-eine Redundanzschaltung, die wenigstens eine Redundanz- speicherzelle aufweist, wobei die Redundanzspeicherzellen durch Anlegen wenigstens eines Redundanz-Selektionssignals an im Bereich der Redundanz-speicherzellen vorgesehene Redundanz-Selektionsleitungen selektierbar sind, wobei die Redundanz-Selektionsleitungen Redundanzwortleitungen und/oder Redundanzbitleitungen umfassen können.

-eine Redundanz-Selektionsleitungsauswahlschaltung, die mindestens einen Zuordnungsspeicher aufweist, in dem eine Zuordnungsinformation abspeicherbar ist, wobei die Redundanz-Selektionsleitungsauswahlschaltung so ausgebildet ist, daß aufgrund der Zuordnungsinformation wenigstens eine Redundanz-Selektionsleitung zu wenigstens einer Selektionsleitung zuordenbar ist, -der Zuordnungsspeicher weist zur Aufnahme der Zuordnungs- information eine Zuordnungsspeicherzelle mit einem Zwischenspeicher auf, -der Zuordnungsspeicher ist so ausgebildet, daß in einem Betriebsmodus des Datenspeichers die Zuordnungs- information von der Zuordnungsspeicherzelle in den Zwischenspeicher übertragbar ist.

Datenspeicher und insbesondere Halbleiterdatenspeicher werden häufig auf die folgende Weise hergestellt. Zunächst wird eine Vielzahl von Datenspeichern auf einem Substratabschnitt erzeugt, der Wafer genannt wird. Nach der Herstellung des Wafers werden die einzelnen Datenspeicher getestet, und zwar insbesondere daraufhin, ob die Speicherzellen des Speicher- zellenfelds und die Redundanzspeicherzellen der Redundanz- schaltung ordnungsgemäß arbeiten. Dabei wird in jede Speicherzelle bzw. in jede Redundanzspeicherzelle wiederholt ein jeweils unterschiedlicher Wert geschrieben, wobei durch eine nachfolgende Leseoperation überprüft wird, ob die geprüfte Speicherzelle bzw. Redundanzspeicherzelle ordnungs- gemäß beschrieben werden konnte. Falls eine defekte Speicher- zelle ermittelt wird, so wird die Redundanz-Selektions- leitungsauswahlschaltung so programmiert, daß einer unbrauch- baren Speicherzelle eine ordnungsgemäß arbeitende Redundanz- speicherzelle zugeordnet wird. Dies erfolgt so, daß die zugeordnete Redundanzspeicherzelle die Funktion der als defekt erkannten Speicherzelle übernimmt. Aufgrund der besonderen Ausbildung der Redundanz-Selektionsleitungs auswahlschaltung kann eine zugeordnete Redundanzspeicherzelle so angesprochen werden, daß das Speicherzellenfeld von außen den Eindruck erweckt, ausschließlich ordnungsgemäß arbeitende Speicherzellen aufzuweisen.

In einem nachfolgenden Schritt wird der Wafer in einzelne Datenspeicher zersägt. Daraufhin werden die einzelnen Daten- speicher in Gehäuse montiert und erneut einem Test unter- zogen, wobei erst danach die Auslieferung der gattungsgemäßen Datenspeicher erfolgt.

Die aus der US-A-5 200 922 bekannten gattungsgemäßen Daten- speicher haben Redundanz-Selektionsleitungsauswahl- schaltungen, die statische Speicherzellen aufweisen, um eine

Zuordnungsinformation abzuspeichern, aufgrund der im Betrieb eine Redundanzspeicherzelle einer defekten Speicherzelle zugeordnet wird. Zur Programmierung dieser Speicherzellen werden relativ hohe Spannungen benötigt, so daß bei den gattungsgemäBen Datenspeichern ein zusätzlicher Schaltungs- aufwand erforderlich ist. Weiterhin sind je nach dem verwendeten Programmierverfahren beim Zuordnen von Redundanzspeicherzellen zu Speicherzellen relativ lange Programmierzeiten erforderlich. Dies ist besonders störend, weil beim Test der gattungsgemäßen Datenspeicher auch die Redundanzspeicherzellen auf ihre ordnungsgemäße Funktion hin überprüft werden müssen, was durch ein wiederholtes Umprogrammieren der Redundanzspeicherzellen erfolgt. Bei einer Vielzahl von Redundanzspeicherzellen summieren sich die Programmierzeiten auf, so daß die Überprüfung besonders zeit- aufwendig ist. Mit der Überprüfung ist auch ein hoher Strom- verbrauch verbunden. Weiterhin sind im Bereich der Zuordnungsspeicher vorgesehene Latches vorgesehen, in die beim Betrieb des gattungsgemäBen Datenspeichers Informationen aus den Zuordnungsspeichern geschrieben werden. Insgesamt sind die gattungsgemäßen Datenspeicher aufwendig in der Herstellung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Datenspeicher bereitzustellen, der einen einfachen Aufbau hat, bei dem schnell, einfach und mit geringem Energieverbrauch Redundanz- speicherzellen zu defekten Speicherzellen zuordenbar sind.

Diese Aufgabe wird gemmai3 der Erfindung dadurch gelöst, daß der Zuordnungsspeicher so ausgebildet ist, daß in einem Programmiermodus des Datenspeichers die Zuordnungsinformation vom Zwischenspeicher in die Zuordnungsspeicherzelle übertragbar ist.

