專利名稱：電一次可編程和一次可擦除熔絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及改進(jìn)的集成電路設(shè)備。更具體地，本發(fā)明貫注于可重編程的電可編程熔絲(eFuse)。
技術(shù)背景電可編程熔絲(eFuse)是一種簡單的電路元件，其具有熔斷或未熔斷的兩 種不同狀態(tài)之一。正如通常在本領(lǐng)域已知的，對eFuse的數(shù)據(jù)寫入包含熔 斷eFuse以代表"1";以及讓eFuse留在它們的缺省狀態(tài)(即未熔斷)，以代 表"0"值。在未熔斷狀態(tài)eFuse允許電接觸，而在熔斷狀態(tài)電接觸被切斷。 然而，在例如其中eFuse的熔斷實(shí)際上允許電接觸、因而以代表'T，的缺省 狀態(tài)來代表"0"的反向eFuse的情形中，也可以采用相反的方法。從國際商業(yè)機(jī)器公司可得的許多集成電路芯片已經(jīng)包括 一 組或多組 eFuse,它們被用來給集成電路芯片提供自我修復(fù)能力。利用eFuse,如果在 集成電路中檢測到瑕疵(imperfection),則適當(dāng)?shù)膃Fuse被斷開(tripped), 即熔斷。被激活的熔絲幫助所述芯片控制單個(gè)電路速度，以管理功耗并且修 復(fù)不希望的并且潛在地代價(jià)高的缺陷。如果所述技術(shù)檢測到該芯片因?yàn)楦鱾€(gè) 電路運(yùn)行太快或太慢而出現(xiàn)故障，則其能通過控制適當(dāng)?shù)谋镜仉妷簛?扼止 (throttle down)"這些電路或使它們加速。eFuse在集成電路芯片中提供，對 集成電路芯片而言，如果有，這也是很少的附加成本。圖1是按照已知結(jié)構(gòu)的eFuse的圖。如圖1所示，eFuse元件100包括多 個(gè)組件，該多個(gè)組件包括多晶硅熔絲110、熔絲鎖存器120、程序鎖存器130、 程序場效應(yīng)晶體管(FET)140和先行(look-ahead)編程復(fù)用器150。第一并且 主要的組件是多晶硅熔絲110。熔絲IIO有兩個(gè)可能的邏輯狀態(tài)。在所述示例 中，在其值被評估為邏輯"0"時(shí)它能夠保持完整。其它的狀態(tài)是"已編程" 并且評估為邏輯"1"。編程熔絲110需要幅度大約10 mA和200 )isec的持續(xù) 期的DC電流脈沖。通過動態(tài)增加多晶硅熔絲鏈接的電阻，這種高電流編程 熔絲110。熔絲鎖存器120與每個(gè)熔絲110相關(guān)聯(lián)。熔絲鎖存器120用作三個(gè)功能(1) 在熔絲編程期間，所有的熔絲鎖存器120被初始化為邏輯"0"，于是通過 提供用于確定何時(shí)編程每個(gè)熔絲110的序列使能機(jī)制，單個(gè)邏輯'T，被移位；(2) 當(dāng)讀取熔絲值時(shí)，熔絲鎖存器120被用來讀出并且存儲熔絲值；以及(3), 熔絲鎖存器具有附加的數(shù)據(jù)端口，被用來在所有的熔絲之間創(chuàng)建菊花鏈，該 附加的數(shù)據(jù)端口允許對全部熔絲的串行訪問。因?yàn)榫幊虇蝹€(gè)熔絲所需要的高 DC電流需求，所以邏輯"1"使用菊花鏈狀態(tài)鎖存器，通過O字段移位，以 便一次編程一個(gè)熔絲。eFuse 100的剩余組件只在編程熔絲110時(shí)起作用。希望的熔絲狀態(tài)被移 位到程序鎖存器130。當(dāng)程序鎖存器130加載有邏輯"1"時(shí)，它選擇程序FET 140并且還禁用先行編程復(fù)用器150。先行編程復(fù)用器150使得熔絲鎖存器的 被移位的'T，跳過沒有被選擇來編程的熔絲，由此節(jié)約了熔絲編程時(shí)間。對于要發(fā)生的編程，EFuseProg信號被使能并且利用FSource輸入跨越熔 絲110放置高的電壓，并且通過程序FET 140吸收結(jié)果產(chǎn)生的電流。只有在 高電流通路被啟用時(shí)，才能夠編程熔絲。程序FET 140在程序鎖存器130被 設(shè)置并且被移位的'T，到達(dá)熔絲鎖存器120時(shí)被啟用。對于有關(guān)eFuse和用 來執(zhí)行片上(on-chip )修復(fù)的eFuse的使用的更多的信息，參見Cowan等人 的 "On國Chip Repair and an ATE Independent Fusing Methodology," ITC international Test conference, IEEE 2002,第178-186頁,其通過引用在此并入。如上所述，電可編程熔絲已由國際商業(yè)機(jī)器公司用來替代金屬和激光熔 絲，以在電路上電編程操作設(shè)置或者修理芯片上的故障電路。然而，從上面 的描述明顯看到，當(dāng)前的eFuse技術(shù)利用eFuse電阻的低到高變化作為編程 eFuse的方式。在這樣做的過程中，eFuse能夠僅僅被編程一次并且不能夠重 編程。由于此限制，在當(dāng)前的技術(shù)下，eFuse不適合用在要求可重編程能力的 應(yīng)用中。