JP3625048B2 - ヒューズブロー対応型の半導体集積回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路のヒューズブローに関し、特にヒューズブローが正常に行なわれなかったときこれを容易に検出可能な半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ヒューズブローにより、冗長メモリセルへの置換や、内部電源電位の調整が可能な半導体集積回路が提供されている。
【0003】
以下、従来のこの置換(故障した部分に換えて機能を発揮させる)可能な冗長(予備)回路を備える半導体集積回路の一例を説明する。
【0004】
図1に、かかる半導体集積回路の主要部の構成を示す。
【0005】
本図に示す半導体集積回路は、メモリブロック1、主デコード回路2、冗長メモリアレイ3、冗長デコード回路4及び冗長コンパレータ回路5を備える。なお、以下の本発明の各実施の形態においても本発明に係る作用等を除き基本的に同じ作用等をなす構成要素、部分には原則として同じ符号や記号を付し、そうでなくても最初の桁の数字を同じとする等似た符号や記号を付し、同じくその説明は本発明に係る部分を除き省略する。ただし、10種しかないと言うアラビア数字の個数の制約もあり、単なる素子そのもの等には最初の桁の数字に、メモリブロックと同じ「1」を付している。
【0006】
メモリブロック1は、図示しない複数のメモリセルがワード線とビット線との交点に配置されている。
【0007】
主デコード回路2は、メモリブロック1のメモリセルを選択する回路であり、列デコード回路及び行デコード回路を有している。
【0008】
冗長コンパレータ回路5は、メモリブロック1内にある欠陥メモリセルを冗長メモリアレイ3内にある冗長メモリセル(図示せず)に置換するため、主デコード回路2と、冗長デコード回路4の制御を行なう。
【0009】
以上の構成の半導体集積回路において、製造工程で万一メモリブロック1内に欠陥メモリセルが発見された場合には、以下の手順で欠陥メモリセルの置換を行ない、メモリ部分の良品化を図る。
【0010】
まず、メモリブロック内の欠陥メモリセルのアドレスを調べ、冗長メモリセルとの置換が可能か否かを調べる。置換可能であれば、冗長コンパレータ回路5内にある該当部分のヒューズをブローすることにより、主デコード回路2と冗長デコード回路4のアドレスを入れ替える。
【0011】
これにより、欠陥メモリセルのアドレスが選択された場合には、冗長コンパレータ回路5が、主デコーダ回路2及び冗長デコーダ回路4を制御して、対応する冗長メモリセルが選択され、メモリ部分の良品化が実現できる。
【0012】
なお、実際には正規のメモリ数百個に対して予備が1〜4個である。このため、その他に欠陥の検出されたメモリを特定して冗長メモリと入れ替えるための回路等が設けられたりしている。また、内部電源電位の調整のためにはブロー対象のヒューズと並列に抵抗が設けられたりもしている。ただし、これらはいわゆる周知技術なので、その説明は省略する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、製造後における半導体集積回路の不良解析や評価において、ヒューズブローが正常に行なわれているか否かを知ることは重要である。しかし、従来の半導体集積回路においては、ヒューズブローの状態を知るには、ウエハ状態での検査の一環として、パッケージを開封し、ヒューズ部を顕微鏡を用いて調べる必要があった。
【0014】
しかし、パッケージを開封した状態と言っても顕微鏡にて観察するものである。更に、モールド状態ではヒューズブローが正常に行なわれているか否かの検査はできない。このため、検査には非常な熟練と細心の注意を必要としていた。
【0015】
そこで、ヒューズブローが正常に行なわれたか否かを、単に容易に検査しえるだけでなく、モールド状態においても検査しえる技術の開発が望まれていた。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するためなされたものであり、ヒューズブローの適否をあらかじめ設けた電気回路により電気的に判断するものである。具体的には、以下の構成としている。
【0018】
請求項1記載の発明においては、ヒューズブローの対象となるヒューズは2個が1組を形成し、更にそのうち一方のみがブローされているときが、メモリブロックと冗長メモリブロックのいずれかが選択されていることとなる。(すなわち、適切なブローとなる。)この基で、2個1組のヒューズは相互に一端が接続され、他端は各電源か地面(含む、アースの役を担う均等なもの。)に接続されている。その上、相互に一端が接続された部分は外部より電圧を加えることが可能であり、更にメモリブロック等への出力線も接続されている。その上更に、この出力線は制御信号より接地可能となっている。また、2個のヒューズは各々外部からの制御信号より電源又は地面との接続が開閉可能となっている。また、上記2個のヒューズの接続部へ電圧を加えるための外部からの接続線もこれまた制御信号により開閉可能である。
【0019】
以上の他、外部からの制御信号は論理回路を通しての所定の真理表通りに作動し、各スイッチを開閉し、ひいては適切な検査用回路を形成するようになっている。結果的に、外部からの制御信号、電圧の付加等により2個一組のヒューズのブローが適切か否かが電気的に容易に検査可能となっている。
【0020】
請求項2記載の発明においては、ヒューズ2個からなる組が多数存在する。このため、各組のテストが順に可能なように、特定の組をテストの対象として選定するあるいはテスト可能な状態とするための回路や結線を有している。またこのため、各組はスイッチによりテスト用の入出力端子と接続可能とされ、更に各スイッチは、テスト時には、専用の信号線で開閉される。
【0021】
請求項3記載の発明においては、多数の組を順に選定してテストを行なう際のテストの対象としての各組の選択はフリップフロップを利用して行なわれる。すなわち、各組の個数のフリップフロップを上流のフリップフロップのQ出力が直下流のフリップフロップのD入力となり、更に各フリップフロップのQ出力がテストで各組の選択を行なうためのスイッチを制御する。また、ヒューズと電源、地面間等に存在するスイッチを開閉する制御信号の1をもクロック信号を利用する。
