JPH07153296A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH07153296A
JPH07153296A JP5296501A JP29650193A JPH07153296A JP H07153296 A JPH07153296 A JP H07153296A JP 5296501 A JP5296501 A JP 5296501A JP 29650193 A JP29650193 A JP 29650193A JP H07153296 A JPH07153296 A JP H07153296A
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JP
Japan
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memory cell
input
data
defective memory
area
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JP5296501A
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Inventor
Seiichi Hannai
誠一 半内
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Priority to KR1019940031362A priority patent/KR0142036B1/ko
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C29/00Checking stores for correct operation ; Subsequent repair; Testing stores during standby or offline operation
    • G11C29/70Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring
    • G11C29/88Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring with partially good memories
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    • G11C29/78Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices
    • G11C29/785Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices with redundancy programming schemes
    • G11C29/787Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices with redundancy programming schemes using a fuse hierarchy

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  • For Increasing The Reliability Of Semiconductor Memories (AREA)
  • Dram (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】不良メモリセルがどの領域に存在しても、使用
者側での接続換えや複数種の実装用基板の準備を不要に
し、かつ製造者側での選別・検査プログラム等を単純化
する。 【構成】メモリセルアレイ1に不良メモリセルが存在す
るとき、不良メモリセルが存在する領域に対するデータ
の書込み及び読出しの経路(DB1a〜DB4aのうち
の1つ)を複数の入出力バッファ回路4−1〜4−4か
ら切離し、かつ不良メモリセルが存在する領域以外の領
域に対するデータの書込み及び読出しの経路を特定の入
出力バッファ回路4−1〜4−3に順次対応させて切換
え接続する接続切換回路5を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に関し、
特に複数ビットのデータを並列に入出力する複数の入出
力回路を有する半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体記憶装置のメモリ容量が増大する
と、メモリセルアレイ中に欠陥をもつメモリセル(以
下、不良メモリセルという)も存在するようになり、こ
の半導体記憶装置を救済して製造歩留りを向上させるた
め、メモリ容量64Kビット世代の頃から、冗長メモリ
セルを備えて置いて不良メモリセルと置換する冗長機能
を備えるようになってきた。
【0003】また、半導体記憶装置は、各種システムに
組込まれて使用される場合が多く、これらシステムにお
けるデータ構成に適合させるため、4ビット,8ビッ
ト,16ビット,32ビット等のデータを並列に入出力
