JP2005141789A - Prom circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒューズ素子を備えたPROM回路に関する。 The present invention relates to a PROM circuit including a fuse element.
通信機器等の電子機器においては、周波数あるいは時間の基準信号を発生する水晶発振器を備えている。特に、携帯電話機等の通信機器では、小型かつ高精度の水晶発振器が必須であり、温度変化に対しても安定した発振周波数が得られる発振器が望まれ、周囲温度の変化に対して発振周波数が変化しないTCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator、温度補償型水晶発振器)が多用されている。 Electronic devices such as communication devices include a crystal oscillator that generates a frequency or time reference signal. In particular, a communication device such as a mobile phone requires a small and high-precision crystal oscillator, and an oscillator that can obtain a stable oscillation frequency even with a change in temperature is desired. A TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator) that does not change is often used.
水晶発振器の発振周波数は、水晶発振子に起因する3次関数成分を持つ温度特性を有しており、この温度特性を補償することで、高精度な水晶発振器が実現される。温度補償型水晶発振器の温度補償方法の1つとして、VCXO(Voltage Compensated Crystal Oscillator、電圧制御型水晶発振器)に周波数調整素子として可変容量ダイオード(バラクタダイオード)を接続し、水晶発振子の温度特性と逆の特性を持つ温度補償用の関数を用意して、この関数に基づき周囲温度に応じて算出される制御電圧を可変容量ダイオードに印加することによって、温度変化による周波数の変動が規定値以下となるように補償する方法がある。 The oscillation frequency of the crystal oscillator has a temperature characteristic having a cubic function component caused by the crystal oscillator. By compensating for this temperature characteristic, a highly accurate crystal oscillator is realized. As one of the temperature compensation methods for a temperature compensated crystal oscillator, a variable capacitance diode (varactor diode) is connected as a frequency adjustment element to a VCXO (Voltage Compensated Crystal Oscillator), and the temperature characteristics of the crystal oscillator By preparing a function for temperature compensation with the opposite characteristics and applying a control voltage calculated according to the ambient temperature to the variable capacitance diode based on this function, the frequency variation due to temperature change is less than the specified value. There is a way to compensate so.
このような温度補償を行う場合、温度補償用関数の各次数の係数及び定数をPROM(Programmable Read Only Memory 、書き込み可能な読み出し専用メモリ)回路に格納しておき、動作時にこのPROM回路から値を読み出して制御電圧を生成するような構成がよく用いられている。ここで、TCXOモジュールにおける水晶発振子の素子ごとの特性バラツキには、PROM回路に格納する値を変更することで対応することができる。したがって、PROM回路を搭載したTCXOモジュールでは、出荷時等に各素子の特性に合わせて調整した値をPROM回路に書き込むことが行われている。 When performing such temperature compensation, coefficients and constants of the respective orders of the temperature compensation function are stored in a PROM (Programmable Read Only Memory) circuit, and values are read from this PROM circuit during operation. A configuration that reads and generates a control voltage is often used. Here, the characteristic variation for each element of the crystal oscillator in the TCXO module can be dealt with by changing the value stored in the PROM circuit. Therefore, in a TCXO module equipped with a PROM circuit, a value adjusted in accordance with the characteristics of each element is written in the PROM circuit at the time of shipment or the like.
PROM回路の一種として、ポリシリコン等により形成したヒューズ素子を備えたものがある。この種のPROM回路は、そのヒューズ素子の切断状態、即ち回路の電気的切断状態(短絡/開放)に応じて、特定の入力に対し指定された出力(ハイレベルまたはローレベル)を発生するように動作する。ヒューズ素子の切断方法としては、現在、レーザビームを照射して切断するレーザビーム切断法、あるいは、溶断用電流を流して切断する電気切断法が代表的である。電気切断法を利用するPROM回路としては、例えば特開昭56−169361号公報(特許文献1)に記載されているものなどがある。 One type of PROM circuit includes a fuse element formed of polysilicon or the like. This type of PROM circuit generates a specified output (high level or low level) for a specific input in accordance with the disconnection state of the fuse element, that is, the electrical disconnection state (short circuit / open state) of the circuit. To work. As a method for cutting the fuse element, at present, a laser beam cutting method for cutting by irradiating a laser beam, or an electric cutting method for cutting by blowing a fusing current are typical. As a PROM circuit using the electric cutting method, for example, there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-169361 (Patent Document 1).
