JP2008186515A - Semiconductor memory and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体記憶装置および電子機器に関し、より詳しくは、セル電流の変化を利用して情報を記憶できる機能を備えたフラッシュメモリセル等の不揮発性メモリセルを備えた半導体記憶装置およびそれを用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device and an electronic device, and more particularly, to a semiconductor memory device including a nonvolatile memory cell such as a flash memory cell having a function of storing information by utilizing a change in cell current, and the same It relates to the electronic equipment used.
近年、携帯電話やデジタルカメラなどのデータ記憶用の半導体記憶素子あるいはコード(プログラム)記憶用の半導体記憶素子として、フラッシュメモリや強誘電体メモリ等のような不揮発性の半導体記憶装置が多く利用されている。さらに、液晶パネルなどのガラス基板上にも不揮発性メモリを搭載することが考えられている。 In recent years, non-volatile semiconductor memory devices such as flash memories and ferroelectric memories have been widely used as semiconductor memory elements for data storage or code (program) storage such as mobile phones and digital cameras. ing. Furthermore, it is considered to mount a nonvolatile memory on a glass substrate such as a liquid crystal panel.
このような不揮発性メモリセルは、記憶状態に応じたセル電流の違いを利用して情報を記憶するものであるが、構造上、個々のメモリセルの間で書き込み時間に差があったり、消去セル電流がばらついたりするなど、セル特性のばらつきが大きい。特にガラス基板の上に形成されたメモリセルは、特性ばらつきが大きいため、極端に特性の悪いメモリセルは不良品として選別する必要がある。しかし、メモリ部分のみに生じた不良によって、一体化された液晶パネル部分をも不良品とするのは、大変効率が悪い。 Such a non-volatile memory cell stores information by utilizing the difference in cell current according to the storage state. However, due to the structure, there is a difference in writing time between individual memory cells, or erasing. There are large variations in cell characteristics, such as cell current variation. In particular, since memory cells formed on a glass substrate have a large variation in characteristics, it is necessary to select memory cells having extremely poor characteristics as defective products. However, it is very inefficient to make an integrated liquid crystal panel part defective due to a defect occurring only in the memory part.
また、個々のメモリセルは、ディスターブ(他のメモリセルへのアクセスによる外乱)や、エンデュランス(書き換え回数の増加によるメモリセルの書き換え特性の劣化)、リテンション(温度変化や経時変化等による蓄積情報の保持特性)等の影響が、互いに異なる度合いで及ぶため、製品が市場に出てから不良を起こすという問題が生じる。 In addition, individual memory cells are subject to disturbance (disturbance due to access to other memory cells), endurance (degradation of the memory cell's rewrite characteristics due to an increase in the number of rewrites), retention (changes in stored information due to changes in temperature, changes over time, etc.). Since the influences such as the holding characteristics) are different from each other, there arises a problem that the product causes a defect after it enters the market.
従来のメモリセル不良に対する代表的な解決手法としては、ヒューズを用いて冗長メモリセルに置換する半導体記憶装置(例えば、特開2002−74979号公報(特許文献1)参照)や、不揮発性メモリを用いて冗長メモリセルに置換する半導体記憶装置(例えば、特開2002−358794号公報(特許文献2)参照)がある。 As a typical solution to a conventional memory cell failure, a semiconductor memory device (see, for example, JP-A-2002-74979 (Patent Document 1)) that replaces a redundant memory cell using a fuse, or a nonvolatile memory is used. There is a semiconductor memory device (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-358794 (Patent Document 2)) that is used and replaced with a redundant memory cell.
しかしながら、上記従来のヒューズを用いた半導体記憶装置は、ウェハテスト後、ヒューズをレーザ等で切断する必要があるため、スループットが悪く、また、ヒューズ部分の面積がチップ面積を増大させる。 However, since the semiconductor memory device using the conventional fuse needs to cut the fuse with a laser after the wafer test, the throughput is poor, and the area of the fuse portion increases the chip area.
また、上記従来の不揮発性メモリを用いた半導体記憶装置は、冗長置換アドレスを記憶させる不揮発性メモリ自身の歩留まりが悪いと、救済効率が悪い。また、出荷後に不揮発性メモリの特性が変動するため、再書き込み等のアフタケアが必要であった。
そこで、この発明の課題は、個々のメモリセルの不良率が高くても、また、個々のメモリセルの特性が製品出荷後に変動しても、メモリ部の不良率を低く抑えることができる半導体記憶装置およびそれを用いた電子機器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor memory that can keep the memory unit defective rate low even if the defective rate of individual memory cells is high or the characteristics of the individual memory cells change after product shipment. An object is to provide an apparatus and an electronic apparatus using the same.
上記課題を解決するため、この発明の半導体記憶装置は、
nビットを記憶するために、k個のメモリセルからなるm組(m>n)のメモリセル群を有し(n,k,mは自然数)、
上記メモリセル群の各々に、少なくとも3種類の状態のうちのいずれか1種類の状態を記憶することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a semiconductor memory device according to the present invention provides:
In order to store n bits, the memory cell group includes m sets (m> n) of k memory cells (n, k, m are natural numbers),
One of at least three states is stored in each of the memory cell groups.
