JP5154391B2 - Replacement information storage element array and replacement information reading device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、不揮発性半導体記憶装置の冗長回路の置換情報読出し装置に用いられる置換情報記憶素子アレイおよびそれを用いた置換情報読出し装置に関する。 The present invention relates to a replacement information storage element array used in a replacement information reading device for a redundant circuit of a nonvolatile semiconductor memory device, and a replacement information reading device using the same.
不揮発性半導体記憶装置においては、例えば特許文献1に開示されるように、不良セルを冗長セルと置換するための冗長回路が設けられる。この冗長回路においては、どのセルを置換するかという置換情報を置換情報記憶素子アレイに記憶しておき、この置換情報記憶素子アレイから読出された置換情報を、選択されたアドレスと比較し、不良セルが含まれるアドレスに対して置換動作を行う。
In the nonvolatile semiconductor memory device, as disclosed in
したがって、冗長回路においては、置換情報記憶素子アレイを有して置換情報を読出す置換情報読出し装置が必要で、図5に従来の置換情報読出し装置を具体的に示す。この装置は、ワード線WL、ビット線BL、置換情報記憶素子MCからなる置換情報記憶素子アレイ11と、ワード線ドライバ12と、ゲート回路13と、センスアンプ14と、ラッチ回路15と、制御回路16とから構成される。
Therefore, the redundant circuit requires a replacement information reading device that has a replacement information storage element array and reads replacement information. FIG. 5 shows a conventional replacement information reading device in detail. This device includes a replacement information
この装置においては、図6の動作波形図に示すように、電源VCCの投入時、ワード線WLを駆動し、かつゲート回路13を制御して、置換情報記憶素子アレイ11に記憶された置換情報を読出し、センスアンプ14を介してラッチ回路15に取込む。
しかしながら、上記のような従来の置換情報読出し装置では、電源投入時に全ての置換情報をラッチする必要があるため、その回路・レイアウトの関係上充分な置換情報を保持することが不可能な場合があり、置換効率を低下させる問題点があった。 However, in the conventional replacement information reading apparatus as described above, since it is necessary to latch all replacement information when the power is turned on, it may not be possible to hold sufficient replacement information due to the circuit / layout relationship. There was a problem of lowering the substitution efficiency.
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、従来に比べてより多くの置換情報を保持することができるようになるため、不揮発性半導体記憶装置の不良救済率が改善され、歩留り向上につながる置換情報記憶素子アレイおよびそれを用いた置換情報読出し装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points. Since more replacement information can be held as compared with the prior art, the defect relief rate of the nonvolatile semiconductor memory device is improved and the yield is improved. It is an object of the present invention to provide a replacement information storage element array and a replacement information reading device using the same.
本発明の置換情報記憶素子アレイは、不揮発性半導体記憶装置の冗長回路の置換情報読出し装置に用いられる置換情報記憶素子アレイであって、不揮発性半導体記憶装置の各バンクに対応するN本のワード線と、前記ワード線と交差して設けられ、置換情報を出力する複数のビット線と、前記ビット線と前記ワード線とに接続して前記各ワード線上に設けられ、置換情報を記憶する複数の記憶素子とを具備し、前記記憶素子は、ワード線毎にビット線を変えてビット線とワード線の交点に対角線上に配置されることを特徴とする。 The replacement information storage element array of the present invention is a replacement information storage element array used in a replacement information reading device of a redundant circuit of a nonvolatile semiconductor memory device, and includes N words corresponding to each bank of the nonvolatile semiconductor memory device A plurality of bit lines that intersect with the word lines and output replacement information; and a plurality of bit lines that are connected to the bit lines and the word lines and that are provided on the word lines and store replacement information. The memory element is arranged on a diagonal line at the intersection of the bit line and the word line by changing the bit line for each word line.
より具体的な例として、各ワード線上には記憶素子が複数ビット設けられ、ワード線毎にビット線を変えてビット線とワード線の交点に対角線上に記憶素子を配置する構成は、前記複数ビットの各ビット単位で繰返される。 As a more specific example, the configuration in which a plurality of memory elements are provided on each word line, and the memory elements are arranged on diagonal lines at the intersections of the bit lines and the word lines by changing the bit line for each word line, Repeated for each bit of the bit.
