KR100434319B1 - Circuit for Repairing Fail in Semiconductor Memory Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안티 퓨즈부(anti fuse)를 이용하여 패키징 후 리페어를 수행하고, 또한 상기 안티 퓨즈부를 제어하는 회로를 구성하여 리페어를 진행함에 있어서, 워드라인 수로 구비된 퓨즈 셋에 어드레스 신호를 인가받아 상기 각각의 퓨즈 셋의 히트 여부를 비교하여 히트 비교 신호를 출력하는 비교부와, 상기 히트 비교 신호를 인가받아 히트 섬 처리를 하여 페일이 발생한 노멀 워드라인을 디스에이블시키고, 상기 노멀 워드라인을 대체하여 리던던트 워드라인을 인에이블시키는 워드라인 제어부로 구성된 반도체 소자의 리페어 회로에, 패키징 후 페일이 발생한 리던던트 워드라인 또는 노멀 워드라인을 대체하여 어드레스 신호를 인가받아 안티 퓨즈 셋 프로그램을 구동시켜 각각의 어드레스별 히트 여부를 검사하고 히트 섬 처리를 하여 안티 리던던트 워드라인을 인에이블시키는 안티부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The present invention performs repair after packaging using an anti-fuse unit, and configures a circuit for controlling the anti-fuse unit to perform the repair. In this case, an address signal is applied to a fuse set provided by the number of word lines. A comparator for comparing a hit of each fuse set and outputting a heat comparison signal, and disabling the normal word line in which a fail occurs by performing a heat island processing by receiving the heat comparison signal and replacing the normal word line. To replace the redundant word line or normal word line, which failed after packaging, to the repair circuit of the semiconductor device configured as a word line controller to enable the redundant word line, the address signal is applied to drive the anti-fuse set program to each address. Anti-redundant by checking for star hits and treating them with heat islands Characterized in that it further comprises an anti-enable to enable the word line.
Description
본 발명은 반도체 기억 소자에 관한 것으로 특히, 안티 퓨즈부(anti fuse)를 이용하여 패키징 후 리페어를 수행하고, 또한 상기 안티 퓨즈부를 제어하는 회로를 구성하여 리페어를 진행함에 있어서, 단일 비트 페일(single bit fail) 뿐만이 아니라 워드라인성 페일(word line fail)까지 리페어하는 반도체 기억 소자의 리페어 회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and in particular, to perform repair after packaging using an anti-fuse part and to perform a repair by configuring a circuit for controlling the anti-fuse part, a single bit fail The present invention relates to a repair circuit of a semiconductor memory device which repairs not only a bit fail but also a word line fail.
일반적으로 반도체 기억 소자의 리페어 회로란 미소한 메모리 셀의 결함을 구제하기 위해 소자가 구비하고 있는 예비 셀(리페어 셀)로 치환하는 작업을 수행하는 반도체 기억 소자 내 회로를 말한다.In general, a repair circuit of a semiconductor memory element refers to a circuit in a semiconductor memory element which performs a task of replacing a spare cell (repair cell) included in the element in order to remedy a defect of a minute memory cell.
반도체 기억 소자의 예비 셀은 서브 어레이 블록별로 설치해 두는데, 셀 어레이마다 스페어 로우와 스페어 칼럼을 미리 설치해 두어 결함이 발생하여 불량으로 된 메모리 셀을 로우/칼럼 단위로 스페어 메모리 셀로 치환하는 방식이 주로 이용된다.Spare cells of semiconductor memory devices are installed in sub-array blocks. Spare rows and spare columns are pre-installed in each cell array to replace defective memory cells with row / column spare memory cells. Is used.
웨이퍼 공정(wafer process) 단계가 종료되면 테스트를 통해서 불량 메모리 셀을 골라내어 그에 해당되는 어드레스를 스페어 셀의 어드레스 신호로 바꾸어 주는 프로그래밍을 내부 회로에 행하며, 이에 따라 실제 사용시에 불량 라인에 해당하는 어드레스가 입력되면 이 대신 예비 라인으로 선택이 바뀌게 된다.When the wafer process step is completed, the internal circuit is programmed to select a defective memory cell through a test and replace the corresponding address with the address signal of the spare cell. Thus, the address corresponding to the defective line in actual use is performed. Is entered, the selection will switch to the spare line instead.
이러한 프로그램 방식에는 과전류로 퓨즈를 녹여 끊어 버리는 전기 퓨즈 방식, 레이저 빔으로 퓨즈를 태워 끊어버리는 방식, 레이저 빔(laser beam)으로 정크션(junction)을 쇼트(short)시키는 방식, 이피롬(EPROM) 메모리 셀로 프로그래밍하는 방식 등이 있다.Such a program method includes an electric fuse method that melts and blows a fuse due to overcurrent, a method of burning a fuse with a laser beam, a method of shorting a junction with a laser beam, and an EPROM. Programming with memory cells.
상기 프로그램 방식 중에 웨이퍼 레벨에서는 레이저 빔을 이용한 정크션 쇼트 방식이 선호되었으나, 소자의 패키징 이후의 테스트를 하기 위해 전기적 프로그램 방식을 근래에 사용하고 있다.Among the programming methods, a short-junction method using a laser beam has been preferred at the wafer level. However, an electrical programming method has recently been used to test a device after packaging.
