TW297125B - - Google Patents

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A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 1 .發明領域 本發明係關於一種修補備用電流失效晶片（standby current fail chip)的電路，尤指一種失效記憶單元 修補電路，其能夠以多餘記憶單元修補可能發生備用電流 失效的記憶單元，或是一單一及/或複數個具有該記憶單元 的列。本發明係以韓國第17840/1995號申請案爲基礎， 於此合倂爲參考資料。 2 .相關習知技術說明 一般而言，靜態隨機存取記憶體（SRAM)產生許多備用 電流（s t a n d b y c u r r e n t )，降低產能的主要因素之一是 備用電流失效。尤其是，隨記憶體容量增加以及記憶單元 的增加，備用電流的特徵値（cheracteristic value) 等於或小於一個一般値。因此，一旦晶片在晶圓狀態中被 決定爲備用電流失效晶片，該晶片即被認爲是操作狀態中 產生的失效晶片，而晶片中的失效單元則以多餘單元取 代。 在半導體記憶裝置中，如SRAMs，產生許多備用電 流，備用電流失效原因一般可以在記憶單元及週邊電路中 發現。首先，在週邊電路中，備用電流失效係於週邊電路 2_ 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210><297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. -St 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（2) 中具有電晶體之主動元件的漏電流的狀況下產生，或是在 週邊電路中之內部連接元件的斷接情況下產生。因此，即 使備用電流失效狀態係於暫時的不正常過程中產生，或是 由外部微粒子的因素產生，週邊電路中的失效電路將被以 正常電路取代。然而，如果沒有提供多餘週邊電路或多餘 的內部連接元件，則等待失效電路可能以正常電路來取 代。 其次，將參照圖一解釋備用電流失效於記憶單元陣列 中產生的情況。圖一係典型的靜態隨機存取記憶體中之記 憶單元結構圖。在記憶單元30，連接至電流源並可能產生 備用電流失效的點係位元線對BL，BLb點32, 33以及單元 電源點31。既然接收單元電源的點31係連接於一高電阻負 載或一電流限制裝置，極度限制的資料維持電流被提供給 存取電晶體36, 37之汲極端上之單元點CD及CDb，34與 35。此外，連接至位元線對BL，BLb點32, 33的電流源（其 中電流源從一預先充電電路20提供）藉由預先充電電路20 供電給位元線使位元線在等待狀態中維持在一定的電壓。 在流經位元線的電流源產生備用電流失效的情況中，修補 備用電流失效的電路圖表示於圖二，其係美國第 4，5 8 7，6 3 9 號專利。 圖二係備用電流失效記憶單元修補電路之電路圖，尤 其適用於與位元線（亦即，位元線預先充電電路20)連接之 電流源產生備用電流失效的情況。修補電路50連接至行單 元中的預先充電電路20，其包括熔絲F11，每一熔絲連接 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ______B7 五、發明説明（3 ) 於高電組負載與一接地電位之間。修補電路50有選擇性地 移動供電電流給記憶單元30的電流源，或具有發生備用電 流失效之記憶單元30的行，藉此防止不正常的備用電流流 經失效的行。當然，失效的行可以被多餘的行取代》圖二 的電路與典型的失效單元修補電路不同在於，設置在失效 行內之位元線預先充電電路是關閉的（turn off)。 如果決定行11具有備用電流失效，連接至預先充電電 路20內之電晶體Ϊ11，1Ι12之閘棰的熔絲F11燒斷。然後， 當一邏輯”高”準位被施加至對應失效行之位元線預先充電 電路20之閛極時，電晶體MU，Μ12關閉。因此，對失效行 的電電流供電停止》 然而，既然圖二的電路阻止位元線預先充電電20的運 作，則將產生由圖一之單元電源點31發生之備用電流失效 無法被修補的問題。