JPH01112598A - 冗長構成半導体メモリ - Google Patents

冗長構成半導体メモリ

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JPH01112598A
JPH01112598A JP63036834A JP3683488A JPH01112598A JP H01112598 A JPH01112598 A JP H01112598A JP 63036834 A JP63036834 A JP 63036834A JP 3683488 A JP3683488 A JP 3683488A JP H01112598 A JPH01112598 A JP H01112598A
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Junichi Inoue
順一 井上
Tsuneo Mano
真野 恒夫
Junzo Yamada
順三 山田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冗長構成半導体メモリに関するものであり、特
に、試験時間の大幅な短縮が可能な冗長構成半導体メモ
リに関するものである。
〔従来の技術〕
従来、冗長構成半導体メモリでは、欠陥ビットを検出し
て予備ワード線、予備ビット線という予備ラインへの置
換によって救済を行なっていた。
その置換方法はアドレス比較回路方式とデコーダ制御回
路方式に大別される。
第15図はアドレス比較回路方式を採る冗長構成半導体
メモリの主要部を示したもので、簡略化のために予備ビ
ット線使用の場合のみを示している。本方式の特徴は、
欠陥ピントの番地(以下「欠陥番地」という)を予備コ
ラムデコーダ56内蔵の記憶素子57に登録しておき、
欠陥と・ノド選択時、同デコーダ56の出力がコラムデ
コーダ機能停止回路59を活性させてコラムデコーダ5
5の出力をキャンセルすると共に、置換済みの予備ビッ
ト線対4“を選択して欠陥ビット救済を行なう点である
。図中、予備コラムデコーダイネーブル回路58は同デ
コーダ56と同様な記憶素子57を内蔵し、対応する同
デコーダ56に欠陥番地が登録済みの場合に予備コラム
デコーダイネーブル信号SEBを出力する1、なお、第
15図において、1はメモリセルアレイ、2はワード線
、3は本体メモリセル、3tは予備メモリセル、7はセ
ンス回路、60はマルチブクレサ、61はデータ線、6
2はアドレス線であり、また予備コラムデコーダ56内
において、φ、はプリチャージクロック、VCCは電源
電圧である。
第16図はデコーダ制御B回路方式を採る冗長構成半導
体メモリの主要部を第15図と同様に表わしたものであ
る0本方式の特徴は、欠陥番地を予め予備コラムデコー
ダ56内蔵の記憶素子57に登録すると共に、対応した
ビット線対4につながる記憶素子57に登録してビット
線対4とマルチプクレサ60の径路を切り離す点である
。欠陥ビット選択時、関係するビット線対、4が選択さ
れず、かつ置換済みの予備ビット線対4°が選択され、
欠陥ビット救済が行なわれる。
従来の冗長構成半導体メモリは、試験時に複数個の本体
メモリセルおよび予備メモリセルに一括して試験情報を
書き込む手段と、試験時に入力する期待値情報と上記複
数個の本体メモリセルおよび予備メモリセルからの読出
し情報を一括して比較する手段とを有していなかった。
従って、従来の冗長構成半導体メモリの試験では、メモ
リセルアレイ1内の本体メモリセル3、予備メモリセル
3′の1ビツト毎に対して試験情報の書込みと読出しを
行ない、読出し情報と期待値情報の比較をメモリ外部の
テスタ側で行なっていた。また試験時間の短縮を目的と
して、例えば4ブロツクに分割されたメモリセルアレイ
1のすべてのブロックにおいて、本体メモリセル3また
は予備メモリセル3°のlビットを選択状態とし、同一
の試験情報を同時に書き込むと共に、これら全ブロック
からの本体メモリセル3または予備メモリセル31の読
出し情報のアンド(AND)処理をチップ内部で行なう
方法が提案された。この方法では、読出し情報のAND
処理結果をメモリテスタ側に送って上記全続出し情報と
期待値情報との一致検出に係る比較を行なっていた。
この試験時間短縮の手法はマルチビットテスト法と呼ば
れ、本手法を適用した半導体メモリのブロック構成の概
要を第17図に示す。図中、1”が4ブロツクに分割さ
れたメモリセルアレイで、第15図に示したコラムデコ
ーダ機能停止回路59および第15図、第16図に示し
たセンス回路7、マルチプクレサ60.コラムデコーダ
55を含んでいる。63がAND処理を行μう論理回路
、64が通常の読出し情報またはAND処理結果のいず
れかをデータ出力回路65に伝達させる切替回路、66
がデータ入力回路、67が試験情報をメモリセルアレイ
1”内の全ブロックに書込むためのデコーダである。ま
た、試験モード設定信号TEは試験時に、切替回路64
.データ出力回路65、デコーダ67を制御し、上記試
験情報の書込みおよびAND処理結果の出力をつかさど
る。
なお、このマルチビットテスト法を用いた試験の詳細は
「西村安正著、マルチビットテストモードを用いた1メ
ガピツ)DRAMの冗長構成試験。
アイ・イー・イー・イー、国際試験会議、826〜82
9頁、1986年J (19861EEE、Inter
nat−ional Te5t Conference
、pp、826〜829.RedundancyTes
t for I Mbit DRAM using、M
ulti−bit−TestMode、 NISHIM
URA)に記載されている。
以上述べてきたように、従来の冗長構成半導体メモリに
おいては、試験が各メモリセル毎の上記比較動作または
数ビット一括の上記比較動作で行なわれるため、冗長構
成半導体メモリの大容量化による試験時間の著しい増加
を伴うことになる。
例えば最も簡単な試験情報のひとつであるrMSCAN
Jや隣接間干渉障害の検出に有効なrCHECKERB
OARDJを用いてサイクル時間300nsで試験を行
った場合、メモリ容量が256kb (キロビット)の
冗長構成半導体メモリの試験時間は各々0.3秒で済む
。また4ビット一括による同様の試験では、試験時間は
各々0.1秒以下で済む。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、メモリ容量が16Mb(メガビット)に増大す
ると、その試験時間は各々20秒ならびに5秒にも達す
る。これら試験時間の増加は冗長構成半導体メモリのコ
スト増加を引き起こし、ひいては量産化を阻害させると
いう問題を有していた。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、冗長構成半導体メモリが大容量
化しても、試験時間の増加を伴わず、コスト増加となら
ず、従って量産化を阻害しない冗長構成半導体メモリを
提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
このような目的を達成するために本発明による冗長構成
半導体メモリは、選択されたワード線に接続された複数
個の本体メモリセルと予備メモリセルまたは選択された
予備ワード線に接続された複数個の予備メモリセルに同
時に外部端子から「0」または「1」の試験情報を書き
込む一括書込手段と、選択されたワード線に接続された
複数個の本体メモリセルと予備メモリセルまたは選択さ
れた予備ワード線に接続された複数個の予備メモリセル
からの読出し情報と、外部端子から印加された「0」ま
たは「1」の期待値情報との比較を同時に行なう一括比
較手段と、欠陥番地に係る一括比較手段を他の本体メモ
リセルまたは予備メモリセルの番地に係る一括比較手段
から切り離す切替制御手段とを設けるようにしたもので
ある。
〔作用〕
本発明によると、冗長構成半導体メモリ試験時、ワード
線につながるすべての本体メモリセル、予備メモリセル
またはワード線につながる複数個の本体メモリセル、予
備メモリセルに試験情報の一括書込みおよび一括比較を
行なうことができる。
〔実施例〕
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図であり、本
実施例は、同一メモリセルアレイ内のビット線対がセン
ス回路に接続する折返し形ビット線構成を対象に、一括
書込みおよび一括比較の単位がワード線の場合の例であ
る。また冗長回路に関しては、予備ワード線、予備ビッ
ト線を共に用いたロウ系、コラム系の欠陥救済が行なえ
る回路構成を例に挙げた。なお、コラム系の欠陥救済に
関連した制御回路はロウ系の制御回路と同様に考えるこ
とができるため、図からは省略した。また、第15図、
第16図で示したセンス回路7より右側の回路部も同様
に省略している。
第1図において、1はメモリセルアレイ、2a、2bは
ワード線、2c、2dは予備ワード線、3a、3b、3
a’、3b’は本体メモリセルであり、例えばワード線
2aに接続されたすべての本体メモリセルを簡略化して
2個で表わしている。
3a”、3b”、3c、3d、3c’、3d’。
3cII、3dlFは予備メモリセルで、本体メモリセ
ルと同様に筒路して表わしている。4a、4b、4a’
、4b’はビット線で、同様に簡略化して2対で表わし
ている。なお、ここで、BLIと「Tゴ、BL2とBL
2が各々ビット線対を形成し、ダミーセル(図示せず)
とセンス回路7の作用により、BLIと丁τ了には反対
の情報が生じる。4c、4dは予備ビット線で、同じ<
SBLl、5BLIで1組のビット線対を形成する。5
はロウデコーダ、5゛は予備ロウデコーダ、5″はロウ
デコーダ機能停止回路、6はワードドライバ、6′は予
備ワードドライバ、7はセンス回路、71は予備センス
回路、8はビット線対対応の試験情報書込み制御ゲート
、8゛は予備ビット線対対応の試験情報書込み制御ゲー
ト、9は試験情報書込み制′4H線、10は試験情報書
込み制御端子、11.12は試験情報書込み線、13.
