KR102342535B1

KR102342535B1 - Electrical-Fuse Cell and Non Volatile memory device having the same

Info

Publication number: KR102342535B1
Application number: KR1020210037352A
Authority: KR
Inventors: 조종민; 박성범; 안기식; 박성준
Original assignee: 주식회사 키파운드리
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2021-12-22
Also published as: KR20210052400A

Abstract

본 발명은 이-퓨즈 셀 및 구조, 이를 가지는 비휘발성 메모리 장치이다. 본 발명은 이-퓨즈 셀을 구성하는 소자들의 배치를 개선하여 셀의 면적을 감소할 수 있고, 쓰기 모드(Program mode) 및 읽기 모드(read mode) 동작 시 전류 경로를 다르게 하여 더 적은 전류로도 안정된 동작이 가능하도록 한다.The present invention relates to an e-fuse cell and structure, and a nonvolatile memory device having the same. According to the present invention, the area of the cell can be reduced by improving the arrangement of elements constituting the e-fuse cell, and the current path is different during the write mode and the read mode operation so that a smaller current can be used. Ensure stable operation.

Description

E-fuse cell and non-volatile memory device including same

본 발명은 이-퓨즈 셀(e-fuse cell)에 관한 것으로, 특히 이퓨즈 셀을 구성하는 회로 소자의 배치를 개선하여 종래보다 면적을 줄이면서 적은 전류로도 안정적인 동작이 가능하게 한 이-퓨즈 셀과, 이러한 이-퓨즈 셀을 구비한 비휘발성 메모리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an e-fuse cell, and in particular, by improving the arrangement of circuit elements constituting the e-fuse cell, the area is reduced compared to the prior art, and stable operation is possible even with a small current. A cell and a non-volatile memory device having such an e-fuse cell.

일반적으로 PMIC(Power Management IC)와 같은 파워 IC는 아날로그 트리밍 기능을 수행하기 위해 소용량의 비휘발성 OTP(One time programmable) 메모리를 필요로 한다. 그런데 비휘발성 메모리로서 E-Memory나 트랜지스터를 사용하는 OPT 메모리는 복잡한 구동방식과 낮은 신뢰성, 큰 면적을 차지하는 단점이 있다.In general, a power IC such as a power management IC (PMIC) requires a small amount of nonvolatile one time programmable (OTP) memory to perform an analog trimming function. However, as a non-volatile memory, E-Memory or OPT memory using transistors has disadvantages such as a complicated driving method, low reliability, and occupying a large area.

따라서 비휘발성 OPT 메모리는 간편한 구동 방식과 작은 면적을 갖는 eFuse OTP(electrical Fuse One-Time Programmable) 메모리가 많이 사용된다. 이러한 이-퓨즈 방식의 메모리는 폴리실리콘 퓨즈(polysilicon fuse)나 메탈 퓨즈(metal fuse)에 10mA~30mA 정도의 과전류를 흘려 이퓨즈를 블로잉(blowing)하여 끊어주는 방식으로 프로그램하며, 프로그램 이전 저항은 50~100Ω 정도이고, 이-퓨즈를 통해 프로그램 전류가 흐르면서 프로그램 이후의 이-퓨즈 저항은 수 십㏀ 이상이 된다. Therefore, for the nonvolatile OPT memory, an eFuse electrical fuse one-time programmable (OTP) memory having a simple driving method and a small area is widely used. This e-fuse type memory is programmed in such a way that an overcurrent of 10 mA to 30 mA flows to a polysilicon fuse or a metal fuse and blows the e-fuse to break it. It is about 50~100Ω, and as the program current flows through the e-fuse, the resistance of the e-fuse after programming becomes several tens of kΩ or more.

이-퓨즈를 블로잉시키기 위해서는 10~30mA의 프로그램 전류가 필요하며, 일정치 이상의 프로그램 전류를 흘리기 위해서는 일정치 이상의 채널 폭을 갖는 MOS 트랜지스터가 필요하므로 그만큼 이-퓨즈 메모리 셀의 면적이 커진다. A program current of 10 to 30 mA is required to blow the e-fuse, and a MOS transistor having a channel width greater than or equal to a predetermined value is required to flow a program current greater than a predetermined value, so that the area of the e-fuse memory cell increases.

그리고 이와 같이 면적을 줄일 수 없다는 것은 메모리 소자의 사이즈를 줄이지 못하는 것이고 이는 소형화된 메모리 소자를 설계하는데 있어 제한적인 요소라 할 수 있다.And the inability to reduce the area as described above does not reduce the size of the memory device, which is a limiting factor in designing a miniaturized memory device.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이-퓨즈 셀을 구성하는 소자들을 적절하게 배치함으로써, 메모리 셀의 면적을 감소할 수 있는 이-퓨즈 셀 및 이를 가지는 비휘발성 메모리 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an e-fuse cell and a nonvolatile memory device having the same, which can reduce the area of the memory cell by appropriately arranging elements constituting the e-fuse cell. will provide

이러한 목적은 종래 트랜지스터 소자 대신 다이오드를 프로그램 선택 소자로 사용하면 가능한 것이고, 따라서 접합 면적이 작아도 일정치 이상의 전류를 흘릴 수 있어 셀의 면적을 줄일 수 있는 것이다. This object can be achieved by using a diode as a program selection element instead of a conventional transistor element. Therefore, even if the junction area is small, a current greater than a predetermined value can flow, thereby reducing the cell area.

본 발명의 다른 목적은 쓰기 모드(Program mode) 및 읽기 모드(read mode) 동작 시 전류 경로를 다르게 하여 더 낮은 전압으로 구동 가능하기 때문에 더 적은 전류로도 안정되게 동작할 수 있도록 하는 비휘발성 메모리 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a non-volatile memory device that can be operated stably even with a small current because it can be driven at a lower voltage by changing the current path during operation in a program mode and a read mode. is to provide

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1 행 방향으로 배치된 제1 이-퓨즈 셀 및 제2 이-퓨즈 셀, 상기 제1 또는 제2 이-퓨즈 셀은 각각, 반도체 기판에 배치된 제1 스위칭 소자, 퓨즈, 제2 스위칭 소자, 다이오드를 포함하고, 상기 제1 행 방향으로 배치된 제1 이-퓨즈 셀 및 제2 이-퓨즈 셀에 포함된 각각의 제1 스위칭 소자와 공통으로 전기적으로 연결된 제1 센스 앰프; 및 상기 제1 행 방향으로 배치된 제1 이-퓨즈 셀 및 제2 이-퓨즈 셀에 포함된 각각의 퓨즈와 공통으로 전기적으로 연결된 제1 프로그램 전류 제어부를 포함하는 이-퓨즈 셀 어레이를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, a first e-fuse cell and a second e-fuse cell arranged in a first row direction, and the first or second e-fuse cell, are respectively disposed on a semiconductor substrate. It includes a first switching element, a fuse, a second switching element, and a diode, and is common to each of the first switching elements included in the first and second e-fuse cells arranged in the first row direction. an electrically connected first sense amplifier; and a first program current controller electrically connected in common to respective fuses included in the first e-fuse cell and the second e-fuse cell arranged in the first row direction. .

상기 제1 이-퓨즈 셀 또는 상기 제2 이-퓨즈 셀에 읽기 전류를 제공하는 제1 읽기 전류 제어부; 및 상기 제1 센스 앰프에 기준 전압을 제공하는 제1 기준 전압 생성부를 더 포함한다.a first read current controller providing a read current to the first e-fuse cell or the second e-fuse cell; and a first reference voltage generator that provides a reference voltage to the first sense amplifier.

상기 제1 센스 앰프는 상기 퓨즈의 프로그램 여부를 판단하기 위해 상기 제1 기준 전압 생성부로부터 제공 받은 상기 기준 전압을 이용하고, 상기 퓨즈가 프로그램 된 경우, 상기 기준 전압 보다 높은 전압이 상기 제1센스 앰프에 제공된다.The first sense amplifier uses the reference voltage provided from the first reference voltage generator to determine whether the fuse is programmed, and when the fuse is programmed, a voltage higher than the reference voltage is applied to the first sense amplifier. supplied with the amp.

상기 제1행과 평행하게 제2 행 방향으로 배치된 제3 이-퓨즈 셀 및 제4 이-퓨즈 셀을 더 포함하고, 상기 제3 또는 제4 이-퓨즈 셀은 각각, 제1 스위칭 소자, 퓨즈, 제2 스위칭 소자, 다이오드를 포함한다.a third e-fuse cell and a fourth e-fuse cell arranged in a second row direction parallel to the first row, wherein each of the third or fourth e-fuse cell includes a first switching element; It includes a fuse, a second switching element, and a diode.

상기 제1 행 방향으로 배치된 제1 이-퓨즈 셀의 다이오드와, 상기 제2 행 방향으로 배치된 제3 이-퓨즈 셀의 다이오드와 공통으로 전기적으로 연결된 쓰기 워드 라인(WWL); 및 상기 제1 행 방향으로 배치된 제1 이-퓨즈 셀의 제2 스위칭 소자의 게이트와, 상기 제2 행 방향으로 배치된 상기 제3 이-퓨즈 셀의 제2 스위칭 소자의 게이트와 공통으로 전기적으로 연결된 읽기 워드 라인(RWL)을 더 포함한다.a write word line (WWL) electrically connected to the diode of the first e-fuse cell arranged in the first row direction and the diode of the third e-fuse cell arranged in the second row direction; and a gate of the second switching element of the first e-fuse cell arranged in the first row direction and a gate of the second switching element of the third e-fuse cell arranged in the second row direction are electrically It further includes a read word line (RWL) connected to.