Dabei ist insbesondere vorgesehen, daß die im Zwischen- speicher bzw. Latch abgespeicherte Information ein von aube- halb des Datenspeichers vorgegebener Wert ist, der auf ein besonderes Signal hin nichtflüchtig in die beispielsweise als Flash-oder EEPROM-Zelle ausgebildete Zuordnungsspeicherzelle übertragen wird. So ergibt sich eine Schaltung, die sowohl in einem Zustand"nichtflüchtiges Schatten RAM" (NVM Shadow RAM) als auch-bei alleiniger Nutzung des Latch-in einem Zustand"gewöhnliches RAM"betrieben werden kann. Der reine RAM-Betrieb erleichtert das Austesten der Komponenten des Datenspeichers wesentlich, während der NVM Shadow-Mechanismus die Einstellungen auch ohne externe Spannung erhält. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ergibt sich der weitere Vorteil, daß pro Bit des Zuordnungsspeichers nur eine einzige Zuordnungsspeicherzelle notwendig ist, die darüberhinaus auch besonders einfach zu programmieren ist.

Dabei ist in weiterer vorteilhafter Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß die nichtflüchtigen Zellen im Zuordnungsspeicher mit einer negativen Spannung am Control- Gate programmierbar sind. Dadurch ist der Zuordnungsspeicher nämlich besonders einfach innerhalb eines Flash-Speichers mit negativer Control-Gate-Programmierspannung zu realisieren.

In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Datenspeicher so ausgebildet ist, daß die in der Zuordnungs- speicherzelle abgespeicherte Zuordnungsinformation beim erstmaligen Aktivieren des Datenspeichers in den Latch geschrieben wird, wobei im folgenden Betrieb nur noch auf die im Latch vorhandene Zuordnungsinformation zugegegriffen wird.

Dann wird zum Betrieb des erfindungsgemäßen Datenspeichers nur ein sehr kleiner Strom benötigt, denn dadurch tritt nur einmal ein hoher Stromverbrauch auf, und zwar beim Auslesen des Zuordnungsspeichers beim Einschalten des Datenspeichers.

Für Testzwecke erweist sich die vorstehende Vorgehensweise als zeitsparend, da beim Speichertest und beim Zuordnen der Redundanz-Speicherzellen zu den Speicherzellen das schnell reagierende Latch eingesetzt wird, während die Zuordnungs- information statisch in der Zuordnungsspeicherzelle abspeicherbar ist. Somit läßt sich auch die Redundanz- zuordnung für Testzwecke schnell verändern, wobei ein als brauchbar gefundener Zuordnungszustand nach Testende aus den Latches dauerhaft in die Zuordnungsspeicherzelle geschrieben wird. Weiterhin ist von Bedeutung, daß insbesondere beim Ändern des Latch-Zustandes keine Hochspannung benötigt wird, was den Schaltungsaufwand ebenfalls vermindert.

Wenn die Zuordnungsspeicherzelle und/oder die Ansteuerschaltung für die Zuordnungsspeicherzelle so ausgebildet ist, daß sie insbesondere am Control Gate mit einer positiven Spannung löschbar und mit einer negativen Spannung programmierbar ist bzw. löscht und programmiert, dann kann sie besonders vorteilhaft in einer Wortleitungs- redundanzschaltung im Zusammenhang mit Flash-Datenspeichern mit einer negativen Programmierspannung eingesetzt werden.

Vorteilhafterweise werden für die erfindungsgemäßen Zuordnungsspeicherzelle Flash-Speicherzellen verwendet, die unter Anwendung von Fowler-Nordheim-Tunnelströmen löschbar und programmierbar sind. Dies ist beispielsweise bei FLOTOX- EEPROMs bekannt und und diese Technik wird auch für Flash- Speicher insbesondere in der 0, 5ym CMOS-Technik angewendet.

In vorteilhaften Ausbildungen sind die Zuordnungsspeicher- zellen jeweils als Stacked-Gate-Zelle ausgebildet, die sich flächengünstig herstellen lassen. Bei der Ausbildung der Zuordnungsspeicherzelle als Split-Gate-Zelle ergibt sich der

Vorteil einer besonders einfachen Schaltung, die darüber hinaus verhindert, daß durch Prozeßschwankungen der Serien- Gate-Länge in Verbindung mit extremen over-erase-Effekten Leckströme entstehen.

Weiterhin ist wenigstens ein Adreßdecoder vorgesehen, der zwischen einen Adreßbus und die zu den Speicherzellen führenden Selektionsleitungen geschaltet ist, wobei der Adreßdecoder vorteilhafterweise so ausgebildet ist, daß eine oder mehrere Selektionsleitungen entsprechend einer am Adrets- bus anliegenden Adresse selektierbar sind. Außerdem ist ein Redundanzadreßdecoder vorgesehen, der zwischen den Adreßbus und die Redundanz-Selektionsleitungen geschaltet ist, die zu den Redundanzspeicherzellen führen, wobei der RedundanzadreB- decoder so ausgebildet ist, daß eine oder mehrere Redundanz- Selektionsleitungen entsprechend einer am Adreßbus anliegenden Adresse selektierbar sind. Weiterhin ist die Redundanz-Selektionsleitungsauswahlschaltung bevorzugt im Bereich des RedundanzadreSdecoders angeordnet. Der wie vorstehend ausgebildete Datenspeicher erweist sich als besonders vorteilhaft, weil die Redundanz-Selektionsleitungs- auswahlschaltung sowohl in einem Programmierungszustand, in dem die Redundanzspeicherzellen defekten Speicherzellen zugeordnet werden, als auch in einem Betriebszustand, in dem die entsprechenden Redundanzspeicherzellen defekte Speicher- zellen ersetzen, einfach zu betreiben ist. Im Programmierungszustand erfährt dann nämlich die Redundanz- Selektionsleitungsauswahlschaltung von dem angeschlossenen Adreßbus die Adressen der jeweils zu ersetzenden Speicher- zellen über die gleichen AdreBleitungen, über die im Betrieb auf die Redundanzspeicherzellen zugegriffen wird. Dadurch wird der Schaltungsaufwand beträchtlich vermindert.

