随机存取存储器件及其制造方法与流程

1.本发明的实施例总体涉及半导体领域，更具体地，涉及随机存取存储器件及其制造方法。

背景技术：

2.尽管尽了最大努力，但许多存储器管芯在制造时具有有缺陷的存储器单元。可以通过利用冗余单元将此类存储器管芯“修复”为可操作的存储器管芯。例如，连接到至少一个有缺陷的存储单元的字线可以逻辑地替换为连接到一行冗余存储单元的冗余字线。包括分布在比冗余字线总数更多的字线上的有缺陷的存储单元的存储管芯可能无法修复，因此可能不得不被丢弃。

技术实现要素：

3.本发明的一个方面提供了一种制造随机存取存储器件的方法，包括：提供半导体器件，所述半导体器件包括包含m条主字线和r条替换字线的存储体、行/列解码器和冗余熔丝元件阵列；生成排序的主要故障位计数列表，所述主要故障位计数列表按每字线位故障计数的降序将所述m条主字线中的地址和所述每字线位故障计数制成表格；生成排序的替换故障位计数列表，所述替换故障位计数列表按所述每字线位故障计数的升序将所述r条替换字线的地址和所述每字线位故障计数制成表格；以及执行冗余熔丝编程过程，其中，所述冗余熔丝元件阵列内的第一冗余熔丝元件被编程以用在所述排序的替换故障位计数列表中具有相同列表顺序号的相应字线逻辑替换在所述排序的主要故障位计数列表上的主字线，直到主要故障位计数等于替换故障位计数或直到所述r条替换字线的所有都用于替换所述排序的主要故障位计数列表上的r条最顶部主字线。
4.本发明的另一个方面一种制造随机存取存储器件的方法，包括：提供一种半导体器件，所述半导体器件包括包含m条主字线和r条替换字线的存储体、行/列解码器和冗余熔丝元件阵列；生成排序的主要故障位计数列表，所述主要故障位计数列表按每字线位故障计数的降序将所述m条主字线中的地址和每字线位故障计数制成表格；生成排序的替换故障位计数列表，所述替换故障位计数列表按每字线位故障计数的升序将所述r条替换字线的地址和每字线位故障计数制成表格；确定等于相等故障计数行号和r中的最小值的总替换计数数目，所述相等故障计数行号是所述排序的主要故障位计数列表中的主要故障位计数等于所述排序的替换故障位计数列表中的替换故障位计数时的列表顺序号；通过以升序地址或降序地址的顺序重新排序包含所述主字线的列表的所述总替换计数数目的最高子集，生成由所述主要故障位计数列表修改得到的重新排序的主要故障位计数列表；以及执行冗余熔丝编程过程，其中，所述冗余熔丝元件阵列内的第一冗余熔丝元件被编程以用在所述排序的替换故障位计数列表中具有相同列表顺序号的相应字线逻辑替换在所述排序的主要故障位计数列表上的主字线，直到所述重新排序的主要故障位计数列表中的列表的所述总替换计数数目被替换。
5.本发明的又一个方面提供了一种随机存取存储器件，包括：存储体，包括主存储器阵列区域和冗余存储器阵列区域，其中，所述主阵列区域包括连接到m条主字线和n个位线的m
×
n个主存储单元，并且所述冗余存储器阵列区域包括连接到r条冗余字线和所述n条位线的r
×
n个冗余存储单元；以及第一冗余熔丝元件，被配置为用所述冗余字线中具有不大于每字线位故障计数的阈值数的相应故障计数数目的相应一条逻辑替换所述主阵列区域内具有比每字线位故障计数的所述阈值数更多的故障存储位的每个主字线，其中，每字线位故障计数的所述阈值数为正整数，其中，所述随机存取存储器件包括选自以下的至少一个特征：第一特征，不替换任何主字线的每条冗余字线包括等于或大于每字线位故障计数的所述阈值数的相应的位故障计数数目；和第二特征，至少一条主字线具有相应的非零位故障计数数目并且不被所述冗余字线的任何一条替换，所述非零位故障计数数目等于或小于每字线位故障计数的所述阈值数。
附图说明
6.当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。
7.图1是根据本公开的实施例的实例性随机存取存储器管芯的组件框图。
8.图2是根据本公开的实施例的图1的实例性随机存取存储器管芯内的存储器体的放大视图。
9.图3示意性地示出了根据本公开的实施例的为存储体中的每条主字线确定每字线故障位计数的过程。
10.图4示意性地示出了根据本公开的实施例的为存储体中的每条替换字线确定每字线故障位计数的过程。
11.图5是示出制造本公开的随机存取存储器管芯的第一实例性处理步骤序列的第一流程图。
12.图6是根据本公开的实施例的图1的实例性随机存取存储器管芯内的位级替代存储单元的放大视图。
13.图7是根据本公开的实施例的图1的实例性随机存取存储器管芯内的存储体的替代配置的放大图。
14.图8是示出制造本公开的随机存取存储器管芯的第二实例性处理步骤序列的第二流程图。
15.图9是将在本公开的实施例的方法的使用期间可以生成和采用的各种故障位计数表制成表格的表格。
具体实施方式
16.本发明提供了用于实现本公开的不同特征的许多不同的实施例或示例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本发明。诸如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外
的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
17.而且，为了便于描述，在此可以使用诸如“在
…
下方”、“在
…
下面”、“下部”、“在
…
之上”、“上部”等空间相对术语以描述如图所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，并且在此使用的空间相对描述符可以同样地作出相应的解释。
