TW558721B

TW558721B - Memory device having redundant cells

Info

Publication number: TW558721B
Application number: TW090102515A
Authority: TW
Inventors: Chikai Ono
Original assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2003-10-21
Also published as: US6826712B2; US20010054165A1; KR20010113460A; JP2002008390A

Description

558721 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 ) 【發明之背景資料】 1·發明之技術領域本發明大致上係關於具冗餘晶胞之記憶體裝置，並且更係關於具有與一般晶胞相同組態的冗餘檔案之記憶體裝置，此冗餘檔案將替換資訊儲存在冗餘晶胞中，此記憶體裝置能在晶圓處理階段或在封裝後以冗餘晶胞替換瑕疵晶胞。 2.相關技術之說明以半導體為基礎的記憶體裝置隨著其容量的增加，傾向於包含一個冗餘晶胞以取代瑕疵晶胞。使用為電腦快取記憶體的動態隨機存取記憶體含有冗餘晶胞並在冗餘唯讀 3己體禮中储存以冗餘晶胞取代瑕疫晶胞的位置資訊。接著，提供的位置和此冗餘唯讀記憶體儲存位置做比較，若兩者相同，則容許冗餘晶胞的存取並同時禁止一般晶胞的存取。另一方面，鐵電記憶體是一種使用半導體的記憶體，並利用鐵電材料（此後簡稱為FeRAM)的剩餘偏極作用。此鐵電記憶體被認為適合作為可如動態隨機存取記憶體般高速寫入的非揮發性記憶體。如同動態隨機存取記憶體的記憶體晶胞，FeR AM的記憶體晶胞也是有包含一個選擇電晶體和一個電谷器的簡單組態，並且有增加容量的可能性。電容器的介電體使用如上所述之鐵電材料，並且在固定方向的電場施加至電容器的電極之間時，此鐵電會被偏極化，並且在電場消失之後，會留下剩餘偏極，而使資料可 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 558721 五、發明說明（2 ) 被儲存。因此，FeRAM是在關機後仍可儲存資料的非揮發性記憶體。此外，FeRAM的寫入和刪除所需的時間比 EEPROM或目前的快閃記憶體所需的時間還少，並且預計將會取代動態隨機存取記憶體為高容量的非揮發性記憶體。

FeRAM才剛開始發展，並且目前還沒有發展出有如此尚谷里的裝置。因此並不建議採用冗餘晶胞和冗餘晶胞的替換組態。但是，將來隨著容量的增加，明顯地，FeRAM 中的冗餘晶胞組態是必須的，並且需建議採用冗餘晶胞和其替換組態。

FeRAM不同於動態隨機存取記憶體之處··第一，在還未到製造過程的第一階段前，需形成當作線路組態的冗餘晶胞組態，且越簡單越好。第二，在FeRAM中的瑕疵晶胞會被晶圓測試偵測到，並也會被在1己憶體晶片放置於封裝體中後的加速測試被偵測到，偵測到瑕疵晶胞的頻率並不低’並且在放置於封裝體中後，需以冗餘晶胞替換瑕疵晶胞。因此，在使用動態隨機存取記憶體中以雷射切斷的熔斷唯讀記憶體作為冗餘唯讀記憶體時，晶片中冗餘唯讀記憶體的組態必須不同於記憶體晶胞。此外，瑕疵晶胞只能在晶圓階段被修復，並不能在被放置於封裝體中後被修復。此外，即使在動態隨機存取記憶體中，只要冗餘唯讀記憶體是由目前的熔斷唯讀記憶體所構成，瑕疵晶胞在被放置於封裝體中後被偵測到，就不能被修復。此外，在一本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — — ·1111111 ^ ·11111111 (請乇閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 558721 A：