【0022】
これらのため、入力端子の個数の制約ともなる。
【0023】
請求項4記載の発明においては、バッファを利用して、検査用入出力端子を更に1個少なくしている。
【0024】
請求項5記載の発明においては、フリップフロップとEX−OR回路を使用して検査結果を迅速に判定可能としている。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態に基づいて説明する。
【0026】
(第1の実施の形態)
本実施の形態は、ノードが1の場合である。
【0027】
図2に、本実施の形態の半導体集積回路の基本的な構成を示す。
【0028】
本図に示す半導体集積回路は、メモリブロック1、主デコード回路2、冗長メモリアレイ3、冗長デコード回路4、冗長コンパレータ回路51及び制御回路6を備える。このため、冗長コンパレータ回路51が制御回路6と外部接続端子(PAD)10を備えた点が、従来のものと大きく異なる。以下、この異なる点を中心に説明する。
【0029】
制御回路6は、ヒューズ状態信号FE、ヒューズブローの検証時に設定する検証設定信号TE1及びTE2とが入力され、一方冗長コンパレータ回路51へ制御信号S1〜S4を出力する。
【0030】
また、冗長コンパレータ回路51は、制御回路6から受ける4本の制御信号S1〜S4に応答して、内部にあるヒューズの一端に接続されているノードN1を、外部接続端子101に出力する。
【0031】
次に、本実施の形態の冗長コンパレータ回路51について説明する。
【0032】
図3に、この冗長コンパレータ回路の基本的な構成を示す。本図に示すように、この冗長コンパレータ回路は、PMOSトランジスタ1011、2個のNMOSトランジスタ1012、1013、2個のヒューズ1014、1015及びスイッチ1016を備える。
【0033】
ヒューズ1014及びPMOSトランジスタ1011は、主デコード回路2及び冗長デコード回路4への接続ノードであるノードN2と電源VDDとの間に直列に接続される。
【0034】
ヒューズ1015及びNMOSトランジスタ1012は、前記ノードN2と接地電位VSSとの間に直列に接続される。
【0035】
NMOSトランジスタ1013は、ノードN2と接地電位VSSの間に接続される。
【0036】
制御信号S1〜S4は、ヒューズ状態信号FEと、ヒューズブローの検証時に設定する検証設定信号TE1及びTE2を入力とする制御回路6の出力である。
【0037】
PMOSトランジスタ1011は、制御信号S1をゲート電極に受ける。
【0038】
NMOSトランジスタ1012は、制御信号S2をゲート電極に受ける。
【0039】
NMOSトランジスタ1013は、制御信号S3をゲート電極に受ける。
【0040】
スイッチ1016は、外部接続端子10への接続ノードであるノードN1とノードN2の間に接続され、制御回路6からの制御信号S4によってその状態を制御される。
【0041】
ヒューズ1014、1015は、冗長性置換が可能な場合には、いずれか一方のみがヒューズブローによって切断される。なお、両方が切断されている場合と両方が接続されている場合は、いずれも不良品である。
【0042】
次に、制御回路6について説明する。
【0043】
図4に、制御回路6の基本的な構成を示す。
【0044】
本図に示すように、この制御回路は、2個のインバータ1021、1022、2個の2入力OR回路1023、1024及び2個の2入力AND回路1025、1026を含む。
【0045】
高低(HL)を反転するインバータ1021は、ヒューズ状態信号FEを入力とし、その出力は分岐して1つはOR回路1023の一方の入力となり、他は、制御信号S3として制御回路6より外部へ出力される。
【0046】
AND回路1025は、検証設定信号TE1及びTE2を入力とし、その出力はOR回路1023のもう一方の入力に接続される。OR回路1023の出力は、制御信号S1として制御回路6より外部へ出力される。
【0047】
インバータ1022は、検証設定信号TE1を入力とし、その出力は、一方の入力信号を検証設定信号TE2とするOR回路1024の他方の入力に接続される。
【0048】
AND回路1026は、ヒューズ状態信号FEを一方の入力とし、OR回路1024の出力が他方の入力とされる。AND回路1026の出力は、制御信号S2として制御回路より外部へ出力される。
【0049】
この構成の制御回路の動作の真理値表を図5に示す。本図において、FE、TE1、TE2の「0」は「L」に相当する。なお、この真理値表に従う制御信号S1〜S4が得られるものであれば、図4に示す以外の回路構成であってもよいのはいうまでもないことである。
【0050】
次に、図2〜図4に示す本実施の形態の半導体集積回路の動作を説明する。なお、検証設定信号TE1及びTE2は外部より入力されるものとする。また、メモリブロック1に欠陥があるため、冗長コンパレータ回路51にブローを実施した場合はヒューズ状態信号FEはHレベルに固定し、一方、メモリブロック1に欠陥がないため冗長コンパレータ回路51にブローを実施しなかった場合にはヒューズ状態信号FEはLレベルに固定するものとする。
【0051】
まず、ヒューズ状態信号FEがLレベルの場合(ヒューズブローをしない場合)について説明する。
【0052】
この場合、図5の真理値表より、検証設定信号TE1及びTE2に依らず制御信号S1はHレベルとなり、PMOSトランジスタ1011は非導通状態となる。
【0053】
また、検証設定信号TE1及びTE2に依らず制御信号S2はLレベルとなり、NMOSトランジスタ1012は非導通状態となる。
【0054】
更に、検証設定信号TE1及びTE2に依らず制御信号S3はHレベルとなり、NMOSトランジスタ1013は導通状態となる。
すなわち、メモリブロック内には不良セルが存在しないので、ノードN2がLレベルに保持され、メモリブロック内のメモリセルを冗長メモリアレイ3内にある冗長メモリセルに置換しない。
【0055】
次に、ヒューズ状態信号FEがHレベルの場合(ヒューズブローを実施した場合)について説明する。
【0056】
このとき、図5の真理値表より制御信号S3は、Lレベルとなるため、NMOSトランジスタ1013は非導通状態となり、ヒューズ1014、1015及びトランジスタ1011、1012の状態をノードN2の電位により検知することができる。
