JP3688443B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体記憶装置に係り、特に欠陥救済用の冗長メモリセルの置換制御回路を有する半導体記憶装置に関するもので、例えばDRAM(ダイナミック型メモリ)に使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】
図15は、オーバーレイドDQ方式を採用したDRAMのメモリセルアレイおよび周辺回路のパターンレイアウトの一例を示している。
図15に示すDRAMは、相補的なデータ線DQ、BDQがメモリセルアレイ・センスアンプ(S/A)領域上をビット線BL、BBLと平行に横切るパターンレイアウトを有する。そして、各データ線DQ、BDQは、それぞれカラム選択線CSLにより選択制御されるカラム選択トランジスタを介して複数本のビット線BL、BBLが共通に接続されている。
【0003】
このようなDRAMにおいて、欠陥メモリセルに対してカラム方向の置換を行う(欠陥メモリセルが存在するカラムを冗長カラムに置き換える)ように制御して救済する場合、個々のデータ線DQを単位として行うように構成されている。
【0004】
即ち、正規のデータ線DQ、BDQとは別に冗長データ線RDQ、RBDQを設けておき、欠陥メモリセルが存在する不良ビット線が接続されている正規のデータ線に代えて冗長データ線を選択し、この冗長データ線に接続されている冗長ビット線の冗長メモリセルを使用する。
【0005】
しかし、正規のデータ線DQ、BDQの1本に接続されているビット線BL、BBLの数が比較的多いので、救済単位が大きくなり、救済効率が悪かった。
この救済効率を向上させるために、本願出願人に係る特開平8−221998号により、1つの冗長データ線に接続されている複数本のビット線を2つのグループに分け、2つのグループのビット線群を2つのデータ線に別々に割り当てることにより、置換単位を小さくする方法が提案されている。
【0006】
この方法は、例えば図16に示すように、冗長データ線RDQに接続されている8対のビット線BLR0〜BLR7、BBLR0〜BBLR7を4対つづ2つのグループに分け、一方のグループのビット線群を第1の正規のデータ線DQ1に接続されている8対のビット線BL0〜BL7、BBL0〜BBL7に不良が存在する場合に使用し、他方のグループのビット線群を第2の正規のデータ線DQ2に接続されている8対のビット線BL8〜BL15、BBL8〜BBL15に不良が存在する場合に使用するものである。
【0007】
しかし、図16に示すように、正規のデータ線DQ1、DQ2にそれぞれ接続されている複数本のビット線にそれぞれ接続されているカラム選択トランジスタと冗長データ線RDQに接続されている複数本のビット線にそれぞれ接続されているカラム選択トランジスタとが同じカラム選択線CSLを共有する構成は、1つの冗長データ線RDQに接続されているビット線BLR0〜BLR7、BBLR0〜BBLR7を2つの正規のデータ線DQ1、DQ2のそれぞれの不良ビット線の救済に別々に割り当てることが不能になるモードが存在し、不良カラムの救済効率が必ずしも高くはならない。
【0008】
即ち、第1の正規のデータ線DQ1に接続されている不良ビット線と第2の正規のデータ線DQ2に接続されている不良ビット線とが同じカラム選択線CSLにより選択されるモードの場合には、1つの冗長データ線RDQに接続されているビット線BLR0〜BLR7、BBLR0〜BBLR7を2つの正規のデータ線DQ1、DQ2のそれぞれの不良ビット線の救済に別々に割り当てることが不能になる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように1本のデータ線に複数本のビット線が接続された構成でカラム救済を行う半導体記憶装置における従来の冗長メモリセルの置換制御回路は、1本の不良ビット線を救済するためには、不良ビット線とデータ線を共有する全てのカラムを同時に置換する必要があり、不良ビット線の救済効率が低いという問題があった。
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、不良の救済単位が小さく、不良の救済効率が向上する半導体記憶装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体記憶装置は、正規のメモリセルおよび欠陥救済用の冗長メモリセルを含むセルアレイと、それぞれ複数の前記正規のメモリセルが共通に接続された複数本の正規のビット線と、それぞれ複数の前記冗長メモリセルが共通に接続された複数本の冗長ビット線と、前記正規のメモリセルおよび冗長メモリセルを選択するために接続されたワード線と、前記正規のメモリセルから前記正規のビット線に読み出された電位をセンス増幅する正規のセンスアンプと、前記正規のカラムを選択するための正規のカラム選択トランジスタと、前記正規のカラム選択トランジスタを選択するための正規のカラム選択線と、それぞれ複数本(n本)の前記正規のビット線に前記正規のカラム選択トランジスタを介して共通に接続された複数本の正規のデータ線と、前記冗長メモリセルから前記冗長ビット線に読み出された電位をセンス増幅する冗長センスアンプと、前記冗長カラムを選択するための冗長カラム選択トランジスタと、前記冗長カラム選択トランジスタを選択するための冗長カラム選択線と、それぞれ前記n本より少数の少なくとも1本の前記冗長ビット線に前記冗長カラム選択トランジスタを介して接続された複数本の冗長データ線と、前記正規のメモリセルのうちの欠陥メモリセルが存在する不良ビット線が前記正規のカラム選択トランジスタを介して接続されている正規のデータ線に代えて冗長データ線を選択する冗長メモリセル置換制御回路とを具備し、前記各データ線は前記セルアレイの領域上を前記各ビット線の長さ方向に沿って配置され、前記各カラム選択線は前記ワード線の長さ方向に沿って配線されていることを特徴とする。
