TW201021044A - Efuse devices - Google Patents

Description

201021044 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種電可編程熔絲(eFuse)裝置，且特 別係有關於一種於讀取模式及寫入模式中共享熔斷裝置 (blow device)之電可編程溶絲裝置。 【先前技術】 第1圖係為傳統之電可編程熔絲陣列（effuse array)的 示意圖。請參閱第1圖，以4x2電可編程溶絲陣列1〇為 例。電可編程熔絲陣列10包含多個單元(cell)(參照第】圖 所示之熔絲100-107)以及熔斷電晶體（bl〇w transistor)T100-T107。熔斷電晶體 T1〇〇_T1〇7 中之每一個

係耦接於一單元與參考電壓之間。當判斷於寫入模式中熔 斷一單元時，開啟(turn on)相對應之熔斷電晶體，且基墊 (pad)P 10耦接於高電壓位准，因此，入口管線(s〇urce line)SL 上之溶斷電流係提供至已判斷將被熔斷之單元以將單元熔 斷。例如，於寫入模式，若判斷熔斷熔絲1〇〇，則開啟熔 斷電晶體T100，且入口管線SL上之熔斷電流係提供至熔 絲100 ’以熔斷（或程式化)熔絲1〇〇。 第2圖係為電可編程熔絲裝置中之一熔絲及傳統感測 電路(sensing circuit)的示意圖。於第2圖中，以熔絲1〇〇 為例。感測電路2包含參考電阻器R2〇以及判斷 (determination)模組20。參考電阻器R2〇具有一阻抗，用 於與熔絲100之阻抗比較，以使判斷模組20於讀取模式中 根據此比較結果，判斷熔絲100是否已被熔斷。請參閱第 0758-A33501TWF_MTKI-07-336 . 201021044 2圖’於讀取模式，斷開（turn 〇ff)熔斷電晶體τιοο，且基 墊Pl〇耦接於電可編程熔絲裝置外部之接地端（ground terminal)。接地端為判斷模組20提供參考電壓，以使判斷 模組20可根據熔絲100之阻抗以及參考電阻器R2〇之阻抗 判斷溶絲100是否已被熔斷。然而，於讀取模式，若基塾 P10係透過附加開關接地’基墊；p1〇上可能出現微電壓位 准（slight voltage level)。因此，基墊P10並非理想接地，這 可月b會影響後續之感測作業。換言之，參考電壓之電壓位 _ 准產生了非預期漂移（undesirably drifts)。因此，感測電路 2不能準確判斷熔絲ι〇〇是否已被熔斷。 【發明内容】 為解決以上技術問題，本發明提供了一種電可編程熔 絲裝置。 本發明提供了一種電可編程熔絲裝置，可運作於寫入 模式以及讀取模式，且包含：入口管線，單元，熔斷裝置， 籲以及感測電路。單元包含第一端以及第二端，其中，單元 之第一端耦接於入口管線。熔斷裝置耦接於單元之第二端 與接，端之間。熔斷裝置係於讀取模式開啟。感測電路輕 接於單元之第一端與接地端之間，用於判斷單元之狀態。 本發明另提供了-種電可編程溶絲裝置，可運作於寫 入模式以及讀取模式，且包含、口管線，單元，溶斷裝 置，以及感測電路。單元包含第_端以及第二端，其中， 單元之第-端耗接於入口管線。炫斷裝置輕接於單狀第 二端與接地端之間，其中，接地端係提供接地電壓。感測 〇758-A33501TWF_MTKI-07-336 5 201021044 電路耦接於單元之第一端與接地端之間，且包含參考電阻 器。