JPS6353794A - 半導体メモリー装置 - Google Patents

半導体メモリー装置

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JPS6353794A
JPS6353794A JP62182412A JP18241287A JPS6353794A JP S6353794 A JPS6353794 A JP S6353794A JP 62182412 A JP62182412 A JP 62182412A JP 18241287 A JP18241287 A JP 18241287A JP S6353794 A JPS6353794 A JP S6353794A
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  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
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  • Electronic Switches (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はメモリ集積回路に関するもので、特にノーマル
メモリセルの中のある部分に欠陥がある場合、予備のメ
モリの列冗長(colum redundant)を提
供する回路に関するものである。
〈従来の技術と問題点〉 メモリ集積回路においては、メモリセルアレイ(mem
ory cell array)のある部分に一つでも
欠陥が発生すると全体のメモリチップが使用出来ないよ
うになる。メモリ集積回路の設計及び製造が向上し、よ
り多くの数のメモリセルが単一チップ上に配置されて大
きさが大きな集積回路が製造されるが、その分欠陥が生
じ易くなり、チップ全体を無駄にしてしまう。
上記の如き問題を解決するための従来の技術としては、
同一チップ上に、ノーマルメモリセルに付加してスペア
メモリセルを設け、欠陥のあるノーマルメモリセルと代
替する方式のメモリ集積回路が設計され、製造されてき
た。このように欠陥のあるノーマルメモリセルと代替す
るためにはデコーダ回路が必要になる。即ち、欠陥のあ
るメモリセルアレイの行又は列を選択するアドレスによ
り抑止(disable)されるノーマルデコーダと、
上記のアドレスからスペアとして供給されたセルアレイ
の行又は列を代替選択するスペアデコーダを使用するも
のである。したがって、半導体メモリ集積回路を製作し
テストをした後、欠陥のあるノーマルメモリセルアレイ
の行又は列アドレスをチェックして、そのアドレスに該
当するノーマルデコーダを抑止させ、上記のアドレスか
らスペアデコーダが許容(enable)されるように
プログラムをしてきた。
このようなプログラムをする方法としては、記憶素子を
使用する方法と、ヒユーズを切って上記の冗長を遂行す
る方法とがあるが、ヒユーズを切る方法としてはレーザ
ビームを使用する方法と電気的な方法とがあった。
又、最近半導体の製造工程の発達と共に、メモリ集積回
路の各行又は列を代替する方法と異なり、欠陥のあるノ
ーマルメモリセルを包含するブロックを、欠陥のないメ
モリセルを持つスペアブロックとブロックごと全体を交
替する方法が使用されたりもする。例えば、容量64に
のメモリを16にずつの4ブロツクに分けて、1つの1
6にのブロック中で1つのビットのメモリセルに欠陥が
生じた場合に、その欠陥のあるメモリセルを含む1つの
ブロック全体を交替する方法である。
一方、メモリ集積回路において、行(row)冗長の実
現は無難に簡単に解決できる。しかし、列冗長を行なう
においては難しさがある。特にDRAMにおいて米国の
特許番号筒4,228,528号に掲載されたスペアデ
コーダを使用する場合、スタティック列モードの動作時
に列アドレスの変更を感知する回路が必要になるので、
この機能を遂行するロジック回路の設計が必要になり、
したがって、チップの面積が増加するという問題点があ
る。
例えば、レーザでヒユーズを切る方法に依って列冗長を
遂行する従来のノーマルデコーダとスペアデコーダとし
ては、各々第4図及び第5図に図示したようなものがあ
る。
ノーマルメモリセルアレイの列ライン(ビットライン)
は第4図のノーマルデコーダのライン8と接続されるし
、スペアメモリセルアレイの列ラインは第5図のスペア