14は試験情報書込み端子であり、試験情報書込み線1
1.12に互いに反転したつまり相補的な電圧レベルを
持った試験情報が印加される。15はビット線対対応の
比較回路、15a、15bは比較回路15内のトランジ
スタ、15°は予備ビット線対対応の比較回路、16は
比較回路15又は151を単位として後述のノア(NO
R)回路17と電気的に切り替えるための切替制御手段
としての切替制御回路、17は複数個の比較回路15ま
たは15“の出力情報をもとにワード線対応の一致検出
を行なうNOR回路、17°はNOR回路17の出力ノ
ード、18は一括比較結果の出力端子、19は比較回路
15の出力ノード、19′は比較回路15°の出力ノー
ドである。
このような構成において、試験情報書込み制御ゲート8
,8“、試験情報書込み制御線9、試験情報書込み制御
端子10、試験情報書込み線11.12、試験情報書込
み端子13.14などは一括書込み手段を構成し、試験
情報書込み制御線9、試験情報書込み制御端子10、試
験情報書込み線11.12、試験情報書込み端子13,
14、比較回路15,15“、切替制御回路16、NO
R回路17、出力端子18などは一括比較手段を構成す
る。
ここで試験情報書込み制御端子10は、試験情報書込み
時のみrHJレベルが印加され、それ以外の場合はrL
Jレベルになっている。試験情報書込み端子13.14
は、試験時のみrHJレベルまたはrLJレベルが印加
され、それ以外の場合はオープン状態になっている。図
中、抵抗を介しての電源電圧VCCの供給は、このオー
プン状態で試験情報書込み、%111.12を共にrL
Jレベルにするためのものである。一括比較結果の出力
端子18はプリチャージ時および一括比較結果として全
ピット良が得られた場合にrLJレベル、一括比較結果
として不良ビットが得られた場合にrHJレベルとなる
。また、NOR回路17内のφ、はプリチャージクロッ
クである。なお、上記端子13,14.18は通常のデ
ータ入力端子。
データ出力端子で共用することも可能である。また、上
記端子10に関しては、試験情報書込み制御信号をチッ
プ内部で発生させることにより、省略可能である。
次に、第1の実施例による試験の一例を第2図に示すタ
イミング図を用いて説明する。まず冗長回路を使用しな
い場合におけるワード線対応の試験情報の一括書込みは
以下の手順に従う。第2図(a)に示すプリチャージク
ロックφ、は「L」レベルとし、ロウデコーダ5を動作
させて1本のワード線2aを選択する。次に、第2図(
b)に示すワード線駆動クロックをrHJレベルとし、
ワードドライバ6を動作させて選択されたワードL%2
aをrHJレベルに立ち上げる。ワード線2aにつなが
るすべての本体メモリセル、予備メモリセルの情報がビ
ット線、予備ビット線上に現れた後、第2図(C)に示
すセンス回路駆動クロックをrHJレベルにしてセンス
回路7.予備センス回路7′を動作させる。これらセン
ス回路の動作によりビット線、予備ビット線の電圧レベ
ルが確定した後、第2図(d)に示すように、試験情報
書込み端子13.14に試験情報に応じたrHJレベル
または「L」レベルを印加する。次に、第2図(e)に
示すように、試験情報書込み制御端子10をrHJレベ
ルを印加して、上記試験情報に応じた電圧レベルをビッ
ト線、予備ビット線上に伝達させる。この時点でワード
線2aは「H」レベルを保持しており、ワード線対応の
試験情報の一括書込みが行なわれる。次に、試験情報書
込み制御端子10を「L」レベル、さらに試験情報書込
み端子13.14をrHJレベルにした後、通常のメモ
リ動作と同様なタイミングでワード線駆動クロック、セ
ンス回路駆動クロックを順次rLJレベルとして一連の
書込み動作を終了する。動作終了後は、端子13.14
はrHJレベルになるので、出力端子18はrLJレベ
ルに保持される。
このようにしてワード線をja、2bと順に選択して、
試験情報書込み端子13.14に印加するrHJレベル
、「L」レベルを順次入れ換えることにより、rMsc
ANJの試験情報が一括して書き込める。つまり、第1
図では、メモリセル3a、3b+ 3a’、3b’、3
a”、3b”にrHJレベルまたは「L」レベルの情報
が書き込まれる。また、ワード線を2a、  2bと順
に選択して、試験情報書込み端子13.14に印加する
rHJレベル、「L」レベルを2ワード線毎に入れ換え
ることにより、rcHEcKERBOARD」の試験情
報が一括して書き込める。つまり、第1図では、メモリ
セル3a、3a’、3a”にrHJレベルまたはrLJ
レベル、メモリセル3b、3b’、3b”にrLJレベ
ルまたはrHJレベルの情報が書き込まれる。なお、こ
の一括書込みを容易にするため、試験情報書込み制御端
子10にrHJレベルを印加する際、センス回路駆動ク
ロックを一時rLJレベルとし、センス回路7、予備セ
ンス回路7′のラッチを解除してもよい。また、試験情
報書込み制御端子10からの電圧印加により十分ビット
線、予備ビット線の電圧レベルが確定する場合は必ずし
もセンス回路7゜予備センス回路7°を動作させる必要
はない。
次に、ワード線対応の一括比較のシーケンスについて説
明する。まず、プリチャージ期間中はプリチャージクロ
ックφrがrHJレベルであり、一括比較結果の出力ノ
ード17°をrHJレベルにプリチャージしている。そ
の後、センス回路7、予備センス回路7°を動作させる
タイミングまでは前記書込み動作と同様に行なう。次に
、ビット線、予備ピント線の電圧レベル確定後、試験情
報書込み端子13.14に前記書込み動作の試験情報と
は反対の電圧レベルを印加する。なお、この時、試験情
報書込み制御端子10はrLJレベルを保持させておく
。その結果、比較動作時に試験情報書込み端子13.1
4に印加した試験情報の電圧レベルと本体メモリセルか
ら読み出されてビット線上に現れた電圧レベルとが一致
した場合、すなわち本体メモリセルから読み出されたデ
ータが誤っている場合、比較回路15の出力ノード19
がrHJレベルとなり、NOR回路17の出力/−)’
17°をrHJレベルからrLJレベルに変化させる。
ここで、上記コラム系の冗長回路を使用しない場合、第
1図における切替制御回路16は比較回路15°とNO
R回路17を電気的にしゃ断する。従って、予備ビット
線4c、4d上の予備メモリセル3 a 1″、3b”
は一括比較の対象外となる。従って、一括比較結果の出
力端子18のrLJレベルからrHJレベルへの変化を
観測することにより、選択ワード線に接続された本体メ
モリセル全体の中のいずれかに不良ビットが存在してい
ることが検出される。これを第2図(f)に示す。第2
図(f)において、実線のrHJレベルは不良ビットが
ある場合を示し、点線のrLJレベルは全ピット良また
は書込み中の場合を示す。
なお、第2図(81に示す試験情報書込み制御端子lO
のレベルは比較時においては点線で示すようにrLJレ
ベルとなる。
次に、上記試験情報の電圧レベルと本体メモリセルから
の読出しデータとが一致する動作の具体例について説明
する。一括書込みにおいて、試験情報書込み端子13を
rLJレベルとして本体メモリセル3aにrHJレベル
の試験情報を書き込んだ場合を例として説明する。この
場合、一括比較においては、試験情報書込み端子13に
は「H」レベル、試験情報書込み端子14にはrLJレ
ベルが印加され、本体メモリセル3aからのデータと比
較される。一括比較において本体メモリセル3aから読
み出されたデータのレベルが誤ってrLJレベルであっ
た場合、ビット線BLIすなわち比較回路15の上段の
トランジスタ15aのゲートはrLJレベルとなり、ト
ランジスタ15aはオフとなる。この場合、ビット線■
丁ゴのレベルはダミーセルとセンス回路7の作用により
「H」レベルとなり、比較回路15の下段のトランジス
タ15bのゲートはrHJレベルとなる。これによりト
ランジスタ15bはオンとなり、試験情報書込み端子1
4から比較回路15に入力されたrHJレベルが出力ノ
ード19に現れ、NOR回路17の出力ノード17°を
rHJレベルから「L」レベルに変化させる。ここで切
替制御回路16は比較回路15とNOR回路17を電気
的に接続し、比較回路15°とNOR回路17を電気的
にしゃ断している。なお、以上の動作は試験情報書込み
端子13.14が書込み時において「L」レベル、「H
」レベルの場合について説明したが、試験情報書込み端
子13.14が書込み時においてrHJレベル、「L」
