DE3716518C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterspeicher­ vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie bezieht sich insbesondere auf einen dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM), der auf seinem Chip für mehr als zwei Arten von Schreib-/Leseoperationen vorgesehen ist, so beispielsweise einen Festspaltenbetrieb (static column mode), einen Hochgeschwindigkeits-Seitenbetrieb (high speed page mode), einen Bitbetrieb (nibble mode) und dergleichen, zusätzlich zur normalen Schreib-/ Leseoperation, die als sogenannter normaler Seitenbetrieb bezeichnet wird, so daß verschiedene Funktionen wahlweise durch Auswahl von einer der verschiedenen Betriebsarten auf dem gleichen Chip durchgeführt werden können.

Die neuerdings auf dem Markt erhältlichen dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff können mit hoher Geschwindigkeit Schreib-/Lese­ operationen wie einen Hochgeschwindigkeits- Seitenbetrieb, einen Bitbetrieb, einen Fest­ spaltenbetrieb und dergleichen zusätzlich zum normalen Seitenbetrieb durchführen. Zur Bildung derartiger dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff haben die Hersteller von Halbleiteranordnungen im allgemeinen eine solche Schaltung in der Weise ausgestaltet, daß es möglich ist, mehrere Betriebsarten auf dem gleichen Speicherchip auszuüben, wobei dann eine aus diesen mehreren Betriebs­ arten ausgewählt wurde. Hierdurch konnten sie Probleme in bezug auf die Effizienz bei der Gestaltung oder der Massenproduktion vermeiden, die dann auftreten, wenn diese dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff auf einem anderen Chip ausgebildet werden.

Die beabsichtigten Betriebsarten werden tatsächlich im wesentlichen so ausgewählt, daß die in einem Aluminiumverdrahtungsschritt oder dergleichen verwendeten Maskierungen verändert werden oder daß eine Verdrahtung einer besonderen Anschluß­ stelle bei der Montage vorgenommen wird, so daß verschiedene Chips in entsprechender Weise für die unterschiedlichen Betriebsarten zur Verfügung gestellt werden können.

Bei dieser bekannten Möglichkeit der Auswahl der Betriebsarten bei der Herstellung der Halbleiterspeichervorrichtung traten jedoch Probleme dadurch auf, daß mit jeder Änderung der Betriebsart die Maskierung gewechselt werden muß, wobei dieser Wechsel den Hersteller davon abhalten kann, den Forderungen seiner Abnehmer unverzüglich zu entsprechen und auch zu einer erhöhten Lagerhaltung der Chips mit besonderen Betriebsarten wegen der raschen Änderungen der Markterfordernisse führen kann. Es ist insbesondere festzustellen, daß, soweit es die herkömmlichen Halbleiter­ speichervorrichtungen betrifft, die Anordnung der Anschlußstellen in Abhängigkeit von der Vielfältigkeit der Baueinheiten geändert werden muß, während andererseits die Veränderung der Maskierung bei der Verdrahtung eine er­ hebliche Zunahme in der erforderlichen Anzahl von Maskierungen in Verbindung mit den ver­ schiedenen Baueinheiten bedingt.

Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß die bei der Verdrahtung bewirkten Änderungen es möglich machen, schnell auf Marktströmungen zu reagieren, daß aber dieses Verfahren im wesentlichen die Bereitstellung vieler An­ schlußstellen auf einem Chip erfordert und damit die Fläche des Chips in Beziehung zu dessen Layout entsprechend der erhöhten Anzahl von Betriebsarten vergrößert werden muß.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Halbleiterspeichervorrichtung zu schaffen, bei der eine beabsichtigte Betriebsart einfach und schnell aus einer Mehrzahl von Schreib-/Leseoperationen auf dem gleichen Chip ausgewählt werden kann, ohne daß die Anzahl der benötigten Maskierungen für die Verdrahtung oder die Fläche des Chips unerwartet vergrößert werden müssen.

Aus der Veröffentlichung "A Reliable 1-Mbit DRAM with a Multi-Bit-Test Mode", IEEE Journal of Solid-State-Circuits, Vol. SC-20, Nr. 5, Okt. 1985, S. 909-912, ist eine integrierte Halbleiterspeichervorrichtung bekannt, bei der über Betriebsartensteuerschaltungen zwei Betriebsarten, nämlich page mode (Seitenbetrieb) oder nibble mode (Bitbetrieb) durchgeführt werden können, wobei die Betriebsart durch Ansteuerung eines Anschlußpunktes auf dem Speicherchip ausgewählt wird.

