JP2007081018A - Electric fuse module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通電により電気ヒューズ素子を電気的に切断してプログラム(溶断やシリサイド化など)する電気ヒューズモジュールに関するものである。 The present invention relates to an electric fuse module that electrically cuts an electric fuse element by energization and performs programming (such as fusing and silicidation).
従来、電気ヒューズ装置(電気ヒューズモジュール)は、高周波のトリミング用プログラムデバイス等の半導体集積回路(LSI)に広く使用されている。電気ヒューズ装置において、ポリシリコン等で形成された電気ヒューズ素子は、バイポーラトランジスタに直列に接続され、1アンペア程度の大電流を流してプログラム(溶断やシリサイド化など)することによりプログラムされる。 Conventionally, electric fuse devices (electric fuse modules) are widely used in semiconductor integrated circuits (LSIs) such as high-frequency trimming program devices. In an electrical fuse device, an electrical fuse element formed of polysilicon or the like is connected in series to a bipolar transistor, and programmed by flowing a large current of about 1 ampere and performing programming (melting, silicidation, etc.).
近年、半導体集積回路の分野において、ゲート材料としてポリシリコン上に金属材料をシリサイド化して形成し、ゲート材料を低抵抗化するプロセスが開発された。そこで、ゲート材料に電流を流すことにより、上面のシリサイド層を切断し、高抵抗化するような仕組みを利用した電気ヒューズ素子の技術が現れている。130nmや90nmプロセス世代では、通電により電気ヒューズ素子をプログラムする際に必要な瞬時電流は、電気ヒューズ素子1個当たり10〜30ミリアンペアである。 In recent years, in the field of semiconductor integrated circuits, a process has been developed in which a metal material is silicided and formed on polysilicon as a gate material to reduce the resistance of the gate material. In view of this, an electric fuse element technology has appeared that utilizes a mechanism in which a current is passed through a gate material to cut the silicide layer on the upper surface to increase the resistance. In the 130 nm and 90 nm process generations, the instantaneous current required to program the electrical fuse element by energization is 10 to 30 milliamperes per electrical fuse element.
図10は従来から半導体集積回路に使用されている電気ヒューズ装置の構成例を示す回路図である。図10において、100は電気ヒューズ、101は電気ヒューズ100と直列に接続されたPMOSトランジスタ(スイッチング素子)、102は出力をPMOSトランジスタ101のゲートに接続されたNAND回路である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of an electric fuse device conventionally used in a semiconductor integrated circuit. In FIG. 10, 100 is an electric fuse, 101 is a PMOS transistor (switching element) connected in series with the
選択された電気ヒューズ100に対して、NAND回路102にプログラム信号が入力され、NAND回路102の導通によりPMOSトランジスタ101がオンして電流が流される。電気ヒューズ100は、シリサイドやポリシリコンもしくはメタルの微細パターンで形成され、所定の電流が流されると熱的にプログラムされ、断線や抵抗上昇が発生する。これにより、プログラムされない初期の電気ヒューズ素子抵抗と、プログラムされ高抵抗化された電気ヒューズの抵抗値を読み出すことで、信号状態の0/1を認識することができる。このようにして電気ヒューズ装置を実現することができる(例えば、特許文献1参照)。
この電気ヒューズ装置においては、ワンタイムPROM(OTP)の用途として外部から電気信号を与えて、1回だけ、データの書込みを行うことができるものであり、データを書き換えることができない。本発明により解決すべき課題は、電気ヒューズによりデータの書き換えを可能にすることである。 In this electric fuse device, as an application of a one-time PROM (OTP), an electric signal is given from the outside and data can be written only once, and data cannot be rewritten. The problem to be solved by the present invention is to enable rewriting of data by an electric fuse.
本発明にかかる電気ヒューズモジュールは、プログラム前の状態にある複数の電気ヒューズと、プログラム制御信号に応答して少なくとも1つの電気ヒューズをプログラムし残りの電気ヒューズをプログラムしないヒューズ状態とし、それ以降のプログラム制御信号に応答して残りの電気ヒューズを同時ないしは順次にプログラムするヒューズ状態とするプログラム制御手段と、プログラム制御手段からのヒューズデータの組み合わせを論理出力する論理手段とを備えることを特徴とするものである。 The electrical fuse module according to the present invention is a fuse state in which at least one electrical fuse is programmed in response to a program control signal and the remaining electrical fuses are not programmed in response to a program control signal. Program control means for setting the fuse state to program the remaining electric fuses simultaneously or sequentially in response to a program control signal, and logic means for logically outputting a combination of fuse data from the program control means. Is.
本発明においては、プログラム制御信号に応答するプログラム制御手段により複数の電気ヒューズを初段から順番に1つずつ電気ヒューズをプログラムすることができるから、論理手段によるヒューズデータの組み合わせの論理出力から、初期状態を例えば、「0」、第1の電気ヒューズプログラム後に「1」、以降の電気ヒューズプログラム後「0」、というように一回だけ「0」から「1」になったデータの書き換えを実現させることができる。したがって、電気ヒューズモジュールを必要分だけ並べて書き換えを実現する場合に比べて、回路規模および制御端子数を削減することができる。 In the present invention, since the plurality of electrical fuses can be programmed one by one in order from the first stage by the program control means that responds to the program control signal, the initial output from the logic output of the combination of fuse data by the logic means. For example, data can be rewritten from “0” to “1” only once, such as “0”, “1” after the first electric fuse program, “0” after the subsequent electric fuse program, etc. Can be made. Therefore, the circuit scale and the number of control terminals can be reduced as compared with the case where rewriting is realized by arranging the electrical fuse modules as many as necessary.
また、本発明においては、プログラム制御素子を順次導通していくに際しては検知回路により前段の電気ヒューズがプログラムされている状態を検知し、前段の電気ヒューズがプログラムされている時だけ、次段の電気ヒューズのプログラムの実行が可能であり、1本のプログラム制御信号の端子からプログラムが必要な電気ヒューズの本数分のプログラム制御信号を入力することだけでプログラムを実現させることができる。 Further, in the present invention, when the program control elements are sequentially turned on, the detection circuit detects the state in which the previous electrical fuse is programmed, and only when the previous electrical fuse is programmed, The program of the electric fuse can be executed, and the program can be realized only by inputting the program control signals for the number of electric fuses that need to be programmed from one program control signal terminal.
電気ヒューズのプログラムには、材料変質に伴う高抵抗化のほか溶断も含まれる。 The electrical fuse program includes fusing as well as high resistance due to material alteration.
半導体集積回路の実動作時には、読出し制御素子を導通し、電気ヒューズと読出し制御素子との接続ノードに現れる電圧レベルを入力とする論理出力、例えば、排他的論理和をとることにより、初期状態「0」、第1の電気ヒューズプログラム後「1」、それ以降の電気ヒューズプログラム後「0」、というように一回だけ「0」から「1」になったデータの書き換えを実現させることができる。 In actual operation of the semiconductor integrated circuit, the read control element is turned on, and a logical output having a voltage level appearing at a connection node between the electric fuse and the read control element as an input, for example, an exclusive OR is performed to obtain an initial state “ Data rewriting from “0” to “1” can be realized only once, such as “0”, “1” after the first electric fuse program, and “0” after the subsequent electric fuse program. .
好ましくは電気ヒューズはシリサイドもしくはポリシリコンもしくはメタルで形成され一端が外部電源電圧に接続されている。 Preferably, the electric fuse is formed of silicide, polysilicon, or metal, and one end is connected to an external power supply voltage.