レベルの場合右同様の動作となる。
また、以上述べてきた一括書込み・一括比較の試験方法
では、試験情報としてrMSCANJ 。
rcHEcKERBOARDJを例に示してきたが、r
MARcHINGJを用いた試験も可能である。これは
、全メモリセルに対するバックグラウンドデータの書込
みおよび引き続いて行なわれる読出しデータの一括比較
をrMscANJ使用時と同様に行ない、さらに試験情
報書込み端子13.14に与える電圧レベルを反転させ
てrMSCANJ使用時と同様に一括書込み・一括比較
を行なうシーケンスにより実現できる。ただし本発明で
は、ワード線につながるすべてまたは複数個の本体メモ
リセル、予備メモリセルに一括して同じレベルの情報を
書き込むため、従来の試験方法において検出可能であっ
たコラムアドレス系の不良検出が不可能である。従って
、このコラムアドレス系の不良検出に関しては、例えば
メモリセルアレイ1内の1本または数本のワード線につ
ながるすべての本体メモリセル、予備メモリセルを対象
に、rMARcI(INGJを用いた試験を別に実施す
る。
次に、第1の実施例において、メモリセルアレイ1内の
すべての本体メモリセルを試験して、欠陥メモリセルを
含むワード線またはビット線を予備ワード線または予備
ビット線に置換した場合について説明する。冗長構成半
導体メモリの試験でば、上記各予備ラインに置換後、再
試験を行なって不良ビットが選択されないことを検査す
る必要がある。この再試験において同様に第1の実施例
における試験方法を用いることができる。
最初に、ロウ系の冗長回路が使用された場合、例えば予
備ワード線2cが選択された場合、ワード線対応の試験
情報を一括して書き込む手順は以下の通りである。冗長
構成半導体メモリにおいて、欠陥救済時、不良ビットが
存在するワード線を選択する番地は予備ロウデコーダ5
°内の記憶素子に登録されることにより、予備ワード線
の番地への置換がなされる。例えば第1図において、ワ
ード線2aに接続された本体メモリセルに不良ビットが
存在する場合、予備ワード線2cが置換の対象となる。
まず第2図(a)に示すプリチャージクロックφ、をr
LJレベルとし、予備ロウデコーダ5°を動作させる。
登録済の番地と新たに入力されたロウアドレス情報とが
一致した場合、予備ロウデコーダ5”はロウデコーダ機
能停止回路5″を動作させてロウデコーダ5を不活性化
させるとともに、置換対象の予備ワード線2Cを選択す
る。
次に第2図(blに示すワード線駆動クロックを「H」
レベルとし、予備ワードドライバ61を動作させで予備
ワード線2CをrHJレベルに立ち上げる。ここでワー
ド*2aは、ロウデコーダ5が動作しないため、rLJ
レベルを保持する。予備ワード線2Cにつながる予備メ
モリセルの情報がビット線、予備ビット線上に現れた後
、第2図(C)に示すセンス回路駆動クロックをrHJ
レベルにしてセンス回路7.予備センス回路7°を動作
させる。これらセンス回路の動作によりビット線、予備
ビット線の電圧レベルが確定した後、第2図(d)に示
すように、試験情報書込み端子13.14に試験情報に
応じたrHJレベルまたはrLJレベ    ・ルを印
加する。次に、第2図(e)に示すように、試験情報書
込み制御端子10にrHJレベルを印加して、上記試験
情報に応じた電圧レベルをビット線、予備ビット線上に
伝達させる。この時点で予備ワード線2CはrHJレベ
ルを保持しており、ワード線対応の試験情報の一括書込
みが行なわれる。次に、試験情報書込み制御端子10を
rLJレベル、さらに試験情報書込み端子13.14を
rHJレベルにした後、通常のメモリ動作と同様なタイ
ミングでワード線駆動クロック、センス回路駆動クロッ
クを順次rLJレベルとして一連の書込み動作を終了す
る。
次に、ロウ系の冗長回路が使用された場合、例えば予備
ワード線2cが選択された場合のワード線対応の一括比
較のシーケンスについて説明する。
まず、第1図におけるセンス回路7.予備センス回路7
′を動作させるタイミングまでは上記書込み動作と同様
に行なう。次に、ビット線、予備ビット線の電圧レベル
確定後、試験情報書込み端子13.14に前記書込み動
作の試験情報とは反対の電圧レベルを印加する。なお、
この時、試験情報書込み制御端子10はrLJレベルを
保持させてお(、その結果、比較動作時に試験情報書込
み端子13.14に印加した試験情報の電圧レベルと予
備メモリセルから読み出されてビット線、予備ビット線
上に現れた電圧レベルとが一致した場合、すなわち予備
メモリセルから読み出されたデータが誤っている場合、
比較回路15の出力ノード19がrHJレベルとなり、
NOR回路17の出力ノード17′をプリチャージ時の
rHJレベルからrLJレベルに変化させる。ここでロ
ウ系の冗長回路のみを使用する場合、第1図における切
替制御回路16は比較回路15“とNOR回路17を電
気的にしゃ断する。従って、予備ワード線2Cにつなが
る予備メモリセル3C″は一括比較の対象外となる。そ
の結果、一括比較結果の出力4子1BのrLJレベルか
らrHJレベルへの変化を観測することにより、予備ワ
ード線2Cに接続された予備メモリセルの中に不良ビッ
トが存在していることが検出される。これを第2図(f
)に示す。第2図(f)において、実線のrHJレベル
は不良ビットがある場合を示し、点線のrLJレベルは
全ピット良または書込み中の場合を示す。なお使用する
試験情報の種類、回路構成1回路動作に関する種々の変
更などは前記した冗長回路を使用しない場合の第1の実
施例に準する。
次に、コラム系の冗長回路が使用された場合におけるワ
ード線対応の試験情報の一括書込み・一括比較について
説明する。ここで欠陥メモリセルを含むビット線を予備
ビット線に置換する欠陥救済は前記ロウ系欠陥救済と同
様に行なわれる。また、第1図に示した一連の試験回路
では、切替制御回路16は、上記不良ビットのあるビッ
ト線がつながる比較回路15とNOR回路17との接続
を電気的にしゃ断するとともに、置換対象の予備ビット
線がつながる比較回路15′とNOR回路17とを電気
的に接続する機能を持つ。具体側に、第1図においてビ
ット線対4a、4b上に不良ビットがあり、予備ビット
線対4c、4dに置換された場合で、選択ワード線2a
に設定した時の回路動作について以下に説明する。最初
に、ワード線対応の試験情報の一括書込みに関しては、
前記冗長回路を使用しない場合の回路動作と同じである
。次に、ワード線対応の試験情報の一括比較では、まず
第1図におけるセンス回路7.予備センス回路7′を動
作させるタイミングまでは前記書込み動作と同様に行な
う0次に、ビット線、予備ビット線の電圧レベル確定後
、試験情報書込み端子13.14に前記書込み動作の試
験情報とは反対の電圧レベルを印加する。なお、この時
、試験情報書込み制御端子10はrLJレベルを保持さ
せてお(、その結果、例えば比較動作時に試験情報書込
み端子13.14に印加した試験情報の電圧レベルと予
備メモリセルから読み出されて予備ビット線上に現れた
電圧レベルとが一致した場合、すなわち予備メモリセル
から読み出されたデータが誤っている場合、比較回路1
5°の出力ノード19’がrHJレベルとなり、NOR
回路17の出力ノード17′をプリチャージ時のrHJ
レベルから「L」レベルに変化させる。従って、一括比
較結果の出力端子18のrLJレベルから「H」レベル
への変化を観測することにより、ワード′fa2aに接
続された予備メモリセルに不良ビットが存在しているこ
とが検出される。なお第1図における切替制御回路’1
6はビット線対4a、4bにつながる比較回路15とN
OR回路17を電気的にしゃ断する。従って、ビット線
対4a、4b上の不良ビットの情報は一括比較の対象外
となる。
また、使用する試験情報の種類、回路構成9回路動作に
関する種々の変更などは前記した冗長回路を使用しない
場合の第1の実施例に準する。さらに、ロウ系とコラム
系両方の冗長回路が使用された場合に関しては、前記ロ
ウ系のみ使用時とコラム系のみ使用時の試験を合わせた
場合に相当し、その試験方法は前記と同様に説明できる
以上述べてきたように、第1の実施例における試験方法
によれば、ワード線対応に一括書込みおよび一括比較が
行なえるため、試験時間を従来の冗長構成半導体メモリ
の1/nに短縮することができる。ただし、上記nはワ
ード線および予備ワード線に接続される一括書込み・一
括比較が行なわれるメモリセル数であり、通常500ま
たは1000以上の大きな値を採る。