Die US 44 46 534 beschreibt weiterhin eine ein Schmelzelement aufweisende programmierbare Schaltung, wobei mittels Durchtrennen des Schmelzelements bestimmte Funktionen, beispielsweise die Wahl des nach außen hin wirksamen Datenformats oder das Ausschalten defekter Speicherbereiche, ausgewählt werden können.

Mit der vorliegenden Halbleiterspeichervorrichtung ist es möglich, die Betriebsarten auf dem Chip auszuwählen, indem Schmelzelemente mittels eines Laserstrahls von einer externen Laser­ abgleichvorrichtung oder eines elektrischen Stroms von einer externen Stromversorgung durchtrennt werden, zusätzlich zu der Möglich­ keit der Änderung der Anschlußverdrahtung.

Da die Auswahl der Betriebsarten durch Durch­ trennen der Schmelzelemente auf dem Chip be­ wirkt werden kann, können die verschiedenen Typen von Chips oder Speichervorrichtungen entsprechend den beabsichtigten Betriebsarten leicht und schnell hergestellt werden, ohne daß die Anzahl der bei der Verdrahtung verwendeten Maskierungen oder die Fläche für die Anschluß­ stellen unnötig vergrößert wird.

Gemäß der Erfindung kann einer der folgenden beiden Wege zur Auswahl einer der verschiedenen Betriebsarten beschritten werden: (1) Durch­ trennen eines Schmelzelements, wodurch die Layout-Fläche eines Chips minimiert wird, und (2) Verdrahtung, wodurch eine rasche Anpassung an Markterfordernisse erfolgen kann. Dies führt dazu, daß es nicht nötig ist, die gleiche Anzahl von Anschlußstellen vorzusehen wie Betriebsarten vorhanden sind, um ein Chip in die Lage zu versetzen, eine der verschiedenen Betriebsarten auszuwählen, und es doch möglich bleibt, eine Auswahleinrichtung für die Betriebs­ arten zu schaffen, bei der nicht die Möglichkeit zur schnellen Anpassung an die Marktverhältnisse verlorengegangen ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung einer Betriebsartenauswahlschaltung in einer Halbleiterspeichervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungs­ beispiel,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung einer Betriebsartenauswahlschaltung in einer Halbleiterspeichervorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Halb­ leiterspeichervorrichtung mit einer Betriebsartenauswahl­ schaltung entweder nach Fig. 1 oder nach Fig. 2,

Fig. 4 Zeitdiagramme von bei den einzelnen Betriebsarten auf­ tretenden Signalen der Halb­ leiterspeichervorrichtung nach Fig. 3, nämlich

Fig. 4(a) ein Diagramm für den Seitenbetrieb,

Fig. 4(b) ein Diagramm für den Festspaltenbetrieb,

Fig. 4(c) ein Diagramm für den Bitbetrieb, und

Fig. 5 eine schematische Ansicht mit der Darstellung eines Beispiels für die Verdrahtung.

Fig. 1 enthält eine Anordnung eines als Betriebs­ artenauswahlschaltung 41 für eine Halbleiter­ speichervorrichtung dienenden logischen Schalt­ kreises. Diese weist einen Anschlußpunkt 11, der mit einer Verdrahtung verbunden ist, einen Widerstand 12, der ein Potential sicherstellt, wenn der Anschlußpunkt 11 nicht verdrahtet ist, Inverter 13 und 14, die aus Transistoren und dergleichen bestehen, eine mit einer nicht gezeigten elektrischen Versorgungsquelle verbundene Anschlußklemme 15, einen Knotenpunkt 16, an dem ein Signal auftritt, dessen hoher oder niedriger Pegel zur Auswahl einer von noch zu beschreibenden Betriebsartensteuerschalt­ kreisen 37 bis 40 dient, ein NOR-Glied 17 aus Transistoren und dergleichen, ein Schmelz­ element 18, das von dem Laserstrahl einer nicht gezeigten externen Laserabgleichvor­ richtung durchtrennt werden kann, und ein Übertragungstor 19 auf.

Fig. 2 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltungsanordnung dar, die es ermöglicht, die Betriebsarten entweder durch ein elektrisches Schmelzelement oder durch Veränderung der Verdrahtung auszuwählen. Hier sind ein Schmelzelement 20, das durch einen von einer nicht gezeigten Versorgungsquelle gelieferten Strom auftrennbar ist, und ein Widerstand 22 vorgesehen.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Halbleiter­ speichervorrichtung, in der eine Mehrzahl von Betriebsarten auf einem Chip eingestellt werden kann. Es ist ein in acht Abschnitte unterteilter Zusammenschluß 30 von Speicherzellenanordnungen 30a bis 30h, Leseverstärkern 30i und 30j, einem Reihendekodierer 30k und einem Spaltendekodierer 30l dargestellt. Außerdem sind eine -Puffer­ schaltung 31, eine Adressenpufferschaltung 32, eine -Pufferschaltung 33, ein Vorverstärker 34, eine Dateneingangspufferschaltung 35 und ein Hauptverstärker 36 vorgesehen.