Besonders vorteilhaft ist der erfindungsgemäße Datenspeicher mit einem Adreßdecoder ausgebildet, der durch den Redundanz- adreßdecoder deaktivierbar ist. Dadurch wird ein fehlerhaftes Auslesen von Information verhindert, da in dem Fall, in dem auf eine Redundanzspeicherzelle zugegriffen wird, keinerlei Zugriff auf eine Speicherzelle erfolgt. Weiterhin erhöht sich die Zuverlässigkeit des Datenspeichers.

Darüberhinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn der Daten- speicher die folgenden Merkmale aufweist : -der Adreßbus ist als paralleler Adreßbus mit einer Anzahl von Adreßbusleitungen ausgebildet, der Zuordnungsspeicher weist Zuordnungsspeicherzellen auf, wobei die Anzahl der Zuordnungsspeicherzellen gleich der Anzahl der Adreßbusleitungen ist.

Dadurch ergibt sich eine einfache Decodierung der am Adreßbus anliegenden Adresse sowohl im Programmiermodus als auch im Arbeitsmodus des Zuordnungsspeichers des Datenspeichers.

Vorteilhafterweise sind gleich mehrere der wie vorstehend ausgebildeten Zuordnungsspeicher vorgesehen, wobei dann jeder Zuordnungsspeicher wenigstens eine Validierungsspeicherzelle mit einer Validierungsadreßleitung aufweist. Damit wird jeder Redundanz-Selektionsleitung wie beispielsweise einer Redundanzwortleitung genau ein Zuordnungsspeicher mit einem ganzen Satz von Zuordnungsspeicherzellen sowie mit einer Validierungsspeicherzelle beigeordnet, wobei alle Zuordnungs- speicher parallel auf den Adreßbus geschaltet werden. Somit empfängt jeder Zuordnungsspeicher die momentan auf dem Adrets- bus anliegende Adresse, wobei bei geeigneter Programmierung der Zuordnungsspeicherzellen einzelne Zuordnungsspeicher zu bestimmten, auf dem Adreßbus anliegenden Adressen zuordenbar sind. Durch die geeignete Programmierung der Validierungs- speicherzelle kann dann sichergestellt werden, daß nur der

gewünschte Zuordnungsspeicher auf die momentan am Adreßbus anliegende Adressen anspricht.

Die vorstehend erläuterten Ausbildungen des erfindungsgemäßen Datenspeichers erweisen sich vor allen Dingen beim Normalbetrieb des Datenspeichers als vorteilhaft, bei dem auf den Datenspeicher zugegriffen wird. Insbesondere zur einfachen Programmierung der Zuordnungsspeicher des erfindungsgemäßen Datenspeichers weist dieser die folgenden Merkmale auf : -die Redundanz-Selektionsleitungsauswahlschaltung weist nicht nur einen, sondern mehrere und insbesondere statische Zuordnungsspeicher zur Aufnahme der Zuordnungs- information auf, -im Bereich der Zuordnungsspeicherzellen sind Zuordnungs- adreßleitungen vorgesehen, wobei durch Anlegen wenigstens eines Zuordnungsadreßsignals an wenigstens eine Zuordnungsadreßleitung wenigstens ein Zuordnungsspeicher selektierbar ist.

Durch die vorstehende Weiterbildung der Erfindung kann einer der mehreren Zuordnungsspeicher beim Programmieren einfach ausgewählt werden.

Dabei ist vorteilhafterweise wenigstens ein zwischen einen Zuordnungsadreßbus und die Zuordnungsadreßleitungen geschalteter Zuordnungsspeicherauswahldecoder vorgesehen, der so ausgebildet sein kann, daß eine oder mehrere Zuordnungs- adreßleitungen entsprechend einer am Zuordnungsadreßbus anliegenden Adresse selektierbar sind. Der Zuordnungs- speicherauswahldecoder kann dabei als Schaltwerk ausgebildet sein, das auf einem parallelen Bus ankommende kodierte Zuordnungsspeicheradressen in an einzelnen Zuordnungs- speichern anliegende Signale umwandelt.

Bei dem wie vorstehend ausgebildeten Gegenstand der Erfindung gewährleistet ein einziger Adreßbus den Zugriff auf das Speicherzellenfeld und die Redundanzspeicherzellen, während mit einem Zuordnungsadreßbus diejenigen Zuordnungs- speicherzellen adressiert werden, die zur Zuordnung der Redundanzspeicherzellen zu den Speicherzellen programmiert werden müssen.