【0057】
ヒューズの状態は、次に示す2段階の評価を実施することにより明確にすることができる。
【0058】
第1段階は、検証設定信号TE1をHレベル、検証設定信号TE2をLレベルに設定する。すると、図5の真理値表より制御信号S1はLレベルとなり、PMOSトランジスタ1011は導通状態になる。また、制御信号S2はLレベルとなり、NMOSトランジスタ1012は非導通状態となる。更に、制御信号S4は、Hレベルとなり、スイッチ1016は、導通状態となる。この状態で、外部接続端子PAD10よりVSS電位を印加する(この状態を、状態Aとする)と、ヒューズ1014が切断されていれば電流経路が存在しないため、電流は流れない。また、ヒューズ1014がつながっていれば、PMOSトランジスタ1011、ヒューズ1014、スイッチ1016、外部接続端子PAD101を介して電流経路が出来るため、電流が流れる。
【0059】
次に第2段階は、検証設定信号TE1をHレベル、検証設定信号TE2をHレベルに設定する。すると、図5の真理値表より制御信号S1はHレベルとなり、PMOSトランジスタ1011は非導通状態になる。また、制御信号S2はHレベルとなり、NMOSトランジスタ1012は導通状態となる。更に、制御信号S4はHレベルとなり、スイッチ1016は導通状態となる。この状態で、外部接続端子PAD10よりVDD電位を印加する(この状態を、状態Bとする)と、ヒューズ1015が切断されていれば電流経路が存在しないため、電流は流れない。また、ヒューズ1015がつながっていれば、外部接続端子PAD101、スイッチ1016、ヒューズ1015、NMOSトランジスタ1012を介して電流経路が出来るため、電流が流れる。
【0060】
以上の状態A及び状態Bの電流を測定することにより、それらの組み合わせを示したものが、図6である。すなわち、ヒューズ1014及び1015の一方が切断、一方が接続されている場合のみが、フューズブローが正常に行われている場合であるので、状態Aと状態Bの一方のみ電流が流れるならば、フューズブローが正常に行われたことが検出できる。また、ヒューズ1014及びヒューズ1015の両方が接続または切断された場合には、フューズブローが不良の場合であるので、状態Aと状態Bとの両方で電流が流れるかまたは流れないならば、フューズブローが不良であることが検出できる。
【0061】
(第2の実施の形態)
本実施の形態は、ノードが多数であり、このため入出力の選択回路を備える場合である。
【0062】
図7に、本発明の第2の実施の形態の半導体集積回路の基本的な回路構成を示す。
【0063】
本図に示す半導体集積回路は、従来のものと同じ機能、構成のメモリブロック1、主デコード回路2、冗長メモリアレイ3、冗長デコード回路4を備える。その他本発明に係る作用をなす冗長コンパレータ回路52、制御回路61及び入出力選択回路7を備える。
【0064】
ここに、冗長コンパレータ回路52は、制御回路61から受ける3本の制御信号S1〜S3に応答して、内部にあるn本のヒューズの一端に接続されているn本のノードN1を出力する。そしてこのノードN1は、入出力選択回路7に接続される。
【0065】
さて、この冗長コンパレータ回路52の内部であるが、図8に基本的な構成を示す。そして、この冗長コンパレータ回路52は、本図8に示すのと同一の構成のn個のヒューズブロックを備える。そして、このヒューズブロックは、図8に示す範囲内ではスイッチ及びその制御信号S4がないのが図3に示すのと相違する。すなわち、このヒューズブロックは、PMOSトランジスタ1011、2個のNMOSトランジスタ1012、1013及びヒューズ1014、1015を備える。
【0066】
ヒューズ1014とPMOSトランジスタ1011は、主デコード回路2及び冗長デコード回路4への接続ノードであるノードN2と電源VDDとの間に直列に接続される。なお、このノードN2も各ヒューズブロックに対応してn個ある。
【0067】
ヒューズ1015(n)及びNMOSトランジスタ1012は、ノードN2(n)と接地電位VSSとの間に直列に接続される。
【0068】
NMOSトランジスタ1013は、ノードN2と接地電位VSSの間に接続される。
【0069】
制御信号S1〜S3は、ヒューズ状態信号FEと、ヒューズブローの検証時に設定する検証設定信号TE1及びTE2を入力とする制御回路61の出力である。
【0070】
PMOSトランジスタ1011は、制御信号S1をゲート電極に受ける。
【0071】
NMOSトランジスタ1012は、制御信号S2をゲート電極に受ける。
【0072】
NMOSトランジスタ1013は、制御信号S3をゲート電極に受ける。
【0073】
次に、本実施の形態の制御回路61について説明する。
【0074】
図9に、本実施の形態の制御回路61の基本的な回路構成を示す。本図に示すように、この制御回路は、2個のインバータ1021、1022、2個の2入力OR回路1023、1024及び2個の2入力AND回路1025、1026を含み、基本的には図4に示したのと同じである。。ただし、検証設定信号TE1の分岐がS4として出力されないのが相違する。
【0075】
インバータ1021は、ヒューズ状態信号FEを入力とし、その出力は2つに分岐し、その1はOR回路1023の一方の入力となり、他の1は制御信号S3として制御回路61より外部へ出力される。
【0076】
AND回路1025は、検証設定信号TE1及びTE2を入力とし、その出力はOR回路1023のもう一方の入力に接続される。OR回路1023の出力は、制御信号S1として制御回路61より外部へ出力される。
【0077】
インバータ1022は、検証設定信号TE1を入力とし、その出力は一方の入力信号を検証設定信号TE2とするOR回路1024の他方の入力に接続される。
【0078】
AND回路1026は、ヒューズ状態信号FEを一方の入力とし、また他方の入力はOR回路1024の出力が接続される。AND回路1026の出力は、制御信号S2として制御回路61より外部へ出力される。
【0079】
この構成の制御回路の真理値表を図10に示す。そして、これは、S4の部分を除けば図5に示すのと同じである。なお、この真理値表に従う制御信号S1〜S3が得られるものであれば、図9に示すのと別の構成の回路であっても構わないのはいうまでもないことである。
