[发明专利]自修复系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路存储器领域，更确切地说，涉及掩膜编程只读存储器（mask-ROM）。

背景技术

随着三维掩膜编程只读存储器（3D-MPROM）的出现，掩膜编程只读存储器（mask-ROM）的容量极大地提高。美国专利5,835,396披露了一种3D-MPROM。如图1所示，3D-MPROM是一种单片集成电路，它含有一半导体衬底0及一堆叠在衬底0上的三维堆10。三维堆10含有M（M≥2）个相互堆叠的存储层（如10A、10B）。每个存储层（如10A）含有多条顶地址线（如2a）、底地址线（如1a）和存储元（如5aa）。每个存储元存储n（n≥1）位数据。存储层（如10A、10B）通过接触通道孔（如1av、1’av）与衬底0耦合。衬底0含有晶体管。晶体管及其互连线构成衬底电路0X。衬底电路0X含有3D-MPROM的周边电路。在本申请中，xMxn 3D-MPROM是指一个含有M（M≥2）个存储层、每个存储元存储n（n≥1）位的3D-MPROM。

3D-MPROM是一种基于二极管的交叉点（cross-point）阵列存储器。每个存储元（如5aa）一般含有一个二极管3d。在本发明中，二极管泛指任何具有如下特性的两端口器件：当其所受电压的大小小于读电压，或者其所受电压的方向与读电压不同时，其电阻大于在读电压下的电阻。每个存储层（如10A）还至少含有一层数据录入膜（如6A）。数据录入膜中的图形为数据图形，它代表该数据录入膜所存储的数据。在图1中，数据录入膜6A含有一层隔离介质膜3b，它阻挡顶地址线和底地址线之间的电流流动。数据录入膜6A通过数据开口6ca的存在与否来区别存储元的不同状态。除了隔离介质膜3b，数据录入膜6A也可以含有电阻膜（参见美国专利申请12/785,621）或额外掺杂膜（参见美国专利7,821,080）。

Mask-ROM不可避免地会有缺陷。在以往技术中，mask-ROM的缺陷在工厂中通过测试仪来检测和修复。这种修复法是一种工厂修复法。图2描述了一种工厂修复法的流程。首先，读出地址A处的数据（步骤61）；然后检测数据（步骤63）；如果该数据没有错误，递增地址A并读出下个数据（步骤65）；如果数据错误，则从检测仪中获取正确数据（步骤67），并将地址A及其相应的正确数据写入一冗余存储器中（步骤69）。这里，错误数据是指无法纠错的数据。

工厂修复法需要读出mask-ROM中的所有数据。在以往技术中，由于常规mask-ROM的存储容量有限，工厂修复法较易实现。但是，对于大容量mask-ROM—尤其是3D-MPROM—来说，工厂修复法较难实现。这是因为读出一个大容量mask-ROM—尤其是3D-MPROM—的所有数据需要很长时间。例如说，一个3D-MPROM的存储容量可以高达1TB，其读速度仅为~3MB/s，读出其所有数据需要大约半周时间。也就是说，3D-MPROM的测试时间将长达半周。如此长的测试时间使工厂修复法对于大容量mask-ROM—尤其是3D-MPROM—来说过于昂贵。

发明内容

本发明的主要目的是降低大容量mask-ROM—尤其是3D-MPROM—的测试成本。

本发明的另一目的是缩短大容量mask-ROM—尤其是3D-MPROM—的测试时间。

根据这些以及别的目的，本发明提出一种大容量mask-ROM－尤其是3D-MPROM－的自修复系统。它含有一播放器（如手机、网络电视、或计算机）和一3D-MPROM存储卡。3D-MPROM的大部分数据在出厂时未被检测，而在使用现场被检测和修复。区别本发明和以往技术的一个主要特征是：本发明采用播放器，而非测试仪，来对3D-MPROM数据进行检测和修复。作为一种消费级电器，播放器在价格和复杂度上完全不能与作为工业设备的测试仪相提并论。

自修复充分利用了播放器自带的可重复写存储器（RWM，如快闪存储器）可以擦除数据和重写数据的特点，以及相应的混合型内容发行方法。在一出版周期内，新出版的内容首先通过网络等通讯手段传输到播放器中，并存储在RWM内。在这个出版周期结束时，用户收到一3D-MPROM存储卡，它存储这段时间内出版内容的一个集合。RWM中存储的内容可以作为3D-MROM数据的正确版本。在播放器读出3D-MPROM数据的同时进行错误检测。当发现错误数据时，则从RWM中获取替代错误数据正确数据并存入冗余只读存储器（ROM）中。自修复可以极大地缩短测试时间，降低测试成本。