Bei einer besonders einfach zu handhabenden Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Programmieren der Zuordnungsspeicher, indem in jedem Zuordnungsspeicher die Adresse einer anderen zu ersetzenden Speicherzelle abgespeichert wird, wobei über den Zuordnungsspeicherauswahldecoder ausgewählt wird, welcher Zuordnungsspeicher die Adressierung für eine bestimmte zu ersetzende Speicherzelle übernimmt. Dabei wird das am Adreßbus anliegende Selektionssignal für die zu ersetzende Speicherzelle gleich als Programmierungssignal für den Zuordnungsspeicher mitverwendet, wobei durch geeignete Verschaltung sichergestellt ist, daß immer nur ein Zuordnungsspeicher zur Zeit mit einer Adresse programmiert wird. In dieser Ausgestaltung ergibt sich der erfindungs- wesentliche Vorteil, daß bereits die am Adreßbus anliegenden Signale geringer Stärke ausreichen, um den Zuordnungsspeicher mit den Zuordnungsinformationen zu versorgen. Im Stand der Technik war dies nicht möglich, vielmehr wurden zum Programmieren der Redundanz-Selektionsleitungsauswahl- schaltung hohe separat erzeugte Programmierspannungen benötigt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungs- beispiels näher veranschaulicht.

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Datenspeichers,

Figur 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild, das die Arbeitsweise einer Zuordnungsspeicherzelle zusammen mit einem Latch in eines erfindungsgemäßen Daten- speicher veranschaulicht, Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild eines RedundanzadreB- decoders des Datenspeichers aus Figur 1, Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Zuordnungsspeicher- auswahldecoders aus Figur 3, Figur 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Zuordnungsspeichers des Redundanzadreßdecoders aus Figur 3, Figur 6 zeigt ein Schaltbild einer Zuordnungsspeicherzelle des Zuordnungsspeichers aus Figur 5, Figur 7 zeigt eine Sense-Schaltung der in Figur 6 gezeigten Zuordnungsspeicherzelle in näherem Detail, Figur 8 zeigt eine als Stacked-Gate-Zelle ausgestaltete Zuordnungsspeicherzelle, und Figur 9 zeigt eine als Split-Gate-Zelle ausgestaltete Zuordnungsspeicherzelle.

Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Datenspeicher 1, der auf einem in dieser Ansicht nicht gezeigten Halbleiter- substrat erzeugt ist.

Der Datenspeicher 1 hat ein Speicherzellenfeld 2, das beispielsweise ein DRAM, ein SRAM, ein EEPROM, ein Flash oder ein FRAM sein kann. Das Speicherzellenfeld 2 weist senkrecht zueinander verlaufende Wortleitungen XSELO bis XSELn sowie Bitleitungen YSELO bis YSELn auf. Über die Wort-und Bitleitungen können durch Anlegen geeigneter Selektions- signale einzelne Speicherzellen im Speicherzellenfeld 2 ausgewählt werden. In Figur 1 ist dabei nur eine einzige Speicherzelle S1 dargestellt, die durch Selektieren der Wortleitung XSELO und der Bitleitung YSELO ausgewählt wird.

In dieser Ansicht sind zum Speicherzellenfeld zugehörige

Ansteuerschaltungen wie beispielsweise Pegelwandler nicht gezeigt.

Der Datenspeicher 1 weist weiterhin ein Redundanzspeicher- zellenfeld 3 auf, das Redundanzwortleitungen RXSELO bis RXSEL3 aufweist. Im übrigen verwendet das Redundanzspeicher- zellenfeld 3 die Bitleitungen YSELO bis YSELN des Speicher- zellenfelds 2 mit. Über die Redundanzwortleitungen RXSELO bis RXSEL3 und die Bitleitungen YSEL1 bis YSELn können Redundanz- speicherzellen des Redundanzspeicherzellenfelds 3 ausgewählt werden. In Figur 1 ist nur eine Redundanzspeicherzelle RS1 dargestellt, die durch Anlegen geeigneter Signale an die Wortleitung RXSELO und an die Bitleitung YSELO ausgewählt werden kann. Der Datenspeicher 1 hat weiterhin einen Adrets- decoder 4 für die Wortleitungen XSELO bis XSELn des Speicher- zellenfelds 2. Der Adreßdecoder 4 empfängt Adreßdaten von einem parallelen Adreßbus 5, der mehrere parallele Adrets- leitungen aufweist, was in der Zeichnung durch einen auf dem Adreßbus 5 angebrachten Schrägstrich verdeutlicht ist. Der Adreßdecoder 4 wandelt die am Adreßbus 5 anliegenden Adreßen in Ansteuerungssignale für die Wortleitungen bis XSELn um.

Der Adreßdecoder 4 ist hierzu auf übliche Weise aufgebaut und wird hier nicht eigens beschrieben. Weiterhin weist der Adreßdecoder 4 einen Deaktivierungseingang 6 auf. Wird an den Deaktivierungseingang 6 ein logisches"1"-Signal angelegt, werden alle Signale XSELO bis XSELn auf logisch"0"gesetzt.

