Brevet FR2718274A1 — publié le 19951006

DISPOSITIF MATRICIEL DE FUSIBLES DE REDONDANCE POUR MEMOIRE INTEGREE L'invention concerne les mémoires réalisées en circuits intégrés du type non volatiles, effaçables et programmables électriquement et, plus particulièrement dans de telles mémoires, un dispositif matriciel de fusibles de redondance pour les mémoires de type "FLASH EEPROM". Les mémoires sont commercialisées pour une capacité donnée, par exemple 16 mégabits pour une "FLASH EEPROM". Or, les procédés de fabrication des circuits intégrés introduisent très souvent des défauts notamment ceux qui affectent les cellules mémoire. Aussi, pour éviter un trop grand nombre de rebuts, les fabricants de ces circuits prévoient un certain nombre de cellules redondantes destinées à remplacer le cas échéant des cellules défectueuses. Généralement, les mémoires sont organisées en matrices formées de rangées et de colonnes de cellules mémoire. Chaque cellule mémoire est alors sélectionnable par une ligne de mot associée à chaque rangée et une ligne de bit associée à chaque colonne. En pratique, pour des raisons de simplicité, le remplacement d'une cellule mémoire défectueuse est réalisé en remplaçant la totalité de la rangée ou de la colonne comportant cette cellule. L'élément de mémoire - rangée ou colonne - devant être remplacé dépendra du type de défaut détecté. Ces éléments redondants sont mis en service à la suite de tests effectués après la fabrication de chaque circuit intégré. A cet effet, des moyens de reconfiguration programmables sont prévus dans le circuit intégré de sorte que lorsque le test révèle un élément en défaut, ce dernier soit remplacé automatiquement par un élément de remplacement choisi parmi les éléments redondants et ce remplacement doit être invisible et sans conséquence sur les performances de la mémoire. En pratique, les moyens de reconfiguration contiennent des circuits pour détecter si l'adresse courante présente à la mémoire correspond à celle d'un élément en défaut et, si c'est le cas, ils sélectionnent un élément redondant en remplacement de l'élément en défaut. Ce remplacement automatique est habituellement effectué au moyen de registres programmables non volatiles prévus pour contenir les adresses des éléments défectueux. Dans le cas d'une mémoire organisée en rangées et colonnes, cette adresse sera soit l'adresse de rangée, soit l'adresse de colonne. Pour réaliser ces registres programmables, on a utilisé et on utilise toujours ce qu'on appelle au sens large des "fusibles": un fusible définit une information binaire selon son état (intact ou programmé): pour chaque adresse défectueuse à enregistrer, on utilise une batterie de plusieurs fusibles, en nombre égal au nombre de bits servant à définir une adresse. Pour une adresse de p bits, il y a une batterie de p fusibles. L'état intact ou programmé des différents fusibles d'une batterie définit une adresse de p bits. S'il y a N lignes ou colonnes de redondance, c'est-à- dire si l'on veut pouvoir remplacer N lignes ou colonnes défectueuses par des lignes ou colonnes de remplacement, il faut N batteries. En outre, à chaque batterie de fusibles est associé un fusible dit de validation qui a pour but d'indiquer si la batterie correspondante est utilisée ou non. Lorsqu'on a besoin d'un élément de remplacement pour remplacer un élément défectueux, on stocke l'adresse de cet élément défectueux dans une batterie de fusibles et on "grille" un fusible de validation associé à cette batterie pour indiquer qu'elle est effectivement utilisée pour définir une opération de remplacement. Les fusibles peuvent être des fusibles physiques (éléments de circuit ouvert qui est transformé en court-circuit lorsqu'il est grillé, ou le contraire); ou alors, plus fréquemment maintenant, les fusibles peuvent être des éléments de mémoire non volatiles tels que des transistors qui sont programmés et ne peuvent plus être effacés ensuite. L'état vierge ou intact du transistor correspond a un état original du "fusible"; l'état programmé du transistor correspond à un état grillé du fusible. Jusqu'à présent, chaque élément redondant est associé à un tel registre ainsi qu'à un comparateur qui reçoit en entrées la valeur contenue dans ce registre et l'adresse courante. Lorsque les opérations de test sont terminées, on programme les