JP2003157693A - ヒューズ回路 - Google Patents
ヒューズ回路Info
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Abstract
し、ヒューズの溶断時間を短縮する。 【解決手段】 保持回路は、第1期間の前半に第3スイ
ッチを介して第2ノードのレベルを取り込み、ヒューズ
の溶断を示すヒューズ信号として出力する。第1期間の
後半に第3スイッチがオフするため、その後第2ノード
のレベルが変化しても保持回路の内容は変わらない。こ
の結果、ヒューズ回路の誤動作を防止できる。ヒューズ
が溶断されている場合、第1期間後に第1ノードのレベ
ルは、第2電源線のレベルに固定される。このため、ヒ
ューズの両端の電圧差を等しくでき、グローバック現象
の発生を防止できる。ヒューズが完全に切断されていな
くてもグローバック現象が発生しないため、ヒューズ回
路のヒューズの溶断を1回で済ませることができる。こ
の結果、試験工程等におけるヒューズの溶断時間を短縮
できる。
Description
形成されるヒューズ回路に関する。
子欠陥および製造工程中に発生する不良を救済するため
に冗長回路を有している。例えば、DRAM等の半導体メモ
リでは、正規のメモリセル列に加えて冗長メモリセル列
が形成されている。冗長メモリセル列を有する半導体メ
モリは、メモリセル列を示すアドレスの各ビットを記憶
するために複数のヒューズ回路を有している。ヒューズ
回路を構成するヒューズの材質は、従来はポリシリコン
であったが、近年はアルミニウムまたは銅等の金属が多
い。
において、不良のメモリセル列のアドレスに応じて所定
のヒューズ回路のヒューズが溶断(プログラム)され
る。ヒューズは、例えばレーザの照射により溶断され
る。この種のヒューズ回路は、半導体メモリの電源投入
時に、ヒューズの溶断の状態を示すヒューズ信号を出力
する。そして、半導体メモリは、ヒューズ回路の状態に
応じて不良のメモリセル列を無効にし、その代わりに冗
長メモリセル列を有効にする。すなわち、不良のメモリ
セルが救済される。このように、ヒューズ回路にプログ
ラムされたアドレスに応じて、不良のメモリセルを救済
することで、歩留が向上する。
されたヒューズは、ポリシリコンで形成されたヒューズ
に比べ溶断しにくい。このため、金属で形成されたヒュ
ーズは、1回のレーザ照射では完全に切断されない場合
がある。ヒューズが完全に切断されなくても、ヒューズ
の抵抗が所定値を超えたときに、ヒューズは溶断された
と判断される。したがって、ヒューズ回路は正常に動作
する。しかしながら、ヒューズが金属で形成されている
場合、ヒューズが完全に切断されていないと、ヒューズ
の両端にかかる電圧差によりグローバック現象が発生す
る。グローバック現象とは、エレクトロマイグレーショ
ン等により、ヒューズの抵抗値が徐々に低下することを
いう。
が所定値以下まで低くなったとき、ヒューズ回路は、ヒ
ューズが溶断されていないと判定し、ヒューズ信号を出
力する。したがって、このような現象が発生した場合、
上述した半導体メモリでは、不良のメモリセル列が正し
く救済されず誤動作してしまう。従来、グローバック現
象を防止するため、ヒューズを金属で形成したヒューズ
回路では、溶断処理を2回実施するなどして、ヒューズ
を完全に切断していた。しかしながら、DRAM等の半導体
メモリでは、ロジックLSIなどに比べヒューズの数が多
い。このため、溶断処理を2回実施した場合、試験工程
での処理時間が長くなるという問題があった。
特性が変わることのないヒューズ回路を提供することに
ある。本発明の別の目的は、ヒューズ回路のヒューズの
溶断時間を短縮することにある。
では、ヒューズは、第1ノードと第2ノードの間に接続
されている。第1スイッチは、第1ノードと第1電源線
との間に接続されている。第2スイッチは、第2ノード
と第2電源線との間に接続されている。負荷素子は、第
1ノードと第2電源線との間に接続されている。第3ス
イッチは、第2ノードと第3ノードとの間に接続されて
いる。保持回路は、第3ノードに接続されている。保持
回路は、第3ノードのレベルを保持し、保持しているレ
ベルをヒューズの溶断を示すヒューズ信号として出力す
る。