好ましくは読出し制御信号に応答してプログラム制御手段からのヒューズデータを論理手段に入力するヒューズデータ読出し回路を備える。 Preferably, a fuse data read circuit is provided for inputting fuse data from the program control means to the logic means in response to the read control signal.
好ましくは論理手段は排他的論理和回路である。 Preferably, the logic means is an exclusive OR circuit.
好ましくはプログラム制御手段は、電気ヒューズそれぞれの他端と接地端子それぞれとの間に接続された複数のプログラム制御素子と、少なくとも1つの第1の電気ヒューズとそれに対応する第1のプログラム制御素子との接続点電圧を検知する検知回路とを含み、第1のプログラム制御素子以外の他のプログラム制御素子は、複数のプログラム制御素子のうち、第1の電気ヒューズに接続された第1のプログラム制御素子は、最初のプログラム制御信号の入力に応答して第1の電気ヒューズをプログラムし、第1のプログラム制御素子以外の他のプログラム制御素子は、検知信号の入力に応答してそれに対応する電気ヒューズをプログラムし、検知回路は、最初のプログラム制御信号の入力に応答して前記接続点電圧を検知し、第1の電気ヒューズがプログラムしていると検知し、かつ、それ以降のプログラム制御信号の入力時に、次段以降の電気ヒューズをプログラムする検知信号を出力する。 Preferably, the program control means includes a plurality of program control elements connected between the other end of each electric fuse and each of the ground terminals, at least one first electric fuse and a first program control element corresponding thereto. A first control circuit connected to the first electrical fuse among the plurality of program control elements. The element programs the first electrical fuse in response to the input of the first program control signal, and other program control elements other than the first program control element respond to the input of the detection signal in response to the corresponding electrical control elements. The fuse is programmed, and the detection circuit detects the connection point voltage in response to the input of the first program control signal, and the first electrical Yuzu senses to be programmed, and, upon input of a subsequent program control signal, and outputs a detection signal to program the following stages of the electrical fuse.
好ましくは電気ヒューズが、第1ないし第4の電気ヒューズであり、プログラム制御素子が、第1ないし第4の電気ヒューズそれぞれに個別に接続された第1、第2、第3、第4のプログラム制御素子であり、検知回路が、第1ないし第3の電気ヒューズとそれらに対応する第1ないし第3のプログラム制御素子との間の第1ないし第4の接続点電圧をそれぞれ検知する第1、第2、第3の検知回路であり、論理手段が、第1と第4の接続点電圧を入力する第1の排他的論理和回路と、第2と第3の接続点電圧を入力する第2の排他的論理和回路と、第1および第2の排他的論理和回路の出力を入力する第3の排他的論理和回路とを備える。 Preferably, the electrical fuses are first to fourth electrical fuses, and first, second, third, and fourth programs in which program control elements are individually connected to the first to fourth electrical fuses, respectively. A first control circuit, wherein the detection circuit detects first to fourth connection point voltages between the first to third electrical fuses and the corresponding first to third program control elements, respectively; , Second and third detection circuits, wherein the logic means inputs a first exclusive OR circuit for inputting the first and fourth connection point voltages, and inputs the second and third connection point voltages. A second exclusive OR circuit; and a third exclusive OR circuit that inputs the outputs of the first and second exclusive OR circuits.
この構成では初期状態「0」、第1の電気ヒューズプログラム後「1」、第2の電気ヒューズプログラム後「0」、第3の電気ヒューズプログラム後「1」、第4のヒューズプログラム後「0」というように4回のデータの書き換えを実現させることができる。 In this configuration, the initial state is “0”, “1” after the first electric fuse program, “0” after the second electric fuse program, “1” after the third electric fuse program, “0” after the fourth fuse program. Thus, the data can be rewritten four times.
好ましくは検知回路が、電気ヒューズとプログラム制御素子との接続点電圧を入力レベルとした信号とプログラム制御信号との論理積演算をとる回路構成を備える。 Preferably, the detection circuit has a circuit configuration for performing a logical product operation of a signal having a connection point voltage between the electric fuse and the program control element as an input level and a program control signal.
好ましくは検知回路の出力信号が前段のプログラム制御用のスイッチング素子を次段のプログラム動作の時にはオフさせているオフ制御回路を備える。 Preferably, the output signal of the detection circuit includes an off control circuit that turns off the switching element for program control in the previous stage during the program operation in the next stage.
この構成では、検知回路の出力を受けて1度プログラムを実行した前段の電気ヒューズのプログラム制御素子をオフするので、電気ヒューズの2度切りが発生しないでプログラム動作を実行することができる。 In this configuration, since the program control element of the preceding electric fuse that has executed the program once upon receiving the output of the detection circuit is turned off, the program operation can be executed without causing the electric fuse to be cut twice.
本発明によれば、回路規模の削減を図りながら書き換えを実現できる。 According to the present invention, rewriting can be realized while reducing the circuit scale.
以下、本発明にかかわる電気ヒューズモジュールの実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Embodiments of an electrical fuse module according to the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1の電気ヒューズモジュールを説明する。
(Embodiment 1)
An electric fuse module according to
図1は本発明の実施の形態1における電気ヒューズモジュールの構成を示す回路図である。図1において、10,11はそれぞれ一端が外部電源端子に接続された第1、第2の電気ヒューズである。電気ヒューズ10、11は、シリサイドもしくはポリシリコンもしくはメタルで形成されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an electric fuse module according to
12、13はそれぞれのドレインが第1および第2の電気ヒューズ10、11それぞれの他端に接続され、それぞれのソースが接地端子に接続された、NMOSトランジスタからなる第1、第2のプログラム制御素子である。D1は、第1の電気ヒューズ10と第1のプログラム制御素子12との第1のノード(接続点)、D2は第2の電気ヒューズ11と第2のプログラム制御素子13との第2のノードである。
14は検知回路である。この検知回路14は、プログラム制御信号(Prog)の入力に応答して第1のノードD1の電圧を検知し、この検知から第1の電気ヒューズ10がプログラムしていると検知するときは、それ以降のプログラム制御信号(Prog)の入力時に、第2の電気ヒューズ11をプログラムさせるよう第2のプログラム制御素子13をオンにするようになっている。
15はヒューズデータ読出し回路である。このヒューズデータ読出し回路15はヒューズデータを読み出す回路である。ヒューズデータは第1、第2の電気ヒューズ10,11のプログラムに関するデータである。ヒューズデータ読出し回路15は、ドレインが第1のノードD1に接続されソースが接地された、NMOSトランジスタからなる第1の読出し制御素子15aと、ドレインが第2のノードD2に接続されソースが接地された、NMOSトランジスタからなる第2の読出し制御素子15bとを備える。ヒューズデータ読出し回路15は、ヒューズデータを読み出すに際してはこれら読出し制御素子15a,15bのゲートに対する読出し信号(Read)によりオンすることによりヒューズデータを読み出すようになっている。
なお、検知回路14とヒューズデータ読出し回路15は、プログラム制御手段を構成する。
The
このプログラム制御手段は、プログラム制御信号(Prog)に応答して、少なくとも1つの電気ヒューズである第1の電気ヒューズ10をプログラムし、残りの電気ヒューズである第2の電気ヒューズ11をプログラムしないヒューズ状態とし、次のプログラム制御信号(Prog)に応答して第2の電気ヒューズ11をプログラムするヒューズ状態に制御するようになっている。このプログラム制御手段は実施の形態1以降の各実施の形態においても、具体構成は各実施の形態で同一ないしは相違するが、その基本は同様である。
In response to a program control signal (Prog), the program control means programs the first
16は排他的論理和回路(Ex−OR)である。この排他的論理和回路16は、プログラム制御手段からのヒューズデータの組み合わせを論理出力(OUT)する論理手段を構成する。この論理手段は実施の形態1以降の各実施の形態においても具体構成は各実施の形態で同一ないしは相違するが、その基本は同様である。
ヒューズデータ読出し回路15を構成する第1、第2の読出し制御素子15a,15bは、それぞれ、第1、第2プログラム制御素子12、13よりもトランジスタとしてのサイズが小さくなっている。これは、ヒューズデータ読出し時において読出し制御素子15a,15bのONに要するソースドレイン電流は、第1、第2プログラム制御素子12,13が電気ヒューズ10,11をプログラムするのに要するソースドレイン電流ほど大電流を必要としないからである。
The first and second
なお、実施の形態1以降の各実施の形態におけるプログラム制御素子や読出し制御素子も同様であるので各実施の形態でのその説明は省略するものとする。 Since the program control element and the read control element in each of the first and subsequent embodiments are the same, the description thereof in each embodiment will be omitted.
