(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラミング信号に応じて電圧レベルが変化する可変電圧発生部と、
前記可変電圧発生部の出力信号を緩やかに変化させる緩衝部と、
前記可変電圧発生部の電源でプリチャージさせる動作スイッチ部と、
前記動作スイッチ部に連結され、過電流が流れる場合、絶縁破壊されるアンチヒューズと、
前記アンチヒューズのプログラミングされた状態を確認するための感知信号を受信する感知信号入力部と、
前記アンチヒューズの絶縁破壊のため、前記可変電圧発生部の電圧を供給する破壊電圧供給部と、
前記感知信号入力部の信号に応じて、前記アンチヒューズのプログラミング状態を出力する出力部と、
前記出力部の制御信号を受信して、前記破壊電圧供給部からアンチヒューズに供給される電流パスを断続する電流遮断部と、
前記出力部の制御信号を受信して、前記アンチヒューズ端に可変電圧発生部の電圧で強く保持させるラッチ部と、
を備えることを特徴とするアンチヒューズのプログラミング回路。
【請求項２】
前記可変電圧発生部は、電源電圧とハーフ電源電圧を受け、プログラミング信号に応じて出力信号を切り換えするスイッチング部を有することを特徴とする請求項１記載のアンチヒューズのプログラミング回路。
【請求項３】
前記スイッチング部は、電源電圧端と出力端との間に介在され、相補プログラミング信号に応じてスイッチングされる第１ＰＭＯＳと、
ハーフ電源電圧端と出力端との間に介在され、プログラミング信号に応じてスイッチングされる第２ＰＭＯＳを有することを特徴とする請求項２記載のアンチヒューズのプログラミング回路。
【請求項４】
前記緩衝部は、前記可変電圧発生部の出力端と接地との間に介在されたリザーブキャパシタであることを特徴とする請求項１記載のアンチヒューズのプログラミング回路。
【請求項５】
前記動作スイッチ部は、前記可変電圧発生部の出力端と前記アンチヒューズとの間に介在され、プリチャージ信号に応じて動作されるＰＭＯＳを有することを特徴とする請求項１記載のアンチヒューズのプログラミング回路。
【請求項６】
前記感知信号入力部は、前記アンチヒューズと接地端との間に介在され、感知信号に応じて動作されるＮＭＯＳを有することを特徴とする請求項１記載のアンチヒューズのプログラミング回路。
【請求項７】
前記破壊電圧供給部は、前記可変電圧発生部の出力端と電流遮断部との間に介在され、プログラミング信号に応じて動作されるＰＭＯＳを有することを特徴とする請求項１記載のアンチヒューズのプログラミング回路。
【請求項８】
前記出力部は、前記アンチヒューズに連結され、前記可変電圧発生部の出力電圧で駆動されて、前記アンチヒューズの出力信号を反転させ制御信号として出力する第１インバータと、
前記可変電圧発生部の出力電圧で駆動されて、前記第１インバータの出力信号を反転させる第２インバータを有することを特徴とする請求項１記載のアンチヒューズのプログラミング回路。
【請求項９】
前記電流遮断部は、前記破壊電圧供給部の出力端と前記アンチヒューズとの間に介在され、前記出力部の制御信号に応じて動作されるＰＭＯＳを有することを特徴とする請求項１記載のアンチヒューズのプログラミング回路。
【請求項１０】
前記ラッチ部は、前記アンチヒューズと前記可変電圧発生部の出力端との間に介在され、前記出力部の制御信号に応じて断続されるＰＭＯＳを有することを特徴とする請求項１記載のアンチヒューズのプログラミング回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンチヒューズのプログラミング回路に関するもので、より詳しくは内部電圧発生器の電圧レベルを変化させてアンチヒューズをプログラミングして効率を向上させ、フィードバックループを使用して、プログラミング時に発生する漏洩電流を遮断することにより、電力消費を減らし得るようにしたアンチヒューズのプログラミング回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なヒューズは、既定値以上の電流が流れると、発熱により溶断され、回路を開放して機器を保護するために使用される。
【０００３】