以下、従来のヒューズ素子を備えたPROM回路の一例について、図4を参照しながら説明する。このPROM回路は、出力するデータの各ビットにそれぞれ対応する複数のセル100を有して構成される。また、各セル100の書き込みを行うための書き込み端子111及びモード切り替えスイッチ112を備えている。それぞれのセル100には、電源端子101、出力端子102、第1電流源103、ダイオード104、ヒューズ素子105、PチャネルMOSトランジスタ106、第2電流源107、書き込み用電圧源108、書き込み用スイッチ109が設けられる。
Hereinafter, an example of a PROM circuit having a conventional fuse element will be described with reference to FIG. This PROM circuit has a plurality of
電源端子101には第1電流源103の一端とMOSトランジスタ106のソースが接続され、第1電流源103の他端にはMOSトランジスタ106のゲートとダイオード104のアノードが接続される。この電源端子101は他のセル100と共通に接続される。また、ダイオード104のカソードには、ヒューズ素子105の一端と書き込み用スイッチ109の一端が接続され、ヒューズ素子105の他端には書き込み端子111及びモード切り替えスイッチ112が接続される。モード切り替えスイッチ112の他端は接地されている。書き込み用スイッチ109は、入力される制御用ロジックデータによりオンオフするもので、その他端には書き込み用電圧源108が接続される。書き込み用電圧源108の他端は接地されている。また、MOSトランジスタ106のドレインには第2電流源107の一端が接続され、この第2電流源107の他端が共通に他のセル100と接続される。
One end of the first
上記構成において、ヒューズ素子105の書き込みを行う場合には、モード切り替えスイッチ112をオフし、書き込みたいビットのセルについて制御用ロジックデータを入力して書き込み用スイッチ109をロジック制御でオンした状態にし、書き込み端子111より電圧印加してヒューズ素子105を溶断する。ここで、ヒューズ素子105が導通状態(短絡状態)の場合は、第1電流源103の電流がダイオード104を通じてヒューズ素子105に流れ、A点の電圧が所定のゲート電圧以上となってMOSトランジスタ106がオンし、出力端子102にはハイレベルの電圧が出力される。また、ヒューズ素子105が溶断して切断状態(開放状態)となった場合は、ヒューズ素子105がハイインピーダンス状態となり、第1電流源103の電流がほとんど流れずにリーク電流のみが流れる。このため、A点の電圧が所定のゲート電圧未満となってMOSトランジスタ106がオフし、出力端子102にはローレベルの電圧が出力される。各セルの出力をデコードすることによって、複数ビットからなる制御用のデータ信号等を生成することが可能である。
In the above configuration, when the
このようなPROM回路において、出荷時等に全ビットのヒューズ素子について短絡状態、開放状態のいずれであるか、及び正常に書き込みが行われて確実に開放状態となっているかを検査する必要がある。従来の検査方法としては、モード切り替えスイッチ112をオフにして書き込み端子111をグランド(GND)とはオープン状態にした後、書き込み端子111に電圧を印加して、その時にヒューズ素子105を流れる電流を測定することによって、ヒューズ素子105の切断状態を検査することが行われている。
In such a PROM circuit, it is necessary to inspect whether the fuse elements of all bits are in a short-circuited state or an open state at the time of shipment or the like, and whether writing is performed normally and the open state is surely made. . As a conventional inspection method, after the
しかしながら、PROM回路において溶断したヒューズ素子のオープン抵抗を実際に測定する場合、数pA以下という微小レベルのリーク電流しか流れないため、切断状態を直接測定するのは困難であった。また、ヒューズ素子に流れる電流をアンプで増幅して測定しようとする場合、安定するまでに時間がかかっていた。このため、従来では、高速でかつ安定したPROM回路の検査が実施困難であった。 However, when actually measuring the open resistance of the fuse element blown in the PROM circuit, only a minute level leakage current of several pA or less flows, so it is difficult to directly measure the cut state. Further, when the current flowing in the fuse element is amplified by an amplifier and measured, it takes time to stabilize. For this reason, conventionally, it has been difficult to perform inspection of a high-speed and stable PROM circuit.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ヒューズ素子の書き込み状態の検査を高精度かつ高速に行うことができるPROM回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a PROM circuit capable of performing a high-accuracy and high-speed inspection of a write state of a fuse element.