Der Datenspeicher 1 hat schließlich noch einen Redundanz- adreßdecoder 7, der in Abhängigkeit von seiner internen Programmierung und den vom Adreßbus 5 ankommenden Adreßdaten die Redundanzwortleitungen RXSELO bis RXSEL3 ansteuert. Der Redundanzadreßdecoder 7 steht mit dem Deaktivierungseingang 6 des Adreßdecoders 4 in Verbindung, und zwar derart, daß der Adreßdecoder durch den Redundanzadreßdecoder 7 deaktivierbar

ist. Der Redundanzadreßdecoder 7 weist für seine Programmierung und seinen Betrieb einen ZuordnungsadreBbus 8 sowie verschiedene ProgrammierungsSteuerungssignale auf, über die ProgrammierungsSteuerungsignale PROGN, READ, ENA und LOADN in den Redundanzadreßdecoder 7 eingegeben werden können.

In Figur 1 ist die aus Redundanzspeicherzellenfeld 3 und Redundanzadreßdecoder 7 bestehende Redundanzschaltung exemplarisch für die Wortleitungen XSELO bis XSELn vorgesehen. Ebenso kann eine Redundanzschaltung für die Bitleitungen YSELO bis YSELn vorgesehen sein. Wegen der vereinfachten Darstellung ist eine derartige Redundanz- schaltung für die Bitleitungen in dieser Ansicht nicht gezeigt.

Figur 2 zeigt das Grundprinzip des Betriebs einer erfindungs- gemäßen Zuordnungsspeicherzelle in einem Datenspeicher, die hier als Flash-Zelle 150 ausgebildet ist, zusammen mit einem Zwischenspeicher bzw. Latch 151. Mit einem Signal LOAD werden Selektionsdaten (d. h. Daten, die angeben, daß eine Zuordnungsspeicherzelle bestimmten Zustand"0"oder"1" aufweist) von dem Eingangsbus <Daten> in den Latch 151 geladen. Der Ausgang des Latch 151 ist Teil der Steuerung Redundanzdecoders, wobei der Redundanzdecoder entsprechend der Anzahl der Redundanz-Selektionsleitungen und entsprechend der Anzahl der Leitungen eines Datenbus zum Zugriff auf den Datenspeicher eine Anzahl von"Register"aus Flash-Zelle 150 und Latch 151 aufweist. Die Ausgänge aller Register zusammen stellen den aktuellen Stand der Programmierung des Redundanz- decoders dar. Mit einem Signal PROG wird die Information des Latch nichtflüchtig in die Flash-Zelle programmiert. Mit dem Signal READ wird diese nichtflüchtige Information wieder in

das Latch übertragen, beispielsweise, wenn der Datenspeicher zur Inbetriebnahme erstmals mit Energie versorgt wird.

Figur 3 zeigt den Redundanzadreßdecoder 7 aus Figur 1 in näherem Detail. Zentrale Bestandteile des Betriebsbereiches des Redundanzadreßdecoders 7 sind vier Zuordnungsspeicher 10, 11,12 und 13, die ausgangsseitig jeweils mit einer der Redundanzwortleitungen RXSELO bis RXSEL3 in Verbindung stehen. Eingangsseitig stehen die Zuordnungsspeicher 10,11, 12 und 13 mit dem Adreßbus 5 in Verbindung. Zusätzlich ist jeder der Zuordnungsspeicher 10,11, 12 und 13 mit einer Aktivierungsleitung verbunden, die ein Signal ENA liefert.

Zur Generierung eines Deaktivierungssignals DIS für den Deaktivierungseingang 6 des Adreßdecoders 4 ist ein Deaktivierungsschaltwerk 14 vorgesehen. Das Deaktivierungs- schaltwerk 14 weist zwei NAND-Gatter mit jeweils zwei Eingängen auf, wobei ein NAND-Gatter eingangsseitig mit den Redundanzwortleitungen RXSELO und RXSEL1 verbunden ist, während das andere NAND-Gatter eingangsseitig mit den Redundanzwortleitungen RXSEL2 und RXSEL3 verbunden ist. Die Ausgänge der NAND-Gatter werden zwei Eingängen eines NOR- Gatters zugeführt, das das Signal DIS generiert.

Der Adreßbus 5 bildet zusammen mit den Zuordnungsspeichern 10,11, 12 und 13 sowie mit dem Deaktivierungsschaltwerk 14 den im Normalbetrieb des Datenspeichers 1 aktiven Betriebs- bereich des Redundanzadreßdecoders 7. Es ist klar, daß mit steigender Anzahl von Redundanzwortleitungen RXSEL eine steigende Anzahl von Zuordnungsspeichern im Redundanz- adreßdecoder 7 vorgesehen werden müssen. Im Ausführungs- beispiel der Erfindung sind jedoch nur vier Redundanz- wortleitungen vorgesehen.

