JP2008251137A - Semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不良メモリセルの救済回路を有する半導体記憶装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device having a defective memory cell relief circuit.
一般に、半導体記憶装置は、その記憶単位であるメモリセルに単ビットの不良が生じることが収率低下の第一要因である。6トランジスタにより単位セルを形成するSRAM(Static Random Access Memory)の場合であれば、その中のいずれかの素子(トランジスタ)が不良である場合が最も多い。この時、その不良がトランジスタのゲート絶縁膜の不良であるならば、そこでリーク電流が流れ、スタンドバイ状態での電流量を増加させ、この値が仕様を超えるとチップ自体が不良品となる。また、不良の原因がトランジスタのドレインリークに起因する場合も同様に、スタンドバイ状態での電流量を増加させ不良品が発生する。 In general, in a semiconductor memory device, a single bit failure occurs in a memory cell which is a storage unit, which is a first factor in yield reduction. In the case of an SRAM (Static Random Access Memory) in which a unit cell is formed by 6 transistors, one of the elements (transistors) is most often defective. At this time, if the failure is a failure of the gate insulating film of the transistor, a leak current flows there, increasing the amount of current in the standby state. If this value exceeds the specification, the chip itself becomes a defective product. Similarly, when the cause of the failure is due to the drain leak of the transistor, the amount of current in the standby state is increased and a defective product is generated.
従来の半導体記憶装置では、不良のあるメモリセル(以下、「不良セル」という。)を含む行(Row:ロー)あるいは列(Column:カラム)を代替の行あるいは列で置き換えるリダンダンシにより不良セルを救済し、製造収率を向上させる手法が取られてきた。上述したリーク不良に対しては、置き換えられた不良セルを含む行あるいは列を電源配線から切り離して不良セルにおけるリーク電流を軽減させる(例えば、「特許文献1」を参照。)手法が考えられている。しかし、SRAMの場合、一般に、電源配線はビット線と平行にレイアウトされるため、隣接するカラム間で共有され、途中に電源スイッチとなる素子を挿入するのはチップ面積増大や速度低下を招き、副作用を小さく設計することが非常に困難であった。
In a conventional semiconductor memory device, a defective cell is replaced by redundancy in which a row (Row) or a column (Column) including a defective memory cell (hereinafter referred to as “defective cell”) is replaced with an alternative row or column. Techniques have been taken to remedy and improve manufacturing yields. For the above-described leakage failure, a method of reducing the leakage current in the defective cell by separating the row or column including the replaced defective cell from the power supply wiring (see, for example, “
一方、不良セルを含むカラム領域をIO単位で置き換えてしまういわゆるシフトリダンダンシ方式(例えば、「特許文献2」を参照。)がある。この方式では、外部とのデータ入出力に使用する入出力線の数より多いカラム領域をメモリセルアレイに用意し、不良セルを含むカラム領域がある場合には、そのカラム領域を入出力線には割り当てず、リダンダンシスイッチを用いて入出力線とカラム領域とを順にシフトして対応づけている。シフトリダンダンシ方式は、一度対応付けが終了すれば、メモリセルアレイへのアクセス時にリダンダンシに関連する回路動作を行う必要がないため、従来の行または列の置き換えによるリダンダンシ方式に比べ、高速動作が可能になるという利点がある。
On the other hand, there is a so-called shift redundancy method (see, for example, “
しかしながら、このシフトリダンダンシ方式においても、従来の行または列の置き換えによるリダンダンシ方式と同様に、読み出しおよび書き込みの機能は救済されるが、スタンドバイ状態でのリーク不良は救済されないという問題があった。このため、従来の半導体記憶装置では、製造工程での品質管理を厳しくすることを除けば、メモリセルのリーク不良に起因する收率低下を改善するのが困難であるという問題があった。
本発明は、スタンドバイ状態でのリーク不良を抑制することができる半導体記憶装置を提供する。 The present invention provides a semiconductor memory device that can suppress a leakage failure in a standby state.
