JP3736779B2 - Dynamic RAM - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体記憶装置に関し、例えば、冗長ワード線を有しかつリフレッシュ機能を有するダイナミック型RAM(ランダムアクセスメモリ)等ならびにその製品歩留りの向上に利用して特に有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択MOSFETからなるダイナミック型メモリセルが格子配置されてなるメモリアレイを基本構成要素とするダイナミック型RAMがある。これらのダイナミック型RAMにおいて、記憶データの論理値に応じてメモリセルの情報蓄積キャパシタに蓄積される電荷は時間の経過とともに半導体基板側にリークし、消滅する。このため、電荷のリーク量が所定値に達しない時間、つまりメモリセルの情報保持時間内に記憶データをワード線単位で読み出し、再書き込みするリフレッシュ動作が必要となる。ダイナミック型RAMには、リフレッシュ動作を効率良く実行する手段として、内蔵のアドレスカウンタを所定の周期で歩進させながらメモリアレイの全ワード線に関するリフレッシュ動作を自律的に行ういわゆるセルフリフレッシュモードと、内蔵のアドレスカウンタを活用ししかもアクセス装置側が主導権をもって実行できるCBR(CASビフォアRAS)リフレッシュモードとが用意されている。
【0003】
一方、ダイナミック型RAMのメモリアレイに所定数の冗長ワード線及び冗長ビット線を設け、これらの冗長ワード線又は冗長ビット線を製品検査で異常が検出されたワード線又はビット線と選択的に置き換えることによりダイナミック型RAMの製品歩留りを高めうるいわゆる欠陥救済方式がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者等は、この発明に先立って、リフレッシュモードを有しかつ欠陥救済機能を有する大容量の次世代ダイナミック型RAMを開発しようとして、次のような問題点に気付いた。すなわち、欠陥救済方式をとる従来のダイナミック型RAMでは、メモリアレイに情報保持時間が規定値を外れたメモリセルが検出された場合、対応するワード線を冗長ワード線と置き換えることによって欠陥救済が行われる。また、近年、ダイナミック型RAMの微細化・高集積化が進む中、メモリセルの情報保持時間は基板の高濃度化によって短くなる傾向にあるが、このようなメモリセルの情報保持時間の劣化が冗長ワード線による欠陥救済の比較的大きな対象となりつつある。ところが、置き換えられた冗長ワード線自体に情報保持特性の劣化が見られる場合、例えそれがわずかに規定値を外れたものであってもダイナミック型RAMは不良品となる。この結果、ダイナミック型RAMの救済効率が低下し、その製品歩留りが低下するものである。
【0005】
この発明の目的は、リフレッシュモードを有しかつ冗長ワード線による欠陥救済機能を有するダイナミック型RAM等の冗長ワード線による救済効率を高め、ダイナミック型RAM等の製品歩留りを高めることにある。
【0006】
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、この明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。すなわち、セルフリフレッシュモード及びCBRリフレッシュモード等のリフレッシュモードを有し、かつ冗長ワード線による欠陥救済機能を有するダイナミック型RAM等において、リフレッシュすべきワード線を順次指定するためのリフレッシュアドレスカウンタの例えば最上位ビットとしてリフレッシュ切り換え制御信号用のビットを設け、例えばこのリフレッシュ切り換え制御信号がロウレベルの場合は冗長ワード線に関するリフレッシュ動作のみを実行し、ハイレベルの場合には正常ワード線及び冗長ワード線に関するリフレッシュ動作を実行して、冗長ワード線に関するリフレッシュ動作を、正常ワード線に関するリフレッシュ動作の例えば2分の1の周期で実行する。
【0008】
上記した手段によれば、冗長ワード線に結合されたメモリセルの情報保持特性にある程度の劣化が見られる場合でも、冗長ワード線のリフレッシュ動作のみを例えば2倍の頻度で実行し、劣化を補うことができる。この結果、リフレッシュモードを有しかつ欠陥救済機能を有するダイナミック型RAM等の冗長ワード線による救済効率を高め、その製品歩留りを高めることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1には、この発明が適用されたダイナミック型RAM(半導体記憶装置)の一実施例のブロック図が示されている。同図をもとに、まずこの実施例のダイナミック型RAMの構成及び動作の概要について説明する。なお、図1の各ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、公知のMOSFET(金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ。この明細書では、MOSFETをして絶縁ゲート型電界効果トランジスタの総称とする)集積回路の製造技術により、単結晶シリコンのような1個の半導体基板面上に形成される。
【0010】
図1において、この実施例のダイナミック型RAMは、半導体基板面の大半を占めて配置されるメモリアレイMARY及び冗長メモリアレイRARYをその基本構成要素とする。このうち、メモリアレイMARYは、後述するように、図の垂直方向に平行して配置されるm+1本のワード線(正規ワード線)と、水平方向に平行して配置されるn+1組の相補ビット線とを含む。また、冗長メモリアレイRARYは、垂直方向に配置される1本の冗長ワード線を含み、n+1組の相補ビット線を上記メモリアレイMARYと共有する。これらのワード線及び冗長ワード線と相補ビット線の交点には、情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択MOSFETからなる(m+1)×(n+1)個のダイナミック型メモリセル又は(n+1)個の冗長メモリセルがそれぞれ格子配置される。
【0011】
メモリアレイMARYを構成するワード線は、その下方においてXアドレスデコーダXDに結合され、択一的に所定の選択レベルとされる。また、冗長メモリアレイRARYを構成する冗長ワード線は、その下方において冗長XアドレスデコーダRXDに結合され、所定の条件で選択的に選択レベルとされる。XアドレスデコーダXDには、XアドレスバッファXBからi+1ビットの内部アドレス信号X0〜Xiが供給されるとともに、後述するリフレッシュ制御回路RFCから冗長イネーブル信号REが供給され、タイミング発生回路TGからXデコーダ駆動信号XEが供給される。また、冗長XアドレスデコーダRXDには、リフレッシュ制御回路RFCから上記冗長イネーブル信号REが供給され、タイミング発生回路TGから上記Xデコーダ駆動信号XEが供給される。
【0012】
一方、XアドレスバッファXBには、外部のアクセス装置からアドレス入力端子A0〜Aiを介してi+1ビットのXアドレス信号AX0〜AXiが時分割的に供給され、リフレッシュ制御回路RFCから同じくi+1ビットのリフレッシュアドレス信号R0〜Riが供給されるとともに、タイミング発生回路TGから内部制御信号RF及びXLが供給される。なお、内部制御信号RFは、ダイナミック型RAMが通常の書き込み又は読み出しモードで選択状態とされるときロウレベルとされ、セルフリフレッシュモードを含むリフレッシュモードで選択状態とされるとき所定のタイミングで選択的にハイレベルとされる。また、このセルフリフレッシュモードは、起動制御信号となるロウアドレスストローブ信号RASB(ここで、それが有効とされるとき選択的にロウレベルとされるいわゆる反転信号等については、その名称の末尾にBを付して表す。以下同様)がカラムアドレスストローブ信号CASBに遅れてロウレベルとされた後、さらに所定時間を超えてロウレベルとされ続けることで選択的に指定される。
【0013】
XアドレスバッファXBは、ダイナミック型RAMが通常の動作モードで選択状態とされ内部制御信号RFがロウレベルとされるとき、外部のアクセス装置からアドレス入力端子A0〜Aiを介して供給されるXアドレス信号AX0〜AXiを内部制御信号XLに従って取り込み、保持する。また、ダイナミック型RAMがリフレッシュモードで選択状態とされ内部制御信号RFがハイレベルとされるとき、リフレッシュ制御回路RFCから供給されるリフレッシュアドレス信号R0〜Riを内部制御信号XLに従って取り込み、保持する。XアドレスバッファXBは、これらのXアドレス信号又はリフレッシュアドレス信号をもとにそれぞれ非反転及び反転信号からなる内部アドレス信号X0〜Xiを形成して、XアドレスデコーダXD及びリフレッシュ制御回路RFCに供給する。
【0014】
XアドレスデコーダXDは、Xデコーダ駆動信号XEのハイレベルを受けて選択的に動作状態とされ、XアドレスバッファXBから供給される内部アドレス信号X0〜Xiをデコードして、メモリアレイMARYの対応するワード線を択一的に選択レベルとする。また、冗長XアドレスデコーダRXDは、冗長イネーブル信号REのハイレベルを受けて選択的に動作状態とされ、冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線をハイレベルの選択状態とする。なお、冗長イネーブル信号REがハイレベルとされ冗長ワード線が選択レベルとされるとき、XアドレスデコーダXDによる正規ワード線の選択動作は禁止される。
【0015】
リフレッシュ制御回路RFCには、XアドレスバッファXBから内部アドレス信号X0〜Xiが供給されるとともに、タイミング発生回路TGから内部制御信号SRFが供給される。また、その出力信号つまりリフレッシュアドレス信号R0〜Riは、前述のように、XアドレスバッファXBに供給され、冗長イネーブル信号REは冗長XアドレスデコーダRXD及びXアドレスデコーダXDに供給される。リフレッシュ制御回路RFCのもう一つの出力信号つまり内部ロウアドレスストローブ信号IRASは、タイミング発生回路TGに供給される。なお、内部制御信号SRFは、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモードとされるとき、所定のタイミングで選択的にハイレベルとされる。
【0016】
この実施例において、リフレッシュ制御回路RFCは、後述するように、内部制御信号SRFを受けるリフレッシュ発振回路と、リフレッシュ発振回路の出力信号たる内部クロック信号を受ける分周回路と、分周回路の出力信号たるリフレッシュクロック信号を受けるリフレッシュアドレスカウンタと、内部アドレス信号X0〜Xiならびにリフレッシュアドレスカウンタの出力信号たるリフレッシュアドレス信号R0〜Riを受ける冗長アドレス比較回路とを含む。このうち、リフレッシュ発振回路は、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモードとされ内部制御信号SRFがハイレベルとされることで選択的に動作状態となり、所定周期の内部クロック信号を生成する。また、分周回路は、リフレッシュ発振回路から出力される内部クロック信号を分周して、所定周期のリフレッシュクロック信号を生成する。さらに、リフレッシュアドレスカウンタは、i+2ビットのバイナリーカウンタからなり、リフレッシュクロック信号に従って歩進動作を行いリフレッシュアドレス信号R0〜Ri+1を生成する。このうち、下位i+1ビットのリフレッシュアドレス信号R0〜RiはXアドレスバッファXBに供給され、図示されない最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1は、後述する内部ロウアドレスストローブ信号IRASの生成に供される。
【0017】
一方、冗長アドレス比較回路は、それに結合されるn+1個のメモリセルのいずれかに異常が検出され冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線に置き換えられたメモリアレイMARYの欠陥ワード線のアドレスつまり不良アドレスを保持し、この不良アドレスとXアドレスバッファXBから出力される内部アドレス信号X0〜Xiとをビットごとに比較照合して、両アドレスが全ビット一致したときその出力信号たる冗長イネーブル信号REを所定のタイミングで選択的にハイレベルとする。この冗長イネーブル信号REは、前述のように、冗長XアドレスデコーダRXD及びXアドレスデコーダXDに供給される。
【0018】
リフレッシュ制御回路RFCは、さらに、上記分周回路から出力されるリフレッシュクロック信号と、リフレッシュアドレスカウンタから出力される最上位ビットの内部アドレス信号Ri+1と、冗長アドレス比較回路から出力される冗長イネーブル信号REとをもとに、内部ロウアドレスストローブ信号IRASを選択的に生成するための論理回路を含む。この内部ロウアドレスストローブ信号IRASは、タイミング発生回路TGに供給され、リフレッシュ動作に必要な各種内部制御信号を選択的に生成するために供される。リフレッシュ制御回路RFCの具体的構成及び動作等については、後で詳細に説明する。
【0019】
次に、メモリアレイMARY及び冗長メモリアレイRARYを構成する相補ビット線は、その左方においてセンスアンプSAに結合され、これを介して8組ずつ選択的に相補共通データ線CD0*〜CD7*(ここで、例えば非反転共通データ線CD0T及び反転共通データ線CD0Bからなる相補共通データ線CD0*等の相補信号については、その名称の末尾に*を付して表す。また、それが有効とされるとき選択的にハイレベルとされる非反転信号等については、その名称の末尾にTを付して表す場合がある。以下同様)に接続される。センスアンプSAには、YアドレスデコーダYDから図示されない所定ビットのビット線選択信号が供給されるとともに、タイミング発生回路TGから内部制御信号PAと図示されない内部制御信号PCが供給される。また、YアドレスデコーダYDには、YアドレスバッファYBからi+1ビットの内部アドレス信号Y0〜Yiが供給され、タイミング発生回路TGからYデコーダ駆動信号YEが供給される。さらに、YアドレスバッファYBには、外部のアクセス装置からアドレス入力端子A0〜Aiを介してYアドレス信号AY0〜AYiが時分割的に供給されるとともに、タイミング発生回路TGから内部制御信号YLが供給される。
【0020】
YアドレスバッファYBは、アドレス入力端子A0〜Aiを介して供給されるYアドレス信号AY0〜AYiを内部制御信号YLに従って取り込み、保持するとともに、これらのYアドレス信号をもとに内部アドレス信号Y0〜Yiを形成して、YアドレスデコーダYDに供給する。また、YアドレスデコーダYDは、Yデコーダ駆動信号YEのハイレベルを受けて選択的に動作状態とされ、内部アドレス信号Y0〜Yiをデコードして、センスアンプSAに対するビット線選択信号の対応するビットを択一的にハイレベルの選択レベルとする。
【0021】
センスアンプSAは、メモリアレイMARY及び冗長メモリアレイRARYの各相補ビット線に対応して設けられるn+1個の単位回路を含み、これらの単位回路のそれぞれは、一対のCMOS(相補型MOS)インバータが交差結合されてなる単位増幅回路と、Nチャンネル型の3個のプリチャージMOSFETが直並列結合されてなるビット線プリチャージ回路と、Nチャンネル型の一対のスイッチMOSFETとをそれぞれ含む。このうち、各単位回路の単位増幅回路は、ダイナミック型RAMが選択状態とされ内部制御信号PAがハイレベルとされることで選択的にかつ一斉に動作状態とされ、メモリアレイMARY又は冗長メモリアレイRARYの選択ワード線に結合されるn+1個のメモリセルから対応する相補ビット線を介して出力される微小読み出し信号をそれぞれ増幅して、ハイレベル又はロウレベルの2値読み出し信号とする。