上記構成の半導体記憶装置によれば、上記メモリセル群の各々に、少なくとも3種類の状態のうちのいずれか1種類の状態を記憶するので、1つのメモリセル群に記憶する1ビットのデータ“0”,“1”の2種類の状態以外に、そのメモリセル群が不良であることを表す1種類の状態をメモリセル群に記憶できる。したがって、正常であれば、n組のメモリセル群でnビットの情報が記憶されるが、例えばそのn組のメモリセル群の1つに不良がある場合は、不良のメモリセル群を残りの(m−n)個のメモリセル群のうちの1つに置き換えて、nビットを記憶することが可能となる。これにより、(m−n)個のメモリセル群の不良まで許容できるので、個々のメモリセルの不良率が高くても、また、個々のメモリセルの特性が製品出荷後に変動しても、メモリセル群全体の不良率を低く抑えることができ、出荷時の歩留まりを向上できると共に、製品出荷後も、長期間、正確にメモリセルの情報を読み出すことができる。また、不良のメモリセル群のアドレスを、従来のように置換アドレス用メモリセルに記憶させる必要がないため、置換アドレス用メモリセル自身の不良率が、製品の不良率に与える影響がない。 According to the semiconductor memory device having the above-described configuration, one of the at least three states is stored in each of the memory cell groups, so that 1-bit data “1” stored in one memory cell group “ In addition to the two types of states “0” and “1”, one type of state indicating that the memory cell group is defective can be stored in the memory cell group. Therefore, when normal, n bits of information are stored in n memory cell groups. For example, if one of the n memory cell groups is defective, the defective memory cell group It is possible to store n bits by replacing with one of the (mn) memory cell groups. As a result, even a failure of (mn) memory cell groups can be tolerated. Therefore, even if the failure rate of each memory cell is high or the characteristics of each memory cell fluctuate after product shipment, the memory The defect rate of the entire cell group can be kept low, the yield at the time of shipment can be improved, and the information of the memory cell can be read accurately for a long period after the product is shipped. Further, since it is not necessary to store the address of the defective memory cell group in the replacement address memory cell as in the prior art, the defective rate of the replacement address memory cell itself does not affect the defective rate of the product.
また、一実施形態の半導体記憶装置では、上記メモリセル群には、データ“0”、データ“1”および置換メモリセル群であることを示す3種類の状態のうちのいずれか1種類の状態を記憶する。 In one embodiment of the semiconductor memory device, the memory cell group includes data “0”, data “1”, and one of three states indicating a replacement memory cell group. Remember.
ここで、置換メモリセル群とは、不良のために他のメモリセル群に置き換えられたものである。 Here, the replacement memory cell group is one that has been replaced with another memory cell group due to a defect.
また、一実施形態の半導体記憶装置では、上記メモリセル群の各々は、2個の上記メモリセルからなる。 In one embodiment, each of the memory cell groups includes two memory cells.
上記実施形態によれば、少なくとも3種類の状態を記憶させる必要があるメモリセル群に、最低必要な2個のメモリセルのみで構成しているので、回路規模を小さくすることができる。 According to the above-described embodiment, the memory cell group that needs to store at least three types of states is configured by only two memory cells that are at least necessary, so that the circuit scale can be reduced.
また、一実施形態の半導体記憶装置では、
上記メモリセル群は、
第1のメモリセルおよび第2のメモリセルで構成され、
上記データ“0”の状態として、上記第1のメモリセルに“0”を記憶すると共に上記第2のメモリセルに“1”を記憶し、
上記データ“1”の状態として、上記第1のメモリセルに“1”を記憶すると共に上記第2のメモリセルに“0”を記憶し、
上記置換メモリセル群であることを示す状態として、上記第1のメモリセルおよび第2のメモリセルに共に“0”または“1”を記憶する。
In the semiconductor memory device of one embodiment,
The memory cell group is
A first memory cell and a second memory cell;
As a state of the data “0”, “0” is stored in the first memory cell and “1” is stored in the second memory cell,
As the state of the data “1”, “1” is stored in the first memory cell and “0” is stored in the second memory cell.
As a state indicating the replacement memory cell group, “0” or “1” is stored in both the first memory cell and the second memory cell.
上記実施形態によれば、メモリセルの不良に、「消去不良」と「書き込み不良」の両方があっても、非常に低い不良率に抑えることができる。 According to the above-described embodiment, even if there are both “erase failure” and “write failure” in the memory cell failure, the failure rate can be reduced to a very low level.
また、一実施形態の半導体記憶装置では、上記メモリセル群の各々は、6個の上記メモリセルからなる。 In one embodiment of the semiconductor memory device, each of the memory cell groups includes six memory cells.
上記実施形態によれば、メモリセル群の各々の6個のメモリセルを3個ずつに分けて、多数決回路などにより出荷後の不良を抑えるために必要な少なくとも3個のメモリセルを同じ”000”または”111”の記憶に用いていることによって、冗長性を高めて信頼性を向上できる。 According to the above embodiment, each of the six memory cells of the memory cell group is divided into three, and at least three memory cells necessary for suppressing defects after shipment by a majority circuit or the like are the same as “000”. By using it for storing “or“ 111 ”, it is possible to increase redundancy and improve reliability.
また、一実施形態の半導体記憶装置では、
上記メモリセル群は、
第1乃至第6のメモリセルで構成され、
上記データ“0”の状態として、上記第1乃至第3のメモリセルのすべてに“0”を記憶すると共に上記第4乃至第6のメモリセルのすべてに“1”を記憶し、
上記データ“1”の状態として、上記第1乃至第3のメモリセルのすべてに“1”を記憶すると共に上記第4乃至第6のメモリセルのすべてに“0”を記憶し、
上記置換メモリセル群であることを示す状態として、上記第1乃至第6のメモリセルのすべてに“0”または“1”を記憶する。
In the semiconductor memory device of one embodiment,
The memory cell group is
It is composed of first to sixth memory cells,
As the state of the data “0”, “0” is stored in all of the first to third memory cells and “1” is stored in all of the fourth to sixth memory cells,
As the state of the data “1”, “1” is stored in all of the first to third memory cells and “0” is stored in all of the fourth to sixth memory cells,
As a state indicating the replacement memory cell group, “0” or “1” is stored in all of the first to sixth memory cells.
上記実施形態によれば、メモリセルの不良に、「消去不良」と「書き込み不良」の両方があっても、非常に低い不良率に抑えることができる。 According to the above-described embodiment, even if there are both “erase failure” and “write failure” in the memory cell failure, the failure rate can be reduced to a very low level.
また、一実施形態の半導体記憶装置では、
上記第1乃至第3のメモリセルの出力が接続された第1の多数決回路と、
上記第4乃至第6のメモリセルの出力が接続された第2の多数決回路と
を備えた。
In the semiconductor memory device of one embodiment,
A first majority circuit to which outputs of the first to third memory cells are connected;
And a second majority circuit to which the outputs of the fourth to sixth memory cells are connected.
