TWI226062B - Flexible redundancy for memories - Google Patents

Description

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發明之領域 更特別地，本發

本發明係關於記憶體積體電路（丨c) 明係關於在記憶體IC中實行冗餘。 發明之背景

鐵電性的金屬氧化物陶兜材料’例如鉛錯酸鈦酸趟 (PTZ)已被研究用於鐵電性的半導體記憶體裝置。其他1鐵 電性的材料’例如亦可使用锶鉍鈕（SBT) ^該鐵電性的材 料係位於兩電極之間，以形成一鐵電性的電容器％，用於儲 存資訊。鐵電性的電容器使用該鐵電性材料的滯後現象極 性化特性，用於儲存資訊。儲存於該記憶體胞元中的邏輯 值取決於該鐵電性電容器之極性化方向。為了改變該電容 器之極性化方向，大於該轉換電壓（強制電壓）之電壓需要 被用於通過其電極。該電容器之極性化取決於所使用電壓 之極性。該鐵電性電容器之優點係在電源移除後，其保持 其極性化狀態，而造成非揮發性的記憶體胞元。

第一圖係說明一對位元線（位元線BL與位元線補 體/BL)。每一位元線包含一組記憶體胞元（π 〇a或11 〇b)。 各自與一電晶體142並聯結合至一電容器144之該記憶體胞 元，係串聯以形成一串鏈。所描述之此記憶體結構，例 如Takashima等人於1998年5月在固態電路之IEEE期刊第33 冊第787至792頁所著「高密度串鏈鐵電性隨機存取記憶體 (串鏈FRAM)」，其係併於此處作為參考文獻。一感應放大 器（未顯示）係結合至該位元線，使得可以存取該記憶體胞 元。

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1226062 五、發明說明（3) 效率。為了在多於一塊時修復缺陷，因此需要額外的冗餘 元件。所需要採用於此冗餘系統之熔絲數目係6 (在3 2塊之 1為5且在設定冗餘係為1 )。所以，在串鏈結構中，習用的 冗餘系統係非常沒效率的，且使用很大的晶片區域。此 外，在一冗餘元件中，相對的多數胞元在冗餘元件本身增 加了失敗的可能性。 由上述之討論，本發明欲提供一改良的冗餘於具有串 鏈結構之I C中。 發明之概述 本發明係關於一改善的冗餘系統用以修復有缺陷的記 憶體胞元。在一實施例中，該積體電路包含一記憶體基 質，其係具有複數個記憶體胞元以第一及第二方向相互連 接。該複數個記憶體胞元係被分開至複數個記憶體元件 中。該基質亦包含一冗餘記憶體元件，其係具有複數個冗 餘記憶體胞元。該冗餘記憶體元件係被區分為R段於該第 一方向，其中R係一整數等於或大於2。一冗餘部份可被用 以修復一個或多個缺陷於一記憶體元件部份中。藉由將該 冗餘兀件分為R段，一冗餘元件可被用以修復缺陷上 不同記憶體元件。纟一實施例中，一冗餘元件可被用 不同段中修復缺陷上至r個不同記憶體元件。 發明之詳細說明 = 體塊或陣列增加列冗餘系統之修 復H而不ο額外的冗餘元件ϋ圖係說明本發明 之一實施例。記憶體胞元之矩陣301係藉由字元線盥位元