以上の構成を備えた実施の形態の電気ヒューズモジュールの動作を説明する。 The operation of the electrical fuse module of the embodiment having the above configuration will be described.
まず、第1の電気ヒューズ10をプログラムする動作について説明する。
First, an operation for programming the first
第1のプログラム制御素子12のゲートと検知回路14とにプログラム制御信号(Prog)を入力する。このプログラム制御信号(Prog)の入力により第1のプログラム制御素子12がオンする。第1のプログラム制御素子12がオンすると、第1の電気ヒューズ10はプログラム動作を開始する。
A program control signal (Prog) is input to the gate of the first
一方、検知回路14は、プログラム制御信号(Prog)の入力に応答して第1のノードD1の電圧変化から第1の電気ヒューズ10の状態がプログラム前(切断前)の状態であることを検知し、第2のプログラム制御素子13のゲート電圧を制御して該第2のプログラム制御素子13をオフに制御しておくので、第2の電気ヒューズ11はプログラム動作を開始しない。
On the other hand, in response to the input of the program control signal (Prog), the
第1のプログラム制御素子12がオンして第1の電気ヒューズ10のプログラムが実行される前は、第1の電気ヒューズ10の抵抗値が低く、ノードD1は高電位であるが(状態1)、第1の電気ヒューズ10がプログラムされた後は第1の電気ヒューズ10が高抵抗化されることにより、ノードD1の電位は下がることになる。(状態2)
以上のように第1の電気ヒューズ10がプログラムされた状態を読み出すに際しては、読出し信号(Read)をヒューズデータ読出し回路に入力してその第1、第2の読出し制御素子15a,15bを同時オンし、第1の電気ヒューズ10の抵抗と第1の読出し制御素子15aの抵抗との抵抗比であるノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ11の抵抗と第2の読出し制御素子15bの抵抗との抵抗比であるノードD2の電圧レベルとを入力レベルとする排他的論理和回路16の論理出力(OUT)から読み出す。
Before the first
As described above, when reading the programmed state of the first
初期状態ではノードD1、D2の電位は両方とも高値(H)であるから、排他的論理和回路16の論理出力(OUT)は「0」であったが、第1の電気ヒューズ10がプログラム後の(状態1)になると、ノードD1の電位は低値(L)、ノードD2の電位は高値(H)であるから、排他的論理和回路16の論理出力(OUT)は「1」となる。
Since the potentials of the nodes D1 and D2 are both high (H) in the initial state, the logical output (OUT) of the exclusive OR
以上により、電気ヒューズモジュールはデータの書込み(「0」から「1」)が行われることになる。次に、書き込んだデータの書き換え(「1」から「0」)について説明する。 As described above, data is written ("0" to "1") in the electrical fuse module. Next, rewriting of written data (from “1” to “0”) will be described.
この書き換えは、次のプログラム制御信号(Prog)を第1のプログラム制御素子12と検知回路14とに入力する。このとき、検知回路14は、ノードD1の電位から第1の電気ヒューズ10は既にプログラムされていることを検知して、第2のプログラム制御素子13に検知信号を入力することにより当該第2のプログラム制御素子13をオンにする。これにより、第2の電気ヒューズ11はプログラムされる。
In this rewriting, the next program control signal (Prog) is input to the first
その結果、読出し信号(Read)をヒューズデータ読出し回路15に入力して第1、第2の読出し制御素子15a,15bをオンにすると、第1の電気ヒューズ10と第2の電気ヒューズ11とがプログラムされてノードD1,D2の電位は共に低値(L)であるので、排他的論理和回路16の論理出力(OUT)は「0」となる。
As a result, when the read signal (Read) is input to the fuse data read
以上のように、実施の形態1の電気ヒューズモジュールでは、初期状態「0」→データ書込み「1」→データ書き換え「0」というように、データの追記書き換えが実現し、いわゆる「0」「1」の1ビットのデータを出力するOTPの電気ヒューズを有する半導体記憶装置において、最小の制御端子数で書き換え可能な電気ヒューズを実現することができる。 As described above, in the electrical fuse module according to the first embodiment, additional data rewriting is realized in the initial state “0” → data writing “1” → data rewriting “0”, so-called “0” “1”. In the semiconductor memory device having an OTP electric fuse that outputs 1-bit data, a rewritable electric fuse can be realized with the minimum number of control terminals.
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2の電気ヒューズモジュールを説明する。
(Embodiment 2)
An electric fuse module according to
図2は本発明の実施の形態2における電気ヒューズモジュールの構成を示す回路図である。図2において、20、21、22、23は一端が電源端子に接続された第1、第2、第3、第4の電気ヒューズ、24、25、26、27はそれぞれのドレインが第1、第2、第3、第4の電気ヒューズ20、21、22、23それぞれの他端に接続され、それぞれのソースが接地端子に接続された第1、第2、第3、第4のプログラム制御素子、28、29、30は第1、第2、第3の電気ヒューズ20、21、22、23それぞれと第1、第2、第3のプログラム制御素子20、21、22それぞれとの第1、第2、第3のノードD1,D2,D3の電圧をそれぞれ検知する第1、第2、第3の検知回路である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the electrical fuse module according to
31は第1、第2、第3、第4の読出し制御素子31a,31b,31c,31dからなるヒューズデータ読出し回路である。
A fuse
32は排他的論理和回路である。排他的論理和回路32は第1、第2、第3の排他的論理和回路32a、32b,32cにより構成されている。第1の排他的論理和回路31aの2入力は第2、第3のノードD2,D3の電位であり、第2の排他的論理和回路31bの2入力は第1、第4のノードD1,D4の電位であり、第3の排他的論理和回路31cの2入力は、第1、第2の排他的論理和回路31a,31bの論理出力(OUT)である。この排他的論理和回路32の論理は周知であるからその詳細な説明は略する。
以上の構成を備えた実施の形態2の電気ヒューズモジュールの動作を説明する。 The operation of the electric fuse module of the second embodiment having the above configuration will be described.
最初に第1、第2、第3、第4の電気ヒューズ20、21、22、23を全てプログラムしないときには「0」が出力されている状態(プログラム前の状態)である。 When all the first, second, third, and fourth electric fuses 20, 21, 22, and 23 are not programmed first, “0” is output (the state before programming).
