CN203839049U - 一种熔丝架构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种熔丝架构，其包括熔丝单元及与熔丝单元连接的电源与感应电路，该熔丝单元设有能加载控制信号的字线与传输烧录与读取数据所需电流的位线，该熔丝单元通过该位线连接该电源与感应电路。其中熔丝单元包括有一个开关元件及连接该开关元件一端的第一连接组件与连接开关元件另一端的第二连接组件，该第一连接组件另一端接地，该第二连接组件另一端为位线并连接该电源与感应电路，字线连接开关元件的控制端并控制开关元件的导通与截止，借由第二连接组件的熔断与感应电路对位线电压的侦测，可实现熔丝的烧录与读取的功能。本实用新型的熔丝架构结构简单，只需要一个场效应管或可扩充多个熔丝单元，同时烧录电流小，并且有利于生产。
Description
技术领域
本实用新型有关一种熔丝，特别是指一种结构简单、工艺简便、并可进行任意扩充的熔丝架构。
背景技术
熔丝在芯片中的作用如同一个非挥发性内存元件，芯片中需要记录信息或记录芯片状态，可由熔丝提供这些功能，传统的熔丝架构有两种，一种是多晶硅熔丝，另一种是电荷存储型的熔丝结构。
目前使用一种多晶硅熔丝，其为电子式熔线结构，该结构借由多晶硅层上的硅化层形成, 其以第一介电材料部分区隔电子式熔线与半导体基底，并以第二介电材料部分区隔电子式熔线与在熔线正上方的至少一个导体，多晶硅层具有至少约2000埃的厚度与不大于0.14微米的宽度。但这种熔丝结构在布线时精度要求极高，尤其对于多晶硅的长度、宽度及长宽比例等都有严格要求，且生产效率低，同时多晶硅的形状、尺寸会因不同生产商及不同工艺而不同。目前还有一种电荷存储型的熔丝结构，其可擦除可编程只读存储器包含有两个串接的P型场效应晶体管，其中第一P型场效应晶体管(PMOS)作为选择晶体管，其栅极连接至选择栅极电位(VSG)，第一端点（源极）连接至源极线电位(VSL)。第二端点（漏极）则串接至第二PMOS的第一端点，第二PMOS的第二端点连接至位线电位(VBL)，第二PMOS的栅极作为浮置栅极。但这种熔丝细胞域较大，同样容量造成芯片面积比较大。目前还有一种击穿氧化层架构的熔丝结构，每一个内存晶胞具有一建构在一超薄介电层(例如一栅极氧化层)周围的数据储存元件，上述的数据储存元件可用来存储信息，其方法通过上述的超薄介电层施加应力使其崩溃(软崩溃或硬崩溃)以建立该内存晶胞的漏电流电平，上述内存晶胞是通过检测该晶胞吸收的电流以进行读出。但这种熔丝结构生产复杂，量率不好管控，同时需要光罩，生产效率低。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种结构简单、工艺简便、并可进行任意扩充的熔丝架构。
为达到上述目的，本实用新型提供一种熔丝架构，其包括熔丝单元及与熔丝单元连接的电源与感应电路，该熔丝单元设有能加载控制信号的字线与传输烧录与读取数据所需电流的位线，该熔丝单元通过该位线连接该电源与感应电路。
所述熔丝单元包括有一个开关元件及连接该开关元件一端的第一连接组件与连接该开关元件另一端的第二连接组件，该第一连接组件另一端接地，该第二连接组件另一端为位线并连接该电源与感应电路，所述字线连接开关元件的控制端并控制开关元件的导通与截止。
用于连接所述开关元件的第一连接组件的连接端子为两个以上，所述第二连接组件的阻抗大于所述第一连接组件的阻抗。
所述开关元件为场效应管，该场效应管的源极连接该第一连接组件，该场效应管的漏极连接该第二连接组件，该场效应管的栅极连接所述字线。
所述场效应管的漏极的连接形式为：漏极、接触层、第一金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段及第二金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层、第二导通段及第三金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层、第二导通段、第三金属层、第三导通段及第四金属层依次连接。
所述开关元件为晶体管，该晶体管的基极连接所述字线，发射极连接所述第一连接组件，集电极连接所述第二连接组件。
本实用新型还提供一种熔丝架构，其包括多个熔丝单元，该熔丝单元组成阵列结构，每行熔丝单元共用一个能加载控制信号的字线，每列熔丝单元共用一个用于传输烧录与读取数据所需电流的位线，每一位线均连接电源与感应电路。
每一所述熔丝单元包括有一个开关元件及连接该开关元件一端的第一连接组件与连接该开关元件另一端的第二连接组件，该第一连接组件另一端接地，该第二连接组件另一端连接该熔丝单元所在列的位线，每一行所述字线连接该行开关元件的控制端并控制该开关元件的导通与截止。
用于连接所述开关元件的第一连接组件的连接端子为两个以上，所述第二连接组件的阻抗大于所述第一连接组件的阻抗。
所述开关元件为场效应管，该场效应管的源极连接该第一连接组件，该场效应管的漏极连接该第二连接组件，该场效应管的栅极连接所述字线。
