JPH0666120B2 - 半導体記憶装置の冗長部 - Google Patents

半導体記憶装置の冗長部

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JPH0666120B2
JPH0666120B2 JP58210091A JP21009183A JPH0666120B2 JP H0666120 B2 JPH0666120 B2 JP H0666120B2 JP 58210091 A JP58210091 A JP 58210091A JP 21009183 A JP21009183 A JP 21009183A JP H0666120 B2 JPH0666120 B2 JP H0666120B2
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    • G11C29/78Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices
    • G11C29/80Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices with improved layout
    • G11C29/808Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices with improved layout using a flexible replacement scheme

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体記憶装置に係り、特にバイト単位でデー
タを読み出すバイト構成の半導体記憶装置における不良
メモリセル救済用の冗長部に関する。
〔発明の技術的背景〕
半導体メモリ集積回路の集積度は年々向上しており、最
近では256キロビットのダイナミック型ランダムアクセ
スメモリ(DRAM)とか64kBのスタティック(S)型RAM
が製品化されつつある。このように集積度が向上しメモ
リ容量が大きくなるにつれて、その製造初期における歩
留りの低さが問題となり、その対策としてメモリに冗長
部を設けておく冗長構成技術が導入されるようになって
きた。この技術は、、同一チップ上に機能的に必要な容
量の正規メモリセルの他に余分な予備メモリセルを具備
し、正規メモリセル内で1セル及至数セルの不良が発生
した場合にそれらの不良セルを前記予備セルに置き換え
ることによって、チップを救済するものであり、これに
より歩留りは大幅に向上する。冗長構成を実際に採用す
る場合には、セルを1個づつ置き換えることは不可能で
あるので、適当数の予備の行または予備の列を具備し、
正規メモリセルにおける不良セルを含む行または列の単
位で前記予備行または予備列と置換するようにしてい
る。この置換のために、前記不良セルを含む行または列
のアドレスの指定時に、この行または列を救済するため
に割り当てるべき予備行または予備列のアドレスを指定
するように予備行デコーダまたは予備列デコーダの入力
をプログラムする必要があり、このプログラムのために
ヒューズ素子を電気的にあるいは、レーザ光によって溶
断するなどの方法が採られる。
第1図は、上述したような電気的にヒューズを溶断する
方式を用いた場合の冗長構成の一例を示しており、第2
図は第1図のプログラムエレメントにNチャンネルMOS
(絶縁ゲート型)トランジスタを用いた構成の一例を示
している。第1図において、アドレス信号A0,〜An,
nは正規デコーダ1…とプログラムエレメント2…に
加えられる。このプログラムエレメント2…の各出力信
号は予備行イネーブル信号と共に予備行デコーダ3に加
えられる。この予備行デコーダ3のデコード出力はメモ
リセルアレイ4における予備行5の行線に加えられる。
このような予備行デコーダ3および予備行5は複数組設
けられており、各組の予備行デコーダ3のデコード出力
信号はノアゲート6に加えられ、このノアゲート6の出
力はインバータ7により反転されて正規デコーダ用ディ
スエーブル信号として前記正規デコーダ1…に加えられ
る。正規デコーダ1…のデコード出力は前記メモリセル
アレイ4における正規行8…の行線に加えられる。
一方、第2図は前記プログラムエレメント2…のうちの
1個を取り出して示しており、Ai,iはアドレス信号
入力である。ここで、21〜25はそれぞれエンハンスメン