デコーダのライン18に接続される。したがって、ノー
マルメモリセルアレイの列ラインを代替する時には第4
図のヒユーズ7をレーザビームで切ることによりノーマ
ルデコーダの動作を抑止した後、このノーマルデコーダ
に入力するアドレスにスペアデコーダが動作するように
第5図のヒユーズ15.16を切る。又、ノーマルデコ
ーダを使用する時にはスペアデコーダのヒユーズ17を
切って使用する。
第6図は第5図のスペアデコーダを使用してスペア列ラ
インを選択する場合の動作波形図を示した図面である。
DRAMの場合RAS C行アドレス信号(row a
ddress 5trobe))が10つ”になる時行
アドレスが入力され、上述のスタティック列モードの場
合CAS [列アドレス信号(column addr
ess 5trobe) )が“ロウ”になる時毎に列
アドレスが入力される。この場合、列アドレスが変わる
時ごとにこれを感知したクロックが第5図のトランジス
タ12のゲート端子19に入力されなければならないが
、それが第6図に示されたリセットクロックR5Tであ
る。このようなりロックを発生するためにはアドレス変
更感知回路が必要になるが、その分チップの面積を増加
する必要がある。
又、上記のリセットクロックR3Tが人力する時毎にト
ランジスタ12とトランジスタIOA。
10B及びIIA、IIBの中のある一つが動作して電
力消耗をもたらすという問題も発生するようになる。
したがって本発明の目的は、簡単に列冗長を行なえるC
MOS列冗長回路を提供することにある。
本発明の他の目的は、スタティック列モードにおいても
、簡単に列冗長を行なえるCMOS列冗長回路を提供す
ることにある。
本発明の更に他の目的は、ブロックの代替に依って列冗
長を行なうCMOS列冗長回路を提供することにある。
本発明の又更に他の目的は電力消耗が少なく、チップレ
イアウトの面積を縮小できるCMOS列冗長回路を提供
することにある。
〈実 施 例〉 以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。尚
、従来と共通する部分は同一符号で示すすに止め、重複
する説明は省略する。
第1図は本発明により、DRAMにおいてブロック列冗
長を遂行する回路図である。
第1図中R,,R2は行(ワード)ラインであり、MC
はメモリセルであり、71〜78はセンス増幅器であり
、101〜116はトランスミッショントランジスタで
あり、81〜84は入出カスイツチング回路であり、9
1及び92は入出力センス増幅器であり、100は「ラ
ッチ手段」としてのラッチ回路、200は「スペア列デ
コーディング手段」としてのスペア列デコーダ及び論理
回路であり、47は[ノーマル列デコーディング手段」
としてのノーマル列デコーダである。そしてノーマル列
デコーダ47は上記のスペア列デコーダ及び論理回路2
00の出力と列アドレスCA、 (又はCAB)〜CA
、、−+(又はCA、、−+)を入力する。各センス増
幅器71〜78にはメモリセルMCが折返しビットライ
ン方式で各々接続される。
この折返しビットライン方式は米国の特許番号第4.0
25,907号に開示されている。ノーマルブロックB
L、内のセンス増幅器71は、一対のトランスミッショ
ントランジスタ101.102のソース及びドレインを
通じ各々入出力バスラインI10、 、I10+に接続
され、また上記のノーマルブロックBLI の残りのセ
ンス増幅器72も一対のトランスミッショントランジス
タ103.104を通じて各々人出力バスライン■/○
。、■/コに接続される。残りのノーマルブロック正τ
7及び各スペアブロックSBL、SBLの各センス増幅
器73〜78も第1図に図示したように、各トランスミ
ッショントランジスタ105〜116を通じて各入出力
バスラインの対のI / OOとIlo、 〜l103
と1103に接続される。又、「入出力手段」を構成す
る入出力バスラインl100、Ilo。〜■101、T
103と入出カスイツチング回路81〜84と入出力セ
ンス増幅器91.92とは、各人出力バスラインの対の
■/ススイツチング回路82.81.83.84に接続
され、この入出カスイツチング回路81と82、及び8
3と84の各出力は入出力センス増幅器91及び92に
各々入力される。
又、ラッチ回路100の出力はスペア列デコーダ及び論
理回路200に入力され、該スペア列デコーダ及び論理
