JPH0896594A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0896594A
JPH0896594A JP6232731A JP23273194A JPH0896594A JP H0896594 A JPH0896594 A JP H0896594A JP 6232731 A JP6232731 A JP 6232731A JP 23273194 A JP23273194 A JP 23273194A JP H0896594 A JPH0896594 A JP H0896594A
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Koji Koshikawa
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    • G11C29/84Masking faults in memories by using spares or by reconfiguring using programmable devices with improved access time or stability

Abstract

(57)【要約】 【目的】カラム選択線のリダンダンシの選択、リセット
が共に高速な半導体記憶装置を提供する。 【構成】リダンダンシ選択時のロウレベルの発生に対応
するプリチャードトランジスタP1,N1および節点Y
R1とを含みフリップフロップ4を駆動する選択パス
と、非選択時のハイレベルの発生に対応する信号YRD
を直接伝送しフリップフロップ4をリセットするリセッ
トパスとを備える。上記選択時プリチャージ信号YRD
Bがロウレベルとなると、節点YR1がハイレベルにな
る。一方フリップフロップ4は信号YRDによりリセッ
ト済であるので、節点YR1のロウレベルをラッチす
る。上記非選択時信号YRDのハイレベルに応答してフ
リップフロップ4はリセットされ、リダンダンシ選択信
号YR2はハイレベルとなる。

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、
特に冗長メモリセルを有する半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体記憶装置は高集積化が進
み、歩留まり向上のため製造欠陥による不良セルと交換
するための冗長メモリセル(以下リダンダンシセル)を
有するのが一般的である。
【0003】電子通信学会編,LSIハンドブック,第
495〜496頁(オーム社,昭和59年)に記載され
ているように、通常この種の冗長構成では、行(ロウ)
または列(カラム)単位でリダンダンシセルをもつ。こ
れは単一欠陥でもライン状の不良を起す場合が多いため
と、回路上でもレイアウト上でもこの方が扱いやすいた
めである。またセルアレーのブロック単位で切替を行う
ものもある。
【0004】カラム単位でリダンダンシセルを有する場
合を例にとると、正規のメモリセルアレイの各ラインに
ヒューズを設け、リダンダンシメモリセル対応のカラム
(リダンダンシカラム)に切替るべき欠陥を含む不良ラ
インのヒューズを切断することにより切離すとともに、
そのアドレスをチップ上に設けられたROMにプログラ
ムする。同時にリダンダンシカラムのデコーダもヒュー
ズROM等を用いてプログラムする。メモリ動作時に、
アドレスが上記ROMの内容と比較され、上記不良ライ
ンのアドレスと一致した場合には上記リダンダンシカラ
ムを動作させ、同時に正規のメモリセルアレイへのアク
セスを禁止する。
【0005】従来のこの種のリダンダンシセルとこのリ
ダンダンシセルを選択するためのカラム選択線であるリ
ダンダンシYSWを選択する選択回路を有する半導体記
憶装置をブロックで示す図5を参照すると、この従来の
半導体記憶装置は、外部アドレス信号A0,A1,…A
jの各々の供給を受けカラムアレドレス信号Y0T,Y
1T,…YjTおよび対応のアドレス遷移検知信号AT
D0,ATD1,…ATDjをそれぞれ出力するj+1
個のアドレスバッファ1と、アドレス遷移検知信号AT
D0,ATD1,…ATDjの供給を受けアドレス遷移
検知信号YRDを出力するATD信号発生回路2と、ア