一方、半導体メモリ素子などにおいて、冗長回路に使用されるヒューズは、故障ラインから予備ラインに切り換えるために使用される。この際に使用されるヒューズをプログラムするための方式としては、過電流を流して溶断させる電気ヒューズ方式と、レーザービームでヒューズを燃やして切る方式とがある。
【０００４】
前述した方式のうち、レーザーで切断する方法が、単純で確実でありながら配置も容易であるので、広く用いられている。この際に使用されるヒューズの材料としては、ポリシリコン配線又は金属配線がある。
【０００５】
ところで、前記方式のなかで、過電流を流して送る方式においては、高電流ドライバー及びヒューズブローイングパッドが必要であるので、面積の点で不利であるだけでなく、断線時に発生する残留物が存在し、スイッチオフ現象が発生する。
【０００６】
また、ポリシリコンをレーザービームにて切断する場合は、正確にレーザービームを照射しても誤差が発生し、断線時に残留物が生ずる。更に、レーザー切断装備は、作業時間が長くかかり、取り扱いが難しく、不正確であるという問題点があり、パッケージレベルでの修理が不可能であるため、単価及び信頼性が低下するという問題点がある。
【０００７】
このような問題点を解決するため、パッケージレベルでも簡単にプログラミングし得るアンチヒューズという新たな素子を導入することとなった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
アンチヒューズは、プログラム時、上部電極と下部電極との間に印加される電圧差に応じて、上部電極と下部電極との間にある絶縁膜が絶縁破壊電圧で易しく絶縁破壊されるようにして、２電極が短絡されるようにしたヒューズである。
【０００９】
すなわち、一般的なヒューズの場合、断線させることでプログラミングを行う方式であるが、アンチヒューズの場合は、互いに連結させることでプログラミングを行う方式である。
【００１０】
したがって、このようなアンチヒューズをプログラミングし、プログラミングされた結果を確認するための回路が必要となる。
【００１１】
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、内部電圧発生器の電圧レベルを変化させてアンチヒューズをプログラミングして電力消費を減らすため、電流パスを遮断するアンチヒューズのプログラミング回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を実現するための本発明は、プログラミング信号に応じて電圧レベルが変化する可変電圧発生部と、可変電圧発生部の出力信号を緩やかに変化させる緩衝部と、可変電圧発生部の電源でプリチャージさせる動作スイッチ部と、動作スイッチ部に連結され、過電流が流れる場合、絶縁破壊されるアンチヒューズと、アンチヒューズのプログラミングされた状態を確認するための感知信号を受信する感知信号入力部と、アンチヒューズの絶縁破壊のため、可変電圧発生部の電圧を供給する破壊電圧供給部と、感知信号入力部の信号に応じて、アンチヒューズのプログラミング状態を出力する出力部と、出力部の信号を受信して、破壊電圧供給部からアンチヒューズに供給される電流パスを断続する電流遮断部と、出力部の信号を受信して、アンチヒューズの一端に可変電圧発生部の電圧で強く保持させるラッチ部とからなる。
【００１３】
前記アンチヒューズは、ハーフ電源電圧では絶縁状態が維持され、電源電圧では絶縁破壊されるように設定されている。
【００１４】
このように構成される本発明の動作を説明すると次のようである。
【００１５】
まず、可変電圧発生部は、一般的な状態ではハーフ電源電圧を出力し、プログラミング状態では電源電圧を出力する。したがって、一般的な状態で動作スイッチを通じて可変電圧発生部のハーフ電源電圧でプログラミング回路にプリチャージさせる。そして、ラッチ部によって可変電圧発生部の出力電圧で強く保持する。
【００１６】
このような状態で、アンチヒューズをプログラミングするための信号が入力されると、可変電圧発生部の出力電圧が電源電圧電位に上昇させられる。すると、プリチャージ電圧が電源電圧状態に上昇し、破壊電圧供給部により、電源電圧電位に上昇した可変電圧発生部の出力がアンチヒューズ端に供給され、アンチヒューズが絶縁破壊されてプログラミングされる。
【００１７】
