專利名稱：以影子非揮發(fā)存儲器配置冗余存儲的存儲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于半導體存儲器技術領域，具體涉及一種用影子非揮發(fā)存儲器(Siadow Nonvolatile Memory)配置冗余(Redundancy)存儲的存儲器。
背景技術：
存儲器是數(shù)字系統(tǒng)中常用的器件之一，在半導體市場領域中占有較大的市場比例。隨著半導體技術的發(fā)展，存儲器的器件尺寸不斷縮小，存儲器芯片向大容量、小面積方向發(fā)展。同時，存儲器的可靠性是必須考慮性能之一。大容量存儲器的存儲陣列的每個存儲單元都必須能夠準確存儲每位數(shù)據(jù)。實際統(tǒng)計表明，存儲器的主要錯誤是單個電路故障所引起的一位錯或者相關多位錯，而隨機獨立的多位錯誤極少。在按字節(jié)組織的內(nèi)存儲器中，主要錯誤模式為單字節(jié)錯；而在按位組織的內(nèi)存儲器中，主要錯誤模式為單位錯。半導體存儲器的錯誤大體上分為硬錯誤和軟錯誤，其中主要為軟錯誤。硬錯誤所表現(xiàn)的現(xiàn)象是在某個或某些位置上，存取數(shù)據(jù)重復地出現(xiàn)錯誤，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是一個或幾個存儲單元出現(xiàn)故障。為保證半導體存儲器在發(fā)生硬錯誤時仍然能夠技術正常工作，現(xiàn)有技術的方法之一是采用在存儲器中所增加的冗余存儲陣列來代替錯誤的存儲單元的功能。這種方案是在存儲芯片的設計與制造過程中，增加若干備份的行(或備份的列)，存儲器芯片出廠測試時，若發(fā)現(xiàn)失效的行(或失效的列)，則通過激光(或電學)的處理，用備份行(或列)去代替失效的行(或失效的列)。圖1所示為現(xiàn)有技術的帶冗余存儲陣列的存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該存儲器中，冗余存儲陣列中采用冗余字線120控制的冗余的行(冗余的行包括在存儲陣列 140中)；110為普通字線(即控制存儲陣列的行)，行譯碼器一將輸入的地址譯碼從而能夠選中某字線，圖1中只是示意性地給出了兩根普通字線110，每根普通字線110其實也是包括2N條字線分別與存儲陣列的2N行連接(N為圖中行譯碼器一與字線110的連接數(shù)，N為大于1的整數(shù))；120為冗余存儲陣列中的冗余字線，行譯碼器二將輸入的地址譯碼從而能夠選中某字線，同樣，圖1中只是示意性地給出了兩根字線120，每根字線120其實也是包括2m 條字線分別與存儲陣列的2M行連接(M為圖中行譯碼器二與字線120的連接數(shù)，M為大于1 的整數(shù))；130為一次可編程存儲器(OTP)，用來配置冗余存儲陣列，現(xiàn)有技術中一般采用熔絲型一次可編程存儲器，每個一次可編程存儲器單元用于連接每條字線。圖1所示的存儲器的基本工作原理是存儲器進行可靠性測試時，地址同時輸入行譯碼器一和行譯碼器二， 如果某條字線110所控制的行的存儲單元出現(xiàn)硬錯誤，與該字線連接的OTP存儲單元燒斷， 同時，同一地址對應的某條冗余字線120選中，與該冗余字線連接的OTP存儲單元導通，其它冗余字線連接的OTP存儲單元關斷。因此，可以實現(xiàn)用冗余的行代替發(fā)生硬錯誤的行，存儲器仍然能夠正常工作。然而，這種采用采用OTP來配置冗余存儲陣列的技術，特別是采用熔絲型OTP來配置冗余存儲陣列，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但具有如下缺點(1)0TP所占用的芯片面積較大，特別隨之存儲器單元面積越來越小的情況下，OTP所占用的芯片面積相比存儲陣列的芯片面積越來越大；( 對OTP編程時需要高壓信號或者外部激光信號；(3) OTP是不可重復編程的，這決定了每個冗余行或者列只能應用一次。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是，避免用OTP配置冗余存儲陣列時帶來的面積大、編程電壓高、只能一次應用的技術問題而提出了一種采用影子非揮發(fā)存儲器配置冗余存儲陣列的存儲器。