所述场效应管的漏极的连接形式为：漏极、接触层、第一金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段及第二金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层、第二导通段及第三金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层、第二导通段、第三金属层、第三导通段及第四金属层依次连接。
所述开关元件为晶体管，该晶体管的基极连接所述字线，发射极连接所述第一连接组件，集电极连接所述第二连接组件。
本实用新型的熔丝架构结构简单，只需要一个场效应管或可扩充多个熔丝单元，同时烧录电流小，并且有利于生产。
附图说明
图1为本实用新型熔丝架构的结构原理图；
图2为本实用新型熔丝单元的内部结构示意图；
图3为本实用新型在熔丝烧录时的状态示意图；
图4为本实用新型熔丝架构的另一实施例结构示意图；
图5为本实用新型另一实施例在烧录时的状态示意图。
具体实施方式
为便于对本实用新型的结构及达到的效果有进一步的了解，现结合附图并举较佳实施例详细说明如下。
如图1所示，本实用新型的熔丝架构包括有熔丝单元及与熔丝单元连接的电源与感应电路，该熔丝单元设有能加载控制信号的字线与传输烧录与读取程序所需电流的位线，该熔丝单元通过位线连接电源与感应电路。
该熔丝单元包括有一个开关元件及连接该开关元件一端的第一连接组件与连接该开关元件另一端的第二连接组件，该第一连接组件另一端接地，该第二连接组件另一端为位线并连接该电源与感应电路，所述字线连接开关元件的控制端并控制开关元件的导通与截止。
如图2所示，其中开关元件可以为场效应管（MOS管），该场效应管的源极S(Source)连接第一连接组件，该场效应管的漏极D(Drain)连接第二连接组件，与场效应管源极连接的该第一连接组件的连接端子为B端，与该场效应管漏极连接的第二连接组件的连接端子为A端，该电源通过位线提供烧录程序单元时所需的电流及读取数据时所需的电流或电压，场效应管的栅极G连接字线。
本实用新型中用于连接场效应管源极的B端子的个数为两个以上，场效应管漏极的连接以四层金属层为例，可以有以下四种形式：
1.漏极、接触层（contact layer）、第一金属层依次连接，即漏极-接触层-金属1；
2.漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层依次连接，即漏极-接触层-金属1-导通1-金属2；
3.漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层、第二导通段、第三金属层依次连接，即漏极-接触层-金属1-导通1-金属2-导通2-金属3；
4. 漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层、第二导通段、第三金属层、第三导通段、第四金属层依次连接，即漏极-接触层-金属1-导通1-金属2-导通2-金属3-导通3-金属4。其中优选第3、4种连接方式。
本实用新型中字线上可加载控制信号，当字线为高电平时，场效应管导通, 场效应管上有电流流过，使电源通过第二连接组件、场效应管及第一连接组件连接至地(GND)。通过电源适当调整流经场效应管的电流大小，可使第二连接组件处的A 端点上的导通或连接因为耐不住电流而熔断（依据物理定则，每个组件根据材料特性不同，布线形状不同，其所能忍受的电流能力也不一样）。
本实用新型的熔丝在烧录时，若要将熔丝烧断，需要在字线上加载高电平，并打开电源，此时场效应管导通，位线上有电流流过，流经A点，流经MOS管, 流经B点到地，由于端点A与端点B的结构不同，在烧录时A端点阻抗较大，在整个回路中，端点A的耐流能力最小，当流过的电流够大时，A 点会被熔断，如图3所示。
本实用新型的熔丝在读取时，字线置为高电平，由感应电路对位线充电，MOS管的功能如同一打开的开关，当A点（第二连接组件）是被烧断（或高阻抗状态）的情况下，位线上的电压为高电位, 当A点（第二连接组件）是没有被烧断（或低阻抗状态，维持原来的连接状态），位线上的电压为低电位, 借由感应电路侦测位线上的电压，可判断出熔丝单元的状态。一个熔丝单元的状态（1或0）可提供芯片一个信息，或储存芯片一种状态。
本实用新型中的熔丝架构可以包括多个熔丝单元组成阵列结构，每行熔丝单元共用一个字线，每列熔丝单元共用一个位线，每一位线同时连接电源与感应电路。如图4所示，将四个熔丝单元排列成两行两列，第一行字线为字线_1，第二行字线为字线_0，第一列位线为位线_0，第二列位线为位线_1。如图5所示，当要烧录（熔断）熔丝单元（0,1）时，字线_0为低电平，字线_1为高电平，选到(0,1)与(1,1)熔丝单元，位线_0为高, 输入烧录电流，位线_1为低（不提供电流），其他功能与上述相同。单个熔丝单元的结构与图1中熔丝单元的结构相同，不再赘述。
本实用新型中的开关元件还可以为BJT（Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管，简称晶体管），其基极B连接字线，发射极E连接第一连接组件，集电极C连接第二连接组件，其余连接方式及功能原理与上述场效应管相同，不再赘述。
本实用新型的熔丝架构具有如下有益效果：