このように、アンチヒューズがプログラミングされた後、アンチヒューズのプログラミングされた状態を確認するため、感知信号入力部を通じて信号が入力されると、アンチヒューズのプログラミングされた状態が出力部を通じて出力される。
【００１８】
また、アンチヒューズが絶縁破壊されることにより、破壊電圧供給部を通じて可変電圧発生部の出力電圧を供給する電流パスが形成されたものを、電流遮断部で出力信号を受信して電流パスを遮断することで、それ以上の電力が消費されることを防止することとなる。
【００１９】
一方、可変電圧発生部に緩衝部を置くことにより、プリチャージ電圧の急激な変動を防いで、アンチヒューズプログラミングが低電圧でも可能にする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照して説明する。また、本実施の形態は本発明の権利範囲を限定するものではなく、単に例示的に提示するものである。
【００２１】
図１は本発明による実施の形態を示すもので、アンチヒューズのプログラミング回路をメモリ素子に使用する場合を示す回路図である。
【００２２】
同図に示すように、可変電圧発生部１０は、電源電圧（ＶＣＣ）とハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）を受け、プログラミング信号（ｐｇｍ）信号と相補プログラミング信号（ｐｇｍｂ）に応じて、出力信号を切り換えするスイッチング部１０２を有する。
【００２３】
スイッチング部１０２は、電源電圧（ＶＣＣ）と出力端（ＰＶＣＣ）との間に介在され、相補プログラミング信号（ｐｇｍｂ）によりスイッチングされる第１ＰＭＯＳ（Ｐ１）と、ハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）と出力端（ＰＶＣＣ）との間に介在され、プログラミング信号（ｐｇｍ）によりスイッチングされる第２ＰＭＯＳ（Ｐ２）とからなり、プログラム時は電源電圧（ＶＣＣ）を出力とし、正常状態ではハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）を出力とする。
【００２４】
そして、可変電圧発生部１０の出力端（ＰＶＣＣ）には、緩衝部２０としてリザーブキャパシタを置く。リザーブキャパシタは、接地に連結された大容量のＮＭＯＳキャパシタ（Ｃ１）からなり、可変電圧発生部１０の出力信号が０Ｖからハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）に変化するとき、又は、ハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）から電源電圧（ＶＣＣ）に電圧レベルが変化するとき、リザーブキャパシタの容量による時定数だけの遅延時間を持って徐々に変化するようにする。
【００２５】
これは、正常状態では何の意味がないが、急激な信号が入力されるときは、アンチヒューズ９０の状態を判断する重要な要因となる。
【００２６】
なぜならば、アンチヒューズ９０は、絶縁破壊される前にはキャパシタのように動作するため、電源電圧（ＶＣＣ）の変化が急激に発生する場合は、アンチヒューズ９０を通じて電流が流れることとなる。したがって、アンチヒューズ９０をプログラミングするためには、高電位が必要であるという欠点がある。
【００２７】
動作スイッチ部３０は、アンチヒューズプログラミング回路を動作させるため、可変電圧発生部１０の出力信号を断続してアンチヒューズプログラミング回路をプリチャージさせる第３ＰＭＯＳ（Ｐ３）からなる。
【００２８】
第３ＰＭＯＳ（Ｐ３）は、ドレインが可変電圧発生部１０の出力端（ＰＶＣＣ）に連結され、ソース端がアンチヒューズ９０の一端に連結される。そして、相補プリチャージ信号（ｐｒｅｃｈｂ）がゲート端に入力されることにより、動作される。
【００２９】
以後、アンチヒューズ９０の一端と第３ＰＭＯＳ（Ｐ３）のソースが連結された部分をノード“ａ”と呼ぶ。
【００３０】
感知信号入力部４０は、接地とアンチヒューズ９０の他端にそれぞれソースとドレインが連結され、ゲートに欠陥の発生したアドレス信号が連結された第１ＮＭＯＳ（Ｎ１）からなる。
【００３１】