本発明のPROM回路は、ヒューズ素子と、前記ヒューズ素子の導通状態、切断状態に応じて、それぞれハイレベルまたはローレベルの電圧を出力する出力回路と、前記出力回路のハイレベルまたはローレベルの出力電圧設定に関する電流を供給するもので、出力電流を変化可能な電流源と、前記ヒューズ素子の他端に設けられ、前記ヒューズ素子を溶断するための電力を入力する書き込み端子と、前記書き込み端子をある電圧に固定または開放するモード切替スイッチとを備え、前記電流源の出力電流及び前記モード切替スイッチの切り替えを動作モードに応じて制御可能に構成されるものである。 The PROM circuit of the present invention includes a fuse element, an output circuit that outputs a high-level or low-level voltage according to a conduction state or a cut-off state of the fuse element, and a high-level or low-level output of the output circuit, respectively. A current source for voltage setting, a current source capable of changing an output current, a write terminal provided at the other end of the fuse element for inputting power for fusing the fuse element, and the write terminal A mode changeover switch that is fixed or opened at a certain voltage, and is configured to be able to control the output current of the current source and the changeover of the mode changeover switch according to an operation mode.
上記構成により、例えば、PROM回路においてヒューズ素子の書き込みを行う場合は、書き込み端子より所定の電力を入力してヒューズ素子を溶断し、切断状態とすることが可能であり、また、ヒューズ素子の書き込み状態を検査する場合は、電流源の出力電流を制御し、この電流源の電流変動前後における出力回路の出力電圧の差を検出することで、短時間で確実に書き込み状態の検査を行うことが可能となる。また、ヒューズ素子の書き込み状態を検査する場合に、例えば出力回路からの出力電圧を増幅した増幅部の出力電圧を測定することで、高精度な検査が可能である。 With the above configuration, for example, when writing a fuse element in a PROM circuit, it is possible to blow a fuse element by inputting a predetermined power from a write terminal to make it into a cut state. When checking the state, it is possible to reliably check the writing state in a short time by controlling the output current of the current source and detecting the difference in the output voltage of the output circuit before and after the current fluctuation of the current source. It becomes possible. Further, when inspecting the write state of the fuse element, for example, by measuring the output voltage of the amplifying unit obtained by amplifying the output voltage from the output circuit, it is possible to inspect with high accuracy.
また、本発明の一態様として、上記のPROM回路であって、通常モードにおいて、前記モード切替スイッチがオンして前記書き込み端子がある電圧に固定された状態となり、書き込みモードにおいて、前記モード切替スイッチがオフして前記書き込み端子が開放し、前記書き込み端子より前記ヒューズ素子に溶断用の電力を供給可能な状態となり、書き込み検査モードにおいて、前記モード切替スイッチがオンして前記書き込み端子がある電圧に固定されるとともに、前記電流源の出力電流が低減した状態となるものも含まれる。 According to another aspect of the present invention, in the PROM circuit described above, in the normal mode, the mode switch is turned on and the write terminal is fixed at a certain voltage. In the write mode, the mode switch Is turned off and the write terminal is opened, so that the fusing power can be supplied from the write terminal to the fuse element, and in the write test mode, the mode switch is turned on and the write terminal is at a certain voltage. In addition to being fixed, the output current of the current source is reduced.
上記構成により、通常モードでは、モード切替スイッチをオンして書き込み端子をある電圧に固定した状態とし、ヒューズ素子の導通状態、切断状態に応じて、出力回路からそれぞれハイレベルまたはローレベルの電圧が出力される。書き込みモードでは、モード切替スイッチをオフして書き込み端子を開放して、書き込み端子よりヒューズ素子に溶断用の電力を供給することで、ヒューズ素子を溶断し切断状態とすることが可能である。書き込み検査モードでは、モード切替スイッチをオンして書き込み端子をある電圧に固定するとともに、電流源の出力電流を低減して、この書き込み検査モードでの出力電圧を測定し、通常モードでの出力電圧と書き込み検査モードでの出力電圧との差を検出することで、正常に書き込みが行われているか否かの検査を短時間で高精度に行うことが可能となる。ここでは、通常モードにおいてヒューズ素子に流れるリーク電流が所定値以上になるとPROM回路の出力のロジックが反転して誤動作となることに着目し、書き込み検査モードではPROM回路の出力電圧設定に関係する電流源の電流を任意に低減して、PROM回路の出力電圧の変化を測定し、PROM回路の出力のロジックが反転しないことを確認することで、ヒューズ素子のリーク電流を直接測定する場合と同等に、ヒューズ素子の書き込み状態が正常であるか否かをチェックすることが可能であり、高精度かつ高速な書き込み検査を行うことができる。 With the above configuration, in the normal mode, the mode switch is turned on and the write terminal is fixed to a certain voltage, and a high level voltage or a low level voltage is output from the output circuit according to the conduction state or the disconnection state of the fuse element, respectively. Is output. In the write mode, it is possible to blow the fuse element into a cut state by turning off the mode switch to open the write terminal and supplying power for fusing to the fuse element from the write terminal. In the write test mode, the mode switch is turned on to fix the write terminal at a certain voltage, and the output current of the current source is reduced to measure the output voltage in this write test mode, and the output voltage in the normal mode. By detecting the difference between the output voltage and the output voltage in the write check mode, it is possible to check with high accuracy in a short time whether or not writing is normally performed. Here, focusing on the fact that the output logic of the PROM circuit is inverted and malfunctions when the leakage current flowing through the fuse element in the normal mode exceeds a predetermined value, the current related to the output voltage setting of the PROM circuit in the write test mode. By reducing the source current arbitrarily, measuring the change in the output voltage of the PROM circuit, and confirming that the output logic of the PROM circuit does not invert, it is equivalent to directly measuring the leakage current of the fuse element It is possible to check whether or not the write state of the fuse element is normal, and a high-precision and high-speed write inspection can be performed.
