熔絲修整電路與其操作方法
2023-06-24 22:04:06 2
專利名稱：熔絲修整電路與其操作方法
技術領域：
本發明涉及一種熔絲修整電路，特別涉及一種使用金屬氧化物半導體電晶體的熔絲修整電路與其操作方法。
背景技術：
目前，熔絲位應用於很多方面，例如可應用於需要永久地程序化為一個或多個位的數字值的情況。在溫度傳感器的應用中，金屬氧化物半導體(metal oxide semiconductor，簡稱MOS)的溫度參數的變化將會隨著每一個製造過程而改變。在晶片完成後，不分等級的溫度傳感器晶片若未經過校正，其所量測的數值是沒有任何意義的。因此，在這樣的情況下，則必須利用額外的參數來程序化此晶片，以使其能正常的運作。
如第6654304號美國專利所述，請參照圖1，其示出了一種熔絲修整電路，VDD電壓源連接熔絲F1並連接至金屬氧化物半導體電晶體MN0，然後連接至接地電壓。控制信號TRIM經過反相器U1與U2後，被輸入至電晶體MN0，而當電晶體MN0被導通時，電晶體MN0將流過足以使熔絲F1燒斷的電流，使其形成開路。電流源電路12電耦接至節點10，其由電晶體MN1的漏極連接節點10，源極連接至接地電壓，電晶體MN1的柵極輸入偏壓VB提供一小電流(例如2-5μA)，反相器U3則對節點10的電壓進行轉換，然後輸出。
當電壓源VDD提供電流時，當熔絲F1還未被燒斷時，在熔絲F1的兩端僅有一很小的電壓降，從而使得節點10處的電壓幾乎等於VDD，因此，反相器U3的輸出則將會是邏輯低值(Low)。當電晶體MN0被導通時，熔絲F1將被燒斷，而電流I1將會使節點10處的電壓幾乎等於接地電壓，並使得反相器U3的輸出變成邏輯高值(High)。因此，反相器U3的輸出的狀態將是可程序化的。當熔絲F1未被燒斷時，將會有一微小電流經過熔絲F1與電晶體MN1，而此類熔絲修整單元很多時，將會消耗可觀的電流。
綜上所述，傳統的熔絲修整電路利用將控制信號TRIM輸入至電晶體MN0的柵極，但是由於電晶體製造工藝上的誤差，其導通電壓會產生偏移，從而將會影響流經熔絲F1的電流大小，進而影響到熔絲F1的燒斷或者是導致其它組件的損壞。
發明內容
一種熔絲修整電路，至少包含電壓源、開關與熔絲，熔絲的第一端通過開關連接到電壓源，熔絲的第二端連接接地電壓，其中，控制信號控制開關導通以燒斷熔絲，通過檢測熔絲的第一端與第二端的信號輸出，確認熔絲是否燒斷。
一種控制熔絲燒斷的方法，包括提供電壓源，電壓源通過開關連接至熔絲的第一端，熔絲的第二端連接至接地電壓，當開關導通時，電壓源提供電流通過開關流過熔絲，以燒斷熔絲。
一種檢測熔絲是否燒斷的方法，包括提供電壓源，電壓源通過開關連接至熔絲的第一端，熔絲的第二端連接至接地電壓，檢測熔絲的第一端與第二端的電位差，以判定熔絲是否燒斷。
圖1示出了一種傳統的熔絲修整電路；圖2示出了根據本發明的熔絲修整電路。
附圖中，各標號所代表的部件列表如下VDD-電壓源F1-熔絲MN0-金屬氧化物半導體電晶體TRIM-控制信號U1，U2-反相器 MN0-電晶體12-電流源電路 10-節點MN1-電晶體U3-反相器VDDF-電壓源 GND-接地電壓C3-熔絲修整電路 C1-第一檢查電路
C2-第二檢查電路U0-比較器N0，N1，N2，N3，N4，N5，N6，N7-節點具體實施方式
有關本發明的技術內容及詳細說明，現結合
如下圖2示出了本發明的熔絲位控制電路。在本發明的具體實施例的中，熔絲位可以看成是儲存數字值(例如是「High」與「Low」)的一次可程序化記憶位。該熔絲修整單元的控制電路具有兩個電源。一個是用作系統電壓的電壓源VDD，另一個是用於熔絲燒斷的電壓源VDDF，GND表示系統的接地電壓，標號C3表示熔絲修整電路。在熔絲修整電路C3中，電壓源VDDF通過金屬氧化物半導體電晶體MN0連接熔絲F1的N0端，熔絲F1的N1端連接至接地電壓。電晶體MN0的柵極由控制信號TRIM所控制，在該具體實施例中，電晶體MN0是N溝道金屬氧化物半導體電晶體(NMOS transistor)組件或P溝道金屬氧化物半導體電晶體(PMOS transistor)組件。控制信號TRIM控制電晶體MN0是否導通，電晶體MN0的漏極和源極分別與電壓源VDDF和熔絲F1連接，當電晶體MN0導通時，電流從電壓源VDDF經過電晶體MN0流經熔絲F1然後到接地電壓，因此，通過電晶體MN0的導通，將導入電流至熔絲F1，利用電流燒斷熔絲F1。
