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【発明の名称】 複合メモリ
【発明者】 【氏名】辻 誠

【要約】 【課題】パッケージ後に冗長救済を行うことができ、製造コストを低減すると共にプロセス的な問題や特性の変化も防ぐことができる複合メモリを提供する。

【解決手段】フローティングゲートを有する不揮発性半導体記憶素子FMに、半導体記憶素子MEMの不良アドレスを記憶する冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNを設ける。半導体記憶素子MEMは、冗長救済信号RSが入力された場合に、スペアのメモリセルSCがアクセスされる。これら2つの半導体記憶素子を同一パッケージ内に封入し、半導体記憶素子MEMにおける不良アドレスが入力された場合に、不揮発性半導体記憶素子FMから冗長救済信号RSを出力して半導体記憶素子MEMに入力し、通常のメモリセルSMCの代わりにスペアのメモリセルSCにアクセスする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 フローティングゲートを有する不揮発性半導体記憶素子と、他の半導体記憶素子とが同一のパッケージ内に封入された複合メモリであって、該不揮発性半導体記憶素子は、該他の半導体記憶素子の不良アドレスを記憶する冗長救済アドレス記憶用メモリ部と、その不良アドレスが入力されたときに冗長救済信号を出力する冗長救済信号出力部とを有し、該他の半導体記憶素子は、通常メモリ部と、スペアメモリ部と、冗長救済信号が入力される冗長救済信号入力部とを有し、該冗長救済信号が入力されたときに不良を有する通常メモリの代わりにスペアメモリが選択される複合メモリ。
【請求項2】 前記不揮発性半導体記憶素子は、前記冗長救済アドレス記憶用メモリ部に加えて、通常メモリ部を有する請求項1に記載の複合メモリ。
【請求項3】 前記他の半導体記憶素子からのデータ読み出し時および書き込み時に、前記冗長救済アドレス記憶用メモリ部に通常メモリセルアレイとは別に電源電圧が供給される請求項1または請求項2に記載の複合メモリ。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフローティングゲートを有し、他の半導体記憶装置の不良アドレスを記憶することが可能な不揮発性半導体記憶装置と、外部からの信号により冗長救済用のスペアメモリにアクセスすることが可能な半導体記憶装置とを、同一パッケージ内に封入した複合メモリに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体記憶装置の製造工程では、歩留りを向上させるためにテストで不良となったメモリセルをスペアのメモリセルと置き換える冗長救済を行い、最終的に良品とする手法が用いられる。これは、一般的にはウエハテスト工程において、不良となったメモリセルのアドレスが入力された場合にスペアのメモリセルを選択するように、ヒューズをトリマなどでトリミングすることにより行われる。
【0003】図7に、従来の半導体記憶装置のウエハテストフローを示す。まず、プリテスト工程において冗長救済のためのデータを収集する。そして、次のトリミング工程において、図8に示すような半導体記憶装置のチップ内に設けられたヒューズを切断するためにトリミングを行う。このヒューズが切断されると、冗長救済信号がLOWレベルになり、スペアのメモリセルがアクセスされる。その後、不良となったメモリセルがスペアのメモリセルと置き換わったかどうかを確認するために、ポストテストエ程を行う場合がある。
【0004】しかし、このような冗長救済方法では、パッケージ後にバーンインなどにより不良となったり、図7のポストテスト工程を行っていない場合にスペアのメモリセルが不良であったときには、半導体記憶装置の冗長救済を行うことができない。また、ウエハテスト工程においてトリミングを行う必要があるため、テスト工数が増え、製品のコストアップにつながる。さらに、ヒューズを切断しないとスペアのメモリセルにアクセスすることができないので、ウエハテスト時にスペアのメモリセルを試験することは非常に困難である。従って、ヒューズ切断後に不良となったメモリセルをスペアのメモリセルに置き換えても、スペアのメモリセルが不良である場合があるので、救済率を低下させることになり、半導体記憶装置の歩留り低下につながる。
