JP3339641B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JP3339641B2
JP3339641B2 JP14680091A JP14680091A JP3339641B2 JP 3339641 B2 JP3339641 B2 JP 3339641B2 JP 14680091 A JP14680091 A JP 14680091A JP 14680091 A JP14680091 A JP 14680091A JP 3339641 B2 JP3339641 B2 JP 3339641B2
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政由 野村
顕哉 足立
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    • G11C29/78Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices
    • G11C29/785Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices with redundancy programming schemes
    • G11C29/789Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices with redundancy programming schemes using non-volatile cells or latches

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  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に関する
ものであり、特に、冗長メモリセルを有するマルチポー
トメモリ装置の冗長メモリセルの選択回路に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体記憶装置の歩留りを向上させるた
め、半導体記憶装置内には予備のメモリセル(冗長メモ
リセルまたは予備メモリセル)が形成されて、もし、本
来のメモリセルが不良のとき冗長メモリセルをその不良
メモリセルの救済メモリセルとして使用することは既に
広く行われている。そのため、半導体記憶装置には冗長
メモリセルのほかにその冗長メモリセルを選択使用する
ための回路が配設されている。かかる冗長回路はロー
(ROW)、カラム(COLUMN)それぞれに設けら
れており、冗長デコーダにより不良ビットアドレスがデ
コードされたとき、本来のメモリセルと冗長メモリセル
とのアドレス的な置き換えが行われる。
【0003】図6はかかる冗長回路の構成を示す。図6
(A)はライト(書き込み)ポートの構成、図6(B)
はリード(読み出し)ポートの構成を示す。ライトポー
ト1Aについて述べると、フューズデコーダ11Aには
ポリシリコンで形成された複数のフューズ(図示せず)
が設けられているが、これらのフューズは救済すべきビ
ットアドレス(カラム)に対応して予めレーザーなどで
溶断されている。ライト動作にともなってライトカラム
カウンタ10からライトカラムアドレス信号WYがフュ
ーズデコーダ11Aに入力され、そのライトカラムアド
レス信号の値がレーザー溶断によって規定されるアドレ
スに対応するとき、タイミング論理回路11Bが動作し
てゲート回路として機能するMOSトランジスタ11C
を付勢(ターンオン)し、その先に接続されている冗長
メモリセル20を動作させる。リードポート2Aにおけ
るフューズデコーダ21A内のフューズ(図示せず)も
上記ライトポート1A内のフューズデコーダ11A内の
フューズと同じアドレスにレーザーによって溶断されて
いる。したがってリードポート2Aにおいても、リード
カラムカウンタ30からリードカラムアドレス信号RY
が発生されたとき、フューズデコーダ21A、タイミン
グ論理回路21BおよびMOSトランジスタ21Cが上
記同様に動作し、上記冗長メモリセル20に記憶された
情報を読み出すことができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図6に図解したライト
