JP2004145957A - Semiconductor storage device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体記憶装置に関し、より特定的には、欠陥メモリセルを救済するための冗長構成を備える半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体記憶装置は、大容量化および高集積化がますます進んでいる。集積度の高い半導体記憶装置では、スペアメモリセルを備え、製造段階にて一部のメモリセルに欠陥が生じた場合でもその欠陥が生じた不良メモリセルを当該スペアメモリセルによって置換して救済するのが一般的である。このような冗長置換を行なうことで、歩留りの向上が図られる。(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
冗長置換を行なうためには、不良メモリセルのアドレス(以下、単に、不良アドレスとも称する)をプログラム素子を用いて不揮発的に記憶させておく必要がある。代表的には、ヒューズ素子がプログラム素子として用いられる。ヒューズ素子には、電気ブローヒューズやアンチヒューズと呼ばれるものもある。一般的に、ヒューズ素子は、レーザビームなどを使用して切断される。
【0004】
図14は、冗長置換構成を備える従来の半導体記憶装置106の構成を示すブロック図である。
【0005】
図14を参照して、半導体記憶装置106は、行列状に配置された複数のメモリセルを有するメモリセルアレイ10と、アドレス信号ADDの入力を受けるアドレス端子21と、行デコーダ11と、列デコーダ13と、読出/書込制御回路12と、読出/書込制御回路12とデータ信号DTの授受を行なうデータ端子22とを備える。
【0006】
メモリセルアレイ10は、(n+1)行×(m+1)列(n,m:自然数)に配列される正規メモリセルMCと、(p+1)行および(p+1)列(p:自然数)にそれぞれ配列される不良が生じたメモリセルを置換救済するためのスペアメモリセルSMCとを含む。なお、以下においては、正規メモリセルMCによるメモリセル行およびメモリセル列をそれぞれ「正規メモリセル行」および「正規メモリセル列」とも称し、スペアメモリセルSMCによるメモリセル行およびメモリセル列をそれぞれ「スペア行」および「スペア列」とも称する。
【0007】
また、以下においては、欠陥メモリセルが存在するメモリセル行(以下、不良ロウとも称する)を示すロウアドレスを行の不良アドレスとも称する。同様に、欠陥メモリセルが存在するメモリセル列(以下、不良コラムとも称する)を示すコラムアドレスを列の不良アドレスとも称する。
【0008】
正規メモリセル行にそれぞれ対応して、ワード線WL0〜WLnが配置される。また、スペア行にそれぞれ対応して、スペアワード線SWL0〜SWLpが配置される。正規メモリセル列にそれぞれ対応して、ビット線BL0〜BLmが配置される。スペア列にそれぞれ対応して、スペアビット線SBL0〜SBLpが配置される。
【0009】
以下においては、ワード線、ビット線、スペアビット線およびスペアワード線のそれぞれを総括的に表現する場合には、符号WL、BL、SBLおよびSWLをそれぞれ用いて表記することとし、特定のワード線、ビット線、スペアビット線およびスペアワード線を示す場合には、これら符号に添え字を付して、WL1、BL1、SBL1およびSWL1のように表記するものとする。
【0010】
行デコーダ11は、アドレス信号ADDによって示されるロウアドレスRAに応じて、メモリセルアレイ10における行選択を実行する。列デコーダ13は、アドレス信号ADDによって示されるコラムアドレスCAに応じて、メモリセルアレイ10における列選択を実行する。なお、以下においては、ロウアドレスRAおよびコラムアドレスCAによって、データ読出しもしくはデータ書込みの対象に指定されたメモリセルを「選択メモリセル」とも称する。
【0011】
読出/書込制御回路12は、データ読出し時に、選択メモリセルに対応する選択メモリセル列(以下、選択列とも称する)のビット線の電圧・電流に応じて、選択メモリセルからの読出しデータをデータ端子22に出力するための回路群、ならびに、データ書込み時に、データ端子22への入力データを選択列のビット線の電圧・電流制御によって選択メモリセルへ書込むための回路群を総括的に表記したものである。
【0012】
次に、半導体記憶装置106の冗長構成について説明する。
半導体記憶装置106は、さらに、行プログラム回路14と、冗長制御回路19とを備える。
【0013】
行プログラム回路14は、ウエハテスト等によって得られた行の不良アドレスをスペアワード線SWLの数だけ、すなわち(p+1)個記憶できる。行の不良アドレスは(h+1)(h:自然数)ビットで表現される。たとえば、h=7の場合、ワード線WLの本数は256本となる。そのため、1つの行の不良アドレスが行プログラム回路14内に記憶される場合、たとえば、8ビットの行の不良アドレスは、アドレス行プログラム回路14の内部に設けられた8つのヒューズ(図示せず)が切断されているか否かによって記憶される。(p+1)個の行の不良アドレスを記憶する場合は、8つのヒューズからなるヒューズ群を1組として、(p+1)組のヒューズ群(図示せず)に行の不良アドレスがそれぞれ記憶される。
【0014】
行プログラム回路14は、(p+1)組のヒューズ群が記憶している行の不良アドレスを不良アドレスRAPG<0:p>として冗長制御回路19へ出力する。
【0015】
ここで、RAPG<0:p>は、(h+1)ビットのRAPG<0>〜RAPG<p>を総括的に表記したものである。なお、以下、本明細書においては、同一信号を構成する複数の信号を総括的に示す場合には、同様の表記を用いるものとする。また、信号および信号線の2値的な高電圧状態(電源電圧Vcc)および低電圧状態(接地電圧Vss)のそれぞれを、「Hレベル」,「1」および「Lレベル」,「0」とも称する。
【0016】
冗長制御回路19は、通常動作時において、ロウアドレスRAと行プログラム回路14に記憶されている複数の行の不良アドレスの各々と比較することによって、データ読出しまたはデータ書込み対象として、不良ロウが選択されたかどうかを判定する。
【0017】
図15は、冗長制御回路19の構成を示す回路図である。
図15を参照して、冗長制御回路19は、行プログラム回路14から入力される不良アドレスRAPG<0>〜RAPG<p>にそれぞれ対応して設けられる比較回路31.0〜31.pと、OR回路32と、インバータ33とを含む。比較回路31.0〜31.pの各々に対して、ロウアドレスビットRAB<0:h>(RAB<0>〜RAB<h>,h:自然数)で構成される(h+1)ビットのロウアドレスRAが入力される。また、比較回路31.0〜31.pの各々に対して、行プログラム回路14からの不良アドレスRAPG<0>〜RAPG<p>がそれそれ入力される。不良アドレスRAPG<0>〜RAPG<p>の各々は、ロウアドレスRAと同様に、(h+1)ビットを有する。
【0018】
比較回路31.0〜31.pは、ロウアドレスRAと不良アドレスRAPG<0>〜RAPG<p>との比較結果に基いて、スペアイネーブル信号RSPE<0>〜RSPE<p>をそれぞれHまたはLレベルに設定する。
【0019】
以下においては、比較回路31.0〜31.p、不良アドレスRAPG<0>〜RAPG<p>およびスペアイネーブル信号RSPE<0>〜RSPE<p>のそれぞれを総称して、比較回路31、不良アドレスRAPGおよびスペアイネーブル信号RSPEとも称する。
【0020】
各比較回路31は、ロウアドレスRAと対応する不良アドレスRAPGが一致する場合に、対応するスペアイネーブル信号RSPEをHレベルに設定する。たとえば、比較回路31.0は、ロウアドレスRAと不良アドレスRAPG<0>が一致する場合に、スペアイネーブル信号RSPE<0>をHレベルに設定する。
【0021】
OR回路32は、比較回路31.0〜31.pからそれぞれ出力されるスペアイネーブル信号RSPE<0>〜RSPE<p>を論理和演算した信号を出力する。インバータ33は、OR回路32からの出力信号の反転レベルをノーマルイネーブル信号RNEとして出力する。
【0022】
再び図14を参照して、行デコーダ11は、冗長制御回路19からノーマルイネーブル信号RNEおよびスペアイネーブル信号RSPE<0:p>の入力を受ける。行デコーダ11は、ロウアドレスRAと行プログラム回路14内の不良アドレスRAPGが一致せずノーマルイネーブル信号RNEがHレベルになった場合、ロウアドレスRAに対応するワード線WLを選択する。一方、ロウアドレスRAと行プログラム回路14内の不良アドレスRAPGが一致し、ノーマルイネーブル信号RNEがLレベルになった場合、行デコーダ11は、ロウアドレスRAに対応するワード線WLのアクセスを禁止し、スペアイネーブル信号RSPEに対応するスペアワード線SWLを選択状態(Hレベル)にする。たとえば、スペアイネーブル信号RSPE<0>がHレベルの場合、ワード線WL0が選択状態になる。
【0023】
半導体記憶装置106は、さらに、列プログラム回路16と、冗長制御回路19aとを備える。
【0024】
列プログラム回路16は、行プログラム回路14と同様にウエハテスト等によって得られた列の不良アドレスを(p+1)本のスペアビット線の数だけ記憶できる。列プログラム回路16は、行プログラム回路14と同様に構成されて、不良アドレスCAPG<0:p>を記憶する。列アドレス回路16から読み出された不良アドレスCAPG<0:p>は、冗長制御回路19aへ入力される。
【0025】
コラムアドレスCAは、コラムアドレスビットCAB<0:h>(CAB<0>〜CAB<p>,p:自然数)で構成される(p+1)ビットを有する。不良アドレスCAPG<0>〜CAPG<p>の各々は、コラムアドレスCAと同様に(h+1)ビットを有する。
【0026】
以下においては、不良アドレスCAPG<0>〜CAPG<p>を総称して、不良アドレスCAPGとも称する。
【0027】
冗長制御回路19aは、図15に示した冗長制御回路19と同様の構成を有し、コラムアドレスCAおよび不良アドレスCAPG<0:p>を受けて、両者の一致比較結果を示すノーマルイネーブル信号CNEおよびスペアイネーブル信号CSPE<0:p>を出力する。すなわち、図15の構成において、ロウアドレスRAをコラムアドレスCAに、不良アドレスRAPG<0:p>を不良アドレスCAPG<0:p>に置換すれば、ノーマルイネーブル信号RNEおよびスペアイネーブル信号RSPE<0:p>に代えてノーマルイネーブル信号CNEおよびスペアイネーブル信号CSPE<0:p>を得ることができる。したがって、冗長制御回路19aは、通常動作時において、データ読出しまたはデータ書込み対象として、不良ロウが選択されたか否かを判定する。
【0028】
以下においては、スペアイネーブル信号CSPE<0:p>を総称して、スペアイネーブル信号CSPEとも称する。
【0029】
列デコーダ13は、冗長制御回路19aからノーマルイネーブル信号CNEおよびスペアイネーブル信号CSPE<0:p>の入力を受ける。列デコーダ13は、コラムアドレスCAと列プログラム回路16内の不良アドレスCAPGが一致せず、ノーマルイネーブル信号CNEがHレベルになった場合、コラムアドレスCAに対応するビット線BLを選択する。また、列デコーダ13は、コラムアドレスCAと列プログラム回路16内の不良アドレスCAPGが一致し、ノーマルイネーブル信号CNEがLレベルになった場合、コラムアドレスCAに対応するビット線BLのアクセスを禁止し、スペアイネーブル信号CSPEに対応するスペアビット線SBLを選択状態(Hレベル)にする。たとえば、スペアイネーブル信号CSPE<0>がHレベルの場合、スペアビット線SBL0が選択状態になる。
【0030】
次に、半導体記憶装置106における置換救済の動作を説明する。
まず、データ読出し動作について説明する。ロウアドレスRAと不良アドレスRAPGが一致し、コラムアドレスCAと不良アドレスCAPGが一致しなかった場合、冗長制御回路19は、行デコーダ11に対して、Lレベルのノーマルイネーブル信号RNEおよびスペアイネーブル信号RSPEを出力し、スペアイネーブル信号RSPEに対応するスペアワード線に対するアクセスを指示するとともに、ロウアドレスRAに対応するワード線WLのアクセスの停止を指示する。
【0031】
一方、列デコーダ13には、コラムアドレスCAが入力され、コラムアドレスCAに対応するビット線BLが選択される。
【0032】
これにより、ロウアドレスRAが行デコーダ11に入力されると、ロウアドレスRAで示されたメモリセル行に代えて選択されたスペアワード線および選択されたビット線BLに対応するスペアメモリセル内のデータが読出/書込制御回路12によって、データ端子22から出力される。
【0033】
次に、ロウアドレスRAと不良アドレスRAPGが一致せず、コラムアドレスCAと不良アドレスCAPGが一致した場合、冗長制御回路19aは、列デコーダ13に対して、Lレベルのノーマルイネーブル信号CNEおよびスペアイネーブル信号CSPEを出力し、スペアイネーブル信号CSPEに対応するスペアビット線に対するアクセスを指示するとともに、コラムアドレスCAに対応するビット線BLのアクセスの停止を指示する。
【0034】
一方、行デコーダ11には、ロウアドレスRAが入力され、ロウアドレスRAに対応するワード線WLが選択される。さらに、コラムアドレスCAが列デコーダ13に入力されると、コラムアドレスCAで示されたメモリセル列に代えて選択されたスペアビット線BLおよび選択されたワード線WLに対応するスペアメモリセル内のデータが読出/書込制御回路12によって、データ端子22から出力される。