第3図は第1図における切替制御回路16の構成例を示
したものである。図中、四角および丸で囲まれた抵抗表
示の素子R1〜R4が記憶素子で、例えば素子R1と素
子R2は通常低抵抗値を持ち、素子R3とR4は無限大
に近い高抵抗値を持つ。
これらの素子は例えば多結晶シリコンなどで形成され、
レーザ照射などの手段によって互いに逆の電気的特性(
高抵抗と低抵抗という逆の電気的特性)を持つように変
化する。つまり、高抵抗の素子が低抵抗に変化し、ある
いは、低抵抗の素子が高抵抗に変化する。コラム系の冗
長回路が使用されている場合、不良ビットに関係した比
較回路15の出力ノード19につながる素子R1および
R4のみが各々無限大に近い高抵抗値および低抵抗値を
持ち、置換対象の予備ビット線対に関係した比較回路1
5′の出力ノード19“につながる素子R1とR3が低
抵抗値、R2が無限大に近い高抵抗値を持つように各素
子をセットする。また、不良ビットに関係しない比較回
路15の出力ノード19につながる複数個の素子R1お
よびR4は各々低抵抗値および無限大に近い高抵抗値を
持つ。
再試験の結果、置換した予備ビット線対にさらに不良ビ
ットが検出された場合、素子R1を低抵抗値から無限大
に近い高抵抗値を持つようにセットし直す。さらに、素
子R1の再セットに伴い、NOR回路17への入力ノー
ド19′をrLJレベルに固定する。また、ロウ系のみ
の冗長回路の使用および冗長回路未使用の場合には、素
子R1とR2が低抵抗値、R3とR4が無限大に近い高
抵抗値を持つようにセットする。その結果、比較回路1
5′がNOR回路17につながる径路において、素子R
1,R2を介したrLJレベルの設定が成り立ち、比較
回路15°の出力結果を受けてNOR回路17が動作す
ることを避けることができる。なお、この素子の形状、
電気的特性および抵抗値のセット手法は上記に限定され
ない。また、図中の比較回路15“に関係する素子R1
を省略した構成も同様に本発明の範嗜に属する。さらに
、第4図に示すように、第3図中の素子R1を切替制御
回路16に内蔵する代わりにNOR回路17に内蔵して
もよい。この場合、素子R4を省くことができる。
第5図は第3図における各素子をNOR回路17に内蔵
した別の構成例を示したものである。冗長構成半導体メ
モリの大容量化に伴いビット線ピッチが縮小すると、切
替制御回路16内の素子を狭いビット線ピッチに納める
ことが難しくなる。
第5図における構成は、R1等の素子のピッチを第3図
、第4図に示した構成の2倍に緩和させた例を示してい
る。第1図に示したNOR回路17を多段構成とし、N
OR回路間に素子を配置した点が特徴である。各NOR
回路の入力段のレベルを一致させるため、NOR回路間
にCMOSインバータを挿入している。第5図に示した
構成では、コラム系の冗長回路使用時、比較回路2回路
分が置換の単位となる。また、図中の前段のNOR回路
に対する入力数をより増加させることで、素子ピンチは
さらに緩和可能になる。なお、図中の素子R1を第4図
で示したように配置した構成も同第6図は第4図で示し
たNOR回路17の別の構成例を示したもので、第4図
中で予備ビット線に関係する記憶素子R1〜R3をトラ
ンジスタQ1で置換した点に特徴がある。トランジスタ
Q1は置換済みの予備ビット線対4.°につながるNO
R回路の個所を活性化させる役割を持つ、第6図におけ
る径路切り離し用の記憶素子57は第4図で示した記憶
素子R1と同じ性質を持つ。また、AはトランジスタQ
1の制御信号で、第15図。
第16図に示した予備コラムデコーダイネーブル信号S
EBまたは複数の同信号SEBのOR信号または同信号
SEBと試験モード設定信号TEのAND信号が用いら
れる。ここでTEは上記同時試験の期間を設定する信号
で、公知の回路により発゛生できる。またFはNOR回
路17の出力情報である。
第6図において、不良ビット線対が存在する場合、対応
する欠陥番地の予備コラムデコーダ56(第15図、第
16図)への登録、予備コラムデコーダイネーブル回路
58(第15図、第16図)の活性化、NOR回路17
内の記憶素子57の切断を行なう、その結果、NOR回
路17内において、トランジスタQ1がオンして予備ビ
ット線対4°につながる比較回路15°の出力情報が有
効となり、不良ビット線対に相当する符号4につながる
比較回路15の出力情報が無効となる。従って、予備ビ
ット線対4への置換による欠陥ビット救済後の再試験に
おいても、選択ワード線上の全メモリセルを対象とした
同時試験が同様に実施できる。
第7図は本発明の第2の実施例の主要な構成を示したも
のである0本実施例の特徴は、第1図。
第6図で示した試験情報を書込む回路部分、つまり試験
情報書込み線11.12と試験情報書込み制御ゲート8
,8°をメモリ本体のマルチプクレサ60’で共用した
点にある0図中、B、Cはマルチプクレサ60′内で予
備ビット線対4′、ビット線対4につながるトランジス
タQ2.Q3の制御信号である。なお、第15図、第1
6図で示したコラムデコーダ55、予備コラムデコーダ
56、予備コラムデコーダイネーブル回路58および第
15図で示したコラムデコーダ機能停止回路59は本実
施例においても必要であるが、簡略化のため省略しであ
る。また第7図は第16図に示した回路構成をもとに表
わしたもので、第15図に示した回路構成に適用す゛る
場合にはビット線対4につながる記憶素子57を省略し
た構成を採る。
第7図において、トランジスタQ1の制御信号Aは第6
図の場合と同様に、予備コラムデコーダイネーブル信号
SEB (第16図参照)等が用いられる。また、トラ
ンジスタQ2は以下に示す2項A(11,A(2)の場
合にオンする。
A(1)通常のメモリ動作時、予備メモリセルが選択状
態にあり、予備コラムデコーダ56の出力がrHJレベ
ルとなる場合。
A(2)試験時、試験情報の一括書込み状態で、かつ予
備コラムデコーダ56に欠陥番地が登録済みである場合
従って、トランジスタQ2の制御信号Bは以下の論理式
で表わすことができる。
B = T E ’  S CDout+T E ’ 
WE ’  S CDanmbLeここで、TEは試験
モード設定信号、SCD、、tは予備コラムデコーダ5
6の出力信号、WEは書込み制御クロック、SCD@n
abtaは予備コラムデコーダイネーブル信号である。
また、トランジスタQ3は以下に示す2項B (1)、
B(2)の場合にオンする。
B (1)通常のメモリ動作時、コラムデコーダ55の
出力がrHJレベルとなる場合。
B(2)試験時、試験情報の一括書込みの場合。
ただし、コラムデコーダ機能停止回路59を含む回路構
成の場合、上記B(1)の記載に、予備コラムデコーダ
56の出力が「L」レベルである条件を付加する必要が
ある。従って、トランジスタQ3の制御信号Cは以下の
論理式で表わすことができる。
C=下E ・CD、、t+TE−WE (コラムデコー
ダ機能停止回路59を含まない回路構成の場合) C=T E ’ CD o u t ・S CD o 
u t +T E ’ W E(コラムデコーダ機能停
止回路59を含まない回路構成の場合) ここでCD、)utはコラムデコーダ55の出力信号で
ある。
本構成において、試験情報の一括書込みおよび期待値情
報との一括比較は以下の手順C(L)、  (j2)に
分類される。
一ド線2の選択後、データ線に所望の試験情報を印加す
る。信号CのみがrHJレベルとなるため、試験情報は
全ビット線対4にのみ現れ、ワード線2につながる全メ
モリセル3に同時に書込まれる。
一方、データ読出し時には信号A、B、Cがすべて「L
」レベルとなる。従って、全ビット線対4に現れた読出
し情報と、データ線に印加された期待値情報(上記書込
み時とは逆情報)とが比較回路15で比較される。不良
ビット検出時、NOR回路17の出力情報FはrHJレ
ベルに変化する。
C(2)予rコラムデコーダに   土が 言・済み(
SCD    =rHJレベル の1人;まず、ワード
線2の選択後、データ線に所望の試験情報を印加する。
信号A、B、CがすべてrHJレベルとなるため、試験
情報は予備ビット線対4°および未切断の記憶素子57
がつながる全ビット線対4に現れ、ワード線2につなが
る全メモリセル3、予備メモリセル3°に同時に書込ま
れる。データ読出し時には信号AのみがrHJレベルと
なる。従って、未切断の記憶素子57がつながる全ビッ
ト線対4および予備ビット線対41に現れた読出し情報
とデータ線に印加された期待値情報とが比較回路15.