【0011】
本発明の半導体記憶装置は、正規のメモリセルおよび欠陥救済用の冗長メモリセルを含むセルアレイと、それぞれ複数の前記正規のメモリセルが共通に接続された複数本の正規のビット線と、それぞれ複数の前記冗長メモリセルが共通に接続された複数本の冗長ビット線と、前記正規のメモリセルおよび冗長メモリセルを選択するために接続されたワード線と、前記正規のメモリセルから前記正規のビット線に読み出された電位をセンス増幅する正規のセンスアンプと、前記正規のカラムを選択するための正規のカラム選択トランジスタと、前記正規のカラム選択トランジスタを選択するための正規のカラム選択線と、それぞれ複数本(n本)の前記正規のビット線に前記正規のカラム選択トランジスタを介して共通に接続された複数本の正規のデータ線と、前記冗長メモリセルから前記冗長ビット線に読み出された電位をセンス増幅する冗長センスアンプと、前記冗長カラムを選択するための冗長カラム選択トランジスタと、前記冗長カラム選択トランジスタを選択するための冗長カラム選択線と、それぞれ前記n本より少数の少なくとも1本の前記冗長ビット線に前記冗長カラム選択トランジスタを介して接続された複数本の冗長データ線と、前記正規のメモリセルのうちの欠陥メモリセルが存在する不良ビット線が前記正規のカラム選択トランジスタを介して接続されている正規のデータ線に代えて冗長データ線を選択する冗長メモリセル置換制御回路とを具備し、前記各データ線は前記セルアレイの領域上を前記各ビット線の長さ方向に沿って配置され、前記各カラム選択線は前記ワード線の長さ方向に沿って配線され、前記複数本の正規のデータ線のグループと複数本の冗長データ線のグループとは、前記セルアレイ領域上で前記ワード線の長さ方向を2分した2つの領域に分離されて配設されており、前記正規のカラム選択線と前記冗長カラム選択線とは、前記2つの領域に分離されて配設されており、前記正規のカラム選択線を駆動するためのカラム選択回路と前記冗長カラム選択線を駆動するための冗長カラム選択回路とは、前記ワード線の長さ方向の両端側に分離して配設されていることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の半導体記憶装置の第1の実施の形態に係るオーバーレイドDQ方式を採用したDRAMのメモリセルアレイおよび周辺回路の一部のパターンレイアウトを概略的に示している。
【0013】
図1において、10はメモリセルアレイ・センスアンプ領域であり、その上を第1のデータ線に相当するビット線(図示せず)と平行に第2のデータ線に相当するデータ線(複数本の正規のデータ線DQ、複数本の冗長データ線RDQ)が横切っている。
【0014】
11はそれぞれカラムアドレス入力をデコードしてカラム選択信号を生成して正規のカラム選択線CSLを駆動する(正規のカラムを選択する)ための複数個のカラム選択線駆動回路(CSLD)であり、1本のカラム選択線毎に1個づつ設けられている。
【0015】
12はそれぞれ前記正規のデータ線DQiに対応して設けられ、これらのデータ線DQiにそれぞれ読み出されたデータが一斉に入力する複数個のデータ線バッファ回路(DQB)である。
【0016】
13はカラムアドレス入力のうちの不良ビット線のアドレスを冗長ビット線のアドレスに変換して出力するヒューズロジック(FUSE & Logic)回路である。
14はそれぞれ前記ヒューズロジック回路13からのカラムアドレスをデコードして冗長用カラム選択信号を生成して冗長カラム選択線RCSLを駆動する (冗長カラムを選択する)ための複数個の冗長カラム選択線駆動回路(RCSLD)であり、1本の冗長カラム選択線毎に1個づつ設けられている。
【0017】
15はそれぞれ前記冗長データ線RDQに対応して設けられ、これらのデータ線RDQに読み出されたデータが入力する複数個の冗長データ線バッファ回路 (RDQB)である。但し、本実施形態では、冗長データ線バッファ回路15が2個の例を示している。
【0018】
16はそれぞれ1つの正規のデータ線バッファ回路12の出力と前記複数個の冗長データ線バッファ回路15の出力とが入力し、一方の入力を選択して出力する複数個のマルチプレクサ回路(RWDMUX)であり、その選択制御信号として前記ヒューズロジック回路13のアドレス変換出力が入力する。本例では、2つの冗長データ線バッファ回路15の出力のうちの一方と1つの正規のデータ線バッファ回路12の出力とを切り換え選択する。
【0019】
