CN118038946A - 反熔丝型非易失性存储器及其相关控制方法 - Google Patents

反熔丝型非易失性存储器及其相关控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种反熔丝型非易失性存储器及其相关控制方法。在编程动作的编程周期时，利用时序控制器产生时序控制信号。根据时序控制信号，字线驱动器提供开启电压与关闭电压至动作的字线。再者，在所有开启期间的时间总和内，编程电流足以让选定存储器胞内反熔丝晶体管的栅极氧化层破裂，并完成加热程序。因此，反熔丝晶体管栅极氧化层呈现强化破裂状态，以确保选定存储器胞成功完成编程动作。

Description

反熔丝型非易失性存储器及其相关控制方法
技术领域
本发明涉及一种非易失性存储器，且特别涉及一种反熔丝型非易失性存储器及反熔丝型非易失性存储器的控制方法。
背景技术
众所周知，非易失性存储器可区分为：多次编程的存储器(multi-timeprogramming memory，简称MTP存储器)、一次编程的存储器(one time programmingmemory，简称OTP存储器)或者光罩式只读存储器(Mask ROM存储器)。
基本上，使用者可以对MTP存储器进行多次的编程，用以多次修改存储数据。而使用者仅可以编程一次OTP存储器，一旦OTP存储器编程完成之后，其存储数据将无法修改。而Mask ROM存储器在出厂之后，所有的存储数据已经记录在其中，使用者仅能够读取MaskROM存储器中的存储数据，而无法进行编程。
举例来说，反熔丝型非易失性存储器属于一种OTP存储器，反熔丝型非易失性存储器的存储器胞在尚未进行编程动作(program action)前，其为高电阻值的存储状态。反熔丝型非易失性存储器的存储器胞进行编程动作之后，其为低电阻值的存储状态。一旦反熔丝型存储器的存储器胞在进行编程动作后，其存储数据将无法被修改。
发明内容
本发明涉及一种反熔丝型非易失性存储器，包括：一反熔丝型存储器胞阵列，该反熔丝型存储器胞阵列包括一第一存储器胞，该第一存储器胞连接至一反熔丝控制线、一第一字线与一第一位线；其中，该第一存储器胞包括一反熔丝晶体管与一选择晶体管，该选择晶体管的一第一漏/源端连接至该第一位线，该选择晶体管的一栅极端连接至该第一字线，该反熔丝晶体管的一第一漏/源端耦接至该选择晶体管的一第二漏/源端，该反熔丝晶体管的一栅极端连接至该反熔丝控制线；以及，一控制电路，包括：一振荡器，产生一时钟信号；一编程电压产生器，包括一电荷泵，该电荷泵连接至该振荡器以接收该时钟信号；其中，在一编程动作时，该电荷泵根据该时钟信号，将一供应电压推升至一编程电压，并将该编程电压提供至该反熔丝控制线；一时序控制器，连接至该振荡器以接收该时钟信号并产生一时序控制信号；一字线驱动器，连接至该反熔丝型存储器胞阵列的该第一字线，并连接至该时序控制器以接收该时序控制信号；以及，一位线驱动器，连接至该反熔丝型存储器胞阵列的该第一位线；其中，在该编程动作的一编程周期时，该字线驱动器动作该第一字线且该位线驱动器动作该第一位线，使得该第一存储器胞为一选定存储器胞；其中，在该编程动作的该编程周期时，该字线驱动器根据该时序控制信号产生一脉冲信号至该第一字线；该脉冲信号的一第一电平为一开启电压，该脉冲信号的一第二电平为一关闭电压；在该编程周期后，该选定存储器胞由一高电阻值的存储状态改变为一低电阻值的存储状态。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1A为本发明第一实施例的反熔丝型非易失性存储器；
图1B为第一实施例反熔丝型非易失性存储器进行编程动作时的相关信号示意图；
图1C为第一实施例反熔丝型非易失性存储器配置较弱电荷泵的相关信号示意图；
图2为小容量反熔丝型非易失性存储器的实际IC芯片的布局示意图；
图3A为本发明第二实施例的反熔丝型非易失性存储器；
图3B为第二实施例反熔丝型非易失性存储器进行编程动作时的相关信号示意图；
图3C为第二实施例反熔丝型非易失性存储器进行编程动作时的另一信号示意图；
图4A为本发明第三实施例的反熔丝型非易失性存储器；
图4B为第三实施例反熔丝型非易失性存储器进行编程动作时的相关信号示意图；以及
图5为本发明第四实施例的反熔丝型非易失性存储器。
【符号说明】
110:反熔丝型存储器胞阵列
112，222:编程电压产生器
113，223:电荷泵