上記実施形態によれば、上記第1乃至第3のメモリセルの出力が接続された第1の多数決回路と、上記第4乃至第6のメモリセルの出力が接続された第2の多数決回路とによって、冗長性を高めて信頼性を向上できると共に、出荷後の不良を抑えるための多数決回路に最低限必要な3個のメモリセルを同じ”000”または”111”の記憶に用いているので、回路規模を小さくすることができる。 According to the embodiment, the first majority circuit to which the outputs of the first to third memory cells are connected, and the second majority circuit to which the outputs of the fourth to sixth memory cells are connected; As a result, the redundancy can be improved and the reliability can be improved, and the minimum three memory cells necessary for the majority circuit for suppressing defects after shipment are used for storing the same “000” or “111”. The circuit scale can be reduced.
また、この発明の電子機器では、上記のいずれか1つの半導体記憶装置を備える。 An electronic apparatus according to the present invention includes any one of the above semiconductor memory devices.
上記構成によれば、比較的簡単な構成によって、メモリ部分の不良率を低く抑えることができ、出荷時の歩留まりを向上できると共に、製品出荷後も、長期間、正確にメモリセルの情報を読み出すことができる上記半導体記憶装置を備えるので、信頼性の高い電子機器が得られる。 According to the above configuration, the defect rate of the memory portion can be kept low with a relatively simple configuration, the yield at the time of shipment can be improved, and the information of the memory cell can be accurately read out for a long period after the product is shipped. Since the above-described semiconductor memory device is provided, a highly reliable electronic device can be obtained.
以上より明らかなように、この発明の半導体記憶装置によれば、個々のメモリセルの不良率が高くても、また、個々のメモリセルの特性が製品出荷後に変動しても、複数のメモリセルで構成されるメモリセル群に1ビットのデータを記憶させ、不良があった場合は、予備のメモリセル群に置換する手法を用いるため、メモリ部の不良率を低く抑えることができ、出荷時の歩留まりを向上でき、また、製品出荷後も、長期間、正確にメモリセルの情報を読み出すことができる。
As is apparent from the above, according to the semiconductor memory device of the present invention, even if the defect rate of each memory cell is high or the characteristics of each memory cell fluctuate after product shipment, a plurality of
また、この発明の電子機器によれば、上記半導体記憶装置を用いることによって、信頼性の高い電子機器が実現することができる。 Further, according to the electronic device of the present invention, a highly reliable electronic device can be realized by using the semiconductor memory device.
以下、この発明の半導体記憶装置および電子機器を図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, a semiconductor memory device and an electronic apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
(第1実施形態)
図1は、この発明の第1実施形態の半導体記憶装置を示す図である。この半導体記憶装置は、2個のメモリセル200,201で構成されたm組のメモリセル群101〜10mを備えている。記憶する情報をnビットとし、m>nのように構成する(n,k,mは自然数)。従って、通常、nビットの情報を記憶するのであれば、n組のメモリセル群101〜10nがあれば十分であるが、不良メモリセル群があったときに置換するため、m−n組の予備のメモリセル群10n+1〜10mを有している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention. This semiconductor memory device includes m sets of
しかし、不良のメモリセル群があった場合、それをヒューズなどで不活性化する手法では、ウェハテスト後、ヒューズをレーザ等で切断する必要があるため、スループットが悪く、また、ヒューズ部分の面積がチップ面積を増大させる。あるいは、良品のメモリセル群に置換し、置換された不良メモリセル群のアドレスを記憶させる方法もあるが、置換アドレスを記憶させるメモリセル自身の歩留まりが悪いと、救済効率が悪い。 However, if there is a defective memory cell group, the method of inactivating it with a fuse or the like requires that the fuse be cut with a laser or the like after the wafer test, resulting in poor throughput and the area of the fuse portion. Increases the chip area. Alternatively, there is a method of replacing with a good memory cell group and storing the address of the replaced defective memory cell group. However, if the yield of the memory cell itself storing the replacement address is poor, the repair efficiency is poor.
そこで、この発明においては、予備のメモリセル群10n+1〜10mを備えると共に、メモリセル群に、データ“0”とデータ“1”の状態以外に、不良メモリセル群であることを示す状態を書き込む。各々のメモリセル群は、図1のように構成される。ここでは、最も簡単な例として、2個のメモリセル200および201を用いている。
Therefore, according to the present invention, spare
書き込み動作の一連の流れは、例えば図2A, 図2Bに示すフローチャートのようになる。なお、ここでは、全てのメモリセル群のメモリセルが"0"に消去された状態であるとする(通常、不揮発性メモリは全部消去された状態で出荷されるため)。また、初期設定としてi=1,j=1とする。 A series of flow of the write operation is as shown in the flowcharts of FIGS. 2A and 2B, for example. Here, it is assumed that the memory cells of all the memory cell groups are erased to “0” (normally, the nonvolatile memory is shipped in an erased state). In addition, i = 1 and j = 1 are set as initial settings.
まず、書き込み処理がスタートすると、図2Aに示すステップS1で、第i(=1〜n)データの書き込みとし、ステップS2に進み、第j(=1〜m)メモリセル群への書き込みとする。ここで、ステップS1,S2の1回目は、第1データを第1メモリセル群101に書き込むことになる。
First, when the writing process is started, the i-th (= 1 to n) data is written in step S1 shown in FIG. 2A, and the process proceeds to step S2 to write to the j-th (= 1 to m) memory cell group. . Here, in the first time of steps S 1 and
次に、ステップS3に進み、データ“0”の書き込みであると判定すると、ステップS4に進む一方、データ“0”の書き込みでないと判定すると、図2BのステップS21に進む。 Next, the process proceeds to step S3. If it is determined that the data “0” is written, the process proceeds to step S4. On the other hand, if it is determined that the data “0” is not written, the process proceeds to step S21 in FIG.