まず、第1の電気ヒューズ20をプログラムする動作について説明する。
First, an operation for programming the first
プログラム制御信号(Prog)を受けて第1のプログラム制御素子24がオンする。第1のプログラム制御素子24がオンすることにより、第1の電気ヒューズ20はプログラムされていく。
In response to the program control signal (Prog), the first
プログラム制御信号(Prog)は第1、第2、第3の検知回路28、29、30にも入力されるが、第1、第2、第3の検知回路28、29、30は全ての電気ヒューズ20、21、22、23がプログラム前の状態であることを検知するので第2、第3、第4のプログラム制御素子25、26、27をそれぞれオフにしておく。それにより第2、第3、第4の電気ヒューズ21、22、23のそれぞれのプログラム動作は開始しない。
The program control signal (Prog) is also input to the first, second, and
第1のプログラム制御素子24がオンしてプログラムが実行される前は、第1の電気ヒューズ20の抵抗値が低く、第1のノードD1は高電位であるが(状態1)、第1の電気ヒューズ20がプログラムされた後は第1の電気ヒューズ20が高抵抗化されることにより、第1のノードD1の電位は下がることになる。(状態2)
以上のように第1の電気ヒューズ20がプログラムされた状態を読み出す際には、読出し信号(Read)により、ヒューズデータ読出し回路31の第1、第2、第3、第4の読出し制御素子31a,31b,31c,31dをオンし、第1の電気ヒューズ20の抵抗と第1の読出し制御素子31aの抵抗との抵抗比である第1のノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ11の抵抗と第2の読出し制御素子31bの抵抗との抵抗比である第2のノードD2の電圧を入力レベルと、第3の電気ヒューズ22の抵抗と第3の読出し制御素子31cの抵抗との抵抗比である第3のノードD3の電圧レベルと、第4の電気ヒューズ23の抵抗と第4の読出し制御素子31dの抵抗との抵抗比である第4のノードD4の電圧を入力レベルを入力として排他的論理和回路32の論理出力(OUT)を出力する。
Before the first
As described above, when the programmed state of the first
初期状態では第1、第2、第3、第4のノードD1、D2、D3、D4の電位は高値(H)であるため、排他的論理和回路32の論理出力(OUT)は「0」であったが、第1の電気ヒューズ20がプログラム後の(状態1)になると排他的論理和回路32の論理出力(OUT)は「1」となる。排他的論理和回路32の論理出力(OUT)の説明は省略する。これにより、データが書込み(「0」から「1」)が行われたことになる。
Since the potentials of the first, second, third, and fourth nodes D1, D2, D3, and D4 are high (H) in the initial state, the logical output (OUT) of the exclusive OR
次に、上記書き込んだデータの書き換え(「1」から「0」に戻すこと)を説明する。 Next, rewriting of the written data (returning from “1” to “0”) will be described.
この書き換えは、第2の電気ヒューズ21をプログラムする。そのため、まず、第1の検知回路28は、第1のノードD1の電位レベルが第1の電気ヒューズ20がプログラム後の(状態1)であることを検知し、かつ次のプログラム制御信号(Prog)が入ると、第2のプログラム制御素子25をオンすることにより、第2の電気ヒューズ21はプログラムされていく。このときプログラム制御信号(Prog)が第2、第3の検知回路29、30にも入力されるが、第2、第3の電気ヒューズ21、22がプログラム前の状態であることを検知するので第3、第4のプログラム制御素子26、27をオフにしておく。それにより第3、第4の電気ヒューズ22、23においてプログラム動作は開始しない。
This rewriting programs the second
以上のように第2の電気ヒューズ21がプログラムされた状態を読み出す際には、ヒューズデータ読出し回路31内部の全読出し制御素子31a,31b,31c,31dをオンし、第1の電気ヒューズ20の抵抗と第1の読出し制御素子31aの抵抗との抵抗比である第1のノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ11の抵抗と第2の読出し制御素子31bの抵抗との抵抗比である第2のノードD2の電圧レベルと、第3の電気ヒューズ22の抵抗と第3の読出し制御素子31cの抵抗との抵抗比である第3のノードD3の電圧レベルと、第4の電気ヒューズ23の抵抗と第4の読出し制御素子31dの抵抗との抵抗比である第4のノードD4の電圧を入力レベルを入力として排他的論理和回路32の論理出力(OUT)を出力する。
When reading the programmed state of the second
この排他的論理和回路32の論理出力(OUT)は、第2の電気ヒューズ21がプログラム後の(状態1)になると「0」となり、データの書き換え(「1」から「0」に戻す)が実現する。
The logical output (OUT) of the exclusive OR
以上のように、外部からプログラム制御信号(Prog)が入力されたときに、各検知回路28,29,30で前段の電気ヒューズ20,21,22,23それぞれの状態を検知し比較することによって、第1の電気ヒューズ20から順次プログラムを実行していく。電気ヒューズ20,21,22,23それぞれをプログラムするたびに全電気ヒューズ20,21,22,23の出力の排他的論理和回路32の論理出力(OUT)で読み出すため、データを随時書き換えることが可能となる。
As described above, when a program control signal (Prog) is input from the outside, the
以上のように実施の形態2によれば、「0」「1」の1ビットのデータを出力するOTPの電気ヒューズを有する半導体記憶装置において、最小の制御端子数で書き換え可能な電気ヒューズを実現できる。 As described above, according to the second embodiment, a rewritable electric fuse can be realized with a minimum number of control terminals in a semiconductor memory device having an OTP electric fuse that outputs 1-bit data of “0” and “1”. it can.
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3の電気ヒューズモジュールを説明する。
(Embodiment 3)
An electric fuse module according to Embodiment 3 of the present invention will be described.
図3は本発明の実施の形態3における電気ヒューズモジュールの構成を示す回路図であり、図4は図3における回路図のタイミングチャートである。C1、C2は第1、第2のプログラム制御素子42、43のゲート入力である。図3において、40,41は一端が電源端子に接続された第1、第2の電気ヒューズ、42、43はそれぞれのドレインが第1および第2の電気ヒューズ40、41の他端に接続され、それぞれのソースが接地端子に接続された第1、第2のプログラム制御素子である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the electric fuse module according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 4 is a timing chart of the circuit diagram in FIG. C1 and C2 are gate inputs of the first and second
44は第1の電気ヒューズ40と第1のプログラム制御素子42との第1のノードD1の電圧を検知する検知回路である。検知回路44はインバータ44aとAND回路44bとで構成されている。
A
45は第1、第2の読出し制御素子45a,45bからなるヒューズデータ読出し回路である。
A fuse
46は排他的論理和回路である。 46 is an exclusive OR circuit.
以上の構成を備えた実施の形態3の電気ヒューズモジュールの動作を説明する。 The operation of the electrical fuse module according to the third embodiment having the above configuration will be described.