114:导通电压产生器
115，225:振荡器
116，226:字线驱动器
118:位线驱动器
120，220:控制电路
224:时序控制器
420:电压检测器
具体实施方式
请参照图1A，其所绘示为本发明第一实施例的反熔丝型非易失性存储器。反熔丝型非易失性存储器包括一反熔丝型存储器胞阵列110与控制电路120。
反熔丝型存储器胞阵列110包括M×N个存储器胞C11～CMN，其中M、N为正整数。反熔丝型存储器胞阵列110连接至反熔丝控制线(antifuse control line，AF)、跟随控制线(following control line，FL)、M条字线WL1～WLM以及N条位线BL1～BLN。第一行(row)的N个存储器胞C11～C1N连接至反熔丝控制线AF、跟随控制线FL与字线WL1，第一行的N个存储器胞C11～C1N连接至对应的位线BL1～BLN。依此类推，第M行的N个存储器胞CM1～CMN连接至反熔丝控制线AF、跟随控制线FL与字线WLM，第M行的N个存储器胞CM1～CMN连接至对应的位线BL1～BLN。
再者，M×N个存储器胞C11～CMN有相同的结构。以存储器胞C11为例，存储器胞C11为3T存储器胞，包括反熔丝晶体管MAF、跟随晶体管MFL与选择晶体管MS。
选择晶体管MS的第一漏/源端连接至位线BL1，选择晶体管MS的栅极端连接至字线WL1。跟随晶体管MFL的第一漏/源端连接至选择晶体管MS的第二漏/源端，跟随晶体管MFL的栅极端连接至跟随控制线FL。反熔丝晶体管MAF的第一漏/源端连接至跟随晶体管MFL的第二漏/源端，反熔丝晶体管MAF的栅极端连接至反熔丝控制线AF，反熔丝晶体管MAF的第二漏/源端为浮接(floating)。
控制电路120包括编程电压产生器112、导通电压产生器114、字线驱动器116与位线驱动器118。其中，编程电压产生器112连接至反熔丝控制线AF，导通电压产生器114连接至跟随控制线FL，字线驱动器116连接至字线WL1～WLM，位线驱动器118连接至位线BL1～BLN。
在编程动作时，编程电压产生器112产生编程电压VPP至反熔丝控制线AF，导通电压产生器114产生导通电压VFL至跟随控制线FL。再者，字线驱动器116动作M条字线WL1～WLM其中之一，以决定反熔丝型存储器胞阵列110中的一行为选定行。再者，位线驱动器118动作特定的位线BL1～BLN。因此，根据动作的字线、动作的位线，可以决定选定行上的选定存储器胞，并对选定存储器胞进行编程动作。
举例来说，字线驱动器116动作字线WL1时，提供固定值的开启电压VON至字线WL1。位线驱动器118动作位线BL1时，提供接地电压(0V)至位线BL1。因此，存储器胞C11即为选定存储器胞。另外，上述的编程电压VPP为6V，导通电压VFL为2.6V，开启电压VON为1.6V。当然，本发明并不限制编程电压VPP、导通电压VFL、开启电压VON实际的电压值。
在反熔丝型非易失性存储器中，编程电压VPP的电压最高。所以编程电压产生器112中会设置具有较佳驱动能力的电荷泵113来产生编程电压VPP。电荷泵113可将反熔丝型非易失性存储器接收的供应电压(例如3.3V)推升至较高的编程电压VPP。
另外，控制电路120中还包括一振荡器115，其产生时钟信号CK至电荷泵113，使得电荷泵113根据时钟信号CK将供应电压推升至编程电压VPP。
再者，由于导通电压VFL较低，所以导通电压产生器114可利用低压差稳压器(Low-Dropout regulator，简称LDO)来实现。当然，本发明也可以利用其他电压产生器来产生导通电压VFL。
请参照图1B，其所绘示为第一实施例反熔丝型非易失性存储器进行编程动作时的相关信号示意图。以编程存储器胞C11为例来说明。首先，反熔丝型非易失性存储器进入编程模式，编程电压产生器112开始运作。
在时间点tA时，编程电压致能信号ENVPP动作(例如：由低逻辑电平切换至高逻辑电平)，代表编程电压产生器112的电荷泵113输出至反熔丝控制线AF的编程电压VPP已到达预定电压，例如6V。同时，导通电压产生器114输出导通电压VFL至跟随控制线FL。