【0022】
後述するように、メモリアレイMARY及び冗長メモリアレイの各相補ビット線に確立された上記2値読み出し信号は、ダイナミック型RAMが読み出しモードとされるとき、相補共通データ線CD0*〜CD7*からデータ入出力回路IOならびにデータ入出力端子D0〜D7を介して外部のアクセス装置に出力されるとともに、メモリアレイMARY又は冗長メモリアレイRARYの選択ワード線に結合されるn+1個のメモリセルに再書き込みされ、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモード等のリフレッシュモードとされるときには、外部のアクセス装置に出力されることなく再書き込みのみが行われる。
【0023】
一方、各単位回路のビット線プリチャージ回路を構成するプリチャージMOSFETは、内部制御信号PCのハイレベルを受けて選択的にかつ一斉にオン状態となり、メモリアレイMARY及び冗長メモリアレイRARYの対応する相補ビット線の非反転及び反転信号線を所定の中間電位にプリチャージする。また、各単位回路のスイッチMOSFET対は、ビット線選択信号の対応するビットのハイレベルを受けて8組ずつ選択的にオン状態となり、メモリアレイMARY及び冗長メモリアレイRARYの対応する8組の相補ビット線と相補共通データ線CD0*〜CD7*との間を選択的に接続状態とする。
【0024】
相補共通データ線CD0*〜CD7*は、データ入出力回路IOの対応する単位回路に結合される。このデータ入出力回路IOには、タイミング発生回路TGから図示されない内部制御信号WP及びOCが供給される。
【0025】
データ入出力回路IOは、相補共通データ線CD0*〜CD7*に対応して設けられる8個の単位回路を備え、これらの単位回路のそれぞれは、ライトアンプ及びメインアンプならびにデータ入力バッファ及びデータ出力バッファを含む。このうち、各単位回路を構成するライトアンプの出力端子及びメインアンプの入力端子は、対応する相補共通データ線CD0*〜CD7*にそれぞれ共通結合される。また、各単位回路のライトアンプの入力端子は、対応するデータ入力バッファの出力端子にそれぞれ結合され、各単位回路のメインアンプの出力端子は、対応するデータ出力バッファの入力端子に結合される。各単位回路を構成するデータ入力バッファの入力端子及びデータ出力バッファの出力端子は、対応するデータ入出力端子D0〜D7にそれぞれ共通結合される。各単位回路のライトアンプには、上記内部制御信号WPが共通に供給され、各単位回路のデータ出力バッファには、上記内部制御信号OCが共通に供給される。
【0026】
データ入出力回路IOの各単位回路のデータ入力バッファは、ダイナミック型RAMが書き込みモードで選択状態とされるとき、外部のアクセス装置からデータ入出力端子D0〜D7を介して供給される8ビットの書き込みデータを取り込み、保持するとともに、対応するライトアンプにそれぞれ伝達する。このとき、各単位回路のライトアンプは、内部制御信号WPのハイレベルを受けて選択的にかつ一斉に動作状態となり、対応するデータ入力バッファから伝達される書き込みデータをそれぞれ所定の相補書き込み信号とした後、相補共通データ線CD0*〜CD7*及びセンスアンプSAを介してメモリアレイMARY又は冗長メモリアレイRARYの選択された8個のメモリセルに書き込む。
【0027】
一方、データ入出力回路IOの各単位回路のメインアンプは、ダイナミック型RAMが読み出しモードで選択状態とされるとき、メモリアレイMARY又は冗長メモリアレイRARYの選択された8個のメモリセルからセンスアンプSA及び相補共通データ線CD0*〜CD7*を介して出力される2値読み出し信号をさらに増幅して、対応するデータ出力バッファに伝達する。このとき、各単位回路のデータ出力バッファは、内部制御信号OCのハイレベルを受けて一斉に動作状態となり、各メインアンプから伝達される読み出しデータをさらに増幅して、データ入出力端子D0〜D7から外部のアクセス装置に出力する。
【0028】
タイミング発生回路TGは、外部のアクセス装置から起動制御信号として供給されるロウアドレスストローブ信号RASB,カラムアドレスストローブ信号CASBならびにライトイネーブル信号WEBと、リフレッシュ制御回路RFCから供給される内部ロウアドレスストローブ信号IRASとをもとに、上記各種の内部制御信号等を選択的に形成して、各部に供給する。なお、タイミング発生回路TGの関連部分の具体的構成については、後で詳細に説明する。
【0029】
図2には、図1のダイナミック型RAMに含まれるリフレッシュ関係回路、つまりメモリアレイMARY,冗長メモリアレイRARY,XアドレスバッファXB,リフレッシュ制御回路RFC,XアドレスデコーダXD,冗長XアドレスデコーダRXD,センスアンプSAならびにタイミング発生回路TGの第1の実施例の接続図が示されている。また、図3には、図2のリフレッシュ関係回路のセルフリフレッシュモードにおける一実施例の信号波形図が示されている。両図をもとに、この実施例のダイナミック型RAMに含まれるリフレッシュ関係回路の具体的構成,接続形態,動作ならびにその特徴について説明する。なお、以下のブロック図には、メモリアレイMARY,冗長メモリアレイRARY,リフレッシュ制御回路RFCならびにタイミング発生回路TGの関連する部分の具体的ブロック構成及び回路構成が併記されている。また、以下の信号波形図において、冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線WRは、メモリアレイMARYのワード線W2と置き換えられ、これを救済するものとされる。
【0030】
図2において、メモリアレイMARYは、図の垂直方向に平行して配置される2のj乗本、つまり2のi+1乗本すなわちm+1本のワード線W0〜Wm(正規ワード線)と、水平方向に平行して配置されるn+1組の相補ビット線B0*〜Bn*とを含む。これらのワード線及び相補ビット線の交点には、情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択MOSFETからなる(m+1)×(n+1)個のダイナミック型のメモリセルMCが格子状に配置される。
【0031】
一方、冗長メモリアレイRARYは、垂直方向に平行して配置される1本の冗長ワード線WRを含むとともに、延長して配置される上記n+1組の相補ビット線B0*〜Bn*をメモリアレイMARYと共有する。これらの冗長ワード線及び相補ビット線の交点には、同じく情報蓄積キャパシタ及びアドレス選択MOSFETからなるn+1個の冗長メモリセルRCが配置される。
【0032】
メモリアレイMARYを構成するワード線W0〜Wmは、その下方においてXアドレスデコーダXDに結合され、冗長メモリアレイRARYを構成する冗長ワード線WRは、その下方において冗長XアドレスデコーダRXDに結合される。XアドレスデコーダXDには、XアドレスバッファXBからi+1ビットの内部アドレス信号X0〜Xiが供給される。また、XアドレスデコーダXD及び冗長XアドレスデコーダRXDには、タイミング発生回路TGのXデコーダ駆動信号発生回路XEGからXデコーダ駆動信号XEが共通に供給され、リフレッシュ制御回路RFCの冗長アドレス比較回路RADCから冗長イネーブル信号REが共通に供給される。XアドレスバッファXBには、外部のアクセス装置からアドレス入力端子A0〜Aiを介してi+1ビットのXアドレス信号AX0〜AXiが供給される。また、リフレッシュ制御回路RFCのリフレッシュアドレスカウンタRCTRからリフレッシュアドレス信号R0〜Riが供給され、タイミング発生回路TGから内部制御信号RF及びXLが供給される。
【0033】
XアドレスバッファXBは、前述のように、ダイナミック型RAMが通常の動作モードとされ内部制御信号RFがロウレベルとされるとき、外部のアクセス装置からアドレス入力端子A0〜Aiを介して供給されるXアドレス信号AX0〜AXiを内部制御信号XLに従って取り込み、保持する。また、ダイナミック型RAMがリフレッシュモードとされ内部制御信号RFがハイレベルとされるときには、リフレッシュ制御回路RFCから供給されるリフレッシュアドレス信号R0〜Riを内部制御信号XLに従って取り込み、保持する。そして、これらのXアドレス信号又はリフレッシュアドレス信号をもとに内部アドレス信号X0〜Xiを形成して、XアドレスデコーダXDに供給する。
【0034】
XアドレスデコーダXDは、Xデコーダ駆動信号XEのハイレベルを受けて選択的に動作状態となり、内部アドレス信号X0〜Xiをデコードして、メモリアレイMARYの対応するワード線W0〜Wmを択一的にハイレベルの選択状態とする。また、冗長XアドレスデコーダRXDは、冗長イネーブル信号REのハイレベルを受けて選択的に動作状態となり、Xデコーダ駆動信号XEに従って冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線WRを選択的にハイレベルの選択状態とする。冗長イネーブル信号REがハイレベルとされるとき、XアドレスデコーダXDによる正規ワード線の選択動作は禁止される。
【0035】
次に、タイミング発生回路TGは、入力バッファRB及びCBと、モード判定回路MOD,Xデコーダ駆動信号発生回路XEGならびにスイッチ回路S1とを含む。このうち、モード判定回路MODには、ロウアドレスストローブ信号RASBの入力バッファRBによる反転信号つまり外部ロウアドレスストローブ信号ERASが供給されるとともに、カラムアドレスストローブ信号CASBの入力バッファCBによる反転信号つまり外部カラムアドレスストローブ信号ECASが供給される。モード判定回路MODの出力信号つまり内部制御信号SRFは、リフレッシュ制御回路RFCのリフレッシュ発振回路ROSCに供給されるとともに、スイッチ制御信号としてスイッチ回路S1に供給される。
【0036】
タイミング発生回路TGのモード判定回路MODは、外部ロウアドレスストローブ信号ERAS及び外部カラムアドレスストローブ信号ECAS、つまりは起動制御信号たるロウアドレスストローブ信号RASB及びカラムアドレスストローブ信号CASBのレベル及び時間関係をもとにダイナミック型RAMの動作モードを判定し、内部制御信号SRFを含むモード制御用の内部制御信号を選択的に生成する。図3に示されるように、ダイナミック型RAMは、ロウアドレスストローブ信号RASBがカラムアドレスストローブ信号CASBより少なくとも所定時間tCSR遅れてロウレベルとされた後、さらに所定時間tRASを超えてロウレベルとされ続けることで選択的にセルフリフレッシュモードとされ、これを受けて内部制御信号SRFが選択的にハイレベルとされる。
【0037】
一方、タイミング発生回路TGのスイッチ回路S1のノーマリオン入力端子には、入力バッファRBから上記外部ロウアドレスストローブ信号ERASが供給され、そのノーマリオフ入力端子には、リフレッシュ制御回路RFCから内部ロウアドレスストローブ信号IRASが供給される。スイッチ回路S1は、ダイナミック型RAMが通常の動作モードとされ内部制御信号SRFがロウレベルとされるとき、入力バッファRFから供給される外部ロウアドレスストローブ信号ERASつまりロウアドレスストローブ信号RASBを選択して、Xデコーダ駆動信号発生回路XEGに伝達する。また、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモードとされ内部制御信号SRFがハイレベルとされるときには、リフレッシュ制御回路RFCから供給される内部ロウアドレスストローブ信号IRASを選択して、Xデコーダ駆動信号発生回路XEGに伝達する。
【0038】
Xデコーダ駆動信号発生回路XEGは、スイッチ回路S1を介して伝達される外部ロウアドレスストローブ信号ERAS又は内部ロウアドレスストローブ信号IRASをもとに、XアドレスデコーダXD及び冗長XアドレスデコーダRXDに対するXデコーダ駆動信号XEを選択的に生成する。これにより、セルフリフレッシュモードにおいて形成されるXデコーダ駆動信号XEは、図3に示されるように、内部ロウアドレスストローブ信号IRASのハイレベルへの立ち上がりエッジを受けて所定期間だけハイレベルとされるものとなる。
【0039】
次に、リフレッシュ制御回路RFCは、タイミング発生回路TGから内部制御信号SRFを受けるリフレッシュ発振回路ROSCと、リフレッシュ発振回路ROSCの出力信号たる内部クロック信号を受ける分周回路FDと、分周回路FDの出力信号たるリフレッシュクロック信号CRを受けるリフレッシュアドレスカウンタRCTRと、メモリアレイMARYの欠陥ワード線のアドレスを保持する救済アドレスメモリRROMと、この救済アドレスメモリRROMの出力信号たる不良アドレスならびにXアドレスバッファXBの出力信号たる内部アドレス信号X0〜Xiを受ける冗長アドレス比較回路RADCとを含む。
【0040】
このうち、リフレッシュ発振回路ROSCは、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモードとされるとき、内部制御信号SRFのハイレベルを受けて選択的に動作状態とされ、所定周期の内部クロック信号を生成する。また、分周回路FDは、リフレッシュ発振回路ROSCから出力される内部クロック信号を分周して、メモリアレイMARYを構成するメモリセルの最も短い情報保持時間、つまり製品仕様として規定されるリフレッシュ周期tREFの例えば2(m+1)分の1以下の周期のリフレッシュクロック信号CRを生成する。これにより、リフレッシュクロック信号CRは、図3に示されるように、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモードとされ内部制御信号SRFがハイレベルとされる間、上記所定の周期で選択的に形成されるパルス信号となる。
【0041】
一方、リフレッシュ制御回路RFCのリフレッシュアドレスカウンタRCTRは、j+kビット、つまりi+1+1、すなわちi+2ビットのバイナリーカウンタからなり、上記分周回路FDから出力されるリフレッシュクロック信号CRの立ち下がりエッジを受けて歩進動作を行い、リフレッシュアドレス信号R0〜Ri+1を生成する。このうち、下位jビットつまりi+1ビットのリフレッシュアドレス信号R0〜RiはXアドレスバッファXBに供給され、上位kビットつまり最上位1ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1は、いわゆるリフレッシュ切り換え制御信号としてオア(OR)ゲートOG1の一方の入力端子に供給される。なお、リフレッシュアドレスカウンタRCTRは、セルフリフレッシュモードが終了しても、その計数値は保持される。
【0042】
これにより、リフレッシュアドレスカウンタRCTRのリフレッシュアドレス信号R0〜Riに対応する下位i+1ビットは、図3に示されるように、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモードとされ内部制御信号SRFがハイレベルとされるとき、リフレッシュクロック信号CRの立ち下がりエッジを受けてモデューロ[2のj乗]つまり[m+1]でカウントアップされ、最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1に対応する1ビットは、下位i+1ビットのオーバーフローを受けてモデューロ[2のk乗]つまり[2]でカウントアップされるものとなる。したがって、リフレッシュアドレスカウンタRCTRの下位i+1ビットの計数値は、まず最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1がロウレベルとされる間にメモリアレイMARYの正規ワード線W0〜Wmを一巡して指定すべくカウントアップされるとともに、リフレッシュアドレス信号Ri+1がハイレベルとされる間も、同様にメモリアレイMARYの正規ワード線W0〜Wmを一巡して指定すべくカウントアップされる。