【0080】
次に、この入出力選択回路について説明する。
【0081】
図11に、本実施の形態の入出力選択回路7の基本的な構成を示す。本図に示すように、この入出力選択回路は、抵抗1032と複数(n)個のNMOSトランジスタ1031を含む。
【0082】
n個のNMOSトランジスタ1031は、図8に示す各ノード(組)に対応して設けられ、該ノードにおいては図3に示すスイッチに対応するものであり、開閉のためそれぞれに対応した制御信号CNT3をそのゲート電極に受ける。
【0083】
各NMOSトランジスタ1031のソース電極は、抵抗1032の一端に共通に接続されるとともに、外部接続端子PAD102に接続されるノードOUTに接続される。
【0084】
各NMOSトランジスタ1031のドレイン電極は、それぞれ冗長コンパレータ回路52内の対応する図8に示すヒューズブロックに接続されるノードN1に接続される。
【0085】
抵抗1032の他端は、図7に示す外部接続端子PAD101に接続されるノードINに接続される。
【0086】
次に、図7〜図11に示す本実施の形態の半導体集積回路の動作あるいは作用を説明する。なお、検証設定信号TE1、TE2及びノードの数だけ在る制御信号CNT3は外部より入力されるものとする。また、ヒューズ状態信号FEは、ブローした場合にはHレベルに固定され、ブローされなかった場合にはLレベルに固定されるものとする。
【0087】
まず、ヒューズ状態信号FEがLレベルの場合(ヒューズブローを実施しない場合)について説明する。
【0088】
この場合、図10の真理値表より制御信号S1は、検証設定信号TE1及びTE2に依らずHレベルとなり、対応するPMOSトランジスタ1011は非導通状態となる。
【0089】
また、制御信号S2は、検証設定信号TE1及びTE2に依らずLレベルとなり、対応するNMOSトランジスタ1012は非導通状態となる。
【0090】
さらに、制御信号S3は、検証設定信号TE1及びTE2に依らずHレベルとなり、対応するNMOSトランジスタ1013は導通状態となり、対応するノードN2がLレベルに保持される。
【0091】
この状態では、メモリブロックに不良セルが存在しない事を示すため、ヒューズブローが正常か否かは問題にならない。
【0092】
次に、ヒューズ状態信号FEがHレベルの場合(ヒューズブローを実施する場合)について説明する。
【0093】
このとき、図10の真理値表より制御信号S3は、Lレベルとなるため、対応するNMOSトランジスタ1013は非導通状態となり、ノードN2の電位は、対応するヒューズ1014、1015及び対応するトランジスタ1011、1012の状態に依存して変化することになる。
【0094】
ところで、ヒューズの状態は、次に示す3段階の評価を実施することにより明確にすることができる。
【0095】
第1段階は、検証設定信号TE1をHレベル、検証設定信号TE2をLレベルに設定する。すると、図10の真理値表より制御信号S1はLレベルとなり、PMOSトランジスタ1011は導通状態になる。また、制御信号S2はLレベルとなり、NMOSトランジスタ1012は非導通状態となる。
【0096】
この状態で、制御信号CNT3を検証したいヒューズブロックに対応する状態に設定すると、制御信号CNT3に対応するNMOSトランジスタ1031が導通状態になり、ノードN1がNMOSトランジスタ1031を介して外部接続端子PAD102に、またさらに、抵抗1032を介して外部出力端子PAD101に接続される。
【0097】
このときには、外部接続端子PAD101よりVSS電位を印加すると、ヒューズ1014が切断されていれば電流は流れないため、外部出力端子PAD102には、Lレベルの電位があらわれる。また、ヒューズ1014がつながっていれば、PMOSトランジスタ1011、ヒューズ1014、抵抗1032及び外部接続端子PAD102を介して流れる電流により抵抗1032で電圧降下をおこし、外部出力端子PAD102には、Hレベルの電位があらわれる。この状態を、状態Cとする。
【0098】
第2段階は、制御信号CNT3を変化させずに検証設定信号TE1をHレベル、検証設定信号TE2をHレベルに設定する。すると、図10の真理値表より制御信号S1はHレベルとなり、対応するPMOSトランジスタ1011は非導通状態になる。また、制御信号S2はHレベルとなり、NMOSトランジスタ1012は導通状態となる。
【0099】
このとき、外部接続端子PAD101よりVDD電位を印加すると、ヒューズ1015が切断されていれば電流は流れないため、外部出力端子PAD102には、Hレベルの電位があらわれる。また、ヒューズ1015がつながっていれば、電流が抵抗1032で電圧降下をおこし、外部出力端子PAD102にはLレベルの電位があらわれる。この状態を、状態Dとする。
【0100】
第3段階は、上記第1段階及び第2段階の評価を、制御信号CNT3を切り替えながら、目的とするヒューズすべてについて、すなわち、1からnまで状態CとDを得ることである。
【0101】
以上の状態C及び状態Dより、図12に示すようにヒューズ1014及び1015の状態が電気的に外部端子より観測することが可能となる。
【0102】
(第3の実施の形態)
本実施の形態は、先の第2の実施の形態の入出力選択回路の改良に関する。
【0103】
図13に、本実施の形態の半導体集積回路の基本的な構成を示す。ここで、この半導体集積回路のメモリブロック1、主デコード回路2、冗長メモリアレイ3、冗長デコード回路4及び冗長コンパレータ回路52は、先の第2の実施の形態のものと同じである。そして、制御回路62及び入出力選択回路71が先の実施の形態のものと相違する。
【0104】
本実施の形態の制御回路62は、先の第2の実施の形態における外部より入力されていた検証設定信号TE2に換えて、入出力選択回路71と共通にクロック信号がCLKに入力される点が相違する。
【0105】
入出力選択回路71は、入力は制御信号CNT及びクロックCLKであるのが先の第2の実施の形態と相違し、この一方で、出力は先の第2の実施の形態と同じくノードIN、ノードOUT及びn個のノードN1が接続される。
【0106】
次に、本実施の形態の入出力選択回路71を説明する。
