CN2904301Y

CN2904301Y - 高性能、高可靠性熔丝烧条电路

Info

Publication number: CN2904301Y
Application number: CN 200620072637
Authority: CN
Inventors: 江石根; 袁翔; 雷红军; 谢卫国
Original assignee: SUZHOU HUAXIN MICRO-ELECTRONICS Co Ltd
Current assignee: Suzhou Huaxin Microelectronics Co., Ltd.
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2016-04-14

Abstract

一种高性能、高可靠性熔丝烧条电路，在集成电路芯片的一层上开窗设置有用于修调的金属熔丝，该金属熔丝在被修调的电路与地之间构成回路；针对所述金属熔丝设置两个电接探点，每个电接探点由开设窗口的钝化层与金属层叠加构成，两个电接探点的金属层分别通过连线与金属熔丝的两端电连接；金属熔丝层与下方的芯片衬底之间设置悬空的阱层保护，即p衬底设置悬空的n阱保护或n衬底设置悬空的p阱保护。本方案采用直接在熔丝的两端加设电接探点以及将保护阱层设于熔丝层与衬底之间的措施，在中测时，将探针直接扎在电接探点上，加电流对相应的熔丝进行修调，从而节省芯片面积，提高芯片的可靠性和成品率，降低成本。

Description

高性能、高可靠性熔丝烧条电路

技术领域

本实用新型涉及MOS数字集成电路，具体涉及一种高性能、高可靠性熔丝烧条电路，该电路主要用来对集成电路中的相关电路进行修调。

背景技术

随着人们对集成电路芯片的要求越来越高，在芯片的应用过程中，人们需要对集成电路中的相关电路进行修调。比如，在遥控器中对地址编码，百万组编码无线发码集成电路，有20个地址需要改变；再比如，在高精度基准中，需要对基准电压进行修调。而这些地址的改变和电压的修调通常是通过熔丝烧条电路来实现的。然而，现有技术中对于这样的改变和修调，绝大多数集成芯片采用的方法是通过外部管脚加测试信号，通过译码电路对相应的数据位进行烧写。如图1所示，通过外部管脚加的信号，经过内部组合电路，开启相应的NMOS管N1，电源与地之间导通后，把熔丝烧断：

当熔丝没有烧断时，rd信号有效，NMOS管N2导通，data输出为“0”；

当熔丝烧断后，rd信号有效，NMOS管N2导通，data输出为“1”。

上述熔丝烧条电路结构存在的主要问题是：

1、烧熔丝时，有大电流通过内部电路，会对电路产生难以预料的影响。在普通工艺中，管子通过大电流时，会引起闩锁效应(latchup)，即由于内部寄生三极管的存在，当电流偏大时三极管导通形成正反馈，使得芯片发热导致失效，同时对衬底也有影响。

2、用metal(比如铝)作熔丝，在烧写过程中，metal会液化，渗透到芯片衬底，导致漏电流偏大，使得芯片测试合格率下降，并且使用过程中会影响芯片的可靠性。

3、由于在实现整个功能时，需要有大量的译码电路，通过大电流的NMOS要做到很大，以及各种保护电路。因此，在制作集成电路时需要花费的面积过大。

发明内容

本实用新型提供一种高性能、高可靠性熔丝烧条电路，其目的是要通过对现有熔丝烧条电路的改进，来解决以往电路所存在的可靠性差、成品率低以及花费面积大的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高性能、高可靠性熔丝烧条电路，在集成电路芯片的一层上开窗设置有用于修调的金属熔丝，该金属熔丝一方面与烧写电路串联构成回路，另一方与被修调的电路串联构成回路，金属熔丝与芯片衬底之间设置悬空的阱层保护，即p衬底设置悬空的n阱保护或n衬底设置悬空的p阱保护。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，为了进一步简化电路结构，节省芯片面积，所述烧写电路为针对金属熔丝设置两个电接探点，每个电接探点由开设窗口的钝化层与金属层叠加构成，两个电接探点的金属层分别通过连线与金属熔丝的两端电连接。

2、上述方案中，为了进一步提高熔丝烧断的可靠性，所述金属熔丝由多晶层构成。

本实用新型原理是：采用将保护阱层设于熔丝层与衬底之间的措施，来提高可靠性和成品率。采用直接在熔丝的两端加设电接探点的措施，来简化结构，节省芯片面积。在中测时，将探针直接扎在电接探点上，加电流对相应的熔丝进行修调。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型直接在熔丝的两端加设电接探点，利用外电路直接加电流对相应的熔丝进行修调。与现有技术相比省去了大量的译码电路以及各种保护电路。因此，在制作集成电路时节省了芯片的面积，简化了结构，降低了成本。

2、本实用新型在金属熔丝层与芯片衬底之间设置有悬空的阱层保护，提高了熔丝烧条电路的可靠性和安全性，从而提高了成品率。

3、本实用新型将原来的铝熔丝层改设为多晶层熔丝，提高了烧写的可靠性，从而提高了成品率。

总之，本方案电路容易实现，并且可靠性高，性能好，成品率提高，面积小，成本低。以百万组编码电路为例：

面积：

改进前，20位熔丝需要的面积以spsm3.0(单晶单铝，3.0线宽)工艺需要794um×1454um＝1.154。而改进后，20位熔丝需要的面积以spsm3.0工艺只要780um×389um＝0.30342。

