熔斷器電路及其驅動方法

2023-10-11 07:11:29

專利名稱：熔斷器電路及其驅動方法
技術領域：
本發明涉及一種用於設計半導體的技術，更具體地涉及一種用於通過使用熔斷器 來進行各種電路操作的熔斷器電路及其驅動方法。
背景技術：
一般而言，隨著包括雙倍數據速率同步DRAM (DDR SDRAM)的半導體器件的集成度 迅速增加，在一個半導體器件內提供多於數千萬的存儲器單元。然而，如果在這些存儲器單 元中的任一存儲器單元中出現故障，對應半導體器件可能無法進行所需操作。隨著半導體 器件工藝的技術發展，只在半導體器件的少量存儲器單元中出現故障。即使半導體器件具 有少量有缺陷的存儲器單元，仍然可能丟棄半導體器件，這造成差的成品率。為了應對這一 點，已經提出使用冗餘存儲器單元即額外的正常存儲器單元。如果在正常存儲器單元中出 現故障，則替換和使用冗餘存儲器。下文將由於存在有缺陷的單元而需要用冗餘單元來替 代的存儲器單元稱為「待修復的存儲器單元」。與待修復的存儲器單元對應的地址信息編程在用於冗餘的熔斷器電路中。用於冗 餘的熔斷器電路包括用於地址信息的編程的多個熔斷器。換而言之，用於冗餘的熔斷器電 路輸出編程的地址信息，並且半導體器件比較輸出信號與在讀取和寫入操作期間施加的地 址信息，從而如果訪問待修復的存儲器單元，則允許訪問冗餘存儲器單元而不是待修復的 存儲器單元。作為參考，一種用於編程熔斷器的方案包括電熔斷器切斷方法、雷射切斷方案等。 這裡，電熔斷器切斷方法是基於以下事實即，將過量電流施加到待切斷的熔斷器以便融化 並造成待切斷的熔斷器斷開。雷射切斷方案是基於使用雷射束來燒斷待切斷的熔斷器造成 待切斷的熔斷器斷開這一事實。通常，相對於電熔斷器切斷方法，雷射切斷方案使用廣泛， 因為它比電熔斷器切斷方法更簡易。同時，除了上述用於冗餘的熔斷器電路，熔斷器還用於在整個半導體器件中執行 各種操作。例如，熔斷器用於調節以工藝敏感方式來工作的恆定電壓生成電路中的電壓。同 樣，熔斷器多樣地用在用於測試的控制電路、用於選擇各種模式的控制電路等中。下文出於 說明目的將給出對使用熔斷器的用於冗餘的熔斷器電路例子的描述。圖1是圖示了構成常規半導體器件的用於冗餘的熔斷器電路的電路圖。參照圖1，用於冗餘的熔斷器電路包括熔斷器單元110、鎖存單元130、預充電單元 150和緩衝單元170。熔斷器單元110被配置成響應於第零到第三熔斷器使能信號EN_ADD，通過 流過具有熔斷器的電流路徑的驅動電流來驅動輸出級的公共節點COM。熔斷器單元110包括多個熔斷器112和多個開關單元114。熔斷器112用來編程與待修復的存儲器單元對應的地址信息，並且包括第零到第 三熔斷器F0、Fl、F2和F3。開關單元114用來分別接收熔斷器使能信號EN_ADD，以 便形成具有對應熔斷器的下拉電流路徑。開關單元114包括第零到第三NM0S電晶體NM0、 NMUNM2 禾口 NM3。鎖存單元130被配置成根據響應於第零到第三熔斷器使能信號EN_ADD而 操作的公共節點COM的電壓電平來鎖存對應邏輯值。鎖存單元130包括第零和第一反相器 INV0 和 INV1。預充電單元150被配置成在鎖存單元130中設置初始邏輯值。預充電單元150包 括第零PM0S電晶體PM0，該電晶體具有在電源電壓VDD級與公共節點COM之間的源極-漏 極路徑，並且通過其柵極接收預充電信號PCGB。這裡，預充電信號PCGB在半導體器件進行 激活操作、讀取操作或者寫入操作時從邏輯『低』轉變成邏輯『高』。緩衝單元170被配置成接收鎖存單元130的輸出信號並且輸出熔斷器狀態信號 INF_ADD，而且包括兩個反相器。這裡，熔斷器狀態信號INF_ADD包括編程在多個熔斷器112 中的待修復的存儲器單元的地址信息。半導體器件響應於熔斷器狀態信號INF_ADD來判斷 待訪問的存儲器單元是否對應於待修復的存儲器單元。下文出於說明目的將描述對於切斷或者沒有切斷第零熔斷器F0的每一種情況， 如何根據第零熔斷器使能信號EN_ADD是否激活來操作用於冗餘的熔斷器電路。首先，由於響應於邏輯『低』的預充電信號PCGB對公共節點COM進行預充電，所以 鎖存單元130鎖存邏輯『高』。隨後在激活操作、讀取操作或者寫入操作時，預充電信號PCGB 從邏輯『低』轉變成邏輯『高』，並且第零使能信號EN_ADD被激活成邏輯『高』，因此接通 第零NM0S電晶體NM0。在這一情況中，當沒有切斷第零熔斷器F0時，由於下拉電流路徑形成於公共節點 COM與接地電壓(VSS)級之間，所以公共節點COM的電壓電平低於第零反相器INV0的閾值 電壓，並且熔斷器狀態信號為邏輯『高』。