專利名稱：電子保險絲電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過用電流讓保險絲元件的一部分斷線，使該保險絲元件 的電阻值從低電阻變為高電阻，來進行程序動作的電子保險絲電路。
背景技術：
至今為止，電子保險絲作為在系統大規模集成電路中用來解決存儲器
冗余(redundancy)等問題的程序器件而被廣泛應用。
根據某現有技術，在系統大規模集成電路上，將保險絲元件與金屬氧 化物半導體(MOS)晶體管的串聯電路連接在程序電源與接地電位之間。程 序電源與該系統大規模集成電路的輸入輸出單元區域中的單元電源 (VDD一IO、例如3.3V)通用。這是為了使保險絲元件程序化而確保流入的 電流量，因而要有效利用比通常邏輯電路的電源(VDD—CORE、例如1.2V) 高的電壓VDD—IO的緣故。為了進行程序動作，必須要有用以選擇程序化 的保險絲元件的控制電路，而在控制電路中一般使用通常邏輯電路的電源 VDD—CORE 。因此，用電平轉換器(level shifter)將控制電路的 VDD—CORE電壓電平的輸出轉換為VDD一IO電壓電平的信號，利用該轉 換之后的信號讓金屬氧化物半導體晶體管導通來進行程序動作(參照US7、 203、 117 B2)。
但是，不能保證在接通系統大規模集成電路的電源時，VDDJO電源 和VDD—CORE電源被同時施加。例如，當在VDD—COKE之前，先施加 VDD—IO時，電源被施加在保險絲元件上，而沒有被施加在控制電路上， 此時，有可能出現電平轉換器的輸出變得不定，金屬氧化物半導體晶體管 導通，保險絲元件被誤程序化(misprogrammed)的現象。這在斷開電源時 也是一樣。
并且，近年來，隨著攜帶商品的普及，將在機器動作停止期間，以模 塊(block)單位切斷電源或接地的功能附加在系統大規模集成電路內部的
電路上，來抑制該系統大規模集成電路的漏電流。此時也是一樣，例如， 當在切斷電源和接地時，保險絲元件側的電源或接地的切斷僅晚了微小的 時間差時，電平轉換管的輸出會變得不定，金屬氧化物半導體晶體管會導 通，保險絲元件會被誤程序化。這在從切斷狀態恢復到原狀態時也是一樣。
發明內容
鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種在接通或斷開大規模集 成電路的電源時、和切斷電源或接地的一部分時及從切斷狀態恢復到原狀 態時等，都不會將保險絲元件誤程序化的電子保險絲電路。
為了解決上述課題，本發明采用了這樣的結構，在大規模集成電路上 的電子保險絲電路中，包括串聯電路，為保險絲元件與金屬氧化物半導
體晶體管的串聯電路；邏輯電路，具有第一及第二輸人、和用以控制上述 金屬氧化物半導體晶體管的柵極的一個輸出；程序電源，將同一電源電壓 提供給上述串聯電路和上述邏輯電路；墊片(pad)，接收從大規模集成電路 的外部輸入的保險絲程序允許信號，將上述保險絲程序允許信號提供給上 述邏輯電路的上述第一輸人，以使在上述金屬氧化物半導體晶體管根據上 述邏輯電路的上述第二輸人導通時，電流從上述程序電源流到上述保險絲 元件，該保險絲元件的電阻值發生變化；以及電位固定機構，將上述墊片 的電位固定在上述保險絲程序允許信號的非活性化電平(level)，以使在沒 有上述保險絲程序允許信號的輸人時，不論上述邏輯電路的上述第二輸人 的狀態如何，上述金屬氧化物半導體晶體管均保持非導通狀態。
(發明的效果)
根據本發明，能夠實現在接通 斷開大規模集成電路的電源時、和切 斷電源或接地的一部分時及從切斷狀態恢復到連接狀態時等，都不會將保 險絲元件誤程序化這樣的性能良好的電子保險絲電路。
附圖的簡單說明
圖1為包括本發明所涉及的電子保險絲電路的系統大規模集成電路的 平面圖。
圖2為表示圖1中的電子保險絲電路的結構例的電路圖。
圖3為表示圖2中的電平轉換器的內部結構例的電路圖。
圖4為表示圖1中的電子保險絲電路的其它結構例的電路圖。
圖5為表示圖1中的電子保險絲電路的另外的結構例的電路圖。
圖6為表示圖1中的電子保險絲電路的另外的結構例的電路圖。