五、發明說明（3 ) 般的動態隨機存取記憶體中，常見將含有瑕疵晶胞的襴位以7C餘欄位#換。以此替換方法，若瑕疵晶胞分佈在晶片各處’由於可替換的冗餘欄位有限，而使得此晶片無法被修復。因此，修復的機率當然是有限的。【發明摘要】本發明的目的是提供一種其冗餘晶胞和用來記錄冗餘晶胞替換資訊的几餘播案記憶體是以簡單形式所組成的記憶體裝置。此外，本發明的目的是提供一種在記憶體晶片放置於封裝體中後’仍可替換瑕疵晶胞的記憶體裝置。此外，本發明的目的是提供一種FeRAM，其中用來記錄冗餘晶胞替換資訊的冗餘檔案記憶體能以簡單組態實現的。此外，本發明的目的是提供一種FeRAM，其中在記憶體晶片放置於封裝體中後，仍可以冗餘晶胞替換瑕疵晶胞。為了達成以上的目的，依據本發明之第一項，用來記錄内容為被冗餘晶胞替換的瑕疵晶胞的位置的第一替換資訊的冗餘檔案記憶體，是以具有和一般記憶體晶胞相同組態的記憶體晶胞組成，並在存取一般記憶體晶胞時，此冗餘檔案s己憶體可同時被存取。此外，指示對應儲存位置的一般晶胞疋否為瑕範晶胞的第二替換資訊是記錄在冗餘檔案記憶體中。在存取一般記憶體晶胞時，記錄在冗餘檔案記憶體中第一和第二替換資訊同時被讀出，並依據替換資訊以冗餘晶胞替換瑕疵晶胞。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）讀先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) --------訂—*—.—線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 558721 Α7 Β7 五、發明說明（4 ) 以如此的組態，冗餘檔案記憶體的組態可以和一般記憶體晶胞和冗餘晶胞的組態相同，因此簡化了冗餘電路的組態。此外’由於冗餘樓案記憶體的寫入方式和一般記憶體晶胞相同，記憶體晶片被在放置在封裝體中後，仍可以冗餘晶胞替換瑕疫晶胞並記錄替換資訊。即，在記憶趙晶片被放置在封裝體中後，瑕疵晶胞仍可被修復。此外，由於指示晶胞是否為瑕疵晶胞的替換資訊是記錄在冗餘檔案記憶體中，每一字元線的替換資訊都可被改變。因此，像這樣的組態，以晶胞單位用冗餘晶胞替換瑕疵晶胞是可能的。因此，相較於以欄位單位和字元單位用冗餘晶胞替換，以如此的組態增加瑕疵晶胞的修復機率是可能的。此外，以上面的組態，指示瑕疵晶胞位置的第一替換資訊是記錄在冗餘檔案記憶體中。因此，對於具有2n個替換單位的一般記憶體區域，第一替換資訊可被設定成η位元，可減少需替換的瑕疵晶胞的資訊量。除了第一替換資訊’指示對應位置的一般晶胞是否為瑕疵晶胞的第二替換資訊，也被記錄在冗餘檔案記憶體中。為達成以上目的，依據本發明第二方面，記憶體電路含有多數區塊，其中每個區塊含有一個包含一般晶胞的一般晶胞區域和一個冗餘晶胞區域，多數區塊共用冗餘檔案記憶體。第一替換資訊和第二替換資訊是記錄在冗餘檔案記憶體中。第一替換資訊含有區塊中瑕疵晶胞的位置和對應此瑕疵晶胞的區塊位置，以及第二替換資訊指示對應第一替換資訊的晶胞是否為瑕疵晶胞。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）裝--- ί請先閱讀背面之;±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 558721

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（5 ) 依、據較佳實施例，在第二方面，記憶體晶胞含有一個連接至字元線的電晶體，和一個連接至此電晶體並具有鐵電膜的電容器’多數區塊共用字元線，在每個區塊中都有連接至電容器的原始線。被選擇的區塊的原始線和冗餘檔案記憶體的原始線都會隨著字元線而被驅動。【圖式之簡要說明】 ’―:1 —~1 第1圖為顯示此實施例之FeRAM的記憶體晶胞組態的圖式；第2圖為鐵電膜之遲滯特徵圖；第3圖為FeRAM之讀出運算波形；第4圖為顯示FeRAM中記憶體晶胞的另一種組態之圖式；，第5圖為顯示F eRAM的讀出運算之波形；第6圖為顯示FeRAM記憶體區域中攔位的範例組態之圖式；第7圖為含有如本實施例之冗餘晶胞的整個記憶體裝置之組態圖；第8圖為顯示如本實施例的記憶體裝置的詳細電路圖；第9圖為如本實施例修改的記憶體裝置之組態圖；第10圖為在第9圖的記憶體裝置範例中的冗餘驅動電路43之詳細電路圖；第Π圖為在第9圖的記憶體裝置範例中的冗餘驅動電路43之另一詳細電路圖；第12圖為如此實施例之另一改良範例中的記憶體裝置本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） ί請先閱讀背面之;1急事項再填寫本頁) # 訂——·---.——線· 經濟部智慧財產局員工消費合作；ίί、印製 558721 , A7 *-------- B7 五、發明說明（6 ) 的組態圖。【較佳實施例之詳細說明】本發明之現在較佳實施例將以參照附帶圖式說明。但是，此實施例並不限制本發明之技術範圍。本發明並不侷限於使用鐵電膜的FeRAM，並且可適用於其他型態的記憶體裝置。以下實施例將會以FeRAM為例作說明。此外，本發明特別適用於使用鐵電膜的FeRAM，如以下所示。第一圖為顯示此實施例之FeRAM的記憶體晶胞組態的圖式。FeRAM的記憶體MC是由連接至字元線WL和位元線BL的選擇電晶韹Q，和含有鐵電膜的儲存電容器cf所組成。電容器CF的一個電極連接至電晶體q，另一個電極連接至電板線PL。連接至電晶體Q的位元線bl連接至感應放大器SA，另一方的位元線/BL亦同。第2圖為鐵電膜之遲滯特徵圖。橫向軸代表施加至鐵電膜的電場（電壓），垂直軸代表因偏極動作的電荷q。如第2 圖所示，由H2點的狀態施加正電場至鐵電膜，偏極的方向沿著箭頭的方向變化，結果成為H3點的狀態，接著當電場失能後’剩餘偏極會被維持在H4點的狀態中此外，由H4 點的狀悲施加負電場至鐵電膜，偏極的方向沿著箭頭的方向變化，結果成為H1的狀態，接著當電場失能後，剩餘偏極會被維持在H2點的狀態中。因此，H2點的狀態被設定為資料“1”的狀態，H4點的狀態被設定為資料“〇”的狀態，由此記錄二元資料。 11 I 11 · · 111 - (請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) . •線·