在时间点tB，写入致能信号WE动作(例如：由低逻辑电平切换至高逻辑电平)，代表反熔丝型非易失性存储器可开始进行编程动作。举例来说，字线驱动器116根据编程电压致能信号ENVPP与写入致能信号WE来运作。此时，字线驱动器116动作字线WL1，并提供开启电压VON至字线WL1。字线驱动器116不动作其他字线WL2～WLM，并输出关闭电压VOFF至其他字线WL2～WLM。因此，反熔丝型存储器胞阵列110中的第一行为选定行。同时，位线驱动器118动作位线BL1，且位线驱动器118提供接地电压(0V)至位线BL1。位线驱动器118不动作其他位线BL2～BLN，并控制其他位线BL2～BLN为浮接。因此，选定行的存储器胞C11为选定存储器胞，选定行的其他存储器胞为非选定存储器胞。举例来说，关闭电压VOFF为接地电压(0V)。
当然，除了浮接位线BL2～BLN之外，位线驱动器118也可以利用其他方式来不动作位线BL2～BLN。举例来说，位线驱动器118提供接地电压(0V)来动作位线BL1，并提供较高的电压(例如3.3V)来不动作其他位线BL2～BLN。
再者，编程动作中可以包括多个编程周期(program cycle)。时间点tB至时间点tD之间为一个编程周期，字线WL1持续维持在开启电压VON。在编程周期中，反熔丝控制线AF接收编程电压VPP、跟随控制线FL接收导通电压VFL、字线WL1接收开启电压VON、位线BL1接收接地电压(0V)。因此，选定存储器胞C11内的选择晶体管MS开启，跟随晶体管MFL为导通状态(conducting state)，使得选择晶体管MS耦接至反熔丝晶体管MAF。再者，位线BL1接收接地电压(0V)传递至反熔丝晶体管MAF的第一漏/源端，使得反熔丝晶体管MAF的栅极端与第一漏/源端之间的电压应力(voltage stress)为编程电压VPP。
由于反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层接收较大的电压应力。因此，在编程周期的时间点tC，反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂(rupture)，选定存储器胞C11由高电阻值的存储状态改变为低电阻值的存储状态。同理，在时间点tD之后，字线驱动器116可以动作其他字线，位线驱动器118可以动作其他位线并开始另一个编程周期，以编程其他的选定存储器胞。
如图1B所示，在时间点tC之前，反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层尚未破裂，反熔丝控制线AF与位线BL1之间尚未产生编程电流。在时间点tC时，反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂，反熔丝控制线AF与位线BL1之间产生编程电流，并持续到时间点tD。在时间点tD时，位线驱动器116提供关闭电压VOFF至字线WL1，选择晶体管MS关闭，选定存储器胞C11停止产生编程电流，代表编程周期结束。
如上所述，在时间点tC之前，选定存储器胞C11内反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层未破裂之前，尚未产生编程电流，电荷泵113输出较稳定的编程电压VPP。
由于电荷泵113有较佳的驱动能力，在时间点tC之后，选定存储器胞C11内反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂并产生编程电流流经选定存储器胞C11时，电荷泵113输出的编程电压VPP会稍微下降ΔV1。在时间点tC到时间点tD，虽然编程电压VPP稍微下降ΔV1，但电荷泵113仍旧有较强的驱动能力来保持足够的编程电流持续流过选定存储器胞C11。而时间点tC到时间点tD之间可视为编程周期中的加热程序(heating process)，使得强化的导电丝(filament)形成于栅极氧化层中。亦即，足够的编程电流可使得反熔丝晶体管MAF栅极氧化层呈现强化破裂状态(solid rupture state)，以确保选定存储器胞C11能改变为低电阻值的存储状态。
一般来说，选定存储器胞C11的栅极氧化层破裂后并产生编程电流时，编程电压VPP下降的幅度会取决于电荷泵113的驱动能力。驱动能力较强的电荷泵113，其编程电压VPP下降的幅度较小。驱动能力较弱的电荷泵113，其编程电压VPP下降的幅度较大。
如图1C所示，其为第一实施例反熔丝型非易失性存储器配置较弱电荷泵的相关信号示意图。类似地，反熔丝型非易失性存储器对选定存储器胞C11进行编程动作。