【0005】このような問題を解決するために、特開平8−16486に開示されているような方法が考案されている。これは、冗長救済用に新たなLSIを開発して半導体記憶装置と同一パッケージ内に封入し、半導体記憶装置の不良部分と置き換えるというものである。また、特開平10−149694に開示されているような方法も考案されている。これは、半導体記憶装置の内部にEEPROMを設けて不良アドレスをEEPROMに書き込み、パッケージ後も半導体記憶装置の冗長救済を可能としたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平8−16486に開示されているような方法では、新たに冗長救済用のLSIを開発する必要があり、また、その冗長救済用のLSIの試験も必要である。さらに、従来では半導体記憶装置を1チップのみパッケージ内に封入していたものに、冗長救済用のLSIを同一パッケージ内に封入するための新たな技術や材料が必要となり、製品のコストアップにつながる。また、特開平10−149694に開示されているような方法では、例えばSRAMの冗長救済を行う場合には、SRAMとEEPROMでは製造プロセスが全く異なるため、技術的に大変困難であり、特性も異なってくる。すなわち、新たにプロセスの構築が必要になるために、コストが掛かり、開発期間も長くなるという問題があった。
【0007】本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、パッケージ後に冗長救済を行うことができ、製造コストを低減すると共にプロセス的な問題や特性の変化も防ぐことができる複合メモリを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の複合メモリは、フローティングゲートを有する不揮発性半導体記憶素子と、他の半導体記憶素子とが同一のパッケージ内に封入された複合メモリであって、該不揮発性半導体記憶素子は、該他の半導体記憶素子の不良アドレスを記憶する冗長救済アドレス記憶用メモリ部と、その不良アドレスが入力されたときに冗長救済信号を出力する冗長救済信号出力部とを有し、該他の半導体記憶素子は、通常メモリ部と、スペアメモリ部と、冗長救済信号が入力される冗長救済信号入力部とを有し、該冗長救済信号が入力されたときに不良を有する通常メモリの代わりにスペアメモリが選択され、そのことにより上記目的が達成される。
【0009】前記不揮発性半導体記憶素子は、前記冗長救済アドレス記憶用メモリ部に加えて、通常メモリ部を有していてもよい。
【0010】前記他の半導体記憶素子からのデータ読み出し時および書き込み時に、前記冗長救済アドレス記憶用メモリ部に通常メモリセルアレイとは別に電源電圧が供給されようにすることができる。
【0011】以下、本発明の作用について説明する。
【0012】近年、フローティングゲートを有する不揮発性半導体記憶素子と、他の半導体記憶素子とを同一パッケージ内に封入した複合メモリが開発されている。例えば、FLASHメモリとSRAMとを同一パッケージ内に封入したものがある。そこで、本発明では、フローティングゲートを有する不揮発性半導体記憶素子において、他の半導体記憶素子の不良アドレスを記憶する部分を設ける。また、他の半導体記憶素子において、外部から冗長救済信号が入力された場合に、スペアのメモリセルがアクセスされるように回路を設ける。これら2つの半導体記憶素子を同一パッケージ内に封入し、他の半導体記憶素子における不良アドレスが入力された場合に、不揮発性半導体記憶素子から冗長救済信号を出力し、その冗長救済信号を他の半導体記憶素子に入力して、通常のメモリセルの代わりにスペアのメモリセルにアクセスすることにより、冗長救済が可能となる。ここで、上記不揮発性半導体記憶素子は、電気的に書き換え可能な不揮発性半導体記憶素子である必要があるため、マスクROM等の書き換えできないものは除く。また、他の半導体記憶素子は、揮発性であっても不揮発性であってもよい。
【0013】上記不揮発性半導体記憶素子に、冗長救済アドレス記憶用メモリ部に加えて、通常メモリ部を設けることにより、通常の複合メモリとして携帯電話等のメモリにも使用することができる。
【0014】さらに、他の半導体記憶素子からのデータ読み出し時および書き込み時に、冗長救済アドレス記憶用メモリ部に通常メモリセルアレイとは別に電源電圧が供給されようにすれば、不揮発性半導体記憶装置がスタンド状態のときでも冗長救済アドレス記憶用メモリ部を動作させることができる。この電源電圧としては、他の半導体記憶素子と共通の電源電圧を用いることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、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。
【0016】図1に、本発明の一実施形態である複合メモリのブロック図を示す。この複合メモリは、フローティングゲートを有する不揮発性半導体記憶素子FM(本実施形態ではFLASHメモリ)、冗長救済機能を有する半導体記憶素子MEM(本実施形態ではSRAM)とを同一パッケージ内に封入したものである。
