JP2010278124A - 電気ヒューズ回路及び電気ヒューズ回路の動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に切断を行うことのできる、電気ヒューズ回路及び電気ヒューズ回路の動作方法を提供する。
【解決手段】一端で電源に接続され、他端から切断用電圧を出力する、保護素子と、一端で前記保護素子の他端に接続され、他端でグランドに接続された、電気ヒューズと、前記電気ヒューズと前記グランドとの間に介装され、前記電気ヒューズに流れる電流の有無を切り替える、切断用トランジスタとを具備する。前記保護素子の他端は、前記切断用トランジスタのゲートに接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気ヒューズ回路及び電気ヒューズ回路の動作方法に関する。

半導体デバイス等には、電気ヒューズが含まれている。電気ヒューズは、例えば、リダンダンシ及び固有コードの記憶装置の用途に使用されている。電気ヒューズは、電流が注入されることにより、切断される。電流を注入させるために、電気ヒューズ用電源、及び切断用トランジスタが設けられる。電気ヒューズ用電源は、電気ヒューズに対して電源電圧を供給する。切断用トランジスタは、電気ヒューズに流れる電流の有無を切り替えるように、電気ヒューズと接続される。電気ヒューズを切断するにあたっては、電気ヒューズ用電源を立ち上げ、切断対象となる電気ヒューズに接続された切断用トランジスタがオン状態にされる。これにより、電気ヒューズに電流が流れる。そして、電気ヒューズが切断される。

関連技術として、特許文献１（特開２００８−１５３５８８）が挙げられる。図１は、特許文献１に記載された電気ヒューズ回路を示す回路図である。ヒューズ素子１１１に直列接続されたＭＯＳトランジスタ１１２のゲートは、ヒューズ素子１１１に接続された電源と同一の電源に接続されたＡＮＤ回路１１３で制御される。ＡＮＤ回路１１３の１つの入力は、グラウンドにプルダウンされる。この公報の記載によれば、システムＬＳＩにおいて電源をオン・オフする際、ヒューズ素子を誤ってプログラムすることがない。

特開２００８−１５３５８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電気ヒューズ回路では、以下に記載される理由により、電気ヒューズを確実に切断することが困難である。切断用トランジスタのゲートに印加される電圧は、電源から供給される定電圧である。ここで、電気ヒューズを切断するために、電流の注入が開始されたとする。電気ヒューズの抵抗値は、電流の注入が開始されてから、時間経過と共に上昇していく。抵抗値の上昇により、電気ヒューズを流れる電流量が減少してしまう。従って、電気ヒューズを確実に切断することが困難となってしまう。

本発明にかかる電気ヒューズ回路は、一端で電源に接続され、他端から一定電圧を出力する、保護素子と、一端で前記保護素子の他端に接続され、他端でグランドに接続された、電気ヒューズと、前記電気ヒューズと前記グランドとの間に介装され、前記電気ヒューズに流れる電流の有無を切り替える、切断用トランジスタとを具備する。前記保護素子の他端は、前記切断用トランジスタのゲートに接続されている。

本発明に係る電気ヒューズ回路の動作方法は、保護素子の一端に電源電圧を供給し、前記保護素子の他端から一定電圧を出力するステップと、前記一定電圧を、電気ヒューズの一端に供給するステップと、前記電気ヒューズの他端とグランドとの間に介装された切断用トランジスタの導通及び非導通を切り替えることにより、前記電気ヒューズに流れる電流の有無を切り替えるステップとを具備する。前記電流の有無を切り替えるステップは、前記一定電圧を前記電気ヒューズのゲートに供給することにより、前記切断用トランジスタを導通させるステップを含んでいる。

本発明によれば、確実に切断を行うことのできる、電気ヒューズ回路及び電気ヒューズ回路の動作方法が提供される。

特許文献１に記載された電気ヒューズ回路を示す回路図である。 本発明の実施形態に係る電気ヒューズ回路を概略的に示す回路図である。 電気ヒューズを流れる電流と時間との関係を示すグラフである。 電気ヒューズを流れる電流と時間との関係を示すグラフである。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。図２は、本実施形態に係る電気ヒューズ回路１を概略的に示す回路図である。この電気ヒューズ回路１は、例えば、メモリのリダンダンシや、固有ＩＤの記憶装置などに用いられる。

図２に示されるように、電気ヒューズ回路１は、保護素子３、電気ヒューズ４、切断用トランジスタ５、及び切断切替回路６を有している。

保護素子３は、一端で、電源２に接続されている。保護素子３は、電源２から電源電圧の供給を受けて、他端から切断用電圧を出力する。保護素子３は、例えば、ポリシリコンなどの抵抗素子により実現される。

電気ヒューズ４は、必要に応じて切断されるものである。電気ヒューズ４は、一端で、保護素子３に接続されている。

切断用トランジスタ５は、電気ヒューズ４に流れる電流の有無を切り替えるために設けられている。切断用トランジスタ５は、電気ヒューズ４の他端とグランドとの間に設けられている。切断用トランジスタ５がオン状態の場合には、グランド側に向かって電気ヒューズ４に電流が流れる。切断用トランジスタ５がオフ状態の場合、電気ヒューズ４に電流は流れない。

切断切替回路６は、切断用トランジスタ５の導通及び非導通を切り替えるために設けられている。切断切替回路６は、保護素子３の他端と切断用トランジスタ５のゲートとの間に設けられている。切断切替回路６は、オン時には、保護素子３の他端における切断用電圧を切断用トランジスタ５のゲート電極に供給する。一方、オフ時には、切断切替回路６は、切断用トランジスタ５のゲート電極に、グランド電圧を供給する。切断切替回路６の動作は、切断信号に応じて切り替えられる。すなわち、切断切替回路６は、切断信号の論理レベルに応じて、切断用トランジスタ５のゲート電極に供給される電圧を切り替える。