本発明の一態様によれば、メモリセルが行および列方向にマトリクス状に配置され、複数のカラム領域に分割されたメモリセルアレイと、前記メモリセルアレイの列方向に配設されたビット線と、外部からのデータの入出力を行う入出力信号線と、前記カラム領域に対応して配設され、前記入出力信号線に応じた本数の通常用と少なくとも1本のリダンダンシ用を含むデータ線と、アドレス信号に基づいて、複数の前記ビット線の中から1つを選択して前記データ線に電気的に接続する選択手段と、不良セルが存在する前記カラム領域に対応する前記データ線を除いて、前記データ線と前記入出力信号線のいずれかとをリダンダンシ制御信号に基づいて電気的に接続するリダンダンシスイッチと、前記不良セルでのスタンドバイリークが発現しないような特定のデータを保持する保持手段とを具備し、前記不良セルが存在するカラム領域に対応する前記データ線を介して前記保持手段に保持されている前記データを前記不良セルへ書き込むことを特徴とする半導体記憶装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, memory cells are arranged in a matrix in the row and column directions, divided into a plurality of column regions, bit lines arranged in the column direction of the memory cell array, An input / output signal line for inputting / outputting data from the outside, and a data line provided corresponding to the column region and including a number of normal lines and at least one redundancy line corresponding to the input / output signal lines; And selecting means for selecting one of the plurality of bit lines based on an address signal and electrically connecting the selected bit line to the data line, and excluding the data line corresponding to the column region where a defective cell exists. A redundancy switch that electrically connects the data line and one of the input / output signal lines based on a redundancy control signal, and a stand-by leak occurs in the defective cell. And holding means for holding such specific data, and writing the data held in the holding means to the defective cell via the data line corresponding to the column region where the defective cell exists. A semiconductor memory device is provided.
本発明によれば、スタンドバイ状態でのリーク不良が効果的に抑制されるので、半導体記憶装置の製造收率を大幅に改善することができる。 According to the present invention, since the leakage failure in the standby state is effectively suppressed, the manufacturing yield of the semiconductor memory device can be greatly improved.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例に係わる半導体記憶装置(以下、「メモリ」ともいう。)を示す回路ブロック図である。ここでは、主に、シフトリダンダンシとその制御にかかわる部分を示した。 FIG. 1 is a circuit block diagram showing a semiconductor memory device (hereinafter also referred to as “memory”) according to an embodiment of the present invention. Here, the parts related to shift redundancy and its control are mainly shown.
本発明の実施例に係わる半導体記憶装置は、メモリセルが行および列方向(図1では紙面左右方向が行方向、紙面上下方向が列方向。)にマトリクス状に配置されたメモリセルアレイ11、メモリセルアレイ11の行(ワード線)を選択するローデコーダ12、メモリセルアレイ11上に列方向に配設されたビット線(以下、「BL0a〜3b、およびSBL0a、0b」という。)、2つのビット線の中から1つを選択してデータ線(以下、「DL0〜3、およびSDL0」という。)に電気的に接続するマルチプレクサ(以下、「MUX-0〜4」という。)、ローデコーダ12およびMUX-0〜3を制御する制御回路13、DL0〜3またはSDL0のいずれかと入出力線(以下、IOL0〜3」という。)とを電気的に接続するリダンダンシスイッチ(以下、「SW-0〜3」という。)、SW-0〜3を制御する制御信号を保持する4つのラッチ回路(以下、「LT-0〜3」という。)、外部のデータの入出力を行う入出力回路(以下、「IO-0〜3」という。)、およびリダンダンシで置き換えられる不良セルでのスタンドバイリークが発現しないような特定のデータを保持するラッチ回路14を備えている。
A semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes a memory cell array 11 in which memory cells are arranged in a matrix in rows and columns (in FIG. 1, the horizontal direction in the drawing is the row direction and the vertical direction in the drawing is the column direction). A
MUX-0の第1の入出力はBL0aの一端に接続され、MUX-0の第2の入出力はBL0bの一端に接続され、MUX-0の第3の入出力はDL0に接続され、MUX-1の第1の入出力はBL1aの一端に接続され、MUX-1の第2の入出力はBL1bの一端に接続され、MUX-1の第3の入出力はDL1に接続され、MUX-2の第1の入出力はBL2aの一端に接続され、MUX-2の第2の入出力はBL2bの一端に接続され、MUX-2の第3の入出力はDL2に接続され、MUX-3の第1の入出力はBL3aの一端に接続され、MUX-3の第2の入出力はBL3bの一端に接続され、MUX-3の第3の入出力はDL3に接続され、MUX-4の第1の入出力はSBL0aの一端に接続され、MUX-4の第2の入出力はSBL0bの一端に接続され、MUX-4の第3の入出力はSDL0に接続されている。 The first input / output of MUX-0 is connected to one end of BL0a, the second input / output of MUX-0 is connected to one end of BL0b, the third input / output of MUX-0 is connected to DL0, and MUX-0 The first input / output of -1 is connected to one end of BL1a, the second input / output of MUX-1 is connected to one end of BL1b, the third input / output of MUX-1 is connected to DL1, and the MUX- 2 first input / output is connected to one end of BL2a, the second input / output of MUX-2 is connected to one end of BL2b, the third input / output of MUX-2 is connected to DL2, and MUX-3 The first input / output is connected to one end of BL3a, the second input / output of MUX-3 is connected to one end of BL3b, the third input / output of MUX-3 is connected to DL3, and MUX-4 The first input / output is connected to one end of SBL0a, and the second input / output of MUX-4 is connected to SBL0b. Is connected to the end, a third input of the MUX-4 is connected to SDL0.
