TWI430280B - 保險絲電路及其驅動方法 - Google Patents

Description

保險絲電路及其驅動方法

本發明係關於一種用於設計半導體之技術，且更特定言之，係關於一種用於藉由使用保險絲來執行各種電路操作的保險絲電路及其驅動方法。

本申請案主張2009年5月13日申請之韓國專利申請案第10-2009-0041599號之優先權，其全部揭示內容以引用之方式併入本文中。

一般而言，由於包括雙資料速率同步DRAM(DDR SDRAM)之半導體裝置的整合度已迅速增加，數千萬以上之記憶體單元(memory cell)正被設置於一個半導體裝置內。然而，若此等記憶體單元中之任一者發生故障，則相應之半導體裝置可能不能執行所要操作。隨著半導體裝置之製程的技術發展，半導體裝置之少量記憶體單元會發生故障。即使半導體裝置具有少數有缺陷記憶體單元，該半導體裝置亦可能被廢棄，從而導致不良之產品產率。為應對此狀況，已提議使用冗餘記憶體單元以及額外之正常記憶體單元。若正常記憶體單元發生故障，則替換並使用冗餘記憶體。下文中，將歸因於有缺陷單元之存在而需要以冗餘單元替換的記憶體單元稱為「待修復記憶體單元」。

在冗餘用保險絲電路(fuse circuit for redundancy)中程式化對應於待修復記憶體單元之位址資訊。冗餘用保險絲電路包括用於程式化位址資訊之複數個保險絲。換言之，冗餘用保險絲電路輸出經程式化之位址資訊，且半導體裝置比較該輸出信號與在讀取及寫入操作期間所施加之位址資訊，以使得在存取待修復記憶體單元的情況下，允許冗餘記憶體單元代替待修復記憶體單元而被存取。

作為參考，用於程式化保險絲之方案包括電切斷保險絲方法、雷射切斷方案等等。在本文中，電切斷保險絲方法係基於將過量電流施加至待切斷保險絲以使其熔融，從而導致待切斷保險絲斷開的事實。雷射切斷方案係基於使用雷射束以燒斷待切斷保險絲，從而導致待切斷保險絲斷開的事實。通常，雷射切斷方案相比於電切斷保險絲方法得到廣泛的使用，因為雷射切斷方案比電切斷保險絲方法簡易。

同時，保險絲用於執行貫穿半導體裝置之各種操作，以及用於以上描述之冗餘用保險絲電路中。舉例而言，使用保險絲來調諧以對於製程敏感的方式運作之恆定電壓產生電路中的電壓。又，以不同方式將保險絲用於供測試之對照電路中、供選擇各種模式之對照電路中等等。下文中，為達成說明之目的，將給出對使用保險絲之冗餘用保險絲電路之實例的描述。

圖1為說明構成習知半導體裝置之冗餘用保險絲電路的電路圖。

參看圖1，冗餘用保險絲電路包括保險絲單元110、鎖存單元130、預充電單元150及緩衝單元170。

保險絲單元110經組態以回應於第零至第三保險絲啟用信號EN_ADD<0:3>而藉由流經具有保險絲之電流路徑的驅動電流來驅動輸出級之共同節點COM。保險絲單元110包括複數個保險絲112及複數個開關單元114。

保險絲112用以程式化對應於待修復記憶體單元之位址資訊，且包括第零至第三保險絲F0、F1、F2及F3。開關單元114用以分別接收保險絲啟用信號EN_ADD<0:3>，以便形成具有相應保險絲之下拉電流路徑。開關單元114包括第零至第三NMOS電晶體NM0、NM1、NM2及NM3。

鎖存單元130經組態以根據回應於第零至第三保險絲啟用信號EN_ADD<0:3>而運作之共同節點COM之電壓位準來鎖存相應邏輯值。鎖存單元130包括第零反相器INV0及第一反相器INV1。

預充電單元150經組態以設定鎖存單元130中之初始邏輯值。預充電單元150包括第零PMOS電晶體PM0，該第零PMOS電晶體PM0具有位於電源電壓VDD級與共同節點COM之間的源極-汲極路徑且經由其閘極接收預充電信號PCGB。在本文中，當半導體裝置執行主動操作、讀取操作或寫入操作時，預充電信號PCGB自邏輯「低」轉變至邏輯「高」。

緩衝單元170經組態以接收鎖存單元130之輸出信號且輸出保險絲狀態信號INF_ADD，且緩衝單元170包括兩個反相器。在本文中，保險絲狀態信號INF_ADD包括待修復記憶體單元之在複數個保險絲112中所程式化之位址資訊。半導體裝置回應於保險絲狀態信號INF_ADD而判定待存取記憶體單元是否對應於待修復記憶體單元。

下文中，為達成說明之目的，將描述冗餘用保險絲電路如何根據對於第零保險絲F0被切斷及未被切斷之狀況中的每一者是否啟動第零保險絲啟用信號EN_ADD<0>而運作。

首先，由於回應於具有邏輯「低」之預充電信號PCGB而對共同節點COM進行預充電，因此鎖存單元130鎖存邏輯「高」。其後，在進行主動操作、讀取操作或寫入操作時，預充電信號PCGB自邏輯「低」轉變至邏輯「高」，且第零啟用信號EN_ADD<0>啟動為邏輯「高」，且因此第零NMOS電晶體NM0接通。

