電熔絲燒操作的方法和燒錄裝置的製作方法

2023-08-09 11:08:11 2

專利名稱：電熔絲燒操作的方法和燒錄裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及存儲器技術領域，特別涉及一種電熔絲熔燒操作的方法和燒錄裝置。
技術背景
一次性可編程(One Time Programmable，OTP)器件指的是內部的程序內存一次性 可編程的存儲器。OTP器件的寫入原理同EPROM類似，編程時可利用燒錄工具的高電壓將應 用程序代碼寫入。標準OTP產品的程序內存及代碼選項區為全空，用戶將應用程式代碼燒 錄到晶片中，就能按用戶的功能正常工作，這為用戶的開發驗證和量產提供了極大的方便 和靈活性。但是為了節省成本，編程寫入之後的晶片就不再提供抹除或改寫功能。
不同於FALSH器件可以反覆擦寫、靈活性很強的特點，OPT器件適合對價格不敏感 的應用場合或做開發用途，適合既要求一定靈活性，又要求低成本的應用場合，尤其是功能 不斷翻新、需要迅速量產的電子產品。
電熔絲(Efuse)是實現一次性可編程器件程序寫入功能的很好的選擇，尤其對於 和CMOS兼容的Efuse工藝。通常，採用燒(Burn)操作來改變Efuse的狀態，如果狀態為 「0」，則不燒斷Efuse，如果狀態為「1」，則燒斷Efuse。一般情況下，燒操作的工藝時間持續 幾百微秒到幾十毫秒。
圖IA為傳統技術中一種電熔絲燒操作方法的時序圖，圖IB為相應的燒錄裝置示 意圖，如圖所示，在CLK的低相位的時候，DIN(應用程式代碼)被移位寄存器(SHF)逐漸的 向內移(SH)，然後決定當前的Efuse是否需要進行燒操作；如果確定需要進行燒操作，則在 CLK的高相位的時候，MOS電晶體打開，由VBURN輸入高電壓對Efuse進行燒操作。
然而問題在於，由於不同Efuse的工藝分布不同，燒操作的時間差別很大，為保證 燒操作的可靠性，通常燒操作的時間選取都是滿足最差的Efuse單元，以確保能夠將電熔 絲徹底熔斷，這樣一來，燒操作的過程會佔據很多些的時間，嚴重影響了編程效率。發明內容
本發明解決的問題是如何避免電熔絲燒操作的佔據較多的時間，以提高編程效率。
為解決上述問題，本發明提供一種電熔絲燒操作的方法，包括以下步驟
在CLK低電位時將編程數據移位；
判斷是否需要對當前電熔絲進行燒操作，以寫入所述編程數據，如果是，則在CLK 高電位時對所述電熔絲進行燒操作；
驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒，如果是，則再次對所述電熔絲進行 燒操作。
所述CLK高電位的時間根據電熔絲的工藝而確定。
驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒，包括
反饋燒操作之後的輸出信號，
根據所述輸出信號進行判斷電熔絲是否完全熔斷。
所述再次對所述電熔絲進行燒操作之前還包括在CLK低電位時將編程數據移 位。
所述驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒所需的時間遠小於燒操作的時 間。
所述驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒所需的時間小於100ns。
所述驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒的步驟通過靈敏放大器實現，該 靈敏放大器也用於正常的讀操作。
相應的，本發明還提供一種電熔絲燒錄裝置，包括
電熔絲，
移位寄存器，用於輸入時鐘信號和編程數據；
電平移位器，用於時鐘信號的電位狀態將所述編程數據移位；
燒錄開關器，用於判斷是否需要對當前電熔絲進行燒操作；
靈敏放大器，用於將燒操作之後的輸出信號反饋給所述移位寄存器，以驗證燒操 作之後的電熔絲是否需要進行重燒。
所述燒錄開關器為第一 MOS電晶體，其柵極連接所述電平移位器的輸出端，源極 輸入燒操作信號，漏極連接所述電熔絲。
還包括第二MOS電晶體，其源極與所述第一MOS電晶體的漏極連接，其漏極與實施 靈敏放大器的輸入端連接。