ノードを第1電源線に接続する。第2スイッチは、第1
期間の前および後にオンし、第1期間にオフする。第3
スイッチは、第1期間の前半にオンし、第1期間の後半
にオフする。第3スイッチのオン期間に、第2ノードの
レベルは、第3ノードに伝達される。ヒューズが溶断さ
れていない場合、第2ノードのレベルは、第1スイッチ
のオンにより第1電源線のレベルになる。第1期間の前
半に第3スイッチはオンしているため、第2ノードのレ
ベルは、第3ノードに伝達される。保持回路は、第1電
源線のレベルを保持し(ヒューズの未溶断を示す)、保
持したレベルをヒューズ信号として出力する。
る。第1期間の終了後、負荷素子を流れる電流または第
2スイッチのオンにより、第1ノードおよび第2ノード
のレベルは、第2電源線のレベルに固定される。このと
き、第3スイッチはオフしているため、第2ノード(第
2電源線の電圧)と第3ノード(第1電源線の電圧)と
の短絡を防止できる。この結果、保持回路が保持してい
るデータ(レベル)の破壊を防止でき、ヒューズ回路の
誤動作を防止できる。
1ノードのレベルは、第1スイッチがオンしても第2ノ
ードに伝達されない。このため、第2ノードのレベル
は、第2電源線のレベルに保持される。第1期間の前半
に第3スイッチはオンしているため、第2ノードのレベ
ルは、第3ノードに伝達される。保持回路は、第2電源
線のレベルを保持し(ヒューズの溶断を示す)、保持し
たレベルをヒューズ信号として出力する。その後、第2
スイッチのオンにより、第2ノードのレベルは、第2電
源線のレベルに固定される。また、負荷素子を流れる電
流により、第1ノードのレベルは、第2電源線のレベル
に固定される。
かわらず、第1期間の終了後(保持回路へのレベルの保
持後)、ヒューズの両端(第1および第2ノード)の電
圧差は0Vになる。したがって、溶断されたヒューズが
完全に切断されていない場合にも、エレクトロマイグレ
ーション等によるグローバック現象の発生を防止でき、
ヒューズの抵抗値が徐々に低くなることを防止できる。
換言すれば、ヒューズ回路の特性は、長期間の使用にお
いても劣化しない。この結果、ヒューズ回路が誤ったヒ
ューズ信号を出力し、ヒューズ回路が形成される半導体
集積回路が誤動作することを防止できる。
ローバック現象が発生しないため、ヒューズ回路のヒュ
ーズの溶断を1回で済ませることができる。この結果、
試験工程等におけるヒューズの溶断時間を短縮できる。
請求項2のヒューズ回路では、金属で形成されたヒュー
ズを有するヒューズ回路に本発明を適用することで、溶
断されたヒューズが完全に切断されていない場合にも、
エレクトロマイグレーション等によるグローバック現象
の発生を確実に防止できる。
は、第1期間の後にオンする負荷トランジスタとして形
成されている。負荷素子をトランジスタで形成すること
で、第1期間後の所望のタイミングで、第1ノードを第
2電源線のレベルにできる。この結果、第1期間の終了
後、ヒューズの両端の電圧差を迅速に0Vにできる。請
求項4のヒューズ回路では、負荷素子は、抵抗素子とし
て形成されている。負荷素子を抵抗素子で形成すること
で、制御信号を使用することなく第1ノードを第2電源
線のレベルにできる。この結果、信号線の数を減らすこ
とができる。
用いて説明する。図1は、本発明のヒューズ回路の第1
の実施形態を示している。この実施形態は、請求項1な
いし請求項3に対応している。このヒューズ回路は、DR
AM内に複数形成されている。これ等ヒューズ回路は、不
良のメモリセルを含むメモリセル列のアドレスの各ビッ
トを記憶する。そして、ヒューズ回路に記憶された情報
に基づいて、不良のメモリセル列の代わりに冗長メモリ
セル列が選択される。
(第1スイッチ)、アルミニウムからなるヒューズ1
2、nMOSトランジスタ14(第2スイッチ)、nMOSトラ
ンジスタ16(負荷トランジスタ)、CMOS伝達ゲート1
8(第3スイッチ)、および保持回路20を有してい
る。pMOSトランジスタ10、ヒューズ12、およびnMOS
トランジスタ14は、電源線VDD(第1電源線)と接地
線VSS(第2電源線)との間に直列に接続されている。p
MOSトランジスタ10のゲートは、入力信号INAを受けて
いる。nMOSトランジスタ14のゲートは、入力信号INC