SW-0の第1の入出力はDL0に接続され、SW-0の第2の入出力はDL1に接続され、SW-0の第3の入出力はIOL0に接続され、SW-1の第1の入出力はDL1に接続され、SW-1の第2の入出力はDL2に接続され、SW-1の第3の入出力はIOL1に接続され、SW-2の第1の入出力はDL2に接続され、SW-2の第2の入出力はDL3に接続され、SW-2の第3の入出力はIOL3に接続され、SW-3の第1の入出力はDL3に接続され、SW-3の第2の入出力はSDL0に接続され、SW-3の第3の入出力はIOL3に接続されている。 The first input / output of SW-0 is connected to DL0, the second input / output of SW-0 is connected to DL1, the third input / output of SW-0 is connected to IOL0, and the first input / output of SW-1 The input / output of 1 is connected to DL1, the second input / output of SW-1 is connected to DL2, the third input / output of SW-1 is connected to IOL1, and the first input / output of SW-2 is Connected to DL2, the second input / output of SW-2 is connected to DL3, the third input / output of SW-2 is connected to IOL3, the first input / output of SW-3 is connected to DL3, The second input / output of SW-3 is connected to SDL0, and the third input / output of SW-3 is connected to IOL3.
LT-0〜3のそれぞれの入力にはリダンダンシIO番号を示す制御データが入力され、LT-0の出力はSW-0の制御信号としてSW-0の制御入力へ供給され、LT-1の出力はSW-1の制御信号としてSW-1の制御入力へ供給され、LT-2の出力はSW-2の制御信号としてSW-2の制御入力へ供給され、LT-3の出力はSW-3の制御信号としてSW-3の制御入力へ供給されている。 Control data indicating the redundancy IO number is input to each input of LT-0 to LT-3. The output of LT-0 is supplied to the control input of SW-0 as the control signal of SW-0, and the output of LT-1 is output. Is supplied to the control input of SW-1 as a control signal of SW-1, the output of LT-2 is supplied to the control input of SW-2 as a control signal of SW-2, and the output of LT-3 is supplied to SW-3. The control signal is supplied to the control input of SW-3.
IO-0の第1の入出力はIOL0に接続され、IO-0の第2の入出力は外部とのデータ入出力を行うデータバスData0に接続され、IO-1の第1の入出力はIOL1に接続され、IO-1の第2の入出力は外部とのデータ入出力を行うデータバスData1に接続され、IO-2の第1の入出力はIOL2に接続され、IO-2の第2の入出力は外部とのデータ入出力を行うデータバスData2に接続され、IO-3の第1の入出力はIOL3に接続され、IO-3の第2の入出力は外部とのデータ入出力を行うデータバスData3に接続されている。 The first input / output of IO-0 is connected to IOL0, the second input / output of IO-0 is connected to the data bus Data0 for data input / output with the outside, and the first input / output of IO-1 is Connected to IOL1, the second input / output of IO-1 is connected to data bus Data1 for data input / output with the outside, the first input / output of IO-2 is connected to IOL2, and the second input / output of IO-2 The input / output of 2 is connected to the data bus Data2 for data input / output with the outside, the first input / output of IO-3 is connected to the IOL3, and the second input / output of IO-3 is the data input to the outside. It is connected to a data bus Data3 that performs output.
ラッチ回路14の入力には不良セルのリークを抑制するリダンダンシデータ(以下、「RDデータ」という。)が入力され、ラッチ回路14の出力はDL0〜3を介してMUX-0〜3へ供給されている。 The input of the latch circuit 14 is input redundancy data (hereinafter referred to as “RD data”) that suppresses the leakage of defective cells, and the output of the latch circuit 14 is supplied to the MUX-0 to MUX-3 via DL0-3. ing.
メモリセルアレイ11は、図1に示したように、2つのカラム(カラム0aと0b、カラム1aと1b、カラム2aと2b、カラム3aと3b、または、スペアカラム0aと0b)からなる5つのカラム領域に分割され、各カラムのビット線(BL0a〜3b、およびSBL0a、0b)はそれぞれのカラム領域に対応するMUX-0〜3に接続されている。
As shown in FIG. 1, the memory cell array 11 includes five columns (columns 0a and 0b,
リダンダンシの置き換えに使用されるスペアカラム0aおよび0bは区別のため他のカラムと異なる名称を用いているが、その回路構成は他のカラムと同様である。 Spare columns 0a and 0b used for redundancy replacement have different names from other columns for distinction, but their circuit configurations are the same as other columns.
不良セルが存在するカラム領域に対応するMUX-2は、メモリセルアレイ11へのアクセスのたびに、それが読み出し動作であるか書き込み動作であるかにかかわらず、ラッチ回路14からのRDデータを不良セルへ書き込むよう動作する。 The MUX-2 corresponding to the column area where the defective cell exists, every time the memory cell array 11 is accessed, the RD data from the latch circuit 14 is defective regardless of whether it is a read operation or a write operation. Operates to write to a cell.