具体的には、本実施形態では、切断切り替え回路６が、導電型の異なる二つのトランジスタ（７−１及び７−２）を含む、ＣＭＯＳ回路によって実現されている。そして、各トランジスタ（７−１及び７−２）は、ゲートに切断信号が供給されるように構成されている。但し、切断切替回路６としては、ＣＭＯＳ回路に限定されるものではない。同様の機能を有するものであれば、他の構成を切断切替回路６として採用することも可能である。

続いて、本実施形態に係る電気ヒューズ回路１の動作方法について説明する。

まず、電源２を起動させる。次いで、切断切替回路６に、切断信号としてオン信号を供給する。これにより、切断用トランジスタ５のゲートに、保護素子６の他端から出力される切断用電圧が印加される。その結果、切断用トランジスタ５がオン状態になる。

切断用トランジスタ５がオン状態になることにより、電気ヒューズ４に電流が流れる。これにより、電気ヒューズ４が切断される。

尚、切断信号としてオン信号が供給されるのは、予め定められた期間である。この期間の後、切断信号としてオフ信号が供給され、切断用トランジスタ５がオフ状態とされる。

ここで、電気ヒューズ４を切断する際には、電気ヒューズ４の抵抗が急激に変化するため、電源２に対してサージなどの過渡的な大電流が流れる可能性がある。しかし、本実施形態では、電源２と電気ヒューズ４との間に保護素子３が設けられているため、サージ等の過渡的な大電流から電源２を保護することが可能である。

加えて、本実施形態では、切断時に、電気ヒューズ４と切断用トランジスタ５のゲートとの双方に対して、同一の接点（保護素子３の他端）から切断用電圧が供給される。これにより、電気ヒューズ４を確実に切断することができる。この点について、以下に詳述する。

まず、比較のために、特許文献１に記載されるように、電気ヒューズ４と切断用トランジスタ５のゲート電極とに、別々に電圧が印加される場合について考える。図３は、このような場合における、電気ヒューズを流れる電流と時間との関係を示すグラフである。図３に示されるように、電流の注入が開始されてからある程度の時間がたつと、電気ヒューズ４の切断が始まる。切断が始まると、電気ヒューズ４の抵抗値が上昇し、電気ヒューズ４を流れる電流が減少する。そのため、電気ヒューズ４を確実に切断することが困難となってしまう。

続いて、本実施形態における電気ヒューズ４を流れる電流量について説明する。図４は、本実施形態において電気ヒューズ４を流れる電流量の時間変化を示すグラフである。本実施形態においても、電気ヒューズ４の切断が開始すると、電気ヒューズ４の抵抗値が上昇する。その結果、保護素子３の出力端（他端）の電圧が上昇する。すなわち、切断用電圧が上昇する。その結果、切断用トランジスタ５のゲート電極に印加される電圧も上昇する。これにより、切断用トランジスタ５の状態を、電流が流れ易い状態にすることができる。結果として、図４に示されるように、電気ヒューズ４に流れる電流量が、一定に保たれる。そのため、本実施形態によれば、電気ヒューズ４を確実に切断することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、電気ヒューズ４の切断時におけるサージ電流などから、電源２を保護することが可能となる。加えて、電気ヒューズ４を確実に切断することが可能となる。電気ヒューズ４の切断信頼性を向上させることにより、リダンダンシによるメモリ装置の歩留まりや、固有ＩＤの信頼性を向上させることが可能となる。

１ 電気ヒューズ回路
２ 電源
３ 保護素子
４ 電気ヒューズ
５ 切断用トランジスタ
６ 切断切替回路
７−１ 切断切り替えトランジスタ
７−２ 切断切り替えトランジスタ

Claims (5)

1. 一端で電源に接続され、他端から切断用電圧を出力する、保護素子と、
   一端で前記保護素子の他端に接続され、他端でグランドに接続された、電気ヒューズと、
   前記電気ヒューズと前記グランドとの間に介装され、前記電気ヒューズに流れる電流の有無を切り替える、切断用トランジスタと、
   を具備し、
   前記保護素子の他端は、前記切断用トランジスタのゲートに接続されている
   電気ヒューズ回路。
2. 請求項１に記載された電気ヒューズ回路であって、
   更に、
   前記保護素子の他端と前記切断用トランジスタのゲートとの間に介装された、切断切替回路
   を具備し、
   前記切断切り替え回路は、切断信号に応じて、前記保護素子の他端と前記切断用トランジスタのゲートとの間の導通及び非導通を切り替えるように構成されている
   電気ヒューズ回路。
3. 請求項１又は２に記載された電気ヒューズ回路であって、
   前記保護素子は、ポリシリコンにより形成されている
   電気ヒューズ回路。
4. 保護素子の一端に電源電圧を供給し、前記保護素子の他端から切断用電圧を出力するステップと、
   前記切断用電圧を、電気ヒューズの一端に供給するステップと、
   前記電気ヒューズの他端とグランドとの間に介装された切断用トランジスタの導通及び非導通を切り替えることにより、前記電気ヒューズに流れる電流の有無を切り替えるステップと、
   を具備し、
   前記電流の有無を切り替えるステップは、前記切断用電圧を前記電気ヒューズのゲートに供給することにより、前記切断用トランジスタを導通させるステップを含んでいる
   電気ヒューズ回路の動作方法。
5. 請求項１に記載された電気ヒューズ回路であって、
   前記電流の有無を切り替えるステップは、切断信号に応じて、前記保護素子の他端と前記切断用トランジスタのゲートとの間の導通及び非導通を切り替えるステップを含んでいる
   電気ヒューズ回路の動作方法。

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