破壊電圧供給部５０は、可変電圧発生部１０の出力端（ＰＶＣＣ）の出力信号をノード“ａ”に供給するためのもので、第６ＰＭＯＳ（Ｐ６）からなる。
【００３２】
そして、破壊電圧供給部５０により供給されるアンチヒューズ９０の破壊電圧を遮断して、アンチヒューズ９０のプログラム後に発生する電流パスを遮断するための電流遮断部６０として第５ＰＭＯＳ（Ｐ５）が連結される。
【００３３】
前記第６ＰＭＯＳ（Ｐ６）は、ドレインに可変電圧発生部１０の出力端（ＰＶＣＣ）が連結され、ソースに第５ＰＭＯＳ（Ｐ５）のドレインが連結され、ゲート端に相補プログラミング信号（ｐｇｍｂ）が連結される。また、第５ＰＭＯＳ（Ｐ５）のソースはノード“ａ”に連結され、ゲートは、ノード“ａ”の電位を反転させる第１インバータ（ＩＮＶ１）の出力値がフィードバックされるように連結される。
【００３４】
第１インバータ（ＩＮＶ１）は可変電圧発生部１０の出力電圧で動作される。すなわち、プログラム時には電源電圧（ＶＣＣ）で動作され、正常状態ではハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）で動作される。
【００３５】
ラッチ部７０は、ノード“ａ”に印加される電圧が強く保持されるよう、可変電圧発生部１０の出力電圧を供給するもので、ドレインは可変電圧発生部１０の出力端（ＰＶＣＣ）に連結され、ソースはノード“ａ”に連結され、ゲートは第１インバータ（ＩＮＶ１）の出力端に連結される。
【００３６】
出力部８０は、アンチヒューズ９０の一端、つまりノード“ａ”に連結され、前記可変電圧発生部１０の出力電圧（ＰＶＣＣ）で駆動されて、入力信号を反転させる第１インバータ（ＩＮＶ１）と、前記可変電圧発生部１０の出力電圧（ＰＶＣＣ）で駆動されて、前記第１インバータ（ＩＮＶ１）の入力信号を反転させる第２インバータ（ＩＮＶ２）とからなり、ノード“ａ”の電位状態を出力する。
【００３７】
出力部８０の出力信号は、正常状態では高電位が出力され、アンチヒューズ９０がプログラミングされたとき、感知信号入力部４０にアドレス信号（ＡＤＤＲ）が入力されると、低電位が出力される。
【００３８】
図２は本発明による実施の形態での入出力信号を示すシミュレーショングラフである。
【００３９】
このように構成されるアンチヒューズプログラミング回路の動作を図２の入出力信号を示すシミュレーショングラフを参照して説明すると次のようである。
【００４０】
まず、正常状態時を述べると次のようである。正常状態である場合のプログラミング信号（ｐｇｍ）は低電位であり、相補プログラミング信号（ｐｇｍｂ）は高電位である。
【００４１】
すると、可変電圧発生部１０の第１ＰＭＯＳ（Ｐ１）はオフ状態となり、第２ＰＭＯＳ（Ｐ２）はターンオンされて、ハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）が出力端（ＰＶＣＣ）に出力される。
【００４２】
このように、可変電圧発生部１０を置き、正常状態ではハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）を出力し、プログラム時にだけ電源電圧（ＶＣＣ）を出力して、プログラミング回路に高電圧が印加されないようにすることで、正常状態での電力消費を減らし得る。
【００４３】
この際に、動作スイッチ部３０でアンチヒューズプログラミング回路をプリチャージさせるため、相補プリチャージ信号（ｐｒｅｃｈｂ）が低電位状態で第３ＰＭＯＳ（Ｐ３）をターンオンさせて、可変電圧発生部１０の出力値をノード“ａ”に供給する。
【００４４】
また、出力部８０の出力値は第２インバータ（ＩＮＶ２）の出力値であり、高電位を表す。この際に、高電位は、第２インバータ（ＩＮＶ２）がハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）で駆動されるため、ハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）レベルに設定される。
【００４５】
次にプリチャージされた相補プリチャージ信号（ｐｒｅｃｈｂ）が高電位に上昇すると、第３ＰＭＯＳ（Ｐ３）がオフされて、ハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）がノード“ａ”に印加されないが、ラッチ部７０により強くハーフ電源電圧（ＨＶＣＣ）でプリチャージされている。
