專利名稱：通過重復數(shù)據(jù)的使用而提高熔絲編程產(chǎn)率的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及通過使用熔絲來測試和更換有缺陷的存儲元件。更具體地說，本發(fā)明涉及熔絲中的位串編碼以及隨后的熔絲解碼。
背景技術：
自動化制造測試環(huán)境中復雜集成電路的定制、測試和修復是有挑戰(zhàn)性的難題。在這一環(huán)境中出現(xiàn)的一個問題是需要在集成電路芯片上的大型存儲器陣列中自動地修復有缺陷的存儲元件。過去，使用金屬熔絲來進行這樣的修復。最近，已開發(fā)出了電編程熔絲(“電熔絲”)。
電熔絲目前被制造為多晶硅鏈(polysilicon link)。這樣的電熔絲具有兩個預期的邏輯狀態(tài)。為了獲得邏輯“1”狀態(tài)，例如通過施加10mA的脈沖200微秒，電熔絲“被編程”(也被稱作被熔斷、斷開、開路等)。該電流擾亂多晶硅鏈，從而大幅度地增加其電阻。對于相對較低的電阻，邏輯“0”狀態(tài)，電熔絲不受到這樣的“編程”電流，因此多晶硅鏈保持原封不動。電熔絲的邏輯狀態(tài)一般可以由感測電路檢測。
電熔絲顯著小于金屬熔絲。這樣較好，因為隨著器件的尺寸減小，有可能將更多的器件放置到集成電路芯片上。從而，發(fā)展趨勢是越來越大的存儲器陣列。由于電熔絲具有較少的機械相關性，因此隨著器件工藝學和制造工藝的發(fā)展，它們甚至可以縮小尺寸。因此，越來越多的電熔絲被包括在芯片上，以便修復數(shù)目不斷增加的有缺陷存儲元件。
電熔絲的一個難題是其編程不是完全可靠的。也就是，有時，編程電流不會改變電熔絲的電阻達到預期的程度，從而當由感測電路感測時，按照推測被編程的電熔絲看來似乎還沒有被編程。這一不可靠性將會產(chǎn)生特別嚴重的問題，因為在芯片上甚至單個電熔絲的這種編程故障(如果不可校正的話)也可能毀壞該芯片。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決了上述問題。根據(jù)本發(fā)明的一種形式，在具有用于更換有缺陷存儲元件的備用存儲元件的集成電路中，對熔絲進行編程，以更換集成電路的有缺陷存儲元件。為此，測試集成電路的特定存儲元件，以便發(fā)現(xiàn)特定存儲元件當中的有缺陷存儲元件。為了更換被發(fā)現(xiàn)為有缺陷的存儲元件，選擇備用存儲元件。生成二進制串來表示哪些備用存儲元件更換哪些有缺陷存儲元件。該二進制串具有多位，該位數(shù)取決于發(fā)現(xiàn)多少存儲元件有缺陷。還確定在集成電路上有多少熔絲可用于編程，以便存儲二進制串的非易失性記錄。
雖然特定數(shù)目的存儲元件被確定為有缺陷，其中該數(shù)目決定二進制串位數(shù)，但是響應于相對于二進制串位數(shù)有多少熔絲可用于編程，而確定集成電路上要編程的熔絲的數(shù)目。也就是，如果相對于二進制串位數(shù)，大于特定閾值數(shù)目的熔絲可用(這是優(yōu)選的)，則大于該閾值數(shù)目的熔絲被編程。相反，則僅僅特定閾值數(shù)目的熔絲被編程。這樣，即使假定要由熔絲記錄的二進制位數(shù)相同的兩種情況，但是在較多熔絲可用的一種情況下，被編程熔絲數(shù)較大，并且在較少熔絲可用的另一種情況下，被編程數(shù)較小。
在一種可選方案中，如果確定了至少兩倍于串位數(shù)的熔絲可用，則將二進制串的每位記錄在兩個熔絲中。類似地，根據(jù)該可選方案，如果確定了少于串位數(shù)的兩倍的熔絲可用，則將二進制串的每位記錄在一個熔絲中，也就是，每位一個熔絲而非每位兩個熔絲。
在另一種可選方案中，如果確定了存在至少兩個熔絲可用于記錄二進制串的一位(但是，不一定有足夠的熔絲以這種方式記錄所有位)，則將至少這一位記錄在兩個熔絲中。
在本發(fā)明的另一特征中，還將格式指示記錄在例如熔絲中，以便以后可以確定串位如何被記錄在熔絲中，即，使用了什么格式。這樣，當從熔絲讀取所記錄的串時，如果確定為一個串位記錄兩個熔絲，則即使用于串位的兩個熔絲中的僅僅一個具有特定狀態(tài)(例如，邏輯“1”狀態(tài))，也將該位讀作具有該狀態(tài)。
通過閱讀下面詳細描述并且參考附圖，本發(fā)明的其它變形、目的、優(yōu)點和形式將會變得清楚。


根據(jù)下面參考附圖對本發(fā)明(多個)優(yōu)選實施例的詳細描述，將會更好地理解前述和其它目的、方面和優(yōu)點，其中圖1A根據(jù)本發(fā)明的實施例圖示了具有存儲元件和備用存儲元件的集成電路芯片，并且還圖示了使用二進制串和壓縮串來將備用存儲元件映射到有缺陷存儲元件。
圖1B圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的、用于映射存儲元件并且壓縮串的另一種配置。
圖1C和1D圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的壓縮串的其它方式。
圖1E以示意圖的形式圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的、圖1A和1B的芯片上的電熔絲。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的集成電路芯片的方框圖，其中該集成電路芯片包括熔絲控制器和包括在多個可編程移位寄存器中的電熔絲(如圖1的電熔絲)。
圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的、圖2的可編程移位寄存器和熔絲控制器的特定壓縮組件的方框圖。
圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的、圖2的可編程移位寄存器和熔絲控制器的特定解壓縮組件的方框圖。