面积减少：(1.154-0.303)/1.154×100％＝73.7％

中测成品率：

改进前，成品率为66％

改进后，成品率为91％

成品率提高：(91％-66％)/66％×100％＝37.88％

附图说明

附图1为现有熔丝烧条电路示意图；

附图2为本实用新型熔丝烧条电路实施例示意图；

附图3为本实用新型熔丝烧条电路版图结构示意；

附图4为图3的A-A剖面示意图；

附图5为遥控器芯片电路框图；

附图6为图5遥控器芯片中的熔丝烧条电路原理图；

附图7为码元波形图。

1、电接探点；2、开窗；3、电接探点；4、金属熔丝；5、n阱层；6、钝化层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见图2、图3和图4所示，一种高性能、高可靠性熔丝烧条电路，在集成电路芯片的一层上开窗2设置用于修调的金属熔丝4，该金属熔丝4由多晶熔丝(poly)组成，宽度为1um，见图3和图4所示。熔丝开窗2，是pad层次，为了熔丝烧了以后，气体能够正常挥发，开窗2面积为8um×8um。

由图2可知，金属熔丝4在被修调的电路与地之间构成回路。所述被修调的电路由NMOS管N2构成，其中，源极一路经电阻接电源正极，另一路作为信号输出端data，栅极接信号rd，漏极经金属熔丝4接地。

由图2和图3可知，针对金属熔丝4设置两个电接探点1、3(pad)，每个电接探点(pad)由开设窗口的钝化层与金属层叠加构成，两个电接探点1、3(pad)的金属层分别通过连线与金属熔丝4的两端电连接。两个电接探点1、3(pad)由metal1和pad两层组成，metal1当连线，与内部电路和熔丝相连，pad是芯片开窗口，中测时，通过该窗口，探针直接探到金属上，为了使得探针能正常扎上，以及测试稳定，pad层面积为40um×40um，metal1层面积为45um×45um。

由图4可知，金属熔丝4与芯片p衬底之间设置悬空的n阱层(nwell层)5保护。6表示钝化层，pad表示在钝化层6上所开的窗口，n阱层5用来隔开熔丝与p衬底，使得熔丝在烧写过程中的液化后不会影响p衬底，保护熔丝烧断后对芯片p衬底的影响，从而减少了烧熔丝对电路造成的失效隐患。n阱层5没有电气连接，而且n阱层5与p衬底形成一个反向二极管，多晶的融化对n阱层5的影响通过反向二极管与p衬底隔开，避免造成与地之间的漏电流。

以下是将本实用新型应用于百万组编码遥控器芯片的情况：

如图5所示，该遥控器芯片是通过内置20个烧条点控制20位地址的编码实现2²⁰组编码。这种芯片应用于各种防盗设备中，能实现一百万组不同编码，大大减低芯片的重码率，达到防盗功能。

该遥控器芯片电路有24个输入端口。这24个输入端口中20个用作地址输入端口，4个用作按键编码输入端口。20个用作地址输入端口的电路中，每一个输入端口接一个熔丝烧写电路。该熔丝烧写电路应用时，一端接GND，另一端接内部电路，见图6所示。中测时，对20个熔丝进行依次烧写，烧断时为悬空，没烧断为“0”，通过按键地址译码电路中的上拉电阻实现烧断时为“1”，没烧断为“0”，从而实现百万颗芯片不同的地址编码。作为按键输入端口用时，就需要与遥控按键连接。每一输入端口都接有上拉电路。

遥控器芯片电路的工作原理如下：电路上电后，复位电路将各数据锁存单元复位，电路进入省电等待模式。若没有键按下，电路将一直处于省电等待状态。如果有键按下，晶振电路将被唤醒电路所唤醒，开始振荡，并产生芯片工作所需要的时钟信号。“按键地址译码电路”将按键和地址的输入信号译码，并将译码结果提供给“地址码数据码只读存储器”(ROM)，ROM根据地址译码器按顺序逐位向外提供一串二进制码，即一帧码。每一帧码的组成格式如下表：

起始码

20位地址码

4位数据码

结束码

起始码和结束码发一个固定的码形。地址码与地址编码输入端口的连接方式对应。数据码与按键输入端口对应，每一按键输入端口对应一组数据，若有复合键定义，则可用几个键的组合来定义一组数据。

如图7所示，“码元发生电路”产生码元波形，“二选一”电路(MUX)根据ROM提供的信号选择来自码元发生电路的“0”码或“1”码波形信号并将此信号放大后向外发送。

每当有键按下时，电路就向外发送一帧码或几帧码。如果按键一直按着不放，电路就将不断地向外发送以一帧为单位的二进制码，直到按键释放为止。按键释放后，晶振电路停止振荡，所有数据锁存单元复位，电路进入省电等待模式(休眠状态)。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1、一种高性能、高可靠性熔丝烧条电路，在集成电路芯片的一层上开窗设置有用于修调的金属熔丝，该金属熔丝一方面与烧写电路串联构成回路，另一方与被修调的电路串联构成回路，其特征在于：金属熔丝与芯片衬底之间设置悬空的阱层保护，即p衬底设置悬空的n阱保护或n衬底设置悬空的p阱保护。

2、根据权利要求1所述的熔丝烧条电路，其特征在于：所述烧写电路为针对金属熔丝设置两个电接探点，每个电接探点由开设窗口的钝化层与金属层叠加构成，两个电接探点的金属层分别通过连线与金属熔丝的两端电连接。

3、根据权利要求1或2所述的熔丝烧条电路，其特征在于：所述金属熔丝由多晶层构成。