上記マルチプレクサ回路16は、通常は正規のデータ線バッファ回路12群からの入力を選択して出力するが、前記ヒューズロジック回路13のアドレス変換出力が選択制御信号として入力した場合には、このアドレス変換出力に応じて指定されるマルチプレクサ回路16では、正規のデータ線バッファ回路12の出力に代えて冗長データ線バッファ回路15からの入力を選択して出力するように動作する。
【0020】
図2は、図1中のセルアレイ・センスアンプ領域の一部を取り出して構成を概略的に示している。ここでは、折り返しビット線方式のビット線構成を持つセルアレイを例にとり、正規のメモリセル、相補的な正規のビット線対BL、BBL、相補的な正規のデータ線対DQ、BDQ、正規のセンスアンプ(S/A)22を示している。
【0021】
図2において、メモリセルアレイ(C/A)21は、電荷転送ゲート用のMOSトランジスタQのソースに電荷蓄積用のキャパシタCの電荷蓄積ノードが接続された1トランジスタ・1キャパシタ構成のDRAMセルMCが全体として行列状に配置されている。
【0022】
この場合、ビット線対BL、BBLとそれに交差する方向に配設されたワード線WLとの各交点にDRAMセルMCが設けられており、各DRAMセルMCは、前記ワード線WLに前記MOSトランジスタQのゲートが接続され、前記ビット線BLあるいはBBLに前記MOSトランジスタQのドレインが接続されている。そして、前記正規のビット線BL、BBLに接続されているDRAMセル群は正規のメモリセルブロックを形成している。
【0023】
また、前記正規のビット線BL、BBLは、センスアンプ22および正規のカラム選択トランジスタCQを介して正規のデータ線DQ、BDQに接続されている。
【0024】
なお、図示していないが、冗長メモリセル、冗長ビット線、冗長データ線、冗長センスアンプ、冗長カラム選択トランジスタも、上記構成とほぼ同様に構成されており、前記冗長ビット線に接続されているDRAMセル群は冗長メモリセルブロックを形成している。
【0025】
図3は、図1中の正規のデータ線DQおよび冗長データ線RDQの一部を取り出してビット線との回路接続を示している。
図3においては、図1中の正規のデータ線DQ群の一部としてDQi(DQ1、DQ2、DQ3、DQ4)を示しており、図1中の冗長データ線RDQ群の一部としてRDQi(RDQ1、RDQ2、RDQ3、RDQ4)を示している。
【0026】
第1の実施の形態に係るDRAMにおいては、図3中に示すように、正規のデータ線DQiにそれぞれ接続されている複数本のビット線BLの本数と、冗長データ線RDQiにそれぞれ接続されている冗長ビット線RBLの本数とが異なっている。
【0027】
本例では、図3に示すように、正規のデータ線DQにはそれぞれ物理的に隣接した複数対(本例では4対、8本)のビット線BLがそれぞれ正規のカラム選択トランジスタCQを介して共通に接続されているが、冗長データ線RDQiにはそれぞれ例えば1対(2本)の冗長ビット線RBLがそれぞれ冗長カラム選択トランジスタRCQを介して共通に接続されている。
【0028】
また、正規のデータ線DQiに接続されている各ビット線BLに挿入されている正規のカラム選択トランジスタCQを選択するための正規のカラム選択線CSLと、前記冗長データ線RDQに接続されている各ビット線RBLに挿入されている冗長カラム選択トランジスタRCQを選択するための冗長カラム選択線RCSLとは、互いに分離されて設けられており、独立に駆動されるように構成されている。
【0029】
そして、欠陥メモリセルに対してカラム方向の置換を行う(欠陥メモリセルが存在するカラムを冗長カラムに置き換える)ように、換言すれば、正規のデータ線DQiのうちで欠陥メモリセルが存在する不良ビット線が接続されている正規のデータ線に代えて、冗長データ線RDQiのいずれかを選択するための冗長メモリセル置換制御回路が設けられている。
【0030】
上記したように、第1の実施の形態に係るオーバーレイドDQ方式を採用したDRAMは、正規のメモリセルおよび欠陥救済用の冗長メモリセルを含むセルアレイと、正規のメモリセルを選択するための正規メモリセル選択回路と、前記正規メモリセル選択回路による正規のメモリセルの選択単位よりも小さい選択単位で前記冗長メモリセルを選択するための冗長メモリセル選択回路と、正規のメモリセルの欠陥部分を冗長メモリセルに置換して救済するために設けられた冗長メモリセル置換制御回路とを具備している。具体的には、正規のデータ線に接続されているビット線の本数と冗長データ線に接続されているビット線の本数とが異なり、正規のデータ線に接続されているビット線に接続されているカラム選択トランジスタを選択するためのカラム選択線と冗長データ線に接続されているビット線に接続されているカラム選択トランジスタを選択するためのカラム選択線とが独立に駆動される。
【0031】
次に、第1の実施の形態に係るDRAMにおける冗長メモリセルの置換制御動作を説明する。
例えば図3中に示すように、正規のデータ線DQ1を共有する正規のカラムに不良カラム(fail 1)が存在し、正規のデータ線DQ3を共有する正規のカラムに不良カラム(fail 2)が存在する場合には、図1中のヒューズロジック回路13は、正規のデータ線DQ1のカラムアドレス入力を冗長データ線RDQ3のカラムアドレスに変換し、正規のデータ線DQ3のカラムアドレス入力を冗長データ線RDQ4のカラムアドレスに変換するようにアドレスの書込みが行われている。