回路200の出力は各スペアブロック5BLSSBLの
スペア列ライン60に各々接続される一方、ノーマルブ
ロックBL、、BL1に接続されたノーマル列デコーダ
47及び省略された他のノーマルブロックのノーマルデ
コーダに各々入力される。各ノーマルブロックBL、。
BL、及び他の省略された各ノーマルブロックはメモリ
セルMCと一対のセンス増幅器及び2対のトランスミッ
ショントランジスタで構成され、またスペアブロックS
BL、SELもやはり同様に構成される。
今、第1図のノーマルブロック内のノーマルメモリセル
の容量が256にであると仮定すれば、行アドレスは8
個存在し、列アドレスはCA o〜CA qの10個が
必要である。上記の列アドレスCAO〜CA9の中でC
A oとCA9及びこれらの反転アドレスCA oとC
A qとの中で2つの列アドレスの組合は入出カスイツ
チング回路81〜84に各々入力し、入出カラインI1
0゜、(T100)〜l103 、(l10ff)と入
出力センス増幅器91.92の間にデータを伝達するス
イッチング動作制御信号で使用される。したがって、左
右対称に配置されるノーマルブロックBL、、BLlの
数は2”X2=512個になり、各ノーマルフロックの
メモリセルの数は2’X2=512個になる。それ故、
左右各々のノーマルブロックの数は256個が存在する
ようになり、上記のノ−マルブロックの下段にはスペア
ブロックSBLとSBLとが左右に各々存在するように
なる。
又、左右のノーマルブロックを同時に選択するためノー
マル列ライン70に接続された256個のノーマル列デ
コーダ47と、スペアブロックSBLとSBLとを選択
するためスペア列ライン60と接続されたスペア列デコ
ーダ及び論理回路200がアレイの中央に位置されてい
る。ラッチ回路100はスタティック列モードからRA
Sが“ロウ”になる時後述するクロックR3Tを入力し
てラッチさせる機能を有する。
今、ノーマルブロックBL、のメモリセルの中で少なく
とも1個のメモリセルに故障が発生した場合を考えて見
れば、ノーマル列デコーダ47の論理出力を“ロウ”状
態にし、スペア列デコーダ及び論理回路200の出力を
“ハイ”状態にしてノーマルブロックBL、とBL、と
をスペアブロック5EL(!:SBLとで代替すること
により、列冗長が成り立つようになる。
第2図は本発明に係るCMOS列冗長回路の回路図で、
第1図のブロック47.200及び100に対応する。
「ラッチ手段」としてのラッチ回路100を構成する「
第1トランジスタ」としてのNMOSトランジスタ30
及び「第2トランジスタ」としてのNMO3I−ランジ
スタ31の各ドレインは共に「第1ノード」としてのノ
ード(node) 400に接続されてマスターヒユー
ズMFを通じ電源■Ccに接続され、またそれらの各ソ
ースは共に接地される。「第1インバータ」を構成する
PMO3)ランジスタ33とNMO3I−ランジスタ3
2とは、「出力ノード」としてのノード500を通じて
直列に接続され、PMOSトランジスタ33のソースは
電源V ccに接続され、NMO3I−ランジスタ32
のソースは接地される。又、上記のNMOSトランジス
タ31のゲートは上記のNMO3トランジスタ32のド
レインと接続され、NMO3I−ランジスタ30のゲー
トは「第2入力端子」としての端子48に接続される。
上記のNMO3I−ランジスタ30.31のドレインが
共に接続されたノード400は上記のPMOSトランジ
スタ33とNMO3)ランジスタ32の各ゲートと接続
され、上記のNMO3I−ランジスタ32のドレインは
、ノード500を通じて「第2インバータ」としてのイ
ンバータ34と接続される。
スペア列デコーダ及び論理回路200は、列アドレスC
A、  (又はCAB)〜CAs(又はCAa)を伝達
する通路上のドレイン・ソース通路が並列に接続された
各々のNMO3)ランジスタとPMOSトランジスタの
対、35と36.37と38、〜39と40.41と4
2とで構成される「トランスミッション手段」としての
トランスミッショと各々直列で接続されたヒユーズFl
 % Fl 、〜続ノード(節)N1〜N8に各々接続
され、それらの各接続ノードN1〜N、が各々入力端に
接続されたNANDゲート45と、このNANDゲート
45の出力端と接続されたインバータ46とで構成され
る。
一方、上記の列アドレスCA I” CA aとこれら