為解決以上技術問題，按照本發(fā)明的一個方面，提供一種存儲器，其包括存儲陣列、對應于存儲陣列中的普通行的普通字線、對應于存儲陣列中的冗余行的冗余字線、以及行譯碼器，并且還包括影子非揮發(fā)存儲器和字線選通管，所述普通字線、冗余字線與存儲陣列之間分別串聯(lián)設置字線選通管，所述字線選通管用于控制其所在的字線是否選通，所述影子非揮發(fā)存儲器用于控制所述字線選通管的選通以進一步控制該字線選通管所在的字線是否選通。根據(jù)本發(fā)明提供的存儲器，其中，所述字線選通管為MOS管，所述影子非揮發(fā)存儲器的每個存儲單元用于控制所述字線選通管為MOS管的柵極。字線選通管的柵極連接于影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元的存儲節(jié)點。具體地，所述存儲器可以為SRAM、DRAM或者Flash。所述影子非揮發(fā)存儲器為相變存儲器、閃存、磁阻隨機存儲器、電阻隨機存儲器之
ο按照本發(fā)明的又一個方面，本發(fā)明存儲器，其包括存儲陣列、對應于存儲陣列中的普通行的普通位線、對應于存儲陣列中的冗余行的冗余位線、以及行譯碼器，并且還包括影子非揮發(fā)存儲器和位線選通管，所述普通位線、冗余位線與存儲陣列之間分別串聯(lián)設置位線選通管，所述位線選通管用于控制其所在的位線是否選通，所述影子非揮發(fā)存儲器用于控制所述位線選通管的選通以進一步控制該位線選通管所在的位線是否選通。根據(jù)本發(fā)明提供的存儲器，其中，所述位線選通管為MOS管，所述影子非揮發(fā)存儲器的每個存儲單元用于控制所述位線選通管為MOS管的柵極。位線選通管的柵極連接于影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元的存儲節(jié)點。具體地，所述存儲器可以為SRAM、DRAM或者Flash。所述影子非揮發(fā)存儲器可以為相變存儲器、閃存、磁阻隨機存儲器、電阻隨機存儲
器之一。本發(fā)明的技術效果是，通過存儲器中的影子非揮發(fā)存儲器和字線選通管，可以實現(xiàn)選中某一冗余的行(或列)來代替失效存儲單元所在的行(或列)；相比現(xiàn)有技術的用于配置冗余存儲的熔絲OTP，影子非揮發(fā)存儲器具有體積小、不需要額外的高電壓編程信號和非揮發(fā)性的特點；因此該存儲器具有可靠性高、功耗低、體積小的特點。


圖1是現(xiàn)有技術的帶冗余存儲陣列的存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明提供的第一實施例存儲器的示意圖；圖3是影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元與字線選通管的連接關系示意圖；圖4是本發(fā)明提供的第二實施例存儲器的示意圖；圖5是該發(fā)明的存儲器中的影子非揮發(fā)存儲器與存儲塊的示意圖。
具體實施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的一些，旨在提供對本發(fā)明的基本了解，并不旨在確認本發(fā)明的關鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。圖2所示為本發(fā)明提供的第一實施例存儲器的示意圖。在第一實施例中，采用冗余的行代替失效的行。如圖2所示，該存儲器200包括普通字線210、冗余字線220、行譯碼器一、行譯碼器二、字線選通管231和232、影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元234以及存儲陣列M0。存儲器200可以為SRAM、DRAM或者閃存(Flash)等，存儲器200的類型由存儲陣列240的存儲器單元類型決定，其具體類型不受本發(fā)明實施例限制。根據(jù)每個存儲的容量， 有不同數(shù)目的普通字線210，圖2中只是示意圖性地給出了兩根普通字線，其它普通字線省略示出；冗余字線220的根數(shù)也不受本發(fā)明實施例限制，一般存儲器的配置中，冗余字線的根數(shù)遠小于普通字線的根數(shù)；所述“普通字線”是相對“冗余字線”來區(qū)分的，普通字線只能用來控制存儲陣列MO的行，在可靠性測試之前，普通字線及存儲器本身的字線，只是在可靠性測試之后，普通字線可以通過冗余字線來置換。