18.参照图1，示出了根据本公开的实施例的实例性随机存取存储器管芯的组件框图。随机存取存储器管芯包括多个随机存取存储器单元，即可以在指定一组逻辑地址(例如字线地址和位线地址的组合)时随机访问的存储器单元。例如，随机存取存储器管芯可以包括动态随机存取存储器单元的阵列，该阵列包括存取晶体管和电容器的相应串联连接。电容器的一个节点可以连接到存取晶体管的源极区，存取晶体管的栅电极可以是字线的部分，该部分可以由字线控制晶体管激活。存取晶体管的漏区可以通过诸如漏接触通孔结构的漏极连接结构连接到相应的位线。通常，每个随机存取存储器单元可以在相应存储体内的阵列环境中提供。
19.实例性的随机存取存储器管芯包括八个存储体，标记为“存储体_i”，其中，整数i从0到7。通常，根据本公开实施例的随机存取存储器管芯包括至少一个存储体。每个存储体包括可由相应的一组字线和相应的一组位线访问的二维存储单元阵列。每条字线包括用于可以沿第一水平方向横向间隔开的一行存取晶体管的栅电极，并且每条位线可以连接到位于沿第二水平方向布置的相应一列存取晶体管内的相应一组漏极区。其中，第二水平方向可以垂直于第一水平方向。虽然采用随机存取存储器管芯包括八个存储体的实施例描述了本公开，但在本文中明确预期了在随机存取存储器管芯内存在不同数量的存储体的实施例。
20.随机存取存储器管芯可以包括行/列解码器电路，该电路是在随机存取存储器管芯的操作期间对字线地址和位线地址进行解码的电路。行/列译码器电路可以激活与解码的字线地址对应的字线，并且行/列译码器电路可以激活存储体中包括所选位线地址的一组位线。通常，行/列解码器电路在随机存取存储器管芯的操作期间激活与选定地址或选定地址范围相关联的至少一条字线和一组位线。
21.随机存取存储器管芯可以包括控制电路，该控制电路控制随机存取存储器管芯内的各种操作。各种操作包括编程操作(即写操作)、擦除操作和读操作。
22.随机存取存储器管芯可以包括至少一个控制数据流入和流出随机存取存储器管芯的输入/输出电路。可以在该至少一个输入/输出电路内提供锁存器和数据缓冲器。
23.随机存取存储器管芯可以包括电源电路，该电源电路被配置为向随机存取存储器管芯内的存储体和各种其他电路提供电源电压。可以根据需要在随机存取存储器管芯内提供其他各种外围电路(未示出)，例如时钟电路、信号缓冲器和信号放大器。
24.根据本公开的一方面，随机存取存储器管芯可以包括至少一个包括冗余熔丝元件的冗余熔丝区域，该冗余熔丝元件可以包括第一冗余熔丝元件和第二冗余熔丝元件。第一冗余熔丝元件可以包括可编程只读存储器(prom)元件，例如电可编程熔丝。第一冗余熔丝
元件可以被配置为重新配置存储体内的行列解码器电路和字线之间的电连接。例如，如果存储体中的一组有缺陷的主字线被一组替换字线逻辑替换，则第一冗余熔丝元件被配置为当对应于一条有缺陷的字线的字线地址被行/列解码器电路解码时，激活替换字线的对应一条。在一个实施例中，可以应用每个第一冗余熔丝元件以用替换字线中的相应一条来逻辑替换有缺陷的主字线。
25.根据本公开的一方面，可以在存储体中提供替代存储单元，替代存储单元可以在用替换字线替换有缺陷的主字线之后，用于逻辑替换可能保留在任何存储体中的单个存储位。在一个实施例中，可以应用每个第二冗余熔丝元件以用替代存储单元中的相应一个(即，用配置为存储单个数据位的单个替代存储单元)来逻辑上替换有缺陷的存储单元。
26.图2是根据本公开的实施例的图1的实例性的随机存取存储器管芯内的存储体的放大视图。图2所示的存储体可以是图1中的任意一个存储体(例如，存储体_0到存储体_7)。根据本公开的实施例，存储体可以包括主存储器阵列区域和冗余存储器阵列区域。在一个实施例中，主阵列区包括连接到m条主字线和n条位线的m
×
n个主存储单元，并且冗余存储器阵列区包括连接到r条替换字线和n条位线的r
×
n个冗余存储单元。在一个实施例中，整数m可以是2的整数次幂的数，即2k，其中k可以在从8到20的范围内。整数n可以是或可以不是为2的整数幂的数，即，2
l
，其中l可以在8到20的范围内。整数r通常小于m，并且可以在数字m的0.1％到10％的范围内，例如，0.2％到5％。
27.mxn个主存储器单元可以位于主存储器阵列区域内。r
×
n个冗余存储单元可以位于冗余存储器阵列区域内，该冗余存储器阵列区域可以沿着位线的方向与主存储器阵列区域横向偏移。主字线可以从一侧到另一侧按数字顺序编号，数字索引随着从一条主字线到另一主字线的每次移位而增加1。例如，主字线可以数字编号，使得第(i+1)个主字线被标记为pwl_i，其中，整数i从0变为(m-1)。替换字线可以从一侧到另一侧按数字顺序编号，数字索引随着从一条替换字线到另一条的每次移位而增加1。例如，可以对替换字线进行数字编号，使得第(j+1)条替换字线被标记为rwl_j，其中，整数j从0变为(r-1)。位线可以垂直于主字线和替换字线。位线可以从一侧到另一侧顺序地用数字标记，使得第(k+1)位线被标记为bl_k，其中整数k从0变为(n-1)。
28.通常，可以采用一系列半导体制造工艺步骤来制造每个存储体。每个随机存取存储器管芯的测试可以在测试步骤执行，该测试步骤可以在将晶圆内的随机存取存储器管芯切割成多个离散的随机存取存储器管芯之前执行。在测试步骤期间，可以在每个存储体中识别每个存储单元的功能性故障。可以在测试步骤期间生成m
×
n个主存储单元阵列的故障位图和r
×
n个冗余存储单元阵列的故障位图。存储单元的故障可以包括在提供存储单元的功能方面的任何缺陷，并且可以包括编程故障、擦除故障或读取故障。通常，随机写入“1”或“0”和/或随机读取“1”或“0”的正确值的任何故障可被认为是存储单元的功能性故障。