する構成(以下、データ入出力構成という)のものが準
備されることが多い。
【0004】図4(a),(b)はそれぞれデータ入出
力構成4ビット、冗長機能付の従来の半導体記憶装置の
一例を示すブロック図及びその予備行選択回路の一例を
示す回路図である。
【0005】この半導体記憶装置は、複数のメモリセル
をマトリクス状に配置し選択されたメモリセルへのデー
タの書込み記憶、選択されたメモリセルの記憶データの
読出しを行うメモリセルアレイ1と、このメモリセルア
レイ1のメモリセルを行アドレス信号ADrに従って行
単位で選択する行選択回路2と、データ入出力端子IO
1〜IO4を介して外部回路との間で4ビットのデータ
を並列に入出力する入出力バッファ回路4−1〜4−4
と、データバスDB1〜DB4を介して、メモリセルア
レイ1の選択された行の所定の列のメモリセルを列アド
レス信号ADcに従って選択して入出力バッファ回路4
−1〜4−4からの書込み用のデータを選択されたメモ
リセルに供給し選択されたメモリセルから読出されたデ
ータを入出力バッファ回路4−1〜4−4に伝達する列
選択回路3と、メモリセルアレイ1中に不良メモリセル
が存在するとき、その不良メモリセルを含む行または列
と置換される予備メモリセル行6,予備メモリセル列7
と、これら予備メモリセル行6,予備メモリセル列7へ
の置換を制御する予備行選択回路8,予備列選択回路9
とを有する構成となっている。
【0006】また、予備行選択回路8は、プリチャージ
制御信号Φpに従って予備行選択節点Nsをプリチャー
ジするPチャネル型のトランジスタQpと、行アドレス
信号ADr(ビット構成:A0,A1,〜,Am)及び
その反転信号ADr*(ビット構成:A0*,A1*,
〜,Am*)をそれぞれ対応してゲートに受けソースを
共に接地電位点と接続するNチャネル型のトランジスタ
Q0a,Q1a,〜,Qma,Q0b,Q1b,〜,Q
mbと、これらトランジスタのドレインと予備行選択節
点Nsとの間にそれぞれ対応して設けられたヒューズF
R0a,FR1a,〜,FRma,FR0b,FR1
b,〜,FRmbとを備えた構成となっている(例え
ば、特公昭63−10520参照)。なお、予備列選択
回路9も同様に構成される。
【0007】次に、この半導体記憶装置の主に冗長機能
の動作について説明する。
【0008】まず、メモリセルアレイ1内に製造上の欠
陥により、例えば1ビットあるいは1行の不良メモリセ
ルが存在し、その不良メモリセルが半導体記憶装置のウ
ェハテスト時に検出された場合、その行を不活性にし、
その行の選択信号(行アドレス信号)で予備行選択回路
8の予備行選択節点Nsを選択レベルにして接続された
予備メモリセル行6に置換する。具体的には、不良メモ
リセルの存在する行と対応する行アドレス信号ADrの
ビット(A0,A1,〜,Am)の“1”のレベルと対
応するヒューズ(FR0a,FR1a,〜,FRma)
と、その反転信号(ADr*)のビット(A0*,A1
*,〜,Am*)の“1”のレベルと対応するヒューズ
(FR0b,FR1b,〜,FRmb)とをレーザ光等
で切断する。このようにプログラムされた予備行選択回
路8は、不良メモリセルの存在する行と対応する行アド
レス信号ADrが入力されたとき、行アドレス信号AD
r及びその反転信号(ADr*)の“1”レベルのビッ
トと対応するヒューズは全て切断されているので、予備
行選択節点Nsはプリチャージレベル、すなわち選択レ
ベルを保持し、予備メモリセル行6が選択される。
【0009】それ以外の行と対応する行アドレス信号A
Drでは、“1”レベルのビットと対応するヒューズの
中に少なくとも1つは必ず非切断状態のヒューズが存在
し、予備行選択節点Nsは接地電位レベルの非選択レベ
ルとなる。
【0010】以上のように、冗長機能を備えた半導体記
憶装置は、冗長機能を用いてメモリセルアレイ1におけ
る製造上の欠陥による不良メモリセルを置換によって救
済することが可能であるが、不良メモリセルが半導体記
憶装置の備えている予備メモリセル行,予備メモリセル
列で置換可能な数を越えて救済できなくなると、救済不
可として半導体記憶装置は不良となってしまう。
【0011】しかし、不良の半導体記憶装置といって
も、そのほとんどは部分的には良品として見ることがで
き、その部分的な良品部分のみを使用することが行わ
れ、例えば、本来なら16MビットDRAMとして販売
されるものを、12MビットDRAMとして商品化して
いる(当然、コストも安くなる)。
【0012】入出力回路が一つしかない半導体記憶装置
では、不良メモリセルが存在するアドレスをマスクする
必要があるため、複数の不良メモリセルがランダムに存
在する場合には、その不良メモリセルのアドレスをマス
クするのが非常に困難となる。しかし、複数の入出力回
路を備えた半導体装置においては、複数の不良メモリセ
ルが存在する領域と対応する入出力回路をマスクするだ
げで容易に使用可能となる。
【0013】例えば、図4に示された半導体記憶装置の
メモリセルアレイ1中に、製造上の欠陥等によって複数
の不良メモリセルが発生し、冗長機能を用いて不良メモ
リセルが存在する行又は列を予備メモリセル行,予備メ
モリセル列と置換して救済したにもかかわらず不良メモ