まず、第1の電気ヒューズ40をプログラムする動作について説明する。プログラム制御信号(Prog)を受けて第1のプログラム制御素子42がオンする。第1のプログラム制御素子42がオンすることにより、第1の電気ヒューズ40はプログラムされていく。このときプログラム制御信号(Prog)が検知回路44にも入力されるが、第1の電気ヒューズ40が切断前の状態であることを検知するので第2のプログラム制御素子43をオフしておく。それにより第2の電気ヒューズ41においてプログラム動作は開始しない。
First, an operation for programming the first
第1のプログラム制御素子42がオンしてプログラムが実行される前は、第1の電気ヒューズ40の抵抗値が低く、ノードD1は高電位であるが(状態1)、第1の電気ヒューズ40がプログラムされた後は第1の電気ヒューズ40が高抵抗化されることにより、ノードD1の電位は下がることになる。(状態2)
以上のように第1の電気ヒュー40ズがプログラムされた状態を読み出す際には、読出し信号(Read)を入力してヒューズデータ読出し回路45内の第1、第2の読出し制御素子45a,45bをオンし、第1の電気ヒューズ40の抵抗と第1の読出し制御素子45aの抵抗との抵抗比である第1のノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ41の抵抗と第2の読出し制御素子45bの抵抗との抵抗比である第2のノードD2の電圧を入力レベルとして排他的論理和回路46の論理出力(OUT)で読み出す。
Before the first
As described above, when reading the programmed state of the first
初期状態ではノードD1、D2の電位は両方とも高値(H)であったために、排他的論理和回路46の論理出力(OUT)は「0」であったが、第1の電気ヒューズ40がプログラム後の(状態1)になると排他的論理和回路46の論理出力(OUT)は「1」となる。
Since the potentials of the nodes D1 and D2 are both high (H) in the initial state, the logical output (OUT) of the exclusive OR
これにより、データが書込み(「0」から「1」)が行われたことになる。 As a result, data has been written (from “0” to “1”).
次に、上記書き込んだデータの書き換え(「1」から「0」に戻すこと)を説明する。 Next, rewriting of the written data (returning from “1” to “0”) will be described.
この書き換えは、第2の電気ヒューズ41をプログラムする。
This rewriting programs the second
検知回路44は、まずノードD1の電位レベルが第1の電気ヒューズ40がプログラム後の(状態1)であることを検知する。検知回路44はインバータ44aとAND回路44aとを用いて実現しており、ノードD1のレベルが第1の電気ヒューズ40のプログラム後の状態、つまり低値「L」であることを受けて、AND回路44bの2入力のうち1入力は高値(H)で受けることになる。次にプログラム用の制御信号が入ると、検知回路内44のAND回路44bから高値(H)の信号が出ることによって、第2のプログラム制御素子43をオンする。その後、第2の電気ヒューズ41はプログラムされていく。
First, the
以上のように第2の電気ヒューズ41がプログラムされた状態を読み出す際には、ヒューズデータ読出し回路45の第1、第2の読出し制御素子45a,45bをオンし、第1の電気ヒューズ40の抵抗と第1の読出し制御素子45aの抵抗との抵抗比である第1のノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ41の抵抗と第2の読出し制御素子45bの抵抗との抵抗比である第2のノードD2の電圧を入力レベルとして排他的論理和回路45の論理出力(OUT)で読み出す。この場合、第1、第2のノードD1、D2の電位の両方がプログラム後の状態になるために、排他的論理和により出力は「0」となる。
As described above, when reading the programmed state of the second
以上から、実施の形態3においては、初期状態「0」→第1の電気ヒューズ40プログラム後「1」→第2の電気ヒューズ41プログラム後「0」というように、データの追記書き換えがプログラム信号のみの制御で実現する。
From the above, in the third embodiment, the additional data rewriting is performed as a program signal such that the initial state is “0” → “1” after the first
すなわち、実施の形態3によれば、いわゆる「0」「1」の1ビットのデータを出力するOTPの電気ヒューズを有する半導体記憶装置において、最小の制御端子数で書き換え可能な電気ヒューズを実現できる。 That is, according to the third embodiment, a rewritable electric fuse can be realized with the minimum number of control terminals in a semiconductor memory device having an OTP electric fuse that outputs 1-bit data of “0” and “1”. .
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4の電気ヒューズモジュールを説明する。
(Embodiment 4)
An electric fuse module according to Embodiment 4 of the present invention will be described.
図5は本発明の実施の形態4における電気ヒューズモジュールの構成を示す回路図であり、図6は図5における回路図のタイミングチャートである。C1ないしC4は第1ないし第4のプログラム制御素子54ないし57のゲート入力である。図5において、50、51、52、53は一端が電源端子に接続された第1、第2、第3、第4の電気ヒューズ、54、55、56、57はそれぞれのドレインが第1、第2、第3、第4の電気ヒューズ50、51、52、53の他端に接続され、それぞれのソースが接地端子に接続された第1、第2、第3、第4のプログラム制御素子である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of the electric fuse module according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 6 is a timing chart of the circuit diagram in FIG. C1 to C4 are gate inputs of the first to fourth
58、59、60は第1の電気ヒューズ50と第1のプログラム制御素子54との第1のノードD1の電圧を検知する第1、第2、第3の検知回路である。第1、第2、第3の検知回路58、59、60はそれぞれ、インバータ58a、59a、60aとAND回路58b、59b、60bで構成されている。
61はヒューズデータ読出し回路であり、このヒューズデータ読出し回路61は、第1、第2、第3、第4の読出し制御素子61a、61b、61c、61dを備える。
62は排他的論理和回路である。この排他的論理和回路62は、第1、第2、第3の排他的論理和回路62a、62b、62cから構成されている。
62 is an exclusive OR circuit. The exclusive OR
以上の構成備えた実施の形態4の電気ヒューズモジュールの動作を説明する。 The operation of the electrical fuse module according to the fourth embodiment having the above configuration will be described.
まず、第1の電気ヒューズ50をプログラムする動作について説明する。プログラム制御信号(Prog)を受けて第1のプログラム制御素子54がオンする。このとき、プログラム制御信号(Prog)が第1、第2、第3の検知回路58、59、60へも同時に入力されるが、それぞれ第2、第3、第4の電気ヒューズ51、52、53はプログラム前なので第2、第3、第4のノードD2、D3、D4それぞれの電位は高値「H」のため、第1、第2、第3の検知回路58、59、60のAND回路58a、59a、60aからは低値「L」が出力され、第2、第3、第4の電気ヒューズ51、52、53がプログラムされることはない。ここで、第1のプログラム制御素子54がオンすることにより、第1の電気ヒューズ50はプログラムされていく。
First, an operation for programming the first
第1のプログラム制御素子54がオンしてプログラムが実行される前は、第1の電気ヒューズ50の抵抗値が低く、第1のノードD1は高電位であるが(状態1)、第1の電気ヒューズ50がプログラムされた後は第1の電気ヒューズ50が高抵抗化されることにより、第1のノードD1の電位は下がることになる。(状態2)
以上のように第1の電気ヒューズ50がプログラムされた状態を読み出す際には、第1の読出し制御素子61aをオンし、第1の電気ヒューズ50の抵抗と第1の読出し制御素子61aの抵抗との抵抗比である第1のノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ51の抵抗と第2の読出し制御素子61bの抵抗との抵抗比である第2のノードD2の電圧レベルと、第3の電気ヒューズ52の抵抗と第3の読出し制御素子61cの抵抗との抵抗比である第3のノードD3の電圧レベルと、第4の電気ヒューズ53の抵抗と第4の読出し制御素子61dの抵抗との抵抗比である第4のノードD4の電圧を入力レベルとして排他的論理和回路62で読み出す。排他的論理和回路62の内部の論理動作は実施の形態2と同様である。
Before the first
As described above, when reading the programmed state of the first
初期状態では第1、第2、第3、第4のノードD1、D2、D3、D4それぞれの電位は全て高かったために、排他的論理和回路62の論理出力(OUT)は「0」であったが、第1の電気ヒューズ50がプログラム後の(状態1)になると排他的論理和回路62の論理出力(OUT)は「1」となる。
Since the potentials of the first, second, third, and fourth nodes D1, D2, D3, and D4 were all high in the initial state, the logical output (OUT) of the exclusive OR
次に、第2の電気ヒューズ51をプログラムするとき、つまり先ほど書き込んだ「1」を書き換えて「0」に戻すときには、まず、第1のノードD1の電位レベルが第1の電気ヒューズ50がプログラム後の(状態1)であることを第1の検知回路58で検知する。第1の検知回路58は第1のノードD1の電位レベルがプログラム後の状態、つまり低値「L」であることを受けてそのAND回路58bの2入力のうち1入力は「H」で受けることになる。
Next, when the second
次に、プログラム制御信号が入ると、第1の検知回路58のAND回路58bから「H」の信号が出力されることによって、第2のプログラム制御素子55をオンする。しかし、ここでは、第3、第4のノードD3、D4それぞれの電位レベルが第3、第4の電気ヒューズ52、53がプログラム前なので第2、第3の検知回路59、60はプログラム制御信号(Prog)が入力されても、第3、第4のプログラム制御素子56、57をオンすることはない。よってその後、電源端子から接地端子へ第2の電気ヒューズ51の抵抗を介して電流が流れ、第2の電気ヒューズ51はプログラムされていく。