Der Redundanzadreßdecoder 7 hat auch einen Programmierungs- bereich, der ausschließlich im Programmierungsmodus des Datenspeichers 1 aktiv ist. Dazu weist der Datenspeicher 1 einen Zuordnungsadreßdecoder 15 auf, der eingangsseitig mit dem Zuordnungsadreßbus 8 sowie mit der Steuerungsleitung LOADN verbunden ist. Auf die Eingabe eines geeigneten Zuordnungsadreßsignals auf dem Zuordnungsadreßbus 8 und eines Signals LOADN wird einer der vier Zuordnungsspeicher 10,11, 12 und 13 für den Programmierbetrieb aktiviert. Hierzu weist der Redundanzadreßdecoder 15 vier Ausgangsleitungen 16 auf, die mit Y0, Y1, Y2 und Y3 bezeichnet sind und die zu Aktivierungseingängen LOAD der Zuordnungsspeicher 10,11, 12 und 13 zugeführt werden. Weiterhin werden den Zuordnungsspeichern 10,11, 12, und 13 die externen Programmierungs-Steuerungssignale PROGN und ENA zugeführt Die Zuordnungsspeicher 10,11, 12 und 13 weisen weiterhin je drei Eingänge ZE auf, die über je eine Ansteuergruppe 23 aus drei Flash-Zellen 24 durch eine betätigbare Treiberschaltung 17 (WLDRIV) mit einer Programmierspannung versorgt werden, wobei die insbesondere deren Polarität von dem gewünschten Betriebsmodus des Redundanzdecoders 7 abhängt. Die von der Treiberschaltung 17 an die Eingänge ZE (Control Gates der als Zuordnungsspeicherzellen verwendeten Flash-Zellen) ergeben sich wie folgt : Betriebs-Program-LöschenRuheLesen bedingungenmieren VCG 12V15V0V2,5V (0Vim deselek- tierten Zustand)

Die genaue Funktionsweise der Treiberschaltung 17 ist hier nicht gezeigt.

Figur 4 zeigt den Zuordnungsadreßdecoder 15 aus Figur 3 in näherem Detail. Wie man sieht, weist der ZuordnungsadreB- decoder 15 vier NAND-Gatter mit jeweils zwei Eingängen auf, die mit zwei Invertern wie in Figur 4 gezeigt zu einem ZuordnungsadreEdecoder-Schaltwerk 18 verschaltet sind. Wie man in dieser Ansicht besonders gut sieht, hat der Zuordnungsadreßbus 8 nur zwei Zuordnungsadreßleitungen ZADRO und ZADR1. Aus den beiden jeweils binär codierten Zuordnungs- adreßleitungen des Zuordnungsadreßbus 8 werden die Signale für die vier Ausgangsleitungen 16 generiert, und zwar indem je ein Ausgang eines NAND-Gatters zusammen mit dem externen Programmiersignal LOADN je einem NOR-Gatter 20 zugeführt wird. Je ein Ausgang eines NOR-Gatters 20 generiert eines der Signale für die Ausgangsleitungen Y0, Yl, Y2 und Y3. Dadurch wird wie in Figur 4 gezeigt ein ZuordnungsadreBsignal"00" auf dem Zuordnungsadreßbus 8 so umgewandelt, daß an der Ausgangsleitung YO der logische Pegel"1"anliegt, während bei den übrigen Ausgangsleitungen Y1, Y2 und Y3 der logische Pegel"0"anliegt.

Figur 5 zeigt den Zuordnungsspeicher 10 aus Figur 3 in näherem Detail. Wie man in dieser Ansicht besonders gut sieht, umfaßt der Adreßbus 5, der dem Zuordnungsspeicher 10 zugeführt wird, hier nur zwei Adreßleitungen ADRO und ADR1.

Entsprechend der Anzahl der Einzelleitungen des Adreßbus 5 sind zwei Zuordnungsspeicherzellen 19 und 20 im Zuordnungs- speicher 10 vorgesehen. Dabei steht die Zuordnungsspeicher- zelle 19 eingangsseitig (AnschluB DATA) mit der Leitung ADRO des Adreßbus 5 in Verbindung, während die Zuordnungsspeicher- zelle 20 eingangsseitig (AnschluB DATA) mit der Leitung ADR1 des Adreßbus 5 in Verbindung steht. Mit steigender Zahl von Einzelleitungen des Adreßbus 5 sind steigende Anzahlen von Zuordnungsspeicherzellen notwendig, um eine korrekte Adrets- decodierung zu gewährleisten.

Weiterhin ist im Zuordnungsspeicher 10 eine Validierungs- speicherzelle 21 vorgesehen, die eingangsseitig (AnschluB DATA) mit der bereits in Figur 3 gezeigten Programmierungs- leitung ENA in Verbindung steht.

Die beiden Ausgänge DOUT der Zuordnungsspeicherzelle 19 und der Zuordnungsspeicherzelle 20 sind je einem XNOR-Gatter mit zwei Eingängen zugeführt, wobei jeweils der andere Eingang des XNOR-Gatters mit dem jeweiligen EingangsanschluB DATA der Zuordnungsspeicherzelle verbunden ist. Die Ausgänge der beiden XNOR-Gatter sowie der Ausgang DOUT der Validierungs- speicherzelle 21 sind einem AND-Gatter mit drei Eingängen zugeführt. Der Ausgang des AND-Gatters führt zu der Redundanzwortleitung RXSELO, wie am besten in Figur 3 zu sehen ist.

Die Zuordnungsspeicherzellen 19 und 20 sowie die Validierungsspeicherzelle 21 sind an sich jeweils identisch aufgebaut. Sie weisen eine erste Gruppe von Programmierungs-

und Steuereingangsleitungen VPROG, PROGN und LOAD auf, die an entsprechende Programmierungs-und Steuerungsleitungen zum Zuordnungsspeicher 10 angeschlossen sind. Weiterhin sind an den Zuordnungsspeicherzellen 19 und 20 sowie an der Validierungsspeicherzelle 21 eine zweite Gruppe von Programmierungseingängen READ, READN und READCLP vorgesehen, wobei die entsprechenden Programmierungssignale READN und READCLP aus dem externen Signal READ generiert werden. Hierzu wird das Signal READ zunächst über einen Inverter 26 zum Signal READN invertiert. Aus dem Signal READN wird dann über eine in Figur 5 gezeigte Treiberschaltung 127 das Analogsignal READCLP generiert. Wenn READ gleich der Spannung Vdd ist (z. B gleich 5V), dann gilt READCLP=VCLP (für z. B.

