DE69300165T2

DE69300165T2 - Verfahren zur Reparatur defekter Elemente in einem Redundanzspeicher.

Info

Publication number: DE69300165T2
Application number: DE69300165T
Authority: DE
Inventors: Patrick Pignon
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics Inc
Current assignee: STMicroelectronics lnc USA
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2013-12-15
Also published as: DE69300165D1; EP0606793B1; US6158016A; FR2699301A1; JPH076597A; FR2699301B1; EP0606793A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung fehlerhafter Elemente in einem Speicher, der als integrierte Schaltung realisiert ist und Redundanzelemente umfaßt. Sie bezieht sich insbesondere auf Prufeinrichtungen für solche Speicher.
Je größer die Informationsspeicherkapazität der Speicher und je feiner die Integrationstechnologie ist, desto anfälliger sind diese Speicher für Fabrikationsfehler. Ein einziger Fehler in einem Speicher mit einer Million Zellen führt zur Aussortierung dieses Speichers. Die Industrie jedoch sucht die Speicherkapazität fortwährend zu erhöhen und die Miniaturisierung immer weiter voranzutreiben.
Um den Gesamtertrag bei der Herstellung zu erhöhen, wurden redundante Speichernetze verwendet.
Wenn eine Prüfeinrichtung die Chip-Plättchen mit der integrierten Schaltung prüft, so wird sie auf diese Weise, falls sie ein oder mehrere fehlerhafte Speicherelemente erfaßt, diese durch redundante Elemente ersetzen können: der Speicher wird insgesamt als gut erscheinen und wird nicht aussortiert werden.
Auf diese Weise ist es möglich, eine begrenzte Zahl von Fehlern aufweisende Speicher wieder aufzubereiten.
Bekanntermaßen ist ein Speicher in Form einer Matrix aus Zeilen und Spalten organisiert. An jedem Kreuzungspunkt einer Spalte und einer Zeile befindet sich eine Zelle, die mittels der Adresse der Spalte und der Adresse der Zeile ausgewählt werden kann und deren Inhalt auf die Spaltenleitung ausgelesen wird.
Die Fehler können betreffen:
- isolierte Speicherzellen, beispielsweise Fehler im Gateoxid einer Zelle;
- angrenzende Zellenzeilen, beispielsweise Kurzschlüsse zwischen zwei Zeilen aufgrund von Restfilamenten mangelhaft geätzten, polykristallinen Siliziums;
- mehrere Zellenzeilen oder mehrere Zellenspalten, beispielsweise infolge eines schlechten Kontakts innerhalb eines Decoders, der dazu dient, eine ganze Gruppe von Zeilen oder eine ganze Gruppe von Spalten zu bestimmen;
- zwei Spalten, beispielsweise infolge eines Kurzschlusses durch eine Aluminiumbrücke, die in abnormaler Weise zwei zwei angrenzenden Spalten entsprechende Aluminiumleitungen verbindet; - etc..
Die Prüfeinrichtung für einen Speicher speichert sämtliche Fehler, die während der Prüfüng dieses Speichers zutage treten, um sie zu analysieren und die fehlerhaften Elemente zu ermitteln.
Sie muß hierzu unter Ersetzen der fehlerhaften Elemente die geeigneten redundanten Elemente derart verbinden, daß der Benutzer des Speichers keinerlei besondere Einschränkung aufgrund dieses Ersetzens erfährt: man sagt, daß das Ersetzen für den Benutzer, der lediglich Zugang zu den äußeren Anschlußkontakten der integrierten Schaltung hat, transparent sein muß.
Damit das Ersetzen für den Benutzer transparent ist, sind die redundanten Elemente unter Berücksichtigung der Schaltungsfläche, die hinzugefügt werden muß, für Speicher großer Kapazität (mehrere Hunderttausend Bits und größer) in allgemeinster Form anstelle einzelner Zellen eher ganze Zellenzeilen, die einfacher zu ersetzen sind. Bestimmte Fehler jedoch, wie die Kurzschlüsse durch Aluminiumbrücken zwischen zwei Spalten, können nur durch Ersetzen dieser Spalten durch andere Spalten repariert werden.
Das Ersetzen einer Spalte ist schwieriger als das einer Zeile. Denn wenn der Speicher in Worten von mehreren Bit organisiert ist, dann bezeichnet eine Speicheradresse einerseits eine einzelne bestimmte Zeile, und andererseits eine Anzahl von Spalten, die gleich der Anzahl der Bits ist.
Das Ersetzen einer fehlerhaften Spalte kann dadurch erfolgen, daß eine redundante Spalte an die Stelle der fehlerhaften Spalte umgesetzt wird. In diesem Fall ist eine sehr umfangreiche Schaltungsanordnung erforderlich zum:
- Speichern der genauen Adresse der fehlerhaften Spalte;
- Deaktivieren des normalen Lesens der aus dieser Spalte stammenden Informationen;