圖5A是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的、由熔絲控制器執(zhí)行以便發(fā)現(xiàn)和更換有缺陷存儲器的特定操作的流程圖。
圖5B是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的、由熔絲控制器執(zhí)行以便通過重復數(shù)據(jù)的優(yōu)選使用來提高熔絲編程產(chǎn)率的特定操作的流程圖。
圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的重復位編碼和解碼的細節(jié)。
圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的、用于圖2的熔絲控制器的微處理器。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1A，根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了集成電路芯片100。為了說明簡單起見，芯片100被示出為僅僅具有六十四個存儲元件102。(當然，應當理解，優(yōu)選芯片100可以具有更多的大約好幾萬個存儲元件102)。如圖所示，每個存儲元件102具有多個存儲單元。也就是，每個存儲元件102可以是字線，每個例如具有大約一千個存儲單元。六十四個存儲元件102被示出位于編號為0到63的位置104。芯片100還包括四個備用存儲元件106，其位于編號為0到3的位置108，用于更換存儲元件102中的有缺陷存儲元件。(當然，應當理解，優(yōu)選芯片100可以具有更多的大約幾千個備用存儲元件106。)在所示例子中，如圖所示，存儲元件102的測試揭示了存儲元件102中位于編號為2和50的位置104處的存儲元件是有缺陷的元件110。分別選擇位于編號為0和1的位置108處的備用存儲元件106，以更換有缺陷的、位于編號為2和50的位置104處的存儲元件102。
生成未壓縮二進制串112，以表示哪些備用存儲元件106已被選擇來更換哪些相應的有缺陷存儲元件110。也就是，在所示例子中，未壓縮二進制串112對于每個備用存儲元件106都具有一位，每位對應于存儲元件102之一。(注意，串112在圖1A中以兩行示出，然而，應當理解，這僅僅是由于附圖上的空間限制所致)。串112中的位的絕對位置確定位和存儲元件102之間的對應關系，即第一位對應于位于編號為0的地址104的存儲元件102，第二位對應于位于編號為1的地址104的存儲元件102，等等。串112的每位的值表示其對應存儲元件102是否有缺陷，其中值“1”表示有缺陷，而值“0”表示無缺陷。在所示例子中，由于第三和第五十一個存儲元件102有缺陷，因此串112的第三和第五十一位為“1”，而其余位為“0”。
如上所述，如果存儲元件102有缺陷，則選擇備用存儲元件106來更換它，并且串112中“1”位的絕對位置表示有缺陷的存儲元件102的位置。被選擇來更換有缺陷存儲元件的備用存儲元件的位置由串112中的“1”位的相對位置表示。也就是，如果位是串112中第一個具有值“1”的位，則這表示該位對應于第一備用存儲元件106，即具有編號為0的地址108的存儲元件106。如果位是串112中第二個具有值“1”的位，則這表示該位對應于第二備用存儲元件106，即具有編號為1的地址108的存儲元件106。
這樣，在圖1A所示的本發(fā)明實施例中，串112中的“1”位的絕對位置和這些“1”位相對于串112中的其它“1”位的位置的組合表示哪些備用存儲元件106已被選擇來更換哪些存儲元件102。并且由于串112的第三位是第一個“1”位，這表示第一備用存儲元件106已被選擇來更換第三存儲元件102。同樣地，由于串112的第五十一位是第二個“1”位，這表示第二備用存儲元件106已被選擇來更換第五十一存儲元件102。
注意，芯片100可以具有數(shù)千或者甚至數(shù)萬個存儲元件104。這樣的芯片100將具有數(shù)百或數(shù)千個備用存儲元件106。如果這樣的芯片100沒有很多有缺陷存儲元件110，則芯片100可以具有數(shù)百或數(shù)千個未被選擇以用來更換有缺陷存儲元件110的備用存儲元件106。這樣，根據(jù)芯片100上有多少有缺陷存儲元件110，該芯片可以具有帶有數(shù)百或數(shù)千個“0”位的未壓縮二進制串112。這樣的串112可被有利地壓縮為較小的壓縮串114。
在圖1A所示的本發(fā)明實施例中，通過在串114中設置六位的位組118的序列，其中位組118表示在串112中的“1”位的每個實例之前或者到串112的結尾的“0”位數(shù)，而將串112壓縮為壓縮串114所示的值。這樣，在所示示例中，串114中的第一位組118為“010000”，其是表示在串112中的第一“1”位之前存在兩個“0”位的二進制值。串114中的下一位組118是“111101”，這表示在串112中的第一“1”之后和下一“1”位之前存在四十七個“0”位。串114中的下一位組118是“101100”，這表示從串112中的第二個“1”之后到串112的結尾存在十三個“0”位。
雖然圖1A的芯片100是本發(fā)明的非常簡單的實施例，但是它很好地用來圖示二進制串112可以用來映射備用存儲元件106和有缺陷存儲元件110之間的對應關系，即表示哪個備用存儲元件106已被選擇來更換哪個存儲元件102。另外，圖1A很好地用來圖示二進制串112可被壓縮成壓縮串114。