このような構成の半導体記憶装置におけるシフトリダンダンシでは、IOLごとにカラム領域をまとめて置き換えている。例えば、図1に示したように、カラム2bに不良セルが存在する場合には、SW-0〜3を制御してDL2に対応するカラム領域(カラム2aおよび2b)をとばして、IOL0〜3にDL0、DL1、DL3、SDL0を順に割り当てていく。
In the shift redundancy in the semiconductor memory device having such a configuration, the column regions are collectively replaced for each IOL. For example, as shown in FIG. 1, when there is a defective cell in the
この割り当ては各IOが持つLT-0〜3が保持するデータ値で決定され、一般にはフューズ素子(図示していない。)から不具合のあるカラム領域を置き換えるデータ(リダンダンシIO番号)として送り込まれる。 This assignment is determined by the data value held by LT-0 to LT-3 of each IO, and is generally sent as data (redundancy IO number) for replacing a defective column area from a fuse element (not shown).
次に、メモリセルが6つのトランジスタで構成されたSRAMセルを例にスタンドバイリークの不良原因を説明する。
図2は、本発明の実施例に係わる半導体記憶装置のメモリセルにおけるゲートリークの経路を示す回路図である。
Next, the cause of the standby leak failure will be described using an SRAM cell in which the memory cell is composed of six transistors as an example.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a gate leak path in the memory cell of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.
本発明の実施例に係わる半導体記憶装置のメモリセルは、2つのn型MOSトランジスタ(以下、「N1およびN2」という。)と2つのp型MOSトランジスタ(以下、「NP1およびP2」という。)とからなるデータ保持部、および2つのn型MOSトランジスタ(以下、「N3およびN4」という。)からなるトランスファゲートを備えている。 The memory cell of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention has two n-type MOS transistors (hereinafter referred to as “N1 and N2”) and two p-type MOS transistors (hereinafter referred to as “NP1 and P2”). And a transfer gate composed of two n-type MOS transistors (hereinafter referred to as “N3 and N4”).
P1のソースは電源電圧(以下、「VDD」という。)に接続され、P1のゲートはN4のドレイン(以下、「ノードB」という。)に接続され、P1のドレインはN3のドレイン(以下、「ノードA」という。)に接続され、P2のソースはVDDに接続され、P2のゲートはノードAに接続され、P2のドレインはノードBに接続され、N1のドレインはノードAに接続され、N1のゲートはノードBに接続され、N1のソースは接地電位(以下、「VSS」という。)に接続され、N2のドレインはノードBに接続され、N2のゲートはノードAに接続され、N2のソースはVSSに接続され、N3のゲートはワード線(以下、「WL」という。)に接続され、N3のソースはビット線BLに接続され、N4のゲートはWLに接続され、N4のソースはビット線BBLに接続されている。 The source of P1 is connected to the power supply voltage (hereinafter referred to as “VDD”), the gate of P1 is connected to the drain of N4 (hereinafter referred to as “node B”), and the drain of P1 is connected to the drain of N3 (hereinafter referred to as “node B”). And the source of P2 is connected to VDD, the gate of P2 is connected to node A, the drain of P2 is connected to node B, the drain of N1 is connected to node A, The gate of N1 is connected to the node B, the source of N1 is connected to the ground potential (hereinafter referred to as “VSS”), the drain of N2 is connected to the node B, the gate of N2 is connected to the node A, and N2 The source of N3 is connected to VSS, the gate of N3 is connected to a word line (hereinafter referred to as “WL”), the source of N3 is connected to the bit line BL, and the gate of N4 is connected to WL. N4 source is connected to the bit line BBL.
BLとBBLは相補的な信号線で、一対で図1のBL0a〜3b、SBL0a、または0bを構成している。 BL and BBL are complementary signal lines, and constitute a pair of BL0a to 3b, SBL0a, or 0b in FIG.
データ保持部は、N3およびN4によって書き込まれた相補的なデータをN3およびN4がオフの間ノードAおよびノードBに保持する。 The data holding unit holds the complementary data written by N3 and N4 in the node A and the node B while N3 and N4 are off.
今、図2に示したように、データ保持部がノードAが“L”でノードBが“H”となるようなデータを保持しているとすると、スタンドバイ時のゲートリークは、主に、N1とP2で発生する。すなわち、オフしているトランジスタN2〜N4、およびP1にはチャネルが形成されていないので、ゲートリークではなく、ゲートエッジリークとして電流の漏れが観測される。しかし、この発生確率は極めて小さく、ゲートリークとして観測されるのはオンしており、チャネルが形成されているトランジスタである。このため、図2に示した6Trセルでは、ゲートリークとしてはN1とP2がスタンドバイリークに寄与する。 As shown in FIG. 2, if the data holding unit holds data such that the node A is “L” and the node B is “H”, the gate leak during standby is mainly , N1 and P2. That is, since no channel is formed in the off transistors N2 to N4 and P1, current leakage is observed as gate edge leakage rather than gate leakage. However, the probability of occurrence is extremely small, and it is the transistor that is turned on and has a channel formed that is observed as a gate leak. Therefore, in the 6Tr cell shown in FIG. 2, N1 and P2 contribute to the standby leak as gate leaks.
