ラッ チ回路と、前記ラッチ信号に基づき、前
記各プリチャージ回路と前記メモリセルとの間の前記各
ビット線対をそれぞれ切り離す複数のスイッチとを、前
記各ビット線対毎に設けている。
【0021】
【作用】本発明によれば、以上のように半導体記憶装置
を構成したので、予め半導体記憶装置のテストによって
不良ビット線対を検出し、その不良アドレスデータを不
良アドレス判定回路に格納しておく。そして、電源が投
入されると、不良アドレス判定回路では、格納された不
良アドレスデータに基づき、冗長判定信号を冗長ラッチ
回路へ出力すると共に、不良アドレスをアドレス選択回
路へ出力する。アドレス選択回路では、電源投入時に、
通常のアドレスデータに代えて不良アドレスを選択し、
該不良アドレスをデコード可能な形式でアドレスデコー
ド回路へ供給する。
【0022】アドレスデコード回路では、不良アドレス
をデコードしてそのデコード結果を冗長ラッチ回路へ供
給する。すると、不良ビット線対に設けられた冗長ラッ
チ回路が選択され、該冗長ラッチ回路から、電源投入期
間中ラッチ信号が出力される。そのため、不良ビット線
対に設けられたスイッチがラッチ信号によりオフ状態と
なり、プリチャージ回路とメモリセルとの間の不良ビッ
ト線対がカットオフされ、該プリチャージ回路から不良
ビット線対を介してメモリセルへ流れるリーク電流が遮
断され、電源投入期間中における不要な消費電流の増大
が防止される。
【0023】
【実施例】図1は、本発明の実施例を示す半導体記憶装
置、例えばダイナミックRAMの要部の回路図であり、
従来の図2中の要素と共通の要素には共通の符号が付さ
れている。
【0024】この半導体記憶装置では、従来の図2の装
置に、不良アドレス判定回路30及びアドレス選択回路
31が設けられると共に、各ビット線対BL1a,BL
1b,…毎に冗長ラッチ回路32及びスイッチ用のFE
T33a,33bがそれぞれ付加されている。
【0025】不良アドレス判定回路30は、予め半導体
記憶装置のテストによって検出された不良アドレスデー
を格納しており、電源投入時に発生する“H”または
“L”の不良アドレス発生信号Aを入力し、該不良アド
レスデータを基に、“H”または“L”の冗長判定信号
YRをトランスファゲート23及び各冗長ラッチ回路3
2へ出力すると共に、不良アドレスA30を発生してア
ドレス選択回路31へ供給する回路である。アドレス選
択回路31は、不良アドレス発生信号Aにより動作し、
電源投入時に入力される不良アドレスA30をアドレス
デコード回路であるYアドレスデコーダ24でデコード
可能なコードに変換し、該Yアドレスデコーダ24へ供
給すると共に、通常のアクセス時にはアドレスデータで
あるYアドレスYADを選択してYアドレスデコーダ2
4へ供給する回路である。
【0026】各ビット線対BL1a,BL1b,…毎に
設けられた冗長ラッチ回路32は、その入力側が冗長判
定信号YR及びYアドレスデコーダ24の出力側に接続
され、該冗長判定信号YR及びYアドレスデコーダ24
の出力信号に基づき選択駆動し、電源投入期間中、ラッ
チ信号L32を出力する回路である。また、各ビット線
対BL1a,BL1b,…毎に設けられたスイッチ用の
FET33a,33b,…は、各イコライザ21とメモ
リセル1−1,1−2,…,1−nとの間の各ビット線
対BL1a,BL1b,…に設けられ、ラッチ信号L3
2に基づき、各プリチャージ回路である各イコライザ2
1とメモリセル1−1〜1−nとの間の各ビット線対B
L1a,BL1b,…をそれぞれ切り離す機能を有して
いる。
【0027】次に、動作を説明する。例えば、ワード線
WL1とビット線BL1aとがショートしているとす
る。このショート箇所は、半導体記憶装置のテストによ
り予め検出され、その不良アドレスデータが予め不良ア
ドレス判定回路30に格納されている。
【0028】そして、メモリセル1−1に格納されたデ
ータ“1”を読出す場合の動作を以下説明する。
【0029】データの読出しを行うために半導体記憶装