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 558721 Α7 Β7 五、發明說明（7 ) 使用以上原理，在寫入第1圖中的記憶體晶胞MC時，位元現BL被設定為Η電壓，電板線PL被設定為L電壓，以及字元線WL被設定為Η電壓使得電晶體Q可導電，第一方向的電場施加至電容器CF的鐵電膜之後，如結果為Η1點的狀態。之後，字元線WL被設定為L電壓，使電晶體Q不導電，且在電容器CF的鐵電膜的電場失能之後，鐵電膜仍保持儲存資料“1”的Η2狀態的偏極狀態。此外，位元線Bl被設定為L電壓，電板線PL被設定成Η電壓，以及字元線WL 被設定為Η電壓，使得相反於第一方向的第二方向的電場施加至電容器的鐵電膜，並在之後將字元線設定為L電壓，此鐵電膜能保持儲存資料“0”的Η4狀態的偏極狀態。第3圖為FeRAM之讀出運算波形。當讀出第1圖中的記憶體MC時，位元線BL被設定為L電壓（地電壓），字元線WL 設定為Η電壓，以及電板線PL也被設定為Η電壓。設定電板線PL為Η電壓使得寫入資料“0”時的電場施加至電容器 CF的鐵電膜，導致第2圖中的Η3狀態。因此，若儲存為資料“1”時，Η2狀態會變成Η3狀態，並且大量的電荷^Qi會流入位元線BL。此外，若儲存為資料“0”時，H4狀態改變成H3狀態，並且小量的電荷△ Q0會流入位元線因此，依據所儲存的資料，位元線BL的電壓會大量提高（資料“1”) 或輕微提高（資料“0”）。以參考電壓Vref作為比較，此變化的電壓會被感應放大器SA偵測到。由於FeRAM執行以上破壞性的讀出，在位元線BL被充分地放大成Η電壓，或者成為L電壓之後，電板線PL會被降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;±意事項再填寫本頁) --------I ^ ·11111-11· · 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 10 558721 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（8) 低至L電壓，相對於偵測到的資料的寫入狀態中的電場會被施加至鐵電膜。之後，字元線WL被降低，因而恢復至儲存各自資料的狀態，使得重寫結束。第4圖為顯示FeRAM中記憶體晶胞的另一種組態之圖式。此範例的記憶艘晶胞MC是個2-電晶趙和2-電容器的型態，為一對第一圖中的晶胞。在此種型態的記憶體晶胞 MC，相反的資料會被寫入一對電容器CFO和CF1中，因此資料方向是利用在讀出運算時，位元線組之間的電壓差。第5圖為顯示第4圖中的記憶體晶胞之讀出運算的波形。在讀出時，在位元線BL和/BL重置在L電壓後，字元線WL提高至Η電壓，並且電板線PL也被驅動至Η電壓。因此，如同第3圖中的方式，位於電容器CFO—側，儲存資料 “1”的位元線BL的電壓大量增加，而位於電容器CF1—側，儲存資料·‘〇”的位元線/BL只微量增加。位元線之間的電壓差會被感應放大器SA偵測到，並加以放大。接著的重寫動作與以上相同。第6圖為顯示FeRAM記憶體區域中欄位之範例組態的圖式。此欄位含有8對位元線BL0、/BL0至BL7、/BL7，和多數字元線WL0至WL511，此8對位元線通過欄位閘CL0、 /CL0至CL7、/CL7,同時連接至8對資料匯流排線DB0、/DB0 至DB7、/DB7，爛位閘CL0、/CL0至CL7、/CL7各自會依據欄位選定訊號C0而電性同步連接。記憶體晶胞MC被放置在位元線和字元線交會的地點。電板線PL〇被分配給雙號的字元線WL0和單號的字元線WL1。因此，若雙號字元本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 11 I ^ · 11----1 ^-----— II (請先閱讀f面之*i意事項再填寫本頁) 558721 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（9 ) 線WLO被選擇，讀出資料會被輸出至位元線bl〇，接著就被輸出至資料匯流排線DBO。此外，若單號字元線WL1被選擇’讀出資料會被輸出至位元線/BLO，接著就被輸出至資料匯流排線/DBO。因此，無論驅動字元線是箪號或是雙號’ 一對資料匯流排線一定會有輸出。如以上說明，在FeRAM的欄位組態中，8對位元線BL 是同時連接至8對資料匯流排線DB。因此，若欄位中有瑕庇BB胞’整個爛位會被在冗餘記憶體區域的爛位替換。但疋几餘S己憶艘的替換單位並不一定是含有8對位元線的爛位，也有可能為其他的替換單位。第7圖為含有如本實施例之冗餘晶胞的整個記憶體裝置之組態圖。在第7圖的記憶體裝置中，COLO至C0L7的8 個襴位是在一般記憶體區域中，複數冗餘欄位RCOL之一的欄位，是用來修復在一般記憶體區域中的瑕疵晶胞。此外，冗餘檔案記憶體RFL記錄以冗餘晶胞替換瑕疵晶胞的替換資訊，並且是用3-位元第一冗餘檔案記憶體RFL〇至 RFL2(故障檔案Fail File )儲存有瑕疵晶胞的欄位的位置，以及用第二冗餘檔案記憶體FIFL(故障資訊檔案）儲存故障資訊，指示第一冗餘檔案記憶體是否有效。即，瑕疫晶胞欄位的3-位元位置被記錄在第一冗餘檔案記憶體RFL0至RFL2中，而指示此位置是否有效（也就是含有瑕疵晶胞的欄位是否存在對應的字元線中）的資訊是被記錄在第二冗餘檔案記憶體FIFL中。在第7圖的範例中，替換資訊是被記錄在沿著相同字元本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 訂！！線. 558721 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（ίο) 線WL的冗餘檔案記憶體RFL中。若在欄位COLO中，任一個連接至字元線WL0的記憶體晶胞有瑕疵，當字元線WL0 被選擇時，在冗餘記憶體區域的冗餘欄位RCOL會被選擇，取代在一般記憶體區域中的欄位COLO。為了確認此替換，指示是否以冗餘記憶體晶胞替換瑕疵晶胞的替換資訊會被記錄在冗餘檔案記憶體RFL0至RFL2中的相同字元線上。換句話說，欄位COLO的位置“100”會被記錄在第一冗餘檔案記憶體RFL0至RFL2中。同時，指示第一冗餘檔案記憶體的資訊為有效的“1”會被記錄在第二冗餘檔案記憶體FIFL中。在第7圖中的圓圈記號代表記錄資料“1”。於是，當字元線WL0給選擇和驅動時，在冗餘檔案記憶體區域RFL中，記錄第一替換資訊（位置）的晶胞RMC00 至RMC〇2會被選擇，並且指示替換襴位位置的第一替換資訊訊號S0至S2會從冗餘檔案記憶體RFL0至RFL2輸出。以相同方式，指示此資訊為有效的第二替換資訊訊號Finf也會被輸出。第一替換資訊訊號S0至S2以及第二替換資訊訊號Finf會被提供至欄位選擇電路CS0，使得欄位選擇訊號 C0被設定成非選擇的狀態。同時，第一和第二替換資訊訊號S0至S2和Finf也會被提供至冗餘選擇電路RCS，使冗餘記憶體區域中欄位RCOL的選擇訊號RC被設定成被選擇的狀態。因此，含有瑕疵晶胞的欄位COLO會被冗餘記憶體區域中的冗餘欄位RCOL取代。若瑕疵晶胞存在一般記憶體區域中的欄位COL卜如第 7圖所示，指示瑕疵晶胞的欄位位置的第一替換資訊“010” 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 ^ ^---------^ (請先閱-S背面之;1意事項再填寫本頁) A7 B7 558721 五、發明說明（11) 會被記錄在相同字元線WL1上對應的冗餘檔案記憶體 RFLO至RFL2中的記憶體晶胞1^(：1〇至111^(：12中。指示第一資訊為有效的第二替換資訊“丨”會被記錄在第二冗餘檔案記憶體FIFLt。因此，當字元線WL1被選擇並驅動時，在第一冗餘檔案記憶體RFLO至RFL2中的記憶體晶胞RMC10 至RMCn也會被選擇，並且指示替換攔位位置的第一替換資訊訊號SO至S2會從冗餘檔案記憶體rfl〇srFL2輸出。同時’第二替換資訊訊號Finf也會被輸出。在收到替換資訊訊號SO至S2和Finf後，欄位選擇電路CS1會禁止選擇欄位C0L1 ’同時冗餘選擇電路Rcs會選擇冗餘記憶體區域的冗餘欄位RCOL。若瑕疵晶胞在對應字元線WL511的欄位COL7中，第一替換資訊“111”和指示第一替換資訊為有效的第二替換資訊“1”是記錄在相同字元線WL511上的第一和第二冗餘檔案記憶體RFL0至RFL2和FIFL中。順道說明，若沒有替換欄位存在，第二替換資訊‘‘〇，，會被記錄在所對應字元線的第二冗餘檔案記憶體FIFL 中，使得冗餘選擇電路RCS禁止冗餘欄位RCOL的存取，並使攔位選擇電路CS#並不禁止一般欄位COL#的存取。以第7圖的冗餘檔案記憶體組態，欄位中的瑕疵晶胞可被每個字元線中冗餘記憶體區域中的冗餘欄位取代。此外’當字元線被選取和驅動時，由於第一和第二替換資訊 ^所對應的冗餘檔案記憶體中讀出，使用替換資訊的訊號’是可能禁止選取一般記憶體區域並選取冗餘記憶體區本紙張尺度舶㈣冢標準(CNS-)A4規格(21〇 x 297公釐) (請先閱¾背面之;i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 14 558721 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（l2) 域。