상기 제2 행 방향으로 배치된 제3 이-퓨즈 셀 및 제4 이-퓨즈 셀에 포함된 각각의 제1 스위칭 소자와 공통으로 전기적으로 연결된 제2 센스 앰프; 상기 제2 행 방향으로 배치된 제3 이-퓨즈 셀 및 제4 이-퓨즈 셀에 포함된 각각의 퓨즈와 공통으로 전기적으로 연결된 제2 프로그램 전류 제어부; 상기 제3 이-퓨즈 셀 또는 상기 제4 이-퓨즈 셀에 읽기 전류를 제공하는 제2 읽기 전류 제어부; 및 상기 제2 센스 앰프에 상기 기준 전압을 제공하는 제2 기준 전압 생성부를 더 포함한다.a second sense amplifier commonly electrically connected to each of the first switching elements included in the third and fourth e-fuse cells arranged in the second row direction; a second program current controller commonly electrically connected to the respective fuses included in the third and fourth e-fuse cells arranged in the second row direction; a second read current controller providing a read current to the third e-fuse cell or the fourth e-fuse cell; and a second reference voltage generator providing the reference voltage to the second sense amplifier.

상기 제1 내지 제4 이-퓨즈 셀은 각각 상기 제1 스위칭 소자의 소스 영역과 상기 퓨즈의 캐소드와 연결된 제1 노드; 및 상기 제2 스위칭 소자의 드레인 영역과 상기 퓨즈의 애노드와 연결된 제2 노드를 더 포함하고, 상기 다이오드는 상기 제1 노드와 연결된다.The first to fourth e-fuse cells may include a first node connected to a source region of the first switching element and a cathode of the fuse, respectively; and a second node connected to the drain region of the second switching element and the anode of the fuse, wherein the diode is connected to the first node.

상기 제1 프로그램 전류 제어부에 배치되고, 상기 제2 노드와 연결된 제3 스위칭 소자를 더 포함한다.It further includes a third switching element disposed on the first program current controller and connected to the second node.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 제1 스위칭 소자, 퓨즈, 제2 스위칭 소자, 다이오드를 각각 포함하는 복수의 이-퓨즈 셀, 상기 복수의 이-퓨즈 셀은; 제1 행 방향으로 배치된 제1 이-퓨즈 셀 및 제2 이-퓨즈 셀; 및 상기 제1행과 평행하게 제2 행 방향으로 배치된 제3 이-퓨즈 셀 및 제4 이-퓨즈 셀을 포함하고, 상기 제1 행 방향으로 배치된 제1 이-퓨즈 셀 및 제2 이-퓨즈 셀에 포함된 각각의 제1 스위칭 소자와 공통으로 전기적으로 연결된 제1 센스 앰프; 쓰기 워드 라인(WWL) - 상기 쓰기 워드 라인(WWL)은 상기 제1 행 방향으로 배치된 제1 이-퓨즈 셀의 다이오드와, 상기 제2 행 방향으로 배치된 제3 이-퓨즈 셀의 다이오드와 공통으로 전기적으로 연결되는 이-퓨즈 셀 어레이를 제공한다.According to another aspect of the present invention, a plurality of e-fuse cells each including a first switching element, a fuse, a second switching element, and a diode, the plurality of e-fuse cells; a first e-fuse cell and a second e-fuse cell arranged in a first row direction; and a third e-fuse cell and a fourth e-fuse cell arranged in a second row direction parallel to the first row, wherein the first e-fuse cell and the second e-fuse cell are arranged in the first row direction. - a first sense amplifier commonly electrically connected to each of the first switching elements included in the fuse cell; Write word line WWL - The write word line WWL includes a diode of a first e-fuse cell arranged in the first row direction, a diode of a third e-fuse cell arranged in the second row direction, and An array of commonly electrically connected e-fuse cells is provided.

상기 제1 행 방향으로 배치된 제1 이-퓨즈 셀 및 제2 이-퓨즈 셀에 포함된 각각의 퓨즈와 공통으로 전기적으로 연결된 제1 프로그램 전류 제어부; 상기 제2 행 방향으로 배치된 제3 이-퓨즈 셀 및 제4 이-퓨즈 셀에 포함된 각각의 퓨즈와 공통으로 전기적으로 연결된 제2 프로그램 전류 제어부; 및 상기 제2 행 방향으로 제3 이-퓨즈 셀 및 제4 이-퓨즈 셀에 포함된 각각의 제1 스위칭 소자와 공통으로 전기적으로 연결된 제2 센스 앰프를 더 포함한다.a first program current controller commonly electrically connected to each fuse included in the first e-fuse cell and the second e-fuse cell arranged in the first row direction; a second program current controller commonly electrically connected to the respective fuses included in the third and fourth e-fuse cells arranged in the second row direction; and a second sense amplifier commonly electrically connected to each of the first switching elements included in the third e-fuse cell and the fourth e-fuse cell in the second row direction.

상기 제1 및 제2 프로그램 전류 제어부는 각각 제3 스위칭 소자를 포함하고, 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 NMOS 소자이고, 상기 제3 스위칭 소자는 PMOS 소자이다.Each of the first and second program current controllers includes a third switching device, the first switching device and the second switching device are NMOS devices, and the third switching device is a PMOS device.

상기 제1 내지 제4 이-퓨즈 셀은 각각 상기 제1 스위칭 소자의 소스 영역과 상기 퓨즈의 캐소드와 연결된 제1 노드; 및 상기 제2 스위칭 소자의 드레인 영역과 상기 퓨즈의 애노드와 연결된 제2 노드를 더 포함하고, 상기 다이오드는 상기 제1 노드와 연결된다. The first to fourth e-fuse cells may include a first node connected to a source region of the first switching element and a cathode of the fuse, respectively; and a second node connected to the drain region of the second switching element and the anode of the fuse, wherein the diode is connected to the first node.

그리고 프로그램 전류가 상기 제2 노드와 연결된 제3 스위칭 소자, 상기 제2 노드, 상기 퓨즈, 상기 제1 노드, 상기 다이오드를 통과하여 상기 퓨즈를 프로그램하고, 읽기 전류가 상기 제1 스위칭 소자, 상기 제1 노드, 상기 퓨즈, 상기 제2 노드, 상기 제2 스위칭 소자를 통과하여 상기 퓨즈의 상태를 파악한다.and a program current passes through a third switching element connected to the second node, the second node, the fuse, the first node, and the diode to program the fuse, and a read current flows through the first switching element and the first switching element. The state of the fuse is determined by passing through the first node, the fuse, the second node, and the second switching element.

상기 다이오드는 상기 기판에 형성된 웰 영역; 및 상기 웰 영역에 형성된 N+ 캐소드 및 P+ 애노드를 포함하고, 상기 퓨즈는 상기 기판에 형성된 아이솔레이션 영역; 상기 아이솔레이션 영역 상에 형성된 폴리-실리콘을 포함한다.The diode may include a well region formed in the substrate; and an N+ cathode and a P+ anode formed in the well region, wherein the fuse includes an isolation region formed in the substrate; and poly-silicon formed on the isolation region.

그리고 읽기 워드 라인(RL)을 더 포함하고, 상기 읽기 워드 라인(RWL)은 상기 제1 행 방향으로 배치된 제1 이-퓨즈 셀의 제2 스위칭 소자의 게이트와, 상기 제2 행 방향으로 배치된 제3 이-퓨즈 셀의 제2 스위칭 소자의 게이트와 공통으로 전기적으로 연결된다.and a read word line RL, wherein the read word line RWL includes a gate of a second switching element of a first e-fuse cell arranged in the first row direction and a second row direction The third e-fuse cell is electrically connected to the gate of the second switching element.

이상과 같은 본 발명의 이-퓨즈 셀은 내부에 마련된 소자들의 배치를 적절하게 하면서 다이오드를 프로그램 선택 소자로 채용하는 다이오드 타입으로 제조함으로써, 기존의 이-퓨즈 셀의 면적을 작게 만들 수 있다. 이는 이-퓨즈 셀을 채용하는 메모리 소자의 사이즈도 줄일 수 있는 기대가 있다.As described above, the area of the existing e-fuse cell can be made small by manufacturing the e-fuse cell of the present invention as a diode type employing a diode as a program selection element while appropriately disposing the elements provided therein. This is expected to reduce the size of a memory device employing the e-fuse cell.