本発明の置換情報読出し装置は、不揮発性半導体記憶装置の冗長回路に用いられる置換情報読出し装置であって、前記置換情報記憶素子アレイと、前記置換情報記憶素子アレイのワード線一端側に配置され、ワード線を駆動する第1ワード線ドライバと、前記置換情報記憶素子アレイのビット線一端側に配置され、ビット線に出力された置換情報を読出す第1ゲート回路および第1センスアンプと、前記第1ワード線ドライバ、第1ゲート回路および第1センスアンプを制御する第1制御回路と、前記置換情報記憶素子アレイのワード線他端側に配置され、ワード線を駆動する第2ワード線ドライバと、前記置換情報記憶素子アレイのビット線他端側に配置され、ビット線に出力された置換情報を読出す第2ゲート回路および第2センスアンプと、前記第2ワード線ドライバ、第2ゲート回路および第2センスアンプを制御する第2制御回路とを具備し、前記第1ワード線ドライバ、第1ゲート回路、第1センスアンプおよび第1制御回路は、不揮発性半導体記憶装置読出し動作時の置換情報読出し用の回路であり、前記第2ワード線ドライバ、第2ゲート回路、第2センスアンプおよび第2制御回路は、不揮発性半導体記憶装置書込み・消去動作時の置換情報読出し用の回路であることを特徴とする。 A replacement information reading device according to the present invention is a replacement information reading device used in a redundancy circuit of a nonvolatile semiconductor memory device, and is disposed on one end side of the replacement information storage element array and a word line of the replacement information storage element array. A first word line driver for driving a word line; a first gate circuit and a first sense amplifier which are arranged on one end side of the bit line of the replacement information storage element array and read replacement information output to the bit line; A first control circuit that controls the first word line driver, the first gate circuit, and the first sense amplifier; and a second word line that is disposed on the other end side of the word line of the replacement information storage element array and drives the word line A driver, a second gate circuit arranged on the other end side of the bit line of the replacement information storage element array and for reading replacement information output to the bit line, and a second sense amplifier And a second control circuit for controlling the second word line driver, the second gate circuit and the second sense amplifier, the first word line driver, the first gate circuit, the first sense amplifier and the first control. The circuit is a circuit for reading replacement information during a read operation of the nonvolatile semiconductor memory device, and the second word line driver, the second gate circuit, the second sense amplifier, and the second control circuit are written in the nonvolatile semiconductor memory device. A circuit for reading replacement information at the time of erasing operation.
前記第1制御回路は、不揮発性半導体記憶装置の読出し動作時に前記第1ワード線ドライバ、第1ゲート回路および第1センスアンプを制御して置換情報を読出し、前記第2制御回路は、不揮発性半導体記憶装置の書込み・消去動作時に前記第2ワード線ドライバ、第2ゲート回路および第2センスアンプを制御して置換情報を読出す。この2つの置換情報の読出しは、同時とすることができる。 The first control circuit reads replacement information by controlling the first word line driver, the first gate circuit and the first sense amplifier during a read operation of the nonvolatile semiconductor memory device, and the second control circuit is nonvolatile The replacement information is read by controlling the second word line driver, the second gate circuit, and the second sense amplifier during the write / erase operation of the semiconductor memory device. The two replacement information can be read simultaneously.
上記のような本発明によれば、1つの置換情報記憶素子アレイを使用して、不揮発性半導体記憶装置の読出し動作時および書込み・消去動作時の置換情報を同時に読出すことが可能となり、従来に比べてより多くの置換情報を置換情報記憶素子アレイに保持できるようになるため、不揮発性半導体記憶装置の不良救済率が改善され、歩留り向上につながる。また、不揮発性半導体記憶装置の読出し動作および書込み・消去動作に合わせて置換情報を読出すことによりラッチ回路が不要で、ラッチ回路による制約がなくなるから、置換情報記憶素子アレイに一層多くの置換情報を保持させて不良救済率を改善でき、歩留り向上を図ることができる。 According to the present invention as described above, it is possible to simultaneously read replacement information at the time of read operation and write / erase operation of the nonvolatile semiconductor memory device by using one replacement information storage element array. More replacement information can be held in the replacement information storage element array as compared with the above, so that the defect relief rate of the nonvolatile semiconductor memory device is improved and the yield is improved. In addition, since the replacement information is read in accordance with the read operation and the write / erase operation of the nonvolatile semiconductor memory device, a latch circuit is unnecessary and there is no restriction by the latch circuit, so that more replacement information is stored in the replacement information storage element array. Can be maintained to improve the defect relief rate and to improve the yield.