參考電阻器包含第一端以及第二端，其中，參考電阻 器之第一端耦接於感測電路，參考電阻器之第二端於讀取 模式中接收接地電壓。於讀取模式，熔斷裝置被開啟，且 感測電路根據單元之阻抗以及參考電阻器之阻抗判斷單元 之狀態。 本發明另提供了一種電可編程熔絲裝置，可運作於寫 入模式以及讀取模式，且包含：入口管線，單元，以及熔 斷裝置。單元包含第一端以及第二端，其中，單元之第一 端麵接於入口管線。熔斷裝置搞接於單元之第二端與接地 端之間。於讀取模式，熔斷裝置被開啟。當熔斷裝置於寫 入模式開啟時，入口管線提供電流以熔斷該單元。 本發明提供之電可編程熔絲裝置係運作於寫入模式 以及讀取模式，藉由接地端提供之參考電壓，可準確判斷 熔絲是否已被熔斷端。 【實施方式】 以下描述係為實施本發明的較佳預期模式。此描述僅 係用於說明本發明原理之目的，並非作為本發明的限制。 本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為 準。 第3圖係依本發明一實施例之電可編程熔絲裝置的示 意圖。請參閱第3圖，電可編程熔絲裝置包含：單元C3， 熔斷裝置B3，以及感測電路3。單元C3包含第一端以及 第二端，其中，單元C3之第一端耦接於入口管線SL。熔 0758-A33501TWF MTKI-07-336 6 201021044 斷裝置B3耦接於單元Γ 、a，泰紗，士 几l·3之第二端與接地端GND之間。 感測電路3輕接於單元g # U之第一端與接地端GND之間， 用於判斷單元C3之狀離，加1 „ 狀I、例如’判斷單元C3是否已被熔 斷。感測電路3可根攄罝； π 冢皁兀C3之阻抗產生輸出信號。單元 C3包含熔絲F3，且炫碎η *结 各、、糸F3之第一端及熔絲]ρ3之第二端 分別對應於單元C3之第一破s «一 •^弟端及早兀C3之第二端。於此實 施例中溶斷裝置B3係藉由炫斷電晶體BT3實現。熔斷

電晶體BT3找極_接於溶絲ρ3之第二端，且溶斷電 晶體BT3之源極係麵接㈣地端gnd。 第3圖所示之電可編程溶絲裝置可運作於寫入模式以 及讀取模式。於寫人模式’若判斷出必須溶斷熔絲F3，則 熔斷電^體B T3被開啟，且根據已開啟之溶斷電晶體Β τ 3 將入口官線SL上之熔斷電流提供至熔絲F3，以熔斷（或程 式化)熔絲F3。於讀取模式，熔斷電晶體BT3亦被開啟， 且接地端GND之接地電壓係被提供至炼斷電晶體bt3之 源極，以作為用於感測電路3之參考電壓。感測電路3可 根據溶絲F3之阻抗以及接地電壓判斷、熔絲F3之狀態。 以下將詳細描述根據第3圖所示之於讀取模式之電可 編程熔絲裝置之作業。感測電路3需要用於與熔絲F3之阻 抗相比較之參考電阻器。感測電路3可包含：參考電阻器 R3〇 ’ 隔離模組(isolation unit)30 ’ 預充電模組(pre_charging unit)31，放大模組32 ’輸出模組33，以及開關裝置34。 參考電阻器R30包含第一端以及第二端。開關裝置34耦接 於參考電阻器R30之第二端與接地端GND之間。於此實 施例中，開關裝置34係藉由開關電晶體340實現，且開關 0758-A33501TWF MTKI-07-336 7 201021044 電晶體340之汲極耦接於參考電阻器R3〇之第二端，以及 開關電晶體340之源極輕接於接地端GND。隔離模組3〇 耦接於熔絲F3之第一端與參考電阻器R3〇之第一端之 間’且包含藉由讀取致能信號(read_enabie signal)RDS控制 之NMOS電晶體300及NMOS電晶體301。