置の電源を投入すると、該電源投入時に、図示しない回
路によって不良アドレス発生信号Aが不良アドレス判定
回路30及びアドレス選択回路31へ入力される。不良
アドレス判定回路30では、不良アドレス発生信号Aが
入力されると、予め格納された不良アドレスデータを基
に、冗長判定信号YR及び不良アドレスA30を発生
し、該冗長判定信号YRを各ビット線対毎に設けられた
冗長ラッチ回路32へ供給すると共に、アドレス選択回
路31へ与える。
【0030】アドレス選択回路31では、不良アドレス
発生信号Aの入力により動作し、不良アドレス判定回路
30からの不良アドレスA30を、Yアドレスデコーダ
24でデコード可能なコードに変換し、そのコードを該
Yアドレスデコーダ24へ送る。Yアドレスデコーダ2
4は、アドレス選択回路31からのコードをデコード
し、不良ビット線対BL1a,BL1bに設けられた冗
長ラッチ回路32を選択する。すると、この不良ビット
線対BL1a,BL1bに設けられた冗長ラッチ回路3
2が、電源投入期間中、ラッチ信号L32を出力してF
ET33a,33bをオフ状態にする。これにより、不
良ビット線対BL1a,BL1bが遮断され、イコライ
ザ21からメモリセル1−1、ワード線WL1、及びF
ET13−1を介して接地電位VSSへ流れるリーク電
流Iが防止され、該ショートによる消費電力の増加が抑
制される。
【0031】前記のように不良アドレス発生信号Aが不
良アドレス判定回路30へ入力され、該不良アドレス判
定回路30から冗長判定信号YRが出力されると、その
冗長判定信号YRに基づき、図示しない冗長回路におけ
る冗長ビット線対が選択され、メモリセル1−1に対応
する冗長メモリセル内のデータ“1”が読出されること
になる。
【0032】通常のアクセス時には、XアドレスXAD
がXアドレスデコーダ10に供給されると共に、Yアド
レスYADがアドレス選択回路31に供給され、該Xア
ドレスデコーダ10によってXアドレスXADがデコー
ドされ、そのデコード結果に基づきワード線ドライバ1
1がワード線WL1,WL2,…,WLn中のいずれか
一つを選択、駆動する。同時に、YアドレスYADはア
ドレス選択回路31で選択されてYアドレスデコーダ2
4へ送られ、該Yアドレスデコーダ24によっていずれ
か1つのビット線対BL1a,BL1b,…が選択さ
れ、その選択されたビット線対BL1a,BL1b,…
上のセンサアンプ22で検知・増幅された読出しデータ
が、トランスファゲート23を介してデータ線DBa,
DBbへ出力される。
【0033】以上のように、本実施例では、電源投入
時、冗長判定信号YR及びYアドレスデコーダ24の出
力により、不良ビット線対BL1a,BL1b,…に設
けられた冗長ラッチ回路32を選択し、電源投入期間
中、その冗長ラッチ回路32からラッチ信号L32を出
力し、FET33a,33bをオフ状態にして不良ビッ
ト線対BL1a,BL1bをカットオフする。これによ
り、ショート箇所が発生したビット線BL1a,BL1
b,…からワード線WL1〜WLnへのリーク電流Iを
遮断でき、ワード線及びビット線間のショートにより発
生する消費電流の増大を抑制し、歩留りの向上が図れ
る。
【0034】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 (a) 図1のアドレス選択回路31では、不良アドレ
ス判定回路30からの不良アドレスA30を、Yアドレ
スデコーダ24でデコード可能なコードに変換した後、
該Yアドレスデコーダ24へ供給する構成にしたが、不
良アドレス判定回路30から、Yアドレスデコーダ24
でデコード可能なコード化された不良アドレスA30を
出力してアドレス選択回路31へ供給し、該アドレス選
択回路31では単に不良アドレスA30を選択してYア
ドレスデコーダ24へ供給する構成にしてもよい。
【0035】また、アドレス選択回路31は、不良アド
レス発生信号Aを入力して切り換え動作を行うようにし