所以，爲了解決這問題，另一種習知 技術之備用電流修補電路60表示於圖三，此電路揭示於美 國第4, 639, 895號專利。參照圖三，備用電流修補電路 60包括用以回應一邏輯”低”狀態的施加訊號Pb而傳输一供 應電壓的傳输電晶體，以及分別連接至該等電晶體的熔絲 F21。備用電流失效單元修補電路60藉由列方向之一訊號 列或特別數目的列而分離記憶單元陣列中的單元電源線並 連接單元電源線》然後，供應給備用電流失效記憶單元或 具有該單元的列的單元電源被停止，藉此防止於失效記憶 單元上或是在列方向產生的電流失效。例如，當列21被決 _4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） I--------------tT—-----f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 __B7 五、發明説明（4 ) 定爲具有備用電流失效時，連接至相對的列的記憶單元的 單元電源供應藉由燒斷熔絲F21而停止。 然而，圖二，三的電路於修補備用電流失效時具有一 些困難》圖二的修補運作係於行單元中進行，而圖三的修 補運作係於列單元中進行。因此，如果修補運作同時在列 及行中進行，則在記憶裝置中需要雙重修補操作以及雙熔 絲以及雙修補電路。在這種情況中，記憶裝置可能有複雜 的結構，而產品良率可能因而降低。 發明綜合說明 因此，本發明之一目的在提供一種能夠免除上述問題 的失效記憶單元修補電路》 本發明之另一目的在提供一種失效記憶單元修補電 路，能夠在單一或特定數目的行單元中修補失效記憶單 元，其中失效記憶單元原因係與連接至一記憶單元陣列中 之記憶單元的單元電源點有關" 爲達成這些及其它目的，一種失效記憶單元修補電 路，用於具有複數記憶單元之半導體記憶裝置，每一該記 憶單元包括經由電流限制元件連接之電阻負載端，一對存 取電晶體，其汲極端連接至該裝置負載端，其閘極端連接 至一字元線，而其源極端連接至一對位元線，以及一對驅 動電晶體，其閘極端交互耦合至該存取電晶體之該汲極 端，以及複數個預先充電電晶體對，用以對行方向中之該 __5 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貢) 裝·

、1T 經濟部中央樣準局員工消費合作社印裝 A7 __B7 五、發明説明（5 ) 位元線預先充電，該電路包括：一電流切斷裝置，用以於 分佈於行方向單元之該記憶單元被決定爲備用電流失效單 元之時，將經由該電阻負載端提供給該記憶單元的單元電 源轉換爲接地電壓，並切斷對該預先充電電晶體的電流供 應》 於本發明之一較佳實施例中，該電流切斷裝置包括： 第一反相器，其第一输入端連接至電阻與熔絲之間的一個 連接點，用以在記憶單元爲備用電流失效單元時藉著燒斷 熔絲而提供接地電位給電組負載端，而第二切斷裝置包括 一第二反相器連接至第一反相器之一输出端，於第一反相 器输出接地電位的情況下提供一大約等於單元電源的電壓 準位給預先充電電晶體對之閘極端。在本發明另一較佳實 施例中，電流切斷裝置包括：一電阻以及一依序相互連接 之熔絲；一第一裝置，具一输出端連接於該熔絲，一输入 端連接於一外部選擇訊號，而另一輸入端連接至第一內部 選擇訊號，用以回應第一內部及/或外部選擇訊號而決定一 備用電流失效單元；一第二裝置，其一输入端連接於電阻 與熔絲之間，用以於記憶單元被決定爲備用電流失效記憶 單元時藉由燒斷熔絲而提供接地電位給電阻負載端；以及 一第三裝置，其一输入端連接至第二裝置之一输出端，而 另一輸入端連接至第二內部選擇訊號，回應該第二裝置與 該第二內部選擇訊號而提供一預定電壓給該預先充電電晶 體對之閘極端。該第一裝置係一 NOR閘，該第二裝置係一反 相器，而該第三裝置係一 ΝΪΑΙ)閘。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 ___B7 五、發明説明（6 ) 圖式簡要說明 本發明得藉下列圖式及詳細說明俾得一深入了解’其 中相同的元件及部份具有相同的編號，其中 第一圖：表示典型靜態隨機存取記憶體中之一記憶單 元結構之電路圖； 第二圖：表示習知記憶裝置中之備用電流失效單元修 補電路； 第三圖··表示另一種習知記憶裝置中之備用電流失效 單元修補電路； 第四圖：表示本發明較佳實施例之記憶裝置中之備用 電流失效單元修補電路； 第五圖：表示本發明另一較佳實施例之記憶裝置中之 備用電流失效單元修補電路。 