再次參考圖2，當熔絲F1未燒斷時，N0端與N1端的電壓差相當小(因為熔絲F1隻有很小的電壓降)；當熔絲F1已燒斷時，N0端的電位為電壓源VDDF所提供的電壓，N1端的電位為接地端的電位，N0端與N1端具有很大的電位差，通過比較N0端與N1端的電位差，可以知道熔絲F1是否已被燒斷，也可知道此熔絲位的數據狀態。
另外第一檢查電路C1和第二檢查電路C2用來檢查熔絲F1的狀態(例如燒斷或導通)。節點N2與N7處的兩個電壓值為比較器U0的輸入。然後，比較器U0在比較後將輸出「High」或「Low」的數字值。接著，由比較器U0的輸出即可得知熔絲已燒斷或者尚未燒斷。
最初，EN(致能信號)、MEA1(第一量測信號)、MEA2(第二量測信號)與TRIM(控制信號)為邏輯低值(Low)。此時，比較器U0的輸出也為邏輯低值(Low)。其中，TRIM信號是控制熔絲F1的燒斷操作的信號，當TRIM信號被設為邏輯高值(High)時，將會有一大電流由電壓源VDDF流向接地電壓GND處，並流經熔絲F1。輸入信號EN、MEA1與MEA2是電路C1與C2的致能信號，以使電路C1與C2檢查熔絲修整狀態。如果熔絲已被燒斷，則比較器U0的輸出將由邏輯低值(Low)變成邏輯高值(High)。
請參照圖2，當熔絲F1已被燒斷時，電晶體MN0將截止，而且電壓源VDDF停止供應電流。通過第一檢查電路C1與第二檢查電路C2來檢查熔絲F1的N0端與N1端的電位差，確認熔絲F1已被燒斷，比較器U0的輸出信號由邏輯低值變為邏輯高值，TRIM信號從邏輯高值變為邏輯低值以關閉電晶體MN0，並使電壓源VDDF停止供應電流，完成熔絲F1的燒斷程序。
繼續參照圖2，在熔絲修整程序的最初，是將輸入信號EN、MEA1設為邏輯高值(High)，MEA2設為邏輯低值(Low)，以準備檢查熔絲F1的狀態。當選定一熔絲來寫入數據時，則將控制信號TRIM設為邏輯高值(High)。然後，N溝道金屬氧化物半導體電晶體MN0將被導通，以流過足夠將熔絲F1燒斷的電流。此時，節點N0與N1將變成開路狀態，且在兩個節點間產生電壓變化。電路C1與C2則在輸入信號EN、MEA1被設為邏輯高值(High)，MEA2設為邏輯低值(Low)的情形下，量測節點N0與N1之間的電壓變化。由於在熔絲F1處已形成開路，節點N5與N6處的電壓將被拉升至接近邏輯高值，而節點N3與N4處的電壓則為接近於邏輯低值。從電路C1與C2所量測到的電壓分別反應至節點N2與N7，並作為模擬比較器U0的輸入。其中，節點N2處的電壓接近於邏輯低值，節點N7處的電壓將被拉升至接近邏輯高值。當比較器U0的兩個輸入中一個為邏輯高值，而一個為邏輯低值時，比較器U0的輸出OUT將會從邏輯低值變為邏輯高值。這樣的變化將通知熔絲程序化電路將控制信號TRIM設為邏輯低值，並且停止熔絲的修整。若輸出OUT為邏輯高值時，則表示熔絲已被燒斷，亦即表示熔絲單元儲存了一個數字值「high」。
換言之，如果熔絲修整電路C3未被選擇寫入數據時，控制信號TRIM將被設為邏輯低值。開關MN0使VDDF與GND間的電流的流動停止。熔絲F1則為未燒斷。當輸入信號EN、MEA1被設為邏輯高值，MEA2設為邏輯低值(Low)時，電路C1與C2將測量節點N0與N1間的電壓。由於熔絲F1並未燒斷，所以節點N5與N6處的電壓將為接近邏輯低值。此時，節點N3與N4為邏輯低值。因為比較器U0的兩個輸入均為邏輯低值，比較器U0的輸出OUT將輸出邏輯低值，亦即表示熔絲單元儲存一個數字值「Low」。
為結束熔絲程序化程序，輸入信號EN、MEA1、MEA2與控制信號TRIM均被設為邏輯低值。VDDF則為浮置。這樣的設定，使得不會有電路C1至接地GND以及電路C2至接地GND的電源損失。
