專利名稱：三維陣列半導(dǎo)體存儲設(shè)備及其修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施例涉及半導(dǎo)體存儲設(shè)備，更具體地，涉及具有三維(3D)陣列結(jié)構(gòu)的非易失性存儲設(shè)備，并提供修復(fù)3D陣列的手段和方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的發(fā)展，對高密度存儲器的需求不斷增長。例如，在具有三維(3D)陣列結(jié)構(gòu)的存儲設(shè)備(此后稱為"3D存儲設(shè)備，，)中可以提供高密度存儲器。已經(jīng)有多種實(shí)現(xiàn)3D存儲設(shè)備的方法，例如，題為"Three-Dimensional Read-Only Memory (三維只讀存儲器)"的美國專利No,5,835,396 ( 1998年11月10號出版)、題為"Vertically Stacked FieldProgrammable Nonvolatile Memory and Method of Fabrication (垂直堆疊現(xiàn)場可編程非易失性存儲器及制造方法)"的美國專利No.6，034,882 (2000年3月7號出X反)、以及題為"Word Line Arrangement Having Segmented Word Lines(具有分段字線的字線排列)"的美國專利No.7,002,825 ( 2006年2月21號出版)，這些全部通過引用的方式而^皮合并于此。
3D存儲設(shè)備包括在多個半導(dǎo)體材料層中形成的存儲單元陣列。半導(dǎo)體材料層可以包括公知的硅襯底和順序地堆疊在硅襯底上的層。使用各種工藝技術(shù)來堆疊這種層和襯底。為了屏蔽在堆疊的襯底或?qū)又g的電子特性的偏差，人們正在將多種技術(shù)應(yīng)用于3D存儲設(shè)備。因此，為了減少在堆疊的襯底或?qū)由纤纬傻拇鎯卧g以及在非堆疊的襯底或?qū)由纤纬傻拇鎯卧g的電子偏差，必須考慮技術(shù)升級。
3D存儲設(shè)備的出現(xiàn)非常有利于面積受限的存儲設(shè)備擴(kuò)大存儲容量。因此，為了高效地操作和驅(qū)動3D存儲設(shè)備，有必要優(yōu)化3D存儲設(shè)備的特性，
5包括在多層襯底中所加工的存儲單元。例如，對有缺陷的存儲單元的修復(fù)操 作對于功能可靠性是重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供非易失性存儲設(shè)備，包括三維(3D )單元(cell) 陣列、列選擇電路和熔絲塊。3D單元陣列包括位于相應(yīng)堆疊的襯底層中的 多個單元陣列，該單元陣列共享位線。列選擇電路選擇包含在3D單元陣列 中的存儲單元。熔絲塊控制列選擇電路利用位于3D單元陣列中的多個冗余 位線之一來修復(fù)有缺陷的列。
本發(fā)明的另一個方面提供非易失性存儲設(shè)備，包括3D單元陣列、列選 擇電路和熔絲塊。3D單元陣列包括位于相應(yīng)堆疊的襯底層中的多個單元陣 列，該單元陣列共享位線。列選擇電路選擇與3D單元陣列相連的位線。熔 絲塊控制列選擇電路響應(yīng)于與襯底層對應(yīng)的層地址和列地址、利用位于3D 單元陣列中的冗余位線之一來修復(fù)有缺陷的列。3D單元陣列進(jìn)一步包括 第一存儲單位(unit),與村底層相對應(yīng)并且被連接到第一位線；第二存儲單
位，與襯底層相對應(yīng)并且被連接到第二位線；以及冗余存儲單位，與襯底層 相對應(yīng)并且被連接到冗余位線。
本發(fā)明的另一個方面提供非易失性存儲設(shè)備，包括3D單元陣列、列選 擇電路和熔絲塊。所述單元陣列包括在相應(yīng)堆疊的村底層中所形成的多個單 元陣列，該單元陣列共享位線。列選擇電路選擇與3D單元陣列相連的位線。 熔絲塊控制列選擇電路響應(yīng)于列地址、利用位于3D單元陣列中的冗余位線 來修復(fù)缺陷列。3D單元陣列進(jìn)一步包括多個第一存儲單位，與襯底層相 對應(yīng)并且被連接到第 一位線；多個第二存儲單位，與襯底層相對應(yīng)并且被連 接到第二位線；多個第一冗余存儲單位，與襯底層相對應(yīng)并且被連接到第一 冗余位線；多個第二冗余存儲單位，與襯底層相對應(yīng)并且被連接到第二冗余 位線。
本發(fā)明的另一個方面提供非易失性存儲設(shè)備，包括3D單元陣列、多個 行i奪碼器和熔絲塊。3D單元陣列包括位于堆疊的襯底層中的多個單元陣列。 行i奪碼器對應(yīng)于單元陣列并且選擇單元陣列的存儲塊。熔絲塊控制行譯碼器 利用位于單元陣列中的冗余存儲塊來修復(fù)單元陣列中的有缺陷的存儲塊。
本發(fā)明的另一個方面還提供非易失性存儲設(shè)備，包括3D單元陣列、多個行譯碼器和熔絲塊。3D單元陣列包括在相應(yīng)堆疊的襯底層中的多個單元 陣列。行譯碼器對應(yīng)于村底層并且從單元陣列中選擇存儲塊。熔絲塊控制行 譯碼器利用含有單元陣列之一的襯底層的冗余存儲塊來修復(fù)單元陣列中的 有缺陷的存儲塊。
利用這些結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的非易失性存儲設(shè)備提高了修復(fù)效 率。即使對于復(fù)雜的3D單元陣列結(jié)構(gòu)，3D存儲設(shè)備也能夠執(zhí)行對有缺陷的 存儲區(qū)域的修復(fù)操作。更進(jìn)一步，堆疊的層可以共享存儲單位，進(jìn)一步提高 了修復(fù)效率。


下面將參考附圖描述本發(fā)明的非限定和非窮盡的實(shí)施例，除非另有規(guī)
定，附圖中相似的參考標(biāo)號指代相似的部件，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括3D單元陣列的存儲設(shè)備的框圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的修復(fù)方法的示意圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熔絲塊和列選擇電路的框圖4是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的修復(fù)方法的示意圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熔絲塊和列選擇電路的框圖6是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的用于修復(fù)行缺陷的3D存儲設(shè)備的框圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的修復(fù)方法的示意圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的用于修復(fù)行缺陷的3D存儲設(shè)備的
框圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的熔絲盒的熔絲單元的電路圖； 圖10是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的塊修復(fù)方法的示意圖； 圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括3D存儲設(shè)備的存儲系統(tǒng)的框圖； 圖12是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的配備有存儲系統(tǒng)的數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)的 框圖13是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的配備有存儲系統(tǒng)的計算系統(tǒng)的框圖；
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明示例實(shí)施例的附圖更全面地描述本發(fā)明。然而，可以以各種不同的形式來實(shí)施本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明理解為僅僅局限于 所示出的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例作為示例，以便將本發(fā)明的構(gòu)思傳 遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。因此，不描述與本發(fā)明一些實(shí)施例有關(guān)的已知過程、 元件和技術(shù)。在整個附圖和描述中，使用相同的參考標(biāo)號表示相同或相似的 元件。此外，在附圖中，為了清楚起見可以夸大元件和區(qū)域的大小和相對大 小。
圖1是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的包括三維(3D)單元陣列的3D存儲設(shè) 備的框圖。參考圖1, 3D存儲設(shè)備包括單元陣列10和40，分別在兩個襯 底層中形成；以及選擇電路20、 30和50，用于指定分別包含在單元陣列10 和40中的存儲單位MUO和MU<2>。 3D存儲設(shè)備也包括熔絲塊60,用于 按列執(zhí)行修復(fù)操作。在此描述中，排列在多個襯底層中的單元陣列(例如， 單元陣列10和40)被統(tǒng)稱為"3D單元陣列"。后面的描述是關(guān)于修復(fù)含有 3D單元陣列的3D存儲設(shè)備中的缺陷。
第一和第二單元陣列10和40表示在彼此不同的村底層(或?qū)?中所形 成的存儲單位的陣列。第一單元陣列10包括在第一襯底層上所排列的多個 存儲單位。在圖1中，為了說明方便，在第一襯底層上只顯示一個存儲單位 MIK1M乍為第一單元陣列10中所包含的代表性存儲單位。存儲單位MIK1〉 可以通過字線WLO和位線BLO來選擇。同樣，在圖1中，在第二襯底 層上只顯示了一個存儲單位MIK2M乍為在第二單元陣列40中所包含的代表 性存儲單位。存儲單位MIK2〉可以通過字線WL〈〉和位線BLO來選擇。 然而，實(shí)際情況是，每個襯底層都包括多個字線和位線，以及被布置在字線 和位線的交點(diǎn)處的多個存儲單位。
在村底層中可以獨(dú)立地形成第一行譯碼器(X-DEC—1) 20和第二行譯 碼器(X-DEC一2) 50，或者可以在單個村底層中排列行譯碼器20和50,以 便提高制造工藝的效率。第一行譯碼器20執(zhí)行第一單元陣列10的存儲單位 的行選擇(或者字線選擇)。第一行譯碼器20響應(yīng)于行地址從第一單元陣列 10中選擇一行或存儲塊。第二行譯碼器50以相同的方式與第一4恃碼器20 獨(dú)立地操作第二單元陣列40。第一和第二行譯碼器20和50也能夠響應(yīng)于為 行修復(fù)所提供的熔絲數(shù)據(jù)FD—R而彼此獨(dú)立地執(zhí)行他們自身的修復(fù)操作。
列譯碼器30選擇與列地址相對應(yīng)的列(或者位線)。在3D單元陣列結(jié) 構(gòu)中，將列譯碼器30所選擇的位線連接到與襯底層的列相對應(yīng)的位線。例
8如，列譯碼器30選擇位線BLO導(dǎo)致了同時選擇與第一單元陣列10相對應(yīng) 的位線BLO和與第二單元陣列40相對應(yīng)的位線BL〈12、因而，存儲單 位MUO與存儲單位MIK2〉共用位線BL<1>。雖然為了便于討論根據(jù)襯底 層的配置來描述位線BLO和BL<12>，但是應(yīng)當(dāng)理解在位線BLO中實(shí) 際上包含兩條位線。具體來說，以共享每個位線的列結(jié)構(gòu)形成襯底層。更進(jìn) 一步，雖然圖l僅僅顯示了單個位線(例如，位線BL〈1〉)，但是應(yīng)當(dāng)理解 基本上相同的結(jié)構(gòu)適用于連接到列譯碼器30的所有位線。
熔絲塊60檢測輸入地址并且產(chǎn)生用于列修復(fù)操作的熔絲數(shù)據(jù)FD—C或 者用于行修復(fù)操作的熔絲數(shù)據(jù)FD—R。在各種實(shí)施例中，熔絲塊60能夠利用 單個冗余列來修復(fù)多個有缺陷的列。更進(jìn)一步，不管襯底層的位置如何，在 村底層中能夠用沒有缺陷的存儲塊來替代有缺陷的存儲塊。
3D存儲設(shè)備可以是例如非易失性存儲設(shè)備。例如，3D存儲設(shè)備可以被 實(shí)現(xiàn)為快閃存儲設(shè)備、相變隨才踏取存儲器(RAM)、鐵電RAM等。然而， 各種實(shí)施例并不限于非易失性存儲設(shè)備。同時，每個代表性存儲單位MU<1> 和MIK2〉可以是對應(yīng)于例如存儲單元、頁、存儲塊、存儲串或列的存儲單 位。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的3D存儲設(shè)備包括分別與第一和第二襯 底層相對應(yīng)的單元陣列10和40。單元陣列10和40每一個都包含冗余存儲 區(qū)域，以便修復(fù)由以三維形式堆疊的單元陣列10和40所產(chǎn)生的有缺陷的存 儲單位。為了用冗余存儲區(qū)域來代替有缺陷的存儲區(qū)域，提供用于選擇單元 陣列10或單元陣列40的層地址。
將分別在第 一和第二襯底層中所形成的存儲單位MUO和MIK2〉連接 到相同的線BL<1>，這是在修復(fù)操作中需要考慮的。第一和第二單元陣列 10和40中的所有存儲單位都使用這種結(jié)構(gòu)，即兩個襯底層中的兩個存儲單 位共享一根位線。因此，雖然參考分別在第一和第二襯底層中所形成的第一 和第二單元陣列10和40描述了代替有缺陷的存儲單元的修復(fù)操作，但是應(yīng) 當(dāng)理解，所述描述適用于在這些和其它襯底層中的其它存儲單位，以及適用 于多于兩個的堆疊襯底層。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例實(shí)施例的修復(fù)方法的示意圖。參考圖2, 用按照由列選擇電路及頁緩沖器120所執(zhí)行的順序的箭頭來表示響應(yīng)于由熔 絲塊110所提供的修復(fù)信號或熔絲數(shù)據(jù)FD_C的修復(fù)操作。第一襯底層130包括存儲單元MC〈10、MC〈11〉、MC〈12〉和MC<13>， 以及用于代替有缺陷的存儲單元的冗余存儲單元RMC<10>、 RMCX11〉和 RMC<12>。第二襯底層140包括存儲單元MC<20>、 MC<21>、 MC〈22〉和 MC<23>，以及用于代替有缺陷的存儲單元的冗余存儲單元RMC<20>、 RMC〈1〉和RMCX22、在第一和第二襯底層130和140中所包含的存儲單 元MC〈10和MCX20共享位線BL<0>。這樣，為了對存儲單元MC〈20進(jìn) 行編程，例如，將地電壓作用于同樣連接到存儲單元MCXIO的位線BL<0>， 以及將編程電壓作用于字線WL<2>。通過這個操作，即使共用位線BLO, 也能夠?qū)Υ鎯卧狹CXIO和MC〈0交替地讀取或編程。