因此’即使冗餘記憶體區域中只有一個冗餘爛位，有可能被修復在一般記憶體區域中多數攔位中的瑕疵晶胞。但疋’若相同字元線中的多數爛位有瑕疫晶胞，則第7圖的組態就不可能修復問題。此外’由於只有被替換的攔位的位置是被記錄在第一几餘e己憶體播案中’因此有可能降低記憶體的容量。若替換單位的攔位數為2n，冗餘記憶體檔案中的第一冗餘記憶體檔案只有η-位元，並加上只有1位元的第二冗餘記憶體檔案。第8圖為顯示如本實施例的記憶體裝置的詳細電路圖。如第8圖中所示，一般記憶體區域（真實晶胞區域）1 〇〇中有8個如第6圖中的欄位COLO至C0L7。每個欄位中有如第6圖所示的8對位元線6乙0、/61^0至31^7、/81^7、512個字元線WL0至WL511和256個電板線PL0至PL255。這8對位元線經由欄位開CL0、/CL0至CL7、/CL7連接至8對資料匯流為隹線 DB0、/DB0至 DB7，/DB7，梅1 位閘 CL0、/CL0至 CL7、 /CL7依據各自的欄位選擇訊號c〇、Cl而導電。此外，糊位選擇電路CS0、CS1有NAND閘1 OB、12B ’ 並且由所輸入的6個第一替換資訊訊號SO至S2(瑕庇爛位的位置）的3個組合和第二替換資訊訊號Finf，可產生欄位替換訊號CIO、CI1 ;欄位選擇電路CS0、CS1還有NAND閘 10A、12A和反向器11、13 ,並且當欄位替換訊號C〇、C1 在非替換狀態時，輸入以上的攔位替換訊號CIO、CI1和由欄位解碼器（沒有顯^示）所提供的欄位位置選擇訊號CA0、本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 15 ------I I · I I I I--I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 558721 A7 B7 五、發明說明（13) CA1，可將襴位選擇訊號c〇、（^設定為選擇狀態。換句話說’以欄位選擇電路CSO為例，欄位位置選擇訊號ca〇在選擇狀態的Η電壓’並且當欄位選擇訊號CI0在非替換狀態的Η電壓時，NAND閘的輸出會在L電壓，並且經由反向器 11後，攔位選擇訊號C0會變成在H電壓，使得欄位閘電晶體CLO、/CLO可導電。此外，即使當欄位位置選擇訊號ca〇是在選擇狀態的Η電壓，若攔位替換訊號CI0在替換狀態的 L電壓’ N AND閘10A的輸出會是η電壓，並且經由反向器 11後’欄位選擇訊號C0會變成L電壓，使得欄位閘電晶體 CLO、/CLO不導電，而禁止欄位c〇l的輸出和輸入（欄位選擇）。如第8圖所示’冗餘記憶體區域的冗餘欄位rc〇l和一般記憶體區域（真實晶胞區域）丨00中的欄位有相同的組態。此冗餘糊位RCOL的8對位元線RBLO、/RBL0至RBL7、 /RBL7連接至8對資料匯流排線組db至/DB，以反應自冗餘選擇電路RCS的冗餘選擇訊號rc。冗餘樓案記憶體的晶胞組態和一般記憶體區域1 〇〇的相同’並含有具有3對位元線rfbLO、/RFBL0至RFBL2、 /RFBL2的第一冗餘檔案記憶體RFL0小以及含有具有一對位元線RIBL0、/RIBL0的第二冗餘檔案記憶體FIFL。這些位元線是經由因冗餘檔案記憶體選擇訊號RFCL而導電的電晶體而連接至資料匯流排線。此外，這些位元線連接至反向器21至24和第二替換資訊訊號產生部份200。記憶體晶胞中一個雙號字元線和一個單號字元線共分本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請乇閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---.---·---線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16 558721 A7 __B7 五、發明說明（Η) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 享一個電板線PL，並且當選擇雙號字元線時，記憶體晶胞的資料會輸出至左側的位元線（例如BLO)，當選擇單號字元線時，記憶體晶胞的資料會輸出至右側的位元線（例如 /BLO)。因此，即使在第二冗餘檔案記憶體FIFL中，選擇字元線必須對應是雙號或單號，而選擇讀出的替換資訊。因此，第二替換資訊訊號產生部份200有時會依據雙號字元線選擇訊號WLe而選擇自位元線riblO、/RIBL0的訊號，並產生第二替換資訊訊號Finf。由於此原因，第二替換資訊訊號產生部份200含有NAND閘26、27、28和反向器30。對應雙號字元線選擇訊號WLe，NAND閘26、27、28自位元線RIBL0或/RIBL0選擇訊號，而從NAND閘28產生第二替換資訊訊號Finf。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製現在，假設一般記憶鱧區域的欄位COLO中的晶胞MCe 是瑕疵晶胞，此欄位位置會被記錄在冗餘檔案記憶體 RFL0-2的記憶體晶胞中，並且指示該欄位位置是否有效的資料會被記錄在連接至第二冗餘檔案記憶體FIFL的左側位元線的記憶體晶胞中。當字元線WL0被選擇和驅動時，第一替換資訊的欄位位置會被讀出至位元線RFBL0、 /RFBL0至RFBL2、/RFBL2，以及第二替換資訊訊號會被讀出至位元線RIBL0。位元線RIBL0的訊號會從第二替換資訊訊號產生部份200的NAND閘26讀出。相反的，當第8圖的一般記憶體區域的欄位COLO中的晶胞MCo是瑕疵晶胞時，此攔位位置會被記錄在冗餘檔案記憶體RFL0-2的記憶體晶胞中，並且指示該攔位位置是否 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 558721 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（15) 有效的資料會被記錄在連接至第二冗餘檔案記憶體FIFL 的右側位元線的記憶體晶胞中。當字元線WL1被選擇和驅動時，雙號字元線選擇訊號WLe會變成L電壓，而單號字元線選擇訊號WLo會變成Η電壓，而使得第二替換資訊訊號Finf可類似地被讀出。冗餘選擇電路RCS是以NAND閘16、18、20和反向器 17、19組成，並且當任何一個欄位替換訊號CIO至CI7是在替換狀態的L電壓時，冗餘選擇訊號RC會被設定成Η電壓，並允許自冗餘欄位RCOL的讀出和寫入。當所有的欄位替換訊號CIO至CI7都在非替換狀態的Η電壓時，冗餘選擇訊號RC會成為L電壓，使得無法選擇冗餘欄位RCOL。以此方式，依據此實施例，含有瑕疵晶胞的替換襴位的位置會以第一替換資訊訊號記錄，以及此位置是否為有效的資料會以第二替換資訊訊號，記錄在冗餘檔案記憶體 FIFL中。因此，當一般記憶體的字元線被選擇和驅動時，第一和第二替換資訊訊號會對應地自冗餘檔案記憶體中讀出，並且欄位替換訊號CIO至CI7依據此而輸出，使得瑕疵晶胞得以被冗餘晶胞替換。第9圖為如本實施例修改的記憶體裝置之組態圖。第9 圖顯示四個記憶體區塊MB0-3，每個區塊包含一個一般記憶體區域MCA0和一個冗餘記憶體區域RCOL，這四個記憶體區塊共享冗餘檔案記憶體RFL。這四個記憶體區塊 MB0-3和字元線WL共享冗餘檔案記憶體RFL，以及字元線 WL是以共同的列解碼器驅動電路40的字元驅動器WDR所本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18 (請先閱讀背面之;1意事項再填寫本頁) 訂------一---線· 558721 A7 B7 五、發明說明（16) 驅動。此外，這四個記憶體區塊MB0-3都有各自的電板線 PL0-3，並且每個電板線驅動器PDR0-3是由區塊選擇訊號 (沒有顯示）驅動所對應的電板線PL0-3。此外，電板線RPL 也存在冗餘檔案記憶體RFL中，並且是以冗餘驅動電路43 中的電板線驅動器RPDR所驅動。以第9圖的組態，四個記憶體區塊MB0-3和冗餘檔案記憶體RFL共享的字元線WL會被驅動，但是只有被選擇的記憶體區塊的電板線會被驅動。因此，只有被選擇的記憶體區塊會被驅動，而讀出資料。此外，由於這四個記憶鱧區塊共享冗餘檔案記憶體 RFL，内容為包含瑕疵晶胞的被替換欄位的位置的第一替換資訊訊號需包含s己憶體區塊的位置S3、S4和糊位位置 S0-2，共享5個位元。此外，第二替換資訊訊號{:丨“是1個位元。因此，區塊的欄位中只有一個瑕疵記憶體晶胞會被對應的冗餘欄位RCOL替換。以上面的組態，由於冗餘檔案記憶體rFL不止是被多數欄位，而且被多數記憶趑區塊共享，因此相對於整個記憶體裝置，是有可能減少冗餘檔案記憶體的區域。第10圖為在第9圖的記憶趙裝置範例中的冗餘驅動電路43之詳細電路圖。在第10圓中的範例中，相鄰的字元線共享一個電板線RPL，當多數記憶體區塊共享的字元線 WL0-3被選擇時，冗餘驅動電路43會驅動所對應的冗餘電板線RPL。此外，電板線的讀出和寫入需要不同的驅動。 ^--- (請先閱請背面之i意事項再填寫本頁) · --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製如第10圖所示，冗餘驅動電路43是由輸入為字元