【0043】
リフレッシュ制御回路RFCの救済アドレスメモリRROMは、複数のヒューズ回路を含み、それに結合されたメモリセルMCのいずれかに異常が検出されたため冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線と置き換えられたメモリアレイMARYの欠陥ワード線のアドレス、つまり不良アドレスを保持する。また、冗長アドレス比較回路RADCは、救済アドレスメモリRROMから供給されるi+1ビットの不良アドレスと、通常アクセス又はリフレッシュ動作に際してXアドレスバッファXBから供給される内部アドレス信号X0〜Xiとをビットごとに比較照合し、両アドレスが全ビット一致したときその出力信号つまり冗長イネーブル信号REを選択的にハイレベルとする。したがって、メモリアレイMARYの例えばワード線W2が欠陥ワード線として冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線WRと置き換えられる図3の実施例の場合、冗長イネーブル信号REは、下位i+1ビットのリフレッシュアドレス信号R0〜Riの計数値が2となるごとに選択的にハイレベルとされるものとなる。
【0044】
リフレッシュ制御回路RFCの冗長アドレス比較回路RADCにより生成される冗長イネーブル信号REは、前述のように、冗長XアドレスデコーダRXD及びXアドレスデコーダXDに供給されるとともに、リフレッシュ制御回路RFCの前記オアゲートOG1の他方の入力端子に供給される。このオアゲートOG1の他方の入力端子には、リフレッシュアドレスカウンタRCTRから最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1が供給され、その出力信号はアンド(AND)ゲートAG1の一方の入力端子に供給される。アンドゲートAG1の他方の入力端子には、分周回路FDからリフレッシュクロック信号CRが供給され、その出力信号は、内部ロウアドレスストローブ信号IRASとして前記タイミング発生回路TGのスイッチ回路S1に供給される。
【0045】
これにより、リフレッシュ制御回路RFCのアンドゲートAG1の出力信号たる内部ロウアドレスストローブ信号IRASは、オアゲートOG1の出力信号がハイレベルとされるとき、言い換えるならば、図3に示されるように、冗長イネーブル信号REがハイレベルとされあるいは最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1がハイレベルとされるとき、リフレッシュクロック信号CRに同期して選択的にハイレベルとされるものとなる。前述のように、内部ロウアドレスストローブ信号IRASは、タイミング発生回路TGのスイッチ回路S1を介してXデコーダ駆動信号発生回路XEGに供給され、Xデコーダ駆動信号XEの生成に供される。また、XアドレスデコーダXDは、冗長イネーブル信号REがロウレベルとされるときメモリアレイMARYのワード線W0〜Wmの選択動作を行うが、冗長イネーブル信号REがハイレベルとされるときにはワード線W0〜Wmの選択動作を停止し、代わって冗長XアドレスデコーダRXDが冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線WRを選択状態とする。
【0046】
これらのことから、メモリアレイMARYを構成する正規ワード線W0〜Wmの選択動作は、リフレッシュアドレスカウンタRCTRの上位kビットつまり最上位1ビットの計数値が1、すなわちリフレッシュアドレス信号Ri+1がハイレベルであるとき、冗長イネーブル信号REがロウレベルであることを条件に選択的にその下位jビットに従って行われるが、冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線WRの選択動作は、上記最上位1ビットの計数値に関係なく、冗長イネーブル信号REがハイレベルであることのみを条件に選択的に行われ、そのリフレッシュ周期は、メモリアレイMARYの正規ワード線W0〜Wmに関するリフレッシュ周期の整数分の1、つまり2分の1となる。したがって、冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線WRに結合されるn+1個の冗長メモリセルRCのいずれかに情報保持特性のある程度の劣化が見られる場合でも、これを補い、正常な欠陥救済を実現することができる。この結果、セルフリフレッシュモードを有しかつ冗長ワード線による欠陥救済機能を有するダイナミック型RAMの救済効率を高め、その製品歩留りを高めることができるものである。
【0047】
なお、以上の記述から明らかなように、冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線WRに関するリフレッシュ動作は、この冗長ワード線WRがメモリアレイMARYを構成する正規ワード線W0〜Wmのいずれかと置き換えられたとき選択的に行われ、欠陥救済が行われない場合は、例え最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1がロウレベルであっても行われない。
【0048】
図4には、この発明が適用されたダイナミック型RAMに含まれるリフレッシュ関係回路の第2の実施例の接続図が示されている。また、図5には、図4のリフレッシュ関係回路のセルフリフレッシュモードにおける一実施例の信号波形図が示されている。なお、この実施例のダイナミック型RAM及びリフレッシュ関係回路は、前記図1ないし図3の実施例を基本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。
【0049】
図4において、この実施例のダイナミック型RAMのリフレッシュ制御回路RFCは、その一方の入力端子に最下位ビットのリフレッシュアドレス信号R0を受けその他方の入力端子に最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1を受ける排他的論理和回路EOを含む。この排他的論理和回路EOの出力信号は、その他方の入力端子に冗長イネーブル信号REを受ける前記オアゲートOG1の一方の入力端子に供給される。オアゲートOG1の出力信号は、アンドゲートAG1の一方の入力端子に供給される。このアンドゲートAG1の他方の入力端子には、分周回路FDからリフレッシュクロック信号CRが供給され、その出力信号は、内部ロウアドレスストローブ信号IRASとしてタイミング発生回路TGのスイッチ回路S1のノーマリオフ入力端子に供給される。
【0050】
これにより、内部ロウアドレスストローブ信号IRASは、オアゲートOG1の出力信号がハイレベルとされるとき、つまり冗長イネーブル信号REがハイレベルとされ又は排他的論理和回路EOの出力信号がハイレベルとされるとき、言い換えるならばリフレッシュアドレス信号R0及びRi+1が異なる論理レベルにあるとき、選択的にリフレッシュクロック信号CRに同期してハイレベルとされるものとなる。言うまでもなく、最下位ビットのリフレッシュアドレス信号R0は、メモリアレイMARYの偶数番号のワード線W0,W2ないしWm−1が指定されるとき選択的にロウレベルとされ、奇数番号のワード線W1,W3ないしWmが指定されるときにはハイレベルとされる。
【0051】
したがって、排他的論理和回路EOの出力信号は、最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1がロウレベルとされるとき、メモリアレイMARYの奇数番号のワード線W1,W3ないしWmが指定されることを条件に選択的にハイレベルとされ、最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1がハイレベルとされるときには、メモリアレイMARYの偶数番号のワード線W0,W2ないしWm−1が指定されることを条件に選択的にハイレベルとされるものとなる。なお、冗長イネーブル信号REは、前記第1の実施例と同様、メモリアレイMARYの冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線WRと置き換えられた正規ワード線が指定されるごとに選択的にハイレベルとされる。
【0052】
これらのことから、メモリアレイMARYのワード線W2が冗長ワード線WRと置き換えられる図5の実施例の場合、最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1がロウレベルとされる間は、メモリアレイMARYの奇数番号のワード線W1,W3ないしWm+1が順次選択状態とされるとともに、欠陥ワード線W2に対応するタイミングで冗長ワード線WRが選択状態とされるが、最上位ビットのリフレッシュアドレス信号Ri+1がハイレベルとされる間は、偶数番号のワード線W0,W4ないしWmが順次選択状態とされるとともに、欠陥ワード線W2に対応するタイミングで冗長ワード線WRが選択状態とされる。
【0053】
つまり、この実施例の場合、前記第1の実施例と同様に、メモリアレイMARYの正規ワード線W0〜Wmに関するリフレッシュ動作がリフレッシュ周期tREFごとに1回ずつ行われ、冗長メモリアレイRARYの冗長ワード線WRに関するリフレッシュ動作はその2倍つまり2回ずつ行われるが、正規ワード線W0〜Wmに関するリフレッシュ動作は、その番号が奇数又は偶数のいずれであるかに応じて、つまりリフレッシュアドレス信号Ri+1の各計数値に対して平均分散して行われる。この結果、図1〜図3の実施例と同様な作用効果を得ることができるとともに、ダイナミック型RAMの例えばバッテリーバックアップによって行われるセルフリフレッシュモード時の消費電力を平均化し、その動作電源となる電池の負担を軽減することができるものとなる。
【0054】
図6には、この発明が適用されたダイナミック型RAMに含まれるリフレッシュ関係回路の第3の実施例の接続図が示されている。また、図7には、図6のダイナミック型RAMのセルフリフレッシュモードにおける一実施例の信号波形図が示され、図8には、そのCBRリフレッシュモードにおける一実施例の信号波形図が示されている。なお、この実施例のダイナミック型RAMならびにリフレッシュ関係回路は、前記図1ならびに図2及び図3の実施例を基本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。また、図7において、リフレッシュ制御回路RFCのリフレッシュアドレスカウンタRCTRはモデューロ[5]のバイナリーカウンタからなるものとされる。
【0055】
図6において、この実施例のダイナミック型RAMのリフレッシュ制御回路RFCは、jビット、つまりi+1ビット、すなわち3ビットのバイナリーカウンタからなり、そのカウンタモデューロを[2の(j−1)乗+1]つまり[5]とするリフレッシュアドレスカウンタRCTRと、リフレッシュアドレスカウンタRCTRのオーバーフロー信号つまりキャリー信号を受けるkビットつまり1ビットのフリップフロップFFとを含む。また、ダイナミック型RAMのメモリアレイMARYは、m+1本、つまり2の(j+k−1)乗本、すなわち8本の正規ワード線W0〜WmつまりW0〜W7を含み、冗長メモリアレイRARYはこれまでの実施例と同様に1本の冗長ワード線WRを含む。
【0056】
リフレッシュ制御回路RFCのリフレッシュアドレスカウンタRCTRには、オアゲートOG2の出力信号が供給される。このオアゲートOG2の一方の入力端子には、タイミング発生回路TGのモード判定回路MODから内部制御信号CBRが供給され、その他方の入力端子には、分周回路FDからリフレッシュクロック信号CRが供給される。リフレッシュアドレスカウンタRCTRの下位iビットの出力信号つまりリフレッシュアドレス信号R0〜Ri−1は、XアドレスバッファXBに供給され、その最上位ビットつまりリフレッシュアドレス信号Riは、オアゲートOG3の一方の入力端子に供給される。このオアゲートOG3の他方の入力端子には、冗長アドレス比較回路RADCから冗長イネーブル信号REが供給され、その出力信号は、最終的な冗長イネーブル信号REPとしてXアドレスデコーダXD及び冗長XアドレスデコーダRXDに共通に供給される。フリップフロップFFの非反転出力信号は、リフレッシュアドレス信号Ri+1としてXアドレスバッファXBに供給される。
【0057】
なお、この実施例のダイナミック型RAMは、リフレッシュ制御回路RFCのリフレッシュアドレスカウンタRCTRを併用してアクセス装置側のハードウェア増を抑えつつ、しかもアクセス装置側が主導権をもって実行できるCBRリフレッシュモードを有する。また、上記オアゲートOG2の一方の入力端子に供給される内部制御信号CBRは、ダイナミック型RAMがCBRリフレッシュモードとされるとき、所定のタイミングで選択的にハイレベルとされる。
【0058】
リフレッシュ制御回路RFCのリフレッシュアドレスカウンタRCTRは、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモードとされるとき、分周回路FDから供給されるリフレッシュクロック信号CRの立ち下がりエッジを受けてモデューロ[5]の歩進動作を行い、CBRリフレッシュモードとされるときには、タイミング発生回路TGのモード判定回路MODから供給される内部制御信号CBRの立ち下がりエッジを受けてやはりモデューロ[5]の歩進動作を行って、リフレッシュアドレス信号R0〜Riを順次生成する。また、フリップフロップFFは、リフレッシュアドレスカウンタRCTRのオーバーフロー信号を受けて歩進動作を行い、リフレッシュアドレス信号Ri+1を生成する。
【0059】
これにより、リフレッシュアドレスカウンタRCTRの出力信号たるリフレッシュアドレス信号R0〜RiつまりR0〜R2は、ダイナミック型RAMがセルフリフレッシュモードとされるとき、図7に示されるように、モデューロ[5]に対応する五つの計数値を順次指定すべく選択的にロウレベル又はハイレベルとされ、フリップフロップFFの出力信号たるリフレッシュアドレス信号Ri+1つまりR3は、リフレッシュアドレスカウンタRCTRがオーバーフローするごとに交互にロウレベル又はハイレベルとされるものとなる。
【0060】
一方、XアドレスバッファXBは、ダイナミック型RAMがリフレッシュモードとされ内部制御信号RFがハイレベルとされるとき、リフレッシュアドレスカウンタRCTRから供給されるリフレッシュアドレス信号R0〜Ri−1を選択して内部アドレス信号X0〜Xi−1とし、フリップフロップFFから供給されるリフレッシュアドレス信号Ri+1を選択して最上位ビットの内部アドレス信号Xiとする。このとき、冗長アドレス比較回路RADCは、救済アドレスメモリRROMから供給される不良アドレスとXアドレスバッファXBから内部アドレス信号X0〜Xiとして供給されるリフレッシュアドレス信号R0〜Ri−1ならびにRi+1とをビットごとに比較照合して冗長イネーブル信号REを選択的にハイレベルとし、オアゲートOG3は、リフレッシュアドレス信号Ri又は冗長イネーブル信号REのいずれかがハイレベルとされることを条件にその出力信号たる冗長イネーブル信号REPを選択的にハイレベルとする。
【0061】