在此狀況下，當第零保險絲F0未被切斷時，由於下拉電流路徑形成於共同節點COM與接地電源電壓(VSS)級之間，因此共同節點COM之電壓位準低於第零反相器INV0之臨限電壓，且保險絲狀態信號為邏輯「高」。或者，當第零保險絲F0被切斷時，共同節點COM藉由鎖存單元130而維持邏輯「高」。亦即，由於藉由第一驅動單元INV1形成上拉電流路徑，因此共同節點COM維持邏輯「高」，且保險絲狀態信號INF_ADD為邏輯「低」。

如上所述，保險絲狀態信號INF_ADD根據相應保險絲是否被切斷而維持邏輯「低」或邏輯「高」。半導體裝置基於保險絲狀態信號INF_ADD而接收待修復記憶體單元之位址資訊。

同時，隨著半導體裝置之製程技術不斷進步，半導體裝置藉由不僅構成電路之組件之間的間距減小而且藉由保險絲之間的間距減小而經設計成具較小尺寸。當執行燒斷製程以切斷保險絲時，保險絲之間的間距的減小可引起以下問題。

亦即，鄰近於待切斷之保險絲的保險絲遭受由導電副產物及在執行燒斷製程時所產生之衝擊而引起的損害(例如，破裂)。當然，執行燒斷製程時可能不發生破裂，但亦可能由於保險絲與覆蓋保險絲之絕緣層之間的應力或錯誤製程而發生破裂。在保險絲發生破裂的情況下，最嚴重之問題在於，不意欲切斷之保險絲可能被置於該保險絲被判定為「已切斷之保險絲」的情形中。此情形可能引起半導體裝置之失靈。

一般而言，發生於保險絲中之破裂分為三種類型。第一種類型為故障破裂，其由破裂自身引起保險絲之故障。第二種類型為漸進式破裂，其根據環境及時間引起保險絲之故障。第三種類型為免責破裂(free crack)，其在半導體裝置之使用期限中並不引起故障，因為發生於保險絲中之破裂程度不顯著。在第一種類型之狀況下，由於半導體在其出貨之前失靈，因此在諸如探頭測試或封裝測試之測試模式中偵測到其失靈，且從而有可能防止其失靈或判定出該半導體裝置為「次品」。然而，在第二種類型之狀況下，由於在其出貨之前所執行之測試模式中未偵測到半導體裝置之失靈，因此不能作出正常判斷。此外，由於半導體裝置在出貨之後失靈，因此使用該半導體裝置之消費者可能遭遇失靈。

圖2為說明根據圖1之保險絲狀態之共同節點COM之電壓位準變化的波形圖。

參看圖1及圖2，當保險絲被切斷時，共同節點COM係由流經由第一反相器INV1形成之上拉電流路徑的驅動電流來驅動，且維持高電壓位準。亦即，共同節點COM之電壓位準係由流經上拉電流路徑之驅動電流來判定。或者，當保險絲未被切斷時，共同節點COM係由流經由相應保險絲及耦接至該保險絲之NMOS電晶體形成之下拉電流路徑的驅動電流來驅動，且維持低電壓位準。在此狀況下，共同節點COM之電壓位準係由流經上拉電流路徑之驅動電流及流經下拉電流路徑之驅動電流來判定。

圖2說明共同節點COM之電壓位準基於保險絲之電阻值(例如，60KΩ)而變高或變低的實例。亦即，當保險絲之電阻值低於(例如)60KΩ時，共同節點COM由於預充入之電荷被放電而具有低電壓位準。當保險絲之電阻值高於60KΩ時，共同節點COM藉由流經上拉電流路徑之驅動電流而維持高電壓位準。由此，共同節點COM之電壓位準判定保險絲狀態信號INF_ADD之邏輯位準。換言之，根據保險絲是否被切斷來判定保險絲狀態信號INF_ADD之邏輯位準。

同時，如上所述，破裂可能發生於任何保險絲中。此時，未被切斷之保險絲之電阻值根據環境及時間而逐漸變高。換言之，處於未被切斷狀態之正常保險絲應具有低於(例如)60KΩ之電阻值。若一保險絲中發生破裂，則該保險絲可能具有高於未發生破裂之保險絲之電阻值的電阻值，但發生破裂之該保險絲可能具有低於60KΩ之電阻值。因此，偵測結果展示，發生破裂之保險絲在測試模式中未被切斷，且因此被判定為「正常保險絲」。然而，發生破裂之保險絲之電阻值可能根據環境及時間而變得高於60KΩ。此時，半導體裝置失靈，因為不意欲切斷之保險絲被辨識為已切斷之保險絲。

因此，對於不意欲切斷之保險絲，應為邏輯「高」之保險絲狀態信號INF_ADD歸因於破裂而為邏輯「低」，且半導體裝置之可靠性由於此失靈而降低。

本發明之一實施例係針對提供一種半導體裝置，其用於控制一流經一具有一保險絲之電流路徑的驅動電流，藉此偵測發生破裂之保險絲。

本發明之另一實施例係針對提供一種半導體裝置，其用於經由一測試結果來判定待於切斷保險絲時施加至該等保險絲之適當力，該測試結果可藉由調整一流經一具有保險絲之電流路徑的驅動電流而獲得。

根據本發明之一態樣，提供一種保險絲電路，該保險絲電路包括：一保險絲單元，其經組態以根據一保險絲是否被切斷而在一第一節點處形成一電流路徑；一驅動電流控制器，其經組態以回應於一測試信號而控制該第一節點之一電位位準；及一輸出單元，其經組態以回應於該第一節點之該電位位準而輸出一保險絲狀態信號。