リセルが残った場合には、残った不良メモリセルが存在
する領域と対応する入出力回路{例えば入出力バッファ
回路4−3,データ入出力端子IO3系統)をマスク
し、それ以外の入出力回路(入出力バッファ回路4−
1,4−2,4−4,データ入出力端子IO1,IO
2,IO4)のみを使用する商品とする。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体記憶
装置では、メモリセルアレイ1中に複数の不良メモリセ
ルが存在しこれらを冗長機能により救済した後でも不良
メモリセルが存在する場合には、その不良メモリセルが
存在する領域と対応する入出力回路(例えば、4−3,
IO3)をマスクし、それ以外の入出力回路(4−1,
IO1/4−2,IO2/4−4,IO4)を使用し、
その分メモリ容量の小さい(本来の3/4)半導体記憶
装置とするため、不良メモリセルが存在する領域によっ
て使用可能な入出力回路が変化し、この半導体記憶装置
を使用するシステム側で、使用可能な入出力回路の接続
換えや複数種の実装用基板(プリント配線板等)を準備
する必要があり、また、製造者側では、上記変化に耐え
るような選別・検査プログラム等を準備する必要があ
り、その分使用者側,製造者側に負担がかかるという問
題点があった。
【0015】本発明の目的は、使用者側での接続換えや
複数種の実装用基板の準備が不要となり、かつ製造者側
での選別・検査プログラム等が単純化されて両者の負担
を軽減することができる半導体記憶装置を提供すること
にある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、外部回路との間で複数ビットのデータを並列に入出
力する複数の入出力回路と、これら複数の入出力回路か
らのデータをそれぞれ対応する領域に書込み、かつ読出
した複数ビットのデータを対応する前記入出力回路へ供
給するメモリセルアレイ部とを有する半導体記憶装置に
おいて、前記メモリセルアレイ部に不良のメモリセルが
存在するとき、前記複数の入出力回路それぞれと対応す
る前記メモリセルアレイ部の前記不良のメモリセルが存
在する領域へのデータの書込み及びこの領域からのデー
タの読出しの経路を前記複数の入出力回路から切離し、
かつ前記不良のメモリセルが存在する領域以外の領域へ
のデータの書込み及びこれら領域からのデータの読出し
の経路を前記複数の入出力回路のうちの所定の入出力回
路に順次対応させて切換え接続する接続切換手段を設け
て構成される。また、接続切換手段の、不良のメモリセ
ルが存在する領域へのデータの書込み及びこの領域から
のデータの読出しの経路の複数の入出力回路からの切離
し、並びに前記不良のメモリセルが存在する領域以外の
領域へのデータの書込み及びこれら領域からのデータの
読出しの経路の対応する入出力回路への接続の切換え
を、前記複数の入出力回路とメモリセルアレイとの間に
それぞれヒューズ素子を備えて形成された複数の経路の
うちの所定のヒューズ素子を切断することにより行うよ
うにして構成される。
【0017】また、接続切換手段の、不良のメモリセル
が存在する領域へのデータの書込み及びこの領域からの
データの読出しの経路の複数の入出力回路からの切離
し、並びに前記不良のメモリセルが存在する領域以外の
領域へのデータの書込み及びこれら領域からのデータの
読出しの経路の対応する入出力回路への接続の切換え
を、前記複数の入出力回路とメモリセルアレイとの間に
それぞれスイッチ素子を備えて形成された複数の経路の
各スイッチ素子を対応するスイッチ制御信号によりオ
ン,オフすることにより行うようにして構成される。
【0018】また、接続切換手段により接続切換え後に
使用しなくなった入出力回路の入出力端のレベルを、非
活性状態のレベルに固定するようにして構成される。
【0019】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【0020】図1は本発明の第1の実施例を示す回路図
である。
【0021】この実施例が図4(a)に示された従来の
半導体記憶装置と相違する点は、列選択回路3と入出力
バッファ回路4−1〜4−4との間に、これらを接続す
るデータバスDB1〜DB4それぞれの中間を切離して
列選択回路3側をDB1a〜DB4a、入出力バッファ
回路4−1〜4−4側をDB1b〜DB4bとし、デー
タバスDB1a,DB1b間、データバスDB2a,D
B2b間、データバスDB3a,DB3b間、データバ
スDB2a,DB1b間、データバスDB3a,DB2
b間及びデータバスDB4a,DB3b間をそれぞれ接
続するヒューズF11,F22,F33,F21,F3
2,F43と、データバスDB4a,DB4b間を制御
信号に従って接続,非接続とするトランスファゲートT
G4aと、データバスDB4bと接地電位点との間を制
御信号に従ってトランスファゲートTG4aとは逆に接
続,非接続とするトランスファゲートTG4bと、電源
電位Vcc点と接地電位点との間に順次直列接続されこ
の直列接続点から上記制御信号を発生する抵抗R4及び
ヒューズF4と、抵抗R4及びヒューズF4で発生した
制御信号をトランスファゲートTG4a,TG4bに伝