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、本発明の置換情報読出し装置の実施の形態を示す回路構成図、図2はその装置の置換情報記憶素子アレイ21を取出して示す回路構成図、図3は置換情報記憶素子アレイの1ビット部分を詳細に示す回路構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a replacement information reading device of the present invention, FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing a replacement information
これらの図において、21は置換情報記憶素子アレイである。この置換情報記憶素子アレイ21は、不揮発性半導体記憶装置の内部バンク構成をNバンク、各バンク内で置換が可能な系統数をM系統、各系統の置換情報としてKビットの情報を必要とすると、図2に示すように、不揮発性半導体記憶装置の各バンクに対応するN本のワード線WLと、このワード線WLと交差して設けられ、置換情報を出力する複数(K×M×N)のビット線BLと、このビット線BLとワード線WLとに接続されて各ワード線WL上に設けられ、置換情報を記憶する複数(K×M×N)の記憶素子MCとからなる。
In these figures,
記憶素子MCは、各ワード線WL上に複数(K×M)ビット設けられる。各ワード線WL上のK×Mビットの記憶素子MCが1つのバンクの全ての系統の置換情報を記憶する。この記憶素子MCは、ワード線WL(バンク)毎に置換情報を区別して出力できるように、ワード線WL毎にビット線BLを変えてビット線BLとワード線WLの交点に対角線上に配置される。すなわち、図3に示すように、ワード線WL0上の記憶素子MCは、ビット線BL0_0との交点に、ワード線WL1上の記憶素子MCは、ビット線BL1_0との交点に、ワード線WL2上の記憶素子MCは、ビット線BL2_0との交点にそれぞれ設けられ、以下ワード線WLn上の記憶素子MCまで同様である。また、記憶素子MCが上記のように各ワード線WL上に複数ビット設けられるから、ビット線BLを変えて対角線上に配置される構成は、図1および図2に示すように、各ビット単位で繰返し設けられる。図2において、MC0は1ビット目の対角線上に配置された構成、MC1は2ビット目の対角線上に配置された構成、MCm×kは最終ビットの対角線上に配置された構成である。 The memory element MC is provided with a plurality of (K × M) bits on each word line WL. A storage element MC of K × M bits on each word line WL stores replacement information for all systems in one bank. The memory element MC is arranged diagonally at the intersection of the bit line BL and the word line WL by changing the bit line BL for each word line WL so that the replacement information can be distinguished and output for each word line WL (bank). The That is, as shown in FIG. 3, the storage element MC on the word line WL0 is on the intersection with the bit line BL0_0, and the storage element MC on the word line WL1 is on the intersection with the bit line BL1_0 on the word line WL2. The memory element MC is provided at each intersection with the bit line BL2_0, and so on until the memory element MC on the word line WLn. Further, since the memory element MC is provided with a plurality of bits on each word line WL as described above, the configuration in which the bit line BL is changed and arranged on the diagonal line is as shown in FIG. 1 and FIG. Is repeatedly provided. In FIG. 2, MC0 is a configuration arranged on the diagonal of the first bit, MC1 is a configuration arranged on the diagonal of the second bit, and MCm × k is a configuration arranged on the diagonal of the last bit.