該驅動電流控制器可在接收到對該保險絲狀態信號之一回饋後驅動該第一節點。

該保險絲電路可進一步包括一預充電單元，該預充電單元經組態以回應於一預充電信號而對該第一節點進行預充電。

該驅動電流控制器可允許處於測試模式中之該第一節點之一電位大於處於正常模式中之該第一節點的電位。

該驅動電流控制器可包括：一第一驅動單元，其經組態以接收該測試信號，且回應於該測試信號而驅動該第一節點；及一第二驅動單元，其經組態以接收該測試信號，且回應於該測試信號而驅動該第一節點，其中該第一驅動單元及該第二驅動單元各具有一與另一者不同之驅動強度。

該第一驅動單元可在該正常模式期間啟用，該第二驅動單元可在該測試模式期間啟用，且該第二驅動單元可具有一大於該第一驅動單元之電流驅動強度的電流驅動強度。

該驅動電流控制器可包括：一基本驅動單元，其經組態以接收該保險絲狀態信號且驅動該第一節點；及一額外驅動單元，其經組態以接收該保險絲狀態信號，且回應於該測試信號而額外地驅動該第一節點。

該基本驅動單元可在該正常模式期間啟用，且該基本驅動單元及該額外驅動單元可在該測試模式期間啟用。

該保險絲單元可包括：一保險絲，其經組態以程式化所要資訊；及一開關單元，其經組態以回應於保險絲啟用信號而將該保險絲耦接至該電流路徑中，其中該保險絲及該開關單元可耦接於該第一節點與一電源電壓級之間。

該保險絲單元可包括：複數個保險絲，其經組態以用以程式化對應於一待修復記憶體單元之位址資訊；及複數個開關單元，其經組態以與該複數個保險絲中之每一者對應，且回應於一對應於該保險絲啟用信號之位址信號而將該複數個保險絲中的一相應保險絲耦接至該電流路徑中。

根據本發明之另一態樣，提供一種保險絲電路，該保險絲電路包括：一保險絲單元，其經組態以根據一保險絲是否被切斷而在一第一節點上形成一電流路徑；一鎖存單元，其經組態以鎖存該第一節點以便輸出一保險絲狀態信號；及一供電電流控制器，其經組態以回應於一測試信號而控制一施加至該鎖存單元之驅動電流。

該保險絲電路可進一步包括一預充電單元，該預充電單元經組態以回應於預充電信號而對該第一節點進行預充電，且設定該鎖存單元中之一初始值。

該供電電流控制器可包括：一偏壓電壓產生單元，其經組態以產生一對應於該測試信號之偏壓電壓；及一電流供應單元，其經組態以用對應於該偏壓電壓之驅動電流來供應該鎖存單元。

該供電電流控制器可允許測試模式中之該驅動電流大於正常模式中之驅動電流，且可將所得驅動電流施加至該鎖存單元。

該保險絲單元可包括：一保險絲，其經組態以用以程式化所要資訊；及一開關單元，其經組態以回應於保險絲啟用信號而將該保險絲耦接至該電流路徑中，其中該保險絲及該開關單元可耦接於該第一節點與電源電壓級之間。

該保險絲單元可包括：複數個保險絲，其經組態以用以程式化對應於待修復記憶體單元之位址資訊；及複數個開關單元，其經組態以與該複數個保險絲中之每一者對應，且回應於一對應於該保險絲啟用信號之位址信號而將該複數個保險絲中的一相應保險絲耦接至該電流路徑中。

該鎖存單元可包括：一前向驅動單元，其經組態以回應於該第一節點之電位位準而輸出該保險絲狀態信號；及一反向驅動單元，其經組態以被供應有自該供電電流控制器控制之該驅動電流，且在接收到對該保險絲狀態信號之一回饋後驅動該第一節點。

根據本發明之另一態樣，提供一種用於驅動一保險絲電路之方法，該方法包括：在進入一測試模式時產生一測試信號；經由一第一節點及一保險絲形成一電流路徑；回應於一測試信號而驅動該第一節點；及在緩衝該第一節點之一電位後偵測該保險絲之一狀態。

驅動該第一節點可包括：藉由一流經該電流路徑之正常驅動電流來驅動處於一正常模式中的該第一節點；及藉由一大於該正常驅動電流之測試驅動電流來驅動處於一測試模式中的該第一節點。

該保險絲可具有程式化於其中的對應於一待修復記憶體單元之位址資訊。

本發明可藉由調整流經具有保險絲之電流路徑的驅動電流來偵測發生破裂之保險絲。亦有可能基於偵測結果而對發生破裂之保險絲執行校正步驟。此外，有可能經由此等校正步驟而確保具有保險絲之電路的可靠性。有可能保證對冗餘用保險絲電路之穩定的修復操作。

另外，有可能經由如本發明中之測試操作來獲取能夠判斷在切斷保險絲時施加至保險絲之適當力的資料，從而引起對保險絲之快速且穩定的切斷。

可藉由以下描述理解本發明之其他目標及優點，且參看本發明之實施例，本發明之其他目標及優點將變得顯而易見。

圖3為說明根據本發明之半導體裝置的方塊圖。

參看圖3，半導體裝置包括保險絲單元310、驅動電流控制器330及輸出單元350。

保險絲單元310經組態以回應於保險絲啟用信號EN_ADD而根據保險絲312是否被切斷來形成包括保險絲312之電流路徑。保險絲單元310包括：保險絲312，在此處程式化所要資訊；及開關單元314，其用於回應於保險絲啟用信號EN_ADD而將保險絲包括於電流路徑中。