Next, when a program control signal is input, an “H” signal is output from the AND
以上のように第2の電気ヒューズ51がプログラムされた状態を読み出す際には、第2の読出し制御素子61bをオンし、第1の電気ヒューズ50の抵抗と第1の読出し制御素子61aの抵抗との抵抗比である第1のノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ51の抵抗と第2の読出し制御素子61bの抵抗との抵抗比である第1のノードD2の電圧を入力レベルとして排他的論理和回路62で読み出す。
As described above, when reading the programmed state of the second
すると、第1、第2のノードD1、D2の電位がプログラム後の状態になり、第3、第4のノードD3、D4の電位はプログラム前の状態で排他的論理和回路62に入力され、排他的論理和回路62の論理出力(OUT)は「0」となり、よって、初期状態「0」→第1の電気ヒューズ50、プログラム後「1」→第2の電気ヒューズ51、プログラム後「0」というように、データの追記書き換えがプログラム信号のみの制御で実現する。
Then, the potentials of the first and second nodes D1 and D2 are in the state after programming, and the potentials of the third and fourth nodes D3 and D4 are input to the exclusive OR
更に、第3、第4の電気ヒューズ52、53をプログラムするときには、その都度プログラム用外部制御端子から制御信号を入力すれば、所望の電気ヒューズがプログラムされ、排他的論理和回路62の論理出力(OUT)から、データの書き換えが随時実現する。
Further, when the third and fourth electric fuses 52 and 53 are programmed, if a control signal is inputted from the external control terminal for programming each time, a desired electric fuse is programmed and the logical output of the exclusive OR
以上のように実施の形態4によれば、いわゆる「0」「1」の1ビットのデータを出力するOTPの電気ヒューズを有する半導体記憶装置において、最小の制御端子数で書き換え可能な電気ヒューズを実現できる。 As described above, according to the fourth embodiment, in a semiconductor memory device having an OTP electric fuse that outputs 1-bit data of so-called “0” and “1”, an electric fuse that can be rewritten with the minimum number of control terminals is provided. realizable.
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5の電気ヒューズモジュールを説明する。
(Embodiment 5)
An electric fuse module according to Embodiment 5 of the present invention will be described.
図7は本発明の実施の形態5における電気ヒューズモジュールの構成を示す回路図である。図7において、70、71は一端が電源端子に接続された第1、第2の電気ヒューズ、72、73はそれぞれのドレインが第1および第2の電気ヒューズ70、71の他端に接続され、それぞれのソースが接地端子に接続された第1、第2のプログラム制御素子である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of an electrical fuse module according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 7,
74は検知回路であり、インバータ74aとAND回路74bとから構成されている。
75はヒューズデータ読出し回路である。このヒューズデータ読出し回路75は、第1、第2の読出し制御素子75a、75bから構成されている。
76は排他的論理和回路である。
77はオフ制御回路である。このオフ制御回路77は、第2の電気ヒューズ71をプログラムするときに、検知回路74の出力を受けて1度プログラムを実行した第1の電気ヒューズ70の第1のプログラム制御素子72をオフにする回路である。オフ制御回路77はフリップフロップ77aとインバータ77bとから構成されている。
以上の構成を備えた実施の形態5の電気ヒューズモジュールの動作を説明する。 The operation of the electrical fuse module according to the fifth embodiment having the above configuration will be described.
まず、第1の電気ヒューズ70をプログラムする動作について説明する。プログラム制御信号(Prog)を受けて第1のプログラム制御素子72がオンする。このとき、プログラム制御信号(Prog)が検知回路74へも入力されるが、第1の電気ヒューズ70はまだプログラム前なので第1のノードD1の電位は「H」であり、検知回路74のAND回路74bからの出力は低値「L」が出力され、第2の電気ヒューズ71がプログラムされることはまだない。ここで、第1のプログラム制御素子72だけがオンすることにより、外部電源端子から接地端子へ第1の電気ヒューズ70の抵抗を介して電流が流れ、第1の電気ヒューズ70はプログラムされていく。
First, an operation for programming the first
第1のプログラム制御素子72がオンしてプログラムが実行される前は、第1の電気ヒューズ70の抵抗値が低く、第1のノードD1は高電位であるが(状態1)、第1の電気ヒューズ70がプログラムされた後は第1の電気ヒューズ70が高抵抗化されることにより、ノードD1の電位は下がることになる。(状態2)
以上のように第1の電気ヒューズ70がプログラムされた状態を読み出す際には、第1の読出し制御素子75aをオンし、第1の電気ヒューズ70の抵抗と第1の読出し制御素子75aの抵抗との抵抗比である第1のノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ71の抵抗と第2の読出し制御素子75bの抵抗との抵抗比である第2のノードD2の電圧を入力レベルとして排他的論理和回路76で読み出す。
Before the first
As described above, when reading the programmed state of the first
そうすると、初期状態では第1、第2のノードD1、D2の電位は両方とも「H」であった為に、出力は「0」であったが、第1の電気ヒューズ70がプログラム後の(状態1)になると排他的論理和回路76の論理出力(OUT)は「1」となる。
Then, since the potentials of the first and second nodes D1 and D2 were both “H” in the initial state, the output was “0”. However, the first
次に、第2の電気ヒューズ71をプログラムするとき、つまり先ほどプログラムした「1」を書き換えて「0」に戻すときには、まず、第1のノードD1の電位レベルが第1の電気ヒューズ70がプログラム後の(状態1)であることを検知回路74で検知する。検知回路74は、第1のノードD1のレベルがプログラム後の状態、つまり低値「L」であることを受けてそのAND回路74bの2入力のうち1入力は高値「H」で受けることになる。また、同時に検知回路74からの信号がオフ制御回路77に入力され、オフ制御回路77の出力を低値「L」でラッチし続けることになる。
Next, when the second
これにより、次にプログラム用外部制御端子からの制御信号が入ったとき、検知回路74のAND回路74bから高値「H」の信号が出ることによって、第2のプログラム制御素子73をオンするが、一度プログラムが実行された第1の電気ヒューズ70のプログラムを制御する第1のプログラム制御素子72をオンすることはなく、電気ヒューズの二度切りは発生しない。
Thus, when the control signal from the program external control terminal is input next, the second
このことによって、電源端子から接地端子へ第2の電気ヒューズ71の抵抗を介してのみ電流が流れ、第2の電気ヒューズ71はプログラムされていく。
As a result, a current flows only from the power supply terminal to the ground terminal via the resistance of the second
以上のように第2の電気ヒューズ71がプログラムされた状態を読み出す際には、ヒューズデータ読出し回路75の第1、第2の読出し制御素子75a、75bをオンし、第1の電気ヒューズ70の抵抗と第1の読出し制御素子75aの抵抗との抵抗比である第1のノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ71の抵抗と第2の読出し制御素子75bの抵抗との抵抗比である第2のノードD2の電圧を入力レベルとして排他的論理和回路76で読み出す。
As described above, when reading the programmed state of the second
そうすると、第1、第2のノードD1、D2の電位の両方がプログラム後の状態になるために、排他的論理和回路76の論理出力(OUT)は「0」となる。
Then, since both the potentials of the first and second nodes D1 and D2 are in the state after programming, the logical output (OUT) of the exclusive OR
よって、初期状態「0」→第1の電気ヒューズ70のプログラム後「1」→第2の電気ヒューズ71のプログラム後「0」というように、電気ヒューズモジュールのデータの追記書き換えがプログラム信号のみの制御で実現する。
Therefore, the initial state “0” → the post-programming of the first
以上のように本実施の形態5によれば、いわゆる「0」「1」の1ビットのデータを出力するOTPの電気ヒューズを有する半導体記憶装置において、最小の制御端子数で書き換え可能な電気ヒューズを実現できる。 As described above, according to the fifth embodiment, in a semiconductor memory device having an OTP electric fuse that outputs 1-bit data of so-called “0” and “1”, the electric fuse can be rewritten with the minimum number of control terminals. Can be realized.