- Lesen der Informationen aus einer redundanten Spalte;
- Zurückleiten dieser Informationen auf den Leseverstärker der fehlerhatten Spalte.
Eine ähnliche Schaltungsanordnung muß fiir das Schreiben von Informationen in die redundante Spalte vorgesehen werden.
Eine andere Lösung zum Gewährleisten des Ersetzens einer fehlerhaften Spalte besteht für Speicher, die beispielsweise in Worten von 8 Bits organisiert sind, im Bereitstellen einer Gruppe von 8 redundanten Spalten, die dazu bestimmt sind, eine Gruppe von 8 Spalten zu ersetzen, von denen zumindest eine fehlerhaft ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, falls eine Speicheradresse acht Spalten benennt, und falls die Prüfeinrichtung einen Fehler in zumindest einer der acht Spalten erfaßt, so ersetzt sie die gesamte durch diese Adresse angegebene Gruppe von acht Spalten durch eine Gruppe von acht redundanten Spalten.
Andere Lösungen sind möglich, wobei die Wahl der einen oder der anderen von der Struktur des Speichers, den Einschränkrungen hinsichtlich des Flächenbedarfs der erforderlichen Schaltungsanordnung und der gewünschten Reparaturkapazität abhängig ist.
In der Folge bestimmt man pro fehlerhaftem Element eines gegebenen Speichers die kleinste Zeilen- oder Spaltenstruktur dieses Speichers, die durch ein redundantes Element gleicher Zeilen- oder Spaltenstruktur reparierbar ist.
Dies kann demzufolge eine einzige Zeile oder Spalte oder eine Gruppe von Zeilen oder Spalten sein, von denen zumindest eine fehlerhaft ist.
Angemerkt sei, daß bestimmte Speicher lediglich einen einzigen Redundanzyp verwenden, beispielsweise die Redundanz hinsichtlich der Spalten.
Wenn die Prüfeinrichtung eine Liste der fehlerhaften Elemente eines gegebenen Speichers erstellen konnte, so führt sie die Reparatur dieses Speichers durch: sie ersetzt jedes fehlerhafte Element durch ein redundantes Element.
Im großen und ganzen schreibt es in Speicherelemente des Speichers eine das fehlerhafte Element identifizierende Information und eine das redundante Element, welches dieses ersetzt identifizierende Information ein.
Diese Speicherelemente können ein Speichernetz oder eine Reihe von Sicherungen sein; sie bilden die Redundanz-Aktivierungstabelle des Speichers.
Diese Tabelle erlaubt im späteren Betrieb des Speichers, das Redundanzelement auszuwählen, welches einem fehlerhaften Element entspricht, dessen Adresse am Eingang des Speichers anliegt.
Nach jeder Reparatur eines fehlerhaften Elements führt die Prüfeinrichtung die Fehlererkennungsprüfüng für das reparierte Element durch. Dieser Test besteht hauptsächlich im Verifizieren, ob eine gelesene Information genau diejenige ist, die vorhergehend geschrieben wurde. Falls die Prüfung positiv ausfällt, so ist der Speicher gut, und falls sie negativ ausfällt, d.h. wenn zumindest ein Fehler gefünden wird, dann wird der Speicher aussortiert. Denn es ist nicht möglich, ein fehlerhaftes Element zu reparieren, welches bereits repariert, d.h. bereits durch ein Redundanzelement ersetzt wurde: die Reparatur ist im allgemeinen nicht rückgängig zu machen.
Außerdem wird es allgemein bevorzugt, vor den Zeilenelementen zuerst die Spaltenelemente zu reparieren. Denn es sind diese Spaltenelemente, die statistisch die größte Zahl von Fehlern hervorrufen.
Nun, gesetzt den Fall, daß eine Zeile besonders fehlerhaft ist und die Spalten zuerst repariert werden, dann ist es sehr wahrscheinlich, daß die reparierten Spalten fortgesetzt fehlerhaft erscheinen und der Speicher aussortiert wird, während die auf den reparierten Spalten erfaßten Fehler von der besonders fehlerhaften, noch nicht reparierten Leitung herrühren können.
Denn bekanntermaßen sind die redundanten Spalten im Ahschluß an die Zeilen der Speicherebene und die redundanten Zellen im Anschluß an die Spalten der Speicherebene angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reparaturverfahren zu schaffen, welches nur dann erlaubt, das Ersetzen eines fehlerhaften Elements durchzuführen, wenn man praktisch sicher sein kann, daß die Reparatur selbst nicht fehlerhaft sein wird. Gemäß der Erfindung erhöht man die Erfolgswahrscheinlichkeit der Reparatur unter Verkürzung der für die Reparatur aufgewendeten Zeit, wenn diese in Wirklichkeit unmöglich ist.