したがって、メモリアレイMARYの例えばワード線W2を欠陥ワード線とする図7の実施例の場合、冗長イネーブル信号REPは、リフレッシュアドレス信号R0〜Ri−1ならびにRi+1つまりR0〜R1ならびにR3の計数値が欠陥ワード線を指定する2となり、あるいはリフレッシュアドレス信号RiつまりR2がハイレベルとされることで選択的にハイレベルとなり、これを受けて冗長ワード線WRが選択的にハイレベルの選択状態とされる。そして、冗長イネーブル信号REPがロウレベルとされる他のサイクルでは、メモリアレイMARYの正常なワード線W0,W1ならびにW3〜W7がリフレッシュアドレス信号R0〜R1ならびにR3の計数値に応じて順次択一的に選択状態とされる。
【0062】
つまり、この実施例の場合、冗長ワード線WRは、メモリアレイMARYの欠陥救済の対象となるワード線が指定されるサイクルの他に、リフレッシュクロック信号CRの2の(j−1)乗+1つまり5サイクルごとにリフレッシュされることになり、メモリアレイMARYの正常なワード線に関するリフレッシュ動作が1回行われる間に3回のリフレッシュ動作を受けるものとなる。この結果、前記実施例と同様な作用効果を得ることができ、これによってダイナミック型RAMの救済効率を高め、その製品歩留りを高めることができる。
【0063】
なお、この実施例では、前述のように、リフレッシュアドレスカウンタRCTRの歩進クロックとなるオアゲートOG2の出力信号が内部制御信号CBRによっても生成される。このため、ダイナミック型RAMでは、図8に示されるように、CBRリフレッシュモードの場合も同様なリフレッシュ動作を行われ、上記セルフリフレッシュモードと同様な作用効果を得ることができる。
【0064】
図9には、この発明が適用されたダイナミック型RAMに含まれるリフレッシュ関係回路の第4の実施例の接続図が示されている。また、図10には、図9のリフレッシュ関係回路のセルフリフレッシュモードにおける一実施例の信号波形図が示されている。なお、この実施例のダイナミック型RAM及びリフレッシュ関係回路は、前記図6ないし図8の実施例を基本的に踏襲するものであるため、これと異なる部分についてのみ説明を追加する。また、図9及び図10では、リフレッシュ制御回路RFCの救済アドレスメモリRROM及び冗長アドレス比較回路RADCに関する部分が割愛されて示されている。
【0065】
図9において、この実施例のダイナミック型RAMは、複数つまり2個のメモリアレイMARY0及びMARY1ならびに冗長メモリアレイRARY0及びRARY1と、これらのメモリアレイ及び冗長メモリアレイに対応して設けられるXアドレスデコーダXD0及びXD1ならびに冗長XアドレスデコーダRXD0及びRXD1とを備える。このうち、メモリアレイMARY0は、偶数番号が割り当てられた(m+1)/2本のワード線W0,W2ないし〜Wm−1を含み、メモリアレイMARY1は、奇数番号が割り当てられた同じく(m+1)/2本のワード線W1,W3ないし〜Wmを含む。また、冗長メモリアレイRARY0は、特に制限されないが、1本の冗長ワード線WR0を含み、冗長メモリアレイRARY1は、同じく1本の冗長ワード線WR1を含む。
【0066】
XアドレスデコーダXD0及びXD1には、XアドレスバッファXBから内部アドレス信号X0〜Xiが共通に供給されるとともに、タイミング発生回路TGからXデコーダ駆動信号XEが共通に供給される。また、冗長XアドレスデコーダRXD0及びRXD1には、上記Xデコーダ駆動信号XEが共通に供給されるとともに、冗長XアドレスデコーダRXD0には、XアドレスバッファXBから最下位ビットの内部アドレス信号X0が供給され、冗長XアドレスデコーダRXDには、そのインバータV1による反転信号が供給される。
【0067】
これにより、例えばセルフリフレッシュモードとされるダイナミック型RAMのメモリアレイMARY0では、図10に示されるように、リフレッシュアドレス信号R0〜Riの計数値が偶数、つまりリフレッシュアドレス信号R0がロウレベルであるとき、正規ワード線W0,W2ないしWm−1に関するリフレッシュ動作が順次行われ、リフレッシュアドレス信号R0〜Riの計数値が奇数、つまりリフレッシュアドレス信号R0がハイレベルであるときには、冗長メモリアレイRARY0の冗長ワード線WR0に関するリフレッシュ動作が行われる。また、メモリアレイMARY1では、逆にリフレッシュアドレス信号R0〜Riの計数値が奇数、つまりリフレッシュアドレス信号R0がハイレベルであるとき、正規ワード線W1,W3ないしWmに関するリフレッシュ動作が行われ、リフレッシュアドレス信号R0〜Riの計数値が偶数、つまりリフレッシュアドレス信号R0がロウレベルであるときには、冗長メモリアレイRARY1の冗長ワード線WR1に関するリフレッシュ動作が行われる。
【0068】
言うまでもなく、冗長メモリアレイRARY0及びRARY1の冗長ワード線WR0及びWR1に関するリフレッシュ動作は、リフレッシュアドレス信号R0〜RiによりメモリアレイMARY0又はMARY1の各冗長ワード線と置き換えられた欠陥ワード線が指定される場合にも同様に行われる。したがって、冗長ワード線WR0及びWR1に関するリフレッシュ動作の頻度は、メモリアレイMARY0及びMARY1を構成する正規ワード線の(m+1)/2倍となり、欠陥ワード線に結合されるメモリセルMCの情報保持特性がかなり劣化している場合でもこれを補い、欠陥救済を実現することができるものとなる。
【0069】
以上の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。すなわち、
(1)セルフリフレッシュモード及びCBRリフレッシュモード等のリフレッシュモードを有し、かつ冗長ワード線による欠陥救済機能を有するダイナミック型RAM等の半導体記憶装置において、リフレッシュすべきワード線を順次指定するためのリフレッシュアドレスカウンタの例えば最上位ビットとしてリフレッシュ切り換え制御信号用のビットを設け、例えばこのリフレッシュ切り換え制御信号がロウレベルの場合は冗長ワード線に関するリフレッシュ動作のみを実行し、ハイレベルの場合には正常ワード線及び冗長ワード線に関するリフレッシュ動作を実行して、冗長ワード線に関するリフレッシュ動作を、正常ワード線に関するリフレッシュ動作の例えば2分の1の周期で実行することで、冗長ワード線に結合されたメモリセルの情報保持特性にある程度の劣化が見られる場合でも、冗長ワード線のリフレッシュ動作のみを例えば2倍の頻度で実行し、冗長メモリセルの情報保持特性の劣化を補うことができるという効果が得られる。
(2)上記(1)項により、リフレッシュモードを有しかつ欠陥救済機能を有するダイナミック型RAM等の冗長ワード線による救済効率を高め、その製品歩留りを高めることができるという効果が得られる。
【0070】
(3)上記(1)項及び(2)項において、正常ワード線に関するリフレッシュ動作を、上記リフレッシュ切り換え制御信号の各計数値に平均分散して行うことで、ダイナミック型RAM等の例えばバッテリーバックアップによって行われるセルフリフレッシュモードの消費電力を平均化し、その動作電源となる電池の負担を軽減することができるという効果が得られる。
(4)上記(1)項及び(2)項において、ダイナミック型RAM等が複数のメモリアレイを備える場合、あるメモリアレイにおいて正常ワード線に関するリフレッシュ動作が行われるとき、他のメモリアレイにおいて冗長ワード線に関するリフレッシュ動作を同時に行うことで、冗長ワード線に関するリフレッシュ動作の頻度を高めて、ダイナミック型RAM等の救済効率をさらに高め、その製品歩留りをさらに高めることができるという効果が得られる。
【0071】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、図1において、メモリアレイMARY及び冗長メモリアレイRARYは、一つの機能ブロックとして一体化することができるし、その直接周辺回路を含めて任意数のメモリマットに分割することもできる。ダイナミック型RAMは、×4ビット又は×16ビット等、任意のビット構成をとることができるし、アドレスマルチプレクスをとることを必須条件ともしない。さらに、ダイナミック型RAMは、任意のブロック構成をとりうるし、起動制御信号やアドレス信号及び内部制御信号等の組み合わせならびに電源電圧の極性等も、種々の実施形態をとりうる。
【0072】
図2,図4,図6ならびに図9において、冗長メモリアレイRARYは、任意数の冗長ワード線を含むことができるし、欠陥ビット線を救済するための冗長ビット線を含むこともできる。冗長メモリアレイRARYが例えば2本の冗長ワード線を含む場合、図2及び図4の実施例では、対応する欠陥ワード線が指定されるごとに各冗長ワード線に関するリフレッシュ動作を同様に実行することができる。また、図6の実施例では、リフレッシュアドレスカウンタRCTRのカウンタモデューロを[2の(j−1)乗+2]とすることで容易に対処することができるし、図9の実施例では、冗長メモリアレイRARY0又はRARY1に設けられた複数の冗長ワード線を順次指定するための1ビットのバイナリーカウンタを両冗長メモリアレイに共通に用意すればよい。リフレッシュ切り換え制御信号として使用されるリフレッシュアドレス信号のビットは、最上位ビットに限らず任意に選択できる。救済アドレスメモリRROM及び冗長アドレス比較回路RADC等は、リフレッシュ制御回路RFCとは別個の機能ブロックとして分離することができる。また、タイミング発生回路TG及びリフレッシュ制御回路RFCのブロック構成及び各信号に関する論理回路の具体的構成は、その基本的な論理条件が変わらない限りにおいて種々の実施形態をとりうる。
【0073】
図2及び図4において、ダイナミック型RAMは、CBRリフレッシュモードを有することができる。この場合、図6及び図9の実施例と同様、その一方の入力端子に内部制御信号CBRを受けるオアゲートOG2を追加して設け、その出力信号をリフレッシュ制御回路RFCのリフレッシュアドレスカウンタRCTRに対する歩進クロックとして供給すればよい。
【0074】
図3,図5,図7〜図8ならびに図10において、各信号の絶対的なレベル,時間関係ならびに有効レベル等は、本発明に制約を与えない。
【0075】
以上の説明では、主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるダイナミック型RAMに適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、例えば、ダイナミック型RAMを基本構成とするシンクロナスDRAM等の各種メモリ集積回路装置やこのようなメモリ集積回路装置を含む論理集積回路装置等にも適用できる。この発明は、少なくともリフレッシュモードを有しかつ冗長ワード線による欠陥救済機能を有する半導体記憶装置ならびにこれを含む装置又はシステムに広く適用できる。
【0076】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。すなわち、セルフリフレッシュモード及びCBRリフレッシュモード等のリフレッシュモードを有し、かつ冗長ワード線による欠陥救済機能を有するダイナミック型RAM等において、リフレッシュすべきワード線を順次指定するためのリフレッシュアドレスカウンタの例えば最上位ビットとしてリフレッシュ切り換え制御信号用のビットを設け、例えばこのリフレッシュ切り換え制御信号がロウレベルの場合は冗長ワード線に関するリフレッシュ動作のみを実行し、ハイレベルの場合には正常ワード線及び冗長ワード線に関するリフレッシュ動作を実行して、冗長ワード線に関するリフレッシュ動作を、正常ワード線に関するリフレッシュ動作の例えば2分の1の周期で実行することで、冗長ワード線に結合されたメモリセルの情報保持特性にある程度の劣化が見られる場合でも、冗長ワード線のリフレッシュ動作のみを例えば2倍の頻度で実行し、情報保持特性の劣化を補うことができる。この結果、リフレッシュモードを有しかつ欠陥救済機能を有するダイナミック型RAM等の冗長ワード線による救済効率を高め、その製品歩留りを高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用されたダイナミック型RAMの一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1のダイナミック型RAMに含まれるリフレッシュ関係回路の第1の実施例を示す接続図である。
【図3】図2のリフレッシュ関係回路のセルフリフレッシュモードにおける一実施例を示す信号波形図である。
【図4】この発明が適用されたダイナミック型RAMに含まれるリフレッシュ関係回路の第2の実施例を示す接続図である。
【図5】図4のリフレッシュ関係回路のセルフリフレッシュモードにおける一実施例を示す信号波形図である。
【図6】この発明が適用されたダイナミック型RAMに含まれるリフレッシュ関係回路の第3の実施例を示す接続図である。
【図7】図6のリフレッシュ関係回路のセルフリフレッシュモードにおける一実施例を示す信号波形図である。
【図8】図6のリフレッシュ関係回路のCBRリフレッシュモードにおける一実施例を示す信号波形図である。
【図9】この発明が適用されたダイナミック型RAMに含まれるリフレッシュ関係回路の第4の実施例を示す接続図である。
【図10】図9のリフレッシュ関係回路のセルフリフレッシュモードにおける一実施例を示す信号波形図である。
【符号の説明】
MARY,MARY0〜MARY1……メモリアレイ、RARY,RARY0〜RARY1……冗長メモリアレイ、XD,XD0〜XD1……Xアドレスデコーダ、RXD,RXD0〜RXD1……冗長Xアドレスデコーダ、XB……Xアドレスバッファ、RFC……リフレッシュ制御回路、SA……センスアンプ、YD……Yアドレスデコーダ、YB……Yアドレスバッファ、IO……データ入出力回路、TG……タイミング発生回路。
D0〜D7……入力又は出力データあるいはその入出力端子、RASB……ロウアドレスストローブ信号又はその入力端子、CASB……カラムアドレスストローブ信号又はその入力端子、WEB……ライトイネーブル信号又はその入力端子、A0〜Ai……アドレス信号又はその入力端子。
W0〜Wm……正規ワード線、WR,WR0〜WR1……冗長ワード線、B0*〜Bn*……相補ビット線、MC……メモリセル、RC……冗長メモリセル、RB……ロウアドレスストローブ信号用入力バッファ、CB……カラムアドレスストローブ信号用入力バッファ、MOD……モード判定回路、S1……スイッチ回路、XEG……Xデコーダ駆動信号発生回路、ROSC……リフレッシュ発振回路、FD……分周回路、RCTR……リフレッシュアドレスカウンタ、RROM……救済アドレスメモリ、RADC……冗長アドレス比較回路。
SRF……内部制御信号(セルフリフレッシュモード信号)、CR……リフレッシュクロック信号、R0〜Ri+1……リフレッシュアドレス信号、RE,REP……冗長イネーブル信号、ERAS……外部ロウアドレスストローブ信号、ECAS……外部カラムアドレスストローブ信号、IRAS……内部ロウアドレスストローブ信号、XE……Xデコーダ駆動信号。
V1……インバータ、OG1〜OG3……オア(OR)ゲート、AG1……アンド(AND)ゲート、EO……排他的論理和回路。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device, for example, a dynamic RAM (random access memory) having a redundant word line and having a refresh function, and a technique particularly effective when used for improving the product yield.