【0035】
次に、ロウアドレスRAおよび不良アドレスRAPGと、コラムアドレスCAおよび不良アドレスCAPGとがそれぞれ一致した場合、行デコーダは、不良アドレスRAPGに対応するスペアワード線SWLを選択し、列デコーダは、不良アドレスCAPGに対応するスペアビット線SBLを選択する。
【0036】
これにより、ロウムアドレスRAで示されたメモリセル行に代えて選択されたスペアワード線WLおよびコラムアドレスCAで示されたメモリセル列に代えて選択されたスペアビット線BLに対応するスペアメモリセル内のデータが読出/書込制御回路12によって、データ端子22から出力される。
【0037】
データ書込み動作時における置換救済は、データ読出し動作と同様に、スペアメモリセルが選択され、読出/書込制御回路12によって、データ端子22からのデータが選択されたスペアメモセルに記憶される。詳細な動作の説明は、データ読出し動作と同様であるので繰り返さない。
【0038】
以上説明したように、冗長置換構成を備える半導体記憶装置は、不良メモリセルをスペアメモリセルと置き換えることにより、製造工程で発生した不良メモリセルを含んだ半導体記憶装置を救済することができ、歩留まりを向上させることができる。
【0039】
【特許文献1】
特開2001−35187号公報(第3−5頁、第1図)
【0040】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、半導体記憶装置は、製造工程において、数パーセントの確率で不良メモリセルが発生してしまう。そこで、不良メモリセルのアドレスをプログラム回路内のヒューズを切断することで記憶させるが、その後のウエハ状態でのテストで半導体記憶装置内の冗長置換回路が正常に動作するか調べる必要が生じる。
【0041】
したがって、半導体記憶装置内のメモリセルのどのあたりに不良が発生しやすいか解析することで、例えば、毎回同じ位置のメモリセルが不良となっていた場合、回路の設計ミスを突き止めることができる。また、同じ位置のメモリセルが不良となる確率が高いことが解析できれば、例えば、そのメモリセルで使用されているトランジスタをマージンの大きいものに変更することで不良メモリセルが生じる確率を低減させることができる。
【0042】
また、ヒューズ切断後の半導体記憶装置の動作テストにおいて、不良アドレスを記憶しているヒューズがうまく切断されていなかったことが原因で、欠陥品と判定されることもある。したがって、ヒューズが正常に切断されているか否かを解析して、たとえば、同じ場所のヒューズばかりが、正常に切断されていない確率が高いことが解析できれば、ヒューズ素子を切断するレーザーのエネルギーを調整することで、所望のヒューズ素子を確実に切断させる確率も向上する。すなわち、プログラム回路側の不良によって欠陥品と判定された半導体記憶装置も救済することができる。
【0043】
以上のことから、プログラム回路内に記憶されている不良アドレスを出力させ、そのデータを解析すれば、半導体記憶装置の歩留まりをさらに向上させることができる。以下においては、プログラム回路内のデータを出力させ、データを解析することを不良解析とも称する。
【0044】
プログラム回路内に記憶されている不良アドレスを出力させるための1例として、プログラム回路に対応づけてシフトレジスタを設ける構成が考えられる。
【0045】
図16は、プログラム回路内に記憶されている不良アドレスを出力させるためのシフトレジスタ61の構成図である。なお、図14のシフトレジスタは、1例として、8ビットのデータを出力させるための構成である。なお、図14には、説明のため8ビットの不良アドレスを記憶可能なプログラム回路24と、シフトレジスタからのデータを出力する出力端子23も記載している。
【0046】
図16を参照して、シフトレジスタ61は、各々が直列に接続されたフリップフロップ62.0〜62.7を含む。以下においては、フリップフロップ62.0〜62.7を総称して、フリップフロップ62とも称する。
【0047】
各フリップフロップ62には、プログラム回路24に記憶されている8ビットの不良アドレスが、1ビットずつ記憶される。シフトレジスタ61内のデータを読み出すときは、外部からクロック制御信号CTRをシフトレジスタに入力させれば、各フリップフロップ62に記憶されているデータが出力端子23からシリアルに出力される。
【0048】
以上のように、プログラム回路に対応づけてシフトレジスタを設ければ、プログラム回路内の不良アドレスを出力させることも可能である。しかし、プログラム回路の記憶可能な不良アドレスの数が多くなれば、シフトレジスタの数も対応して多くしなければならない。そのため、半導体記憶装置の回路の集積度が下がってしまうという問題が発生する。
【0049】
また、シフトレジスタのデータを出力するためのデータピン等もさらに設ける必要がある。そのため、シフトレジスタを用いて、プログラム回路内のデータを出力させる構成は、集積度を少しでも高める必要性がある半導体記憶装置においてはあまり適さない。さらに、上記構成においては、シフトレジスタを制御するためのプログラムも別途作成する必要がある。
【0050】
一方、別の問題として、従来の冗長置換構成を備える半導体記憶装置は、所望のヒューズが正しく切断されているか否かの判定は、ヒューズの切断後の不良救済の動作テストによって不良メモリセルが正常に置換されているか否かによってでしか判定が困難であった。
【0051】
特に、プログラム回路内に記憶される複数の不良アドレスが、どのヒューズ群に対応して記憶されているかを判定することが困難であった。そのため、不良アドレスを記憶するプログラム回路内の不良解析が困難であった。
【0052】
また、従来の冗長置換構成を備える半導体記憶装置は、ヒューズ切断後においては、冗長置換回路が動作してしまうため、不良メモリセルにアクセスすることができなかった。したがって、ヒューズ切断後の実際のメモリ上の不良メモリセルの位置の解析は困難であった。
【0053】
この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、わずかな回路変更で、効率よくプログラム回路内のデータを出力して、歩留まり向上を目的として不良解析を行なうことが可能な半導体記憶装置を提供することである。
【0054】
【課題を解決するための手段】
この発明に従う半導体記憶装置は、通常モードとテストモードとを動作モードとして有する半導体記憶装置であって、複数の正規メモリセルが行列状に配置されたメモリセルアレイを備え、メモリセルアレイは、複数の正規メモリセルのうちの不良メモリセルを所定単位ごとに置換する複数のスペアメモリセルを含み、
不良メモリセルを含む所定単位を特定する不良アドレスを不揮発的に記憶するプログラム回路と、入力アドレスと不良アドレスとの一致比較を判定する機能を有し、通常モード時において一致比較の結果に基づいて複数のスペアメモリセルへのアクセスを制御する冗長制御部と、テストモード時において、一致比較の結果を出力するテスト出力回路とをさらに備える。
【0055】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【0056】
[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に従う半導体記憶装置101の構成を示すブロック図である。半導体記憶装置101は、行プログラム回路14内に記憶されている不良アドレスを出力する機能を有する。
【0057】
図1を参照して、半導体記憶装置101は、図14の従来の半導体記憶装置106と比較して、セレクタ18をさらに備える点と、冗長制御回路19の代わりに冗長制御回路19cを備える点とが異なる。
【0058】
半導体記憶装置101は、半導体記憶装置106と比較して、冗長制御回路19cからセレクタ18に信号RPDが入力されている点と、セレクタ18にテストモード信号TMが入力されている点とがさらに異なる。それ以外の構成は、図14に示した半導体記憶装置106と同じであるので詳細な説明は繰り返さない。なお、メモリセルアレイ10は、1例として256行×256列にメモリセルが配置される構成であるとする。また、以下においては、テストモード信号TMがHレベルのときは、半導体記憶装置は、テストモード時であるとする。
【0059】
また、本願発明の適用は、メモリセルの種類に限定されることなく、欠陥が生じた正規メモリセルを同一構成のスペアメモリセルによって置換救済する冗長構成を備えた半導体記憶装置全体に適用することが可能である。すなわち、図1に示された、正規メモリセルMCおよびスペアメモリセルSMCとしては、DRAM(Dynamic Random Access Memory)セル、SRAM(Static Random Access Memory)セル、MRAM(Magnetic Random Access Memory)セル、EEPROM(Electrically Erasable Programable Read Only Memory)(フラッシュメモリ)セル等の種々のタイプのものを総括的に示している。
【0060】
セレクタ18は、テストモード信号TMがHレベルのときは、冗長制御回路19cとデータ端子22とを電気的に結合し、冗長制御回路19cからの信号RPDをデータ端子22から出力可能とする。一方、テストモード信号TMがLレベルのときは、読出/書込制御回路12とデータ端子22を電気的に結合し、読出/書込制御回路12とデータ端子22との間でデータ信号DTの授受を可能とする。セレクタ18は、テストモード信号TMがHレベルのとき、すなわちテストモード時に信号RPDを出力するテスト出力回路として動作する。
【0061】
図2は、実施の形態1に従う冗長制御回路19cの構成を示す回路図である。
図2を参照して、冗長制御回路19cは、図15に示した冗長制御回路19と比較して、OR回路32からの出力信号RPDをセレクタ18へ導く信号経路が新たに設けられている点が異なる。それ以外の構成は、冗長制御回路19と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【0062】
冗長制御回路19cは、冗長制御回路19と同様に、ロウアドレスRAと行プログラム回路14に記憶されている不良アドレスRAPGが一致する場合に、対応するスペアイネーブル信号RSPEをHレベルに設定する。この場合、OR回路32の出力信号RPDはHレベルに設定される。
【0063】
次に、図1および図2を用いて、半導体記憶装置101における、行プログラム回路14に記憶された不良アドレスRAPGの出力動作を説明する。一例として、行プログラム回路14には、行の不良アドレスとして、行アドレスで示される“0”〜“255”のうちの“140”および“180”が記憶されているとする。
【0064】
まず、テストモード信号TMをHレベルに設定する。その結果、セレクタ18からは、信号RPDが出力されることになる。次に、コラムアドレスCAを例えば“0”に固定させ、ロウアドレスRAを“0”から“255”まで順に冗長制御回路19aに入力する。データ端子22には、ロウアドレスRAが“140”および“180”になったとき、Hレベルの信号RPDが出力される。それ以外の時は、信号RPDはLレベルである。この結果、行プログラム回路14に記憶されている不良アドレスを簡単に知ることができる。
【0065】
図3は、不良アドレスの位置をメモリセルアレイと対応づけて視覚的に示した概念図である。以下においては、不良アドレスの位置をメモリセルアレイと対応づけて視覚的に示した図をフェイルビットマップとも称する。フェイルビットマップにおいて、縦軸はワード線WL0〜WLnに対応し、横軸は、ビット線BL0〜BLmに対応する。また、以下においては、フェイルビットマップ上の白の部分は正常データ(Lレベルのデータ)が出力されたものとし、フェイルビットマップ上の黒または斜線領域の部分は不良データ(Hレベルのデータ)が出力されたものとする。
【0066】
フェイルビットマップの斜線領域BおよびCとDおよびEは、行プログラム回路14および列プログラム回路16内にそれぞれ記憶されている不良アドレスの一例を示した図である。なお、黒く塗りつぶされている領域は、実際の不良メモリセルの位置を示す。一例として、行プログラム回路14に記憶されている行の不良アドレスが“140”および“180”である場合、フェイルビットマップ上に、それぞれ斜線領域BおよびCとして示される。
【0067】
したがって、フェイルビットマップを用いることにより、不良のアドレスの分布を視覚的に認識でき、不良解析が行ないやすくなる。
【0068】
次に、再び図1および図2を参照して、半導体記憶装置101において、行プログラム回路14内に所望の不良アドレスが記憶されているか否かを判定する動作を説明する。
【0069】
まず、テストモード信号TMをHレベルに設定する。次に、ウエハテストによって得られた行の不良アドレスRAを冗長制御回路19cへ入力する。このとき、行の不良アドレスRAと行プログラム回路14に記憶されている不良アドレスRAPGとが一致したとき、すなわち行の不良アドレスに対応するヒューズ群が正しく切断されていれば、データ端子22からは、Hレベルの信号RPDが出力される。
【0070】
一方、行の不良アドレスRAと行プログラム回路14に記憶されている不良アドレスRAPGとが一致しない場合、データ端子22からは、Lレベルの信号RPDが出力される。本来、Hレベルとなるはずの信号RPDがLレベルとして出力されているので、行プログラム回路14内に正しく不良アドレスが記憶されていない、すなわち、行の不良アドレスRAに対応するヒューズ群が正しく切断されていないことが認識できる。