【0032】
これにより、上記ヒューズロジック回路13を一部に含む冗長メモリセル置換制御回路は、冗長データ線RDQ3に接続されている冗長ビット線RBLのカラム選択トランジスタRCQを選択して正規のデータ線DQ1を冗長データ線RDQ3に置換し、冗長データ線RDQ4に接続されている冗長ビット線RBLのカラム選択トランジスタRCQを選択して正規のデータ線DQ3を冗長データ線RDQ4に置換するように制御する。つまり、データ線を単位として救済を行う。
【0033】
この場合、前述したように正規のデータ線DQiに接続されている正規のビット線BLの本数よりも冗長データ線RDQiに接続されている冗長ビット線RBLの本数が少ないので、従来例のように全てのデータ線にそれぞれ同数のビット線が接続されている場合と比べて不良ビット線の救済単位が小さくなっている。
【0034】
しかも、正規のデータ線DQiに接続されている各ビット線BLに挿入されているカラム選択トランジスタCQを選択するためのカラム選択線CSLと冗長データ線RDQiに接続されている各ビット線RBLに挿入されているカラム選択トランジスタRCQを選択するためのカラム選択線RCSLとは独立に駆動される。
【0035】
従って、正規のデータ線DQiのうちの複数本のデータ線にそれぞれ不良ビット線が存在し、それぞれの不良ビット線が同じカラム選択線CSLにより選択されるモードであった場合でも、上記複数本のデータ線に対応して存在した不良ビット線をそれぞれ別々の冗長データ線RDQiにより独立に救済することが可能になり、不良ビット線の救済効率が向上する。
【0036】
図4は、図1中の正規のデータ線バッファ回路12の構成の一例を示しており、この構成は従来例と同様である。
即ち、図4において、DQ、BDQは相補的な一対のデータ線、41は前記一対のデータ線間に接続されているプリチャージ・イコライズ回路、42は前記一対のデータ線に接続されている読み出しバッファ回路、43は前記一対のデータ線に接続されている書込みバッファ回路である。
【0037】
上記読み出しバッファ回路42において、421は読み出し制御スイッチ用PMOSトランジスタ、422は読み出しバッファ回路のラッチ型センスアンプ、423は上記センスアンプ422の一対の入力ノード間に接続されているイコライズ回路、424は出力回路である。
【0038】
なお、図1中の冗長データ線バッファ回路15も、上記正規のデータ線バッファ回路の構成に準じて構成される。
図5は、図1中のマルチプレクサ回路16の構成の一例を示しており、この構成は従来例と同様である。
【0039】
即ち、図5のマルチプレクサ回路は、メモリの読み出し動作時には、冗長読み出し制御信号1、2に基づいて2つの冗長データ線バッファ出力(2つの冗長カラムの読み出しデータ)のうちの一方または1つの正規のデータ線バッファ出力(通常カラム読み出しデータ)を切り換え選択して読み出し出力とするように構成されている。
【0040】
また、メモリの書込み動作時には、書込みデータ入力を冗長書込み制御信号1、2に基づいて2つの冗長カラムのうちの一方または1つの正規のカラム(通常カラム)を切り換え選択して書込み入力とするように構成されている。
【0041】
図6は、図1中のヒューズロジック回路13の一部(カラムヒューズ部分)を示しており、このカラムヒューズ部分は1組の救済カラム単位につき1つづつ設けられている。
【0042】
図6において、60はヒューズセット、70はイネーブルロジック回路(一致比較回路)、80はデータ線バッファ選択回路である。
前記ヒューズセット60において、各ヒューズFEN、FUL0、FUL1、F0〜F6は、切断されている場合にはその出力端側が“H”レベルになり、切断されていない場合にはその出力端側が“L”レベルになる。
【0043】
前記ヒューズFENは、ヒューズセット60に書き込まれた内容を参照するかどうかを決定するためのヒューズであり、切断されている場合はヒューズセット60に書き込まれた内容を参照する(ヒューズセット60を使用する)ことを意味する。
【0044】
前記ヒューズFUL0、FUL1は、置換の対象となるデータ線DQに接続されている8カラムのうちでどのカラムを置換するかを決定するためのヒューズである。
【0045】
前記ヒューズF0〜F6は、図1中のデータ線バッファ回路12のうちの置換すべきデータ線バッファ回路を示すためのヒューズである。
図7は、図6中のイネーブルロジック回路(一致比較回路)70の一例を示している。
【0046】
このイネーブルロジック回路(一致比較回路)70において、AC1、AC2はカラムアドレスの最下位ビットから2ビット目、3ビット目に相当する入力である。
【0047】
71は前記ヒューズセット60のFUL0の出力レベルとAC1の入力レベルとの一致/不一致を検出する第1の一致回路、72は前記ヒューズセット60のFUL1の出力レベルとAC2の入力レベルとの一致/不一致を検出する第2の一致回路、73は前記2つの一致回路の各出力と前記ヒューズセット60のFENの出力との一致/不一致を検出し、一致時には一致出力MATCHを活性状態(“H”レベル)にする第3の一致回路である。
【0048】