ト型のMOSトランジスタ、26および27はディプレーショ
ン型のMOSトランジスタ、28はインバータ、29はヒュー
ズ素子である。トランジスタ21,22の各一端は対応して
アドレス信号Ai,iが加えられ、各他端は共通接続さ
れて出力端となっている。トランジスタ26は、ドレイン
がプログラム電源VPに接続され、ゲート・ソース相互が
接続され、ソースはトランジスタ23,24の各ドレインお
よびトランジスタ25のゲートに接続されている。上記ト
ランジスタ23のゲートはプログラム信号が加えられ、ソ
ースは接地されており、トランジスタ24のゲートはアド
レス信号iが加えられ、ソースは接地されている。前
記トランジスタ25は、ソースが接地され、ドレインがヒ
ューズ素子29の一端およびトランジスタ27のドレイン、
前記トランジスタ22のゲートに接続されると共にインバ
ータ28を介して前記トランジスタ21のゲートに接続され
ている。上記トランジスタ27のゲート・ソースは相互接
続されて接地されており、ヒューズ素子29の他端は電源
VCCに接続される。
上記プログラムエレメントにおいては、プログラム信号
によってヒューズ素子29の溶断の可否を制御し、このヒ
ューズ素子29が溶断されているかいないかに応じてアド
レス信号Aiまたはiを選択導出することによってプロ
グラムを行なうものである。つまり、ヒューズ素子29が
溶断されていない状態では、ヒューズ素子29を通じてV
CC電位(高レベル)がトランジスタ22のゲートおよびイ
ンバータ28に加えられている。したがって、このときト
ランジスタ22はオン、インバータ28の低レベル出力によ
りトランジスタ21はオフになっており、アドレス信号
iが選択導出される。これに対して、ヒューズ素子29が
溶断されている状態では、トランジスタ22のゲートおよ
びインバータ28に低レベルが加わるので、トランジスタ
22はオフ、インバータ28の高レベル出力によりトランジ
スタ21はオンになっており、アドレス信号iが選択導
出される。
また、ヒューズ素子29を溶断する場合には、プログラム
信号を低レベルにすると共にアドレス信号iを低レベ
ルにしてトランジスタ23,24を共にオフにする。これに
より、トランジスタ25はゲートにトランジスタ26を通じ
て高レベルが加えられてオンになるので、ヒューズ素子
29は大電流が流れて溶断する。
前記第1図の冗長構成において、不良セルがない場合に
は予備行イネーブル信号は高レベルに保たれており、各
組の予備デコーダ3…の出力は低レベル、ノアゲート6
の出力は高レベル、インバータ7の出力は低レベルとな
り、正規デコーダ1…のみが動作可能になる。不良セル
があった場合には、この不良セルを含む不良行のアドレ
スをプログラムエレメント2…のヒューズ素子の溶断の
有無によってプログラムし、さらに予備行イネーブル信
号も低レベルにプログラムして各組の予備デコーダ3…
を動作可能状態にする。したがって、不良行が選択され
た場合に、その救済に割り当てられた予備デコーダ3の
出力が高レベルになってこの高レベル出力が加えられる
予備行5が選択されるが、前記ノアゲート6の出力は低
レベル、インバータ7の出力は高レベルになり、正規デ
コーダ1…は全て非選択状態になる。
なお、予備列の冗長構成についても上述した予備行の冗
長構成に準じて設けることが可能であり、これらの冗長
構成はそのプロセス、メモリセルアレイのパターンなど
から考慮して予備行、予備列のどちらかまたは両方が設
けられる。
〔背景技術の問題点〕
ところで、上述したような冗長構成は、ビット単位でデ
ータを読み出すビット構成のメモリには簡単に組み込む
ことが可能である。しかし、バイト単位でデータを読み
出すバイト構成のメモリに上記冗長構成を組み込もうと
すると、1本または数本の予備列を複数の入出力線間で
切り換え接続しなければならず、このことは技術的に大
変困難であるばかりか読み出し、書き込みの速度に悪影
響を与えるという問題がある。一方、バイト構成のメモ
リにおいて、バイトを構成する各ビット毎に予備列を持
たせることによって冗長構成を組み込もうとすると、各
ビットに1列づつ予備列を付加するとしても最低限ビッ
ト数だけ予備列が必要(4ビットの場合は4本、8ビッ
トの場合は8本)となり、メモリのチップ面積の増加率
が大きくなり、全体として歩留りが悪くなるという問題
がある。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、簡単な構