或者，當切斷第零熔斷器F0時，公共節點COM通過 鎖存單元130來維持邏輯『高』。也就是說，由於第一驅動單元INV1產生上拉電流路徑，所 以公共節點COM維持邏輯『高』，並且熔斷器狀態信號INF_ADD為邏輯『低』。如上所述，熔斷器狀態信號INF_ADD根據對應熔斷器是否被切斷來維持邏輯『低』 或者邏輯『高，。半導體器件基於熔斷器狀態信號INF_ADD來接收待修復的存儲器單元的地 址f曰息。同時，隨著半導體器件的工藝技術發展，不僅在構成電路的部件之間而且在熔斷 器之間的間距減少使半導體器件尺寸縮小。當進行用於切斷熔斷器的燒斷過程時，在熔斷 器之間的間距減小可能造成以下問題。也就是說，與待切斷的熔斷器相鄰的熔斷器受到由傳導性副作用所造成的破壞 (例如斷裂)以及在進行燒斷過程時產生的衝擊。當然，斷裂可能沒有在進行燒斷過程時出 現，但是也可能由於在熔斷器與覆蓋熔斷器的絕緣層之間的應力或者錯誤工藝而出現。在 斷裂出現在熔斷器中的情況中，最嚴重的問題在於可能將沒有打算切斷的熔斷器置於該熔 斷器被確定為『切斷的熔斷器』的狀態。這一情形可能造成半導體器件故障。一般而言，在熔斷器中出現的斷裂分類成三類。第一類是由於斷裂本身而造成熔斷器失效的失效斷裂。第二類是根據環境和時間造成熔斷器失效的漸進斷裂。第三類是由 於在熔斷器中出現的斷裂程度不大而在半導體器件的壽命內不造成失效的無害斷裂(free crack)。在第一類的情況中，由於半導體器件在其裝運之前出現故障，所以在測試模式如探 測模式或者封裝測試中可以檢測到故障，因而能夠防止故障或者將半導體器件確定為「有 缺陷」。然而在第二類的情況中，由於在半導體器件的裝運之前進行的測試模式中沒有檢測 到半導體器件的故障，所以沒有進行正確的判斷。此外，由於半導體器件在裝運之後故障， 所以使用半導體器件的消費者可能遇到故障。圖2是圖示了公共節點COM以圖1的熔斷器狀態為根據的電壓電平改變的波形圖。參照圖1和圖2，當切斷熔斷器時，通過流過由第一反相器INV1產生的上拉電流路 徑的驅動電流來驅動公共節點COM，並且公共節點COM維持高電壓電平。也就是說，公共節 點COM的電壓電平取決於流過上拉電流路徑的驅動電流。或者，當沒有切斷熔斷器時，通過 流過由對應熔斷器和耦合到熔斷器的NM0S電晶體產生的下拉電流路徑的驅動電流來驅動 公共節點COM，並且公共節點COM維持低電壓電平。在這一情況中，公共節點COM的電壓電 平取決於流過上拉電流路徑的驅動電流和流過下拉電壓電路的驅動電流。圖2圖示了其中公共節點COM的電壓電平基於熔斷器的電阻值(例如60KQ)而 變為高電平或低電平的例子。也就是說，當熔斷器的電阻值低於例如60KQ時，因為預充電 的電荷被放電，公共節點COM具有低電壓電平。當熔斷器的電阻值高於60KQ時，公共節點 COM通過流過上拉電流路徑的驅動電流來維持高電壓電平。然後，公共節點COM的電壓電平 確定熔斷器狀態信號INF-ADD的邏輯電平。換而言之，根據熔斷器是否被切斷來確定熔斷 器狀態信號INF_ADD的邏輯電平。同時如上所述，斷裂可能在任何熔斷器中出現。這時，沒有切斷的熔斷器的電阻值 根據環境和時間變得越來越高。換而言之，在沒有切斷的狀態中的正常熔斷器應當具有低 於例如60KQ的電阻值。如果斷裂在熔斷器中出現，則熔斷器可能具有比沒有出現斷裂的 熔斷器的電阻值更高的電阻值，但是出現斷裂的熔斷器也可能具有低於60KQ的電阻值。 因此，在測試模式中檢測結果表明出現斷裂的熔斷器沒有被切斷，並且因此被確定為「正常 熔斷器」。然而，出現斷裂的熔斷器的電阻值根據環境和時間變得高於60KQ。這時，因為將 沒有打算切斷的熔斷器識別為切斷的熔斷器，半導體器件出現故障。因此，對於沒有打算切斷的熔斷器，應為邏輯『高』的熔斷器狀態信號INF_ADD由 於斷裂而為邏輯『低』，並且半導體器件的可靠性由於這一故障而降低。

發明內容