このように、ヒューズFUL0、FUL1の内容がカラムアドレスのAC1、AC2と一致するか否かを比較することにより、ヒューズFUL0、FUL1の内容によって置換制御されるカラムの先頭アドレスを決定する、つまり、FUL0、FUL1の出力レベルの組み合わせにより、1組の救済カラム(本例では2ビット線)を正規のカラム(本例では8ビット線で1組)の何番目のカラムと置換するかを決定することが可能になる。この関係を以下に示す。
【0049】
FUL0 FUL1 置換カラム
“L” “L” 0、1
“H” “L” 2、3
“L” “H” 4、5
“H” “H” 6、7
*“L”はヒューズの非切断状態、“H”はヒューズの切断状態
さらに、ヒューズセット60自体のイネーブルヒューズFENも持っているので、このヒューズFENの内容も参照して全て合致していればMATCH信号が活性化することになる。
【0050】
図8は、図6中のデータ線バッファ選択回路80の一例を示す。
このデータ線バッファ選択回路は、インバータ回路群、ナンド回路群からなる通常のデコード回路を用いており、前記ヒューズセット60のF0〜F6の出力レベルの組み合わせをデコードし、図1中のデータ線バッファ回路12のうちのどのデータ線バッファ回路を置換するかを表わすデコード信号DQ0〜DQ63を出力する。
【0051】
従って、図6乃至図8の回路の動作によれば、ヒューズセット60のヒューズFENが切断されていて、ヒューズFUL0の出力とAC1入力、ヒューズFUL1の出力とAC2入力とが一致していれば、イネーブルロジック回路70によって一致出力MATCHが活性状態になり、図1中のデータ線バッファ回路12のうちでヒューズF0〜F6で示された1個のデータ線バッファ回路の出力をデータ線バッファ選択回路80により選択し、図1中の冗長データ線バッファ回路15のうちの1個の冗長データ線バッファ回路の出力と置換制御することが可能になる。
【0052】
なお、本例では、図3の回路に示したように2カラムを有する冗長データ線を単位として置換しているので、置換効率が比較的高い。なお、置換効率の最大化を図るためにカラムの最小単位(1カラム)を有する冗長データ線を単位として置換してもよい。
【0053】
また、図1に示すように、冗長カラム選択線ドライバ回路14と正規のカラム選択線ドライバ回路11)とをメモリセルアレイ・センスアンプ領域10の相対する位置に配置し、冗長用のメモリセルアレイ・センスアンプ領域の近くに冗長カラム選択線ドライバ回路14を配置しているので、冗長カラム選択線RCSLの長さが短くなり、冗長用のメモリセルアレイに高速にアクセスすることができる。さらに、カラム選択線CSLの長さも短くなるので、正規のメモリセルアレイにも高速にアクセスすることができる。
【0054】
なお、前記第1の実施の形態では、冗長カラムがメモリセルアレイのワード線WL方向の一端側に集中しており、正規のカラム選択線ドライバ回路11と冗長カラム選択線ドライバ回路14とがカラム選択線方向の両端に分離している例を示したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。
【0055】
図9は、第1の実施の形態の変形例として、冗長カラム選択線ドライバ回路 (図1中14)と正規のカラム選択線ドライバ回路(図1中11)とを含むカラム選択線ドライバ回路(CSLD & RCSLD)90をカラム選択線方向の一端側に配置したパターンの一例を示しており、図1中と同一部分には同一符号を付している。このパターン配置によれば、カラム選択線ドライバ回路全体のパターン面積を縮小することが可能になる。
【0056】
図10に示す第2の実施の形態に係るDRAMは、図1を参照して前述したDRAMと比べて、メモリセルアレイの正規カラム群の中間に冗長カラムが配置されている点が異なり、その他の部分(データ線バッファ回路、ヒューズロジック回路、マルチプレクサ回路など)は同じである。
【0057】
この場合、セルアレイ21・センスアンプ22の領域のデータ線方向の側方領域に正規のカラム選択線CSL、冗長カラム選択線RCSLを配置するので、この配置領域が若干広がるが、図9に示したパターンと同様に、冗長カラム選択線ドライバ回路と正規のカラム選択線ドライバ回路とをカラム選択線方向の一端側に纏めたカラム選択線ドライバ回路を配置することにより、カラム選択線ドライバ回路全体のパターン面積を縮小することが可能になる。
【0058】
また、救済対象となるカラムからデータ入出力部(図1中 Data I/O )までのデータ経路の配線距離をメモリセルアレイ全体でほぼ均一化することが可能になり、データ遅延が特に目立つ経路がなくなるので、DRAMの動作速度が向上する。
【0059】
なお、図1に示したように、冗長データ線RDQ1〜RDQ4が纏まって配置された領域にはこれらに接続されている冗長ビット線(図3中RBL)の本数が少ないので、データ線DQiが配置された領域における冗長データ線RDQ1〜RDQ4が密集する。これに対応して冗長データ線バッファ回路15のサイズを縮小させると、そのパターンレイアウトが厳しくなる。
【0060】
これに対して、図10に示したように正規のデータ線DQ1〜DQ4、冗長データ線RDQ1〜RDQ4が混在して配置されていると、全てのデータ線バッファ回路12、冗長データ線バッファ回路15を少しづづサイズを縮小させることにより全体のパターンを所望領域内にレイアウトすることが可能になる。