ドレス遷移検知信号YRDの供給に応答してプリチャー
ジ信号YRDBを出力するインバータINV2と、イネ
ーブル信号ENの供給に応答してリセット信号ENBを
出力するインバータINV3と、電源と接地間に直列接
続され各々のゲートにそれぞれプリチャージ信号YRD
Bおよびリセット信号ENBの供給を受け各々のドレイ
ンの共通接続点が節点YR1に接続されるPチャネル型
のトランジスタP1およびNチャネル型のトランジスタ
N1と、節点YR1に接続し各々カラムアドレス信号Y
0T,Y1T,…YjTの供給を受けるj+1個の選択
回路3と、入力が節点YR1に接続されリダンダンシY
SWを選択するリダンダンシYSW選択信号YR2を出
力するインバータINV4とを備える。
【0006】各々の選択回路3は、カラムアドレス信号
Y0T,Y1T,…YjTの各々の供給を受けカラムア
ドレス信号Y0N,Y1N,…YjNの各々を出力する
インバータINV1と、節点YR1および接地間に直列
接続されたヒューズF1とゲートにカラムアドレス信号
Y0T,Y1T,…YjTの各々の供給を受けるNチャ
ネル型のトランジスタN2と、節点YR1および接地間
に直列接続されたヒューズF2とゲートにカラムアドレ
ス信号Y0N,Y1N,…YjNの各々の供給を受ける
Nチャネル型トランジスタN3とを備える。
【0007】なお、リダンダンシYSWを使用するのに
先立ち、不良メモリセルに置換えるリダンダンシメモリ
セルを設定するためのアドレスであるリダンダンシ置換
カラムアドレスに対応して、選択回路3の各々でそれぞ
れ独立にヒューズF1,F2のいずれか一方をレーザト
リミング工程にて切断し、節点YR1をハイレベル、リ
ダンダンシYSW選択信号YR2をロウレベルとなるよ
うに設定する。具体的には、選択回路3の各々内におい
て2つのトランジスタN2,N3のうち、リダンダンシ
置換カラムアドレス時に導通する方のトランジスタに接
続するヒューズF1もしくはF2をそれぞれ切断し、リ
ダンダンシ置換カラムアドレス時における節点YR1と
接地間のパスを無くす。
【0008】したがって、上記リダンダンシ置換カラム
アドレス以外の時は、少なくとも一箇所は、節点YR1
と接地間のパスが存在する。
【0009】次に、図5およびこの回路の動作タイムチ
ャートを示す図6を参照して動作について説明すると、
イネーブル信号ENをハイレベルとし、アドレス信号A
0,A1,…Ajが、A−1,A−2,A−3,…と順
に変化すると、その度にアドレス遷移検知信号YRDが
1ショットの間ハイレベルとなり、続いてプリチャージ
信号YRDBが1ショットの間ロウレベルとなる。ここ
でアドレスA−1,A−2,A−3が、順にリダンダン
シ未使用、使用、未使用アドレスであるとすると、カラ
ムアドレス信号Y0T,Y1T,…YjT、およびカラ
ムアドレス信号Y0N、Y1N、…YjNも順にリダン
ダンシ未使用,使用,未使用アドレスとなり、節点YR
1は順にロウ,ハイ,ロウの各レべルと変化し、リダン
ダンシYSW選択信号YR2も順にロウ,ハイ,ロウの
各レべルと変化する。
【0010】アナログ的には、プリチャージ信号YRD
Bがロウレベルの間における節点YR1のDCレベルV
DCは、トランジスタP1の導通抵抗RP と導通状態のト
ランジスタN2,N3とヒューズF1,F2のそれぞれ
の導通抵抗RN ,抵抗RF と、電源電圧VCCとから決
まり、次式で表される。
【0011】 VDC=(RN +RF )/(RN +RF +RP )×VCC………………(1) これらの導通抵抗RN ,抵抗RF は、導通状態のNチャ
ネル型トランジスタおよびヒューズの数により変化し、
各々直列接続されたヒューズF1,トランジスタN2お
よびヒューズF2,トランジスタN3の組の各々の素子
が共に導通状態である組が多いほど小さくなる。
【0012】したがって、リダンダンシ未使用時でDC
レベルVDCが最も高くなる条件は、共に導通状態である
ヒューズF1,トランジスタN2またはヒューズF2,
トランジスタN3の組が1組のみの場合であり、この場
合のDCレベルVDCがインバータINV4のしきい値電
圧を十分下回りこれを遮断するように、RP と(RF
N )の比がおおよそ次式の程度となるようにトランジ
スタサイズを設定する。