また、本発明の一態様として、上記のPROM回路であって、制御用のロジックデータを入力するロジックデータ入力端子と、前記ロジックデータを保持するロジックデータラッチ回路とを有し、書き込み検査モードにおいて、書き込み検査モードに設定するためのロジックデータとして入力された検査モードデータを前記モード切替スイッチ及び前記電流源に入力してロジック制御可能な状態となるものも含まれる。 According to another aspect of the present invention, the PROM circuit includes a logic data input terminal that inputs logic data for control and a logic data latch circuit that holds the logic data. Also included are those in which inspection mode data input as logic data for setting to the writing inspection mode is input to the mode changeover switch and the current source to enable logic control.
上記構成により、ロジックデータ入力端子に制御用のロジックデータを入力することで、ロジック制御によって書き込み検査モードを設定可能となり、ヒューズ素子の書き込み状態の検査を容易に実行できる。 With the above configuration, by inputting logic data for control to the logic data input terminal, the write inspection mode can be set by logic control, and the write state inspection of the fuse element can be easily executed.
また、本発明は、ヒューズ素子を備えるPROM回路の検査方法であって、前記ヒューズ素子に流れる電流を可変させ、このヒューズ素子に流れる電流の変化を検知して前記ヒューズ素子の書き込み結果を判別することにより、書き込み前後のヒューズ素子のインピーダンスを検査するPROM回路の検査方法を提供する。 The present invention is also a method for inspecting a PROM circuit including a fuse element, wherein a current flowing through the fuse element is varied, and a change in the current flowing through the fuse element is detected to determine a write result of the fuse element. Thus, a method for inspecting a PROM circuit for inspecting the impedance of a fuse element before and after writing is provided.
上記手順により、ヒューズ素子の書き込み状態の検査を高精度かつ高速に行うことが可能となる。 According to the above procedure, it becomes possible to inspect the writing state of the fuse element with high accuracy and high speed.
本発明によれば、ヒューズ素子の書き込み状態の検査を高精度かつ高速に行うことが可能なPROM回路を提供できる効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to provide an effect of providing a PROM circuit capable of inspecting a writing state of a fuse element with high accuracy and high speed.
本実施形態では、ヒューズ素子を備えたPROM回路の構成例を説明する。本実施形態のPROM回路は、例えば、TCXOモジュールにおける温度補償用制御電圧を生成するための温度補償用関数の値を記憶するメモリ回路などに用いられるものである。なお、本実施形態は、TCXOモジュールに限らず、各種回路に搭載されるPROM回路に応用可能である。 In the present embodiment, a configuration example of a PROM circuit including a fuse element will be described. The PROM circuit of this embodiment is used for a memory circuit that stores a value of a temperature compensation function for generating a temperature compensation control voltage in the TCXO module, for example. The present embodiment is not limited to the TCXO module but can be applied to PROM circuits mounted on various circuits.