然而，替代有缺陷的單元將會改變這種排列。因此，當(dāng)在襯底層中所包 含的存儲單元正在共用位線時，用冗余存儲單元替代有缺陷的單元會引起技 術(shù)上的困難。根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，用一個冗余位線來替代與有缺陷的 單元相連的位線。也就是說，用所選纟奪的一個冗余位線(例如，RBL<0>、 RBLO或RBL<2>)來替代連接到屬于第一和第二襯底層130和140之一 的有缺陷的單元的位線(BL<0>、 BL<1>、 BL〈2〉或BL<3> )。當(dāng)包含在第 一或第二襯底層130和140中的共用一個位線的存儲單元都有缺陷時，可以 用一條冗余線來修復(fù)。然而，不能用一條冗余位線來代替分配到不同列地址 的有缺陷的位線，如下所述。
例如，在共用位線BLO的存儲單元當(dāng)中，可以假定僅在位于第二襯底 層140中的存儲單元MC《0中有缺陷。在這種情況下，對熔絲塊110進(jìn)行 編程以便用例如冗余位線RBLO的冗余位線來替代位線BLO。另外，在 共用位線BLO的存儲單元當(dāng)中，可以假定僅在位于第一襯底層130中的存 儲單元MCX11〉中有缺陷。在這種情況下，對熔絲塊110進(jìn)行編程以Y更用例 如冗余位線RBLO的另一個冗余位線來替代位線BL<1>。在這個例子中， 位線BL〈2〉不用冗余位線來修復(fù)，因?yàn)椴淮嬖诠灿梦痪€BL〈2^々有缺陷的 存儲單元。
更進(jìn)一步，在共享位線BLO的存儲單元當(dāng)中，假定在第一和第二襯底 層130和140中所包含的存儲單元MCX13〉和MC〈3〉都是有缺陷的，則修 復(fù)它們相對比較容易。具體來說，用例如冗余位線RBL〈〉的冗余位線來簡 單地替代位線BL<3>,同時修復(fù)共享位線BL〈〉的有缺陷的存儲單元 MC〈13〉和MC<23>。熔絲塊110接收輸入地址ADD。對于以上所討論的修復(fù)操作，有必要 檢測輸入地址ADD是否包含與連接到有缺陷的單元的位線相對應(yīng)的列地 址，并且設(shè)置熔絲塊110以產(chǎn)生熔絲數(shù)據(jù)FD一C。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所顯 而易見的，熔絲塊110可以被實(shí)現(xiàn)為不同的形式，包括通過流過強(qiáng)電流或輻 射激光而編程的熔絲盒，或者通過電子手段而編程的電子熔絲或非易失性存 儲器。換句話說，熔絲塊110從輸入地址ADD中只檢測列地址，并且確定 所檢測的列地址與預(yù)備編程的有缺陷的單元相一致?；谒龃_定，熔絲快 110產(chǎn)生熔絲數(shù)據(jù)FD—C。
列選擇電路及頁緩沖器120響應(yīng)于熔絲數(shù)據(jù)FD_C促使冗余位線替代連 接到所有村底層上的有缺陷的單元的位線。列選擇電路及頁緩沖器120也執(zhí) 行位線選擇，用于分別用冗余位線來替代連接到一個村底層中的有缺陷的存 儲單元的位線。通過所選擇的位線能夠?qū)?shù)據(jù)輸入到存儲單元或者從存儲單 元輸出數(shù)據(jù)。因此，對在堆疊結(jié)構(gòu)的3D存儲設(shè)備中的有缺陷的單元可以執(zhí) 行列修復(fù)操作。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第一示例實(shí)施例的熔絲塊110和列選擇電路及頁 緩沖器120的配置和操作的框圖。參考圖3， 3D存儲設(shè)備包括熔絲塊110, 其獲得與有缺陷的單元相對應(yīng)的列地址。熔絲塊110通過將輸入列地址ADD 與已編程的有缺陷的單元的列地址進(jìn)行比較來確定開始修復(fù)操作。當(dāng)輸入列 地址ADD與已編程的有缺陷的單元的列地址相同時，熔絲塊IIO控制列選 擇電路121用指定的冗余位線來替代與有缺陷的單元對應(yīng)的位線(和/或頁緩 沖器)。
更具體地，熔絲塊110包括熔絲盒FB—0 ~FB—2，用于存儲被用于指定 冗余位線的有缺陷的列的地址的信息。用獨(dú)立選擇冗余位線的有缺陷的列的 地址來編程熔絲盒FB一O ~FB—2。例如，假定在熔絲盒(FB—0) 111、熔絲盒 (FB—1) 112和熔絲盒(FB—3)的每一個中編程有缺陷的列的地址。
當(dāng)在熔絲盒(FB—0) 111中所編程的列地址與輸入列地址ADD相同時， 熔絲盒(FB—0) 111產(chǎn)生熔絲數(shù)據(jù)FD—C<0>，并且將熔絲數(shù)據(jù)FD—CO提 供給列選擇電路121以替代有缺陷的列。因此，選擇冗余位線RBLO和冗 余頁緩沖器(RPBO) 127,而不是選擇與有缺陷的列對應(yīng)的位線。當(dāng)在熔絲 盒(FB—1 ) 112中所編程的有缺陷的列的列地址與輸入列地址ADD相同時， 熔絲盒(FB—1) 112產(chǎn)生熔絲數(shù)據(jù)FD—C<1>,并將其提供給列選擇電路121,
ii該列選擇電路121選擇冗余位線RBLO和冗余頁緩沖器(RPB1) 128,而 不是選擇與有缺陷的列對應(yīng)的位線。同樣，當(dāng)在熔絲盒(FB—2) 113所編程 的列地址與輸入列地址ADD相同時，熔絲盒(FB—2) 113產(chǎn)生熔絲數(shù)據(jù) FD—C<2>，并且將其提供給列選擇電路121，該列選擇電路121選擇冗余位 線RBL〈2〉和冗余頁緩沖器(RPB2) 129，而不是選擇與有缺陷的塊對應(yīng)的 位線。熔絲數(shù)據(jù)FD—C<0> FD—(3<2>也可以被實(shí)現(xiàn)為修復(fù)信號。
除非輸入列地址與在熔絲盒FD—0 FB—2中所編程的有缺陷的列地址相 同，否則熔絲塊110不激活修復(fù)信號。然后，列選擇電路121控制列選擇器 123指定正常的位線BLO〉 BL〈n-l〉和頁緩沖器PB0 PBn-l。
列選擇電路121包括輸入/輸出多路器122、主列選擇器123和冗余列選 擇器124。通過由熔絲盒所提供的熔絲數(shù)據(jù)FD—C〈:0來激活冗余列選擇器 124和輸入/輸出多路器122,并且使得冗余位線RBLO〉 RBL〈2〉和冗余頁 緩沖器RPB0 RPB2能夠與輸入/輸出線I/O相連。
如圖3中所看到的，熔絲塊110的熔絲盒按照各自的冗余位線來排列。 此外，熔絲塊110僅僅響應(yīng)列地址來用冗余列代替有缺陷的列，而不考慮對 應(yīng)于襯底層的地址信息。就是說，如果共享位線的存儲單元(在相應(yīng)襯底層 中)中的至少一個是有缺陷的，則用冗余位線替代整個位線。在這種情況下， 即使在共享單個位線的存儲單元中的非缺陷的單元也必須用冗余位線的對 應(yīng)冗余存儲單元來替代，而不考慮襯底層。就是說，不含缺陷的襯底的存儲 單元(或者列)仍然可以被實(shí)際上看作是有缺陷的。因此，必須準(zhǔn)備有足夠 多的冗余存儲單元以適應(yīng)在修復(fù)操作中替代非缺陷的以及有缺陷的存儲單 元的需要，這使得成本增加。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施例的修復(fù)方法的示意圖，該方法 可以提高經(jīng)濟(jì)效率。參考圖4，熔絲塊210能夠設(shè)置冗余位線來修復(fù)與襯底 層的最大數(shù)相一致的有缺陷的列。換句話說，熔絲塊210被配置為用單個冗 余位線來修復(fù)多個有缺陷的位線(或者列)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，這提供了 3D存儲設(shè)備的高效列冗余結(jié)構(gòu)，如下所述。
