JP2015191677A - semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置に関し、特に、アンチヒューズ素子を備える半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including an antifuse element.
DRAM(Dynamic Random Access Memory)などの半導体装置において、不良のあるメモリセルは、冗長メモリセルに置換され、これによって当該不良のあるメモリセルが救済される。不良のあるメモリセルのアドレスは、製造段階においてアンチヒューズ素子などの不揮発性記憶素子にプログラミングされる(特許文献1参照)。 In a semiconductor device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory), a defective memory cell is replaced with a redundant memory cell, whereby the defective memory cell is relieved. The address of the defective memory cell is programmed in a nonvolatile memory element such as an antifuse element in the manufacturing stage (see Patent Document 1).
この不揮発性記憶素子としては、例えば、ヒューズ回路、ヒューズ素子、アンチヒューズ素子がある。特に、アンチヒューズ素子は、初期状態において両端間が絶縁されており、両端間に高電圧を印加することによって絶縁破壊すれば導通状態に遷移する。そして、絶縁破壊した後は、導通状態から絶縁状態に戻すことはできないため、不可逆的かつ不揮発的な情報の記憶が可能となる。 Examples of the nonvolatile memory element include a fuse circuit, a fuse element, and an antifuse element. In particular, the anti-fuse element is insulated between both ends in the initial state, and transitions to a conductive state if dielectric breakdown is caused by applying a high voltage between both ends. And after dielectric breakdown, since it cannot return from a conduction | electrical_connection state to an insulation state, memory | storage of irreversible and non-volatile information is attained.
ここで、絶縁破壊した後におけるアンチヒューズ素子の抵抗値は必ずしも一定ではなく、大きなばらつきを有していることが知られている。つまり、絶縁破壊によって抵抗値が十分に低くなる場合もあれば、絶縁破壊されても抵抗値が比較的高いままとなる場合もある。このため、アンチヒューズ素子に記憶された情報を読み出すセンス回路は、このような抵抗値のばらつきが存在する場合であっても、絶縁破壊されているか否かを正しく判定できるよう、高感度な回路構成を採る必要がある。 Here, it is known that the resistance value of the antifuse element after dielectric breakdown is not necessarily constant and has a large variation. That is, the resistance value may be sufficiently low due to dielectric breakdown, or the resistance value may remain relatively high even after dielectric breakdown. For this reason, the sense circuit that reads out information stored in the antifuse element is a highly sensitive circuit so that it can correctly determine whether or not the breakdown is present even when there is such a variation in resistance value. It is necessary to adopt a configuration.
アンチヒューズ素子に記憶された情報を高感度に読み出すためには、センス回路に流すバイアス電流を最適値に制御することが有効である。しかしながら、バイアス電流の最適値は、アンチヒューズ素子の抵抗ばらつきや、センス回路の論理しきい値などによって変化するため、バイアス電流を固定値とした場合には、必ずしも読み出し感度を十分に高めることはできなかった。 In order to read the information stored in the antifuse element with high sensitivity, it is effective to control the bias current flowing through the sense circuit to an optimum value. However, since the optimum value of the bias current varies depending on the resistance variation of the antifuse element, the logic threshold value of the sense circuit, etc., when the bias current is set to a fixed value, it is not always possible to sufficiently increase the read sensitivity. could not.
本発明の一側面による半導体装置は、それぞれ第1及び第2の電位が供給される第1及び第2の電源配線と、センスノードの電位に基づいて判定信号を生成する判定回路と、前記第1の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、バイアス電位に応じたバイアス電流を前記センスノードに流すバイアス回路と、前記第2の電源配線と前記センスノードとの間に接続された第1のアンチヒューズ素子と、前記バイアス電位を生成するバイアス発生回路と、を備え、前記バイアス発生回路は、前記第1及び第2の電源配線間に接続された第2のアンチヒューズ素子と、前記第2のアンチヒューズ素子に流れるリファレンス電流に応じて前記バイアス電位のレベルを制御するアンプ回路とを含むことを特徴とする。 A semiconductor device according to an aspect of the present invention includes first and second power supply lines to which first and second potentials are supplied, a determination circuit that generates a determination signal based on a potential of a sense node, and the first A bias circuit connected between one power supply line and the sense node, and passing a bias current corresponding to a bias potential to the sense node; and a second circuit connected between the second power supply line and the sense node. An antifuse element, and a bias generation circuit that generates the bias potential, the bias generation circuit including a second antifuse element connected between the first and second power supply lines, And an amplifier circuit that controls the level of the bias potential in accordance with a reference current flowing through the second antifuse element.