圖7為表示圖1中的電子保險絲電路的另外的結構例的電路圖。
圖8為表示圖1中的電子保險絲電路的另外的結構例的電路圖。
圖9為表示圖1中的電子保險絲電路的另外的結構例的電路圖。
(符號的說明)
l一系統大規模集成電路(System LSI); 2—I / O單元區域(I / O cell region); 3—電子保險絲電路(electrical fuse circuit); 11 —保險絲元件 (fuse device); 12、 27、 34、 35 —陰極金屬氧化物半導體(NMOS)晶體管； 13—AND電路；14、 17、 18、 31—逆變器(inverter); 15 —NAND電路；16 —緩沖電路；19一電阻元件；20 —墊片；21 —電平轉換器；22 —控制電路；23、 26、 32、 33 —陽極金屬氧化物半導體(PMOS)晶體管；24 — NOR電路；25 —導線。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的實施例加以說明。
圖1為包括了本發明所涉及的電子保險絲電路的系統大規模集成電路 的平面圖。在圖1中，1為系統大規模集成電路，2為輸入輸出單元區域(以 下，稱為"I/O單元區域")，3為電子保險絲電路。在系統大規模集成 電路1中，將包括了多數輸入輸出單元的I / O單元區域2配置在芯片周 圍，將通常邏輯電路配置在I/0單元區域2的內側。為了微細化，通常 邏輯電路的電源(VDD—CORE)在65nm世代(process genemtion)—般為 1 1.2V左右，而I / 0單元區域2的電源(VDD—IO)依存于機器的電壓， 主要使用3.3V、 2.5V、 1.8V等這些比VDD—CORE高的電壓。
圖2表示圖1中的電子保險絲電路3的結構例。在圖2中，11為保 險絲元件，12為串聯連接在保險絲元件11上的陰極金屬氧化物半導體晶 體管，13為由逆變器14和NAND電路15構成且控制陰極金屬氧化物半 導體晶體管12的柵極的AND電路，16為由逆變器17及18構成且連接在AND電路13的一個輸入上的緩沖電路，19為插入到為緩沖電路16的 輸入的保險絲程序允許(FPEN)信號與接地之間的電阻元件，20為連接到 緩沖電路16的輸入的墊片(PAD)。電阻元件19與墊片20 —起被配置在I /0單元區域2。 21為連接到AND電路13的輸入的電平轉換器，22為用以選擇程序化的保險絲元件11的控制電路。
控制電路22由通常邏輯電路構成，使用VDD—CORE電源(例如， 1.2V)。用以將保險絲元件ll程序化的電源，為了確保流入該保險絲元件 11中的電流而連接有為比VDD—CORE高的電壓VDDJO(例如，3.3V)。 因此，在用以直接控制使保險絲元件11程序化的陰極金屬氧化物半導體 晶體管12的AND電路13及緩沖電路16中也使用VDD_IO電源。
圖3表示圖2中的電平轉換器21的內部結構例。在圖3中，31為逆 變器，32及33為陽極金屬氧化物半導體晶體管，34及35為陰極金屬氧 化物半導體晶體管。逆變器31連接在VDD—CORE電源，陽極金屬氧化 物半導體晶體管32、 33的源極連接在VDD-IO電源。
在使圖2中的保險絲元件11程序化時，從系統大規模集成電路1的 外部將VDD—IO電壓作為FPEN信號施加給墊片20，并且，用控制電路 22選擇所希望的保險絲元件11。通過用電平轉換器21將控制電路22的 輸出信號轉換為VDD—IO電壓，能夠由AND電路13讓陰極金屬氧化物 半導體晶體管12導通，將保險絲元件11程序化。S卩，通過使電流從 VDD—10電源流入保險絲元件11，使其一部分斷線，來使其電阻值不可 逆變化。
另一方面，在程序動作以外的時候，即使不將電壓從外部提供給墊片 20，但由于電阻元件19的動作使FPEN信號固定在接地電位，因此不論 控制電路22的輸出狀態如何，都能夠由AND電路13讓陰極金屬氧化物 半導體晶體管12斷開，不會出現保險絲元件11被誤程序化的現象。