ステップS4において、第1のメモリセル200が“0”か否かを判定し、第1のメモリセル200が“0”であると判定すると、ステップS5に進む。
In step S4, it is determined whether or not the
次に、ステップS5で第2メモリセル201に“1”を書き込み、ステップS6に進んで、第2のメモリセル201が“1”か否かを判定し、第2のメモリセル201が“1”であると判定すると、正常に書き込みできたものとして、ステップS7に進む。
Next, “1” is written to the
そして、ステップS7でiをインクリメントすると共にjをインクリメントして、ステップS8に進み、i>nであると判定すると、第1データ〜第nデータの書き込みが成功したものとしてこの処理を終了する。 Then, i is incremented and j is incremented in step S7, and the process proceeds to step S8. If it is determined that i> n, this processing is terminated as the writing of the first data to the n-th data is successful.
一方、ステップS8でi>nでないと判定すると、ステップS9に進み、j>mであるか否かを判定する。そして、ステップS9でj>mであると判定すると、書き込みが失敗したものとしてこの処理を終了する一方、j>mでないと判定すると、ステップS1に戻る。 On the other hand, if it is determined in step S8 that i> n is not satisfied, the process proceeds to step S9 to determine whether j> m is satisfied. If it is determined in step S9 that j> m, the process is terminated as a writing failure, whereas if it is determined that j> m is not satisfied, the process returns to step S1.
また、ステップS4において、第1のメモリセル200が“0”でないと判定すると、ステップS11に進み、第2のメモリセル201に“1”を書き込む。
If it is determined in step S4 that the
次に、ステップS12に進み、第2のメモリセル201が“1”であると判定すると、ステップS13に進む一方、第2のメモリセル201が“1”でないと判定すると、書き込みが失敗したものとしてこの処理を終了する。
Next, the process proceeds to step S12. If it is determined that the
そして、ステップS13でjをインクリメントしてステップS14に進み、j>mであると判定すると、書き込みが失敗したものとしてこの処理を終了する一方、j>mでないと判定すると、ステップS2に戻る。 Then, j is incremented in step S13, and the process proceeds to step S14. If it is determined that j> m, the process is terminated as the writing has failed, whereas if it is determined that j> m is not satisfied, the process returns to step S2.
また、図2BのステップS21では、第2メモリセル201が“0”であると判定すると、ステップS22に進み、第1のメモリセル200に“1”を書き込み、ステップS23に進む。
2B, when it is determined that the
次に、ステップS23で第1のメモリセル200が“1”であると判定すると、図2AのステップS7に進む一方、第1のメモリセル200が“1”でないと判定すると、図2AのステップS13に進む。
Next, if it is determined in step S23 that the
一方、ステップS21で第2メモリセル201が“0”でないと判定すると、ステップS24に進み、第1のメモリセル200に“1”を書き込み、ステップS25に進む。
On the other hand, if it is determined in step S21 that the
次に、ステップS25で第1のメモリセル200が“1”であると判定すると、図2AのステップS13に進む一方、第1のメモリセル200が“1”でないと判定すると、書き込みが失敗したものとしてこの処理を終了する。
Next, if it is determined in step S25 that the
このように、データ“0”の場合は、第1のメモリセル200に“0”を記憶すると共に第2のメモリセル201に“1”を記憶し、データ“1”の場合は、第1のメモリセル200に”1” を記憶すると共に第2のメモリセル201に“0”を記憶する。
Thus, in the case of data “0”, “0” is stored in the
もし、第1のメモリセル200あるいは第2のメモリセル201に不良があって、所望の状態が記憶できない場合は、第1のメモリセル200および第2のメモリセル201の両方を“0”または“1”として、前述のデータ“0”およびデータ“1”の状態と区別する。
If the
そして、次のメモリセル群に所望のデータを書き込む。ここで、メモリセル不良とは、“1”の書き込みができずに“0”固定の「書き込み不良」と、“0”に消去できずに“1”固定の「消去不良」としている。 Then, desired data is written into the next memory cell group. Here, the memory cell failure is defined as “write failure” in which “1” cannot be written and “0” is fixed, and “erase failure” in which “1” is fixed without being erased to “0”.
今、個々のメモリセルの消去不良率(最初、消去状態にない確率も含める)をe、書き込み不良率をpとすると、メモリセル群が冗長置換不可能な完全不良率ε0(図2A,図2Bの「書き込み失敗」となる確率)は、
ε0=p・e
で表される。また、メモリセル群が冗長置換可能な不良率ε1(図2AのステップS13の「j=j+1」を通過し、不良メモリセル群となる確率)は、
ε1=p+e−2p・e
である。さらに、nビットの記憶に対して、m組(m>n)のメモリセル群を持っている場合の冗長置換後のm組全体の不良率ε2は、個々のメモリセル群の不良率をε3としたとき、
と表される。
Now, assuming that the erase failure rate (including the probability that the memory cell is not in the erased state) is e and the write failure rate is p, the complete failure rate ε0 (FIG. 2A, FIG. 2B “probability of“ write failure ”)
ε0 = p · e
It is represented by Further, the defect rate ε1 (probability of passing through “j = j + 1” in step S13 in FIG. 2A and becoming a defective memory cell group) that the memory cell group can be redundantly replaced is:
ε1 = p + e−2p · e
It is. Further, when there are m sets (m> n) of memory cell groups for n-bit storage, the failure rate ε2 of the entire m sets after redundant replacement is expressed as ε3. When
It is expressed.
ここで、e=p=1%とすると、
完全不良率ε0=0.01%
不良率ε1=1.98%
となる。ε0<<ε1なので、上式のε3≒ε1とできて、例えば、記憶したいビット数が8ビット(n=8)の場合、メモリセル群を2組(3組)余分に設けて、m=10とすれば、全体不良率ε2≒0.084%と、非常に低い不良率に抑えることができる。
Here, if e = p = 1%,
Complete defect rate ε0 = 0.01%
Defect rate ε1 = 1.98%
It becomes. Since ε0 << ε1, the above equation can be set to ε3≈ε1. For example, when the number of bits to be stored is 8 bits (n = 8), two (3) memory cell groups are provided, and m = If it is 10, the overall defect rate ε2≈0.084%, which can be suppressed to a very low defect rate.