그리고 이-퓨즈 셀의 쓰기 동작과 읽기 동작시의 전류 경로를 다르게 셋팅하고 있어, 적은 전류로서 안정적인 구동이 가능하다.In addition, since the current path during the write operation and the read operation of the e-fuse cell is set differently, stable driving is possible with a small current.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비휘발성 메모리 장치의 구성도
도 2는 이-퓨즈 셀을 구성하는 각 소자의 배치를 나타낸 블록 구성도,
도 3은 이-퓨즈 셀의 각 소자의 연결 구조를 보인 회로 구성도
도 4는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 쓰기 동작을 설명하기 위한 회로 구성도
도 5는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 읽기 동작을 설명하기 위한 회로 구성도
도 6은 도 3에 도시한 이-퓨즈 셀에 구비된 제1 스위칭 소자의 Ⅰ-Ⅰ'선 단면도
도 7A 및 7B은 도 3에 도시한 이-퓨즈 셀에 구비된 다이오드의 Ⅱ-Ⅱ'선 단면도
도 8은 도 3에 도시한 이-퓨즈 셀에 구비된 제2 스위칭 소자 및 이-퓨즈의 단면을 보인 Ⅲ-Ⅲ'선 단면도
도 9은 이-퓨즈 셀의 각 소자들을 수직 방향으로 배치시킨 도면
도 10은 도 3에 도시한 이-퓨즈 셀의 회로도에서 Ⅳ-Ⅳ' 선 단면도1 is a block diagram of a non-volatile memory device according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a block diagram showing the arrangement of each element constituting the e-fuse cell;
3 is a circuit configuration diagram showing a connection structure of each element of an e-fuse cell;
4 is a circuit diagram illustrating a write operation of a nonvolatile memory device according to the present invention;
5 is a circuit diagram illustrating a read operation of a nonvolatile memory device according to the present invention;
6 is a cross-sectional view taken along line I-I' of the first switching element provided in the e-fuse cell shown in FIG. 3;
7A and 7B are cross-sectional views taken along line II-II' of a diode provided in the e-fuse cell shown in FIG. 3;
8 is a cross-sectional view taken along line III-III' showing a cross section of the second switching element and the e-fuse provided in the e-fuse cell shown in FIG. 3;
9 is a view in which elements of an e-fuse cell are arranged in a vertical direction;
10 is a cross-sectional view taken along line IV-IV' in the circuit diagram of the e-fuse cell shown in FIG. 3;

본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 그 중 특정 실시예를 상세한 설명과 도면의 예시를 통하여 더 상세하게 설명하고자 한다. 아울러, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 주지 관용 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 설명을 생략한다.Since the present invention can have various modifications and various embodiments, a specific embodiment among them will be described in more detail through the detailed description and illustrations of the drawings. In addition, in the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related commonly used technique may obscure the gist of the present invention, the description thereof will be omitted.

본 발명은 이-퓨즈 셀의 소자 배치를 적절하게 하여 메모리 소자의 면적을 감소시키면서, 데이터를 저장하고 읽는 쓰기 모드 및 읽기 모드 동작시의 전류 흐름을 다르게 가지도록 하여 적은 전류로 안정적인 동작이 이루어질 수 있는 이-퓨즈셀을 가지는 비휘발성 메모리 장치를 제안하는 것이고, 이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. According to the present invention, a stable operation can be achieved with a small current by appropriately disposing the elements of the e-fuse cell to reduce the area of the memory element, and to have different current flows in the write mode and read mode to store and read data. A non-volatile memory device having an e-fuse cell is proposed. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비휘발성 메모리 장치(10)로서, 도시된 바와 같이 제어신호에 따라 쓰기 모드와 읽기 모드에 적합한 내부 제어신호를 공급하는 제어 로직(control logic)(20), 어드레스 및 입력데이터용 버퍼(Address & Din Buffer)(30), 워드라인 구동부(WL Driver)(40), 비트라인 선택부(Bit line selector)(50), 하나 이상의 이-퓨즈가 배열되는 이-퓨즈 셀 어레이(eFuse Cell Array)(60), 소정 읽기 모드에서 이-퓨즈를 프로그램한 유무에 따라 비트라인을 통해 나오는 디지털 데이터를 센싱하여 출력포트로 출력하는 센스앰프(Sense Amp)(70)를 포함하는 구성이다. 1 is a non-volatile memory device 10 according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in the figure, a control logic 20 for supplying internal control signals suitable for a write mode and a read mode according to a control signal. , address and input data buffer (Address & Din Buffer) 30, word line driver (WL Driver) 40, bit line selector (Bit line selector) (50), one or more e-fuses are arranged - eFuse Cell Array (60), a sense amplifier (70) that senses digital data coming out through the bit line and outputs it to the output port depending on whether or not the e-fuse is programmed in a predetermined read mode configuration that includes

이-퓨즈 셀 어레이(60)의 셀 배열 형태나 용량은 특별하게 한정하지 않으나, 본 실시 예는 128행×16열로 배열된 소정 용량인 것을 예로 하여 설명한다. 이와 같은 경우, 이-퓨즈 셀 어레이(60) 상에 128행×16열로 배열된 각각의 이-퓨즈 셀(100)들을 대상으로 한 비트 씩 프로그램하기 위해서는 행 디코딩과 열 디코딩을 통해 한 비트씩 즉, 각각의 이-퓨즈 셀(100)을 순차적으로 선택하여 구동시켜야 한다.Although the cell arrangement form or capacity of the e-fuse cell array 60 is not particularly limited, the present embodiment will be described with reference to a predetermined capacity arranged in 128 rows x 16 columns as an example. In this case, in order to program each of the e-fuse cells 100 arranged in 128 rows by 16 columns on the e-fuse cell array 60 bit by bit, that is, bit by bit through row decoding and column decoding. , each e-fuse cell 100 must be sequentially selected and driven.

본 발명에 따른 이-퓨즈 셀 어레이(60)를 구성하는 이-퓨즈 셀(100)의 구조는 도 2에 도시하고 있다. 도 2는 이-퓨즈 셀(100)을 구성하는 각 소자의 배치를 나타낸 블록 구성도이다. The structure of the e-fuse cell 100 constituting the e-fuse cell array 60 according to the present invention is shown in FIG. 2 . 2 is a block diagram showing the arrangement of each element constituting the e-fuse cell 100 .

도시된 바와 같이 이-퓨즈 셀(100) 각각은 2개의 스위칭 소자 및 다이오드, 그리고 이-퓨즈를 포함한다. 구체적으로 이-퓨즈 셀(100)은 도면과 같이 상부에서부터 제1 스위칭 소자(110), 다이오드(120), 그리고 다이오드(120)의 하측에 병렬 방식으로 제2 스위칭 소자(130)와 이-퓨즈(140)가 나란하게 배치되게 구성된다. 그리고 각 소자의 외측에는 가드링(150)이 형성된다. 즉 가드링(150)이 소자들을 전체적으로 둘러싸고 있는 모양이다.As shown, each of the e-fuse cells 100 includes two switching elements and a diode, and an e-fuse. Specifically, the e-fuse cell 100 includes the second switching element 130 and the e-fuse in parallel to the first switching element 110 , the diode 120 , and the lower side of the diode 120 from the top as shown in the drawing. (140) is configured to be arranged side by side. And a guard ring 150 is formed on the outside of each element. That is, the guard ring 150 surrounds the elements as a whole.

도 3은 이-퓨즈 셀(100)의 각 소자의 연결 구조를 보인 회로 구성도이다. 도시된 바와 같이 제1 스위칭 소자(110) 및 제2 스위칭 소자(130)가 직렬 연결되며, 실시 예에서 상기 스위칭 소자(110, 130)들은 NMOS 트랜지스터이다.3 is a circuit configuration diagram showing a connection structure of each element of the e-fuse cell 100 . As shown, the first switching element 110 and the second switching element 130 are connected in series, and in an embodiment, the switching elements 110 and 130 are NMOS transistors.

제1 스위칭 소자(110)와 제2 스위칭 소자(130)의 게이트 단자는 읽기 워드 라인(RWL)과 연결된다. 그리고 제1 스위칭 소자(110)와 제2 스위칭 소자(130) 사이에 이-퓨즈(140)가 연결된다. Gate terminals of the first switching element 110 and the second switching element 130 are connected to the read word line RWL. And the e-fuse 140 is connected between the first switching element 110 and the second switching element 130 .

또 제1 스위칭 소자(110)의 소스 단자와 이-퓨즈(140)의 캐소드가 연결되고, 제2 스위칭 소자(130)의 드레인 단자와 이-퓨즈(140)의 애노드가 연결된다. 제2 스위칭 소자(130)의 소스 단자는 접지된다. In addition, the source terminal of the first switching element 110 and the cathode of the e-fuse 140 are connected, and the drain terminal of the second switching element 130 and the anode of the e-fuse 140 are connected. The source terminal of the second switching element 130 is grounded.

상기 제1 스위칭 소자(110)와 이-퓨즈(140) 사이의 노드 1(N1)과 쓰기 워드 라인(WWL) 사이에는 다이오드(120)가 연결된다. 다이오드(120)의 애노드는 노드 1(N1)과 연결되며 다이오드(120)의 캐소드는 쓰기 워드 라인(WWL)을 통해 제어로직(20)과 연결된다. A diode 120 is connected between the node 1 N1 between the first switching element 110 and the e-fuse 140 and the write word line WWL. The anode of the diode 120 is connected to the node 1 (N1), and the cathode of the diode 120 is connected to the control logic 20 through the write word line WWL.

그리고 제2 스위칭 소자(130)의 드레인 단자와 이-퓨즈(140)의 애노드 사이의 노드 2(N2)는 전원단자와 연결된다. And the node 2 (N2) between the drain terminal of the second switching element 130 and the anode of the e-fuse 140 is connected to the power terminal.

도 4는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치의 쓰기 동작(program operation)을 설명하는 회로 구성도이다. 도시한 바와 같이 비휘발성 메모리 장치(10)는, 이-퓨즈 셀(100)들을 포함하고, 각 이-퓨즈 셀(100)은 2개의 NMOS 트랜지스터(110, 130)와, 그 사이의 이-퓨즈(140), 다이오드(120)를 포함한다. 본 실시 예에서 이러한 이-퓨즈 셀(100)들이 모여 128R×16C의 어레이(60)를 이루게 된다. 그리고 이-퓨즈 셀 어레이(60)를 구성하는 각각의 이-퓨즈 셀(100)은 이웃하는 이-퓨즈 셀과 전기적으로 분리하기 위해 아이솔레이션 된다. 4 is a circuit diagram illustrating a write operation (program operation) of a nonvolatile memory device according to the present invention. As shown, the nonvolatile memory device 10 includes e-fuse cells 100, and each e-fuse cell 100 includes two NMOS transistors 110 and 130 and an e-fuse therebetween. 140 , including a diode 120 . In this embodiment, these e-fuse cells 100 are gathered to form an array 60 of 128R×16C. In addition, each of the e-fuse cells 100 constituting the e-fuse cell array 60 is isolated to be electrically isolated from the neighboring e-fuse cells.