[0002]
[Prior art]
There is a dynamic RAM including a memory array in which dynamic memory cells including an information storage capacitor and an address selection MOSFET are arranged in a lattice as a basic component. In these dynamic RAMs, the charge stored in the information storage capacitor of the memory cell in accordance with the logical value of the stored data leaks to the semiconductor substrate side with time and disappears. For this reason, a refresh operation is required in which the stored data is read and rewritten in units of word lines within the time during which the amount of charge leakage does not reach a predetermined value, that is, within the information retention time of the memory cell. The dynamic RAM has a so-called self-refresh mode and a built-in self-refresh mode that autonomously performs a refresh operation for all the word lines of the memory array while stepping a built-in address counter at a predetermined cycle as means for efficiently executing a refresh operation. A CBR (CAS before RAS) refresh mode is prepared which can be executed with the initiative of the access device side.
[0003]
On the other hand, a predetermined number of redundant word lines and redundant bit lines are provided in the memory array of the dynamic RAM, and these redundant word lines or redundant bit lines are selectively replaced with word lines or bit lines in which an abnormality is detected by product inspection. Thus, there is a so-called defect relief method that can increase the product yield of the dynamic RAM.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Prior to the present invention, the inventors of the present application noticed the following problems when trying to develop a large-capacity next-generation dynamic RAM having a refresh mode and a defect relieving function. In other words, in a conventional dynamic RAM adopting the defect relief method, when a memory cell whose information retention time is outside the specified value is detected in the memory array, defect relief is performed by replacing the corresponding word line with a redundant word line. Is called. Further, in recent years, as dynamic RAM has been miniaturized and highly integrated, the information retention time of memory cells tends to be shortened by increasing the concentration of the substrate. It is becoming a relatively large target for defect relief by redundant word lines. However, when the information retention characteristic is deteriorated in the replaced redundant word line itself, the dynamic RAM becomes defective even if it is slightly deviated from the specified value. As a result, the relief efficiency of the dynamic RAM is lowered, and the product yield is lowered.
[0005]
An object of the present invention is to increase the repair efficiency by a redundant word line such as a dynamic RAM having a refresh mode and having a defect repair function by a redundant word line, and to increase the product yield of the dynamic RAM or the like.
[0006]
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in a dynamic RAM or the like having a refresh mode such as a self-refresh mode and a CBR refresh mode and having a defect relief function using redundant word lines, for example, a refresh address counter for sequentially designating word lines to be refreshed is used. A bit for a refresh switching control signal is provided as an upper bit. For example, when the refresh switching control signal is at a low level, only a refresh operation for a redundant word line is executed, and when it is at a high level, a refresh for a normal word line and a redundant word line is performed. By executing the operation, the refresh operation relating to the redundant word line is executed in a cycle of, for example, a half of the refresh operation relating to the normal word line.
[0008]
According to the above-described means, even when a certain degree of deterioration is observed in the information retention characteristics of the memory cells coupled to the redundant word line, only the redundant word line refresh operation is executed at twice the frequency to compensate for the deterioration. be able to. As a result, the repair efficiency by the redundant word line such as the dynamic RAM having the refresh mode and the defect repair function can be increased, and the product yield can be increased.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a dynamic RAM (semiconductor memory device) to which the present invention is applied. The outline of the configuration and operation of the dynamic RAM of this embodiment will be described first with reference to FIG. The circuit elements constituting each block in FIG. 1 are not particularly limited, but are known MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistors. In this specification, MOSFETs are collectively referred to as insulated gate field effect transistors). It is formed on the surface of a single semiconductor substrate such as single crystal silicon by an integrated circuit manufacturing technique.
[0010]
In FIG. 1, the dynamic RAM of this embodiment has a memory array MARY and a redundant memory array RARY, which are arranged so as to occupy most of the semiconductor substrate surface, as its basic components. Among these, as will be described later, the memory array MARY includes m + 1 word lines (normal word lines) arranged in parallel in the vertical direction in the figure and n + 1 sets of complementary bits arranged in parallel in the horizontal direction. Including lines. The redundant memory array RARY includes one redundant word line arranged in the vertical direction, and shares n + 1 sets of complementary bit lines with the memory array MARY. At the intersections of these word lines and redundant word lines and complementary bit lines, there are (m + 1) × (n + 1) dynamic memory cells or (n + 1) redundant memory cells each consisting of an information storage capacitor and an address selection MOSFET. The grid is arranged.
[0011]
The word lines constituting the memory array MARY are coupled to the X address decoder XD at the lower side thereof, and alternatively set to a predetermined selection level. Redundant word lines constituting the redundant memory array RARY are coupled to the redundant X address decoder RXD below the redundant word lines and are selectively set to a selection level under a predetermined condition. The X address decoder XD is supplied with i + 1-bit internal address signals X0 to Xi from the X address buffer XB, and also supplied with a redundancy enable signal RE from a refresh control circuit RFC, which will be described later, and driven from the timing generation circuit TG to the X decoder. A signal XE is supplied. The redundant X address decoder RXD is supplied with the redundant enable signal RE from the refresh control circuit RFC and the X decoder drive signal XE from the timing generation circuit TG.
[0012]
On the other hand, to the X address buffer XB, i + 1-bit X address signals AX0 to AXi are supplied from an external access device via address input terminals A0 to Ai in a time-sharing manner. Address signals R0 to Ri are supplied, and internal control signals RF and XL are supplied from the timing generation circuit TG. The internal control signal RF is set to a low level when the dynamic RAM is selected in the normal write or read mode, and selectively at a predetermined timing when the dynamic RAM is selected in the refresh mode including the self-refresh mode. High level. In addition, this self-refresh mode has a row address strobe signal RASB as an activation control signal (here, for a so-called inversion signal that is selectively set to a low level when it is enabled, B is added at the end of its name. The same applies to the following, and after the signal is set to the low level after the column address strobe signal CASB, it is selectively designated by continuing the low level over a predetermined time.
[0013]
The X address buffer XB is an X address signal supplied from an external access device via the address input terminals A0 to Ai when the dynamic RAM is selected in the normal operation mode and the internal control signal RF is at a low level. AX0 to AXi are taken in according to the internal control signal XL and held. When the dynamic RAM is selected in the refresh mode and the internal control signal RF is set to the high level, the refresh address signals R0 to Ri supplied from the refresh control circuit RFC are fetched and held according to the internal control signal XL. The X address buffer XB forms internal address signals X0 to Xi composed of non-inverted and inverted signals based on these X address signals or refresh address signals, and supplies them to the X address decoder XD and the refresh control circuit RFC. .
[0014]
The X address decoder XD is selectively activated in response to the high level of the X decoder drive signal XE, decodes the internal address signals X0 to Xi supplied from the X address buffer XB, and corresponds to the memory array MARY. A word line is alternatively set to a selection level. The redundant X address decoder RXD is selectively activated in response to the high level of the redundancy enable signal RE, and sets the redundant word line of the redundant memory array RARY to the high level selected state. Note that when the redundancy enable signal RE is set to the high level and the redundancy word line is set to the selection level, the normal word line selection operation by the X address decoder XD is prohibited.
[0015]
The refresh control circuit RFC is supplied with the internal address signals X0 to Xi from the X address buffer XB and the internal control signal SRF from the timing generation circuit TG. The output signal, that is, the refresh address signal R0 to Ri is supplied to the X address buffer XB as described above, and the redundancy enable signal RE is supplied to the redundancy X address decoder RXD and the X address decoder XD. Another output signal of the refresh control circuit RFC, that is, the internal row address strobe signal IRAS is supplied to the timing generation circuit TG. The internal control signal SRF is selectively set to a high level at a predetermined timing when the dynamic RAM is set to the self-refresh mode.
[0016]
In this embodiment, as will be described later, the refresh control circuit RFC includes a refresh oscillation circuit that receives an internal control signal SRF, a frequency divider that receives an internal clock signal that is an output signal of the refresh oscillation circuit, and an output signal of the frequency divider A refresh address counter for receiving a refresh clock signal, and a redundant address comparison circuit for receiving internal address signals X0 to Xi and refresh address signals R0 to Ri as output signals of the refresh address counter. Among these, the refresh oscillation circuit is selectively activated when the dynamic RAM is set to the self-refresh mode and the internal control signal SRF is set to the high level, and generates an internal clock signal having a predetermined cycle. The frequency divider circuit divides the internal clock signal output from the refresh oscillation circuit to generate a refresh clock signal having a predetermined period. Further, the refresh address counter is an i + 2 bit binary counter, and performs a stepping operation according to the refresh clock signal to generate refresh address signals R0 to Ri + 1. Among them, the refresh address signals R0 to Ri of lower i + 1 bits are supplied to the X address buffer XB, and the refresh address signal Ri + 1 of the most significant bit (not shown) is used to generate an internal row address strobe signal IRAS described later.
[0017]
On the other hand, the redundant address comparator circuit detects the address of the defective word line of the memory array MARY, that is, the defective address, in which an abnormality is detected in any of the n + 1 memory cells coupled to the redundant address line of the redundant memory array RARY. The defective address and the internal address signals X0 to Xi output from the X address buffer XB are compared and collated for each bit, and when both the addresses match, the redundant enable signal RE, which is the output signal, is set to a predetermined value. Select high level selectively at timing. As described above, the redundancy enable signal RE is supplied to the redundancy X address decoder RXD and the X address decoder XD.
[0018]
The refresh control circuit RFC further includes a refresh clock signal output from the frequency dividing circuit, an internal address signal Ri + 1 of the most significant bit output from the refresh address counter, and a redundancy enable signal RE output from the redundancy address comparison circuit. And a logic circuit for selectively generating internal row address strobe signal IRAS. The internal row address strobe signal IRAS is supplied to the timing generation circuit TG and is used for selectively generating various internal control signals necessary for the refresh operation. The specific configuration and operation of the refresh control circuit RFC will be described later in detail.
[0019]
Next, the complementary bit lines constituting the memory array MARY and the redundant memory array RARY are coupled to the sense amplifier SA on the left side, and through this, eight sets of complementary common data lines CD0 * to CD7 * ( Here, for example, complementary signals such as the complementary common data line CD0 * composed of the non-inverted common data line CD0T and the inverted common data line CD0B are represented by adding * to the end of the name. A non-inverted signal or the like that is selectively set to a high level when connected is sometimes connected with a T at the end of its name. The sense amplifier SA is supplied with a bit line selection signal of a predetermined bit (not shown) from the Y address decoder YD, and is supplied with an internal control signal PA and an internal control signal PC (not shown) from the timing generation circuit TG. The Y address decoder YD is supplied with i + 1-bit internal address signals Y0 to Yi from the Y address buffer YB, and is supplied with the Y decoder drive signal YE from the timing generation circuit TG. Further, the Y address buffer YB is supplied with the Y address signals AY0 to AYi from the external access device via the address input terminals A0 to Ai in a time-division manner, and the internal control signal YL is supplied from the timing generation circuit TG. Is done.