Denn die Fehlererfassungsprüfting in einem Speicher betrifft nur die operativen Elemente dieses Speichers. Die Redundanznetze werden nicht geprüft. Sie können jedoch ebenfalls Fehler zeigen, die den vorstehend genannten ähnlich sind.
Erfindungsgemäß prüft die Prüfeinrichtung die redundanten Elemente, um einen ersten Zuweisungs- oder Paarbildungsvorgang eines redundanten Elements mit einem fehlerhaften Element durchzuführen. Wenn alle fehlerhaften Elemente gepaart werden konnten, wird die Ersetzung im Speicher durch Ausfüllen der Redundanztabelle ausgeführt. Danach werden die reparierten Elemente geprüft.
Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zur Reparatur fehlerhafter Elemente eines redundante Speicherelemente umfassenden Speichers. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Druckschrift FR-A-2 611 400 bekannt.
Erfindungsgemäß umfaßt das Reparaturverfahren die folgenden Stufen für eine Prüfeinrichtung:
1) Für jedes erfaßte defekte Element
- Suchen des ersten, nicht defekten redundanten Elements durch Prüfen der redundanten Elemente des Speichers;
- Zuweisen dieses ersten redundanten Elements an das defekte Element; wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es den folgenden Schritt umfaßt:
2) Ersetzen, wenn durch die Prüfeinrichtung jedem defekten Element ein redundantes Element zugewiesen werden konnte, jedes defekten Elements durch das zugewiesene redundante Element durch Eintragen, mittels Steuersignalen in eine in einer Redundanzschaltung enthaltene Tabelle für die Zuordnung defekter Elemente sowie, für jedes derselben, die Erkennung des dieses ersetzenden redundanten Elements.
Vorteilhaft ist die über die redundanten Elemente ausgeführte Prüfüng ein schneller Test, der erlaubt, große Fehler festzustellen. Bevorzugt wird es sich um eine Leseprüfüng handeln.
Denn es ist immer wichtig, die Prüfzeiten nicht zu stark zu verlängern, denn wenn auch nach optimaler Zuverlässigkeit gesucht wird, so sind die Kosten der Prüfverfahren immer zu hoch.
Daher werden erfindungsgemäß die einen Fehler beim Lesen zeigenden redundanten Elemente von der Reparatur ausgeschlossen. Die fehlerhaften Elemente werden dann mit geprüften redundanten Elementen repariert. Vorteilhaft werden sämtliche fehlerhaften Elemente nur einmal repariert und die Reparatur selbst nur einmal geprüft.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfinduung werden anhand der nachstehenden, nicht beschränkenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Es zeigen
- Figur 1 eine vereinfachte Prinzipdarstellung eines Speicher mit einem Redundanzsystem aus Zeilen und Spalten; und
- Figur 2 ein Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Reparaturverfahrens. Figur 1 zeigt vereinfacht eine Speicherstruktur mit Redundanzzeilen und -Spalten.
Zur Vereinfachung der Zeichnung ist der einfache Fall eines in Worten zu einem einzigen Bit organisierten Speichers dargestellt. Der entsprechende Eingangs/Ausgangsanschluß des Speichers ist mit D0 bezeichnet.
Die Speicherebene M umfaßt n Zeilen 11 bis 1n mit p Zellen und p Spalten c1 bis cp mit n Zellen. In an sich bekannter Weise sind auf einer Zeile die Gates der p Zellen miteinander verbunden, und die Drain-Anschlüsse der n Zellen sind auf einer Spalte miteinander verbunden. Die Source-Anschlüsse der Zellen der Speicherebene sind gemeinsam an einem Potential AG zusammengeführt, welches durch eine Logikschaltung CL der Schaltungsanordnung gesteuert wird. Vorwiegend ist dieses Potential die Masse. In bestimmten Fällen entspricht es einer hohen Spannung (beispielsweise zum Löschen eines Flash EPROM-Speichers).
Eine Adresse eines Wortes der Speicherebene ist im Beispiel mit 16 Adreßbits A0 bis A15 codiert und gliedert sich in eine Zeilenadesse AL und eine Spaltenandresse AC. Im Beispiel, in welchem dieses Wort ein einziges Bit umfaßt, gibt die Adresse eine einzige Zelle der Speicherebene an.
Die logische Steuerschaltung CL ist mit den Stiften oder Kontakten des Speichers verbunden. Herkömmlich empfängt sie so ein Speicherauswahlsignal CE, ein Schreib/Lese- Steuersignal WIE, ein Prüfbetriebsignal T, die Speisespannung Vc, die Programmierspannung Vp, die Masse Vs, die Daten-Eingangs/Ausgangssignale, im Beispiel auf das einzige Signal DO reduziert, sowie die Adreßsignale A0-A15. Entsprechend dem betrachteten Speichertyp kann die Programmierspannung eine hohe Spannung von etwa 12 Volt oder gleich der Speisespannung Vc sein.