29.图3示意性地示出了根据本公开的实施例的为存储体中的每条主字线pwl_i确定每字线故障位计数的过程。任何给定的主字线pwl_i的每字线故障位计数可以通过对由主字线pwl_i寻址的故障存储器单元的总数进行计数来确定。例如，由第一主字线pwl_0寻址的故障存储器单元的总数是第一主字线pwl_0的第一主故障位计数pfbc(0)。对于0与m之间的每个整数i(即，对于范围从1到(m-1)的每个整数i)，由第(i+1)条主字线pwl_i寻址的故障存储器单元的总数是第(i+1)个主字线pwl_i的第(i+1)个主故障位计数pfbc(i)。通常，
存储体中的每条主字线pwl_i的每字线故障位计数可以通过对由相应主字线pwl_i寻址的故障存储单元(如在测试步骤中识别的)的总数进行计数来生成。
30.图4示意性地示出了根据本公开的实施例的为存储体中的每条冗余字线rwl_j确定每字线故障位计数的过程。对于任何给定的冗余字线rwl_j，每字线故障位计数是通过计算由冗余字线rwl_j寻址的故障存储器单元的总数来确定的。例如，由第一冗余字线rwl_0寻址的故障存储器单元的总数是第一冗余字线rwl_0的第一冗余故障位计数rfbc(0)。对于0与r之间的每个整数j(即，对于从1到(r-1)范围内的每个整数j)，由第(j+1)条冗余字线rwl_j寻址的故障存储单元的总数是第(j+1)个冗余字线rwl_j的第(j+1)个冗余故障位计数pfbc(j)。通常，存储体中的每条冗余字线rwl_j的每字线故障位计数可以通过对由相应冗余字线rwl_j寻址的故障存储单元(如在测试步骤中识别的)的总数进行计数来生成。
31.图5是示出用于制造本公开的随机存取存储器管芯的第一实例性的处理步骤序列的第一流程图。图9是将在本公开的实施例的方法的使用期间可以生成和采用的各种故障位计数列表制成表格的表格。共同参考图1-图4和图5的步骤510，可以提供一种半导体器件，该半导体器件包括包括m条主字线和r条替换字线的存储体、行/列解码器和冗余熔丝元件阵列。
32.参考图5的步骤520和图9，可以例如通过在测试器上或在与测试器通信的计算器件上运行的自动化程序为每个存储体生成排序的主要故障位计数列表。排序的主要故障位计数列表以每字线位故障计数的降序将m条主字线的地址和每字线位故障计数制成表格。因此，具有每字线最高位故障计数的主字线的字线地址排列在排序的主要故障位计数列表的顶部，并且具有每字线最低位故障计数(通常为零，因为主字线的主要部分(即，超过50％)是完全可用的)的主字线的字线地址排列在排序的主要故障位计数列表的底部。与非零主要故障位计数相关联的字线地址的总数可能大于或可能不大于存储体中替换字线的总数r。
33.在说明性实例中，排序的主要故障位计数列表可以通过执行至少一个写入操作来生成，其中至少一个测试数据样本(pattern)可以被写入到存储体的主要存储器阵列区域中。可以执行至少一个读取操作，其中从主存储器阵列区域读取至少一个测试数据样本。可以基于该至少一个读取操作和该至少一个写入操作之间的该至少一个测试数据样本的变化来确定每条主字线的存储位故障的数量。主字线的地址可以被排序，使得每条主字线的相关存储位故障数按降序排列。
34.参考图5的步骤530和图9，可以例如通过在测试器上或在与测试器通信的计算器件上运行的自动化程序为每个存储体生成排序的替换故障位计数列表。排序的替换故障位计数列表按每字线位故障计数的升序将r条替换字线的地址和每字线位故障计数制成表格。因此，具有每字线最低位故障计数(通常为零，因为替换字线的主要部分(即，超过50％)是完全起作用的)的替换字线的字线地址被排列在排序的替换故障位计数列表的顶部，并且具有每字线最高位故障计数的字线的字线地址排列在排序的替换故障位计数列表的底部。
35.在说明性实例中，可以通过执行至少一个写入操作来生成排序的替换故障位计数列表，其中，将至少一个测试数据样本写入存储体中的替换存储器阵列。可以执行至少一个读取操作，其中从替换阵列读取至少一个测试数据样本。可以基于该至少一个读取操作和
该至少一个写入操作之间的该至少一个测试数据样本的变化来确定每条替换字线的存储位故障的数量。可以对替换字线的地址进行排序，使得每条替换字线的相关存储位故障数按升序排列。
36.参考图5的步骤540，可以执行冗余熔丝编程过程。冗余熔丝编程过程可以是测试步骤的部分，其中，通过替换字线的激活和通过替代存储单元区域中的替代存储单元的激活来修复被测存储管芯的功能缺陷。
37.具体地，可以对冗余熔丝元件阵列内的第一冗余熔丝元件进行编程以用在排序的替换故障位计数列表上具有相同列表顺序号的相应字线来逻辑替换排序的主要故障位计数列表上的主字线。该过程从排序的主要故障位计数列表和排序的替换故障位计数列表的最上面的行逐行(即，逐线)开始。在一个实施例中，逻辑替换有缺陷的主字线的每条替换字线在排序的替换故障位计数列表中的行号(即，列表顺序号)可以与由相应的替换字线替换的有缺陷的主字线在排序的主要故障位计数列表中的行号(即，列表顺序号)相同。该过程可以继续直到主要故障位计数等于替换故障位计数或直到所有r条替换字线都用于替换排序的主要故障位计数列表上的r条最顶部主字线为止。在主要故障位计数等于替换故障位计数的情况下，该数字被称为每字线位故障计数的阈值数。
38.例如，如果全功能替换字线(即，没有由相应的主字线寻址的任何故障存储位)的总数是r'(不大于r)，并且如果具有非零故障位计数的主字线的总数不大于r'，可以应用第一冗余熔丝元件，用相应全功能替换字线逻辑替换每条具有非零故障位计数的主字线。
