CN101425341A - 包括反熔丝电路的半导体器件和向反熔丝电路写入地址的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种包括反熔丝电路的半导体器件和向反熔丝电路写入缺陷地址的方法。根据本发明的反熔丝电路包括：反熔丝元件，以非易失的方式来保持数据；锁存电路，暂时地保持要被写入到反熔丝元件的数据。能够以纳秒的数量级执行对锁存电路的写入，因而，即使当各自不同的缺陷地址被写入到多个芯片时，可以在非常短的时间段完成对锁存电路的写过程。由此，可以对芯片并行地执行对反熔丝元件的写入的实际过程，结果，可以以高速执行对反熔丝元件的写入过程。

Description

包括反熔丝电路的半导体器件和向反熔丝电路写入地址的方法

技术领域

本发明涉及一种反熔丝电路和包括该反熔丝电路的半导体器件，更具体来说，涉及一种能够高速向反熔丝元件进行写操作的反熔丝电路和包括该反熔丝电路的半导体器件。本发明还涉及一种向这样的反熔丝电路写入地址的方法。

背景技术

在诸如DRAM(动态随机存取存储器)的半导体器件中，通过冗余单元来替代不能正当操作的缺陷单元，以修复缺陷地址。在存储缺陷地址的过程中，通常地，使用熔丝元件(参见第H10-75170号和第2006-147651号日本专利申请公开)。处于初始状态的熔丝元件是导电的。当通过激光束照射来切割熔丝元件时，可以以非易失的方式存储缺陷地址。因此，当多个这样的熔丝元件被布置为切割期望的熔丝元件时，变得可以存储期望的地址。因此，传统的熔丝元件通过从导电状态变为绝缘状态，来以非易失的方式存储信息。

另一方面，近来，称作“反熔丝元件”的元件引起了广泛的关注(第2004-227361号日本专利申请)。与传统的熔丝元件相反，反熔丝元件通过从绝缘状态变为导电状态来存储信息。通过施加高压导致的介质击穿来执行向反熔丝元件写入信息。因此，与传统的熔丝元件不同，当写入时，激光束的照射不是必须的。这导致了缺陷地址的高速写入，并去除了诸如激光调阻器的装置。此外，不会发生由于激光束照射导致的钝化膜的破坏，由此还可以提高产品可靠性。

在晶片状态下进行操作测试后，执行将缺陷地址写入到反熔丝元件。不对每个芯片执行晶片状态下的操作测试，但是通常地，对多个芯片并行地执行测试。即，当每个时钟端子、地址端子和指令端子公共地连接在经受测试的多个芯片之间时，向这些芯片施加时钟信号、地址信号和指令信号，在该状态下，实际地执行数据写入或数据读取。至少输出数据需要对于每个芯片是单独的，因此，不必说，数据输入/输出端子没有公共地连接。

如上所述，在晶片状态下进行操作测试时，地址端子公共地连接在接受测试的芯片之间，出于这个原因，不能对每个芯片提供单独的地址。然而，不必说，检测的缺陷地址根据每个芯片而不同。因此，必须对每个芯片单独地执行缺陷地址的写操作，因此，不能并行地执行写操作。即，尽管可以对芯片并行地执行操作测试，但是不得不对每个芯片单独地执行缺陷地址的写操作。

与通过激光束照射将缺陷地址写入熔丝元件的操作相比，可以高速地执行将缺陷地址写入反熔丝电路的操作。然而，通过施加高压导致的介质击穿来执行对反熔丝电路的写入，由此，与正常的数据输入/输出相比，花费的时间长。作为一个示例，当存在1000个均能够存储一个缺陷地址的熔丝组(fuse set)且每个熔丝组的写入时间是5毫秒(ms)时，为了对所有的熔丝组执行写入，每个芯片大约需要5秒。

根据介质击穿的电平或产生位置，经受介质击穿的反熔丝元件的电阻大大地偏离。因此，在一些情况下，存在介质击穿后的电阻处于兆欧(MΩ)的数量级。在这种情况下，变得难以确定是否反熔丝元件破坏。然而，在一次执行缺陷地址的写入的熔丝组中，表示是否使用了熔丝组的使能熔丝也破坏，由此，该熔丝组不能被存储为未用状态。这样造成的问题是：当缺陷地址的写入不成功时，需要丢弃整个芯片。

发明内容

本发明寻求解决一个或多个以上的问题，或者寻求至少部分地改善这些问题。

在一个实施例中，提供了一种具有反熔丝电路的半导体器件，所述反熔丝电路包括：反熔丝元件，永久地存储数据；锁存电路，暂时存储将要写入到反熔丝元件中的数据。

根据该实施例，在将被写入到反熔丝元件的数据被一次写入到锁存单元之后，可以实际地执行对反熔丝元件的写过程。可以以纳秒的数量级来执行对锁存电路的写入，由此，即使当每个不同的缺陷地址被写入到多个芯片时，可以以非常短的时间来完成对锁存电路的写操作。由此，可以对芯片并行地执行对反熔丝元件的实际写过程，结果，可以高速执行对反熔丝元件的写过程。

优选地，根据该实施例的反熔丝电路还包括：写晶体管，连接在锁存电路和反熔丝元件之间；控制电路，至少控制写晶体管。优选地，控制电路在使锁存电路暂时保持数据时关断写晶体管，在将保持在锁存电路中的数据写入到反熔丝元件时导通写晶体管。据此，在设置操作时，可以分隔锁存电路和反熔丝元件。因此，可以高速并安全地执行对锁存电路的设置操作。