行譯碼器一接收行字線驅(qū)動模塊的輸出信號，處理后輸出控制信號至普通字線；行譯碼器二接收行字線驅(qū)動模塊的輸出信號，處理后輸出控制信號至冗余字線，需要說明的是，在這里為區(qū)分行譯碼器一和行譯碼器二所控制的對象的差異，將其分解示意，在實際的應用中，行譯碼器一和行譯碼器二為同一個譯碼器，其可分別用來對不同行進行地址譯碼。通常地，所有行譯碼器一和行譯碼器二構(gòu)成一個單獨的行譯碼器模塊。每根普通字線210和存儲陣列之間設置一個字線選通管231，普通字線210連接字線選通管231的源極(或者漏極)，存儲陣列中對應的某一行連接字線選通管231的漏極(或者源極)，在該實施例中，字線選通管231為MOS管，具體地為NMOS 管，在其它實施例中，字線選通管231可以為PMOS管。字線選通管231的柵極連接于影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元234，每個存儲單元控制一個字線選通管231的導通與關斷。每根冗余字線220和存儲陣列之間設置一個字線選通管232，冗余字線220連接字線選通管232 的源極(或者漏極)，存儲陣列的某一行連接字線選通管232的漏極(或者源極)，在該實施例中，字線選通管232為NMOS管，在其它實施例中，字線選通管232可以為PMOS管。字線選通管232的柵極同樣連接于影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元234，每個存儲單元控制一個字線選通管232的導通與關斷。在該實施例中，影子非揮發(fā)存儲器未示意性給出，只是示意性給出了其存儲單元；影子非揮發(fā)存儲器可以為相變存儲器(PCM)、閃存(Flash)、磁阻隨機存儲器(MRAM)、電阻隨機存儲器(RRAM)等。存儲陣列的某一行連接于存儲陣列M0， 在該實施例中，存儲陣列包括普通存儲陣列和冗余存儲陣列(圖中未示出)，普通存儲陣列受普通位線控制，冗余存儲陣列受冗余位線控制，在存儲器的制造中，普通存儲陣列和冗余存儲陣列是在一起制造完成的，因此普通存儲陣列和冗余存儲陣列的存儲單元的類型也相同。冗余存儲陣列、冗余字線和行譯碼器二構(gòu)成冗余存儲模塊。需要說明的是，圖2中為方便地示意每個影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元234分別用來控制對應的一個字線選通管，將每個影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元以分離結(jié)構(gòu)的形式示意，實際上，圖1中的所有影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元234同樣是形成于同一個存儲器的存儲陣列中的。圖3所示為影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元與字線選通管的連接關系示意圖，在該實施例中，以影子非揮發(fā)存儲器為相變存儲器為例，234為相變存儲單元，其包括相變存儲電阻2341和存儲單元選通管2343，相變存儲電阻2341可以在高阻態(tài)和低阻態(tài)之間轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。存儲單元選通管2343的柵極與影子非揮發(fā)存儲器的字線連接，相變存儲電阻2341的一端連接存儲單元選通管2343、另一端連接影子非揮發(fā)存儲器的位線。2342為相變存儲單元的存儲節(jié)點，該點的電位能反映存存儲單元存儲的數(shù)據(jù)。字線選通管2343選通，相變存儲電阻2341為高阻時，存儲節(jié)點2342為低電平；相變存儲電阻2341為低阻時， 存儲節(jié)點2342為高電平。外部的字線選通管的柵極連接與存儲節(jié)點2432，因此，存儲節(jié)點的電平高低，能控制字線選通管的導通與否。需要說明的是，該圖3中的字線與圖2中的字線是不相同的，圖3中的字線是用來控制影子非揮存儲器的行。繼續(xù)請參閱圖2，圖2所示存儲器如果在出廠測試時，發(fā)現(xiàn)某行字線所控制的普通存儲陣列中，存在失效單元，先找出該實現(xiàn)單元所對應的行的地址，并確定用某一行冗余存儲陣列來代替該存在失效單元的行。