실시 예에서 이-퓨즈(140)는 폴리 퓨즈(poly fuse)일 수 있으며, 자세하게는 코발트 실리사이드(cobalt silicide) 폴리 퓨즈를 사용할 수 있다. 이러한 폴리 퓨즈는 1비트(bit) 기억소자로 과전류에 의하여 저항값이 변한다. 예를 들어, 프로그램되기 전에는 대략 300Ω 이하의 저항값을 가지며, 프로그램되면 대략 3kΩ 이상을 가질 수 있다. In an embodiment, the e-fuse 140 may be a poly fuse, and specifically, a cobalt silicide poly fuse may be used. The poly fuse is a 1-bit memory device, and the resistance value changes due to overcurrent. For example, it may have a resistance value of about 300 Ω or less before being programmed, and about 3 kΩ or more when programmed.

각 이-퓨즈 셀(100)에는 프로그램 전류 제어부(program current control unit)(200)가 연결된다. A program current control unit 200 is connected to each e-fuse cell 100 .

프로그램 전류 제어부(200)는, 복수의 이-퓨즈 셀(100)에 쓰기 전압에 의한 전류가 선택적으로 흐르도록 제어하며, 이를 위하여 비휘발성 메모리 장치(10)의 쓰기 동작시 쓰기 전압을 선택적으로 각 이-퓨즈 셀(100)에 제공하기 위하여 제3 스위칭 소자(210)가 제공된다. 제3 스위칭 소자(210)는 PMOS이다. 제3 스위칭 소자(210)는 소스가 쓰기 전압(대략 3.6V ~ 5.5V)을 입력받고, 게이트가 쓰기 제어신호를 입력받으며, 드레인은 이-퓨즈(140)의 애노드 측과 공통으로 연결된다. The program current controller 200 selectively controls the current by the write voltage to flow through the plurality of e-fuse cells 100 , and for this purpose, selectively sets each write voltage during the write operation of the nonvolatile memory device 10 . A third switching element 210 is provided to provide the e-fuse cell 100 . The third switching element 210 is a PMOS. In the third switching element 210 , a source receives a write voltage (approximately 3.6V to 5.5V), a gate receives a write control signal, and a drain is commonly connected to the anode side of the e-fuse 140 .

제3 스위칭 소자(210)의 드레인과 이-퓨즈(140)의 애노드 사이(즉, N2)를 연결하는 입력라인은, 비 휘발성 메모리장치(10)의 쓰기 동작시 이-퓨즈(140)에 쓰기 전압을 제공한다. 즉 비휘발성 메모리 장치(10)의 쓰기 동작시 쓰기 전압을 선택적으로 이-퓨즈 셀(100)에 제공한다.An input line connecting the drain of the third switching element 210 and the anode of the e-fuse 140 (ie, N2) is written to the e-fuse 140 during a write operation of the nonvolatile memory device 10 . provides voltage. That is, a write voltage is selectively provided to the e-fuse cell 100 during a write operation of the nonvolatile memory device 10 .

상기 도 4를 참조하여 비휘발성 메모리 장치(10)의 쓰기 동작(program operation)을 설명한다. 제어로직(20)은 쓰기 동작을 수행할 이-퓨즈 셀(100)을 선택하고, 선택된 이-퓨즈 셀(100)에 선택신호를 제공한다. 그러면 제2 스위칭 소자(130) 및 제3 스위칭 소자(210)는 턴-온되고, 제1 스위칭 소자(110)는 턴-오프된다. A write operation of the nonvolatile memory device 10 will be described with reference to FIG. 4 . The control logic 20 selects the e-fuse cell 100 on which a write operation is to be performed, and provides a selection signal to the selected e-fuse cell 100 . Then, the second switching element 130 and the third switching element 210 are turned on, and the first switching element 110 is turned off.

제2 스위칭 소자(130)가 턴-온 됨에 따라, 제3 스위칭 소자(210), 입력라인, 이-퓨즈(140), 다이오드(120)를 통하는 전류 경로(화살표 방향)가 형성된다. 이에 따라 이-퓨즈(140)에는 고전류가 흐르게 되어 정보가 프로그램된다. 프로그램된 이-퓨즈(140)는 대략 3kΩ 이상의 고저항을 갖게 된다. As the second switching element 130 is turned on, a current path (arrow direction) through the third switching element 210 , the input line, the e-fuse 140 , and the diode 120 is formed. Accordingly, a high current flows through the e-fuse 140 to program information. The programmed e-fuse 140 has a high resistance of about 3 kΩ or more.

도 5는 본 발명에 따른 비휘발성 메모리 장치(10)의 읽기 동작(read operation)을 설명하기 위한 회로 구성도이다. 5 is a circuit configuration diagram for explaining a read operation of the nonvolatile memory device 10 according to the present invention.

비휘발성 메모리 장치(10)는, 상술한 바와 같이 복수 개의 이-퓨즈 셀(100)들을 포함하고, 각 이-퓨즈 셀(100)은 2개의 NMOS 트랜지스터(110, 130)와, 그 사이의 이-퓨즈(140), 다이오드(120)를 포함한다. 여기서 본 실시 예의 읽기 동작시에는 다이오드(120)는 전류 경로와는 상관이 없기 때문에 도 5에는 도시하지 않았다. The nonvolatile memory device 10 includes a plurality of e-fuse cells 100 as described above, and each e-fuse cell 100 includes two NMOS transistors 110 and 130, and a - Includes a fuse 140 and a diode 120. Here, during the read operation of the present embodiment, the diode 120 is not shown in FIG. 5 because it has no correlation with the current path.

읽기 동작을 위하여 복수의 이-퓨즈 셀(100)에 읽기 전압을 제공하기 위한 리드 전류 제어부(read current unit)(300)가 구비된다. 즉 비휘발성 메모리 장치(10)의 읽기 동작시에 복수의 이-퓨즈 셀(100)에 읽기 전압을 제공할 수 있다. 이러한 리드 전류 제어부(300)는, 제4 스위칭 소자(310) 및 제1 저항(320)으로 구성된다. A read current control unit 300 is provided to provide a read voltage to the plurality of e-fuse cells 100 for a read operation. That is, a read voltage may be provided to the plurality of e-fuse cells 100 during a read operation of the nonvolatile memory device 10 . The read current control unit 300 includes a fourth switching element 310 and a first resistor 320 .

제4 스위칭 소자(310)는 소스가 입력전압을 입력받고, 게이트는 반전된 읽기 제어신호를 입력받고, 드레인은 제1 저항의 일단과 연결되는 P채널 MOS 트랜지스터일 수 있다. 이렇게 연결된 제4 스위칭 소자(310)는 비휘발성 메모리 장치(10)의 읽기 동작시 읽기 전압을 선택적으로 복수의 이-퓨즈 셀(100)에 제공하게 된다.The fourth switching element 310 may be a P-channel MOS transistor having a source receiving an input voltage, a gate receiving an inverted read control signal, and a drain connected to one end of the first resistor. The fourth switching element 310 connected in this way selectively provides a read voltage to the plurality of e-fuse cells 100 during a read operation of the nonvolatile memory device 10 .

제1 저항(320)은 기 설정된 제1 저항값을 가진다. 또 제1 저항(320)은 일단은 제4 스위칭 소자(310)의 드레인 단자와 연결되고 타단은 이-퓨즈 셀(100)의 제1 스위칭 소자(110)의 소스 측과 공통 연결되며, 아울러 센스 앰프(60)와도 연결된다. 여기서 상기 제1 저항값은 프로그램되지 않은 저항값(즉 300Ω 이하)과 프로그램된 경우의 최소 저항값(즉, 3kΩ)의 중간값(대략 1.6KΩ)을 가질 수 있다. The first resistor 320 has a preset first resistance value. In addition, one end of the first resistor 320 is connected to the drain terminal of the fourth switching element 310 and the other end is commonly connected to the source side of the first switching element 110 of the e-fuse cell 100 , and the sense It is also connected to the amplifier (60). Here, the first resistance value may have an intermediate value (about 1.6 KΩ) between an unprogrammed resistance value (ie, 300Ω or less) and a minimum resistance value when programmed (ie, 3kΩ).

이-퓨즈 셀(100)의 이-퓨즈(140)를 통한 전압 크기와 비교하도록 기준전압을 생성하는 기준전압 생성부(400)가 구비된다. 기준 전압 생성부(400)는, 3개의 스위칭 소자와 2개의 저항으로 구성되며, 직렬 연결된 복수의 저항들을 이용하여 읽기 전압을 전압분배하고, 분배된 전압을 기준전압으로 생성하는 역할을 한다. A reference voltage generating unit 400 for generating a reference voltage to be compared with a voltage level through the e-fuse 140 of the e-fuse cell 100 is provided. The reference voltage generator 400 includes three switching elements and two resistors, divides a read voltage using a plurality of resistors connected in series, and generates the divided voltage as a reference voltage.

구체적으로 제5 스위칭 소자 내지 제7 스위칭 소자(410, 420, 430)가 직렬 연결되고, 제5 스위칭 소자(410)와 제6 스위칭 소자(420) 사이에 제2 저항(440), 제6 스위칭 소자(420)와 제7 스위칭 소자(430) 사이에 제3 저항(450)이 연결된다.Specifically, the fifth to seventh switching elements 410 , 420 , and 430 are connected in series, and between the fifth switching element 410 and the sixth switching element 420 , the second resistor 440 , the sixth switching element 420 . A third resistor 450 is connected between the element 420 and the seventh switching element 430 .

