TW519654B - Integrated semiconductor-memory with redundant units for memory-cells - Google Patents

Description

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五、發明說明（1 ) -------------— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明涉及一種積體半導體記憶體，其記憶胞組合成 可疋址之正吊單兀及組合成至少一個備用單元以取代正 常單元中產；此種記憶體另有：位址匯流排，其上可施 加一種位址；及一種備用電路，其是與位址匯流排相連 接以選取該備用單元。 積體半導體記憶體通常具有記憶胞所形成之備用單元 以修復有缺陷之記憶胞，備用單元可取代這些具有不良 記憶胞之正常單元◦積體記憶體例如以外部測試元件或 自我測試元件來測試且隨後進行各備用元件之程式化。 種備用電路具有雷射熔絲形式或電性可程式化熔絲形式 之可程式化元件，其用來儲存一種待取代之單元之位址 。可程式化元件例如在記憶體製程中藉由所謂預燒電壓 或雷射光而被程式化。 -·線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在半導體記憶體操作時，在記憶體之存取過程中該待 取代之正常單元依據位址而由相對應之備用單元所取代 。在記憶體存取開始進行時，在所選取之記憶體區域內 部之備用電路中進行一種備用評估。因此，所選取之正 常單元之位址施加至位址匯流排，所施加之位址因此與 有缺陷之正常單元之儲存在各別備用電路中之位址相比 較。此種比較之後每一個備用電路都提供一種信號，其 可指出此種資訊：所施加之位址是否與各別備用電路中 所儲存之位址相一致。在相一致時，藉由適當之備用電 路來選取所屬之備用單元。 因此，半導體記憶體之記憶胞中有缺陷之正常單元只 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 519654 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 由無缺陷之備用單元所取代，適當之方式是：除了正常 之記憶胞單元以外亦須就無缺陷性對記憶胞之備用單元 進行測試。此種測試應該在備用電路之可程式化元件藉 由雷射而被程式化之前進行。爲了進行此種測試，則此 種半導體記憶體電路通常需要額外之費用。因此，有利 之方式是：此種所需之額外之電路費用在考慮此半導體 記憶體有較小之空間需求時可相對地較少。 本發明之目的是提供一種本文開頭所遊形成之積體半 導體記憶體，其中可測試各記憶胞之備用單元且所需之 電路費用可較少。 此目的由具有記憶胞之積體半導體記憶體來達成，這 些記憶胞組合成可定址之正常單元；另有一些記憶胞， 其組合成至少一個備用單元以取代正常單元中之一；此 記憶體又包括：位址匯流排，其上可施加一種位址；一 種備用電路，其與位址匯流排相連接以便儲存此種即將 由備用單元所取代之正常單元之位址，使施加位址匯流 排上之位址可與所儲存之位址相比較且在已確定相一致 時可選取該備用單元；一種處理單元，其輸入側是與位 址匯流排之接點及測試信號用之接點相連接，且其輸出 側是與備用電路之輸入端相連接且只在測試信號之狀態 已確定時才改變位址信號。 在本發明之半導體記憶體中使用現有之位址線，以便 在測試時選取記憶胞之備用單元。在此種備用-測試槪念 中例如不需其它解碼器且不需其它選擇線（其選取記憶胞 -4- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