還要注意，圖1A用來圖示壓縮串114中的位數(shù)取決于有多少存儲元件102有缺陷。也就是，在所示示例中，由于存在兩個有缺陷存儲元件110，因此壓縮串114僅有十八位。如果僅有一個有缺陷存儲元件110，則壓縮串114可以僅僅具有十二位。在本發(fā)明的所示實施例中，串114一般可以被壓縮為等于6+(6×有缺陷存儲元件110的數(shù)目)的位數(shù)。在某些特殊情況下，串114甚至可被壓縮得更多。例如，如果第一存儲元件102是僅僅兩個有缺陷元件110之一，則壓縮串114也僅僅為12位。并且如果最后一個存儲元件102是唯一的有缺陷存儲元件110，則壓縮串114可以僅僅為六位。
現(xiàn)在參考圖1B，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例而示出了芯片100以及串112和114的另一示例。在本例中，再次地，第三和第五十一存儲元件102(即位于編號為2和50的位置104處的存儲元件)被發(fā)現(xiàn)為有缺陷，并且選擇第一和第二備用存儲元件106來更換它們。再次地，生成未壓縮二進制串112以表示已選擇了哪些備用存儲元件106來更換哪些相應的有缺陷存儲元件110。
在圖1B所示的本發(fā)明實施例中，未壓縮二進制串112對于每個備用存儲元件106具有七位的位組116，其中每組116的第一位表示對應于該組116的備用存儲元件106是否已被選擇來更換有缺陷存儲元件110。這樣，在所示例子中，由于兩個存儲元件102被發(fā)現(xiàn)為有缺陷，因此未壓縮二進制串112中編號為0和1的位組116的第一位被設為“1”，并且未壓縮二進制串112中編號為2的位組116的第一位被設為“0”。另外，每組116中的接下來六位表示該組116的備用存儲元件106所更換的對應存儲元件102的地址104。這樣，在所示例子中，由于第一備用存儲元件106已被選擇來更換位于編號為2的地址104處的存儲元件102，因此編號為0的位組116的第二到第七位具有值“010000”，并且由于第二備用存儲元件106已被選擇來更換位于編號為50的地址104的存儲元件102，因此編號為1的位組116的第二到第七位具有值“010011”。由于第三備用存儲元件106未被選擇來更換存儲元件102，因此編號為2的位組116的第二到第七位具有值“000000”。同樣地，由于第四備用存儲元件106未被選擇來更換存儲元件102，因此編號為3的位組116的第二到第七位具有值“000000”。
在圖1B中，串112如下被壓縮為串114。為了表示使用了第一備用存儲元件106，即位于編號為0的地址108的單元106，將串114的第一位設為“1”。由于該第一位等于“1”，因此接下來的六位表示第一備用存儲元件106已被選擇來更換的存儲元件102的地址104。為了表示使用了第二備用存儲元件106，即位于編號為1的地址108的單元106，將串114的第八位(即第二個七位組118中的第一位)也設為“1”。由于該位等于“1”，因此接下來的六位表示第二備用存儲元件106已被選擇來更換的存儲元件102的地址104。
為了表示第三備用存儲元件106未被使用，將串114的第十五位(即第三個七位組118中的第一位)設為“0”。對于第三備用存儲元件106，在壓縮串114中不需要附加的七位。
此外，對于第四備用存儲元件，在串114的第四位組118中甚至根本不需要任何位。也就是，一旦遇到串114的位組118的第一位具有值“0”，則可以理解，串114沒有更多的位。在圖1B所示的本發(fā)明實施例中，串114一般可以被壓縮為等于(1+7×有缺陷存儲元件110的數(shù)目)的位數(shù)。
可選地，為了表示第三備用存儲元件106未被使用，則串114可以簡單地在第二位組118之后沒有任何更多的位。在這種情況下，串114一般可以被壓縮為等于7×有缺陷存儲元件110的數(shù)目的位數(shù)。
現(xiàn)在參考圖1C，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，圖示了生成壓縮串的另一方式，其中壓縮串的起始兩位表示是否以及如何對串的其余部分進行編碼。在被標注為串114.1的所示壓縮串的第一例子中，起始兩位都為“0”，表示串114.1是“原本串(literal string)”。串114.1為固定長度，例如十六位，并且起始兩位之后的所有預定數(shù)目的位都未被壓縮，例如，第三到第十六位一一對應于未壓縮串112(圖1A和1B)的十四位。在串114.2中，第一位是“0”，并且第二位是“1”，表示該串是在起始兩位之后具有某特定位數(shù)的“一串”。例如，串114.2可以總是九位長，也就是，它可以總是在其起始兩位之后具有七位。該七位的值表示未壓縮串112的“1”串的長度。在串114.3中，第一位是“1”并且第二位是“0”，表示它是在起始兩位之后具有特定數(shù)目的位的“短零”串。例如，串114.3也可以總是九位長，也就是，它可以總是在其起始兩位之后具有七位。該七位的值表示未壓縮串112的“0”串的長度。在串114.4中，第一位是“1”，并且第二位是“1”，從而表示它是“長零”串，并且在起始兩位之后具有特定數(shù)目的位(比串114.3更大的數(shù)目)。例如，串114.4也可以總是為十六位長，也就是，它可以總是在其起始兩位之后具有十四位。該十四位的值表示未壓縮串112的“0”串的長度。
圖1D圖示了可以根據(jù)圖1C的實施例壓縮串的方式。圖1B的未壓縮二進制串112被示出為具有其對應的壓縮二進制串114。在所示實施例中，如同圖1C的情況一樣，原本串114.1具有十六位，并且短零串114.3具有九位。串114的第一部分114.1被示出為以“00”開始，表示接下來的十四位逐個與未壓縮串112的對應位(即“10100001010011”)相同。串114的下一部分114.3以“10”開始，從而表示隨后七位的值表示零串的長度。這樣，這七位為具有值14的“0111000”，即在串112的“10100001010011”部分之后的“0”的數(shù)目。