제5 스위칭 소자(410)는 소스가 읽기 전압을 입력받고, 게이트는 반전된 읽기 제어신호를 입력받고 드레인은 제2 저항(440)의 일단과 연결되어, 읽기 전압을 선택적으로 제2 저항(440)에 제공하는 PMOS 일 수 있다.The fifth switching element 410 has a source that receives a read voltage, a gate receives an inverted read control signal, and a drain is connected to one end of the second resistor 440 to selectively apply the read voltage to the second resistor 440 . ) may be a PMOS provided to

제6 스위칭 소자(420)는 선택적으로 제2 저항(440) 및 제3 저항(450)을 연결한다. 즉 제6 스위칭 소자(420)는 드레인이 제2 저항(440) 및 센스 앰프(70)와 공통 연결되고, 게이트는 읽기 제어신호를 입력받고 소스는 제3 저항(450)과 연결되는 NMOS일 수 있다.The sixth switching element 420 selectively connects the second resistor 440 and the third resistor 450 . That is, the sixth switching element 420 may be an NMOS in which the drain is commonly connected to the second resistor 440 and the sense amplifier 70 , the gate receives a read control signal, and the source is connected to the third resistor 450 . have.

제7 스위칭 소자(430)는 드레인이 제3 저항(450)과 연결되고, 게이트는 읽기 제어신호를 입력받고, 소스는 접지되어, 읽기 전압에 의하여 제2 저항(440) 및 제3 저항(450)에 전류가 흐르도록 하는 NMOS 일 수 있다.The seventh switching element 430 has a drain connected to the third resistor 450 , a gate to which a read control signal is input, and a source grounded to the second resistor 440 and the third resistor 450 by the read voltage. ) may be an NMOS that allows current to flow.

상기 기준 전압 생성부(400)에 구비된 2개의 저항, 즉 제2 저항(440) 및 제3 저항(450)은 각각 미리 설정된 저항값을 갖는다. 각각의 저항값은 이-퓨즈(140)의 프로그램되지 않은 저항값(예를 들어, 약 50~200Ω)과 프로그램된 경우의 최소 저항값(예를 들어, 약, 3k~10kΩ)의 중간값(예를 들어, 1.5k ~5kΩ)을 가질 수 있다.The two resistors provided in the reference voltage generator 400 , that is, the second resistor 440 and the third resistor 450 each have a preset resistance value. Each resistance value is an intermediate value (eg, about 3k to 10kΩ) between the unprogrammed resistance value of the e-fuse 140 (eg, about 50 to 200Ω) and the minimum resistance value when programmed (eg, about 3k to 10kΩ). For example, 1.5k to 5kΩ).

센스 앰프(60)는 읽기 전압에 의한 선택된 이-퓨즈 셀(100)의 이-퓨즈(140)를 통한 전압 크기 및 상기 기준 전압 생성부(400)가 생성한 기준 전압의 크기를 비교하여 그 차이를 출력한다. 출력된 결과 값에 따라 이-퓨즈(140)를 통한 전압 크기가 기준 전압 생성부(400)에서 생성된 기준 전압의 크기보다 작으면 선택된 이-퓨즈(140)가 프로그램되지 않은 것으로 판단하고, 반대이면 선택된 이-퓨즈(140)는 프로그램된 것으로 판단할 수 있다. The sense amplifier 60 compares the voltage level through the e-fuse 140 of the selected e-fuse cell 100 by the read voltage and the reference voltage level generated by the reference voltage generator 400, and the difference to output If the magnitude of the voltage through the e-fuse 140 is smaller than the magnitude of the reference voltage generated by the reference voltage generator 400 according to the output result value, it is determined that the selected e-fuse 140 is not programmed, and vice versa. In this case, it may be determined that the selected e-fuse 140 is programmed.

상기 도 5를 참조하여 비휘발성 메모리 장치(10)의 읽기 동작(read operation)을 설명한다. 제어로직(20)은 읽기 동작을 수행할 이-퓨즈 셀(100)을 선택하고, 선택된 이-퓨즈 셀(100)에 선택신호를 제공한다. A read operation of the nonvolatile memory device 10 will be described with reference to FIG. 5 . The control logic 20 selects the e-fuse cell 100 on which a read operation is to be performed, and provides a selection signal to the selected e-fuse cell 100 .

그러면 제1 스위칭 소자(110) 및 제2 스위칭 소자(130), 제4 스위칭 소자(310)는 턴-온된다.Then, the first switching element 110 , the second switching element 130 , and the fourth switching element 310 are turned on.

이후 제어로직(20)은 선택된 이-퓨즈 셀(100)에 읽기 전압을 제공하고, 기준 전압이 생성되도록 리드 전류 제어부(300)를 구동하여 읽기 제어 신호를 제공한다. 이에 따라, 제4 스위칭 소자 내지 제7 스위칭 소자(310, 410, 420, 430)는 턴-온 된다.Thereafter, the control logic 20 provides a read voltage to the selected e-fuse cell 100 , and drives the read current controller 300 to generate a reference voltage to provide a read control signal. Accordingly, the fourth to seventh switching elements 310 , 410 , 420 , and 430 are turned on.

이러한 스위칭 소자(310, 410, 420, 430)들이 턴-온 됨에 따라 제4 스위칭 소자(310), 제1 저항(320), 제1 스위칭소자(110), 이-퓨즈(140), 제2 스위칭 소자(130)를 통하는 전류 경로(화살표 방향)가 형성된다.As these switching elements 310, 410, 420, and 430 are turned on, the fourth switching element 310, the first resistor 320, the first switching element 110, the e-fuse 140, and the second A current path (arrow direction) through the switching element 130 is formed.

그리고 제5 스위칭 소자(410), 제2 저항(440), 제6 스위칭 소자(420), 제3 저항(450), 제7 스위칭 소자(430)를 통하는 전류 경로가 형성된다. A current path through the fifth switching element 410 , the second resistor 440 , the sixth switching element 420 , the third resistor 450 , and the seventh switching element 430 is formed.

이와 같은 전류 경로를 경유하는 스위칭 소자의 개수가 동일하기 때문에 스위칭 소자의 특성을 배제하고, 이-퓨즈(140)의 저항값이 기준 저항 이상인지를 판단할 수 있다. Since the number of switching elements passing through such a current path is the same, characteristics of the switching elements may be excluded, and it may be determined whether the resistance value of the e-fuse 140 is equal to or greater than the reference resistance.

*예를 들어, 이-퓨즈(140)가 프로그램되기 전이면, 이-퓨즈(140)는 제1 저항 내지 제3 저항(320, 440, 450)보다 낮은 저항값을 갖는바, 이-퓨즈(140)에 걸리는 전압은 제2 저항(440) 및 제3 저항(450)에 의하여 전압 분배된 전압값보다 낮을 것이다. 반대로, 이-퓨즈(140)가 프로그램된 경우, 이-퓨즈(140)는 제2 저항(440) 내지 제3 저항(450)보다 높은 저항값을 갖는바, 이-퓨즈(140)에 걸리는 전압은 제2 저항(440) 및 제3 저항(450)에 의하여 전압 분배된 전압 값보다 높을 것이다. 따라서, 센스앰프(60)는 이-퓨즈의 전압과 기준 전압을 비교하여, 이-퓨즈(140)의 프로그램 여부를 판단할 수 있다.*For example, before the e-fuse 140 is programmed, the e-fuse 140 has lower resistance values than the first to third resistors 320, 440, and 450, and the e-fuse ( The voltage applied to 140 will be lower than the voltage divided by the second resistor 440 and the third resistor 450 . Conversely, when the e-fuse 140 is programmed, the e-fuse 140 has a higher resistance value than the second resistor 440 to the third resistor 450 , and thus the voltage applied to the e-fuse 140 . may be higher than the voltage divided by the second resistor 440 and the third resistor 450 . Accordingly, the sense amplifier 60 may determine whether the e-fuse 140 is programmed by comparing the voltage of the e-fuse with the reference voltage.

다음에는 이-퓨즈 셀(100)을 구성하는 스위칭 소자 영역(110, 130) 및 다이오드 영역(120), 그리고 이-퓨즈 영역(140)의 구조를 각각 살펴본다. Next, the structures of the switching element regions 110 and 130 and the diode region 120 and the e-fuse region 140 constituting the e-fuse cell 100 will be described respectively.

도 6은 도 3에 도시한 이-퓨즈 셀(100)에 구비된 제1 스위칭 소자 영역(110)의 Ⅰ-Ⅰ'선 단면도이다. 도시한 바와 같이 반도체 기판(미도시)에 p웰 영역(111)이 형성된다. 참고로 이하 도시하고 있는 도면에서도 반도체 기판은 미도시된 상태이다.6 is a cross-sectional view taken along line I-I' of the first switching element region 110 provided in the e-fuse cell 100 shown in FIG. 3 . As shown, a p-well region 111 is formed on a semiconductor substrate (not shown). For reference, even in the drawings shown below, the semiconductor substrate is not shown.

그리고 반도체 기판의 상부에는 게이트 절연막에 의해 절연되고 측벽에는 스페이서가 형성되는 제1, 제2 게이트 전극(112, 113)이 형성된다.In addition, first and second gate electrodes 112 and 113 having spacers formed on sidewalls and insulated by a gate insulating layer are formed on the upper portion of the semiconductor substrate.