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6の電気ヒューズモジュールを説明する。
(Embodiment 6)
An electric fuse module according to Embodiment 6 of the present invention will be described.
図8は本発明の実施の形態6における電気ヒューズモジュールの構成を示す回路図である。図8において80、81、82、83は一端が電源端子に接続された第1、第2、第3、第4の電気ヒューズ、84、85、86、87はそれぞれのドレインが第1、第2、第3、第4の電気ヒューズ80、81、82、83の他端に接続され、それぞれのソースが接地端子に接続された第1、第2、第3、第4のプログラム制御素子である。 FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of an electrical fuse module according to Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 8, 80, 81, 82, and 83 are first, second, third, and fourth electric fuses having one end connected to a power supply terminal, and 84, 85, 86, and 87 have drains that are connected to the first and second drains, respectively. First, second, third, and fourth program control elements connected to the other ends of the second, third, and fourth electric fuses 80, 81, 82, and 83, and the respective sources connected to the ground terminal. is there.
88、89、90は第1、第2、第3の検知回路である。
これら検知回路88、89、90は、第1、第2、第3の電気ヒューズ80、81、82と第1、第2、第3のプログラム制御素子84、85、85との接続点である第1、第2、第3のノードD1、D2、D3の電圧を検知する。各検知回路88、89、90は、それぞれ、インバータ88a、89a、90aとAND回路88b、89b、90bとで構成されている。
These
91はヒューズデータ読出し回路である。このヒューズデータ読出し回路91は、第1、第2、第3、第4の読出し制御素子91a、91b、91c、91dで構成されている。
91 is a fuse data reading circuit. The fuse data read
92は排他的論理和回路である。この排他的論理和回路92は、実施の形態2と同様である。、
93、94、95、96は、第1、第2、第3、第4のオフ制御回路である。これらオフ制御回路93、94、95、96は、第2、第3、第4の電気ヒューズ81、82、83をプログラムするときに、第1、第2、第3の検知回路88、89、90の出力を受けて1度プログラムを実行した前段の電気ヒューズのプログラム制御素子をオフにする回路である。
以上の構成を備えた実施の形態6の電気ヒューズモジュールの動作を説明する。 The operation of the electrical fuse module of the sixth embodiment having the above configuration will be described.
まず、第1の電気ヒューズ80をプログラムする動作について説明する。プログラム制御信号(Prog)を受けて第1のプログラム制御素子84がオンする。このとき、プログラム制御信号(Prog)が第1、第2、第3の検知回路88、89、90へも入力されるが、第1、第2、第3、第4の電気ヒューズ80、81、82、83はまだプログラム前なので第1、第2、第3、第4のノードD1、D2、D3、D4の電位は高値「H」であり、それぞれの検知回路88、89、90のAND回路からの出力は低値「L」が出力され、第2、第3、第4の電気ヒューズ81、82、83がまだプログラムされることはない。ここでは第1の読出し制御素子84だけがオンすることにより、外部電源端子から接地端子へ第1の電気ヒューズ80の抵抗を介して電流が流れ、第1の電気ヒューズ80はプログラムされていく。
First, an operation for programming the first
第1のプログラム制御素子84がオンしてプログラムが実行される前は、第1の電気ヒューズ80の抵抗値が低く、ノードD1は高電位であるが(状態1)、第1の電気ヒューズ80がプログラムされた後は第1の電気ヒューズ80が高抵抗化されることにより、第1のノードD1の電位は下がることになる。(状態2)
以上のように第1の電気ヒューズ80がプログラムされた状態を読み出す際には、ヒューズデータ読出し回路91内の読出し制御素子91a、91bをオンし、第1の電気ヒューズ80の抵抗と第1の読出し制御素子91aの抵抗との抵抗比である第1のノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ81の抵抗と第2の読出し制御素子91bの抵抗との抵抗比である第2のノードD2の電圧レベルと、第3の電気ヒューズ82の抵抗と第3の読出し制御素子91cの抵抗との抵抗比である第3のノードD3の電圧レベルと、第4の電気ヒューズ83の抵抗と第4の読出し制御素子91dの抵抗との抵抗比である第4のノードD4の電圧を入力レベルとして排他的論理和回路92で読み出す。
Before the first
As described above, when the programmed state of the first
そうすると、初期状態では第1、第2、第3、第4のノードD1、D2、D3、D4の電位の全てが高値「H」であった為に、出力は「0」であったが、第1の電気ヒューズ80がプログラム後の(状態1)になると排他的論理和回路92の論理出力(OUT)は「1」となる。
Then, in the initial state, all of the potentials of the first, second, third, and fourth nodes D1, D2, D3, and D4 were high values “H”, so the output was “0”. When the first
次に、第2の電気ヒューズ81をプログラムするとき、つまり先ほどがプログラムした「1」を書き換えて「0」に戻すときには、まず第1のノードD1の電位レベルが第1の電気ヒューズ80がプログラム後の(状態1)であることを第1の検知回路88で検知する。第1の検知回路88は、第1のノードD1のレベルがプログラム後の状態、つまり低値「L」であることを受けてそのAND回路88bの2入力のうち1入力は高値「H」で受けることになる。また、同時に検知回路88からの信号が第1のオフ制御回路93のフリップフロップ回路に入力され、フリップフロップ回路の出力を低値「L」でラッチし続けることになる。
Next, when the second
これにより、次にプログラム用外部制御端子からの制御信号が入ったとき、第1の検知回路88内のAND回路88bから高値「H」の信号が出ることによって、第2のプログラム制御素子85をオンするが、一度プログラムが実行された第1のプログラム制御素子84をオンすることはなく、電気ヒューズの二度切りは発生しない。また、このときプログラム制御信号(Prog)がそれぞれの第2、第3の検知回路89、90へも入力されるが、第2、第3、第4の電気ヒューズ81、82、83はまだプログラム前なので第2、第3、第4のノードD2、D3、D4の電位は高値「H」であり、それぞれの検知回路のAND回路からの出力は低値「L」が出力され、第3、第4の電気ヒューズ82、83がまだプログラムされることはない。よって、電源端子から接地端子へ第2の電気ヒューズ81の抵抗を介してのみ電流が流れ、第2の電気ヒューズ81はプログラムされていく。
As a result, when a control signal from the program external control terminal is input next, a high value “H” signal is output from the AND circuit 88b in the
以上のように第2の電気ヒューズ81を第1の電気ヒューズ80をプログラムした後に追加でプログラムした状態を読み出す際には、ヒューズデータ読出し回路の読出し制御素子91a、91bをオンし、第1の電気ヒューズ80の抵抗と第1の読出し制御素子91aの抵抗との抵抗比である第1のノードD1の電圧レベルと、第2の電気ヒューズ81の抵抗と第2の読出し制御素子91bの抵抗との抵抗比である第2のノードD2の電圧レベルと、第3の電気ヒューズ82の抵抗と第3の読出し制御素子91cの抵抗との抵抗比である第3のノードD3の電圧レベルと、第4の電気ヒューズ83の抵抗と第4の読出し制御素子91dの抵抗との抵抗比である第4のノードD4の電圧を入力レベルとして排他的論理和回路92で読み出す。
As described above, when the second
すると、第1、第2のノードD1、D2の電位の両方がプログラム後の状態になるために、排他的論理和回路92の論理出力(OUT)は「0」となる。
Then, since both the potentials of the first and second nodes D1 and D2 are in the state after programming, the logical output (OUT) of the exclusive OR
よって、初期状態「0」→第1の電気ヒューズ80のプログラム後「1」→第2の電気ヒューズ81のプログラム後「0」というように、電気ヒューズモジュールのデータの追記書き換えがプログラム信号のみの制御で実現する。更に第3、第4の電気ヒューズをプログラムするときには、その都度プログラム用外部制御端子からパルスをいれてやれば、既にプログラムされた前段の電気ヒューズを追加書き込みすることなく所望の電気ヒューズがプログラムされ、排他的論理和回路による出力から、データの書き換えが随時実現する。
Therefore, the initial state “0” → the post-programming of the first
