TWI447738B - 多晶矽熔絲燒錄系統 - Google Patents

Description

多晶矽熔絲燒錄系統

本發明係有關於多晶矽熔絲(poly fuse)燒錄系統，且特別有關於能夠監控多晶矽熔絲的燒錄狀態的多晶矽熔絲燒錄系統。

eFUSE是一種對晶片動態即時重新程式化的技術。簡單來說，運算邏輯一般是被蝕刻或寫死於晶片上，在晶片製造完成後即無法變更。利用eFUSE技術，晶片製造商可允許晶片的電路在操作時改變。eFUSE是透過切斷便宜簡單的多晶矽熔絲來調整晶片的性能和功耗。如果晶片上的某個子系統發生故障、反應過慢、或是功耗過大，該晶片可立即燒斷一個晶片上的多晶矽熔絲來改變其表現。

第1圖係顯示傳統的多晶矽熔絲燒錄系統。如第1圖所示，傳統的多晶矽熔絲燒錄方式主要是利用輸出高電壓的電壓源以既定時間寬度的脈衝來燒錄。第1圖的多晶矽熔絲燒錄系統10包括多晶矽熔絲12、電壓源14、程式化脈衝控制器16、及一開關M。

電壓源14提供一固定位準的高電壓來燒錄多晶矽熔絲12，當程式化脈衝控制器16控制開關M開啟時，燒錄電流流過多晶矽熔絲12進行燒錄；當程式化脈衝控制器16控制開關M關閉時，燒錄電流不會流過多晶矽熔絲12停止燒錄。換言之，程式化脈衝控制器16用以控制燒錄多晶矽熔絲12的脈衝寬度。

上述的多晶矽熔絲燒錄方式有脈衝寬度調整不易的問題，當脈衝寬度過大，亦即脈衝寬度超過可恰好燒斷多晶矽熔絲時的脈衝寬度，部分金屬物質可能因高熱熔化而流入多晶矽熔絲被破壞的空洞中，導致橫跨多晶矽熔絲的電阻值驟降而得到不理想的燒錄狀態。而當脈衝寬度過小時，亦即脈衝寬度小於可恰好燒斷多晶矽熔絲時的脈衝寬度，則需要多次檢查多晶矽熔絲是否燒斷，並提供複數次脈衝燒錄直到多晶矽熔絲燒斷為止。

上述的多晶矽熔絲燒錄方式對於不同規格的多晶矽熔絲而言，燒斷熔絲所需的脈衝寬度也不盡相同，因此廠商需要花費許多時間成本，去測試燒斷一種多晶矽熔絲所需要的脈衝寬度。

另外，也可以透過電壓源提供逐步上升的電壓位準來燒錄多晶矽熔絲。第2圖係顯示燒錄一多晶矽熔絲時的電壓對電流圖。如第2圖所示，當電壓源施加的電壓在0到3V左右時，多晶矽熔絲並未燒斷，流過多晶矽熔絲的電流與電壓源施加的電壓約略成正比；當電壓源施加的電壓超過3V左右，多晶矽熔絲燒斷，流過多晶矽熔絲的電流因電阻值突然大幅上升而驟降。理想的狀態下，因多晶矽熔絲已燒斷，電流值在電壓源施加的電壓超過3V以後應該都維持在相當低的值。然而如第2圖所示，當電壓源持續增加電壓，電流值會有幾次突然上升的現象，這就是先前所述當電壓源施加電壓過大(或時間過長)，部分金屬物質因高熱熔化而流入多晶矽熔絲被破壞的空洞中所導致的非理想燒錄狀態。

如上所述，習知的技術中無論是控制燒錄脈衝寬度(即時間)或控制燒錄電壓的大小，都有相同的缺點，無法即時根據多晶矽熔絲的燒錄狀態而維持或停止燒錄，針對不同種類的多晶矽熔絲也有脈衝寬度或燒錄電壓調整不易的缺點。再者，因在高溫的燒錄下多晶矽熔絲的電阻可能會隨時間而變小，習知技術中利用控制時間或控制電壓的方式來燒錄多晶矽熔絲，僅能判斷多晶矽熔絲是否燒斷，而無法精確控制多晶矽熔絲燒斷的程度。

為了解決上述習知技術在多晶矽熔絲燒錄上的問題，本發明提供一種多晶矽熔絲燒錄系統，包括：一多晶矽熔絲；一可控制電源，供給燒錄該多晶矽熔絲的能量；以及一監控電路，監控該多晶矽熔絲的燒錄狀態，達成目標燒錄狀態時，該監控電路輸出一控制信號關閉該可控制電源以停止燒錄。

在本發明的多晶矽熔絲燒錄系統中，該可控制電源係輸出不同電壓位準供給燒錄該多晶矽熔絲的能量。

在本發明的多晶矽熔絲燒錄系統中，該可控制電源係輸出一緩升或固定電壓位準。

在本發明的多晶矽熔絲燒錄系統中，該監控電路係藉由監測該多晶矽熔絲的跨壓，來判斷該多晶矽熔絲是否達到目標燒錄狀態。

在本發明的多晶矽熔絲燒錄系統中，該監控電路係藉由監測流過該多晶矽熔絲的電流，來判斷該多晶矽熔絲是否達到目標燒錄狀態。

在本發明的多晶矽熔絲燒錄系統中，該監控電路包括：一電流鏡電路，以既定的比例複製流過該多晶矽熔絲的電流；以及一可程式化電流偵測電路，接收該電流鏡電路複製的電流，並比較該電流鏡電路複製的電流及一參考電流，根據比較結果關閉該可控制電源。

在本發明的多晶矽熔絲燒錄系統中，該可控制電源係輸出一可控制的電壓位準來燒錄該多晶矽熔絲，而該可程式化電流偵測電路可根據該電流鏡電路提供的電流，來調整該可控制電源輸出的電壓位準大小。