熔絲塊210通過感測輸入地址ADD來得到有缺陷的列，并且如果輸入 地址ADD與有缺陷的列相一致，則輸出修復(fù)信號以激活列冗余鏈。根據(jù)第 二示例實(shí)施例，熔絲塊210包括熔絲盒，其中與襯底層的最大數(shù)相一致地對 列地址進(jìn)行編程。例如，在具有在兩個襯底層中所形成的單元陣列的3D存
12儲設(shè)備中，分配兩個熔絲盒來選擇一個冗余線。這樣，與冗余位線對應(yīng)的熔 絲盒被設(shè)置為感測兩個列地址。利用這種熔絲盒配置，單一冗余位線能夠?yàn)?每個襯底層提供獨(dú)立的冗余。
因此，熔絲塊210必須包括這樣的熔絲盒，它針對一個冗余位線存儲與 襯底層數(shù)相應(yīng)的列地址。例如，在具有兩個襯底層的3D存儲設(shè)備中，有必 要為分別修復(fù)在第一和第二襯底層230和240中的有缺陷的列準(zhǔn)備兩個熔絲 盒。 一個冗余位線的熔絲盒能夠存儲與第一襯底層的有缺陷的列之一和第二 襯底的有缺陷的列之一對應(yīng)的列地址。將結(jié)合圖5描述熔絲塊210的配置和 功能。
列選擇電路及頁緩沖器220參考輸入地址ADD存取存儲單元。在編程 或讀取操作期間，列選擇電路及頁緩沖器220從熔絲塊210接收修復(fù)信號或 者熔絲數(shù)據(jù)FD一C,然后從選擇有缺陷的位線(包含有缺陷的單元)改變?yōu)?選擇冗余位線。
如圖4中所示，排列有存儲單元的第一和第二襯底層230和240共享位 線。圖4中，有缺陷的列的修復(fù)操作流程由與熔絲塊210和列選擇電路及頁 緩沖器220有關(guān)的箭頭表示。位線共享結(jié)構(gòu)基本上與圖2中所示的相同。第 一襯底層230包括存儲單元MC<10>、 MC〈11〉和MC<12>,以及冗余存儲 單元RMC〈10和RMC<11>。第二襯底層240包括存儲單元MC<20>、 MC〈21〉和MC〈22〉，以及冗余存儲單元RMCX20〉和RMC〈21〉。在第一和 第二襯底層230和240中所包含的存儲單元MCXIO和MCX20共享位線 BL<0>。
如圖4中所示，位線BLO連接到位于第二襯底層240上的有缺陷的存 儲單元MC<20>，并且位線BLO連接到位于第一襯底層230上的有缺陷的 存儲單元MC〈11〉。盡管所述缺陷包含不同的位線BLO和BLO,他們都 由冗余位線RBLO來替代。更進(jìn)一步，正如在圖2中所示的第一示例實(shí)施 例一樣，用冗余位線RBLO來替代連接到包含在第一和第二襯底層230和 240中的有缺陷的單元MC〈2〉和MC〈2〉的位線BL<2>。根據(jù)這個修復(fù)方 案，能夠提高含有多襯底層單元陣列的3D存儲設(shè)備的修復(fù)效率。
因此，例如，所述修復(fù)結(jié)構(gòu)和方法可以提高3D存儲設(shè)備的產(chǎn)量。雖然
這種描述只是出于說明目的，并且本發(fā)明的各種實(shí)施例并不局限于任何特定的襯底層數(shù)。就是說，本發(fā)明的實(shí)施例也可應(yīng)用于含有排列在多于兩個襯底
層上的3D單元陣列的3D存儲設(shè)備。例如，在含有在共享位線的N (N是 正整數(shù))個襯底層中所形成的3D單元陣列的存儲設(shè)備中， 一個冗余位線能 夠修復(fù)N個有缺陷的列。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第二個示例實(shí)施例的熔絲塊210的配置和操作的 框圖。參考圖5， 3D存儲設(shè)備包括熔絲塊210,其中有缺陷的單元的層地址 被編程到該熔絲塊210中。用于選擇冗余位線的熔絲塊210的每個熔絲盒單 元211和212包括兩個熔絲盒。具體來說， 一個列冗余單元能夠^^復(fù)兩個有 缺陷的列，下面將參考圖5詳細(xì)討論。
如上所述，熔絲塊210包括用于選擇冗余位線的多個熔絲盒單元，舉例 來說，由代表性的熔絲盒單元211和212來表示。用于選擇一個冗余位線的 熔絲盒單元包括與村底層數(shù)相對應(yīng)的熔絲盒。例如，用于選擇冗余位線 RBLO的熔絲盒單元211包括熔絲盒FB—00,用于存儲屬于第一襯底層 230的有缺陷的列的地址；以及熔絲盒FB—01,用于存儲屬于第二村底層240 的有缺陷的列的地址。用于選擇冗余位線RBLO的熔絲盒單元212包括 熔絲盒FBJO,用于存儲屬于第一村底層230的有缺陷的列的地址；以及熔 絲盒FB一ll，用于存儲屬于第二襯底層240的有缺陷的列的地址。當(dāng)層地址 選定第一襯底層230時，選擇與第一襯底層一致的熔絲盒FB—00和FB一01。 當(dāng)層地址選定第二襯底層240時，選4奪與第二村底層一致的熔絲盒FB一10 和FB—11。當(dāng)有一個地址與熔絲盒之一中的列地址相同時，與列地址對應(yīng)的 熔絲盒產(chǎn)生修復(fù)信號或者熔絲數(shù)據(jù)FD—CX3:0并且將其傳送給列選擇電路 221。
列選擇電路221對位線操作并且響應(yīng)于列地址輸入/輸出數(shù)據(jù)。在讀操作 期間，當(dāng)輸入的列地址與有缺陷的列的地址不匹配時，主列選擇器223操作 以選擇主區(qū)域的位線BL<0> BL<n-1>。通過輸入/輸出單元中的輸入/輸出多 路器222來選擇來自主區(qū)域的位線和相應(yīng)頁緩沖器的數(shù)據(jù)。在寫操作期間， 數(shù)據(jù)流與讀操作相反。當(dāng)從熔絲塊210的熔絲盒FB—00、 FB—01、 FB一10、 FB—11之一產(chǎn)生修復(fù)信號或熔絲數(shù)據(jù)FD一CX3:0時，列選擇電路221選擇冗 余區(qū)域的冗余位線RBLO RBLO，而不是選擇主區(qū)域的有缺陷的列。在 熔絲盒FB—00中編程關(guān)于第一襯底層的有缺陷的列的地址信息，同時在熔絲 盒FB一01中編程關(guān)于第二襯底層的有缺陷的列的地址信息，由此通過冗余位線RBLO來修復(fù)有缺陷的列。
當(dāng)熔絲塊210沒有產(chǎn)生修復(fù)信號或者熔絲數(shù)據(jù)FD—CK3:0時，列選擇器 223選擇主區(qū)域的頁緩沖器225和226，并且以正常模式激活它們。冗余區(qū) 域的冗余頁緩沖器227和228響應(yīng)于修復(fù)信號或熔絲數(shù)據(jù)FD—C<3:O的輸入 被激活。通過熔絲盒單元211來選擇冗余頁緩沖器(RPB0) 227和冗余位線 RBL<0>。例如，如果三個襯底層共享位線，則用與三個襯底層對應(yīng)的列地 址來編程用于選擇冗余頁緩沖器RPB0和冗余位線RBLO的熔絲盒單元 211,在這種情況下，三個列地址可以相同也可以彼此不同。將與冗余頁緩 沖器RPB0和冗余位線RBLO相應(yīng)的熔絲盒單元211的這種配置也應(yīng)用于 與冗余頁緩沖器RPB1和冗余位線RBLO相應(yīng)的熔絲盒單元212的配置。 具體來說，由熔絲盒所選擇的每個冗余位線與3D單元陣列的襯底層數(shù)相對 應(yīng)。
參考圖5中所示的熔絲塊210和列選擇電路221的結(jié)構(gòu)，將結(jié)合圖4描 述有缺陷的單元的修復(fù)操作。用在第一襯底層230中含有有缺陷的單元 MCX11〉的位線BLO的列地址來編程用于選擇冗余位線RBLO的熔絲盒 FB—00。用在第二襯底層240中含有有缺陷的單元MC〈20的位線BLO的 列地址來編程用于選擇冗余位線RBLO的熔絲盒FB—01。通過這種熔絲編 程，能夠使用冗余位線RBLO來修復(fù)與被分派到不同列地址的有缺陷的位 線BLO和BLO相對應(yīng)的有缺陷的列。在熔絲盒FB—10和FB—11中共同 編程在第一和第二襯底層230和240中都含有有缺陷的單元的位線BL<2> 的列地址。在這種情況下，不管層地址如何，為對應(yīng)于位線BL〈2〉的地址選 才奪冗余位線RBL<1>。