优选地，根据本发明的反熔丝电路还包括：读出电路，读取反熔丝元件中写入的数据；读晶体管，连接在反熔丝元件和读出电路之间。优选地，控制电路在读取反熔丝元件中写入的数据时导通读晶体管并关断写晶体管。据此，在读出操作时，锁存电路和反熔丝元件可以分隔，因此，可以高速并安全地进行读出操作。

在另一实施例中，提供了一种具有反熔丝电路、地址端子和数据端子的半导体器件，该反熔丝电路包括：多个熔丝组，包括永久地存储数据的反熔丝元件；控制电路，将经由地址端子提供的缺陷地址写入经由数据端子提供的修复设置地址指定的熔丝组中的一个中。

根据该实施例，经由数据端子接收修复设置地址，因此，可以对多个芯片并行地执行缺陷地址的写入。因而，可以高速地执行缺陷地址的写过程。

在又一实施例中，提供了一种具有反熔丝电路的半导体器件，所述反熔丝电路包括多个熔丝组，每个熔丝组包括永久地存储数据的反熔丝元件，其中，每个熔丝组包括：多个位存储电路，存储缺陷地址；以及禁止电路，使存储在位存储电路中的缺陷地址无效。

根据该实施例，每个熔丝组包括禁止电路，因此，缺陷地址的写入被一次执行的熔丝组可以在此后无效。因此，即使当缺陷地址的写入不成功时，也排除了丢弃整个芯片的必要性。

如上所述，根据本发明，可以高速执行用于写入到反熔丝元件的过程。

附图说明

结合附图，根据下面对特性优选实施例的描述，使本发明的以上特征和优点变得更清楚，在附图中：

图1是示出了根据本发明的优选实施例的半导体器件的构造的框图；

图2是示出了图1所示的反熔丝电路的电路构造的框图；

图3是图2所示的熔丝组的电路构造的框图；

图4是图3所示的位存储电路的特定的电路图；

图5是示出了测试步骤的大体流程的流程图；

图6是示出了半导体晶片和探针板的示意图；

图7是用于说明设置操作的流程图；

图8是与设置操作有关的电路图；

图9是示出了设置操作时每个信号的改变的一个示例的时序图；

图10是设置操作时每个信号的改变的一个示例的表格；

图11是用于说明写操作的流程图；

图12是用于表示计数值的转变的时序图；

图13是用于说明点名测试的流程图；

图14是用于表示计数值的转变的时序图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。

图1是示出了根据本发明优选实施例的半导体器件10的构造的框图。根据本实施例的半导体器件10是诸如DRAM的半导体存储器。

根据本实施例的半导体器件10包括：存储单元阵列11，包括多个存储单元；存取控制电路12，执行对存储单元阵列11的存取控制；输入/输出电路13，执行到存储单元阵列11的数据输入控制/从存储单元阵列11的数据输出控制；以及指令解码器14，接收指令信号CMD。如图1所示，包括在存储单元阵列11中的存储单元被分为正常单元11a和冗余单元11b。冗余单元11b用于通过替换缺陷的正常单元11a来修复缺陷地址。

根据本实施例的半导体器件10具有包括多个指令端子21、多个地址端子22和多个数据端子23的各种外部端子。指令端子21提供有指令信号CMD，地址端子22提供有地址信号ADD。数据端子23输出读数据DQ和输入写数据DQ。除了这些外部端子之外，提供输入时钟信号CK到其的时钟端子24、电源端子(未示出)等。

通过指令信号CMD的组合来指定正常操作时的半导体器件10的操作。例如，当指令信号CMD表示读操作时，读信号由指令解码器14内部地产生，且当指令信号CMD表示写操作时，写信号由指令解码器14内部地产生。这些内部指令被提供到存取控制电路12或输入/输出电路13。

当读信号被内部地产生时，从存储单元阵列11中存储的数据中，存取在通过地址信号ADD指定的地址中存储的数据，并将读取出的读数据DQ输出到数据端子23。通过存取控制电路12来控制对存储单元的存取，通过输入/输出电路13来控制读数据DQ的输出。另一方面，当写信号被内部地产生时，输入到数据端子23的写数据DQ被取出到输入/输出电路13，并通过在存取控制电路12的控制下，取出的数据被写入到由地址信号ADD指定的地址。

如图1所示，半导体器件10还包括反熔丝电路31和地址比较电路32。在反熔丝电路31中，存储缺陷正常单元11a的地址(缺陷地址RADD)，并且如随后所描述的，多个反熔丝组包括在其中。

地址比较电路32将存储在反熔丝电路31中的缺陷地址RADD与经由地址端子22提供的地址信号ADD相比较。比较的结果被提供到存取控制电路12。当通过地址比较电路32没有检测到匹配时，存取控制电路12存取正常单元11a，且当检测到匹配时存取冗余单元11b。由此，修复了缺陷地址。

接下来将详细描述反熔丝电路31的构造。

图2是示出了反熔丝电路31的电路构造的框图。

如图2所示，反熔丝电路31包括：多个熔丝组100，存储缺陷地址；控制电路110，控制熔丝组100的操作；以及模式确定电路120，确定将要进入的操作。

熔丝组100是均能够以非易失方式来存储一个地址的电路。因此，反熔丝电路31能够存储缺陷地址，其中，缺陷地址的数目与熔丝组100的数目相同。熔丝组100的特定数目根据产品而不同。在一些情况下，布置了大约1000个熔丝组。随后描述每个熔丝组100的特定电路构造。