【００４６】
そして、電流遮断部６０の第５ＰＭＯＳ（Ｐ５）は、第１インバータ（ＩＮＶ１）の出力値がフィードバックされるため、ターンオンされた状態を維持することとなる。
【００４７】
この際に、アンチヒューズ９０のプログラム状態を感知するため、アドレス信号（ＡＤＤＲ）が高電位に上昇すると、第１ＮＭＯＳ（Ｎ１）がターンオンされる。しかし、アンチヒューズ９０が絶縁破壊されなかったので、出力部８０の値は変化しない。
【００４８】
その後、アンチヒューズ９０をプログラムするためのプログラミング信号（ｐｇｍ）が高電位に上昇すると、相補プログラミング信号（ｐｇｍｂ）は低電位に下降する。すると、可変電圧発生部１０の第１ＰＭＯＳ（Ｐ１）はターンオンされ、第２ＰＭＯＳ（Ｐ２）はオフされ、緩衝部２０により一定時定数を持って出力端（ＰＶＣＣ）の電圧レベルが電源電圧（ＶＣＣ）レベルに上昇する。
【００４９】
また、相補プログラミング信号（ｐｇｍｂ）により第６ＰＭＯＳ（Ｐ６）がターンオンされると、可変電圧発生部１０の出力端（ＰＶＣＣ）の電圧レベルである電源電圧（ＶＣＣ）をノード“ａ”に供給して、アンチヒューズ９０を介して、ターンオンされている第１ＮＭＯＳ（Ｎ１）を通じて接地に電流パスを形成して、アンチヒューズ９０を絶縁破壊させる。
【００５０】
このように、アンチヒューズ９０が絶縁破壊されると、ノード“ａ”は低電位に変化し、この値は第１インバータ（ＩＮＶ１）により反転されるため、電流遮断部６０の第５ＰＭＯＳ（Ｐ５）とラッチ部７０の第４ＰＭＯＳ（Ｐ４）がオフされて、それ以上ノード“ａ”に電源電圧を供給し得なくなる。
【００５１】
すると、ノード“ａ”に印加される低電位は第１インバータ（ＩＮＶ１）と第２インバータ（ＩＮＶ２）により反転され、出力部８０の出力端（ｒｅｐｂ）は低電位に下降して、正常にプログラミングされたことを知らせる。
【００５２】
図３は、このように動作される可変電圧発生部１０の出力値の変化を示すシミュレーショングラフであり、相補プログラミング信号（ｐｇｍｂ）とプログラミング信号（ｐｇｍ）が急激に変化していても、出力端（ＰＶＣＣ）の電位は緩衝部２０のリザーブキャパシタの時定数により遅延されて上昇されることが分かる。
【００５３】
前述したように、緩衝部２０により可変電圧発生部１０の出力値が緩やかに変動するため、急激な電圧の変化によるプログラミング回路の誤動作を防止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、半導体装置において絶縁破壊を引き起こして互いに連結させるアンチヒューズを用いることで、パッケージ段階でのプログラムができるので、費用節減及び信頼性が向上されるという利点がある。
【００５５】
また、可変電圧発生器を用いてアンチヒューズをプログラミングすることで、常に高電圧レベルの電源電圧が供給されないようにするだけでなく、アンチヒューズが絶縁破壊された後、続けて電源供給を遮断することにより、電力の消費を著しく減らし得るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による実施の形態を示すもので、アンチヒューズのプログラミング回路を示す回路図である。
【図２】  本発明による実施の形態での入出力信号を示すシミュレーショングラフである。
【図３】  本発明による可変電圧発生部の入出力信号を示すシミュレーショングラフである。
【符号の説明】
１０  可変電圧発生部、２０  緩衝部、３０  動作スイッチ部、４０  感知信号入力部、５０  破壊電圧供給部、６０  電流遮断部、７０  ラッチ部、８０  出力部、９０  アンチヒューズ、１０２  スイッチング部、Ｃ１  ＮＭＯＳキャパシタ、ＩＮＶ１  第１インバータ、ＩＮＶ２  第２インバータ、Ｎ１  第１ＮＭＯＳ、Ｐ１  第１ＰＭＯＳ、Ｐ２  第２ＰＭＯＳ、Ｐ３  第３ＰＭＯＳ、Ｐ４第４ＰＭＯＳ、Ｐ５  第５ＰＭＯＳ、Ｐ６  第６ＰＭＯＳ。
【図１】
0003660828.tif 000002
【図２】
0003660828.tif 000003
【図３】
0003660828.tif 000004