の反転列アドレスCAL〜CA aとを伝達するトラン
スミッションゲートの対T、とT8、〜T8と〒7とを
構成する各PMOSトランジスタのゲートはインバータ
34の出力側と接続され、NMOSトランジスタのゲー
トは上記のインバータ340入力端と接続される。
又、上記のインバータ34の出力は上記のトランスミッ
ションゲートの対と同一な数のNMOSトランジスタ4
3〜44のゲートに接続され、上記のNMOSトランジ
スタ43〜44の各々のドレインは上記のヒユーズの対
F、とFl、〜FllとFIIの共通接続ノードN、−
N、に各々接続される。
又、列冗長の論理信号を出力するNANDゲート45と
インバータ46は直列に接続され、インバータ46の出
力ラインはスペア列ライン60を通じ第1図のスペア列
ブロックSEL及びSBLに接続されると共に、NOR
ゲートのノーマル列デコーダ47の入力側に列アドレス
CA、又はCA1〜CA、又はCA sと共に接続され
る。また上記のノーマル列デコーダ47の出力ラインは
、第1図のノーマル列ライン70に各々接続される。
第3図はスタティック列モードの場合に第2図の端子4
8に入力するリセットクロックR3Tのタイミングを示
した図面で、リセットクロックR3TはRASが“ロウ
”に落ちた後列アドレスが入力する前に1つのパルスを
持ち、端子48に入力される。ノーマルモードの場合も
やはり同様である。
第2図の動作について詳細に説明する。
今、列冗長が行なわれない場合にはマスターヒユーズM
F及び各ヒユーズF、 、F、〜F、、F8を切らない
状態に置いておく。したがって、端子48に第3図のリ
セットクロックR3Tが入力されてもマスターヒユーズ
MFが切られていないのでノード400の電圧は常に“
ハイ”状態を保持し、PMOSトランジスタ33は○F
F状態になると共にNMO3)ランジスタ32はON状
態になり、ノード500は“ロウ”状態にラッチされて
インバータ34の出力は“ハイ”状態になる。
したがって、トランスミッションゲートT0、T1〜T
、 、T、はみなOFF状態になるが、NMO3I−ラ
ンジスタ43〜44がON状態になってNANDゲート
45の入力はみな“ロウ゛状態になり、インバータ46
の出力は“ロウ”状態になる。それ故、第1図のスペア
列ライン60は“ロウ”状態になり、スペアブロックの
トランスミッショントランジスタ109〜116はみな
OFF状態になり、スペアブロックSBL及びSBLは
選択されない。
又、上記のインバータ46の“ロウ”状態の出力が、ノ
ーマル列デコーダ47に列アドレスCA1又はCA I
−CA s又はCA aと共に入力してノーマル列ライ
ン70が選択される時には、上記のノーマル列デコーダ
47の出力は“ハイ”状態になり、第1図のトランスミ
ッショントランジスタ101〜108はみなON状態に
なってノーマルブロックB L +及びBL、が選択さ
れる。
次に、ノーマルメモリセルに欠陥があって列冗長を行な
う場合、例えば、ノーマルブロックBL、とBL、とを
選択する列アドレスCA、〜CA日かみな“ロウ”であ
ると仮定し、ノーマルブロックBL、又はBLπのメモ
リセルに欠陥が生じてスペアブロックSB’L及びSB
Lに代替される場合を説明する。
この時にはマスターヒユーズMFを切ると共に列アドレ
スCA、〜CA、を伝達するトランスミッションゲー)
T、−’r8に直列で接続されたヒユーズF1〜F8を
みな切ってしまう。しかし、第2図のノード400はフ
ローティング状態になるのでノード500はどんな状態
にあるのか判らない。したがって、第3図のRASが許
容されると作られたりセットクロックR3Tが端子48
に入力してノード400が60つ”状態になり、PMO
Sトランジスタ33がON状態になると共にNMOSト
ランジスタ32がOFF状態になることに依ってノード
500は“ハイ”状態にラッチされる。
したがって、インバータ、34の出力は“ロウ”状態に
なり、トランスミッションゲートT1〜T3がみな導通
状態になり、NMO3I−ランジスタ43〜44はみな
OFF状態になる。それ故“ハイ”状態にある列アドレ
スCA、 〜CA、は上記のトランスミッションゲート
T1〜T8とヒユーズF1〜Fllとを通じてNAND
ゲート45に入力してインバータ46の出力は“ハイ”
状態になる。したがって、スペア列ライン60に接続さ
れた第1図のトランスミッショントランジスタ109〜
116はみな導通状態になるのでスペアブロックSBL