與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點
所述的電熔絲燒操作方法，在對當前電熔絲的燒操作之後設置了驗證的步驟，即 驗證是否該電熔絲是否需要重燒，如此以來，一次燒操作的時間就不必按照各個電熔絲最 長的燒斷時間來設置，可以在幾十微秒至幾毫秒的範圍內設為較短的時間，這樣就省去了 用最長的電熔絲燒斷時間來燒所有電熔絲的不必要的浪費，而驗證步驟所需的時間極短， 相對於燒操作可以忽略不計，沒有額外增加時間，因此，整體上來說，編程時對電熔絲進行 燒操作的時間可以大大縮短。
電熔絲燒錄裝置用來實現所述的燒操作方法，因此，從整個編程過程來看，編程時 對電熔絲進行燒操作的時間可以大大縮短。
而且，由於驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒的步驟是通過靈敏放大器 SA來實現，事實上，該靈敏放大器SA也用於正常的讀操作，因此也沒有額外增加器件所佔 面積。


通過附圖所示，本發明的上述及其它目的、特徵和優勢將更加清晰。在全部附圖中 相同的附圖標記指示相同的部分。並未刻意按實際尺寸等比例縮放繪製附圖，重點在於示 出本發明的主旨。
圖IA為傳統技術中一種電熔絲燒操作方法的時序圖IB為圖IA相應的燒錄裝置示意圖2A為本發明實施例中所述電熔絲燒操作方法的時序圖2B為本發明實施例中所述電熔絲燒操作方法的流程圖3為本發明另一實施例中電熔絲燒操作方法的流程圖4為本發明實施例中電熔絲燒錄裝置的示意圖。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明 的具體實施方式
做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以 採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限 制。
其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便於說明，表 示裝置結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應 限制本發明保護的範圍。此外，在實際製作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
通常，在對OTP器件進行編程寫入應用程式的數據時，需要進行燒操作以改變電 熔絲的狀態，參見圖IA和圖IB所示，在CLK的低相位的時候，首先進行數據移位，即DIN(應 用程序代碼)被移位寄存器(SHF)逐漸的向內移(SH)，然後根據編程需要決定當前的電熔 絲是否需要進行燒操作(BN)；如果確定需要進行燒操作，則在CLK的高相位的時候，將MOS 電晶體打開，由VBURN輸入高電壓對電熔絲進行燒操作，而高相位的時間即為燒操作的時 間。
然而，通常燒操作的時間選取都是滿足最差的電熔絲單元，以確保能夠將電熔絲 徹底熔斷，也就是說，由於不同的電熔絲燒斷所需的時間會有差別，為避免電熔絲沒有完全 熔斷，都是選擇儘量長的燒操作時間，於是，燒操作的過程會佔據很多些的時間，嚴重影響 了編程效率。
為了避免上述問題，提高編程效率，發明人研究後提出一種電熔絲燒操作的方法 和電熔絲燒錄裝置，通過燒操作之後的驗證步驟來確定燒操作是否完全燒斷電熔絲，從而 不必將燒操作時間設置的很長，提高了編程的效率。
下面結合附圖詳細說明本發明所述電熔絲燒操作方法的一個具體實施例。
圖2A為本發明實施例中所述電熔絲燒操作方法的時序圖，圖2B為本發明實施例 中所述電熔絲燒操作方法的流程圖。
如圖所示，電熔絲燒操作方法具體包括以下步驟
步驟Sl 在CLK低電位時將編程數據移位SH。如圖2A所示，CLK低電位時將編程 數據DIN內移。
步驟S2 判斷是否需要對當前電熔絲進行燒操作，以寫入所述編程數據，如果是， 則進行步驟S3 ；如果否，則進入下一電熔絲位。
步驟S3 在CLK高電位時對所述電熔絲進行燒操作。如圖2A所示，CLK由低電位 轉為高電位時開始執行燒操作，直到高電位結束。