[0020]
The Y address buffer YB fetches and holds Y address signals AY0 to AYi supplied via the address input terminals A0 to Ai according to the internal control signal YL, and also uses the internal address signals Y0 to Y0 based on these Y address signals. Yi is formed and supplied to the Y address decoder YD. The Y address decoder YD is selectively activated in response to the high level of the Y decoder driving signal YE, decodes the internal address signals Y0 to Yi, and corresponds to the bit corresponding to the bit line selection signal for the sense amplifier SA. Is alternatively set to a high level selection level.
[0021]
The sense amplifier SA includes n + 1 unit circuits provided corresponding to the respective complementary bit lines of the memory array MARY and the redundant memory array RARY. Each of these unit circuits includes a pair of CMOS (complementary MOS) inverters. Each includes a unit amplifier circuit that is cross-coupled, a bit line precharge circuit in which three N-channel type precharge MOSFETs are connected in series and parallel, and a pair of N-channel type switch MOSFETs. Among these, the unit amplifier circuit of each unit circuit is selectively activated all at once when the dynamic RAM is selected and the internal control signal PA is set to the high level, and the memory array MARY or redundant memory array is selected. The minute read signals output from the n + 1 memory cells coupled to the selected word line of RARY via the corresponding complementary bit lines are respectively amplified to obtain high-level or low-level binary read signals.
[0022]
As will be described later, the binary read signal established for each complementary bit line of the memory array MARY and the redundant memory array is transferred from the complementary common data lines CD0 * to CD7 * when the dynamic RAM is set to the read mode. The data is output to an external access device through the input / output circuit IO and the data input / output terminals D0 to D7, and is rewritten to n + 1 memory cells coupled to the selected word line of the memory array MARY or the redundant memory array RARY. When the dynamic RAM is set to a refresh mode such as a self-refresh mode, only rewriting is performed without being output to an external access device.
[0023]
On the other hand, the precharge MOSFETs constituting the bit line precharge circuit of each unit circuit are selectively turned on simultaneously in response to the high level of the internal control signal PC, and correspond to the memory array MARY and the redundant memory array RARY. The non-inverted and inverted signal lines of the complementary bit lines are precharged to a predetermined intermediate potential. In addition, the switch MOSFET pairs of each unit circuit are selectively turned on in groups of eight in response to the high level of the corresponding bit of the bit line selection signal, and the eight complementary pairs of the memory array MARY and the redundant memory array RARY. The bit line and the complementary common data lines CD0 * to CD7 * are selectively connected.
[0024]
Complementary common data lines CD0 * to CD7 * are coupled to corresponding unit circuits of data input / output circuit IO. The data input / output circuit IO is supplied with internal control signals WP and OC (not shown) from the timing generation circuit TG.
[0025]
The data input / output circuit IO includes eight unit circuits provided corresponding to the complementary common data lines CD0 * to CD7 *. Each of these unit circuits includes a write amplifier, a main amplifier, a data input buffer, and a data output. Contains a buffer. Among these, the output terminal of the write amplifier and the input terminal of the main amplifier constituting each unit circuit are respectively coupled to the corresponding complementary common data lines CD0 * to CD7 *. The input terminal of the write amplifier of each unit circuit is coupled to the output terminal of the corresponding data input buffer, and the output terminal of the main amplifier of each unit circuit is coupled to the input terminal of the corresponding data output buffer. The input terminal of the data input buffer and the output terminal of the data output buffer constituting each unit circuit are commonly coupled to the corresponding data input / output terminals D0 to D7. The internal control signal WP is commonly supplied to the write amplifiers of the unit circuits, and the internal control signal OC is commonly supplied to the data output buffers of the unit circuits.
[0026]
The data input buffer of each unit circuit of the data input / output circuit IO is an 8-bit supplied from the external access device via the data input / output terminals D0 to D7 when the dynamic RAM is selected in the write mode. Write data is captured and held, and transmitted to the corresponding write amplifier. At this time, the write amplifiers of each unit circuit are selectively and simultaneously activated in response to the high level of the internal control signal WP, and write data transmitted from the corresponding data input buffer is set as a predetermined complementary write signal. After that, data is written to eight selected memory cells of the memory array MARY or the redundant memory array RARY via the complementary common data lines CD0 * to CD7 * and the sense amplifier SA.
[0027]
On the other hand, when the dynamic RAM is selected in the read mode, the main amplifier of each unit circuit of the data input / output circuit IO is a sense amplifier from the eight memory cells selected in the memory array MARY or the redundant memory array RARY. The binary read signal output via the SA and complementary common data lines CD0 * to CD7 * is further amplified and transmitted to the corresponding data output buffer. At this time, the data output buffers of the respective unit circuits are simultaneously operated in response to the high level of the internal control signal OC, and further amplify the read data transmitted from the main amplifiers, so that the data input / output terminals D0 to D7. To the external access device.
[0028]
The timing generation circuit TG includes a row address strobe signal RASB, a column address strobe signal CASB and a write enable signal WEB supplied as activation control signals from an external access device, and an internal row address strobe signal IRAS supplied from the refresh control circuit RFC. Based on the above, the various internal control signals are selectively formed and supplied to the respective units. The specific configuration of the relevant part of the timing generation circuit TG will be described later in detail.
[0029]
FIG. 2 shows refresh related circuits included in the dynamic RAM of FIG. 1, that is, memory array MARY, redundant memory array RARY, X address buffer XB, refresh control circuit RFC, X address decoder XD, redundant X address decoder RXD, sense A connection diagram of the first embodiment of the amplifier SA and the timing generation circuit TG is shown. FIG. 3 shows a signal waveform diagram of one embodiment in the self-refresh mode of the refresh related circuit of FIG. Based on these figures, the specific configuration, connection form, operation and characteristics of the refresh-related circuit included in the dynamic RAM of this embodiment will be described. In the following block diagram, specific block configurations and circuit configurations of the relevant portions of the memory array MARY, the redundant memory array RARY, the refresh control circuit RFC, and the timing generation circuit TG are shown. In the following signal waveform diagram, the redundant word line WR of the redundant memory array RARY is replaced with the word line W2 of the memory array MARY, and this is relieved.
[0030]
In FIG. 2, the memory array MARY includes 2 j powers arranged in parallel to the vertical direction in the figure, that is, 2 + 1 powers, that is, m + 1 word lines W0 to Wm (normal word lines) and a horizontal direction. N + 1 sets of complementary bit lines B0 * to Bn * arranged in parallel with each other. At the intersections of these word lines and complementary bit lines, (m + 1) × (n + 1) dynamic memory cells MC composed of information storage capacitors and address selection MOSFETs are arranged in a lattice pattern.
[0031]
On the other hand, the redundant memory array RARY includes one redundant word line WR arranged in parallel in the vertical direction, and the n + 1 sets of complementary bit lines B0 * to Bn * arranged in an extended manner are connected to the memory array MARY. Share with. At the intersection of these redundant word lines and complementary bit lines, n + 1 redundant memory cells RC, which are also composed of information storage capacitors and address selection MOSFETs, are arranged.
[0032]
Word lines W0 to Wm constituting memory array MARY are coupled to X address decoder XD below, and redundant word lines WR constituting redundant memory array RARY are coupled to redundant X address decoder RXD below. The X address decoder XD is supplied with i + 1 bits of internal address signals X0 to Xi from the X address buffer XB. The X address decoder XD and the redundant X address decoder RXD are commonly supplied with the X decoder drive signal XE from the X decoder drive signal generation circuit XEG of the timing generation circuit TG, and from the redundant address comparison circuit RADC of the refresh control circuit RFC. The redundancy enable signal RE is supplied in common. The X address buffer XB is supplied with X address signals AX0 to AXi of i + 1 bits from an external access device via address input terminals A0 to Ai. Further, refresh address signals R0 to Ri are supplied from the refresh address counter RCTR of the refresh control circuit RFC, and internal control signals RF and XL are supplied from the timing generation circuit TG.
[0033]
As described above, the X address buffer XB is supplied from an external access device via the address input terminals A0 to Ai when the dynamic RAM is in a normal operation mode and the internal control signal RF is at a low level. Address signals AX0 to AXi are fetched and held in accordance with internal control signal XL. When the dynamic RAM is set to the refresh mode and the internal control signal RF is set to the high level, the refresh address signals R0 to Ri supplied from the refresh control circuit RFC are fetched and held according to the internal control signal XL. Then, based on these X address signals or refresh address signals, internal address signals X0 to Xi are formed and supplied to the X address decoder XD.
[0034]
X address decoder XD selectively operates in response to the high level of X decoder drive signal XE, decodes internal address signals X0 to Xi, and selectively selects corresponding word lines W0 to Wm of memory array MARY. To a high level selection state. The redundant X address decoder RXD is selectively activated in response to the high level of the redundancy enable signal RE, and selectively selects the redundant word line WR of the redundant memory array RARY according to the X decoder drive signal XE. And When the redundancy enable signal RE is set to the high level, the normal word line selection operation by the X address decoder XD is prohibited.
[0035]
Next, the timing generation circuit TG includes input buffers RB and CB, a mode determination circuit MOD, an X decoder drive signal generation circuit XEG, and a switch circuit S1. Among these, the mode determination circuit MOD is supplied with an inverted signal of the row address strobe signal RASB by the input buffer RB, that is, the external row address strobe signal ERAS, and at the same time, an inverted signal of the column address strobe signal CASB by the input buffer CB, that is, the external column. An address strobe signal ECAS is supplied. The output signal of the mode determination circuit MOD, that is, the internal control signal SRF is supplied to the refresh oscillation circuit ROSC of the refresh control circuit RFC and also to the switch circuit S1 as a switch control signal.
[0036]
The mode determination circuit MOD of the timing generation circuit TG is based on the level and time relationship of the external row address strobe signal ERAS and the external column address strobe signal ECAS, that is, the row address strobe signal RASB and the column address strobe signal CASB as activation control signals. Then, the operation mode of the dynamic RAM is determined, and an internal control signal for mode control including the internal control signal SRF is selectively generated. As shown in FIG. 3, in the dynamic RAM, after the row address strobe signal RASB is set to the low level at least a predetermined time tCSR later than the column address strobe signal CASB, the dynamic RAM continues to be set to the low level further after the predetermined time tRAS. The self-refresh mode is selectively set, and in response to this, the internal control signal SRF is selectively set to the high level.
[0037]
On the other hand, the external row address strobe signal ERAS is supplied from the input buffer RB to the normally-on input terminal of the switch circuit S1 of the timing generation circuit TG, and the internal row address strobe signal from the refresh control circuit RFC is supplied to the normally-off input terminal. IRAS is supplied. The switch circuit S1 selects the external row address strobe signal ERAS, that is, the row address strobe signal RASB supplied from the input buffer RF when the dynamic RAM is in a normal operation mode and the internal control signal SRF is at a low level. This is transmitted to the X decoder drive signal generation circuit XEG. When the dynamic RAM is set to the self-refresh mode and the internal control signal SRF is set to the high level, the internal row address strobe signal IRAS supplied from the refresh control circuit RFC is selected and the X decoder drive signal generation circuit XEG is selected. introduce.
[0038]
The X decoder drive signal generation circuit XEG drives the X decoder for the X address decoder XD and the redundant X address decoder RXD based on the external row address strobe signal ERAS or the internal row address strobe signal IRAS transmitted through the switch circuit S1. A signal XE is selectively generated. Thus, as shown in FIG. 3, the X decoder drive signal XE formed in the self-refresh mode is set to the high level for a predetermined period in response to the rising edge of the internal row address strobe signal IRAS to the high level. It becomes.
[0039]
Next, the refresh control circuit RFC includes a refresh oscillation circuit ROSC that receives the internal control signal SRF from the timing generation circuit TG, a frequency divider circuit FD that receives an internal clock signal that is an output signal of the refresh oscillation circuit ROSC, and a frequency divider circuit FD. A refresh address counter RCTR that receives a refresh clock signal CR that is an output signal, a relief address memory RROM that holds an address of a defective word line in the memory array MARY, a defective address that is an output signal of the relief address memory RROM, and an X address buffer XB And redundant address comparison circuit RADC receiving internal address signals X0 to Xi as output signals.
[0040]
Among these, the refresh oscillation circuit ROSC is selectively activated in response to the high level of the internal control signal SRF when the dynamic RAM is set to the self-refresh mode, and generates an internal clock signal having a predetermined cycle. Further, the frequency dividing circuit FD divides the internal clock signal output from the refresh oscillation circuit ROSC, and the shortest information holding time of the memory cells constituting the memory array MARY, that is, the refresh cycle tREF defined as the product specification. For example, the refresh clock signal CR having a period equal to or less than 1 / (2 + 1) is generated. Thus, as shown in FIG. 3, the refresh clock signal CR is a pulse that is selectively formed in the predetermined cycle while the dynamic RAM is in the self-refresh mode and the internal control signal SRF is at the high level. Signal.
[0041]
On the other hand, the refresh address counter RCTR of the refresh control circuit RFC is a binary counter of j + k bits, that is, i + 1 + 1, that is, i + 2 bits, and advances in response to the falling edge of the refresh clock signal CR output from the frequency divider circuit FD. An operation is performed to generate refresh address signals R0 to Ri + 1. Of these, the lower j bits, i + 1 bits, of the refresh address signals R0 to Ri are supplied to the X address buffer XB, and the upper k bits, ie, the uppermost 1 bit, the refresh address signal Ri + 1 are ORed as a so-called refresh switching control signal. It is supplied to one input terminal of the gate OG1. Note that the refresh address counter RCTR retains the count value even when the self-refresh mode ends.