本發明的一個實施例涉及提供一種半導體器件，其用於控制流過具有熔斷器的電 流路徑的驅動電流、由此檢測出現斷裂的熔斷器。本發明的另一實施例涉及提供一種用於確定在切斷熔斷器時將向熔斷器施加的 適當力的半導體器件，其按照通過調整流過具有熔斷器的電流路徑的驅動電流而獲得的測 試結果來確定所述適當的力。根據本發明的一個方面，提供一種熔斷器電路，該熔斷器電路包括熔斷器單元， 配置成根據熔斷器是否被切斷而在第一節點形成電流路徑；驅動電流控制器，配置成響應於測試信號來控制第一節點的電勢電平；以及輸出單元，配置成響應於第一節點的電勢電 平來輸出熔斷器狀態信號。驅動電流控制器可以在接收熔斷器狀態信號的反饋之後驅動第一節點。熔斷器電路還可以包括配置成響應於預充電信號對第一節點進行預充電的預充 電單元。驅動電流控制器可以允許第一節點在測試模式中的電勢大於在正常模式中的電勢。驅動電流控制器可以包括第一驅動單元，配置成接收測試信號，並且響應於測試 信號來驅動第一節點；以及第二驅動單元，配置成接收測試信號，並且響應於測試信號來驅 動第一節點，其中第一驅動單元和第二驅動單元各自具有互不相同的驅動強度。第一驅動單元可以在正常模式期間被使能，第二驅動單元可以在測試模式期間被 使能，並且第二驅動單元可以具有比第一驅動單元的電流驅動強度更大的電流驅動強度。驅動電流控制器可以包括基本驅動單元，配置成接收熔斷器狀態信號並且驅動 第一節點；以及附加驅動單元，配置成接收熔斷器狀態信號並且響應於測試信號來附加地 驅動第一節點。基本驅動單元可以在正常模式期間被使能，並且基本驅動單元和附加驅動單元可 以在測試模式期間被使能。熔斷器單元可以包括熔斷器，配置成編程所需信息；以及開關單元，配置成響應 於熔斷器使能信號來將熔斷器耦合到電流路徑中，其中熔斷器和開關單元可以耦合於第一 節點與電源電壓級之間。熔斷器單元可以包括多個熔斷器，配置成用來編程與待修復的存儲器單元對應 的地址信息；以及多個開關單元，配置成對應於多個熔斷器中的相應熔斷器，並且響應於與 熔斷器使能信號對應的地址信號將多個熔斷器中的對應熔斷器耦合到電流路徑中。根據本發明的另一方面，提供一種熔斷器電路，該熔斷器電路包括熔斷器單元， 配置成根據熔斷器是否被切斷而在第一節點上形成電流路徑；鎖存單元，配置成鎖存第一 節點以便輸出熔斷器狀態信號；以及供應電流控制器，配置成響應於測試信號來控制向鎖 存單元施加的驅動電流。熔斷器電路還可以包括配置成響應於預充電信號對第一節點進行預充電，以及設 置鎖存單元中的初始值的預充電單元。供應電流控制器可以包括偏置電壓生成單元，配置成生成與測試信號對應的偏 置電壓；以及電流供應單元，配置成向鎖存單元供應與偏置電壓對應的驅動電流。供應電流控制器可以允許在測試模式中的驅動電流大於在正常模式中的驅動電 流，並且將所得驅動電流施加到鎖存單元。熔斷器單元可以包括熔斷器，配置成用來編程所需信息；以及開關單元，配置成 響應於熔斷器使能信號將熔斷器耦合到電流路徑中，其中熔斷器和開關單元可以耦合於第 一節點與電源電壓級之間。熔斷器單元可以包括多個熔斷器，配置成用來編程與待修復的存儲器單元對應 的地址信息；以及多個開關單元，配置成對應於多個熔斷器中的相應熔斷器，並且響應於與 熔斷器使能信號對應的地址信號將多個熔斷器之中的對應熔斷器耦合到電流路徑中。
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鎖存單元可以包括前向驅動單元，配置成響應於第一節點的電勢電平來輸出熔 斷器狀態信號；以及後向驅動單元，配置成被供應有通過供應電流控制器控制的驅動電流， 並且在接收熔斷器狀態信號的反饋之後驅動第一節點。根據本發明的另一方面，提供一種用於驅動熔斷器電路的方法，該方法包括當進 入測試模式時生成測試信號；形成通過第一節點和熔斷器的電流路徑；響應於測試信號來 驅動第一節點；並且在緩衝第一節點的電勢之後檢測熔斷器的狀態。第一節點可以包括通過流過電流路徑的正常驅動電流在正常模式中驅動第一節 點；並且通過比正常驅動電流更大的測試驅動電流在測試模式中驅動第一節點。熔斷器可以具有編程於其中的與待修復的存儲器單元對應的地址信息。本發明可以通過調整流過具有熔斷器的電流路徑的驅動電流來檢測出現斷裂的 熔斷器。也能夠基於檢測結果針對出現斷裂的熔斷器進行校正步驟。此外，能夠通過這些 校正步驟來確保具有熔斷器的電路的可靠性。能夠針對用於冗餘的熔斷器電路保證穩定的 修復操作。另外，能夠通過如在本發明中這樣的測試操作來獲取能夠判斷在切斷熔斷器時向 熔斷器施加的適當力的數據，從而實現對熔斷器更迅速和穩定的切斷。


圖1是圖示了構成常規半導體器件的用於冗餘的熔斷器電路的電路圖；圖2是圖示了公共節點COM以圖1中所示熔斷器的狀態為根據的電勢電平改變的 波形圖；圖3是圖示了根據本發明實施例的半導體器件的框圖；圖4是圖示了根據本發明第一實施例的構成半導體器件的用於冗餘的熔斷器電 路的電路圖；圖5是圖示了公共節點COM以圖4中所示熔斷器的狀態為根據的電壓電平改變的 波形圖；圖6是圖示了根據本發明第二實施例的構成半導體器件的用於冗餘的熔斷器電 路的電路圖；圖7是圖示了根據本發明第三實施例的構成半導體器件的用於冗餘的熔斷器電 路的電路圖；圖8是圖示了根據本發明第四實施例的構成半導體器件的用於冗餘的熔斷器電 路的電路圖；並且圖9是圖示了根據圖8中所示偏置電檢測的造成短路的電阻值的曲線 圖。