Die logische Schaltung CL gibt am Ausgang ein Zeilensteuersignal U, die Kopien w/e, d0, ce und t der Signale WIE, DO, CE und T, die Versorgungssignale sowie die Adreßsignale der Zeilen, AL, und der Spalten, AC, ab.
Ein Zeilendecoder DL empfängt eingangsseitig die Zeilenadresse AL, das Spannungssteuersignal U, die Masse Vss und ein Sperrsignal sl. Dieses Signal s1 wird durch eine Zeilen-Redundanzschaltung RL aktiviert, wenn die letztere eine Adresse einer fehlerhaften Zeile erkannt hat und die Redundanz daher aktiviert werden muß.
Der Zeilendecoder gibt, sofern er nicht durch das Signal s1 gesperrt ist, ein Ausgangssignal L mit n Komponenten (eine pro Zeile) ab, welches aus den n Zeilen die der Adresse Al entsprechende Zeile auswählt, indem es dieser Zeile das Spannungssteuersignal U zuführt..
Der Ausgang L legt die anderen Zeilen vorwiegend auf die Masse Vss.
Die Steuerspannung U hängt von dem für die Zeile auszuführenden Vorgang ab: Lesen, Schreiben einer logischen "0" oder Schreiben einer logischen "1". Sie kann gleich Vc, Vp oder Vss sein. Bekanntermaßen hängt die anzulegende Spannung von der Art des betrachteten Speichers (EEPROM, EPROM, Flash EPROM, RAM...) ab. Ebenfalls bekannt ist, daß im Fall eines Speichers vom Typ EPROM ein Logikpegel, beispielsweise "0", elektrisch geschrieben wird, jedoch der andere, "1", durch Löschen mit Ultraviolett erhalten wird. Bei einem EEPROM- oder Flash EEPROM-Speicher erfolgen sowohl das Schreiben einer "1" als auch das Schreiben einer "0" auf elektrische Weise.
Ist der Zeilendecoder DL durch das Signal s1 gesperrt, so bleibt sein Ausgang L auf dem Massepotential Vss der Schaltung.
Die Zeilenredundanzschaltung RL empfängt am Eingang die Zeilenadresse AL, die Steuerspannung U, das Massepotential Vss, das Prüfbetriebsignal t, ein Schreib/Lesesignal E1 und ein Steuersignal t1.
Im Normalbetrieb (t = 0) gibt sie ein Sperrsignal s1 an den Zeilendecoder sowie ein Ausgangssignal L' mit m Komponenten ab, um eine Redundanzzeile eines Netzes von m redundanten Zeilen zu aktivieren, wobei im Beispiel m = 8 (Zeilen R8 bis R15).
Die zu aktivierende Zeile ist in einer Korrespondenztabelle der Schaltung RL angegeben, die Adressen fehlerhafter Zeilen enthält sowie für jede hiervon die Adresse oder Identifikation der redundanten Zeile, die sie ersetzt. Diese Tabelle ist allgemein ein Speicher, der pro redundantem Element einen nicht löschbaren Bereich enthält, um dort eine Adresse eines fehlerhaften Elements einzuschreiben.
Die Schaltung RL führt einen Vergleich zwischen der Adresse AL und diesen Fehleradressen durch. Gegebenenfälls deaktiviert ihr Ausgangssignal s1 den Zeilendecoder DL und gibt sie ein Ausgangssignal L ab, welches die der Adresse AL entsprechende redundante Zeile auswählt und dieser die Steuerspannung U zuführt.
Ein Spaltendecoder DC empfängt an seinem Eingang die Spaltenadresse AC, ein Sperrsignal sc und die logischen Spannungspegel Vc und Vss. Ist er nicht durch das Signal sc gesperrt, so gibt er ein logisches Ausgangssignal C mit p Komponenten (eine pro Spalte) ab, welches diejenige unter p Spalten auswählt, die der Adresse AC entspricht (die ausgewählte Spalte liegt auf Vc und die anderen Spalten liegen auf dem Massepotential Vss).
Dieses logische Ausgangssignal C erlaubt, die adressierte Spalte auf den Eingang/Ausgang d0 umzusetzen und dieser Spalte einen gemäß der auszuführenden Operation bestimmten Spannungspegel zuzuführen: Lesen, Schreiben einer "1" oder einer
Das Umsetzen auf den Ausgang erfolgt mittels einer Eingangs/Ausgangs-Steuerschaltung 2, welche eine Umsetzschaltung 22, eine Ausgangs-Schnittstelle 20 und eine Eingangs- Schnittstelle 21 umfaßt. Diese Schaltung 2 empfängt an ihrem Eingang das Schreib/Lesesignal w/e, das logische Ausgangssignal C und die verschiedenen Spannungspegel Vc, Vp und Vss. Sie ist weiterhin mit dem Daten-Eingangs/Ausgangssignal d0 verbunden.
Wird ein Lesebefehl (w/e = 0) zugeführt, so wird die Schnittstelle 20 freigegeben. Wird ein Schreibbefehl zugeführt, so wird die Schnittstelle 21 freigegeben.
Die Schaltung 22 verbindet die durch das logische Ausgangssignal C angegebene Spalte mit den Eingangs/Ausgangs-Schnittstellen 20 und 21.
Der dem Schreib/Lese-Befehl wle entsprechende Spannungspegel wird über die entsprechende, ausgewählte Schnittstelle 20 oder 21 der durch den Ausgang C des Spaltende-