15”で比較される。不良ビット線対に関係したNOR
回路17内の記憶素子57が切断され、かつトランジス
タQ1がオン状態にあるため、欠陥メモリセルを除く全
メモリセル3および予備メモリセル3′内の不良ビット
がNOR回路17で検出される。
第8図は本発明の第3の実施例の主要な構成を示したも
のである。°本実施例の特徴は、第2の実施例における
NOR回路17内の記憶素子57を、ビット線対4とマ
ルチフリレサ60′を切り離す記憶素子57で共用した
点にある。本構成によれば、比較的大きな面積を必要と
する記憶素子数が削減でき、付加回路規模は10%以上
低減可能になる。図中、トランジスタQ4.Q5はプリ
チャージ時、比較回路15,15°内のトランジスタの
ゲートをrLJレベルにする役割を果たす。従って、切
断済みの記憶素子57がつながる不良ビット線対に関係
した比較回路15の出力ノードNlがrHJレベルに立
上がらないため、NOR[lJ路17の誤動作を防止で
きる。トランジスタQ4の制御信号りはプリチャージク
ロックφ2に相当する。またトランジスタQ5の制御信
号Eにはプリチャージクロックφ、の反転信号、同反転
信号と試験モード設定信号TEとのAND信号、同反転
信号と書込み制御クロックWEの反転信号W1とのAN
D信号、同反転信号とTEとWEとのAND信号のいず
れを用いても良い。なお、上記ノードN1のrLJレベ
ルを保証するため、NOR回路17内に第9図に示すト
ランジスタQ6を付加しても良い。また第8図における
比較回路15.151とNOR回路17の接続関係は第
7図と同様な構成を採っても良い。
次に、ワード線を単位としたメモリセルアレイ内の一括
試験と共に、第7図、第8図図中のマルチプクレサ60
1、比較回路15.15’、N。
R回路17の部分の機能検査を行なう試験の場合につい
て考察する。ここで機能検査は例えば以下の手順で行な
う。まず、欠陥ビットを含まないメモリセルがつながる
ワード線1本を対象に、マルチプクレサ60“経由で試
験情報を同時に書込み、全続出し情報と期待値情報との
比較を行なう。その結果、NOR回路17の出力情報F
がrLJレベルとなることを確認する。次に、コラムデ
コーダを動作させ、マルチプクレサ60′経由で上記ワ
ード線上の1ビツトのみに上記試験情報の逆データを書
込む。その後、逆データを含む全続出し情報と期待値情
報との比較を行なう。その結果、上記Fが「H」レベル
となり、期待値情報と異なる逆データを正常に検出する
ことを確認する。
以上述べてきた機能検査および一括試験を実現するため
に、制御信号Aは試験時の読出し状態で、予備コラムデ
コーダに欠陥番地が登録済みの場合のみrHJレベルと
なる。従ってAの論理式は以下の通りとなる。
A = T E−WE−3CD、、、t−また、制御信
号Bは以下に示す3項D(1)〜D(3)の場合にrH
Jレベルとなる。
D (1)通常のメモリ動作時、予備コラムデコーダ出
力がrHJレベルの場合。
D(2)上記機能検査時、試験情報の書込み状態で、予
備コラムデコーダ出力が「H」レベルの場合。
D(3)試験時、試験情報の一括書込み状態で、予備コ
ラムデコーダに欠陥番地が登録済みの場合。
従って、Bは以下の論理式で表わすことができる。
B=1・SCD、uL+TE−WE・ (SCD、ut
°TCTL+ S CDanmbt@°Tctt)ここ
でTcオは上記機能検査時と試験時とを区別する制御l
信号で、試験時にrHJレベルとなる。
また上記機能検査状態はTE−〒ZτがrHJレベルの
場合である。
次に、制御信号Cはコラムデコーダ機能停止回路59の
有無に応じ、以下に示す3項の場合に「H」レベルを採
る。まず同回路59がない回路構成では以下のE (1
)〜E(3)の通りとなる。
E (1)通常のメモリ動作時、コラムデコーダ出力r
HJレベルの場合。
E(2)上記機能検査時、試験情報の書込み状態で、コ
ラムデコーダ出力がrHJレベルの場合。
E(3)試験時、試験情報の一括書込みの場合。
また、同回路59を含む回路構成では以下のF(1)〜
F(3)の通りとなる。
F(1)通常のメモリ動作時、コラムデコーダ出力がr
HJレベル、かつ予備コラムデコーダ出力がrLJレベ
ルの場合。
F(2)上記機能検査時、試験情報の書込み状態で、コ
ラムデコーダ出力がrHJレベル、かつ予備コラムデコ
ーダ出力がrLJレベルの場合。
F(3)試験時、試験情報の一括書込みの場合。
従って、Cは以下の論理式で表わすことができる。
C=TE−CDout+TE−WE・ (CD、u%・
TctL+ Tctt)  (コラム、デコーダ停止機
能回路59を含まない回路構成の場合) C=TE−CD、、、・SCD、□+TE−WE・(C
Dout ・TC?L ・S CDou*+ Tl:?