【0017】不揮発性半導体記憶素子FMは、通常のメモリセルアレイFMCと、各々半導体記憶素子MEMの不良アドレスが記憶される冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNを有している。通常のメモリセルアレイFMCには電源FVCCより電圧が供給され、冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNには電源SVCCから電圧が供給される。
【0018】アドレスADRは、不揮発性半導体記憶素子FMおよび半導体記憶素子MEMに共通に入力される。不揮発性半導体記憶素子FMに入力されるアドレスADRは、通常のメモリセルアレイFMCおよび冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNに共通に入力される。
【0019】不揮発性半導体記憶素子FMと半導体記憶素子MEMを同時に動作させることはできないので、各素子はチップイネーブル端子FCEおよびチップイネーブル端子SCEによりそれぞれ動作状態が制御される。不揮発性半導体記憶素子FMのチップイネーブル端子FCEがHIGHレベルのときには不揮発性半導体記憶素子FMの通常のメモリセルアレイFMCはスタンバイ状態であり、LOWレベルのときには動作状態である。同様に、半導体記憶素子MEMのチップイネーブル端子SCEがHIGHレベルのときには半導体記憶素子MEMはスタンバイ状態であり、LOWレベルのときには動作状態である。ここで、不揮発性半導体記憶素子FMは、半導体記憶素子MEMが動作状態にあるときに冗長救済信号RSを出力する必要があり、不揮発性半導体記憶素子FMの通常のメモリセルアレイFMC以外の部分は、半導体記憶素子MEMが動作状態のときに動作させる必要がある。従って、電源SVCCは半導体記憶素子MEMと不揮発性半導体記憶素子FMの通常のメモリセルアレイFMC以外の部分で共通の電源となり、冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNのチップイネーブル端子は半導体記憶素子MEMのチップイネーブル端子SCEと共通になっている。不揮発性半導体記憶素子FMの通常のメモリセルアレイFMCをアクセスするときには、冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNと半導体記憶素子MEMはスタンバイ状態なので、使用上で何等不都合は生じない。
【0020】この複合メモリにおいて、メモリテスタなどにより半導体記憶素子MEMの試験を行って半導体記憶素子MEMが不良と判断され、なおかつ救済可能となった場合には、チップイネーブル端子SCEをLOWレベルにし、アドレスADRよりコマンドを入力して冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNを書き込み状態にする。そして、ライトイネーブル信号FWEにクロックを入力し、カウンタCNTをカウントアップして、デマルチプレクサDMUXにより冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCAからRCNまでを順次選択し、救済するべき不良アドレスを書き込む。図2に、デマルチプレクサDMUXの真理値表を示す。デマルチプレクサDMUXはカウンタCNTの出力(図2(a)および図2(b)ではデマルチプレクサDMUXの入力A〜N)の内容(LOWレベル(L)であるかHIGHレベル(H)であるか)により、その出力Y0〜YnのLOWレベルがシフトする構造となっている。このデマルチプレクサDMUXの例としては、SN74LS139(Texas Instruments社TTL データブック参照)などがある。
【0021】冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNのゲートGTA〜GTNは、LOWレベルが入力された場合に開くゲートであり、ゲート選択スイッチ回路SWA〜SWNにより選択されてデータが書き込まれる。図3に、ゲート選択スイッチ回路SWA〜SWNの回路図を示す。このゲート選択スイッチ回路において、P型トランジスタTR1およびTR2はLOWレベルがトランジスタのゲートに印加されるとONする。そして、ライトイネーブル信号FWEがLOWレベルのときにはP型トランジスタTR1がONし、抵抗R3を介して上記図2に示したデマルチプレクサDMUXの出力レベルがそのままゲートGTA〜GTNに入力される。このとき、図1に示した冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNに書き込まれる救済すべき不良アドレスのデータは、アドレスADRから入力される。