模式确定电路120基于提供到外部端子VPPS和VBBS的电压来确定将要进入的操作模式。在本实施例中，至少“设置模式”、“写模式”和“读出模式”被提供作为操作模式。

“设置模式”是用于暂时地将缺陷地址锁存到熔丝组100的模式。在该模式中，反熔丝元件没有破坏。“写模式”是用于实际破坏反熔丝元件的模式，并在设置模式下锁存缺陷地址之后进入该“写模式”。“读出模式”是用于读取写入到熔丝组100中的缺陷地址的模式，在实际的使用状态下，始终进入该模式。

虽然没有特定地限制，但是在本实施例中，当3V和0V被分别施加到外部端子VPPS和VBBS时，可以进入“设置模式”；当4V和-2V被分别施加到相同的端子时，可以进入“写模式”。当外部端子VPPS和VBBS都处于断开状态时，可以进入“读出模式”。外部端子VPPS和VBBS不用于实际使用的状态，且只在晶片状态下执行操作测试时使用。因此，在实际使用状态下，外部端子VPPS和VBBS都一直处于断开状态。

当进入设置模式时，模式确定电路120将模式信号M1和M2都设置为高电平，且响应于此，控制电路110在设置模式时执行操作。另外，模式确定电路120分别将操作电压VPPSV和VBBSV的电平设置为对外部端子VPPS和VBBS所提供的电压，即分别为3V和0V，并将电压提供到熔丝组100中的每个。

当进入写操作时，模式确定电路120将模式信号M1设置为高电平且将模式信号M2设置为低电平，并响应于此，控制电路110执行写模式时的操作。另外，模式确定电路120分别将操作电压VPPSV和VBBSV的电平设置为对外部端子VPPS和VBBS所提供的电压，即分别为4V和-2V，并将电压提供到熔丝组100中的每个。

当进入读出模式时，模式确定电路120将模式信号M1设置为低电平且将模式信号M2设置为高电平，并响应于此，控制电路110执行读出模式时的操作。另外，模式确定电路120将操作电压VPPSV和VBBSV的电平都设置为VSS电平。

图3是示出了熔丝组100的电路构造的框图。

如图3所示，一个熔丝组100包括m个位存储电路210、使能电路220和禁止电路230。每个位存储电路210对应于将要存储的缺陷地址的一位。因此，包括在一个熔丝组100中的位存储电路210的数目(＝m)等于(或大于)将要存储的地址的位的数目。

当使熔丝组100有效时，激活使能电路220，且当使熔丝组100被无效时，激活禁止电路230。禁止电路230比使能电路220具有更高的优选权，因此，当使能电路220和禁止电路230都被激活时，熔丝组100被无效。而且当使能电路220和禁止电路230都非激活时，熔丝组100被无效。

位存储电路210和使能电路220具有彼此相同的电路构造。禁止电路230具有与位存储电路210和使能电路220基本上相同的电路构造。更具体来说，如图3所示，这些电路中的每个被构造为具有：选择电路310、锁存电路320、反熔丝元件330和读出电路340。选择电路310当选择熔丝组100时被激活，并且被分别输入相应的位信号DATA1至DATAm、使能信号E和禁止信号D。锁存电路320暂时保持将要写入到反熔丝元件330中的数据。

作为读出电路340的输出的位信号B1至Bm表示一个缺陷地址。当使能信号Ea是激活的时，缺陷地址是有效的。禁止信号Da被提供到位存储电路210和使能电路220中包括的读出电路340。当禁止信号Da是有效的时，位存储电路210和使能电路220中包括的读出电路340进入非激活状态，由此，缺陷地址是无效的。来自一个熔丝组100的输出100a由位信号B1至Bm和使能信号Ea来构造。如图2所示，这些输出100a的组是缺陷地址RADD。

图4是位存储电路210的特定电路图示。

如图4所示，包括在位存储电路210中的选择电路310具有n沟道的MOS晶体管311和p沟道的MOS晶体管312并联连接的传输门的构造。晶体管311的栅极和晶体管312的栅极提供有相应的选择信号SEL和选择信号SEL的反相信号。选择信号SEL是用于选择期望的熔丝组100的信号，并相应地，分配根据每个熔丝组10而不同的选择信号SEL。采用这样的构造，当选择信号SEL被激活为高电平时，相应的位数据DATAi(i＝1至m)被提供到锁存电路320。

锁存电路320具有所谓的触发器构造，在该构造中，两个反相器321和322环形连接。因此，当激活选择信号SEL时，位信号DATAi被暂时存储在锁存电路320中。不必说，与对反熔丝元件的写入不同，可以非常高的速度执行对锁存电路320的写入。如图4所示，锁存电路320提供有通过模式确定电路120产生的操作电压VPPSV。

锁存电路320的输出经由写晶体管301写入到反熔丝元件330。反熔丝元件330具有MOS晶体管的源极和漏极短路的构造。反熔丝元件330的栅极331提供有锁存电路320的输出，源极/漏极332提供有模式确定电路120产生的操作电压VBBSV。

在处于初始状态的反熔丝元件330中，栅极331和源极/漏极332经由栅极绝缘膜来绝缘，并因此在其间没有电流通过。然而，当在栅极331和源极/漏极332之间施加高电压时，在栅极绝缘膜中发生介质击穿，由此，在其间形成电流通路。在栅极绝缘膜介质击穿之后，击穿不能被恢复到初始状态，并因此，不可逆的非易失性写入是可能的。反熔丝元件330的栅极331经由读晶体管302连接到读出电路340。