また、記憶素子MCとしては、図3に示すように不揮発性半導体メモリセルが使用され、ワード線WLとビット線BLの全交点に配置されるが、置換情報記憶素子MCとして用いられる不揮発性半導体メモリセル以外は、ドレインがビット線から切離されて、非動作セルとなっている。置換情報記憶素子MCとして用いられる不揮発性半導体メモリセルは、ゲートがワード線WLに接続され、ソースが共通ソースラインCSLに接続され、ドレインがビット線BLに接続される。 As the storage element MC, a nonvolatile semiconductor memory cell is used as shown in FIG. 3 and is arranged at all intersections of the word line WL and the bit line BL. However, the nonvolatile semiconductor used as the replacement information storage element MC is used. Except for the memory cells, the drains are disconnected from the bit lines and become non-operating cells. The nonvolatile semiconductor memory cell used as the replacement information storage element MC has a gate connected to the word line WL, a source connected to the common source line CSL, and a drain connected to the bit line BL.
不揮発性半導体記憶装置では、ある特定のバンクに書込み・消去動作を実行中に、別のバンクのメモリセルの情報を読出すことができる。そこで、不揮発性半導体記憶装置の書込み・消去動作と読出し動作の両方で、その置換情報を同時に読出すことを可能とするために、図1の装置では、ワード線ドライバ、ゲート回路、センスアンプおよび制御回路が2組設けられる。 In a nonvolatile semiconductor memory device, information in a memory cell in another bank can be read while a write / erase operation is performed on a specific bank. Therefore, in order to enable the replacement information to be read simultaneously in both the write / erase operation and the read operation of the nonvolatile semiconductor memory device, the device of FIG. 1 includes a word line driver, a gate circuit, a sense amplifier, Two sets of control circuits are provided.
第1ワード線ドライバ221、第1ゲート回路231、第1センスアンプ241および第1制御回路251は、不揮発性半導体記憶装置読出し動作時の置換情報読出し用で、ワード線を駆動する第1ドライバ221は、置換情報記憶素子アレイ21のワード線一端側(図では左側)に、ワード線WLに接続して配置される。また、ビット線に出力された置換情報を読出す第1ゲート回路231および第1センスアンプ241は、置換情報記憶素子アレイ21のビット線一端側(図では上側)に、ビット線BLに接続して配置される。第1制御回路251は、第1ドライバ221、第1ゲート回路231および第1センスアンプ241を制御するため、それらの側方に配置される。
The first
第2ワード線ドライバ222、第2ゲート回路232、第2センスアンプ242および第2制御回路252は、不揮発性半導体記憶装置書込み・消去動作時の置換情報読出し用で、ワード線を駆動する第2ドライバ222は、置換情報記憶素子アレイ21のワード線他端側(図では右側)に、ワード線WLに接続して配置される。また、ビット線に出力された置換情報を読出す第2ゲート回路232および第2センスアンプ242は、置換情報記憶素子アレイ21のビット線他端側(図では下側)に、ビット線BLに接続して配置される。第2制御回路252は、第2ドライバ222、第2ゲート回路232および第2センスアンプ242を制御するため、それらの側方に配置される。
The second
このように構成された図1の装置においては、不揮発性半導体記憶装置のある特定のバンクに対して書込み・消去動作が実行されると、置換情報記憶素子アレイ21の前記特定のバンクに対応するワード線WLが第2制御回路252の制御の下、第2ワード線ドライバ222により駆動され、さらに第2ゲート回路232および第2センスアンプ242が第2制御回路252により制御される。したがって、前記ワード線WL上に接続された記憶素子MCによって、前記特定のバンクの置換情報がビット線BLに出力され、さらに第2ゲート回路232および第2センスアンプ242を介して読出される。
In the device of FIG. 1 configured as described above, when a write / erase operation is performed on a specific bank of the nonvolatile semiconductor memory device, it corresponds to the specific bank of the replacement information
また、不揮発性半導体記憶装置の別のバンクのメモリセルに対して読出し動作が実行されると、置換情報記憶素子アレイ21の前記別のバンクに対応するワード線WLが第1制御回路251の制御の下、第1ワード線ドライバ221により駆動され、さらに第1ゲート回路231および第1センスアンプ241が第1制御回路251により制御される。したがって、前記ワード線WL上に接続された記憶素子MCによって、前記別のバンクの置換情報がビット線BLに出力され、さらに第1ゲート回路231および第1センスアンプ241を介して読出される。
When a read operation is performed on a memory cell in another bank of the nonvolatile semiconductor memory device, the word line WL corresponding to the other bank in the replacement information