특히, 전기적으로 프로그램할 수 있는 기억 소자에 있어서, 상기와 같은 전기적 프로그램 방식은 패키징 이후 여러 패턴의 페일(fail)을 리페어하여 상당한 수율 향상을 가져올 수 있다.In particular, in an electrically programmable memory device, such an electrical programming method can result in a significant yield improvement by repairing multiple patterns of fail after packaging.
상기에서 기술한 패키징 이후의 페일은 안티 퓨즈(anti fuse)를 부가적으로 구성하여 리페어 한다.The above-described failing packaging may be repaired by additionally configuring an anti fuse.
일반적으로 안티 퓨즈(anti fuse)는 퓨즈(fuse)의 반대 개념으로 반도체 기억 소자 제작 초기에는 'OFF' 상태로 셋팅되어 있다가, 패키징 후 프로그램(Program)에 의해 'ON' 상태로 전환한다.In general, an anti-fuse is a reverse concept of a fuse and is set to an "OFF" state at the beginning of fabrication of a semiconductor memory device, and then switched to an "ON" state by a program after packaging.
즉, 제작 초기의 안티 퓨즈는 수 MΩ이상의 전기저항을 갖는 절연체의 상태에 있다가 프로그램에 의해 몇 백 Ω이하의 전기저항을 갖는 도체로 전환하게 되는 것이다.In other words, the anti-fuse in the early stage of manufacture is in the state of an insulator having an electrical resistance of several MΩ or more and then converted into a conductor having an electrical resistance of several hundred Ω or less by a program.
상기 안티 퓨즈의 프로그램이 수행될 때, 안티 퓨즈의 물리적인 변화는 두 전극 사이 즉, 제 1 도전층과 제 2 도전층 사이에 어느 수준 이상의 전압을 인가하여 절연체가 브레이크 다운(Breakdown) 현상을 일으킴으로써 도체로 전환되도록 이루어진다.When the anti-fuse is programmed, the physical change of the anti-fuse causes an insulator to breakdown by applying a voltage above a certain level between two electrodes, that is, between the first conductive layer and the second conductive layer. It is made to be converted into a conductor.
프로그래밍 전압의 크기는 일반적으로 정상 동작 전압보다 크기 때문에, 프로그래밍 전압은 관련된 인접 소자 및 적절치 못하게 분리된 주변 회로의 신뢰성을 손상시키고 감소시킬 수 있다. 특히, 프로그래밍 전압을 제공하고 안티 퓨즈 저항을 판독하기 위한 주변회로는 일반적으로 안티 퓨즈 소자에 직접적으로 부착되므로 전위 손상을 일으킬 우려가 있다.Since the magnitude of the programming voltage is generally greater than the normal operating voltage, the programming voltage can impair and reduce the reliability of the associated adjacent elements and inappropriately separated peripheral circuits. In particular, the peripheral circuitry for providing the programming voltage and reading the anti-fuse resistance is generally attached directly to the anti-fuse element, which may cause potential damage.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 안티 퓨즈를 구비한 종래의 반도체 기억 소자의 리페어 회로를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a repair circuit of a conventional semiconductor memory device having an anti-fuse will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 안티 퓨즈(anti fuse)를 구비한 종래의 반도체 기억 소자의 리페어 회로를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a repair circuit of a conventional semiconductor memory device having an anti fuse.
도 1과 같이, 종래의 리페어 회로(Repair Circuit)는 칼럼 어드레스 신호(column address)를 인가받아 선택 신호를 출력하는 스페어 칼럼 디코더와, 상기 스페어 칼럼 디코더의 선택 신호에 의해 구동되는 메모리 블록과, 상기 칼럼 디코더의 신호를 인가받아 메모리 블록에 제어신호를 인가하는 연산부와, 상기 메모리 블록의 출력과 상기 칼럼 어드레스 신호를 인가받아 페일 발생한 퓨즈를 안티퓨즈로 대체하고 안티 셀을 구동시키는 안티 퓨즈 블록으로 구성된다.As shown in FIG. 1, a conventional repair circuit includes a spare column decoder configured to receive a column address signal and output a selection signal, a memory block driven by the selection signal of the spare column decoder, Comprising an operation unit for applying a control signal to the memory block by receiving the signal of the column decoder, and an anti-fuse block for replacing the fuse generated by the output of the memory block and the column address signal with anti-fuse and driving the anti-cell do.
각각의 메모리 블록에 대해 선택적으로 인가되는 스페어 칼럼 디코더로부터 신호가 인가되기 때문에, 종래의 리페어 회로는 단일 비트 페일(single bit fail)에 대해서만 리페어(repair)가 가능하다.Since a signal is applied from a spare column decoder that is selectively applied for each memory block, the conventional repair circuit can repair only a single bit fail.
종래 반도체 기억 소자의 리페어 회로의 동작은 다음과 같다.The operation of the repair circuit of the conventional semiconductor memory element is as follows.
패키징(packaging) 상태에서 1 비트 페일이 발생하였을 경우 안티퓨즈 회로에 페일 셀(fail cell)과 똑같은 어드레스를 입력하여 페일 셀(fail cell)에 리드(read)/라이트(write)해야 할 데이터를 안티 셀(anti-cell)에 대신 리드(read)/라이트(write)하도록 한다.If a 1-bit fail occurs during packaging, input the same address as the fail cell in the anti-fuse circuit to prevent data to be read / written to the fail cell. Read / write to an anti-cell instead.