成により予備列を使うことなく予備行のみで予備列の効
果をも兼ね備えると共にチップ面積の増加率が小さくて
済み、しかもアクセスタイムに悪影響を与えない半導体
記憶装置の冗長部を提供するものである。
〔発明の概要〕
即ち、本発明の半導体記憶装置の冗長部は、バイト単位
でデータを読み出すバイト構成の半導体記憶装置におけ
る列方向に複数区分に分割されてそれぞれ独立に行方向
が選択される複数個のメモリセルアレイにそれぞれ設け
られた不良行救済用の予備行と、この複数個のメモリセ
ルアレイにおける各予備行にそれぞれ対応して設けら
れ、各予備行を独立に選択するためのプログラム可能な
予備行デコーダと、前記複数個のメモリセルアレイに対
応して設けられ、対応するメモリセルアレイにおけるプ
ログラムされた予備行デコーダからの信号に基いて対応
するメモリセルアレイにおける正規行デコーダの全てを
非選択状態にする正規行デコーダディスエーブル信号発
生回路とを具備することを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
第3図は8キロワード×8ビットのバイト構成のSRAMの
一部を示しており、メモリセルアレイは行方向および列
方向にそれぞれ256セルづつ配置されて列方向に2分
割、つまり左右に2分割されている。このように分割さ
れた左右のメモリセルアレイ31,32は、それぞれバイト
を構成する8ビットに対応して16セル単位で8分割さ
れ、それぞれ列方向の中心に正規行デコーダ33,34が配
置されており、この正規行デコーダ33,34は左右のメモ
リセルアレイ31,32の正規メモリセル群に対してそれぞ
れ独立に各行の選択を行なうものである。列デコーダ35
は、アドレスバッファ36からのアドレス信号A0,〜A
3,をデコードし、前記メモリセルアレイ31,32の列
方向に8分割された各区分における16列のうちの1列を
選択する。つまり左右のメモリセルアレイ31,32に対し
てそれぞれ8列づつ選択する。この左右それぞれ8列づ
つの列線(各列線37はそれぞれ2本のビット線B,で1
組になっている)は、それぞれアドレスバッファ38から
のアドレス信号A4,に対応してゲート制御される2
組のトランスファゲート39,40によって左右のどちらか
一方が選択される。なお、第3図では図示を簡略化する
ためにトランスファゲート39,40として第5ビット目用
のものを代表的に示している。
一方、前記左右のメモリセルアレイ31,32は、それぞれ
正規行デコーダ33,34により選択される正規行のほかに
たとえば2行づつの予備行41,42、43,44を備えている。
上記左右の正規行デコーダ33,34は、アドレスバッファ3
8からのアドレス信号4,A4によってどちらか一方が選
択されると共に同時に加えらえるアドレス信号A5,
〜A12,12によって正規行の行選択を行なう。また、前
記左右のメモリセルアレイ31,32における各2行の予備
行41,42、43,44をそれぞれ独立に選択するための計4個
の予備行デコーダ45,46、47,48が設けられている。この
うち左のメモリセルアレイ31用の予備行デコーダ45,46
は、アドレスバッファ38からのアドレス信号により
選択されると共に同時に加えられるアドレス信号A5,
〜A12,12によって予備行41,42を各対応して選択す
る。また、右のメモリセルアレイ32用の予備行デコーダ
47,48はアドレスバッファ38からのアドレス信号A4によ
り選択されると共に同時に加えられるアドレス信号A5,
〜A12,12によって予備行43,44を各対応して選択
する。そして、前記予備行デコーダ45,46および47,48の
デコーダ出力は各対応して正規デコーダディスエーブル
信号発生回路49,50に加えられ、このディスエーブル信
号発生回路49,50の出力は各対応して左右の正規行デコ
ーダ33,34に供給される。
第4図は、上記予備行デコーダ45,46、47,48および正規
ディスエーブル信号発生回路49,50を取り出してそれぞ
れ代表的に1個分の具体的な回路例を示している。予備
行デコーダ45は、レーザ光溶断形のヒューズ素子51…を
有するプログラム可能な構成となっている。即ち、ノア
型デコーダ部52において、Nチャンネルエンハンスメン
ト型トランジスタT1〜T17のうちT1〜T16の各ゲートは対
応して各1個のヒューズ素子51の一端に接続され、この
ヒューズ素子51…の各他端はアドレス信号A5,