【0061】
換言すれば、第2の実施の形態は、第1の実施の形態と比べて、冗長データ線バッファ回路15のパターンレイアウト上の余裕が大きくなるという利点がある。
【0062】
図11は、本発明の第3の実施の形態に係るDRAMのメモリセルアレイおよび周辺回路の一部の構成を概略的に示しており、図12は、図11中の一部を取り出して回路構成を詳細に示している。
【0063】
この第3の実施の形態に係るDRAMは、前述した第1、第2の実施の形態に係るDRAMと比べて、データ線DQおよび冗長データ線RDQがワード線WLと平行(ビット線BL、BBLと交差する方向)にセンスアンプ22の側方領域に配設され、正規のカラム選択線CSL0、CSL1…および冗長カラム選択線RCSL0、RCSL1…がメモリセルアレイ・センスアンプ領域上をビット線と平行に横切るパターンレイアウトを有する点が異なり、その他は同じであるので同じ符号を付してその説明を省略する。
【0064】
図13は、本発明の第4の実施の形態に係るDRAMのメモリセルアレイおよび周辺回路の一部の構成を概略的に示しており、図14は、図13中の一部を取り出して回路構成を詳細に示している。
【0065】
この第4の実施の形態に係るDRAMは、前述した第1、第2の実施の形態に係るDRAMと比べて、正規のカラム選択線CSL1、CSL2…および冗長カラム選択線RCSL1、RCSL2…が、正規のデータ線DQ1、DQ2…および冗長データ線RDQ1、RDQ2…と同様に、メモリセルアレイ・センスアンプ領域上をビット線BL、BBLと平行に横切るパターンレイアウトを有する点が異なり、その他は同じであるので同じ符号を付してその説明を省略する。
【0066】
なお、前記図11に示した第3の実施の形態のパターンレイアウト方式や図13に示した第4の実施の形態のパターンレイアウト方式でも、前述したオーバーレイドDQ方式における効果とほぼ同様の効果が得られるものであり、本発明は、上記3つの方式のいずれにも適用可能である。
【0067】
これらのうちのどの方式を採用するかは、本発明を適用しようとする半導体メモリの構成によって変わる。例えばメモリの入出力端子数が多い場合(データ線DQが多い場合)にはオーバーレイドDQ方式が適しており、メモリの入出力端子数が少ない場合(カラム選択線CSLが少ない場合)には図11に示した第3の実施の形態のパターンレイアウト方式が適しており、メモリの入出力端子数が上記2つの場合の中間であれば、図13に示した第4の実施の形態のパターンレイアウト方式が適している。
【0068】
また、上記各実施の形態では、カラム不良をカラム置換により救済する場合を示したが、ロウ不良をロウ置換により救済する場合にも、正規のメモリセルを選択するための正規メモリセル選択回路による正規のメモリセルの選択単位よりも小さい選択単位で冗長メモリセルを選択するための冗長メモリセル選択回路を設けることにより、正規のメモリセルの欠陥部分を冗長メモリセルに置換して救済する際に、不良の救済効率を向上させることが可能になる。
【0069】
【発明の効果】
上述したように本発明の半導体記憶装置によれば、正規のメモリセルを選択するための正規メモリセル選択回路による正規のメモリセルの選択単位よりも小さい選択単位で冗長メモリセルを選択するための冗長メモリセル選択回路を有するので、不良の救済単位を小さくして不良の救済効率を向上させることができる。
【0070】
例えば正規のデータ線のうちの複数本のデータ線にそれぞれ同じカラム選択線により選択される不良ビット線が存在した場合でも不良ビット線の救済が可能になり、不良ビット線の救済効率を向上させることが可能になる。従って、特に正規のデータ線の1本に共通接続されるビット線の本数が多くなるオーバーレイドDQ方式を採用した半導体メモリに適用して有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置の第1の実施の形態に係るオーバーレイドDQ方式を採用したDRAMの一部の構成のパターンレイアウトを概略的に示す図。
【図2】図1中のメモリセルアレイおよびセンスアンプの一部を取り出して構成を概略的に示す回路図。
【図3】図1中の正規のデータ線および冗長データ線の一部を取り出してビット線との回路接続を示す回路図。
【図4】図1中のデータ線バッファ回路、冗長データ線バッファ回路の構成の一例を示す回路図。
【図5】図1中のマルチプレクサ回路の構成の一例を示す回路図。
【図6】図1中のヒューズロジック回路の一部(カラムヒューズ部分)を示す回路図。
【図7】図6中のイネーブルロジック回路(一致比較回路)の一例を示す回路図。
【図8】図6中のカラム置換制御回路(冗長データ線選択回路)の一例を示す回路図。
【図9】本発明の第1の実施の形態の変形例に係るDRAMのメモリセルアレイおよび周辺回路の一部の構成のパターンレイアウトを概略的に示す図。
【図10】本発明の第2の実施の形態に係るDRAMのメモリセルアレイおよび周辺回路の一部の構成のパターンレイアウトを概略的に示す図。
【図11】本発明の第3の実施の形態に係るDRAMのメモリセルアレイおよび周辺回路の一部の構成のパターンレイアウトを概略的に示す図。
【図12】図11中の一部を取り出して詳細に示す回路図。