【0013】 RP :(RF +RN )=2:1……………………………………………(2) 上述のように、この従来の半導体記憶装置では、リダン
ダンシYSWを選択状態から非選択状態へと変化させる
時、リダンダンシ選択パス内の節点YR1で、電源レベ
ルVCCから中間電位であるDCレベルへの変化により
データ伝達を行なうので、このDCレベルが高い場合ほ
ど、つまり共に導通状態となるヒューズF1,トランジ
スタN2およびヒューズF2,トランジスタN3の組の
数が少ない場合ほど、インバータINV4のしきい値電
圧以下としてこれを遮断することが遅れ、その結果リダ
ンダンシYSWのリセットが遅れてしまう。
【0014】また、近年、この種の半導体記憶装置の高
集積化が進み、外部アドレス端子数が増加し、節点YR
1に接続される選択回路の数すなわちヒューズの数が増
えるのにしたがい、この節点YR1の寄生容量も増大す
る傾向にある。このように、寄生容量の大きい節点を高
速にプリチャージし、リダンダンシYSWの選択を高速
化するためにはプリチャージ用のトランジスタP1の電
流能力を向上する必要があるが、この場合、式(1),
(2)の関係から選択回路3内のトランジスタN2,N
3の電流能力も上げる必要がある。しかし、上述のよう
に、選択回路3の数も増加しているので、これらトラン
ジスタN2,N3の電流能力アップ、つまりサイズアッ
プは大きな回路面積の増大要因となるので不可能であ
る。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
記憶装置は、リダンダンシYSWを選択状態から非選択
状態へと変化させる時、リダンダンシ選択パス内で電源
レベルから中間電位レベルへの変化によりデータ伝達を
行なうので、共に導通状態となるヒューズおよびトラン
ジスタの直列組の数が少なく上記中間電位レベルが高い
時ほど出力回路の遮断に必要なしきい値電圧以下への遷
移が遅れ、結果としてリダンダンシYSWのリセットが
遅れるという欠点があった。
【0016】また、近年、この種の半導体記憶装置の高
集積化に伴ない外部アドレス端子数が増加し、上記リダ
ンダンシ選択パス内の節点に接続される選択回路の数も
増加してこの節点の寄生容量も増大しているため、リダ
ンダンシYSWの選択を高速化するためにはプリチャー
ジ用および対応の選択回路を構成するディスチャージ用
の各々のトランジスタの電流能力を向上すなわちサイズ
アップする必要があるが、これらディスチャージ用トラ
ンジスタのサイズアップは大きな回路面積の増大要因と
なるので不可能であるという問題点があった。
【0017】さらに、リダンダンシYSW選択の高速化
にはプリチャージ用トランジスタの相対的な電流能力ア
ップ、一方、リセットの高速化にはこのトランジスタの
相対的な電流能力ダウンとそれぞれの問題の対策が相反
するため、上記寄生容量の大きな節点のプリチャージ,
ディスチャージ用のトランジスタの各々のサイズ比調整
等での対策には限界があり、半導体記憶装置の高集積化
に伴い、リダンダンシYSWの選択及びリセットと、リ
ダンダンシと無関係なカラム選択線の選択とのスピード
差が無視できないという問題点があった。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、不良セルを列または行の予め定めたアレイ単位で交
換するための冗長メモリセルアレイと、前記冗長メモリ
セルアレイの所定の1つを選択するための冗長メモリセ
ルアレイ選択線と、外部アドレス信号の供給に応答して
選択時および非選択時の各々がそれぞれ第1および第2
の電位の選択信号を発生することにより前記冗長メモリ
セルアレイ選択線を選択する冗長メモリセルアレイ選択
回路とを備える半導体記憶装置において、前記冗長メモ
リセルアレイ選択回路が前記第1の電位の発生に対応す
る第1の選択信号発生経路と、前記第2の電位の発生に
対応する第2の選択信号発生経路とを備えて構成されて
いる。
【0019】
【実施例】次に、本発明の実施例を図5と共通の構成要
素には共通の参照文字/数字を付して同様にブロックで
示す図1を参照すると、この図に示す本実施例の半導体
記憶装置は、従来と共通のアドレスバッファ1と、AT
D信号発生回路2と、トランジスタP1,N1と、選択