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公* 19 - 558721 A7 B7 五、發明說明（17) WLO、WL1的NOR閘50，以及輸入為閘50的輸出和讀寫控制訊號R/W的NOR閘51所組成。對於字元線WL2、WL3，也形成有相同的電路組態。以此組態，在任何一個記憶體區塊被選擇時，由於使用共用的字元線的訊號，冗餘檔案記憶體RFL會同時被選擇。此時，對應讀出和寫入的讀寫控制訊號R/W的波形會驅動冗餘電板線rpl。在讀出時，讀寫控制訊號R/W會被設定在L電壓。當字元線WL0或WL1被驅動在Η電壓時，冗餘電板線RPL0也會被驅動在Η電壓。此外，在寫入“〇”時，控制訊號r/w會被設定在L電壓，如同在讀出時，並且當對應的位元線被設定在L電壓的同時，由於冗餘電板線rpl被閘51設成Η電壓’電場會以電板線至位元線的方向施加在記憶體晶胞的電容器上。另一方面，在寫入“1”時，控制訊號R/W會被設定在Η電壓，由於冗餘電板線rpl在L電壓，電場會以位元線至電板線的方向施加在記憶體晶胞的電容器上。以此方式，使用字元線訊號和讀寫控制訊號R/W，是可能適當地驅動冗餘檔案記憶體RFL中的冗餘電板線 RPL。第11圖為在第9圖的記憶體裝置範例中的冗餘驅動電路43之另一詳細電路圖。在第η圖中的範例中，每一個字元線都配有一個電板線RPL。在多數記憶體區塊共用的字元線WL0-1被選擇時，冗餘驅動電路43會驅動所對應的冗餘電板線RPL。因此，冗餘驅動電路43是由輸入為字元線訊號WL0或WLl和讀寫控制訊號R/W的NAND閘60或62,和本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請乇閱讀背面之at事項再填寫本頁) 訂---'---一---線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 558721 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（反向器61或63所組成。以此組態，在共用字元線WLO被選擇成為在Η電壓時，冗餘檔案記憶體RFL中的冗餘電板線rpl〇也會被控制訊號R/W所驅動。在讀出時，控制訊號R/W成為Η電壓。因此，對應的冗餘電板線RFLO會被字元線WLO以相同方式驅動。此外，在寫入“0”時，控制訊號R/W會被設定在Η電壓，而且位元線會被設定在L電壓。此外，在寫入“1”時，控制訊號R/W會被設定在L電壓，而且位元線會被設定在η電壓。因此，電場會以資料寫入所需的方向而施加至晶胞的電容器。以第10圖和第11圖的組態，冗餘檔案記憶體RFL中的冗餘電板線RPL比其他記憶體區塊的電板線還短，並有較小的金屬線電容量。這是由於冗餘檔案記憶體中只記錄替換欄位的位置。因此，冗餘電板線的負載電容量不大，而使驅動電路43可以以相對較小的驅動能力來實現。因此，可將這些字元線訊號作為冗餘電板線的驅動者，形成小型電路組態的冗餘電板線驅動電路。因此，相對於一般記憶體晶胞的區域，可減少冗餘檔案記憶體和驅動電路的區域。第12圖為如此實施例之另一改良範例中的記憶體裝置的組態圖。在第9圖的記憶體裝置中，每個記憶體區塊 ΜΒ0-3都有冗餘記憶體區域RCOL，而且此四個記憶體區塊共用一個冗餘檔案記憶體RFL。反之，在第12圖的範例中，此四個記憶體區塊共用一個冗餘記憶體區域。此冗餘記憶體區域RCOL替換這四個記憶體區塊中的瑕疵晶胞。以第本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21 — — — — — — — — — 1· *-------^ ·11111111 (請先閱讀背面之;i意事項再填笃本頁) 558721 A7 B7 五、發明說明（19) 12圖的組態，不需要在每個記憶體區塊中包含一個冗餘記憶體區域，並且有可能提高整體記憶體裝置的區域效能。此外，冗餘記憶體區域RCOL和冗餘檔案記憶體rfl 是成對，若有兩個冗餘記憶體區域，則表示也有兩個冗餘檔案記憶體RFL。依據記憶艎裝置中瑕疲晶胞的產生機率和修復機率的關係，有時可決定多數記憶體區塊所共用的冗餘記憶體區域和冗餘記憶體檔案組的個數。第12圖的範例中有一對冗餘記憶體區域rc〇L和冗餘記憶體檔案RFL。使用相同於第9圖中的參考數字。若字元線WL被字元驅動器WDR驅動以執行讀出運算，多數記憶體區塊共用的冗餘檔案區域RCOL和冗餘檔案記憶體RFL 的電板線RPL也會被冗餘電板線驅動器rpdr所驅動。若如此，冗餘電板線RPL會被讀出和寫入訊號r/w驅動。記錄在冗餘檔案記憶體RFL中，内容為含有瑕疵晶胞的攔位和記憶體區塊的位置的第一替換資訊訊號S0-4，以及指示所記錄的位置是否有效的第二替換資訊訊號Finf會被供應給欄位選擇電路CS0-7和每個記憶體區塊中的冗餘選擇電路RCS。當第一替換資訊訊號S0-4都為Η電壓時，冗餘選擇電路RCS會設定冗餘選擇訊號rc〇-3的其中之一在 Η電壓。因此，OR閘70的輸出會在η電壓，使得冗餘記憶體區域RCOL的攔位閘會被選擇，並且自冗餘晶胞輸出的資料會取代一般晶胞的資料。