較佳實施例詳細說明 需注意的是，相同的元件將給予相同的參考標號，即 使它們是位於不同的圖式中。此外，在下列敘述中，許多 特定細節，如特定電路的特定元件以及結構，將被描述， 以便提供本發明較澈底的了解。但很明顯地，對熟悉本技 藝之人士而言，本發明將可於不具該等細節的情況下實 _7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) I-------f 裝------~ 訂.I-----C 一 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 —__B7 五、發明説明（7 ) 施。此外，與本發明無關的詳細描述與已知功能於下列描 述中將省略。 當本發明於以下被特別地表示及描述時，熟悉本技藝 之人士了解，在不背離本發明精神及範圍的況下不同形式 的改變及細節都是有效的。尤其是，本發明以高密度SRAM 爲例，但本發明仍適用於其它記憶體。因此，本發明將不 受限於說明書中的描述。 圖四係本發明較佳實施例之備用電流失效單元修補電 路圖，而圖五係本發明另一較佳實施例之備用電流失效單 元修補電路圖。 參照圖四，提供電源給行單元中之每一單元30的單元 電源係經由一單元電源線而連接於熔絲電路400。熔絲電路 400代表本發明中之電流切斷電路。熔絲電路400包括一電 阻401以及一熔絲F31依序連接於單元電源與一接地電壓之 間，第一反相器402之输入端連接於電阻402與熔絲F31之 間的連接點，在記憶單元爲備用電流失效的情況中藉由熔 絲的燒斯提供接地電位給電阻負載端，而第二反相器403連 接至第一反相器402之一输出端，在第一反相器402输出接 地電位的情況下提供大約等於單元電源的電壓準位給預先 充電電晶體Ϊ31，Ϊ32之閛極端。 在圖四，當發生備用電流失效的行31已決定時，可切斷 的熔絲F31藉由雷射束或電子訊號而被燒斷。第一反相器 402输出一邏輯”低”準位訊號。然後，此邏輯”低”準位訊 號被输出至豳一中的點31。因此，停留在邏輯”高”準位的 _ 8_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） I f 裝------訂------{一 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裝 A7 ___B7 五、發明説明（8 ) 單元電源改變爲接地電壓準位，而不再成爲一電流源。邏 輯”低”準位藉由反相器403被改變爲邏輯”高”準位。邏輯 ”高”準位訊號被施加至位元線預先充電電路20內之預先充 電電晶體對Ϊ31，丨32。包括PHOS電晶體丨31，Ϊ32的位元 線預先充電電路20被關閉，並且不再提供電流給位元線 對。 所以，發生備用電流失效的行31與電流電性切斷且不 再產生任何備用電流失效。電性切斷的行被一多餘的行取 代。取代備用電流失效行的方法係爲熟悉本技藝之人士所 知，爲了簡要起見，於本說明書中將不詳細解釋該方法。 此外，本發明特定實施例中之熔絲電路400可以適用於 不同於本發明之電路結構。對熟悉本技藝之人士而言是很 明顯的。 參照圖五，熔絲電路500包括一電阻502以及與其相連 之一熔絲F41 ; — NOR閘501，其輸出端連接至熔絲F41， 其一输入端連接至一外部選擇訊號，而其另一输入端連接 至第一內部選擇訊號；一反相器5 0 3，其一输入端連接至電 阻502與熔絲F41之間的連接點，藉由燒斷熔絲F41在記憶 單元被決定爲備用電流失效的情況下提供接地電位給電阻 負載端；以及一 NAND閘504，其一输入端連接至一反相器 503之一输出端，而其另一输入端則連接至一內部選擇訊 號，在反相器503输出接地電位的情況下提供單元電源給預 先充電電晶體對Μ41，Ϊ42的閘極端，而於反相器503输出 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） (装 訂.I-----^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 _________B7 五、發明説明（9 ) 電源電墼的情況下，回應第二內部選擇訊號而砹供一預定 的電壓給預先充電電晶體對Ϊ41，Ϊ42的阑棰端。 