[发明专利]具有抑制故障存储单元漏电流冗余功能的半导体存储器件

说明书

本发明是有关包括冗余电路的半导体及其操作方法。

随着半导体存储器，特别是动态RAM(DRAM)集成密度的增加，在闲置操作周期，消耗的功率也相应地增加了。特别在DRAM中，甚至闲置状态期间，它都要用重写/重读存储数据来保持存储信息，这样，在原理上，在减少消耗功率上有一定的限制。

在使用许多DRAM的系统中，有一个临界状态完成闲置状态期间的消耗功率。

集成密度的增加，也使出现有故障存储单元的机会增加了。

为了补偿由于这些有故障存储单元产生的错误，使用所谓的冗余信息电路，在出现故障存储单元的一列存储单元上，由一个辅助的一列存储单元替换。

由于这些替换的功效，可以平稳地执行读/写存储单元数据的基本操作。但是，甚至在相关的故障被冗余信息电路修理好时，故障部分的漏泄电流路径仍然存在，这意味着，在DRAM闲置状态的消耗能量进一步增加了。

参照图18所示的传统DRAM结构，将详细描述上面的情况。

首先，简要地描述每个组成部分的操作。

在一个Y地址比较器电路38中，在上一次测试中，检测的包括故障位的地址被存储在永久存储器中，如保险丝电路中。

例如：当外部应用地址信号40与上面包括故障位标识的地址相匹配时，列选择线驱动电路34被导通，一个列选择线(下文标为“CS线”)24被上拉到高电位(逻辑高)。

通过一个位线对组单元102的I/O门19(对应在位线对组单元100中I/O门18)，一对位线BL3，/BL3被连接到数据输入/输出线20。

位线对BL3/BL3的电位差根据连接到存储器单元的存储信息，由读出放大器17放大，并且由未表示的字线信号选择。

通过上面的操作，可以从外部读出存储单元的信息。

如果在位线BL1和地电位间，有一个短路部分200，就不能从连接到那个位线的存储单元读/写数据。

在这种情况下，有故障的位线用辅助位线替换。通常这种替换不是在位线单元，而是，在由CS线连门位线对组的单元被执行。

更准确地说，对应故障位线BL1属于的位线对组单元100，CS线22的地址在一个Y地址比较电路38中，被重新编程。

外部应用地址40，通过Y地址比较器电路38，与这个编程故障地址相比较。当两个值互相匹配时，导通备用列解码器的一个信号(SE信号)，被用到CS线驱动电路36，通过由备用位线组成的位线对组单元104，选择一个备用BL1和一个备用BL1线。

同时，一个没导通分配给故障位线的BL1的CS线的信号(NE1)信号被用到CS线驱动电路32。

这样，执行对故障位的替换，在存储器单元的基本操作中，是没问题的。

但是，例如，在美国专利号4,663,584中所揭示的，根据存储单元的数据，位线对被预先充电到，在读出放大器16的放大操作之前，由位线电位产生电路(没有表示)供给电位V_BL的电平。这里，电位V_BL被置为1/2V_CC，V_CC是从电源2分到的电位。

V_BL的值没被限制为1/2V_CC，它可以置为任意图。

连接到电源2的第一个电源线S_2P把偏压加到开关晶体管10和加到读出放大器，一个通过开关晶体管12和加到读出放大器，连接的第二电源线S_2N，也被作为位线对预充电。每个第一和第二电源线S_2P和S_2N通常参考下文中门线S₂。

因此，由于短路部分200的存在，产生了第一个泄漏电流路径202和第二个泄漏电流路径204，在第一个泄漏电流路径202中，经过把位线对BL1和/BL1共同耦合到电位BL位线均衡电路14，从位线电位生成电路的电位供应线来的电流，通过位线BL1泄漏。在第二个泄漏电流路径204中，从通常把S₂耦合到电位V_BL的S₂线均衡电路4来的电流，通过线S₁，读出的的放大器16，和位线BL1泄漏。

结果，出现了存储单元闲置电流增大。

这里还有另一个缺点，由于电位V_BL变得比设计值降低，对应V_BL的操作容限明显地减少了。

根据图19的时间图表，将做下述描述。