本発明の他の側面による半導体装置は、それぞれ第1及び第2の電位が供給される第1及び第2の電源配線と、入力ノードがセンスノードに接続された第1のインバータ回路と、前記第1の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、バイアス電位に応じたバイアス電流を前記センスノードに流すバイアス回路と、前記第2の電源配線と前記センスノードとの間に接続された第1のアンチヒューズ素子と、入力ノードと出力ノードが短絡され、前記出力ノードからリファレンス電位を出力する第2のインバータ回路と、前記リファレンス電位に応じて前記バイアス電位を出力するバイアス発生回路と、を備えることを特徴とする。 A semiconductor device according to another aspect of the present invention includes first and second power supply lines to which first and second potentials are supplied, a first inverter circuit having an input node connected to a sense node, A bias circuit that is connected between the first power supply line and the sense node, and that supplies a bias current corresponding to a bias potential to the sense node, and is connected between the second power supply line and the sense node. A first inverter circuit, a second inverter circuit that outputs a reference potential from the output node, a bias generation circuit that outputs the bias potential according to the reference potential; It is characterized by providing.
本発明によれば、アンチヒューズ素子の抵抗ばらつきや、センス回路の実際の論理しきい値に応じてバイアス電流が変化することから、読み出し感度を高めることが可能となる。 According to the present invention, since the bias current changes according to the resistance variation of the antifuse element and the actual logic threshold value of the sense circuit, it is possible to increase the read sensitivity.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好ましい第1乃至第3の各実施形態による半導体装置10の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
半導体装置10は、DDR4(Double Data Rate 4)型のシンクロナスDRAMであり、外部端子として、クロック端子11a,11b、コマンド端子12a〜12d、アドレス端子13、データ入出力端子14及び電源端子15v,15sを少なくとも備える。
The
クロック端子11a,11bは、相補の外部クロック信号CK,CKBがそれぞれ供給される。外部クロック信号CK,CKBは、内部クロック生成回路21に供給される。内部クロック生成回路21は内部クロック信号ICLKを生成し、これをDLL回路22や各種内部回路に供給する役割を果たす。DLL回路22は、内部クロック信号ICLKを受けて出力用の内部クロック信号LCLKを生成し、これをデータ入出力回路80に供給する。
Complementary external clock signals CK and CKB are supplied to the
コマンド端子12a〜12dは、ロウアドレスストローブ信号RAS、カラムアドレスストローブ信号CAS、ライトイネーブル信号WE及びチップセレクト信号CSなどからなるコマンド信号CMDが供給される。これらのコマンド信号CMDは、コマンドデコーダ31に供給される。コマンドデコーダ31は、内部クロック信号ICLKに同期して、コマンド信号の保持、デコード及びカウントなどを行うことによって、各種内部コマンドICMDを生成する。
The
アドレス端子13は、複数ビットからなるアドレス信号ADDが供給される。アドレス信号ADDはアドレスラッチ回路41に供給され、内部クロック信号ICLKに同期してラッチされる。アドレスラッチ回路41にラッチされたアドレス信号ADDのうち、ロウアドレスXAについてはロウデコーダ51に供給され、カラムアドレスYAについてはカラムデコーダ52に供給される。また、後述するアンチヒューズ素子へのプログラミング時には、冗長アドレスRAが冗長アドレスデコーダ55に供給される。
The address terminal 13 is supplied with an address signal ADD composed of a plurality of bits. Address signal ADD is supplied to address