1. 架构简单，只需一个场效应管，布线尺寸也是最基本的尺寸，不需额外光罩；适用于各种工艺，任何工厂都可以生产，不会因为只能在固定工厂生产产生的限制；
2. 烧录电流小，烧录电流约1mA ~ 3mA, 与一般熔丝比起来, 此架构的烧录(熔断)电流较小，若电流过大，芯片面积会增加，芯片需要更多保护；
3.可扩充性，可任意组合成多个熔丝单元，有利于多个熔丝的应用；
4. 利于生产，因结构简单, 所以适用于大多数工厂, 因此利于转移生产厂家，以利于生产；
5. 稳定性高，与热传送模式的熔丝比起来, 其稳定性相对高, 且不怕紫外光的照射。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (12)
1.一种熔丝架构，其特征在于，其包括熔丝单元及与熔丝单元连接的电源与感应电路，该熔丝单元设有能加载控制信号的字线与传输烧录与读取数据所需电流的位线，该熔丝单元通过该位线连接该电源与感应电路。
2.如权利要求1所述的熔丝架构，其特征在于，所述熔丝单元包括有一个开关元件及连接该开关元件一端的第一连接组件与连接该开关元件另一端的第二连接组件，该第一连接组件另一端接地，该第二连接组件另一端为位线并连接该电源与感应电路，所述字线连接开关元件的控制端并控制开关元件的导通与截止。
3.如权利要求2所述的熔丝架构，其特征在于，用于连接所述开关元件的第一连接组件的连接端子为两个以上，所述第二连接组件的阻抗大于所述第一连接组件的阻抗。
4.如权利要求2所述的熔丝架构，其特征在于，所述开关元件为场效应管，该场效应管的源极连接该第一连接组件，该场效应管的漏极连接该第二连接组件，该场效应管的栅极连接所述字线。
5.如权利要求4所述的熔丝架构，其特征在于，所述场效应管的漏极的连接形式为：漏极、接触层、第一金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段及第二金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层、第二导通段及第三金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层、第二导通段、第三金属层、第三导通段及第四金属层依次连接。
6.如权利要求2所述的熔丝架构，其特征在于，所述开关元件为晶体管，该晶体管的基极连接所述字线，发射极连接所述第一连接组件，集电极连接所述第二连接组件。
7.一种熔丝架构，其特征在于，其包括多个熔丝单元，该熔丝单元组成阵列结构，每行熔丝单元共用一个能加载控制信号的字线，每列熔丝单元共用一个用于传输烧录与读取数据所需电流的位线，每一位线均连接电源与感应电路。
8.如权利要求7所述的熔丝架构，其特征在于，每一所述熔丝单元包括有一个开关元件及连接该开关元件一端的第一连接组件与连接该开关元件另一端的第二连接组件，该第一连接组件另一端接地，该第二连接组件另一端连接该熔丝单元所在列的位线，每一行所述字线连接该行开关元件的控制端并控制该开关元件的导通与截止。
9.如权利要求8所述的熔丝架构，其特征在于，用于连接所述开关元件的第一连接组件的连接端子为两个以上，所述第二连接组件的阻抗大于所述第一连接组件的阻抗。
10.如权利要求8所述的熔丝架构，其特征在于，所述开关元件为场效应管，该场效应管的源极连接该第一连接组件，该场效应管的漏极连接该第二连接组件，该场效应管的栅极连接所述字线。
11.如权利要求10所述的熔丝架构，其特征在于，所述场效应管的漏极的连接形式为：漏极、接触层、第一金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段及第二金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层、第二导通段及第三金属层依次连接，或漏极、接触层、第一金属层、第一导通段、第二金属层、第二导通段、第三金属层、第三导通段及第四金属层依次连接。
12.如权利要求8所述的熔丝架构，其特征在于，所述开关元件为晶体管，该晶体管的基极连接所述字线，发射极连接所述第一连接组件，集电极连接所述第二连接组件。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103956188A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-07-30 | 北京佳瑞欣科技发展有限公司 | 一种熔丝架构 |
| CN106201962A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-12-07 | 深圳市博巨兴实业发展有限公司 | 一种可作为gpio的高压烧录io电路 |
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2014
- 2014-05-05 CN CN201420225316.6U patent/CN203839049U/zh not_active Expired - Lifetime
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