. _ -線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 519654 A7 B7 五、發明說明（3) 之備用單元）。爲了在測試時選取該備用單元，則除了位 址線外須使用此種同樣已存在之備用電路。此備用電路 未被程式化以測試該備用單元。連接於備用電路之前之 此處處理單元在正常操作時未改變此備用電路之輸入端 上所施加之位址信號。藉由適當之測試信號只在測試時 使位址信號改變。此處理單元可以簡易之方式例如以邏 輯閘構成。測試時所需之其它電路費用因此較少。 本發明適合任意之半導體記憶體，其中有缺陷之記憶 胞單元之修復是由記憶胞之備用單元來達成。正常之單 元是與正規之字元線或位元線有關，備用單元是與備用 之字元線或位元線有關。但除了各別字元線和位元線之 外記憶胞之較大單元（例如，各別之記憶胞方塊）亦可由 相對應之備用單元所取代。 有利之其它形式敘述在申請專利範圍各附屬項中。 本發明之積體半導體記憶體，其在測試時之作用方式 及其有利之形式以下將依據圖式來詳述。 圖式簡單說明： 第1圖矩陣形式之記憶胞陣列之圖解。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 線一 第2圖本發明之半導體記憶體之實施形式。 第3圖 由第2圖所構成之備用電路之實施形式。 第4圖 由第3圖所構成之半導體電路之實施形式。 第1幽例如是一種DRAM之矩陣形式之記憶胞陣列，其具 有正規之字元線WL和位元線BL，其相交點配置著記憶胞 MC。此外，此記憶胞陣列具有備用字元線RWL〇至RWL2， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 519654 A7 B7 五、發明說明（） 其與位元線BL之交點同樣配置著記憶胞MC。 本發明可用在一種只有一條備用線（例如’ RWL1 )之半 導體記憶體。實際上半導體記憶體通常具有多條備用線 。爲了淸楚之故，本發明首先只針對此備用線RWL 1來描 述◦本發明可相對應地用在其.它備用字元線RWLO及RWL2。 所示記憶體之記憶胞MC分別包含一個選擇電晶體及一 個記憶電容器。此選擇電晶體之控制輸入端是與字元線 WL或備用字元線RWLO至RWL2相連接，而選擇電晶體之主 電流路徑配置在各別記憶胞MC之記憶電容器和位元線BL 之一之間。 第2圖是本發明半導體記憶體之實施形式，其具有位址 匯流排3，其上可施加位址ADR。此外，半導體記憶體具 有至少一個備用電路1以選取該與位址匯流排3相連接之 備用線RWL1。 在備用電路1中在此半導體記憶體正常操作時例如可儲 存一種即將由備用線RWL 1所取代之正規線之位址。在記 憶體存取時一種施加至位址匯流排3之位址ADR須與此種 儲存備用電路1中之位址相比較。比較後若相一致時則選 取相關之備用線RWL1。即，具有位址ADR(其施加於位址 匯流排3上）之字元線WL依據此位址而由備用線RWL 1所取 代。 第2圖之積體半導體記憶體另外具有處理單元2，其在 輸入側是與位址匯流排之接點A1及測試信號TM用之接點 相連接。此處理單元2在輸出側是與備用電路1之輸入端 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 519654 A7 B7 五、發明說明（5 ) E 1相連接。 施加至位址匯流排3上之位址ADR具有多個位址位元。 位址匯流排3因此具有多個接點A0至An以分別用於各別 之位址位元中。備用電路1同樣具有多個輸入端E0至En 以分別用於一個位址位元中。依據第2圖之實施形式，此 處理單元2因此是與位址匯流排3之接點A0至An中之一 相連接且與備用電路1之輸入端E0至En中之一相連接。 此外，此測試信號TM連接至備用電路1之接點μ。 在多個待測試之備用字元線RWLO至RWL2中，處理單元2 分別配置到所屬之備用電路1。因此，備用電路1亦可不 配置此種處理單元2。此處理單元2此處分別與位址匯流 排3之不同之接點Α0至An相連接且分別與備用電路1之 不同之輸入端E0至En相連接。 第4圖是記憶體電路4之實施形式，其包含在備用電路1 中。此記憶體電路4具有一種雷射熔絲F形式之可程式化 之元件F以及一種保持電路形式之所謂熔絲閂（丨a t c h )(其 由二個反向平行之反相器所構成）。藉助於信號FH，經由 PMOS電晶體f卩點V首先存在一種値"1 "(其例如等於內部電 源電位V 1之値）。然後利用此信號FL來對NMOS電晶體進 行控制，使節點V依據熔絲F之狀態而重置（r e s e t )至 "〇 "(其例如等於該參考電位GND ) ’或使節點V保持在狀態 "1 "。若熔絲F未斷開，則節點V重置成參考電位GND ◦反 之’若熔絲F已斷開（即，已程式化），則節點v上之電位 仍保持著。在此種情況下此狀態"1 "儲存在熔絲閂中。 -7- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱1 " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

