KR19980036479A - 메모리의 부분적 결함구제장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 메모리의 결함구제장치(REDUNDANCY SCHEME)에 관한 것으로, 입력된 어드레스가 결함이 발생된 메인 메모리블럭의 소블럭과 관련된 워드라인을 인에이블하는지의 여부를 판별하기 위한 판별수단; 결함이 발생된 메인 메모리블럭의 소블럭이 대치되도록 하기 위하여, 리던던트 메모리블럭에 있는 하나의 소블럭을 선택하기 위한 선택수단; 및 상기 판별수단에 의하여 결함이 발생된 메인 메모리블럭의 소블럭과 관련된 어드레스가 입력되었다고 판단되면, 상기 선택수단에 의하여 선택된 리던던트 메모리블럭의 소블럭과 관련된 워드라인을 인에이블하기 위한 제어수단을 포함하여, 상기 메모리블럭의 소블럭에 발생된 결함을 상기 리던던트 메모리블럭의 소블럭 단위로 구제하는 것을 특징으로 하여, 리던던트 메모리 블록에 있는 일부 쎌에 결함이 포함된 지의 여부에 관계없이 완전히 그 결함을 구제할 수 있어 고집적도와 작은 디자인 룰을 갖는 메모리 소자에서 결함구제의 효율을 높일 수 있다.

Description

메모리의 부분적 결함구제장치

본 발명은 메모리의 결함구제장치(REDUNDANCY SCHEME)에 관한 것으로, 특히 높은 집적도 및 작은 디자인 룰을 갖는 메모리에서 결함 구제의 효율을 향상시키기 위하여 리던던트 메모리의 일부에 결함이 생긴 경우에도 메인 메모리에서 발생된 결함을 완전히 구제되도록 하기 위한 메모리의 로우결함 구제장치에 관한 것이다.

결함구제장치(Redundancy Scheme)는 결함이 있는 메모리 셀을 구제하기 위하여 여분의 셀(SPARE CELL)을 따로 준비해 두고, 결함이 발생된 셀이 선텍된 경우 그 여분의 셀이 선택되도록 하여, 비록 부분적으로 결함이 있는 메모리 셀을 갖는 메모리 소자라 하더라도 정상적으로 동작할 수 있도록 한다. 이러한 장치는 MASASHI HORIGICHI, ET AL., A FLEXIBLE REDUNDANCY FOR HIGH-DENSITY DRAM'S, JSSC, VOL.26, PP.12-17, JAN 1991., MIKIO ASAKURA, ET AL., A HIERARCHICAL BIT-LINE ARCHITECTURE WITH FLEXIBLE REDUNDANCY AND BLOCK COMPARE TEST FOR 256M DRAM SYMP. VLSI CIR. DIG. TECH. PAPERS, PP.93-94 JUNE 1994. 등에 개시되어 있다.

이들 자료에도 지적된 바와 같이, 결함구제장치에서 가장 중요한 요소는 적은 여분의 셀과 간단한 주변회로를 가지고 결함이 발생된 셀을 어떻게 충분히 구제할 수 있는가, 즉 얼마나 효율적으로 결함을 구제할 수 있는가 하는 것이다. 이를 위하여, MASASHI 등에서는 주변회로를 변경하여 확장성을 증가시키며, MIKIO 등에서는 여분의 셀로 사용될 수 있는 메모리블록을 확대하는 방법을 사용한다. 또한 최근에는 작아진 워드라인 피치(WORDLINE PITCH)를 극복하기 위하여 계층적 워드라인 구조(HIERARCHICAL WORDLINE SCHEME)를 사용하기도 한다.

그러나 지금까지 사용된 로우 결함구제장치에서는 결함이 있는 메모리쎌을 구제하는 경우, 그와 관련된 워드라인에 의하여 구동되는 모든 쎌을 여분의 셀로 대치하였다. 즉, 동일한 로우 어드레스에 의하여 구동되는 워드라인을 다른 워드라인으로 대치한다.