を受けている。nMOSトランジスタ16は、pMOSトランジ
スタ10およびヒューズ12を接続するノードND1(第
1ノード)と接地線VSSとの間に接続されている。nMOS
トランジスタ16のゲートは、入力信号INBを受けてい
る。入力信号INA、INB、INC、IND、および/INDは、DRAM
に形成され、電源投入時に動作するパワーオンリセット
回路(図示せず)が生成する。
は、ヒューズ12およびnMOSトランジスタ14を接続す
るノードND2(第2ノード)と出力端子FUSEとの間に直
列に接続されている。CMOS伝達ゲート18は、相補の入
力信号IND、/INDがそれぞれ高レベル、低レベルのとき
にオンし、ノードND2を保持回路20の入力(ノードND
3)に接続する。保持回路20は、ノードND3のレベルを
ラッチするラッチ20aおよびバッファ20b(インバ
ータ)を有している。バッファ20bは、ラッチ20a
の出力を反転し、反転したレベルをヒューズ12の溶断
状態を示すヒューズ信号FUSEとして出力する。
動作を示している。この例では、DRAMの電源投入時にパ
ワーオンリセット回路が動作し、入力信号INA、INB、IN
C、IND、および/INDを出力する。入力信号INA、INCは、
パワーオン後に第1期間P1だけ低レベルに変化する(図
2(a)、(b))。入力信号INBは、第1期間P1の後
低レベルから高レベルに変化する(図2(c))。入力
信号IND、/INDは、第1期間P1中に高レベルから低レベ
ルに変化する(図2(d))。
C、INDのレベルは、それぞれ高レベル、低レベル、高レ
ベル、高レベルである。このため、pMOSトランジスタ1
0、nMOSトランジスタ14、16、およびCMOS伝達ゲー
ト18は、それぞれオフ、オン、オフ、オンする。nMOS
トランジスタ14のオンによりノードND2は、低レベル
に保持される(図2(e))。
合の動作を説明する。ヒューズ12が溶断されていない
ため、nMOSトランジスタ14のオンによりノードND1は
低レベルになる(図2(f))。CMOS伝達ゲート18の
オンによりノードND3は低レベルになる(図2
(g))。保持回路20のラッチ20aは、ノードND3
のレベルをラッチし、ラッチしたレベルを反転する。バ
ッファ20bは、ラッチ20aの出力をさらに反転し、
低レベルのヒューズ信号FUSEとして出力する(図2
(h))。
化に応答してpMOSトランジスタ10がオンし、nMOSトラ
ンジスタ14がオフする。この動作により、ノードND1
は高レベルに変化する(図2(i))。ヒューズ12が
溶断されていないため、ノードND2は高レベルになる
(図2(j))。また、CMOS伝達ゲート18はオンして
いるため、ノードND2のレベルは、ノードND3に伝達され
る(図2(k))。ラッチ20aは反転し、バッファ2
0bは低レベルのヒューズ信号FUSEを高レベル(ヒュー
ズ12の未溶断を示すレベル)に変化させる(図2
(l))。
レベルへの変化に同期してオフする。以後、ノードND2
のレベルが変化しても、保持回路20に保持されたレベ
ルは変化しない。次に、入力信号INA、INCの高レベルへ
の変化に応答して、pMOSトランジスタ10がオフし、nM
OSトランジスタ14がオンする。この動作により、ノー
ドND1、ND2は低レベルに変化する(図2(m)、
(n))。このとき、CMOS伝達ゲート18はオフしてい
るため、保持回路20により保持されているノードND3
の高レベルは、ノードND2に伝わらない。すなわち、ノ
ードND2の低レベルとノードND3の高レベルとが衝突する
ことが防止され、ヒューズ回路の誤動作が防止される。
応答して、nMOSトランジスタ16がオンする。既にnMOS
トランジスタ14がオンしているため、ノードND1、ND2
のレベルは変化しない。一方、ヒューズ12が溶断され
ている場合、第1期間P1前には、pMOSトランジスタ10
およびnMOSトランジスタ16がオフしているため、ノー
ドND1は高レベルまたは低レベルである。ノードND2、ND
3およびヒューズ信号FUSEのレベルは、ヒューズ12が
溶断されていないときと同じである。
化に応答してpMOSトランジスタ10がオンし、nMOSトラ
ンジスタ14がオフする。この動作により、ノードND1
は高レベルに変化する(図2(o))。ヒューズ12が