例如，eFuse不能夠用在電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)應(yīng) 用中，該應(yīng)用典型地要求EEPROM以可重編程的方式被寫入、讀取和擦除。發(fā)明內(nèi)容鑒于上文，具有在eFuse的初始編程之后可重編程的電可編程熔絲(eFuse) 將是有益的。本發(fā)明提供了這樣的一種可重編程eFuse和用于重編程這樣的eFuse的方法。利用本發(fā)明，可編程信號通過讀出跨越兩個(gè)eFuse的差分信號(電壓或電 流)獲得。eFuse被看作可變電阻器，它們的值通過由編程電流源以精細(xì)粒度 (granularity)提供的電流激勵(stress)可從低到高調(diào)諧。eFuse理想地具有 隨時(shí)間或激勵電流的線性電阻增加，以便于提供對eFuse的編程的更好的控制。在校準(zhǔn)期間，eFuse對中的兩個(gè)eFuse被校準(zhǔn)到同 一 電阻值。為了向eFuse 對寫入，第一編程電流被施加到兩個(gè)eFuse的第一個(gè)，由此將其電阻值增加 一增量。該增量等于eFuse可以被以可控制方式編程的最小電阻步長，并且 將fc決于用來形成eFuse中的熔絲的材^f的電阻特性。作為這種一個(gè)eFuse 的電阻增加的結(jié)果，跨越兩個(gè)eFuse的電壓差被建立。該差指示第一 eFuse 處于已編程狀態(tài)。在編程之后，更小的電流源被用來在用于讀出eFuse對的邏輯值的兩個(gè) eFuse之間產(chǎn)生電壓差。指示第一 eFuse具有比第二 eFuse更大電壓的電壓差 指示第一 eFuse的已編程狀態(tài)。在優(yōu)選實(shí)施例中，第一 eFuse的未編程狀態(tài)對 應(yīng)于邏輯"0"，而第一 eFuse的已編程狀態(tài)對應(yīng)邏輯"1"。為了將讀出力丈大 器的邏輯值重置為"0",利用對第二 eFuse的后續(xù)寫入。比施加到第一 eFuse 的編程電流更大的編程電流被施加到第二 eFuse 。結(jié)果，當(dāng)該更大的編程電流 被施加到第二 eFuse時(shí)，第二 eFuse的電阻率變得高于第一 eFuse的電阻率。 因此，當(dāng)使用讀出電流讀出兩個(gè)eFuse之間的電壓差時(shí)，該第二eFuse將具有 比第一 eFuse更高的電壓，導(dǎo)致邏輯"0"輸出。繼相同的過程之后，eFuse可以接著以如先前所述的相同方式被重寫入。 在eFuse達(dá)到非常高的電阻值并且進(jìn)一步的編程不能被適當(dāng)?shù)乜刂浦?，?處理可以被盡可能多次地重復(fù)。在本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例中，提供了一種可重編程的電可編程熔絲 (eFuse),其包括第一eFuse，耦合到第一編程電流源和第一讀出電流源；以 及第二 eFuse,耦合到第二編程電流源和第二讀出電流源?？梢蕴峁┛刂七壿?， 該控制邏輯用于控制將來自第 一編程電流源的第 一編程電流和來自第 一讀出 電流源的第 一讀出電流施加到第一 eFuse,并且用于控制將來自第二編程電流 源的第二編程電流和來自第二讀出電流源的第二讀出電流施加到第二 eFuse 。 還可以提供讀出放大器，其耦合到所述第一 eFuse和第二 eFuse,用于讀出所述第一 eFuse的信號輸出和第二 eFuse的信號輸出的差。第二編程電流可以大于第 一編程電流。第 一編程電流可以將第一 eFuse 的電阻增加比第一 eFuse的最大電阻小的第一增量。第二編程電流可以將第 二eFuse的電阻增加比第二eFuse的最大電阻小、而大于第一增量的第二增量。 第一編程電流和第二編程電流可以分別多次應(yīng)用于第一 eFuse和第二 eFuse， 以便多次增加第一 eFuse和第二 eFuse的電阻，直到達(dá)到第一 eFuse和第二 eFuse的最大電阻。所述讀出放大器可以基于所述第一 eFuse的信號輸出和第二 eFuse的信 號輸出的差輸出邏輯值。如果所述差指示第一 eFuse處于已編程狀態(tài)，則所 述邏輯值可以為第一值，而如果所述差指示第一 eFuse處于未編程狀態(tài)，則 所述邏輯值可以為第二值。除了上面的之外，可以提供多個(gè)開關(guān)，從而所述控制邏輯使得多個(gè)開關(guān) 中的適當(dāng)?shù)拈_關(guān)打開和關(guān)斷，以控制將來自第一編程電流源的第一編程電流 和來自第 一讀出電流源的第 一讀出電流施加到第一 eFuse。所述控制邏輯還可 以使得多個(gè)開關(guān)中的適當(dāng)?shù)拈_關(guān)打開和關(guān)斷，以控制將來自第二編程電流源 的第二編程電流和來自第二讀出電流源的第二讀出電流施加到第一 eFuse?？芍鼐幊蘣Fuse可以是電可擦除可編程只讀存儲器電路的一部分?？芍?編程eFuse還可以是數(shù)據(jù)處理設(shè)備的一部分。