回路3とに加えて、インバータINV3の代りにイネー
ブル信号ENとアドレス遷移検知信号YRDとの供給を
受けプリチャージ信号YRDBを出力するナンドゲート
NA1と、インバータINV4の代りに一方の入力が節
点YR1に接続するとともに他方の入力がアドレス遷移
検知信号YRDの供給を受けリダンダンシYSW選択信
号YR2を出力する2つのノアゲートNO1,NO2か
らなるフリップフロップ4とを備える。
【0020】次に、図1および本実施例の動作のタイム
チャートを示す図2を参照して本実施例の動作について
説明すると、まず、従来と同様に、外部アドレス信号A
0,A1,…Ajの供給に応答して出力であるリダンダ
ンシYSW選択信号YR2が順にロウ,ハイ,ロウの各
レベルと変化する。このとき、本実施例では、リダンダ
ンシ選択アドレス時にナンドゲートNA1の出力のプリ
チャージ信号YRDBがロウレベルとなると、トランジ
スタP1が導通して節点YR1がハイレベルになる。こ
の時点ではナンドゲートNA1の一方の入力に供給され
るアドレス遷移検知信号YRDがハイレベルであるの
で、フリップフロップ4はこのハイレベルの信号YRD
の供給に応答してリセットされており、節点YR1のハ
イレベルへの遷移に応答してリダンダンシ選択信号YR
2をロウレベルにラッチし、リダンダンシYSWが選択
される。
【0021】続いて、所定パルス幅の1ショット信号で
あるアドレス遷移検知信号YRDがロウレベルに変化し
ナンドゲートNA1はこの信号YRDのロウレベル変化
に応答してプリチャージ信号YRDBをハイレベルとす
ると、トランジスタN1が導通し節点YR1をロウレベ
ルとする。しかし、アドレス遷移検知信号YRDがそれ
以前にロウレベルとなっているため、フリップフロップ
4は直前の状態を保持しリダンダンシ選択信号YR2の
ロウレベルをラッチし続ける。
【0022】次にアドレス遷移検知信号YRDがハイレ
ベルとなると、フリップフロップ4はこの信号YRDの
ハイレベルに応答してリセットされ、節点YR1のロウ
レベルあるいはDCレベルに応答してリダンダンシ選択
信号YR2はハイレベルとなる。
【0023】ここで、リダンダンシYSWをリセットす
る場合も、寄生容量の大きな節点YR1は、接地レベル
からDCレベルVDCへと変化するので、VDCをフリップ
フロップ4のしきい値レベルより多少でも低くなるよう
に設定すれば、このVDCレベルは、リダンダンシYSW
の選択およびリセットのいずれのタイミングにも影響を
与えない。したがって、リダンダンシYSWの選択およ
びリセットは、共にオン状態となるヒューズF1,トラ
ンジスタN2およびヒューズF2,トランジスタN3の
組の数とは無関係にそれぞれ同一タイミングで行われ
る。
【0024】よって、プリチャージ用のトランジスタP
1の電流能力は、その導通抵抗が例えば次式で示される
程度に設定することができる。
【0025】 RP :(RF +RN )=3:2……………………………………………(3) したがって、(RF +RN )の絶対値が従来と同等であ
れば、トランジスタP1の能力は従来の3分の4倍とす
ることができる。これにより、節点YR1のプリチャー
ジ時間は従来の4分の3に短縮され、その分リダンダン
シYSWの選択が高速化される。
【0026】また、リダンダンシYSWのリセットにつ
いては、おおよそ、従来の節点YR1の電源電圧VCC
からDCレベルVDCまでのディスチャージ所要時間分が
高速化される。
【0027】次に、本発明の第2の実施例を図1と共通
の構成要素には共通の参照文字/数字を付して同様にブ
ロックで示す図3を参照すると、この図に示す本実施例
の半導体記憶装置の前述の第1の実施例との相違点は、
アドレスバッファ1とATD信号発生回路2との代り
に、外部クロック信号CLKの供給を受け、内部クロッ
クICLKを出力する内部クロック発生回路5と、外部
アドレス信号A0,A1,…Ajの供給を受けカラムア
ドレス信号Y0T,Y1T,…YjTを出力する内部ア
ドレス発生回路6とを備えることである。
【0028】本実施例の動作のタイムチャートを示す図
4を併せて参照して動作について説明すると、リダンダ
ンシ選択アドレス時に、第1の実施例のアドレス遷移検
知信号YRDと同様に内部クロックICLKがハイレベ