【0071】
なお、半導体記憶装置101におけるデータ書込み動作およびデータ読込み動作時における置換救済の動作は、テストモード信号TMをLレベルに設定すれば、半導体記憶装置106と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【0072】
以上説明したように、実施の形態1に従う半導体記憶装置101は、通常動作時に使用されるデータ端子22から出力可能な1ビット信号RPDによって、行プログラム回路で正しくヒューズが切断されて不良アドレスが正常に記憶されているかどうかを検知できる。すなわち、わずかな回路変更で、効率よくプログラム回路内のデータを出力して、半導体記憶装置の歩留まり向上を目的として不良解析を行なうことができる。
【0073】
[実施の形態1の変形例]
図4は、実施の形態1の変形例に従う半導体記憶装置102の構成を示すブロック図である。半導体記憶装置102は、列プログラム回路16内に記憶されている不良アドレスを出力する機能を有する。
【0074】
図4を参照して、半導体記憶装置102は、図1に示した半導体記憶装置101と比較して、冗長制御回路19cの代わりに冗長制御回路19を備える点と、冗長制御回路19aの代わりに冗長制御回路19dを備える点とが異なる。
【0075】
半導体記憶装置102は、半導体記憶装置101と比較して、冗長制御回路19dからセレクタ18に信号CPDが入力されている点がさらに異なる。それ以外の構成は、図1に示した半導体記憶装置101と同じであるので詳細な説明は繰り返さない。なお、メモリセルアレイ10は、半導体記憶装置101と同様に、1例として256行×256列にメモリセルが配置される構成であるとする。
【0076】
冗長制御回路19dは、冗長制御回路19cと同様な構成および機能を有する。冗長制御回路19dは、図2に示した冗長制御回路19cと同様の構成を有し、コラムアドレスCAおよび不良アドレスCAPG<0:p>を受けて、両者の一致比較結果を示すノーマルイネーブル信号CNE、スペアイネーブル信号CSPE<0:p>および信号CPDを出力する。すなわち、図2の構成において、ロウアドレスRAをコラムアドレスCAに、不良アドレスRAPG<0:p>を不良アドレスCAPG<0:p>に置換すれば、ノーマルイネーブル信号RNE、スペアイネーブル信号RSPE<0:p>および信号RPDに代えてノーマルイネーブル信号CNE、スペアイネーブル信号CSPE<0:p>および信号CPDをそれぞれ得ることができる。したがって、冗長制御回路19dは、データ読出しまたはデータ書込み対象として、不良コラムが選択されたか否かを判定する。
【0077】
冗長制御回路19dは、冗長制御回路19cと同様に、コラムアドレスCAと列プログラム回路16に記憶されている不良アドレスCAPGが一致する場合に、対応するスペアイネーブル信号CSPEをHレベルに設定する。この場合、OR回路32の出力信号CPDはHレベルに設定される。
【0078】
次に、図4を参照して、半導体記憶装置102における、列プログラム回路16に記憶された不良アドレスCAPGの出力動作を説明する。一例として、列プログラム回路16には、列の不良アドレスとして、列アドレスで示される“0”〜“255”のうちの“120”および“200”が記憶されているとする。
【0079】
まず、テストモード信号TMをHレベルに設定する。その結果、セレクタ18からは、信号CPDが出力されることになる。次に、ロウアドレスRAを例えば“0”に固定させ、コラムアドレスCAを“0”から“255”まで順に冗長制御回路19dに入力する。データ端子22には、コラムアドレスCAが“120”および“200”になったとき、Hレベルの信号CPDが出力される。それ以外の時は、信号CPDはLレベルである。この結果、列プログラム回路16に記憶されている不良アドレスを簡単に知ることができる。
【0080】
再び図3を参照して、列の不良アドレス“120”および“200”は、フェイルビットマップ上に、斜線領域DおよびEとして示される。
【0081】
したがって、実施の形態1と同様、フェイルビットマップを用いることにより、不良のアドレスの分布を視覚的に認識でき、不良解析が行ないやすくなる。
【0082】
半導体記憶装置102において、列プログラム回路16内に所望の不良アドレスが記憶されているか否かを判定する動作は、半導体記憶装置101のときと同様なので詳細な説明は繰り返さない。
【0083】
半導体記憶装置102におけるデータ書込み動作およびデータ読込み動作時における置換救済の動作は、テストモード信号TMをLレベルに設定すれば、半導体記憶装置106と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【0084】
以上説明したように、実施の形態1の変形例に従う半導体記憶装置102は、実施の形態1と同様、通常動作時に使用されるデータ端子22から出力可能な1ビット信号RPDによって、列プログラム回路で正しくヒューズが切断されて不良アドレスが正常に記憶されているかどうかを検知できる。すなわち、わずかな回路変更で、効率よくプログラム回路内のデータを出力して、半導体記憶装置の歩留まり向上を目的として不良解析を行なうことができる。
【0085】
[実施の形態2]
図5は、実施の形態2に従う半導体記憶装置103の構成を示すブロック図である。半導体記憶装置103は、行プログラム回路14および列プログラム回路16内に記憶されている不良アドレスを出力する機能を有する。
【0086】
図5を参照して、半導体記憶装置103は、図4の半導体記憶装置102と比較して、冗長制御回路19の代わりに冗長制御回路15を備える点と、インバータ36およびAND回路37をさらに備える点とが異なる。
【0087】
インバータ36は、テストモード信号TMのレベルを反転させた信号を冗長制御回路15へ出力する。AND回路37は、冗長制御回路19dからの信号CPDとテストモード信号TMの論理績演算の結果をセレクタ18に出力する。
【0088】
また、セレクタ18へは、直接テストモード信号TMが入力されるのではなく、AND回路37の出力が入力される。すなわち、セレクタ18は、AND回路37の出力信号がHレベルの時は、冗長制御回路19dとデータ端子22とを電気的に結合し、冗長制御回路19dからの信号CPDをデータ端子22から出力可能とする。一方、AND回路37の出力信号がLレベルの時は、読出/書込制御回路12とデータ端子22を電気的に結合し、読出/書込制御回路12とデータ端子22との間でデータ信号DTの授受を可能とする。それ以外の構成は、図4に示した半導体記憶装置102と同じであるので詳細な説明は繰り返さない。なお、メモリセルアレイ10は、半導体記憶装置102と同様に1例として256行×256列にメモリセルが配置される構成であるとする。
【0089】
図6は、実施の形態2に従う冗長制御回路の構成を示す回路図である。
図6を参照して、冗長制御回路15は、図2の冗長制御回路19cと比較して、各比較回路31にそれぞれ対応するAND回路34.0〜34.pをさらに含む点が異なる。
【0090】
冗長制御回路15は、冗長制御回路19cと比較して、テストモード信号TMの反転レベルの信号/TMが、AND回路34.0〜34.pの各々に入力されている点と、各比較回路31の出力信号がスペアイネーブル信号RSPE<0>〜RSPE<p>の代わりに、比較信号CP<0>〜CP<p>である点とがさらに異なる。それ以外の構成は、冗長制御回路19cと同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【0091】
以下においては、AND回路34.0〜34.pおよび比較信号CP<0>〜CP<p>のそれぞれを総称して、AND回路34および比較信号CPとも称する。
【0092】
AND回路34.0〜34.pは、比較回路31.0〜31.Pから出力される比較信号CP<0>〜CP<p>とテストモード信号TMとの論理績演算されたスペアイネーブル信号RSPE<0>〜RSPE<p>をそれぞれ出力する。
【0093】
冗長制御回路15において、たとえば、テストモード信号TMがLレベルの場合、各スペアイネーブル信号RSPEは、全てLレベルに設定される。したがって、対応するスペアワード線SWLへのアクセスは不可能となる。テストモード信号TMがHレベルで、かつ、比較回路31.0から出力される比較信号CP<0>がHレベルのとき、スペアイネーブル信号RSPE<0>はHレベルに設定される。すなわち、冗長制御回路15は、テストモード信号TMがHレベルであり、かつ、ロウアドレスRAと不良アドレスRAPGが一致する場合、不良アドレスRAGPに対応するスペアイネーブル信号RSPEおよび信号RPDをHレベルに設定する。
【0094】
次に、図5および図6を用いて、半導体記憶装置103における、行プログラム回路14および列プログラム回路16内に記憶された不良アドレスの出力動作を説明する。一例として、行プログラム回路14には、行の不良アドレスとして、行アドレスで示される“0”〜“255”のうちの“140”および“180”が記憶されているとする。また、列プログラム回路16には、列の不良アドレスとして、列アドレスで示される“0”〜“255”のうちの“120”および“200”が記憶されているとする。
【0095】
まず、テストモード信号TMをHレベルに設定する。その結果、冗長制御回路15の出力信号RSPE<0:p>はすべてLレベルとなり、信号RSPE<0:p>に対応するスペアワード線SWLへのアクセスは不可能となる。
【0096】
次に、ロウアドレスRAを“0”に固定させ、コラムアドレスCAを“0”から“255”まで順に冗長制御回路19dに入力する。データ端子22には、コラムアドレスCAが“120”および“200”になったとき、信号CPDはHレベルとなる。それに伴い、AND回路37の出力もHレベルとなり、セレクタ18からは、Hレベルの信号CPDが出力されることになる。
【0097】
次に、ロウアドレスRAに“1”を足して固定させ、コラムアドレスCAのみ“0”から“255”まで順に冗長制御回路19dに入力する。上記と同様な動作を、ロウアドレスRA“2”〜“255”まで繰り返す。これにより、ロウアドレスRAが“140”および“180”になっても、スペアワード線SWLへのアクセスはできない。したがって、半導体記憶装置103は、正規のメモリセルおよびスペアメモリセルにもアクセス不能状態となるので、セレクタ18からは、LまたはHのどちらかの信号DTが不定データとして出力される。以上のデータをフェイルビットマップとして出力させると、図7のような図が得られる。
【0098】
図7は、実施の形態2に従う不良アドレスの位置をメモリセルアレイと対応づけて視覚的に示した概念図である。
【0099】
図7を参照して、行の不良アドレス“140”および“180”がフェイルビットマップ上に、それぞれ領域BおよびCとして示される。領域BおよびCにおいては、HまたはLレベルのどちらかわからない不定データを出力させたために、領域BおよびC内で、LおよびHレベルをそれぞれ示す白と黒の部分がランダムに表示されている。
【0100】
一方、列の不良アドレス“120”および“200”は、フェイルビットマップ上に、斜線領域DおよびEとして示される。したがって、フェイルビットマップを用いることで、行および列の不良アドレスの位置を視覚的に認識でき、不良解析が行ないやすくなる。
【0101】
次に、再び図5および図6を参照して、半導体記憶装置103において、行プログラム回路14および列プログラム回路16内に所望の不良アドレスが記憶されているか否かを判定する動作を説明する。
【0102】
まず、全正規メモリセルにLレベルのデータを書込む。次に、テストモード信号TMをHレベルに設定する。そして、ウエハテストによって得られた列の不良アドレスCAを冗長制御回路19dへ入力する。このとき、列の不良アドレスと列プログラム回路14内に記憶されている不良アドレスCAPGとが一致すれば、データ端子22からは、Hレベルの信号CPDが出力される。
【0103】
一方、列の不良アドレスCAと列プログラム回路14に記憶されている不良アドレスCAPGとが一致しない場合、データ端子22からは、Lレベルの信号RPDが出力される。本来、Hレベルとなるはずの信号CPDがLレベルとして出力されているので、列プログラム回路16内に正しく不良アドレスが記憶されていない、すなわち、列の不良アドレスCAに対応するヒューズ群が正しく切断されていないことが認識できる。
【0104】
次に、ウエハテストによって得られた行の不良アドレスRAを冗長制御回路15へ入力し、コラムアドレスは“0”から“255”まで順に冗長制御回路19dへ入力する。このとき、行の不良アドレスRAと行プログラム回路14に記憶されている不良アドレスRAPGとが一致すれば、データ端子22からは、HまたはLレベルのいづれかのデータが不規則に出力される。
【0105】
行の不良アドレスと行プログラム回路16に記憶されている不良アドレスRAPGとが一致しない場合、データ端子22からは、各メモリセル内にLレベルのデータが記憶されているため、Lレベルの信号RPDが連続して出力される。本来、データ端子22からは、HまたはLレベルのいづれかのデータが不規則に出力される代わりに、Lレベルの信号が連続して出力されると、行プログラム回路16内に正しく不良アドレスが記憶されていない、すなわち、行の不良アドレスRAに対応するヒューズ群が正しく切断されていないことが認識できる。
【0106】
なお、半導体記憶装置103におけるデータ書込み動作およびデータ読込み動作時における置換救済の動作は、テストモード信号TMをLレベルに設定すれば、半導体記憶装置106と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【0107】