ポート1A内のフューズデコーダ11A、リードポート
2A内のフューズデコーダ21Aにそれぞれ複数のフュ
ーズを配設し、それらのフューズを同じアドレスになる
ようにレーザー溶断しているから、二重に、あるいは、
ポートの数だけフューズを形成させる必要があり、フュ
ーズ形成スペースが大きいという問題がある。特に、半
導体記憶装置全体のメモリ容量と救済すべきメモリセル
の容量とが大きくなると、フューズの量が多くなり、フ
ューズ形成領域が大きくなってメモリの集積度を低下さ
せるという問題に遭遇する。また、フィールドメモリな
どのように入出力ポートの数が多くなると、それぞれの
ポートに上記フューズデコーダを設けるから、フューズ
の数が非常に多くなり、上述した問題は一層大きくな
る。一方、同じ救済メモリセルのアドレスについて、そ
れぞれのポートに対してレーザー溶断処理を行う必要が
あり、それぞれのフューズデコーダにおけるアドレスの
設定動作に時間がかかるという問題がある。したがっ
て、本発明は、冗長回路を有するマルチポート半導体記
憶装置における集積度を向上させ、また、アドレス設定
の誤設定防止および作業性を向上させること目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
、本発明の半導体記憶装置は、メモリセルと、不良メ
モリセルを救済するための冗長メモリセルと、不良メモ
リセルのアドレスを保持し、入力される書き込み指定ア
ドレスと保持しているアドレスとが同じであると書き込
みアドレス一致信号を出力するアドレス保持回路と、
記書き込みアドレス一致信号に応答して不良メモリセル
のアドレスと同じ上記書き込み指定アドレスを記憶する
アドレス記憶回路と、読み出し指定アドレスと上記アド
レス記憶回路に記憶されている上記書き込み指定アドレ
スとを比較してそれら2つのアドレスが一致すると読み
出しアドレス一致信号を出力する読み出しアドレス比較
回路と、上記読み出しアドレス一致信号に応答して付勢
されて上記冗長メモリセルから読み出しデータを供給す
る読み出しゲート回路とを有する。
【0006】
【作用】アドレス保持回路は不良メモリセルのアドレス
保持する。このアドレス保持方法としては、従来と同
様に、フューズを溶断させてもよく、あるいは、ラッチ
回路に予め上記アドレスを記憶しておき回路的に上記ア
ドレスを保持させてもよい。アドレス記憶回路はアドレ
保持回路が保持しているアドレスを記憶しておく。こ
の記憶タイミングとしては、半導体記憶装置に対する最
初のデータの書き込みのタイミング、電源投入時の初期
動作タイミングなどである。アドレス比較回路はアドレ
ス記憶回路からの記憶アドレスとメモリアクセス用アド
レスとを入力し、これらを比較して一致しているとき一
致信号を出力する。ゲート回路はアドレス比較回路から
のアドレス一致信号に応答して付勢される。ゲート回路
には冗長メモリセルが接続されており、上記付勢に応答
して冗長メモリセルを付勢する。上記アクセス動作には
書き込み用アクセスと読み出し用アクセスとがあり、ま
た、上記付勢動作には書き込み動作と読み出し動作とが
ある。以上の構成から明らかなように、各ポートの全て
従来のフューズデコーダを設ける必要はない。したが
って、フューズを設けることによる集積度の低下を防止
することができる。さらにアドレス保持回路は不良メモ
リセルに対して共通に1つ設けられているだけであるか
ら、そのアドレス設定動作は簡単になり、複数設定処理
することに起因して起こりうる誤設定の問題が少ない。
アドレス保持回路として、従来と同様、フューズを用い
ることができるが、フューズをポートごとに設ける必要
がないから、フューズを用いたとしても集積度は向上す
る。
【0007】
【実施例】本発明の半導体記憶装置の第1実施例として
半導体記憶装置内の冗長回路の回路構成を図1を参照し
て述べる。図1は本発明にかかる冗長回路に関連する部
分の回路構成を示す。この実施例の冗長回路は、1つの
ライトポート1と複数のリードポート2〜3を有する半
導体記憶装置における冗長回路を示す。本来のメモリセ
ル、その他メモリアクセスに必要な回路構成は省略して
いる。この冗長回路は、書き込み動作においてライトカ
ラムアドレス信号WYを発生するライトカラムカウンタ
10、フューズデコーダ11、タイミング論理回路1
2、MOSトランジスタで構成されたゲート回路13、