A12,12が導かれ、残りの1個のトランジスタT17のゲ
ートにはアドレス信号が加えられる。また、上記ト
ランジスタT1〜T16の各ゲートは、それぞれゲート・ソ
ース相互が接続されたNチャンネルディプレーション型
トランジスタT1′〜T16′を介して接地されている。こ
のトランジスタT1′〜T16′はそれぞれ電流が数μA程
度流れる程度の大きさのものである。そして、上記ノア
型デコーダ部52のデコード出力はバッファ回路53を通じ
て予備行41に加えられる。また、正規行デコーダディス
エーブル信号発生回路49は、予備行デコーダ45,46それ
ぞれのノア型デコーダ部52からデコード出力が加えられ
るノアゲート54と、このノアゲート54の出力を反転して
前記正規行デコーダ33に加えるインバータ55とからな
る。
ここで、第4図の回路の動作を説明しておく。予備行デ
コーダ45がプログラムされていない場合には、アドレス
信号A5,〜A12,12のいずれかによってトランジス
タT1〜T16のいずれかがオンになり、デコード出力は低
レベルになり、予備行41の選択は行なわれない。これに
対して、ヒューズ素子51…の一部が溶断され所定のアド
レス信号A5,〜A12,12およびによりトランジ
スタT1〜T17が全てオフになるようにプログラムされて
いる場合には、所定のアドレス信号入力によりデコード
出力は高レベルになり、予備行41の選択が行なわれる。
正規行デコーダディスエーブル信号発生回路49は、予備
行デコーダ45,46からのデコーダ出力が全て低レベルの
場合には出力が低レベルとなり、上記デコード出力のい
ずれか1つが高レベルの場合には高レベルの正規行デコ
ーダディスエーブル信号を発生する。このディスエーブ
ル信号は正規行デコーダ33におけるノア型デコーダ部の
駆動トランジスタ(図示せず)のゲートに加えられる。
次に、前記第3図に示したメモリにおける動作を説明す
る。たとえば左のメモリセルアレイ31に不良セルが1個
発生した場合、その不良セルの行方向のアドレスを予備
行デコーダ45,46のいずれか一方、たとえば45にプログ
ラムする。これにより、上記不良セルに接続された正規
行デコーダの選択に際して上記予備行デコーダ45が選択
され、この予備行デコーダ45におけるノア型デコーダ部
のデコード出力が高レベルになり、正規行デコーダディ
スエーブル信号が高レベルになり、左のメモリセルアレ
イ31における全ての正規行デコーダが非選択状態にな
る。したがって、予備行デコーダ45のみが選択されるこ
とになり、前記不良セルのある行は上記予備行デコーダ
45により選択される予備行41により置換されたことにな
る。同様に、左のメモリセルアレイ31において上記とは
別の不良行がある場合に予備行デコーダ46のプログラム
によって予備行42に置換することができ、さらに右のメ
モリセルアレイ32において2行までの不良行を予備行デ
コーダ47,48のプログラムによって予備行43,44に置換す
ることができる。
即ち、上記メモリの冗長構成によれば、左右のメモリセ
ルアレイ31,32においてそれぞれ独立に2行までの不良
行を救済することが可能である。したがって、左右のメ
モリセルアレイに不良セルが属する割合が5分5分であ
ると仮定した場合、左右それぞれ独立な2行の救済が可
能である。このことは、従来のバイト構成のメモリにお
いて左右のメモリセルアレイに共通な2行の予備行を持
たせる場合には2行までしか救済できないのに比べて最
高4行までの救済が可能であり、1.5倍以上の救済効果
があることになる。従って、上記冗長構成は、左右のメ
モリセルアレイ31,32でそれぞれ独立に選択される予備
行のみで予備列の救済効果を有するので、バイトを構成
する各ビットに予備列を使用する場合に比べて救済効果
は劣るが、回路構成は非常に簡単であり、チップ面積の
増加率は小さくて済む。また、チップサイズは通常は行
方向に短かく列方向に長いので、列方向に予備列を入れ
る場合に比べて行方向に予備行を入れる本実施例の冗長
構成はチップ面積の増加率が小さくて済む。また、上記
冗長構成は、従来例の説明で述べたような複数の入出力
間で予備列を切り換える構成におけるようなアクセスタ
イムに悪影響を与えるという問題も生じない。
なお、上記実施例の予備行デコーダ45,46,47,48は、レ
ーザ光溶断型のヒューズ素子51…によりプログラムを行
なう構成を示したが、他のプログラム素子を有する構成
でもよく、たとえば第1図,第2図を参照して前述した