在本發明的多晶矽熔絲燒錄系統中，該多晶矽熔絲係由多層材料所組成，燒錄該多晶矽熔絲時，可藉由燒斷該多晶矽熔絲一或多層的材料來達成電阻值相異的複數燒錄狀態。為使本發明之上述及其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一具體之較佳實施例，並配合所附圖式作詳細說明。

第3圖係顯示根據本發明的多晶矽熔絲燒錄系統。如第3圖所示，本發明的多晶矽熔絲燒錄系統20包括多晶矽熔絲22、可控制電壓源24、可程式化電流偵測電路26、及電流鏡電路28。

可控制電壓源24可藉由輸出不同電壓位準以供給燒錄多晶矽熔絲22的能量，所提供的電壓位準可以被控制調整，可以為緩升或固定電壓位準，且可控制電壓源24在多晶矽熔絲燒錄系統20判斷多晶矽熔絲22達到目標燒錄狀態時會被關閉。

電流鏡電路28接收流過多晶矽熔絲22的電流，使其流過電晶體M1，並利用電晶體M1及M2的不對稱，以既定的比例複製流過電晶體M1的電流，使複製的電流流過電晶體M2。

可程式化電流偵測電路26接收電流鏡電路28流過電晶體M2的電流，將來自電流鏡電路28的電流與外界電路提供的參考電流比較，參考電流係對應多晶矽熔絲達到目標燒錄狀態時流過電晶體M2的電流值。當來自電流鏡電路28的電流比參考電流低時，可程式化電流偵測電路26會立刻輸出控制信號關閉可控制電壓源24。

可程式化電流偵測電路26更可以經過程式化，使得可程式化電流偵測電路26在可控制電壓源24輸出的電壓位準過小，導致燒錄時間拉長時，根據來自電流鏡電路28的電流值，輸出控制信號提高可控制電壓源24所輸出的電壓位準。

如此一來，本發明的多晶矽熔絲燒錄系統可以即時監控多晶矽熔絲的燒錄狀態，而不會以過大或過小的能量或時間去燒錄多晶矽熔絲，進而提昇多晶矽熔絲的可靠性。再者，對於由多層材料組成的多晶矽熔絲而言，每燒斷多晶矽熔絲的一層材料，電阻值即會有數個數量級的變化，利用即時監控多晶矽熔絲的燒錄狀態的特性，可以控制多晶矽熔絲燒錄的程度，使多晶矽熔絲燒錄至電阻值不同的複數燒錄狀態。

上述的實施例雖以監測電流的方式來判斷多晶矽熔絲的燒錄狀態，然而做為本發明的變形例，也可以使用監測多晶矽熔絲跨壓的方式來判斷多晶矽熔絲的燒錄狀態。因此上述實施例僅為本發明的一個範例，而非限定本發明，本發明實際的範圍將由申請專利範圍來界定。

本發明的多晶矽熔絲燒錄系統可以應用於系統晶片(system on chip)、小面板的LCD、OLED、CSTN驅動器中的eFUSE技術中。

10．．．多晶矽熔絲燒錄系統

12．．．多晶矽熔絲

14．．．電壓源

16．．．程式化脈衝控制器

20．．．多晶矽熔絲燒錄系統

22．．．多晶矽熔絲

24．．．可控制電壓源

26．．．可程式化電流偵測電路

28．．．電流鏡電路

M．．．開關

M1．．．電晶體

M2．．．電晶體

第1圖係顯示傳統的多晶矽熔絲燒錄系統。

第2圖係顯示燒錄一多晶矽熔絲時的電壓對電流圖。

第3圖係顯示根據本發明的多晶矽熔絲燒錄系統。

20．．．多晶矽熔絲燒錄系統

22．．．多晶矽熔絲

24．．．可控制電壓源

26．．．可程式化電流偵測電路

28．．．電流鏡電路

M1．．．電晶體

M2．．．電晶體

Claims (6)

1. 一種多晶矽熔絲(poly fuse)燒錄系統，包括：一多晶矽熔絲；一可控制電源，供給燒錄該多晶矽熔絲的能量；以及一監控電路，監控該多晶矽熔絲的燒錄狀態，達成目標燒錄狀態時，該監控電路輸出一控制信號關閉該可控制電源以停止燒錄；以及其中該監控電路包括：一電流鏡電路，以既定的比例複製流過該多晶矽熔絲的電流；以及一可程式化電流偵測電路，接收該電流鏡電路複製的電流，並比較該電流鏡電路複製的電流及一參考電流，根據比較結果關閉該可控制電源。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多晶矽熔絲燒錄系統，其中該可控制電源，係藉由輸出不同電壓位準供給燒錄該多晶矽熔絲的能量。
3. 如申請專利範圍第1項所述之多晶矽熔絲燒錄系統，其中該可控制電源，係輸出一緩升或固定電壓位準。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多晶矽熔絲燒錄系統，其中該監控電路係藉由監測流過該多晶矽熔絲的電流，來判斷該多晶矽熔絲是否達到目標燒錄狀態。
5. 如申請專利範圍第1項所述之多晶矽熔絲燒錄系統，其中該可控制電源係輸出一可控制的電壓位準來燒錄該多晶矽熔絲，而該可程式化電流偵測電路可根據該電流鏡電路提供的電流，來調整該可控制電源輸出的電壓位準 大小。
6. 如申請專利範圍第1項所述之多晶矽熔絲燒錄系統，其中該多晶矽熔絲係由多層材料所組成，燒錄該多晶矽熔絲時，可藉由燒斷該多晶矽熔絲一或多層的材料來達成電阻值相異的複數燒錄狀態。