即使在第12圖的實施例中，瑕疵晶胞的區塊位置和欄位位置可分開記錄在每個字元線中的冗餘記憶體檔案RFL 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱-t-?面之;i意事項再填寫本頁) --------^------_---Μ

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 558721 A7 B7 五、發明說明（20) 中。由於多數記憶體區塊共用冗餘記憶體檔案和冗餘記憶體區域，可提高區域效能。 • 1111 — — — — — — — «11 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據以上的實施例，範例是以FeRAM作說明，並且此冗餘組態也可應用在其他非揮發性記憶體中，例如使用浮動閘的記憶體裝置。此外，這也可被應用至動態隨機存取記憶體上。但是，在動態隨機存取記憶體的情況中，由於几餘構案§己憶體的§己錄資訊不是非揮發性的，因此有必要形成在開機時可由其他非揮發性記憶體載入資料的組態。此外，雖然以上實施例是以具有包含1個電晶體和1個電容器的記憶體晶胞組態的FeRAM作說明，但如第4圖所示，這也可相同地被應用在具有包含2個電晶體和2個電容器的記憶體晶胞組態的FeRAM上。 --線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製依據以上實施例，記錄替換瑕疵晶胞資訊的冗餘檔案記憶體是由相同於一般記憶體晶胞和冗餘記憶體晶胞的記憶體晶胞所組成。因此，記憶體裝置中只需一種型態的記憶韹晶胞，因此可比使用熔斷唯讀記憶體等的系統更能簡化記憶體裝置的組態。而且，由於替換資訊是被電性寫入冗餘檔案記憶體’即使在記憶體晶片被包含在封裝體中後，也可修復瑕疲晶胞。在上文中’依據本發明，可簡化以冗餘晶胞記錄替換資訊的記憶體的組態。此外，即使在記憶體晶片被包含在封裝體中後，也可修復瑕疵晶胞。此外，可簡化冗餘檔案記憶體的組態。 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公爱） 558721 A7 B7_ 五、發明說明（21) 元件標號對照表 10A、12A、16、18、20、26〜28、60、62 NAND 閘 11、13、17、19、21〜24、61、63 反向器 40 列解碼器驅動電路 43 冗餘驅動電路 50、51 NOR閘 100 一般記憶體區域 200 第二替換資訊訊號產生部份 (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 -23-1 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims

558721 B8 C8 '^------------ 六、申請專利範圍 1 · 一種能以冗餘晶胞替換瑕症狀態中的一般晶胞的記憶體裝置，其包含有：一個對於每個替換單位含有多數攔位的一般記憶體區域；一個含有該替換單位的冗餘晶胞的冗餘記憶體區域；一個冗餘檔案記憶體，其含有與該一般記憶體區域和該冗餘記憶體區域中相同組態的晶胞，並用來記錄第一替換資訊’内谷為一般記憶體區域的多數爛位中被替換的欄位的位置，和用來記錄第二替換資訊，是用來指示對應該位置的欄位是否有瑕疵，該冗餘檔案記憶體與該一般記憶體區域同時被存取，並輸出該第一和第二替換資訊訊號；和一個能反應該第一和第二替換資訊訊號的選擇電路，在該第二替換資訊指示有瑕疵狀態時，會禁止選擇該一般記憶體區域所對應該第一替換資訊中的位置，並允許選擇該冗餘記憶體區域。 2·如申請專利範圍第1項之記憶體裝置，其中該一般記憶體區域、該冗餘記憶體區域和該冗餘檔案記憶體包含有同時被驅動的複數字元線，該冗餘檔案記憶體會反應該字元線的驅動而輸出該第一和第二替換資訊訊號。 3·如申請專利範圍第1項之記憶體裝置，其更包含有多數區塊’每個區塊都含有該一般記憶體區域和該冗餘記憶本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210 X 2们公* ) 24 (Ifv-Hr^tfq;之注i事項再埼#本頁)