계층적 워드라인 구조를 가진 메모리 장치에 있어서, 워드라인 인에이블 신호(WEi)에 의하여 구동되는 워드라인에 있는 메모리쎌을 여분의 셀로 대치함으로써, 그 결함을 구제할 수 있다. 그러나 메모리 셀의 크기가 작아질수록 결함이 생길 확률은 더욱 커지며, 따라서 결함 구제용으로 사용되는 여분의 셀 자체에도 결함이 생길 확률 또한 커지게 된다. 이 경우, 결함이 생긴 메모리셀을 여분의 셀로 대치하더라도 그 결함을 완전하게 구제할 수 없다. 이러한 경우를 도 1을 통하여 설명한다.

도 1은 계층적 워드라인 구조를 가진 메모리 장치의 구성을 도시한 것이다. 도면에서 MWD는 메인 워드라인 드라이버( MAIN WORDLINE DRIVER), SWD는 서브 워드라인 드라이버(SUB WORDLINE DRIVER), RMWD는 리던던트 메인 워드라인 드라이버(REDUNDANT MAIN WORDLINE DRIVER), RSWD는 리던던트 서브 워드라인 드라이버(REDUNDANT SUB WORDLINE DRIVER), NWE는 노말 워드라인 인에이블 신호(NORMAL WORDLINE ENABLE SIGNAL), RWE는 리던던트 워드라인 인에이블 신호(REDUNDANT WORDLINE ENABLE SIGNAL), 그리고 'X'표시된 부분은 결함이 발생된 셀 부분을 표시한다.

비트라인당 메모리셀의 수가 256개 (여분의 셀은 제외) 이면, 폴드 비트라인(FOLDED BITLINE) 구조의 경우 워드라인의 수는 256개이다. 그리고, 메인워드 드라이버의 출력인 인에이블신호 NWEi가 4개의 워드라인마다 이들을 공통으로 구동한다면, 메인워드 드라이버(MWD)의 수는 512/4=128이 된다. 이렇게 메인워드 드라이버를 동작시키기하기 위해서는 7개의 다른 로우 어드레스가 필요하며, 로우 어드레스 RA2-RA8이 메인워드 드라이버로 입력된다. 또한 하나의 NWEi에 의하여 구동되는 4개의 워드라인 증에서 하나의 워드라인을 선택하려면 2개의 다른 로우 어드레스가 필요하며, 이러한 용도의 두 로우 어드레스 RA0, RA1은 4개의 신호 PX0-PX3을 발생시킨다.

이상의 내용을 요약하면, 우선 로우 어드레스 RA2-RA8는 하나의 메인워드 드라이버(예를 들어 MWD00)를 선택하고, 그 메인워드 드라이버 MWD00는 인에이블신호 NWE0를 발생한다. 그리고 로우 어드레스 RA0, RA1는 PX0-PX3 중 하나의 신호(예를 들어 PX3)를 발생한다. NWE0신호와 PX3신호는 서브 워드라인 드라이버(SWD0i0)에서 결합되어 4개의 워드라인 중 하나의 워드라인을 인에이블시키며, 위의 예에서는 4개의 워드라인 중 가장 오른쪽의 워드라인을 인에이블시킨다.

도 1을 참조하여 종래의 워드라인 결함구제방법에 대하여 설명한다. 제1서브-메모리블록에 결함이 발생되었다고 가정하고 여분의 워드라인으로 그 결함을 구제하려고 한다. 그러면, MWD00를 선택하는 로우 어드레스가 입력될 때, 메인 워드라인 드라이버 MWD00가 구동되는 것을 방지하고 그 대신 리던던트 워드라인 드라이버 RMWD0가 구동되도록 하여야 한다. 이러한 방법으로 메인 메모리셀의 결함을 구제한다 하더라도, 만일 여분의 메모리셀(예를 들어 제16서브-메모리블록에 있는 쎌)에도 결함이 있으면 결국 그 결함 구제에 실패하게 된다. 이와 같이 결함 구제에 실패할 가능성은 메모리의 집적밀도가 커질수록 디자인 룰이 작아질수록 높아진다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고집적도와 작은 디자인 룰을 갖는 메모리 소자에서 결함구제의 효율을 높이기 위하여 여분의 메모리 셀의 일부에 결함이 생긴 경우에도 완전히 그 결함을 구제할 수 있는 메모리의 결함구제장치를 제공하는 것이다.

도 1은 계층적 워드라인 구조를 가진 메모리 장치의 구성을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 메모리의 결함구제방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 미드-메모리블록 단위로 결함을 구제하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 결함이 발생된 메모리블록의 로우 어드레스가 입력되었는지의 여부를 판별하기 위한 회로의 일 예를 도시한 것이다.