ような電気的溶断型のヒューズ素子を有するプログラム
エレメントを用いてもよい。
また、メモリセルアレイは、上記実施例の2分割に限ら
ずさらに細分化することも可能であるが、各分割区分毎
に行デコーダを必要とすることを考慮すると2分割の場
合は構成が簡単である利点がある。
また、本発明はDRAM,SRAMに限らず、プログラマブルリ
ードオンリメモリ(PROM)にも適用可能である。
〔発明の効果〕
上述したように本発明の半導体記憶装置の冗長部によれ
ば、列方向に分割された各区分のメモリセルアレイに各
区分で独立に予備行を選択し得るようにした簡単な構成
によって、予備列を設けることと等価となり、救済効果
が高くなると共にチップ面積の増加率は小さくて済み、
しかもアクセスタイムに悪影響を与えないなどの利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体メモリの冗長構成の一例を示す構成説明
図、第2図は第1図のプログラムエレメントを1個取り
出して具体例を示す回路図、第3図は本発明に係る半導
体記憶装置の冗長部の一実施例を示す構成説明図、第4
図は第3図の予備行デコーダおよび正規行デコーダディ
スエーブル信号発生回路を取り出してその一部を具体的
に示す回路図である。 31,32……メモリセルアレイ、33,34……正規行デコー
ダ、41〜44……予備行、45〜48……予備行デコーダ、4
9,50……正規行デコーダディスエーブル信号発生回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−92500(JP,A) 特開 昭58−130495(JP,A) 特開 昭58−41500(JP,A) 特開 昭58−68296(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ワード線が延在する方向に配置されると共
    に前記ワード線が延在する方向に複数に区分され、各区
    分がバイトを構成し、バイト単位でデータを読み出すこ
    とができる分割されたメモリセルアレイ31,32と、 各々のメモリセルアレイに設けられ、当該メモリセルア
    レイのワード線を選択するための正規行デコーダ33,34
    と、 各々のメモリセルアレイに設けられ、当該メモリセルア
    レイのビット線が延在する方向に配置され、当該メモリ
    セルアレイのワード線に平行な予備メモリ群から構成さ
    れる予備行41〜44と、 各々のメモリセルアレイに設けられ、当該メモリセルア
    レイに不良行が存在する場合に、当該不良行に変わる予
    備行のワード線を他のメモリセルアレイとは独立に選択
    し得る予備行デコーダ45〜48と、 各々のメモリセルアレイに設けられ、当該メモリセルア
    レイの不良行に変わる予備行のワード線が選択される場
    合に、当該メモリセルアレイのワード線を全て非選択と
    するディスエーブル信号発生回路49,50と を具備することを特徴とする半導体記憶装置の冗長部。
  2. 【請求項2】前記メモリセルアレイ群は、2つのメモリ
    セルアレイから構成され、各メモリセルアレイは8区分
    され、当該メモリセルアレイから8ビットを同時に読み
    出すことができることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の半導体記憶装置の冗長部。
  3. 【請求項3】前記バイト単位でデータを読み出すにおい
    て、一つのメモリセルアレイの一つの区分から読み出さ
    れる1ビットと、他の一つのメモリセルアレイの一つの
    区分から読み出される1ビットとを選択して出力するた
    めのトランスファゲート39,40を備えたことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項に記載の半導体記憶装置の冗長
    部。
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DE8484113439T DE3485564D1 (de) 1983-11-09 1984-11-07 Redundante schaltung fuer ein halbleiterspeichergeraet.
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