現(xiàn)在參考圖1E，根據(jù)本發(fā)明的實施例示出了兩個互連的電熔絲101。這樣的電熔絲可被編程，以提供壓縮二進制串的值的非易失性記錄，例如圖1A和1B中的串114(當然，應當理解，如在下文中進一步描述的那樣，在本發(fā)明的實施例中提供了多組電熔絲101)。圖1E僅僅示出了兩個電熔絲101，以便闡明某些細節(jié)。(主要地，下面描述涉及圖1E所示的電熔絲101之一。在下文中，當描述電熔絲101之間的互連和交互作用時，它將是清楚的。)
電熔絲101包括多晶硅熔絲鏈120，其具有耦接到源總線FSource的第一節(jié)點、以及耦接到編程場效應晶體管(“FET”)126的導電電極的第二節(jié)點。FET 126的其它導電電極接地。FET 126的柵極耦接到“與”電路132的輸出，從而在編程模式中，如果“與”電路132導通FET 126，則編程電流通過熔絲鏈120和FET 126導電電極從FSource供應(source)到地。施加該電流將對熔絲鏈120進行編程，即使其熔斷。隨后，當不在編程模式中時，F(xiàn)Source線可以接地，并且熔絲鏈120的邏輯狀態(tài)可以由熔絲鏈的鎖存器122檢測。也就是，如果鏈120未被熔斷，則鎖存器122輸入將通過相對低電阻的鏈120而被拉至地，從而表示邏輯“0”，但是如果鏈120被熔斷，則鎖存器122輸入將通過相對高電阻的鏈120而不被拉至地，從而表示邏輯“1”。
施加FuseProg信號以便啟用或禁用多個電熔絲101的編程。在一系列電熔絲101中，熔絲鎖存器122從一個鎖存器122輸出耦接到下一個鎖存器122輸入。同樣地，熔絲組中各個電熔絲101的編程鎖存器124被類似地串聯(lián)耦接。這樣，響應于每個鎖存器124處的時鐘信號(未示出)，編程數(shù)據(jù)串的位可以按照順序從一個編程鎖存器124移位到下一個。如圖所示，通過“模式輸入”線而順序地輸入編程串。
通過熔絲鎖存器122而順序地移位邏輯“1”，以便使得能夠每時鐘周期僅對一個熔絲鏈120進行編程。除了熔絲跳過多路復用器(“mux”)128介于熔絲鎖存器122之間之外，這個單一的邏輯“1”將按照時鐘周期從一個鎖存器122移位到一組串聯(lián)的熔絲鎖存器122中的緊靠其后的下一個鎖存器122。mux 128使得熔絲控制串的邏輯“1”位能夠選擇性地跳過相關編程鎖存器124也沒有包含邏輯“1”的任何熔絲鎖存器122，這提供了這樣的手段，即通過避免在將不被編程的熔絲上浪費時間而在熔絲編程期間節(jié)省測試器時間。
現(xiàn)在參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的實施例，示出了芯片100上的集成電路的配置。芯片100包括靜態(tài)隨機存取存儲器(“SRAM”)206以及相關的內置自檢(“BIST”)引擎202(也被簡稱作“BIST”202)，并且包括動態(tài)隨機存取存儲器(“DRAM”)/集成BIST 204。多組互連的電熔絲101(圖1C)被包括在電熔絲可編程移位寄存器(“PSR”)210中。例如，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在每個PSR 201中包括三百八十四個電熔絲101。芯片100上的PSR 210的數(shù)目取決于有多少存儲器204和206在芯片100上。也就是，如果芯片100具有更多的存儲器，則需要更多的PSR 210。
熔絲控制器(“FUSECNTL”)208仲裁BIST 202和204之間的控制，并且執(zhí)行用來對PSR 210的電熔絲卸載、裝載和編程的“系統(tǒng)上(on system)”任務。熔絲控制器208在熔絲編程之前將BIST收集的修復數(shù)據(jù)從存儲器206中的失效地址和修復寄存器(FARR)212傳送(routes)到PSR 210。(DRAM/BIST204的FARR包括在其中。)在運行BIST之前或者在系統(tǒng)存儲器操作之前，控制器208還將修復數(shù)據(jù)從PSR 210傳送到存儲器206的修復寄存器212。
為了執(zhí)行片上(on-chip)修復，生成完整的冗余解(redundancy solution)，根據(jù)該冗余解而在電熔絲(即PSR 210)編程之前運行所有BIST引擎202和204。在運行BIST引擎202或205之前，向它提供了對先前存儲結果的訪問，或者將它初始化，使得它具有有效的開始點。BIST引擎202和204還能夠在多次測試迭代中收集修復解，并且將附加的修復方面添加到先前收集的修復解。當沒有收集修復數(shù)據(jù)時，禁用BIST引擎202和204，使得它們不修改最新的修復數(shù)據(jù)。如圖3所示，熔絲艙302、304和306用于存儲修復解。熔絲艙302、304和306的每一個包括如上所述的、以菊花鏈方式連在一起的多個PSR210。初級熔絲艙206用來對第一遍測試的修復數(shù)據(jù)進行編程，而二級304和三級302熔絲艙分別用來實現(xiàn)第二和第三遍測試的修復數(shù)據(jù)。由于在第一遍測試中找到大部分缺陷，因此初級熔絲艙306顯著大于二級304和三級302熔絲艙。第三遍測試往往找到最少的缺陷，從而三級熔絲艙302最小。
現(xiàn)在結合圖3參考圖2，當且僅當被稱作“熔化”位的第一位的熔絲被編程為邏輯“1”時，才認為每一個熔絲艙302、304和306包含有效的修復數(shù)據(jù)。對于初級熔絲艙302，下一組熔絲包含用于來自失效地址和修復寄存器212的鎖存器的總數(shù)計數(shù)的位。該數(shù)目由控制器208獲取并存儲，并且僅在初級熔絲艙302中被編程?？刂破?08需要修復寄存器212的長度，使得可以將修復數(shù)據(jù)正確地移入和移出修復寄存器。初級熔絲艙302中的剩余熔絲包含第一遍測試壓縮的修復數(shù)據(jù)。對于二級和三級熔絲艙304和306，其“熔化”位的相應熔絲之后的熔絲包含壓縮后的、對初級熔絲艙302的修復數(shù)據(jù)的修改。