達するインバータIV4a,IV4bとを備え、メモリ
セルアレイ1に不良のメモリセルが存在するとき、ヒュ
ーズF11,F22,F33,F21,F32,F4
3,F4のうちの所定のヒューズを切断して、メモリセ
ルアレイ1の不良メモリセルが存在する領域へのデータ
の書込み及びこの領域からのデータの読出しの経路を入
出力バッファ回路4−1〜4−4から切離し、かつ不良
メモリセルが存在する領域以外の領域へのデータの書込
み及びこれら領域からの読出しの経路を入出力回路4−
1〜4−4のうちの入出力回路4−1〜4−3に順次対
応させて切換え接続する接続切換回路5を設けた点にあ
る。なお、図1には予備メモリセル行6等の冗長機能に
関連する部分は省略されている。
【0022】次に、この実施例の主として接続切換え動
作について説明する。図2(a),(b)はそれぞれこ
の実施例の接続切換え動作を説明するための切換え前後
のデータ入出力端子の使用可否を示す図及び接続切換え
動作のためのヒューズ切断情報を示す図である。
【0023】図2(a)の破線内は、接続切換え前の状
態を示し、×印は、このデータ入出力端子と対応するメ
モリセルアレイ1の領域内に不良メモリセルが存在し、
その系統に対するデータの書込み,読出しができない状
態を示す(○印は書込み,読出し可)。
【0024】このような4つの状態を、接続切換回路5
によって図2(a)の右側の1つの状態に統一する。こ
のように、1つの状態に統一するにはどのようにヒュー
ズを切断すればよいかを示した図が図2(b)である。
例えば、IO1の系統に不良メモリセルが存在する場合
には、ヒューズF11,F22,F33,F4を切断す
ればよい。こうすることにより、IO1と対応するメモ
リセルアレイ1の領域に対する書込み,読出しの経路
(データバスDB1a)が入出力回路4−1〜4−4か
ら切離され、その他の経路(データバスDB2a,DB
3a,DB4a)は順次入出力バッファ回路4−1,4
−2,4−3と接続され、入出力バッファ回路4−4は
トランスファゲートTG4aによりデータバスDB4a
と切離されかつデータバスDB4bがトランスファゲー
トTG4bにより接地電位に固定され使用不能となる
(ただし、ヒューズF4の抵抗値は抵抗R4の抵抗値に
対し十分小さく設定されている)。
【0025】また、メモリセルアレイ1中に不良メモリ
セルが存在しない場合には、ヒューズF21,F32,
F43のみを切断することにより、データバスDB1
a,DB1b間、DB2a,DB2b間、DB3a,D
B3b間、及びDB4a,DB4b間がそれぞれ接続状
態となり、かつDB4bと接地電位点とは切離され、入
出力バッファ回路4−1〜4−4とメモリセルアレイ1
の各領域とが1対1で対応し4系統のデータの書込み、
読出しが可能となる。
【0026】このようにして、不良メモリセルが存在し
ない場合には4系統の入出力回路(入出力バッファ回
路,データ入出力端子等)がそのまま使用されて本来の
メモリ容量をもつ半導体記憶装置として使用でき、不良
メモリセルが存在する場合には、その不良メモリセルが
どの領域に存在しても、特定の入出力回路のみを使用す
ることができ、従って使用者側での接続換えや複数種の
実装用基板の準備が不要となり、かつ製造者側での選別
・検査プログラム等を単純化することができる。
【0027】図3は本発明の第2の実施例の接続切換回
路の回路図である。
【0028】この実施例は、第1の実施例におけるヒュ
ーズF11,F22,F33,F21,F32,F43
をそれぞれ対応するトランスファゲートTG11,TG
22,TG33,TG21,TG32,TG43に置き
換え、これらトランスファゲートを、抵抗R1〜R3
と、対応するヒューズF1〜F3との直列接続回路で発
生する制御信号によりオン,オフ制御し、かつ、論理ゲ
ートG1,G2及びインバータIV5,IV6により、
不良メモリセルが存在する領域と対応する系統のヒュー
ズのみを切断するだけで接続の切換えができるようにし
たものである。ただし、ヒューズF4は、第1の実施例
と同様に入出力バッファ回路4−4を使用不能とする機
能も有している。従って、この機能を有効とするため、
ヒューズF1〜F3を切断するときはヒューズF4も切
断する(F4切断のときはF4のみ)。また、不良メモ
リセルが存在しない場合には、ヒューズの切断は不要と
なる。
【0029】従ってこの実施例には、不良メモリセルが
存在しない場合はもちろん、不良メモリセルが存在する
場合でも、データの書込み,読出しの経路の接続切換え
作業が極めて単純化されるという利点がある。
【0030】これら実施例においては、4系統の入出力
回路を有する半導体記憶装置において、1系統の入出力
回路を使用しないようにした例について説明したが、さ
らに入出力回路の系統数が多くなり、また不良の(使用
しない)入出力回路の系統数が増加しても、同様に本発
明を適用することができる。また、ヒューズの切断は、
レーザ光で行ってもよいし、電気的に行ってもよい。更
に、トランスファゲートのオン,オフを制御する制御信
号を、ヒューズF1〜F4等の代りに、書換え可能な内
蔵ROMによって発生することもできる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、メモリセ