隔離模組30 係於寫入模式斷開，且係於讀取模式開啟。預充電模組31 透過輸入節點N1及輸入節點N2耦接於隔離模組30,且包 含藉由預充電信號(pre-charge signal)PRE控制之PMOS電 晶體310及PMOS電晶體311〇PMOS電晶體310及PMOS 電晶體311係共同耦接於高電壓位準Vl^放大模組32係 耦接於預充電模組31之輸入節點N1及輸入節點N2,且包 含PMOS電晶體320-322 ’ NMOS電晶體323，以及NMOS 電晶體324,其中’PMOS電晶體320係藉由感測信號SAEB 控制，且耦接於高電壓位準VCOPMOS電晶體321-322 以及NMOS電晶體323-324係通過反相連接組成兩個反相 器（inverter)。輸出模組33係耦接於放大模組32，且包含： 反相器330-334，NMOS電晶體335，以及PMOS電晶體 336。 於隔離模組30被開啟之前，預充電模組31之PMOS 電晶體310及PMOS電晶體311係藉由預充電信號PRE開 啟，以使預充電模組31之輸入節點N1及輸入節點N2上 之電壓被充電至預定電壓位準。於此實施例中，預定電壓 位準係為高電壓位準。於讀取模式，熔斷電晶體BT3被開 啟且開關電晶體340亦被開啟，接地電壓係被提供至熔絲 F3之第二端以及參考電阻器R30之第二端。此時，熔絲 0758-A33501TWF MTK1-07-336 8 201021044 F3之第一終端的電壓V1以及參考電阻器R3〇之第一終端 的電壓V2分別涉及熔絲F3之阻抗以及參考電阻器R3〇之 阻抗，例如：熔絲F3之第一端的電壓vi及參考電阻器R3〇 之第一端的電壓V2之比率係與熔絲F3之阻抗及參考電阻 器R30之阻抗的比率成比例。當溶絲F3之阻抗不同於來 考電阻器R30之阻抗時，電壓VI不同於電壓V2。溶絲F3 已被熔斷時熔絲F3之阻抗大於熔絲F3未被熔斷時溶絲F3 之阻抗。隔離模組30之NMOS電晶體300及NMOS電晶 @ 體3 01係藉由Ί買取致能信號RD S被開啟。預充電模組31 之輸入節點N1及輸入節點N2通過已開啟之隔離模組3〇 分別接收電壓VI及電壓V2。此時，輸入節點N1及輸入 節點N2上之電壓分別等於電壓VI及電壓V2。 然後，隔離模組30之NMOS電晶體300及NMOS電 晶體301係藉由讀取致能信號RDS被斷開，且預充電模組 31之PMOS電晶體310及PMOS電晶體311係藉由預充電 ©信號PRE被斷開。PMOS電晶體320係藉由感測信號sAEB 被開啟。隨後，放大模組32開始放大輸入節點N1上之電 壓VI以及輸入節點N2上之電壓V2至足夠高之電壓位 準。輸出模組33接收已放大之電壓VI及已放大之電壓 V2,且根據已放大之電壓VI及已放大之電壓V2輸出一輪 出信號OUT。輸出信號OUT表示熔絲F3之狀態。例如， 帶有邏輯”1”之輸出信號OUT係表示熔絲F3已被熔斷。若 熔絲F3未被電流熔斷，則輸出信號OUT帶有邏輯”〇”。 於第3圖中，感測電路3之結構’模組30-33之電路， 以及模組30-33之作業時序係用以舉例說明之目的，並非 0758-A33501TWF MTKI-07-336 9 201021044 本發明之限制。於不同的應用之中，感測電路可根據需求， 具有不同之結構以及不同之作業時序。 、根據以上所述之實施例，溶斷電晶體係由寫入模 式及讀取模式所共用。於寫入模式，若判斷出必須熔斷熔 ，F3丨挑斷電晶體BT3被開啟，且於讀取模式，溶斷電 bb體BT3亦被開啟，以將接地電壓提供至熔絲之第二 端’以作為用於感測電路3之參考電壓。