以上説明したように、実施の形態2に従う半導体記憶装置103は、実施の形態1または実施の形態1の変形例のように、行または列プログラム回路のいずれか一方ではなく、行および列プログラム回路両方において正しくヒューズが切断されて不良アドレスが正常に記憶されているかどうかを検知できる。すなわち、わずかな回路変更で、効率よく行プログラム回路だけでなく列プログラム回路内のデータも出力して、半導体記憶装置の歩留まり向上を目的として不良解析を行なうことができる。
【0108】
[実施の形態3]
図8は、実施の形態3に従う半導体記憶装置104の構成を示すブロック図である。半導体記憶装置104は、行プログラム回路14内に記憶されている不良アドレスがどのヒューズ群に記憶されているかを特定する機能を有する。
【0109】
図8を参照して、半導体記憶装置104は、図1の半導体記憶装置101と比較して、冗長制御回路19cの代わりに冗長制御回路40を備える点が異なる。それ以外の構成は、図1に示した半導体記憶装置101と同じであるので詳細な説明は繰り返さない。なお、メモリセルアレイ10は、半導体記憶装置101と同様に、1例として256行×256列にメモリセルが配置される構成であるとする。また、コラムアドレスCAは、CA<7:0>の8ビットで構成されるとする。たとえば、コラムアドレスCAが列アドレスで示される“0”〜“255”のうちの“14”である場合、10進数の“14”を2進数で表すと“00001110”となる。したがって、最下位ビットCA<0>=0、CA<1>=1、CA<2>=1、CA<3>=1、CA<4>=0、CA<5>=0、CA<6>=0、最上位ビットCA<7>=0となる。
【0110】
図9は、冗長制御回路40の構成を示す回路図の1例である。
図9を参照して、冗長制御回路40は、p=3とした場合の図15の冗長制御回路19と比較して、各比較回路31にそれぞれ対応するAND回路35.0〜35.3と、OR回路38とをさらに含む点とが異なる。
【0111】
AND回路35.0〜35.3には、各比較回路31からのスペアイネーブル信号RSPE<0>〜RSPE<3>およびコラムアドレスCAの最下位ビットCA<0>からCA<3>までの反転信号/CA<0>〜/CA<3>がそれぞれ入力される。OR回路38には、AND回路35.0〜35.3の出力信号が入力される。それ以外の構成は、冗長制御回路19と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【0112】
AND回路35.0〜35.3は、スペアイネーブル信号RSPE<0>〜RSPE<3>とスペアイネーブル信号RSPE<0>〜RSPE<3>にそれぞれ対応する信号/CA<0>〜/CA<3>との論理積演算の結果をそれぞれ出力する。以下においては、AND回路35.0〜35.3を総称して、AND回路35とも称する。なお、冗長制御回路40の構成は1例であって、比較回路31およびAND回路35は、コラムアドレスCAのビット数よりも少なければ、4つ以上であってもよい。
【0113】
次に、図8および図9を用いて、半導体記憶装置104における、行プログラム回路14内の不良アドレスを出力させる動作を説明する。一例として、行プログラム回路14には、行の不良アドレスとして、行アドレスで示される“0”〜“255”のうちの“20”、“40”、“70”および“100”の4つが記憶されているとする。行プログラム回路14はフューズ群0〜3(図示せず)を含むとする。一般的に、フューズ群0〜3に対し、行の不良アドレスが昇順にそれぞれ記憶されるとは限らない。しかし、ここでは、説明を簡単にするため、一例として、フューズ群0、1、2および3のそれぞれに対応して、行の不良アドレス“20”、“40”、“70”および“100”が記憶されているとする。また、不良アドレスRAPG<0>〜RAPG<3>に行の不良アドレス“20”、“40”、“70”および“100”がそれぞれ対応するものとする。
【0114】
まず、テストモード信号TMをHレベルに設定する。次に、ロウアドレスRAを“0”に固定させ、コラムアドレスCAのみ“0”から“255”まで順に冗長制御回路19に入力する。
【0115】
次に、ロウアドレスRAに“1”を足して固定させ、コラムアドレスCAのみ“0”から“255”まで順に冗長制御回路19に入力する。上記と同様な動作を、ロウアドレスRA“2”〜“255”まで繰り返す。
【0116】
これにより、ロウアドレスRAが“20”になったとき、ロウアドレスRAは固定で、コラムアドレスCAのみ“0”から“255”が順に冗長制御回路19に入力されるので、10進数の“0”から“255”を2進数で表現するコラムアドレスの最下位ビットCA<0>は、“0,1”すなわちL、Hレベルの順で切り替わる。したがって、行の不良アドレス20を表す不良アドレスRAPG<0>が比較回路31.0に入力されるとスペアイネーブル信号RSPE<0>はHレベルとなる。AND回路35.0には、コラムアドレスCAが“0”から“255”になるまで、Hレベルのスペアイネーブル信号RSPE<0>および、L,Hレベルの順で切り替わるCA<0>の反転信号が入力される。したがって、AND回路35.0の出力信号は、H、Lレベルと交互に切り替わる。その結果、OR回路38の出力信号RPDもH,Lレベルと交互に切り替わり、出力端子22からは、H,Lレベルの交互の信号が出力される。
【0117】
次に、ロウアドレスRAが“40”になり、コラムアドレスCAが“0”から“255”まで変化すると、CA<1>は、“0,0,1,1”すなわち“L,L,H、H”レベルを1つの周期として切り替わる。したがって、CA<0>のときと同様な動作で、信号RPDは、“H,H,L,L”レベルを1つの周期として切り替わる。
【0118】
同様に、ロウアドレスRAが“70”のときは、CA<2>は、“0,0,0,0,1,1,1,1”すなわち“L,L,L,L,H,H,H,H”レベルを1つの周期として切り替わる。したがって、信号RPDは、“H、H、H、H、L、L、L、L”レベルを1つの周期として切り替わる。
【0119】
同様に、ロウアドレスが“100”のときは、CA<3>が、8回連続した“0”すなわちLレベルの次に8回連続した“1”すなわちHレベルを1つの周期として切り替わる。したがって、信号RPDは、8回連続したHレベルの次に8回連続したLレベルを1つの周期として切り替わる。
【0120】
図10は、実施の形態3に従う不良アドレスの位置をメモリセルアレイの一部と対応づけて視覚的に示した概念図である。
【0121】
図10を参照して、行の不良アドレス“20”、“40”、“70”および“100”がフェイルビットマップ上に、それぞれ領域O、P,QおよびRとして示される。領域Sは、一例として、半導体記憶装置101の構成において出力された、行プログラム回路内の行の不良アドレスの1つを示している。すなわち、領域Sは、図3のフェイルビットマップの領域Cと同様に行方向にHレベルが出力されたものと同様である。
【0122】
フェイルビットマップに示された、領域O、P、Q、Rのパターンを不良アドレスがそれぞれ記憶されるヒューズ群0〜3とそれぞれ対応づけておけば、複数の行の不良アドレスをそれぞれ所定のパターンをもって出力させることで、フェイルビットマップ上で、どの行の不良アドレスが行プログラム回路14の中のどのヒューズ群か特定することができる。
【0123】
たとえば、領域Oに示されるパターンがフェイルビットマップ上に表示された場合、不良アドレスはヒューズ群0に記憶されているものとして対応づけておく。ヒューズ群0に行の不良アドレスとして“20”が記憶されていた場合、フェイルビットマップ上のWL20の位置に領域Oと同じパターンが表示される。したがって、行の不良アドレス“20”はヒューズ群0に記憶されているということがわかる。
【0124】
本実施の形態においては、複数の行の不良アドレスに対応する行プログラム回路14内に対応するヒューズ群を特定する構成としているが、半導体記憶装置102において、冗長制御回路19dに代えて冗長制御回路40とし、AND回路35.0〜35.3への入力信号を/RA<0>〜/RA<3>とすれば、同様に、列の不良アドレスが列プログラム回路内の中のどのヒューズ群に対応するか特定することができる。
【0125】
次に、再び図8および9を参照して、半導体記憶装置104において、行プログラム回路14内に所望の不良アドレスが記憶されているか否かを判定する動作を説明する。
【0126】
まず、テストモード信号TMをHレベルに設定する。そして、ウエハテストによって得られた行の不良アドレスRAを冗長制御回路40へ入力する。そして、行の不良アドレスRAを固定して、コラムアドレスCAのみ0から255まで順に冗長制御回路19へ入力する。行の不良アドレスRAと行プログラム回路14内に記憶されている不良アドレスRAPGとが一致すれば、データ端子22からは、H、Lレベルの所定の周期の信号RPDが出力される。
【0127】
行の不良アドレスと行プログラム回路16内に記憶されている不良アドレスRAPGとが一致しないときは、データ端子22からは、Lレベルの信号RPDが連続して出力される。本来、所定周期でH、Lレベルが変化する信号RPDの代わりに連続したLレベルの信号RPDがデータ端子22から出力された場合、行プログラム回路14内に正しく不良アドレスが記憶されていない、すなわち、所望のヒューズが正しく切断されていないことが認識できる。
【0128】
また、H,Lレベルからなる異なる周期のパターンをもつ複数の信号RPDと不良アドレスが記憶される複数のヒューズ群とを対応づけておくことで、入力された不良アドレスに対応するヒューズ群が正しく切断されているかどうか判定することができる。
【0129】
なお、半導体記憶装置104におけるデータ書込み動作およびデータ読込み動作時における置換救済の動作は、テストモード信号TMをLレベルに設定すれば、半導体記憶装置106と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【0130】
以上説明したように、実施の形態3に従う半導体記憶装置104は、実施の形態1の半導体記憶装置101の奏する効果に加えて、不良アドレスに対応するヒューズ群を特定することができる。したがって、プログラム回路内の不良解析をより効率よくでき、半導体記憶装置の歩留まりの向上をさらに図ることができる。
【0131】
[実施の形態4]
図11は、実施の形態4に従う半導体記憶装置105の構成を示すブロック図である。半導体記憶装置105は、冗長制御回路を非活性状態にする機能を有する。
【0132】
図11を参照して、半導体記憶装置105は、図14の従来の半導体記憶装置106と比較して、冗長制御回路19の代わりに冗長制御回路15bを備える点と、冗長制御回路19aの代わりに冗長制御回路15cを備える点と、インバータ41および42とをさらに備える点とが異なる。インバータ41および42は、テストモード信号TMの反転レベルの信号を出力する。
【0133】
半導体記憶装置105は、半導体記憶装置106と比較して、冗長制御回路15bおよび15cにテストモード信号TMの反転レベルの信号が入力されている点がさらに異なる。それ以外の構成は、図14に示した半導体記憶装置106と同じであるので詳細な説明は繰り返さない。なお、メモリセルアレイ10は、半導体記憶装置106と同様に、1例として256行×256列にメモリセルが配置される構成であるとする。
【0134】
図12は、実施の形態4に従う冗長制御回路15bの構成を示す回路図である。
【0135】
図12を参照して、冗長制御回路15bは、図6の冗長制御回路15と比較して、インバータ33の代わりにNAND回路39を含む点が異なる。
【0136】
冗長制御回路15bは、冗長制御回路15と比較して、NAND回路39に、OR回路32の出力信号およびテストモード信号TMの反転レベルの信号/TMが入力されている点と、OR回路32からの出力信号をセレクタ18へ出力しない点とがさらに異なる。それ以外の構成は、冗長制御回路15と同様であるので詳細な説明は繰り返さない。
【0137】
冗長制御回路15bにおいて、テストモード時、Hレベルのテストモード信号TMの反転レベルの信号/TMがNAND回路39に入力されるので、ノーマルイネーブル信号RNEは常にHレベルとなる。したがって、スペアワード線と置換され、本来アクセスできない不良ワード線にアクセス可能となる。また、冗長制御回路15bにおいて、通常モード時、Lレベルのテストモード信号TMの反転レベルの信号/TMがNAND回路39に入力されるので、ノーマルイネーブル信号RNEは、ロウアドレスRAと不良アドレスRAPG<0;p>が一致したとき、Lレベルとなる。
【0138】
再び図11を参照して、冗長制御回路15cは冗長制御回路15bと同様な機能を有する。冗長制御回路15cは、冗長制御回路15bと比較して、ロウアドレスRAの代わりにコラムアドレスCAが入力される点と、不良アドレスRAPG<0:p>の代わりに不良アドレスCAPG<0:p>が入力される点と、ノーマルイネーブル信号RNEの代わりにノーマルイネーブル信号CNEを出力する点と、スペアイネーブル信号RSPE<0:p>の代わりにスペアイネーブル信号CSPE<0:p>を出力する点とが異なる。したがって、コラムアドレスCAおよび不良アドレスCAPG<0:p>を受けて、両者の一致比較結果を示すノーマルイネーブル信号CNEおよびスペアイネーブル信号CSPE<0:p>を出力する。
【0139】