ルとなり、このクロックICLKのハイレベルに応答し
てナンドゲートNA1はプリチャージ信号YRDBをロ
ウレベルとすると、節点YR1はハイレベルになる。こ
の時点では、内部クロックICLKがハイレベルである
ので、第1の実施例と同様に、フリップフロップ4はこ
のハイレベルの信号ICLKの供給に応答してリセット
されており、節点YR1のハイレベルへの遷移に応答し
てリダンダンシ選択信号YR2をロウレベルにラッチ
し、リダンダンシYSWが選択される。
【0029】続いて、内部クロックICLKのロウレベ
ルへの遷移に応答してプリチャージ信号YRDBがハイ
レベルとなり、節点YR1がロウレベルとなるが、内部
クロックICLKがそれ以前にロウレベルとなっている
ため、フリップフロップ4はリセットされずそのままリ
ダンダンシ選択信号YR2のロウレベルをラッチし続け
る。
【0030】次サイクルで内部クロックICLKが再び
ハイレベルとなると、第1の実施例と同様に、フリップ
フロップ4がリセットされ、リダンダンシ選択信号YR
2はハイレベルとなる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体記
憶装置は、多数のヒューズが接続するため寄生容量の大
きな節点を含むリダンダンシ選択線選択時のロウレベル
の発生に対応する第1の選択信号発生経路と、非選択時
すなわちリセット時のハイレベルに対応する第2の選択
信号発生経路とを備えることにより、選択状態から非選
択状態へと変化させる時の遷移時間を上記節点の共に導
通状態となる上記ヒューズおよびトランジスタの直列組
の数とは無関係とすることができ、リセットを高速化で
きるという効果がある。
【0032】また、選択の高速化のための上記節点のプ
リチャージ用トランジスタのサイズアップに伴なうディ
スチャージ用トランジスタのサイズアップが抑制できる
ので、回路面積の増加を抑制できるという効果がある。
【0033】さらに、リダンダンシ選択線選択の高速化
のためプリチャージ用トランジスタの電流能力向上をリ
セットと無関係に実行できるので、リダンダンシ選択線
の選択動作を正規のカラム選択線とほぼ同等程度まで高
速化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体記憶装置の第1の実施例を示す
ブロック図である。
【図2】本実施例の半導体記憶装置における動作の一例
を示すタイムチャートである。
【図3】本発明の半導体記憶装置の第2の実施例を示す
ブロック図である。
【図4】本実施例の半導体記憶装置における動作の一例
を示すタイムチャートである。
【図5】従来の半導体記憶装置の一例を示すブロック図
である。
【図6】従来の半導体記憶装置における動作の一例を示
すタイムチャートである。図5の従来例の動作を示す波
形図である。
【符号の説明】
1 アドレスバッファ 2 ATD信号発生回路 3 選択回路 4 フリップフロップ 5 内部クロック発生回路 6 内部アドレス発生回路 INV1〜INV4 インバータ NA1,NA2 ナンドゲート N1〜N3,P1 トランジスタ F1,F2 ヒューズ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不良セルを列または行の予め定めたアレ
    イ単位で交換するための冗長メモリセルアレイと、前記
    冗長メモリセルアレイの所定の1つを選択するための冗
    長メモリセルアレイ選択線と、外部アドレス信号の供給
    に応答して選択時および非選択時の各々がそれぞれ第1
    および第2の電位の選択信号を発生することにより前記
    冗長メモリセルアレイ選択線を選択する冗長メモリセル
    アレイ選択回路とを備える半導体記憶装置において、 前記冗長メモリセルアレイ選択回路が前記第1の電位の
    発生に対応する第1の選択信号発生経路と、 前記第2の電位の発生に対応する第2の選択信号発生経
    路とを備えることを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 前記冗長メモリセルアレイ選択回路の前
    記第1の選択信号発生経路が前記冗長メモリセルアレイ