Weiterhin sind eine Bitbetriebssteuerschaltung 37, eine Festspaltenbetriebssteuerschaltung 38, eine Normalseitenbetriebssteuerschaltung 39 und eine Hochgeschwindigkeits-Seitenbetriebs­ steuerschaltung 40 vorhanden. Diese Betriebs­ artensteuerschaltungen ergeben die in den Fig. 4(a), 4(b) und 4(c) gezeigten Betriebs­ arten. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der Hochgeschwindigkeits-Seitenbetrieb in der Darstellung nicht enthalten ist. In der Betriebsartenauswahlschaltung 41 sind vier der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnungen enthalten. Übertragungstore 42 bis 45 können durch die Ausgangssignale der Betriebsarten­ auswahlschaltung 41 in den leitenden Zustand gebracht werden.

Fig. 5 stellt eine Art der Verdrahtung von An­ schlußpunkten dar. Hier ist eine Baueinheit 50 gezeigt, die ein Chip 51 mit der Halbleiter­ speichervorrichtung nach Fig. 3 aufnimmt. Weiterhin sind ein Anschlußpunkt 52 für das Chip 51, eine Gruppe von Stiften 53, eine Gruppe von mit den jeweiligen Stiften 53 verbundenen Anschlüssen 54 und ein Draht 55 vorgesehen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Nach diesem Ausführungsbeispiel kann eine besondere Betriebsart erhalten werden, indem die Verdrahtung zum Anschlußpunkt 11 auf Erd­ potential gelegt wird oder das Schmelzelement 18 durchtrennt wird, da der Ausgangsknotenpunkt 16 des NOR-Gliedes 17 und eine mit diesem ver­ bundene interne oder Betriebsartensteuerschaltung auf Erdpotential gehalten sind.

Dies bedeutet mit anderen Worten, wenn die Ver­ drahtung nicht durchgeführt oder das Schmelz­ element nicht durchtrennt wird, daß, da der Eingang des Inverters 13 über den Widerstand 12 und auch der Eingang des Inverters 14 auf dem Spannungspegel der mit der Versorgungsquelle verbundenen Anschlußklemme 15 gehalten sind, sich die beiden Eingänge des NOR-Gliedes 17 auf dem niedrigen logischen Pegel und damit der Knotenpunkt 16 auf dem hohen logischen Pegel befinden. Wenn dann der Anschlußpunkt 11 mit dem Erdpotential verdrahtet ist, liegen der Eingang des Inverters 13 auf dem niedrigen logischen Pegel und einer der Eingänge des NOR-Gliedes 17 auf dem hohen logischen Pegel und demgemäß der Knotenpunkt 16 auf dem niedrigen logischen Pegel.

Der Knotenpunkt 16 kann auch anstelle der Ver­ drahtung des Anschlußpunktes dadurch auf den niedrigen logischen Pegel gebracht werden, daß das Schmelzelement 18 mittels eines Laser­ strahles durchtrennt wird. Der Eingang des Inverters, der sich von dem Durchtrennen des Schmelzelements 18 auf dem hohen logischen Pegel befand, kann nämlich durch Durchtrennen des Schmelzelements 18 auf den niedrigen logischen Pegel übergeführt werden. Da dies bewirkt, daß der andere der Eingänge des NOR-Gliedes 17 auf dem hohen logischen Pegel liegt, ist dann der Knotenpunkt 16 auf dem niedrigen logischen Pegel.

Auf diese Weise können, da der mit einem der Übertragungstore 42 bis 45 verbundene Knotenpunkt 16 durch Verdrahten des Anschlußpunktes 11 auf Erdpotential oder Durchtrennen des Schmelz­ elements 18 mit einem Laserstrahl auf den niedrigen logischen Pegel gesetzt werden kann, vier verschiedene Arten von dynamischen Speichern mit wahlfreiem Zugriff auf einem einzigen Chip vorgesehen werden, indem nur das gewünschte Übertragungstor, d.h. das der Bitbetriebssteuerschaltung 37, der Fest­ spaltenbetriebssteuerschaltung 38, der Normal­ seitenbetriebssteuerschaltung 39 oder der Hochgeschwindigkeits-Seitenbetriebssteuer­ schaltung 40 zugeordnete Übertragungstor eingeschaltet wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß, da verschiedene Chips nicht nur durch Schmelzen mittels Laserstrahlen, sondern auch durch Verdrahten erhalten werden können, die vom Anschlußpunkt eingenommene Fläche im Ver­ gleich zu den bekannten Vorrichtungen reduziert werden kann und eine rasche Anpassung an die Markterfordernisse möglich ist. Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 das Schmelzelement 18 durch den Laserstrahl durch­ trennt wird, kann im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 das elektrische Schmelzelement 20 durch Anlegen eines Potentials mit hohem Pegel an den Gate-Anschluß 24 des Transistors 23 durch­ trennt und die gleiche Wirkung wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erzielt werden.