在接通 斷開系統大規模集成電路1的電源時也是一樣。系統大規模 集成電路l使用多個電壓。當接通'斷開電源時，這些多個電壓并不是被 同時接通.斷開，例如，電壓以VDD—10、 VDD-C0RE這樣的順序施力口。 此時，由于在施加有VDDJO的狀態下，電壓被施加在保險絲元件11上， 沒有被施加在控制電路22上，因此因圖3所示的陰極金屬氧化物半導體晶體管34、 35的互補輸入均接地，而使得電平轉換器21的輸出成為不定 狀態，AND電路13的一個輸入變得不定。但是，由于由電阻元件19下 拉(pull-down)到接地電位的FPEN信號，使AND電路13的其它輸入成 為接地電平(ground level),因此不論控制電路22的電壓施加狀態如何， 陰極金屬氧化物半導體晶體管12都不會導通。故而，能夠防止保險絲元 件ll被誤程序化的現象。這在斷開電源時也是一樣。
象這樣，能夠在用以程序化的控制電路22之外，通過采用對使用與 保險絲元件11相同的電源的AND電路13的一個輸入進行下拉這樣的結 構，實現即使在電源接通 斷開時，保險絲元件11也不會被誤程序化的 性能良好的電子保險絲電路。
另外，在圖2中對具有緩沖電路16的情況加以了說明，在沒有緩沖 電路16， FPEN信號被直接輸入到AND電路13時也是一樣。
圖4表示圖1中的電子保險絲電路3的其它結構例。在圖4中，23 為串聯連接在保險絲元件11的陽極金屬氧化物半導體晶體管，對于其它 與圖2相同的構成要素標注同一符號。在圖4中，由于將保險絲元件11 程序化的元件為陽極金屬氧化物半導體晶體管23，因此使用VDD—10電 源的NAND電路15的輸出被直接連接到該陽極金屬氧化物半導體晶體管 23的柵極上。故而，在使保險絲元件ll程序化時，通過將VDD—10電壓 施加給墊片20，用控制電路22選擇所希望的保險絲元件11，來使NAND 電路15的輸入雙方均為高電平，讓陽極金屬氧化物半導體晶體管23導通， 使保險絲元件ll程序化。
在程序動作以外的時候，即使不將電壓提供給墊片20， FPEN信號也 會因用以下拉的電阻元件19而成為接地電平，不論控制電路22的動作如 何，都能夠使陽極金屬氧化物半導體晶體管23保持為非導通狀態，能夠 防止錯誤的程序動作。在電源接通 斷開時也是一樣，不論VDD—CORE 的電源施加狀態如何，都能夠防止在施加有VDD—10電源的狀態下，將保 險絲元件11誤程序化的現象。
圖5表示圖1中的電子保險絲電路3的另外的結構例。圖5的例子為 減少了圖2中的AND電路13與緩沖電路16的元件數的結構，24為NOR 電路。與圖2時一樣，不論VDD—CORE電源的施加狀態如何，都能夠通過使FPEN信號為接地電平，來使NOR電路24的輸出固定為接地電平， 使陰極金屬氧化物半導體晶體管12為非導通狀態，防止保險絲元件11被 誤程序化的現象。
圖6表示圖1中的電子保險絲電路3的另外的結構例。在圖6的例子 中，由于FPEN信號的活性化電平為接地電位，因此由電阻元件19將墊 片20中的FPEN信號上拉(pull-up)到VDD—10電源。在此例中，也能夠 通過在程序動作以外的時候，將FPEN信號固定為VDD—10電壓，來在 不論VDD—CORE電源的施加狀態如何的情況下，使NOR電路24的輸 出固定為接地電平，使陰極金屬氧化物半導體晶體管12為非導通狀態， 防止保險絲元件11被誤程序化的現象。
圖7表示圖1中的電子保險絲電路3的另外的結構例。在圖7中，25 表示將系統大規模集成電路1上的墊片20與外部的機器接地(EXT—GND) 連接在一起的導線。為了防止保險絲元件11的誤程序化動作，最好在系 統大規模集成電路1的內部進行下拉，但是當因I /O單元區域2的面積 削減等理由而不能將下拉電阻元件插入到I / O單元區域2時，能夠通過 將安裝系統大規模集成電路1的機器的接地(EXT—GND)與墊片20連接在 一起，來防止保險絲元件11被誤程序化的現象。另外，在圖6中，當不 能將電阻元件19插入到I / 0單元區域2時，也可以在該系統大規模集成 電路1的外部上拉墊片20。