根據(jù)結(jié)合圖4和5所描述的第二示例實(shí)施例， 一個冗余位線可以操作與 3D單元陣列的襯底層數(shù)相對應(yīng)的數(shù)量的列冗余。例如，如果以5個襯底層 的堆疊結(jié)構(gòu)形成3D單元陣列，則一個冗余位線能夠修復(fù)多達(dá)5個有缺陷的 列。因此，所述3D存儲設(shè)備能夠使冗余效率最大化。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第三示例實(shí)施例的用于修復(fù)行缺陷的3D存儲設(shè)備的 框圖。下面將參考圖6描述3D存儲設(shè)備的行修復(fù)方法，其中，3D存儲設(shè)備 具有與村底層相對應(yīng)的行譯碼器。為了討論方便，將采納一種快閃存儲設(shè)備 的代表性塊譯碼方案，但是本發(fā)明實(shí)施例并不限于這種方案。
15包括與3D單元陣列的襯底層數(shù)相對應(yīng)的熔絲盒單元311和312。在所描述 實(shí)例中，3D單元陣列有兩個襯底層，因此熔絲塊310 ^皮配置為包括兩個熔 絲盒單元311和312。具體來說，熔絲塊310包括第一熔絲盒單元311， 用于激活在第一襯底層中的冗余塊；以及第二熔絲盒單元312，用于激活在 第二村底層中的冗余塊。第一熔絲盒單元311可以包括用于存儲第一襯底層 的有缺陷的塊地址的多個熔絲盒。第二熔絲盒單元312可以包括用于存儲第 二襯底層的有缺陷的塊地址的多個熔絲盒。當(dāng)輸入到熔絲塊310的層地址 Layer ADD與第 一襯底層相對應(yīng)時，選擇第 一熔絲盒單元311。當(dāng)輸入到熔 絲塊310的塊地址Block ADD與在第 一熔絲盒單元311中所編程的有缺陷的 塊地址之一相同時，第一熔絲盒單元311輸出修復(fù)使能信號FD_R1<N-1:0> 以選擇N個冗余塊之一。然后，禁用與有缺陷的塊相對應(yīng)的包含在第一襯底 層的行譯碼器330中的塊譯碼器，同時激活包含在冗余行譯碼器320中的塊 譯碼器以修復(fù)有缺陷的塊。
用第二襯底層中的有缺陷的塊的塊地址來編程第二熔絲盒單元312。當(dāng) 輸入到熔絲塊310的地址位當(dāng)中的層地址Layer ADD與第二襯底層相對應(yīng) 時，選擇第二熔絲盒單元312。當(dāng)塊地址BlockADD與在第二熔絲盒單元中 所編程的有缺陷的塊地址之一相同時，第二熔絲盒單元312輸出修復(fù)使能信 號ED—R2〈N-1:0以選擇N個冗余塊之一。然后，禁用與有缺陷的塊相對應(yīng) 的包含在第二襯底層的行譯碼器350中的塊譯碼器，同時激活包含在冗余行 譯碼器340中的塊譯碼器以修復(fù)有缺陷的塊。
根據(jù)以上描述的帶有行冗余結(jié)構(gòu)的3D存儲設(shè)備，通過用相應(yīng)襯底層中 的冗余存儲塊來代替有缺陷的存儲塊來修復(fù)襯底層中含有缺陷的存儲塊。對 于修復(fù)功能來說，熔絲塊310包括熔絲盒單元311和312,用于激活與襯底 層相對應(yīng)的冗余塊。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明第三示例實(shí)施例的由圖6中所示的3D存儲設(shè)備 所執(zhí)行的、在第一和第二襯底層中的行修復(fù)操作的示意圖。參考圖7,每個 襯底層中所包含的有缺陷的存儲塊都用相同襯底層的冗余存儲塊來修復(fù)(或 代替)。
例如，在第一襯底層中，當(dāng)在主區(qū)域360的存儲塊BLK一ll中有缺陷時， 在熔絲盒單元(例如，圖6的熔絲盒單元311 )中編程存儲塊BLK—11的塊 地址。當(dāng)輸入的層地址Layer ADD與第 一襯底層相對應(yīng)，并且塊地址BlockADD與存儲塊BLK—11相對應(yīng)時，熔絲盒單元311產(chǎn)生修復(fù)使能信號 FD—RKN-1:0〉以選擇冗余存儲塊R—BLK—11代替存儲塊BLK—11。然后，響 應(yīng)于修復(fù)使能信號FD一RKN-l:O選擇冗余存儲塊R一BLKJ1。
同樣，在第二坤十底層中，例如，當(dāng)在主區(qū)域380的存^f諸塊BLK_20和 BLK—22中有缺陷時，在熔絲盒單元(例如，圖6的熔絲盒單元312)中編 程有缺陷的存儲塊的塊地址。當(dāng)輸入到熔絲塊310的層地址Layer ADD與第 二襯底層相對應(yīng)時，激活熔絲塊312。當(dāng)在熔絲盒單元312中所編程的塊地 址之一與輸入到熔絲塊310的塊地址Block ADD相同時，熔絲盒單元312 選擇冗余存儲塊以便替代有缺陷的塊。當(dāng)塊地址Block ADD與存儲塊 BLK—20的地址相匹配時，熔絲盒單元312激活修復(fù)使能信號FD—R2<N-1:0〉 的一個比特，以便選擇冗余存儲塊R一BLK一21來代替有缺陷的存儲塊 BLK_20 。當(dāng)存儲塊地址Block ADD與存儲塊BLK_22的地址相匹配時，熔 絲盒單元312激活修復(fù)使能信號FD—R2〈N-1:0的一比特，以便選擇冗余存 儲塊R_BLK—20來代替有缺陷的存儲塊BLK—22。
因此，在含有與襯底層中所布置的單元陣列相對應(yīng)的獨(dú)立行譯碼器(或 塊譯碼器)的3D存儲設(shè)備中，冗余存儲塊包括分別被分配給襯底層的熔絲
然而，當(dāng)襯底層中有缺陷的存儲塊的總數(shù)超過可替代的冗余存儲塊的數(shù) 量時，3D存儲設(shè)備可能不能修復(fù)有缺陷的塊，這會影響可靠性。根據(jù)第四 實(shí)施例的3D存儲設(shè)備處理這個問題，它利用位于與有缺陷的存儲塊的襯底 層不同的襯底層中的冗余存儲塊來替代有缺陷的存儲塊。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第四示例實(shí)施例的用于修復(fù)行缺陷的3D存儲設(shè)備的 框圖，該設(shè)備實(shí)際上是基于圖6中所示的第三實(shí)施例的塊冗余結(jié)構(gòu)的。參考 圖8，熔絲塊410 4妄受層地址Layer ADD和塊地址Block ADD,并且4企測所 述地址是否與其中所編程的表示有缺陷的塊的熔絲數(shù)據(jù)相匹配。當(dāng)輸入地址 與有缺陷的塊的地址相同時，熔絲塊410能夠選擇冗余存儲塊來代替有缺陷 的塊，而不管襯底層的位置如何。例如，當(dāng)被;險測的有缺陷的塊位于第一襯 底層時，能夠從位于第 一或第二襯底層中的冗余存儲塊中選擇冗余存儲塊來 替代有缺陷的塊。
熔絲塊410包括能夠選擇在3D單元陣列中所包含的所有冗余存儲塊的 熔絲盒FB—0 ~FB—2N-1。假定在第一和第二襯底層中包含有2N個冗余存儲
17塊，熔絲盒被準(zhǔn)備用于存儲2N個有缺陷的塊地址(包括層地址)。換句話說， 熔絲盒FB—0 ~FB—2N-1的每一個包括用于存儲有缺陷的存儲塊的層地址的 熔絲單元。因而，通過將有缺陷的存儲塊的層地址和塊地址編程到熔絲盒 FB—0 ~FB—2N-1之一中，可以簡單地實(shí)現(xiàn)有缺陷的存儲塊的修復(fù)。
