半導(dǎo)體存儲器裝置的制造方法
【專利說明】半導(dǎo)體存儲器裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請基于2013年3月22日提交的美國臨時申請N0.61/804，548，和2013年8月29日提交的美國專利申請N0.14/014，183，并要求美國臨時申請N0.61/804，548和美國專利申請N0.14/014，183的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實施例涉及半導(dǎo)體存儲裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]在諸如SDRAM的半導(dǎo)體存儲器件中，通過例如連同激活命令輸入行地址，以及連同讀取命令/寫入命令輸入列地址來實施訪問。然而，最近幾年，地址的長度(位數(shù))已經(jīng)隨著半導(dǎo)體存儲器器件的存儲容量的增加而增加。
【附圖說明】
[0005]圖1是根據(jù)第一實施例的MRAM的框圖；
[0006]圖2是存儲器單元陣列和冗余區(qū)域的電路圖；
[0007]圖3是熔斷器盒和冗余判斷電路的電路圖；
[0008]圖4是MTJ元件的截面圖；
[0009]圖5是示出MRAM操作的時序圖；
[0010]圖6是示出根據(jù)第二實施例的MRAM操作的時序圖；以及
[0011]圖7是熔斷器盒和冗余判斷電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0012]通常，根據(jù)一個實施例，提供半導(dǎo)體存儲器裝置，其包括:
[0013]包括存儲器單元的存儲器單元陣列；
[0014]冗余區(qū)域，其包括用于存儲器單元陣列中的故障單元的冗余單元；
[0015]連接到存儲器單元陣列的第一字線；
[0016]連接到冗余區(qū)域的第二字線；
[0017]第一行解碼器，其被配置成基于行地址執(zhí)行從第一字線中選擇；
[0018]判斷電路，其被配置成基于包括在行地址中的冗余地址，來確定是否需要采用冗余區(qū)域的替代操作；以及
[0019]第二行解碼器，其被配置成基于通過判斷電路的確定結(jié)果執(zhí)行從第二字線中選擇；
[0020]其中行地址包括以分時方法按順序輸入的第一行地址和第二行地址；
[0021]第一行地址包括所有的冗余地址。
[0022]以下將采用參考附圖來描述本發(fā)明的實施例。在以下描述中，通過相同的參考數(shù)字指示具有相同功能和配置的部件，并且僅當(dāng)需要的時候提供重復(fù)描述。
[0023]以下將采取MRAM(磁性隨機存取存儲器)作為半導(dǎo)體存儲器裝置的示例來描述實施例。
[0024][第一實施例]
[0025][1.MRAM 的配置]
[0026][1-1.MRAM 的基本配置]
[0027]圖1是根據(jù)第一實施例的MRAM 10的框圖。MRAM 10包括存儲器單元陣列11，冗余區(qū)域12，用作為讀取電路的讀出放大器(S/A) 13，用作為寫入電路的寫入驅(qū)動器(W/D)14，ECC (錯誤檢查和修正)電路15，分頁緩沖器(P/B) 16，輸入/輸出電路17，標(biāo)準(zhǔn)行解碼器18，冗余行解碼器19，用作為故障地址存儲器單元的熔斷器盒20，冗余判斷電路21，控制器22，行地址緩沖器23，列地址緩沖器24和地址接收器25。
[0028]存儲器單元陣列11包括被布置在矩陣中的多個存儲器單元。存儲器單元陣列11包括被放置于其中的多個字線(標(biāo)準(zhǔn)字線)NWL〈0:m>，多個位線和多個源線。將一個字線NWL，以及一對位線和源線連接到一個存儲器單元。
[0029]提供冗余區(qū)域12以便修復(fù)發(fā)生在存儲器單元陣列11中的故障存儲器單元。冗余區(qū)域12具有比存儲器單元陣列11更小的存儲容量，但是具有與存儲器單元陣列11的配置相同的配置。即冗余區(qū)域12包括被布置在矩陣中的多個冗余單元。冗余單元中的每個冗余單元具有與存儲器單元的配置相同的配置。冗余區(qū)域12包括被布置在其中的多個字線(冗余字線)RWL〈0:n>，以及被布置在其中并且與其存儲器單元陣列11共用的多個位線和源線。將一個字線RWL，以及一對位線和源線連接到一個冗余單元。以一行(連接到一個字線RWL的一組存儲器單元)或多行作為單位采用存儲器單元陣列11來替代冗余區(qū)域12。
[0030]地址接收器25從外部電路接收地址ADD，時鐘CLK和芯片選擇信號CS。地址ADD包括行地址RA和列地址CA。將地址ADD和芯片選擇信號CS發(fā)送到控制器22。將行地址RA發(fā)送到行地址緩沖器23。將列地址CA發(fā)送到列地址緩沖器24。
[0031 ] 列地址緩沖器24從地址接收器25接收列地址CA。列地址緩沖器24發(fā)送列地址CA到讀出放大器13，寫入驅(qū)動器14，分頁緩沖器16和輸入/輸出電路17。