以上のように本実施の形態6によれば、いわゆる「0」「1」の1ビットのデータを出力するOTPの電気ヒューズを有する半導体記憶装置において、最小の制御端子数で書き換え可能な電気ヒューズを実現できる。 As described above, according to the sixth embodiment, in a semiconductor memory device having an OTP electric fuse that outputs 1-bit data of so-called “0” and “1”, the electric fuse can be rewritten with the minimum number of control terminals. Can be realized.
本発明の電気ヒューズモジュールは、例えばRAM冗長救済用などのように電気ヒューズ素子を多数必要とする場合でも、1モジュールで複数のデータの書き換えをできることから、搭載本数を減少させ電気ヒューズの占める領域の省面積化ができるもので、DRAMやSRAM等のRAM冗長救済用等の電気ヒューズモジュールとして有用である。 The electrical fuse module of the present invention can reduce the number of mounted areas and occupy the electrical fuse because a plurality of data can be rewritten with one module even when a large number of electrical fuse elements are required, such as for RAM redundancy relief. It is useful as an electrical fuse module for redundancy repair of RAM such as DRAM and SRAM.
10,11 電気ヒューズ
12,13 プログラム制御素子
15 ヒューズデータ読出し回路
14 検知回路
16 排他的論理和回路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
プログラム制御信号に応答して少なくとも1つの電気ヒューズをプログラムし残りの電気ヒューズをプログラムしないヒューズ状態とし、それ以降のプログラム制御信号に応答して残りの電気ヒューズを同時ないしは順次にプログラムするヒューズ状態とするプログラム制御手段と、
プログラム制御手段からのヒューズデータの組み合わせを論理出力する論理手段と、
を備える、ことを特徴とする電気ヒューズモジュール。 Multiple electrical fuses in the pre-program state;
A fuse state in which at least one electrical fuse is programmed in response to a program control signal and the remaining electrical fuses are not programmed, and the remaining electrical fuses are programmed simultaneously or sequentially in response to a subsequent program control signal; Program control means for
Logic means for logically outputting a combination of fuse data from the program control means;
An electrical fuse module comprising:
電気ヒューズそれぞれの他端と接地端子それぞれとの間に接続された複数のプログラム制御素子と、
少なくとも1つの第1の電気ヒューズとそれに対応する第1のプログラム制御素子との接続点電圧を検知する検知回路と、
を含み、
第1のプログラム制御素子以外の他のプログラム制御素子は、
複数のプログラム制御素子のうち、第1の電気ヒューズに接続された第1のプログラム制御素子は、最初のプログラム制御信号の入力に応答して第1の電気ヒューズをプログラムし、
第1のプログラム制御素子以外の他のプログラム制御素子は、検知信号の入力に応答してそれに対応する電気ヒューズをプログラムし、
検知回路は、最初のプログラム制御信号の入力に応答して前記接続点電圧を検知し、第1の電気ヒューズがプログラムしていると検知し、かつ、それ以降のプログラム制御信号の入力時に、次段以降の電気ヒューズをプログラムする検知信号を出力する、
ことを特徴とする請求項1ないし4のうちのいずれかに記載の電気ヒューズモジュール。 Program control means
A plurality of program control elements connected between the other end of each electrical fuse and each ground terminal;
A detection circuit for detecting a connection point voltage between at least one first electric fuse and a corresponding first program control element;
Including
Other program control elements other than the first program control element are:
The first program control element connected to the first electric fuse among the plurality of program control elements programs the first electric fuse in response to the input of the first program control signal,
A program control element other than the first program control element programs the corresponding electrical fuse in response to the input of the detection signal,
The detection circuit detects the connection point voltage in response to the input of the first program control signal, detects that the first electric fuse is programmed, and when the program control signal is input thereafter, Outputs a detection signal to program the electrical fuses after the stage,
The electric fuse module according to claim 1, wherein the electric fuse module is provided.
プログラム制御素子が、第1ないし第4の電気ヒューズそれぞれに個別に接続された第1、第2、第3、第4のプログラム制御素子であり、
検知回路が、第1ないし第3の電気ヒューズとそれらに対応する第1ないし第3のプログラム制御素子との間の第1ないし第4の接続点電圧をそれぞれ検知する第1、第2、第3の検知回路であり、
論理手段が、第1と第4の接続点電圧を入力する第1の排他的論理和回路と、第2と第3の接続点電圧を入力する第2の排他的論理和回路と、第1および第2の排他的論理和回路の出力を入力する第3の排他的論理和回路とを備える、ことを特徴とする請求項1ないし5のうちのいずれかに記載の電気ヒューズモジュール。 The electrical fuses are first to fourth electrical fuses;
The program control elements are first, second, third, and fourth program control elements individually connected to the first to fourth electric fuses,
First, second, and second detection circuits detect first to fourth connection point voltages between the first to third electrical fuses and the corresponding first to third program control elements, respectively. 3 detection circuit,
The logic means includes a first exclusive OR circuit for inputting the first and fourth connection point voltages, a second exclusive OR circuit for inputting the second and third connection point voltages, and a first 6. The electric fuse module according to claim 1, further comprising: a third exclusive OR circuit that inputs an output of the second exclusive OR circuit.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01165098A (en) * | 1987-12-21 | 1989-06-29 | Hitachi Ltd | Program circuit |
JPH03104097A (en) * | 1989-09-18 | 1991-05-01 | Fujitsu Ltd | Semiconductor memory device |
JPH04192198A (en) * | 1990-11-27 | 1992-07-10 | Mitsubishi Electric Corp | Redundant circuit |
-
2005
- 2005-09-13 JP JP2005265086A patent/JP2007081018A/en active Pending
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