[发明专利]电一次可编程和一次可擦除熔丝

说明书

技术领域

本发明一般涉及改进的集成电路设备。更具体地，本发明贯注于可重编程的电可编程熔丝(eFuse)。

背景技术

电可编程熔丝(eFuse)是一种简单的电路元件，其具有熔断或未熔断的两种不同状态之一。正如通常在本领域已知的，对eFuse的数据写入包含：熔断eFuse以代表“1”；以及让eFuse留在它们的缺省状态(即未熔断)，以代表“0”值。在未熔断状态eFuse允许电接触，而在熔断状态电接触被切断。然而，在例如其中eFuse的熔断实际上允许电接触、因而以代表“1”的缺省状态来代表“0”的反向eFuse的情形中，也可以采用相反的方法。

从国际商业机器公司可得的许多集成电路芯片已经包括一组或多组eFuse，它们被用来给集成电路芯片提供自我修复能力。利用eFuse，如果在集成电路中检测到瑕疵(imperfection)，则适当的eFuse被断开(tripped)，即熔断。被激活的熔丝帮助所述芯片控制单个电路速度，以管理功耗并且修复不希望的并且潜在地代价高的缺陷。如果所述技术检测到该芯片因为各个电路运行太快或太慢而出现故障，则其能通过控制适当的本地电压来“扼止(throttle down)”这些电路或使它们加速。eFuse在集成电路芯片中提供，对集成电路芯片而言，如果有，这也是很少的附加成本。

图1是按照已知结构的eFuse的图。如图1所示，eFuse元件100包括多个组件，该多个组件包括多晶硅熔丝110、熔丝锁存器120、程序锁存器130、程序场效应晶体管(FET)140和先行(look-ahead)编程复用器150。第一并且主要的组件是多晶硅熔丝110。熔丝110有两个可能的逻辑状态。在所述示例中，在其值被评估为逻辑“0”时它能够保持完整。其它的状态是“已编程”并且评估为逻辑“1”。编程熔丝110需要幅度大约10mA和200μsec的持续期的DC电流脉冲。通过动态增加多晶硅熔丝链接的电阻，这种高电流编程熔丝110。

熔丝锁存器120与每个熔丝110相关联。熔丝锁存器120用作三个功能：

(1)在熔丝编程期间，所有的熔丝锁存器120被初始化为逻辑“0”，于是通过提供用于确定何时编程每个熔丝110的序列使能机制，单个逻辑“1”被移位；

(2)当读取熔丝值时，熔丝锁存器120被用来读出并且存储熔丝值；以及(3)，熔丝锁存器具有附加的数据端口，被用来在所有的熔丝之间创建菊花链，该附加的数据端口允许对全部熔丝的串行访问。因为编程单个熔丝所需要的高DC电流需求，所以逻辑“1”使用菊花链状态锁存器，通过0字段移位，以便一次编程一个熔丝。

eFuse 100的剩余组件只在编程熔丝110时起作用。希望的熔丝状态被移位到程序锁存器130。当程序锁存器130加载有逻辑“1”时，它选择程序FET140并且还禁用先行编程复用器150。先行编程复用器150使得熔丝锁存器的被移位的“1”跳过没有被选择来编程的熔丝，由此节约了熔丝编程时间。

对于要发生的编程，EFuseProg信号被使能并且利用FSource输入跨越熔丝110放置高的电压，并且通过程序FET 140吸收结果产生的电流。只有在高电流通路被启用时，才能够编程熔丝。程序FET 140在程序锁存器130被设置并且被移位的“1”到达熔丝锁存器120时被启用。对于有关eFuse和用来执行片上(on-chip)修复的eFuse的使用的更多的信息，参见Cowan等人的“On-Chip Repair and an ATE Independent Fusing Methodology，”ITCinternational Test conference，IEEE 2002，第178-186页，其通过引用在此并入。

如上所述，电可编程熔丝已由国际商业机器公司用来替代金属和激光熔丝，以在电路上电编程操作设置或者修理芯片上的故障电路。然而，从上面的描述明显看到，当前的eFuse技术利用eFuse电阻的低到高变化作为编程eFuse的方式。在这样做的过程中，eFuse能够仅仅被编程一次并且不能够重编程。

由于此限制，在当前的技术下，eFuse不适合用在要求可重编程能力的应用中。例如，eFuse不能够用在电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)应用中，该应用典型地要求EEPROM以可重编程的方式被写入、读取和擦除。

发明内容

鉴于上文，具有在eFuse的初始编程之后可重编程的电可编程熔丝(eFuse)将是有益的。本发明提供了这样的一种可重编程eFuse和用于重编程这样的eFuse的方法。