coders DC angegebenen Spalte zugeführt. Für einen Lesebefehl beispielsweise führt die Schnittstelle 20 dieser durch die Schaltung 22 umgesetzten Spalte eine Lesespannung zu. Für einen Speicher des Typs EPROM beträgt diese Lesespannung etwa 1 Volt. Für einen Speicher des Typs RAM ist sie im allgemeinen gleich Vss. Im Fall eines Schreibbefehls führt die Schaltung 21 in Abhängigkeit von dem zu schreibenden Datum, "1" oder "0", dieser Spalte die Spannung Vss oder eine Spannung der Größenordnung von Vp/2 zu.
Bekanntermaßen sind die anlegbaren Spannungspegel auch von der Technologie und der Art des verwendeten Speichers abhängig.
Ist die Spaltendecoderschaltung DC durch das Signal sc gesperrt, so bleibt ihr Ausgang C auf dem Massepotential Vss der Schaltung.
Die Spalten-Redundanzschaltung RC empfängt an ihrem Eingang die Adresse der Spalte AC, das Prüfbetriebsignal t, ein Schreib/Lesesignal Ec und ein Steuersignal tc.
Im Beispiel umfaßt das zugeordnete Netz redundanter Spalten r = 8 Redundanzspalten R0 bis R7.
Die Redundanzschaltung RC enthält in einer Korrespondenztabelle Adressen fehlerhafter Spalten und für jede derselben die Adresse oder die Indentifikation der redundanten Spalte, die diese ersetzt. Diese Tabelle ist allgemein ein Speicher mit einem nicht löschbaren Bereich pro redundantem Element, um dort eine Adresse eines fehlerhaften Elements einzuschreiben.
Unter Normalbetrieb (t = 0) führt sie einen Vergleich zwischen der Adresse AC und diesen fehlerhaften, in der Korrepondenztabelle enthaltenen Adressen durch. Gegebenenfalls gibt sie an den Spaltendecoder DC ein Sperrsignal sc und ein Ausgangssignal C' mit r Komponenten ab, um die in der Tabelle angegebene redundante Spalte auszuwählen.
Dieses Ausgangssignal C' wird einer Eingangs/Ausgangs-Steuerschaltung 3 für die Redundanzspalten zugeführt.
Die Eingangs/Ausgangs-Steuerschaltung 3 ähnelt der Schaltung 2. Sie empfängt an ihrem Eingang das Schreib/Lesesignal w/e, das Signal Ec, das logische Ausgangssignal C' und die verschiedenen Spannungspegel Vc, Vp und Vss. Sie ist außerdem mit dem Daten- Eingangs/Ausgangssignal d0 verbunden.
Die Schaltung 3 erlaubt, die durch das Signal C' angegebene Spalte für einen Lesebefehl (w/e = 1) über eine Eingangs-Schnittstelle oder für einen Schreibbefehl (w/e = 0) über eine Ausgangs-Schnittstelle mit dem Eingangs/Ausgangs-Kontakt D0 zu verbinden und diesem den erforderlichen Spannungspegel zuzuführen.
Im Prüfbetrieb (t = 1) kann eine Chip-Prüfeinrichtung an unterschiedlichen Prüfpunkten weitere Steuersignale zuführen.
Dies gilt insbesondere für die Schreib/Lesesignale E1 und Ec sowie die Steuersignale t1 und tc, die den Redundanzschaltungen RL, RC und 3 zugeführt werden.
Was die Schreib/Lesesignale E1 und Ec anbelangt so erlauben diese im Prüfbetrieb (t = 1), während des Schreibens oder des Lesens direkt auf die verschiedenen Redundanzzellen zuzugreifen.
Dieser Zugriff erfolgt entweder durch Auswahl einer redundanten Zeile und einer Spalte der Speicherebene (Zelle m1), oder einer redundanten Zelle und einer redundanten Spalte (Zelle m2) oder einer Zeile der Speicherebene und einer redundanten Spalte.
Um beispielsweise während des Schreibens die in Figur 1 mit m1 bezeichnete redundante Zelle auszuwählen, wird die Adresse der redundanten Zeile R8 auf AL ausgegeben, während das Signal E1 zum Schreiben aktiviert wird. Gleichzeitig wird die Adresse der Spalte c1 der Speicherebene auf AC ausgegeben, und das Signal w/e wird zum Schreiben aktiviert.
Zum Auswählen der in Figur 1 mit m2 bezeichneten Speicherzelle während des Schreibens wird die Adresse der Zeile 11 der Speicherebene auf AL ausgegeben, während das Signal wie zum Schreiben aktiviert wird. Gleichzeitig wird die Adresse der redundanten Spalte R0 auf AC ausgegeben und das Signal Ec zum Schreiben aktiviert.
Was die Steuersignale t1 und te anbelangt, so erlauben diese, im Prüfbetrieb (t = 1) die Korrespondenztabelle der zugeordneten Redundanz zu beschreiben oder aufufüllen, d.h. die Reparatur des Speichers durchzufuhren.
Zum Auffullen der Korrespondenztabelle der Spaltenredundanz beispielsweise:
- wird der Prüfbetrieb aktiviert (t = 1)
- wird das Spaltenredundanz-Steuersignal aktiviert (tc = 1)
- wird auf der Adresse AC die Adresse des Speicherbereichs der in der Korrespondenztabelle auszuwählenden redundanten Spalte ausgegeben, gefolgt von der Adresse der fehlerhaften Spalte, die sie ersetzt.