39.如果全功能替换字线(即，没有由相应主字线寻址的任何故障存储位)的总数是r'(不大于r)，并且如果具有非零故障位计数的主字线的总数大于r'，可以应用第一冗余熔丝元件，具有非零故障位计数的r'条主字线分别被r'条全功能替换字线中的相应一条逻辑替换。此外，即使额外替换字线具有非零故障位计数，该非零故障位计数的顺序与排序的主要故障位计数列表中的列表顺序的编号(即行号)相同，具有非零故障位计数的额外主字线可以分别被额外替换字线中的相应一条逻辑替换，直到所有r条替换字线都用于替换排序的主要故障位计数列表上的r条最上面的主字线，或直到主要故障位计数等于相同列表顺序号(即，对于相同行号)的替换故障位计数，即，直到达到“每字线位故障计数的阈值数量”。
40.在一个实施例中，排序的主要故障位计数列表上的第r条主字线的故障位计数可以大于排序的替换故障位计数列表上的第r条替换字线的故障位计数。在该实施例中，可以采用所有r条替换字线来替换排序的主要故障位计数列表上的最上面的r条主字线。
41.在另一个实施例中，排序的主要故障位计数列表上的第r条主字线的故障位计数可以等于或小于排序的替换故障位计数列表上的第r条替换字线的故障位计数。在该实施例中，当达到排序的主要故障位计数列表上的对应主字线的故障位计数等于排序的替换故障位计数列表上的对应替换字线的故障位计数的列表顺序号(即，行号)时，逻辑替换过程可以终止。在此实施例中，一个条多条替换字线不用于替换任何主字线。
42.根据本公开的实施例，将排序的主要故障位计数列表上的主字线从上到下依次替换为排序的替换故障位计数列表上具有相同列表顺序号(即，相同行号)的相应字线。
43.根据本公开的实施例，在用排序的替换故障位计数列表上具有相同的列表顺序号的相应的字线逻辑替换排序的主要故障位计数列表上的主字线的子集之后，至少一个未修复的有缺陷的存储单元可以存在于存储体中。在该实施例中，r条冗余字线的每条用于替换
有缺陷的主字线(即连接到至少一个故障存储单元的主字线)中相应的一条，或者具有与任何剩余的未替换的有缺陷的主字线相同数量的有缺陷存储单元，或者具有比任何剩余的未替换的有缺陷的主字线更多数量的有缺陷的存储单元。
44.根据本公开的一个方面并且共同参考图1和图6，随机存取存储器件可以包括位于至少一个替代存储单元区域中的替代存储单元。每组替代存储单元可以位于替代存储位阵列内，该阵列被配置为由相应的存取线对(例如替代字线和替代位线的组成的对)单独访问。在该实施例中，冗余熔丝元件阵列内(位于冗余熔丝区域内)的第二冗余熔丝元件可以被编程，使得被编程的第二冗余熔丝元件用替代存储器单元中的相应一个逻辑替换每个故障的存储位，故障的存储位位于主存储器阵列区域内并且连接到未被相应替换字线逻辑替换的相应主字线。在一个实施例中，替换存储单元可以布置为周期性阵列，例如p
×
q矩形阵列。
45.因此，存储器阵列区域内的mxn存储器单元阵列内的每个故障位可以用连接到替换字线中的相应一条的存储位或用位于替代存储单元内的存储位来修复。在一个实施例中，附接到每个替换字线的一组n个存储单元被同时访问，并且替换m
×
n个存储单元阵列内的故障存储位的每个替代存储单元被单独寻址。行/列解码器电路和冗余熔丝区域内的冗余熔丝元件的组合将地址选择信号从控制器重新布线至冗余字线和替代存储单元。
46.在一个实施例中，用于存取替代存储单元的每对存取线可以被配置为仅存取替代存储单元中的单个替代存储单元，并且可以与所有其他替代存储单元电隔离。在一个实施例中，替代存储单元可以包括静态随机存取存储单元的阵列，该存储单元包括相应的一组至少六个场效应晶体管。
47.在一个实施例中，第二冗余熔丝元件可以被编程使得控制电路(连接到第二冗余熔丝元件并且基于第二冗余熔丝元件的配置控制数据流)将用于被替代存储单元中的相应一个替换的每个故障存储位的数据在编程操作中重新布线至替代存储单元中的相应一个。此外，第二冗余熔丝元件可以被编程使得控制电路(连接到第二冗余熔丝元件并且基于第二冗余熔丝元件的配置控制数据流)将用于被替代存储单元中的相应一个替换的每个故障存储位的擦除信号在擦除操作期间重新布线至替代存储单元中的相应一个。控制电路可以用在读取操作期间从替换存储单元中的相应一个读取的数据重写用于被替换存储单元中的相应一个替换的每个故障存储位的数据。因此，从存储器阵列区和冗余单元区的读取操作可以与从至少一个替换存储单元的的相应组的读取操作同时执行，并且其后可以进行重写操作，在重写操作中，来自至少一个替换存储单元的数据重写来自存储器阵列区域(包括mxn个存储单元阵列)内的被相应的替代存储单元替换的有缺陷存储单元的数据。
48.图7是根据本公开的实施例的图1的实例性的随机存取存储器管芯内的存储体的替代配置的放大图。在存储体的替代配置中，r条替换字线位于至少两个冗余存储单元区域中，这些冗余存储单元区域彼此横向隔开或彼此之间被m条主字线的至少一个子集横向隔开。换言之，r
×
n的替换存储单元阵列可以被划分为多个rs
×
n的替换存储单元阵列，其中索引s为从0到至少为1的整数t。整数t可以在1到127的范围内，并且等于多个替代存储单元阵列的总数。关于索引s从0到t的rs的所有数值的总和等于r。
49.在一个实施例中，随机存取存储器件包括动态随机存取存储器件，其中存储体内的每个存储位包括被配置为存储其中电荷的电容器结构和被配置为控制电荷流入和流出
电容器的存取晶体管的相应串联连接。
50.通常，主字线可以形成在包含mxn存储单元阵列的单个存储器阵列内，或者可以形成在包含相应m
t
xn存储单元阵列的至少两个存储器阵列内，使得所有m
t