冗長制御回路15cにおいて、テストモード時、Hレベルのテストモード信号TMの反転レベルの信号/TMが入力されるので、冗長制御回路15bと同様に、スペアビット線と置換され、本来アクセスできない不良ビット線にアクセス可能となる。
【0140】
次に、冗長制御回路15bおよび15cを非活性状態にした場合の半導体記憶装置105の動作について説明する。
【0141】
テストモード信号TMをHレベルに設定すると、冗長制御回路15bおよび15c内のスペアイネーブル信号RSPEおよびCSPEはそれぞれ常にLレベルとなり、半導体記憶装置105は、冗長置換動作ができなくなる。すなわち、半導体記憶装置105を仮想的にヒューズ切断前の状態に復帰させることができる。
【0142】
そして、ロウアドレスRAを“0”に固定して、コラムアドレスCAを“0”から“255”まで順に冗長制御回路15cに入力する。
【0143】
次に、ロウアドレスRAに“1”を足して固定させ、コラムアドレスCAを“0”から“255”まで順に冗長制御回路15cに入力する。上記と同様な動作を、ロウアドレスRA“2”〜“255”まで繰り返す。
【0144】
これにより、ロウアドレスRAおよびコラムアドレスCAに対応する、メモリセルアレイ10内の実際の不良メモリセルが特定可能となる。
【0145】
図13は、実施の形態4に従う不良アドレスの位置をメモリセルアレイの一部と対応づけて視覚的に示した概念図である。
【0146】
図13を参照して、フェイルビットマップの黒の分布の状態により、ヒューズ切断後においても、メモリセルアレイ10内の不良メモリセルの位置を判定可能である。
【0147】
なお、半導体記憶装置105におけるデータ書込み動作およびデータ読込み動作時における置換救済の動作は、テストモード信号TMをLレベルに設定すれば、半導体記憶装置106と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【0148】
以上説明したように、実施の形態4に従う半導体記憶装置105は、冗長制御回路を非活性状態とし、仮想的にヒューズ切断前の状態に復帰させることができる構成であるため、ヒューズ切断後においても、メモリセルアレイ内の実際の不良メモリセルを特定可能である。したがって、ヒューズ切断後においても不良解析が可能となる。
【0149】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0150】
【発明の効果】
入力アドレスとプログラム回路内に記憶される不良アドレスとの一致比較を判定する機能を有し、通常モード時において一致比較の結果に基づいて複数のスペアメモリセルへのアクセスを制御する冗長制御部と、テストモード時において、一致比較の結果を出力することにより、効率よくプログラム回路内のデータを出力して、半導体記憶装置の歩留まり向上を目的として不良解析を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1に従う半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。
【図2】実施の形態1に従う冗長制御回路の構成を示す回路図である。
【図3】不良アドレスの位置をメモリセルアレイと対応づけて視覚的に示した概念図である。
【図4】実施の形態1の変形例に従う半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。
【図5】実施の形態2に従う半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。
【図6】実施の形態2に従う冗長制御回路の構成を示す回路図である。
【図7】実施の形態2に従う不良アドレスの位置をメモリセルアレイと対応づけて視覚的に示した概念図である。
【図8】実施の形態3に従う半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。
【図9】冗長制御回路の構成を示す回路図の1例である。
【図10】実施の形態3に従う不良アドレスの位置をメモリセルアレイの一部と対応づけて視覚的に示した概念図である。
【図11】実施の形態4に従う半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。
【図12】実施の形態4に従う冗長制御回路の構成を示す回路図である。
【図13】実施の形態4に従う不良アドレスの位置をメモリセルアレイの一部と対応づけて視覚的に示した概念図である。
【図14】冗長置換構成を備える従来の半導体記憶装置の構成を示すブロック図である。
【図15】冗長制御回路の構成を示す回路図である。
【図16】プログラム回路内に記憶されている不良アドレスを出力させるためのシフトレジスタの構成図である。
【符号の説明】
10 メモリセルアレイ、11 行デコーダ、12 読出/書込制御回路、13 列デコーダ、14 行プログラム回路、18 セレクタ、15,15b,15c,19,19a,19c,19d,40 冗長制御回路、21 アドレス端子、22 データ端子、33,36,41,42 インバータ、34,35,37 AND回路、32,38 OR回路、39 NAND回路、101,102,103,104,105 半導体記憶装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a semiconductor memory device having a redundant configuration for repairing a defective memory cell.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, the capacity and integration of semiconductor memory devices have been increasingly advanced. A semiconductor memory device having a high degree of integration includes a spare memory cell, and even if a defect occurs in some of the memory cells in the manufacturing stage, the defective memory cell in which the defect has occurred is replaced with the spare memory cell and repaired. It is common. By performing such redundant replacement, the yield is improved. (For example, see Patent Document 1).
[0003]
In order to perform redundant replacement, it is necessary to store the address of a defective memory cell (hereinafter, simply referred to as a defective address) in a nonvolatile manner using a program element. Typically, a fuse element is used as a program element. Some of the fuse elements are called electric blow fuses or antifuses. Generally, a fuse element is cut using a laser beam or the like.
[0004]
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional
[0005]
Referring to FIG. 14, a
[0006]
The
[0007]
In the following, a row address indicating a memory cell row in which a defective memory cell exists (hereinafter, also referred to as a defective row) is also referred to as a row defective address. Similarly, a column address indicating a memory cell column in which a defective memory cell exists (hereinafter, also referred to as a defective column) is also referred to as a column defective address.
[0008]
Word lines WL0 to WLn are arranged corresponding to normal memory cell rows, respectively. Spare word lines SWL0-SWLp are arranged corresponding to the respective spare rows. Bit lines BL0 to BLm are arranged corresponding to the normal memory cell columns, respectively. Spare bit lines SBL0 to SBLp are arranged corresponding to the respective spare columns.
[0009]
In the following, when each of a word line, a bit line, a spare bit line, and a spare word line is collectively expressed, the word line, the bit line, the spare bit line, and the spare word line will be represented by reference numerals WL, BL, SBL, and SWL. , Bit lines, spare bit lines and spare word lines are denoted by subscripts and denoted as WL1, BL1, SBL1 and SWL1.
[0010]
[0011]
At the time of data reading, read / write
[0012]
Next, a redundant configuration of the
The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
Here, RAPG <0: p> is a general expression of (h + 1) -bit RAPG <0> to RAPG <p>. Hereinafter, in the present specification, the same notation is used when a plurality of signals constituting the same signal are collectively shown. Further, the binary high voltage state (power supply voltage Vcc) and low voltage state (ground voltage Vss) of the signal and the signal line are referred to as “H level”, “1”, “L level” and “0”, respectively. Name.
[0016]
In a normal operation, the
[0017]
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of the
Referring to FIG. 15,
[0018]
Comparison circuits 31.0 to 31. p sets the spare enable signals RSPE <0> to RSPE <p> to the H or L level, respectively, based on the comparison result between the row address RA and the defective addresses RAPG <0> to RAPG <p>.
[0019]
In the following, the comparison circuits 31.0 to 31. p, the defective addresses RAPG <0> to RAPG <p> and the spare enable signals RSPE <0> to RSPE <p> are also collectively referred to as a comparison circuit 31, a defective address RAPG and a spare enable signal RSPE.
[0020]