驅動電流控制器330回應於測試信號TMB而控制流經電流路徑之驅動電流，藉此驅動保險絲單元310之輸出級的共同節點COM。在本發明中，有可能經由測試信號TMB來控制流至電流路徑之驅動電流。亦即，共同節點COM之電位位準可經由具有驅動電流控制器330之電流路徑及具有保險絲單元310與保險絲312之電流路徑來控制，其中驅動電流控制器330係以第一電源供應，且回應於測試信號TMB而運作，保險絲單元310係以第二電源供應且保險絲312未被切斷，且該保險絲單元回應於保險絲狀態信號INF_ADD而運作。

輸出單元350回應於共同節點COM之電位位準而輸出保險絲狀態信號INF_ADD。在本文中，保險絲狀態信號INF_ADD根據保險絲312是否被切斷而具有一預定邏輯值。

圖4為說明根據本發明之第一實施例之構成半導體裝置的冗餘用保險絲電路的電路圖。

參看圖4，冗餘用保險絲電路包括保險絲單元410、驅動電流控制器430、輸出單元450、緩衝單元470及預充電單元490。

保險絲單元410經組態以回應於保險絲啟用信號EN_ADD<0:3>而根據相應保險絲是否被切斷來形成電流路徑，且包括複數個保險絲412及複數個開關單元414。

該複數個保險絲412係用於程式化所要資訊(例如，對應於待修復記憶體單元之位址資訊)，且包括第零至第三保險絲F0、F1、F2及F3。在本文中，保險絲之數目可取決於半導體裝置之設計而改變。

該複數個開關單元414經組態以在接收到保險絲啟用信號EN_ADD<0:3>中之每一者後形成包括相應保險絲之下拉電流路徑，且包括耦接至第零至第三保險絲F0、F1、F2及F3中之每一者的第零至第三NMOS電晶體NM0、NM1、NM2及NM3。在本文中，在冗餘用保險絲電路之狀況下，保險絲啟用信號EN_ADD<0:3>為藉由對自外部施加之位址進行解碼而獲得之信號，且係根據在半導體裝置之讀取操作及寫入操作時所選定之記憶體單元矩陣而啟動。作為參考，記憶體單元矩陣係指自複數個記憶體單元分組所得的一組記憶體單元，且第零至第三保險絲啟用信號EN_ADD<0:3>係根據該包括所要之待存取記憶體單元的記憶體單元矩陣來啟動。

驅動電流控制器430回應於測試信號TMB而控制流經上拉電流路徑之驅動電流，藉此驅動保險絲單元410之輸出級的共同節點COM，且驅動電流控制器430包括第一驅動單元INV1及第二驅動單元INV2。

在本文中，第一驅動單元INV1及第二驅動單元INV2接收對自輸出單元450輸出之信號的回饋，且由測試信號TMB中之每一者來控制。根據本發明之第一驅動單元INV1及第二驅動單元INV2具有相互不同之電流驅動強度，且係回應於測試信號TMB根據正常模式及測試模式來啟用。換言之，在正常模式時，測試信號TMB為邏輯「高」，且具有低於第二驅動單元INV2之驅動強度的驅動強度之第一驅動單元INV1得以啟用。或者，在測試模式時，測試信號TMB為邏輯「低」，且具有大於第一驅動單元INV1之驅動強度的驅動強度之第二驅動單元INV2得以啟用。最後，驅動電流控制器430可以大於正常模式之電流驅動強度的電流驅動強度在測試模式中驅動共同節點COM。

輸出單元450經組態以輸出對應於共同節點COM之電位位準的信號，且包括第零驅動單元INV0。緩衝單元470在緩衝第零驅動單元INV0之輸出信號後輸出保險絲狀態信號INF_ADD。在本文中，保險絲狀態信號INF_ADD根據該複數個保險絲412是否被切斷而具有一預定邏輯值。由此，保險絲狀態信號INF_ADD包括待修復記憶體單元之程式化於保險絲412中之位址資訊。半導體裝置回應於保險絲狀態信號INF_ADD而判定待存取記憶體單元是否為待修復記憶體單元。

預充電單元490經組態以對共同節點COM進行預充電，且包括第零PMOS電晶體，該第零PMOS電晶體具有位於電源電壓VDD級與共同節點COM之間的源極-汲極路徑且接收其預充電信號PCGB信號。在本文中，預充電信號PCGB在半導體裝置之主動操作、讀取操作或寫入操作時自邏輯「低」轉變至邏輯「高」。在預充電信號PCGB為邏輯「低」之時間段中，共同節點COM經預充電至對應於電源電壓(VDD)之電位位準。

下文中，將描述冗餘用保險絲電路如何根據對於正常模式時第零保險絲F0被切斷或未被切斷之狀況中的每一者是否啟動第零保險絲啟用信號EN_ADD<0>而運作。

在本發明中，由於測試信號TMB在正常模式時為邏輯「高」，因此第二驅動單元INV2不運作。首先，回應於具有邏輯「低」之預充電信號PCGB而對共同節點COM進行預充電。其後，在執行主動操作、讀取操作或寫入操作時，預充電信號PCGB自邏輯「低」轉變至邏輯「高」。第零保險絲啟用信號EN_ADD<0>經啟動為邏輯「高」，且因此第零NMOS電晶體NM0接通。