게이트 전극들(112, 113) 사이의 p웰 영역(111)에는 소정 깊이의 n+ 드레인영역(114)이 형성되고, 게이트 전극(112, 113)의 양쪽의 p웰 영역(111)에는 소정 깊이의 제1 n+ 소스 영역(115a) 및 제2 n+ 소스 영역(115b)이 형성된다. n+ 드레인 영역(114)과 n+ 소스 영역(115a, 115b)은 같은 도핑 깊이로 형성된다. An n+ drain region 114 of a predetermined depth is formed in the p-well region 111 between the gate electrodes 112 and 113, and a predetermined depth of the p-well region 111 on both sides of the gate electrodes 112 and 113 is formed. A first n+ source region 115a and a second n+ source region 115b are formed. The n+ drain region 114 and the n+ source regions 115a and 115b are formed to have the same doping depth.

그리고 n+ 드레인 영역(114)은 센스앰프(60)의 입력라인과 연결된다. 또 제1 n+ 소스 영역(115a)은 플로팅(floating) 상태이고, 제2 n+ 소스 영역(115b)은 다이오드(120)의 애노드 및 이-퓨즈(140)의 캐소드와 연결된다. And the n+ drain region 114 is connected to the input line of the sense amplifier 60 . Also, the first n+ source region 115a is in a floating state, and the second n+ source region 115b is connected to the anode of the diode 120 and the cathode of the e-fuse 140 .

즉, 센스앰프(60)의 입력라인과 연결되는 n+ 드레인 영역(114)과 제2 게이트 전극(113) 및 제2 n+소스 영역(115b)은 읽기 동작 시에 읽기 전류 패스를 형성하는 부분이 된다. That is, the n+ drain region 114 connected to the input line of the sense amplifier 60 , the second gate electrode 113 , and the second n+ source region 115b form a read current path during a read operation. .

또한, 플로팅 상태의 제1 n+ 소스 영역(115a)과 제1 게이트 전극(112) 및 n+ 드레인 영역(114)은 읽기 동작 시, 센스 앰프(60)에서 비교하는 기준전압 생성부(400)와 matching을 위한 것으로 read margin을 확보할 수 있어 좀 더 정확한 프로그램 유/무 판별 할 수 있게 해준다. 필요에 따라서는 병렬로 추가도 가능하며, 제거할 수도 있다.In addition, the first n+ source region 115a, the first gate electrode 112 and the n+ drain region 114 in the floating state match the reference voltage generator 400 compared by the sense amplifier 60 during a read operation. For this purpose, it is possible to secure a read margin so that it is possible to more accurately determine the presence/absence of a program. If necessary, they can be added in parallel or removed.

상기 p웰 영역(111)에는 상기 제1 n+ 소스 영역(115a) 및 제2 n+ 소스 영역(115b)과 이격되어 가드 링(Guard ring)(150)이 p+로 도핑 형성된다. 그리고 n+ 소스 영역(115a, 115b)과 가드링(150) 사이는 인접 소자와의 분리를 위해 아이솔레이션 영역(160)이 형성된다. 아이솔레이션 영역(160)은 p웰 영역(111)에서 소정 깊이만큼 트렌치(trench)와 같은 형태로 이루어진 분리영역이라 할 수 있다. A guard ring 150 is doped with p+ in the p-well region 111 to be spaced apart from the first n+ source region 115a and the second n+ source region 115b. In addition, an isolation region 160 is formed between the n+ source regions 115a and 115b and the guard ring 150 for isolation from adjacent devices. The isolation region 160 may be referred to as an isolation region formed in a trench-like shape by a predetermined depth in the p-well region 111 .

도 7A 및 도 7B는 도 3에 도시한 이-퓨즈 셀(100)에 구비된 다이오드(120)의 Ⅱ-Ⅱ'선 단면도이다.7A and 7B are cross-sectional views taken along line II-II' of the diode 120 provided in the e-fuse cell 100 shown in FIG. 3 .

도 7A에 도시한 바와 같이, 반도체 기판에 n웰 영역(121)이 형성된다. n웰 영역(121)에는 소정 깊이로 n+ 캐소드 영역(122)과 p+ 애노드 영역(123)이 형성된다. As shown in FIG. 7A, an n-well region 121 is formed in the semiconductor substrate. An n+ cathode region 122 and a p+ anode region 123 are formed in the n-well region 121 to a predetermined depth.

상기 n+ 캐소드 영역(122)은 제어로직(20)과 연결되고, 상기 p+ 애노드 영역(123)은 제1 스위칭 소자(110)의 제2 n+ 소스 영역(115b)과 연결된다. The n+ cathode region 122 is connected to the control logic 20 , and the p+ anode region 123 is connected to the second n+ source region 115b of the first switching element 110 .

그리고 상기 n웰 영역(121)의 가장자리에는 트렌치 타입의 아이솔레이션 영역(160)이 형성된다. 또 상기 n웰 영역(121)과 인접한 상기 p웰 영역(111)에는 p+ 불순물로 도핑된 가드 링(150)이 형성된다. In addition, a trench-type isolation region 160 is formed at an edge of the n-well region 121 . In addition, a guard ring 150 doped with a p+ impurity is formed in the p-well region 111 adjacent to the n-well region 121 .

한편 도 7B는 또 다른 실시예의 다이오드(120) 단면도이다. P+ 애노드 영역(123)이 n웰 영역(121)에 형성되고, p+ 애노드 영역(123) 양측으로 아이솔레이션 영역(160)이 형성된다. 아이솔레이션 영역(160)과 인접하여 n+ 캐소드 영역(122)이 형성된다. 도 7A와 달리, 도 7B의 다이오드(120)는 p+ 애노드 영역(123)과 n+ 캐소드 영역(122) 사이에 아이솔레이션 영역(160)이 존재한다. 아이솔레이션 영역(16)이 존재함으로 인해 n+ 캐소드 영역(122)과 p+ 애소드 영역(123)이 분리 가능하며, 이에 따라 사이즈가 작아지는 이점이 있게 된다. 만약 7A와 같이 아이솔레이션 영역(160)이 없는 다이오드를 구성할 시, 7B와 같은 정션 브레이크 다운 전압을 맞춰주기 위해서는 사이즈가 훨씬 클 수 밖에 없게 된다.Meanwhile, FIG. 7B is a cross-sectional view of a diode 120 according to another embodiment. A P+ anode region 123 is formed in the n-well region 121 , and an isolation region 160 is formed on both sides of the p+ anode region 123 . An n+ cathode region 122 is formed adjacent to the isolation region 160 . Unlike FIG. 7A , in the diode 120 of FIG. 7B , an isolation region 160 exists between the p+ anode region 123 and the n+ cathode region 122 . Due to the existence of the isolation region 16, the n+ cathode region 122 and the p+ anode region 123 are separable, and accordingly, there is an advantage in that the size is reduced. If a diode without the isolation region 160 is configured as in 7A, the size must be much larger in order to match the junction breakdown voltage as in 7B.

도 8은 도 3에 도시한 이-퓨즈 셀(100)에 구비된 제2 스위칭 소자(130) 및 이-퓨즈(140)의 단면을 보인 Ⅲ-Ⅲ'선 단면도이다. FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line III-III' showing a cross section of the second switching element 130 and the e-fuse 140 provided in the e-fuse cell 100 shown in FIG. 3 .

제2 스위칭 소자(130) 및 이-퓨즈(140)는 반도체 기판의 p웰 영역(111)에 함께 형성될 것이다. 도면에서 좌측이 제2 스위칭 소자(130)이고 우측이 이-퓨즈(140)이다. The second switching element 130 and the e-fuse 140 may be formed together in the p-well region 111 of the semiconductor substrate. In the drawing, the left side is the second switching element 130 and the right side is the e-fuse 140 .

제2 스위칭 소자(130)에는 p웰 영역(111)이 형성된 반도체 기판의 상부에 게이트 절연막에 의해 절연되고 측벽에는 스페이서가 형성되는 게이트 전극(131)이 형성된다. In the second switching device 130 , a gate electrode 131 is formed on the semiconductor substrate on which the p-well region 111 is formed, insulated by a gate insulating layer, and a spacer is formed on a sidewall thereof.

그리고 게이트 전극(131)의 측면에는 소정 깊이로 n+ 소스 영역(132)과 n+ 드레인 영역(133)이 형성된다. 상기 n+ 소스영역(132)은 접지되고, n+ 드레인 영역(133)은 이-퓨즈(140)의 애노드와 연결된다. 이러한 n+ 드레인 영역(133)은 이-퓨즈(140)의 애노드와 함께 제3 스위칭 소자(210)와 연결된다. In addition, an n+ source region 132 and an n+ drain region 133 are formed on a side surface of the gate electrode 131 to a predetermined depth. The n+ source region 132 is grounded, and the n+ drain region 133 is connected to the anode of the e-fuse 140 . The n+ drain region 133 is connected to the third switching element 210 together with the anode of the e-fuse 140 .

또한 n+ 소스 영역(132)과 이격되어 p+ 불순물로 도핑된 가드 링(150)이 형성되고, 상기 가이링(150)과 n+ 소스 영역(132) 사이는 아이솔레이션 영역(160)이 형성된다.Also, a guard ring 150 doped with p+ impurity is formed to be spaced apart from the n+ source region 132 , and an isolation region 160 is formed between the guy ring 150 and the n+ source region 132 .