与其它的晶体管相比，图4所示的构造选择电路310和锁存电路320的所有晶体管以及晶体管301和302都具有耐受结构，该耐受结构具有更厚的栅极绝缘膜。另一方面，构造反熔丝元件330的晶体管是构造读出电路340和其它内部电路的正常晶体管，并被设置为栅极绝缘膜的厚度薄。这样的原因在于防止选择电路310和锁存电路320在反熔丝元件330的介质击穿时经受介质击穿。当栅极绝缘膜加厚时，作为晶体管的性能下降。然而，即使当选择电路310、锁存电路320等的操作速度略微下降时，实际上几乎不出现问题。

与锁存电路320类似地，读出电路340具有所谓的触发器构造，在该构造中，由晶体管341和342形成的反相器和由晶体管343和344形成的反相器环形连接。晶体管342和344的源极提供有读出信号CSN。读出信号CSN在反熔丝元件330的状态被读取的期间被设置为VDD电平，在执行读出操作时被设置为VSS电平。连接到晶体管341和342的栅极的节点“a”被经由读晶体管302连接到反熔丝元件330的栅极331，并被用作位存储电路210的输出端。连接到晶体管343和344的栅极的节点“b”可以替代节点“a”用作输出端。

分别经由晶体管345和346向节点“a”和“b”提供电源电压VDD和基准电压Vref。当预先充电信号PRE被激活为低电平时，晶体管345和346导通，并且将节点“a”和“b”分别预先充电为电源电压VDD和基准电压Vref。电源电压VDD和基准电压Vref之间的关系是VDD>Vref。因此，紧接在预先充电之后的状态下的位输出Bi(i＝1至m)是高电平(1)。

当完成预先充电之后读晶体管302导通时，节点“a”连接到反熔丝元件330。此时，读出信号CSN处于VDD电平。当节点“a”连接到反熔丝元件330时，节点“a”的电平根据反熔丝元件330的状态来改变。即，当在反熔丝元件330中产生介质击穿时，电流从节点“a”流向反熔丝元件330。因此，节点“a”的电势降低；当读出信号CSN变为VSS电平时，位输出Bi被反转为低电平(0)。另一方面，当在反熔丝元件330中没有产生介质击穿时，节点“a”的电势保持在VDD。因而，即使当读出信号CSN变为VSS电平时，位输出Bi保持高电平(1)。以此方式，读出电路340能够读取在反熔丝元件330中写入的信息。

读出电路340还包括在电源电压VDD和节点“a”之间连接的禁止晶体管347。禁止晶体管在禁止信号Da被激活时导通。当禁止晶体管347导通时，不管反熔丝元件330如何，节点“a”被固定到VDD电平。

使能电路220除了输出使能信号Ea之外，该使能电路220具有与图4所示的位存储电路210的电路构造相同的电路构造，所述使能电路220提供有使能信号E而不是位信号DATAi。禁止电路230的读出电路340除了不具有禁止晶体管347并输出使能信号Da之外，所述禁止电路230也具有与图4所示的位存储电路210的电路构造相同的电路构造，所述禁止电路230提供有使能信号D而不是位信号DATAi。

因此，描述了半导体器件的构造。接下来将重点放在反熔丝电路31上来描述半导体器件的操作。

反熔丝电路31的操作主要分为：设置操作，用于暂时锁存缺陷地址；写操作，用于向反熔丝元件写入锁存的缺陷地址；以及读出操作，用于读取在反熔丝元件中写入的缺陷地址。这些操作均通过进入“设置模式”、“写模式”和“读出模式”来执行。

设置模式和写模式被包括在晶片状态下执行的一系列测试步骤中。

图5是示出了测试步骤的大体流程的流程图。

通过利用测试器(未示出)来执行测试步骤，且如图5所示，首先实际上执行数据的写和读，以检测地址，即，执行操作测试(步骤S11)。由此检测到的缺陷地址暂时地存储在测试器内。

接着，测试器将存储的缺陷地址传输到半导体器件10中，并导致熔丝组100内的锁存单元320锁存缺陷地址(步骤S12)。此时，反熔丝电路31进入“设置模式”来执行设置操作。此后，测试器引起反熔丝元件330实际写入被锁存到锁存电路320中的缺陷地址(步骤S13)。此时，反熔丝电路31进入“写模式”来执行写操作。由此，以非易失的方式将多个缺陷地址分别存储在熔丝组100中。最后，对反熔丝电路31执行点名测试(步骤S14)。随后将描述每个步骤S12至S14的操作的细节。

在晶片状态下制造时执行这样的测试步骤。即，这样的测试步骤对多个半导体器件(芯片)并行地执行。更具体来说，如图6所示，在半导体晶片400包括的半导体器件中，对j×k个半导体器件并行地执行操作测试。并行测试的j×k个半导体器件是所谓的DUT(被测器件)。DUT的数目取决于布置在测试器中的探针板401的构造。例如，并行地测试大约200个半导体器件。

探针板401具有大量的探针以接触经受测试的半导体器件中布置的每个端子。如图6所示，提供时钟信号CK的探针401a、提供指令信号CMD的探针401b和提供地址信号ADD的探针401c均公共地连接在芯片之间。这样的原因在于，在用于检测缺陷地址的操作测试中，不需要提供单独用于每个芯片的时钟信号CK、地址信号ADD和指令信号CMD，只需公共地向所有的芯片提供这些信号。