registres à des valeurs représentatives des adresses des éléments défectueux. Ainsi, en fonctionnement, si l'adresse courante coïncide avec la valeur contenue d'un des registres, le comparateur associé délivre un signal permettant de sélectionner automatiquement l'élément redondant associé. Parallèlement, la sélection de l'élément défectueux est inhibée. Cette solution nécessite donc de prévoir un nombre de registres programmables égal au nombre d'éléments redondants, chaque registre étant associé, par chiffre du code d'adresse, à un circuit de programmation et à un circuit de lecture, ce qui occupe une place non négligeable dans le circuit intégré. Par ailleurs, il est nécessaire de programmer autant de registres que d'éléments défectueux détectés. Or la présence de registres programmables non volatiles pose des problèmes de fiabilité dus à la difficulté de leur fabrication et de leur programmation. A ces registres programmables s'ajoutent des circuits de programmation et de lecture des fusibles de validation associés chacun à une batterie de fusibles, ce qui prend encore de la place sur le circuit intégré. Aussi, l'invention a pour but de réaliser un dispositif matriciel de fusibles de redondance qui permet de réduire la place occupée par les circuits d'accès aux éléments redondants, et d'augmenter la fiabilité de l'ensemble. L'invention a pour objet un dispositif de fusibles de redondance pour mémoire à circuits intégrés, ladite mémoire étant organisée en rangées et colonnes de cellules de mémoire et comportant plusieurs éléments redondants, un "élément" désignant une rangée ou une colonne, qui sont destinés à remplacer des éléments comportant au moins une cellule défectueuse, ledit dispositif de fusibles de redondance étant prévu pour enregistrer les adresses des éléments défectueux et pour sélectionner l'élément redondant qui doit remplacer l'élément défectueux lorsque l'adresse de ce dernier est reconnu, caractérisé en ce qu'il comprend par élément redondant: - une colonne de cellules de mémoire qui sont groupées deux à deux par couple, chaque cellule de mémoire d'un couple étant adressée soit directement par un chiffre du code d'adresse, soit par son complément, - un circuit de programmation pour indiquer à ladite colonne que la colonne de la mémoire correspondant à ce code d'adresse comporte un élément défectueux, et - un circuit de lecture pour détecter la présence ou l'absence d'un courant dans ladite colonne, ledit circuit de lecture fournissant un signal de sélection de l'élément redondant associé à ladite colonne lorsqu'aucun courant de colonne n'est détecté. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un exemple particulier de réalisation, ladite description étant faite en relation avec le dessin joint dans lequel la figure unique est un schéma d'un circuit redondant selon l'invention. La mémoire intégrée incorporant un dispositif matriciel de fusibles de redondance selon l'invention peut comporter classiquement un réseau de lignes et colonnes de cellules adressables au moyen d'un décodeur de rangée et d'un décodeur de colonne. Le décodeur de rangée sert à désigner une rangée déterminée lorsqu'il reçoit une adresse de colonne et commande en conséquence un multiplexeur pour désigner un mot déterminé de la ligne sélectionnée. Le multiplexeur sélectionne alors des colonnes correspondant à ce mot et permet de connecter ces colonnes à des plots ou bornes d'entrée-sortie. Ces plots servent à transmettre, en lecture ou en écriture, un mot de données enregistrées dans la mémoire. Cette organisation, bien qu'elle ne soit pas le seule possible, est la plus généralement utilisée et sera prise comme base d'illustration de la présente invention. Le circuit intégré de la mémoire comporte en outre un ensemble de circuits de redondance. Pour simplifier, on considère que les seuls éléments de redondance sont des colonnes de réparation destinées à remplacer des colonnes défectueuses. Mais il pourrait y avoir aussi des rangées de réparation pour remplacer des rangées défectueuses. Il est prévu pour chaque colonne de réparation un dispositif d'aiguillage respectif. Ce circuit présente les fonctions suivantes: - il possède en mémoire l'adresse de la colonne défectueuse; - il reçoit les adresses de colonne appliquées à l'entrée de la mémoire; - il reste inactif si