즉, 페일 발생으로 인해 안티 퓨즈 구동 이후로는 로우 및 컬럼 어드레스를 지정하였을 때, 이 어드레스를 원래의 셀과 안티 퓨즈 블록에서 동시에 인식을 하게 되어, 페일 셀(fail cell0에 인가되는 어드레스 경로는 디스에이블(disable)시키고, 안티 셀(anti cell)에 인가되는 어드레스 경로는 인에이블(enable)시켜 리페어를 수행하게 된다.In other words, when anti-fuse driving and row and column addresses are designated after the anti-fuse operation, the address is recognized by the original cell and the anti-fuse block at the same time, so that an address path applied to the fail cell (fail cell0) is lost. The disable, and the address path applied to the anti cell is enabled to perform the repair.
그러나, 상기와 같은 종래의 반도체 기억 소자의 리페어 회로는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the repair circuit of the conventional semiconductor memory device as described above has the following problems.
첫째, 패키징 상태에서는 단일 비트 페일만 리페어가 가능하며, 페일 비트가 늘게 되면, 페일 비트 발생만큼 안티 퓨즈의 수가 늘어나 기억 소자 내 면적을 많이 차지하게 되어 반도체 소자의 집적도를 저하시킨다.First, in the packaging state, only a single bit fail can be repaired, and when the fail bit increases, the number of anti-fuse increases as much as the fail bit increases, thereby occupying a large area in the memory device, thereby reducing the integration of the semiconductor device.
둘째, 패키징 후는 단일 비트 페일(single bit fail)만 리페어(repair)가 가능하므로, 워드라인에 대해 페일이 일어났을 때나 데이터 라인(data line)성 페일이 일어났을 때는 안티 퓨즈(anti fuse)만을 구비한 종래 회로로는 리페어가 불가능하여, 새로운 리페어 회로가 요구된다.Second, after packaging, only a single bit fail can be repaired, so when an error occurs on a word line or when data line failure occurs, only an anti fuse is used. Repair is not possible with the conventional circuit provided, and a new repair circuit is required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 안티 퓨즈부(anti fuse)를 이용하여 패키징 후 리페어를 수행하고, 또한 상기 안티 퓨즈부를 제어하는 회로를 구성하여 리페어를 진행함에 있어서, 단일 비트 페일(single bit fail) 뿐만이 아니라 워드라인성 페일(word line fail)까지 리페어하는 반도체 기억 소자의 리페어 회로를 제공하는 데, 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and after repairing by using an anti-fuse unit (anti fuse) to perform a repair, and in the process of repairing by configuring a circuit for controlling the anti-fuse unit, a single bit It is an object of the present invention to provide a repair circuit of a semiconductor memory device that repairs not only a single bit fail but also a word line fail.
도 1은 종래의 반도체 기억 소자의 리페어 회로를 나타낸 블록도1 is a block diagram showing a repair circuit of a conventional semiconductor memory device.
도 2는 본 발명의 제 1 실시례인 반도체 기억 소자의 리페어 회로를 나타낸 블록도Fig. 2 is a block diagram showing a repair circuit of a semiconductor memory device as a first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제 2 실시례인 반도체 기억 소자의 리페어 회로를 나타낸 블록도3 is a block diagram showing a repair circuit of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.
도 4는 도 2 또는 도 3의 안티 퓨즈 프로그래밍부를 나타낸 회로도4 is a circuit diagram illustrating an anti-fuse programming unit of FIG. 2 or 3.
도 5는 안티 퓨즈 프로그래밍 후 신호 변화를 나타낸 타이밍도5 is a timing diagram showing signal changes after anti-fuse programming
도 6은 안티 퓨즈 리페어 후 신호 변화를 나타낸 타이밍도6 is a timing diagram showing a signal change after an anti-fuse repair
도면의 주요 부분에 대한 부호 설명Explanation of symbols for the main parts of drawings
21 : 비교부 22 : 워드라인 제어부21: comparison unit 22: word line control unit
23 : 안티부 31 : 비교부23: anti part 31: comparison unit
32 : 워드라인 제어부 33 : 안티부32: word line control unit 33: anti part
41 : 피모스 트랜지스터 42 : 제 1 앤모스 트랜지스터41: PMOS transistor 42: First NMOS transistor
43 : 안티 퓨즈 유닛 44 : 제 1 인버터43: anti-fuse unit 44: first inverter
45 : 제 2 인버터 46 : 제 2 앤모스 트랜지스터45: second inverter 46: second NMOS transistor
47 : 제 3 인버터 48, 49 : 제 1 전송 게이트47: third inverter 48, 49: first transfer gate
50 : 제 4 인버터 51, 52 : 제 2 전송 게이트50: fourth inverter 51, 52: second transfer gate
Powerup : 파워업 신호 EN : 인에이블 신호Powerup: Power-Up Signal EN: Enable Signal
BXAR : 어드레스 신호 HIT : 히트 신호BXAR: Address Signal HIT: Hit Signal
VNEG : 네거티브 전압 신호VNEG: Negative Voltage Signal
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 기억 소자의 리페어 회로는 워드라인 수로 구비된 퓨즈 셋에 어드레스 신호를 인가받아 상기 각각의 퓨즈 셋의 히트 여부를 비교하여 히트 비교 신호를 출력하는 비교부와, 상기 히트 비교 신호를 인가받아 히트 섬 처리를 하여 페일이 발생한 노멀 워드라인을 디스에이블시키고, 상기 노멀 워드라인을 대체하여 리던던트 워드라인을 인에이블시키는 워드라인 제어부와, 패키징 후 페일이 발생한 리던던트 워드라인 또는 노멀 워드라인을 대체하여 어드레스 신호를 인가받아 안티 퓨즈 셋 프로그램을 구동시켜 각각의 어드레스별 히트 여부를 검사하고 히트 섬 처리를 하여 안티 리던던트 워드라인을 인에이블시키는 안티부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The repair circuit of the semiconductor memory device of the present invention for achieving the above object is a comparison unit for receiving an address signal to the fuse set provided by the number of word lines to compare the hit of each fuse set to output a heat comparison signal And a word line controller for disabling the normal word line having a fail by receiving the heat comparison signal and disabling the normal word line, and enabling the redundant word line to replace the normal word line, and a redundant failure occurring after packaging. It is configured to include an anti-section to enable anti-redundant word lines by checking the hit for each address by driving an anti-fuse set program by receiving an address signal in place of a word line or a normal word line. It is done.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 기억 소자의 리페어 회로를상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a repair circuit of a semiconductor memory device of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 제 1 실시례인 반도체 기억 소자의 리페어 회로를 나타낸 블록도이다.Fig. 2 is a block diagram showing a repair circuit of a semiconductor memory device as a first embodiment of the present invention.