具體實施例方式本發明的其它目的和優點可以通過以下描述來理解，並且參照本發明實施例而變
得清楚。圖3是圖示根據本發明的半導體器件的框圖。參照圖3，半導體器件包括熔斷器單元310、驅動電流控制器330和輸出單元350。
熔斷器單元310被配置成響應於熔斷器使能信號EN_ADD，根據熔斷器312是否被 切斷來形成包括熔斷器312的電流路徑。熔斷器單元310包括編程了所需信息的熔斷器 312，和用於響應於熔斷器使能信號EN_ADD將熔斷器包括到電流路徑中的開關單元314。驅動電流控制器330響應於測試信號TMB來控制流過電流路徑的驅動電流，由此 驅動熔斷器單元310的輸出級的公共節點COM。在本發明中，能夠通過測試信號TMB來控 制流向電流路徑的驅動電流。也就是說，通過驅動電流控制器330的電流路徑以及熔斷器 單元310和熔斷器312的電流路徑來控制公共節點COM的電勢電平，其中向驅動電流控制 器330供應第一電源，並且驅動電流控制器330響應於測試信號TMB來操作，向熔斷器單元 310供應第二電源而沒有切斷熔斷器312，而且響應於熔斷器狀態信號INF_ADD來操作熔斷 器單元。輸出單元350響應於公共節點COM的電勢電平來輸出熔斷器狀態信號INF_ADD。 這裡，熔斷器狀態信號INF_ADD根據熔斷器312是否被切斷而具有預定邏輯值。圖4是圖示了根據本發明第一實施例的構成半導體器件的用於冗餘的熔斷器電 路的電路圖。參照圖4，用於冗餘的熔斷器電路包括熔斷器單元410、驅動電流控制器430、輸出 單元450、緩衝單元470和預充電單元490。熔斷器單元410被配置成響應於熔斷器使能信號EN_ADD，根據對應熔斷器 是否被切斷來形成電流路徑，並且熔斷器單元410包括多個熔斷器412和多個開關單元 414。所述多個熔斷器412用於編程所需信息，例如與待修復的存儲器單元對應的地址 信息，並且包括第零到第三熔斷器F0、F1、F2和F3。這裡，熔斷器的數目可以根據半導體器 件的設計而變化。所述多個開關單元414被配置成在接收熔斷器使能信號EN_ADD中的相應信 號之後形成包括對應熔斷器的下拉電流路徑，其包括耦合到第零到第三熔斷器F0、Fl、F2 和F3中的相應熔斷器的第零到第三NM0S電晶體NM0、匪1、匪2和匪3。這裡，在用於冗餘 的熔斷器電路情況中，熔斷器使能信號EN_ADD是通過對從外界施加的地址進行解碼 而獲得的信號，並且根據在半導體器件的讀取操作和寫入操作時選擇的存儲器單元矩陣來 激活。作為參考，存儲器單元矩陣(mat)是指從多個存儲器單元之中分組的存儲器單元集， 並且根據包括待訪問的所需存儲器單元的存儲器單元矩陣來激活第零到第三熔斷器使能 信號 EN_ADD。驅動電流控制器430響應於測試信號TMB來控制流過上拉電流路徑的驅動電流、 由此驅動熔斷器單元410的輸出級的公共節點COM，其包括第一和第二驅動單元INV1和 INV2。這裡，第一和第二驅動單元INV1和INV2接收從輸出單元450輸出的信號的反饋， 並且由相應測試信號TMB控制。根據本發明的第一和第二驅動單元INV1和INV2具有互不 相同的電流驅動強度，並且根據通常模式和測試模式響應於測試信號TMB來被使能。換言 之，在正常模式時，測試信號TMB為邏輯『高』，將驅動強度比第二驅動單元INV2的驅動強度 更低的第一驅動單元INV1使能。或者，在測試模式時，測試信號TMB為邏輯『低』，將驅動強 度比第一驅動單元INV1的驅動強度更大的第二驅動單元INV2使能。最後，驅動電流控制器430可以在電流驅動強度比正常模式的電流驅動強度更大的測試中驅動公共節點COM。輸出單元450被配置成輸出與公共節點COM的電勢電平對應的信號，並且包括第 零驅動單元INV0。緩衝單元470在緩衝第零驅動單元INV0的輸出信號之後輸出熔斷器狀 態信號INF_ADD。這裡，熔斷器狀態信號INF_ADD根據所述多個熔斷器412是否被切斷而具 有預定邏輯值。然後，熔斷器狀態信號INF_ADD包括熔斷器412中編程的待修復的存儲器 單元的地址信息。半導體器件響應於熔斷器狀態信號INF_ADD來判斷待訪問的存儲器單元 是否為待修復的存儲器單元。