[發明專利]電一次可編程和一次可擦除熔絲

有效

• 申請號: 200680037308.7
• 申請日: 2006-09-18
• 公開（公告）號: CN101283412A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 戴維·W·博爾斯特勒;埃斯金德·黑盧;奇潔明;薩布拉馬尼恩·S·艾耶
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G11C17/16
• 分類號: G11C17/16;G11C17/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 周少杰

技術領域

本發明一般涉及改進的集成電路設備。更具體地，本發明貫注于可重編程的電可編程熔絲(eFuse)。

背景技術

電可編程熔絲(eFuse)是一種簡單的電路元件，其具有熔斷或未熔斷的兩種不同狀態之一。正如通常在本領域已知的，對eFuse的數據寫入包含：熔斷eFuse以代表“1”；以及讓eFuse留在它們的缺省狀態(即未熔斷)，以代表“0”值。在未熔斷狀態eFuse允許電接觸，而在熔斷狀態電接觸被切斷。然而，在例如其中eFuse的熔斷實際上允許電接觸、因而以代表“1”的缺省狀態來代表“0”的反向eFuse的情形中，也可以采用相反的方法。

從國際商業機器公司可得的許多集成電路芯片已經包括一組或多組eFuse，它們被用來給集成電路芯片提供自我修復能力。利用eFuse，如果在集成電路中檢測到瑕疵(imperfection)，則適當的eFuse被斷開(tripped)，即熔斷。被激活的熔絲幫助所述芯片控制單個電路速度，以管理功耗并且修復不希望的并且潛在地代價高的缺陷。如果所述技術檢測到該芯片因為各個電路運行太快或太慢而出現故障，則其能通過控制適當的本地電壓來“扼止(throttle?down)”這些電路或使它們加速。eFuse在集成電路芯片中提供，對集成電路芯片而言，如果有，這也是很少的附加成本。

圖1是按照已知結構的eFuse的圖。如圖1所示，eFuse元件100包括多個組件，該多個組件包括多晶硅熔絲110、熔絲鎖存器120、程序鎖存器130、程序場效應晶體管(FET)140和先行(look-ahead)編程復用器150。第一并且主要的組件是多晶硅熔絲110。熔絲110有兩個可能的邏輯狀態。在所述示例中，在其值被評估為邏輯“0”時它能夠保持完整。其它的狀態是“已編程”并且評估為邏輯“1”。編程熔絲110需要幅度大約10mA和200μsec的持續期的DC電流脈沖。通過動態增加多晶硅熔絲鏈接的電阻，這種高電流編程熔絲110。

熔絲鎖存器120與每個熔絲110相關聯。熔絲鎖存器120用作三個功能：

(1)在熔絲編程期間，所有的熔絲鎖存器120被初始化為邏輯“0”，于是通過提供用于確定何時編程每個熔絲110的序列使能機制，單個邏輯“1”被移位；

(2)當讀取熔絲值時，熔絲鎖存器120被用來讀出并且存儲熔絲值；以及(3)，熔絲鎖存器具有附加的數據端口，被用來在所有的熔絲之間創建菊花鏈，該附加的數據端口允許對全部熔絲的串行訪問。因為編程單個熔絲所需要的高DC電流需求，所以邏輯“1”使用菊花鏈狀態鎖存器，通過0字段移位，以便一次編程一個熔絲。

eFuse?100的剩余組件只在編程熔絲110時起作用。希望的熔絲狀態被移位到程序鎖存器130。當程序鎖存器130加載有邏輯“1”時，它選擇程序FET140并且還禁用先行編程復用器150。先行編程復用器150使得熔絲鎖存器的被移位的“1”跳過沒有被選擇來編程的熔絲，由此節約了熔絲編程時間。

對于要發生的編程，EFuseProg信號被使能并且利用FSource輸入跨越熔絲110放置高的電壓，并且通過程序FET?140吸收結果產生的電流。只有在高電流通路被啟用時，才能夠編程熔絲。程序FET?140在程序鎖存器130被設置并且被移位的“1”到達熔絲鎖存器120時被啟用。對于有關eFuse和用來執行片上(on-chip)修復的eFuse的使用的更多的信息，參見Cowan等人的“On-Chip?Repair?and?an?ATE?Independent?Fusing?Methodology，”ITCinternational?Test?conference，IEEE?2002，第178-186頁，其通過引用在此并入。

如上所述，電可編程熔絲已由國際商業機器公司用來替代金屬和激光熔絲，以在電路上電編程操作設置或者修理芯片上的故障電路。然而，從上面的描述明顯看到，當前的eFuse技術利用eFuse電阻的低到高變化作為編程eFuse的方式。在這樣做的過程中，eFuse能夠僅僅被編程一次并且不能夠重編程。

由于此限制，在當前的技術下，eFuse不適合用在要求可重編程能力的應用中。例如，eFuse不能夠用在電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)應用中，該應用典型地要求EEPROM以可重編程的方式被寫入、讀取和擦除。

發明內容

鑒于上文，具有在eFuse的初始編程之后可重編程的電可編程熔絲(eFuse)將是有益的。本發明提供了這樣的一種可重編程eFuse和用于重編程這樣的eFuse的方法。