控制器208具有用于測試器218的通用接口協(xié)議，而與客戶的ASIC設計無關。在正常系統(tǒng)操作下并且在測試期間，控制器208控制編程修復數(shù)據(jù)從熔絲艙302、304和306到存儲器204和206的存儲器的修復寄存器中的讀取、移位和解壓縮。在測試期間，控制器208另外在正確的時間啟用并且控制適當?shù)腂IST引擎202、204，將經(jīng)過BIST更新的修復數(shù)據(jù)從存儲器204和206的修復寄存器移位并壓縮到適當?shù)娜劢z艙203、304和306，控制熔絲編程，并且檢驗熔絲被正確編程。
這些步驟中的每一個由外部測試器218控制，其中外部測試器218通過串行訪問端口214向控制器208提供適當?shù)闹噶睢τ诎l(fā)向控制器208的每個指令，該控制器208使得狀態(tài)引腳216可用，以供測試器218觀察。在成功地完成每個指令時，該狀態(tài)引腳216被斷言(assert)。如果在某一預定數(shù)目的時鐘周期之后沒有發(fā)生斷言，這表示在該步驟中發(fā)生錯誤，或者不可能生成該芯片的修復解?；跔顟B(tài)216的狀態(tài)，測試器218可以通過繼續(xù)測試、或者中止和移到下一個芯片并且繼續(xù)測試而適當?shù)仨憫?br> 控制器208包括指令處理器220和修復數(shù)據(jù)處理單元222。指令處理器220通過對從測試器218發(fā)出的指令進行解碼來控制各個步驟。修復數(shù)據(jù)處理單元222包含壓縮邏輯300(圖3)和解壓縮邏輯400(圖4)。
通過異或門312將來自BIST更新修復寄存器212的修復數(shù)據(jù)移位到修復數(shù)據(jù)處理單元222，其中將它與當前編程熔絲數(shù)據(jù)的解壓縮版本進行比較，從而產(chǎn)生“差異”串行串(如圖1A的串112)。將該差異串壓縮成壓縮串(如圖1A的串114)，并且通過與門310將其移位到熔絲艙302、304或306內的所選一個中，以便進行適當級別的修復。
在第一遍晶片(wafer)最終測試中，當前編程修復解初始全為零，從而由異或門312產(chǎn)生差異串(如圖1A的串112)不改變BIST更新修復寄存器數(shù)據(jù)。然后，將未變的修復寄存器數(shù)據(jù)壓縮成壓縮串(如圖1A的串114)，并且將其移位到初級熔絲艙306。
圖4示出了控制器208(圖2)的修復數(shù)據(jù)處理單元222(圖2)的解壓縮邏輯400。來自所有三個熔絲艙302、304和306的熔絲數(shù)據(jù)被解壓縮，并且被組合成單個串行串，然后被移位到存儲器204和206n(圖2)的修復寄存器。
熔絲控制器208的處理器220(圖2)響應于可以由測試器218(圖2)發(fā)送到處理器220的程序指令而控制操作。也就是，這些指令用于完成這里描述的邏輯操作，包括圖5A和5B所示的邏輯。
現(xiàn)在參考圖5A，根據(jù)本發(fā)明的實施例，示出了一個流程圖，其圖示了由熔絲控制器208(圖2)執(zhí)行以發(fā)現(xiàn)和更換有缺陷存儲器的特定邏輯操作，這包括對熔絲進行編程，以提供哪個備用存儲器更換哪個有缺陷存儲器的非易失性記錄。圖5A的流程圖在502開始，然后在504發(fā)生邏輯初始化。接下來，在506，執(zhí)行測試以發(fā)現(xiàn)有缺陷存儲元件。然后，在508，選擇備用存儲元件來更換有缺陷存儲元件。在510，生成二進制串的一個(或多個)位，其表示哪個存儲元件已被哪個備用存儲元件更換。然后，在512，確定是否已經(jīng)生成了所有位，即已測試了所有存儲元件。如果是，則在514，生成壓縮串。然后，在516，可以對該串進行編碼，并且對熔絲進行編程，這里將結合圖5B對此進行進一步的描述。(如果尚未測試所有存儲元件和生成所有位，則邏輯返回到塊506，以便進行更多的測試。)在516進行熔絲編程之后，在518確定是否要執(zhí)行另一個測試。如果否，則圖5A所示的邏輯操作在522結束。如果是，則在520對壓縮串(即被編程到熔絲中的串)進行解壓縮，以便用于在新測試之后更新二進制串，并且邏輯再次繼續(xù)到塊504。
現(xiàn)在參考圖5B，示出了一個流程圖，其圖示了圖5A中的塊516的邏輯操作的細節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，這些操作由熔絲控制器208(圖2)執(zhí)行，以便通過重復數(shù)據(jù)的優(yōu)選使用而提高熔絲編程產(chǎn)率。圖5B的流程圖在540開始，然后在542確定有多少熔絲可用。然后，在544，確定有多少位在要被編程到熔絲中的壓縮串中。在546，將可用熔絲數(shù)與要被編程到熔絲中的串中的位數(shù)相比較。如果對于該串的每位，有兩個熔絲可用，則在548，將編碼模式設為用于記錄串的重復位格式。在一個實施例中，這包括在被指定為表示所選格式的熔絲中編程邏輯“1”。在下文中將描述重復位格式。接下來，在522，如通過在546所作的比較而確定的那樣，以重復位格式、或者以壓縮串的原本拷貝對熔絲進行編程。在554，圖5B所示的邏輯操作結束。在本發(fā)明的一個實施例中，如果選擇了重復位模式，則在對熔絲進行編程之前以重復位格式對整個串進行編碼。在本發(fā)明的另一個實施例中，與熔絲的編程同時地、逐位地將串編碼成重復位格式。