Die Tabelle besitzt demzufolge die folgende Form: Tabellenadresse redundante Spalte Adresse AC der fehlerhaften Spalte
Die Korrespondanztabelle der Zeilenredundanz wird auf identische Art und Weise mittels der Adresse AL und der Signale t und t1 ausgefüllt.
Vorstehend wurde ein Speicher beschrieben, dessen Struktur die Aktivierung der Zeilenund Spaltenredundanz erlaubt mittels Ausfüllen der Korrespondenztabellen durch die Prüfeinrichtung und mit der Möglichkeit des direkten Zugriffs auf die redundanten Elemente während des Lesens und Schreibens. Verschiedene Speicherstrukturen sind möglich, insbesondere die Strukturen flüchtiger Speicher (RAM), die dieselben Funktionen erlauben.
Das erfindungsgemäße Reparaturverfahren ist auf alle diese Speicher anwendbar. Es wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben, wobei die Chip- Prüfeinrichtung die Prüfung zur Erfassung von Fehlern in der Speicherebene bereits ausgeführt und eine Liste fehlerhafter Elemente Ei erstellt hat, in der i = (1,..., L+C), wobei L die Zahl der fehlerhaften Zeilen und C die Zahl der fehlerhaften Spalten ist. Im Beispiel der Speicherstruktur nach Figur 1 ist ein fehlerhaftes Element eine Spalte oder eine Zeile des Speichers.
Das Reparaturverfahren kann nicht ausgeführt werden, wenn es nicht genügend redundante Elemente in jeder Klasse gibt. Im vorliegenden Beispiel, in welchem m = 8 redundante Zeilen und r = 8 redundante Spalten vorhanden sind, muß überpruft werden, ob L kleiner oder gleich 8 und ob C kleiner oder gleich 8 ist. Ist dies nicht der Fall, so ist die Speicherbene irreparabel, und der Speicher wird aussortiert. Dies ist der Schritt STOP im Ablaufdiagramm. Ist der Speicher reparabel, so beginnt das Reparaturverfahren.
Erfindungsgemäß umfaßt es im wesentlichen zwei Stufen:
- eine Suchstufe A und
- eine Reparaturstufe B.
Die Suchstufe A besteht für jedes fehlerhafte Element Ei darin, das erste redundante Element zu suchen, für welches eine Prüfüng ein positives Ergebnis ergeben wird.
Das Ziel der Suche ist, die redundanten Elemente auszuklammern, die große, leicht reparierbare Defekte aufweisen, um das Reparaturverfahren nicht zu sehr zu verlängern. Man begnügt sich bevorzugt mit einer einfachen Leseprüfüng bei den Nennspannungen des Speichers.Da die redundanten Elemente Zeilen oder Spalten sind, besteht die Prüfüng einer redundanten Zeile beispielsweise im Auswählen dieser Zeile sowie im Auswählen jeder der Spalten einzeln oder auch gleichzeitig in Gruppen, je nach den durch den Speicher angebotenen Möglichkeiten, und im Auslesen der einzelnen oder mehreren ausgewählten Zellen. In diesem Fall entspricht der gelesene Zustand einem ursprünglichen Zustand der redundanten Zellen, der entsprechend der Technologien einem gelöschten oder programmierten Zustand entspricht. Bekanntermaßen ist eine Zelle ursprünglich, wenn sie noch nie beschrieben wurde. Dies ist vor allem der Fall beim Verlassen der Herstellung, zum Zeitpunkt der Prüfüng.
Möglich ist auch, eine Schreib/Leseprüfüng durchzuführen, wenn das Beschreiben des Speichers kein allzu heikler Vorgang ist, insbesondere, wenn hierzu keine hohen Spannungen verwendet werden.
Bevorzugt beginnt man mit der Behandlung der Spalten, gefolgt von der Behandlung der Zeilen. Denn man konnte feststellen, daß die Spalten allgemein der Ort der meisten Fehler sind. Die fehlerhaften Elemente Ei wurden demzufolge in der nachfolgenden Art und Weise numeriert:
- fehlerhafte Spalten: E1 bis EC
- fehlerhafte Zeilen: EC+1 bis EC+L
und die redundanten Elemente Rz:
- redundante Spalten von R0 bis R7
- redundante Zeilen von R8 bis R15.
Mit einer solchen Numerierung behandelt die Suchstufe demzufolge an erster Stelle die Spalten. Sie übernimmt das erste fehlerhafte Element E0 und sucht dann das erste nicht fehlerhafte und mit R0 beginnende redundante Element Rz. Sie weist dieses dann E0 zu.
Sie übernimmt das nachfolgende fehlerhafte Element E1 und das erste, nicht fehlerhafte redundante Element, wobei mit dem redundanten Element begonnen wird, welches dem gerade eben zugewiesenen folgt, und so weiter.
Wenn es unter R0 ... R7 viele fehlerhafte redundante Elemente gibt, so wird es nicht möglich sein, jedem der fehlerhaften Elemente E1 bis EC ein redundantes Element zuzuweisen: der Speicher ist irreparabel. Dies ist der Schritt STOP.