當(dāng)需要通過在與有缺陷的存儲塊所在襯底層不同的襯底層中的冗余存 儲塊來修復(fù)有缺陷的存儲塊時，將有缺陷的塊的地址編程到與冗余存儲塊相 應(yīng)的熔絲盒。就是"^兌，用表示襯底層位置的層地址和有缺陷的塊地址一起來 編程熔絲盒。
因此，在對有缺陷的塊的修復(fù)操作期間，在編程熔絲塊410的過程中對 村底層的位置沒有限制。即使當(dāng)一個襯底層中的所有冗余塊都被使用時，也 可以使用位于另 一個襯底層中的冗余存儲塊進(jìn)行其余的塊修復(fù)操作，而不管 襯底層的位置。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明第四示例實(shí)施例的圖8中所示的代表性熔絲盒 (例如熔絲盒FB一O)的熔絲單元的電路圖。參考圖8，當(dāng)熔絲F10 F19的 編程狀態(tài)(或者切斷狀態(tài))分別與輸入地址位A20 A29和nA20 nA29相匹 配時，熔絲盒FB—0工作以通過激活熔絲數(shù)據(jù)FD一IKX〉來選擇相應(yīng)的冗余存 儲塊。
熔絲盒FB—0被配置為包括熔絲單元411，用于存儲有缺陷的存儲塊 的塊地址；熔絲單元412，用于存儲表示包含有缺陷的存儲塊的襯底層的層 地址。因而，盡管熔絲盒FB一O選擇位于第一襯底層中的冗余存儲塊，但是 如果用與第二襯底層相對應(yīng)的層地址來編程熔絲單元412，則能夠使用冗余 存儲塊來修復(fù)第二襯底層中的有缺陷的存儲塊。這通過將第二襯底層的層地 址編程到相應(yīng)的熔絲F16 F19來實(shí)現(xiàn)。盡管圖9示出了將層地址分配給地址 位A28和A29的配置實(shí)例，但這僅僅是為了示例目的，應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā) 明的各種實(shí)施例中，熔絲盒FB—O并不限于這種配置。
圖IO是示出根據(jù)本發(fā)明第四示例實(shí)施例的圖9中所示的熔絲盒結(jié)構(gòu)的 塊修復(fù)操作的示意圖。參考圖10,分布在襯底層上的有缺陷的存儲塊能夠用 位于相同襯底層中的冗余存儲塊來替代。此外，即使第二村底層的主區(qū)域480 中的有缺陷的塊數(shù)多于第一襯底層中的冗余區(qū)域490中所準(zhǔn)備的冗余塊數(shù)， 3D存儲設(shè)備仍然能夠成功地修復(fù)額外的有缺陷的塊。例如，如果第二襯底 層中的存儲塊BLK—23有缺陷，則能夠通過將熔絲增加到與層地址相應(yīng)的熔絲盒，來用第一襯底層的冗余存儲塊I^BLK—IO來替代它。換句話說，當(dāng)在 同一襯底層中沒有更多的冗余存儲塊時，能夠通過位于第一襯底層中的剩余 冗余存儲塊R—BLK—10來修復(fù)有缺陷的存儲塊BLK_23。
因此，即使當(dāng)有缺陷的塊被集中于特定襯底層上時，3D存儲設(shè)備也能 夠成功可靠地修復(fù)所有缺陷。因此，根據(jù)本實(shí)施例的修復(fù)方案有助于增強(qiáng)3D 存儲設(shè)備的產(chǎn)量。
圖11是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的包括具有3D單元陣列的非易失性存儲 設(shè)備520的存儲系統(tǒng)500 (諸如存儲卡或者固態(tài)磁盤(SSD ))的框圖。參考 圖11,能夠存儲大量數(shù)據(jù)的存儲系統(tǒng)500包括具有堆疊陣列結(jié)構(gòu)的非易失性 存儲設(shè)備520。存儲系統(tǒng)500包括存儲器控制器510，用于控制主機(jī)和非易 失性存儲設(shè)備520之間的整個數(shù)據(jù)交換。存儲系統(tǒng)500包括用具有堆疊結(jié)構(gòu) 的3D存儲設(shè)備所構(gòu)成的非易失性存儲設(shè)備520。
靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SRAM) 511被用作處理單元512的工作存儲器。 用連接到存儲系統(tǒng)500的主機(jī)的數(shù)據(jù)交換協(xié)議來裝備主機(jī)接口 513。檢錯/ 糾錯(ECC )塊514工作以4企測和糾正從非易失性存儲設(shè)備520所讀取的數(shù) 據(jù)的錯誤。存儲器接口 515工作以與非易失性存儲設(shè)備交互。中央處理單元 (CPU) 512執(zhí)行與存儲器控制器510交換數(shù)據(jù)的總控制操作。雖然在圖11 中沒有示出，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，存儲系統(tǒng)500可以進(jìn)一步包括用 于存儲代碼數(shù)據(jù)的只讀存儲器(ROM)，例如以便與主機(jī)交互。
如相變RAM或者阻性RAM,但是非易失性存儲設(shè)備520可以由各種其它 存儲設(shè)備來形成，例如納米浮柵存儲器(NFGM)、聚合RAM (PoRAM)、 磁RAM (MRAM )、或者鐵電RAM (FRAM )。雖然圖11示出了包括單個 非易失性存儲設(shè)備520的配置，但是應(yīng)當(dāng)理解，例如，可以以多芯片封裝 (MCP)的形式包括多個非易失性存儲設(shè)備520，其中在一個封裝中裝配多 個設(shè)備。
存儲系統(tǒng)500可以以能夠?qū)崿F(xiàn)大容量的SSD的方式形成。雖然在圖11 中未示出，但是可以將存儲系統(tǒng)500提供為能夠與應(yīng)用芯片組、相機(jī)圖像處 理器(CIS)、移動DRAM等交換大量數(shù)據(jù)的信息處理裝置所用的存儲器。 此外，存儲系統(tǒng)500可以被配置在多媒體卡(MMC)、安全數(shù)字(SD)卡、 微SD卡、存儲棒、身份(ID )卡、個人計算機(jī)存儲卡國際聯(lián)合會(PCMCIA)卡、芯片卡、通用串行總線(USB)卡、智能卡、小型快閃(CF)卡等中。 圖12是示出根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的配有存儲系統(tǒng)的電子裝置的功能 配置的框圖。如圖12中所示，例如，在數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)600中可以實(shí)現(xiàn)所 述電子裝置。數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)600包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所配置的存儲系統(tǒng) 610。例如，在數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)600中所嵌入的存儲系統(tǒng)610包括非易失性 存儲設(shè)備611作為數(shù)據(jù)存儲器?？梢砸?D堆疊的結(jié)構(gòu)形成非易失性存儲設(shè) 備611，正如參考各種實(shí)施例所描述的。數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)600也包括使能與 存儲系統(tǒng)610的交互的卡接口或存儲器控制器620、微控制單元(MCU)630、 以及相機(jī)圖像處理器640，所有這些都連接到總線。相機(jī)圖像處理器640接 收來自圖像傳感器650的圖像信號，而圖像傳感器650產(chǎn)生來自透鏡的光學(xué) 圖像。數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)600也包括顯示器660，基于圖像信號提供可視圖像。 此外，數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)600包括提供電源的電池670。雖然沒有在圖12中示 出，但是數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)600的存儲系統(tǒng)610可以進(jìn)一步與應(yīng)用芯片組、移 動DRAM等相關(guān)聯(lián)。