【図13】本発明の第4の実施の形態に係るDRAMのメモリセルアレイおよび周辺回路の一部の構成のパターンレイアウトを概略的に示す図。
【図14】図13中の一部を取り出して詳細に示す回路図。
【図15】オーバーレイドDQ方式を採用したDRAMのメモリセルアレイおよび周辺回路のパターンレイアウトの一例を示す図。
【図16】図15のDRAMにおけるカラム救済効率を向上させるために提案された半導体記憶装置における冗長データ線および正規データ線を取り出して示す回路図。
【符号の説明】
DQi…データ線、
RDQi…冗長データ線、
BL…ビット線、
RBL…冗長ビット線、
CQ…正規のカラム選択トランジスタ、
RCQ…冗長カラム選択トランジスタ、
CSL…正規のカラム選択線、
RCSL…冗長カラム選択線、
21…セルアレイ、
22…センスアンプ回路。
Claims (8)
- 正規のメモリセルおよび欠陥救済用の冗長メモリセルを含むセルアレイと、
それぞれ複数の前記正規のメモリセルが共通に接続された複数本の正規のビット線と、
それぞれ複数の前記冗長メモリセルが共通に接続された複数本の冗長ビット線と、
前記正規のメモリセルおよび冗長メモリセルを選択するために接続されたワード線と、
前記正規のメモリセルから前記正規のビット線に読み出された電位をセンス増幅する正規のセンスアンプと、
前記正規のカラムを選択するための正規のカラム選択トランジスタと、
前記正規のカラム選択トランジスタを選択するための正規のカラム選択線と、
それぞれ複数本(n本)の前記正規のビット線に前記正規のカラム選択トランジスタを介して共通に接続された複数本の正規のデータ線と、
前記冗長メモリセルから前記冗長ビット線に読み出された電位をセンス増幅する冗長センスアンプと、
前記冗長カラムを選択するための冗長カラム選択トランジスタと、
前記冗長カラム選択トランジスタを選択するための冗長カラム選択線と、
それぞれ前記n本より少数の少なくとも1本の前記冗長ビット線に前記冗長カラム選択トランジスタを介して接続された複数本の冗長データ線と、
前記正規のメモリセルのうちの欠陥メモリセルが存在する不良ビット線が前記正規のカラム選択トランジスタを介して接続されている正規のデータ線に代えて冗長データ線を選択する冗長メモリセル置換制御回路とを具備し、
前記各データ線は前記セルアレイの領域上を前記各ビット線の長さ方向に沿って配置され、前記各カラム選択線は前記ワード線の長さ方向に沿って配線されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 正規のメモリセルおよび欠陥救済用の冗長メモリセルを含むセルアレイと、
それぞれ複数の前記正規のメモリセルが共通に接続された複数本の正規のビット線と、
それぞれ複数の前記冗長メモリセルが共通に接続された複数本の冗長ビット線と、
前記正規のメモリセルおよび冗長メモリセルを選択するために接続されたワード線と、
前記正規のメモリセルから前記正規のビット線に読み出された電位をセンス増幅する正規のセンスアンプと、
前記正規のカラムを選択するための正規のカラム選択トランジスタと、
前記正規のカラム選択トランジスタを選択するための正規のカラム選択線と、
それぞれ複数本(n本)の前記正規のビット線に前記正規のカラム選択トランジスタを介して共通に接続された複数本の正規のデータ線と、
前記冗長メモリセルから前記冗長ビット線に読み出された電位をセンス増幅する冗長センスアンプと、
前記冗長カラムを選択するための冗長カラム選択トランジスタと、
前記冗長カラム選択トランジスタを選択するための冗長カラム選択線と、
それぞれ前記n本より少数の少なくとも1本の前記冗長ビット線に前記冗長カラム選択トランジスタを介して接続された複数本の冗長データ線と、
前記正規のメモリセルのうちの欠陥メモリセルが存在する不良ビット線が前記正規のカラム選択トランジスタを介して接続されている正規のデータ線に代えて冗長データ線を選択する冗長メモリセル置換制御回路とを具備し、
前記各データ線は前記セルアレイの領域上を前記各ビット線の長さ方向に沿って配置され、前記各カラム選択線は前記ワード線の長さ方向に沿って配線され、
前記複数本の正規のデータ線のグループと複数本の冗長データ線のグループとは、前記セルアレイ領域上で前記ワード線の長さ方向を2分した2つの領域に分離されて配設されており、
前記正規のカラム選択線と前記冗長カラム選択線とは、前記2つの領域に分離されて配設されており、
前記正規のカラム選択線を駆動するためのカラム選択回路と前記冗長カラム選択線を駆動するための冗長カラム選択回路とは、前記ワード線の長さ方向の両端側に分離して配設されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 正規のメモリセルおよび欠陥救済用の冗長メモリセルを含むセルアレイと、
それぞれ複数の前記正規のメモリセルが共通に接続された複数本の正規のビット線と、
それぞれ複数の前記冗長メモリセルが共通に接続された複数本の冗長ビット線と、
前記正規のメモリセルおよび冗長メモリセルを選択するために接続されたワード線と、
前記正規のメモリセルから前記正規のビット線に読み出された電位をセンス増幅する正規のセンスアンプと、
前記正規のカラムを選択するための正規のカラム選択トランジスタと、
