半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置及其冗余方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置，尤其是涉及一種閃存存儲(chǔ)器(NAND FlashMemory)的冗余。
【背景技術(shù)】
[0002]閃存存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器等半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中，集成度逐年增加，從而難以制造無(wú)不良或缺陷的存儲(chǔ)元件。因此，在存儲(chǔ)芯片上，采取用來(lái)在外觀上補(bǔ)救在制造步驟中產(chǎn)生的存儲(chǔ)元件的物理缺陷的冗余方案。例如在某冗余方案中，包括地址轉(zhuǎn)換電路及冗余存儲(chǔ)器區(qū)域，所述地址轉(zhuǎn)換電路將具有物理缺陷的存儲(chǔ)元件的地址轉(zhuǎn)換為冗余存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)元件的地址，所述冗余存儲(chǔ)區(qū)域用來(lái)補(bǔ)救具有缺陷的存儲(chǔ)元件。具有缺陷的存儲(chǔ)元件及冗余存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)元件的地址信息在存儲(chǔ)芯片的測(cè)試時(shí)或制造出廠時(shí)是存儲(chǔ)在熔絲只讀存儲(chǔ)器或寄存器等中。而且，如果輸入具有缺陷的存儲(chǔ)元件的地址，且檢測(cè)到該地址，那么禁止訪問(wèn)具有缺陷的存儲(chǔ)元件，取而代之，訪問(wèn)冗余存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)元件，從而從外部看起來(lái)就像不存在具有缺陷的存儲(chǔ)元件一樣(例如專利文獻(xiàn)1、2)。通過(guò)利用這種冗余方案，即便少數(shù)存儲(chǔ)元件產(chǎn)生缺陷，也可當(dāng)作合格品進(jìn)行處理，因此良率提升，且可降低存儲(chǔ)器的成本。
[0003]另外，在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中，除了利用冗余補(bǔ)救物理性的缺陷元件以外，還內(nèi)置錯(cuò)誤檢測(cè)糾正電路作為軟錯(cuò)誤對(duì)策，從而實(shí)現(xiàn)可靠性提升。
[0004][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0005][專利文獻(xiàn)]
[0006][專利文獻(xiàn)I]日本專利特開(kāi)2000-311496號(hào)公報(bào)
[0007][專利文獻(xiàn)2]日本專利特開(kāi)2002-288993號(hào)公報(bào)
[0008]如上所述，在閃存存儲(chǔ)器等半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中，搭載著用來(lái)補(bǔ)救具有缺陷的存儲(chǔ)元件的冗余功能或ECC電路。圖1是說(shuō)明現(xiàn)有的閃存存儲(chǔ)器的冗余及錯(cuò)誤訂正的圖。在NAND型閃存存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)陣列400中，設(shè)有主存儲(chǔ)區(qū)域MM及其冗余存儲(chǔ)區(qū)域MR。如果從存儲(chǔ)陣列400進(jìn)行頁(yè)面讀取，那么一頁(yè)數(shù)據(jù)被傳輸至頁(yè)面緩沖器/感測(cè)電路410，于是由感測(cè)電路感測(cè)數(shù)據(jù)，且將所感測(cè)到的數(shù)據(jù)保持在數(shù)據(jù)寄存器412中。
[0009]主存儲(chǔ)區(qū)域MM及冗余存儲(chǔ)區(qū)域MR的一頁(yè)例如為2千字節(jié)，在進(jìn)行頁(yè)面讀取時(shí)，例如將一半即I千字節(jié)的偶數(shù)比特的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)寄存器DR-0，將剩余的一半即I千字節(jié)的奇數(shù)比特的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)寄存器DR-1?；蛘撸瑢⒅鞔鎯?chǔ)區(qū)域MM的物理上的左半部分的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)寄存器DR-0，將右半部分的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)寄存器DR-1。
[0010]這里，在本說(shuō)明書(shū)中，將具有物理缺陷的存儲(chǔ)元件稱為“缺陷元件”，將存儲(chǔ)在缺陷元件中的數(shù)據(jù)稱為“缺陷數(shù)據(jù)”，將缺陷元件的列比特稱為“缺陷比特”，將冗余存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)元件稱為“冗余元件”，將存儲(chǔ)在冗余元件中的數(shù)據(jù)稱為“冗余數(shù)據(jù)”，將冗余元件的列比特稱為“冗余比特”。而且，存儲(chǔ)元件與存儲(chǔ)基元同義。