ロウデコーダ51は、ロウアドレスXAに基づいて、メモリセルアレイ60に含まれるいずれかのワード線WLを選択する。
The
ロウデコーダ51は、アンチヒューズ回路51a及びアドレス比較回路51bを含む。但し、アンチヒューズ回路51aは、ロウデコード内に構成されることに限定されず、チップ内の別異の領域に構成されても良い。
The
アンチヒューズ回路51aは、情報を不揮発性的に記憶する不揮発性記憶素子であり、例えば、ヒューズ回路、ヒューズ素子、アンチヒューズ素子で良い。特に、アンチヒューズ回路51aは、不良アドレス等の情報を記憶する。不良のあるワード線WLに対応するロウアドレスXAが入力されると、当該ワード線WLの代わりに冗長ワード線RWLが選択される。これにより、不良のあるメモリセルMCの代わりに冗長メモリセルRMCにアクセスすることができる。
The
不良のあるワード線WLのロウアドレスXAは、アンチヒューズ回路51aに記憶され、アクセスが要求されたロウアドレスXAとアンチヒューズ回路51aに記憶されたロウアドレスXAは、アドレス比較回路51bによって比較される。アンチヒューズ回路51aの動作は、アンチヒューズ制御回路54及び冗長アドレスデコーダ55によって制御される。
The row address XA of the defective word line WL is stored in the
メモリセルアレイ60は、交差するワード線WLとビット線BLを備え、メモリセルMCは、その交点に配置される。ビット線BLは、センスアンプ列53内の対応するセンスアンプSAに接続されている。
The
カラムデコーダ52は、カラムアドレスYAに基づき、ビット線BLを選択する。
The
カラムデコーダ52は、アンチヒューズ回路52a及びアドレス比較回路52bを含む。アンチヒューズ回路52aは、カラムデコード内に構成されることに限定されず、チップ内の別異の領域に構成されても良い。さらに、アンチヒューズ回路51a及び52aは、アレイ状に配置される複数のアンチヒューズで構成されてもよい。
The
アンチヒューズ回路52aは、情報を不揮発性的に記憶する不揮発性記憶素子であり、例えば、ヒューズ回路、ヒューズ素子、アンチヒューズ素子で良い。特に、アンチヒューズ回路52aは、不良アドレス情報等を記憶する。不良のあるビット線BLに対応するカラムアドレスYAが入力されると、当該ビット線BLの代わりに冗長ビット線RBLが選択される。これにより、不良のあるメモリセルMCの代わりに冗長メモリセルRMCにアクセスすることができる。
The
不良のあるビット線BLのカラムアドレスYAは、アンチヒューズ回路52aに記憶され、アクセスが要求されたカラムアドレスYAとアンチヒューズ回路52aに記憶されたカラムアドレスYAは、アドレス比較回路52bによって比較される。アンチヒューズ回路52aの動作は、アンチヒューズ制御回路54及び冗長アドレスデコーダ55によって制御される。
The column address YA of the defective bit line BL is stored in the
カラムデコーダ52によって選択されたビット線BL又は冗長ビット線RBLは、センスアンプSA及びメインI/O配線MIOを介してメインアンプ70に接続される。メインアンプ70は、リード動作時においてはメインI/O配線MIOを介してメモリセルから読み出されたリードデータを増幅してリードライトバスRWBSに供給し、ライト動作時においてはリードライトバスRWBSを介して供給されたライトデータをメインI/O配線MIOに供給する。
The bit line BL or redundant bit line RBL selected by the
リードライトバスRWBSはデータ入出力回路80に接続されている。データ入出力回路80は、リードライトバスRWBSを介してパラレルに読み出されたリードデータDQをデータ入出力端子14からシリアルに出力するとともに、データ入出力端子14を介してシリアルに入力されたライトデータDQをリードライトバスRWBSにパラレルに供給する。
The read / write bus RWBS is connected to the data input /
電源端子15v,15sは、それぞれ電源電位VDD及び接地電位VSSが供給される。これら電源端子15v,15sは電源回路90に接続されている。電源回路90は、電源電位VDD及び接地電位VSSに基づき、各種の内部電位を生成する。
The
電源回路90が生成する内部電位は、内部電位VPP,VARY,VPERIなどを含む。内部電位VPPは、電源電位VDDを昇圧することによって生成される電位であり、主にロウデコーダ51において用いられる。内部電位VARYは、電源電位VDDを降圧することによって生成される電位であり、主にセンスアンプ列53において用いられる。内部電位VPERIは、電源電位VDDを降圧することによって生成される電位であり、大部分の回路ブロックにおいて電源電位として用いられる。
The internal potential generated by the
内部電位VPPは、ポンプ回路100にも供給される。ポンプ回路100は、アンチヒューズ回路51a,52aに対するコネクト動作時及びロード動作時に用いる各種電位を生成する回路である。ここで、「コネクト動作」とは、アンチヒューズ素子の両端間に高電圧を印加することによって絶縁破壊するプログラミング動作である。そして、アンチヒューズ素子が絶縁破壊されているか否かは、「ロード動作」によって判定される。