在时间点tE之前，选定存储器胞C11内反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层未破裂之前，尚未产生编程电流，电荷泵113输出较稳定的编程电压VPP。
由于电荷泵113的驱动能力较弱，在时间点tE之后，选定存储器胞C11内反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂并产生编程电流时，电荷泵113输出的编程电压VPP会大幅下降ΔV2。在时间点tE到时间点tD，由于电荷泵113驱动能力较弱，编程电压VPP大幅下降ΔV2，造成编程电流过小，导致加热程序后，反熔丝晶体管MAF栅极氧化层无法呈现强化破裂状态。此时，可能发生选定存储器胞C11编程失败(program failure condition)。
请参照图2，其所绘示为小容量反熔丝型非易失性存储器的实际IC芯片的布局示意图。举例来说，设计容量为1K位字节的反熔丝型存储器胞阵列110并搭配控制电路120来组成反熔丝型非易失性存储器。为了设计较佳驱动能力的电荷泵113，电荷泵113的尺寸就会很大，并占据IC芯片中一大部分的区域。
一般来说，IC芯片的尺寸越大，其制造成本越高。但对于小容量的反熔丝型非易失性存储器来说，如果搭配较佳驱动能力的电荷泵113，则会因为整个IC芯片的尺寸无法进一步缩小，制造成本无法下降而失去竞争优势。
换句话说，在小容量的反熔丝型非易失性存储器中，设计驱动能力较弱，尺寸较小的电荷泵113。如果搭配适当的控制电路以及控制方法使得反熔丝型非易失性存储器仍能够正常运作，则会因为反熔丝型非易失性存储器具有较小的IC芯片的尺寸以及较低成本而增加其竞争力。
请参照图3A，其所绘示为本发明第二实施例的反熔丝型非易失性存储器。反熔丝型非易失性存储器包括一反熔丝型存储器胞阵列110与控制电路220。其中，反熔丝型存储器胞阵列110包括M×N个存储器胞C11～CMN。反熔丝型存储器胞阵列110的结构相同于图1A的反熔丝型存储器胞阵列110，此处不再赘述。
控制电路220包括编程电压产生器222、导通电压产生器114、振荡器225、时序控制器224、字线驱动器226与位线驱动器118。其中，编程电压产生器222连接至反熔丝控制线AF，导通电压产生器114连接至跟随控制线FL，字线驱动器226连接至字线WL1～WLM，位线驱动器118连接至位线BL1～BLN。类似地，导通电压产生器114可利用低压差稳压器(LDO)来实现，其可输出导通电压VFL。
再者，编程电压产生器222中设置驱动能力较弱的电荷泵223，且电荷泵223连接至振荡器225。电荷泵223可根据振荡器225输出的时钟信号CK将供应电压推升至编程电压VPP。举例来说，编程电压VPP为6V，导通电压VFL为2.6V。
在编程动作时，编程电压产生器222产生编程电压VPP至反熔丝控制线AF，导通电压产生器114产生导通电压VFL至跟随控制线FL。再者，字线驱动器226动作M条字线WL1～WLM其中之一，以决定反熔丝型存储器胞阵列110中的一行为选定行。再者，位线驱动器118选择性地动作位线BL1～BLN。因此，根据动作的字线以及动作的位线，可以决定选定行上的选定存储器胞，并对选定存储器胞进行编程动作。
根据本发明的第二实施例，时序控制器224接收时钟信号CK，并在编程动作时产生时序控制信号SCTRL至字线驱动器226。在编程动作的编程周期，字线驱动器226根据时序控制信号SCTRL，产生脉冲信号(pulse signal)，脉冲信号切换于开启电压VON与关闭电压VOFF之间，且脉冲信号会提供至动作的字线。举例来说，开启电压VON为固定值1.6V、关闭电压VOFF为0V。也就是说，字线驱动器226所产生的脉冲信号，其振幅不会改变。再者，脉冲信号的第一电平为1.6V的开启电压VON，脉冲信号的第二电平为0V的关闭电压VOFF。
请参照图3B，其所绘示为第二实施例反熔丝型非易失性存储器进行编程动作时的相关信号示意图。同样地，以编程存储器胞C11为例来说明。
首先，反熔丝型非易失性存储器进入编程模式，编程电压产生器222开始运作。
在时间点t1时，编程电压致能信号ENVPP动作，代表编程电压产生器222的电荷泵223提供至反熔丝控制线AF的编程电压VPP已到达预定电压，例如6V。同时，导通电压产生器114提供导通电压VFL至跟随控制线FL。