此外，用於感測 電路3之參考電壓係由電可編程炼絲裝置内之接地端⑽d 所提供而不疋通過入口管線SL的基塾由電可編程溶絲裝 置外之另一接地端所提供。因此，參考電壓具有穩定之電® 壓位準，且感測f路3可準確_轉？3是否已被熔斷。 於一些實施例中，可省略開關裝置34，且參考電阻器 R30之第二端可直接連接至接地端gnd。 第4圖係依本發明另一實施例之電可編程溶絲裝置的 示意圖。請參閱第4圖，於寫入模式，若判斷出必須熔斷 熔絲F3，則熔斷電晶體BT3被開啟，且根據已開啟之溶斷 電晶體BT3將人口管線SL上之溶斷電流提供至熔絲F3， 以熔斷(或程式化)熔絲F3。於讀取模式，熔斷電晶體肪 被開啟，且來自接地端GND之接地電壓係提供至熔斷電晶 體BT3之源極，以作為用於感測電路4之參考電壓。感測 電路4不需要用於與溶絲F3之阻抗相比較之參考電阻器。 感測電路4僅根魏絲F 3之阻抗，而不需與參考電阻器之 阻抗相比較即可判斷炫絲F3之狀態。請注意，感測電路4 之電路係僅用於舉例之目的’並非本發明之限制。第4圖 所示之感測手段（mechanism)係類似於兩個不同阻抗值間 0758-A33501TWT一MTKI-07-336 1〇 201021044 之分壓器（voltage divider)。若熔絲F3已被熔斷，溶絲朽 之阻抗大於常開啟（always turned-on)之PMOS電晶體之阻 抗，其中，常開啟之PMOS電晶體之閘極係耦接於接地端 GND。若熔絲F3未被熔斷，熔絲F3之阻抗小於常開啟之 PMOS電晶體之阻抗。紙—些實施例中’感測電路4可藉 由任一根據需求而不需要參考電阻器之感測電路實現。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，應可理解，本發 明並不僅限於以上所述實施例之範圍。相反，以上所述實 φ 施例意在例舉本發明之通用原理，舉凡熟悉本案之人士援 依本發明之精神所做之等效變化與修飾，皆應涵蓋於後附 之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第1圖係為傳統電可編程熔絲陣列的示意圖。 第2圖係為電可編程熔絲裝置中之一熔絲及傳統感測 電路的示意圖。 φ 第3圖係依本發明一實施例之電可編程熔絲裝置的示 意圖。 第4圖係依本發明另一實施例之電可編程熔絲裝置的 示意圖。 【主要元件符號說明】 10 :電可編程熔絲陣列； P10 :基墊； 100〜107 :熔絲； 0758-A3350 lTWF_MTKI-07-336 11 201021044 T100〜T107 :熔斷電晶體； C3 ： 單元； B3 ： 熔斷裝置； 2，3 ，4 :感測電路 SL ： 入口管線； 20 ： 判斷模組； 30 ： 隔離模組； 31 ： 預充電模組； 32 ： 放大模組； 33 ： 輸出模組； 34 ： 開關裝置； F3 ： 熔絲； BT3 :熔斷電晶體； 300〜301，323〜324，335 : NMOS 電晶體 310〜311，320〜322，336 : PMOS 電晶體； 330〜334 :反相器； 340 :開關電晶體； R20，R30 :參考電阻器； VI〜V2 :電壓； N1〜N2 :輸入節點；

Vp :高電壓位準； SAEB :感測信號； RDS:讀取致能信號； PRE :預充電信號； OUT :輸出信號； 12 0758-A33501TWF MTKI-07-336 201021044 GND :接地端。