도 5는 결함 구제 단위별 제어신호의 배치도이다.

도 6은 노말 메인 워드라인 디스에이블/인에이블 신호 발생부의 회로도이다.

도 7은 각 미드-메모리블록을 제어하기 위한 신호를 발생하는 회로도이다.

도 8은 두 개의 워드라인과 관련된 메모리쎌에서 발생된 결함을 하나의 리던던트 워드라인으로 구제할 수 있음을 보여주는 도면이다.

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 메모리의 결함구제장치는, 하나의 워드라인에 의하여 선택되며, 서브 워드라인에 의하여 적어도 둘 이상의 서브블럭으로 구분되는 메인 메모리블럭, 및 하나의 리던던트 워드라인에 의하여 선택되며, 리던던트 서브 워드라인에 의하여 적어도 둘 이상의 리던던트 서브블럭으로 구분되는 리던던트 메모리블럭을 구비한 메모리에서, 상기 메인 메모리블록의 일부에 발생된 결함을 상기 리던던트 메모리블록으로 대치하여 그 결함을 구제하기 위한 결함구제장치에 있어서, 입력된 어드레스가 결함이 발생된 메인 메모리블럭의 소블럭과 관련된 워드라인을 인에이블하는지의 여부를 판별하기 위한 판별수단; 결함이 발생된 메인 메모리블럭의 소블럭이 대치되도록 하기 위하여, 리던던트 메모리블럭에 있는 하나의 소블럭을 선택하기 위한 선택수단; 및 상기 판별수단에 의하여 결함이 발생된 메인 메모리블럭의 소블럭과 관련된 어드레스가 입력되었다고 판단되면, 상기 선택수단에 의하여 선택된 리던던트 메모리블럭의 소블럭과 관련된 워드라인을 인에이블하기 위한 제어수단을 포함하여, 상기 메모리블럭의 소블럭에 발생된 결함을 상기 리던던트 메모리블럭의 소블럭 단위로 구제하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 메모리의 결함구제방법을 설명하기 위한 도면이다. 만일 제1서브메모리블럭에 결함이 발생하고, 이를 제16서브메모리블럭에 결함이 있는 여분의 메모리블록으로서 그 결함을 구제하려는 경우, 결함이 발생된 서브메모리블럭 부분만을 여분의 메모리블록으로 대치함으로써 완전하게 그 결함을 구제할 수 있다. 도시된 바와 같이 결함부분이 포함된 제1서브-메모리블록 만을 여분의 서브-메모리블럭으로 대치하고, 나머지 메인 서브-메모리블럭들은 그대로 사용한다. 따라서 비록 여분의 메모리블록의 제16서브-메모리블럭에 결함이 있다고 하더라도 메인 메모리블록의 결함을 완전하게 구제할 수 있다. 또한 위의 방법은 결함이 발생된 서브-메모리블럭을 그와 동일한 메모리블록에 있는 여분의 메모리블록으로 뿐만 아니라 다른 메모리블록에 준비된 여분의 메모리블록으로도 대치되도록 구현할 수 있다.

이러한 결함구제를 실현하기 위해서는, 우선 동일한 로우 어드레스에 의하여 구동되는 메모리블록을 부분적인 결함 구제를 위한 단위로 나눈 후, 그 블록 단위 별로 제어할 수 있는 신호(PBCij)를 발생시켜야 한다.

도 3은 몇 개의 서브-메모리블록을 하나의 단위로 묶어 미드-메모리블록을 형성하고, 그 블록 단위로 결함을 구제하기 위한 방법을 설명한다. 여기서 4개의 서브-메모리블록(SUB-MEMORY BLOCK)은 하나의 미드-메모리블록(MID-MEMORY BLOCK)을 형성한다. 그리고 메모리블록 00의 서브-메모리블록 12에서 결함이 생겼을 때 메모리블록 02에 위치한 여분의 쎌로서 그 결함을 구제한다. 즉, MA03을 MA23으로 대치함으로써 그 결함 구제가 실현된다.