[0042]
Thus, the lower i + 1 bits corresponding to the refresh address signals R0 to Ri of the refresh address counter RCTR are set when the dynamic RAM is set to the self-refresh mode and the internal control signal SRF is set to the high level as shown in FIG. In response to the falling edge of the refresh clock signal CR, the modulo [2 to the power of j], that is, [m + 1] is counted up, and one bit corresponding to the most significant bit refresh address signal Ri + 1 receives the overflow of the lower i + 1 bits. Modulo [2 to the power of k], that is, counted up with [2]. Therefore, the count value of the lower i + 1 bits of the refresh address counter RCTR is first counted up so that the normal word lines W0 to Wm of the memory array MARY are specified in one cycle while the refresh address signal Ri + 1 of the most significant bit is set to the low level. At the same time, while the refresh address signal Ri + 1 is set to the high level, the normal word lines W0 to Wm of the memory array MARY are similarly counted up to designate.
[0043]
The relief address memory RROM of the refresh control circuit RFC includes a plurality of fuse circuits, and an abnormality is detected in one of the memory cells MC coupled thereto, so that the redundant word line of the redundant memory array RARY is replaced with a redundant word line of the memory array MARY. The address of the defective word line, that is, the defective address is held. The redundant address comparison circuit RADC compares the i + 1-bit defective address supplied from the relief address memory RROM with the internal address signals X0 to Xi supplied from the X address buffer XB for each normal access or refresh operation. When the two addresses match, the output signal, that is, the redundancy enable signal RE is selectively set to the high level. Therefore, in the embodiment of FIG. 3 in which, for example, the word line W2 of the memory array MARY is replaced with the redundant word line WR of the redundant memory array RARY as a defective word line, the redundant enable signal RE is the refresh address signal R0 of the lower i + 1 bits. Each time the count value of Ri becomes 2, it is selectively set to the high level.
[0044]
As described above, the redundancy enable signal RE generated by the redundancy address comparison circuit RADC of the refresh control circuit RFC is supplied to the redundancy X address decoder RXD and the X address decoder XD, and also the OR gate OG1 of the refresh control circuit RFC. It is supplied to the other input terminal. The other input terminal of the OR gate OG1 is supplied with the refresh address signal Ri + 1 of the most significant bit from the refresh address counter RCTR, and the output signal is supplied to one input terminal of the AND gate AND1. The refresh clock signal CR is supplied from the frequency divider FD to the other input terminal of the AND gate AG1, and the output signal is supplied to the switch circuit S1 of the timing generator TG as the internal row address strobe signal IRAS.
[0045]
As a result, the internal row address strobe signal IRAS, which is the output signal of the AND gate AG1 of the refresh control circuit RFC, is redundantly enabled when the output signal of the OR gate OG1 is set to the high level, in other words, as shown in FIG. When the signal RE is set to the high level or the most significant bit refresh address signal Ri + 1 is set to the high level, the signal RE is selectively set to the high level in synchronization with the refresh clock signal CR. As described above, the internal row address strobe signal IRAS is supplied to the X decoder drive signal generation circuit XEG via the switch circuit S1 of the timing generation circuit TG, and is used to generate the X decoder drive signal XE. The X address decoder XD performs an operation of selecting the word lines W0 to Wm of the memory array MARY when the redundancy enable signal RE is at a low level, but the word lines W0 to Wm are selected when the redundancy enable signal RE is at a high level. And the redundant X address decoder RXD selects the redundant word line WR of the redundant memory array RARY instead.
[0046]
For these reasons, the selection operation of the normal word lines W0 to Wm constituting the memory array MARY is performed when the upper k bits of the refresh address counter RCTR, that is, the count value of the most significant 1 bit is 1, that is, the refresh address signal Ri + 1 is at the high level. In some cases, the redundant enable signal RE is selectively performed in accordance with the lower j bits on condition that the redundant enable signal RE is at a low level. However, the redundant word line WR of the redundant memory array RARY is selected according to the count value of the most significant 1 bit. Regardless, it is selectively performed only on the condition that the redundancy enable signal RE is at a high level, and the refresh cycle thereof is an integral fraction of the refresh cycle for the normal word lines W0 to Wm of the memory array MARY, that is, 2 minutes. It becomes 1 of. Therefore, even when some deterioration in the information retention characteristic is observed in any of the n + 1 redundant memory cells RC coupled to the redundant word line WR of the redundant memory array RARY, this is compensated for and normal defect relief is realized. be able to. As a result, it is possible to increase the relief efficiency of the dynamic RAM having the self-refresh mode and the defect relief function using the redundant word line, and to increase the product yield.
[0047]
As is clear from the above description, the refresh operation related to the redundant word line WR of the redundant memory array RARY is performed when the redundant word line WR is replaced with one of the normal word lines W0 to Wm constituting the memory array MARY. If it is selectively performed and defect repair is not performed, it is not performed even if the refresh address signal Ri + 1 of the most significant bit is at a low level.
[0048]
FIG. 4 shows a connection diagram of a second embodiment of the refresh related circuit included in the dynamic RAM to which the present invention is applied. FIG. 5 shows a signal waveform diagram of one embodiment in the self-refresh mode of the refresh related circuit of FIG. Since the dynamic RAM and the refresh related circuit of this embodiment basically follow the embodiment of FIGS. 1 to 3, only the differences will be described.
[0049]
In FIG. 4, the refresh control circuit RFC of the dynamic RAM of this embodiment receives the least significant bit refresh address signal R0 at one input terminal and the most significant bit refresh address signal Ri + 1 at the other input terminal. An exclusive OR circuit EO is included. The output signal of the exclusive OR circuit EO is supplied to one input terminal of the OR gate OG1 that receives the redundancy enable signal RE at the other input terminal. The output signal of the OR gate OG1 is supplied to one input terminal of the AND gate AG1. The other input terminal of the AND gate AG1 is supplied with the refresh clock signal CR from the frequency dividing circuit FD, and the output signal is supplied to the normally-off input terminal of the switch circuit S1 of the timing generation circuit TG as the internal row address strobe signal IRAS. Supplied.
[0050]
Thereby, the internal row address strobe signal IRAS is set to a high level when the output signal of the OR gate OG1 is set to high level, that is, the redundancy enable signal RE is set to high level or the output signal of the exclusive OR circuit EO is set to high level. In other words, when the refresh address signals R0 and Ri + 1 are at different logic levels, they are selectively set to a high level in synchronization with the refresh clock signal CR. Needless to say, the refresh address signal R0 of the least significant bit is selectively set to the low level when the even-numbered word lines W0, W2 to Wm-1 of the memory array MARY are designated, and the odd-numbered word lines W1, W3 to When Wm is designated, it is at a high level.
[0051]
Therefore, the output signal of the exclusive OR circuit EO is provided on condition that the odd-numbered word lines W1, W3 to Wm of the memory array MARY are designated when the most significant bit refresh address signal Ri + 1 is set to the low level. When selectively set to the high level and the refresh address signal Ri + 1 of the most significant bit is set to the high level, it is selectively provided that the even-numbered word lines W0, W2 to Wm-1 of the memory array MARY are designated. It will be a high level. The redundancy enable signal RE is selectively set to the high level every time a normal word line replaced with the redundancy word line WR of the redundancy memory array RARY of the memory array MARY is designated as in the first embodiment. The
[0052]
Therefore, in the embodiment of FIG. 5 in which the word line W2 of the memory array MARY is replaced with the redundant word line WR, the odd number of the memory array MARY is kept while the refresh address signal Ri + 1 of the most significant bit is set to the low level. The word lines W1, W3 to Wm + 1 are sequentially selected and the redundant word line WR is selected at the timing corresponding to the defective word line W2, but the refresh address signal Ri + 1 of the most significant bit is set to the high level. During this time, the even-numbered word lines W0, W4 to Wm are sequentially selected, and the redundant word line WR is selected at a timing corresponding to the defective word line W2.
[0053]
That is, in this embodiment, as in the first embodiment, the refresh operation for the normal word lines W0 to Wm of the memory array MARY is performed once every refresh cycle tREF, and the redundant word of the redundant memory array RARY is executed. The refresh operation for the line WR is performed twice or twice, but the refresh operation for the normal word lines W0 to Wm is performed according to whether the number is an odd number or an even number, that is, each refresh address signal Ri + 1. It is performed with average dispersion for the count value. As a result, it is possible to obtain the same operational effects as the embodiments of FIGS. 1 to 3 and average the power consumption in the self-refresh mode performed by, for example, battery backup of the dynamic RAM, and the battery serving as the operation power supply It will be possible to reduce the burden.
[0054]
FIG. 6 is a connection diagram of a third embodiment of the refresh related circuit included in the dynamic RAM to which the present invention is applied. FIG. 7 shows a signal waveform diagram of one embodiment in the self-refresh mode of the dynamic RAM of FIG. 6, and FIG. 8 shows a signal waveform diagram of one embodiment in the CBR refresh mode. Yes. The dynamic RAM and the refresh related circuit of this embodiment basically follow the embodiment of FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3, and therefore only the differences will be described. In FIG. 7, the refresh address counter RCTR of the refresh control circuit RFC is composed of a binary counter of Modulo [5].
[0055]
In FIG. 6, the refresh control circuit RFC of the dynamic RAM of this embodiment is composed of a binary counter of j bits, i + 1 bits, that is, 3 bits, and its counter modulo is set to [2 to the (j−1) th power + 1], that is, [5] includes a refresh address counter RCTR and a k-bit or 1-bit flip-flop FF that receives an overflow signal, that is, a carry signal of the refresh address counter RCTR. The dynamic RAM memory array MARY includes m + 1, that is, 2 (j + k-1) powers, that is, eight normal word lines W0 to Wm, that is, W0 to W7. The redundant memory array RARY Similar to the embodiment, it includes one redundant word line WR.
[0056]
An output signal of the OR gate OG2 is supplied to the refresh address counter RCTR of the refresh control circuit RFC. One input terminal of the OR gate OG2 is supplied with the internal control signal CBR from the mode determination circuit MOD of the timing generation circuit TG, and the other input terminal is supplied with the refresh clock signal CR from the frequency dividing circuit FD. . The output signal of the lower i bits of the refresh address counter RCTR, that is, the refresh address signals R0 to Ri-1, is supplied to the X address buffer XB, and the most significant bit, that is, the refresh address signal Ri is supplied to one input terminal of the OR gate OG3. Is done. The other input terminal of the OR gate OG3 is supplied with the redundancy enable signal RE from the redundancy address comparison circuit RADC, and its output signal is common to the X address decoder XD and the redundancy X address decoder RXD as the final redundancy enable signal REP. To be supplied. The non-inverted output signal of the flip-flop FF is supplied to the X address buffer XB as the refresh address signal Ri + 1.
[0057]
The dynamic RAM of this embodiment has a CBR refresh mode that can be executed with the initiative of the access device side while suppressing an increase in hardware on the access device side in combination with the refresh address counter RCTR of the refresh control circuit RFC. The internal control signal CBR supplied to one input terminal of the OR gate OG2 is selectively set to a high level at a predetermined timing when the dynamic RAM is set to the CBR refresh mode.
[0058]
The refresh address counter RCTR of the refresh control circuit RFC receives the falling edge of the refresh clock signal CR supplied from the frequency dividing circuit FD when the dynamic RAM is set in the self-refresh mode, and the stepping operation of the modulo [5]. When the CBR refresh mode is set, the step of Modulo [5] is performed in response to the falling edge of the internal control signal CBR supplied from the mode determination circuit MOD of the timing generation circuit TG, and the refresh address is set. Signals R0 to Ri are sequentially generated. Further, the flip-flop FF performs a stepping operation in response to the overflow signal of the refresh address counter RCTR, and generates a refresh address signal Ri + 1.
[0059]
Thereby, refresh address signals R0 to Ri, that is, R0 to R2, which are output signals of the refresh address counter RCTR, correspond to modulo [5] as shown in FIG. 7 when the dynamic RAM is set to the self-refresh mode. The refresh address signal Ri + 1, that is, R3, which is the output signal of the flip-flop FF, is alternately set to the low level or the high level every time the refresh address counter RCTR overflows to selectively designate five count values. Will be.
[0060]
On the other hand, when the dynamic RAM is in the refresh mode and the internal control signal RF is set to the high level, the X address buffer XB selects the refresh address signals R0 to Ri-1 supplied from the refresh address counter RCTR and selects the internal address. The signals X0 to Xi-1 are selected, and the refresh address signal Ri + 1 supplied from the flip-flop FF is selected as the internal address signal Xi of the most significant bit. At this time, the redundant address comparison circuit RADC uses the defective address supplied from the relief address memory RROM and the refresh address signals R0 to Ri-1 and Ri + 1 supplied as the internal address signals X0 to Xi from the X address buffer XB for each bit. The redundancy enable signal RE is selectively set to the high level by comparing with each other, and the OR gate OG3 outputs the redundancy enable signal as its output signal on condition that either the refresh address signal Ri or the redundancy enable signal RE is set to the high level. REP is selectively set to a high level.
[0061]
Therefore, in the embodiment of FIG. 7 in which, for example, the word line W2 of the memory array MARY is a defective word line, the redundancy enable signal REP has the refresh address signals R0 to Ri-1 and Ri + 1, that is, the count values of R0 to R1 and R3. It becomes 2 that designates a defective word line, or the refresh address signal Ri, that is, R2, is set to a high level, so that the redundant word line WR is selectively set to a high level. The In another cycle in which the redundancy enable signal REP is set to the low level, normal word lines W0, W1 and W3 to W7 of the memory array MARY are sequentially selected according to the count values of the refresh address signals R0 to R1 and R3. Is selected.