および、冗長メモリセル20を有している。フューズデ
コーダ11、タイミング論理回路12およびゲート回路
13がライトポート内に設けられている。タイミング論
理回路12によって駆動されるゲート回路は、半導体記
憶装置のビット構成に応じて複数個数、この実施例では
4個、並列に設けられる。リードポート2には、アドレ
ス記憶回路として機能するラッチ回路21、アドレス比
較回路22、タイミング論理回路23およびMOSトラ
ンジスタで構成されたゲート回路24が設けられてい
る。ゲート回路24は上記冗長メモリセル20に接続さ
れている。また、アドレス比較回路22には読み出し動
作においてリードカラムアドレス信号RYを発生するリ
ードカラムカウンタ30が接続されている。内部回路を
省略しているリードポート3の回路構成もリードポート
2の回路構成とほぼ同様であり、ラッチ回路21は共用
する。
【0008】フューズデコーダ11には救済すべきメモ
リセルのアドレスを設定可能な数の複数のフューズが設
けられている。これらのフューズは半導体装置に形成さ
れたポリシリコン製のフューズである。これらのフュー
ズは不良メモリセルのアドレスが設定されるように、た
とえば、レーザーを用いて対応するフューズを予め溶断
させておく。
【0009】以下,図1の冗長回路の書き込み動作につ
いて述べる。書き込み動作において、ライトカラムカウ
ンタ10からライトカラムアドレス信号WYが発生され
る。このライトカラムアドレス信号WYはフューズデコ
ーダ11に印加され、フューズデコーダ11内において
レーザー溶断されたフューズによって規定されるライト
カラムアドレスと一致したとき、アドレス一致信号が出
力され、そのアドレス一致信号に応じてタイミング論理
回路12が対応するゲート回路13をターンオンする。
ゲート回路13には冗長メモリセル20が接続されてお
り、上記ライトカラムアドレスに対応するメモリセルと
して不良メモリセルに代わってこの冗長メモリセル20
にデータの書き込みが行われる。上記冗長メモリセル2
0への書き込み動作のとき、タイミング論理回路12か
らリペアアドレスラッチ信号WRDEが出力される。こ
のリペアアドレスラッチ信号WRDEはリードポート2
内のラッチ回路21のクロックCK端子に印加され、ラ
イトカラムカウンタ10からのライトカラムアドレス信
号WYをラッチ回路21にラッチさせる。
【0010】次いで、読み出し動作について述べる。読
み出し動作においては、リードカラムカウンタ30から
リードカラムアドレス信号RYが発生される。このリー
ドカラムアドレス信号RYはアドレス比較回路22に印
加され、ラッチ回路21に記憶されたアドレスと比較さ
れる。アドレス比較回路22はこれらのアドレスが一致
したときアドレス一致信号をタイミング論理回路23に
出力する。タイミング論理回路23は上記タイミング論
理回路12と同様、冗長メモリセル20に接続された対
応するゲート回路24をターンオンする。これにより、
冗長メモリセル20からの読み出しが行われる。
【0011】冗長メモリセル20にはまず、書き込み動
作が行われた後、そのメモリセルの内容の読み出し動作
が行われるから、半導体記憶装置の起動後の最初の書き
込み動作において、不良メモリセルのアドレスをリード
ポート2内のラッチ回路21に自動的に記憶させ、フュ
ーズデコーダ11に設定されたアドレスを用いた上記冗
長メモリセル20に対する読み出しが行われる。この実
施例において、フューズはライトポート1内のフューズ
デコーダ11のみ設ければよく、リードポート2、3に
設ける必要がない。ライトポートの数が増えた場合、あ
るライトポート、たとえば、第1のライトポート内のみ
にフューズデコーダ11を設け、他のライトポートは、
リードポート2内のアドレス比較回路22、タイミング
論理回路23およびゲート回路24に対応する回路を設
け、不良メモリセルのアドレスはラッチ回路21の出力
アドレスを入力すればよい。ライトポート内のアドレス
比較回路22に相当するアドレス比較回路にはそのライ
トポートにおけるライトカラムカウンタからのライトカ
ラムアドレス信号WYが印加され、このライトカラムア
ドレス信号について上記アドレス比較が行われる。
【0012】図2に図1に示した冗長回路のライトポー
ト1およびリードポート2の詳細回路構成を示す。図2
には図1に示したライトカラムカウンタ10、ゲート回