0758-A33501TWT MTKI-07-336 13

Claims (1)

1. 201021044 七、申請專利範圍： 1.一種電可編程熔絲裴爹，運作於—寫入模式以及〆 讀取模式，所述電可編程煖绨裝置包含： 一入口管線； 一單元，包含一第〆端以及一第二端，其中，所述單 元之第一端耦接於所述入口管線； 一溶斷裝置，轉接於所述單元之第一端與一接地端之 間，其中’所述熔斷裝置#於所述讀取模式開啟；以及 一感測電路’耗接於所述早元之第一端與所述接地端 之間，判斷所述單元之一狀態。 2·如申請專利範圍第1項所述之電可編程熔絲裝置， 其中，當所述熔斷裝置於所述寫人模式開啟時，所述入口 管線提供一電流以熔斷所述單元。 3.如申請專利範圍第！項所述之電 其中，所述感測電路包含:-參考電阻器，包 以及-第二端’其中’於所述讀取模 J 之第二端接收來自所述接地端之一接地電壓，/考電丨 電路根據所述單元之阻抗以及所述參 ，。且所述彳 所述單元之所述狀態。 / 盗之阻抗. 4. 如申請專利範圍第3項戶斤奸、 π所述之電可編程熔 其中，所述感測電路更包含1關裝置，所述開關t紅 接於所述參考電阻ϋ之第二端_述接地端之間，=輕 所述開關裝置係於所述讀取模式開啟。 /、τ ’ 5. 如申請專利範圍第3項戶斤、+、^ & 、所述之電可編程熔 艾中，所述感測電路更包含： 丁衣罝’ 14 〇758-A33501TWT_MTKI-07-336 201021044 1 _隔離㉟組，輕接於所述單元之第一端與所述參考成 間，其中，所述隔離模組係於所述寫入、 阻器之第一細ί ^ τ 式斷開且係於所述讀取模式開啟； ^签〆輸 一預充電模組，耦接於所述隔離模組，包5 第 . 入節點及一第二輸入節點，其中，所述預充電模組於所述 隔二組開啟之前’將所述第一輸入節點 節點上之電壓充電至一預定電壓位准，且當所述隔離模， 開啟時，所述第一輸入節點接收所述單元之第一端之〆第 ❹一電壓，以及所述第二輸入節點接收所述參考電阻器之第 一端之一第二電壓， 一放大模組’麵接於所述預充電模組之所述第一輸入 節點及所述第二輸入節點，且放大所述第一電歷及所述第 二電壓；以及 一輸出模組，接收已放大之所述第一電麇及已放大之 所述第二電壓，且根據已放大之所述第一電廢及已放大之 所述第二電壓輸出一輸出信號。 ❿ 6.如申請專利範圍第5項所述之電可編择熔絲裝置’ 其中，所述單元包含一溶絲，且所述溶絲是否已被溶斷係 根據所述輸出信號判斷。 7. 如申請專利範圍第5項所述之電可編择落絲裝置’ 其中，所述第一電壓及所述第二電壓之比率係與所述單元 之阻抗及所述參考電阻器之阻抗的比率成比例。 8. 如申請專利範圍第1項所述之電可編箨熔絲裝置’ 其中，於所述讀取模式’所述感測電路根據所述單元之阻 抗產生一輸出#喊》。 0758-A3350lTWF_MTKI-07-336 15 201021044 9. 如申請專利範圍第8項所述之電可編程熔絲裝置， 其中，所述單元包含一熔絲，且所述熔絲是否已被熔斷係 根據所述輸出信號判斷。 