상기 제2 스위칭 소자(130)와 인접하여 형성된 이-퓨즈(140)는 애노드와 캐소드를 갖는다. 애노드 및 캐소드는 반도체 기판의 상부에 절연막에 의해 절연된 상태로 형성되고, 이-퓨즈(140)의 하단에 위치한 p웰 영역(111)에 소정 깊이의 이-퓨즈 아이솔레이션 영역(170)이 형성된다. 상기 이-퓨즈 아이솔레이션 영역(170)은 이-퓨즈(140)보다 길이가 길고, n+ 소스 영역(132)이나 n+ 드레인 영역(133)보다 더 깊게 형성된다. The e-fuse 140 formed adjacent to the second switching element 130 has an anode and a cathode. The anode and the cathode are formed in an insulated state by an insulating film on the upper portion of the semiconductor substrate, and the e-fuse isolation region 170 of a predetermined depth is formed in the p-well region 111 located at the lower end of the e-fuse 140 . . The e-fuse isolation region 170 is longer than the e-fuse 140 and is formed to be deeper than the n+ source region 132 or the n+ drain region 133 .

그리고 아이솔레이션 영역(160)과 인접하여 p+ 불순물로 도핑된 가드 링(150)이 형성된다. A guard ring 150 doped with p+ impurity is formed adjacent to the isolation region 160 .

상기 이-퓨즈(140)를 구성하는 애노드는 제2 스위칭 소자(130)의 n+ 드레인 영역(133) 및 제3 스위칭 소자(210)와 연결되고, 캐소드는 다이오드(120)의 애노드및 제1 스위칭 소자(110)의 제2 n+ 소스영역(115b)과 공통 연결된다. The anode constituting the e-fuse 140 is connected to the n+ drain region 133 of the second switching element 130 and the third switching element 210 , and the cathode is the anode of the diode 120 and the first switching element. It is commonly connected to the second n+ source region 115b of the device 110 .

다음에는 본 발명의 실시 예에 따라 비휘발성 메모리 장치의 쓰기 동작(program operation) 및 읽기 동작(read operation) 시의 전류 흐름방향을 살펴보기로 한다. 그리고 이러한 전류 흐름의 설명은 제1 스위칭 소자(110)와 제2 스위칭 소자(130), 다이오드(120) 및 이-퓨즈(140)가 서로 연결된 구성을 보인 도 9을 참조할 것이다. Next, a current flow direction during a write operation and a read operation of a nonvolatile memory device according to an embodiment of the present invention will be described. And the description of the current flow will refer to FIG. 9 showing a configuration in which the first switching element 110 , the second switching element 130 , the diode 120 , and the e-fuse 140 are connected to each other.

도 9은 설명의 편의를 위하여 각 소자들을 수직 방향으로 배치시켜 도시하고 있지만, 도 2와 같이 하나의 반도체 기판에 배치되는 것임에 유의해야 할 것이다. 9 illustrates that each element is arranged in a vertical direction for convenience of explanation, but it should be noted that it is arranged on one semiconductor substrate as in FIG. 2 .

이를 보면, 제1 스위칭 소자(110)의 제2 n+ 소스 영역(115b)은 다이오드(120)의 애노드(123) 및 이-퓨즈(140)의 캐소드와 연결되고, 제2 스위칭 소자(130)의 n+ 드레인 영역(133)과 이-퓨즈(140)의 애노드가 연결되면서 제3 스위칭 소자(210)에 연결된다. 그리고 다이오드(120)의 캐소드(122)는 제어로직(20)과 연결된다. Looking at this, the second n+ source region 115b of the first switching element 110 is connected to the anode 123 of the diode 120 and the cathode of the e-fuse 140 , and the second switching element 130 is The n+ drain region 133 is connected to the third switching element 210 while the anode of the e-fuse 140 is connected. And the cathode 122 of the diode 120 is connected to the control logic (20).

이와 같은 구성에서, 읽기 동작시의 전류 흐름을 살펴보면, 제1 스위칭 소자(110)의 제2 n+ 소스 영역(115b)에서 이-퓨즈(140)의 캐소드 및 애노드를 거쳐 제2 스위칭 소자(130)의 n+ 드레인 영역(133)으로 전달된다(화살표 ①).In this configuration, looking at the current flow during the read operation, the second n+ source region 115b of the first switching element 110 passes through the cathode and the anode of the e-fuse 140 to the second switching element 130 . of n+ is transferred to the drain region 133 (arrow ①).

반면, 쓰기 동작시의 전류 흐름은 제3 스위칭 소자(210)로부터 이- 퓨즈(140)의 애노드 및 캐소드를 통과하여 다이오드(120)로 전달되고, 다이오드(120)는 애노드(123) 및 캐소드(122)를 거쳐 제어로직(20)으로 전달하게 된다(화살표 ②). 즉 쓰기 동작시에는 제1 스위칭 소자는(110) 턴-오프 상태이다. On the other hand, the current flow during the write operation is transferred from the third switching element 210 through the anode and the cathode of the e-fuse 140 to the diode 120, and the diode 120 is connected to the anode 123 and the cathode ( 122) to the control logic 20 (arrow ②). That is, during a write operation, the first switching element 110 is turned off.

즉, 본 발명의 비휘발성 메모리 장치(10)의 쓰기 동작은 다이오드(120)를 통과하는 반면, 읽기 동작은 다이오드(120)를 통과하지 않아, 서로 상이한 전류 흐름을 제공하고 있음을 알 수 있다. 이처럼 읽기와 쓰기 동작 시의 전류 방향이 서로 반대이고, 읽기 동작 시(①)에는 다이오드를 거치지 않아도 되므로 낮은 전압으로 동작이 가능한 이점이 있다.That is, the write operation of the nonvolatile memory device 10 of the present invention passes through the diode 120 , whereas the read operation does not pass through the diode 120 , so it can be seen that different current flows are provided. As such, the current direction during the read and write operations is opposite to each other, and the diode does not need to go through the read operation (①), so it has the advantage of being able to operate with a low voltage.

도 10은 도 3에 도시한 이-퓨즈 셀(100)의 회로도에서 Ⅳ-Ⅳ' 선 단면도이다. 다만 도 3에서 제2 스위칭 소자(130)와 이-퓨즈(140)는 서로 나란하게 배치되는 구성이지만, 도 10에서는 이-퓨즈 셀(100)의 세로 단면 구조를 충분히 설명하기 위하여 제2 스위칭 소자(130)와 이-퓨즈(140)를 일렬로 배치되는 상태를 가정하여 도시하였다.10 is a cross-sectional view taken along line IV-IV' in the circuit diagram of the e-fuse cell 100 shown in FIG. 3 . However, in FIG. 3 , the second switching element 130 and the e-fuse 140 are arranged side by side, but in FIG. 10 , in order to fully explain the longitudinal cross-sectional structure of the e-fuse cell 100 , the second switching element It is assumed that 130 and the e-fuse 140 are arranged in a line.

도 10에 나타냈듯이, 도면의 좌측에서부터 제1 스위칭 소자(110), 다이오드(120), 이-퓨즈(140) 및 제2 스위칭 소자(130)가 순서대로 연결되어 하나의 이-퓨즈 셀(100)을 구성한다. 본 실시 예에는 이러한 이-퓨즈 셀(100)이 행방향으로 128개가 구비되고 있다. 프로그램 전류 제어부(200)내의 제3 스위칭 소자(210)는 각 셀(100)의 이-퓨즈(140)의 애노드와 연결된다.As shown in FIG. 10 , the first switching element 110 , the diode 120 , the e-fuse 140 , and the second switching element 130 are sequentially connected from the left side of the drawing to form one e-fuse cell ( 100) constitutes. In this embodiment, 128 such e-fuse cells 100 are provided in the row direction. The third switching element 210 in the program current controller 200 is connected to the anode of the e-fuse 140 of each cell 100 .

제1 스위칭 소자(110)는 p웰 영역(111)이 형성된 반도체 기판의 상부에 게이트 절연막에 의해 절연되고 측벽에는 스페이서가 형성되는 게이트 전극(112, 113)이 형성된다. 그리고 게이트 전극(112, 113) 사이에 소정 깊이의 n+ 드레인 영역(114)이, 게이트 전극(112,113)의 양쪽에 소정 깊이의 제1 n+ 소스 영역(115a) 및 제2 n+ 소스 영역(115b)이 형성된다. 상기 n+ 드레인 영역(114) 및 소스 영역들(115a, 115b)은 p웰 영역(111)에 형성된다. The first switching element 110 is insulated by a gate insulating layer on the semiconductor substrate on which the p-well region 111 is formed, and gate electrodes 112 and 113 having spacers formed thereon are formed on sidewalls of the first switching device 110 . An n+ drain region 114 of a predetermined depth is formed between the gate electrodes 112 and 113, and a first n+ source region 115a and a second n+ source region 115b of a predetermined depth are formed on both sides of the gate electrodes 112 and 113. is formed The n+ drain region 114 and the source regions 115a and 115b are formed in the p-well region 111 .

상기 n+ 소스 영역(114)은 센스 앰프(70)의 입력라인에 연결되며, 제1 n+ 드레인 영역(115a)은 플로팅 상태, 제2 n+ 드레인 영역(115b)은 다이오드(120)의 애노드 및 이-퓨즈(140)의 캐소드와 연결된다. The n+ source region 114 is connected to the input line of the sense amplifier 70 , the first n+ drain region 115a is in a floating state, and the second n+ drain region 115b is connected to the anode of the diode 120 and the - It is connected to the cathode of the fuse 140 .