該數(shù)據(jù)處理設(shè)備可以是例如集 成電路芯片、多芯片組件、母板、游戲控制臺、手持計(jì)算設(shè)備、便攜式計(jì)算 設(shè)備或非便攜式計(jì)算設(shè)備。在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，提供了 一種用于提供可重編程的電可編 程熔絲(eFuse)的方法。該方法可以包括提供第一 eFuse,該第一 eFuse 耦合到第 一編程電流源和第一讀出電流源；以及提供第二 eFuse,該第二 eFuse 耦合到第二編程電流源和第二讀出電流源。該方法還包括提供控制邏輯，該 控制邏輯用于控制將來自第一編程電流源的第一編程電流和來自第一讀出電 流源的第一讀出電流施加到第一 eFuse,并且用于控制將來自第二編程電流源 的第二編程電流和來自第二讀出電流源的第二讀出電流施加到第一 eFuse。該 方法還可以包括提供讀出放大器，該讀出放大器耦合到所述第一 eFuse和第 二 eFuse,用于讀出所述第一 eFuse的信號輸出和第二 eFuse的信號輸出的差。本發(fā)明的這些和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將在下面的本發(fā)明的示范性實(shí)施例的實(shí)施例的詳細(xì)描述將變得明顯。


現(xiàn)在將僅僅通過示例方式并且參照下面的附圖描述本發(fā)明的(各)實(shí)施例圖1是圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的電可編程熔絲(eFuse)的圖； 圖2是圖示按照本發(fā)明的示范性實(shí)施例的、用于提供可重編程eFuse的 示范性電路的圖；圖3是按照本發(fā)明的示范性實(shí)施例、標(biāo)識在編程、讀取和重編程期間圖 2的可重編程eFuse電阻^直和相應(yīng)的eFuse輸出的表；圖4是圖示在EEPROM應(yīng)用配置中用于利用本發(fā)明的可重編程eFuse的 示范性電路的示范性圖；圖5是描述按照本發(fā)明的示范性實(shí)施例、當(dāng)寫入和擦除可重編程eFuse 對時(shí)本發(fā)明的示范性操作的流程圖；圖6是描述按照本發(fā)明的示范性實(shí)施例、當(dāng)從可重編程eFuse對讀取邏 輯輸出值時(shí)本發(fā)明的示范性操作的流程圖；以及圖7是圖示其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的可重編程eFuse存儲器設(shè)備的數(shù)據(jù)處 理設(shè)備的示范性框圖。
具體實(shí)施方式
圖2是圖示按照本發(fā)明的示范性實(shí)施例的、用于提供可重編程eFuse的 示范性電路的圖。如圖2所示，電路200包括耦合到讀出放大器230的第 一 eFuse 210和第二 eFuse 220;以及多個(gè)電流源240 - 246 。多個(gè)電流源240 -246包括第一讀出電流源240、第一編程電流源242、第二讀出電流源244 和第二編程電流源246 。電流源240 - 246通過信號線和開關(guān)250-260被耦合eFuse 210和220對。 開關(guān)250-260包括'.第一讀出開關(guān)250、第一編程開關(guān)252、第二讀出開關(guān)254、 第二編程開關(guān)256、第一 eFuse開關(guān)258和第二 eFuse開關(guān)260。開關(guān)250-260 的開和關(guān)由讀/寫控制邏輯270控制。校準(zhǔn)和輸出控制邏輯280被提供來校準(zhǔn) 和控制讀出放大器230的輸出。眾所周知，電子薄膜或通孔(via)的電阻在電遷移之后增加，該電遷移是作為流過導(dǎo)體的電流的結(jié)果的導(dǎo)體的金屬原子的逐漸移位。電阻增加取決于激勵時(shí)間、溫度、激勵電流、導(dǎo)體材料和導(dǎo)通結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的eFuse技術(shù) 使用電遷移來導(dǎo)致eFuse的電阻從低電阻值到高電阻值遞增。利用本發(fā)明，可編程信號通過讀出跨越兩個(gè)eFuse 210和220的差分信 號(電壓或電流)獲得。eFuse被看作可變電阻器，其電阻值通過編程電流源 (例如，第一和第二編程源242和246)以精細(xì)粒度提供的電流激勵(例如 V。gi和Ipr。g2),可從低到高調(diào)諧。eFuse 210和220可以由任何適合的材料形 成，該任何適合的材料包括多晶硅、金屬或在硅集成電路形成工藝中典型 可用的其它材料。理想地，eFuse210和220由這樣的材料和構(gòu)造形成，該材 料和構(gòu)造隨著時(shí)間或激勵電流提供線性電阻增加，以便提供對eFuse的編程 更好的控制。理想地，如果在eFuse對210和220以及與它們相關(guān)^:的開關(guān)和電流源 之間存在完美匹配，那么讀出放大器的輸出的初始值不應(yīng)該是"0"或"1"， 而是電源和接地之間的電壓的一半。