所述CLK高電位的時間根據電熔絲的工藝而確定，可以不必要採用最差的電熔絲 來確定該時間，取平均值即可，或者可以設置成幾十微秒到幾毫秒範圍內較短的時間。
步驟S4 驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒，如果是，則進行步驟S5 ；如果否，則進入下一電熔絲位。
參見圖2A所示，圖中VF表示該驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒的步 驟S4。進行該驗證步驟所需的時間遠小於燒操作的時間，這段時間和整個燒操作的時間相 比可以忽略，例如少於IOOns的時間做VF。
所述驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒，具體包括
反饋燒操作之後的輸出信號，
根據所述輸出信號進行判斷電熔絲是否完全熔斷，如果完全熔斷，則不需要進行 重燒，如果沒有完全熔斷，則需要進行重燒。
步驟S5 再次對所述電熔絲進行燒操作。
所述驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒的步驟例如通過一個靈敏放大 器實現，該靈敏放大器也用於正常的讀操作，這樣不必增加額外的電路面積，具體在下文電 熔絲燒錄裝置的實施例中詳細介紹。
參見圖2A所示，再次對所述電熔絲進行燒操作之前還包括在CLK低電位時將編 程數據移位。即圖中驗證VF之後的數據移位SH』。
本實施例中所述的電熔絲燒操作方法，在對當前電熔絲的燒操作之後設置了驗證 的步驟，即驗證是否該電熔絲是否需要重燒，如此以來，一次燒操作的時間就不必按照各個 電熔絲最長的燒斷時間來設置，可以在幾十微秒至幾毫秒的範圍內設為較短的時間，這樣 就省去了用最長的電熔絲燒斷時間來燒所有電熔絲的不必要的浪費，而驗證步驟所需的時 間極短，相對於燒操作可以忽略不計，沒有額外增加時間，因此，整體上來說，編程時對電熔 絲進行燒操作的時間可以大大縮短。
上述實施例中，如果驗證的結果是需要對電熔絲進行重燒，即一次燒操作並未將 電熔絲完全熔斷，則需要再次進行一次燒操作，在本發明的另一實施例中，所述再次的燒操 作可以進行多次。
圖3為本發明另一實施例中電熔絲燒操作方法的流程圖。
如圖3所示，與上述實施例的區別在於，再次燒操作進行完成之後，再次進行步驟 S4，即再次驗證是否需要對當前電熔絲進行重燒，如果電熔絲沒有完全熔斷，則需要進行重 燒，再次執行步驟S5，第三次對當前電熔絲進行燒操作，換言之，循環重複進行步驟S4和 S5，直到所述電熔絲被完全燒斷。
雖然，本實施例中要對電熔絲進行多次的燒操作，例如大於兩次的燒操作，這樣使 得單個電熔絲的燒錄時間增加，但是，傳統技術正是按照這樣的電熔絲來設置燒操作時間 的，由於這樣的電熔絲畢竟是少數，因此從整個編程過程來看，編程時對電熔絲進行燒操作 的時間可以大大縮短。
下面結合附圖詳細說明本發明所述電熔絲燒錄裝置的一個具體實施例。
圖4為本發明實施例中電熔絲燒錄裝置的示意圖，如圖所示，前述實施例中的電 熔絲燒操作方法通過以下描述的燒錄裝置來實現，該燒錄裝置具體包括
電熔絲 100,
移位寄存器SHF，用於輸入時鐘信號CLK和編程數據DIN ；
電平移位器LVS，用於根據時鐘信號CLK的電位狀態將所述編程數據DIN移位；
燒錄開關器101，用於判斷是否需要對當前電熔絲100進行燒操作；
靈敏放大器SA，用於將燒操作之後的輸出信號DOUT反饋給所述移位寄存器SHF， 以驗證燒操作之後的電熔絲100是否需要進行重燒。
其中，所述電平移位器LVS的輸出端連接所述電平移位器LVS的輸入端，所述電平 移位器LVS的輸出端連接所述燒錄開關器101，控制燒錄開關器101的開關狀態。
所述燒錄開關器101為第一MOS電晶體101，其柵極連接所述電平移位器LVS的輸 出端，源極輸入燒操作信號，漏極連接所述電熔絲。
電熔絲燒錄裝置還包括第二 MOS電晶體102，其源極與所述第一 MOS電晶體101 的漏極連接，其漏極與實施靈敏放大器SA的輸入端連接，其柵極輸入驗證步驟VF的使能信號。