다이오드(120)는 반도체 기판의 n웰 영역(121)에 소정 깊이로 형성된 n+ 캐소드 영역(122)과 p+ 애노드 영역(123)으로 구성된다. 상기 n+ 캐소드 영역(122)은 제어로직(20)과 연결되고, 상기 p+ 애노드 영역(123)은 제1 스위칭 소자(110)의 제2 n+ 드레인 영역(115b) 및 이-퓨즈(140)의 캐소드와 연결된다. The diode 120 includes an n+ cathode region 122 and a p+ anode region 123 formed to a predetermined depth in the n-well region 121 of the semiconductor substrate. The n+ cathode region 122 is connected to the control logic 20 , and the p+ anode region 123 is the second n+ drain region 115b of the first switching element 110 and the cathode of the e-fuse 140 . is connected with

그리고 이-퓨즈(140)는 반도체 기판의 p웰 영역(121)에 형성되되, 상기 p웰 영역(121)에 형성되는 아이솔레이션 영역 위에 형성된다. In addition, the e-fuse 140 is formed in the p-well region 121 of the semiconductor substrate and is formed on the isolation region formed in the p-well region 121 .

또한 제2 스위칭 소자(130)는 p웰 영역(121)이 형성된 반도체 기판의 상부의 게이트 전극(131)과, 게이트 전극(131)의 측면의 n+ 소스 영역(132)과 n+ 드레인 영역(133)을 포함하는 구성이다.In addition, the second switching device 130 includes a gate electrode 131 on the semiconductor substrate on which the p-well region 121 is formed, and an n+ source region 132 and an n+ drain region 133 on the side of the gate electrode 131 . configuration that includes

그리고 도면에서와 같이 128개의 이-퓨즈(140)의 애노드 및 제2 스위칭 소자(130)의 n+ 드레인 영역(133)은 메탈 라인을 통해 제3 스위칭 소자(210)의 드레인측과 공통으로 연결된다. And as shown in the figure, the anode of 128 e-fuses 140 and the n+ drain region 133 of the second switching device 130 are commonly connected to the drain side of the third switching device 210 through a metal line. .

이와 같이 본 발명은 비휘발성 메모리장치(10)의 쓰기 동작 및 읽기 동작시 서로 다른 전류 패스로서 쓰기 및 읽기 동작을 수행함을 알 수 있다. 이렇게 할 경우 쓰기 동작시 쓰기 전압은 이-퓨즈 및 다이오드를 통과하는 경로로 5.5V가 필요하지만, 읽기 동작시는 이-퓨즈만, 제1 및 제2 스위칭 소자만을 통과하는 경로로 약 1.6 ~ 5.5V로 조절이 가능하다.As described above, according to the present invention, it can be seen that the write and read operations of the nonvolatile memory device 10 are performed using different current paths during the write operation and the read operation. In this case, the write voltage needs 5.5V through the path passing through the e-fuse and the diode during the write operation, but about 1.6 ~ 5.5 through the path through only the e-fuse and the first and second switching elements during the read operation. V can be adjusted.

그리고 본 발명과 같이 소자를 배치하여 다이오드 타입의 이-퓨즈 셀을 구성하면, 메모리 소자의 면적을 충분히 감소하면서 설계가 가능하다. 즉, 예를 들어 2K 비트 트랜지스터를 기반으로 한 이-퓨즈 셀과 본 발명과 같이 2K 비트 다이오드를 기반으로 한 이-퓨즈 셀의 면적을 테스트한 결과, 본 발명은 281,189,46㎛²인 반면 트랜지스터 기반의 이-퓨즈 셀은 501,746,67㎛²로서, 면적이 상당히 줄어듦을 확인하였다. In addition, when devices are arranged to form a diode-type e-fuse cell as in the present invention, it is possible to design the memory device while sufficiently reducing the area of the memory device. That is, for example, as a result of testing the area of an e-fuse cell based on a 2K bit transistor and an e-fuse cell based on a 2K bit diode as in the present invention, the present invention is 281,189,46 μm ² whereas the transistor Based on the e-fuse cell, it was confirmed that the area was significantly reduced as ^{501,746,67㎛ 2 .}

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although described with reference to the illustrated embodiments of the present invention as described above, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can use various functions without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be apparent that modifications, variations and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10: 비휘발성 메모리 장치
20: 제어로직
30: 어드레스 & 입력데이터용 버퍼(Address & Din Buffer)
40: 워드라인 구동부(WL Driver)
50: 비트라인 선택부(Bit line selector)
60: 이-퓨즈 셀 어레이(eFuse Cell Array)
70: 센스 앰프
100: 이-퓨즈 셀
110: 제1 스위칭 소자
111: p 웰영역
112, 113, 131: 게이트 전극
120: 다이오드
121: n 웰영역
130: 제2 스위칭 소자
140: 이-퓨즈
150: 가드링
200: 프로그램 전류 제어부
210: 제3 스위칭 소자
300: 리드 전류 제어부
310: 제4 스위칭 소자
320, 440, 450: 제1 저항, 제2 저항, 제3 저항
400: 기준전압 생성부
410, 420, 430: 제5 스위칭 소자 내지 제7 스위칭 소자10: non-volatile memory device
20: control logic
30: Address & Din Buffer for address & input data
40: word line driver (WL Driver)
50: bit line selector (Bit line selector)
60: e-fuse cell array (eFuse Cell Array)
70: sense amplifier
100: e-fuse cell
110: first switching element
111: p well region
112, 113, 131: gate electrode
120: diode
121: n well region
130: second switching element
140: e-fuse
150: guard ring
200: program current control
210: third switching element
300: lead current control unit
310: fourth switching element
320, 440, 450: first resistor, second resistor, third resistor
400: reference voltage generator
410, 420, 430: fifth to seventh switching elements

Claims

a plurality of unit cells;
a first write word line;
a first read word line; and
first and second sense amplifiers;
The plurality of unit cells,
a first unit cell and a second unit cell arranged in a first row direction; and
a third unit cell and a fourth unit cell arranged in a second row direction;
Each of the unit cells,
a first switching element and a second switching element;
a fuse disposed between the first switching element and the second switching element; and
a diode electrically connected to the fuse;
The gate of the first switching element and the gate of the second switching element are electrically connected to each other,
programming the fuse by allowing a program current to flow through the fuse and the diode;
the first write word line is electrically connected to diodes of the first and third unit cells, respectively;
the first read word line is electrically connected to gates of the second switching elements of the first and third unit cells, respectively;
the first sense amplifier is electrically connected to a first switching element of the first and second unit cells, respectively;
and the second sense amplifier is electrically connected to the first switching element of the third and fourth unit cells, respectively.

The method of claim 1,
first and second read current controllers; and
Further comprising first and second reference voltage generators,
The first read current control unit provides a read current to each of the first and second unit cells,
The second read current control unit provides a read current to the third and fourth unit cells,
The first reference voltage generator provides a reference voltage to the first sense amplifier,
and the second reference voltage generator provides a reference voltage to the second sense amplifier.

3. The method of claim 2,
The first sense amplifier is configured to determine whether a fuse of the first or second unit cell is programmed;
and comparing the reference voltage with a voltage applied to the fuse.

According to claim 1,
a second write word line; and
a second read word line;
the second write word line is electrically connected to diodes of the second and fourth unit cells, respectively;
and the second read word line is electrically connected to a gate of a second switching element of the second and fourth unit cells, respectively.

delete

According to claim 1,
It further comprises first and second program current control unit,
the first program current controller is electrically connected to the fuses of the first and second unit cells, respectively;
The second program current controller is an e-fuse cell array electrically connected to the fuses of the third and fourth unit cells, respectively.

According to claim 1,
Each of the unit cells,
a first node connected to a source region of the first switching element and a cathode of the fuse; and
Further comprising a second node connected to the drain region of the second switching element and the anode of the fuse,
The diode is an e-fuse cell array connected to the first node.

8. The method of claim 7,
The e-fuse cell array is disposed on the first program current controller and further includes a third switching element connected to the second node.

A plurality of unit cells each including a first switching element, a fuse, a second switching element, and a diode, the plurality of unit cells,
a first unit cell and a second unit cell arranged in a first row direction;
a third unit cell and a fourth unit cell arranged in a second row direction parallel to the first row;
a first sense amplifier electrically connected to the first switching element of the first and second unit cells, respectively;
a second sense amplifier electrically connected to the first switching element of the third and fourth unit cells, respectively; and
and a write word line electrically connected to the diodes of the first and third unit cells, respectively;
An e-fuse cell array for programming the fuse by allowing a program current to flow through the fuse and the diode.

10. The method of claim 9,
a first program current controller electrically connected to the fuses of the first and second unit cells, respectively; and
The e-fuse cell array further comprising a second program current controller electrically connected to the fuses of the third and fourth unit cells, respectively.

11. The method of claim 10,
The first and second program current controllers each include a third switching element,
The first switching device and the second switching device are NMOS devices,
The third switching element is an e-fuse cell array that is a PMOS element.

10. The method of claim 9,
Each of the unit cells,
a first node connected to a source region of the first switching element and a cathode of the fuse; and
Further comprising a second node connected to the drain region of the second switching element and the anode of the fuse,
The diode is an e-fuse cell array connected to the first node.

13. The method of claim 12,
a program current passes through a third switching element connected to the second node, the second node, the fuse, the first node, and the diode to program the fuse;
The read current passes through the first switching element, the first node, the fuse, the second node, and the second switching element to determine the state of the fuse.

10. The method of claim 9,
the diode is
a well region formed in the substrate; and
an N+ cathode and a P+ anode formed in the well region;
the fuse is
an isolation region formed on the substrate;
An e-fuse cell array comprising poly-silicon formed on the isolation region.

10. The method of claim 9,
further comprising a read word line;
The read word line is electrically connected to the gates of the second switching elements of the first and third unit cells, respectively.