一方、ライトイネーブル信号FWEがHIGHレベルで、なおかつリードイネーブル信号FOEがLOWレベルのときには、図3に示したP型トランジスタTR2がONし、プルダウン抵抗R4により全てのゲートGTA〜GTNにLOWレベルが与えられる。これにより、全てのゲートGTA〜GTNが開き、冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNに書き込まれているデータが全て冗長救済データ比較回路COMPに出力される。なお、図3に示した論理和回路ORにおいて、ライトイネーブル信号FWEは負入力になっているので、ライトイネーブル信号FWEとリードイネーブル信号FOEが同時にHIGHレベルになっても、P型トランジスタTR1およびTR2が両方同時にONすることはない。
【0022】半導体記憶素子MEMのアドレスがアドレスADRに入力されると、冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNに書き込まれた冗長救済アドレスデータと入力されたアドレスADRは冗長救済データ比較回路COMPにより比較され、両者が一致した場合には冗長救済信号RSがLOWレベルとなる。
【0023】図4に、本実施形態における冗長救済データ比較回路COMPの回路図を示す。冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNに書き込まれた各データは、入力されたアドレスADRと排他的論理和回路XORA〜XORNにより一致・不一致が判定され、一致した場合には論理和回路ORA〜ORNによりLOWレベルが出力される。論理和回路ORA〜ORNは論理積回路ANDにより論理積が取られ、論理和回路ORA〜ORNまでのいずれか一つでもLOWレベルを出力すると、論理積回路ANDはLOWレベルとなる。この論理積回路ANDの出力が冗長救済信号RSとなる。例えば、冗長救済記憶用メモリセルアレイRCAのそれぞれのビットRCA1〜RCAnがアドレスADRのそれぞれのビットADRA1〜ADRAnと排他的論理和回路XORA1〜XORAnで比較される。そして、ビットRCA1〜RCAnのデータとビットADRA1〜ADRAnのデータが全て一致した場合には、排他的論理和回路XORA1〜XORAnが全てLOWレベルとなり、論理和回路ORAの出力はLOWレベルとなる。ORAの出力がLOWレベルになると、論理積回路ANDから出力される冗長救済信号RSもLOWレベルとなる。
【0024】図1において、半導体記憶素子MEMは、通常のメモリセルSMCと冗長救済用のスペアのメモリセルSCを有している。そして、冗長救済信号RSがLOWレベルになると、半導体記憶素子MEMに入力されるアドレスADRは、冗長救済用のスペアのメモリセルSCをアクセスし、不良となった通常のメモリセルをスペアのメモリセルに置き換える。通常は、冗長救済信号RSはプルアップ抵抗R1によりHIGHレベルであるので、半導体記憶素子MEMの通常のメモリセルSMCにアクセスすることになる。また、冗長救済アドレス記憶用アドレスRCA〜RCNに記憶された冗長救済アドレスデータの初期値が例えば0であったとしても、それはアドレスADRに0が入力されたときに冗長救済用のスペアのメモリセルSCがアクセスされるだけであり、使用上で何等不都合は生じない。なお、冗長救済信号RSは書き込み時および読み出し時の両方に出力されるので、書き込み時および読み出し時のいずれの場合にも半導体記憶素子MEMのスペアメモリセルが選択される。
【0025】以下に、上記不揮発性半導体記憶素子FMおよび半導体記憶素子MEMの各々について、構成および動作を説明する。
【0026】図5に、本実施形態のフローティングゲートを有する不揮発性半導体記憶素子のブロック図を示す。この不揮発性半導体記憶装置FMは、通常のメモリセルアレイFMC(例えば携帯電話等に通常のFLASHメモリとして使用される)と冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNを有している。通常のメモリセルアレイFMCとそれ以外の部分は別電源になっており、各々の電源FVCCと電源SVCCから電圧が供給される。
【0027】冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNに冗長救済アドレスデータを書き込むときには、ライトイネーブル信号FWEからクロックを入力してカウンタCNTをカウントアップし、カウンタCNTの出力がデマルチプレクサDMUXに入力される。そして、デマルチプレクサDMUXの出力によって、ゲート選択スイッチ回路SWA〜SWNがゲートGTA〜GTNを選択し、ゲートGTA〜GTNが順次開いて、冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNに冗長救済アドレスデータが書き込まれる。
