[发明专利]Efuse模块及其熔断电流的校准系统和校准方法

说明书

本发明提供一种Efuse模块，所述Efuse模块至少包括：Efuse，用于所述熔断电流的大小在预设熔断电流范围内时熔断，以记录数据；可编程NMOS阵列，连接于所述Efuse，用于通过编程调整所述熔断电流的大小；其中，所述可编程NMOS阵列包括多个并联连接的NMOS器件，每个NMOS器件的漏极相连后与所述Efuse连接，每个NMOS器件的源极和衬底共同接地，每个NMOS器件的栅极共同组成控制信号端。本发明还提供一种Efuse模块熔断电流的校准系统和校准方法。本发明有效提高了熔断电流的精确度和稳定性，在工艺和环境变化时，熔断电流的精确和稳定保证了Efuse模块的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种Efuse(电可编程熔丝)，特别是涉及一种Efuse模块及其熔断电流的校准系统和校准方法。

背景技术

Efuse技术是一种利用聚酯保险丝特性编程和永久保存数据的技术。随着Efuse的理论与技术逐渐成熟，Efuse的应用范围迅速扩大。目前最常见的两种熔断模式包括断裂模式和电子迁移(EM)模式，而Efuse模块是EM模式下最受欢迎的设计，其稳定性和可靠性的关键因素是精确和稳定的熔断电流，但是工艺和环境的变化往往会影响熔断电流的精确度和稳定性，从而造成Efuse模块的稳定性和可靠性较差。半导体器件的通道长度较大时虽然可以缩小工艺窗口，但是在相同的驱动强度时，半导体器件的通道宽度也将相应的增加(熔断电流属于典型案例)，这些将导致半导体器件的总面积扩大，尤其是大容量Efuse模块。

目前传统的Efuse模块的设计方面，由于Efuse模块熔断电流的大小控制主要是通过和电可编程熔丝EfuseR0串联的作为控制开关的NMOS器件MN0来实现的，如图1所示，因此设计时主要通过选取相对较大的沟道长度来克服工艺及应用环境偏差所带来的熔断电流的偏差，这种方案的主要缺点是极大的增加了Efuse模块的版图面积，造成大容量Efuse模块设计中的面积利用率低下，限制了Efuse模块的推广；其次，即使使用了较大的沟道长度，仍然只能在一定程度上减弱工艺及应用环境偏差带来的熔断电流的偏离，其改善较为有限。

根据前面提到的传统设计方法，通过增大沟道长度来少量减少工艺偏差以及应用环境对Efuse模块熔断电流的影响。这样的设计理念以极大的增大Efuse模块的面积为代价，换取少量的减少熔断电流偏差的结果，一方面使Efuse模块的面积利用率降低，另一方面使得Efuse模块难以随着工艺的进步作进一步的版图面积的缩小。

美国专利(US7911820B2)公开了一种可调节电流的Efuse设计，该专利提出的设计通过引入一个对基准电流作控制的电路得到一个可编程的电流源以供给Efuse作为熔断电流，如图2所示。这种方法需要有一个外部的模拟基准电流源，并且以PMOS作为电流控制的主要部分。该专利所提出的设计理念主要针对PMOS部分引入控制的概念，利用模拟基准电流源的设计达到校准熔断电流的思路，但是当熔断电流校准后模拟基准电流源依旧处于工作状态，致使Efuse模块存在静态功耗，抗干扰能力也较差。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种Efuse模块及其熔断电流的校准系统和校准方法，用于解决现有技术中由于工艺和环境的变化，导致熔断电流的精确度和稳定性受到影响，从而造成Efuse模块的稳定性和可靠性较差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种Efuse模块，用于在熔断电流通过时记录数据，其中，所述Efuse模块至少包括：

Efuse，用于所述熔断电流的大小在预设熔断电流范围内时熔断，以记录数据；

可编程NMOS阵列，连接于所述Efuse，用于通过编程调整所述熔断电流的大小；