然而，工藝引入的變化可能導(dǎo)致那些組 件的錯配。結(jié)果，讀出放大器的輸出可能初始是'T，或"0"。為了補(bǔ)償這種 偏置，有必要校準(zhǔn)讀出放大器，使得該讀出放大器在讀取操作期間在其高增 益區(qū)操作。通過這樣做，編程"1"或"0"將需要最小的電壓差以及因此的 電阻變化。這種校準(zhǔn)在校準(zhǔn)和輸出控制邏輯280的控制下執(zhí)行。在校準(zhǔn)之后，eFuse 210和220接著可以被寫入。為了寫入到eFuse 210 和220對，第一編程電流(例如Iprogl);故施加到兩個(gè)eFuse的第一個(gè)(例如 eFuse 210 ),由此將其電阻值增加一增量。該增量等于eFuse 210能夠以可控 制方式被編程的最小的電阻步長，并且將取決于被用來在eFuse 210中形成熔 絲的材料的電阻特性。對eFuse 210的數(shù)據(jù)寫入由讀/寫控制邏輯270控制。作為eFuse 210的電阻增加的結(jié)果，建立了跨越兩個(gè)eFuse 210和220的 電壓差。該差表示eFuse 210處于已編程狀態(tài)。也就是說，當(dāng)讀出電流^爭越 eFuse 210和220兩者施加時(shí)，對于eFuse 210在讀出方丈大器230讀出的電壓 將比對于eFuse 220的更大，由此建立了跨越兩個(gè)eFuse 210和220的電壓差。為了將第一 eFuse 210的邏輯值重置為"0"，利用對第二 eFuse 220的后 續(xù)的寫入。編程電流被施加到第二 eFuse 220,使得第二 eFuse 220的電阻率 高于第一 eFuse 210的電阻率。因此，當(dāng)使用讀出電流1，記讀出在兩個(gè)eFuse 210和220之間的電壓差時(shí)，第二 eFuse 220將具有比第一 eFuse 210更高的電壓，導(dǎo)致邏輯"0"輸出。繼此相同的過程之后，eFuse 210和220可以接著以如先前描述的相同方 式被寫入。應(yīng)該注意到，讀出放大器230的隨后的重校準(zhǔn)不是必要的，即校 準(zhǔn)僅僅需要執(zhí)行一次。在eFuse210和220到達(dá)非常高的電阻值并且進(jìn)一步的 編程無法被適當(dāng)控制之前，讀和寫過程可以被盡可能多次地重復(fù)。圖3是按照本發(fā)明的示范性實(shí)施例、標(biāo)識在編程、讀取和重編程期間圖 2的可重編程eFuse電阻值和相對應(yīng)的eFuse輸出的表。如圖3所示的，表300 包括列310,標(biāo)識eFuse對的操作模式；列320,標(biāo)識在如圖2所示的電路 中的各開關(guān)的狀態(tài)('T，表示開關(guān)關(guān)斷，而"0"表示開關(guān)打開)；列330,標(biāo) 識第一 eFuse 210的電阻值；歹ll 340,標(biāo)識第二 eFuse 220的電阻值；以及列 350,標(biāo)識讀出》文大器的輸出。如圖3所示，在校準(zhǔn)期間，更小的讀出電流Iw通過關(guān)斷開關(guān)250、 254、 258和260并且打開其它開關(guān)而施加到eFuse 210和220。讀出》文大器230在 這種配置下為了最佳性能被校準(zhǔn)。在編程eFuse210和220對的過程中，第一 編程電流Ipragl通過關(guān)斷開關(guān)252和258 ;故施加到eFuse 210。這導(dǎo)致第一 eFuse 210具有R+5R的電阻值，而第二 eFuse 220具有初始的R的電阻值。因?yàn)?eFuse對沒有正被讀出，所以eFuse對的輸出沒有被提供，即"X"值。在讀取操作期間，讀出電流I，se通過關(guān)斷開關(guān)250、 254、 258和260并 且打開其它開關(guān)而施加到eFuse 210和220。因?yàn)閑Fuse 210的電阻比eFuse 220 的電阻大5 R,所以跨越eFuse 210的電壓比跨越eFuse 220的電壓更大。結(jié) 果，基于來自eFuse對的輸出的讀出放大器270的輸出是邏輯"1"。此后，后續(xù)的對第二 eFuse 220的寫入通過關(guān)斷開關(guān)256和260同時(shí)打 開其它開關(guān)而被執(zhí)行。作為對第二 eFuse 220寫入的結(jié)果，第一 eFuse 210的 電阻是R+5R,而第二eFuse220的電阻是R+2承5R。因此，第二 eFuse 220 的電阻比第一eFuse210的電阻更大。在隨后的讀取操作期間，該電阻差導(dǎo)致 跨越eFuse 210和220的電壓差，其中跨越第一 eFuse 210的電壓小于跨越第 二 eFuse 220的電壓。結(jié)果，eFuse對的輸出是邏輯"0"。這種eFuse對的相同的寫入過程可交替地重復(fù)，其中eFuse的電阻值繼 續(xù)遞增直到到達(dá)閾值電阻，在閾值電阻不可能進(jìn)一步編程。