圖8表示圖1中的電子保險絲電路3的另外的結構例。在圖8中，26 為具有切斷控制電路22等與VDD—CORE電源之間的連接的開關作用的 陽極金屬氧化物半導體晶體管。將控制電路22從VDD_C0RE電源切斷 的結果是能夠實現低耗電。而且，能夠通過采用不切斷直接控制陰極金屬 氧化物半導體晶體管12的AND電路13及緩沖電路16、與VDD一IO電 源之間的連接這樣的結構，來防止在切斷控制電路22的電源連接時及從 切斷狀態恢復到原狀態時，保險絲元件11被誤程序化的現象。
圖9表示圖1中的電子保險絲電路3的另外的結構例。在圖9中，27 為具有切斷控制電路22等與接地之間的連接的開關作用的陰極金屬氧化 物半導體晶體管。將控制電路22從接地切斷的結果是能夠實現低耗電。 而且，能夠通過采用不切斷直接控制陰極金屬氧化物半導體晶體管12的AND電路13及緩沖電路16、與接地之間的連接這樣的結構，來防止在 切斷控制電路22的接地時及從切斷狀態恢復到原狀態時，保險絲元件11 被誤程序化的現象。
(工業上的利用可能性)
如上所述，本發明所涉及的電子保險絲電路被作為大規模集成電路中 的程序器件廣泛應用。
權利要求
1、一種電子保險絲電路，是大規模集成電路上的電子保險絲電路，其特征在于包括串聯電路，為保險絲元件與金屬氧化物半導體晶體管的串聯電路；邏輯電路，具有第一及第二輸入、和用以控制上述金屬氧化物半導體晶體管的柵極的一個輸出；程序電源，將同一電源電壓提供給上述串聯電路和上述邏輯電路；墊片，接收從上述大規模集成電路的外部輸入的保險絲程序允許信號，將上述保險絲程序允許信號提供給上述邏輯電路的上述第一輸入，以使在上述金屬氧化物半導體晶體管根據上述邏輯電路的上述第二輸入導通時，電流從上述程序電源流到上述保險絲元件，該保險絲元件的電阻值發生變化；以及電位固定機構，用以將上述墊片的電位固定為上述保險絲程序允許信號的非活性化電平，以使在沒有上述保險絲程序允許信號的輸入時，不論上述邏輯電路的上述第二輸入的狀態如何，上述金屬氧化物半導體晶體管均保持非導通狀態。
2、 根據權利要求l所述的電子保險絲電路，其特征在于 上述電位固定機構在上述大規模集成電路的內部具有用以在沒有上述保險絲程序允許信號的輸入時，固定上述墊片的電位的電阻元件。
3、 根據權利要求2所述的電子保險絲電路，其特征在于 上述電阻元件與上述墊片一起被配置在上述大規模集成電路的輸入輸出單元區域。
4、 根據權利要求l所述的電子保險絲電路，其特征在于 上述電位固定機構在上述大規模集成電路的外部具有用以在沒有上述保險絲程序允許信號的輸人時，將上述墊片連接在使用上述大規模集成電 路的機器的固定電位的機構。
5、 根據權利要求l所述的電子保險絲電路，其特征在于 上述程序電源與上述大規模集成電路的輸人輸出單元區域中的單元電源通用。
6、 根據權利要求l所述的電子保險絲電路，其特征在于 該電子保險絲電路還包括控制電路，接受比上述程序電源的電壓低的電源電壓的提供；以及電平轉換器，將上述控制電路的輸出轉換為上述程序電源的電壓電平 的信號，并將轉換后的信號提供給上述邏輯電路的上述第二輸入。
7、 根據權利要求6所述的電子保險絲電路，其特征在于 該電子保險絲電路還包括用以切斷上述控制電路的電源連接的開關機構；在切斷上述控制電路的電源連接時及從切斷狀態恢復到連接狀態時， 上述邏輯電路的電源連接都不被切斷。
8、 根據權利要求6所述的電子保險絲電路，其特征在于 該電子保險絲電路還包括用以切斷上述控制電路的接地的開關機構； 在切斷上述控制電路的接地時及從切斷狀態恢復到連接狀態時，上述邏輯電路的接地都不被切斷。
全文摘要
本發明公開了電子保險絲電路。目的在于在系統大規模集成電路中，當接通·斷開電源時，保險絲元件不會被誤程序化。用AND電路(13)來控制串聯連接到保險絲元件(11)的金屬氧化物半導體晶體管(12)的柵極，將該AND電路(13)的一個輸入下拉到接地，該AND電路(13)與連接在保險絲元件(11)的電源相同的電源相連接。
文檔編號H02H7/20GK101207277SQ200710167218
公開日2008年6月25日 申請日期2007年11月1日 優先權日2006年12月20日
發明者縣泰宏, 山本安衛, 川崎利昭, 白濱政則, 角真一 申請人:松下電器產業株式會社