此時，當第零保險絲F0未被切斷時，由於下拉電流路徑形成於共同節點COM與接地電源電壓(VSS)級之間，因此共同節點COM之電位位準低於第零驅動單元INV0之臨限值，且保險絲狀態信號INF_ADD為邏輯「高」。或者，當第零保險絲F0被切斷時，共同節點COM藉由第一驅動單元INV1而維持邏輯「高」。亦即，由於上拉電流路徑係由第一驅動單元INV1形成，因此共同節點COM維持邏輯「高」，且保險絲狀態信號INF_ADD為邏輯「低」。半導體裝置藉由使用具有邏輯「高」或邏輯「低」之保險絲狀態信號INF_ADD來接收待修復記憶體單元之位址資訊。

同時，將給出對在保險絲未被切斷之狀態中發生破裂之狀況的描述。為達成說明之目的，將給出對第零保險絲F0中發生破裂之實例的描述。

在根據本發明之半導體裝置中，在測試模式時，測試信號TMB為邏輯「低」，且因此第一驅動單元INV1不運作，但第二驅動單元INV2運作。在本文中，第二驅動單元INV2具有大於第一驅動單元INV1之電流驅動強度的電流驅動強度，且因此共同節點COM在測試模式中係以大於正常模式之驅動電流的驅動電流來驅動。換言之，發生破裂之第零保險絲F0之電阻值變得高於未發生破裂之保險絲的電阻值。在先前技術中，在測試模式中，不可能偵測具有歸因於破裂而增加之電阻值的第零保險絲F0。然而，在根據本發明之半導體裝置中，有可能藉由在測試模式中以高於正常模式之驅動電流的驅動電流驅動共同節點COM來偵測第零保險絲F0之歸因於破裂而增加之電阻值。

圖5為說明根據圖4之保險絲狀態之共同節點COM的電位位準變化的波形圖。

參看圖4及圖5，當保險絲被切斷時，在測試模式中，共同節點COM係以流經由第二驅動單元INV2形成之上拉電流路徑之大驅動電流來驅動，且因此維持高電位位準。亦即，共同節點COM之電位位準係由自第二驅動單元INV2提供之驅動電流來判定。當保險絲未被切斷時，在測試模式中，共同節點COM具有由相應保險絲及耦接至該保險絲之NMOS電晶體形成之下拉電流路徑。在此狀況下，共同節點COM之電位位準係由對應於下拉電流路徑之驅動電流及自第二驅動單元INV2提供之驅動電流來判定。然而，在本發明中，藉由增加共同節點COM於測試模式中運作所需的驅動電流，具有歸因於破裂而稍微增加之電阻值的保險絲可能被偵測為「已切斷之保險絲」。

圖5說明在測試模式時共同節點COM之電位位準基於保險絲之電阻值(例如，4KΩ)而變高或變低的實例。亦即，當保險絲之電阻值低於4KΩ時，對共同節點COM中預充入之電荷進行放電，且從而共同節點COM具有低電位位準。或者，當保險絲之電阻值高於4KΩ時，共同節點COM維持高電位位準。圖2說明共同節點COM之電位位準基於60KΩ而改變(根據先前技術)，而圖5說明共同節點COM之電位位準基於4KΩ而改變(根據本發明)。亦即，在先前技術中，當尚未切斷之保險絲具有60KΩ或低於60KΩ之電阻值時，相應保險絲係偵測為「正常保險絲」。然而，在本發明中，當保險絲具有4KΩ或高於4KΩ之電阻值時，即使尚未切斷之保險絲具有小於60KΩ之電阻值，亦有可能將尚未切斷之保險絲偵測為「有缺陷保險絲」。換言之，當尚未切斷之保險絲因破裂而具有大於4KΩ之電阻值時，可獲得在保險絲被切斷之狀況下的偵測結果。

由此，共同節點COM之電位位準為判定保險絲狀態信號INF_ADD之直接因素。亦即，當未切斷保險絲之電阻值歸因於破裂而高於4KΩ時，輸出針對切斷之保險絲所偵測之具有邏輯「低」的保險絲狀態信號INF_ADD。測試執行者可藉由使用偵測結果來判定保險絲中是否發生破裂，且針對發生破裂之保險絲執行校正步驟。另外，有可能在執行校正步驟處理後產生對應於在正常運作中的保險絲狀態之保險絲狀態信號INF_ADD。此意謂冗餘用保險絲電路防止在其正常運作時於先前技術中所發生之半導體裝置之失靈，從而引起穩定之修復操作。

圖6為說明根據本發明之第二實施例之構成半導體裝置的冗餘用保險絲電路的電路圖。為達成說明之目的，圖6僅說明與圖4之驅動電流控制器不同的驅動電流控制器610。

參看圖6，驅動電流控制器610經組態以回應於測試信號TMB而藉由控制流經上拉電流路徑之驅動電流來驅動共同節點COM。驅動電流控制器610包括基本驅動單元INV4及額外驅動單元INV5。輸出單元630經組態以輸出對應於共同節點COM之電位位準的信號，且包括第三驅動單元INV3。

在本文中，基本驅動單元INV4經組態以在接收到對輸出單元630之輸出信號的回饋後驅動共同節點COM，且始終在正常模式及測試模式中啟用。接著，額外驅動單元INV5接收對輸出單元630之輸出信號的回饋，且經組態以回應於測試信號TMB而額外驅動共同節點COM，且其在測試模式中啟用。