當熔絲修整電路C3所接收的控制信號TRIM被設為例如是5伏特時(即使開關MN0導通)，熔絲修整電壓源VDDF所供給的電力將流過開關MN0(此時，開關MN0為NMOS電晶體)。反之，當TRIM被設為例如是0伏特時(即使開關MN0關閉)，熔絲修整電壓源VDDF將被阻隔。由於開關MN0為NMOS電晶體，所以供給至開關MN0的熔絲修整電壓源VDDF將不會有電壓的限制。
當開關MN0為PMOS電晶體時，熔絲修整電壓源VDDF所供給的電壓則必須小於5.8伏特(假設PMOS電晶體的絕對臨界電壓為0.8伏特)。否則，如果熔絲修整電壓源VDDF供給的電壓大於或等於5.8伏特時，不管控制信號TRIM是0伏特或是5伏特，開關MN0都將是導通狀態。而且也可能會損壞開關MN0。
由於VDDF電壓只有在修整時才會用到，因此在修整後，VDDF為浮接狀態，控制信號TRIM將永遠被設為邏輯低值。當讀取數據時，將輸入信號EN、MEA2設為邏輯高值，MEA1設為邏輯低值。如果熔絲修整單元已被程序化，也就是說，熔絲F1已經燒斷，則節點N1將形成開路。當節點N0處的電壓不是邏輯低值時，節點N1處的電壓將會是邏輯低值。然後，節點N2處的電壓為邏輯低值，節點N7處的電壓則為邏輯高值。而節點N2與N7是比較器U0的輸入。因此，根據節點N0與N1所形成的開路，比較器U0的輸出將為邏輯高值。然後，輸入信號EN、MEA1、MEA2將被設為邏輯低值，以結束讀取程序，並防止電力的損失。
在將輸入信號EN、MEA2設為邏輯高值，MEA1設為邏輯低值的情況下，如果熔絲單元並未被程序化，例如，熔絲F1還未被燒斷，節點N0與N1將電耦接至接地處。此時，節點N2與N7將會是邏輯低值。比較器U0的輸出將保持在邏輯低值。然後，輸入信號EN、MEA1、MEA2將被設為邏輯低值，以結束讀取程序，並防止電力的損失。
綜上所述，本發明的具體實施例的熔絲修整電路具有下列優點1.在晶片完成後，可通過提供不同的VDDF電壓值，來將熔絲修整調整到最佳結果，且當開關為N溝道金屬氧化物半導體電晶體(NMOS transistor)時，VDDF電壓值將不會受到限制。
2.由於不需要調整熔絲與VDD電壓間的參數，所以可節省大量的金錢與時間。
3.由於只需要調整VDDF，而不需要調整熔絲，將可除去由製造工藝所造成的變化。
雖然已通過優選實施例對本發明進行了說明，然其並非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可進行任何變化和修改，本發明的保護範圍僅由所附權利要求所限定。
權利要求
1.一種熔絲修整電路，包括電壓源；開關，與所述電壓源電連接，且其一端用於輸入控制信號；熔絲，具有第一端及第二端，所述第一端電連接至所述開關，所述第二端電連接至接地電壓；其中，所述控制信號控制所述開關導通以燒斷所述熔絲，通過檢測所述熔絲的第一端與第二端的信號輸出，來確認所述熔絲是否燒斷。
2.如權利要求1所述的熔絲修整電路，還包括比較器，所述熔絲的第一端與第二端的信號被輸入所述比較器，以確認所述熔絲是否燒斷。
3.如權利要求2所述的熔絲修整電路，其中所述熔絲未被燒斷與已被燒斷時，所述比較器的輸出為相反狀態。
4.如權利要求1所述的熔絲修整電路，其中所述開關為金屬氧化物半導體電晶體，所述控制信號控制所述電晶體的柵極，當所述電晶體導通時，所述電壓源所產生的電流會通過所述電晶體流經所述熔絲到所述接地電壓，使得所述熔絲被燒斷。
5.如權利要求4所述的熔絲修整電路，其中所述NMOS電晶體的漏極和源極分別連接所述電壓源與所述熔絲的第一端，當所述柵極接收所述控制信號從而導通所述電晶體的溝道時，所述電壓源通過所述電晶體將電流傳送至所述熔絲，使得所述熔絲被燒斷。
6.如權利要求1所述的熔絲修整電路，其中當所述熔絲被燒斷時，所述熔絲的第一端維持在高電位，所述熔絲的第二端維持在低電位，根據所述熔絲的第一端與第二端的電位差判定所述熔絲已被燒斷。
7.如權利要求1所述的熔絲修整電路，其中當所述開關導通而所述熔絲未被燒斷時，所述熔絲的第一端與第二端均維持在高電位，根據所述第一端與第二端之間沒有電位差，判定所述熔絲未被燒斷。