Each comparison circuit 31 sets the corresponding spare enable signal RSPE to the H level when the row address RA matches the corresponding defective address RAPG. For example, comparison circuit 31.0 sets spare enable signal RSPE <0> to H level when row address RA matches defective address RAPG <0>.
[0021]
OR
[0022]
Referring to FIG. 14 again,
[0023]
The
[0024]
Similarly to the
[0025]
The column address CA has (p + 1) bits composed of column address bits CAB <0: h> (CAB <0> to CAB <p>, p: natural number). Each of defective addresses CAPG <0> to CAPG <p> has (h + 1) bits, similarly to column address CA.
[0026]
Hereinafter, defective addresses CAPG <0> to CAPG <p> are collectively referred to as defective addresses CAPG.
[0027]
[0028]
Hereinafter, spare enable signals CSPE <0: p> are also collectively referred to as spare enable signals CSPE.
[0029]
[0030]
Next, the replacement relief operation in the
First, the data read operation will be described. When the row address RA matches the defective address RAPG and the column address CA does not match the defective address CAPG, the
[0031]
On the other hand, the column address CA is input to the
[0032]
Thereby, when row address RA is input to row
[0033]
Next, when the row address RA does not match the defective address RAPG and the column address CA matches the defective address CAPG, the
[0034]
On the other hand, the row address RA is input to the
[0035]
Next, when the row address RA and the defective address RAPG match the column address CA and the defective address CAPG, respectively, the row decoder selects the spare word line SWL corresponding to the defective address RAPG, and the column decoder selects the defective address. The spare bit line SBL corresponding to the CAPG is selected.
[0036]
Thus, a spare memory cell corresponding to a spare word line WL selected in place of the memory cell row indicated by loum address RA and a spare bit line BL selected in place of the memory cell column indicated by column address CA Are output from the
[0037]
In replacement replacement at the time of data write operation, a spare memory cell is selected and data from the
[0038]
As described above, a semiconductor memory device having a redundant replacement configuration can rescue a semiconductor memory device including a defective memory cell generated in a manufacturing process by replacing a defective memory cell with a spare memory cell. Can be improved.
[0039]
[Patent Document 1]
JP 2001-35187 A (page 3-5, FIG. 1)
[0040]
[Problems to be solved by the invention]
Generally, in a semiconductor memory device, defective memory cells are generated with a probability of several percent in a manufacturing process. Therefore, the address of the defective memory cell is stored by cutting the fuse in the program circuit. However, it is necessary to check whether the redundant replacement circuit in the semiconductor memory device operates normally in a subsequent test in a wafer state.
[0041]
Therefore, by analyzing where a memory cell in a semiconductor memory device is likely to be defective, for example, if a memory cell at the same position is defective every time, a circuit design error can be ascertained. Further, if it can be analyzed that the probability that the memory cell at the same position is defective is high, for example, the probability that a defective memory cell is generated can be reduced by changing the transistor used in the memory cell to one having a large margin. Can be.
[0042]
Further, in the operation test of the semiconductor memory device after the fuse is cut, the defective memory may be determined to be defective because the fuse storing the defective address is not cut properly. Therefore, by analyzing whether or not the fuse has been cut normally, if it is possible to analyze, for example, that only the fuse in the same place has a high probability of not being cut normally, the energy of the laser for cutting the fuse element is adjusted. By doing so, the probability of surely cutting the desired fuse element is also improved. That is, a semiconductor memory device determined to be defective due to a defect on the program circuit side can also be repaired.
[0043]
As described above, by outputting the defective address stored in the program circuit and analyzing the data, the yield of the semiconductor memory device can be further improved. Hereinafter, outputting data in the program circuit and analyzing the data is also referred to as failure analysis.
[0044]
As an example for outputting a defective address stored in the program circuit, a configuration in which a shift register is provided in association with the program circuit can be considered.
[0045]
FIG. 16 is a configuration diagram of the shift register 61 for outputting a defective address stored in the program circuit. Note that the shift register in FIG. 14 has a configuration for outputting 8-bit data as an example. FIG. 14 also shows a
[0046]
Referring to FIG. 16, shift register 61 includes flip-flops 62.0 to 62.7 each connected in series. In the following, flip-flops 62.0 to 62.7 are collectively referred to as flip-flop 62.
[0047]
In each flip-flop 62, an 8-bit defective address stored in the
[0048]
As described above, if a shift register is provided in association with a program circuit, it is possible to output a defective address in the program circuit. However, as the number of defective addresses that can be stored in the program circuit increases, the number of shift registers must also increase accordingly. For this reason, there is a problem that the degree of integration of the circuit of the semiconductor memory device is reduced.
[0049]
Further, it is necessary to further provide a data pin for outputting data of the shift register. Therefore, a configuration in which data in a program circuit is output using a shift register is not very suitable for a semiconductor memory device that needs to have a slightly higher degree of integration. Furthermore, in the above configuration, it is necessary to separately create a program for controlling the shift register.