与之相反，需要对每个芯片单独地提供输入/输出数据DQ，因此，交换数据DQ的探针401d没有公共地连接，而单独地连接到每个芯片。

图7是用于说明设置操作(步骤S12)的流程图。图8是与设置操作相关的电路图。

设置操作是受检测的缺陷地址从测试器传输到半导体器件10的操作，使熔丝组100内的锁存电路320锁存缺陷地址。如上所述，对多个芯片并行地执行测试步骤，且地址信号ADD被公共地提供到芯片。即，不能提供单独的地址信号ADD到每个芯片。与之相反，不必说，缺陷地址根据每个芯片而不同。

为了解决这样的问题，在本实施例中，经由地址端子22来对地址信号ADD进行增量(或减量)，同时，数据端子23被用于向每个芯片通知缺陷的存在。这在下面做特定的描述。

首先，3V和0V被分别施加到外部端子VPPS和VBBS，由此，属于相同DUT的所有芯片的反熔丝电路31进入到“设置模式”(步骤S21)。当进入设置模式时，模式确定电路120将模式信号M1和M2都设置为高电平，响应于此，控制电路110在设置模式时执行操作。

在控制电路110进入设置模式之后，在测试器侧，地址信号ADD被设置为最小值(＝0)(步骤S22)，且“修复设置地址”被提供到地址为缺陷地址的芯片(步骤S23和S24)。修复设置地址意味着缺陷地址将被存储在其中的熔丝组100的地址。修复设置地址对于每个芯片需要是单独的，并由此提供这些信号，使用通过数据端子23的数据DQ。

地址信号ADD提供到控制电路110中包括的地址缓冲器和锁存电路113。电路113中锁存的地址信号ADD公共地提供到多个熔丝组100作为位DATA1至DATAm。

接收修复设置地址的控制电路110激活相应的选择信号SEL，并由此，选择预定的熔丝组100(步骤25)。这使所选择的熔丝组100内的选择电路310成为导电状态。具体来说，数据信号DQ0被提供到控制电路110中包括的DQ0缓冲器114中，所述控制电路110向锁存和解码器电路115提供使能信号。数据信号DQ1至DQ3被提供到解码器电路115。锁存和解码器电路115将数据信号DQ1至DQ3解码，以产生选择信号SEL。每个选择信号SEL被提供到熔丝组100中的相关的一个。由此，根据数据信号DQ1至DQ3来选择熔丝组100中的一个。

在该状态下，使能信号E和缺陷地址的位DATA1至DATAm中的每个被提供到熔丝组100(步骤S26)。此时，写晶体管301保持在关断状态。结果，在所选择的熔丝组100内的锁存电路320中，使能信号E和缺陷地址的位DATA1至DATAm中的每个被锁存。

通过增量所述地址信号ADD来对所有的地址执行这样的操作(步骤S28)。随后，当地址信号ADD达到最大值(ADD＝Max)时，完成对所有地址的增量(步骤S27：是)。因而，完成一系列的设置操作。作为操作的结果，所有的缺陷地址被锁存到熔丝组100。对于锁存缺陷地址的熔丝组100的使能电路220，使能信号E被锁存。

在设置操作中的1-寻址过程所需的时间，即，从图7所示的步骤S23至步骤S28的操作所需的时间，处于纳秒(nanosecond)的数量级。作为一个示例，假设1-寻址过程所需的时间是14纳秒且地址的总数是34000，则完成设置操作所需的时间是大约0.48秒。即，对于属于相同的DUT的所有芯片，可以在0.48秒内完成设置操作。

图9是示出设置操作时每个信号的改变的一个示例的时序图。

在图9所示的示例中，以2-时钟循环来增量地址。更具体来说，响应于时钟信号CK的第一上升沿，输入地址信号ADD的第一半(ADDa)，且响应于第二上升沿，输入地址信号ADD的第二半(ADDb)。

另一方面，在修复设置地址中，使用多个数据端子23中的四个端子，从中使用位DQ0作为使能信号。参见图9。位DQ0是高激活的，且当在作为目标循环的2-时钟循环的整个周期内保持高电平时，芯片的选择变得有效，且反熔丝电路31产生使能信号E。另一方面，在时钟信号的两个沿处总共四次地取出剩余的3-位DQ1至DQ3。作为4次取出(AF1至AF4)的结果，指定修复设置地址。如上所述，通过位DQ1至DQ3指定的修复设置地址用于选择熔丝组100。

图10是在设置操作时的每个信号的变化的一个示例的表格。

在图10所示的示例中，地址信号ADD的第一半ADDa和地址信号ADD的第二半ADDb是10位。行地址(或列地址)由第一次输入的第一半ADDa的10位(A0至A9)和第二次输入的第二半ADDb的三位(A0至A2)形成的13位指定，存储地址(bank address)由第二半ADDb的A4位和A5位形成的两位指定。第二半ADDb的A3位是使能位，且在设置操作时一直设置为高电平(1)。剩余的位A6至A9没有被使用。这些地址信号ADD被公共地施加到属于同一DUT的所有芯片。

如上所述，与每个地址相对应的修复设置地址根据每个芯片而不同，且当用于使能的DQ0位处于高电平(1)时，其它的位DQ1至DQ3是有效的。在图10所示的示例中，芯片#0在地址#2和#5处使能，芯片#1在地址#4处使能。