L)(コラムデコーダ停止機能回路59を含む回路構成
の場合) 以上述べてきた本発明の実施例によれば、欠陥ビット救
済後の再試験も含め、ワード線、予備ワード線を単位に
試験情報の一括書込み、期待値情報との一括比較が行な
えるため、従来の試験に比べて試験時間を1 / nに
短縮できる。ただし、ここでnはワード線、予備ワード
線につながる試験対象のメモリセル数であり、通常50
0以上の大きな値を採る。
第10図は、第1図における比較回路15とビット線対
4a、4b又は比較回路15’と予備ビット線対4c、
4dの接続関係を変えた別の回路構成例である。この構
成の特徴は、比較回路15.151内のトランジスタの
ゲートに対してビット線対4a、4bまたは予備ビット
線対4c、4dを交差接続させた点である。この構成に
よると、ワード線対応の一括比較時に、書込み動作時の
試験情報と同一の(反転情報でない)電圧レベルを試験
情報書込み端子13.14に印加することができる。従
って、試験時に一括書込み動作と一括比較動作を意識す
ることなく所望の試験情報が印加できるという利点があ
る。また、さらに、第1図における試験情報書込み制御
ゲート8,8°、試験情報書込み制御線9、試験情報書
込み制御端子10、試験情報書込み線11.12および
試験情報書込み端子13.14は図中の構成に限定され
ない。従って、例えば第1図における試験情報書込み制
御線9を2本に、試験情報書込み制御端子10を2個に
し、かつ試験情報書込み制御ゲート8.8“内の2個の
トランジスタをこの2本の試験情報書込み制御線9で別
個に制御してもよい。
第11図は本発明の第4の実施例を示す回路図である。
同図は、センス回路7.予備センス回路7′を挾んで異
なったメモリセルアレイ内のビット線、予備ビット線で
ビット線対を形成するオーブンビット線構成を対象に、
一括書込みおよび一括比較の単位がワード線の場合の例
である。図中、1′はメモリセルアレイ、3 a 31
 3 a s ” +  3bs、3bs’は予備メモ
リセル、4L、4L’、4R,4R“はビット線で、4
Lと4R,4L”と4R’が各々ビット線対を形成する
。4Ls。
4Ls ’、4Rs、4Rs ’は予備ビット線で、4
Lsと4R3,4LS’と4Rs ’が各々ビット線対
を形成する。161はメモリセルアレイ1′に関連した
切替制御回路、17パはワード線対応の一致検出を行な
うNOR回路、17aはNOR回路17″の出力ノード
、20.20’はビット線対の試験情報書込み制御ゲー
ト、20s、205′は予備ビット線対応の試験情報書
込み制御ゲート、21.21’はビット線対応の比較回
路、21s、21s’は予備ビット線対応の比較回路、
22.23.24.25は試験情報書込み線、26はN
OR回路17.17”の出力情報をもとにワード線対応
の一致検出を行なうオア(OR)回路、27.28,2
9.30は試験情報書込み端子、31.31’は比較回
路21.21’の出力ノード、31s、31s’は比較
回路21s、21Sfの出力ノードである。第11図に
おいて第1図と同一部分又は相当部分には同一符号が付
しである。ここで、試験情報書込み端子27.28.2
9.30は試験時のみrHJレベル又は「L」レベルが
印加され、それ以外の場合はオーブン状態になっている
。なお、第1図に示した予備ワード線2C12d%予備
メモリセル3C〜3d1′、ロウデコーダ5.予備ロウ
デコーダ5′、ロウデコーダ機能停止回路5″、ワード
ドライバ6、予備ワードドライバ6°はこの第4の実施
例においても同様に必要であるが、第11図では省略し
ている。
第4の実施例における試験は、冗長回路の使用、未使用
にかかわらず、試験情報の一括書込みおよび一括比較の
制御方法が異なる点等を除けば第1の実施例と同様であ
る。従って、具体的な試験の手順については省略する。
第4の実施例における各試験情報の一括書込みは次のよ
うにして行なワレル。まず、rcHEcKE、RBOA
RDJ (7)一括書込みは、試験情報書込み端子27
.29にrHJレベルまたはrLJレベル、試験情報書
込み端子28.30にrLJレベルまたはrHJレベル
を印加し、ワード線の順次選択とともに、これら端子に
印加する「H」レベル、「L」レベルを順次入れ換える
ことにより達成される。rMSCANJの一括書込みは
、試験情報書込み端子27.28にrHJレベルまたは
rLJレベル、29.30にrLJレベルまたはrHJ
レベルを印加し、これら端子に印加された電圧レベルを
固定してワード線を順次選択することにより達成される
。またrMARCHINGJに関しては、全メモリセル
に対するバックグラウンドデータの一括書込みを上記r
MSCANJと同様に行ない、ワード線上の隣接したメ
モリセルに対する反転情報の一括書込みを上記「CHE
CKERBOARD」と同様に行なうことで実現できる
一方、これら試験情報の一括比較は上記と反対の電圧レ
ベルを各々の端子に印加し、通常の続出し動作でビット
線および予備ビット線上に現れる電圧レベルと比較する
ことで行なわれる。また、NOR回路17および17″
の出力情報のOR処理結果を用いて不良ビットの検出を
行なっている点が第1の実施例と異なる。一括比較結果
の出力端子18はプリチャージ時および一括比較結果と
して全ピット良が得られた時にrLJレベル、一括比較
結果として不良ビットが得られた場合に「H」レベルと
なる。また、第1の実施例では述べたセンス回路7.予
備センス回路7“に関係したラッチの解除などは、この
第4の実施例の場合も同様に成り立つ。
さらに、切替制御回路16,16°およびN。
R回路17.17”は第3図〜第9図で示したと同様な
構成も成り立つ。なお、第4の実施例においてコラム系
の冗長回路を用いる場合、ビット線対4L、4Rは予備
ビット線対4Ls、4Rsに置換され、ビット線対4L
’、4R’は予備ビット線対4Ls ’、4Rs ’に
置換される。第4の実施例による試験方法を用いること
による試験時間の短縮効果などは第1の実施例と同様で
ある。
第12図は、第11図における試験情報書込み制御ゲー
ト20と比較回路21および試験情報書込み制御ゲー)
20“と比較回路21gに挟まれた試験情報書込み部分
および試験情報書込み端子を含む回路系の別の構成例を
抜粋したものである。
なお、予備ビット線に関連した試験情報書込み制御ゲー
ト20sと比較回路21sおよび試験情報書込み制御ゲ
ー)20s’と比較回路21S°などについては第12
図中の構成と同様であるため省略した。この構成の特徴
は第11図の構成に比べ、試験情報選択端子を新設する
ことにより試験情報書込み端子数を半分に減少させた点
にある。
図中、32.32’、33.33“は試験情報書込み線
、34.34’、35.35’は試験情報選択線、36
.37は試験情報書込み端子、38は試験情報選択端子
、39は試験情報選択ゲートで、ビット線1本おきに設
けられる。また、第12図において第11図と同一部分
又は相当部分には同一符号が付しである。
ここで、試験情報書込み端子36.37は試験時のみr
HJレベルまたはrLJレベルが印加され、それ以外の
場合はオーブン状態になっている。
試験情報選択端子38はrcHEcKERBOARDJ
を用いる試験時にrHJレベル、rMSCANjを用い
る試験時にrLJレベル、また[MARCHINGJを
用いる試験時にrLJレベルとrHJレベルが交互に印
加され、それ以外の場合はオーブン状態になっている。
第12図の回路における試験方法は、試験情報の一括書
込みおよび一括比較の制御方法が異なる点を除けば、第
4の実施例と同様である。この回路において、rcHE
cKERBOARDJの一括書込みは、試験情報書込み
端子36にrHJレベルまたはrLJレベル、試験情報
書込み端子37にrLJレベルまたはrHJレベル、試
験情報選択端子38にrHJレベルを印加し、ワード線
の順次選択とともに、端子36.37に印加するrHJ
レベル、「L」レベルを順次入れ換えることにより達成
される。rMscANJの一括書込みは、試験情報書込
み端子36にrHJレベルまたはrLJレベル、試験情
報書込み端子37に「L」レベルまたはrHJレベル、
試験情報選択端子38にrLJレベルを印加し、これら
端子に印加された電圧レベルを固定してワード線を順次
選択することにより達成される。またrMARCHIN
GJに関しては、第11図における説明と同様となる。
一方、これら試験情報の一括比較は前記と反対の電圧レ
ベルを端子36.37に印加し、通常の読出し動作でビ
ット線および予備ビット線上に現れる電圧レベルと比較
することで行なわれる。第12図の回路における試験時
間の短縮効果などは第1〜第4の実施例と同様である。
なお、第11図に示したオープンビット線構成において
、センス回路ピッチ内にメモリセルアレイ1′から1へ
の通過ビット線を配置し、かつ第1図における試験情報
書込み制御ゲー)8.8’および比較回路15.15’
を配置した場合、メモリセルアレイ1側のNOR回路1
7のみを設ければよいことは明らかである。また、この
構成を採ることによる試験時間の短縮効果なども第1〜
第4の実施例と同様である。
第13図は本発明の第5の実施例を示す回路図であり、
超大容量の冗長構成半導体メモリを対象とした高密度メ
モリセルアレイ構成に適用したものである。このメモリ
セルアレイ構成の特徴は次の通りである。
■メモリセル面積の縮小に伴うセンス回路ピッチの減少
を緩和させるために、センス回路、予備センス回路をメ
モリセルアレイの両側に分散して配置させた。
■ビット線容量を減少させるためにビット線。
予備ビット線を分割した。
■メモリセルが接続せず、かつビット線、予備ビット線
と異なった配線層で形成したメインビット線、予備メイ
ンビット線を設け、これらビット線とメインビット線と
を電気的に接続させた。
第13図は折返し形ビット線構成を基本とし、メモリセ
ルアレイ1を2つのサブアレイ40.401と2つの予
備サブアレイ4.0s、40s”に分割した構成例を1
組のメインビット線対のみで表わしたものである。セン
ス回路7.予備センス回路7′をメモリセルアレイ1の
左右に配置させることでセンス回路ピッチをメモリセル
ピッチの4倍にまで広げることができる。図中、8″は
ビット線対対応の試験情報書込み制御ゲート、83B 
S11は予備ビット線対対応の試験情報書込み制御ゲー
ト、15゛°はビット線対対応の比較回路、15s、1
5s”は予備ビット線対対応の比較回路、19″は比較
回路15″の出力ノード、41.41’、42.42”