溶断されているため、ノードND1のレベルは、ノードND2
に伝わらない。したがって、ノードND2は、低レベルを
維持する(図2(p))。
ノードND2の低レベルは、ノードND3を介してラッチ20
aにラッチされている。このため、ヒューズ信号FUSEの
レベルは変わらない(図2(q))。CMOS伝達ゲート1
8は、第1期間P1の後半にオフする。次に、入力信号IN
A、INCの高レベルへの変化に応答して、pMOSトランジス
タ10がオフし、nMOSトランジスタ14がオンする。ノ
ードND2は既に低レベルのため、ノードND1、ND2のレベ
ルは変化しない(図2(r))。
応答して、nMOSトランジスタ16がオンする。nMOSトラ
ンジスタ16のオンにより、ノードND1のレベルが低レ
ベルに変化する(図2(s))。以後、DRAMに電源電圧
が供給されている間、入力信号INBは高レベルに維持さ
れ、ヒューズ12の両端の電圧は、常に0Vになる。し
たがって、ヒューズ12が完全に切断されず高抵抗とし
て作用する場合にも、エレクトロマイグレーション等に
よるグローバック現象は発生しない。この結果、DRAMの
長期間の使用により、電源投入が多数回繰り返された場
合にも、ヒューズ回路から出力されるヒューズ信号FUSE
のレベルが変化することはなく、DRAMの誤動作が防止さ
れる。
にCMOS伝達ゲート18をオフした。このため、ヒューズ
12が溶断されていない場合、第1期間P1の終了後、ノ
ードND2とノードND3との短絡を防止できる。したがっ
て、ヒューズ回路の誤動作を防止できる。保持回路20
がヒューズ12の溶断を示す情報を保持した後(期間P1
の終了後)、nMOSトランジスタ16をオンすることでヒ
ューズ12の両端の電圧差を0Vにした。したがって、
溶断されたヒューズが完全に切断されていない場合に
も、グローバック現象の発生を防止でき、ヒューズ12
の抵抗値が徐々に低くなることを防止できる。この結
果、ヒューズ回路が誤ったヒューズ信号FUSEを出力する
ことが防止でき、ヒューズ回路が形成されるDRAMが誤動
作することを防止できる。特に、ヒューズ12が、グロ
ーバック現象の発生しやすいアルミニウム等の金属で形
成されている場合、本発明の適用により顕著な効果を得
ることができる。
断されていなくてもグローバック現象の発生を防止でき
るため、DRAMの試験工程において、各ヒューズ12の溶
断を1回で済ませることができる。この結果、試験工程
等におけるヒューズ12の溶断時間を短縮できる。ノー
ドND1と接地線VSSとをnMOSトランジスタ16を介して接
続したので、第1期間P1後の所望のタイミングで、ノー
ドND1を接地できる。この結果、第1期間P1の終了後、
ヒューズ12の両端の電圧差を迅速に0Vにできる。
施形態を示している。この実施形態は、請求項1、請求
項2および請求項4に対応している。第1の実施形態と
同一の要素については同一の符号を付し、これ等につい
ては、詳細な説明を省略する。この実施形態では、図1
に示したnMOSトランジスタ16の代わりに抵抗値の高い
抵抗素子22が配置されている。すなわち、ノードND1
と接地線VSSとの間に抵抗素子22が接続されている。
第1の実施形態の入力信号INBは、生成されない。抵抗
素子22は、例えば、拡散層の抵抗(拡散抵抗)を利用
して形成されている。その他の構成は、第1の実施形態
と同じである。
動作を示している。上述した第1の実施形態と同じ動作
については詳細な説明を省略する。この例においても、
DRAMの電源投入時にパワーオンリセット回路が動作し、
入力信号INA、INC、IND、および/INDを出力する。入力
信号INAの低レベルへの変化に応答して、ノードND1のレ
ベルは高レベルに変化する(図4(a)、(b))。
OSトランジスタ10は、第1期間P1の間オンしているた
め、ノードND1、ND2の電圧は、高レベルに保持される
(図4(c))。この後、入力信号INCの高レベルへの
変化に応答して、ノードND1、ND2のレベルは、低レベル
に変化する(図4(d))。したがって、第1の実施形
態と同様に、ノードND2の低レベルとノードND3の高レベ
ルとが衝突することが防止され、ヒューズ回路の誤動作
が防止される。
