TW484136B - Integrated memory with memory-cells and reference-cells - Google Patents

Description

484136 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1 ) 本發明涉及一種具有記憶胞及參考記憶胞之積體記憶 體。 此種 FRAMs(Ferroelectric Random Access Memory) 形式之積體記憶體在US 5 844 832中已有描述。在對記 憶胞中之一進行存取之前，該參考記憶胞用來在此記憶 體之位元線上產生一種參考電位。各記憶胞之選取是由 與其相連接之字元線來達成，參考記億胞之選取是由與 其相連接之參考字元線來達成。 一般已爲人所知者是：在積體記憶體中設置一些備用 (redundant )之記憶胞（其與備用之字元線相連接）來修 復各缺陷。藉由相對應之邏輯電路之程式化，則可在記 憶體操作時使備用之字元線及與其相連接之備用之記憶 胞依據位址來取代正常之字元線及與其相連接之記憶 胞。 本發明之目的是提供一種積體記憶體，有一般之 記憶胞及參考記憶胞且可藉由備用之記彳修復各缺 陷，這些備用之元件使用儘可能少之 上述目的以申請專利範圍第1項之餐^記憶體來達成 。本發明有利之其它形式敘述在申胃#^^利範圍附屬項 中。 在本發明之積體記憶體中設有備用之記憶胞，其配置 在此記憶體之位元線及備用字元線之相交點。此外，此 記憶體具有可程式化之驅動單元，由其程式化狀態可知 :備用之字元線及與其相連接之備用之記憶胞在記憶體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 484136 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 操作時是否已取代一條字元線及與其相連接之記憶胞之 一或已取代一條參考字元線及與其相連接之參考記憶 胞。 在傳統之字元線備用過程中備用之字元線被程式化時 只用來依據位址來取代正常位元線之一，但在本發明之 積體記憶體中則存在一些選擇性：備用之字元線是否用 於此目的或用來取代各參考字元線中之一。因此，在本 發明中利用備用之字元線及與其相連之備用之記憶胞不 但可修復正常記憶胞之缺陷，亦可修復各參考記憶胞之 缺陷，或亦修復與其相連之正常字元線或參考字元線。 這在字元線備用時是表示一種很大之彈性。反之，若設 置各別之備用字元線，其中一些用來修復正常字元線之 缺陷而另一些是用來修復各參考字元線之一之缺陷，則 此種記憶體所具有之備用字元線之數目必較本發明之記 憶體者還多。本發明因此認知：一種記憶體即使有較多 數目之正常字元線，但每一記憶方塊只有數目很少之參 考字元線（例如，一條或二條）。"一條參考字元線具有 缺陷”此種機率因此較一條正常字元線發生缺陷時之機 率小很多。因此，設置各別之備用字元線一方面來修復 正常之字元線且另一方面來修復各參考字元線是無效率 的。藉由設置共同之備用字元線以便選擇性地修復正常 字元線之一或修復各參考字元線之一，則在本發明中備 用字元線之數目即可保持較小，空間需求因此亦較小。 依據本發明之其它形式，此積體記憶體之驅動單元具 -4- ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ! --------t--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 484136 A7 _____B7___ 五、發明說明（3 ) 有第一子單元，其用來區別：在記憶體操作期間此備用 之字元線是否取代字元線之一或取代該參考字元線。此 外，此驅動單元具有第二子單元，其決定此備用字元線 被驅動單元所驅動之時間。爲了此一目的，則在字元線 之一被驅動之前，在存取記憶胞之一時若參考字元線由 備用字元線所取代，第二子單元即驅動該驅動單元以便 產生該參考電位。在字元線之一由備用之字元線所取代 時，只有在參考字元線被驅動而產生該參考電位之後第 二子單元才驅動該驅動單元。 本發明以下將依據圖式中之實施例來詳述。 圖式之簡單說明： 第1圖 本發明積體記憶體之記憶胞陣列。 第2圖是第1圖之積體之驅動單元。 第3圖 是第1圖之記憶體之電位曲線。 第1圖顯示積體記憶體之記憶胞MC，其配置於位元線 .BL i，/ BL i與字元線WL i之相交點。此記憶體具有許多字元 線WL i，但第1圖中只顯示3條。此記憶體另外具有許多位 元線，第1圖中只顯示二對（P a i r)位元線。每一對位元線 都與一個讀出放大器SA相連接，此讀出放大器SA用來放 大此位元線對中所產生之差動信號。每對位兀線之一條 位元線BL1，/BLl ; BL2，/BL2都經由短路電晶體SH而互相 連接。此短路電晶體SH之閘極是與短路信號EQ相連接。 第1圖之記憶體另外具有一些參考記憶胞CREF，其配 置在位元線BLi，/BLi與參考字元線WLREF，/WLREF之相 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^---------^9— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 484136 A7 B7 五、發明說明（ 交點。參考記憶胞CREF用來產生位元線上之參考電位， 以下將詳述。此記憶體另又具有一些備用記憶胞RC，其 配置在位元線BLi，/ BLi與備用字元線RWL1，RWL2之相交 點。 記憶胞MC，參考記憶胞CREF和備用記憶胞rc之構造相 同。第1圖中只明顯地顯示之二個參考記憶胞CREF，其 餘之參考記憶胞CREF，記憶胞MC和備用記憶胞rc只藉由 記憶胞陣列中各別相交點處之正方形來表示。每一記憶 胞都具有一個選擇電晶體T及一個記憶電容器C。此記憶 電容器C具有鐵電介電質。此記憶體是FRAM型式之鐵電記 憶體。此§5憶電谷窃C之一*個電極經由選擇電晶體T之可 控制之區段而與所屬之位元線BLi，/BLi相連接。C之另 一個電極是與板電位VP相連接。選擇電晶體T之閘極是 與所屬之字元線WLi或參考字元線WLREF，/WLREF或備用 字元線RWL，，RWL2相連接。