下文中，將簡要描述第二實施例之操作。

在正常模式中，基本驅動單元INV4使共同節點COM運作。亦即，共同節點COM係由流經由基本驅動單元INV4形成之上拉電流路徑的驅動電流來驅動。在測試模式中，基本驅動單元INV4及額外驅動單元INV5運作。另外，共同節點COM係由流經由額外驅動單元INV5形成之額外上拉電流路徑的額外驅動電流及流經由基本驅動單元INV4形成之上拉電流路徑的驅動電流來驅動。亦即，藉由添加額外驅動電流至共同節點COM之運作所需的驅動電流來運作處於測試模式中之共同節點COM。因此，第二實施例可獲得與第一實施例中相同之結果。

圖7為說明根據本發明之第三實施例之構成半導體裝置的冗餘用保險絲電路的電路圖。

圖7說明冗餘用保險絲電路具備第一PMOS電晶體PM1及第二PMOS電晶體PM2，以代替圖6中所示之回應於測試信號TMB而運作之額外驅動單元INV5。且，在測試模式中，在第一PMOS電晶體PM1接通後藉由流經上拉電流路徑之驅動電流來驅動共同節點COM的情形中，第二PMOS電晶體PM2亦接通，且因此有可能添加額外驅動電流至共同節點COM。在根據本發明之第三實施例中，有可能經由具有小於第一及第二實施例中之電晶體數目之電晶體數目的組態來最小化晶片面積。

圖8為說明根據本發明之第四實施例之冗餘用保險絲電路的電路圖。

參看圖8，冗餘用保險絲電路包括保險絲單元810、鎖存單元830、預充電單元850、緩衝單元870、供電電流控制器890。

保險絲單元810經組態以回應於第零至第三保險絲啟用信號EN_ADD<0:3>而根據保險絲是否被切斷來形成包括保險絲之電流路徑。保險絲單元810包括複數個保險絲及複數個開關單元。

鎖存單元830經組態以鎖存對應於共同節點COM之電位位準的邏輯值，共同節點COM係回應於第零至第三保險絲啟用信號EN_ADD<0:3>而運作，且鎖存單元830包括第六驅動單元INV6及第七驅動單元INV7。預充電單元850回應於預充電信號PCGB而設定鎖存單元830中之初始邏輯值，且共同節點COM回應於預充電信號PCGB而執行預充電操作。緩衝單元870偵測共同節點COM之電位位準，以便輸出具有對應於保險絲狀態之資訊的預充電信號PCGB，且緩衝單元870包括兩個反相器。供電電流控制器890經組態以回應於測試信號TM<0:2>而控制施加至鎖存單元830之驅動電流，且包括偏壓電壓產生單元894。

在本文中，電流供應單元892經組態以用對應於偏壓電壓V_BIS之驅動電流來供應鎖存單元830，且包括第三PMOS電晶體PM3，該第三PMOS電晶體PM3具有形成於電源電壓VDD級與鎖存單元830之間的源極-汲極路徑且經由其閘極接收偏壓電壓V_BIS。

偏壓電壓產生單元894藉由產生具有對應於測試信號TM<0:2>之電位位準的偏壓電壓V_BIS來控制電流供應單元892。偏壓電壓產生單元894可為用於經由測試信號TM<0:2>或其他方法產生具有如根據設計需要所要之電壓位準之偏壓電壓V_BIS的電路。偏壓電壓產生單元894藉由使用由三個代碼組成之測試信號TM<0:2>來產生偏壓電壓V_BIS。測試信號TM<0:2>可用於正常模式及測試模式兩者中，且具有對應於測試信號TM<0:2>之電壓位準。

下文中，將對第四實施例之操作進行描述。

根據本發明之半導體裝置之特徵在於以下事實：在測試模式中控制共同節點COM之運作所需之驅動電流以便偵測發生破裂之保險絲。

在第四實施例中，為此目的，產生對應於測試信號TM<0:2>之偏壓電壓V_BIS，且接著經由所產生之偏壓電壓V_BIS來控制第三PMOS電晶體PM3之閘極。接著，將流經第三PMOS電晶體PM3之驅動電流施加至鎖存單元830之第七驅動單元INV7，且藉由電流路徑驅動共同節點COM，該電流路徑包括第三PMOS電晶體PM3及第七驅動單元INV7之PMOS電晶體。換言之，在第四實施例中，有可能藉由允許測試模式中流動之驅動電流大於正常模式中流動之驅動電流來偵測發生破裂之保險絲。

圖9為說明根據圖8之偏壓電壓V_BIS而偵測之短路致電阻值的曲線圖。在本文中，短路致電阻值係指用以偵測表示保險絲未被切斷之資訊的臨限電阻值。換言之，當假定短路致電阻值為(例如)5KΩ時，對於具有5KΩ或低於5KΩ之電阻值的保險絲，該保險絲可能被偵測為未被切斷之正常保險絲。對於具有大於5KΩ之電阻值的保險絲，該保險絲可能被偵測為發生破裂之保險絲。在本文中，短路致電阻值隨著偏壓電壓V_BIS之電壓位準增加而增加，且短路致電阻值隨著偏壓電壓V_BIS之電壓位準減小而減小。