這時候，可以通過對影子非揮發(fā)存儲器中寫入數(shù)據(jù)，通過影子非揮發(fā)存儲器來配置冗余存儲。例如，失效單元對應所在的行的普通字線上的字線選通管通過影子非揮發(fā)存儲器配置，其字線選通管連接的存儲單元存儲“0”，其字線選通管關斷；同時，對應的冗余字線(與失效字線的相同地址所對應的冗余字線)的字線選通管通過影子非揮發(fā)存儲器配置，其字線選通管連接的存儲單元存儲“ 1 ”，該字線選通管導通，從而實現(xiàn)冗余字線所控制的行代替失效單元所在的行。該實例中，影子非揮發(fā)存儲器具有面積小、編程電壓與存儲器本身的編程電壓相當?shù)奶攸c，易于實現(xiàn)數(shù)據(jù)編程。同時，影子非揮發(fā)存儲器具有非揮發(fā)存儲和多次存儲的特性，在存儲器的后續(xù)使用過程中，冗余字線可重復選通或關斷，因此冗余行可以用來修復失效的行。圖4所示為本發(fā)明提供的第二實施例存儲器的示意圖。在第二實施例中，采用冗余的列代替失效的列。如圖4所示，該存儲器300包括普通位線310、冗余位線320、列譯碼器一、列譯碼器二、字線選通管331和332、影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元334以及存儲陣列 ；340。存儲器300可以為SRAM、DRAM或者Flash，存儲器300的具體類型有存儲陣列的存儲單元類型決定，其具體類型不受本發(fā)明實施例限制。根據(jù)每個存儲的容量，有不同數(shù)目的普通位線310，圖4中只是示意圖性地給出了兩根普通位線，其它普通位線省略示出；冗余位線 320的根數(shù)也不受本發(fā)明限制，一般存儲器的配置中，冗余位線的根數(shù)遠小于普通位線的根數(shù)；所述“普通位線”是相對“冗余位線”來區(qū)分的，在可靠性測試之前，普通位線及存儲器本身的位線，只是在可靠性測試之后，普通位線可以通過冗余位線來置換。列譯碼器一接收列地址譯碼處理后輸出控制信號至普通位線，列譯碼器二接收同樣的列地址譯碼處理后輸出控制信號至冗余位線。每根普通位線310和存儲陣列的某一列之間設置一個字線選通管 331，普通位線310連接字線選通管331的源極(或者漏極)，存儲陣列的某一列連接字線選通管331的漏極(或者源極)，在該實施例中，字線選通管331為MOS管，具體地為NMOS管， 在其它實施例中，字線選通管331可以為PMOS管。字線選通管331的柵極連接于影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元334，每個存儲單元控制一個字線選通管331的導通與關斷。每根冗余位線320和存儲陣列之間設置一個字線選通管332，冗余位線320連接字線選通管332的源極(或者漏極)，存儲陣列的某一列連接字線選通管332的漏極(或者源極)，在該實施例中，字線選通管332為MOS管，具體地為NMOS管，在其它實施例中，字線選通管332可以為 PMOS管。字線選通管332的柵極同樣連接于影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元334，每個存儲單元控制一個字線選通管332的導通與關斷。在該實施例中，影子非揮發(fā)存儲器未示意性給出，只是示意性給出了其存儲單元，實際應用中，這些影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元是存在于同一存儲陣列中的。影子非揮發(fā)存儲器可以為相變存儲器(PCM)、閃存(Flash)、磁阻隨機存儲器(MRAM)、電阻隨機存儲器(RRAM)等。在該實施例中，存儲陣列包括普通存儲陣列和冗余存儲陣列(圖中未示出)，普通存儲陣列的列受普通位線控制，冗余存儲陣列的列受冗余位線控制，在存儲器的制造中，普通存儲陣列和冗余存儲陣列是在一起制造完成的。 冗余存儲陣列、冗余位線和列譯碼器二構(gòu)成冗余存儲模塊。圖4所示第二實施例存儲器的工作原理與圖2所示第一實施例的工作原理基本類似。圖5所示為該發(fā)明的存儲器中的影子非揮發(fā)存儲器與存儲塊的示意圖?