前記正規のカラム選択トランジスタを選択するための正規のカラム選択線と、
それぞれ複数本(n本)の前記正規のビット線に前記正規のカラム選択トランジスタを介して共通に接続された複数本の正規のデータ線と、
前記冗長メモリセルから前記冗長ビット線に読み出された電位をセンス増幅する冗長センスアンプと、
前記冗長カラムを選択するための冗長カラム選択トランジスタと、
前記冗長カラム選択トランジスタを選択するための冗長カラム選択線と、
それぞれ前記n本より少数の少なくとも1本の前記冗長ビット線に前記冗長カラム選択トランジスタを介して接続された複数本の冗長データ線と、
前記正規のメモリセルのうちの欠陥メモリセルが存在する不良ビット線が前記正規のカラム選択トランジスタを介して接続されている正規のデータ線に代えて冗長データ線を選択する冗長メモリセル置換制御回路とを具備し、
前記各データ線は前記セルアレイの領域上を前記各ビット線の長さ方向に沿って配置され、前記各カラム選択線は前記ワード線の長さ方向に沿って配線され、
前記複数本の正規のデータ線のグループと複数本の冗長データ線のグループとは、前記セルアレイ領域上で前記ワード線の長さ方向を2分した2つの領域に分離されて配設されており、
前記正規のカラム選択線は、前記2つの領域のうちの少なくとも一方の領域に配設されており、
前記冗長カラム選択線は、前記2つの領域にわたって連続的に配設されており、
前記正規のカラム選択線を駆動するためのカラム選択回路と前記冗長カラム選択線を駆動するための冗長カラム選択回路とは、前記ワード線の長さ方向の一端側に配設されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 正規のメモリセルおよび欠陥救済用の冗長メモリセルを含むセルアレイと、
それぞれ複数の前記正規のメモリセルが共通に接続された複数本の正規のビット線と、
それぞれ複数の前記冗長メモリセルが共通に接続された複数本の冗長ビット線と、
前記正規のメモリセルおよび冗長メモリセルを選択するために接続されたワード線と、
前記正規のメモリセルから前記正規のビット線に読み出された電位をセンス増幅する正規のセンスアンプと、
前記正規のカラムを選択するための正規のカラム選択トランジスタと、
前記正規のカラム選択トランジスタを選択するための正規のカラム選択線と、
それぞれ複数本(n本)の前記正規のビット線に前記正規のカラム選択トランジスタを介して共通に接続された複数本の正規のデータ線と、
前記冗長メモリセルから前記冗長ビット線に読み出された電位をセンス増幅する冗長センスアンプと、
前記冗長カラムを選択するための冗長カラム選択トランジスタと、
前記冗長カラム選択トランジスタを選択するための冗長カラム選択線と、
それぞれ前記n本より少数の少なくとも1本の前記冗長ビット線に前記冗長カラム選択トランジスタを介して接続された複数本の冗長データ線と、
前記正規のメモリセルのうちの欠陥メモリセルが存在する不良ビット線が前記正規のカラム選択トランジスタを介して接続されている正規のデータ線に代えて冗長データ線を選択する冗長メモリセル置換制御回路とを具備し、
前記各データ線は前記セルアレイの領域上を前記各ビット線の長さ方向に沿って配置され、前記各カラム選択線は前記ワード線の長さ方向に沿って配線され、
前記複数本の正規のデータ線と複数本の冗長データ線とは、前記セルアレイ領域上で前記ワード線の長さ方向に混在するように配設されており、
前記正規のカラム選択線および前記冗長カラム選択線は並設されており、
前記正規のカラム選択線を駆動するためのカラム選択回路と前記冗長カラム選択線を駆動するための冗長カラム選択回路とは、前記ワード線の長さ方向の一端側に配設されていることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の半導体記憶装置において、
前記正規のカラム選択線と前記冗長カラム選択線とが独立に駆動されることを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の半導体記憶装置において、
前記正規のメモリセルおよび冗長用のメモリセルは、それぞれ電荷蓄積用キャパシタおよび電荷転送ゲート用トランジスタからなり、
前記ワード線は、前記セルアレイの同一行のメモリセルの電荷転送ゲート用トランジスタのゲートに接続され、
前記ビット線は、前記セルアレイの同一列のメモリセルの電荷転送ゲート用トランジスタの一端に接続され、
前記複数本の正規のビット線に共通に接続された正規のデータ線は、物理的に隣接した複数のカラムで共有されている
ことを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の半導体記憶装置において、
前記冗長メモリセル置換制御回路は、前記欠陥メモリセルが存在する箇所に応じて冗長メモリセルのカラムアドレスを変更するカラムアドレス変更手段を具備することを特徴とする半導体記憶装置。 - 請求項7記載の半導体記憶装置において、
前記カラムアドレス変更手段は、メモリセル動作の検査後にヒューズ素子により変更すべきカラムアドレスを記憶することを特徴とする半導体記憶装置。
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