図1は本発明の実施形態に係るPROM回路の主要部の構成を示す図である。本実施形態のPROM回路は、半導体基板上に形成された集積回路によって構成され、出力するデータの各ビットにそれぞれ対応する複数のセル10を有した構造となっている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a main part of a PROM circuit according to an embodiment of the present invention. The PROM circuit of the present embodiment is constituted by an integrated circuit formed on a semiconductor substrate, and has a structure having a plurality of
それぞれのセル10には、電源端子11、出力端子12、第1電流源13、ダイオード14、寄生トランジスタ15、ヒューズ素子16、PチャネルMOSトランジスタ17、第2電流源18、書き込み用電圧源19、書き込み用スイッチ20が設けられる。また、各セル10の書き込みを行うための書き込み端子21及びモード切り替えスイッチ22、各セル10の書き込み時のロジック制御用のロジックデータ入力端子25及びロジックデータラッチ回路26、各セル10の出力を増幅するオペアンプ回路23及びオペアンプ出力端子24を備えている。
Each
電源端子11には第1電流源13の一端とMOSトランジスタ17のソースが接続され、第1電流源13の他端にはMOSトランジスタ17のゲートとダイオード14のアノード側が接続される。この電源端子11は他のセル10と共通に接続される。また、ダイオード14のカソード側には、ヒューズ素子16の一端と書き込み用スイッチ20の一端が接続され、ヒューズ素子16の他端には書き込み端子21及びモード切り替えスイッチ22が接続される。モード切り替えスイッチ22の他端は接地されている。書き込み用スイッチ20は、入力される制御用ロジックデータによりオンオフするもので、その他端には書き込み用電圧源19が接続される。書き込み用電圧源19の他端は接地されている。また、MOSトランジスタ17のドレインには出力端子12及び第2電流源18の一端が接続され、この第2電流源18の他端が共通に他のセル10と接続される。前記MOSトランジスタ17及び第2電流源18が出力回路の機能を有している。
One end of the first
また、PROM回路の1ビット当りのセル10の出力は、出力端子12とともに、増幅部の一例に相当する演算増幅器であるオペアンプ回路23の入力端子に接続され、オペアンプ回路23の出力がオペアンプ出力端子24となっている。また、書き込み用スイッチ20の制御入力端には、ロジックデータラッチ回路26が接続され、このロジックデータラッチ回路26の入力がロジックデータ入力端子25となっている。さらに、ロジックデータラッチ回路26の検査モードデータ保持部(CM)の出力がモード切り替えスイッチ22及び第1電流源13の制御入力端に接続されている。ロジックデータ入力端子25には、書き込みを行うビットの選択及び各ビットのセルの動作をロジック制御するためのロジックデータが入力される。本実施形態では、制御用ロジックデータにおいて、書き込み状態の検査時にモード切り替えスイッチ22及び第1電流源13を制御するための検査モードデータを設けるようにし、ロジックデータラッチ回路26にもこの検査モードデータのビット分の保持部CMを設けている。
The output of the
このPROM回路は、1ビット分に対応する上記セル10を、例えばTCXOモジュールに搭載する場合、水晶発振子の温度特性と逆の特性を持つ温度補償用関数における各次数の係数及び定数を与えて温度補償用の制御電圧を生成するために必要なビット数分だけ、複数並列に有して構成される。
When the
ヒューズ素子16は、ポリシリコン等により基板上に形成され、所定の印加電圧により溶断し、電気的な回路接続を短絡、開放するものである。ダイオード14は、NPN型の高耐圧用トランジスタを用いて構成され、ヒューズ素子16が短絡状態(非溶断状態)のときに第1電流源13からの電流をヒューズ素子16へ流すものである。なお、図1に示すNPN型の高耐圧用トランジスタによるダイオード14の代わりに、図2に示す変形例のように、PN接合のダイオード31により構成したものを用いてもよい。
The
書き込み用スイッチ20は、バイポーラトランジスタやMOSトランジスタ等で構成され、制御入力端にロジックデータラッチ回路26の各ビットの保持部D1 〜Dn から該当するビットの制御用ロジックデータが入力されてオンオフ制御される。この書き込み用スイッチ20は、制御入力端にハイレベルが入力された場合にオンするようになっている。モード切り替えスイッチ22をオフして書き込み端子21より電圧印加した状態で、書き込み用スイッチ20をオンすると、書き込み用電圧源19により書き込みに必要な電流が引き込まれ、ヒューズ素子16が溶断する。
The
モード切り替えスイッチ22は、通常モード、書き込みモード、書き込み検査モードを切り替えるもので、書き込み検査時には、制御入力端にロジックデータラッチ回路26の検査モードデータ保持部CMからの検査モードデータが入力されてオンオフ制御される。このモード切り替えスイッチ22は、制御入力端にハイレベルが入力された場合にオンするようになっている。
The
第1電流源13は、制御入力端にロジックデータラッチ回路26の検査モードデータ保持部CMからの検査モードデータが入力されて出力電流値が制御される。この第1電流源13は、例えば、制御入力端にハイレベルが入力された場合に出力電流値が4分の1になるように構成される。
The first
図3は第1電流源13の構成例を示す回路図である。第1電流源13は、一対のトランジスタ41、42によるカレントミラーと、直列接続された抵抗43、44と、スイッチ45とを有して構成される。抵抗43の一端がカレントミラーの一方のトランジスタ41のコレクタに接続され、抵抗44の他端が接地されている。スイッチ45は、抵抗43及び抵抗44の接続部とグランドとの間に設けられ、抵抗44の接続を切り替えるものである。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration example of the first