The internal potential VPP is also supplied to the
<第1の実施形態>
図2は、第1の実施形態によるアンチヒューズ回路51a,52a及びポンプ回路100の構成を説明するためのブロック図である。
アンチヒューズ回路51a,52aは、図2に示すように、ロード回路110、コネクト回路120及びセンス回路130を備える。
ロード回路110は、アンチヒューズ素子を含む回路ブロックであり、コネクト動作時及びロード動作時に使用される。コネクト回路120及びセンス回路130は、それぞれコネクト動作時及びロード動作時に使用される。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of the
As shown in FIG. 2, the
The
ロード動作は、アンチヒューズ制御回路54から供給されるプリチャージ信号PREB及びロード信号LOADTによって制御される。アンチヒューズ制御回路54は、半導体装置10の初期化時に活性化されるリセット信号RSTBと、コネクト動作のベリファイ動作時に活性化されるベリファイ信号VRFYによって制御される。
The load operation is controlled by a precharge signal PREB and a load signal LOADT supplied from the
コネクト動作は、冗長アドレスデコーダ55から供給されるセレクト信号RSET及び冗長アドレスRAによって制御される。冗長アドレスデコーダ55には、コネクト動作時に冗長アドレスRA(不良のあるワード線WL又は不良のあるビット線BLのアドレス)が供給され、これをデコードすることによって、コネクト対象となるアンチヒューズ回路51a,52aに冗長アドレスRAを供給する。
The connect operation is controlled by a select signal RSET and a redundant address RA supplied from the
センス回路130は、ロード動作時においてアンチヒューズ素子から読み出された情報をセンスするとともに、センスされた情報をラッチすることにより、判定信号である不良アドレス情報AFBLBを生成する。不良アドレス情報AFBLBは、アドレス比較回路51b,52bに供給される。アドレス比較回路51b,52bは、不良アドレス情報AFBLBとロウアドレスXA又はカラムアドレスYAを比較し、両者が不一致(ミスヒット)であればロウアドレスXA又はカラムアドレスYAに基づいてワード線WL又はビット線BLを選択する。一方、不良アドレス情報AFBLBとロウアドレスXA又はカラムアドレスYAが一致(ヒット)すれば、冗長ワード線RWL又は冗長ビット線RBLを選択する。
The
ポンプ回路100は、ポジティブポンプ101、ネガティブポンプ102及び電源スイッチ104,105を備える。
The
ポジティブポンプ101は、内部電位VPPを用いたポンピング動作によって高電位VPPCを生成する回路である。高電位VPPCは例えば5.0Vである。ポジティブポンプ101によって生成された高電位VPPCは電源スイッチ104に供給される。電源スイッチ104は、プログラム信号PGPTに基づき、高電位VPPC及び電源電位VDDのいずれか一方を電源配線VPPSVに供給する。電源配線VPPSVは、コネクト回路120に接続されている。
The
ネガティブポンプ102は、内部電位VPPを用いたポンピング動作によって負電位VBBCをそれぞれ生成する回路である。負電位VBBCは例えば−1.0Vである。ネガティブポンプ102によって生成された負電位VBBCは電源スイッチ105に供給される。電源スイッチ105は、プログラム信号PGNTに基づき、負電位VBBC及び接地電位VSSのいずれか一方を電源配線VBBSVに供給する。電源配線VBBSVは、ロード回路110に接続されている。1つの例として、電源配線VBBSVは、1アンチヒューズ素子AFが1ビットを記憶する構成において、複数のアンチヒューズ素子AFに共通に接続される構成で良い。
The
ここで、本実施形態による半導体装置10は、論理しきい値モニタ140およびバイアス発生回路150をさらに備える。論理しきい値モニタ140が、リファレンス電位VREFを生成する。
Here, the
バイアス発生回路150は、バイアス電位BIASを生成し、生成したバイアス電位BIASをアンチヒューズ回路51a,52aに供給する。
The
論理しきい値モニタ140によって生成されるリファレンス電位VREFは、バイアス発生回路150に供給される。バイアス発生回路150は、アンプ回路151、ロード回路210及びコネクト回路220を含み、バイアス電位BIASを生成する。バイアス電位BIASはセンス回路130に供給され、ロード動作時に使用される。論理しきい値モニタ140及びバイアス発生回路150の詳細については後述する。
The reference potential VREF generated by the
図3は、第1の実施形態によるロード回路110、コネクト回路120及びセンス回路130の回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram of the
ロード回路110は、図3に示すように、接続ノードAFN1と電源配線VBBSVとの間に接続された第1のアンチヒューズ素子AF1と、接続ノードAFN1とセンスノードAFBLとの間に挿入されたNチャンネル型MOSトランジスタ111とを備える。センス回路130は、センスノードAFBLを含む。