Wenn alle fehlerhaften Elemente E1 bis EC einem nicht fehlerhaften redundanten Element aus R0 ... R7 zugeordnet werden konnten, so wird zur Behandlung der Spalten übergegangen. Entweder kann jedem fehlerhaften Element EC+1 ... EC+L ein redundantes, positiv geprüftes Element aus R8 bis R15 zugewiesen werden, oder nicht. In diesem letzteren Fall wird der Speicher aussortiert. Andernfalls wird zur Reparaturstufe übergegangen.
Es zeigt sich, daß das an erster Stelle erfolgende Behandeln der Spalten die Prüfzeit optimiert. Denn wenn wenig Defekte auf den redundanten Spalten vorhanden sind, dann zeigt die Erfahrung, daß dies wahrscheinlich auch bei den Zeilen der Fall sein wird. Ist demgegenüber der Speicher ziemlich fehlerhaft, so ist es wahrscheinlich, daß viele Spalten fehlerhaft sind, und das Reparaturverfahren wird frühzeitig anhalten.
Die Reparaturstufe B besteht für die Prüfeinrichtung im Ausfüllen der Zeilen- und Spalten-Korrespondenztabellen des Speichers mit den Paaren fehlerhaftes Element - redundantes Element, die sie in der Stufe A gebildet hat.
Es zeigt sich demzufolge, daß nur dann auf diese Stufe übergegangen wird, wenn die Such- und Zuweisungsstufe korrekt durchlaufen werden konnte.
Die Reparaturstufe besteht dann für die Prüfeinrichtung darin, jedes der redundanten Elemente heranzuziehen, die sie mit einem fehlerhaften Element gepaart hat, und die zugeordnete Korrespondenztabelle dementsprechend auszufüllen. Wenn sie alle Spaltenund Zeilenelemente behandelt hat, ist der Speicher repariert.
Vorteilhaft nimmt die Prüfeinrichtung die Erfassungsprüfüng für die Speicherebene erneut auf und wendet diese auf die reparierten fehlerhaften Elemente an. Sie überprüft so, ob die Redundanz korrekt arbeitet. Denn in Stufe A wird direkt auf die redundanten Elemente zugegriffen. Es werden demzufolge nicht alle in Redundanz verwendeten Schaltkreise geprüft, insbesondere nicht die umgesetzten Schaltkreise. Hier wird eine vollständige Prüfung der reparierten Elemente durchgeführt. Es ist dies die in Figur 2 mit C bezeichnete Stufe. Es werden demzufolge alle die durch Redundanz aktivierten Elemente der Schaltung geprüft. Diese Prüfüng besteht darin, einen Schreib/Lese-Vorgang eines Datums und seines komplementären Datums unter Adressierung des fehlerhaften Elements auszuführen, wie dies ein Benutzer tun würde. Der Lesevorgang wird bevorzugt mit einer Versorgungsspannung Vc durchgeführt, die man innerhalb des im 'Pflichtenheft spezifizierten Bereichs schwanken läßt. Beispielsweise zwischen 4 und 6 Volt.
Der Speicher ist dann vollständig qualifiziert. Äußerlich unterscheidet ihn nichts von einem fehlerlosen Speicher.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt, die Zuverlässigkeit der Reparatur zu verbessern: wird die Stufe A erfolgreich durchlaufen, so kann man in der Praxis nahezu sicher sein, daß der Speicher nach der Reparaturstufe B gut sein wird. Es besteht keine Gefahr, aus dem Reparaturvorgang aufgrund eines nicht reparierten Elements, welches ein repariertes Element als fehlerhaft erscheinen läßt, auszuscheiden.
Das erfindungsgemäße Reparaturverfahren ist sehr effektiv, da sofort sämtliche Hauptursachen des Scheiterns der Reparatur beseitigt werden. Dieses Verfahren ist auf verschiedene Redundanz- und Speicherstrukturen anwendbar. Insbesondere kann, wenn die Speicherebene in Worten zung Bits mit n Zeilen und g Gruppen zu p Spalten organisiert ist, wobei jede Gruppe r Redundanzspalten zugewiesen ist, ein fehlerhaftes Element in bestimmten Strukturen aus g Spalten eines Speicherworts zusammengesetzt sein, deren jede dieselbe Wertigkeit h unter p Spalten derselben Gruppe besitzt, und von denen zumindest eine fehlerhaft ist. Ein redundantes Element wird dann aus g Redundanzspalten gebildet, eine in jeder Gruppe und jede mit derselben Wertigkeit j unter r Redundanzspalten. Die Prüfüng zur Suche und Zuweisung wird dann über die g Redundanzspalten ausgeführt.
Falls das fehlerhafte Element aus einer Spalte mit der Wertigkeit h aus p in einer einzigen Gruppe gebildet wird so wird die redundante Spalte den r redundanten, dieser Gruppe zugeordneten Spalten entnommen. Und es ist diese redundante Spalte, die nachfolgend geprüft wird.
In allen Strukturarten wird allgemein eine fehlerhafte Zeile durch eine redundante Zeile ersetzt.