【0107】
図14に、本実施の形態の入出力選択回路71の基本的な構成を示す。本図に示すように、この入出力選択回路71は、外部より入力された各組共通の制御信号CNTを基に、別途入力されるクロックCLKに同期して各組のNMOSトランジスタ用の制御信号CNT3を発生するシフト信号発生回路8を備える。
【0108】
次に、本実施の形態のシフト信号発生回路について説明する。
【0109】
図15に、このシフト信号発生回路の基本的な構成を示す。
【0110】
本図に示すように、このシフト信号発生回路8は、冗長コンパレータ回路52に含まれる検証の必要なヒューズ1014(n)及び1015(n)の対と同数のフリップフロップ1041(n)を含む。
【0111】
ここで、各フリップフロップ1041(n)は共通のクロックCLKで動作する。また、各フリップフロップ1041(n)のD入力は、一番上流のものはCNT3が入力されるが、これを除いて1つ上流側のフリップフロップ1041(n−1)のQ出力が接続(から入力)される。
【0112】
更に、最下流のフリップフロップ1041(n)のQ出力は、制御信号CNT3(n)としてシフト信号発生回路8より出力される。図16に、シフト信号発生回路8にパルス状の制御信号CNTが入力された際の各NMOSトランジスタ用の制御信号CNT3(n)としての出力を示す。
【0113】
次に、図13〜図15に示す本実施の形態の半導体集積回路の動作について説明する。なお、検証設定信TE1、クロックCLK及び制御信号CNTは外部より入力されるものとする。また、ヒューズ状態信号FEは、ブローを実施したときにはHレベルに、実施しなかったときにはLレベルに固定されるものとする。
【0114】
先ず、ヒューズ状態信号FEがLレベルの場合(ヒューズブローを実施しない場合)について説明する。
【0115】
この場合、先の第2の実施の形態と同様に、各PMOSトランジスタ1011(n)及び各NMOSトランジスタ1012(n)は非導通状態となり、またNMOSトランジスタ1013(n)は導通状態となり、ノードN2(n)がLレベルに保持される。
【0116】
この状態では、メモリブロック1に不良セルが存在しない事を示すため、ヒューズブローの正常・不良は問題にならない。
【0117】
次に、ヒューズ状態信号FEがHレベルの場合(ヒューズブローを実施した場合)について説明する。
【0118】
この場合、各ノードN2(n)の電位は、対応する各ヒューズ1014(n)、1015(n)及びトランジスタ1011(n)、1012(n)の状態に依存して変化することになる。
【0119】
ヒューズの状態は、次の手順でノードOUTの電位を評価することにより、明確にできる。
【0120】
ヒューズの状態を検証するために、検証設定信号TE1をHレベルに設定し、またある周波数のクロックCLKを入力しておく。
【0121】
制御信号CNTに1クロックCLK分のHパルスを入力する。すると、図16に示すタイミングT1で、CNT3(1)のみがHレベルに、次のタイミングT2でCNT3(2)のみがHレベルになり、以下同様にタイミングTnでCNT3(n)のみがHレベルとなる。
【0122】
ここで、ヒューズ1014(1)、1015(1)の状態を検証するときの説明を行なう。
【0123】
タイミングT1において、クロックCLKがHレベルであるとき(T1A)に、外部接続端子PAD101からVDD電位を加え、外部出力端子PAD102の電位を測定する。この結果を、結果C(1)とする。
【0124】
次に、クロックCLKがLレベルに変化したとき(T1B)、外部接続端子PAD101からVSS電位を加え、外部出力端子PAD102の電位を測定する。この結果を、結果D(1)とする。
【0125】
結果C(1)と、結果D(1)とを比較して、外部接続端子PAD102の状態変化がなければ、2個のヒューズ1014(1)、1015(1)は、いずれか一方のみが切断されていることを示す。また、結果がHレベルからLレベルに遷移した場合は、ヒューズ1014(1)、1015(1)の両方が切断されていることを示す。更に、結果がLレベルからHレベルに遷移した場合は、ヒューズ1015(1)、1014(1)は、両方とも切断されていないことを示す。
【0126】
次のタイミングT2では、CNT3(2)のみがHレベルとなるため、タイミングT1での測定と同様にタイミングT2Aで状態C(2)を、また、タイミングT2Bで状態D(2)を測定する。
【0127】
以上の測定を、必要なヒューズの数nだけ繰り返すことにより、すべてのヒューズにおけるブローの状態を電気的に知ることができる。
【0128】
(第4の実施の形態)
本実施の形態では、外部出力PADは1個である。
【0129】
図17に、本実施の形態の半導体集積回路の基本的な構成を示す。
【0130】
本図に示すように、この半導体集積回路は、メモリブロック1、主デコード回路2、冗長メモリアレイ3、冗長デコード回路4、冗長コンパレータ回路52、制御回路62及び入出力選択回路72を備える。
【0131】
ここで、メモリブロック1、主デコード回路2、冗長メモリアレイ3、冗長デコード回路4、冗長コンパレータ回路52及び制御回路62は、先の第3の実施の形態と同じである。ただし、入出力選択回路が相違する。
【0132】
入出力選択回路72は、先の第3の実施の形態の入出力選択回路と同じく制御信号CNT及びクロックCLKを入力とし、また、ノードOUT、ノードN1(n)が接続されるが、接続ノードINには接続されない点が相違する。
【0133】
次に、この入出力選択回路の作用を説明する。
【0134】
図18に、この入出力選択回路の基本的な構成を示す。
【0135】
本図に示す入出力選択回路は、先の第3の実施の形態の入出力選択回路において、外部より入力していた外部端子との接続ノードINの代わりに、シフト信号発生回路に入力されるクロックCLKをバッファ回路1033を介して入力したものである。
【0136】
次に、図17〜図18に示す本実施の形態の半導体集積回路の動作を説明する。なお、検証設定信号TE1、クロックCLK及び制御信号CNTは外部より入力されるものとする。また、ヒューズ状態信号FEは、ブローを実施した場合にはHレベルに、実施されなかった場合にはLレベルに固定されるものとする。
【0137】