77 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 519654 A7 B7 發明說明（6) 記憶體電路4另外具有一種邏輯信號A t用之輸入端42 及與A t互補之邏輯信號A c用之輸入端4 1。記憶體電路4 另有一種輸出信號Η I T用之輸出端4 3。依據第4圖之電路 配置，此輸出信號HIT在可程式化之元件F已程式化時八狀 態"1 π儲存在熔絲閂中）具有該互補式邏輯信號A c之狀態。 反之，此元件F未程式化時（狀態"0 "(即，參考電位GND ) 儲存在熔絲閂中）此輸出信號HIT具有該邏輯信號At之狀 態。 在記憶體電路4中，在正常操作時利用該可程式化元件 F之斷開或程式化來儲存一個位址位元所需之修復-資訊 。在輸入端42例如施加一種位址位元形式之邏輯信號A t ，在輸入端4 1施加已反相之位址位元形式之與A t互補之 邏輯信號Ac。若熔絲閂中已程式化之修復-資訊是與所施 加之位址位元相一致，則此輸出信號ΗI T例如具有一種驅 動（ac t i ve )狀態。在該熔絲F已切斷或程式化時，此輸出 信號HIT在信號At =時具有此種驅動狀態HIT= 0。這表示 :在熔絲F已切斷時已反相之位址位元到達此記憶體電路 4之輸出端4 3。 第3圖是第2圖之備用電路1之實施形式。此備用電路1 對應於位址位元之數目而含有記憶體電路4。至少一個輸 入端42連接至備用電路1之各輸入端E0至En中之一。各 輸入_ 4 1接至互補丨g號之接點。 此備用電路1具有另一個記憶體電路5，其所包含之資 訊是：此備用電路1之儲存在記憶體電路4中之資訊是否 \紙張尺度適用_中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂·- 519654 A7 B7 五、發明說明（7) 有效。此記憶體電路5在構造上是與第4圖之記憶體電路4 相同。因此該測試信號TMt施加至輸入端52，互補之測試 信號TMc施加至輸入端51 ◦ 此記憶體電路5亦稱爲所謂主（ma s t e I*)熔絲閂。若處理 單元電路1中所儲存之修復資訊是有效的，則此電路5受 驅動。即，只有當全部之記憶體電路4 (包含記憶體電路 5)都具有驅動性輸出信號HIT= 0時，才選取相對應之備 用線RWLO至RWL2。 以下將依據第1至4圖之實施形式來描述本發明之半導 體記憶體在測試時之作用方式。 在記憶體電路4之可程式化之元件F藉助於雷射而被程 式化之前，須進行此備用線RWL1之測試。即，該備用資 訊仍未被程式化，因此該記憶體電路5 (主-熔絲閂）亦未 被程式化。爲了驅動該備用電路1以選取該備用線RWL1， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

則須在備用電路1之全之軀之記憶體電路4上施加一種信 號A t = 0 (因此，Ac二1 ) ◦這表示：在記憶體電路4之輸出 端43上此輸出信號HIT具有已驅動之狀態HIT= 0 ◦此外， 在測試操作時此測試信號TM二TM t = 0且因此使信號TMc = 1 。此記憶體電路5之輸出53因此亦具有一種已驅動之輸出 信號HIT= 0。 RWLf 爲了只選取此備用電路1以選取此備用線WRL1，則相對 應之位址ADR須施加位址匯流排3。此位址ADR對接點 AO，A2至AN上之位址位元而言具有狀態Π0Π且對接點A1上 之位址位元而言具有狀態"1 "。因此，位址ADR = 0 ... 0 1 0 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 519654 A7 B7 五、發明說明（） 施加至位址匯流排3 ◦利用該處理單元2中之XNOR運算， 則可由接點A 1上之位址位元及測試信號TM產生一種狀態 "0 "之輸出信號A t 1。即，接點A 1上之位址位元在處理單元 1中反相。因此，在記憶體電路4之全部之輸入端42上存 在著狀態"0 "之信號，其輸出信號ΗI T = 〇因此被驅動。此 I己fe、體電路5之輸出is 5虎ΗIΤ问樣由測試信號TM t = 0所驅 動。由於各記憶體電路4或5之全部之輸出信號ΗI T已被 驅動，則可藉由適當之信號Η來選取該備用線RWL 1。 由於各備用電路1之各別之處理單元2分別與位址_流 排3之不同之接點Α0至An相連接且分別與該備用電路1 之不同之輸入端E0到En相連接以選取不同之備用線rwlo 至RWL2，則利用所施加之位址ADR只選取該備用電路1以 便選取此種測試時所需之備用線WRL1。 若此積體記憶體正常操作時在備用電路1中儲存一種修 復-資訊，則藉由該測試信號TM可在該修復-資訊已程式 化之後使相對應之備用線之選擇被中斷。此記憶體電路5 之可程式化之元件F是利用該修復-資訊寫入此備用電路i 中而被程式化。藉由測試信號TM t = 0施加至此記憶體電 路5之輸入端52或藉由施加該測試信號TMc二1至輸入端 5 1而產生該輸出信號ΗIT二1 ◦這是一種未驅動之狀態。 因此，在選取各備用線RWLO至RWL2中之一時此備用電路1 中並未產生此輸出信號Η ◦相對應之備用線因此亦可在該 修復-資訊已程式化之後被去（de -)驅動以作爲測試用。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言 Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 519654 A7 B7 五、發明說明（ 明 說 號 符 t*- 4 端 入 輸 排路路 ： 路元流電電 ： 電單匯體體 2 用理址憶隱 5, 備處位記記51