Claims

1. Verfahren zur Reparatur defekter Elemente einer Speicheranordnung (M) in einer ferner redundante Speicherelemente (R0-R15) umfassenden Speicherschaltung, bei dem die Speicheranordnung einer Prüfung zur Erfassung defekter Elemente (Ei) unterzogen wird, wobei das Reparaturverfahren die folgenden Schritte für eine Prüfeinrichtung umfaßt:

A) Für jedes erfaßte defekte Element (Ei)

- Suchen des ersten, nicht defekten redundanten Elements (Rz) durch Prüfen der redundanten Elemente;

- Zuweisen dieses ersten redundanten Elements an das defekte Element; wobei

das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es den folgenden Schritt umfaßt:

B) Ersetzen, wenn jedem defekten Element ein redundantes Element zugewiesen werden konnte, jedes defekten Elements durch das zugewiesene redundante Element durch Eintragen, mittels Steuersignalen (t&sub1;, tc), in eine in einer Redundanzschaltung (Rc, RL) enthaltene Tabelle für die Zuordnung defekter Elemente sowie, für jedes derselben, die Erkennung des dieses ersetzenden redundanten Elements.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die defekten reparierten Zellen der Prüfüng zur Erfassung defekter Elemente unterzogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Speicheranordnung in n Zeilen und g Gruppen von p Spalten organisiert und jede Gruppe r Redundanzspalten zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für ein defektes Element, welches aus g Spalten besteht, von denen zumindest eine der g Spalten mit gleicher Wertigkeit h unter p Spaltenwertigkeiten in jeder Gruppe defekt ist, ein redundantes Element aus g Redundanzspalten besteht, eine mit gleicher Wertigkeit j unter r Redundanzspalten in jeder Gruppe, wobei die Prüfung eines redundanten Elements über seine g Redundanzspalten ausgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Speicheranordnung in n Zeilen und g Gruppen von p Spalten organisiert und jede Gruppe r Redundanzspalten zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für ein durch eine defekte Spalte der Wertigkeit h unter den p Spalten einer Gruppe gebildetes defektes Element ein redundantes Element zum Ersetzen dieses defekten Elements eine Redundanzspalte der Wertigkeit j aus r dieser einzelnen Gruppe ist.

5. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Speicheranordnung in n Zeilen und g Gruppen von p Spalten organisiert und in Redundanzzeilen zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für ein durch eine defekte aus n Zeilen gebildetes defektes Element ein redundantes Element durch eine Redundanzzeile aus in gebildet wird.

6. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die redundanten Elemente ursprünglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfüng eines redundanten Elements (Rz) im Lesen dieses Elements zum Verifizieren, daß das gelesene Datum diesem ursprünglichen Zustand entspricht, besteht.

7. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung eines redundanten Elements (Rz) aus

- dem Einprogrammieren eines Datums in dieses Element; und

- dem Lesen dieses Elements zum Verifizieren, daß dieses Datum richtig eingespeichert ist, besteht.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lesen durch Anlegen einer Nenn-Speisespannung an die Speicherschaltung erfolgt.

9. Verfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfüng zur Erfassung für ein defektes, repariertes Element aus

- dem Einprogammieren eines Datums in dieses Element; und

- dem Lesen dieses Datums durch Variieren der an die Speicherschaltung angelegten Speisespannung innerhalb eines zulässigen Wertebereichs besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Test mit dem komplementären Datum neu begonnen wird.