在时间点t2，写入致能信号WE动作，代表反熔丝型非易失性存储器可开始进行编程动作，且时间点t2至时间点t10可视为一个编程周期。举例来说，在编程周期中，字线驱动器226动作字线WL1，而不动作其他字线WL2～WLM。位线驱动器118动作位线BL1，而不动作其他位线(BL2～BLN)。因此，反熔丝型存储器胞阵列110中的第一行为选定行，且选定行的存储器胞C11为选定存储器胞，而选定行的其他存储器胞C12～C1N为非选定存储器胞。
在时间点t2至时间点t10的编程周期，字线驱动器226根据时序控制信号SCTRL，将动作的字线WL1切换于开启电压(VON)与关闭电压(VOFF)之间。也就是说，字线驱动器226将编程周期区分为多个开启期间以及多个关闭期间。在开启期间TON1～TON4，字线驱动器226提供开启电压VON至动作的字线WL1。在关闭期间TOFF1～TOFF3，字线驱动器226提供关闭电压VOFF至动作的字线WL1。
如图3B所示，在时间点t2至时间点t4的开启期间TON1，字线驱动器226提供开启电压VON至字线WL1，选择晶体管MS开启。在时间点t3之前，反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层尚未破裂，反熔丝控制线AF与位线BL1之间尚未产生编程电流。在时间点t3时，反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂，反熔丝控制线AF与位线BL1之间产生编程电流。如的求所述，设计较小面积的电荷泵223时，电荷泵223的驱动能力可能不足以将编程电压VPP维持在预期的电平。换句话说，在时间点t3至时间点t4，反熔丝控制线AF上的编程电压VPP持续下降。而在时间点t4，开启期间TON1结束。
在时间点t4至时间点t5的关闭期间TOFF1，字线驱动器226提供关闭电压VOFF至字线WL1，选择晶体管MS关闭，选定存储器胞C11停止产生编程电流。因此，在关闭期间TOFF1，电荷泵233的编程电压VPP快速上升至预定电压，例如6V。而在时间点t5，关闭期间TOFF1结束。
在时间点t5至时间点t6的开启期间TON2，字线驱动器226提供开启电压VON至字线WL1，选择晶体管MS开启，使得选定存储器胞C11产生编程电流。在开启期间TON2，虽然编程电压VPP下降，但此电压仍可让选定存储器胞C11产生足够的编程电流。因此，选定存储器胞C11的加热程序仍可顺利进行。而在时间点t6，开启期间TON2结束。
再者，时间点t6至时间点t7的关闭期间TOFF2与时间点t8至时间点t9的关闭期间TOFF3，其运作方式类似于时间点t4至时间点t5的关闭期间TOFF1。此处不再赘述。
相同地，时间点t7至时间点t8的开启期间TON3与时间点t9至时间点t10的开启期间TON4，其运作方式类似于时间点t5至时间点t6的开启期间TON2。此处不再赘述。
在此实施例中，时序控制器224产生时序控制信号SCTRL。而根据时序控制信号SCTRL，字线驱动器226提供动作的字线开启电压(VON)与关闭电压(VOFF)。举例来说，时序控制信号SCTRL与动作的字线WL1可以有相同的波型。另外，在所有开启期间TON1～TON4的时间总和内，编程电流与编程电压VPP足以让选定存储器胞C11内反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂，并完成加热程序，使得反熔丝晶体管MAF栅极氧化层呈现强化破裂状态。
在图3B中，开启期间TON1较长，用以确认选定存储器胞C11内反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂。之后，开启期间TON2～TON4的时间长度较短，以避免电荷泵223的电压降幅过大，并确保选定存储器胞C11产生足够的编程电流来进行加热程序，使得反熔丝晶体管MAF栅极氧化层呈现强化破裂状态。而在编程周期后，即可确认选定存储器胞C11呈现低电阻值的存储状态。
再者，由于存储器胞的特性，在某些实施例中，开启期间TON1有可能短于其他的开启期间TON2～TON4。另外，本发明并不限定于开启期间的次数、也不限定开启期间的时间长度，也不限定关闭时间的时间长度。在此领域的技术人员可以根据电荷泵223的驱动能力来设定开启期间的次数、开启期间的时间宽度(time width)以及关闭时间的时间宽度。以下说明字线驱动器226运作的另一范例。