及び]■が選択される。一方、ノマル列デコーダ47の
出力は60つ”状態になるので第1図のノーマル列ライ
ン70に接続されたトランスミッショントランジスタ1
01〜108はみなOFF状態になってノーマルブロッ
クBL。
及びBL、は選択されない。
したがって読出し動作時列アドレスCA、とCA、とが
みな“ロウ”状態であり、行(ワード)ラインR,が選
択されるとすれば入出カスイツチング回路84が動作し
、スペアブロック丁百了のメモリセル600にストアさ
れたデータがセンス増幅器77とトランスミッショント
ランジスタ114及び入出カラインI/○、及び上記の
入出カスイツチング回路84を通じて入出力センス増幅
器92に出力される。
前述したような第1図の列冗長は256にのDRAMの
場合を説明したが、第1図のような256にのDRAM
4個を行アドレス2個で選択するようにすることによっ
て1メガDRAMにも適用できることを留意しなければ
ならない。
〈発明の効果〉 以上述べてきた如く本発明は、ブロックで列冗長を行な
うことにおいて列アドレスの変化を感知する回路が必要
ないのでその分チップの面積を縮小できるし、ラッチ回
路とトランスミッションゲートを使用することによって
直流電流の流れに因る電力消耗をほとんどないようにす
ることが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るCMOS列冗長回路をDRAMに
適用した回路図、 第2図は本発明に係るCMOS列冗長回路の回路図、 第3図は本発明に係る第2図のリセットクロフタの動作
タイミング図、 第4図は従来のノーマルデコーダの回路図、第5図は従
来のスペアデコーダの回路図、そして 第6図は従来のDRAMにおいてスタティック列モード
時の第5図のりセッ、トクロックの動作タイミング図で
ある。 30・・・NMO3)ランジスタ (第1トランジスタ) 31・・・NMO3I−ランジスタ (第2トランジスタ) 34・・・インバータ(第2インバータ)43.44・
・・NMO3)ランジスタ(トランジスタ) 45・・・NANDゲート 46・・・インバータ 47・・・ノーマル列デコーダ (ノーマル列デコーディング手 段) 48・・・端子(第2入力端子) 60・・・スペア列ライン 70・・・ノーマル列ライン 71〜74・・・センス増幅器 (ノーマルセンス増幅器) 75〜78・・・センス増幅器 (スペアセンス増幅器) 81〜84・・・入出カスイツチング回路91.92・
・・人出力センス増幅器 100・・・ラッチ回路(ラッチ手段)101〜108
・・・トランスミッショントランジスタ(ノーマルトラ
ンスミッショ ントランジスタ) 109〜116・・・トランスミッショントランジスタ
(スペアトランスミッション トランジスタ) 200・・・スペア列デコーダ及び論理回路(スペア列
デコーディング手段) 400・・・ノード(第1ノード) 500・・・ノード (出力ノード) MC・・・メモリセル BL、 、BLI ・・・ノーマルブロックSBL、S
BL・・・スペアブロック R3T・・・リセットクロツタ MF・・・マスターヒユーズ N、〜N、・・・接続ノード

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)行と列とで配列されたノーマルメモリセルと、上
    記の列の対に各々接続された多数のノーマルセンス増幅
    器と、ソース、ドイン及びゲートを持ち上記の各列毎に
    上記のソース又はドレインが接続されたノーマルトラン
    スミッショントランジスタを備える多数のノーマルブロ
    ックと、 該ノーマルブロックと同一な構成に依って行と列とで配
    列されたスペアメモリセルと、その列の各対に各々接続
    され、上記の一つのノーマルブロックのノーマルセンス
    増幅器と同一な数のスペアセンス増幅器と、ソース、ド
    レイン及びゲートを持ち、上記の各列毎に上記のソース
    又はドレインが接続されたスペアトランスミッショント
    ランジスタを備えるスペアブロックと、 上記の各ノーマルトランスミッショントランジスタ及び
    スペアトランスミッショントランジスタの各々のドレイ
    ン又はソースに接続されデータ情報を伝送するための入
    出力手段を備えてブロックごと列冗長を行なうCMOS
    列冗長回路に於いて、上記の各々のノーマルブロックに