預充電單元490被配置成對公共節點COM進行預充電，並且包括第零PM0S晶體 管，該電晶體具有在電源電壓VDD級與公共節點COM之間的源極-漏極路徑，並且接收預充 電信號PCGB信號。這裡，預充電信號PCGB在半導體器件的激活操作、讀取操作或者寫入操 作時從邏輯『低』轉變成邏輯『高，。在其中預充電信號PCGB為邏輯『低』的時段中，將公共 節點COM預充電至與電源電壓(VDD)對應的電勢電平。下文將描述在正常模式時對於第零熔斷器F0被切斷或者沒有被切斷的各個情 況、用於冗餘的熔斷器電路如何根據第零熔斷器使能信號EN_ADD是否激活來操作。在本發明中，由於測試信號TMB在正常模式時為邏輯『高』，所以沒有操作第二驅 動單元INV2。首先，響應於邏輯『低』的預充電信號PCGB對公共節點COM進行預充電。隨 後，在進行激活操作、讀取操作或者寫入操作時，預充電信號PCGB從邏輯『低』轉變成邏輯 『高，。將第零熔斷器使能信號EN_ADD激活成邏輯『高，，因此接通第零NM0S電晶體NM0。這時，當沒有切斷第零熔斷器F0時，由於下拉電流路徑形成於公共節點COM與接 地電壓(VSS)級之間，所以公共節點COM的電勢電平低於第零驅動單元INV0的閾值電壓， 並且熔斷器狀態信號INF_ADD為邏輯『高』。或者，當切斷第零熔斷器F0時，公共節點COM 通過第一驅動單元INV1來維持邏輯『高』。也就是說，由於上拉電流路徑通過第一驅動單 元INV1形成，所以公共節點COM維持邏輯『高』，並且熔斷器狀態信號INF_ADD為邏輯『低』。 半導體器件通過使用邏輯『高，或者邏輯『低』的熔斷器狀態信號INF_ADD來接收待修復的 存儲器單元的地址信息。同時，將給出對其中在沒有切斷熔斷器的狀態中出現斷裂的情況的描述。出於說 明目的將給出對其中斷裂出現在第零熔斷器F0中的例子的描述。在根據本發明的半導體器件中，在測試模式時，測試信號TMB為邏輯『低』，因而沒 有操作第一驅動單元INV1，但是操作第二驅動單元INV2。這裡，第二驅動單元INV2具有比 第一驅動單元INV1的電流驅動強度更大的電流驅動強度，因此在驅動電流比正常模式的 驅動電流更大的測試模式中驅動公共節點COM。換而言之，出現斷裂的第零熔斷器F0的電 阻值變得高於沒有出現斷裂的熔斷器的電阻值。在現有技術中，在測試模式中不可能檢測 到第零熔斷器F0的電阻值由於斷裂而增加。然而在根據本發明的半導體器件中，能夠通過 在驅動電流比正常模式的驅動電流更大的測試模式中驅動公共節點COM來檢測第零熔斷 器F0由於斷裂而增加的電阻值。圖5是圖示了公共節點COM以圖4的熔斷器狀態為根據的電勢電平改變的波形 圖。參照圖4和圖5，當熔斷器切斷時，在測試模式中，以流過由第二驅動單元INV2產 生的上拉電流路徑的大驅動電流驅動公共節點C0M，從而維持高電勢電平。也就是說，公共
10節點COM的電勢電平取決於從第二驅動單元INV2提供的驅動電流。當熔斷器沒有切斷時， 在測試模式中，公共節點COM具有由對應熔斷器和耦合到熔斷器的NM0S電晶體產生的下拉 電流路徑。在這種情況下，公共節點COM的電勢電平取決於與下拉電流路徑對應的驅動電 流和從第二驅動單元INV2提供的驅動電流。然而在本發明中，通過增加在測試模式中公 共節點COM的操作所需要的驅動電流，可以將電阻值由於斷裂而有些增加的熔斷器檢測為 「切斷的熔斷器」。圖5圖示了其中公共節點COM的電勢電平在測試模式時基於熔斷器的電阻值(例 如4KQ)而變高或者變低的例子。也就是說，當熔斷器的電阻值低於4KQ時，在公共節點 COM中預充電的電荷被放電，因此公共節點COM具有低電勢電平。或者，當熔斷器的電阻值 大於4KQ時，公共節點COM將電勢電平維持為高。圖2圖示了根據現有技術基於60KQ來 改變公共節點COM的電勢電平，而圖5圖示了根據本發明基於4KQ來改變公共節點COM的 電勢電平。也就是說，在現有技術中，當尚未切斷的熔斷器具有60KQ或者更低的電阻值 時，將對應熔斷器檢測為『正常熔斷器』。然而在本發明中，當熔斷器具有4KQ或者更高電 阻值時，即使尚未切斷的熔斷器具有少於60KQ的電阻值，仍然可以將尚未切斷的熔斷器 檢測為『有缺陷的熔斷器』。換言之，當尚未切斷的熔斷器由於斷裂而具有大於4KQ的電阻 值時，可以獲得與在熔斷器切斷的情況中一樣的檢測結果。由此，公共節點COM的電勢電平是確定熔斷器狀態信號INF_ADD的直接因素。