因此，在正常模式中，根據測試信號TM<0:2>產生對應於15KΩ之短路致電阻值的偏壓電壓V_BIS以便執行操作。在測試模式中，將偏壓電壓V_BIS設定為低於15KΩ之短路致電阻值，以使得可偵測到發生破裂之保險絲。在此狀況下，可取決於發生於保險絲中之破裂之程度(亦即，待偵測之所要破裂的程度)來設定偏壓電壓V_BIS之位準。亦即，當意欲偵測極其小之破裂時，遵照破裂程度而將偏壓電壓V_BIS之電壓位準設定為低，以便增加在電流路徑上流動之驅動電流，從而使得可偵測到發生於保險絲中之破裂。又，在該種組態中，在燒斷製程之前經由測試模式來控制偏壓電壓V_BIS，以使得可確認保險絲之電阻值。

同時，在用於根據本發明偵測保險絲之破裂的方案中，有可能在燒斷製程時將雷射束之強度(力)設定在最佳狀態中。亦即，藉由使用預定強度之雷射束來切斷保險絲，且接著偵測鄰近保險絲之破裂的發生或未發生，使得有可能判定電流雷射束之強度是否引起鄰近保險絲中發生破裂。因此，燒斷製程執行者可基於偵測結果來最佳化雷射束之強度，且因此可執行快速且穩定之燒斷製程。

如上所述，根據本發明之半導體裝置可控制流經具有保險絲之電流路徑的驅動電流，以使得可偵測發生破裂之保險絲。因此，有可能針對切斷保險絲時所產生之破裂執行校正步驟。亦有可能經由此等校正步驟增加具有保險絲之電路的可靠性。詳言之，對於冗餘用保險絲電路，有可能在執行修復操作的過程中提供可靠性。

本發明可藉由偵測發生破裂之保險絲而防止歸因於破裂之半導體裝置之失靈。

另外，當此用於冗餘用保險絲電路中時，可準確地偵測且應對發生破裂之保險絲，使得有可能確保半導體裝置之穩定的修復操作。

此外，有可能判定在切斷保險絲時所使用之適當力，且可使用所判定之力以使得可進行更快速且穩定的保險絲切斷。

雖然已關於特定實施例描述本發明，但熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離如以下申請專利範圍中所界定之本發明之精神及範疇的情況下進行各種改變及修改。

同時，儘管已採用一實例(其中，對應於待修復記憶體單元之位址資訊程式化於保險絲中)說明以上描述之實施例，但可將本發明應用至具有用以程式化所要資訊之保險絲的所有電路。在此狀況下，實施例中所展示之預充電信號PCGB及保險絲啟用信號EN_ADD<0:3>可取決於相應電路。

另外，儘管已採用一實例(其中，添加或控制流經上拉電流路徑之驅動電流)說明以上描述之實施例，但可將本發明應用至其中添加或控制流經下拉電流路徑以及上拉電流路徑之驅動電流的狀況。

此外，以上實施例中所說明之邏輯閘及電晶體將取決於輸入信號之極性而實施於不同位置且實施為不同類型。

110．．．保險絲單元

112．．．保險絲

114．．．開關單元

130．．．鎖存單元

150．．．預充電單元

170．．．緩衝單元

310．．．保險絲單元

312．．．保險絲

314．．．開關單元

330．．．驅動電流控制器

350．．．輸出單元

410．．．保險絲單元

412．．．保險絲

414．．．開關單元

430．．．驅動電流控制器

450．．．輸出單元

470．．．緩衝單元

490．．．預充電單元

610．．．驅動電流控制器

630．．．輸出單元

810．．．保險絲單元

830．．．鎖存單元

850．．．預充電單元

870．．．緩衝單元

890．．．供電電流控制器

892．．．電流供應單元

894．．．偏壓電壓產生單元

COM．．．共同節點

F0．．．第零保險絲

F1．．．第一保險絲

F2．．．第二保險絲

F3．．．第三保險絲

INV0．．．第零反相器/第零驅動單元

INV1．．．第一反相器/第一驅動單元

INV2．．．第二驅動單元

INV3．．．第三驅動單元

INV4．．．基本驅動單元

INV5．．．額外驅動單元

INV6．．．第六驅動單元

INV7．．．第七驅動單元

NM0．．．第零NMOS電晶體

NM1．．．第一NMOS電晶體

NM2．．．第二NMOS電晶體

NM3．．．第三NMOS電晶體

PM0．．．第零PMOS電晶體

PM1．．．第一PMOS電晶體

PM2．．．第二PMOS電晶體

PM3．．．第三PMOS電晶體

圖1為說明構成習知半導體裝置之冗餘用保險絲電路的電路圖；

圖2為說明根據圖1中所示之保險絲的狀態之共同節點COM之電位位準變化的波形圖；

圖3為說明根據本發明之實施例之半導體裝置的方塊圖；

圖4為說明根據本發明之第一實施例之構成半導體裝置的冗餘用保險絲電路的電路圖；

圖5為說明根據圖4中所示之保險絲的狀態之共同節點COM的電壓位準變化的波形圖；

圖6為說明根據本發明之第二實施例之構成半導體裝置的冗餘用保險絲電路的電路圖；

圖7為說明根據本發明之第三實施例之構成半導體裝置的冗餘用保險絲電路的電路圖；

圖8為說明根據本發明之第四實施例之構成半導體裝置的冗餘用保險絲電路的電路圖；及

圖9為說明根據圖8中所示之偏壓電壓V_BIS而偵測之短路致電阻值的曲線圖。

310．．．保險絲單元

312．．．保險絲

314．．．開關單元

330．．．驅動電流控制器

350．．．輸出單元

COM．．．共同節點

Claims (20)