通常モードにおいて、スイッチ45の制御端子に検査モードデータが入力されない場合は、スイッチ45がオンとなり、抵抗44が短絡された状態となる。一方、書き込み検査モードにおいて、スイッチ45の制御端子に検査モードデータが入力されると、スイッチ45がオフとなり、抵抗44が挿入された状態となる。この書き込み検査モード時は、抵抗44によりトランジスタ41のコレクタ側の接地抵抗が増大し、A点へ流れる電流Iが減少する。この第1電流源13において、スイッチ45の切り替えにより変化させる電流値は、抵抗43、44の抵抗値によって任意に設定可能である。
In the normal mode, when the inspection mode data is not input to the control terminal of the
オペアンプ回路23は、出力端子12より出力される各セル10の出力を所定ゲインで増幅し、オペアンプ出力端子24より出力するものである。出力端子12からの各セル10の出力は、図示しないデコード回路によってデコードすることで、複数ビットからなる制御用のデータ信号等を生成することが可能である。
The
次に、上記のように構成されたPROM回路の各モードの動作について説明する。
まず、通常モードの動作について説明する。通常モードでは、電源端子11のみに電圧を印加する。この場合、電源端子11に電源電圧Vccが印加される。このとき、ロジックデータラッチ回路26からの検査モードデータの信号、または他の制御信号によってモード切り替えスイッチ22を切り替え制御し、オン状態とする。これにより、書き込み端子21はショート状態となって接地される。
Next, the operation of each mode of the PROM circuit configured as described above will be described.
First, the operation in the normal mode will be described. In the normal mode, a voltage is applied only to the power supply terminal 11. In this case, the power supply voltage Vcc is applied to the power supply terminal 11. At this time, the
ヒューズ素子16が溶断前の導通状態(短絡状態)の場合は、電源端子11に電源電圧を印加するとダイオード14が導通し、第1電流源13の電流がダイオード14を通じてヒューズ素子16に流れる。このとき、A点の電圧は、ヒューズ素子16での電圧降下分とダイオード14での電圧降下分約0.7Vとを加えた電圧となり、MOSトランジスタ17のゲート−ソース間電圧は電源電圧Vcc−A点電圧=0.7V以上になるので、MOSトランジスタ17がオンし、出力端子12にはハイレベルの電圧が出力される。
When the
また、ヒューズ素子16が溶断された切断状態(開放状態)の場合は、ヒューズ素子16は数十GΩのハイインピーダンス状態となり、数pA以下という微小レベルのリーク電流のみが流れる。これにより、第1電流源13の電流がほとんど流れなくなるため、A点の電圧は電源電圧Vccと同じレベルになる。したがって、MOSトランジスタ17がオフし、出力端子12にはローレベルの電圧が出力される。
When the
次いで、書き込みモードの動作について説明する。ヒューズ素子の書き込みを行う場合の書き込みモードでは、ロジックデータラッチ回路26からの検査モードデータの信号、または他の制御信号によってモード切り替えスイッチ22を切り替え制御するとともに、ロジックデータラッチ回路26からの制御用ロジックデータによって書き込み用スイッチ20を切り替え制御する。このとき、モード切り替えスイッチ22をオフにし、該当するビットの書き込み用スイッチ20をロジック制御でオンした状態で、書き込み端子21に電圧を印加する。
Next, the operation in the write mode will be described. In the write mode in which the fuse element is written, the
例えば、ポリシリコンヒューズの一実施例の場合、ヒューズ素子は200〜300Ωの抵抗を持ち、ヒューズ素子を溶断するためには1300℃以上の温度が必要となる。そこで、150mA程度のピーク電流値を有する切断電流がヒューズ素子16を通じて流れるようにすると、この切断電流によって発生する温度でヒューズ素子16を溶断できる。書き込み端子21に所定電圧を印加して書き込み用スイッチ20をオンした状態で、150mA程度のピーク電流値の切断電流が得られるようにし、この切断電流によってヒューズ素子16を溶断可能に構成する。
For example, in the case of one embodiment of a polysilicon fuse, the fuse element has a resistance of 200 to 300Ω, and a temperature of 1300 ° C. or higher is required to blow the fuse element. Therefore, if a cutting current having a peak current value of about 150 mA flows through the
そして、書き込み検査モードの動作について説明する。先に、電源端子11に電源電圧Vccを印加するのみの通常モードで、オペアンプ出力端子24の出力電圧を測定しておく。次いで、本実施形態の書き込み検査モードに設定する。ヒューズ素子16の書き込み状態のチェックを行う書き込み検査モードでは、全てのビットの書き込み用スイッチ20をオフするように全て「0」の制御用ロジックデータをロジックデータラッチ回路26の各ビット保持部D1 〜Dn に入力して書き込み用スイッチ20へ与えるようにし、さらにロジックデータ入力端子25からロジックデータラッチ回路26の検査モードデータ保持部CMに書き込み検査用の検査モードデータ「1」を入力する。