VCLP=1, 2V).

Hinsichtlich des Aufbaus des Zuordnungsspeichers 10 ist noch wesentlich, da$ die Zuordnungsspeicherzellen 19 und 20 sowie die Validierungsspeicherzelle 21 bezüglich der Programmierungseingänge VPROG, PROGN, LOAD, READ, READN und READCLP parallel geschaltet sind.

Figur 6 zeigt die Zuordnungsspeicherzelle 19 aus Figur 5 in näherem Detail. Die Zuordnungsspeicherzelle 19 gliedert sich in eine Leseschaltung 27 (SENSE) und in eine Hochvolt-Latch- schaltung 28 (LATHV). Bei LOAD gleich logisch"1 wird der Wert von DATA in die Latchschaltung 28 übertragen und erscheint an DOUT. Mit LOAD gleich logisch"0"wird der Wert gehalten. LATHV besitzt einen zweiten Eingang DN, wobei der Wert an diesem Eingang invertiert in die Latchschaltung 28 übertragen wird. Da dieser Eingang kein eigenes Selektions- signal hat, muß der Eingang im Ruhezustand hochohmig beschaltet sein.

Figur 7 zeigt die Leseschaltung 27 aus Figur 6 in näherem Detail. Entsprechend den Anforderungen der Latchschaltung 28 hat die Leseschaltung 27 einen Tristate-Ausgang DN. Im Fall READ gleich logisch"0"ist dieser Ausgang hochohmig. Im Fall READ gleich logisch"1|§ wird der detektierte Wert der Flash- Zelle (niedriges Vt gleich logisch"1"gleich 0V auf der Leitung ZE) in die Latchschaltung 28 übertragen. im Programmiermodus (PROGN=0) wird je nach gespeicherter Information die Programmierspannung an VPROG (z. B. 5V) oder 0V auf die Ausgänge ZE durchgeschaltet. Das Control Gate der Zellen wird beim Programmieren auf z. B.-12V gehalten. Vor jedem Programmieren müssen die Flash-Zellen durch Anlegen von z. B. 15V am Control Gate und 0V an ZE gelöscht werden.

Das an ZE anliegende Signal wird über N1 an P1 und P2 gespiegelt und ggf. verstärkt. Der Strom-Schaltunkt der Schaltung wird dabei durch Dimensionierung von N1, P1, P2 und N2 eingestellt. Der Ausgang DN kann einen hochohmigen Zustand annehmen, indem READ=OV und READN=Vdd gesetzt werden.

Figur 8 zeigt eine als Stacked-Gate-Zelle 115 ausgestaltete Speicherzelle eines erfindungsgemäSen Zuordnungsspeichers. In ein Substrat 108 ist durch Dotierung eine Source 109 sowie eine Drain 110 eingebracht. Auf dem Substrat befindet sich eine Tunneloxid-Schicht 111, auf der eine Floating-Gate- Schicht 112 aufgebracht ist. Auf der Floating-Gate-Schicht 112 ist ein Inter-Poly-Dielectricum 113 aufgebracht. Schließ- lich ist auf dem Inter-Poly-Dielectricum 113 noch eine Control-Gate-Schicht 114 aufgebracht, die ebenfalls ausschließlich mit dem Inter-Poly-Dielectricum in Verbindung steht. Unterhalb der Darstellung in Figur 8 ist die symbolhafte Bezeichnung der Stacked-Gate-Zelle 115 angegeben.

Figur 9 zeigt eine als Split-Gate-Zelle 116 ausgestaltete Speicherzelle eines erfindungsgemäßen Datenspeichers. In ein Halbleitersubstrat ist eine Source 117 und eine Drain 118 durch Dotieren eingebracht. Auf dem Substrat befindet sich eine Tunneloxid-Schicht 119 sowie ein Floating-Gate-Bereich 120. Auf den Floating-Gate-Bereich 120 ist ein Inter-Poly- Dielectricum 121 aufgebracht, und zwar derart, da$ sich ein Bereich des Inter-Poly-Dielectricums 121 von der Oberseite des Floating-Gates 120 herunter auf die Tunneloxid-Schicht 119 erstreckt. Auf dem Inter-Poly-Dielectricum 121 befindet sich das Control-Gate 122, wobei der sich von dem Bereich oberhalb des Inter-Poly-Dielectricums 121 in den Bereich der Tunneloxid-Schicht 119 erstreckende Bereich als Serien-Gate 123 ausgebildet ist.

Im Betrieb verhält sich der erfindungsgemäße Datenspeicher 1, wie nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 7 beschrieben ist.

Dazu wird angenommen, da$ nach der Herstellung des Daten- speichers 1 in einem Testvorgang herausgefunden wurde, daß die Speicherzelle S1 defekt ist und da$ die als ordnungsgemäß arbeitend herausgefundene Redundanzspeicherzelle RS1 deren Funktion übernehmen soll.