字元線WLi是與列解碼器RDEC之輸出相連接。參考字元 線WLREF，/WLREF是與控制電路CTR之輸出端相連接。備 用字元線RWL1，RWL2是與驅動單元AKT之輸出相連接。 列位址RADR在輸入側傳送至驅動單元AKT和列解碼器 RDEO 以下將依據第3圖來說明第1圖所示電路之作用旌，此 時係假定記憶胞MC或參考記憶胞CREF未發生缺陷，備用 力 字元線RWL1，RWL2因此不會被驅動單元AKT所驅動。 以下將詳述此種位於字元線WL1和位元線BL1相交處之記 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---- 麝_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 484136

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

憶胞MC之存取方式。首先，此二條位元線BL1，/BL1放 電至接地電位。先前已在此種與位元線BL1相連之參考 記憶胞CREF中儲存邏輯"0"。只要此二條參考字元線 WLREF，/WLREF具有高位準，則由此二個參考記憶胞CREF (其是與第一對位元線BL1，/BL1相連接）之內容即讀出 至此二條位元線上。在此二條參考字元線又具有低位準 時，藉由短路電晶體SH之閘極中之短路信號EQ之高位準 使此二條位元線BL1，/BL1短路。所期望之參考電位 VREF(其等於先前在此二條位元線BL1，/BL1上之電位之 平均値）因此可在此二條位元線上調整。 在短路電晶體SH又截止（off )(此時短路信號EQ具有低 位準）之後，第一字元線WL1依據此種施加至列解碼器 RDEC之列位址RADR而處於高位準，這樣可使相交點處之 即將讀出之記憶胞MC之選擇電晶體T導電性地與第一位元 線BL1相連接。在第3圖中假設：記憶胞MC中儲存邏輯 。第一位元線BL1上之電位因此可較參考電位VREF還高， 此參考電位VREF仍保持在第二位元線/BL1上。然後在時 間點tSA時此讀出放大器（其至目前仍然是去（de-)驅動 的）被驅動，使其可在位元線對BL1，/BL1處於整個供電 位準VDD，接地時使差動信號放大。 由第3圖可知，在每次對記憶胞MC中之一進行讀出時 ，在此種與記憶胞MC相連接之字元線WLi被驅動之前，首 先驅動此二條參考字元線WLREF，/ WLREF，以便產生此參 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 484136 五、發明說明（ 考電位VREF。 第1圖所示之備用字元線RWL1，RWL2及與其連接之備 用記億胞RC在備用情況時分別用來選擇性地取代字元線 WLi中之一及與其相連接之記憶胞MC或取代該參考字元 線WLREF，/WLREF中之一及與其相連接之參考記億胞 CREF。第一備用字元線RWL1因此只可取代這些字元線 WLI，WL3或參考字元線WLREF，這些字元線之記憶胞配 置在其與位元線BL1，BL2之相交處。第二備用字元線 RWL2則用來取代有缺陷之字元線WL2或有缺陷之參考字 元線/ WLREF，其記憶胞配置在其與位元線/BL1，/BL2之 相交處。 若字元線WLi之一由備用字元線RWL1，RWL2之一所”修 復”，則後者即依據位址來取代WLi。即，在施加相對應 之列位址RADR時，取代用之備用字元線被驅動以取代此 種即將被取代之字元線WLi。 若參考字元線WLREF，/WLREF之一由備用字元線RWL1， RWL2之一"修復〃，則後者在字元線WLi之一每次驅動之 前即被驅動以便在位元線上產生該參考電位VREF以取代 此種即將被取代之參考字元線。 若藉由驅動單元AKT來驅動該備用字元線RWL1，RWL2 之一（此處亦依據第2圖來說明），則此驅動單元AKT須藉 由控制信號DAKT來控制此控制單元CTR或列解碼器RDEC ，使即將被取代之字元線WL i或參考字元線WLREF， /WLREF不被驅動。 --------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 484136 A7