ここで、置換情報記憶素子アレイ21においては、ワード線WL(バンク)毎に記憶素子MCが接続されるビット線BLを変えて、ワード線WL(バンク)毎に置換情報を区別して出力できる。したがって、2本のワード線WLを同時に駆動して、不揮発性半導体記憶装置の読出し動作時および書込み・消去動作時の置換情報を同時に読出せる。このとき、書込み・消去動作中のバンクから同時に読出し動作を実行することは仕様で禁止されているため、同一バンクのワード線WLが書込み・消去と読出しとで同時に駆動されることはない。
Here, in the replacement information
図4は、上記のような動作に関する波形図で、読出しアドレスで不揮発性半導体記憶装置のバンク0が選択されると、該バンク0に対応する置換情報記憶素子アレイ21のワード線WL0が駆動され、該ワード線WL0上の置換情報が読出されることが示され、読出しアドレスでバンク1が選択されると、該バンク1に対応するワード線WL1が駆動され、該ワード線WL1上の置換情報が読出されることが示される。さらに、このような動作と同時に、書込み・消去アドレスで不揮発性半導体記憶装置のバンクnが選択されると、該バンクnに対応する置換情報記憶素子アレイ21のワード線WLnが駆動され、該ワード線WLn上の置換情報が読出されることが示される。
FIG. 4 is a waveform diagram relating to the above operation. When the
このように、図1の装置によれば、1つの置換情報記憶素子アレイ21を使用して、不揮発性半導体記憶装置の読出し動作時および書込み・消去動作時の置換情報を同時に読出すことが可能となり、従来に比べてより多くの置換情報を置換情報記憶素子アレイ21に保持できるようになるため、不揮発性半導体記憶装置の不良救済率が改善され、歩留り向上につながる。また、不揮発性半導体記憶装置の読出し動作および書込み・消去動作に合わせて置換情報を読出すことによりラッチ回路が不要で、ラッチ回路による制約がなくなるから、置換情報記憶素子アレイ21に一層多くの置換情報を保持させて不良救済率を改善でき、歩留り向上を図ることができる。
As described above, according to the apparatus of FIG. 1, it is possible to simultaneously read replacement information at the time of read operation and write / erase operation of the nonvolatile semiconductor memory device by using one replacement information
なお、図1の装置において、読出された置換情報をラッチ回路に保持してもよい。しかし、図1の装置においては、バンク単位の読出しとなり2バンク分の置換情報数のラッチ回路を用意すればよいので、従来に比較すればやはりラッチ回路による制約がなくなる。図1の装置では、ワード線ドライバ等を2組必要とするが、それによる回路・レイアウトの増大は、従来のラッチ回路に比較すれば格段に少ない。 In the apparatus of FIG. 1, the read replacement information may be held in a latch circuit. However, in the apparatus of FIG. 1, since reading is performed in units of banks, it is sufficient to prepare a latch circuit having the number of replacement information for two banks. The device of FIG. 1 requires two sets of word line drivers and the like, but the increase in circuit / layout due to this is much less than that of a conventional latch circuit.
さらに、図1の装置においては、従来と同様に電源投入時に置換情報記憶素子アレイ21に記憶された一部の置換情報を読出し、内部回路にラッチすることで、ブロック冗長方式に対しても容易に対応できる構成をとることができる。
Furthermore, in the apparatus of FIG. 1, as in the conventional case, a part of replacement information stored in the replacement information
21 置換情報記憶素子アレイ
WL ワード線
BL ビット線
MC 記憶素子
221 第1ワード線ドライバ
231 第1ゲート回路
241 第1センスアンプ
251 第1制御回路
222 第2ワード線ドライバ
232 第2ゲート回路
242 第2センスアンプ
252 第2制御回路
21 replacement information storage element array WL word line BL bit line
Claims (5)
不揮発性半導体記憶装置の各バンクに対応するN本のワード線と、
前記ワード線と交差して設けられ、置換情報を出力する複数のビット線と、
前記ビット線と前記ワード線とに接続して前記各ワード線上に設けられ、置換情報を記憶する複数の記憶素子とを具備し、
前記記憶素子は、ワード線毎にビット線を変えてビット線とワード線の交点に対角線上に配置されることを特徴とする置換情報記憶素子アレイ。 A replacement information storage element array used in a replacement information reading device of a redundant circuit of a nonvolatile semiconductor storage device,
N word lines corresponding to each bank of the nonvolatile semiconductor memory device;
A plurality of bit lines provided crossing the word lines and outputting replacement information;
A plurality of storage elements connected to the bit lines and the word lines and provided on each of the word lines for storing replacement information;
The replacement information storage element array, wherein the storage element is arranged diagonally at the intersection of the bit line and the word line by changing the bit line for each word line.