もし、冗長置換しないm=8の場合、全体不良率は14.78%となってしまうので、およそ170分の1に不良率を低減できる。 If m = 8 without redundant replacement, the overall failure rate is 14.78%, so the failure rate can be reduced to approximately 1/170.
あるいは、メモリセル群を3組余分に設けて、m=11とすれば、全体不良率ε2≒0.0045%と、さらに低い不良率に抑えることができ、冗長置換しない場合に比べ、およそ3250分の1に不良率を低減できる。 Alternatively, if three sets of memory cells are provided and m = 11, the overall defect rate ε2≈0.000045% can be suppressed to a lower defect rate, which is approximately 3250 compared to the case where no redundant replacement is performed. The defect rate can be reduced by a factor.
上記構成の半導体記憶装置によれば、m組のメモリセル群101〜10mのうちの(m−n)個のメモリセル群の不良まで許容できるので、個々のメモリセルの不良率が高くても、また、個々のメモリセルの特性が製品出荷後に変動しても、メモリセル群全体の不良率を低く抑えることができ、出荷時の歩留まりを向上できると共に、製品出荷後も、長期間、正確にメモリセルの情報を読み出すことができる。また、不良のメモリセル群のアドレスを、従来のように置換アドレス用メモリセルに記憶させる必要がないため、置換アドレス用メモリセル自身の不良率が、製品の不良率に与える影響がない。
According to the semiconductor memory device having the above-described configuration, even (m−n) memory cell groups out of the m sets of
また、3種類の状態を記憶させる必要があるメモリセル群101〜10mの夫々を、最低必要な2個のメモリセル200,201のみで構成しているので、回路規模を小さくすることができる。
In addition, since each of the
また、データ“0”の状態として、第1のメモリセル200に“0”を記憶すると共に上記第2のメモリセル201に“1”を記憶し、データ“1”の状態として、第1のメモリセル200に“1”を記憶すると共に上記第2のメモリセル201に“0”を記憶し、さらに、置換メモリセル群であることを示す状態として、第1のメモリセル200および第2のメモリセル201に共に“0”または“1”を記憶することによって、メモリセルの不良に、「消去不良」と「書き込み不良」の両方があっても、非常に低い不良率に抑えることができる。
Further, as the state of data “0”, “0” is stored in the
(第2実施形態)
図3は、この発明の第2実施形態の半導体記憶装置を示す図である。この半導体記憶装置は、6個のメモリセル400〜405で構成されたm組のメモリセル群301〜30mを備えており、記憶する情報をnビットとし、m>nのように構成する点、および、メモリセル群にデータ“0”とデータ“1”の状態以外に、不良メモリセル群であることを示す状態を書き込む点は、第1実施形態と同様である。
(Second embodiment)
FIG. 3 shows a semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention. The semiconductor memory device includes m sets of
本第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、各々のメモリセル群が、図3に示したように、6個のメモリセル400〜405から構成されている点である。
The second embodiment differs from the first embodiment in that each memory cell group includes six
書き込み動作の一連の流れは、例えば図4A, 図4Bに示すフローチャートのようになる。なお、ここでは、全てのメモリセル群のメモリセルが"0"に消去された状態であるとする(通常、不揮発性メモリは全部消去された状態で出荷されるため)。また、初期設定としてi=1,j=1とする。 A series of flow of the write operation is as shown in the flowcharts of FIGS. 4A and 4B, for example. Here, it is assumed that the memory cells of all the memory cell groups are erased to “0” (normally, the nonvolatile memory is shipped in an erased state). In addition, i = 1 and j = 1 are set as initial settings.
まず、書き込み処理がスタートすると、図4Aに示すステップS31で、第i(=1〜n)データの書き込みとし、ステップS32に進み、第j(=1〜m)メモリセル群への書き込みとする。ここで、ステップS31,S32の1回目は、第1データを第1メモリセル群101に書き込むことになる。
First, when the writing process is started, the i-th (= 1 to n) data is written in step S31 shown in FIG. 4A, and the process proceeds to step S32 to write to the j-th (= 1 to m) memory cell group. . Here, in the first step of steps S31 and S32, the first data is written into the first
次に、ステップS33に進み、データ“0”の書き込みであると判定すると、ステップS34に進む一方、データ“0”の書き込みでないと判定すると、図4BのステップS51に進む。 Next, the process proceeds to step S33. If it is determined that the data “0” is written, the process proceeds to step S34. If it is determined that the data “0” is not written, the process proceeds to step S51 in FIG. 4B.
ステップS34において、第1〜第3のメモリセル400〜402が“0”か否かを判定し、第1〜第3のメモリセル400〜402が“0”であると判定すると、ステップS35に進む。
In step S34, it is determined whether or not the first to
次に、ステップS35で第4〜第6のメモリセル403〜405に“1”を書き込み、ステップS36に進んで、第4〜第6のメモリセル403〜405が“1”か否かを判定し、第4〜第6のメモリセル403〜405が“1”であると判定すると、正常に書き込みできたものとして、ステップS37に進む。
Next, “1” is written in the fourth to
そして、ステップS37でiをインクリメントすると共にjをインクリメントして、ステップS38に進み、i>nであると判定すると、第1データ〜第nデータの書き込みが成功したものとしてこの処理を終了する。 Then, i is incremented and j is incremented in step S37, and the process proceeds to step S38. If it is determined that i> n, this processing is terminated as the writing of the first data to the n-th data is successful.
一方、ステップS38でi>nでないと判定すると、ステップS39に進み、j>mであるか否かを判定する。そして、ステップS39でj>mであると判定すると、書き込みが失敗したものとしてこの処理を終了する一方、j>mでないと判定すると、ステップS31に戻る。 On the other hand, if it is determined in step S38 that i> n is not satisfied, the process proceeds to step S39 to determine whether j> m is satisfied. If it is determined in step S39 that j> m, the process is terminated as a writing failure, whereas if it is determined that j> m is not satisfied, the process returns to step S31.