도 4는 결함이 발생된 메모리블록의 로우 어드레스가 입력되었는지의 여부를 판별하기 위한 회로의 일 예를 도시한 것이다. 로우어드레스 스트로브 신호 RASB의 프리차지 기간 동안, PPRE신호는 로직로우로 NAND 드라이버단으로 입력되어 PREDi를 로직로우로 출력함으로써 결함구제장치의 동작을 디스에이블시킨다. RASB 신호가 액티브인 동안, PPRE신호는 로직하이가 되어 결함구제장치가 동작되도록 한다. 노드 A와 연결된 퓨즈는 본 회로의 사용 여부를 나타내는 것으로, 그 퓨즈가 절단되면 본 회로가 동작된다. RESETP신호는 RASB신호의 폴링 엣지에서 발생하여 노드 A에 충전된 전류를 방전시킨다. 그러나 PMOS1의 전류 구동 능력이 NMOS1의 전류 구동 능력보다 훨씬 크므로 퓨즈가 절단되어 있는 경우에만 방전이 가능하다. 따라서, 만일 그 퓨즈가 절단되어 있지 않으면 노드 A에서의 방전이 이루어지지 않으므로, 로우 어드레스들이 연결된 전달 트랜지스터의 게이트를 오프시킨다.

각 퓨즈 박스에는 로우 어드레스(RA0-RA10) 및 그 반전 로우 어드레스(RA0B-RA10B)가 각각 입력된다. 그리고 각 퓨즈 박스에서의 퓨즈의 절단은 결함이 발생되어 이를 구제하려는 로우 어드레스의 반대 부분에서 이루어진다. 즉 RA0가 결함이 생긴 로우 어드레스이면 RA0B 쪽의 퓨즈를 절단한다. 따라서 입력된 로우 어드레스(RA0-RA10)가 결함이 발생된 메모리쎌에 해당하는 로우 어드레스가 아니면 NAND 게이트들로 입력되는 신호 중 최소한 하나의 신호가 로직로우가 되어 출력신호 PREDi는 로직로우 상태가 된다. 만일 결함이 발생된 로우 어드레스(결함을 구제하려는 로우 어드레스)가 입력되면 모든 NAND 게이트들의 입력이 로직하이가 되어 출력신호 PREDi는 로직하이 상태로 바뀐다. PREDi 신호는 여분의 셀을 동작시키기 위한 선택신호로 사용되어, 결함 구제 단위별 구동신호인 PBCij를 생성한다. 도 3의 예에 의하면, MA00-MA33을 위한 각각의 제어신호 PBC00-PBC33이 필요하다. 도 5는 결함 구제 단위별 제어신호의 배치도로서, 제어신호 PBC00-PBC33는 도 5와 같이 배치되어 각 미드-메모리블록을 제어한다.

도 6은 노말 메인 워드라인 디스에이블/인에이블 신호 발생부의 회로도이다. 결함구제장치가 동작될 때 결함 구제용으로 사용된 여분의 메모리쎌이 한 워드라인을 기준으로 모두 사용된지의 여부를 판별하여, 그에 대응되는 노말 메인 워드라인 드라이버를 동작시킬지의 여부를 판별해야 한다.

도 6에 도시된 회로는 도 3에 나타낸 것과 같은 4개의 메모리블록 각각을 위하여 여분의 쎌을 준비하고, 4개의 메모리블록 내에서는 자유로이 대체할 수 있는 경우에 관한 것이다. 따라서 퓨즈 박스의 수는 4개, PREDiP에서 i의 값은 0에서 3이다. 이 회로는 여분의 메모리쎌이 모두 다 사용되고 있으면 노말 메모리블록의 메인 워드라인 드라이버가 동작될 필요가 없으므로 이를 디스에이블시키기 위한 신호를 발생한다.

하나의 로우 어드레스에 대한 모든 여분의 메모리쎌이 사용된 경우 퓨즈 절단을 하지 않는다. PREDi 신호가 발생되면 매 RASB 신호의 폴링 엣지에서 펄스신호 PREDiP를 발생한다. 만일 모든 여분의 쎌이 사용된 경우 노드 A의 충전 전류가 방전되어 PNWD신호는 로직로우로 천이되고, 그에 대응하는 메인 워드라인 드라이버를 디스에이블시킨다.