路13、冗長メモリセル20およびリードカラムカウン
タ30を示していない。ライトカラムカウンタ10から
ライトカラムアドレス信号WY、この回路においては、
16ビットのライトカラムアドレス信号WY0〜WY
7、*WY0〜*WY7(*は信号反転を示す,以下同
様)を入力するフューズデコーダ11は、16個の第1
群のフューズFA1〜FA16を有している。これらの
フューズFA1〜FA16は半導体装置のポリシリコン
層によって形成されている。また、これらのフューズF
A1〜FA16の所定のものが不良メモリセルのアドレ
スに対応して予めレーザー溶断されている。フューズデ
コーダ11はさらに、ANDゲート111〜114、こ
れらのANDゲート111〜114の出力に接続された
MOSトランジスタ115〜118を有している。AN
Dゲート111〜114およびトランジスタ115〜1
18はそれぞれ、フューズFA1〜FA16、換言すれ
ば、不良メモリセルのアドレスに対応した数、16個だ
け併設されている。トランジスタ115〜118の電源
電圧ラインのノードNAの電位を上昇させるためチャー
ジアップ回路119が設けられている。タイミング論理
回路12は、遅延型フリップフロップ(DFF)12
1、ANDゲート122、第2のフューズ群FB1〜F
B4、4個の第1列のトランジスタ群131〜134、
4個の第2列のトランジスタ群135〜138および直
列インバータ回路139〜142からなるトランジスタ
ゲート13A〜13Dを有する。これらトランジスタゲ
ート13A〜13Dの先端にはそれぞれゲート回路が接
続されている。使用する冗長メモリセルに接続される第
2群のフューズの1つFB1が予めレーザー溶断されて
いる。
【0013】リードポート2内のラッチ回路21は、ラ
イトカラムアドレス信号WY0〜WY7の値を記憶する
8個のDFF211〜DFF212、遅延回路213、
タイミング論理回路12からの出力信号WRD0〜WR
D3を記憶する4個のDFF214〜DFF217を有
する。DFF211〜DFF212は不良メモリセルの
アドレスを記憶する回路である。また、DFF214〜
DFF217はタイミング論理回路12内の第2群フュ
ーズFB1〜FB4の溶断状態を記憶する回路である。
アドレス比較回路22は8個の排他的論理和(EOR)
ゲート221〜222、および、NORゲート223を
有する。タイミング論理回路23は、DFF231、A
NDゲート232、4個並列に設けられたANDゲート
243〜246からなる。これらのANDゲートの先端
にはゲート回路が接続されており、これらのANDゲー
トの一方の入力端子にはタイミング論理回路12のフュ
ーズ溶断状態を示す信号WRD0〜WRD3を記憶した
DFF214〜DFF217のQ出力が印加されている
ので、ゲート回路24はゲート回路13に接続される冗
長メモリセルと同じ冗長メモリセルに接続される。
【0014】図3の書き込みタイミングチャートを参照
して図2の冗長回路の書き込み動作を述べる。この実施
例においては、ビットアドレスNのメモリセルが不良で
冗長メモリセルに置き換えられるとしている。したがっ
て、フューズデコーダ11の第1群のフューズFA1〜
FA16はアドレスNに対応してレーザー溶断されてい
る。ライトクロックWCKに応じて,ライトカラムカウ
ンタ10からのライトカラムアドレス信号WY0〜WY
7で示されるライトカラムアドレスが更新される。フュ
ーズデコーダ11内のANDゲート111〜114には
ライトクロックWCKより所定時間遅延され、さらに信
号反転された反転遅延ライトクロック*WCKDが印加
されている。これらANDゲート111〜114出力が
アドレスNを示すときノードNAの電位は破線データ示
したように「低」レベルにならず、「高」レベルのまま
となる。このことは、ライトカラムカウンタ10からの
ライトカラムアドレスとフューズ溶断状態で示される設
定アドレスとが一致したことを示す。したがって、フュ
ーズデコーダ11はアドレス一致回路としても機能して
いる。ノードNAの上記レベル信号がチャージアップ回
路119を介してDFF121に印加され、ライトクロ
ックWCKに応じてラッチされる。このDFF121の
Q出力がANDゲート122に印加され,次のライトク
ロックWCKのタイミングでANDゲート122からリ
ペアアドレスラッチ信号WRDEとして出力される。本