まず、ヒューズ状態信号FEがLレベルの場合(ヒューズブローを実施しない場合)について説明する。
【0138】
この場合、前の第2の実施の形態と同様に、PMOSトランジスタ1011(n)及びNMOSトランジスタ1012(n)は非導通状態となり、またNMOSトランジスタ1013(n)は導通状態となり、ノードN2(n)がLレベルに保持される。
【0139】
この状態では、メモリブロックに不良セルが存在しない事を示すため、ヒューズブローの正常・不良は問題にならない。
【0140】
次に、ヒューズ状態信号FEがHレベルの場合(ヒューズブローを実施する場合)について説明する。
【0141】
この場合、ノードN2(n)の電位は、ヒューズ1014(n)、1015(n)及びPMOSトランジスタ1011(n)、NMOSトランジスタ1012(n)の状態に依存して変化することになる。
【0142】
ヒューズの状態は、次の手順でノードOUTの電位を評価することにより、明確にできる。
【0143】
ヒューズの状態を検証するため、検証設定信号TE1をHレベルに設定し、またクロックCLKは任意の周波数のクロックを入力しておく。
【0144】
制御信号CNTにクロックCLKの1クロック分のHパルスを入力する。すると、図16に示すタイミングT1でCNT3(1)のみHレベルになり、次のタイミングT2でCNT3(2)のみがHレベルになり、以下同様にタイミングTnでCNT3(n)のみがHレベルとなる。
【0145】
先ず、代表としてヒューズ1014(1)、1015(1)の状態を検証するときの説明を行なう。
【0146】
タイミングT1において、クロックCLKがHレベルであるとき(T1A)は、バッファ回路1033はHレベルを出力する。この際の、ノードOUTの電位を測定し、この結果をC(1)とする。
【0147】
次に、クロックCLKがLレベルに変化したとき(T1B)、バッファ回路1033はLレベルを出力する。この際の、ノードOUTの電位を測定し、この結果をD(1)とする。
【0148】
結果C(1)と、結果D(1)を比較して、ノードOUTの状態変化がなければ、ヒューズ1014(1)、1015(1)は、いずれか一方のみが切断されていることを示す。また、結果が、HレベルからLレベルに遷移したときは、ヒューズ1014(1)、1015(1)の両方が切断されていることを示す。更に、結果がLレベルからHレベルに遷移した場合は、ヒューズ1014(1)、1015(1)は、いずれも切断されていないことを示す。
【0149】
次のタイミングT2では、CNT3(2)のみがHレベルとなるため、タイミングT1での測定と同様にタイミングT2Aで状態C(2)を、また、タイミングT2Bで状態D(2)を測定する。
【0150】
以上の測定を、必要なヒューズの数nだけ繰り返すことにより、すべてのヒューズにおけるブローの状態を電気的に知ることができる。
【0151】
(第5の実施の形態)
本実施の形態は、結果判定回路を内蔵している点に特徴がある。
【0152】
図19に、本実施の形態の半導体集積回路の基本的な回路構成を示す。
【0153】
本図に示すように、この半導体集積回路は、メモリブロック1、主デコード回路2、冗長メモリアレイ3、冗長デコード回路4、冗長コンパレータ回路52、制御回路62、入出力選択回路72及び結果判定回路9を備える。
【0154】
ここで、メモリブロック1、主デコード回路2、冗長メモリアレイ3、冗長デコード回路4、冗長コンパレータ回路52、制御回路62及び入出力選択回路72は、先の第4の実施の形態と同じである。
【0155】
次に、本実施の形態の特徴たる結果判定回路9について説明する。
【0156】
図20に、この結果判定回路の基本的な構成を示す。
【0157】
本図に示すように、この結果判定回路は、フリップフロップ1041、1042及び2入力EX−OR回路1043を含む。フリップフロップ1041は入出力選択回路72の出力N3をD入力に受け、Q出力はEX−OR回路1043の一方の入力に接続される。
【0158】
また、フリップフロップ1042のD入力は、フリップフロップ1041のQ出力が接続される。EX−OR回路1043の他方の入力は、フリップフロップ1042のQ出力が接続されている。図20で示すEX−OR回路1043の出力N4が図19で示す結果判定回路9の出力N4となる。
【0159】
次に、図19と図20に示す半導体集積回路の動作を説明する。なお、検証設定信号TE1、クロックCLK及び制御信号CNTは外部より入力されるものとする。また、ヒューズ状態信号FEは、ブローを実施したときにはHレベルに、実施されなかったときにはLレベルに固定されるものとする。
【0160】
先ず、ヒューズ状態信号FEがLレベルの場合(ヒューズブローを実施しない場合)について説明する。
【0161】
この場合、先の実施の形態と同様に、PMOSトランジスタ1011(n)及びNMOSトランジスタ1012(n)は非導通状態となり、またNMOSトランジスタ1013(n)は導通状態となり、ノードN2(n)がLレベルに保持される。
【0162】
この状態では、メモリブロックに不良セルが存在しない事を示すため、ヒューズブローの正常・不良は問題にならない。
【0163】
次に、ヒューズ状態信号FEがHレベルの場合(ヒューズブローを実施する場合)について説明する。
【0164】
このとき、ノードN2(n)の電位は、ヒューズ1014(n)、1015(n)及びトランジスタ1011(n)、1012(n)の状態に依存して変化することになる。
【0165】
ヒューズの状態を検証するために、検証設定信号TE1をHレベルに設定し、またクロックCLKは任意の周波数のクロックを入力しておく。
【0166】
制御信号CNTにクロックCLKの1クロック分のHパルスを入力する。すると、図16に示すタイミングT1で、CNT3(1)のみがHレベルに、次のタイミングT2でCNT3(2)のみがHレベルになり、以下同様にタイミングTnでCNT3(n)のみがHレベルとなる。
【0167】
タイミングT1において、クロックCLKがHレベルであるとき(T1A)は、バッファ回路1033はHレベルを出力する。この際、ヒューズ1015(1)が切断されているとフリップフロップ1041はHレベルを取り込み、また、ヒューズ1015(1)がつながっているとLレベルを取り込む。
【0168】