ワード線毎にビット線を変えてビット線とワード線の交点に対角線上に記憶素子を配置する構成は、前記複数ビットの各ビット単位で繰返されることを特徴とする請求項1に記載の置換情報記憶素子アレイ。 A plurality of memory elements are provided on each word line,
2. The replacement according to claim 1, wherein the configuration in which the bit line is changed for each word line and the storage element is arranged diagonally at the intersection of the bit line and the word line is repeated for each bit of the plurality of bits. Information storage element array.
請求項1または2に記載の置換情報記憶素子アレイと、
前記置換情報記憶素子アレイのワード線一端側に配置され、ワード線を駆動する第1ワード線ドライバと、
前記置換情報記憶素子アレイのビット線一端側に配置され、ビット線に出力された置換情報を読出す第1ゲート回路および第1センスアンプと、
前記第1ワード線ドライバ、第1ゲート回路および第1センスアンプを制御する第1制御回路と、
前記置換情報記憶素子アレイのワード線他端側に配置され、ワード線を駆動する第2ワード線ドライバと、
前記置換情報記憶素子アレイのビット線他端側に配置され、ビット線に出力された置換情報を読出す第2ゲート回路および第2センスアンプと、
前記第2ワード線ドライバ、第2ゲート回路および第2センスアンプを制御する第2制御回路とを具備し、
前記第1ワード線ドライバ、第1ゲート回路、第1センスアンプおよび第1制御回路は、不揮発性半導体記憶装置読出し動作時の置換情報読出し用の回路であり、前記第2ワード線ドライバ、第2ゲート回路、第2センスアンプおよび第2制御回路は、不揮発性半導体記憶装置書込み・消去動作時の置換情報読出し用の回路であることを特徴とする置換情報読出し装置。 A replacement information reading device used in a redundant circuit of a nonvolatile semiconductor memory device,
The replacement information storage element array according to claim 1 or 2,
A first word line driver disposed on one end side of the word line of the replacement information storage element array and driving the word line;
A first gate circuit and a first sense amplifier which are arranged on one end side of the bit line of the replacement information storage element array and read replacement information output to the bit line;
A first control circuit for controlling the first word line driver, the first gate circuit and the first sense amplifier;
A second word line driver disposed on the other end side of the word line of the replacement information storage element array and driving the word line;
A second gate circuit and a second sense amplifier which are arranged on the other end side of the bit line of the replacement information storage element array and read replacement information output to the bit line;
A second control circuit for controlling the second word line driver, a second gate circuit, and a second sense amplifier;
The first word line driver, the first gate circuit, the first sense amplifier, and the first control circuit are circuits for reading replacement information during a nonvolatile semiconductor memory device read operation, and the second word line driver, A replacement information reading device, wherein the gate circuit, the second sense amplifier, and the second control circuit are circuits for reading replacement information during a write / erase operation of the nonvolatile semiconductor memory device.
前記第2制御回路は、不揮発性半導体記憶装置の書込み・消去動作時に前記第2ワード線ドライバ、第2ゲート回路および第2センスアンプを制御して置換情報を読出すことを特徴とする請求項3に記載の置換情報読出し装置。 The first control circuit reads the replacement information by controlling the first word line driver, the first gate circuit, and the first sense amplifier during a read operation of the nonvolatile semiconductor memory device,
The second control circuit reads the replacement information by controlling the second word line driver, the second gate circuit, and the second sense amplifier during a write / erase operation of the nonvolatile semiconductor memory device. 4. The replacement information reading device according to 3.
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