另外，在本發(fā)明的可選實施例中，不僅熔絲的編程在將壓縮串編碼成重復位格式之后進行，而且甚至是否將要以重復位格式記錄熔絲的確定，即通過與圖5B中的塊546類似的邏輯的確定，也被推延至串經(jīng)過重復位編碼之后。在該可選實施例中，由于壓縮串的位已經(jīng)翻倍，因此該比較僅僅確定位數(shù)是否等于可用熔絲數(shù)。在該可選實施例中，如果不存在足夠的熔絲可用于以重復位格式記錄，則將該串重新編碼成在執(zhí)行重復位編碼之前所具有的形式，然后將該串記錄在熔絲中。
在上面圖3的描述中，說明了初級熔絲艙306用來對第一遍測試的修復數(shù)據(jù)進行編程，而二級304和三級302熔絲艙用來分別實現(xiàn)第二和第三遍測試的修復數(shù)據(jù)。如上面針對本發(fā)明的實施例在圖5B中所示，熔絲控制器選擇用于將壓縮二進制串記錄在初級熔絲艙306(圖3)中的記錄格式。在本發(fā)明的實施例中，熔絲控制器還選擇相同的格式來在二級304和三級302熔絲艙中記錄。采用這樣的邏輯簡化是因為由于深亞微米(deep-submicron)技術中缺陷的系統(tǒng)性(systematic nature)，如果初級熔絲艙306具有足夠的熔絲用于第一遍修復數(shù)據(jù)，則二級304和三級302熔絲艙中的熔絲數(shù)將很有可能足夠用于第二和第三遍修復數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的實施例，描述了圖5B中的邏輯塊548的重復位編碼操作的細節(jié)。圖6還用來圖示已被重復位編碼的熔絲的狀態(tài)的解碼。
壓縮二進制串114被示出為具有二十五位。(這是圖1D所示的相同壓縮串114，其源于圖1B所示的未壓縮串112，其又源于在總共六十四個存儲元件102中發(fā)現(xiàn)兩個存儲元件102(圖1B)有缺陷)。如果在芯片100(圖2、3和4)上至少五十個熔絲可用于編程以記錄串114的二十五位，則可以以重復位格式對串114進行編碼。
從上面應該理解，雖然芯片100上的兩個存儲元件被確定為有缺陷，這確定了串114的位數(shù)，但是響應于相對于串114的位數(shù)有多少熔絲可用于編程，而確定在芯片100上要編程的熔絲(如熔絲101.1(圖1E))的數(shù)目。也就是，在剛才在上面描述的本發(fā)明實施例中，期望可用熔絲數(shù)至少是串114的位數(shù)的兩倍。如果是，則對該數(shù)目的熔絲進行編程。但是如果否，則僅對與串114的位數(shù)相同數(shù)目的熔絲進行編程。這樣，甚至假定要由熔絲記錄的二進制位數(shù)相同的兩種情況，在較多熔絲可用的一種情況下，被編程的熔絲數(shù)將較多，并且在較少熔絲可用的另一種情況下，被編程數(shù)將較少。
為了以重復位格式對位進行編碼，而對位進行重復。為了以重復位格式對整個串(如串114)進行編碼，而重復串114的每位。這僅僅通過依次將串114的每位記錄(即，更準確地表述，試圖記錄)在兩個熔絲中來完成。也就是，如果串114的位具有值“1”，則施加編程電流以熔斷兩個順序的熔絲，這意欲將該單個位記錄為兩個“1”。同樣地，如果串114的位具有值“0”，則不向兩個順序的熔絲施加編程電流，這將該位記錄為兩個“0”。這樣，假定每個熔絲按照預期被成功編程，則在以這種方式將二十五位記錄到五十個熔絲中之后，五十個熔絲的序列將具有串602所示的值。
例如，注意，圖6中串114的起始三位“001”如圖所示被編碼成串602的六位“000011”，并且在串602之下示出了對應的六個被編程熔絲的三個可能狀態(tài)，其中兩個處于非預期狀態(tài)。也就是，六個熔絲序列中的最后兩個熔絲意欲被熔斷，以表示串段“000011”中的結束位“11”。但是在一個可能的所示狀態(tài)(即狀態(tài)604)中，該序列中的最后熔絲的編程不成功，即熔絲沒有按照預期熔斷，從而熔絲串的實際狀態(tài)為“000010”。并且在另一個可能的所示狀態(tài)(即狀態(tài)606)中，該序列中的倒數(shù)第二個熔絲的編程不成功，即該熔絲沒有按照預期熔斷，從而熔絲串的實際狀態(tài)為“000001”。最后，在最后一個可能的所示狀態(tài)(即狀態(tài)608)中，該序列中最后兩個熔絲的編程都成功，從而熔絲串的實際狀態(tài)實際上是“000011”。
在本發(fā)明的另一方面中，存在解釋被編程熔絲的狀態(tài)的特定方式。首先，在從熔絲讀取串位之前，必須確定記錄位的格式。為此，讀取格式指示熔絲。如果該熔絲表示重復位編碼，則可以理解熔絲對表示相應串位。在這種情況下，在從熔絲中讀回所記錄的串時，作為單個位而讀取表示單個位的一對重復位編碼熔絲。
根據(jù)在上文中描述的編碼方法，可以斷定表示單個位的兩個重復位編碼熔絲的序列在以奇數(shù)編號的熔絲開始的序列中。如果這樣一對熔絲的狀態(tài)被確定為“10”，例如在狀態(tài)604中所示的第五和第六熔絲的狀態(tài)，則這被視作表示單個位的“1”狀態(tài)，如圖所示。同樣地，如果這樣一對熔絲的狀態(tài)是“01”，例如在狀態(tài)606中所示，則這也被視作表示“1”狀態(tài)。當然，如果狀態(tài)是“11”，如在狀態(tài)608中所示，這表示“1”狀態(tài)。以這種方式，即使兩個熔絲之一在編程時未按照預期改變狀態(tài)，但是當讀取這兩個熔絲的組合時，有利地將其單個位表示解釋為“1”狀態(tài)。這樣，熔絲編程是容錯的。這提高了制造和測試過程中的芯片產(chǎn)率，因為在沒有該容錯配置的情況下，在編程時沒有按照預期改變狀態(tài)的熔絲將導致其芯片在測試時出故障，從而該芯片將被廢棄。