请参照图3C，其所绘示为第二实施例反熔丝型非易失性存储器进行编程动作时的另一信号示意图。同样地，以编程存储器胞C11为例来说明。
首先，反熔丝型非易失性存储器进入编程模式，编程电压产生器222开始运作。
在时间点tX时，编程电压致能信号ENVPP动作，代表编程电压产生器222的电荷泵223输出至反熔丝控制线AF的编程电压VPP已到达预定电压，例如6V。同时，导通电压产生器114输出导通电压VFL至跟随控制线FL。
在时间点tY，写入致能信号WE动作，代表反熔丝型非易失性存储器可开始进行编程动作。时间点tY至时间点tZ为编程周期。在编程周期中，字线驱动器226根据时序控制信号SCTRL，将编程周期区分为多个开启期间TON1～TON7以及多个关闭期间TOFF1～TOFF6。其中，开启期间TON1～TON7的时间宽度相同。再者，关闭期间TOFF1～TOFF6的时间宽度相同。
如图3C所示，在开启期间TON1～TON3与关闭期间TOFF1～TOFF3，编程电压VPP维持在预定电压(例如6V)。亦即，反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层尚未破裂，代表反熔丝控制线AF与位线BL1之间尚未产生编程电流。
在开启期间TON4，反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂。如先前所述，由于电荷泵223的驱动能力较弱。因此，反熔丝控制线AF上的编程电压VPP持续下降，编程电流持续降低。
在关闭期间TOFF4，选定存储器胞C11不产生编程电流，亦即电荷泵223不提供编程电流。因此，在关闭期间TOFF4，电荷泵233的编程电压VPP快速上升至预定电压，例如6V。
在开启期间TON5，选定存储器胞C11内部产生编程电流。虽然在开启期间TON5编程电压VPP下降，但由于编程电压VPP仍可产生足够的编程电流。因此，选定存储器胞C11的加热程序仍可顺利进行。
相同的运作原理，在关闭期间TOFF5、TOFF6，电荷泵223再次将编程电压VPP推升至预定电压，例如6V。在开启期间TON6、TON7，电荷泵223输出的编程电压VPP仍可产生足够的编程电流来进行选定存储器胞C11的加热程序。
在此实施例中，利用时序控制器224产生时序控制信号SCTRL。根据时序控制信号SCTRL，字线驱动器226提供动作的字线开启电压(VON)与关闭电压(VOFF)。再者，在开启期间TON1～TON7的时间总和内，编程电流足以让选定存储器胞C11内反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂，并完成加热程序，使得反熔丝晶体管MAF栅极氧化层呈现强化破裂状态。
请参照图4A，其所绘示为本发明第三实施例的反熔丝型非易失性存储器。相较于第二实施例，第三实施例反熔丝型非易失性存储器的控制电路220中还包括一电压检测器402。以下仅介绍电压检测器的连接关系，其他元件则不再赘述。
电压检测器402的一个检测端连接至反熔丝控制线AF以接收编程电压VPP，电压检测器402的另一个检测端接收参考电压VREF，电压检测器402的输出端连接至时序控制器224。当编程电压VPP低于参考电压VREF时，电压检测器402动作触发信号TR。当触发信号TR动作时，时序控制器224根据时钟信号CK，来产生时序控制信号SCTRL至字线驱动器226。因此，在编程动作的编程周期，字线驱动器226根据时序控制信号SCTRL，控制动作的字线切换于开启电压(VON)与关闭电压(VOFF)之间。
请参照图4B，其所绘示为第三实施例反熔丝型非易失性存储器进行编程动作时的相关信号示意图。同样地，以编程存储器胞C11为例来说明。
首先，反熔丝型非易失性存储器进入编程模式，编程电压产生器222开始运作。
在时间点t1时，编程电压致能信号ENVPP动作，代表编程电压产生器222的电荷泵223输出至反熔丝控制线AF的编程电压VPP已到达预定电压，例如6V。同时，导通电压产生器114输出导通电压VFL至跟随控制线FL。
在时间点t2，写入致能信号WE动作，代表反熔丝型非易失性存储器可开始进行编程动作，且时间点t2至时间点t5为一个编程周期。在时间点t2，字线驱动器226提供开启电压VON至动作的字线WL1，并开始一个开启期间TON1。