본 발명의 제 1 실시례에서는 <0:7>의 워드라인에 대해 리페어를 패키징 전과 후에 리페어를 행하는 회로이다.In the first embodiment of the present invention, the repair is performed before and after packaging the repair for the word lines of <0: 7>.
도 2와 같이, 워드라인 수(제 1 실시례에서는 8개의 노멀 워드라인을 구비)로 구비된 퓨즈 셋(<0:7>)에 어드레스 신호(BXAR<2:11>)를 인가받아 상기 각각의 퓨즈 셋의 히트 여부를 비교하여 히트 비교 신호(HITB<0:7>)를 출력하는 비교부(21)와, 상기 히트 비교 신호(HITB<0:7>)를 인가받아 히트 섬 처리를 하여 페일이 발생한 노멀 워드라인(NWL)을 디스에이블시키고, 상기 노멀 워드라인을 대체하여 리던던트 워드라인(RWL)을 인에이블시키는 워드라인 제어부(22)와, 패키징 후 페일이 발생한 리던던트 워드라인(RWL) 또는 노멀 워드라인(NWL)을 대체하여 어드레스 신호(BXAR<2:11>)를 인가받아 안티 퓨즈 셋 프로그램을 구동시켜 각각의 어드레스별 히트 여부를 검사하고 히트 섬 처리를 하여 안티 리던던트 워드라인(A_RWL)을 인에이블시키는 안티부(23)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the address signal BXAR <2:11> is applied to the fuse set <0: 7> provided by the number of word lines (the eight normal word lines in the first embodiment). The comparison unit 21 for comparing the hit of the fuse set and outputting the heat comparison signal HITB <0: 7> and the heat comparison signal HITB <0: 7>, and performing a heat sum processing. A word line controller 22 for disabling the failing normal word line NWL, replacing the normal word line, and enabling the redundant word line RWL, and the failing redundant word line RWL after packaging. Alternatively, an anti-fuse set program is driven by receiving an address signal BXAR <2:11> by substituting the normal word line NWL to check whether each address is hit, and performing a heat sum processing to perform an anti-redundant word line A_RWL. ) Is configured with an anti-23 to enable.
이를 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in detail as follows.
먼저, 상기 비교부(21)는 퓨즈 셋 인에이블 신호(FSE<>)에 응답하여 상기 어드레스 각각의 신호(BXAR<2:11>)에 대한 히트 여부를 나타내는 히트 신호(HIT<0:9>)를 출력하는 퓨즈 유닛들로 이루어진 퓨즈 셋(201)과, 상기 퓨즈 셋(201) 내 퓨즈 유닛별 히트 신호(HIT<0:9>)를 비교하여 각 퓨즈 셋의 히트 비교신호(HITB<>)를 출력하는 연산부(202)가 노멀 워드라인(normal wordline)의 개수(NWL<0:7>)만큼 구비된다.First, the comparator 21 responds to the fuse set enable signal FSE <>, and the hit signal HIT <0: 9> indicating whether or not a hit is performed on each of the signals BXAR <2:11>. ) And a heat comparison signal HITB <> of each fuse set by comparing the fuse set 201 having fuse units 201 and the heat signals HIT <0: 9> for each fuse unit in the fuse set 201. ), An arithmetic unit 202 is provided as many NWL <0: 7> as the number of normal wordlines.
이 때, 상기 연산부(202)는 상기 퓨즈 유닛 별 히트 신호(HIT<0:9>)가 모두 하이 신호일 때를 검출함을 특징으로 한다. 이를 위해 상기 연산부(202)는 낸드 게이트 소자로 구성한다.At this time, the operation unit 202 is characterized in that it detects when all the heat signal (HIT <0: 9>) for each fuse unit is a high signal. To this end, the operation unit 202 is configured as a NAND gate element.