在圖五，行藉由內部選擇訊號δΐ^Γ與熔絲裝置而與電 流源電性切斷。此外，任一行藉由內部選擇訊號COL不管外 部選擇訊號OPTION的狀態而電連接於電流源。外部選擇訊號 係實施一特定測試用之模式選擇訊號。內部選擇訊號 C0L可以使用一行位址解碼訊號。換句話說，外部選擇訊號 ^^及內部選擇訊號C0L變爲接地準位，而隨後所有行與 電流源電性切斷。然後，單元電源被施加至任一行的訊號 C0L且只有一任一行單元連接至電流源，藉此決定任一行的 備用電流失效。 如以上所討論，既然失效單元的運作以及備用電流失 效電流源完全被切斷，本發明具有防止單元電源所造成之 備用電流失效並以多餘單元取代失效記憶單元的優點· 當本發明參照較佳實施例而爲說明時，熟悉本技藝之 人士可以了解，在不脫離本發明以下之申請利範圍的情況 下可有不同的修飾及取代。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 由請桌利範虛 1. 一種失效記憶單元修補電路，用於具有複數記憶單元之 半導體記憶裝置，每一該記憶單元包括經由電流限制元件 連接之電阻負載端，一對存取電晶體，其汲極端連接至該 裝置負載端，其閘極端連接至一字元線，而其源極端連接 至一對位元線，以及一對驅動電晶體，其閘極端交互耦合 至該存取電晶體之該汲極端，以及複數個預先充電電晶體 對，用以對行方向中之該位元線預先充電，該電路包括： 一電流切斷裝置，用以於分佈在行方向單元之該記憶 單元被決定爲備用電流失效單元之時，將經由該電阻負載 端提供給該記憶單元的單元電源轉逸爲接地電壓，並切斷 對該預先充電電晶體的電流供搏 2. 如申請專利範圍第1項之条修補電路，其中該電流 切斷裝置包括：一電阻以及依序連接於單元電源與接地電 位之間的熔絲：第一切斷裝置，用以切斷提供給記憶單元 的單源電源供應；以及第二切斷裝置，連接於該第一切斷 裝置，用以切斷該預先充電電晶體之電流供應，藉此同步 切斷對該記憶單元之電源供應以及對該預先充電電晶體之 電流供應。 3 .如申請專利範圍第2項之零補電路，其中該第一 切斷裝置包括：第一反相器第一輸入端連接至電阻與 溶絲之間的一個連接點，用以在記憶單元爲備用電流失效 單元時藉著燒斷熔絲而提供接地電位給電組負載端，而第 二切斷裝置包括一第二反相器連接至第一反相器之一输出 各紙張尺度埚ΐη中國网家標嗥（CNS ) Λ4規格（210X297公廣} (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) V ι^ϋ ftm «flue m 1 k 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 端，於第一反相器輸出接地電位的情況下提供一大約等於 單元電源的電壓準位給預先充對之閘極端。 4. 如申請專利範圍第1項之補電路，其中該電流 切斷裝置回應一外部訊號而作。 5. 如申請專利範圔第1項之失修補電路，其中該切斷 裝置包括： 一電阻以及一依序相互連接之熔絲； 一第一裝置，具一輸出端連接於該熔絲，一输入端連 接於一外部選擇訊號，而另一輸入端連接至第一內部選擇 訊號，用以回應第一內部及/或外部選擇訊號而決定一備用 電流失效單元； 一第二裝置，其一输入端連接與熔絲之間，用 以於記憶單元被決定爲備用電單元時藉由燒斷 熔絲而提供接地電位給電阻負載及 第三裝置，其一输入端連接至第二裝置之一输出 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 端，而另一输入端連接至第二內部選擇訊號，回應該第二 裝置與該第二內部選擇訊號而提;預定電壓給該預先充 電電晶體對之閛極端。 6.如申請專利範圍第5項之 裝置係一 NOR蘭，該第二裝置係 一NMAD閘》 7 .如申請專利範圍第6項之夹. 閘之一輸入係一列位址解碼

   元修補電路，其中該第一 相器，而該第三裝置係 元修補電路，其中該NOR 43- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）