[0050]
On the other hand, as another problem, in a semiconductor memory device having a conventional redundant replacement configuration, whether a desired fuse is cut correctly is determined by an operation test for relieving defects after cutting of the fuse. The determination was difficult only depending on whether or not the substitution was made.
[0051]
In particular, it has been difficult to determine which fuse group stores a plurality of defective addresses stored in the program circuit. Therefore, it has been difficult to analyze a failure in a program circuit for storing a failure address.
[0052]
Further, in a conventional semiconductor memory device having a redundant replacement configuration, a defective memory cell cannot be accessed because a redundant replacement circuit operates after a fuse is blown. Therefore, it has been difficult to analyze the position of the defective memory cell on the actual memory after the fuse is cut.
[0053]
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to improve the yield by efficiently outputting data in a program circuit with a small circuit change. It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device capable of performing a failure analysis.
[0054]
[Means for Solving the Problems]
A semiconductor memory device according to the present invention is a semiconductor memory device having a normal mode and a test mode as operation modes, and includes a memory cell array in which a plurality of normal memory cells are arranged in a matrix, and the memory cell array includes a plurality of normal memory cells. A plurality of spare memory cells that replace defective memory cells of the memory cells in predetermined units,
A program circuit for nonvolatilely storing a defective address that specifies a predetermined unit including a defective memory cell; and a function of determining a match comparison between an input address and a defective address, and based on a result of the match comparison in a normal mode. It further includes a redundancy control unit for controlling access to the plurality of spare memory cells, and a test output circuit for outputting a result of the match comparison in the test mode.
[0055]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[0056]
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
[0057]
Referring to FIG. 1,
[0058]
The
[0059]
Further, the application of the present invention is not limited to the type of memory cell, but is applied to the entire semiconductor memory device having a redundant configuration in which a defective memory cell is replaced and replaced by a spare memory cell having the same configuration. Is possible. That is, as the normal memory cell MC and the spare memory cell SMC shown in FIG. 1, the DRAM (Dynamic Random Access Memory) cell, the SRAM (Static Random Access Memory) cell, the MRAM (Magnetic Random Access ROM), and the MRAM (Magnetic Random Access Memory) Various types of cells, such as an electrically erasable programmable read only memory (flash memory) cell, are collectively shown.
[0060]
When the test mode signal TM is at the H level, the
[0061]
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the
Referring to FIG. 2,
[0062]
The
[0063]
Next, an output operation of the defective address RAPG stored in the
[0064]
First, the test mode signal TM is set to the H level. As a result, the signal RPD is output from the
[0065]
FIG. 3 is a conceptual diagram visually showing a position of a defective address in association with a memory cell array. In the following, a diagram visually indicating the position of a defective address in association with a memory cell array is also referred to as a fail bit map. In the fail bit map, the vertical axis corresponds to the word lines WL0 to WLn, and the horizontal axis corresponds to the bit lines BL0 to BLm. In the following, it is assumed that normal data (L level data) is output in a white portion on a fail bit map, and defective data (H level data) is shown in a black or hatched region on a fail bit map. Is output.
[0066]
Hatched areas B and C and D and E of the fail bit map are diagrams showing examples of defective addresses stored in the
[0067]
Therefore, by using the fail bit map, the distribution of defective addresses can be visually recognized, and failure analysis can be easily performed.
[0068]
Next, an operation of determining whether or not a desired defective address is stored in
[0069]
First, the test mode signal TM is set to the H level. Next, the defective address RA of the row obtained by the wafer test is input to the
[0070]
On the other hand, when the defective address RA of the row does not match the defective address RAPG stored in the
[0071]
Note that the replacement repair operation in the data write operation and the data read operation in
[0072]
As described above, in the
[0073]
[Modification of First Embodiment]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a
[0074]
Referring to FIG. 4, a
[0075]
The
[0076]
The
[0077]
Similarly to the
[0078]
Next, an output operation of the defective address CAPG stored in the
[0079]
First, the test mode signal TM is set to the H level. As a result, the
[0080]
Referring to FIG. 3 again, defective addresses “120” and “200” of the column are shown as hatched areas D and E on the fail bit map.
[0081]
Therefore, similarly to the first embodiment, by using the fail bit map, the distribution of defective addresses can be visually recognized, and failure analysis can be easily performed.
[0082]
In
[0083]
The operation of replacement and remedy at the time of data write operation and data read operation in
[0084]
As described above, the
[0085]
[Embodiment 2]
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a
[0086]
Referring to FIG. 5,
[0087]
[0088]
The
[0089]
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of the redundancy control circuit according to the second embodiment.
Referring to FIG. 6,
[0090]
[0091]
In the following, AND circuits 34.0 to 34. p and the comparison signals CP <0> to CP <p> are also collectively referred to as an AND circuit 34 and a comparison signal CP.
[0092]
AND circuits 34.0 to 34. p is a value of the comparison circuits 31.0 to 31. The spare enable signals RSPE <0> to RSPE <p>, which are obtained by performing logical operations on the comparison signals CP <0> to CP <p> output from P and the test mode signal TM, are output.
[0093]
In
[0094]
Next, the output operation of the defective address stored in the
[0095]
First, the test mode signal TM is set to the H level. As a result, all the output signals RSPE <0: p> of the
[0096]
Next, the row address RA is fixed at "0", and the column address CA is sequentially input from "0" to "255" to the
[0097]
Next, "1" is added to the row address RA and fixed, and only the column address CA is sequentially input from "0" to "255" to the
[0098]
FIG. 7 is a conceptual diagram visually showing positions of defective addresses according to the second embodiment in association with memory cell arrays.
[0099]
Referring to FIG. 7, defective addresses "140" and "180" of a row are shown as areas B and C on the fail bit map, respectively. In the areas B and C, since the indefinite data which is unknown at either the H level or the L level is output, the white and black portions indicating the L and H levels are randomly displayed in the areas B and C, respectively.
[0100]
On the other hand, the defective addresses “120” and “200” of the column are shown as hatched areas D and E on the fail bit map. Therefore, by using the fail bitmap, the position of the defective address in the row and the column can be visually recognized, and the defect analysis can be easily performed.
[0101]
Next, an operation of determining whether or not a desired defective address is stored in
[0102]
First, L-level data is written to all normal memory cells. Next, the test mode signal TM is set to the H level. Then, the defective address CA of the column obtained by the wafer test is input to the
[0103]
On the other hand, when the defective address CA of the column does not match the defective address CAPG stored in the
[0104]
Next, the defective address RA of the row obtained by the wafer test is input to the
[0105]
When the defective address of the row and the defective address RAPG stored in the
[0106]
Note that the replacement relief operation at the time of data write operation and data read operation in
[0107]
As described above, the
[0108]
[Embodiment 3]
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a
[0109]
Referring to FIG. 8,
[0110]
FIG. 9 is an example of a circuit diagram showing the configuration of the
Referring to FIG. 9,
[0111]
AND circuits 35.0-35.3 have spare enable signals RSPE <0> -RSPE <3> from each comparison circuit 31 and inversion of least significant bits CA <0> through CA <3> of column address CA. Signals / CA <0> to / CA <3> are input, respectively. The output signals of the AND circuits 35.0 to 35.3 are input to the
[0112]
AND circuits 35.0-35.3 output signals / CA <0>-/ CA <corresponding to spare enable signals RSPE <0> -RSPE <3> and spare enable signals RSPE <0> -RSPE <3>, respectively. 3> is output. Hereinafter, the AND circuits 35.0 to 35.3 are collectively referred to as an AND circuit 35. Note that the configuration of the
[0113]
Next, an operation of outputting a defective address in the
[0114]
First, the test mode signal TM is set to the H level. Next, the row address RA is fixed to “0”, and only the column address CA is input to the
[0115]
Next, "1" is added to the row address RA and fixed, and only the column address CA is input to the
[0116]
As a result, when the row address RA becomes "20", the row address RA is fixed and only the column address CA "0" to "255" are sequentially input to the
[0117]
Next, when the row address RA changes to “40” and the column address CA changes from “0” to “255”, CA <1> becomes “0, 0, 1, 1”, that is, “L, L, H”. , H "level as one cycle. Therefore, the signal RPD switches with the “H, H, L, L” level as one cycle in the same operation as in CA <0>.
[0118]
Similarly, when the row address RA is “70”, CA <2> is “0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1”, that is, “L, L, L, L, H, H”. , H, H "level as one cycle. Therefore, the signal RPD switches the “H, H, H, H, L, L, L, L” level as one cycle.
[0119]
Similarly, when the row address is “100”, CA <3> switches eight consecutive “0” s, that is, L level, and eight consecutive “1” s, that is, H level, as one cycle. Therefore, the signal RPD switches eight consecutive L levels to eight consecutive L levels as one cycle.
[0120]
FIG. 10 is a conceptual diagram visually showing positions of defective addresses according to the third embodiment in association with a part of the memory cell array.
[0121]
Referring to FIG. 10, defective addresses "20", "40", "70", and "100" of a row are shown as areas O, P, Q, and R on a fail bitmap, respectively. The area S indicates one of the defective addresses of the row in the row program circuit output in the configuration of the
[0122]
By associating the patterns of the regions O, P, Q, and R shown in the fail bit map with the
[0123]
For example, when the pattern shown in the area O is displayed on the fail bit map, the defective addresses are associated with those stored in the
[0124]
In the present embodiment, the fuse group corresponding to the
[0125]
Next, an operation of determining whether or not a desired defective address is stored in
[0126]
First, the test mode signal TM is set to the H level. Then, the defective address RA of the row obtained by the wafer test is input to the
[0127]
When the defective address of the row does not match the defective address RAPG stored in the
[0128]
Further, by associating a plurality of signals RPD having patterns of different periods of H and L levels with a plurality of fuse groups storing defective addresses, the fuse group corresponding to the input defective address can be correctly determined. It can be determined whether the connection has been disconnected.
[0129]
Note that the replacement repair operation in the data write operation and the data read operation in
[0130]
As described above, the
[0131]
[Embodiment 4]
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a
[0132]
Referring to FIG. 11,
[0133]
The
[0134]
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a
[0135]
12,
[0136]
The
[0137]
In the
[0138]
Referring to FIG. 11 again,
[0139]
In the test mode, the signal / TM at the inverted level of the test mode signal TM at the H level is input to the
[0140]
Next, the operation of
[0141]
When test mode signal TM is set at H level, spare enable signals RSPE and CSPE in
[0142]
Then, the row address RA is fixed at "0", and the column address CA is sequentially input from "0" to "255" to the
[0143]
Next, the row address RA is fixed by adding "1", and the column address CA is sequentially input to the
[0144]
Thus, an actual defective memory cell in the
[0145]
FIG. 13 is a conceptual diagram visually showing positions of defective addresses according to the fourth embodiment in association with a part of the memory cell array.