第7頁 1226062 五、發明說明（4) 線相互連接。例如該矩陣可為一記憶體丨c之陣列的一部 分。此外，該矩陣可為該記憶體丨c的整個陣列。在一實施 例中，該記憶體胞元可為鐵電性記憶體胞元。其他形式的 記憶體胞元，例如快閃記憶體或DRAM亦可使用。 如圖所示，該矩陣係排列於複數個記憶體元件或塊 340以及至少一冗餘元件或塊32〇中。一記憶體元件包含例 如複數個記憶體胞元排列於一串鏈結構中。提供至少一冗 餘元件320用於修復有缺陷的記憶體元件。 在一實施例中，該矩陣係包含32記憶體元件（34〇〇 一 340S1)與2列几餘元件（32 0。- 320!)。亦可提供具有其他數 目塊與冗餘元件之矩陣。該陣列之字元線係排列於垂直方 向^位元線係排列於水平方向。該陣列之一側係二感應放 大姦380排，其係結合至該位元線之端點。其他元件例如 字元線驅動器、字元線解碼器與攔解碼器（未顯示係包 含於此矩陣中。 邱八if本t明之7實施例，該矩陣係被邏輯片段化為X 刀1-X，/、中X係一整數2 2，沿著字元線的方向。不同 部分的字元線並未被物理性分離。不同部分之定位係利用 例如該位址之攔部分。較佳為，x係等於2y，其中一整 佳為y等於1-4 ’甚佳為y係等於卜3:因此，該 相3:二餘7"件係被區分為X區段。各部分的尺寸可為 相寺或不同。 π例中’一冗餘區段可修復位於對應部分中-5己憶體& I又巾的_個或多個有缺陷的胞元。亦可使用一冗

1226062 五、發明說明（5) 餘元件在位於不同部分φ的— 個有缺陷的胞元中的彻區段中修復-個或多 舉:!說明，該矩陣被區分為第一與第二部分 所示，有缺陷的記憶體胞元393係位於該第 -的 憶，元件34G12與34()21巾，或是位於該第二部分中該矩的二 5己k體το件34G8及34018中。第—部分中記憶體區段的缺陷 可被修復，其修復係藉由將其置換為第一部分中冗 的區段。同樣地，帛二部分中記憶體區段的缺陷可被修牛 復，其修復係藉由將其置換為對應的第二部分中之給 段。藉由區分該矩陣為X部分，—冗餘元件可在Μ 修復一有缺陷的記憶體區段。 〇丨刀 一般而言，用於編碼該冗餘元件所需要熔絲數 於xU+B + 1]，其中部分的數目為χ，Α係等於編碼記憮髀一 件數目所需之數目位元（例如32記憶體元件需要5位；;篮疋 係等於編碼不同部分所需之位元數目（例如2部分需=，Β 元），以及剩餘之1位元係用以決定冗餘。 而聲1位 如上所述，係藉由將矩陣區分為乂部分而達到姆 復能力的目的。修復能力增加的因數係為χ倍。且^二修 的之達成並不需要提供多餘的冗餘元件。雖然需要—目 炼絲，但是額外的熔絲所需要的區域小於額外^餘^外的 要的區域。此外，即使若該矩陣之一部分係有缺々、鬼所鵷 其他部分係不受影響的。無法修復一個部分的情$的’則 如無足夠的冗餘元件），該1C仍可與該矩陣之(例 行功能。 f之剩餘部份執

第9頁 1226062 五、發明說明（6) 本發明亦可使用於非串鏈的結構中。第四圖係說明一 習用冗餘系統用於非串鏈結構。如圖所示，記憶體胞元之 矩陣40 1係排列於例如摺疊的位元線結構中。亦可使用其 他形式的位元線結構。該矩陣包含複數個列或字元線，藉 由位元線彼此相連。該字元線係排列於垂直方向且該位元 線係排列於水平方向。一感應放大器480係位於該位元線 之一端。 舉例說明，該矩陣包含由8列位址位元所定位之2 5 6字 元線。亦可用其他數目的字元線提供於此矩陣。提供複數 個冗餘列與字元線。在一實施例中係提供8個冗餘列。習 知技藝中’該8個冗餘列可在上至8個不同字元線中，修復 一個或多個有缺陷的胞元。 ^根據本發明之一實施例，該冗餘列係被區分為X個區 丰又如第三圖中所述，以增加修復能力而不須增加冗餘元件 2 :二f於256字元線之矩陣而言，每一冗餘區段需要9 =熔4(8個用於定位該256字元線且1個用於代表冗餘）以 實ϊ ί :餘系 '純。雖然如上所述之該冗餘元件與該記憶體 ^糸專同一字元線，但是亦可使用提供具有複數個字元 線之冗餘與記憶體元件。 #菽雖然本發明以藉由不同之實施例所描述，但是熟知此 =蟲之人士可知本發明仍有其他的修飾與改變但不背離本 X明之精神與範圍。本發明之範圍並不受限於以上之說 明’而是如同以下申請專利範圍所闡述之内容。