実施例においては、タイミング論理回路12内の第2群
のフューズFB1がレベル溶断されている。その結果と
して、ライトデータWRD0のみが「高」レベルとな
り、このライトデータWRD0によって冗長メモリセル
の対応するメモリセルにデータ書き込みが行われる。
【0015】図の読み出しタイミングチャートを参照
して図2の冗長回路の読み出し動作について述べる。読
み出し動作を行う前、半導体記憶装置の初期状態におい
て、「低」レベルの読み出しクリア信号REDCRが図
示しないメモリ制御回路から出力され、ラッチ回路21
内のライトカラムアドレス信号WY0〜WY7の値を記
憶するDFF211〜212をリセットしておく。半導
体記憶装置の初期動作において、読み出し動作の前にま
ず上述した書き込み動作が行われるから、上記書き込み
動作において、リペアアドレスラッチ信号WRDEが発
生されたとき、その時のライトカラムアドレス信号WY
0〜WY7の値がDFF211〜212に記憶される。
また、リペアアドレスラッチ信号WRDEは遅延回路2
13を介して遅延され、この遅延リペアアドレスラッチ
信号Cに応じて上記タイミング論理回路12からのライ
トデータWRD0がラッチ回路21内のDFF214に
セットされる。以上の初期設定動作が行われた後、通常
の読み出し動作が行われる。読み出し動作においてリー
ドカラムカウンタ30からリードカラムアドレス信号R
Y10〜RY17が出力される。アドレス比較回路22
内のEORゲート221〜222はラッチ回路21内の
DFF211〜212に記憶されたアドレスNとしての
アドレスB0〜B7とリードカラムカウンタ30からの
リードカラムアドレス信号RY10〜RY17の値とを
比較して、リードカラムアドレス信号RY10〜RY1
7の値がアドレスNで両者のアドレスが一致したとき、
アドレス比較回路22はNORゲート223を介してア
ドレス一致信号を出力する。このアドレス一致信号はリ
ードクロックR1CKによってDFF231にラッチさ
れ、次のリードクロックR1CKにおいて、「高」レベ
ル信号のタイミング信号としてANDゲート232から
出力される。上述したようにDFF214のQ出力のみ
が「高」レベルであるから、ANDゲート243の出力
が「高」レベルとなり、上記タイミング論理回路12で
指定される冗長メモリセルと同じ冗長メモリセルからデ
ータの読み出しが行われる。リードポート3についても
上記同様の動作が行われるが、DFF211〜212お
よびDFF214〜217に対応するものはリードポー
ト3にはなく、リードポート2のものが共用して用いら
れる。
【0016】以上述べたように、ライトポート1内に共
通に第1群のフューズFA1〜FA16と第2群のフュ
ーズFB1〜FB4を設け、上記のようにこれらのフュ
ーズを上記のようにレーザー溶断するだけで、リードポ
ート2、3における読み出し動作においても、書き込み
冗長メモリセルと同じ冗長メモリセルからの読み出し動
作が可能となる。
【0017】図2における第1群のフューFFA1〜F
A16、および/または、第2群のフューズFB1〜F
B4をフューズ以外の他のアドレス発生手段を用いるこ
とができる。たとえば、フューズに代えてフリップフロ
ップを設け、このフリップフロップに上記アドレスを半
導体記憶装置の初期動作のときにメモリ制御回路から設
定するようにしてもよい。そのようにすれば、レーザー
溶断を行う必要がなく、さらに、一旦ある不良メモリセ
ル用に設定したアドレスを他の不良メモリセルのアドレ
スに容易に変更することもできる。すなわち、冗長メモ
リセルの利用の自由度を増大させることができる。
【0018】図5に本発明の冗長回路の第2実施例の
路構成を示す。この回路構成は、フィールドメモリなど
のように多くの入出力ポートを有する場合、ライトポー
トおよびリードポートに共通に不良メモリセルのアドレ
スを発生するアドレス発生(保持)回路40を設けたも
のである。ここではリードポート5、7、ライトポート
6、8示している。このアドレス発生回路40のアド
レスの設定は上述したようにフューズを用いてもよく、
あるいは、ラッチ回路を用いてもよい。半導体記憶装置
の初期動作においてメモリ制御回路(図示せず)からア
ドレス発生回路40にアクティブ信号ACTが出力さ
れ、このアクティブ信号ACTに応じてアドレス発生回