F 出點絲 輸節熔 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 519654

   六、申請專利範圍 第90 1 02743號「具有備用記憶胞之積體半導體記憶體」 專利案 （9 1年1 0月修正） 六申請專利範圍： 1. 一種積體半導體記憶體，其包括： -記憶胞（MC )，其組合成可定址之正常單元（WL )， -其它記憶胞（MC )，其組合成至少一個備用單元 (RWL1)以取代正常單元（WL)中之一， -一種位址匯流排（3 )，其上可施加位址（ADR)， -一種備用電路（1 )，其是與位址匯流排（3 )相連接 ，用來儲存此種即將由備用單元（WRL1 )所取代之 正常單元（WL )之位址，以便使施加至位址匯流排 (3 )上之位址（ADR)可與所，儲存之位址相比較且在 此種比較已確定相一致時用來選取該備用單元 (RWL1)， 其特徵爲：設有一種處理單元（2)，其在輸入側是 與位址匯流排（3 )之接點（A1 )相連接且與測試信號 (TM )用之接點相連接，且在輸出側是與備用電路（1 ) 之輸入端（E1 )相連接，此處理單元（2 )只在該測試信 號處於已界定之狀態時才改變位址信號。 2. 如申請專利範圍第1項之積體半導體記憶體，其中 -施加至位址匯流排（3 )上之位址（ADR )具有多個位址 位元， -此位址匯流排（3 )具有多個接點（AO ; An)，分別用 519654 六、申請專利範圍 於一個位址位元中， -此備用電路（1 )具有多個輸入端（EO ; En ) ’分別用 於一個位址位元中， -此處理單元（2 )是與位址匯流排（3 )之接點（AO ; An ) 之一相連接且與備用電路（1 )之輸入端（E〇 ; En)之 一相連接。 3. 如申請專利範圍第2項之積體半導體記憶體，其中 -該備用電路（1 )依據位址位元之數目而具有多個記憶 體電路（4 )，其分別具有一種可程式化之元件（F ) ’ -每一記憶體電路（4 )具有至少一個輸入端（42 )，其 是與備用電路（1)之輸入端（EO ; En)之一相連接。 4. 如申請專利範圍第3項之積體半導體記憶體，其中 此備用電路（1)具有另一記憶體電路（5)，其包含一 種可程式化之元件（F)，此元件（F)所含有之資訊是 :此種儲存在記憶體電路（4 )中之資訊是否有效。 5·如申請專利範圍第4項之積體半導體記憶體，其中 該記憶體電路（5 )具有至少一個輸入端（52 )，其是與 該測試信號（TM )用之接點相連接。 6.如申請專利範圍第3至5項中任一項之積體半導體 記憶體，其中每一記憶體電路（4，5 )分別具有一種 邏輯信號（At，TMt)用之輸入端（42，52)且分別具有 一種與邏輯信號（At，TMt )互補之邏輯信號（Ac，TMc) 用之輸入端（41，51)。 519654 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第6項之積體半導體記憶體，其中 每一記憶體電路（4，5)分別具有一個輸出端（43，53) 以用於一種輸出信號（ΗI T )中，此輸出信號（ΗIT )， -在可程式化之元件（F )已程式化時具有互補之邏輯 信號（Ac，TMc)之狀態， -在元件（F)未被程式化時具有邏輯信號（Ac，TMt ) 之狀態。 8. 如申請專利範圍第3或4項之積體半導體記憶體， 其中該可程式化之元件（F)含有雷射熔絲。 9. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之積體半導體 記憶體，其中 -此積體半導體記憶體具有多個備用單元（RWLO ; RWL2)以取代正常之單元（WL)且具有多個各別相對 應之備用電路（1)， -各備用電路（1 )分別配置一個處理單元（2 )， -各處理單元（2 )分別與位址匯流排（3 )之不同之接 點（AO ; An )相連接且分別與該備用電路（1 )之不同 之輸入端（E0 ; En)相連接。