【0028】リードイネーブル信号FOEがLOWレベルで、なおかつライトイネーブル信号FWEがHIGHレベルになると、ゲートGTA〜GTNに同時にLOWレベルが入力されてゲートGTA〜GTNが全て開く。これにより、冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNに書き込まれたデータが全て同時に出力される。冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNから出力されたデータは、冗長救済データ比較回路COMPにより、アドレスADRと比較される。そして、冗長救済アドレス記憶用メモリセルアレイRCA〜RCNのデータのうちの一つでもアドレスADRと一致した場合には、冗長救済信号RSがLOWレベルとなる。この冗長救済信号RSは、通常はプルアップ抵抗R2によりHIGHレベルとなっている。なお、上記通常のメモリセルアレイFMCへの読み出しおよび書き込みは、通常のFLASHメモリと同様にコマンド入力等により行われる。
【0029】図6に、本実施形態の冗長救済機能を有する半導体記憶素子のブロック図を示す。半導体記憶素子MEMにアドレスADRが入力されたとき、冗長救済信号RSの状態によって、デコーダーを介して通常のメモリセルSMCにアクセスされるか、または、冗長救済用のスペアのメモリセルSCにアクセスされるかが決定される。冗長救済信号RSによって、SMCのアドレスからSCのアドレスを選択するための制御方法については、通常のSRAM等の冗長救済方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【0030】この冗長救済信号RSは、図8に示した従来技術における冗長救済信号と同じ役割をするものであり、通常はプルアップ抵抗R1によりHIGHレベルとなっている。例えば、ウエハテスト時に冗長救済信号RSをLOWレベルとすることにより、従来ではヒューズ切断による以外にはアクセスすることができなかったスペアのメモリセルSCに対してもアクセスすることができるため、スペアのメモリセルSCの試験を行うことが可能となる。
【0031】なお、上記実施の形態において、フローティングゲートを有する不揮発性半導体記憶素子FMとしては、FLASHメモリ以外にも強誘電体メモリ(FeRAM)、EEPROM、磁性体メモリ(MRAM)等を用いることが可能である。また、冗長救済機能を有する半導体記憶素子MEMとしては、SRAM以外にもDRAM、マスクROM等を用いることが可能である。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、従来はウエハ状態で行っていた半導体記憶素子の冗長救済をパッケージ後に行うことができるため、バーンイン等で不良となったメモリセルが発生しても冗長救済することにより良品とすることができ、歩留りが向上する。また、半導体記憶素子のウエハテスト時に冗長救済を行う必要がなくなるため、ウエハテスト工数を削減することができ、製造コストを低廉化することができる。また、従来から用いられている複合メモリを用いることができるため、新たな技術開発を行う必要もない。さらに、救済に使用するスペアのメモリセルとして、同じ半導体記憶素子のものを使用するため、特性の変化もない。また、冗長救済のための不良アドレスを記憶する記憶部についても、従来から使用されている複合メモリのフローティングゲートを用いた不揮発性半導体記憶素子に設けるため、プロセス的にも問題はなく、特性の変化もない。また、ウエハテスト時に半導体記憶素子に冗長救済信号を入力することにより、スペアのメモリセル部分へのアクセスが可能となる。よって、ウエハテスト時に冗長救済可能であってもスペアのメモリセルに不良が存在するようなチップをスクリーニングすることが可能となり、パッケージ後の冗長救済により不良となるのを防ぐことができる。特に、複合メモリでは、パッケージ後に不良となると、同時に封入された不揮発性半導体記憶素子が良品であっても、複合メモリとして不良となって不良品として処理されるので、パッケージ封入前に不良品をスクリーニングすることは大変重要であり、大幅なコストダウンにつながる。
【出願人】 【識別番号】000005049
【氏名又は名称】シャープ株式会社
【出願日】 平成12年8月10日(2000.8.10)
【代理人】 【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
【公開番号】 特開2002−56690(P2002−56690A)
【公開日】 平成14年2月22日(2002.2.22)
【出願番号】 特願2000−243233(P2000−243233)