l'adresse ne correspond à l'adresse enregistrée, et - il aiguille la colonne de réparation vers les plots d'entrée-sortie à la place de la colonne défectueuse lorsqu'il reçoit l'adresse correspondant à la colonne défectueuse. Selon l'invention, un dispositif matriciel de fusibles de redondance comprend, dans le cas d'un nombre (M+1) de colonnes de réparation, (M+1) colonnes ou batteries de fusibles ELF0 à ELFM. Chaque batterie comporte autant de couples de fusibles que de chiffres A0 à An du code d'adresse, soit n couples CP00 à CPOn pour la colonne ELF0 et sept couples CPMO à CPMn pour la colonne ELFM. Chaque couple de fusibles est constitué, par le couple CP00, d'un premier transistor COO à grille flottante dont la grille reçoit le signal correspondant au chiffre A0 du code d'adresse par l'intermédiaire d'un amplificateur élévateur de tension AETO et d'un deuxième transistor CI00 à grille flottante dont la grille reçoit, par l'intermédiaire d'un circuit inverseur INV0, le même chiffre A0 du code d'adresse, c'est-à-dire que la grille de CIoo reçoit le signal du complément A0. Chaque amplificateur AETO à AETn et chaque circuit inverseur INV0 à INVn est connecté à un générateur de tension UGR qui fournit deux tensions, l'une de programmation UGR1 = 12 volts et l'autre de lecture UGR2 = 5 volts. Chaque chiffre A0 à An du code d'adresse est appliqué aux grilles des couples des colonnes qui sont alignées suivant une rangée. Les sources de tous les transistors sont connectées à un premier circuit d'alimentation 12 tandis que les drains des transistors d'une colonne sont connectés à un deuxième circuit d'alimentation 11 par l'intermédiaire d'un circuit de programmation. Chaque colonne est ainsi connectée, d'une part, à un circuit de programmation PRo à PRM et, d'autre part, à un circuit de lecture Lo à LM. Chaque circuit de programmation est commandé par un signal de programmation P0 à PM qui indique l'information à enregistrer dans les transistors des couples. Chaque circuit de lecture fournit un signal ELRO à ELRM qui est appliqué au circuit de décodage colonne pour sélectionner la colonne de réparation à la place de la colonne défectueuse. La description qui vient d'être faite montre qu'il n'y a qu'un seul circuit de programmation et un seul circuit de lecture par colonne ou batterie ELFO à ELFM alors que dans les dispositifs de l'art antérieur, il y a un circuit de programmation et un circuit de lecture par fusible. En outre, il n'y a pas de fusible de validation par batterie ni de circuit de programmation et de lecture d'un tel fusible. Il en résulte une réduction du nombre des transistors et donc un gain de place. Il est à noter cependant que le dispositif de l'invention comprend deux transistors par fusible et un inverseur par chiffre d'adresse mais cette augmentation est très inférieure à la réduction indiquée ci-dessus. Le fonctionnement du dispositif de la figure unique sera maintenant expliqué en supposant que dans l'adresse de la colonne défectueuse, on a A0 = 1 et An = 0 et que la colonne de remplacement correspond à la dernière colonne M. La première opération est la programmation ou enregistrement de la colonne ELFM qui consiste à avoir PM = 1 alors que P0 = 0, ce qui applique UBL = 6 volts sur la colonne BLM tandis que la colonne BLO est flottante. Par ailleurs, comme Ao = 1, un potentiel UGR1 = 12 volts est appliqué sur les grilles des transistors Coo à CMO de sorte que le transistor CMO conduit et enregistre donc la valeur Ao = 1 si la colonne BLO a été sélectionnée par le signal Po appliqué au circuit de programmation PRO. Par suite de l'inverseur INVO et de la tension UGR1 = 12 volts, un potentiel zéro volt est appliqué aux grilles des transistors CIoo à CIMO de sorte que le transistor CIMO reste bloqué. Comme An = 0, un potentiel de zéro volt est appliqué aux grilles des transistors Con à CMn de sorte que le transistor CMn reste bloqué. Par suite de l'inverseur INVn, un potentiel UGR1 = 12 volts est appliqué aux grilles des transistor CIon à CIMn de sorte que le transistor CIMn conduit et enregistre la valeur An = 0 Dans le cas o les batteries de fusibles sont adressées par un code de lecture de la mémoire présentant les chiffres A0 = 1 et An = 0, les couples de cellules CP00 à CPon et CPMO à CPMn se comportent de la manière suivante en supposant que