    備えられた上記の各ノーマルトランスミッショントラン
    ジスタの各ゲートに接続された多数のノーマル列ライン
    と、 上記のスペアブロックに備えられた上記のスペアトラン
    スミッショントランジスタの各ゲートに接続されたスペ
    ア列ラインと、 供給電圧を入力する第1入力端子と、その第1入力端子
    に接続されたマスターヒューズと、行アドレス信号の入
    力後列アドレス信号の入力前に一つのパルスを持つリセ
    ットクロックを入力する第2入力端子を備え、上記のノ
    ーマルブロックに欠陥がないと判定された時、上記のマ
    スターヒューズの溶断なしに上記の供給電圧の入力に応
    答して第1論理信号を発生し、上記のノーマルブロック
    の中の一つに欠陥がある時には、上記のマスターヒュー
    ズを溶断した後、上記のリセットクロックに応答して第
    2論理信号を発生するラッチ手段と、上記のラッチ手段
    と上記のスペア列ラインに接続され、欠陥のあるノーマ
    ルブロックがない時、上記の第1論理信号の入力に依っ
    てスペアブロック抑止信号を出力し、欠陥のあるノーマ
    ルブロックがある時には、列アドレス信号と上記の第2
    論理信号を入力してスペアブロック許容信号を出力する
    スペア列デコーディング手段と、 上記のノーマル列ラインと上記のスペア列デコーディン
    グ手段に接続され、ノーマルブロックに欠陥がない時、
    上記のスペアブロック抑止信号の制御のもとに列アドレ
    ス信号の入力によって特定のノーマルブロックを選択し
    、ノーマルブロックに欠陥がある時、上記のスペアブロ
    ックの許容信号の入力に依って上記のノーマルブロック
    を選択しないように抑止信号を出力するノーマル列デコ
    ーディング手段とを備えることを特徴とするCMOS列
    冗長回路。
  2. (2)ラッチ手段が、 上記のマスターヒューズに接続された第1ノードと、 接地ノードと、 上記第1ノードと上記接地ノードの間にチャネル通路が
    接続され、上記の第2入力端子にゲートが接続された第
    1トランジスタと、 上記の第1ノードと出力ノードの間に接続された第1イ
    ンバータと、 上記の第1ノードと上記の接地ノードの間にチャネル通
    路が接続され、上記の出力ノードにゲートが接続された
    第2トランジスタと、 上記の出力ノードに接続された第2インバータとで構成
    されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のC
    MOS列冗長回路。
  3. (3)スペア列デコーディング手段が、 列アドレス信号とその反転列アドレス信号を各々入力す
    る多数の列アドレスの入力端子と、上記の列アドレスの
    入力端子と各々接続された多数の列アドレス信号の伝達
    通路と、 上記の伝達通路に各々直列に接続され、上記のラッチ手
    段の出力論理信号に応答して各列アドレス信号又はその
    反転信号の中のある一つの列アドレス信号を伝達するた
    めの多数のトランスミッション手段と、 上記の伝達通路に直列に接続され、ノーマルブロックに
    欠陥のない時溶断されず、ノーマルブロックに欠陥のあ
    る時、上記の欠陥のあるノーマルブロックを選択する列
    アドレス信号により溶断プログラムされる多数のヒュー
    ズと、 上記の各列アドレス信号とその反転信号を伝達する各対
    をなす伝達通路の各々の末端に接続された多数の接続ノ
    ードと、 上記の各々の接続ノードと接地ノードの間に並列にチャ
    ネル通路が接続され、上記のラッチ手段の出力論理信号
    にゲートが接続された多数のトランジスタと、 上記の各接続ノードを入力端子とする論理ゲートとで構
    成したことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載のC
    MOS列冗長回路。
  4. (4)論理ゲートがANDゲートであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第3項記載のCMOS列冗長回路。
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