The operation in the write check mode will be described. First, the output voltage of the operational
この検査モードデータの設定により、ロジックデータラッチ回路26の検査モードデータ保持部CMからモード切り替えスイッチ22及び第1電流源13に制御信号を入力してロジック制御する。この場合、モード切り替えスイッチ22がオンし、書き込み端子21がグランドに接続されるとともに、第1電流源13の出力電流が減少するように制御される。
According to the setting of the inspection mode data, a control signal is input from the inspection mode data holding unit CM of the logic data latch
続いて、この書き込み検査モードにおいて、オペアンプ出力端子24の出力電圧を測定する。ここで、書き込み検査モードで測定した出力電圧と通常モードで測定した出力電圧とを比較することによって、ヒューズ素子16が溶断したか否かを判断することができる。すなわち、書き込み検査モード設定前後でオペアンプ出力端子24の出力電圧を測定して、電圧差が生じなければ、ヒューズ素子16による当該セル10の出力においてロジックの反転(ハイレベルからローレベルへの変化)が発生していないことになり、ヒューズ素子16の書き込みが正常に行われて切断状態になっていると判断する。一方、電圧差が生じた場合、当該セル10の出力においてロジックの反転が発生し、ヒューズ素子16の書き込みが正常に行われず、切断状態が不完全であると判断する。
Subsequently, in this write test mode, the output voltage of the operational
ここで、上述したオペアンプ出力端子24の出力電圧の変化とヒューズ素子16の書き込み状態との関係について説明する。本実施形態では、通常モードにおいて、例えばヒューズ素子16にリーク電流が10nA以上流れると、出力端子12の出力のロジックが反転し、誤動作になる回路設計にしている。また、書き込み検査モードにおいて、第1電流源13の出力電流を4分の1に減少させるようにする。
Here, the relationship between the change in the output voltage of the operational
ヒューズ素子16の書き込みが正常に行われ、誤動作がない状態では、出力端子12のロジックが反転していないため、通常モードで開放状態のヒューズ素子16に流れるリーク電流は10nA未満と考えられる。このとき、A点電圧を1.4Vに設定すると、ダイオード14の電圧降下分は0.7Vであるので、ヒューズ素子16に加わる電圧は1.4V−0.7V=0.7Vとなり、ヒューズ素子16のオープン抵抗としては、0.7V/10nA=70MΩ以上になっている。
In the state where the
そして、書き込み検査モードで第1電流源13の出力電流を4分の1に低減すると、ヒューズ素子16に流れる電流は4分の1の2.5nA未満となり、ヒューズ素子16のオープン抵抗としては280MΩ以上になる。よって、書き込み検査モードの設定前後でセル10の出力電圧を測定して、電圧差が生じなければ、出力のロジックの反転が発生していないことになり、ヒューズ素子16の書き込みが正常に行われたものと判断される。したがって、上記本実施形態の構成を用いた書き込み検査方法は、従来のように書き込み端子から2.5nA未満のリーク電流を測定して書き込みに問題がないか否かを検査する場合と同等になる。また、出力端子12の出力をオペアンプ回路23で増幅し、オペアンプ出力端子24の出力電圧によって電圧変化を検出することで、微小な電圧差でも検出できる。
When the output current of the first
上述したように、本実施形態では、ヒューズ素子のリーク電流の測定によって書き込み状態のチェックをする代わりに、書き込み検査モードを設けて出力ロジック設定に関する電流(上記例では第1電流源13の電流)を任意に低減し、PROM回路の出力においてロジックの反転のないことを確認することで、高速かつ安定に書き込み状態の検査を行うことが可能となる。また、PROM回路の出力をオペアンプ回路等の増幅部で増幅し、書き込み検査モードの設定前後で電位差があるか否かを検出することで、高精度な書き込み検査を行うことができる。 As described above, in this embodiment, instead of checking the write state by measuring the leakage current of the fuse element, a write check mode is provided to provide a current related to output logic setting (in the above example, the current of the first current source 13). Can be arbitrarily reduced, and it can be confirmed that there is no logic inversion in the output of the PROM circuit, so that the writing state can be inspected at high speed and stably. Further, the output of the PROM circuit is amplified by an amplifying unit such as an operational amplifier circuit, and by detecting whether or not there is a potential difference before and after setting of the write test mode, a high-precision write test can be performed.