現(xiàn)在參考圖7，根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖示了微控制器700。微控制器700可以用來實現(xiàn)圖2的熔絲控制器208或者其特定功能，例如指令處理器220。微控制器700包括處理器715、易失性存儲器727例如RAM、以及非易失性存儲器729例如ROM。存儲器727和729存儲程序指令(也被稱作“軟件程序”)，這些程序指令可由微控制器715執(zhí)行，以便實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的軟件程序的各個實施例。處理器715以及存儲器727和729通過總線740互連。輸入/輸出適配器750也連接到總線740，以便使得能夠在處理器715和其它器件或電路如測試器218、FUSE PSR 210、DRAM/BIST 204、BIST 202等(圖2)之間進行信息交換。
從前面應當理解，電熔絲使得能夠進行片上修復的開發(fā)，其中在測試結束時，以非易失性方式存儲壓縮修復數(shù)據(jù)。這可以包括在改變測試條件之后或者甚至在封裝芯片的測試之后的多次修復。此外，在所述配置中，可以在單個測試觸點中發(fā)生存儲器測試、修復數(shù)據(jù)計算和電熔絲編程，其中數(shù)據(jù)從不離開芯片。另外，如這里所述，選擇性地以重復數(shù)據(jù)格式對電熔絲進行編程可以允許提高封裝芯片的產(chǎn)率，同時仍然允許電熔絲的高效使用。
本實施例的描述是為了示例說明的目的而提供的，而不意欲是窮盡性的、或者將本發(fā)明限于所公開的形式。對于本領域的普通技術人員而言，很多修改和變化將是顯然的。例如，雖然電熔絲在這里被描述為多晶硅鏈，但是不同的材料也在本發(fā)明的預期范圍內。雖然這里的流程圖、描述和權利要求已描述了特定順序的操作，但是這些順序不一定意欲限于所述順序，除非在其上下文中聲明或者隱含了固定順序。
根據(jù)在上文中描述的重復位編碼方法，兩個熔絲被編程以表示單個位，其中兩個熔絲是順序的，即物理相鄰的，并以奇數(shù)編號的熔絲開始。然而，應當理解，重復位編碼方法不一定限于該配置。可以選擇不相鄰的兩個熔絲來編碼以便表示單個位。
在上文中，已經(jīng)表述了通過施加電流脈沖來提高熔絲電阻，而對電熔絲進行編程，以獲得邏輯“1”狀態(tài)，還表述了電熔絲不受到這樣的編程電流，以便獲得相對較低的電阻，邏輯“0”狀態(tài)。然而，應當理解，與物理狀態(tài)相關聯(lián)的邏輯狀態(tài)是任意的。也就是，高電阻熔絲可以被認為是邏輯“0”，而低電阻熔絲可以被認為是邏輯“1”。另外，應當理解，不意欲將本發(fā)明必然地限于僅僅通過電流對熔絲進行編程。例如，可以通過使熔絲受到某種其它能量(例如來自激光的能量)來對熔絲進行編程。另外，在所附權利要求中，應當理解，將串位“記錄”在熔絲中是指將熔絲固定在兩個可檢測物理狀態(tài)之一中。記錄位可以包括選擇不改變熔絲的物理狀態(tài)，例如不使熔絲受到電流。
注意，在上述的本發(fā)明實施例中，必須存在壓縮串位數(shù)兩倍那么多的可用熔絲，以便以重復位格式將位記錄在熔絲中。存在熔絲數(shù)閾值可以不同的本發(fā)明其它實施例。例如，在本發(fā)明的另一實施例中，對于超過壓縮串位數(shù)的每個可用熔絲，可以針對串中的每個“1”位，以重復位格式對一對熔絲進行編程。也就是，如果確定存在至少兩個熔絲可用于記錄二進制串中的一位，但是沒有足夠的熔絲以這種方式記錄所有位，則將該至少一位記錄在兩個熔絲中。
重申一下，選擇和描述這些實施例是為了最好地說明本發(fā)明的原理、實際應用，并且使得本領域的其它普通技術人員能夠理解本發(fā)明。具有各種修改的各種其它實施例可以適于預期的特定用途，但是可以在本發(fā)明的范圍內。
權利要求
1.一種用于對熔絲進行編程以更換集成電路的有缺陷存儲元件的方法，其中該集成電路包括備用存儲元件，該方法包括a)對集成電路的特定存儲元件執(zhí)行測試，以發(fā)現(xiàn)有缺陷存儲元件；b)選擇一個或多個備用存儲元件，以更換一個或多個有缺陷存儲元件；c)生成表示哪些備用存儲元件已被選擇來更換哪些有缺陷存儲元件的二進制串，其中該串具有多位，該位數(shù)取決于有多少特定存儲元件有缺陷；d)確定在集成電路上有多少熔絲可用于提供該串的記錄；以及e)響應于該串的位數(shù)以及有多少熔絲可用，而將該串記錄在多個熔絲中，其中響應于確定相對于串位數(shù)大于特定閾值數(shù)目的可用熔絲的可用性，而將該串記錄在大于該閾值數(shù)目的熔絲中。
2.如權利要求1所述的方法，其中響應于確定相對于串位數(shù)小于特定閾值數(shù)目的熔絲的可用性，在步驟e)中，將該串僅僅記錄在該特定閾值數(shù)目的熔絲中。
3.如權利要求1所述的方法，其中確定相對于串位數(shù)大于特定閾值數(shù)目的可用熔絲的可用性的步驟確定至少兩倍于該串的位數(shù)的熔絲可用，并且其中在步驟e)中將二進制串的每位記錄在兩個熔絲中。
4.如權利要求2所述的方法，其中確定相對于串位數(shù)小于特定閾值數(shù)目的熔絲的可用性的步驟確定比該串的位數(shù)的兩倍少的熔絲可用，并且其中在步驟e)中將二進制串的每位記錄在一個熔絲中。
5.如權利要求1所述的方法，其中確定可用性的步驟確定存在至少兩個熔絲可用于記錄二進制串中的一位，并且其中在步驟e)中將這一位記錄在兩個熔絲中。
6.如權利要求2所述的方法，其中確定可用性的步驟確定僅僅存在一個熔絲可用于二進制串中的一位，并且其中在步驟e)中將這一位記錄在一個熔絲中。
7.如權利要求1所述的方法，其中在步驟c)中生成的串是壓縮二進制串，并且在步驟c)中生成的步驟包括壓縮特定未壓縮二進制串。
8.如權利要求3所述的方法，其中步驟e)包括記錄格式指示，并且其中該方法包括從熔絲讀取所記錄的串，其中對于特定格式，即使用于該串的位的兩個熔絲中的僅僅一個具有特定狀態(tài)，也將該位讀作具有該特定狀態(tài)。