[0032]行地址緩沖器23從地址接收器25接收行地址RA。行地址緩沖器23發(fā)送行地址RA<0: a>到標(biāo)準(zhǔn)行解碼器18，并發(fā)送冗余行地址RA〈x: y>到冗余判斷電路21。冗余行地址RA<x:y>包括行地址RA〈0:a>的一部分。
[0033]將標(biāo)準(zhǔn)行解碼器18連接到被放置于存儲器單元陣列11的多個字線NWL〈0:m>中。標(biāo)準(zhǔn)行解碼器18基于行地址RA〈0:a>選擇多個字線NWL〈0:m>中的任意一個。
[0034]將冗余行解碼器19連接到被放置于冗余區(qū)域12中的多個字線RWL〈0:n>。冗余行解碼器19基于從冗余判斷電路21發(fā)出的信號ΗΙΤ〈0:η>選擇多個字線RWL〈0:n>中的任意一個。
[0035]熔斷器盒20存儲用于識別被連接到發(fā)生在存儲器單元陣列11中的故障存儲器單元的字線的地址(故障地址)。熔斷器盒20包括被配置為存儲故障地址的多個熔斷器元件。熔斷器盒20的具體配置將在下面描述。
[0036]冗余判斷電路21將冗余行地址RA〈x:y>與存儲在熔斷器盒20中的故障地址進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生信號ΗΙΤ〈0:η>和信號HITSUMB作為比較結(jié)果。將信號ΗΙΤ〈0:η>發(fā)送到冗余判斷電路21。將信號HITSUMB發(fā)送到標(biāo)準(zhǔn)行解碼器18。冗余判斷電路21的具體配置將在下面描述。
[0037]將讀出放大器13連接到多個位線。例如在電壓檢測方案的情況下，讀出放大器13經(jīng)由對應(yīng)的位線BL將被施加到所選存儲器單元的單元電壓與參考電壓進(jìn)行比較，從而檢測并且放大所選存儲器單元中的數(shù)據(jù)。將寫入驅(qū)動器14連接到多個位線和多個源線。寫入驅(qū)動器14經(jīng)由適合的位線和源線將數(shù)據(jù)寫入所選存儲器單元。
[0038]分頁緩沖器16保持從輸入/輸出電路17發(fā)送的寫入數(shù)據(jù)，和從讀出放大器13發(fā)送的讀出數(shù)據(jù)。
[0039]將輸入/輸出電路17連接到外部電路，以便執(zhí)行向外部電路輸出數(shù)據(jù)和從外部電路接收數(shù)據(jù)的過程。輸入/輸出電路17將從外部電路接收的輸入數(shù)據(jù)作為寫入數(shù)據(jù)發(fā)送到分頁緩沖器。輸入/輸出電路17將從分頁緩沖器16接收的讀取數(shù)據(jù)作為輸出數(shù)據(jù)發(fā)送到外部電路。
[0040]控制器22整體地控制MRAM 10的操作?？刂破?2從外部電路接收時鐘CLK?？刂破?2向讀出放大器13，寫入驅(qū)動器14，分頁緩沖器16和輸入/輸出電路17提供各種控制信號以便控制這些電路的操作。
[0041][1-2.存儲器單元陣列和冗余區(qū)域的配置]
[0042]現(xiàn)在將描述存儲器單元陣列11和冗余區(qū)域12的配置。圖2是存儲器單元陣列11和冗余區(qū)域12的電路圖。存儲器單元陣列11包括被布置在矩陣中的多個存儲器單元MC。存儲器單元陣列11包括多個字線NWL〈0:m>，多個位線BL〈0:1>和多個源線SL〈0:1>。將存儲器單元MC連接到一個字線NWL，以及一對位線BL和源線SL。
[0043]存儲器單元MC包括磁阻效應(yīng)元件(MTJ (磁性隧道結(jié)(Magnetic TunnelJunct1n)元件)30和選擇晶體管31。選擇晶體管31包括例如N溝道M0SFET。將MTJ元件30的一端連接到對應(yīng)的位線BL。將MTJ元件30的另一端連接到選擇晶體管31的漏極。將選擇晶體管31的柵極連接到對應(yīng)的字線NWL。將選擇晶體管31的源極連接到對應(yīng)的源線SLo
[0044]冗余區(qū)域12包括被布置在矩陣中的多個冗余單元。冗余區(qū)域12包括多個字線RWL<0:n>,多個位線BL〈0:1>和多個源線SL〈0:1>。將冗余單元RC連接到一個字線RWL，以及一對位線BL和源線SL。冗余單元RC具有與存儲器單元MC的配置相同的配置。
[0045][1-3.熔斷器盒和冗余判斷電路的配置]
[0046]現(xiàn)在將描述熔斷器盒20和冗余判斷電路21的配置的示例。圖3是熔斷器盒20和冗余判斷電路21的電路圖。
[0047]熔斷器盒20包括對應(yīng)于多個字線RWL〈0:n>的多個熔斷器組FS〈0:n>。每個熔斷器組FS包括對應(yīng)于冗余行地址RA〈x:y>中的位數(shù)的多個恪斷器單元50，以及一個使能恪斷器單元51。每個熔斷器單元50包括熔斷器元件50A和比較器50B。例如，熔斷器元件是激光熔斷器(電熔斷器)。使能熔斷器單元51同樣具有與熔斷器單元50的配置相同的配置。
[0048]使能熔斷器單元51用于確定是否使用包括該使能熔斷器單元51的熔斷器組FS。在使能熔斷器單元51的熔斷器元件中，編寫指示是否使用熔斷器組FS的信息。如果要使用熔斷器組FS，則將使能熔斷器單元51配置成輸出“H”。
[0049]用于識別連接