두 번째로 상기 워드라인 제어부(22)는 상기 히트 비교 신호(HITB<>)를 인가받아 노멀 워드라인을 디스에이블시키는 노멀 워드라인 디스에이블 신호(NWD)를 출력하고, 리던던트 워드라인부를 구동시키는 히트 섬 신호(HITSUM<>)를 출력하는 히트 섬부(203)와, 상기 히트 섬 신호(HITSUM<>)를 인가받아 페일(fail)이 발생한 상기 노멀 워드라인을 대체하도록 리던던트 워드라인(RWL<>)을 인에이블시키는 리던던트 인에이블 신호(RWL<>)를 출력하는 리던던트 워드라인부(204)로 구성된다.Secondly, the word line controller 22 receives the hit comparison signal HITB <> and outputs a normal word line disable signal NWD for disabling the normal word line, and drives a redundant word line unit. Redundant word line RWL <> to replace the normal word line in which a fail has been generated by receiving the hit island portion 203 for outputting an island signal HITSUM <> and the heat island signal HITSUM <>. And a redundant word line unit 204 for outputting a redundant enable signal RWL <>.
마지막으로 상기 안티부(23)는 어드레스 신호(BXAR<2:11>)를 인가받아 각각의 어드레스 신호(BXAR<2:11>)별로 히트 신호(HIT<0:9>)를 출력하는 안티 퓨즈 유닛으로 이루어진 안티 퓨즈 셋(205)과, 상기 안티 퓨즈 유닛별 히트 신호(HIT<0:9>)를 인가받아 이를 비교하여 안티 히트 비교 신호(A_HITB)를 출력하는 안티 연산부(206)와, 상기 안티 히트 비교 신호(A_HITB)를 인가받아 히트 섬 처리를 하여 안티 히트 섬 신호(A_HITSUM)를 출력하는 안티 히트 섬부(도면에는 도시하지 않고, 상기 워드라인 제어부 내 히트 섬부를 이용)와, 상기 안티 히트 섬 신호(A_HITSUM)를 인가받아 안티 리던던트 워드라인(A_RWL)을 구동시키는 안티 워드라인 구동부(207)를 포함하여 구성된다.The anti-fuse 23 receives an address signal BXAR <2:11> and outputs a hit signal HIT <0: 9> for each address signal BXAR <2:11>. An anti-fuse set 205 including a unit, an anti-computing unit 206 for receiving the anti-fuse unit heat signals HIT <0: 9>, and comparing them to output an anti-heat comparison signal A_HITB; An anti-heat island portion (not shown in the drawing and using a heat island portion in the word line control unit) that receives an anti-heat comparison signal A_HITB and performs a heat island processing to output an anti-heat island signal A_HITSUM, and the anti-heat And an anti-word line driver 207 for receiving the island signal A_HITSUM to drive the anti-redundant word line A_RWL.
이 때, 상기 안티부(23)의 안티 히트 섬부는 별도로 구성하지 않고, 상기 워드라인 제어부(22)의 히트 섬부(203)를 이용하기도 한다.At this time, the anti-heat island portion of the anti portion 23 is not configured separately, and the heat island portion 203 of the word line controller 22 may be used.
일반적으로 종래의 노멀 워드라인(normal wordline)과 리던던트 워드라인(redundant wordline)으로 구성된 리페어 회로에 있어서는, 웨이퍼 프로세스(wafer process) 단계, 즉 패키징(packaging) 전 단계에서 리페어가 가능한 것이고, 패키징 후에 발생한 페일은, 종래의 리페어 회로 구성으로는 리페어되지 못한다.In general, in a repair circuit composed of a normal word line and a redundant word line, repair is possible in a wafer process step, that is, before packaging, and occurs after packaging. The fail cannot be repaired with a conventional repair circuit configuration.
따라서, 패키징 후의 페일을 리페어하기 위해 안티부를 구성하는 데, 상기 안티부(23)는 상기 비교부(21)와 워드라인 제어부(22)가 함께 이루어진 구조를 갖는다.Therefore, the anti part 23 is configured to repair a package after packaging. The anti part 23 has a structure in which the comparator 21 and the word line control unit 22 are formed together.
도 3은 본 발명의 제 2 실시례인 반도체 기억 소자의 리페어 회로를 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram showing a repair circuit of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.
도 3과 같이, 본 발명의 제 2 실시례의 리페어 회로에서는 제 1 실시례의 비교부(21)와 워드라인 제어부(22) 구조를 동일하게 구성하고, 안티부(33)를 다음과 같이 변경한다.3, in the repair circuit of the second embodiment of the present invention, the structure of the comparator 21 and the word line controller 22 of the first embodiment is configured in the same manner, and the anti-control part 33 is changed as follows. do.
즉, 제 2 실시례의 안티부(33)는 상기 어드레스 신호(BXAR<2:11>)를 인가받아 각각의 어드레스 신호(BXAR<2:11>)별로 히트 신호(HIT<0:9>)를 출력하는 안티 퓨즈 유닛으로 이루어진 안티 퓨즈 셋(305)과, 상기 안티 퓨즈 유닛별 히트 신호(HIT<0:9>)를 인가받아 이를 비교하여 안티 히트 비교 신호(A_HITB<0:7>)를 출력하는 안티 연산부(306)와, 상기 안티 히트 비교 신호(A_HITB<0:7>)를 인가하여패키징 전 리페어시 이용되지 않은 리던던트 워드라인(RWL<>)을 선택하여 인에이블시키는 선택부(307)를 포함하여 구성된다.That is, the anti part 33 of the second embodiment receives the address signal BXAR <2:11> and receives the hit signal HIT <0: 9> for each address signal BXAR <2:11>. The anti-fuse set 305 including an anti-fuse unit for outputting the anti-fuse unit and the anti-fuse unit's hit signal HIT <0: 9> are applied to compare the anti-fuse comparison signal A_HITB <0: 7>. An anti-operation unit 306 for outputting the anti-heat comparison signal A_HITB <0: 7>, and a selection unit 307 for selecting and enabling a redundant word line RWL <> that is not used during repair before packaging. It is configured to include).
