[發明專利]一種采用電流編程的電子可編程熔絲電路結構

有效

• 申請號: 201710312461.6
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107293328B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 任永旭;金建明;顧明
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: G11C17/16
• 分類號: G11C17/16;G11C17/18
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陳慧弘

本發明公開了一種采用電流編程的電子可編程熔絲電路結構，包括矩陣單元、電流鏡和基準電流源產生電路，所述基準電流源產生電路產生的基準電流經過所述電流鏡成比例放大為編程電流，編程電流控制所述矩陣單元進行編程熔絲。所述矩陣單元包括m×n個熔絲單元、n個列選單元和譯碼單元，所述n個列選單元分別和n列熔絲單元連接，所述熔絲單元包括熔絲電阻和編程晶體管，所述列選單元包括列選晶體管，所述譯碼單元用于確定需要進行編程熔絲的熔絲單元所在的行列位置。本發明提供的一種采用電流編程的電子可編程熔絲電路結構，采用電遷移機制編程熔絲，具有熔斷阻值增大、編程熔絲電路結構穩定可靠的優良特性。

技術領域

本發明涉及電路保護領域，具體涉及一種采用電流編程的電子可編程熔絲電路結構。

背景技術

電子可編程熔絲(EFUSE-electrically programming Fuse)技術是根據多晶硅熔絲特性發展起來的技術。隨著EFUSE的理論與技術逐漸成熟，EFUSE的應用范圍迅速擴大。例如，在集成電路中設計多個相同功能的電路模塊作為備份，當發現其中一個電路模塊有缺陷時，通過熔絲單元將其燒斷，而使用具有相同功能的另一個電路模塊取代。又如，設計一款通用的集成電路，根據不同用戶的需求，將不需要的電路模塊通過熔絲單元燒斷，這樣一款集成電路設計就可以以經濟的方式制造并適用于不同客戶。

目前最常見的兩種熔斷模式包括熱斷裂(thermal rupture)模式和電遷移(EM)模式，現有EFUSE編程技術采用電壓編程技術，電路結構如圖1所示，電壓編程EFUSE電路包括熔絲電阻EFUSE，編程晶體管NM1，編程電壓源VFS。在編程熔絲過程中，當電子可編程熔絲處于編程熔絲狀態時，EFUSE link陽極端施加編程電壓源VFS，然后與行地址對應的字線信號(WL)為高電平時選中其中的某一行打開編程晶體管NM1，通過熱斷裂(thermal rupture)現象改變熔絲EFUSE的物理結構，由未被編程之前的低阻抗狀態變成高阻抗狀態，實現對熔絲EFUSE的編程。

傳統的用電壓編程EFUSE結構電路圖雖然可以熔斷EFUSE熔絲電阻，但由于電流過大，多晶硅電熔絲局部聚集的熱量非常大，導致多晶硅電熔絲爆裂。如果此時多晶硅熔絲出現過編程，會導致金屬鏈上的大部分金屬硅化物還沒遷移，那么熔斷后阻值小，可靠性也非常低。導致產生部分低電阻狀態，造成實際使用上諸多的不便利。

電遷移技術只需要很小的電流就可以實現編程熔絲，通過電遷移后EFUSE熔斷阻值非常大，且熔斷阻值對時間和溫度的影響不大，其穩定性和可靠性的關鍵因素是提供精確和穩定的熔斷電流，但是工藝和環境的變化往往會影響熔斷電流的精確度和穩定性，從而造成電子可編程熔絲電路結構的穩定性和可靠性較差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種采用電流編程的電子可編程熔絲電路結構，采用電遷移機理編程熔絲，具有熔斷阻值增大、編程熔絲電路結構穩定可靠的優良特性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種采用電流編程的電子可編程熔絲電路結構，其特征在于，包括矩陣單元、電流鏡和基準電流源產生電路，所述基準電流源產生電路產生的基準電流經過所述電流鏡成比例放大為編程電流，上述編程電流控制所述矩陣單元進行編程熔絲。

進一步地，所述矩陣單元包括m×n個熔絲單元、n個列選單元和譯碼單元，所述n個列選單元分別和n列熔絲單元連接，所述列選單元包括列選晶體管，所述列選晶體管一端連接電流鏡的輸出端，另一端連接位于該列選晶體管所在列的熔絲單元，所述熔絲單元包括熔絲電阻和編程晶體管，所述熔絲電阻的一端連接所在列的列選晶體管，另一端連接該熔絲單元中的編程晶體管，同時所述編程晶體管的另一端接地，所述譯碼單元用于確定需要進行編程熔絲的熔絲單元所在的行列位置，其中，m和n均為正整數。

進一步地，所述列選晶體管為PMOS列選晶體管。

進一步地，所述編程晶體管為NMOS編程晶體管。