[0011]冗余存儲(chǔ)區(qū)域MR例如為M比特，且以將其一半即M/2比特分配給數(shù)據(jù)寄存器DR-Ο，將M/2比特分配給數(shù)據(jù)寄存器DR-1的方式構(gòu)成。例如將冗余存儲(chǔ)區(qū)域MR的偶數(shù)冗余比特的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)寄存器DR-0，將奇數(shù)冗余比特的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)寄存器DR-1。
[0012]頁(yè)面緩沖器410還包括保持從數(shù)據(jù)寄存器412并列傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的高速緩沖寄存器414。高速緩沖寄存器414包括高速緩沖寄存器CR-0、CR-1，高速緩沖寄存器CR-O接收從數(shù)據(jù)寄存器DR-O經(jīng)由未圖示的傳輸晶體管所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，高速緩沖寄存器CR-1也同樣保持從數(shù)據(jù)寄存器DR-1傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。保持在高速緩沖寄存器CR-O中的數(shù)據(jù)包含來(lái)自主存儲(chǔ)區(qū)域MM的數(shù)據(jù)(以下稱為核心數(shù)據(jù)(core data))、及來(lái)自冗余存儲(chǔ)區(qū)域MR的冗余數(shù)據(jù)。保持在高速緩沖寄存器CR-1中的數(shù)據(jù)也同樣包含核心數(shù)據(jù)及冗余數(shù)據(jù)。
[0013]列控制電路420包括用來(lái)將保持在高速緩沖寄存器CR-0、CR-1中的核心數(shù)據(jù)替換為冗余數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換電路422-0、422-1。保持在高速緩沖寄存器CR-0、CR-1中的數(shù)據(jù)在進(jìn)行錯(cuò)誤訂正時(shí)、或進(jìn)行輸入輸出時(shí)是經(jīng)由未圖示的傳輸晶體管被傳輸至轉(zhuǎn)換電路422-0、422-1。
[0014]缺陷比特的列地址或替換該列地址的冗余比特的列地址等冗余信息是由熔絲ROM或其他非易失性的媒體存儲(chǔ)。轉(zhuǎn)換電路422-0根據(jù)冗余信息，將高速緩沖寄存器CR-O的核心數(shù)據(jù)中所含的缺陷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為冗余數(shù)據(jù)。同樣地，轉(zhuǎn)換電路422-1將高速緩沖寄存器CR-1的核心數(shù)據(jù)中所含的缺陷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為冗余數(shù)據(jù)。
[0015]經(jīng)轉(zhuǎn)換電路422-0、422-1轉(zhuǎn)換過(guò)的數(shù)據(jù)被輸出至ECC電路430。經(jīng)ECC電路430錯(cuò)誤訂正過(guò)的數(shù)據(jù)通過(guò)轉(zhuǎn)換電路422-0、422-1而恢復(fù)為核心數(shù)據(jù)與冗余數(shù)據(jù)，且經(jīng)過(guò)錯(cuò)誤訂正的核心數(shù)據(jù)與冗余數(shù)據(jù)分別被寫(xiě)回至高速緩沖寄存器CR-0、CR-10
[0016]高速緩沖寄存器CR-0、CR-1所保持的經(jīng)過(guò)錯(cuò)誤訂正的核心數(shù)據(jù)與冗余數(shù)據(jù)由轉(zhuǎn)換電路422-0、422-1轉(zhuǎn)換后被輸出至輸入輸出緩沖器440。高速緩沖寄存器CR_0、CR_1與ECC電路430及I/O緩沖器440間的動(dòng)作是以如下方式交替地進(jìn)行。在向I/O緩沖器440輸出高速緩沖寄存器CR-O的已錯(cuò)誤訂正的數(shù)據(jù)的期間，利用ECC電路430對(duì)高速緩沖寄存器CR-1的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤訂正，在將高速緩沖寄存器CR-1的已錯(cuò)誤訂正的數(shù)據(jù)輸出至I/O緩沖器440的期間，利用ECC電路430對(duì)高速緩沖寄存器CR-O的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤訂正。
[0017]在所述冗余方案中，因?yàn)榫鹊胤峙淙哂啻鎯?chǔ)區(qū)域MR的一半冗余比特給1/2頁(yè)的核心數(shù)據(jù)，所以即便假設(shè)一頁(yè)中所含的所有缺陷比特小于等于M比特，仍然在1/2頁(yè)的核心數(shù)據(jù)中存在超過(guò)M/2比特的缺陷比特的情況下，無(wú)法對(duì)這些缺陷比特進(jìn)行補(bǔ)救。例如金屬接觸的不良等多會(huì)在局部區(qū)域產(chǎn)生，有時(shí)其中之一數(shù)據(jù)寄存器DR-O的核心數(shù)據(jù)中包含較多的缺陷比特，而在另一數(shù)據(jù)寄存器DR-1的核心數(shù)據(jù)中不含缺陷比特。因此，在將冗余存儲(chǔ)區(qū)域MR的冗余比特均等地分配給1/2頁(yè)的核心數(shù)據(jù)的情況下，利用冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)救的效率下降，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)芯片的良率提升。