五、發明說明（7 ) 依據：正常之字元線WLi之一或參考字元線WLREF， /WLREF之一是否由備用之字元線所取代，則以第3圖中 可推知之時間特性由驅動單元AKT來驅動該備用字元線 。這樣可確保：在字元線WLi之一被取代時只有在參考字 元線WLREF，/ WLREF被驅動及相關之參考電位VREF產生之 後備用字元線才被驅動，且在取代該參考字元線WLREF， /WLREF之一時在驅動字元線WLi之一之前使備用字元線被 驅動，以便藉助此備用字元線而在位元線上產生該參考 電位VREF。 第2圖是第1圖中驅動單元AKT之構造。此驅動單元AKT 對每一備用字元線RWL1，RWL2都具有第2圖所示之組件。 圖中只顯示這些對應於第一備用字元線RWL1之組件。此 驅動單元AKT具有第一多工器MUX1，第二多工器MUX2， 第一子單元U1及第二子單元U2。第一子單元U1是可程式 化的，因此可決定：備用之字元線RWL1是否用來取代字 元線WLi之一或取代該參考字元線WLREF，/WLREF之一。 第一子單元U1控制此多工器MUX1，MUX2之連接狀態。若 備用之字元線RWL1取代正常之字元線WLi之一，則此二 個多工器MUX1，MUX2之第一輸入端IN1處之信號對其輸 出信號是有決定性作用的。反之，若備用字元線RWL1取 代該參考字元線WLREF，/ WLREF中之一，則此二個多工 器MUX1，MUX2之第二輸入端IN2處之信號對此多工器之 輸出信號是有決定性作用的。 第一多工器MUX1之第一輸入端IN1是與比較器CMP之輸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅5事項再填寫本頁) --------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 484136 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8) 出端相連接。比較器CMP之一個輸入端是與可程式化之 電性熔絲形式之元件F相連接，元件F用來調整此種即將 被取代之字元線WLi之位址。列位址RADR傳送至比較器 CMP之第二輸入端。若比較器CMP已確定其二個輸入信號 相同，則其輸出具有一種高位準。第一多工器MUX1進行 此備用字元線RWL1之驅動，只要其經由電晶體T而與電 源電位VDD相連接時，電晶體T之導通時間點是由第二多 工器MUX2之輸出信號所決定。在以備用字元線RWL1來取 代字元線WLi之一時，第一時間單元T1之輸出信號（其與 第二多工器MUX2之第一輸入端IN1相連接）是有決定性作 用的。只有在第3圖中之參考電位藉由參考字元線WLREF ，/WLREF產生之後，第一時間單元T1才使電晶體T導通 •且因此使第一多工器MUX1與電源電位VDD相連接而使第 一多工器MUX1被驅動。 第一多工器MUX1之第二輸入端IN2是與電源電位VDD相 連接。第二多工器MUX2之第二輸入端IN2是與第二時間單 元T2相連接，第二時間單元T2經由電晶體T以第3圖所 示之參考字元線WLREF，/WLREF之時間特性來驅動第一多 工器MUX1。若備用字元線RWL1取代該參考字元線WLREF ，/WLREF中之一，則只要電晶體T依據第二時間單元T2 而導通時，由於第一多工器MUX1之第二輸入端IN2上之 電源電位VDD而使備用字元線RWL1被驅動。 第2圖中之第一子單元U1另外可用來產生此控制信號 DAKT，藉此來控制第1圖中之列解碼器RDEC或控制單元 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 484136 A7 B7 五、發明說明（9) CTR，使即將由備用字元線RWL1所取代之字元線WLi或參 考字元線WLREF不會被驅動。 