[0146]
Referring to FIG. 13, the position of the defective memory cell in
[0147]
Note that the replacement and relief operation at the time of data write operation and data read operation in
[0148]
As described above,
[0149]
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0150]
【The invention's effect】
A redundancy control unit having a function of determining a match between an input address and a defective address stored in the program circuit, and controlling access to a plurality of spare memory cells based on a result of the match comparison in a normal mode; By outputting the result of the match comparison in the test mode, data in the program circuit can be efficiently output, and a failure analysis can be performed for the purpose of improving the yield of the semiconductor memory device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor memory device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a redundancy control circuit according to the first embodiment.
FIG. 3 is a conceptual diagram visually showing a position of a defective address in association with a memory cell array.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor memory device according to a modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor memory device according to a second embodiment.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a redundancy control circuit according to a second embodiment.
FIG. 7 is a conceptual diagram visually showing positions of defective addresses according to a second embodiment in association with a memory cell array.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor memory device according to a third embodiment.
FIG. 9 is an example of a circuit diagram showing a configuration of a redundancy control circuit.
FIG. 10 is a conceptual diagram visually showing a position of a defective address according to a third embodiment in association with a part of a memory cell array.
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor memory device according to a fourth embodiment.
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration of a redundancy control circuit according to a fourth embodiment.
FIG. 13 is a conceptual diagram visually showing a position of a defective address according to a fourth embodiment in association with a part of a memory cell array.
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a conventional semiconductor memory device having a redundant replacement configuration.
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a redundancy control circuit.
FIG. 16 is a configuration diagram of a shift register for outputting a defective address stored in a program circuit.
[Explanation of symbols]
10 memory cell array, 11 row decoder, 12 read / write control circuit, 13 column decoder, 14 row program circuit, 18 selector, 15, 15b, 15c, 19, 19a, 19c, 19d, 40 redundancy control circuit, 21 address terminals , 22 data terminals, 33, 36, 41, 42 inverters, 34, 35, 37 AND circuits, 32, 38 OR circuits, 39 NAND circuits, 101, 102, 103, 104, 105 semiconductor memory devices.
Claims (11)
複数の正規メモリセルが行列状に配置されたメモリセルアレイを備え、
前記メモリセルアレイは、前記複数の正規メモリセルのうちの不良メモリセルを所定単位ごとに置換する複数のスペアメモリセルを含み、
前記不良メモリセルを含む前記所定単位を特定する不良アドレスを不揮発的に記憶するプログラム回路と、
入力アドレスと前記不良アドレスとの一致比較を判定する機能を有し、前記通常モード時において前記一致比較の結果に基づいて前記複数のスペアメモリセルへのアクセスを制御する冗長制御部と、
前記テストモード時において、前記一致比較の結果を出力するテスト出力回路とをさらに備える、半導体記憶装置。A semiconductor memory device having a normal mode and a test mode as operation modes,
A memory cell array in which a plurality of normal memory cells are arranged in a matrix,
The memory cell array includes a plurality of spare memory cells for replacing a defective memory cell among the plurality of normal memory cells for each predetermined unit,
A program circuit for nonvolatilely storing a defective address specifying the predetermined unit including the defective memory cell;
A redundancy control unit having a function of determining a match comparison between an input address and the defective address, and controlling access to the plurality of spare memory cells based on a result of the match comparison in the normal mode;
A semiconductor memory device further comprising: a test output circuit that outputs the result of the match comparison in the test mode.
外部との間でデータ授受可能なデータ端子とをさらに備え、
前記テスト出力回路は、前記動作モードに応じて、前記読出書込制御回路および前記冗長制御部を、選択的に前記データ端子と接続するセレクタ回路を含む、請求項1に記載の半導体記憶装置。A read / write control circuit for performing data read and data write on the memory cell array;
A data terminal capable of exchanging data with an external device,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said test output circuit includes a selector circuit for selectively connecting said read / write control circuit and said redundancy control unit to said data terminal according to said operation mode.
前記冗長制御部は、
前記少なくとも1つの不良アドレスの各々に対応して設けられた、各々が対応する前記不良アドレスと前記入力アドレスとの一致比較を実行する少なくとも1つのアドレス比較回路と、
前記少なくとも1つのアドレス比較回路のそれぞれからの出力に応じて、前記一致比較の結果を出力する検出回路とを含み、
前記複数のスペアメモリセルは、前記少なくとも1つのアドレス比較回路のそれぞれからの出力に応じてアクセスされる、請求項1に記載の半導体記憶装置。The program circuit stores at least one of the defective addresses;
The redundancy control unit includes:
At least one address comparing circuit provided corresponding to each of the at least one defective address and performing a match comparison between the corresponding defective address and the input address;
A detection circuit that outputs a result of the match comparison in accordance with an output from each of the at least one address comparison circuit;
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said plurality of spare memory cells are accessed according to outputs from each of said at least one address comparison circuit.
前記不良アドレスは、前記第1および第2のアドレスによってそれぞれ示される第1および第2のプログラムアドレスを含み、
前記冗長制御部は、
前記第1のアドレスおよび前記第1のプログラムアドレスの一致比較を実行する第1の冗長制御回路と、
前記第2のアドレスおよび前記第2のプログラムアドレスの一致比較を実行する第2の冗長制御回路とを含み、
前記半導体記憶装置は、前記複数の正規メモリセルおよび前記複数のスペアメモリセルのうちの前記第1および第2のアドレスによって選択されたメモリセルに対してデータ読出しを実行する読出回路をさらに備え、
前記テスト出力回路は、前記テストモード時に、前記第1の冗長制御回路での前記一致比較の結果に応じて、前記読出回路および前記第2の冗長制御回路の出力を選択的に出力するセレクタ回路を含む、請求項1に記載の半導体記憶装置。The input address includes first and second addresses;
The defective address includes first and second program addresses indicated by the first and second addresses, respectively.
The redundancy control unit includes:
A first redundancy control circuit that performs a match comparison between the first address and the first program address;
A second redundancy control circuit that performs a match comparison between the second address and the second program address,
The semiconductor memory device further includes a read circuit that executes data read for a memory cell selected by the first and second addresses among the plurality of normal memory cells and the plurality of spare memory cells,
A selector circuit for selectively outputting outputs of the read circuit and the second redundancy control circuit in the test mode according to a result of the coincidence comparison in the first redundancy control circuit; The semiconductor memory device according to claim 1, comprising:
前記第2の冗長制御回路は、前記テストモード時において、前記第2のアドレスおよび前記第2のプログラムアドレスの一致を検出した場合には、前記複数の正規メモリセルへのアクセスの中止を指示するとともに、前記複数のスペアメモリセルへのアクセスを指示する、請求項6に記載の半導体記憶装置。In the test mode, the first redundancy control circuit instructs to suspend access to the plurality of spare memory cells regardless of a result of the comparison between the first address and the first program address. While instructing access to the plurality of normal memory cells,
The second redundancy control circuit instructs, when in the test mode, a match between the second address and the second program address is detected, to stop accessing the plurality of normal memory cells. 7. The semiconductor memory device according to claim 6, wherein an instruction is given to access to said plurality of spare memory cells.
前記第2の冗長制御回路は、前記テストモード時において、前記第2のアドレスおよび前記第2のプログラムアドレスの前記一致比較の結果にかかわらず、前記複数のスペアメモリセルへのアクセスの中止を指示するとともに、前記複数の正規メモリセルへのアクセスを指示する、請求項6に記載の半導体記憶装置。In the test mode, the first redundancy control circuit instructs to suspend access to the plurality of spare memory cells regardless of a result of the comparison between the first address and the first program address. While instructing access to the plurality of normal memory cells,
The second redundancy control circuit instructs, in the test mode, to halt access to the plurality of spare memory cells regardless of a result of the match comparison between the second address and the second program address. 7. The semiconductor memory device according to claim 6, further comprising: instructing access to said plurality of normal memory cells.
前記不良アドレスは、前記第1および第2のアドレスによってそれぞれ示される第1および第2のプログラムアドレスを含み、
前記第1および2のアドレスは、複数ビットから構成され、
前記プログラム回路は、複数の前記第1のプログラムアドレスをそれぞれ記憶する複数のプログラム素子群を含み、
前記冗長制御部は、
前記複数のプログラム素子群にそれぞれ対応して設けられた、各々が対応する前記第1のプログラムアドレスと前記第1のアドレスとの一致比較を実行する複数のアドレス比較回路と、
前記複数のアドレス比較回路にそれぞれ対応して設けられた複数の論理演算回路とを含み、
前記複数の論理演算回路は、前記第2のアドレスを構成する前記複数ビットのうちの異なる1ビットずつをそれぞれ受け、
前記複数の論理演算回路の各々は、対応する前記アドレス比較回路からの出力と前記複数ビットのうちの対応する1ビットとの論理演算結果をテストデータとして出力し、
前記テストモード時において、前記第2のアドレスは、前記異なる1ビットずつが、それぞれ異なる既知の周期で変化するように順次更新される、請求項1に記載の半導体記憶装置。The input address includes first and second addresses;
The defective address includes first and second program addresses indicated by the first and second addresses, respectively.
The first and second addresses are composed of a plurality of bits,
The program circuit includes a plurality of program element groups each storing a plurality of the first program addresses,
The redundancy control unit includes:
A plurality of address comparison circuits provided corresponding to the plurality of program element groups, respectively, for performing a match comparison between the corresponding first program address and the first address;
A plurality of logic operation circuits provided corresponding to the plurality of address comparison circuits, respectively.
The plurality of logical operation circuits each receive a different one of the plurality of bits forming the second address,
Each of the plurality of logical operation circuits outputs, as test data, a logical operation result of an output from the corresponding address comparison circuit and a corresponding one of the plurality of bits,
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein in the test mode, the second address is sequentially updated such that the different bits change at different known cycles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002308747A JP2004145957A (en) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | Semiconductor storage device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2002308747A JP2004145957A (en) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | Semiconductor storage device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004145957A true JP2004145957A (en) | 2004-05-20 |
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ID=32454807
Family Applications (1)
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| JP2002308747A Withdrawn JP2004145957A (en) | 2002-10-23 | 2002-10-23 | Semiconductor storage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004145957A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2024107179A (en) * | 2018-07-20 | 2024-08-08 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | Semiconductor memory device |
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2002
- 2002-10-23 JP JP2002308747A patent/JP2004145957A/en not_active Withdrawn
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