所述靈敏放大器SA的輸出端與所述移位寄存器SHF的一個輸入端連接，燒操作之 後向移位寄存器SHF反饋燒操作之後的輸出信號D0UT。
上述燒錄裝置用來實現前述實施例所述電熔絲燒操作的方法，因此，從整個編程 過程來看，編程時對電熔絲進行燒操作的時間可以大大縮短。
而且，由於驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒的步驟是通過靈敏放大器 SA來實現，事實上，該靈敏放大器SA也用於正常的讀操作，因此也沒有額外增加器件所佔 面積。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。
雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領 域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內 容對本發明技術方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此， 凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單 修改、等同變化及修飾，均仍屬於本發明技術方案保護的範圍內。
權利要求
1.一種電熔絲燒操作的方法，其特徵在於，包括以下步驟 在CLK低電位時將編程數據移位；判斷是否需要對當前電熔絲進行燒操作，以寫入所述編程數據，如果是，則在CLK高電 位時對所述電熔絲進行燒操作；驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒，如果是，則再次對所述電熔絲進行燒操作。
2.根據權利要求1所述的電熔絲燒操作的方法，其特徵在於，所述CLK高電位的時間根 據電熔絲的工藝而確定。
3.根據權利要求1所述的電熔絲燒操作的方法，其特徵在於，驗證燒操作之後的電熔 絲是否需要進行重燒，包括反饋燒操作之後的輸出信號， 根據所述輸出信號進行判斷電熔絲是否完全熔斷。
4.根據權利要求1所述的電熔絲燒操作的方法，其特徵在於，所述再次對所述電熔絲 進行燒操作之前還包括在CLK低電位時將編程數據移位。
5.根據權利要求1所述的電熔絲燒操作的方法，其特徵在於，所述驗證燒操作之後的 電熔絲是否需要進行重燒所需的時間遠小於燒操作的時間。
6.根據權利要求1所述的電熔絲燒操作的方法，其特徵在於，所述驗證燒操作之後的 電熔絲是否需要進行重燒所需的時間小於100ns。
7.根據權利要求1所述的電熔絲燒操作的方法，其特徵在於，所述驗證燒操作之後的 電熔絲是否需要進行重燒的步驟通過靈敏放大器實現，該靈敏放大器也用於正常的讀操 作。
8.一種電熔絲燒錄裝置，其特徵在於，包括 電熔絲，移位寄存器，用於輸入時鐘信號和編程數據；電平移位器，用於時鐘信號的電位狀態將所述編程數據移位；燒錄開關器，用於判斷是否需要對當前電熔絲進行燒操作；靈敏放大器，用於將燒操作之後的輸出信號反饋給所述移位寄存器，以驗證燒操作之 後的電熔絲是否需要進行重燒。
9.根據權利要求8所述的電熔絲燒錄裝置，其特徵在於，所述燒錄開關器為第一MOS晶 體管，其柵極連接所述電平移位器的輸出端，源極輸入燒操作信號，漏極連接所述電熔絲。
10.根據權利要求8所述的電熔絲燒錄裝置，其特徵在於，還包括第二MOS電晶體，其源 極與所述第一 MOS電晶體的漏極連接，其漏極與實施靈敏放大器的輸入端連接。
全文摘要
本發明提供一種電熔絲燒操作的方法和燒錄裝置。所述方法包括以下步驟在CLK低電位時將編程數據移位；判斷是否需要對當前電熔絲進行燒操作，以寫入所述編程數據，如果是，則在CLK高電位時對所述電熔絲進行燒操作；驗證燒操作之後的電熔絲是否需要進行重燒，如果是，則再次對所述電熔絲進行燒操作。利用上述電熔絲燒操作的方法和燒錄裝置能夠避免電熔絲燒操作的佔據較多的時間，以提高編程效率。
文檔編號G11C17/18GK102034550SQ200910196868
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月27日 優先權日2009年9月27日
發明者楊光軍 申請人:上海宏力半導體製造有限公司