Es ist weiter festzustellen, daß, obgleich beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel die Er­ läuterung in bezug auf den Bitbetrieb, den Fest­ spaltenbetrieb, den normalen Seitenbetrieb und den Hochgeschwindigkeits-Seitenbetrieb als die vier Arten von Betriebsmöglichkeiten durch­ geführt wurde, auch andere Betriebsarten als diese einschließlich neuer, erst in der Zukunft einsetzbarer Betriebsarten, ver­ wendet werden können. Auch ist darauf hin­ zuweisen, daß die verschiedenen Betriebs­ arten, auf die die Erfindung anwendbar ist, nicht auf die vier vorerwähnten Arten be­ schränkt ist, sondern daß auf jede Vielzahl von Betriebsarten angewendet werden kann.

Die Ausbildung der für die Erfindung einsetz­ baren Halbleiter-Chips braucht nicht auf die im vorliegenden Ausführungsbeispiel darge­ stellte begrenzt zu werden, sondern es kann jede Ausbildung zur Anwendung kommen, wenn bei dieser ein peripherer Schaltkreis vor­ handen ist, der mehr als zwei Betriebsarten auf einem einzelnen Chip ermöglicht.

Obgleich im beschriebenen Ausführungsbeispiel vier der in Fig. 1 gezeigten Betriebsarten­ auswahlschaltungen entsprechend den verfügbaren Betriebsarten eingesetzt sind, ist es zulässig, wenn wenigstens zwei dieser Schaltungen vor­ gesehen sind. In diesem Fall können die Aus­ gangssignale dieser beiden Betriebsarten­ auswahlschaltungen dekodiert werden. Die Erfindung ist im allgemeinen anwendbar, voraus­ gesetzt, daß wenigstens eine Anzahl n von Betriebsartenauswahlschaltungen vorhanden sind, die 2ⁿ verschiedenen Betriebsarten entsprechen (wobei n eine positive ganze Zahl darstellt).

Obwohl im vorliegenden Ausführungsbeispiel alle Betriebsarten entweder durch Durch­ trennen des Schmelzelements oder durch ent­ sprechende Verdrahtung ausgewählt werden können, ist es nicht unbedingt erforderlich, beide für alle Betriebsarten vorzusehen, und die Betriebsarten können natürlich einfach durch Durchtrennen des Schmelzelements ausgewählt werden.

Claims (2)

1. Halbleiterspeichervorrichtung mit einer Mehrzahl von Betriebsartensteuerschaltungen (37, 38, 39, 40) auf einem Speicherchip (51) zur Durchführung jeweils einer aus einer entsprechenden Mehrzahl von Schreib/Lese-Betriebsarten, enthaltend wenigstens einen static column mode, einen page mode und einen nibble mode, eine Mehrzahl von Betriebsartenauswahlschaltungen (41) auf dem Speicherchip (51), von denen jede ein Element (18; 20) besitzt, das zur Auswahl einer jeden der Betriebsartensteuerschaltungen (37, 38, 39, 40) aktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Element ein Schmelzelement (18) ist, das durch einen Laserstrahl von einer externen Laserabgleichvorrichtung oder durch einen von einer externen Leistungsquelle gelieferten elektrischen Strom durchtrennbar ist, daß zusätzlich ein Anschlußpunkt (11) zur Auswahl einer jeden der Betriebsartensteuerschaltungen (37, 38, 39, 40) durch Verdrahtung des Anschlußpunktes (11) vorgesehen ist und daß jede Betriebsartenauswahlschaltung (41) ein NOR-Glied (17) enthält für eine Durchschaltung entweder vom Schmelzelement (18; 20) oder vom Anschlußpunkt (11) und der erste Eingang des NOR-Gliedes (17) mit einem ersten Inverter (13) und der zweite Eingang des NOR-Gliedes (17) mit einem zweiten Inverter (14) verbunden ist.

2. Speichervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Betriebsartenauswahlschaltung (41) eine Torschaltung (19) ausweist.