また、ステップS34において、第1〜第3のメモリセル400〜402が“0”でないと判定すると、ステップS41に進み、第4〜第6のメモリセル403〜405に“1”を書き込む。
If it is determined in step S34 that the first to
次に、ステップS42に進み、第4〜第6のメモリセル403〜405が“1”であると判定すると、ステップS43に進む一方、第4〜第6のメモリセル403〜405が“1”でないと判定すると、書き込みが失敗したものとしてこの処理を終了する。
Next, the process proceeds to step S42, and if it is determined that the fourth to
そして、ステップS43でjをインクリメントしてステップS44に進み、j>mであると判定すると、書き込みが失敗したものとしてこの処理を終了する一方、j>mでないと判定すると、ステップS32に戻る。 Then, j is incremented in step S43, and the process proceeds to step S44. If it is determined that j> m, the process is terminated as a writing failure, whereas if it is determined that j> m is not satisfied, the process returns to step S32.
また、図4BのステップS51では、第4〜第6のメモリセル403〜405が“0”であると判定すると、ステップS52に進み、第1〜第3のメモリセル400〜402に“1”を書き込み、ステップS53に進む。
4B, if the fourth to
次に、ステップS53で第1〜第3のメモリセル400〜402が“1”であると判定すると、図4AのステップS37に進む一方、第1〜第3のメモリセル400〜402が“1”でないと判定すると、図4AのステップS43に進む。
Next, if it is determined in step S53 that the first to
一方、ステップS51で第4〜第6のメモリセル403〜405が“0”でないと判定すると、ステップS54に進み、第1〜第3のメモリセル400〜402に“1”を書き込み、ステップS55に進む。
On the other hand, if it is determined in step S51 that the fourth to
次に、ステップS55で第1〜第3のメモリセル400〜402が“1”であると判定すると、図4AのステップS43に進む一方、第1〜第3のメモリセル400〜402が“1”でないと判定すると、書き込みが失敗したものとしてこの処理を終了する。
Next, if it is determined in step S55 that the first to
このように、データ“0”の場合は、第1〜第3のメモリセル400〜402に“000”を記憶すると共に第4〜第6のメモリセル403〜405に“111”を記憶し、データ“1”の場合は、第1〜第3のメモリセル400〜402に“111” を記憶すると共に第4〜第6のメモリセル403〜405に“000”を記憶する。
Thus, in the case of data “0”, “000” is stored in the first to
もし、第1〜第3のメモリセル400〜402あるいは第4〜第6のメモリセル403〜405に不良があって、所望の状態が記憶できない場合は、第1〜第6のメモリセル400〜405の全てを“0”または“1”として、前述のデータ“0”およびデータ“1”の状態と区別する。
If the first to
そして、次のメモリセル群に所望のデータを書き込む。ここで、メモリセル不良とは、“1”の書き込みができずに“0”固定の「書き込み不良」と、“0”に消去できずに”1”固定の「消去不良」としている。 Then, desired data is written into the next memory cell group. Here, the memory cell failure is defined as “write failure” in which “1” cannot be written and “0” is fixed, and “erase failure” in which “1” is fixed without being erased to “0”.
今、個々のメモリセルの消去不良率(最初、消去状態にない確率も含める)をe、書き込み不良率をpとすると、メモリセル群が冗長置換不可能な完全不良率ε4(図4A,図4Bの「書き込み失敗」となる確率)は、
ε4=1−γ1・γ2−γ1・γ3−γ2・γ4
で表される。また、メモリセル群が冗長置換可能な不良率ε5(図4AでステップS43の「j=j+1」を通過し、不良メモリセル群となる確率)は、
ε5=γ1・γ3+γ2・γ4
である。
Assuming that the erase failure rate of individual memory cells (including the probability of not being in the erased state at first) is e and the write failure rate is p, the complete failure rate ε4 (FIG. 4A, FIG. The probability of 4B “write failure”) is
ε4 = 1−γ1, γ2-γ1, γ3-γ2, γ4
It is represented by Further, the defect rate ε5 (probability of passing through “j = j + 1” in step S43 in FIG. 4A and becoming a defective memory cell group) in which the memory cell group can be redundantly replaced is:
ε5 = γ1 ・ γ3 + γ2 ・ γ4
It is.
但し、ここで、
において、d=3としたものを用いる。さらに、nビットの記憶に対して、m組(m>n)のメモリセル群を持っている場合の冗長置換後のm組全体の不良率ε6は、個々のメモリセル群の不良率をε7としたとき、
で表される。
Where
In this case, d = 3 is used. Further, when there are m sets (m> n) of memory cell groups for n-bit storage, the failure rate ε6 of the entire m sets after redundant replacement is expressed as ε7. When
It is represented by
ここで、e=p=1%とすると、
完全不良率ε4≒0.2035%
不良率ε5≒5.6485%
となる。ε0<<ε1なので、上式のε7≒ε5とできて、例えば、記憶したいビット数が8ビット(n=8)の場合、メモリセル群を3組余分に設けて、m=11とすれば、全体不良率ε6≒0.2435%と、非常に低い不良率に抑えることができる。
Here, if e = p = 1%,
Complete defect rate ε4 ≒ 0.2035%
Defect rate ε5 ≒ 5.6485%
It becomes. Since ε0 << ε1, the above equation can be set to ε7≈ε5. For example, when the number of bits to be stored is 8 bits (n = 8), if three memory cell groups are provided and m = 11 The overall defect rate ε6≈0.2435%, which can be suppressed to a very low defect rate.
もし、冗長置換しないm=8の場合、全体不良率は37.20%となってしまうので、およそ150分の1に不良率を低減できる。あるいは、メモリセル群を4組余分に設けて、m=12とすれば、全体不良率ε6≒0.0325%と、さらに低い不良率に抑えることができ、冗長置換しない場合に比べ、およそ1140分の1に不良率を低減できる。 If m = 8 without redundant replacement, the overall failure rate is 37.20%, so the failure rate can be reduced to about 1/150. Alternatively, if four sets of memory cell groups are provided and m = 12, the overall defect rate ε6≈0.0325% can be suppressed to a lower defect rate, which is approximately 1140 compared with the case where no redundant replacement is performed. The defect rate can be reduced by a factor.