的总和等于m。存储器阵列的总数可以在从1到128的范围内，尽管可以使用更大的数目。此外，冗余字线可以形成在单个冗余存储单元区域内或包含相应的rsxn替代存储单元阵列的至少两个冗余存储单元区域内，使得索引s在0到t的范围内的rs所有值的总和等于r。冗余存储单元区域的总数可以在从1到128的范围内，尽管可以使用更大的数目。在多个存储器阵列区域和/或多个冗余存储单元区域的实施例中，这样的多个存储器阵列区域和/或多个冗余存储单元区域可以沿着位线方向彼此横向间隔开，并且可以沿着位线方向相互交错。换言之，存储器阵列区域的实例和/或冗余存储器单元区域的实例可沿位线方向交替。位线可以连续地延伸穿过存储器阵列区域和冗余存储器单元区域中的每一个。例如，在一个实施例中，包含m
×
n存储器单元阵列的单个存储器阵列或者可以形成有单个冗余存储器单元区域。在另一个实施例中，包含mxn存储单元阵列的单个存储器阵列或者可以形成有至少两个冗余存储单元区域，其中每个冗余存储单元区域包含相应的rsxn替代存储单元阵列，使得索引s在0到t范围内的所有rs的数值的总和等于r。在这样的实施例中，可以在单个存储器阵列之前和之后形成至少两个冗余存储单元区域。在另一个实施例中，至少两个存储器阵列包含相应的mtxn存储器单元阵列，使得所有mt的总和等于m，同时至少两个冗余存储器单元区域包含相应的rsxn替换存储器单元阵列，使得索引s在0到t范围内的所有rs的数值的总和等于r。在这样的实施例中，可以在至少两个存储器阵列中的每一个之后形成至少两个冗余存储器单元区域。在另一个实施例中，至少两个存储器阵列包含相应的mtxn存储器单元阵列，使得所有mt的总和等于m，同时至少两个冗余存储器单元区域包含相应的rsxn替换存储器单元阵列，使得索引s在0到t范围内的所有rs的数值的总和等于r。在这样的实施例中，可以在至少两个存储器阵列中的每一个之前和之后形成至少两个冗余存储器单元区域。
51.图8是示出用于制造本公开的随机存取存储器管芯的第一实例性处理步骤序列的第二流程图。
52.共同参照图1-图4、图6和图7以及图8的步骤810，制造随机存取存储器件的方法可以包括提供半导体器件的步骤，该半导体器件包括包含m条主字线和r条替换字线的存储体、行/列解码器和冗余熔丝元件阵列。
53.共同参照图1-图4、图6和图7以及图8的步骤820和图9，该方法可以包括生成排序的主要故障位计数列表的步骤，该列表将m条主字线的地址和每字线位故障计数按每字线位故障计数的降序制表。可以采用与图5的步骤520相同的处理步骤。
54.共同参照图1-4、图6和图7以及图8的步骤830和图9，该方法可以包括生成排序的替换故障位计数列表的步骤，该列表将r条替换字线的地址和每字线位故障计数按每字线位故障计数的升序制表。可以采用与图5的步骤530中相同的处理步骤。
55.共同参照图1-4、图6和图7以及图8的步骤840，该方法可以包括确定总替换计数数目的步骤，该总替换计数数目等于相等故障计数行数和r中的最小值。替换计数数目是列表顺序数(即行数)，后续执行主要故障位计数列表中的替换过程，直至列表顺序数为止。换言之，对排序的主要故障位计数列表的顶部中的故障主字线的后续替换操作在等于替换计数数目的列表顺序数处终止。
56.相等故障计数行号是排序的主要故障位计数列表中的主要故障位计数等于排序的替换故障位计数列表中的替换故障位计数的列表顺序号，即，等于每字线位故障计数的阈值数的列表顺序号(或表中的行号)。在该实施例中，具有等于或大于相等故障计数行号的列表顺序号(即，列表中的行号)的任何故障的主字线替换为具有相等列表顺序号的相应替换字线是徒劳的，因为相应的替换字线具有相同的故障存储位数或具有更多的故障存储位数。
57.共同参考图1-图4、图6和图7以及图8的步骤850和图9，该方法可以包括生成重新排序的主要故障位计数列表的步骤，通过按照升序地址或降序地址的顺序，对包含主字线的列表的总替换计数数目的最高子集进行重新排序，从而由主要故障位计数列表修改得到重新排序的主要故障位计数列表。换言之，仅将随后被替换字线逻辑替换的有缺陷的主字线的主字线地址按照升序地址或降序地址的顺序排序。
58.根据本公开的一方面，重新排序算法可以在升序地址的顺序和降序地址的顺序之间进行选择，使得在用替换字线逻辑替换有缺陷的主字线之后，物理布线距离(即，用于传输电信号的金属互连结构的物理距离)可以最小化。
59.在一个实施例中，可以生成重新排序的替换故障位计数列表，该列表是通过按照升序地址或降序地址的顺序，对包含替换字线的列表的总替换计数数目的最高子集进行重新排序，从而由替换故障位计数列表修改得到重新排序的替换故障位计数列表。换言之，仅将随后逻辑替换有缺陷的主字线的替换字线的替换字线地址按照升序地址或降序地址的顺序排序。如果重新排序的主要故障位计数列表按照字线地址升序排序，则重新排序的替换故障位计数列表按照字线地址升序排序。如果重新排序的主要故障位计数列表按照字线地址降序排序，则重新排序的替换故障位计数列表按照字线地址降序排序。
60.共同参照图1-图4、图6和图7以及图8的步骤860，该方法可以包括执行冗余熔丝编程过程的步骤，其中，对冗余熔丝元件阵列内的第一冗余熔丝元件进行编程以用在排序的替换故障位计数列表上具有相同列表顺序号的相应字线逻辑替换在重新排序的主要故障位计数列表上的主字线，直到重新排序的主要故障位计数列表中的列表(listing)的总替换计数数目被替换。图5的步骤540采用的方法可用于图8的步骤860。
61.在一个实施例中，重新排序的主要故障位计数列表上的主字线从上到下被顺序替换为在排序的替换故障位计数列表上具有相同列表顺序号的相应字线。
62.在一个实施例中，随机存取存储器件包括位于替换存储位阵列内的替代存储单元，该替换存储位阵列被配置为由相应的存取线对单独存取。冗余熔丝元件阵列内的第二冗余熔丝元件可以被编程，使得被编程的第二冗余熔丝元件用相应的一个替代存储单元来逻辑替换每个故障存储位，每个故障存储位位于主存储器阵列区域内且连接到没有被相应替换字线逻辑替换的相应主字线。