ここで注意することは、データ保持部が保持するデータ値が変われば、ゲートリークに寄与するトランジスタが変わることである。すなわち、ノードAが“H”でノードBが“L”の場合には、ゲートリークに寄与するトランジスタはN2とP1になる。ゴミやレジスト崩れなどに起因する場合を除いて、一般に、メモリセルでの不良は単一のトランジスタの不良が最も頻繁に発生するので、不良セルに書き込まれるデータ値によってスタンドバイリークが発現したりしなかったりする。 Note that if the data value held by the data holding unit changes, the transistor that contributes to gate leakage changes. That is, when the node A is “H” and the node B is “L”, the transistors contributing to the gate leakage are N2 and P1. In general, except for cases caused by dust or resist collapse, defects in memory cells are most frequently caused by single transistors, so standby leakage may occur depending on the data value written to the defective cells. I do not.
例えば、N1のゲート酸化膜に問題がある場合でも、ノードAが“H”、ノードBが“L”となるようなデータを書き込んでおけば、このゲート不良によるスタンドバイリークは発生しない。 For example, even if there is a problem with the gate oxide film of N1, if data is written such that the node A is “H” and the node B is “L”, standby leakage due to this gate failure does not occur.
図3は、本発明の実施例に係わる半導体記憶装置のメモリセルにおけるドレインリークの経路を示す回路図である。
メモリセルの構成、機能は図2と同様であるので、図2と同じ符号を用い詳しい説明は省略する。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a drain leak path in the memory cell of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.
Since the configuration and function of the memory cell are the same as those in FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG.
ドレインリークは、トランジスタのドレインまたはソースにおける接合不良であり逆方向電位に対してリーク電流を生じる場合である。
今、図3に示したように、データ保持部がノードAが“L”でノードBが“H”となるようなデータを保持しているとすると、スタンドバイ時のドレインリークは、主に、P1、N2、およびN3で発生する。
A drain leak is a case where a junction is defective in the drain or source of a transistor and a leak current is generated with respect to a reverse potential.
As shown in FIG. 3, if the data holding unit holds data such that the node A is “L” and the node B is “H”, the drain leak during standby is mainly , P1, N2, and N3.
図2のゲートリークの場合と同様に、データ保持部が保持するデータ値が変われば、ドレインリークに寄与するトランジスタも変わる。すなわち、ノードAが“H”でノードBが“L”の場合には、ゲートリークに寄与するトランジスタはP2、N1、およびN4となり、不良セルに書き込まれるデータ値によってスタンドバイリークが発現したりしなかったりする。 Similar to the case of the gate leak of FIG. 2, if the data value held by the data holding unit changes, the transistor contributing to the drain leak also changes. That is, when the node A is “H” and the node B is “L”, the transistors contributing to gate leakage are P2, N1, and N4, and standby leakage occurs depending on the data value written in the defective cell. I do not.
以上説明したように、半導体記憶装置のスタンドバイリークは、その原因がゲートリークであるかドレインリークであるかにかかわらず、不良セルに書き込まれるデータ値によって、発現したりしなかったりする。スタンドバイリークを発現させないようなデータ値(RDデータ)を特定するには、次のようにする。 As described above, the standby leak of the semiconductor memory device may or may not appear depending on the data value written to the defective cell, regardless of whether the cause is a gate leak or a drain leak. In order to specify a data value (RD data) that does not cause stand-by leak, the following is performed.
まず、チップのダイソート時点で各メモリの良否を判定し、スタンドバイ時にリーク電流が生じている不良セルを含むカラム領域を特定する。この時に不良セルが保持するデータ値によりリーク電流値の変化があるかどうかを記録する。 First, the quality of each memory is determined at the time of chip die sorting, and a column region including a defective cell in which a leakage current is generated during standby is specified. At this time, it is recorded whether there is a change in the leakage current value depending on the data value held by the defective cell.
その後、救済すべきカラム領域に対応するIOを決定し、かつ救済されたカラム領域のリーク電流が少なくなるデータ値(RDデータ)をラッチ回路14へ送り込む。 Thereafter, the IO corresponding to the column area to be relieved is determined, and a data value (RD data) that reduces the leakage current of the relieved column area is sent to the latch circuit 14.
