[发明专利]熔丝单元及其编程方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及在集成电路(IC)里的可编程无源器件，特别涉及熔丝。

背景技术

在许多精密模拟电路的应用里，如变换器或精密电压基准(precisionvoltage reference)，电路器件如电阻的绝对值容限(absolute-value tolerance)是很重要的。但是，由于在制造过程步骤里不可预测的变化，很难保证半导体或薄膜电阻器相关的绝对值容限。在其制作之后，必须采用额外的步骤来调整晶片上(on-chip)电阻网，以满足一个给定的绝对值容限。一个普遍的调整方法是使用熔丝连接(fusible link)。

熔丝可以简单地是连接在两个焊点(bond pad)之间的一小段最小宽度的金属或多晶硅(polysilicon)。通过在焊点之间传递一个大电流，它可以被编程或被烧断(blown)，使熔丝材料蒸发。在编程之后，熔丝成为一个断路(open circuit)。

一些组合的熔丝可以提供额外的微调解析度(trimming resolution)。在一个典型的电阻器电压微调里，电阻器被串联在一起进行二进制加权(binary-weighted)调整。它们最初短路连接所有的接点(tap)，但它们可以通过烧断被选择性地断路。

一个典型的电压微调(trimming)应用是低压差稳压器(LDOR)的输出电压调整。输出精度是LDOR的一个严格要求，而输出电压Vout通常与基准电压Vref成正比。因此，必须最小化Vref上的误差以保持Vout的精度。Vref通常是一个带隙(band-gap)基准电压，且可以通过电阻器微调获得更好的Vout精度。

图1显示一个微调电路100，其应用传统的熔丝结构来进行带隙基准电路的Vref微调，以补偿由于制造过程产生的设备参数变化。Vref通过以下等式控制：

Vref=(R3R2)[Veb1+(R2R1)ln(N)×Vt]]]>

其中，Veb1是pnp 109的基极发射极电压(base emitter voltage)；

Vt是热电压，其等于kT/q；

k＝波尔兹曼常数(Boltzmann’s constant)；

T＝绝对温度；和

q＝电荷(electronic charge)；

所以，一个可以在晶片上变化以改变Vref值的参数是电阻R1。

当在晶圆片级(wafer level)上测量的Vref不同于期望值时，通过施加电压穿过它们并有选择性地烧断熔丝，从而调整总电阻以调整Vref精度。

在图1里，最初所有的熔丝都是导电的，且电阻网络的总电阻接近R1。假设电阻网络需要微调到另外一个电阻R_MSB，与电阻器R_MSB并联的熔丝102必须被烧断。通过施加一个高压源101在熔丝102两端的焊点，从而流经熔丝102的高电流能够烧断熔丝。

现有结构和方法的主要缺点是由于晶片上有源设备(on-chip activedevice)的压力导致产量损失(yield loss)。由于过程步骤的变化，制作的熔丝的电阻可能刚好比期望的更高，而传统方法也许不能提供足够的电力以烧断熔丝。甚至要使用更高的电压来确保烧断熔丝。但是，与熔丝连接的晶片上电路也遭受这种格外高的电压，其可能导致电路损坏，特别是有源设备。