1. 一種保險絲電路，其包含：一保險絲單元，其經組態以根據一保險絲是否被切斷而在一第一節點上形成一電流路徑；一驅動電流控制器，其經組態以回應於一測試信號而控制該第一節點之一電位位準；及一輸出單元，其經組態以回應於該第一節點之該電位位準而輸出一保險絲狀態信號。
2. 如請求項1之保險絲電路，其中該驅動電流控制器回應於該保險絲狀態信號而驅動該第一節點。
3. 如請求項1之保險絲電路，其進一步包含一預充電單元，該預充電單元經組態以回應於一預充電信號而對該第一節點進行預充電。
4. 如請求項1之保險絲電路，其中該驅動電流控制器允許測試模式中之該第一節點之一電位大於一正常模式中之該第一節點的一電位。
5. 如請求項1之保險絲電路，其中該驅動電流控制器包含：一第一驅動單元，其經組態以接收該測試信號，且回應於該測試信號而驅動該第一節點；及一第二驅動單元，其經組態以接收該測試信號，且回應於該測試信號而驅動該第一節點，其中該第一驅動單元及該第二驅動單元各具有一與另一者不同之驅動強度。
6. 如請求項5之保險絲電路，其中該第一驅動單元係在一正常模式期間啟用，該第二驅動單元係在一測試模式期間啟用，且該第二驅動單元具有一大於該第一驅動單元之一電流驅動強度的電流驅動強度。
7. 如請求項1之保險絲電路，其中該驅動電流控制器包含：一基本驅動單元，其經組態以接收該保險絲狀態信號且驅動該第一節點；及一額外驅動單元，其經組態以接收該保險絲狀態信號且回應於該測試信號而額外驅動該第一節點。
8. 如請求項7之保險絲電路，其中該基本驅動單元係在一正常模式期間啟用，且該基本驅動單元及該額外驅動單元係在一測試模式期間啟用。
9. 如請求項1之保險絲電路，其中該保險絲單元包含：一保險絲，其經組態以程式化所要資訊；及一開關單元，其經組態以回應於保險絲啟用信號而將該保險絲耦接至該電流路徑中，其中該保險絲及該開關單元係耦接於該第一節點與一電源電壓級之間。
10. 如請求項1之保險絲電路，其中該保險絲單元包含：複數個保險絲，其經組態以用以程式化對應於一待修復記憶體單元之位址資訊；及複數個開關單元，其經組態以與該複數個保險絲中之每一者對應，且回應於一對應於該保險絲啟用信號之位 址信號而將該複數個保險絲中的一相應保險絲耦接至該電流路徑中。
11. 一種保險絲電路，其包含：一保險絲單元，其經組態以根據一保險絲是否被切斷而在一第一節點上形成一電流路徑；一鎖存單元，其經組態以鎖存該第一節點以便輸出一保險絲狀態信號；及一供電電流控制器，其經組態以回應於一測試信號而控制一施加至該鎖存單元之驅動電流。
12. 如請求項11之保險絲電路，其進一步包含一預充電單元，該預充電單元經組態以回應於預充電信號而對該第一節點進行預充電，且在該鎖存單元中設定一初始值。
13. 如請求項11之保險絲電路，其中該供電電流控制器包含：一偏壓電壓產生單元，其經組態以產生一對應於該測試信號之偏壓電壓；及一電流供應單元，其經組態以用對應於該偏壓電壓之該驅動電流來供應該鎖存單元。
14. 如請求項11之保險絲電路，其中該供電電流控制器允許一測試模式中之該驅動電流大於一正常模式中之該驅動電流，且將該所得驅動電流施加至該鎖存單元。
15. 如請求項11之保險絲電路，其中該保險絲單元包含：一保險絲，其經組態以用以程式化所要資訊；及一開關單元，其經組態以回應於保險絲啟用信號而將 該保險絲耦接至該電流路徑中，其中該保險絲及該開關單元係耦接於該第一節點與電源電壓級之間。
16. 如請求項11之保險絲電路，其中該保險絲單元包含：複數個保險絲，其經組態以用以程式化對應於待修復記憶體單元之位址資訊；及複數個開關單元，其經組態以與該複數個保險絲中之每一者對應，且回應於一對應於該保險絲啟用信號之位址信號而將該複數個保險絲中的一相應保險絲耦接至該電流路徑中。
17. 如請求項11之保險絲電路，其中該鎖存單元包含：一前向驅動單元，其經組態以回應於該第一節點之一電位位準而輸出該保險絲狀態信號；及一反向驅動單元，其經組態以被供應有自該供電電流控制器控制之該驅動電流，且在接收到對該保險絲狀態信號之一回饋後驅動該第一節點。
18. 一種用於驅動一保險絲電路之方法，該方法包含：在進入一測試模式時產生一測試信號；經由一第一節點及一保險絲形成一電流路徑；回應於該測試信號而驅動該第一節點；及在緩衝該第一節點之一電位後偵測該保險絲之一狀態。
19. 如請求項18之用於驅動該保險絲電路之方法，其中驅動該第一節點包含： 藉由一流經該電流路徑之正常驅動電流來驅動處於一正常模式中的該第一節點；及藉由一大於該正常驅動電流之測試驅動電流來驅動處於一測試模式中的該第一節點。
20. 如請求項18之用於驅動該保險絲電路之方法，其中該保險絲具有程式化於其中的對應於一待修復記憶體單元之位址資訊。