1226062 圖式簡單說明 第一圖係說明排列於習用串鏈結構中記憶體胞元之欄。 第二圖係說明習用之冗餘系統於具有串鏈結構之記憶體陣 列。 第三圖係根據本發明之一實施例說明具有冗餘之一記憶體 矩陣。 第四圖係說明在一非串鏈結構記憶體矩陣中的冗餘系統。 元件符號說明 110a 、110b 記 憶 體 胞 元 130a 、130b 選 擇 電 晶 體 144 電 容 器 142 電 晶 體 201 記 憶 體 胞 元 陣 列 220 冗 餘 元 件 280 ^ 380 > 480 感 應 放 大 器 301 記 憶 體 胞 元 矩 陣 320 > 320〇 - - 32 0! 冗 餘 元 件 340 ^ 340〇 - -34 031 記 憶 體 元 件 3 6 4^ 第 一 / ，第二 :分 393 缺 陷 記 憶 體 胞 元 401 記 憶 體 胞 元 矩 陣 BS1 第 二 塊 選 擇 信 號 BSO 第 一 塊 選 擇 信 號

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1226062 圖式簡單說明 BL 位元線 /BL 位元線補體 PL 、 /PL 串鏈

IIH11 第12頁

Claims (1)

1226062 六、申請專利範圍 " ' —~— --1 1 · 一種積體電路，其具有一記憶體矩陣，1罝 耸—士 丁/、吳頁以第一盘 弟一方向彼此連接之複數個記憶體胞元，該記憶體胞元^ 含： I 複數個5己憶體胞元’其係分組成複數個記憶體元件· 至^、一几餘記憶體元件’其具有複數個冗餘記憶體胞 元；以及 〜 ㈣^個部分，其R係一大於或等於2之整數，該R個部分會 “輯地將該冗餘與§己憶體元件區分為R個區段，直中一冗 餘區段可被使用於該記憶體元件之各區段中，以修復一個 或多個有缺陷的記憶體胞元。 2·=申請專利範圍第1項之積體電路，其中該記憶體胞元 與冗餘記憶體胞元係為鐵電性記憶體胞元。 3 ·如申凊專利範圍第1項之積體電路，其中該記憶體元件 之記憶體胞元與該冗餘記憶體胞元或該冗餘元件係被 於記憶體串鏈中。 4·如申請專利範圍第3項之積體電路，其中該記憶體胞元 與冗餘記憶體胞元係為鐵電性記憶體胞元。 5·如申請專利範圍第丨項至第4項之一的積體電路，其中該 R個部分係於第一方向。 6·如申請專利範圍第丨項至第4項之一的積體電路，其中該 冗餘元件之區段係用於修復位於的該矩陣中對應部分記憶 體元件之有缺陷部分。 °心 7'如申請專利範圍第1項至第4項之一的積體電路，其中該 R係等於2y，其中y係一等於或大於1之整數。

1226062 六、申請專利範圍 8. 如申請專利範圍第5項之積體電路，其中該第一方向係 ·. 沿著該字元線的方向。 9. 如申請專利範圍第8項之積體電路，其中該冗餘元件之 ._ 區段係用於修復位於的該矩陣中對應部分記憶體元件之有 缺陷部分。 10. 如申請專利範圍第9項之積體電路，其中該R係等於2y， 其中y係一等於或大於1之整數。 11. 如申請專利範圍第8項之積體電路，其中該R係等於2y， 其中y係一等於或大於1之整數。

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