合、ノードND2のレベルは、ノードND1に伝達されないた
め、ノードND1のレベルは、第1期間P1後に、抵抗素子
22を介して徐々に低レベルに変化する(図4
(e))。この結果、ヒューズ12の両端の電圧は、常
に0Vになる。したがって、第1の実施形態と同様に、
ヒューズ12が完全に切断されず高抵抗として作用する
場合にも、エレクトロマイグレーション等によるグロー
バック現象は発生しない。この結果、ヒューズ回路から
出力されるヒューズ信号FUSEのレベルが変化することは
なく、DRAMの誤動作が防止される。
実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、こ
の実施形態では、ノードND1を接地するための負荷素子
を抵抗素子22で形成したので、制御信号(第1の実施
形態の入力信号INB)を使用する必要がなくなる。この
結果、信号線の数を減らすことができる。なお、上述し
た実施形態では、ヒューズをアルミニウムで形成した例
について述べた。本発明はかかる実施形態に限定される
ものではない。例えば、ヒューズを銅等の他の金属で形
成しても同等の効果を得ることができる。
が、上記の実施形態およびその変形例は発明の一例に過
ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。本発明
を逸脱しない範囲で変形可能であることは明らかであ
る。
ドと第3ノードとの間に第3スイッチを配置したので、
第1期間の終了後、第2ノード(第2電源線の電圧)と
第3ノード(第1電源線の電圧)との短絡を防止でき
る。この結果、ヒューズ回路の誤動作を防止できる。溶
断されたヒューズが完全に切断されていない場合にも、
エレクトロマイグレーション等によるグローバック現象
の発生を防止でき、ヒューズの抵抗値が徐々に低くなる
ことを防止できる。換言すれば、ヒューズ回路の特性
は、長期間の使用においても劣化しない。この結果、ヒ
ューズ回路が誤ったヒューズ信号を出力し、ヒューズ回
路が形成される半導体集積回路が誤動作することを防止
できる。
ローバック現象が発生しないため、ヒューズ回路のヒュ
ーズの溶断を1回で済ませることができる。この結果、
試験工程等におけるヒューズの溶断時間を短縮できる。
請求項2のヒューズ回路では、金属で形成されたヒュー
ズを有するヒューズ回路に本発明を適用することで、エ
レクトロマイグレーション等によるグローバック現象の
発生を確実に防止できる。
の所望のタイミングで、第1ノードを第2電源線のレベ
ルにできる。この結果、第1期間の終了後、ヒューズの
両端の電圧差を迅速に0Vにできる。請求項4のヒュー
ズ回路では、制御信号を使用することなく第1ノードを
第2電源線のレベルにできる。この結果、信号線の数を
減らすことができる。
回路図である。
イミング図である。
回路図である。
イミング図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 第1ノードおよび第2ノードを接続する
ヒューズと、 前記第1ノードと第1電源線との間に接続され、第1期
間にオンする第1スイッチと、 前記第2ノードと第2電源線との間に接続され、前記第
1期間にオフし、前記第1期間の前および後にオンする
第2スイッチと、 前記第1ノードと前記第2電源線との間に接続され、少
なくとも前記第1期間の後に導通される負荷素子と、 前記第2ノードと第3ノードとの間に接続され、前記第
1期間中にオンからオフに変化する第3スイッチと、 前記第3ノードに接続され、該第3ノードのレベルを保
持するとともに保持したレベルを前記ヒューズの溶断を
示すヒューズ信号として出力する保持回路とを備えてい
ることを特徴とするヒューズ回路。 - 【請求項2】 請求項1記載のヒューズ回路において、 前記ヒューズは、金属で形成されていることを特徴とす
るヒューズ回路。 - 【請求項3】 請求項1記載のヒューズ回路において、 前記負荷素子は、前記第1期間の後にオンする負荷トラ
ンジスタであることを特徴とするヒューズ回路。 - 【請求項4】 請求項1記載のヒューズ回路において、 前記負荷素子は、抵抗素子であることを特徴とするヒュ
ーズ回路。
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