63.在一个实施例中，替换主字线中的相应一条的所有替换字线的集合的地址从r条替换字线中的一侧到另一侧严格增加或严格减少。
64.参照所有附图，根据本公开的各个实施例，提供了一种随机存取存储器件，包括：存储体，包括主存储器阵列区域和冗余存储器阵列区域，其中主阵列区域包括连接m条主字线和n条位线的m
×
n个主存储单元，冗余存储器阵列区域包括连接至r条替换字线和n条位线的r
×
n个冗余存储单元；以及第一冗余熔丝元件，第一冗余熔丝元件，被配置为用冗余字
线中具有不大于每字线位故障计数的阈值数的相应故障计数数目的相应一条逻辑替换主阵列区域内具有比每字线位故障计数的阈值数更多的故障存储位的每个主字线，其中，每字线位故障计数的所述阈值数为正整数。随机存取存储器件包括选自以下的至少一个特征：第一特征，不替换任何主字线的每条冗余字线包括等于或大于每字线位故障计数的阈值数的相应的位故障计数数目；以及第二特征，至少一条主字线具有相应的非零位故障计数数目并且不被冗余字线的任何一条替换，非零位故障计数数目等于或小于每字线位故障计数的阈值数。
65.在一个实施例中，随机存取存储器件包括位于替换存储位阵列内的替代存储单元，替换存储位阵列被配置为由相应的存取线对单独存取；以及第二冗余熔丝元件，被配置为用替代存储单元中的相应一个逻辑替换位于主存储器阵列区域内且连接到未被相应替换字线逻辑替换的相应主字线的每个故障存储位。
66.在一个实施例中，每对存取线经配置为仅存取所述替代存储单元中的单个替代存储单元，并且与所有其它替代存储单元电隔离。在一个实施例中，替代存储单元包含静态随机存取存储器单元阵列，静态随机存取存储器单元包含至少六个场效应晶体管的相应组。
67.在一个实施例中，随机存取存储器件包括控制电路，被配置为：在编程操作期间，将被替代存储单元中的相应一个替换的每个故障存储位的数据重新布线到替代存储单元中的所述相应一个；以及用在读取操作期间从替代存储单元中的相应一个读取的数据重写被替代存储单元中的相应一个替换的每个故障存储位的数据。
68.在一个实施例中，随机存取存储器件包括选自以下的至少一个特征：第一特征，替换主所述字线的相应一的所有替换字线的集合地址在所述r
×
n个冗余存储单元内从一侧到另一侧严格增加或严格减少；以及第二特征，r
×
n个冗余存储单元包括至少两个冗余存储单元区域，所述至少两个冗余存储单元区域彼此横向隔开或彼此之间被所述m
×
n个主存储单元的至少一个子集横向隔开。根据本公开的各个实施例，提供了一种制造随机存取存储器件的方法，包括：提供半导体器件，所述半导体器件包括包含m条主字线和r条替换字线的存储体、行/列解码器和冗余熔丝元件阵列；生成排序的主要故障位计数列表，所述主要故障位计数列表按每字线位故障计数的降序将所述m条主字线中的地址和所述每字线位故障计数制成表格；生成排序的替换故障位计数列表，所述替换故障位计数列表按所述每字线位故障计数的升序将所述r条替换字线的地址和所述每字线位故障计数制成表格；以及执行冗余熔丝编程过程，其中，所述冗余熔丝元件阵列内的第一冗余熔丝元件被编程以用在所述排序的替换故障位计数列表中具有相同列表顺序号的相应字线逻辑替换在所述排序的主要故障位计数列表上的主字线，直到主要故障位计数等于替换故障位计数或直到所述r条替换字线的所有都用于替换所述排序的主要故障位计数列表上的r条最顶部主字线。
69.在一些实施例中，所述排序的主要故障位计数列表上的所述主字线自顶向下被依次替换为在所述排序的替换故障位计数列表上具有相同列表顺序号的相应字线。
70.在一些实施例中，生成所述排序的主要故障位计数列表包括：执行至少一次写入操作，在所述至少一次写入操作中，将至少一个测试数据样本写入主存储器阵列区域；执行至少一次读取操作，在所述至少一次读取操作中，从所述主存储器阵列区域读取所述至少一个测试数据样本；基于在所述至少一个读取操作与所述至少一个写入操作之间的所述至少一个测试数据样本的变化来确定每主字线存储位故障数；以及对所述主字线的地址进行
排序，使得相关的每主字线存储位故障数按降序排列。
71.在一些实施例中，生成所述排序的替换故障位计数列表包括：执行至少一次写入操作，在所述至少一写入操作中，将至少一个测试数据样本写入替换存储器阵列；执行至少一次读取操作，在所述至少一次读取操作中，从所述替换存储器阵列读取所述至少一个测试数据样本；基于所述至少一个读操作与所述至少一个写操作之间的所述至少一个测试数据样本的变化来确定每替换字线存储位故障数；以及对所述替换字线的地址进行排序，使得相关的每替换字线存储位故障数按升序排列。
72.在一些实施例中，所述随机存取存储器件包括位于替换存储位阵列内的替代存储单元，所述替换存储位阵列被配置为由相应的存取线对单独访问；以及所述方法包括对所述冗余熔丝元件阵列内的第二冗余熔丝元件进行编程，使得编程的所述第二冗余熔丝元件用所述替代存储单元的相应一个逻辑替换位于所述主存储器阵列区域内且连接到未被相应替换字线逻辑替换的相应主字线的每个故障存储位。
73.在一些实施例中，每对存取线被配置为仅存取所述替代存储单元中的单个替代存储单元，并且与所有其他替代存储单元电隔离。
74.在一些实施例中，所述替代存储单元包括静态随机存取存储单元阵列，所述静态随机存取存储单元包括至少六个场效应晶体管的相应组。
75.在一些实施例中，所述第二冗余熔丝元件被编程为使得：连接到所述第二冗余熔丝元件的控制电路在编程操作期间将被所述替代存储单元中的相应一个替换的每个故障存储位的数据重新布线到所述替代存储单元中的所述相应一个；以及所述控制电路用在读取操作期间从所述替代存储单元中的相应一个读取的数据重写被所述替代存储单元中的所述相应一个替代的每个故障存储位的数据。