次に、クロックCLKがLレベルに変化したとき(T1B)、バッファ回路1033はLレベルを出力する。この際、ヒューズ1014(1)が切断されているとフリップフロップ1041はLレベルを取り込み、またヒューズ1014(1)がつながっているとフリップフロップ1041は、Hレベルを取りこむ。また、フリップフロップ1042は、フリップフロップ1041が保持していたレベルを受け取る。
【0169】
タイミングT1Bの時に、EX−OR回路1043の出力がLレベルであれば、状態に変化がなかったことを示すため、図12より冗長コンパレータ回路52内のヒューズブロック(1)のヒューズのブローは正しく行なわれたと判定できる。また、出力N4がHレベルであれば、状態が変化したことを示すため、図12よりこのヒューズブロックのヒューズのブローが不良であったことがわかる。
【0170】
次のタイミングT2では、CNT3(2)のみがHレベルとなるため、タイミングT1と同じように出力N4のレベルを見ることにより、ヒューズブロック1010(2)のヒューズブローの正常・不良が判定できる。
【0171】
以上の測定を、必要なヒューズの数nだけ繰り返すことにより、すべてのヒューズにおけるブローの状態を電気的に知ることができる。
【0172】
以上、本発明をその幾つかの実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は何もこれらに限定されるものでないのは勿論である。すなわち、例えば以下のようにしても良い。
1)各種スイッチとして他の型の半導体素子や半導体以外の手段を使用している。
2)フリップフロップとして、純粋なフリップフロップに換えてラッチ等を使用している。
【0173】
【発明の効果】
以上の説明で判るように、本発明に依れば、モールド状態であっても半導体集積回路のヒューズのブローの正常、不良を電気的に確実に検出することが可能になる。
【0174】
また、たとえモールド状態であっても、複数のヒューズのブローの正常、不良を1端子で電気的に検出することが可能となる。
【0175】
また同じく、複数のヒューズのブローの正常、不良を自動的に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術の半導体集積回路の、本発明に直接関係する部分の主要部の構成図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の半導体集積回路の、本発明に係る部分を中心とした基本的な構成を示す図である。
【図3】上記実施の形態の冗長コンパレータの基本的な構成を示す図である。
【図4】上記実施の形態の制御回路の基本的な構成を示す図である。
【図5】上記実施の形態の制御回路の真理値表である。
【図6】上記実施の形態でのヒューズブローの異常検出に関する状態説明図、あるいは一種の真理値表である。
【図7】本発明の第2の実施の形態の半導体集積回路の基本的な構成を示す図である。
【図8】上記実施の形態の冗長コンパレータの基本的な構成を示す図である。
【図9】上記実施の形態の制御回路の基本的な構成を示す図である。
【図10】上記実施の形態の制御回路の真理値表である。
【図11】上記実施の形態の制御回路の基本的な構成を示す図である。
【図12】上記実施の形態のヒューズブローの異常検出に関する状態説明図である。
【図13】本発明の第3の実施の形態の半導体集積回路の基本的な構成を示す図である。
【図14】上記実施の形態の入出力選択回路の基本的な構成を示す図である。
【図15】上記実施の形態のシフト信号発生回路の基本的な構成を示す図である。
【図16】上記実施の形態のシフト信号発生回路の出力CNT3(n)を中心としての各信号のタイミングチャートである。
【図17】本発明の第4の実施の形態の半導体集積回路の基本的な構成を示す図である。
【図18】上記実施の形態の入出力選択回路の基本的な構成を示す図である。
【図19】本発明の第5の実施の形態の半導体集積回路の基本的な構成を示す図である。
【図20】上記実施の形態の結果判定回路の基本的な回路構成を示す図である。
【符号の説明】
1 メモリブロック
2 主デコード回路
3 冗長メモリアレイ
4 冗長デコード回路
5、51、52 冗長コンパレータ回路
6、61 制御回路
7、71 入出力選択回路
8 シフト信号発生回路
9 結果判定回路
10、101、102 外部測定用端子(PAD)
1012、1013、1012(n)、1031(n)、101(n) NMOSトランジスタ
1011、1011(n) PMOSトランジスタ
1014、1015、1014(n)、1015(n) ヒューズ
1021、1022 インバータ
1023、1024、1043 OR回路
1025、1026 AND回路
1032 抵抗
1033 バッファ回路
1041(n) フリップフロップ
1043 EX−OR回路
Claims (5)
- 2個が組になったヒューズの一方をブローすることにより冗長性置換や内部電源電位の調整が可能な半導体集積回路であって、
電源側と第1のヒューズ間を開閉する第1のスイッチと、
前記第1のスイッチの開閉を制御する信号S1を供給する第1の接続端子と、
接地側と第2のヒューズ間を開閉する第2のスイッチと、
前記第2のスイッチの開閉を制御する信号S2を供給する第2の接続端子と、
一端が上記第1のヒューズの反電源側と上記第2のヒューズの反接地側とに接続され、他端が外部測定用端子に接続された中間スイッチと、
前記中間スイッチを開閉する制御信号S4を供給する中間接続端子と、
一端が前記第1のヒューズの反電源側と前記第2のヒューズの反接地側に接続され、他端がメモリブロック、主デコード回路、冗長メモリブロック、冗長デコード回路等ヒューズブローに応じた作用をなす部分に接続されたメモリ部制御信号線と、
前記メモリ部制御信号線と接地側とを開閉する第3のスイッチと、
前記第3のスイッチを開閉する制御信号S3を供給する第3の接続端子と、
外部より各高低の値を採りうる3本の信号線にて合計3組の信号FE、TE1、TE2の組み合わせを入力され、前記第1の接続端子、第2の接続端子、中間接続端子、第3の接続端子へ以下の表1で定まる真理値を出力する制御部とを有していることを特徴とするヒューズブロー対応型の半導体集積回路。