8.種修整熔絲的方法，包括將電壓源連接至開關；將控制信號提供至開關；當所述控制信號使所述開關導通時，電壓源所提供的電流經開關及熔絲的第一端及第二端至接地電壓，將熔絲燒斷。
9.如權利要求8所述的修整熔絲的方法，其中所述開關為金屬氧化物半導體電晶體，所述電晶體的柵極連接至控制信號，當所述電晶體導通時，所述電壓源所提供的電流經過所述電晶體流過所述熔絲，以燒斷所述熔絲。
10.如權利要求9所述的修整熔絲的方法，其中所述電晶體的漏極和源極分別連接至所述電壓源與所述熔絲的第一端，當所述電晶體導通時，電流從所述電壓源流出，經過所述電晶體的溝道流過所述熔絲，以燒斷所述熔絲。
11.如權利要求8所述的修整熔絲的方法，其中當所述熔絲已被燒斷時，所述開關關閉而且所述電壓源停止供應電流。
12.如權利要求8所述的修整熔絲的方法，其中利用比較電路檢查所述熔絲的第一端與第二端的電位差，確認所述熔絲已被燒斷則發出信號，關閉所述開關並使所述電壓源停止供應電流。
13.如權利要求8所述的修整熔絲的方法，其中比較所述熔絲的第一端與第二端的電位差，以確認所述熔絲是否被燒斷。
14.如權利要求13所述的修整熔絲的方法，其中利用比較器比較所述熔絲的第一端與第二端的電位差，所述熔絲已燒斷與未被燒斷時，所述比較器的輸出信號為相反狀態。
15.如權利要求8所述的修整熔絲的方法，其中當所述熔絲被燒斷時，所述熔絲的第一端維持在高電位，所述熔絲的第二端維持在低電位，根據所述熔絲的第一端與第二端的電位差判定熔絲已被燒斷。
16.如權利要求8所述的修整熔絲的方法，其中當所述開關導通而所述熔絲未被燒斷時，所述熔絲的第一端與第二端均維持在高電位，根據所述第一端與第二端之間的電位差判定所述熔絲未被燒斷。
17.一種用於檢測熔絲是否燒斷的方法，包括提供電壓源；所述電壓源通過開關連接至所述熔絲的第一端；所述熔絲的第二端連接至接地電壓；檢測所述熔絲的所述第一端與第二端的電位差，以判定所述熔絲是否燒斷。
18.如權利要求17所述的檢測熔絲是否燒斷的方法，其中所述開關為金屬氧化物半導體電晶體，所述電晶體的柵極連接至控制信號，當所述電晶體導通時，所述電壓源所提供的電流通過所述電晶體流過所述熔絲，以燒斷所述熔絲。
19.如權利要求18所述的檢測熔絲是否燒斷的方法，其中所述電晶體的漏極和源極分別連接至所述電壓源和所述熔絲的第一端，當所述電晶體導通時，電流從所述電壓源流出，通過所述電晶體的溝道流過所述熔絲，以燒斷所述熔絲。
20.如權利要求17所述的檢測熔絲是否燒斷的方法，其中當所述熔絲已被燒斷時，所述開關關閉而且所述電壓源停止供應電流。
21.如權利要求20所述的檢測熔絲是否燒斷的方法，其中利用比較電路檢查所述熔絲的第一端與第二端的電位差，確認所述熔絲已被燒斷則發出信號，關閉所述開關並使所述電壓源停止供應電流。
22.如權利要求21所述的檢測熔絲是否燒斷的方法，其中利用比較器比較所述熔絲的第一端與第二端的電位差，所述熔絲已燒斷與未被燒斷，所述比較器的輸出信號為相反狀態。
23.如權利要求17所述的檢測熔絲是否燒斷的方法，其中當所述熔絲被燒斷時，所述熔絲的第一端維持在高電位，所述熔絲的第二端維持在低電位，根據所述熔絲的第一端與第二端的電位差判定熔絲已被燒斷。
24.如權利要求17所述的檢測熔絲是否燒斷的方法，其中當所述開關導通而所述熔絲未被燒斷時，所述熔絲的第一端與第二端均維持在高電位，根據第一端與第二端之間沒有電位差判定所述熔絲未被燒斷。
全文摘要
一種熔絲修整電路與其操作方法，將電壓源及控制信號提供至開關，開關的一端與熔絲的第一端連接，而熔絲的第二端連接至接地電壓，利用所述控制信號控制該開關導通以燒斷該熔絲，通過檢測該熔絲的第一端與第二端的信號輸出，以確認該熔絲是否燒斷。
文檔編號G11C17/18GK1992085SQ20051013294
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月29日 優先權日2005年12月29日
發明者黃一洲, 吳曉龍 申請人:富晶半導體股份有限公司