반면에, 결함이 발생되지 않았거나 혹은 그렇다 하더라도 모든 쎌이 대치되지 아니한 경우에는 PNWD신호가 로직하이가 되어 노말 워드라인 드라이버는 로우 어드레스에 의하여 선택되고 노말 워드라인 인에이블신호 NWEi를 발생한다. 만일 PNWD신호가 로직로우라면 인에이블신호 NWEi는 구동되지 않는다.

도 7은 각 미드-메모리블록 MAij을 제어하기 위한 신호 PBCij를 발생하는 회로도이다. 각 PREDi신호와 관련된 퓨즈를 절단하여 결함이 발생된 블록을 어느 블록으로 대치할 것인지를 결정한다. 도 3에 도시된 예의 경우, MA03을 MA23으로 대치하여야 하므로 PRED2신호와 관련된 퓨즈를 절단하면 PRED23신호가 발생하고, PRED03-PRED33 신호에 의하여 PRREi3 신호가 발생한다.

MA23 블록의 경우는 PRREi3 신호가 로직하이이고 PRED23 신호가 로직하이가 되므로 MA23 블록에 대한 제어신호 PCB23은 로직하이가 되어 그 미드-메모리블럭이 인에이블되어 구동된다. 그러나 MA23 이외의 다른 블록인 경우는 PRREi3 신호가 로직하이이고 PREDi3 신호가 로직로우가 되므로 그 블록에 대한 PCBij 신호는 로직로우가 되어 그 미드-메모리블럭이 디스에이블된다.

도 8은 두 개의 워드라인과 관련된 메모리쎌에서 발생된 결함을 하나의 리던던트 워드라인으로 구제할 수 있음을 보여주는 도면이다. 만일 결함이 제i번째 워드라인에서는 제0미드-메모리블록에서 발생하고 제j번째 워드라인에서는 제3미드-메모리블록에서 발생한 경우라면, 도시된 바와 같이 하나의 리던던트 워드라인으로 두 개의 워드라인에서 발생된 결함을 모두 구제할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 로우결함 구제를 하나의 로우어드레스에 의하여 구동되는 전체 메모리블록을 여러 개의 소블록 단위로 구분하고, 메인 메모리에 발생된 결함을 리던던트 메모리블록의 소블록 단위로 구제함으로써, 리던던트 메모리 블록에 있는 일부 쎌에 결함이 포함된 지의 여부에 관계없이 완전히 그 결함을 구제할 수 있어 고집적도와 작은 디자인 룰을 갖는 메모리 소자에서 결함구제의 효율을 높일 수 있다.

Claims (2)

1. 하나의 워드라인에 의하여 선택되며, 서브 워드라인에 의하여 적어도 둘 이상의 서브블럭으로 구분되는 메인 메모리블럭, 및 하나의 리던던트 워드라인에 의하여 선택되며, 리던던트 서브 워드라인에 의하여 적어도 둘 이상의 리던던트 서브블럭으로 구분되는 리던던트 메모리블럭을 구비한 메모리에서, 상기 메인 메모리블록의 일부에 발생된 결함을 상기 리던던트 메모리블록으로 대치하여 그 결함을 구제하기 위한 결함구제장치에 있어서,

   입력된 어드레스가 결함이 발생된 메인 메모리블럭의 소블럭과 관련된 워드라인을 인에이블하는지의 여부를 판별하기 위한 판별수단;

   결함이 발생된 메인 메모리블럭의 소블럭이 대치되도록 하기 위하여, 리던던트 메모리블럭에 있는 하나의 소블럭을 선택하기 위한 선택수단; 및

   상기 판별수단에 의하여 결함이 발생된 메인 메모리블럭의 소블럭과 관련된 어드레스가 입력되었다고 판단되면, 상기 선택수단에 의하여 선택된 리던던트 메모리블럭의 소블럭과 관련된 워드라인을 인에이블하기 위한 제어수단을 포함하여,

   상기 메모리블럭의 소블럭에 발생된 결함을 상기 리던던트 메모리블럭의 소블럭 단위로 구제하는 것을 특징으로 하는 메모리의 결함구제장치.
2. 제1항에 있어서,

   하나의 워드라인에 의하여 선택되는 메모리블럭에 속하는 모든 소블럭에 결함이 발생된 경우, 그 메모리블럭을 구동하는 워드라인을 디스에이블하기 위한 워드라인 디스에이블 수단을 더 포함함을 특징으로 하는 메모리의 결함구제장치.