隨后的第一 eFuse 210的寫入必須導(dǎo)致比5 R更大的電阻變化，以便確保在eFuse 210和220之 間的電阻值的差被維持，因此，表示正在被編程的第一eFuse210的電壓差由讀出放大器23(U企測。因?yàn)閑Fuse的電阻與所施加的激勵成比例，其是電流 和施加該電流的時(shí)間量的乘積，所以eFuse 210的電阻變化可以通過經(jīng)由讀/ 寫控制邏輯270控制電流源以便例如提供更高的電流、或者可替代地通過增 加電流施加到eFuse 210的時(shí)間量來實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，eFuse 210第一次被寫入時(shí)，電流源被控制，使 得5 R的電阻變化在eFuse 210中實(shí)現(xiàn)。在所有對eFuse 210和220兩者的寫 入中，電流源被控制，使得獲得2 5R的電阻的變化。這確保將總存在某些電 阻差，因此在eFuse 210和220之間輸出電壓。用此方式，獲得可重編程eFuse。圖4是圖示在EEPROM應(yīng)用配置中、用于利用本發(fā)明的可重編程eFuse 的示范性電路的示范性圖。如圖4所示， 一系列480的eFuse對410和相對 應(yīng)的開關(guān)420被提供，并且信號線從電流源430 - 446被提供到每個(gè)eFuse對 中的各個(gè)eFuse。通過提供一系列480的eFuse對410,利用按照本發(fā)明的可 重編程eFuse,電可擦除可編程ROM設(shè)備變得可能。圖5-6是描述按照本發(fā)明的示范性實(shí)施例、對可重編程eFuse寫入、讀 取以及重編程的本發(fā)明的示范性操作的流程圖。將理解，流程示的每塊 和流程示的各塊的組合能夠由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)。這些計(jì)算機(jī)程序指 令可以被提供給處理器或用來產(chǎn)生機(jī)器的其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置，使得在 處理器或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置上執(zhí)行的指令，創(chuàng)建用于實(shí)現(xiàn)在流程圖塊 或各塊中指定的功能的裝置。這些計(jì)算機(jī)程序指令還可以被存儲在計(jì)算機(jī)可 讀存儲器或存儲介質(zhì)中，其能夠引導(dǎo)處理器或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特 定方式作用，使得存儲在計(jì)算機(jī)可讀存儲器或存儲介質(zhì)中的指令產(chǎn)生制造物 品，該制造物品包括實(shí)現(xiàn)在流程塊或各塊中指定的功能的指令裝置。因此，流程示的各塊支持用于執(zhí)行指定功能的裝置的組合、用于執(zhí) 行指定的功能的步驟的組合、和用于執(zhí)行指定功能的程序指令裝置。還將理 解到，流程示的每個(gè)塊以及流程示的各塊的組合，可以通過執(zhí)行指 定功能或步驟的基于專用硬件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、或通過專用硬件和計(jì)算機(jī)指令 的組合實(shí)現(xiàn)。圖5是描繪按照本發(fā)明的示范性實(shí)施例、當(dāng)寫入和擦除可重編程eFuse 對時(shí)本發(fā)明的示范性操作的流程圖。如圖5所示的操作可以例如由具有例如 可重編程eFuse對的集成電路中的控制邏輯執(zhí)行。如圖5所示，操作通過初始化讀出放大器的校準(zhǔn)開始(步驟510)。在校準(zhǔn)之后的某個(gè)時(shí)間，對是否要對eFuse對執(zhí)行寫入操作做出確定(步驟520)?？?以基于例如在控制邏輯中是否接收到寫入信號做出此確定。產(chǎn)生控制信號以使得第一編程電流被施加到eFuse對的第一 eFuse，由此 增加其電阻(步驟530)。該控制信號可以例如是用于控制集成電路中的開關(guān)、 由此打開和關(guān)斷適當(dāng)?shù)拈_關(guān)來將第一編程電流施加到第一 eFuse的信號。該 對第一 eFuse的寫入導(dǎo)致在eFuse對的第 一和第二 eFuse之間的電阻值的差、 以及因此跨越這些eFuse的任何讀出的電壓/電流的差。這導(dǎo)致編程結(jié)果(例 如，邏輯"1")由eFuse對輸出。操作接著等待命令將eFuse對返回到未編程狀態(tài)(步驟540)。對關(guān)于是否 要將eFuse對返回到未編程狀態(tài)(即邏輯"0"輸出)作出確定(步驟550)。 如果否，則操作返回到步驟540并且繼續(xù)等待。如果eFuse對將被返回到未 編程狀態(tài)，則產(chǎn)生控制信號來使得第二編程電流被施加到eFuse對的第二 eFuse (步驟560 )。