UGR2 = 5 volts. Lors de la lecture de la mémoire, le potentiel UGR1 = 5 volts est appliqué aux grilles des transistors C0o à CMO de sorte que le transistor qui a été programmé CMO est bloqué. Le potentiel UGR2 = 5 volts est appliqué par l'intermédiaire de l'inverseur INVO à tous les transistors CIoo à CIMo de sorte que le transistor CIMO est bloqué. Par ailleurs, un potentiel zéro volt est appliqué à toutes les grilles des transistors Con à CMn de sorte que le transistor CMn est bloqué. Lors de la lecture de la mémoire, le potentiel UGR1 = 5 volts est appliqué à toutes les grilles des transistors CI0on à CIMn de sorte que le transistor CIMn qui a été programmé est bloqué. Il en résulte que tous les transistors de la colonne ELFM qui ont enregistré le code de la colonne défectueuse, que le chiffre soit p ou 1, restent bloqués lorsqu'on leur applique le code en lecture et il n'y a donc pas de courant dans le conducteur BLM. Le circuit de lecture LM ne détecte pas de courant et fournit un signal ELRM qui active la colonne de remplacement d'ordre M. Dans toutes les autres colonnes, il y a au moins un chiffre du code d'adresse qui est différent de celui enregistré dans la colonne ELFM de sorte qu'au moins un transistor sera conducteur et son courant sera détecté par le circuit de lecture associé. La colonne de remplacement correspondante ne sera pas sélectionnée. Il est à remarquer que s'il n'y a pas d'élément défectueux dans la mémoire, aucune cellule du dispositif de redondance ne sera programmée et un courant sera détecté lors de la lecture; en conséquence, aucun remplacement ne sera effectué. Du schéma de la figure unique, il apparaît que l'ensemble des batteries de fusibles se présentent sous la forme de cellules de mémoire organisées en rangées et colonnes comme dans une mémoire du type classique mais dans laquelle les rangées sont groupées deux par deux pour leur adressage. Il est à remarquer que, comme dans une mémoire classique, chaque conducteur de colonne BLO à BLM est connecté à un circuit de programmation PRO à PRM et à un circuit de lecture Lo à LM, ces circuits étant identiques à ceux utilisés dans une mémoire classique. Pour réaliser le dispositif de l'invention, il est possible d'utiliser les cellules de la mémoire pour laquelle le dispositif de la présente invention est prévu ainsi que ses circuits associés tels que les circuits de programmation et de lecture. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fusibles de redondance pour la mémoire à circuits intégrés, ladite mémoire étant organisée en rangées et colonnes de cellules de mémoire et comportant plusieurs éléments redondants, un "élément" désignant une rangée ou une colonne, qui sont destinés à remplacer des éléments comportant au moins une cellule défectueuse, ledit dispositif de fusibles de redondance étant prévu pour enregistrer les adresses des éléments défectueux et pour sélectionner l'élément redondant qui doit remplacer l'élément défectueux lorsque l'adresse de ce dernier est reconnu, caractérisé en ce qu'il comprend par élément redondant: - une colonne de cellules de mémoire (ELFo, ELFM) qui sont groupées deux à deux par couple (CP00, CPon) chaque cellule de mémoire (Co0O, CIoo) d'un couple (CPOO) étant adressée soit directement par un chiffre du code d'adresse (C0), soit par son complément (CIo0o), - un circuit de programmation (PRO à PRM) pour indiquer à ladite colonne que la colonne de la mémoire correspondant à ce code d'adresse comporte un élément défectueux, et - un circuit de lecture (LO à LM) pour détecter la présence ou l'absence d'un courant dans ladite colonne, ledit circuit de lecture fournissant un signal de sélection de l'élément redondant associé à ladite colonne lorsqu'aucun courant de colonne n'est détecté. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites colonnes (ELFo, ELFM) de cellules de mémoire sont organisées sous forme matricielle de rangées et colonnes, les rangées étant adressées par les codes d'adresses appliquées à la mémoire à circuits intégrés. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque cellule de mémoire est réalisée par un transistor à effet de champ à grille flottante dont le drain est connecté à la colonne, la grille est connectée aux bornes d'entrée les codes d'adresses et la source est connectée à un circuit d'alimentation (12).