[0018]而且，經(jīng)ECC電路430錯(cuò)誤訂正過(guò)的數(shù)據(jù)是通過(guò)轉(zhuǎn)換電路420而被再次寫(xiě)入至高速緩沖寄存器CR-0、CR-1，且在向I/O緩沖器440進(jìn)行輸出時(shí)，再次利用轉(zhuǎn)換電路430進(jìn)行將核心數(shù)據(jù)的缺陷比特轉(zhuǎn)換為冗余比特的處理。因此，當(dāng)從高速緩沖寄存器CR-0、CR-1輸出數(shù)據(jù)時(shí)，必須通過(guò)轉(zhuǎn)換電路430，從而阻礙高速緩沖動(dòng)作的高速化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的是解決所述現(xiàn)有的課題，提供一種可使良率提升且使數(shù)據(jù)的讀取高速化的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置以及該半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的冗余方法。
[0020]本發(fā)明的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置包括:存儲(chǔ)陣列，包括具有多個(gè)存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)區(qū)域、及具有多個(gè)冗余存儲(chǔ)元件的冗余存儲(chǔ)區(qū)域；行選擇機(jī)構(gòu)，選擇所述存儲(chǔ)陣列的行；冗余信息存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)所述存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)元件中所含的缺陷元件的冗余信息；數(shù)據(jù)保持機(jī)構(gòu)，連接于存儲(chǔ)陣列的位線，且可保持由所述行選擇機(jī)構(gòu)選擇出的行的所述存儲(chǔ)區(qū)域的存儲(chǔ)元件中所存儲(chǔ)的核心數(shù)據(jù)、及所述冗余存儲(chǔ)區(qū)域的冗余存儲(chǔ)元件中所存儲(chǔ)的冗余數(shù)據(jù)；列選擇機(jī)構(gòu)，選擇所述數(shù)據(jù)保持機(jī)構(gòu)所保持的核心數(shù)據(jù)及冗余數(shù)據(jù)；以及錯(cuò)誤訂正機(jī)構(gòu)，對(duì)由所述列選擇機(jī)構(gòu)選擇出的數(shù)據(jù)進(jìn)行錯(cuò)誤訂正；且所述列選擇機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)換電路，所述轉(zhuǎn)換電路根據(jù)所述冗余信息，將核心數(shù)據(jù)中所含的缺陷數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為所述冗余數(shù)據(jù)，將經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)提供給所述錯(cuò)誤訂正機(jī)構(gòu)，且將經(jīng)所述錯(cuò)誤訂正機(jī)構(gòu)錯(cuò)誤訂正過(guò)的數(shù)據(jù)作為核心數(shù)據(jù)提供給所述數(shù)據(jù)保持機(jī)構(gòu)。
[0021]優(yōu)選所述列選擇機(jī)構(gòu)在向輸出緩沖器輸出所述數(shù)據(jù)保持機(jī)構(gòu)所保持的第一核心數(shù)據(jù)的期間，向所述轉(zhuǎn)換電路輸出所述數(shù)據(jù)保持機(jī)構(gòu)所保持的第二核心數(shù)據(jù)及所述冗余數(shù)據(jù)。優(yōu)選在向輸出緩沖器輸出第一核心數(shù)據(jù)的期間，將經(jīng)所述錯(cuò)誤訂正機(jī)構(gòu)錯(cuò)誤訂正過(guò)的數(shù)據(jù)作為第二核心數(shù)據(jù)保持在所述數(shù)據(jù)保持機(jī)構(gòu)中。優(yōu)選所述列選擇機(jī)構(gòu)可向輸出緩沖器交替地輸出第一核心數(shù)據(jù)與第二核心數(shù)據(jù)，且在向輸出緩沖器輸出第一核心數(shù)據(jù)的期間，利用轉(zhuǎn)換電路對(duì)第二核心數(shù)據(jù)與冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在向輸出緩沖器輸出第二核心數(shù)據(jù)的期間，利用轉(zhuǎn)換電路對(duì)第一核心數(shù)據(jù)與冗余數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。優(yōu)選由所述行選擇機(jī)構(gòu)選擇出的行是N比特，所述冗余存儲(chǔ)區(qū)域?yàn)镸比特，所述存儲(chǔ)區(qū)域的N-M比特的存儲(chǔ)元件中所含的缺陷元件最大由M比特的冗余存儲(chǔ)元件補(bǔ)救。優(yōu)選所述數(shù)據(jù)保持機(jī)構(gòu)包括:第一高速緩沖寄存器及第二高速緩沖寄存器，保持當(dāng)利用所述行選擇機(jī)構(gòu)選擇出存儲(chǔ)陣列的行時(shí)從所述存儲(chǔ)區(qū)域讀取的頁(yè)面數(shù)據(jù)的第一核心數(shù)據(jù)及第二核心數(shù)據(jù)；以及冗余高速緩沖寄存器，保持當(dāng)利用所述行選擇機(jī)構(gòu)選擇出存儲(chǔ)陣列的行時(shí)