在时间点t3，反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂，反熔丝控制线AF与位线BL1之间产生编程电流，反熔丝控制线AF上的编程电压VPP持续下降，代表编程电流持续降低。在时间点t4，编程电压VPP小于参考电压VREF，电压检测器402动作触发信号TR。同时，根据触发信号TR，时序控制器224产生时序控制信号SCTRL至字线驱动器226，并使得开启期间TON1结束。再者，电压检测器402会在下一个编程周期，再次判断编程电压VPP以及参考电压VREF来动作触发信号TR。也就是说，电压检测器402用来决定开启期间TON1的结束时间点。
相同的运作原理，在关闭期间TOFF1、TOFF2、TOFF3，电荷泵223再次将编程电压VPP推升至预定电压，例如6V。在开启期间TON2、TON3、TON4，电荷泵223输出的编程电压VPP仍可产生足够的编程电流来进行选定存储器胞C11的加热程序。实际上，当反熔丝型非易失性存储器中设置电压检测器402时，开启期间TON1通常会大于其他开启期间TON2、TON3、TON4。
在此实施例中，当触发信号TR在时间点t4动作时，时序控制器224会立刻动作时序控制信号SCTRL，使得字线驱动器226结束开启期间TON1。接着，根据时序控制信号SCTRL，字线驱动器226提供动作的字线开启电压(VON)与关闭电压(VOFF)。再者，在所有开启期间TON1～TON4的时间总和内，编程电流足以让选定存储器胞C11内反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂，并完成加热程序，使得反熔丝晶体管MAF栅极氧化层呈现强化破裂状态。
当然，在其他实施例中，触发信号TR与时序控制信号SCTRL的动作时间点也可以不同。举例来说，触发信号TR动作后经过一个预定的延迟时间，时序控制器224才动作时序控制信号SCTRL，并使得字线驱动器226结束开启期间TON1。在此情形下，在图4B中，开启期间TON1将会在时间点t4之后才结束。
再者，相较于第二实施例中，图3B的开启期间TON1有固定的时间宽度。在第三实施例的图4B中，开启期间TON1的时间宽度会随着触发信号TR的动作时间点而改变。
请参照图5，其所绘示为本发明第四实施例的反熔丝型非易失性存储器。相较于第三实施例，第四实施例反熔丝型非易失性存储器的控制电路220中还包括一电容器CAF连接在反熔丝控制线AF与接地端之间，用以提升电荷泵223的驱动能力。其他元件的连接关系以及信号关系皆类似于第三实施例，此处不再赘述。再者，第四实施例的电容器CAF也可以连接至第一实施例与第二实施例的反熔丝型非易失性存储器。
由以上的说明可知，本发明提出一种反熔丝型非易失性存储器。在编程动作的编程周期时，利用时序控制器224产生时序控制信号SCTRL来控制字线驱动器226提供动作的字线开启电压(VON)与关闭电压(VOFF)。再者，在所有开启期间TON1～TON4的时间总和内，编程电流足以让选定存储器胞C11内反熔丝晶体管MAF的栅极氧化层破裂，并完成加热程序，使得反熔丝晶体管MAF栅极氧化层呈现强化破裂状态，以确保选定存储器胞C11成功完成编程动作。
再者，本发明的所有实施例中，反熔丝型存储器胞阵列110中的所有存储器胞C11～CMN皆包含三颗晶体管。实际上，反熔丝型存储器胞阵列110中的存储器胞也可以仅包括两颗晶体管(也就是反熔丝晶体管MAF以及选择晶体管MS)。选择晶体管MS的第一漏/源端连接至位线，选择晶体管MS的栅极端连接至字线。反熔丝晶体管MAF的第一漏/源端耦接至选择晶体管MS的第二漏/源端，反熔丝晶体管MAF的栅极端连接至反熔丝控制线AF，反熔丝晶体管MAF的第二漏/源端为浮接。再者，由于上述存储器胞未包括跟随晶体管MFL，所以反熔丝型非易失性存储器的控制电路中也可以省略导通电压产生器。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附权利要求书界定范围为准。

Claims (15)

1.一种反熔丝型非易失性存储器，包括：
反熔丝型存储器胞阵列，该反熔丝型存储器胞阵列包括第一存储器胞，该第一存储器胞连接至反熔丝控制线、第一字线与第一位线；其中，该第一存储器胞包括反熔丝晶体管与选择晶体管，该选择晶体管的第一漏/源端连接至该第一位线，该选择晶体管的栅极端连接至该第一字线，该反熔丝晶体管的第一漏/源端耦接至该选择晶体管的第二漏/源端，该反熔丝晶体管的栅极端连接至该反熔丝控制线；以及
控制电路，包括：
振荡器，产生时钟信号；