該控制信號可以例如是用于在集成電路中控制開關(guān)、由此 打開和關(guān)斷適當(dāng)?shù)拈_關(guān)以便施加第二編程電流到第二 eFuse的信號。該第二 施加的編程電流導(dǎo)致大于第一 eFuse的電阻值的第二 eFuse的任何一個(gè)電阻 值，由此導(dǎo)致從eFuse對輸出的邏輯"0"。接著該操作結(jié)束。應(yīng)該認(rèn)識到，在每次希望可重編程eFuse對的編程時(shí)，可以重復(fù)上面的 圖5中描述的操作。然而，讀出放大器的校準(zhǔn)僅僅要求一次。利用后續(xù)的對 eFuse對的寫入以編程eFuse對，所述電流和/或所述電流的施加的持續(xù)期可以 被修改，以便實(shí)現(xiàn)eFuse對的各eFuse之間的電壓差。因此對eFuse對的第一 寫入可以利用第 一 電流和持續(xù)期，而所有隨后的對eFuse對的寫入可以利用 第二電流和/或持續(xù)期。而且，此操作可對在所述系統(tǒng)或裝置中提供的每個(gè)可 重編程eFuse對執(zhí)行。因此，如圖5所示的上述操作在相同的集成電路設(shè)備 內(nèi)可以被重復(fù)許多次。圖6是描繪按照本發(fā)明的示范性實(shí)施例、當(dāng)從可重編程eFuse對讀取邏 輯輸出值時(shí)本發(fā)明的示范性操作的流程圖。如圖6所示的操作可以通過在具 有按照本發(fā)明的可重編程eFuse對的集成電路中提供的控制邏輯執(zhí)行。如圖6所示，操作通過產(chǎn)生控制信號以便使得讀出電流被施加到eFuse 對來開始(步驟610)。該控制信號可以是例如使集成電路中的適當(dāng)?shù)拈_關(guān)打開 和關(guān)斷、由此施加讀出電流到eFuse對的第 一和第二 eFuse的控制信號。在作 為結(jié)果的eFuse的電壓輸出之間的差被讀出(步驟620)。對所述差是否指示eFuse對的編程狀態(tài)作出確定(步驟630)。如果是，則eFuse對的輸出被設(shè)置 為邏輯"1"(步驟640)。如果否，則eFuse對的輸出被設(shè)置為邏輯"0"(步驟 650)。該操作然后終止。因此，本發(fā)明提供了一種可重編程eFuse裝置。本發(fā)明的機(jī)制可以用在 希望永久存儲設(shè)備的可重編程能力的任何應(yīng)用中。例如，本發(fā)明的一個(gè)可能 的應(yīng)用是作為EEPROM型設(shè)備。它還能夠給集成電路提供多種自我修復(fù)能 力。如上所述的電路是集成電路芯片的設(shè)計(jì)的一部分。該芯片設(shè)計(jì)以圖形計(jì) 算機(jī)編程語言創(chuàng)建，并且被存儲在計(jì)算機(jī)存儲介質(zhì)(如盤、帶、物理硬盤驅(qū)動 或如在存儲存取網(wǎng)絡(luò)中的虛擬硬盤驅(qū)動)。如果設(shè)計(jì)者不制造芯片或者用來制 造芯片的光刻掩模，則設(shè)計(jì)者直接地或間接地通過物理手段(例如，通過提供 存儲該設(shè)計(jì)的存儲介質(zhì)的拷貝)或者電的方式(例如，通過因特網(wǎng))將作為結(jié)果 的設(shè)計(jì)發(fā)送到實(shí)體。存儲的設(shè)計(jì)接著被轉(zhuǎn)換為用于光刻掩模的制造的適當(dāng)格 式(例如，GDSII),其典型地包括要在晶片上形成的多個(gè)所述芯片設(shè)計(jì)拷貝。光刻掩模被利用來定義要蝕刻或其它處理的晶片(和/或其上的層)的區(qū)域。結(jié)果產(chǎn)生的集成電路芯片可以通過制造商以原始的晶片形式(也就是說， 作為具有多個(gè)未封裝的芯片的單個(gè)晶片)、作為棵?；蛘咭苑庋b形式分發(fā)。在 后一種情形，該芯片被安裝在單個(gè)芯片封裝(如塑料載體，其引腳被附加到 母板或者其它更高級別的載體)或者在多芯片封裝中(如陶瓷載體，其具有表 面互連或者掩埋互連之一或兩者)。在任何情形中，該芯片然后和其它芯片、 分立電路元件和/或作為下述之一的部分的其它信號處理設(shè)備集成(a)中間產(chǎn) 品(如母板)或(b)終端產(chǎn)品。該終端產(chǎn)品可以是包括集成電路芯片的任何產(chǎn) 品，從玩具和其它低端應(yīng)用到游戲控制臺、手持或者便攜式計(jì)算設(shè)備、以及 具有顯示器、鼠標(biāo)和其它輸入設(shè)備和中央處理器的其它高級非便攜式計(jì)算機(jī)產(chǎn)品。圖7是圖示其中可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的可重編程eFuse存儲器設(shè)備的數(shù)據(jù)處 理設(shè)備的示范性框圖。如圖7所示，可重編程eFuse存儲器設(shè)備720被提供 在與處理器730相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備710之上或之中。