上記構成の半導体記憶装置によれば、m組のメモリセル群301〜30mのうちの(m−n)個のメモリセル群の不良まで許容できるので、個々のメモリセルの不良率が高くても、また、個々のメモリセルの特性が製品出荷後に変動しても、メモリセル群全体の不良率を低く抑えることができ、出荷時の歩留まりを向上できると共に、製品出荷後も、長期間、正確にメモリセルの情報を読み出すことができる。また、不良のメモリセル群のアドレスを、従来のように置換アドレス用メモリセルに記憶させる必要がないため、置換アドレス用メモリセル自身の不良率が、製品の不良率に与える影響がない。
According to the semiconductor memory device having the above configuration, since it is possible to tolerate a failure of (mn) memory cell groups among the m sets of
また、多数決回路などにより出荷後の不良を抑えるために必要な3個の第1〜第3のメモリセル400〜402または第4〜第6のメモリセル403〜405を同じ”000”または”111”の記憶に用いているので、冗長性を高めることによって信頼性を向上できる。
Further, the three first to
また、データ“0”の状態として、第1乃至第3のメモリセル400〜402のすべてに“0”を記憶すると共に上記第4乃至第6のメモリセル403〜405のすべてに“1”を記憶し、データ“1”の状態として、第1乃至第3のメモリセル400〜402のすべてに“1”を記憶すると共に上記第4乃至第6のメモリセル403〜405のすべてに“0”を記憶し、さらに、置換メモリセル群であることを示すための状態として、第1乃至第6のメモリセル400〜405のすべてに“0”または“1”を記憶するので、メモリセルの不良に、「消去不良」と「書き込み不良」の両方があっても、非常に低い不良率に抑えることができる。
Further, as a state of data “0”, “0” is stored in all of the first to
さらに、この第2実施形態においては、第1〜第3のメモリセル400〜402または第4〜第6のメモリセル403〜405に同じ”0”または、”1”を記憶させるので、製品が市場に出てから、データ保持不良(リテンション不良)が生じても、メモリセル3個のうち不良が1個であれば、例えば図5のような多数決回路で、正しい情報をメモリセルから読み出せる。
Further, in the second embodiment, the same “0” or “1” is stored in the first to
図5に示すように、上記第1〜第3のメモリセル400〜402の出力を第1の多数決回路410に接続し、第4〜第6のメモリセル403〜405の出力を第2の多数決回路420に接続している。この第1,第2の多数決回路410,420を用いた半導体記憶装置において、消去メモリセルのリテンション不良率(”0”の”1”化けの確率)をr、書き込みメモリセルのリテンション不良率(”1”の”0”化けの確率)をsとすると、多数決回路を通した後の不良率ε8は、およそ次式で表される。
ε8 ≒ (1−e−p)6(1−δ1・δ2)
+3p(1−e−p)5(1−δ1・δ3)
+3e(1−e−p)5(1−δ2・δ4)
但し、
である。ここで、e=p=r=s=1%とすると、リテンション不良率ε8≒0.055%となる。
As shown in FIG. 5, the outputs of the first to
ε8 ≒ (1-ep) 6 (1-δ1 ・ δ2)
+ 3p (1-ep) 5 (1-δ1 · δ3)
+ 3e (1-ep) 5 (1-δ2 · δ4)
However,
It is. Here, if e = p = r = s = 1%, the retention defect rate ε8≈0.055%.
上記第1〜第3のメモリセル400〜402の出力を第1の多数決回路410に接続し、第4〜第6のメモリセル403〜405の出力を第2の多数決回路420に接続することによって、信頼性を向上できると共に、多数決回路などにより出荷後の不良を抑えるために最低限必要な3個のメモリセルを同じ”000”または”111”の記憶に用いているので、回路規模を小さくすることができる。
By connecting the outputs of the first to
なお、この第2実施形態では、メモリセル群のメモリセルの個数を6個としたが、図6のように、メモリセルの個数は、一般的に任意のk個としても構わない。メモリセルの半数(k/2個)に”0…0”か”1…1”、残り半数(k/2個)に”0…0”か”1…1”を書き込む場合は、前述のγ1〜γ4の式にd=k/2を入力すれば、ε4〜ε6の式は、そのまま成り立つ。もちろん、メモリセルの個数kが奇数であっても、あるいは、”0…0”や”1…1”の個数が異なっていても構わない。 In the second embodiment, the number of memory cells in the memory cell group is six. However, as shown in FIG. 6, the number of memory cells may be generally arbitrary k. When writing "0 ... 0" or "1 ... 1" to half of the memory cells (k / 2) and writing "0 ... 0" or "1 ... 1" to the other half (k / 2) If d = k / 2 is input to the expressions γ1 to γ4, the expressions ε4 to ε6 hold as they are. Of course, the number k of memory cells may be an odd number, or the number of “0... 0” or “1.
(第3実施形態)
図7,図8は、この発明の第3実施形態の電子機器の一例としての液晶パネルを示すブロック図である。この液晶パネルは、第1,第2実施形態の半導体記憶装置のいずれかを不揮発性メモリとして備え、この不揮発性メモリに共通電位Vcom調整用のデジタルデータを記憶している。
(Third embodiment)
7 and 8 are block diagrams showing a liquid crystal panel as an example of an electronic apparatus according to the third embodiment of the present invention. This liquid crystal panel includes any one of the semiconductor memory devices of the first and second embodiments as a nonvolatile memory, and stores digital data for adjusting the common potential Vcom in the nonvolatile memory.