ルアレイ部に不良メモリセルが存在するとき、不良メモ
リセルが存在する領域に対するデータの書込み及び読出
しの経路を複数の入出力回路から切離し、かつ不良メモ
リセルが存在する領域以外の領域に対するデータの書込
み及び読出しの経路を複数の入出力回路のうちの特定の
入出力回路に順次対応させて切換え接続する接続切換手
段を設けた構成とすることにより、不良メモリセルがど
の領域に存在しても、上記の特定の入力回路のみを使用
することができるので、使用者側での接続換えや複数種
の実装用基板の準備が不要となり、かつ製造者側での選
別・検査プログラム等が単純化され、両者の負担を軽減
することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路図である。
【図2】図1に示された実施例の接続換え動作を説明す
るための切換え前後のデータ入出力端子の使用可否を示
す図及びヒューズ切断情報を示す図である。
【図3】本発明の第2の実施例の接続切換回路の回路図
である。
【図4】従来の半導体記憶装置の一例を示すブロック図
及びその予備行選択回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 メモリセルアレイ 2 行選択回路 3 列選択回路 4−1〜4−4 入出力バッファ回路 5,5a 接続切換回路 6 予備メモリセル行 7 予備メモリセル列 8 予備行選択回路 9 予備列選択回路 DB1〜DB4,DB1〜DB4a,DB1b〜DB4
b データバス F1〜F4,F11,F21,F22,F32,F3
3,F43,FR0a,FR0b,FR1a,FR1
b,〜FRma,FRmb ヒューズ IO1〜IO4 データ入出力端子 Q0a,Q0b,Q1a,Q1b,〜,Qma,Qm
b,Qp トランジスタ TG4a,TG4b,TG11,TG21,TG22,
TG32,TG33,TG43 トランスファゲート

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部回路との間で複数ビットのデータを
    並列に入出力する複数の入出力回路と、これら複数の入
    出力回路からのデータをそれぞれ対応する領域に書込
    み、かつ読出した複数ビットのデータを対応する前記入
    出力回路へ供給するメモリセルアレイ部とを有する半導
    体記憶装置において、前記メモリセルアレイ部に不良の
    メモリセルが存在するとき、前記複数の入出力回路それ
    ぞれと対応する前記メモリセルアレイ部の前記不良のメ
    モリセルが存在する領域へのデータの書込み及びこの領
    域からのデータの読出しの経路を前記複数の入出力回路
    から切離し、かつ前記不良のメモリセルが存在する領域
    以外の領域へのデータの書込み及びこれら領域からのデ
    ータの読出しの経路を前記複数の入出力回路のうちの所
    定の入出力回路に順次対応させて切換え接続する接続切
    換手段を設けたことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 接続切換手段の、不良のメモリセルが存
    在する領域へのデータの書込み及びこの領域からのデー
    タの読出しの経路の複数の入出力回路からの切離し、並
    びに前記不良のメモリセルが存在する領域以外の領域へ
    のデータの書込み及びこれら領域からのデータの読出し
    の経路の対応する入出力回路への接続の切換えを、前記
    複数の入出力回路とメモリセルアレイとの間にそれぞれ
    ヒューズ素子を備えて形成された複数の経路のうちの所
    定のヒューズ素子を切断することにより行うようにした
    請求項1記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 接続切換手段の、不良のメモリセルが存
    在する領域へのデータの書込み及びこの領域からのデー
    タの読出しの経路の複数の入出力回路からの切離し、並
    びに前記不良のメモリセルが存在する領域以外の領域へ
    のデータの書込み及びこれら領域からのデータの読出し
    の経路の対応する入出力回路への接続の切換えを、前記
    複数の入出力回路とメモリセルアレイとの間にそれぞれ
    スイッチ素子を備えて形成された複数の経路の各スイッ
    チ素子を対応するスイッチ制御信号によりオン,オフす
    ることにより行うようにした請求項1記載の半導体記憶
    装置。
  4. 【請求項4】 スイッチ素子がトランスファゲート回路
    により形成され、スイッチ制御信号のアクティブレベ
    ル,インアクティブレベルがヒューズ素子の切断,非切
    断により決定される回路とした請求項3記載の半導体記
    憶装置。
  5. 【請求項5】 接続切換手段により接続切換え後に使用
    しなくなった入出力回路の入出力端のレベルを、非活性
    状態のレベルに固定するようにした請求項1記載の半導
    体記憶装置。
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