也 就是說，當沒有切斷的熔斷器的電阻值由於斷裂而高於4KQ時，輸出針對切斷的熔斷器被 檢測到的邏輯『低』的熔斷器狀態信號INF_ADD。測試執行者可以通過使用檢測結果來確定 斷裂是否出現在熔斷器中，並且針對出現斷裂的熔斷器進行校正步驟。另外，可以在進行校 正步驟的處理之後在正常操作中生成與熔斷器狀態對應的熔斷器狀態信號INF_ADD。這意 味著用於冗餘的熔斷器電路防止在半導體器件正常操作時出現在現有技術中出現的故障， 從而獲得穩定的修復操作。圖6是根據本發明第二實施例的構成半導體器件的用於冗餘的熔斷器電路的電 路圖。出於說明目的，圖6僅圖示了與圖4的驅動電流控制器不同的驅動電流控制器610。參照圖6，驅動電流控制器610被配置成響應於測試信號TMB通過控制流過上拉電 流路徑的驅動電流來驅動公共節點COM。驅動電流控制器610包括基本驅動單元INV4和附 加驅動單元INV5。輸出單元630被配置成輸出與公共節點COM的電勢電平對應的信號，並 且包括第三驅動單元INV3。這裡，基本驅動單元INV4被配置成在接收輸出單元630的輸出信號的反饋之後驅 動公共節點C0M，並且在正常模式和測試模式中總是被使能。然後，附加驅動單元INV5接收 輸出單元630的輸出信號的反饋，並且被配置成響應於測試信號TMB來附加地驅動公共節 點C0M，附加驅動單元INV5在測試模式中被使能。下文將簡述第二實施例的操作。在正常模式中，基本驅動單元INV4操作公共節點COM。也就是說，公共節點COM由 流過由基本驅動單元INV4產生的上拉電流路徑的驅動電流驅動。在測試模式中，操作基本 驅動單元INV4和附加驅動單元INV5。另外，公共節點COM通過流過由附加驅動單元INV5 產生的附加上拉電流路徑的附加驅動電流和流過由基本驅動單元INV4產生的上拉電流路 徑的驅動電流來驅動。也就是說，通過向公共節點COM的操作所需要的驅動電流添加附加驅動電流來操作在測試模式中的公共節點COM。因此，第二實施例可以獲得與在第一實施例 中相同的效果。圖7是圖示了根據本發明第三實施例的構成半導體器件的用於冗餘的熔斷器電 路的電路圖。圖7圖示了用於冗餘的熔斷器電路具有第一和第二 PM0S電晶體PM1和PM2，而不 是圖6中所示響應於測試信號TMB來操作的附加驅動單元INV5。另外，在測試模式中，在公 共節點COM在第一 PM0S電晶體PM1接通之後由流過上拉電流路徑的驅動電流驅動的情形 中，第二 PM0S電晶體PM2也接通，因此可以向公共節點COM添加附加驅動電流。在根據本 發明的第三實施例中，可以通過電晶體數目比在第一和第二實施例中的電晶體數目更小的 配置來最小化晶片的面積。圖8是圖示了根據本發明第四實施例的用於冗餘的熔斷器電路的電路圖。參照圖8，用於冗餘的熔斷器電路包括熔斷器單元810、鎖存單元830、預充電單元 850、緩衝單元870、供應電流控制器890。熔斷器單元810被配置成響應於第零到第三熔斷器使能信號EN_ADD，根據 熔斷器是否被切斷來形成包括熔斷器的電流路徑。熔斷器單元810包括多個熔斷器和多個 開關單元。鎖存單元830被配置成鎖存與響應於第零到第三熔斷器使能信號EN_ADD 來操作的公共節點COM的電勢電平對應的邏輯值，並且包括第六和第七驅動單元INV6和 INV7。預充電單元850響應於預充電信號PCGB在鎖存單元830中設置初始邏輯值，公共節 點COM響應於預充電信號PCGB來進行預充電操作。緩衝單元870檢測公共節點COM的電 勢電平，以便輸出具有與熔斷器狀態對應的信息的預充電信號PCGB，並且緩衝單元870包 括兩個反相器。供應電流控制器890被配置成響應於測試信號TM來控制向鎖存單元 830施加的驅動電流，並且包括偏置電壓生成單元894。這裡，電流供應單元892被配置成向與偏置電壓V_BIS對應的鎖存單元830供應 驅動電流，並且包括第三PM0S電晶體PM3，該電晶體具有形成於電源電壓VDD級與鎖存單元 830之間的源極-漏極路徑，並且通過其柵極接收偏置電壓V_BIS。偏置電壓生成單元894通過生成具有與測試信號TM對應的電勢電平的偏 置電壓V_BIS來控制電流供應單元892。偏置電壓生成單元894可以是用於通過測試信號 TM或者其它方法生成根據設計需要所需的電壓電平的偏置電壓V_BIS的電路。偏置 電壓生成單元894通過使用由三個代碼組成的測試信號TM來生成偏置電壓V_BIS。 測試信號TM可以用於正常模式和測試模式中，並且具有與測試信號TM對應的 電壓電平。下文將給出對第四實施例的操作的描述。