As shown in FIG. 3, the
アンチヒューズ素子AF1は、初期状態において絶縁されており、コネクト動作によって両端間に高電圧が印加されると絶縁破壊され、導通状態となる。図3に示す回路は、1個のアンチヒューズ素子AF1に対応する回路部分であり、したがって、アンチヒューズ素子AF1の数だけ、図3に示す回路が半導体装置10内に設けられる。アンチヒューズ素子AF1の必要数は、記憶可能な冗長アドレス数×冗長アドレスのビット数である。その他、イネーブルビット用にもアンチヒューズ素子AF1が必要となる場合がある。
The anti-fuse element AF1 is insulated in the initial state, and when a high voltage is applied between both ends by the connecting operation, the dielectric breakdown is brought about and the conductive state is established. The circuit shown in FIG. 3 is a circuit portion corresponding to one antifuse element AF1, and therefore, the circuits shown in FIG. 3 are provided in the
トランジスタ111は、アンチヒューズ素子AF1とセンスノードAFBLとの接続を制御するためのスイッチであり、そのゲート電極にはロード信号LOADTが供給される。また、トランジスタ111の基板は電源配線VBBSVに接続されている。
The
ロード信号LOADTは、ロード動作時においてハイレベルに活性化する信号である。ロード動作時には、アンチヒューズ素子AF1を介してセンスノードAFBLが電源配線VBBSVに接続される。 The load signal LOADT is a signal that is activated to a high level during the load operation. During the load operation, the sense node AFBL is connected to the power supply wiring VBBSV via the antifuse element AF1.
コネクト回路120は、電源配線VPPSVと接続ノードAFN1との間に接続されたPチャンネル型MOSトランジスタ121を備える。トランジスタ121のゲート電極は、セレクト信号RSET及び冗長アドレスRAの対応するビットを受けるNANDゲート回路122の出力信号を受ける。セレクト信号RSETは、冗長アドレスごとに割り当てられる信号であり、記憶可能な冗長アドレス数がM+1個存在する場合には、M+1ビットのセレクト信号RSETが用いられる。所定のセレクト信号RSETに対応したコネクト動作時において、冗長アドレスRAの対応するビットの論理レベルがハイレベルであれば、アンチヒューズ素子AF1が電源配線VPPSVに接続される。
The
センス回路130は、Pチャンネル型MOSトランジスタ131及びNチャンネル型MOSトランジスタ132からなるインバータ回路と、判定回路である第1のインバータ回路133が循環接続されたラッチ回路を備える。インバータ回路133の入力ノードは、センスノードAFBLに接続される。トランジスタ131のソースは、内部電位VPERIが供給され、トランジスタ132のソースには接地電位VSSが供給される。内部電位VPERIは、例えば1.0Vである。インバータ回路133の動作電源についても、内部電位VPERI及び接地電位VSS間の電圧(1.0V)が用いられる。
The
ここで、Pチャンネル型のバイアストランジスタ134は、トランジスタ131とセンスノードAFBLとの間に接続される。バイアストランジスタ134のゲート電極は、バイアス電位BIASを受ける。バイアス電位BIASは、図2に示されるバイアス発生回路150からバイアストランジスタ134のゲート電極に供給される。
Here, the P-
トランジスタ131,134からなる電流制御回路は、バイアス電位BIASに応じてセンスノードAFBLに流れるセンス電流の電流量を制御する。
A current control circuit including the
Pチャンネル型のプリチャージトランジスタ135は、内部電位VPERIが供給される電源配線とセンスノードAFBLとの間に接続される。プリチャージトランジスタ135のゲート電極は、プリチャージ信号PREBを受ける。プリチャージ信号PREBがローレベルに活性化すると、センスノードAFBLは、VPERIレベル(1.0V)にプリチャージされる。
The P-channel
図4は、論理しきい値モニタ140の回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of the
論理しきい値モニタ140は、図4に示すように、入力ノードと出力ノードが短絡された第2のインバータ回路141と、インバータ回路141に動作電圧を供給する電圧供給回路142とを備える。電圧供給回路142は、バイアス制御信号BIASCONTが活性化すると、インバータ回路141に動作電圧としてVPERIを供給する。バイアス制御信号BIASCONTが非活性化すると、インバータ回路141に供給される動作電圧が遮断されるため、論理しきい値モニタ140による消費電流がカットされる。