應(yīng)該注意到，盡管 數(shù)據(jù)處理設(shè)備710被圖示為具有耦合到處理器730的單個(gè)可重編程eFuse存 儲器設(shè)備720，但是本發(fā)明不限于此。而是，在按照本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理設(shè)備710中，可以與一個(gè)或多個(gè)處理器730相關(guān)聯(lián)地提供多個(gè)可重編程eFuse存儲 器設(shè)備720。這些可重編程eFuse存儲器設(shè)備720可以被提供為EEPROM型 設(shè)備、非易失性隨機(jī)存取存儲器設(shè)備等。如上所述，數(shù)據(jù)處理設(shè)備710可以是任何數(shù)量的不同類型的數(shù)據(jù)處理設(shè) 備。這樣的數(shù)據(jù)處理設(shè)備包括但不限于集成電路芯片、多芯片封裝、母板等。 數(shù)據(jù)處理設(shè)備710可以是更大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或設(shè)備700的一部分。該更大 的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)或設(shè)備700可以是利用數(shù)據(jù)處理設(shè)備710的任何類型的設(shè)備， 其范圍從玩具和其它低端應(yīng)用到游戲控制臺、手持或者便攜式計(jì)算設(shè)備、以 及其它高級的非便攜式計(jì)算設(shè)備，如桌面型計(jì)算機(jī)、服務(wù)器等。本發(fā)明的描述已經(jīng)出于解釋和說明的目的而呈現(xiàn)，并且意圖不在于窮舉 或者限制本發(fā)明為所公開的形式。許多修改和變化對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將 是顯然的。實(shí)施例被選擇和描述以便最好地解釋本發(fā)明的原理、實(shí)際應(yīng)用， 并且使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解適于預(yù)期的特定使用的、具有各種修 改的各種實(shí)施例的本發(fā)明。
權(quán)利要求
1. 一種可重編程的電可編程熔絲eFuse，包括第一eFuse，耦合到第一編程電流源和第一讀出電流源；第二eFuse，耦合到第二編程電流源和第二讀出電流源；控制邏輯，用于控制將來自第一編程電流源的第一編程電流和來自第一讀出電流源的第一讀出電流施加到第一eFuse，并且用于控制將來自第二編程電流源的第二編程電流和來自第二讀出電流源的第二讀出電流施加到第二eFuse；以及讀出放大器，耦合到所述第一eFuse和第二eFuse，用于讀出所述第一eFuse的信號輸出和第二eFuse的信號輸出的差。
2. 如權(quán)利要求1所述的可重編程eFuse，其中所述讀出放大器可被操作來 基于所述第一 eFuse的信號輸出和第二 eFuse的信號輸出的差，輸出邏輯值。
3. 如權(quán)利要求2所述的可重編程eFuse,其中如果所述差指示第一 eFuse 處于已編程狀態(tài)，則所述邏輯值為第一值，而如果所述差指示第一 eFuse處 于未編程狀態(tài)，則所述邏輯值為第二值。
4. 如權(quán)利要求1所述的可重編程eFuse,其中第二編程電流大于第一編程 電流。
5. 如權(quán)利要求1所述的可重編程eFuse,其中第一編程電流將第一 eFuse 的電阻增加比第一 eFuse的最大電阻小的第 一增量。
6. 如權(quán)利要求5所述的可重編程eFuse，其中第二編程電流將第二 eFuse 的電阻增加比第二 eFuse的最大電阻小并大于第一增量的第二增量。
7. 如權(quán)利要求1所述的可重編程eFuse,其中第 一編程電流和第二編程電 流可分別多次應(yīng)用于第一 eFuse和第二 eFuse，以便多次增加第一 eFuse和第 二 eFuse的電阻，直到達(dá)到第一 eFuse和第二 eFuse的最大電阻。
8. 如權(quán)利要求1所述的可重編程eFuse,其中可重編程eFuse是電可擦除 可編程只讀存儲器電路的一部分。
9. 如權(quán)利要求1所述的可重編程eFuse，還包括多個(gè)開關(guān)，其中所述控制邏輯使得多個(gè)開關(guān)中的適當(dāng)?shù)拈_關(guān)打開和關(guān)斷， 以便控制將來自第一編程電流源的第一編程電流和來自第一讀出電流源的第 一讀出電流施加到第一 eFuse，并且其中所述控制邏輯使得多個(gè)開關(guān)中的適當(dāng)?shù)拈_關(guān)打開和關(guān)斷，以便用于控制將來自第二編程電流源的第二編程電流和來自第二讀出電流源的第二讀出電流施加到第一 eFuse。
10. 如權(quán)利要求1所述的可重編程eFuse，還包括 校準(zhǔn)邏輯，用于校準(zhǔn)讀出放大器。