- 2個が組になったヒューズの一方をブローすることにより対応するメモリブロック、主デコード回路、冗長デコード回路等の冗長性置換や内部電源電位の調整が可能、そしてかかるヒューズの組をn個有する半導体集積回路であって、
n個の各ヒューズの組は、
電源側と第1のヒューズ間を開閉する第1のスイッチと、
前記第1のスイッチの開閉を制御する信号S1を供給する第1の接続端子と、
接地側と第2のヒューズ間を開閉する第2のスイッチと、
前記第2のスイッチの開閉を制御する信号S2を供給する第2の接続端子と、
一端が上記第1のヒューズの反電源側と上記第2のヒューズの反接地側とに接続され、他端が外部測定用端子に接続された中間スイッチと、
前記中間スイッチを開閉する制御信号を供給する中間選択信号端子と、
一端が前記第1のヒューズの反電源側と前記第2のヒューズの反接地側に接続され、他端がメモリブロック、主デコード回路、冗長メモリブロック、冗長デコード回路等ヒューズブローに応じた作用をなす部分に接続されたメモリ部制御信号線と、
前記メモリ部制御信号線と接地側とを開閉する第3のスイッチと、
前記第3のスイッチを開閉する制御信号S3を供給する第3の接続端子とを有し、
更に、
上記各組用の中間スイッチに接続された共通の抵抗と、
前記共通の抵抗の反中間スイッチ側に接続された外部信号入力端子と、
前記各組用の中間スイッチと前記共通の抵抗間に接続された外部信号出力端子と、
外部より各高低の値を採りうる3本の信号線にて合計3組の信号FE、TE1、TE2の組み合わせを入力され、前記第1の接続端子、第2の接続端子、第3の接続端子へ以下の表2で定まる真理値を出力する制御部とを有していることを特徴とするヒューズブロー対応型の半導体集積回路。
- 2個が組になったヒューズの一方をブローすることにより対応するメモリブロック、主デコード回路、冗長デコード回路等の冗長性置換や内部電源電位の調整が可能、そしてかかるヒューズの組をn個有する半導体集積回路であって、
n個の各ヒューズの組は、
電源側と第1のヒューズ間を開閉する第1のスイッチと、
前記第1のスイッチの開閉を制御する信号S1を供給する第1の接続端子と、
接地側と第2のヒューズ間を開閉する第2のスイッチと、
前記第2のスイッチの開閉を制御する信号S2を供給する第2の接続端子と、
一端が上記第1のヒューズの反電源側と上記第2のヒューズの反接地側とに接続され、他端が外部測定用端子に接続された中間スイッチと、
一端が前記第1のヒューズの反電源側と前記第2のヒューズの反接地側に接続され、他端がメモリブロック、主デコード回路、冗長メモリブロック、冗長デコード回路等ヒューズブローに応じた作用をなす部分に接続されたメモリ部制御信号線と、
前記メモリ部制御信号線と接地側とを開閉する第3のスイッチと、
前記第3のスイッチを開閉する制御信号S3を供給する第3の接続端子とを有し、
更に、
上記各組用の中間スイッチに接続された共通の抵抗と、
前記共通の抵抗の反中間スイッチ側に接続された外部信号入力端子と、
前記各組用の中間スイッチと前記共通の抵抗間に接続された外部信号出力端子と、
クロック信号の入力端子と、
中間選択信号の入力端子と、
上記入力された中間選択信号とクロック信号により、クロック信号に整合して前記各組の中間スイッチの開閉を制御する信号を出力するシフト中間選択信号発生回路と、
外部より各高低の値を採りうる2本の信号線とクロック信号線にて合計3組の信号FE、TE1、CLKの組み合わせを入力され、前記第1の接続端子、第2の接続端子、第3の接続端子へ以下の表2で定まる真理値を出力する制御部とを有していることを特徴とするヒューズブロー対応型の半導体集積回路。
- 2個が組になったヒューズの一方をブローすることにより対応するメモリブロック、主デコード回路、冗長デコード回路等の冗長性置換や内部電源電位の調整が可能、そしてかかるヒューズの組をn個有する半導体集積回路であって、
n個の各ヒューズの組は、
電源側と第1のヒューズ間を開閉する第1のスイッチと、
前記第1のスイッチの開閉を制御する信号S1を供給する第1の接続端子と、
接地側と第2のヒューズ間を開閉する第2のスイッチと、
前記第2のスイッチの開閉を制御する信号S2を供給する第2の接続端子と、
一端が上記第1のヒューズの反電源側と上記第2のヒューズの反接地側とに接続され、他端が外部測定用端子に接続された中間スイッチと、
一端が前記第1のヒューズの反電源側と前記第2のヒューズの反接地側に接続され、他端がメモリブロック、主デコード回路、冗長メモリブロック、冗長デコード回路等ヒューズブローに応じた作用をなす部分に接続されたメモリ部制御信号線と、
前記メモリ部制御信号線と接地側とを開閉する第3のスイッチと、
前記第3のスイッチを開閉する制御信号S3を供給する第3の接続端子とを有し、
更に、
上記各組用の中間スイッチに接続された共通の抵抗と、
前記各組用の中間スイッチと前記共通の抵抗間に接続された外部信号出力端子と、
クロック信号の入力端子と、
中間選択信号の入力端子と、
上記入力された中間選択信号とクロック信号により、クロック信号に整合して前記各組の中間スイッチの開閉を制御する信号を出力するシフト中間選択信号発生回路と、
前記共通の抵抗の反中間スイッチ側と前記クロック信号の入力端子に接続されたバッファと、
外部より各高低の値を採りうる2本の信号線とクロック信号線にて合計3組の信号FE、TE1、CLKの組み合わせを入力され、前記第1の接続端子、第2の接続端子、第3の接続端子へ以下の表2で定まる真理値を出力する制御部とを有していることを特徴とするヒューズブロー対応型の半導体集積回路。
- 請求項4記載のヒューズブロー対応型の半導体集積回路であって、
前記外部信号出力端子に換えて、
前記各組用の中間スイッチと前記共通の抵抗の間の出力がD入力であり、前記クロック信号の入力端子からの分岐したクロック信号が他方の入力である第1のフリップフロップと、
前記第1のフリップフロップのQ出力がD入力であり、前記クロック信号の入力端子からの分岐したクロック信号が他方の入力である第2のフリップフロップと、
前記第1のフリップフロップと第2のフリップフロップのQ出力を入力され、結果を外部へ出力するEX−OR回路とを有していることを特徴とするヒューズブロー対応型の半導体集積回路。
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