10. —種電可編程熔絲裝置，運作於一寫入模式以及一 讀取模式，所述電可編程熔絲裝置包含： 一入口管線； 一單元，包含一第一端以及一第二端，其中，所述單 元之第一端耦接於所述入口管線； 一熔斷裝置，耦接於所述單元之第二端與一接地端之 間，其中，所述接地端係提供一接地電壓；以及 一感測電路，耦接於所述單元之第一端與所述接地端 之間，且包含一參考電阻器，其中，所述參考電阻器包含 一第一端以及一第二端，其中，所述參考電阻器之第一端 耦接於所述感測電路，所述參考電阻器之第二端於所述讀 取模式中耦接於所述接地電壓； 其中，於所述讀取模式，所述熔斷裝置被開啟，且所 述感測電路根據所述單元之阻抗以及所述參考電阻器之阻 抗判斷所述單元之一狀態。 11. 如申請專利範圍第10項所述之電可編程熔絲裝 置，其中，所述感測電路更包含一開關裝置，耦接於所述 參考電阻器之第二端與所述接地端之間，其中，所述開關 裝置係於所述讀取模式開啟。 12. 如申請專利範圍第10項所述之電可編程熔絲裝 置，其中，當所述熔斷裝置於所述寫入模式開啟時，所述 入口管線提供一電流以熔斷所述單元。 0758-A33501TWF MTKI-07-336 16 201021044 . 13.如申請專利範圍第I2項所述之電町編移熔、糸裝 置，其中，所述感測電路更包含： ^參考電 一隔離模耝，耦接於所述單元之第一端與所二窵入模 阻器之第一端之間，其中，所述隔離模組係於所述”’入 式斷開且於所述讀取模式開啟； 一預充電模組，耦接於所述隔離模組，包含一第〆輸 入節點及一第二輸入節點，其中，所述預充電模組於所述 隔離模組開啟之前，將所述第一輸入節點與所述第二輸八 ❹ 節點上之電糜充電至一預定電壓位准，且當所述隔離模解 開啟時，所述第一輸入節點接收所述單元之第产端之〆第 一電壓，以及所述第二輸入節點接收所述參考電阻器之第 一端之一第二電壓； 一放大模組’耦接於所述預充電模組之所述第一输入 節點與所述第二輸入節點，且放大所述第一電壓以及所述 第二電壓；以及

   一輸出模組，接收已放大之所述第一電壓及已放大厶 所述第二電壓’且根據已放大之所述第一電壓及已放大I 所述第二電壓輸出一輸出信號。 14.如申請專利範圍第13項所述之電可編程熔絲裴 置，其中，所述單元包含一熔絲，且所述熔絲是否已被谬 斷係根據所述輸出信號判斷。 !5·如申請專利範圍第13項所述之電可編程溶祕 置’其中’所述第1壓及所述第二電壓之比率 述 單元之阻抗及所述參考電阻器之阻抗之比率成比你、 !6.-種電可編輕熔絲裝置，運作於—寫人模=及〆 0758-A33501TWF MTKI-07-336 17 201021044 讀取模式，所述電可編程漆絲裝置包含. 一入口管線； 一單元，包含一第一端以及一第二端，其中，所述單 元之第一端耦接於所述入口管線； 一熔斷裝置，耦接於所述單元之第二端與一接地端之 間；以及 其中，於所述讀取模式，所述熔斷裝置被開啟；以及 其中’當所述熔斷裝置於所述寫入模式開啟時，所述 入口管線提供—電流以熔斷所述單元。 I7.如申請專利範圍第16項所述之電可編程熔絲裝 置，更包含：一感測電路，耦接於所述單元之第一端與所 述_端之間’用於判斷所述單元是否已被溶斷。 晉，Γφ如申請專利範圍第17項所述之電可編程熔絲裝 一八 所述感測電路根據所述單元之阻抗判斷所述單 兀之一狀態。 如申叫專利範圍第17項所述之電可 測電路包含-參考電阻器，^ 壓，且所述感測電路根播=收來自所樣如之一接地電 器之阻抗判斷所述單元f料單元之阻抗及所述參考電阻 ^之~~狀態。 20.如申請專利範 置，其中，所n、μ国第19項所述之電可編程熔絲裝 置耦接於所述參；；更包含-開關裝置，所述開關裝 中，所述開關裝置係於盗之第二端與所述接地端之間，其 所述讀取模式開啟。 0758-Α33501 TWF_MTKI-07-336