As shown in FIG. 4, the
インバータ回路141は、図3に示したインバータ回路133のレプリカである。したがって、バイアス制御信号BIASCONTが活性化すると、インバータ回路141の出力ノードから出力されるリファレンス電位VREFのレベルは、インバータ回路133の論理しきい値と正確に一致する。このようにして生成されるリファレンス電位VREFは、バイアス発生回路150に供給される。
The
図5は、バイアス発生回路150の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of the
バイアス発生回路150は、図5に示すように、アンプ回路151、ロード回路210、及びコネクト回路220を含む。ロード回路210及びコネクト回路220は、図3に示したロード回路110及びコネクト回路120と類似した回路構成を有している。
As shown in FIG. 5, the
具体的に説明すると、ロード回路210は、接続ノードAFN2と電源配線VBBSVとの間に接続された第2のアンチヒューズ素子AF2と、接続ノードAFN2とモニタノードMNとの間に挿入されたNチャンネル型MOSトランジスタ211とを備える。ロード回路210のアンチヒューズ素子AF2は、図5では1つの素子で示されるが、これに限らず、図26で開示及び詳述されるような、複数のアンチヒューズ素子でも良い。
More specifically, the
アンチヒューズ素子AF2は、ロード回路110に含まれるアンチヒューズ素子AF1のレプリカであり、製造段階においてコネクト動作が実行され、導通状態とされる。したがって、アンチヒューズ素子AF2の抵抗値は、コネクト後におけるアンチヒューズ素子AF1の抵抗値を再現したものとなる。
The anti-fuse element AF2 is a replica of the anti-fuse element AF1 included in the
トランジスタ211は、アンチヒューズ素子AF2とモニタノードMNとの接続を制御するためのスイッチであり、そのゲート電極にはバイアス制御信号BIASCONTが供給される。バイアス制御信号BIASCONTは、論理しきい値モニタ140及びバイアス発生回路150を活性化するための信号であり、ロード動作時にハイレベルとなる。したがって、ロード動作時においては、アンチヒューズ素子AF2を介してモニタノードMNが電源配線VBBSVに接続される。
The
コネクト回路220は、電源配線VPPSVと接続ノードAFN2との間に接続されたPチャンネル型MOSトランジスタ221を備える。トランジスタ221のゲート電極には、反転されたバイアスプログラム信号BIASPGTが供給される。バイアスプログラム信号BIASPGTは、アンチヒューズ素子AF2を絶縁破壊するための信号であり、これがハイレベルに活性化すると、アンチヒューズ素子AF2が電源配線VPPSVに接続される。
The
アンプ回路151は、差動回路152を備える。差動回路152の一方の入力ノードはモニタノードMNに接続され、他方の入力ノードにはリファレンス電位VREFが供給される。これにより、差動回路152は、モニタノードMNの電位とリファレンス電位VREFとを比較し、その結果に基づいてバイアス電位BIASを生成する。
The
アンプ回路151は、さらに、内部電位VPERIが供給される配線と接地電位VSSが供給される配線との間に直列に接続されたPチャンネル型MOSトランジスタ153及びNチャンネル型MOSトランジスタ154と、差動回路152の出力ノードと接地電位VSSが供給される配線との間に接続されたNチャンネル型MOSトランジスタ155とを備える。
The
トランジスタ153は、バイアス電位BIASが供給されるゲート電極を有し、トランジスタ154は、リファレンス電位VREFが供給されるゲート電極を有する。また、トランジスタ155は、反転されたバイアス制御信号BIASCONTが供給されるゲート電極を有する。モニタノードMNは、トランジスタ153,154の接続点である。
The
リファレンス電流IREFは、トランジスタ155がオフすると、VPERI端子からVBBSV端子へ、トランジスタ153、モニタノードMN、トランジスタ211、接続ノードAFN2及びアンチヒューズ素子AF2を介して流れる。リファレンス電流IREFは、センス回路130に流れるバイアス電流IBIASに相当する。
When the
ここで、トランジスタ154は、アンチヒューズ素子AF2がプログラミングされる前であっても、リファレンス電流IREFがゼロにならないためのカレントシンクとして機能する。これは、アンチヒューズ素子AF2をプログラミングする前に、内部電圧調整用のアンチヒューズ素子に対してロード動作を実行する必要があるため、その際に、バイアス電位BIASがVPERIレベルまで飽和することを防止するためである。
Here, the
図6は、図5に示される差動回路152の回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram of the
差動回路152は、図6に示すように、コモンソースが定電流源156に接続された一対の入力トランジスタ157,158と、トランジスタ157に流れる電流I1が入力されるカレントミラー回路CM1と、トランジスタ158に流れる電流I2が入力されるカレントミラー回路CM2と、カレントミラー回路CM1から出力される電流I1が入力されるカレントミラー回路CM3とを備える。
As shown in FIG. 6, the