このメモリが動作中(読み出しあるいは書き込み動作)は、救済された不良カラムは常に書き込み動作となり、RDデータを書き込み続ける。通常のシステムでは初期動作にてメモリの全アドレス空間をテストするので、救済された不良セルにも書き込み動作が行われ、リーク電流の少なくなる値が書き込まれる。したがって、以後のシステムのスタンドバイ状態ではリーク電流が少ない状態となる。 While this memory is in operation (reading or writing operation), the repaired defective column is always in a writing operation and continues to write RD data. In a normal system, the entire address space of the memory is tested in the initial operation. Therefore, the write operation is performed also on the repaired defective cell, and a value that reduces the leakage current is written. Therefore, the leakage current is small in the standby state of the system thereafter.
図4は、本発明の実施例に係わる半導体記憶装置の別の動作例を示す回路ブロック図である。
ここで、各回路ブロックの構成、機能および接続は図1と同様であるので、図1と同じ符号を用い詳しい説明は省略する。
FIG. 4 is a circuit block diagram showing another operation example of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.
Here, since the configuration, function, and connection of each circuit block are the same as those in FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG.
図1との違いは、不良セルがスペアカラム0aに存在し、リダンダンシによる救済は行われていないことである。従来は、このような場合でも、不良セルがスタンドバイリークを発生している場合には、このチップは不良品とされていた。 The difference from FIG. 1 is that a defective cell exists in the spare column 0a, and no remedy by redundancy is performed. Conventionally, even in such a case, if a defective cell has a stand-by leak, the chip is regarded as a defective product.
本発明の実施例に係わる半導体記憶装置では、図1と同様に、ラッチ回路14のRDデータをSDL0を介して不良セルに書き込むことで、スタンドバイリークを発現させないようにすることができる。 In the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention, as in FIG. 1, the RD data of the latch circuit 14 is written to the defective cell via SDL0, so that the stand-by leak can be prevented.
次に、リダンダンシスイッチSW-0〜3の具体例について説明する。
図5は、本発明の実施例に係わる半導体記憶装置におけるSW-0〜3の一例を示す回路図である。
Next, specific examples of the redundancy switches SW-0 to SW-3 will be described.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of SW-0 to SW-3 in the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention.
本発明の実施例に係わる半導体記憶装置のSW-0〜3は、ラッチ回路14からのRDデータを保持する2つのD-ラッチ51および52、4つの2入力1出力セレクタ53〜56、データ線(ReadTおよびReadC)のデータを保持するRSフリップフロップ57(以下、「RS-FF57」という。)、DL0〜3およびSDL0への書き込みデータを保持するD-ラッチ58、ビットマスクデータを保持するD-ラッチ59、セレクタ53、54、および56を制御するNAND回路60(以下、「NAND60」という。)、ビットマスク機能を制御するNOR回路61(以下、「NOR61」という。)、読み出しデータをIOL0〜3へ出力する3ステートバッファ62(以下、「BUF62」という。)、および7つのインバータ63〜69(以下、「INV63〜69」という。)を備えている。
SW-0 to SW-3 of the semiconductor memory device according to the embodiment of the present invention include two D-latches 51 and 52 for holding RD data from the latch circuit 14, four two-input one-output selectors 53 to 56, and data lines. RS flip-flop 57 (hereinafter referred to as “RS-FF57”) that holds (ReadT and ReadC) data, D-
DL0〜3およびSDL0は、それぞれ相補的な一対の信号線で構成され、ReadTおよびReadCがそれぞれの信号線に接続され、また、書き込みデータWriteData)は相補的な一対の信号に変換された後、DL0〜3およびSDL0に接続されている。 DL0-3 and SDL0 are each composed of a pair of complementary signal lines, ReadT and ReadC are connected to the respective signal lines, and the write data (WriteData) is converted into a pair of complementary signals. It is connected to DL0-3 and SDL0.