编程电压产生器，包括电荷泵，该电荷泵连接至该振荡器以接收该时钟信号；其中，在编程动作时，该电荷泵根据该时钟信号，将供应电压推升至编程电压，并将该编程电压提供至该反熔丝控制线；
时序控制器，连接至该振荡器以接收该时钟信号并产生时序控制信号；
字线驱动器，连接至该反熔丝型存储器胞阵列的该第一字线，并连接至该时序控制器以接收该时序控制信号；以及
位线驱动器，连接至该反熔丝型存储器胞阵列的该第一位线；其中，在该编程动作的编程周期时，该字线驱动器动作该第一字线且该位线驱动器动作该第一位线，使得该第一存储器胞为选定存储器胞；
其中，在该编程动作的该编程周期时，该字线驱动器根据该时序控制信号产生脉冲信号至该第一字线；该脉冲信号的第一电平为开启电压，该脉冲信号的第二电平为关闭电压；在该编程周期后，该选定存储器胞由高电阻值的存储状态改变为低电阻值的存储状态。
2.如权利要求1所述的反熔丝型非易失性存储器，其中该第一存储器胞还包括跟随晶体管，且该控制电路包括导通电压产生器；该跟随晶体管的第一漏/源端连接在该选择晶体管的该第二漏/源端，该跟随晶体管的第二漏/源端连接在该反熔丝晶体管的该第一漏/源端，该跟随晶体管的栅极端连接至跟随控制线；该导通电压产生器连接至该跟随控制线；以及，在该编程动作时，该导通电压产生器提供导通电压至该跟随控制线，该跟随晶体管成为导通状态，使得该反熔丝晶体管耦接至该选择晶体管。
3.如权利要求1所述的反熔丝型非易失性存储器，其中根据该脉冲信号，该字线驱动器将该编程周期区分为多个开启期间与多个关闭期间；在所述开启期间，该字线驱动器提供该开启电压至该第一字线；以及，在所述关闭期间，该字线驱动器提供该关闭电压至该第一字线。
4.如权利要求3所述的反熔丝型非易失性存储器，其中在所述开启期间的第一开启期间，该选定存储器胞中该反熔丝晶体管的栅极氧化层破裂并产生编程电流；在该第一开启期间以外的其他开启期间，该编程电流对该选定存储器胞进行加热程序，使得该反熔丝晶体管的该栅极氧化层呈现强化破裂状态；以及，在所述关闭期间，该选定存储器胞未产生该编程电流。
5.如权利要求3所述的反熔丝型非易失性存储器，其中在该第一开启期间的时间宽度大于所述开启期间中其他者的时间宽度。
6.如权利要求3所述的反熔丝型非易失性存储器，其中所述开启期间的时间宽度相同；所述开启期间的时间总和内，编程电流足以让该选定存储器胞内该反熔丝晶体管的栅极氧化层破裂，并完成加热程序，使得该反熔丝晶体管的该栅极氧化层呈现强化破裂状态。
7.如权利要求1所述的反熔丝型非易失性存储器，其中该控制电路还包括电容器，连接在该反熔丝控制线与接地端之间。
8.如权利要求1所述的反熔丝型非易失性存储器，其中该控制电路还包括电压检测器，该电压检测器的第一检测端连接至该反熔丝控制线以接收该编程电压，该电压检测器的第二检测端接收参考电压，该电压检测器的输出端连接至该时序控制器。
9.如权利要求8所述的反熔丝型非易失性存储器，其中根据该脉冲信号，该字线驱动器将该编程周期区分为多个开启期间与多个关闭期间；在所述开启期间，该字线驱动器提供该开启电压至该第一字线；以及，在所述关闭期间，该字线驱动器提供该关闭电压至该第一字线。
10.如权利要求9所述的反熔丝型非易失性存储器，其中该电压检测器决定所述开启期间中第一开启时间的结束时间点。
11.如权利要求10所述的反熔丝型非易失性存储器，当该编程电压低于该参考电压时，该选定存储器胞中该反熔丝晶体管的栅极氧化层破裂并产生编程电流，且该电压检测器动作触发信号。
12.如权利要求11所述的反熔丝型非易失性存储器，当该触发信号动作时，该时序控制器控制该字线驱动器结束所述开启期间中的该第一开启期间。
13.如权利要求11所述的反熔丝型非易失性存储器，当该触发信号动作时，该时序控制器在预定延迟时间后动作该时序控制信号，且该字线驱动器根据动作的该时序控制信号来结束所述开启期间中的该第一开启期间。
14.如权利要求11所述的反熔丝型非易失性存储器，其中在该第一开启期间以外的其他开启期间，该编程电流对该选定存储器胞进行加热程序，使得该反熔丝晶体管的该栅极氧化层呈现强化破裂状态；以及，在所述关闭期间，该选定存储器胞未产生该编程电流。
15.如权利要求10所述的反熔丝型非易失性存储器，其中在该第一开启期间的时间宽度大于所述开启期间中其他者的时间宽度。
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