路40が記憶しているアドレスを出力する。アクティブ
信号ACTを遅延した記憶制御信号MEMCNTに応じ
てアドレス発生回路40から出力されるアドレスがラッ
チ回路51に記憶される。リードポート5、7およびラ
イトポート6、8内の回路構成は実質的に図2に示した
リードポート3内の回路構成と同様であり、それぞれの
各カラムカウンタからカラムアドレスが印加される。
【0019】本発明の実施に際しては上述したものの
他、種々の変形形態をとることができる。たとえば、図
2に示したそれぞれの部分、たとえば、フューズデコー
ダ11、ゲート回路13などの回路構成は上記同様の機
能を発揮する他の種々の回路構成をとることができる。
【0020】以上の記述においては、1つの不良メモリ
セルを救済する場合について述べたが、複数の不良メモ
リセルを同時に救済する場合には上記同様の冗長回路を
複数個設ければよいことは自明である。
【0021】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
入出力ポートの数に依存せず、半導体記憶装置の不良メ
モリセルに対して1つのアドレス保持回路を設ければよ
いので、冗長回路の回路構成が簡単になり、半導体記憶
装置の集積度が向上する。またアドレス保持回路は1つ
設ければよいから、不良メモリセルのアドレス設定が簡
単になり、作業性が向上する。複数のアドレス設定を行
うことによるアドレスの誤設定の問題も発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置の第1実施例の冗長回
路の回路構成図である。
【図2】図1に示した冗長回路の詳細回路構成である。
【図3】図2の冗長回路の書き込み動作を示すタイミン
グチャートである。
【図4】図2の冗長回路の読み出し動作を示すタイミン
グチャートである。
【図5】本発明の半導体記憶装置の第2実施例の冗長回
路の回路構成図である。
【図6】従来の冗長回路を示す図であって、(A)はラ
イトポート内の回路構成、(B)はリードポート内の回
路構成を示す。
【符号の説明】
1、6・・ライトポート、2、5・・リードポート、1
0・・ライトカラムカウンタ、11・・フューズデコー
ダ、12・・タイミング論理回路、13・・ゲート回
路、20・・冗長メモリセル、21・・ラッチ回路、2
2・・アドレス比較回路、23・・タイミング論理回
路、24・・ゲート回路、30・・リードカラムカウン
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 29/00 603 G11C 11/41 G11C 11/413

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メモリセルと、不良メモリセルを救済する
    ための冗長メモリセルと、 不良メモリセルのアドレスを保持し、入力される書き込
    み指定アドレスと保持しているアドレスとが同じである
    と書き込みアドレス一致信号を出力するアドレス保持回
    路と、上記書き込みアドレス一致信号に 応答して不良メモリセ
    ルのアドレスと同じ上記書き込み指定アドレスを記憶す
    るアドレス記憶回路と、 読み出し指定アドレスと上記アドレス記憶回路に記憶さ
    れている上記書き込み指定アドレスとを比較してそれら
    2つのアドレスが一致すると読み出しアドレス一致信号
    を出力する読み出しアドレス比較回路と、 上記読み出しアドレス一致信号に応答して付勢されて上
    記冗長メモリセルから読み出しデータを供給する読み出
    しゲート回路と、 を有する半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】上記書き込みアドレス一致信号に応答して
    付勢されて上記冗長メモリセルに書き込みデータを供給
    する書き込みゲート回路を有する、 請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】上記アドレス保持回路は複数のフューズを
    含み、当該フューズの切断状態に応じて不良メモリセル
    のアドレスを保持する、 請求項1、又は2に記載の半導体記憶装置。
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