이 때의 선택부(307)는 패키징 전 리페어 공정시 사용되지 않은 리던던트 워드라인(RWL<>)을 사용하도록 선택 신호를 인가하는 블록으로서, 반도체 기억 소자의 집적도를 높이기 위해 사용하는 것이다. 즉, 상기 선택부(307)를 사용함으로써, 안티부의 히트 섬부와, 안티 리던던트 워드라인을 별도로 구성하지 않을 수 있다.In this case, the selector 307 is a block for applying a selection signal to use the redundant word line RWL <> which is not used in the pre-packaging repair process, and is used to increase the integration degree of the semiconductor memory device. That is, by using the selection unit 307, the heat island portion of the anti portion and the anti-redundant word line may not be separately configured.
본 발명 반도체 기억 소자의 리페어 회로의 리페어 방식을 도 2를 기준으로 하여 살펴보면 다음과 같다.The repair method of the repair circuit of the semiconductor memory device of the present invention will be described with reference to FIG.
먼저, 패키징 전 단계의 리페어는 상기 비교부(21)와 워드라인 제어부(22)를 이용하여 진행한다.First, the repair of the pre-packaging step is performed using the comparator 21 and the word line controller 22.
상기 각각의 퓨즈 셋은 퓨즈 셋 인에이블 신호(FSE)에 응답하여 어드레스 신호(BXAR<2 :11>)를 인가받아 퓨즈 유닛별로 히트 신호를 출력한다.Each fuse set receives an address signal BXAR <2:11> in response to the fuse set enable signal FSE and outputs a heat signal for each fuse unit.
만일 페일이 발생한 어드레스 신호가 입력될 경우, 이 어드레스에 해당하는 퓨즈 셋을 프로그래밍(programming)하면, 즉, 상기 어드레스 신호를 로우 레벨로 인가하면, 상기 히트 신호가 모두 하이 레벨이 된다.If an address signal having a fail input is inputted, when the fuse set corresponding to the address is programmed, that is, the address signal is applied at a low level, the hit signals are all at a high level.
이 때 상기 퓨즈 셋 인에이블 신호(FSE)는 리던던트 워드라인(RWL<>) 중 어느 하나를 인에이블(enable)하도록 선택하는 신호로서 상기 퓨즈 셋 인에이블 신호(FSE)도 또 다른 퓨즈 컷팅(cutting) 상태에 따라 제어될 수 도 있다.In this case, the fuse set enable signal FSE is a signal for selecting one of the redundant word lines RWL <> to be enabled, and the fuse set enable signal FSE is also cut by another fuse. ) Can be controlled according to the state.
만약 퓨즈 셋 인에이블 신호<0>가 인에이블되고, HIT<0:9> 신호가 하이 신호라면 HITB<0>가 인에이블된다.If the fuse set enable signal <0> is enabled and the HIT <0: 9> signal is a high signal, HITB <0> is enabled.
이 신호는 이후 워드라인 제어부(22)의 입력으로 들어가 노멀 워드라인(normal wordline)을 디스에이블(disable)시키기 위한 정상 워드라인 디스에이블이(NWD)라는 신호를 발생시킨다. 동시에 상기 히트 섬부(203)를 통해 히트 섬 신호(HITSUM<>)를 출력하여, 각 히트 섬 신호가 인가된 리던던트 워드라인(RWL<>)을 인에이블시키는 역할을 한다.This signal then enters the input of the wordline controller 22 and generates a signal that is a normal wordline disable (NWD) for disabling the normal wordline. At the same time, a heat island signal HITSUM <> is output through the heat island unit 203 to enable a redundant word line RWL <> to which each heat island signal is applied.
여기까지는 노멀 워드라인의 페일 비트(fail bit)를 리페어하기 위한 과정과 동일하다.Up to this point, the process for repairing a fail bit of a normal word line is the same.
이후 패키징을 거치면서 페일이 발생하는 경우 패키징 상태에서는 리페어가 불가능한 데 본 발명에서는 안티부(23)를 추가함으로써, 이를 해결한다.Then, when a failure occurs while packaging, repairing is impossible in the packaging state. In the present invention, the anti-part 23 is added to solve this problem.
즉, 패키징 후 워드라인 페일이 발생하였다고 가정하면 다음과 같은 안티 퓨즈 셋 프로그래밍을 구동시켜 안티부를 활성화한다.That is, assuming that word line failure occurs after packaging, the anti-fuse set is activated by driving the anti-fuse set programming as follows.