76.在一些实施例中，所述r条替换字线位于至少两个冗余存储单元区域中，所述冗余存储单元区域彼此横向隔开或通过所述m条主字线的至少一个子集彼此横向隔开。
77.在一些实施例中，所述随机存取存储器件包括动态随机存取存储器件，所述动态随机存取存储器件中的所述存储体内的每一个存储位包括电容器结构和存取晶体管的相应串联连接，所述电容器结构被配置为存储每一个存储位的电荷，所述存取晶体管被配置为控制电荷从所述电容器结构流入和流出。
78.根据本公开的实施例，提供了一种制造随机存取存储器件的方法，包括：提供一种半导体器件，所述半导体器件包括包含m条主字线和r条替换字线的存储体、行/列解码器和冗余熔丝元件阵列；生成排序的主要故障位计数列表，所述主要故障位计数列表按每字线位故障计数的降序将所述m条主字线中的地址和每字线位故障计数制成表格；生成排序的替换故障位计数列表，所述替换故障位计数列表按每字线位故障计数的升序将所述r条替换字线的地址和每字线位故障计数制成表格；确定等于相等故障计数行号和r中的最小值的总替换计数数目，所述相等故障计数行号是所述排序的主要故障位计数列表中的主要故障位计数等于所述排序的替换故障位计数列表中的替换故障位计数时的列表顺序号；通过以升序地址或降序地址的顺序重新排序包含所述主字线的列表的所述总替换计数数目的最高子集，生成由所述主要故障位计数列表修改得到的重新排序的主要故障位计数列表；以及执行冗余熔丝编程过程，其中，所述冗余熔丝元件阵列内的第一冗余熔丝元件被编程以用在所述排序的替换故障位计数列表中具有相同列表顺序号的相应字线逻辑替换在所
述排序的主要故障位计数列表上的主字线，直到所述重新排序的主要故障位计数列表中的列表的所述总替换计数数目被替换。
79.在一些实施例中，在所述重新排序的主要故障位计数列表上的所述主字线被自顶到下顺序地替换为在所述排序的替换故障位计数列表上具有相同列表顺序号的所述相应字线。
80.在一些实施例中，所述随机存取存储器件包括位于替换存储位阵列内的替代存储单元，所述替换存储位阵列被配置为由相应的存取线对单独访问；以及所述方法包括对所述冗余熔丝元件阵列内的第二冗余熔丝元件进行编程，使得编程的所述第二冗余熔丝元件用所述替代存储单元中的相应一个逻辑替换位于所述主存储器阵列区域内且连接到未被相应替换字线逻辑替换的相应主字线的每个故障存储位。
81.在一些实施例中，替换所述主字线中的相应一条的所有替换字线的集合的地址从所述r条替换字线的一侧到另一侧严格增加或严格减少。本公开的各种实施例可用于修复具有高误码率(ber)的随机存取存储器管芯，误码率(ber)即为对于被配置为存储单个位的任何给定存储器单元的功能故障的概率。在说明性的比较实例性修复方案中，如果存储器阵列区域包括1024条主字线和4096条位线，如果冗余单元区域包括64条替换字线和相同数量的位线，并且如果误码率为百万分之100(即0.0001)，在使用所有替换字线中的大约60％的冗余修复过程之后，仅使用全功能替换字线(即，仅未连接到任何故障存储位的替换字线)的替换方案提供了大约百万分之82的有效误码率。相比之下，在采用本公开实施例的实例性修复方案中，如果存储器阵列区域包括1024条主字线和4096条位线，如果冗余单元区域包括64条替换字线和相同数量的位线，并且如果误码率为百万分之100(即，0.0001)，根据本公开的实施例的替换方案可以在利用所有替换字线的约90％的冗余修复过程之后提供约百万分之78的有效误码率。根据本公开的实施例，在使用替代存储单元时，可以实现接近100％的良率(取决于替代存储单元的总数)。
82.在另一个说明性的比较实例性修复方案中，如果存储器阵列区域包括1024条主字线和4096条位线，如果冗余单元区域包括64条替换字线和相同数量的位线，并且如果误码率为百万分之1000(即0.001)，一种仅采用全功能替换字线(即，未连接到任何故障存储位的替换字线)的替换方案在使用所有替换字线的大约5％的冗余修复过程之后，提供了大约百万分之995的有效误码率。高误码率显著减少了全功能替换字线的数量，因此修复无效。相比之下，在采用本公开实施例的实例性修复方案中，如果存储器阵列区域包括1024条主字线和4096条位线，如果冗余单元区域包括64条替换字线和相同数量的位线，并且如果误码率为百万分之1000(即，0.001)，根据本公开的实施例的替换方案可以在利用全部替换字线的约90％的冗余修复过程之后提供约百万分之940的有效误码率。在使用替代存储单元时，根据本公开的实施例，相对于比较的实例性修复方案，可以获得高得多的产量(取决于替代存储单元的总数)。因此，本公开的实施例可以在冗余修复之后提供更高的管芯成品率。
83.前述概述了几个实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本公开的方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地将本公开用作设计或修改其他过程和结构的基础，以实现与本文介绍的实施例相同的目的和/或实现相同的优点。本领域技术人员还应该认识到，这样的等效构造不脱离本公开的精神和范围，并且在不脱离本公开的精神和
范围的情况下，它们可以进行各种改变，替换和变更。

技术特征：