根據本發明的半導體器件的特徵在於在測試模式中控制公共節點COM的操作所 需要的驅動電流，以便檢測出現斷裂的熔斷器。為此，在第四實施例中，生成與測試信號TM對應的偏置電壓V_BIS，然後通 過生成的偏置電壓V_BIS來控制第三PM0S電晶體PM3的柵極。然後，流過第三PM0S晶體 管PM3的驅動電流施加到鎖存單元830的第七驅動單元INV7，並且公共節點COM由包括第 三PM0S電晶體PM3和第七驅動單元INV7的PM0S電晶體的電流路徑驅動。換言之，在第四實施例中，能夠通過允許在測試模式中流動的驅動電流大於在正常模式中流動的驅動電流 來檢測出現斷裂的熔斷器。 圖9是圖示了根據圖8的偏置電壓V_BIS而檢測的造成短路的電阻值的曲線圖。 這裡，造成短路的電阻值是指用來對代表熔斷器沒有被切斷的信息進行檢測的閾值電阻 值。換言之，當假設造成短路的電阻值例如為5KQ時，對於電阻值為5KQ或者更低的熔斷 器，可以將熔斷器檢測為沒有切斷的正常熔斷器。對於電阻值大於5KQ的熔斷器，可以將 熔斷器檢測為出現斷裂的熔斷器。這裡，造成短路的電阻值隨著偏置電壓V_BIS的電壓電 平增大而增大，並且造成短路的電阻值隨著偏置電壓V_BIS的電壓電平降低而降低。
因此，在正常模式中，根據測試信號TM來生成與15K Q的造成短路的電阻值 對應的偏置電以便進行操作。在測試模式中，將偏置電壓V_BIS設置成低於15KQ 的造成短路的電阻值，從而可以檢測出現斷裂的熔斷器。在這種情況下，可以根據在熔斷器 中出現的斷裂的程度即待檢測的預期斷裂的程度來設置偏置電的電平。也就是 說，當打算檢測很小的斷裂時，根據斷裂的程度將偏置電壓V_BIS的電壓電平設置為較低， 以便增加在電流路徑上流動的驅動電流，從而可以檢測在熔斷器中出現的斷裂。另外，在這 樣的配置中，在燒斷過程之前通過測試模式來控制偏置電壓V_BIS，從而可以確認熔斷器的 電阻值。同時，在根據本發明用於檢測熔斷器斷裂的方案中，能夠在燒斷過程中將雷射束 的強度(力)設置於最佳狀態。也就是說，通過使用預定強度的雷射束來切斷熔斷器，然後 檢測相鄰熔斷器是否出現斷裂，從而能夠確定當前雷射束的強度是否造成在相鄰熔斷器中 出現斷裂。因此，燒斷過程執行者可以基於檢測結果來優化雷射束的強度，因此可以進行快 速和穩定的燒斷過程。如上所述，根據本發明的半導體器件可以控制流過具有熔斷器的電流路徑的驅動 電流，從而可以檢測出現斷裂的熔斷器。因此，能夠針對在切斷熔斷器時產生的斷裂進行校 正步驟。還能夠通過這些校正步驟來提高具有熔斷器的電路的可靠性。具體而言，對於用 於冗餘的熔斷器電路，能夠提供在進行修復操作時的可靠性。本發明可以通過檢測出現斷裂的熔斷器來防止由於斷裂而引起的半導體器件的故障。另外，當在用於冗餘的熔斷器電路中利用這一點時，可以準確地檢測和應對出現 斷裂的熔斷器，從而能夠確保半導體器件的穩定修復操作。另外，能夠確定在切斷電容器時使用的適當的力，並且使用所確定的力以便可以 對熔斷器進行更迅速和穩定的切斷。儘管已經參照具體實施例描述本發明，但是本領域技術人員將清楚可以進行各種 改變和修改而不脫離如在所附權利要求中限定的本發明精神實質和範圍。同時，儘管已經以在熔斷器中編程了與待修復的存儲器單元對應的地址信息為例 來說明上述實施例，但是本發明可以應用於具有用於編程所需信息的熔斷器的所有電路。 在這一情況中，實施例中所示預充電信號PCGB和熔斷器使能信號EN_ADD取決於對應 的電路。另外，雖然已經以增加或者控制流過上拉電流路徑的驅動電流為例來說明上述實 施例，但是本發明也可以應用於增加或者控制流過下拉電流路徑以及上拉電流路徑的驅動
1電流的情況。 此外，可以根據輸入信號的極性以不同位置和不同類型來實施上述實施例中說明 的邏輯門和電晶體。
權利要求
一種熔斷器電路，包括熔斷器單元，配置成根據熔斷器是否被切斷而在第一節點上形成電流路徑；驅動電流控制器，配置成響應於測試信號來控制所述第一節點的電勢電平；以及輸出單元，配置成響應於所述第一節點的所述電勢電平來輸出熔斷器狀態信號。
2.根據權利要求1所述的熔斷器電路，其中所述驅動電流控制器響應於所述熔斷器狀 態信號來驅動所述第一節點。
3.根據權利要求1所述的熔斷器電路，還包括配置成響應於預充電信號對所述第一節 點進行預充電的預充電單元。
4.根據權利要求1所述的熔斷器電路，其中所述驅動電流控制器允許所述第一節點在 所述測試模式中的電勢大於在正常模式中的電勢。