符號之說明 MC.....記憶胞 ML i ....字元線 BLi，/BLi ....位元線 SA.....讀出放大器 WLREF，/ WLREF.....參考字元線 CREF...參考記憶胞 RWL1，RWL2 ....備用字元線 RC.....備用記憶胞 T......選擇電晶體 C......記憶電容器 FRAM...鐵電記憶體 CTR ....控制電路 AKT ....驅動單元 SH.....短路電晶體 RDEC ...列解碼器 U1.....第一子單元 U2.....第二子單元 MUX1 ,MUX2.....多工器 CMP....比較器 F......可程式化元件 T……電晶體 -11· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 484136 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 . 一種積體記憶體，其特徵爲具有： -記憶胞（MC )，其配置在字元線（WL i )和位元線 (BLi，/ BLi )之相交處， -參考記憶胞（CREF)，其配置在位元線（BLi，/BLi ) 與至少一條參考字元線（WLREF，/WLREF)之相交 處且在存取各記憶胞（MC )之一之前用來產生位元 線上之參考電位（VREF )， -備用記憶胞（RC )，其配置駐備用字元線（RWL 1， .RWL2)和位元線（BLi,/BLi)之相交處， -可程式化之驅動單元（AKT )，其程式化狀態是與 下述情況有關：備用字元線（RWL1，RWL2)及其所 連接之備用記憶胞（RC )在此記憶體操作時是否取 代字元線（WL i )之一及與其相連接之記憶胞（MC ) 或取代該參考字元線（WLREF，/WLREF)及與其相 連接之參考記憶胞（CREF)。 2 ·如申請專利範圍第1項之積體記憶體，其中 -其驅動單元（AKT)具有第一子單元（U1)及第二子 • 單元（U 2 )， -其第一子單元（U1)用來區別：備用字元線（RWL1， RWL2 )在此記憶體操作時是否用來取代字元線 (WLi )之一或取代該參考字元線（WLREF，/WLREF )， ‘ -其第二子單元（U2)用來決定此參考字元線（RWL 1， RWL2 )被驅動單元所驅動之時間，其過程是在存 取記憶胞（MC)之一時， -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐1 ' ---------------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂·

   六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若參考字元線（WLREF，/WLREF)由備用字元線 (RWL1，RWL2)所取代，則在字元線（WLi)之一被 驅動之前第二子單元（U2 )驅動此參考字元線以 便產生該參考電位（VREF)， 若字元線（WLi )之一由備用字元線（RWL1，RWL2) 所取代，則只有在參考字元線（WLREF，/ WLREF ) 被驅動以產生該參考電位（VREF)之後此第二子 單元（U2)才驅動此備用字元線（RWLl，RWL2)。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）