，F(xiàn)有技術中，為減少存儲器的靜態(tài)功耗等，常常將存儲器按塊(Block)的結(jié)構(gòu)設計，每個存儲塊包括存儲陣列及其行譯碼器、列譯碼器等相應外圍電路。同樣在該發(fā)明的存儲器中，存儲器也是分為若干個存儲塊的，圖5中示意性地給出了四個存儲塊31、32、33、34。該發(fā)明的提供的存儲器包括一個影子非揮發(fā)存儲器20，在該實施例中，非揮發(fā)存儲器20是與存儲器的其它存儲塊相對獨立的，可以實現(xiàn)多個存儲塊共用一個影子非揮發(fā)存儲器，影子非揮發(fā)存儲器中存儲的用于配置冗余存儲的信號分別對應輸入至每個存儲塊，實現(xiàn)存儲器的硬錯誤的修正。以上例子主要說明了本發(fā)明的存儲器。盡管只對其中一些本發(fā)明的實施方式進行了描述，但是本領域普通技術人員應當了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權利要求
1.一種存儲器，包括存儲陣列、對應于存儲陣列中的普通行的普通字線、對應于存儲陣列中的冗余行的冗余字線、以及行譯碼器，其特征在于，還包括影子非揮發(fā)存儲器和字線選通管，所述普通字線、冗余字線與存儲陣列之間分別串聯(lián)設置字線選通管，所述字線選通管用于控制其所在的字線是否選通，所述影子非揮發(fā)存儲器用于控制所述字線選通管的選通以進一步控制該字線選通管所在的字線是否選通。
2.根據(jù)權利要求1所述的存儲器，其特征在于，所述字線選通管為MOS管，所述影子非揮發(fā)存儲器的每個存儲單元用于控制所述字線選通管為MOS管的柵極。
3.根據(jù)權利要求1所述的存儲器，其特征在于，所述存儲器為SRAM、DRAM或者Flash。
4.根據(jù)權利要求1所述的存儲器，其特征在于，所述影子非揮發(fā)存儲器為相變存儲器、 閃存、磁阻隨機存儲器、電阻隨機存儲器之一。
5.根據(jù)權利要求2所述的存儲器，其特征在于，字線選通管的柵極連接于影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元的存儲節(jié)點。
6.一種存儲器，包括存儲陣列、對應于存儲陣列中的普通行的普通位線、對應于存儲陣列中的冗余行的冗余位線、以及行譯碼器，其特征在于，還包括影子非揮發(fā)存儲器和位線選通管，所述普通位線、冗余位線與存儲陣列之間分別串聯(lián)設置位線選通管，所述位線選通管用于控制其所在的位線是否選通，所述影子非揮發(fā)存儲器用于控制所述位線選通管的選通以進一步控制該位線選通管所在的位線是否選通。
7.根據(jù)權利要求6所述的存儲器，其特征在于，所述位線選通管為MOS管，所述影子非揮發(fā)存儲器的每個存儲單元用于控制所述位線選通管為MOS管的柵極。
8.根據(jù)權利要求6所述的存儲器，其特征在于，所述存儲器為SRAM、DRAM或者Flash。
9.根據(jù)權利要求6所述的存儲器，其特征在于，所述影子非揮發(fā)存儲器為相變存儲器、 閃存、磁阻隨機存儲器、電阻隨機存儲器之一。
10.根據(jù)權利要求7所述的存儲器，其特征在于，位線選通管的柵極連接于影子非揮發(fā)存儲器的存儲單元的存儲節(jié)點。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以影子非揮發(fā)存儲器(Shadow Nonvolatile Memory)配置冗余(Redundancy)存儲的存儲器，屬于半導體存儲器技術領域。該發(fā)明提供的存儲器包括存儲陣列、對應于存儲陣列中的普通行的普通字線、對應于存儲陣列中的冗余行的冗余字線、行譯碼器、影子非揮發(fā)存儲器以及字線選通管，所述普通字線、冗余字線與存儲陣列之間分別串聯(lián)設置字線選通管，所述字線選通管用于控制其所在的字線是否選通，所述影子非揮發(fā)存儲器用于控制所述字線選通管的選通以進一步控制該字線選通管所在的字線是否選通。因此，可以實現(xiàn)選中某一冗余的行(或列)來代替失效存儲單元所在的行(或列)。該存儲器具有可靠性高、功耗低、體積小的特點。
文檔編號G11C11/4193GK102270497SQ201010191269
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權日2010年6月2日
發(fā)明者王彬 申請人:王彬