상기 안티부가 패키징 이후 워드라인성 페일이 발생했을 때 오프(OFF) 상태에서 온(ON) 상태로 전환되는 기능을 갖도록 안티 퓨즈 셋에는 안티 퓨즈 셋 프로그래밍 회로(Anti Fuse Set Programming)가 내장되어 있다.The anti-fuse set has an anti-fuse set programming circuit built in the anti-fuse set to have a function of switching from an OFF state to an ON state when the word-line fail occurs after packaging.
도 4는 도 2 또는 도 3의 안티 퓨즈 셋 프로그래밍부를 나타낸 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating the anti-fuse set programming unit of FIG. 2 or 3.
상기 안티 퓨즈 셋 프로그래밍부는 상기 어드레스 신호(BXAR<2:11>)가 인가되는 안티 퓨즈 유닛 각각에 구비된 회로이다.The anti-fuse set programming unit is a circuit provided in each of the anti-fuse units to which the address signal BXAR <2:11> is applied.
도 4와 같이, 네거티브 전원 전압(VNEG)에 한 쪽 단자가 연결된 안티 퓨즈 유닛(43)과, 인에이블 신호(EN)에 의해 제어되고, 상기 안티 퓨즈(43)의 다른 한쪽 단자에 연결된 제 1 앤모스 트랜지스터(42)와, 파워업 신호(Powerup)에 의해 제어되고, 전원 전압단과 상기 제 1 앤모스 트랜지스터(42) 사이에 연결된 제 1 피모스 트랜지스터(41)와, 상기 제 1 앤모스 트랜지스터(42) 및 제 1 피모스 트랜지스터(41)의 공통 드레인의 출력을 반전하는 제 1 인버터(44)와, 상기 제 1 인버터(44)의 출력을 반전하는 제 2 인버터(45)와, 상기 제 2 인버터(45)의 출력에 의해 제어되며 상기 제 1 인버터(44)의 출력단과 접지 전압단 사이에 연결된 제 2 앤모스 트랜지스터(46)와, 상기 제 2 인버터(45)의 출력을 반전하는 제 3 인버터(47)와, 외부로부터 인가되는 어드레스 신호(BXAR<>)를 반전하는 제 4 인버터(50)와, 상기 제 2 인버터(45)의 출력을 앤모스(49)에, 제 3 인버터(47)의 출력을 피모스(48)에 인가받아 턴온시 상기 어드레스 신호(BXAR<>)를 히트 신호(HIT<>)로 출력하는 제 1 전송 게이트(48, 49)와, 상기 제 2 인버터(45)의 출력을 피모스(51)에, 제 3 인버터(47)의 출력을 앤모스(52)에 인가받아 턴온시 상기 제 4 인버터(50)의 출력을 히트 신호(HIT<>)로 출력하는 제 2 전송 게이트(51, 52)로 구성된다.As shown in FIG. 4, a first terminal connected to the negative power supply voltage VNEG and an anti-fuse unit 43 connected to the other terminal of the anti-fuse 43 is controlled by the enable signal EN. The NMOS transistor 42, a first PMOS transistor 41 controlled by a power-up signal Powerup, and connected between a power supply voltage terminal and the first NMOS transistor 42, and the first NMOS transistor. A first inverter 44 for inverting the output of the common drain of the 42 and the first PMOS transistor 41, a second inverter 45 for inverting the output of the first inverter 44, and the first A second NMOS transistor 46 controlled by an output of the second inverter 45 and connected between an output terminal of the first inverter 44 and a ground voltage terminal, and an inverting output of the second inverter 45; Third inverter 47 and fourth for inverting address signal BXAR <> applied from outside The address signal BXAR <> is turned on when the butter 50 and the output of the second inverter 45 are applied to the NMOS 49 and the output of the third inverter 47 to the PMOS 48. To the PMOS 51 and the output of the third inverter 47 to the PMOS 51 and the first transmission gates 48 and 49 for outputting the signal as a heat signal HIT <>. And second transmission gates 51 and 52 that are applied to 52 to output the output of the fourth inverter 50 as a heat signal HIT <> when turned on.
이 때, 상기 네거티브 전원 전압(VNEG)은 네거티브 차지 펌핑 회로를 이용하여 그 출력단으로부터 인가되며, 상기 네거티브 차지 펌핑 회로는 반도체 기억 소자 내부 또는 외부에 구성할 수 있다.In this case, the negative power supply voltage VNEG is applied from an output terminal thereof using a negative charge pumping circuit, and the negative charge pumping circuit may be configured inside or outside the semiconductor memory device.
도 5는 안티 퓨즈 프로그래밍 후 신호 변화를 나타낸 타이밍도이다.5 is a timing diagram illustrating a signal change after anti-fuse programming.
도 5와 같이, 상기 안티 퓨즈 셋 프로그래밍부는 클럭 신호(CLK), 칩 선택 신호(CSB), 파워업 신호(Powerup)와, 상기 제 1 앤모스 트랜지스터(41)에 인가되는 인에이블 신호(EN)에 응답하여 동작한다.As illustrated in FIG. 5, the anti-fuse set programming unit includes a clock signal CLK, a chip select signal CSB, a power-up signal Powerup, and an enable signal EN applied to the first NMOS transistor 41. Operate in response to
즉, 안티부 온(ON) 동작 전에는 파워업 신호(Powerup)에 의해, 안티 퓨즈 유닛당 히트 신호(HIT<>)는 어드레스(BXAR<>)를 그대로 전달하다가 안티 퓨즈 셋 프로그램 온(ON) 후(상기 인에이블 신호(EN)를 인가하여 동작)에는 상기 히트 신호(HIT<>)는 어드레스의 신호(BXAR<>)의 반전된 레벨을 가진다.That is, before the anti-ON operation, the anti-fuse unit heat signal HIT <> transfers the address BXAR <> as it is by the power-up signal Powerup, and then after the anti-fuse set program ON. (Operation by applying the enable signal EN) The hit signal HIT <> has an inverted level of the signal BXAR <> of the address.