[0062]
In other words, in this embodiment, the redundant word line WR has a refresh clock signal CR of 2 (j−1) +1, in addition to the cycle in which the word line targeted for defect relief of the memory array MARY is designated. The refresh operation is performed every five cycles, and the refresh operation for the normal word line of the memory array MARY is performed once while the refresh operation is performed three times. As a result, it is possible to obtain the same operational effects as in the above-described embodiment, thereby increasing the relief efficiency of the dynamic RAM and increasing the product yield.
[0063]
In this embodiment, as described above, the output signal of the OR gate OG2 serving as the stepping clock of the refresh address counter RCTR is also generated by the internal control signal CBR. Therefore, in the dynamic RAM, as shown in FIG. 8, the same refresh operation is performed even in the CBR refresh mode, and the same effect as the self refresh mode can be obtained.
[0064]
FIG. 9 is a connection diagram of a fourth embodiment of the refresh related circuit included in the dynamic RAM to which the present invention is applied. FIG. 10 shows a signal waveform diagram of one embodiment in the self-refresh mode of the refresh related circuit of FIG. Since the dynamic RAM and the refresh related circuit of this embodiment basically follow the embodiment of FIGS. 6 to 8, only the differences will be described. In FIGS. 9 and 10, portions related to the relief address memory RROM and the redundant address comparison circuit RADC of the refresh control circuit RFC are omitted.
[0065]
In FIG. 9, the dynamic RAM of this embodiment includes a plurality of or two memory arrays MARY0 and MARY1, redundant memory arrays RARY0 and RARY1, and an X address decoder XD0 provided corresponding to these memory arrays and redundant memory arrays. And XD1 and redundant X address decoders RXD0 and RXD1. Among these, the memory array MARY0 includes (m + 1) / 2 word lines W0, W2 to .about.Wm−1 assigned with even numbers, and the memory array MARY1 is similarly (m + 1) / Two word lines W1, W3 to .about.Wm are included. The redundant memory array RARY0 is not particularly limited, but includes one redundant word line WR0, and the redundant memory array RARY1 similarly includes one redundant word line WR1.
[0066]
The X address decoders XD0 and XD1 are commonly supplied with the internal address signals X0 to Xi from the X address buffer XB and are commonly supplied with the X decoder drive signal XE from the timing generation circuit TG. The redundant X address decoders RXD0 and RXD1 are supplied with the X decoder driving signal XE in common, and the redundant X address decoder RXD0 is supplied with the internal address signal X0 of the least significant bit from the X address buffer XB. The inverted signal from the inverter V1 is supplied to the redundant X address decoder RXD.
[0067]
Thus, for example, in the dynamic RAM memory array MARY0 in the self-refresh mode, as shown in FIG. 10, when the count value of the refresh address signals R0 to Ri is an even number, that is, when the refresh address signal R0 is at the low level, When refresh operations relating to normal word lines W0, W2 to Wm-1 are sequentially performed and the count value of refresh address signals R0 to Ri is an odd number, that is, refresh address signal R0 is at a high level, redundant word line of redundant memory array RARY0 A refresh operation relating to WR0 is performed. On the contrary, in the memory array MARY1, when the count value of the refresh address signals R0 to Ri is an odd number, that is, when the refresh address signal R0 is at the high level, the refresh operation for the normal word lines W1, W3 to Wm is performed. When the count values of the signals R0 to Ri are an even number, that is, the refresh address signal R0 is at the low level, the refresh operation for the redundant word line WR1 of the redundant memory array RARY1 is performed.
[0068]
Needless to say, the refresh operation related to the redundant word lines WR0 and WR1 of the redundant memory arrays RARY0 and RARY1 is performed when a defective word line replaced with each redundant word line of the memory array MARY0 or MARY1 is designated by the refresh address signals R0 to Ri. Is done in the same way. Therefore, the frequency of the refresh operation relating to the redundant word lines WR0 and WR1 is (m + 1) / 2 times that of the normal word lines constituting the memory arrays MARY0 and MARY1, and the information retention characteristics of the memory cells MC coupled to the defective word lines are Even if it is considerably deteriorated, this can be compensated and defect relief can be realized.
[0069]
The effects obtained from the above embodiments are as follows. That is,
(1) Refresh for sequentially designating word lines to be refreshed in a semiconductor memory device such as a dynamic RAM having a refresh mode such as a self-refresh mode and a CBR refresh mode and having a defect relief function using redundant word lines For example, a refresh switching control signal bit is provided as the most significant bit of the address counter.For example, when the refresh switching control signal is at a low level, only a refresh operation relating to a redundant word line is executed, and when the refresh switching control signal is at a high level, A memory cell coupled to the redundant word line by executing a refresh operation related to the redundant word line and executing a refresh operation related to the redundant word line in a cycle of, for example, one half of the refresh operation related to the normal word line. Even when a degree of deterioration in the information holding property can be seen, running at a frequency refresh operation only, for example twice the redundant word line, there is an advantage that it is possible to compensate for the deterioration of data holding characteristics of the redundant memory cell.
(2) According to the above item (1), it is possible to obtain an effect that the repair efficiency by a redundant word line such as a dynamic RAM having a refresh mode and a defect repair function can be improved and the product yield can be increased.
[0070]
(3) In the above items (1) and (2), the refresh operation relating to the normal word line is carried out by averaging the respective count values of the refresh switching control signal, so that, for example, by a battery backup such as a dynamic RAM It is possible to average the power consumption in the self-refresh mode to be performed and to reduce the burden on the battery serving as the operation power supply.
(4) In the above items (1) and (2), when the dynamic RAM or the like includes a plurality of memory arrays, when a refresh operation relating to a normal word line is performed in a certain memory array, a redundant word is generated in another memory array. By simultaneously performing the refresh operation for the lines, the frequency of the refresh operation for the redundant word lines can be increased, the relief efficiency of the dynamic RAM and the like can be further increased, and the product yield can be further increased.
[0071]
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in FIG. 1, the memory array MARY and the redundant memory array RARY can be integrated as one functional block, or can be divided into an arbitrary number of memory mats including its direct peripheral circuit. The dynamic RAM can take an arbitrary bit configuration such as x4 bits or x16 bits, and does not require address multiplexing. Furthermore, the dynamic RAM can take an arbitrary block configuration, and various embodiments can be adopted in terms of the combination of the start control signal, the address signal, the internal control signal, etc., the polarity of the power supply voltage, and the like.
[0072]
2, 4, 6, and 9, redundant memory array RARY can include an arbitrary number of redundant word lines, and can also include redundant bit lines for relieving defective bit lines. When the redundant memory array RARY includes, for example, two redundant word lines, the refresh operation for each redundant word line is executed in the same manner every time a corresponding defective word line is designated in the embodiments of FIGS. Can do. In the embodiment shown in FIG. 6, the counter modulo of the refresh address counter RCTR can be easily dealt with by setting [2 (j−1) th power + 2]. In the embodiment shown in FIG. A 1-bit binary counter for sequentially designating a plurality of redundant word lines provided in the arrays RARY0 or RARY1 may be prepared in common for both redundant memory arrays. The bit of the refresh address signal used as the refresh switching control signal is not limited to the most significant bit and can be arbitrarily selected. The relief address memory RROM, the redundant address comparison circuit RADC, and the like can be separated as functional blocks separate from the refresh control circuit RFC. Further, the block configuration of the timing generation circuit TG and the refresh control circuit RFC and the specific configuration of the logic circuit related to each signal can take various embodiments as long as the basic logic conditions are not changed.
[0073]
2 and 4, the dynamic RAM can have a CBR refresh mode. In this case, as in the embodiments of FIGS. 6 and 9, an OR gate OG2 for receiving the internal control signal CBR is additionally provided at one input terminal, and the output signal is incremented with respect to the refresh address counter RCTR of the refresh control circuit RFC. What is necessary is just to supply as a clock.
[0074]
3, 5, 7 to 8, and 10, the absolute level of each signal, the time relationship, the effective level, and the like do not limit the present invention.
[0075]
In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to the dynamic RAM, which is the field of use behind it, has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to various types of memory integrated circuit devices such as a synchronous DRAM configured as above, and logic integrated circuit devices including such memory integrated circuit devices. The present invention can be widely applied to a semiconductor memory device having at least a refresh mode and having a defect relief function using a redundant word line, and a device or system including the same.
[0076]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. That is, in a dynamic RAM or the like having a refresh mode such as a self-refresh mode and a CBR refresh mode and having a defect relief function using redundant word lines, for example, a refresh address counter for sequentially designating word lines to be refreshed is used. A bit for a refresh switching control signal is provided as an upper bit. For example, when the refresh switching control signal is at a low level, only a refresh operation for a redundant word line is executed, and when it is at a high level, a refresh for a normal word line and a redundant word line is performed. By executing the operation and performing the refresh operation for the redundant word line at a cycle of, for example, one half of the refresh operation for the normal word line, the information holding characteristics of the memory cells coupled to the redundant word line are performed. Some even if the deterioration is observed, and run at a frequency refresh operation only, for example twice the redundant word line, it is possible to compensate for the deterioration of data holding characteristics. As a result, the repair efficiency by the redundant word line such as the dynamic RAM having the refresh mode and the defect repair function can be increased, and the product yield can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a dynamic RAM to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a connection diagram showing a first embodiment of a refresh related circuit included in the dynamic RAM of FIG. 1;
FIG. 3 is a signal waveform diagram showing one embodiment in a self-refresh mode of the refresh related circuit of FIG. 2;
FIG. 4 is a connection diagram showing a second embodiment of a refresh related circuit included in a dynamic RAM to which the present invention is applied;
5 is a signal waveform diagram showing an example of the refresh-related circuit in FIG. 4 in a self-refresh mode. FIG.
FIG. 6 is a connection diagram showing a third embodiment of a refresh related circuit included in a dynamic RAM to which the present invention is applied;
7 is a signal waveform diagram showing an example of the refresh-related circuit in FIG. 6 in the self-refresh mode. FIG.
8 is a signal waveform diagram showing an example of the refresh-related circuit in FIG. 6 in the CBR refresh mode.
FIG. 9 is a connection diagram showing a fourth embodiment of a refresh related circuit included in a dynamic RAM to which the present invention is applied;
10 is a signal waveform diagram showing an example of the refresh-related circuit in FIG. 9 in the self-refresh mode. FIG.
[Explanation of symbols]
MARY, MARY0 to MARY1 ... Memory array, RARY, RARY0 to RARY1 ... Redundant memory array, XD, XD0 to XD1 ... X address decoder, RXD, RXD0 to RXD1 ... Redundant X address decoder, XB ... X address buffer , RFC ... refresh control circuit, SA ... sense amplifier, YD ... Y address decoder, YB ... Y address buffer, IO ... data input / output circuit, TG ... timing generation circuit.
D0 to D7: Input or output data or input / output terminal thereof, RASB: Row address strobe signal or input terminal thereof, CASB: Column address strobe signal or input terminal thereof, WEB: Write enable signal or input terminal thereof, A0 to Ai: Address signal or its input terminal.
W0 to Wm: Normal word line, WR, WR0 to WR1: Redundant word line, B0 * to Bn *: Complementary bit line, MC: Memory cell, RC: Redundant memory cell, RB: Row address strobe Signal input buffer, CB: Column address strobe signal input buffer, MOD: Mode determination circuit, S1: Switch circuit, XEG: X decoder drive signal generation circuit, ROSC: Refresh oscillation circuit, FD: Minute Peripheral circuit, RCTR: Refresh address counter, RROM: Relief address memory, RADC: Redundant address comparison circuit.
SRF: Internal control signal (self-refresh mode signal), CR: Refresh clock signal, R0 to Ri + 1 ... Refresh address signal, RE, REP ... Redundancy enable signal, ERAS ... External row address strobe signal, ECAS ... External column address strobe signal, IRAS... Internal row address strobe signal, XE... X decoder drive signal.
V1: inverter, OG1 to OG3: OR gate, AG1: AND gate, EO: exclusive OR circuit.

Claims (2)

第1ブロックに形成され、複数の正規ワード線と、上記正規ワード線のうち異常が検出された正規ワード線に代わって選択される冗長ワード線とを含むメモリアレイと、A memory array formed in a first block and including a plurality of normal word lines and a redundant word line selected in place of the normal word line in which an abnormality is detected among the normal word lines;
第2ブロックに形成され、複数の正規ワード線と、上記正規ワード線のうち異常が検出された正規ワード線に代わって選択される冗長ワード線とを含むメモリアレイと、A memory array formed in a second block and including a plurality of normal word lines and a redundant word line selected in place of the normal word line in which abnormality is detected among the normal word lines;
リフレッシュ制御回路と備えてなり、With refresh control circuit,
上記リフレッシュ制御回路は、The refresh control circuit
上記第1ブロックのメモリアレイのリフレッシュ動作のときに上記第2ブロックの冗長ワード線のリフレッシュ動作も同時に実行し、At the same time as the refresh operation of the memory array of the first block, the refresh operation of the redundant word line of the second block is simultaneously executed,
上記第2ブロックのメモリアレイのリフレッシュ動作のときに上記第1ブロックの冗長ワード線のリフレッシュ動作も同時に実行してなることを特徴とするダイナミック型RAM。A dynamic RAM comprising a refresh operation of the redundant word lines of the first block simultaneously with a refresh operation of the memory array of the second block.
請求項1において、In claim 1,
上記第1及び第2ブロックには、それぞれ複数個の上記メモリアレイを有することを特徴とするダイナミック型RAM。A dynamic RAM, wherein each of the first and second blocks has a plurality of the memory arrays.
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