本実施形態のPROM回路を、TCXOモジュールにおける温度補償用制御電圧を生成するための温度補償用関数の値を記憶するメモリ回路に用いた場合は、各モジュールごとに調整した補償値を書き込む際、出荷時等の書き込み検査を高精度かつ短時間で行うことができる。 When the PROM circuit of this embodiment is used in a memory circuit that stores a value of a temperature compensation function for generating a temperature compensation control voltage in the TCXO module, when writing a compensation value adjusted for each module, Writing inspection at the time of shipment or the like can be performed with high accuracy and in a short time.
本発明は、PROM回路においてヒューズ素子の書き込み状態の検査を高精度かつ高速に行うことができる効果を有し、ヒューズ素子を備えたPROM回路の出荷時検査等に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has an effect that inspection of a write state of a fuse element in a PROM circuit can be performed with high accuracy and high speed, and is useful for inspection at the time of shipping of a PROM circuit including a fuse element.
10 セル
11 電源端子
12 出力端子
13 第1電流源
14 ダイオード
15 寄生トランジスタ
16 ヒューズ素子
17 MOSトランジスタ
18 第2電流源
19 書き込み用電圧源
20 書き込み用スイッチ
21 書き込み端子
22 モード切り替えスイッチ
23 オペアンプ回路
24 オペアンプ出力端子
25 ロジックデータ入力端子
26 ロジックデータラッチ回路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ヒューズ素子の導通状態、切断状態に応じて、それぞれハイレベルまたはローレベルの電圧を出力する出力回路と、
前記出力回路のハイレベルまたはローレベルの出力電圧設定に関する電流を供給するもので、出力電流を変化可能な電流源と、
前記ヒューズ素子の他端に設けられ、前記ヒューズ素子を溶断するための電力を入力する書き込み端子と、
前記書き込み端子をある電圧に固定または開放するモード切替スイッチとを備え、
前記電流源の出力電流及び前記モード切替スイッチの切り替えを動作モードに応じて制御可能に構成されるPROM回路。 A fuse element;
An output circuit that outputs a high-level or low-level voltage, respectively, according to the conduction state and the cutting state of the fuse element;
A current source for supplying a high-level or low-level output voltage setting of the output circuit, and a current source capable of changing the output current;
A write terminal which is provided at the other end of the fuse element and inputs power for fusing the fuse element;
A mode switch for fixing or releasing the write terminal at a certain voltage,
A PROM circuit configured to be able to control output current of the current source and switching of the mode switch according to an operation mode.
通常モードにおいて、前記モード切替スイッチがオンして前記書き込み端子がある電圧に固定された状態となり、書き込みモードにおいて、前記モード切替スイッチがオフして前記書き込み端子が開放し、前記書き込み端子より前記ヒューズ素子に溶断用の電力を供給可能な状態となり、書き込み検査モードにおいて、前記モード切替スイッチがオンして前記書き込み端子がある電圧に固定されるとともに、前記電流源の出力電流が低減した状態となるPROM回路。 The PROM circuit according to claim 1,
In the normal mode, the mode switch is turned on and the write terminal is fixed at a certain voltage, and in the write mode, the mode switch is turned off and the write terminal is opened, and the fuse is connected to the fuse from the write terminal. The device is in a state in which power for fusing can be supplied to the device, and in the write inspection mode, the mode switch is turned on and the write terminal is fixed at a certain voltage, and the output current of the current source is reduced. PROM circuit.
制御用のロジックデータを入力するロジックデータ入力端子と、前記ロジックデータを保持するロジックデータラッチ回路とを有し、書き込み検査モードにおいて、書き込み検査モードに設定するためのロジックデータとして入力された検査モードデータを前記モード切替スイッチ及び前記電流源に入力してロジック制御可能な状態となるPROM回路。 A PROM circuit according to claim 1 or 2,
A test mode having a logic data input terminal for inputting control logic data and a logic data latch circuit for holding the logic data, and being input as logic data for setting the write test mode in the write test mode A PROM circuit in which data can be controlled by inputting data to the mode switch and the current source.
前記ヒューズ素子に流れる電流を可変させ、このヒューズ素子に流れる電流の変化を検知して前記ヒューズ素子の書き込み結果を判別することにより、書き込み前後のヒューズ素子のインピーダンスを検査するPROM回路の検査方法。 A method for inspecting a PROM circuit including a fuse element,
A PROM circuit inspection method for inspecting the impedance of a fuse element before and after writing by varying a current flowing through the fuse element and detecting a change in the current flowing through the fuse element to determine a write result of the fuse element.
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