즉, 어드레스(BXAR<>)가 로우 신호일 때, 안티 퓨즈 셋 온하면 프로그램의 출력 신호인 히트 신호(HIT<>)는 모두 하이 신호이다.That is, when the address BXAR <> is a low signal, when the anti-fuse is turned on, all of the hit signals HIT <>, which are output signals of the program, are high signals.
예를 들어, 00100001000의 페일(fail) 어드레스가 입력되면 로우 레벨의 어드레스에 해당하는 부분을 프로그래밍하면 히트 신호(HIT<0> 내지 HIT<9>)는 모두 하이 레벨 신호이다.For example, when a fail address of 00100001000 is input, when a portion corresponding to a low level address is programmed, all of the hit signals HIT <0> to HIT <9> are high level signals.
안티 퓨즈 프로그래밍 이후 안티 히트 비교 신호(A_HITB)는 인에이블되어 안티 리던던트 워드라인(A_RWL)을 인에이블 시키고, 페일이 발생한 노멀 워드라인 또는 그전에 리페어했지만, 페일이 발생한 워드라인을 디스에이블시킨다.After the anti-fuse programming, the anti-hit comparison signal A_HITB is enabled to enable the anti-redundant word line A_RWL, and to disable the fail-normal word line or the previous repaired word line.
상기 안티부의 역할은 패키징 후 워드라인성 또는 비트라인 페일시 페일 어드레스를 받아들여 이에 해당하는 워드라인을 디스에이블시키고, 안티 리던던트 워드라인을 인에이블 시키는 것이다.The role of the anti part is to accept a word line property or a bit line fail fail address after packaging, to disable the corresponding word line, and to enable the anti-redundant word line.
도 6은 안티 퓨즈 리페어 후 신호 변화를 나타낸 타이밍도이다.6 is a timing diagram illustrating a signal change after an anti-fuse repair.
도 6과 같이, 상기 안티 퓨즈 유닛별 히트 신호(HIT<0:9>)를 안티 낸드부를 통해 연산하여 안티 히트 비교 신호를 출력한다. 즉, 상기 히트 신호가 모두 하이 신호일 때만 안티 히트 비교 신호를 로우 신호로 출력하고, 나머지 경우는 하이 신호로 출력한다.As shown in FIG. 6, the anti-fuse unit-specific hit signals HIT <0: 9> are calculated through the anti-NAND unit to output an anti-heat comparison signal. That is, the anti-hit comparison signal is output as a low signal only when all of the hit signals are high signals, and the high signal is output in the other cases.
상기 안티 히트 비교 신호는 반도체 기억 소자 내 워드라인 구동부의 히트 섬부로 인가되어 안티 리던던트 워드라인 인에이블을 시키는 안티 히트 섬 신호를 출력한다.The anti-hit comparison signal is applied to a heat island portion of a word line driver in a semiconductor memory device to output an anti-heat island signal for enabling anti-redundant word line.
상기 안티 히트 섬 신호는 상기 안티 히트 비교 신호를 반전시켜 약간 지연된 신호로 출력된 것이다.The anti hit island signal is output as a delayed signal by inverting the anti hit comparison signal.
상기 안티 히트 섬 신호가 하이 신호일 때는 상대적으로 노멀 워드라인 및 페일된 리던던트 워드라인은 디스에이블되며, 안티 리던던트 워드라인이 구동된다.When the anti-heat island signal is a high signal, relatively normal word lines and failed redundant word lines are disabled, and anti-redundant word lines are driven.
이 때, 제 2 실시례는 상기에서 안티 리던던트 워드라인 대신 패키징 전 리페어 시 사용되지 않은 리던던트 워드라인이 이용된다.At this time, in the second embodiment, instead of the anti-redundant word line, a redundant word line which is not used during the repair before packaging is used.
상기와 같은 본 발명의 반도체 기억 소자의 리페어 회로는 다음과 같은 효과가 있다.The repair circuit of the semiconductor memory device of the present invention as described above has the following effects.
첫째, 반도체 기억 소자의 패키징 후 발생하는 단일 비트성 페일은 물론이며, 워드라인성 페일까지 리페어할 수 있다.First, it is possible to repair not only a single bit failure that occurs after the packaging of the semiconductor memory device but also wordline failure.
둘째, 리페어된 비트 라인이 재페일이 발생했을 때도 이에 대한 리페어가 가능하다.Second, even when a repaired bit line is refailed, it can be repaired.
셋째, 종래 단일 비트 페일에 대해 하나씩 리페어하는 안티퓨즈 대신에 라인성으로 동작하는 안티부를 인가하여 리페어를 수행하도록 하여 반도체 기억 소자의 수율 향상 효과를 얻을 수 있다.Third, in order to perform the repair by applying an anti-operating unit that operates in line instead of the anti-fuse which repairs one by one for the conventional single bit fail, the yield improvement effect of the semiconductor memory device can be obtained.
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