根据设置操作，可以对单独的芯片并行地设置任意的缺陷地址。

图11是用于说明写操作的流程图(步骤S13)。在写操作中，暂时锁存到锁存电路320的缺陷地址被写入到反熔丝元件330。

首先，4V和-2V被分别施加到外部端子VPPS和VBBS，并由此，属于同一DUT的所有芯片的反熔丝电路31进入到“写模式”(步骤S31)。当进入写模式时，模式确定电路120将模式信号M1设置为高电平且将模式信号M2设置为低电平，且响应于此，控制电路110在写模式时执行操作。

如图12所示，在将控制电路110进入到写模式之后，测试器周期性地改变时钟信号CK。当进入写模式时，控制电路110与时钟信号CK同步地增加内部计数器111。内部计数器111的计数值C分别表示相应的熔丝组100，因此，每次计数值C改变时，选择不同的熔丝组100。计数值C被设置为0作为初始值(步骤S32)。

在时钟信号CK处于高电平的时期内，控制电路110向通过计数值C选择的熔丝组100提供写信号SELBRK(步骤S33)。由此，在时钟信号CK处于高电平的时期内，写晶体管301导通。此时，读晶体管302保持在关断状态。

在写操作时，反熔丝元件330的源极/漏极332提供有电压VBBSV(-2V)。结果，当写晶体管301导通时，从熔丝组100所包括的反熔丝元件330中，在以高电平(1)锁存到相应的锁存电路320的反熔丝元件330中，6V(＝4V+2V)的电压施加到栅极绝缘膜。由此，在反熔丝元件330中产生介质击穿。结果，其状态不可逆地从非导电状态转变为导电状态。另一方面，从熔丝组100所包括的反熔丝元件330中，在以低电平(0)锁存到相应的锁存电路320的反熔丝元件330中，只有2V(＝0V+2V)的电压施加到栅极绝缘膜，因而栅极绝缘膜没有破坏。即，反熔丝元件330保持在非导电状态。

由此，通过使用锁存电路320暂时保持的缺陷地址以非易失性的方式被记录在反熔丝元件330中。与对锁存电路320的写入相比，对反熔丝元件330的写入需要更长的时间(例如，5ms)。

通过与时钟信号CK同步地来增加内部计数器111，对所有的熔丝组100执行这样的操作(步骤S35)。随后，当内部计数器111的计数值C达到最大值时，完成对所有熔丝组100的写过程(步骤S34：是)。因而，完成了一系列的写操作。因此，当反熔丝电路31中包括的熔丝组100的数目是例如1000时，对属于同一DUT的所有芯片的写操作在大约5秒(＝5ms×1000)内完成。

在该情况下，对每个熔丝组100执行写操作的原因被当作是测试器所提供的电流量的限制。因此，当测试器可以提供的电流量大到一定程度时，可以同时对包括在一个芯片中的多个熔丝组100执行写操作。根据该构造，可以以更高的速度完成一系列的写操作。

图13是用于说明点名测试(步骤S14)的流程图。在点名测试中，确定缺陷地址是否被正确地写入到每个熔丝组100。

首先，使外部端子VPPS和VBBS成为断开状态，由此，属于同一DUT的所有芯片的反熔丝电路31进入“读出模式”(步骤S41)。当进入读出模式时，模式确定电路120将模式信号M1设置为低电平并将模式信号M2设置为高电平。响应于此，控制电路110在读出模式时执行操作。

在将控制电路110进入读出模式之后，如图14所示，测试器向每个芯片提供复位信号RESET(步骤S42)。复位信号RESET是指令信号CMD的预定组合，因此被提供到指令端子21。

当在进入读出模式的时间期间提供复位信号RESET时，控制电路110与时钟信号CK同步地增加内部计数器112。内部计数器12的计数值C1被设置为0作为初始值(步骤S43)。

内部计数器112的计数值C1分别表示多个熔丝组100，因此，每次计数值C1改变时，选择不同的熔丝组100。通过一个计数值C1选择的熔丝组100的数目没有被特别限定。例如，可以选择大约32个熔丝组100。当计数值C1所选择的熔丝组100的数目被设置为2的幂时，不需要另外地布置内部计数器112，在这种情况下，只需使用内部计数器111的高阶位。

控制电路110然后将预先充电信号PRE设置为低电平持续预定的周期，并将读出电路340预先充电(步骤S44)。如上所述，电源电压VDD和基准电压Vref之间的关系是VDD>Vref。因此，紧接着预先充电之后的状态下的位输出Bi(i＝1至m)和使能信号Ea处于高电平(1)。

在完成了预先充电之后，控制电路110向计数值C1所选择的熔丝组100提供读出信号SELBSA(步骤S45)。由此，所选择的熔丝组100内的读晶体管302导通，且读出电路340的节点“a”连接到反熔丝元件330。此时，写晶体管301保持在关断状态。

结果，在反熔丝元件330的介质击穿的情况下，电流从节点“a”通向反熔丝元件330，因而节点“a”的电势降低，位输出Bi和使能信号Ea被转换为低电平(0)。与之相反，在没有反熔丝元件330的介质击穿的情况下，节电“a”的电势保持在VDD，因而，位输出Bi和使能信号Ea保持高电平(1)。