非易失性存儲設(shè)備611即使在沒有供電的情況下也能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)。隨著 非易失性存儲設(shè)備在諸如移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字靜態(tài)照相 機(jī)、便攜式游戲控制臺、MP3播放器、全球定位系統(tǒng)(GPS)等移動裝置中 越來越多地使用，例如非易失性存儲設(shè)備611的非易失性存儲設(shè)備被廣泛用 于代碼存儲以及數(shù)據(jù)存儲。此外，能夠?qū)⒎且资源鎯υO(shè)備用在例如高清晰 (HD)電視、數(shù)字視頻盤(DVD)、路由器等的家庭應(yīng)用中。
也可以將非易失性存儲設(shè)備611應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，與通用計算機(jī)不同， 嵌入式系統(tǒng)是一種至少被部分地嵌入被配置為專門執(zhí)行特定計算功能的其 它類型設(shè)備的計算系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)必須具有帶中央處理單元的操作系統(tǒng)， 通過運(yùn)行應(yīng)用程序來執(zhí)行特定過程。嵌入式系統(tǒng)的實(shí)例包括用于控制軍事裝 置、工業(yè)機(jī)器、通信系統(tǒng)、機(jī)頂盒、以及例如數(shù)字電視和數(shù)字靜態(tài)照相機(jī)的 家用電器的系統(tǒng)。
圖13是根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的裝備有存儲系統(tǒng)710的計算系統(tǒng)700 的框圖。參考圖13,將存儲系統(tǒng)710嵌入到例如計算系統(tǒng)700的信息處理系 統(tǒng)中，例如，移動裝置或者桌上型計算機(jī)。計算系統(tǒng)700包括由接口或存儲 器控制器711和非易失性存儲設(shè)備712所組成的存儲系統(tǒng)710。計算系統(tǒng)700 進(jìn)一步包括CPU 750、 RAM740、用戶接口 730和調(diào)制解調(diào)器720,它們都
20電連接到總線760。根據(jù)各種實(shí)施例，存儲系統(tǒng)710可以被配置為具有與上 面所討論的存儲卡或系統(tǒng)相同的結(jié)構(gòu)，并且非易失性存儲設(shè)備712可以被配 置為具有3D堆疊的結(jié)構(gòu)。通過用戶接口 730所提供的數(shù)據(jù)或者由CPU 750 所處理的數(shù)據(jù)經(jīng)由存儲器控制器711被存儲到非易失性存儲設(shè)備712中。 CPU750和其它系統(tǒng)元件，作為到存儲系統(tǒng)710的主機(jī)，可以被提供來自存 儲系統(tǒng)710的高可靠數(shù)據(jù)。圖13中所示的計算系統(tǒng)700可以被安裝在桌上 型計算機(jī)或者例如筆記本型計算機(jī)或移動電話的便攜裝置中。
圖14(a)和14(b)是示出根據(jù)本發(fā)明示例實(shí)施例的在晶片(wafer)上生產(chǎn) 3D存儲設(shè)備的過程的示意圖。將3D存儲設(shè)備形成在集成電路中所提供的 3D存儲區(qū)域上，或者作為專用芯片管芯(die)來形成。
參考圖14(a),可以將3D存儲設(shè)備812包含在晶片810的集成電路(IC) 管芯811中?？梢詫C管芯811配置在應(yīng)用芯片組(例如，顯示驅(qū)動器IC (DDI))中，或者配置在具有各種屬性的磁形(magnetic shape)存儲器 (MSM)、 CPU、片上系統(tǒng)(SoC)中。例如，可以將IC管芯811中所包含 的3D存儲設(shè)備用作快速數(shù)據(jù)存取的高速緩存存儲器、具有非易失性特性的 ROM或者引導(dǎo)存儲器。
參考圖14(b),可以以諸如易失或非易失性存儲器的單一產(chǎn)品形式生產(chǎn) 晶片820的3D存儲設(shè)備821。可以以諸如PRAM或者阻性RAM的阻性存 儲器形式，或者以諸如NFGM、 PoRAM、 MRAM、 FRAM等的非易失性存 儲器形式來配置3D存儲設(shè)備821。
更進(jìn)一步，能夠?qū)⒏鶕?jù)各種示例實(shí)施例的3D存儲設(shè)備或者包含3D存 儲設(shè)備的IC或存儲系統(tǒng)通過各種類型的封裝安裝在計算系統(tǒng)上。例如，可 以用任何封裝類型來包括所述存儲系統(tǒng)，例如，層疊(PoP)封裝、球柵陣 列(BGA)封裝、芯片級封裝(CSP)、帶引線的塑料芯片載體(PLCC)、 塑料雙列直插封裝(PDIP )、晶片包中的管芯(Die in Waffle Pack )、晶片板 中的管芯(Die in Waffle Form)、板上芯片(COB )、陶瓷雙列直插封裝 (CERDIP)、金屬四邊扁平封裝(MQFP)、薄四邊扁平封裝(TQFP)、小外 形集成電路封裝(SOIC)、收縮小外形封裝(SSOP)、薄小外形封裝(TSOP)、 薄四邊扁平封裝(TQFP)、系統(tǒng)級封裝(SIP)、多芯片封裝(MCP)、晶片 級焊接封裝(WFP)、晶片級處理堆疊封裝(WSP)。
如上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供一種有效修復(fù)的冗余方案，即使對具有堆疊單元陣列結(jié)構(gòu)的3D存儲設(shè)備也有效，因此提高了 3D存儲設(shè)備的產(chǎn)量。
雖然已經(jīng)參考示例實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下可以進(jìn)行各種改變和修正。因此， 應(yīng)當(dāng)理解以上實(shí)施例不是限定性的，而是說明性的。
權(quán)利要求
1. 一種非易失性存儲設(shè)備，包括三維3D單元陣列，包括位于相應(yīng)多個堆疊襯底層中的多個單元陣列，所述單元陣列共享位線；列選擇電路，選擇包括在該3D單元陣列中的存儲單位；以及熔絲塊，控制該列選擇電路利用位于3D單元陣列中的多個冗余位線中的一個來修復(fù)多個有缺陷的列。
2. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，所述有缺陷的列的 數(shù)量等于或小于堆疊襯底層的數(shù)量。
3. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，所述熔絲塊包括熔 絲電路，用于存儲有缺陷的列的地址以選擇冗余位線。
4. 如權(quán)利要求3所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，與所述有缺陷的列 的地址相對應(yīng)的有缺陷的位線連接到多個有缺陷的存儲單位。
5. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，所述熔絲塊包括多 個熔絲電路，每個熔絲電路存儲多個有缺陷的列的地址以選擇冗余位線。
6. 如權(quán)利要求5所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，熔絲電路在數(shù)量上 與襯底層相對應(yīng)。
7. 如權(quán)利要求6所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，通過與每個襯底層 相對應(yīng)的層地址來選l奪每個熔絲電3各。
8. 如權(quán)利要求1所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，所述存儲單位在非 易失性存儲器中。
9. 一種非易失性存儲設(shè)備，包括三維3D單元陣列，包括在相應(yīng)多個堆疊襯底層中所形成的多個單元陣 列，所述單元陣列共享位線；列選擇電路，選擇連接到3D單元陣列的位線；以及址、使用位于3D單元陣列中的冗余位線之一來修復(fù)多個有缺陷的列， 其中，該3D單元陣列進(jìn)一步包括第一存儲單位，與襯底層相對應(yīng)，并且連接到第一位線； 第二存儲單位，與襯底層相對應(yīng)，并且連接到第二位線；以及冗余存儲單位，與村底層相對應(yīng)，并且連接到冗余位線。
10. 如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，當(dāng)存在至少一個有 缺陷的第一存儲單位時，所述熔絲塊存儲與第一位線相對應(yīng)的列地址，并且 控制列選擇電路響應(yīng)于與第 一位線相對應(yīng)的列地址的輸入來選擇冗余位線。
11. 如權(quán)利要求9所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，當(dāng)該至少一個有缺 陷的第 一存儲單位具有與有缺陷的第二存儲單位不同的村底層時，所述熔絲 塊控制列選擇電路響應(yīng)于與第 一位線相對應(yīng)的列地址和與第二位線相對應(yīng) 的列地址來選擇冗余位線。
12. 如權(quán)利要求11所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，所述熔絲塊包括 至少兩個熔絲盒單元。
13. 如權(quán)利要求12所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，所述熔絲盒單元 之一響應(yīng)于與襯底層相對應(yīng)的層地址;故激活。
14. 一種非易失性存儲設(shè)備，包括三維3D單元陣列，包括在相應(yīng)多個堆疊襯底層中所形成的多個單元陣 列，所述單元陣列共享位線；列選擇電路，選擇連接到該3D單元陣列的位線；以及 熔絲塊，控制該列選擇電路響應(yīng)于列地址、用位于3D單元陣列中的冗 余位線來修復(fù)有缺陷的列，其中，3D單元陣列進(jìn)一步包括多個第一存儲單位，與多個村底層相對應(yīng)，并且連接到第一位線； 多個第二存儲單位，與多個襯底層相對應(yīng)，并且連接到第二位線； 多個第一冗余存儲單位，與多個襯底層相對應(yīng)，并且連接到第一冗 余^f立線；以及多個第二冗余存儲單位，與多個襯底層相對應(yīng)，并且連接到第二冗余位線。
15. 如權(quán)利要求14所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，當(dāng)存在至少一個 有缺陷一的第一存儲單位時，所述熔絲塊存儲與第一位線相對應(yīng)的列地址，并 且控制列選擇電路響應(yīng)于與第 一位線相對應(yīng)的列地址的輸入來選擇第 一 冗 余位線。
16. 如權(quán)利要求15所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，當(dāng)存在至少一個 有缺陷的第二存儲單位時，所述熔絲塊存儲與第二位線相對應(yīng)的列地址，并且控制列選擇電路響應(yīng)于與第二位線相對應(yīng)的列地址的輸入來選擇第二冗余位線。
17. 如權(quán)利要求14所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，所述熔絲塊包括兩個熔絲盒單元，用于存儲有缺陷的列的地址以選擇冗余位線。
18. —種非易失性存儲設(shè)備，包括三維3D單元陣列，包括位于多個堆疊襯底層中的多個單元陣列；多個行譯碼器，與多個單元陣列相對應(yīng)，并且選擇多個單元陣列的存儲塊；以及熔絲塊，用于控制多個行譯碼器利用位于單元陣列中的冗余存儲塊來修復(fù)單元陣列的有缺陷的存儲塊。
19. 如權(quán)利要求18所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，所述熔絲塊包括多個熔絲盒，用于選^t奪與單元陣列相對應(yīng)的冗余存儲塊。
20. 如權(quán)利要求19所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，每個熔絲盒包括存儲單元，用與含有有缺陷的存儲塊的襯底層相對應(yīng)的層地址來編程。
21. 如權(quán)利要求20所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，當(dāng)所編程的地址與輸入塊和層地址相同時，該熔絲盒控制行譯碼器相應(yīng)地選擇冗余存儲塊。
22. —種非易失性存儲設(shè)備，包括三維3D單元陣列，包括在相應(yīng)的多個堆疊襯底層中的多個單元陣列；多個行譯碼器，與多個襯底層相對應(yīng)，并且從單元陣列中選擇存儲塊；以及熔絲塊，用于控制多個行譯碼器利用含有單元陣列之一的襯底層的冗余存儲塊來修復(fù)單元陣列的有缺陷的存儲塊。
23. 如權(quán)利要求22所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，所述熔絲塊包括與多個襯底層相對應(yīng)的多個熔絲盒，每個熔絲盒存儲有缺陷的存儲塊的塊地址。
24. 如權(quán)利要求23所述的非易失性存儲設(shè)備，其中，通過與每個襯底層相對應(yīng)的層地址來選擇每個熔絲盒。
25. —種存儲系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求l中所描述的非易失性存儲設(shè)備，以及控制非易失性存儲設(shè)備的存儲器控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維陣列半導(dǎo)體存儲設(shè)備及其修復(fù)方法。一種非易失性存儲設(shè)備包括三維(3D)單元陣列、列選擇電路和熔絲塊。該3D單元陣列包括位于相應(yīng)堆疊襯底層中的多個單元陣列，所述單元陣列共享位線。列選擇電路選擇包括在3D單元陣列中的存儲單位。熔絲塊控制列選擇電路利用位于3D單元陣列中的多個冗余位線之一來修復(fù)有缺陷的列。
文檔編號G11C17/14GK101499320SQ200910003208
公開日2009年8月5日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月15日
發(fā)明者樸起臺, 金杜坤 申請人:三星電子株式會社