11. 一種用于提供可重編程的電可編程熔絲eFuse的方法，包括 4是供第一eFuse，該第一 eFuse耦合到第一編程電流源和第 一讀出電流源； 提供第二 eFuse ，該第二 eFuse耦合到第二編程電流源和第二讀出電流源； 提供控制邏輯，該控制邏輯用于控制將來自第 一編程電流源的第 一編程電流和來自第 一讀出電流源的第 一讀出電流施加到第一 eFuse，并且用于控制 將來自第二編程電流源的第二編程電流和來自第二讀出電流源的第二讀出電 流施加到第一 eFuse;以及提供讀出放大器，該讀出放大器耦合到所述第一eFuse和第二eFuse，用 于讀出所述第一 eFuse的信號輸出和第二 eFuse的信號輸出的差。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括配置所述讀出放大器，以基于所述第一 eFuse的信號輸出和第二 eFuse 的信號輸出的差輸出邏輯值。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中配置所述讀出放大器，如果所述差 指示第一 eFuse處于已編程狀態(tài)，則輸出為第一值的邏輯值，而如果所述差 指示第一eFuse處于未編程狀態(tài)，則輸出第二值。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中第二編程電流大于第一編程電流。
15. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中配置第一編程電流，使得第一編程 電流將第一 eFuse的電阻增加比第一 eFuse的最大電阻小的第一增量。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中配置第二編程電流，使得第二編程 電流將第二 eFuse的電阻增加比第二 eFuse的最大電阻小而大于第 一增量的第 二增量。
17. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中第一編程電流和第二編程電流可分 別多次應(yīng)用于第一 eFuse和第二 eFuse,以多次增加第一 eFuse和第二 eFuse 的電阻，直到達(dá)到第一 eFuse和第二 eFuse的最大電阻。
18. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括提供可重編程eFuse作為電可擦除可編程只讀存儲器電路的一部分。
19. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括提供多個(gè)開關(guān)，其中所述控制邏輯使得多個(gè)開關(guān)中的適當(dāng)?shù)拈_關(guān)打開和 關(guān)斷，以便控制將來自第 一編程電流源的第 一編程電流和來自第 一讀出電流源的第一讀出電流施加到第一 eFuse,并且其中所述控制邏輯使得多個(gè)開關(guān)中 的適當(dāng)?shù)拈_關(guān)打開和關(guān)斷，以便用于控制將來自第二編程電流源的第二編程 電流和來自第二讀出電流源的第二讀出電流施加到第一 eFuse。
20. 如權(quán)利要求11所述的方法，還包括 提供用于校準(zhǔn)讀出放大器的校準(zhǔn)邏輯。
21. —種數(shù)據(jù)處理設(shè)備，包括 處理器以及耦合到所述處理器的可重編程存儲器，其中所述可重編程存儲器包括如 權(quán)利要求1至10的任一所述類型的一個(gè)或多個(gè)可重編程的電可編程熔絲 6Fuse。
22. 如權(quán)利要求21所述的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備是集成 電路芯片、多芯片封裝、母板、游戲控制臺、手持計(jì)算設(shè)備、便攜式計(jì)算設(shè) 備或非便攜式計(jì)算設(shè)備之一 。
全文摘要
提供了一種用于提供可重編程的電可編程熔絲(eFuse)的裝置和方法。利用該裝置和方法，一對eFuse被提供來耦合到編程電流源和讀出電流源。當(dāng)該對eFuse被編程時(shí)，第一編程電流被施加到第一eFuse，由此將第一eFuse的電阻增加一增量。當(dāng)該對eFuse被返回到未編程狀態(tài)時(shí)，第二編程電流源被施加到第二eFuse，由此增加第二eFuse的電阻為大于第一eFuse的電阻。當(dāng)讀出電流被施加到eFuse時(shí)，結(jié)果產(chǎn)生的跨越eFuse的電壓差被標(biāo)識，并且被用來指示可重編程eFuse是處于已編程狀態(tài)還是未編程狀態(tài)。
文檔編號G11C17/16GK101283412SQ200680037308
公開日2008年10月8日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月7日
發(fā)明者埃斯金德·黑盧, 奇潔明, 戴維·W·博爾斯特勒, 薩布拉馬尼恩·S·艾耶 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司