D-ラッチ51の入力DにはRDデータ(RDDATA_N)が入力され、D-ラッチ52の入力Dにはリダンダンシ制御信号RDIN_Nが入力され、D-ラッチ51および52のクロック入力にはクロック信号RDCLKが入力され、セレクタ53の第1のデータ入力A0にはINV66の出力が接続され、セレクタ53の第2のデータ入力A1には次段のSW-0〜3からの読み出しデータS_OUTDATA_N+1が入力され、セレクタ53の制御入力SにはNAND60の出力が接続され、INV64の入力にはセレクタ53の出力Qが接続され、BUF62の入力にはINV64の出力が接続され、BUF62の制御入力にはBUF62の出力状態を制御する信号OUTENABLEが入力され、BUF62の出力はOUTDATA_NとしてIOL0〜3へ出力されている。
The RD data (RDDATA_N) is input to the input D of the D-latch 51, the redundancy control signal RDIN_N is input to the input D of the D-
NAND60の第1の入力には前段のSW-0〜3からのリダンダンシ信号RDB_Lが入力され、NAND60の第2の入力にはD-ラッチ52の出力Qが接続され、NAND60の出力はINV69の入力に接続され、INV69の出力はリダンダンシ信号RDB_Rとして次段のSW-0〜3へ出力され、セレクタ54の第1のデータ入力A0にはINV67の出力が接続され、セレクタ54の第2のデータ入力A1には前段のSW-0〜3からの書き込みデータS_INDATA_N−1が入力され、セレクタ54の制御入力SにはNAND60の出力が接続され、INV67の入力にはIOL0〜3からの入力データINDATA_Nが入力されている。
The redundancy signal RDB_L from the previous SW-0 to SW-3 is input to the first input of the
RS-FF57の第1の入力にはReadTが接続され、RS-FF57の第2の入力にはReadCが入力され、INV66の入力にはRS-FF57の出力が接続され、INV65の入力にはINV66の出力が接続され、INV65の出力は読み出しデータS_OUTDATA_Nとして前段のSW-0〜3へ出力されている。 ReadT is connected to the first input of RS-FF57, ReadC is input to the second input of RS-FF57, the output of RS-FF57 is connected to the input of INV66, and INV66 is input to the input of INV65. The output of INV65 is output as read data S_OUTDATA_N to SW-0 to SW-3 in the previous stage.
INV63の入力にはD-ラッチ52の出力Qが接続され、セレクタ55の第1のデータ入力A0にはセレクタ54の出力Qが接続され、セレクタ55の第2のデータ入力A1にはD-ラッチ51の出力Qが接続され、セレクタ55の制御入力S2はINV63の出力が接続され、D-ラッチ58の入力Dにはセレクタ55の出力Qが接続され、D-ラッチ58のクロック入力にはクロック信号DATAACLKが入力されD-ラッチ58の出力QはWriteDataとして出力されている。
The output Q of the D-
セレクタ56の第1のデータ入力A0にはINV68の出力が接続され、INV68の入力にはビットマスクデータBITMASK_Nが入力され、セレクタ56の第2のデータ入力A1には前段のSW-0〜3からのビットマスクデータS_BITMASK_N−1が入力され、セレクタ57の制御入力SにはNAND60の出力が接続され、NOR61の第1の入力にはINV63の出力が接続され、NOR61の第2の入力にはセレクタ56の出力Qが接続され、D-ラッチ59の入力DにはNOR61の出力が接続され、D-ラッチ59のクロック入力にはDATAACLKが入力され、D-ラッチ59の出力Qはビットマスクを制御する信号BitMaskとして出力されている。
The output of INV68 is connected to the first data input A0 of the
D-ラッチ51は、RDデータを保持し、メモリセルアレイ11へのアクセスのたびにRDデータがセレクタ55を介して不良セルへ書き込まれる。
The D-latch 51 holds RD data, and the RD data is written to the defective cell via the
D-ラッチ52は、リダンダンシの救済位置を保持し、救済位置のSW-2のD-ラッチ52は“L”を保持している。これによりセレクタ53、54、および56が制御され、SW-2はDL3をIOL2に接続する。また、D-ラッチ52の出力と前段からのRDB_LとからNAND60によって次段へのRDB_Rを生成することで、次段以降のSW-3は、SW-2と同様に、SDL0をIOL3に接続する。
The D-
さらに、NOR61によって、救済位置(MUX-2)のビットマスクは解除され、メモリセルアレイ11からの読み出し動作においても、救済位置のカラム領域ではRDデータが不良セルへ書き込まれる。 Further, the bit mask at the relief position (MUX-2) is released by the NOR 61, and RD data is written to the defective cell in the column area at the relief position even in the read operation from the memory cell array 11.
上述した半導体記憶装置の回路規模はシフトリダンダンシを用いた従来の回路とほぼ同程度であり、面積の増加はレイアウトの調整により吸収し得る程度である。また、書き込み速度、読み出し速度に関しても従来回路とほぼ同様とすることができる。 The circuit scale of the semiconductor memory device described above is almost the same as that of a conventional circuit using shift redundancy, and an increase in area can be absorbed by adjusting the layout. Further, the writing speed and the reading speed can be substantially the same as those of the conventional circuit.
上記実施例によれば、不良セルのリーク状態に応じたRDデータをメモリセルアレイ11へのアクセスごとに不良セルへ書き込み、スタンドバイ状態でのリーク不良を効果的に抑制することができるので、半導体記憶装置の製造收率を大幅に改善することができる。 According to the above embodiment, RD data corresponding to the leakage state of the defective cell can be written to the defective cell every time the memory cell array 11 is accessed, and the leakage failure in the standby state can be effectively suppressed. The production yield of the storage device can be greatly improved.