5.根據權利要求1所述的熔斷器電路，其中所述驅動電流控制器包括第一驅動單元，配置成接收所述測試信號並且響應於所述測試信號來驅動所述第一節 點；以及第二驅動單元，配置成接收所述測試信號並且響應於所述測試信號來驅動所述第一節佔，其中所述第一驅動單元和所述第二驅動單元各自具有互不相同的驅動強度。
6.根據權利要求5所述的熔斷器電路，其中所述第一驅動單元在所述正常模式期間被 使能，所述第二驅動單元在所述測試模式期間被使能，並且所述第二驅動單元具有比所述 第一驅動單元的電流驅動強度更大的電流驅動強度。
7.根據權利要求1所述的熔斷器電路，其中所述驅動電流控制器包括基本驅動單元，配置成接收所述熔斷器狀態信號並且驅動所述第一節點；以及 附加驅動單元，配置成接收所述熔斷器狀態信號並且響應於所述測試信號來附加地驅 動所述第一節點。
8.根據權利要求7所述的熔斷器電路，其中所述基本驅動單元在所述正常模式期間被 使能，並且所述基本驅動單元和所述附加驅動單元在所述測試模式期間被使能。
9.根據權利要求1所述的熔斷器電路，其中所述熔斷器單元包括 熔斷器，配置成編程所需信息；以及開關單元，配置成響應於所述熔斷器使能信號來將所述熔斷器耦合到所述電流路徑中，其中所述熔斷器和所述開關單元耦合於所述第一節點與電源電壓級之間。
10.根據權利要求1所述的熔斷器電路，其中所述熔斷器單元包括 多個熔斷器，配置成用來編程與待修復的存儲器單元對應的地址信息；以及多個開關單元，配置成對應於所述多個熔斷器中的相應熔斷器並且響應於與所述熔斷 器使能信號對應的地址信號將所述多個熔斷器中的對應熔斷器耦合到所述電流路徑中。
11.一種熔斷器電路，包括熔斷器單元，配置成根據熔斷器是否被切斷而在第一節點上形成電流路徑；鎖存單元，配置成鎖存所述第一節點以便輸出熔斷器狀態信號；以及供應電流控制器，配置成響應於測試信號來控制向所述鎖存單元施加的驅動電流。
12.根據權利要求11所述的熔斷器電路，還包括配置成響應於所述預充電信號對所述第一節點進行預充電，以及設置所述鎖存單元中的初始值的預充電單元。
13.根據權利要求11所述的熔斷器電路，其中所述供應電流控制器包括 偏置電壓生成單元，配置成生成與所述測試信號對應的偏置電壓；以及電流供應單元，配置成向所述鎖存單元供應與所述偏置電壓對應的驅動電流。
14.根據權利要求11所述的熔斷器電路，其中所述供應電流控制器允許在測試模式中 的驅動電流大於在正常模式中的驅動電流並且將所得驅動電流施加到所述鎖存單元。
15.根據權利要求11所述的熔斷器電路，其中所述熔斷器單元包括 熔斷器，配置成用來編程所需信息；以及開關單元，配置成響應於所述熔斷器使能信號將所述熔斷器耦合到所述電流路徑中， 其中所述熔斷器和所述開關單元耦合於所述第一節點與所述電源電壓級之間。
16.根據權利要求11所述的熔斷器電路，其中所述熔斷器單元包括 多個熔斷器，配置成用來編程與待修復的存儲器單元對應的地址信息；以及多個開關單元，配置成對應於所述多個熔斷器中的相應熔斷器並且響應於與所述熔斷 器使能信號對應的地址信號將所述多個熔斷器之中的對應熔斷器耦合到所述電流路徑中。
17.根據權利要求11所述的熔斷器電路，其中所述鎖存單元包括前向驅動單元，配置成響應於所述第一節點的電勢電平來輸出所述熔斷器狀態信號；以及後向驅動單元，配置成被供應有通過所述供應電流控制器控制的驅動電流，並且在接 收所述熔斷器狀態信號的反饋之後驅動所述第一節點。
18.一種用於驅動熔斷器電路的方法，所述方法包括 當進入測試模式時生成測試信號；形成通過第一節點和熔斷器的電流路徑； 響應於測試信號來驅動所述第一節點；並且 在緩衝所述第一節點的電勢之後檢測所述熔斷器的狀態。
19.根據權利要求18所述的用於驅動熔斷器電路的方法，其中驅動所述第一節點包括通過流過所述電流路徑的正常驅動電流在正常模式中驅動所述第一節點；以及 通過比所述正常驅動電流更大的測試驅動電流在測試模式中驅動所述第一節點。
20.根據權利要求18所述的用於驅動熔斷器電路的方法，其中所述熔斷器具有編程於 其中的與待修復的存儲器單元對應的地址信息。
全文摘要
一種熔斷器電路包括熔斷器單元，配置成根據熔斷器是否被切斷而在第一節點上形成電流路徑；驅動電流控制器，配置成響應於測試信號來控制第一節點的電勢電平；以及輸出單元，配置成響應於第一節點的電勢電平來輸出熔斷器狀態信號。
文檔編號H02H3/08GK101888080SQ200910160949
公開日2010年11月17日 申請日期2009年7月31日 優先權日2009年5月13日
發明者宋根洙, 金官彥 申請人:海力士半導體有限公司