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蛵^部智.%5Γ4·^7Ρ'工消費合作社印製 B8 C8 D8 中請專利範圍體區域，其中該多數區塊共享該冗餘檔案記憶體，而且該几餘檔案記憶體更記錄了内容為被該冗餘記憶體區域替換的區塊位置的第三替換資訊。 4·如申請專利範圍第1項之記憶餿裝置，其更包含有多數區塊，每個區塊都含有一般記憶趙區域，其中該多數區塊共享該冗餘記憶體區域和該冗餘檔案記憶體，該冗餘檔案記憶體記錄内容為被該冗餘記憶體區域替換的區塊位置的第三替換資訊。 5·如申請專利範圍第3項或第4項之記憶體裝置，其更包含有：在該多數區塊中被該一般記憶體區域、該冗餘記憶體區域和該冗餘檔案記憶體共享的複數字元線，該字元線會同時被驅動；在每個區塊中的多數電板線，並且與被選擇的區塊一同被驅動；和在該共享冗餘檔案記憶體中的複數冗餘檔案電板線，並與該字元線一同被驅動。 6·如申請專利範圍第5項之記憶體裝置，其中該几餘檔案電板線在讀取時是與該字元線一同被驅動’並且該冗餘檔案電板線在寫入時驅動是與寫入資料一致。 7·如申請專利範圍第1項至第4項之一的記憶體裝置，其中在該一般記憶鱧區域、該冗餘記憶體區域和該冗餘檔案記憶體之中的複數晶胞包含有鐵電膜的晶胞。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS Μ4規格（210Χ297公釐） ----------^------1T------線 (閲汸背rJM/注ά事項再M、“H本頁) 25 558721 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 8·如申請專利範圍第5項之記憶體裝置，其中在該一般記憶體區域、該冗餘記憶體區域和該冗餘檔案記憶體之中的複數晶胞包含有鐵電膜的晶胞。 9. 如申請專利範圍第6項之記憶體裝置，其中在該一般記憶體區域、該冗餘記憶體區域和該冗餘檔案記憶體之中的複數晶胞是包含有鐵電膜的晶胞。 10. —種能以冗餘晶胞替換瑕疵狀態中的一般晶胞的記憶體裝置，其包含有：一個含有包含鐵電膜的一般晶胞的一般記憶體區域，且對於每個替換單位，該一般記憶體區域含有多數糊位；一個含有該替換單位的冗餘晶胞的冗餘記憶體區域，該冗餘晶胞使用該鐵電膜；一個冗餘檔案記憶體，其含有晶胞的組態相同於一般記憶體區域和冗餘記憶體區域中的晶胞組態，並用來記錄第一替換資訊，其内容為一般記憶體區域的多數欄位中被替換欄位的位置，和用來記錄第二替換資訊，其是用來指示對應該位置的攔位是否有瑕疵，該冗餘檔案記憶體與該一般記憶體區域同時被存取，並輸出該第一和第二替換資訊訊號；和一個能反應該第一和第二替換資訊訊號的選擇電路，在該第二替換資訊指示有瑕疵狀態時，會禁止選擇該一般記憶體區域所對應該第一替換資訊中的位置，並允許選擇該冗餘記憶體區域。本紙張&度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） •/.V r^f:r;I:r:c注悉事項再>fi、{H本頁) 訂經^,.部^^財4.^:只工消費合作社印紫 26