如上所述，读取选择熔丝组100中写入的缺陷地址和使能信号Ea。通过与时钟信号CK同步地增加内部计数器112，对所有的熔丝组100执行这样的操作(步骤S47)。随后，当内部计数器112的计数值C1达到最大值时，完成对所有熔丝组100的读出操作(步骤S46：是)。由此完成一系列的读出操作。

由此读取的缺陷地址被提供到测试器(未示出)，并与操作测试(步骤S11)中检测到的缺陷地址进行比较。当作为比较的结果时，两个地址都匹配(步骤S48：是)，点名测试结束。与之相反，当地址中的至少一部分没有匹配(步骤S48：否)时，反熔丝元件330的破坏不充分。因此，对同一的熔丝组100执行重新写入(步骤S49)。

此后，再次执行点名，且将缺陷地址与测试器内存储的缺陷地址进行比较。当作为比较结果时，由成功的重新写入导致两个地址都匹配(步骤S50：是)，点名测试结束。相反，当保留即使一个未匹配的地址(步骤S50：否)时，中止对熔丝组100的写入禁止，且执行对在禁止电路230中包括的反熔丝元件330的写入(步骤S51)。由此，禁止信号Da被激活，以便使得使能电路220和在位存储电路210中包括的读出电路340无效。因此，熔丝组100无效。

要被写入到无效的熔丝组100的缺陷地址然后被写入到处于未使用状态的另一熔丝组100(步骤S52)。此后，再次进行点名，缺陷地址与测试器内存储的缺陷地址进行比较。结果，当由于成功的交替写入导致两个地址都匹配时(步骤S53：是)，点名测试结束。相反，当保留即使一个未匹配的地址(步骤S53：否)时，芯片被当作是缺陷产品(步骤S54)。

如上所述，在本实施例中，除了使熔丝组100有效的使能电路220之外，还提供了使熔丝组100无效的禁止电路230。因而，即使当重新写入不成功时，不是立即丢弃芯片，而是对处于未使用状态下的另一熔丝组100的交替写入变为可能。这样使得产品产量提高。

在一系列的测试步骤下执行的操作如上所述。

根据本实施例，所有的缺陷地址在设置操作中被锁存(步骤S12)，且此后，实际地执行对反熔丝元件330的写操作(步骤S13)。结果，可以对多个芯片并行地进行耗时的写操作。由此，可以大大缩短对反熔丝元件330的写时间。

除此之外，在设置操作(步骤S12)中，通过使用数据DQ来提供修复设置地址同时增量所述地址信号ADD，由此可以对每个芯片设置不同的缺陷地址。结果，变得可以使用正常的探针板401，提供地址信号ADD的探针401c公共地连接到探针板401。

通过激活禁止电路230，可以最终使在点名测试(步骤S14)中发现写缺陷的熔丝组100无效。由此，可以交替地对未使用的熔丝组100写入，因而使提高产品产量变为可能。

如上所述，在实际使用的状态下，外部端子VPPS和VBBS处于断开状态，因此，一直设置读出模式。因此，当复位信号RESET在输入电源时或复位时发出时，执行图13所示的步骤S43至步骤S47的过程，读取在每个熔丝组100中写入的缺陷地址RADD。此后，读取的缺陷地址RADD被提供到图1所示的地址比较电路32，通过地址比较电路32和存取控制电路12的控制，具有缺陷的正常单元11a被冗余单元11b取代。由此，修复缺陷地址。

本发明处于不限于上述实施例的方式，而是各种更改在权利要求中陈述的本发明的范围内是可能的，自然地，在本发明的范围内包括这些更改。

例如，在本实施例中，在设置操作中锁存所有的缺陷地址(步骤S12)，此后，实际地执行对反熔丝元件330的写操作(步骤S13)。然而，本发明不限于此。因此，可以省掉锁存电路320，在该状态下，在设置操作时可以实际地执行对反熔丝元件330的写入。

另外，在本实施例中，在增量所述地址信号ADD的同时通过使用数据DQ来提供修复设置地址。然而，本发明不限于此。因此，可以通过另一方法来执行提供缺陷地址和修复设置地址。

此外，在本实施例中，当禁止电路230布置在每个熔丝组100中时，使能的熔丝组100可以被无效。然而，在本发明中，这样的禁止电路230的布置不是必要的。

另外，在本实施例中，对于反熔丝元件330，使用具有构造与MOS晶体管的构造相同的栅极破坏反熔丝元件。然而，在本发明中，反熔丝元件的特定构造不受特别限定。因此，例如，可以使用具有构造与DRAM单元电容器的构造相同的容量破坏反熔丝元件。

Claims (23)

1.一种具有反熔丝电路的半导体器件，所述反熔丝电路包括：

反熔丝元件，永久地存储数据；以及

锁存电路，暂时地存储要被写入到所述反熔丝元件中的数据。

2.如权利要求1所述的半导体器件，所述反熔丝电路还包括：

写晶体管，连接在所述锁存电路和所述反熔丝元件之间；以及

控制电路，至少控制所述写晶体管，其中，

在所述锁存电路暂时地存储所述数据期间所述控制电路使所述写晶体管为关断状态，而在将所述锁存电路中存储的数据写入到所述反熔丝元件中时所述控制电路使所述写晶体管为导通状态。