はメインビット線、43.44.45はメインビット線
、予備メインビット線に係るスイッチ、46.47.4
8.49はビット線とメインビット線をつなぐスイッチ
である。また、第13図において第1図、第11図と同
一部分又は相当部分には同一符号が付しである。
なお、第1図に示した予備ワード線2c、2d、予備メ
モリセル3C〜3d″、ロウデコーダ5、予備ロウデコ
ーダ5°、!ウデコーダ機能停止回路5″、ワードドラ
イバ6、予備ワードドライバ6′はこの第5の実施例に
おいても同様に必要であるが、第13図では省略してい
る。
第13図の構成による通常のメモリ動作として、図中の
ワード12選択時の読出し動作を例として以下に述べる
。まずワード線2の選択と同じタイミングでスイッチ4
3.45〜47のみをオンさせる。その結果、メモリセ
ル3aの情報がスイッチ46.43を経由して左側のセ
ンス回路7に伝達され、増幅される。また、メモリセル
3bの情報はスイッチ47.45を経由して右側のセン
ス回路7に伝達され、増幅される。その後、マルチプレ
クサおよびデータ出力回路(共に図示せず)を動作させ
、読出し対象のメモリセル情報のみを読み出す。
次に、第5の実施例における試験の一例として、冗長回
路を使用しない場合について説明する。なお、冗長回路
使用時の試験に関しては、第1の実施例で述べた方法が
同様に採れるため、説明を省略する。以下にまずワード
線対応の試験情報の一括書込みを、対象となるワード線
が図中2の場合を例として説明する。ワード線2の選択
と共にスイッチ43.45〜47をオンさせる。メモリ
セル3aの情報がスイッチ46,43、メモリセル3b
の情報がスイッチ47.45を経てメインビット線41
.41’上に現れた後、左右のセンス回路7を動作させ
る。ここで、スイッチ44がオフ状態にあるため、メモ
リセル3aの情報およびメモリセル3bの情報が現れる
メインビット線41および41′は電気的にしゃ断され
ている。センス回路7の動作により各々のメインビット
線の電圧レベルが確定した後、試験情報書込み端子13
.14に試験情報に応じたrHJレベルまたはrLJレ
ベルを印加する。次に、試験情報書込み制御端子10に
rHJレベルを印加して、上記試験情報に応じた電圧レ
ベルをそれぞれ試験情報書込み制御ゲート8.スイッチ
43.46および試験情報書込み制御ゲー)8”、スイ
ッチ45,47を経由してビット線4,4′上に伝達さ
せる。この時点でワード線2はrHJレベルを保持して
いるため、ワード線対応の試験情報一括書込みが行なわ
れる。次に、試験情報書込み制御端子10をrLJレベ
ル、さらに試験情報書込み端子13゜14をrHJレベ
ルにした後、通常のメモリ動作と同様のタイミングでワ
ード線を非選択状態にして一連の書込み動作を終了する
。このようにしてワード線を2.2″と順次選択して、
試験情報書込み端子13.14に印加する「H」レベル
、「L」レベルを順次入れ換えることによりrMSCA
NJの試験情報が一括して書き込める。つまり第13図
では、すべての本体メモリセル3a、3b、3a’、3
b’にrHJレベルまたはrLJレベルの情報が書き込
まれる。またワード線を2゜2′と順次選択して、試験
情報書込み端子13゜14に印加スるrHJレベル、「
L」レベルヲ2ワード線毎に入れ換えることによりrC
HECKERBOARDJの試験情報が一括して書き込
める。つまり第13図では、本体メモリセル3aと3b
にrHJレベルまたはrLJレベル、33′と3b”に
rLJレベルまたはrHJレベルの情報が書き込まれる
。また、rM、ARCHINGJの一括書込みに関して
は、第1の実施例で述べた説明と同様である。さらに、
センス回路のランチ解除といった回路動作に関する変更
および試験情報書込み制御ゲートと比較回路の接続個所
や切替制御回路に関する他の構成などもすべて第1の実
施例と同様に考えることができる。
次に、ワード線対応の一括比較のシーケンスについて説
明する。まずプリチャージ期間中は一括比較結果の出力
ノード17.17”をrHJレベルにプリチャージして
いる。その後、センス回路、予備センス回路を動作させ
るタイミングまでは前記書込み動作と同様に行なう。次
にメインビット線、予備メインビット線の電圧レベル確
定後、試験情報書込み端子13.14に前記書込み動作
の試験情報とは反対の電圧レベルを印加する。その結果
、比較動作時に試験情報書込み端子13゜14に印加し
た試験情報の電圧レベルと本体メモリセルおよび予備メ
モリセルから読み出されてメインビット線、予備メイン
ビット線上に現れた電圧レベルとが一致した場合(誤り
があった場合)、比較回路15.15”の出力ノード1
9,19”がrHJレベルとなり、NOR回路17.1
7′′の出力ノード17’、17aをrHJレベルから
rLJレベルに変化させる。従って、一括比較結果の出
力端子18のrLJレベルからrHJレベルへの変化を
観測することにより、選択ワード線に接続された本体メ
モリセル全体の中のいずれかに不良ビットが存在してい
ることが検出される。
ここで冗長回路を使用しない場合、切替制御回路16.
16”は比較回路153,153”とNOR回路17.
17”を電気的にしゃ断している。
この第5の実施例の試験における試験時間の短縮効果な
どは第1〜第4の実施例と同様である。
なお、第13図における試験情報書込み制御ゲート8.
比較回路15.NOR回路17などをセンス回路対応に
設けず、いずれかの一方のセンス回路側にのみ設け、さ
らにOR回路26を介さずに出力ノード17°を直接一
括比較結果の出力端子18と接続する構成も同様に本発
明の範晴に属する。この場合、ワード線また。は予備ワ
ード線に接続するメモリセルの半分が一括書込みおよび
一括比較の対象となるため、試験時間は従来の冗長構成
半導体メモリの2 / nに短縮する。ただし、ここで
nはワード線または予備ワード線に接続される一括書込
み・一括比較が行なわれるメモリセル数である。また本
発明は第13図におけるセンス回路7.予備センス回路
7°の配置に限定されない。さらに本発明は第13図に
おけるメインビット線とビット線の接続関係にも限定さ
れない。
従って、例えば試験情報書込み制御ゲート8などを一方
のセンス回路側にのみ設けた前記セルアレイ構成では、
第13図中のメインビット線に係るスイッチ43,44
.45が不要となるが、本発明はそのようなセルアレイ
構成に関しても有効である。また本発明は第13図で示
したような折返し形ビット線構成を基本とした高密度メ
モリセルアレイ構成にも限定されない。例えばオーブン
ビット線構成を基本とした高密度メモリセルアレイ構成
への適用例を第14図に示す。
第14図では、第13図と同様に、メモリセルアレイ1
を2つのサブアレイ40.40’と2つの予備サブアレ
イ40s、40s’に分割した構成例を1組のメインビ
ット線対のみで表わしている。また図面を簡略化するた
め、各種スイッチはトランジスタの代わりにバースイッ
チで表わしている。図中、50.50’、51.51’
、53.53’、54,54°はビット線とメインビッ
ト線をつなぐスイッチ、52.52’および52S、5
23’はメインビット線同士および予備メインビット線
同士をつなぐスイッチである。また第14図において第
1図、第11図、第13図と同一部分又は相当部分には
同一符号が付しである。
なお、第1図に示した予備ワード線2c、2d、予備メ
モリセル30〜3d″、ロウデコーダ5、予備ロウデコ
ーダ5°、ロウデコーダ機能停止回路5″、ワードドラ
イバ6、予備ワードドライバ6′はこの実施例において
も同様に必要であるが、第14図では省略している。
第14図の構成による試験方法を第5の実施例(第13
図)に準じて冗長回路を使用しない場合を対象に説明す
ると、以下の通りとなる。まず、ワード線対応の試験情
報の一括書込みを、対象となるワード線が図中2の場合
を例に説明する。ワード線2の選択と共にスイッチ50
.51’をオンさせる。メモリセル3aの情報がスイッ
チ50、メモリセル3bの情報がスイッチ51“を経て
メインビット線41.42’上に現れた後、左右にセン
ス回路7を動作させる。ここでスイッチ52.52Iが
オフ状態にあるため、メインビット線41と41°およ
び42と42′は電気的にしゃ断されている。センス回
路7の動作によりそれぞれのメインビット線の電圧レベ
ルが確定した後、試験情報書込み端子27.28.29
.30に試験情報に応じたrHJレベルまたはrLJレ
ベルを印加する。次に試験情報書込み制御端子lOにr
HJレベルを印加して、前記試験情報に応じた電圧レベ
ルをそれぞれ試験情報書込み制御ゲート8、スイッチ5
0および試験情報書込み制御ゲー)8”、スイッチ51
′経由でビット線4,4”上に伝達させる。この時点で
ワード線2はrHJレベルを保持しているため、ワード
線対応の試験情報の一括書込みが行なわれる。
次に、試験情報書込み制御端子10をrLJレベル、さ
らに前記試験情報書込み端子をすべて「H」レベルにし
た後、通常のメモリ動作と同様のタイミングでワード線
を非選択状態にして一連の書込み動作を終了する。この
ようにして、試験情報書込み端子27.30にrHJレ
ベルまたは「L」レベル、28.29にrLJレベルま
たは「H」レベルを印加し、ワード線の順次選択と共に
これら端子に印加するrHJレベル、「L」レベルを順
次入れ換えることによりrCHECKERBOARDJ
の試験情報が一括して書き込める。
また試験情報書込み端子27.29にrHJレベルまた
はrLJレベル、28.30に「L」レベルまたはrH
Jレベルを印加し、これら端子に印加された電圧レベル
を固定してワード線を順次選択することによりrMsc
ANJの試験情報が一括して書き込める。またrMAR
CHINGJに関しては、第4の実施例に準する。さら
にセンス回路のランチ解除といった回路動作に関する変
更および切替制御回路などの回路構成に関する変更など
もすべて前記の実施例と同様に考えることができる。
次にワード線対応の一括比較のシーケンスについて説明
する。まず、センス回路、予備センス回路を動作させる
タイミングまでは前記書込み動作と同様に行なう。次に
、メインビット線、予備メインビット線の電圧レベル確
定後、試験情報書込み端子27.28,29.30に前
記書込み動作の試験情報とは反対の電圧レベルを印加す
る。その結果、上記印加された反対の電圧レベルと通常
の読出し動作でメインビット線、予備メインビット線上
に現れた電圧レベルとが一致した場合、比較回路15.
