[发明专利]电熔丝巨集

说明书

技术领域

本发明有关于电熔丝巨集（Electrical programmable fuse macro，eFuse macro），且特别有关于用于检测模式的严格（serious）条件的电熔丝巨集。

背景技术

电可编程熔丝或称电熔丝，被应用于很多电子装置。电熔丝可通过芯片制造（manufactured）后熔断电熔丝来编程（programmed）。超大规模集成（Very Large Scale Integration，VLSI）硅装置内的电熔丝通常通过在待编程的熔丝上应用相对较大功率（例如，具有足够幅度与持续时间的电流）来编程，从而熔化并分离（separate）熔丝本体材料。从而将电熔丝的阻值自熔断前的低阻值改变为熔断后的高阻值。根据电熔丝的阻值，电熔丝的状态被感测以判断电熔丝是否已熔断，也即电熔丝是熔断的熔丝（已编程）还是自然（natural）熔丝（未编程）。

可编程装置的电熔丝巨集通常由包括至少一个电熔丝单元的链条（chain）或者二维阵列（two-dimensional array）与对应的支持逻辑电路（supporting logic circuit）组成，其中电熔丝单元包括与编程及其传感电路相关的一个或者多个熔丝。整体上，熔断的熔丝的阻值通常高于未熔断的熔丝的阻值。例如，未熔断的自然熔丝可具有范围自100欧姆（Ω）至1kΩ的阻值，而通常熔断的熔丝可具有范围自5kΩ至10kΩ的阻值。然而，由于制程变动（process variation）、编程功率或者其它原因，有时熔断熔丝的阻值可能低于自然熔丝的阻值，即熔断熔丝的阻值不正常。当具有不正常阻值的熔断熔丝被感测时，将难以辨别熔断熔丝的状态，即具有不正常阻值的熔断熔丝可能被认为是未熔断的熔丝，因此每百万缺陷数（defective parts per million，DPPM）性能变差。

图1A是具有参考电阻器120的熔丝单元100的示意图。熔丝单元100包括熔丝110、参考电阻器（reference resistor）120以及传感单元（sensing unit）130，其中熔丝110耦接于传感单元130与接地端（ground）GND之间，以及参考电阻器120耦接于传感单元130与接地端GND之间。传感单元130感测熔丝110与参考电阻器120的阻值以判断熔丝110是否已熔断，即熔丝110是熔断熔丝还是自然熔丝，其中参考阻值器120的阻值介于熔断熔丝的阻值与自然熔丝的阻值之间。然而，若由于制程变动或者其它原因，熔丝110的阻值非常接近于参考电阻器120的阻值，传感单元130的判断可能是错误的，即熔丝110是具有临界失败阻值（marginal fail resistance）的熔断熔丝，临界失败阻值的熔断熔丝是阻值接近于参考电阻器的阻值的不正常熔断熔丝。

图1B是不使用参考电阻器的熔丝单元200的示意图。熔丝单元200包括熔丝210、N型金属氧化物半导体晶体管（NMOS）220、P型金属氧化物半导体晶体管（PMOS）230以及缓冲器（buffer）240。熔丝210耦接于接地端GND与NMOS220之间，以及NMOS220耦接于熔丝210与节点N₁之间。PMOS230的漏极耦接于电压VCC且PMOS230的源极耦接于节点N₁，其中节点N₁耦接于NMOS220与缓冲器240之间，具有较长长度的PMOS230可运作为电阻器。NMOS220可运作为受信号RD控制的开关，其中，当熔丝210的状态被读取或者感测时，信号RD产生。当NMOS220导通时，缓冲器240自节点N₁接收电压且通过判断节点N₁的电压是否超过缓冲器240的触发点（trigger point），提供输出信号S_out以指示熔丝210是否熔断。然而，一旦熔丝210的阻值由于制程变动而变得不正常，节点N₁的电压可能影响缓冲器240的判断，因此，可能会获得错误的输出信号S_out。

发明内容

有鉴于此，本发明特提供以下技术方案：