3.如权利要求2所述的半导体器件，所述反熔丝电路还包括：

读出电路，读取在所述反熔丝元件中存储的数据；以及

读晶体管，连接在所述反熔丝元件和所述读出电路之间，其中，

在读取所述反熔丝元件中存储的数据时，所述控制电路使所述读晶体管为导通状态。

4.如权利要求3所述的半导体器件，其中：

所述写晶体管和所述读晶体管具有比所述反熔丝元件的栅极绝缘膜更厚的栅极绝缘膜。

5.如权利要求2-4中的任一项所述的半导体器件，所述半导体器件具有多个熔丝组，每个熔丝组包括多个位存储电路，每个位存储电路具有所述锁存电路和所述反熔丝元件，其中，

所述控制电路使从外部提供的修复设置地址指定的所述熔丝组中的一个锁存从外部提供的缺陷地址。

6.如权利要求5所述的半导体器件，其中所述熔丝组中的每个包括：

使能电路，使在属于同一熔丝组的所述位存储电路中存储的缺陷地址有效；以及

禁止电路，使在属于同一熔丝组的所述位存储电路中存储的所述缺陷地址无效。

7.如权利要求6所述的半导体器件，其中：

所述使能电路具有与每个位存储电路的电路构造基本相同的电路构造。

8.如权利要求5所述的半导体器件，还具有：

地址端子，所述缺陷地址从外部提供到所述地址端子；以及

数据端子，所述修复设置地址从外部提供到所述数据端子。

9.一种具有反熔丝电路、地址端子和数据端子的半导体器件，所述反熔丝电路包括：

多个熔丝组，包括用于永久地存储数据的反熔丝元件；以及

控制电路，将经由所述地址端子提供的缺陷地址写入到通过经由数据端子提供的修复设置地址所指定的熔丝组中的一个。

10.如权利要求9所述的半导体器件，其中：

所述修复设置地址由在彼此不同的时间提供的多个数据来指定。

11.如权利要求9所述的半导体器件，其中：

所述缺陷地址由在彼此不同的时间提供的多个地址信号来指定。

12.如权利要求9-11中的任一项所述的半导体器件，其中每个熔丝组包括：

多个位存储电路，存储所述缺陷地址；

使能电路，使存储在所述位存储电路中的所述缺陷地址有效；以及

禁止电路，使存储在所述位存储电路中的所述缺陷地址无效。

13.如权利要求12所述的半导体器件，其中：

所述使能电路具有与所述位存储电路的电路构造基本相同的电路构造。

14.一种具有反熔丝电路的半导体器件，所述反熔丝电路包括：

多个熔丝组，所述多个熔丝组中的每个包括永久地存储数据的反熔丝元件，其中，每个熔丝组包括：

多个位存储电路，存储缺陷地址；以及

禁止电路，使所述位存储电路中存储的所述缺陷地址无效。

15.如权利要求14所述的半导体器件，其中：

每个熔丝组还包括使能电路，所述使能电路使在所述位存储电路中存储的所述缺陷地址有效。

16.如权利要求15所述的半导体器件，其中：

所述使能电路具有与所述位存储电路的电路构造基本相同的电路构造。

17.如权利要求16所述的半导体器件，其中所述反熔丝电路还包括控制电路，所述控制电路激活在要写入所述缺陷地址的所述熔丝组中的一个中所包括的使能电路，以及激活所述缺陷地址的写入不成功的所述熔丝组中的一个中所包括的禁止电路。

18.如权利要求14-17中的任一项所述的半导体器件，还具有：

地址端子，所述缺陷地址从外部提供到所述地址端子；

数据端子，用于选择所述熔丝组的修复设置地址从外部提供到所述数据端子。

19.一种将缺陷数据写入到反熔丝电路的方法，所述反熔丝电路具有反熔丝元件和锁存电路，所述反熔丝元件永久地存储数据，所述锁存电路暂时地存储要被写入到所述反熔丝元件的数据，所述方法包括：

通过操作测试来检测所述缺陷地址；

将所述检测的缺陷地址锁存到所述锁存电路；以及

将锁存到所述锁存电路的所述缺陷地址写入到所述反熔丝元件。

20.一种将缺陷地址写入到反熔丝电路的方法，所述反熔丝电路具有多个熔丝组和控制电路，所述熔丝组包括永久地存储数据的反熔丝元件，所述控制电路将经由地址端子提供的所述缺陷地址写入到通过经由数据端子提供的修复设置地址所指定的所述熔丝组中的一个，所述方法包括：

将提供到所述地址端子的地址增量或减量；以及

当地址是所述缺陷地址时，向所述数据端子提供所述修复设置地址。

21.一种在反熔丝电路中写入缺陷地址的方法，所述反熔丝电路具有多个熔丝组，所述多个熔丝组中的每个包括永久地存储数据的反熔丝元件，所述熔丝组中的每个包括：

多个位存储电路，存储所述缺陷地址；

使能电路，使所述位存储电路中存储的所述缺陷地址有效；以及

禁止电路，使所述位存储电路中存储的所述缺陷地址无效，

所述方法包括：

激活在要写入所述缺陷地址的所述熔丝组中的一个中包括的所述使能电路；以及

当所述缺陷地址的写入不成功时，激活在所述熔丝组中的一个中包括的所述禁止电路。

22.如权利要求21所述的将缺陷地址写入到所述反熔丝电路的方法，所述方法还包括：

把要被写入到激活了所述禁止电路的所述熔丝组中的所述缺陷地址写入到另一熔丝组中。

23.如权利要求21或22所述的将缺陷地址写入到所述反熔丝电路的方法，还包括：

写入所述缺陷地址；以及

当缺陷地址的写入不成功时，重新写入所述缺陷地址。

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