9.如權利要求3所述的方法，其中步驟e)包括記錄格式指示，并且其中該方法包括從熔絲讀取所記錄的串，其中對于特定格式，即使用于該串的位的兩個熔絲中的僅僅一個具有邏輯“1”狀態(tài)，也將該位讀作具有邏輯“1”狀態(tài)。
10.一種用于對熔絲進行編程以更換集成電路的有缺陷存儲元件的方法，其中該集成電路包括備用存儲元件，該方法包括a)對集成電路的特定存儲元件執(zhí)行測試，以發(fā)現(xiàn)有缺陷存儲元件；b)選擇一個或多個備用存儲元件，以更換一個或多個有缺陷存儲元件；c)生成表示哪些備用存儲元件已被選擇來更換哪些有缺陷存儲元件的二進制串，其中該串具有多位，該位數(shù)取決于多少特定存儲元件有缺陷；d)確定在集成電路上有多少熔絲可用于提供該串的記錄；以及e)響應于該串中的位數(shù)以及有多少熔絲可用，而將該串記錄在多個熔絲中，其中響應于確定至少兩倍于該串的位數(shù)的熔絲可用，而記錄格式指示以表示重復位格式，并將二進制串的每位記錄在兩個熔絲中，并且響應于確定小于該串的位數(shù)的兩倍的熔絲可用，而記錄格式指示以表示單個位格式，并將二進制串的每位記錄在一個熔絲中；以及f)讀取記錄在熔絲中的串以及格式指示，其中如果表示單個位格式，則為該串的每一相應位讀取一個熔絲，使得如果用于位的熔絲具有高電阻狀態(tài)，則將該位讀作具有第一邏輯狀態(tài)，并且如果用于位的熔絲具有低電阻狀態(tài)，則將該位讀作具有第二邏輯狀態(tài)，并且其中如果表示重復位格式，則為該串的每位讀取兩個熔絲，使得即使用于位的兩個熔絲中的僅僅一個具有高電阻狀態(tài)，也將該位讀作具有第一邏輯狀態(tài)。
11.如權利要求10所述的方法，其中在步驟c)中，所生成的串是壓縮二進制串，并且該生成步驟包括壓縮特定未壓縮二進制串。
12.一種設備，包括存儲元件；測試電路，用于對存儲元件執(zhí)行測試，以發(fā)現(xiàn)存儲元件中的有缺陷存儲元件；備用存儲元件，用于更換有缺陷存儲元件；可編程熔絲；以及熔絲控制器，用于選擇一個或多個備用存儲元件，以更換一個或多個有缺陷存儲元件，并且生成表示哪些備用存儲元件已被選擇來更換哪些有缺陷存儲元件的二進制串，其中該串具有多位，該位數(shù)取決于有多少特定存儲元件有缺陷，其中該熔絲控制器確定在集成電路上有多少熔絲可用于提供該串的記錄，并且響應于該串的位數(shù)以及有多少熔絲可用，而將該串記錄在多個熔絲中，其中響應于確定相對于串位數(shù)大于特定閾值數(shù)目的可用熔絲的可用性，而將該串記錄在大于該閾值數(shù)目的熔絲中。
13.如權利要求12所述的設備，其中響應于確定相對于串位數(shù)小于特定閾值數(shù)目的熔絲的可用性，該熔絲控制器將該串僅僅記錄在特定閾值數(shù)目的熔絲中。
14.如權利要求12所述的設備，其中響應于確定至少兩倍于該串的位數(shù)的熔絲可用，該熔絲控制器將該串的每位記錄在兩個熔絲中。
15.如權利要求13所述的設備，其中響應于確定小于該串的位數(shù)的兩倍的熔絲可用，該熔絲控制器將該串的每位記錄在一個熔絲中。
16.如權利要求12所述的設備，其中響應于確定存在至少兩個熔絲可用于記錄該串中的一位，該熔絲控制器將這一位記錄在兩個熔絲中。
17.如權利要求13所述的設備，其中響應于確定僅僅存在一個熔絲可用于該串中的一位，該熔絲控制器將這一位記錄在一個熔絲中。
18.如權利要求12所述的設備，其中所生成的串是壓縮串，并且該熔絲控制器壓縮特定未壓縮串，以生成壓縮串。
19.如權利要求12所述的設備，其中該熔絲控制器記錄格式指示，并且控制從熔絲讀取所記錄的串，其中對于特定格式，即使用于該串的位的兩個熔絲中的僅僅一個具有特定狀態(tài)，也將該位讀作具有該特定狀態(tài)。
20.如權利要求12所述的設備，其中該熔絲控制器記錄格式指示，并且控制從熔絲讀取所記錄的串，其中對于特定格式，即使用于該串的位的兩個熔絲中的僅僅一個具有邏輯“1”狀態(tài)，也將該位讀作具有邏輯“1”狀態(tài)。
21.如權利要求12所述的設備，其中所生成的串是壓縮串，其中響應于確定小于該串的位數(shù)的兩倍的熔絲可用，該熔絲控制器記錄第一格式指示，并且將該串的每位記錄在一個熔絲中，其中響應于確定至少兩倍于該串的位數(shù)的熔絲可用，該熔絲控制器記錄第二格式指示，并且將該串的每位記錄在兩個熔絲中，其中該熔絲控制器控制從熔絲讀取所記錄的串，并且其中對于第二格式，即使用于該串的位的兩個熔絲中的僅僅一個具有邏輯“1”狀態(tài)，也將該位讀作具有邏輯“1”狀態(tài)。
22.一種計算機程序產(chǎn)品，用于對熔絲進行編程以更換有缺陷存儲元件，其中該計算機程序產(chǎn)品駐留在具有計算機可讀程序代碼的計算機可用介質上，該程序代碼包括用于執(zhí)行如權利要求1-11中的任一項所述的步驟的指令。
全文摘要
測試集成電路存儲器，以發(fā)現(xiàn)有缺陷存儲元件。為了更換有缺陷存儲元件，選擇備用存儲元件，并且生成串，來表示哪些備用存儲元件更換哪些有缺陷存儲元件。該串的位數(shù)取決于有多少存儲元件有缺陷。雖然特定數(shù)目的存儲元件有缺陷，其中該數(shù)目決定串位數(shù)，但是響應于相對于二進制串位數(shù)有多少熔絲可用于編程，而確定集成電路上要編程的熔絲的數(shù)目。也就是，如果相對于串位數(shù)，大于特定閾值數(shù)目的熔絲可用(這是優(yōu)選的)，則大于該閾值數(shù)目的熔絲被編程。相反，則僅僅該特定閾值數(shù)目的熔絲被編程。
文檔編號G11C17/16GK1855313SQ200610077729
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月24日 優(yōu)先權日2005年4月26日
發(fā)明者達倫·L·阿南德, 邁克爾·A·齊格霍弗, 邁克爾·R·奧萊特 申請人:國際商業(yè)機器公司