15”の出力ノード19,19”がrHJレベルとなり
、NOR回路17.17”の出力ノード17’、17a
をrHJレベルから「L」レベルに変化させる。従って
、一括比較結果の出力端子18のrLJレベルからrH
Jレベルへの変化を観測することにより、選択ワード線
に接続されたすべての本体メモリセルの中に不良ビット
が存在していることが検出される。ここで冗長回路を使
用しない場合、切替制御回路16,16′は比較回路1
5s、153”とNOR回路17.17”を電気的にし
ゃ断している。第14図に示す実施例の試験による試験
時間の短縮効果は前記実施例の場合と同様である。
なお、第14図における試験情報書込み制御ゲート8.
比較回路15.NOR回路17.試験情報書込み線22
および23.試験情報書込み端子27および28などを
いずれか一方のセンス回路側にのみ設け、さらにOR回
路26を介さずに出力ノード17°を直接一括比較結果
の出力端子18と接続する構成も同様に本発明の範晴に
属する。
この場合、ワード線に接続するメモリセルの半分が一括
書込みおよび一括比較の対象となるため、試験時間は従
来の冗長構成半導体メモリの2 / nに短縮する。た
だし、ここでnはワード線および予備ワード線に接続さ
れる一括書込み・一括比較が行なわれるメモリセル数で
ある。
また本発明は第14図におけるメインビット線とビット
線の接続関係にも限定されない。従って、例えばビット
線の両端に設けられたスイッチのいずれか1!IJIの
みを用いてメインビット線と電気的に接続させたセルア
レイ構成に関しても本発明は有効である。
なお本発明の実施例はすべてワード線対応の一括書込み
および比較の方法について採り上げたが、例えば複数の
ワード線、予備ワード線をまとめて多重選択することに
より、数回の書込み動作でメモリセルアレイ内の全メモ
リセルに試験情報を書き込むことも可能である。従って
、本発明は一括書込みおよび一括比較の単位がワード線
、予備ワード線対応には限定されない、単数または複数
のワード線、予備ワード線単位あるいはワード線。
予備ワード線の一部単位でもよい、従って、メモリセル
アレイ内で多分割されたワード線、予備ワード線を単位
に一括試験を行なってもよい、また本発明は冗長構成半
導体メモリとしてダイナミックRAMに限定されること
なく、スタティックRAM、ROMなどへも全く同様に
適用できることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、選択されたワード線、予
備ワード線に接続された複数個の本体メモリセル、予備
メモリセルに一括して外部から「0」または「1」の試
験情報を書き込み、上記選択されたワード線、予備ワー
ド線に接続された複数個の本体メモリセル、予備メモリ
セルに書き込まれた試験情報と上記選択されたワード線
、予備ワード線に接続された複数個の本体メモリセル。
予備メモリセルに外部端子から印加された「0」または
「1」の期待値情報との比較を一括して行なうことによ
り、書込み・比較の時間を大幅に短縮することができる
ので、試験時間の大幅な短縮が可能な冗長構成半導体メ
モリを実現できる効果がある。
また、複数のワード線、予備ワード線を多重選択させる
ことにすれば、1回または数回の書込み動作で試験情・
報を全メモリセルに書き込むことができるので、上記と
同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す回路図、第2図は
試験時におけるタイミング図、第3図は第1図における
切替制御回路の回路図、第4図は第1図におけるNOR
回路の変形例を示す回路図、第5図は第4図におけるN
OR回路の別の変形例を示す回路図、第6図は第4図に
おけるNOR回路の更に別の変形例を示す回路図、第7
図は本発明の第2の実施例を示す回路図、第8図は本発
明の第3の実施例を示す回路図、第9図は第8図におけ
るNOR回路の変形例を示す回路図、第10図は第1図
における比較回路とビット線の接続関係を変えた別の回
路構成例を示す回路図、第11図は本発明の第4の実施
例を示す回路図、第12図はその変形例を示す回路図、
第13図は本発明の第5の実施例を示す回路図、第14
図はその変形例を示す回路図、第15図〜第17図は従
来の冗長構成半導体メモリの構成図である。 1.1’・・・メモリセルアレイ、2.2’、2a、2
b・・・ワード線、2c、2d・・・予備ワード線、3
 as  3 b*  3 a Z  3 b ’ ”
’本体メモリセル、3a”、3b”、3c、3d、3c
’、3d’。 30t?、3d”、3as、3bs、3as’、3bs
′・・・予備メモリセル、4.4’、4a、4b、4a
 ’+  4 b ’、4Ll  4L ’、4R14
R’・・・ビット線、4c、4J  4Ls、4Ls 
’、4Rs、4Rs ’・・・予備ビット線、5・・・
ロウデコーダ、5′・・・予備ロウデコーダ、5′1・
・ロウデコーダ機能停止回路、6・・・ワードドライバ
、6°・・・予備ワードドライバ、7・・・センス回路
、7゛・・・予備センス回路、L  8”+  8”、
8s、as”、20.20’、20s、20s ’−・
・試験情報書込み制御ゲート、9・・・試験情報書込み
制御線、10・・・試験情報書込み制?11端子。 21図 18         1J14     ]U二姦2
==3 13、+4 −“7シ 3エ                ス4
二二、15二 46= 帛7図 愁12= :二15ズ m:16 二

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 情報を記憶するための本体メモリセルの複数個と欠陥救
    済用の予備メモリセルの複数個とをマトリクス状に配置
    してメモリセルアレイを構成し、前記複数個の本体メモ
    リセルの情報のやりとりを行なう複数本のビット線と前
    記複数個の本体メモリセルを選択する複数本のワード線
    とを有し、前記複数個の予備メモリセルの情報のやりと
    りを行なう1本若しくは複数本の予備ビット線と前記複
    数個の予備メモリセルを選択する1本若しくは複数本の
    予備ワード線とのいずれか又は両者を有し、前記複数個
    の本体メモリセル内の欠陥メモリセルの番地を予備メモ
    リセルの番地に置換することにより欠陥救済を行なう冗
    長構成半導体メモリにおいて、 選択されたワード線に接続された複数個の前記本体メモ
    リセルと前記予備メモリセルまたは選択された予備ワー
    ド線に接続された複数個の前記予備メモリセルに一括し
    て外部端子から「0」または「1」の試験情報を書き込
    む一括書込手段と、前記選択されたワード線に接続され
    た複数個の前記本体メモリセルと前記予備メモリセルま
    たは前記選択された予備ワード線に接続された複数個の
    前記予備メモリセルに書き込まれた試験情報と、前記選
    択されたワード線に接続された複数個の前記本体メモリ
    セルと前記予備メモリセルまたは前記選択された予備ワ
    ード線に接続された複数個の前記予備メモリセルに外部
    端子から印加された「0」または「1」の期待値情報と
    の比較を一括して行なう一括比較手段と、 欠陥メモリセルの番地に係る前記一括比較手段を他の本
    体メモリセルまたは予備メモリセルの番地に係る前記一
    括比較手段から切り離す切替制御手段と を有することを特徴とする冗長構成半導体メモリ。
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WO1992006475A1 (en) * 1990-10-02 1992-04-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory
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