Beim Programmieren des Datenspeichers 1 derart, da$ die Funktion der Speicherzelle S1 durch die Redundanzspeicher- zelle RS1 übernommen wird, wird dazu am Adre$bus 1 eine Wortleitungsadresse"00"angelegt, die die Wortleitung XSELO anwählt. Dazu wird auf den beiden Selektionsleitungen ADRO und ADR1 des Adreßbus 5 (vgl. Figur 5) der Wert logisch ll00' erzeugt.

Da der Zuordnungsspeicher 10 die Zuordnung der Redundanz- speicherzelle RS1 vornimmt, mu$ dieser zunächst für seine Programmierung 10 ausgewählt werden. Dies geschieht dadurch,

daß am Zuordnungsadreßbus 8 eine Zuordnungsadresse"00" angelegt wird, die über die Ausgangsleitung YO (vgl. Figur 3 und Figur 4) den Zuordnungsspeicher 10 auswählt. Wie in Figur 4 gezeigt ist, geschieht dies dadurch, da$ auf Zuordnungs- adreßleitungen ZADRO und ZADR1 die logische Adresse"00" angelegt wird. Daraufhin erscheint an der Ausgangsleitung YO ein Zustand logisch"1", während die übrigen Ausgangs- leitungen Y1, Y2 und Y3 jeweils auf dem logischen Pegel"0" liegen. Durch Anlegen von LOADN="0"werden die RAM-Zellen in der Zuordnungsspeicherzelle 19 mit den an den Leitungen ADRO und ADR1 anliegenden Werten belegt.

Vor dem Programmieren des nichtflüchtigen Teils werden die Flash-Zellen im Zuordnungsspeicher 10 durch Anlegen von 15V am Control-Gate und von 0V an ZE gelöscht (vgl. Figuren 6 und 7). Außerdem müssen noch die Leitungen PROGN (Figur 5) auf "0"gesetzt werden und eine entsprechende Programmierspannung an VPROG angelegt werden (vgl. Beschreibung zu den Figuren 6 und 7). Auf diese Weise werden in den nichtflüchtigen Teil der Zuordnungsspeicherzelle 19 und der Zuordnungsspeicherzelle 20 die Werte logisch"0"geschrieben, und zwar entsprechend den auf den Selektionsleitungen ADRO und ADR1 anliegenden logischen Werten.

Außerdem wird die Eingangsleitung ENA (vgl. Figur 3 und Figur 5) auf den Zustand logisch"1"gebracht. In der Validierungs- speicherzelle 21 befindet sich nach dem Programmieren entsprechend dem auf der Eingangsleitung ENA anliegenden Wert logisch"1"ebenfalls der Wert logisch"1". Dadurch ist nach dem Programmieren die Redundanzspeicherzelle RS1 der Speicherzelle S1 zugeordnet. Im Betrieb verhält sich der wie vorstehend programmierte Datenspeicher 1 wie nachfolgend beschrieben. Dazu wird angenommen, da$ im Betrieb des Daten- speichers 1 versucht werden soll, auf die Speicherzelle S1

zuzugreifen. Dazu wird auf die Selektionsleitungen ADRO und ADR1 des Adreßbusses 5 das Adre$datum logisch"00"angelegt (vgl. Figur 5). Die Programmierungsleitungen ENA, READ, READN, VPROG und PROGN haben bei dem Betrieb des Daten- speichers 1 nach dessen Initialisierung keinerlei Funktion, sie werden deaktiviert gehalten.

An den beiden Eingängen der in Figur 5 gezeigten XNOR-Gatter liegt dann jeweils der Wert logisch"0"an, und zwar einmal aufgrund des von den Selektionsleitungen ADRO und ADR1 gelieferten Wertes logisch"0"und aufgrund der von den Zuordnungsspeicherzelle 19 und 20 gelieferten und während des Programmierens gespeicherten Wertes logisch"0". Die Ausgänge der XNOR-Gatter in Figur 5 erzeugen daraufhin den Wert logisch"1", der dem AND-Gatter in Figur 5 zugeführt wird. In der Validierungsspeicherzelle 21 befindet sich aufgrund der Programmierung der Wert logisch"lw «, der ebenfalls dem AND- Gatter mit drei Eingängen in Figur 5 zugeführt wird. Somit geht der Ausgang des AND-Gatters mit drei Eingängen in Figur 5 auf logisch"l"über, was die Redundanzwortleitung RXSELO (vgl. Figur 3) auswählt. Auf diese Weise wird die zur Redundanzspeicherzelle RS1 zugehörige Wortleitung RXSELO ausgewählt, wenn am Adreßbus 5 die zur Speicherzelle S1 weisende Adresse anliegt. Da die Ausgänge RSEL der Zuordnungsspeicher 11,12 und 13 (vgl. Figur 3) sich auf dem Zustand 0 befinden, während der Ausgang RSEL des Zuordnungs- speichers 10 den Wert logisch"1"hat, nimmt der Ausgang DIS des Deaktivierungsschaltwerks 14 in Figur 3 den Wert logisch "1"an. Dadurch wird der Adreßdecoder 4 (vgl. Figur 1) deaktiviert, so da$ Wechselwirkungen zwischen dem Ausgang der Speicherzelle S1 und dem Ausgang der Redundanzspeicherzelle RS1 verhindert werden.