    のアドレス情報を記憶するヒューズROMを備え、 前記第2の選択信号発生経路が前記ヒューズROMと分
    離されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
  3. 【請求項3】 前記冗長メモリセルアレイ選択回路が、
    第1の数の外部アドレス信号の各々の供給に応答してア
    ドレス遷移信号および内部アドレス信号の各々を出力す
    る第1の数の複数のアドレスバッファと、 前記第1の数のアドレス遷移信号の供給に応答して予め
    定めたパルス幅のアドレス遷移検知信号を出力するアド
    レス遷移検知信号発生回路と、 前記アドレス遷移検知信号の第1および第2の電位に応
    答して駆動節点信号の電位が第3および第4の電位のい
    ずれか一方となるように駆動する選択信号駆動回路と、 対応する前記内部アドレス信号の設定アドレスと前記ヒ
    ューズROMに記憶されたアドレス情報のアドレスとが
    不一致の場合にのみ前記駆動節点信号を前記第4の電位
    に駆動する前記第1の数の選択回路と、 前記アドレス遷移検知信号によりリセットされ前記駆動
    接点信号をラッチして前記第1および第2の電位の選択
    信号を発生するフリップフロップとを備え、 前記第1の選択信号発生経路が前記選択信号駆動回路を
    含み前記第2の選択信号経路が前記アドレス遷移検知信
    号を前記フリップフロップへ供給する第1の信号線を含
    むことを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記選択信号駆動回路が前記アドレス遷
    移検知信号とリセット信号とのナンド演算を行いプリチ
    ャード信号を発生するナンド回路と、 第1および第2の電源間に直列接続され各々のゲートが
    それぞれ前記プリチャージ信号および前記リセット信号
    の供給を受け各々のドレインの共通接続点が前記駆動節
    点信号を出力する第1および第2の導電型のMOSトラ
    ンジスタとを備えることを特徴とする請求項3記載の半
    導体記憶装置。
  5. 【請求項5】 前記冗長メモリセルアレイ選択回路が、
    外部クロック信号の供給に応答して内部クロック信号を
    出力する内部クロック発生回路と、第2の数の外部アド
    レス信号の各々の供給に応答して前記第2の数の内部ア
    ドレス信号の各々を出力する内部アドレス発生回路と、 前記内部クロック信号の第1および第2の電位に応答し
    て駆動節点信号の電位が第3および第4の電位のいずれ
    か一方となるように駆動する選択信号駆動回路と、 対応する前記内部アドレス信号の設定アドレスと前記ヒ
    ューズROMに記憶されたアドレス情報のアドレスとが
    不一致の場合にのみ前記駆動節点信号を前記第4の電位
    に駆動する前記第2の数の選択回路と、 前記内部クロック信号によりリセットされ前記駆動接点
    信号をラッチして前記第1および第2の電位の選択信号
    を発生するフリップフロップとを備え、 前記第1の選択信号発生経路が前記選択信号駆動回路を
    含み前記第2の選択信号経路が前記内部クロック信号を
    前記フリップフロップへ供給する第2の信号線を含むこ
    とを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記選択信号駆動回路が前記内部クロッ
    ク信号とリセット信号とのナンド演算を行いプリチャー
    ド信号を発生するナンド回路と、 第1および第2の電源間に直列接続され各々のゲートに
    それぞれ前記プリチャージ信号および前記リセット信号
    の供給を受け各々のドレインの共通接続点が前記駆動節
    点に接続される第1および第2の導電型のMOSトラン
    ジスタとを備えることを特徴とする請求項5記載の半導
    体記憶装置。
JP6232731A 1994-09-28 1994-09-28 半導体記憶装置 Expired - Fee Related JP2630274B2 (ja)

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