たが、不良アドレスA30の入力により、該不良アドレ
スA30を選択してYアドレスデコーダ24へ供給する
構成に代えてもよい。
【0036】(b) 不良ビット線対をカットオフする
FET33a,33b,…は、他のトランジスタ等を用
いたスイッチで構成してもよい。
【0037】(c) 図1では、全て正論理で動作する
構成になっているが、トランジスタの極性や電源の極性
を代えることにより、負論理の回路構成や、あるいは正
論理と負論理を組合せた回路構成にしても、上記実施例
と同様の作用、効果が得られる。また、メモリセル1−
1,1−2,…,1−nは、1トランジスタ型のセルで
構成にしたが、これは2トランジスタ型等の他の回路で
構成してもよい。
【0038】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、予め不良アドレス判定回路に格納された不良アド
レスデータを基に、電源投入時、不良ビット線対に設け
られた冗長ラッチ回路を選択し、電源投入期間中、該不
良ビット線対をスイッチでカットオフするようにしてい
る。そのため、ワード線及びビット線間ショートの発生
時に、プリチャージ回路から不良ビット線対及びメモリ
セルを介してワード線へ流れるリーク電流を防止でき、
スタンバイ時における消費電力量の規格値オーバによる
不良発生を的確に防止でき、不良品の発生を抑えた歩留
りの高い半導体記憶装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す半導体記憶装置の要部の
回路図である。
【図2】従来の半導体記憶装置の要部を示す回路図であ
る。
【符号の説明】
1−1,1−2,…,1−n メモリセル 10 Xアドレスデコーダ 21 イコライザ 22 センスアンプ 23 トランスファゲート 24 Yアドレスデコーダ 30 不良アドレス判定回
路 31 アドレス選択回路 32 冗長ラッチ回路 33a,33b FET(スイッチ) BL1a,BL1b ビット線 WL1〜WLn ワード線 EQ1,EQ2 イコライズ信号 A 不良アドレス発生信
号 A30 不良アドレス XAD Xアドレス YAD Yアドレス YR 冗長判定信号
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 29/00 G11C 11/401

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のワード線と、前記複数のワード線
    に交差配置された複数のビット線対と、前記各ワード線
    と前記各ビット線との交差箇所にそれぞれ配置された複
    数のメモリセルと、プリチャージ信号により前記各ビッ
    ト線対を所定の電位にプリチャージする複数のプリチャ
    ージ回路と、アドレスデータをデコードして前記ビット
    線対を選択するアドレスデコード回路とを、備えた半導
    体記憶装置において、予め半導体記憶装置のテスト時に検出され格納された不
    良アドレスデータに基づき、不良アドレスが検出された
    ことを示す冗長判定信号及び不良アドレスを、電源投入
    時に出力する不良アドレス判定回路と、 電源投入時に、前記アドレスデータとして前記不良アド
    レスを選択し、該不良アドレスをデコード可能な形式で
    前記アドレスデコード回路に供給するアドレス選択回路
    と、 前記冗長判定信号と前記アドレスデコード回路の出力信
    号とに基づいて選択され、電源投入期間中、ラッチ信号
    を前記各ビット線対毎に出力する複数の冗長ラッチ回路
    と、 前記ラッチ信号に基づき、前記各プリチャージ回路と前
    記メモリセルとの間の前記各ビット線対をそれぞれ切り
    離す複数のスイッチとを、 前記各ビット線対毎に設けた ことを特徴とする半導体記
    憶装置。
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