また、上記実施例によれば、ファンクションとしてはリダンダンシによる置き換えを必要としない場合でも、従来は救済不可能であったスペアカラム領域の不良セルに起因するスタンドバイリーク不良を効果的に抑制することができるので、半導体記憶装置の製造收率を大幅に改善することができる。 Further, according to the above-described embodiment, even if the function does not require replacement by redundancy, it effectively suppresses the standby leak failure caused by the defective cell in the spare column area, which could not be remedied conventionally. Therefore, the manufacturing yield of the semiconductor memory device can be greatly improved.
上述の実施例では、メモリセルが6トランジスタからなるSRAMを一例として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、シフトリダンダンシを採用しリーク電流がメモリセルのデータ値に依存する場合であれば、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)などにも原理的に適用可能である。 In the above-described embodiment, an SRAM having 6 transistors as a memory cell has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and shift redundancy is employed and the leakage current depends on the data value of the memory cell. For example, the present invention can be applied in principle to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or the like.
また、上述の実施例では、セルアレイは、2カラムからなる5つのカラム領域で構成されるとしたが、本発明はこれに限られるものではない。また、スペアカラム領域は1つであるとしたが、2つ以上のスペアカラム領域を備えたメモリセルアレイ11に適用することも容易である。 In the above-described embodiment, the cell array is configured by five column regions including two columns, but the present invention is not limited to this. In addition, although there is one spare column area, it can be easily applied to the memory cell array 11 having two or more spare column areas.
さらに、上述の実施例では、メモリセルアレイ11は1つであるとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、複数のメモリセルアレイ11を有する半導体記憶装置に適用することもできる。その場合、例えば、複数のメモリセルアレイ11に対して同時にスタンドバイリークの測定を行い、RDデータを1つに縮約するようにしても良い。このようにすれば、テスト時間を短縮でき、かつRDデータを保持するラッチ回路14を複数のメモリセルアレイ11で共有することもできる。 Further, in the above-described embodiment, the number of the memory cell arrays 11 is one. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a semiconductor memory device having a plurality of memory cell arrays 11. In this case, for example, standby leak measurement may be simultaneously performed on a plurality of memory cell arrays 11, and the RD data may be reduced to one. In this way, the test time can be shortened and the latch circuit 14 holding RD data can be shared by the plurality of memory cell arrays 11.
さらに、上述の実施例では、ラッチ回路14は、1つであるとしたが、本発明はこれに限られるものではない。たとえは、複数のカラムにそれぞれ対応したラッチ回路14を設けて、複数の不良セルそれぞれに対応したRDデータを保持するように構成することもできる。 Furthermore, in the above-described embodiment, there is one latch circuit 14, but the present invention is not limited to this. For example, a latch circuit 14 corresponding to each of a plurality of columns may be provided to hold RD data corresponding to each of a plurality of defective cells.
11 メモリセルアレイ
12 ローデコーダ
13 制御回路
14、LT-0〜3 ラッチ回路
BL0a〜3b、SBL0a、SBL0b ビット線
MUX-0〜4 マルチプレクサ
DL0〜3、SDL0 データ線
SW-0〜3 リダンダンシスイッチ
IOL0〜3 入出力線
IO-0〜3 入出力回路
11
Claims (5)
前記メモリセルアレイの列方向に配設されたビット線と、
外部からのデータの入出力を行う入出力信号線と、
前記カラム領域に対応して配設され、前記入出力信号線に応じた本数の通常用と少なくとも1本のリダンダンシ用を含むデータ線と、
アドレス信号に基づいて、複数の前記ビット線の中から1つを選択して前記データ線に電気的に接続する選択手段と、
不良セルが存在する前記カラム領域に対応する前記データ線を除いて、前記データ線と前記入出力信号線のいずれかとをリダンダンシ制御信号に基づいて電気的に接続するリダンダンシスイッチと、
前記不良セルでのスタンドバイリークが発現しないような特定のデータを保持する保持手段とを具備し、
前記不良セルが存在するカラム領域に対応する前記データ線を介して前記保持手段に保持されている前記データを前記不良セルへ書き込むことを特徴とする半導体記憶装置。 A memory cell array in which memory cells are arranged in a matrix in the row and column directions and divided into a plurality of column regions;
Bit lines arranged in a column direction of the memory cell array;
I / O signal lines for inputting and outputting data from the outside,
A data line arranged corresponding to the column region and including at least one normal line and at least one redundancy line corresponding to the input / output signal line;
Selection means for selecting one of the plurality of bit lines based on an address signal and electrically connecting to the data line;
A redundancy switch that electrically connects the data line and any of the input / output signal lines based on a redundancy control signal, except for the data line corresponding to the column region where a defective cell exists,
Holding means for holding specific data that does not cause stand-by leak in the defective cell,
A semiconductor memory device, wherein the data held in the holding means is written into the defective cell via the data line corresponding to a column region where the defective cell exists.
Priority Applications (1)
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