図7に示すように、液晶パネルは、液晶の画素700とTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)701、および、付加容量702がアレイ状に配置され、TFT701のゲートを駆動するゲートドライバ703と、TFT701のソースに接続されるソースドライバ704を備えている。
As shown in FIG. 7, the liquid crystal panel includes a
上記ゲートドライバ703で選択されたTFT701がオンし、ソースドライバ704からTFT701を介してデータが付加容量702に一時記憶される。液晶パネルの画素700の劣化を防ぐため、1フレーム中の前半(正フィールド)では、高電圧VHのデータを与え、1フレーム中の後半(負フィールド)では、低電圧VLのデータを与える。そして、共通電位Vcomには、画面のチラつきを防ぐため、基準電圧として(VH+VL)/2の電圧を印加する。しかし、TFTのゲート・ソース間の寄生容量などに製造ばらつきがあるため、液晶パネル毎に、共通電位Vcomを設定する必要がある。
The
そこで、Vcom電圧発生部は、図8に示したように、メモリ部800に調整値を記憶させ、D/Aコンバータ(デジタル/アナログ変換器)801とVcomドライバ802を介して共通電位Vcomとして出力すれば良い。上記メモリ部800は、Vcom調整値を長期間保存する必要があるため、高度の信頼性が必要となる。
Therefore, as shown in FIG. 8, the Vcom voltage generator stores the adjustment value in the
ここで、この第3実施形態の不揮発性メモリは、個々のメモリセルの不良率が高くても、また、個々のメモリセルの特性が製品出荷後に変動しても、複数のメモリセルで構成されるメモリセル群に1ビットのデータを記憶させ、不良があった場合は、予備のメモリセル群に置換する手法を用いる。これにより、メモリ部の不良率を低く抑えることができ、出荷時の歩留まりを上げ、また、製品出荷後も、長期間、正確にメモリセルの情報を読み出すことができる。 Here, the non-volatile memory of the third embodiment is composed of a plurality of memory cells even if the defect rate of each memory cell is high or the characteristics of each memory cell fluctuate after product shipment. A method of storing 1-bit data in a memory cell group and replacing it with a spare memory cell group when there is a defect is used. As a result, the defect rate of the memory portion can be kept low, the yield at the time of shipment can be increased, and the information of the memory cells can be read accurately for a long time after the product is shipped.
したがって、この発明の半導体記憶装置を備える電子機器は、高信頼性を達成することができる。なお、上記電子機器は、液晶パネルに限られず、デジタルカメラや携帯電話、デジタル音声レコーダや音楽録音再生機器等のあらゆる電子機器に用いることができる。 Therefore, an electronic device including the semiconductor memory device of the present invention can achieve high reliability. Note that the electronic device is not limited to a liquid crystal panel, and can be used in any electronic device such as a digital camera, a mobile phone, a digital audio recorder, and a music recording / playback device.
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記第1〜第3実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。 Although specific embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited to the first to third embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
101〜10m,301〜30m,501〜50m…メモリセル群
200,201,400〜405,601〜60k…メモリセル
410…第1の多数決回路
420…第2の多数決回路
700…液晶の画素
701…TFT
702…付加容量
703…ゲートドライバ
704…ソースドライバ
800…メモリ部
801…D/Aコンバータ
802…Vcomドライバ
101 to 10 m, 301 to 30 m, 501 to 50 m ...
702 ...
Claims (8)
上記メモリセル群の各々に、少なくとも3種類の状態のうちのいずれか1種類の状態を記憶することを特徴とする半導体記憶装置。 In order to store n bits, the memory cell group includes m sets (m> n) of k memory cells (n, k, m are natural numbers),
Any one of at least three states is stored in each of the memory cell groups.
上記メモリセル群には、データ“0”、データ“1”および置換メモリセル群であることを示す3種類の状態のうちのいずれか1種類の状態を記憶することを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 1,
The memory cell group stores data “0”, data “1”, and any one of three states indicating a replacement memory cell group. .
上記メモリセル群の各々は、2個の上記メモリセルからなることを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 2,
Each of the memory cell groups is composed of two memory cells.
上記メモリセル群は、
第1のメモリセルおよび第2のメモリセルで構成され、
上記データ“0”の状態として、上記第1のメモリセルに“0”を記憶すると共に上記第2のメモリセルに“1”を記憶し、
上記データ“1”の状態として、上記第1のメモリセルに“1”を記憶すると共に上記第2のメモリセルに“0”を記憶し、
上記置換メモリセル群であることを示す状態として、上記第1のメモリセルおよび第2のメモリセルに共に“0”または“1”を記憶することを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 3.
The memory cell group is
A first memory cell and a second memory cell;
As a state of the data “0”, “0” is stored in the first memory cell and “1” is stored in the second memory cell,
As the state of the data “1”, “1” is stored in the first memory cell and “0” is stored in the second memory cell.
A semiconductor memory device, wherein “0” or “1” is stored in both the first memory cell and the second memory cell as a state indicating the replacement memory cell group.
上記メモリセル群の各々は、6個の上記メモリセルからなることを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 2,
Each of the memory cell groups is composed of six memory cells.
上記メモリセル群は、
第1乃至第6のメモリセルで構成され、
上記データ“0”の状態として、上記第1乃至第3のメモリセルのすべてに“0”を記憶すると共に上記第4乃至第6のメモリセルのすべてに“1”を記憶し、
上記データ“1”の状態として、上記第1乃至第3のメモリセルのすべてに“1”を記憶すると共に上記第4乃至第6のメモリセルのすべてに“0”を記憶し、
上記置換メモリセル群であることを示す状態として、上記第1乃至第6のメモリセルのすべてに“0”または“1”を記憶することを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 5.
The memory cell group is
It is composed of first to sixth memory cells,
As the state of the data “0”, “0” is stored in all of the first to third memory cells and “1” is stored in all of the fourth to sixth memory cells,
As the state of the data “1”, “1” is stored in all of the first to third memory cells and “0” is stored in all of the fourth to sixth memory cells,
A semiconductor memory device, wherein “0” or “1” is stored in all of the first to sixth memory cells as a state indicating the replacement memory cell group.
上記第1乃至第3のメモリセルの出力が接続された第1の多数決回路と、
上記第4乃至第6のメモリセルの出力が接続された第2の多数決回路と
を備えたことを特徴とする半導体記憶装置。 The semiconductor memory device according to claim 6.
A first majority circuit to which outputs of the first to third memory cells are connected;
A semiconductor memory device comprising: a second majority circuit to which outputs of the fourth to sixth memory cells are connected.
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