1.一种制造随机存取存储器件的方法，包括：提供半导体器件，所述半导体器件包括包含m条主字线和r条替换字线的存储体、行/列解码器和冗余熔丝元件阵列；生成排序的主要故障位计数列表，所述主要故障位计数列表按每字线位故障计数的降序将所述m条主字线中的地址和所述每字线位故障计数制成表格；生成排序的替换故障位计数列表，所述替换故障位计数列表按所述每字线位故障计数的升序将所述r条替换字线的地址和所述每字线位故障计数制成表格；以及执行冗余熔丝编程过程，其中，所述冗余熔丝元件阵列内的第一冗余熔丝元件被编程以用在所述排序的替换故障位计数列表中具有相同列表顺序号的相应字线逻辑替换在所述排序的主要故障位计数列表上的主字线，直到主要故障位计数等于替换故障位计数或直到所述r条替换字线的所有都用于替换所述排序的主要故障位计数列表上的r条最顶部主字线。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述排序的主要故障位计数列表上的所述主字线自顶向下被依次替换为在所述排序的替换故障位计数列表上具有相同列表顺序号的相应字线。3.根据权利要求1所述的方法，其中，生成所述排序的主要故障位计数列表包括：执行至少一次写入操作，在所述至少一次写入操作中，将至少一个测试数据样本写入主存储器阵列区域；执行至少一次读取操作，在所述至少一次读取操作中，从所述主存储器阵列区域读取所述至少一个测试数据样本；基于在所述至少一个读取操作与所述至少一个写入操作之间的所述至少一个测试数据样本的变化来确定每主字线存储位故障数；以及对所述主字线的地址进行排序，使得相关的每主字线存储位故障数按降序排列。4.根据权利要求3所述的方法，其中，生成所述排序的替换故障位计数列表包括：执行至少一次写入操作，在所述至少一写入操作中，将至少一个测试数据样本写入替换存储器阵列；执行至少一次读取操作，在所述至少一次读取操作中，从所述替换存储器阵列读取所述至少一个测试数据样本；基于所述至少一个读操作与所述至少一个写操作之间的所述至少一个测试数据样本的变化来确定每替换字线存储位故障数；以及对所述替换字线的地址进行排序，使得相关的每替换字线存储位故障数按升序排列。5.根据权利要求1所述的方法，其中：所述随机存取存储器件包括位于替换存储位阵列内的替代存储单元，所述替换存储位阵列被配置为由相应的存取线对单独访问；以及所述方法包括对所述冗余熔丝元件阵列内的第二冗余熔丝元件进行编程，使得编程的所述第二冗余熔丝元件用所述替代存储单元的相应一个逻辑替换位于所述主存储器阵列区域内且连接到未被相应替换字线逻辑替换的相应主字线的每个故障存储位。6.一种制造随机存取存储器件的方法，包括：提供一种半导体器件，所述半导体器件包括包含m条主字线和r条替换字线的存储体、
行/列解码器和冗余熔丝元件阵列；生成排序的主要故障位计数列表，所述主要故障位计数列表按每字线位故障计数的降序将所述m条主字线中的地址和每字线位故障计数制成表格；生成排序的替换故障位计数列表，所述替换故障位计数列表按每字线位故障计数的升序将所述r条替换字线的地址和每字线位故障计数制成表格；确定等于相等故障计数行号和r中的最小值的总替换计数数目，所述相等故障计数行号是所述排序的主要故障位计数列表中的主要故障位计数等于所述排序的替换故障位计数列表中的替换故障位计数时的列表顺序号；通过以升序地址或降序地址的顺序重新排序包含所述主字线的列表的所述总替换计数数目的最高子集，生成由所述主要故障位计数列表修改得到的重新排序的主要故障位计数列表；以及执行冗余熔丝编程过程，其中，所述冗余熔丝元件阵列内的第一冗余熔丝元件被编程以用在所述排序的替换故障位计数列表中具有相同列表顺序号的相应字线逻辑替换在所述排序的主要故障位计数列表上的主字线，直到所述重新排序的主要故障位计数列表中的列表的所述总替换计数数目被替换。7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述重新排序的主要故障位计数列表上的所述主字线被自顶到下顺序地替换为在所述排序的替换故障位计数列表上具有相同列表顺序号的所述相应字线。8.一种随机存取存储器件，包括：存储体，包括主存储器阵列区域和冗余存储器阵列区域，其中，所述主阵列区域包括连接到m条主字线和n个位线的m
×
n个主存储单元，并且所述冗余存储器阵列区域包括连接到r条替换字线和所述n条位线的r
×
n个冗余存储单元；以及第一冗余熔丝元件，被配置为用所述替换字线中具有不大于每字线位故障计数的阈值数的相应故障计数数目的相应一条逻辑替换所述主阵列区域内具有比每字线位故障计数的所述阈值数更多的故障存储位的每个主字线，其中，每字线位故障计数的所述阈值数为正整数，其中，所述随机存取存储器件包括选自以下的至少一个特征：第一特征，不替换任何主字线的每条替换字线包括等于或大于每字线位故障计数的所述阈值数的相应的位故障计数数目；和第二特征，至少一条主字线具有相应的非零位故障计数数目并且不被所述替换字线的任何一条替换，所述非零位故障计数数目等于或小于每字线位故障计数的所述阈值数。9.根据权利要求8所述的随机存取存储器件，还包括：替代存储单元，位于替换存储位阵列内，所述替换存储位阵列被配置为由相应的存取线对单独存取；以及第二冗余熔丝元件，被配置为用所述替代存储单元中的相应一个逻辑替换位于所述主存储器阵列区域内且连接到未被相应替换字线逻辑替换的相应主字线的每个故障存储位。10.根据权利要求9所述的随机存取存储器件，其中，每对存取线经配置为仅存取所述替代存储单元中的单个替代存储单元，并且与所有其它替代存储单元电隔离。

技术总结

本发明的实施例提供了一种随机存取存储器件，包含包括M条主字线和R条替换字线的存储体、行/列解码器和冗余熔丝元件阵列。按每字线位故障计数的降序生成排序的主要故障位计数列表。按每字线位故障计数的升序生成排序的替换故障位计数列表。用替换字线自列表的从上到下替换主字线，直到主要故障位计数等于替换故障位计数或直到所有替换字线都用完为止。可选地，可以在替换过程之前按照字线地址的升序或降序对排序的主要故障位计数列表进行重新排序。本发明的实施例还提供了一种制造随机存取存储器件的方法。存储器件的方法。存储器件的方法。