入力トランジスタ157のゲート電極にはリファレンス電位VREFが供給され、入力トランジスタ158のゲート電極はモニタノードMNに接続されている。そして、カレントミラー回路CM2,CM3の出力電流パスが短絡され、当該接続点の電位がバイアス電位BIASとして出力される。
A reference potential VREF is supplied to the gate electrode of the
かかる構成により、バイアス電位BIAS(トランジスタ153のゲート電極のレベル)は、電流I1と電流I2との電流差△I(=I2−I1)によって決まる。したがって、リファレンス電位VREFに対してモニタノードMNのレベルが低い場合、つまり、アンチヒューズ素子AF2の抵抗値が比較的低い場合には、電流差△Iがプラス方向に変化することから、バイアス電位BIASは低下する。これにより、センス回路130に流れるバイアス電流IBIASが増加する。逆に、リファレンス電位VREFに対してモニタノードMNのレベルが高い場合、つまり、アンチヒューズ素子AF2の抵抗値が比較的高い場合には、電流差△Iがマイナス方向に変化することから、バイアス電位BIASは上昇する。これにより、センス回路130に流れるバイアス電流IBIASが減少する。
With this configuration, the bias potential BIAS (the level of the gate electrode of the transistor 153) is determined by the current difference ΔI (= I2−I1) between the current I1 and the current I2. Therefore, when the level of the monitor node MN is lower than the reference potential VREF, that is, when the resistance value of the anti-fuse element AF2 is relatively low, the current difference ΔI changes in the positive direction, so that the bias potential BIAS Will decline. As a result, the bias current IBIAS flowing through the
このようなメカニズムにより、バイアス発生回路150に含まれるアンチヒューズ素子AF2の抵抗値に応じて、センス回路130に流れるバイアス電流IBIAS、つまりアンチヒューズ素子AF1に流れる電流量が制御される。
By such a mechanism, the bias current IBIAS flowing through the
図7は、第1の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。 FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the first embodiment.
待機期間T10では、プログラム信号PGPT,PGNTがいずれもローレベルであり、したがって、電源配線VPPSVには電源電位VDDが供給され、電源配線VBBSVには接地電位VSS(0V)が供給される。 In the standby period T10, the program signals PGPT and PGNT are both at a low level, and therefore the power supply potential VDD is supplied to the power supply wiring VPPSV, and the ground potential VSS (0 V) is supplied to the power supply wiring VBBSV.
コネクト期間T11では、プログラム信号PGPT,PGNTがハイレベルに変化する。これにより、電源配線VPPSVには高電位VPPC(5.0V)が供給され、電源配線VBBSVには負電位VBBC(−1.0V)が供給される。この状態で、セレクト信号RSETが順次ハイレベルに変化するとともに、これに対応する冗長アドレスRAの各ビットがコネクト回路120に入力される。図7に示す例では、セレクト信号RSETがM+1ビット(RSET<0>〜RSET<M>)であり、冗長アドレスRAがn+1ビット(RA<0>〜RA<N>)である場合が示される。
In the connection period T11, the program signals PGPT and PGNT change to high level. Thus, the high potential VPPC (5.0 V) is supplied to the power supply wiring VPPSV, and the negative potential VBBC (−1.0 V) is supplied to the power supply wiring VBBSV. In this state, the select signal RSET sequentially changes to the high level, and each bit of the redundant address RA corresponding thereto is input to the
これにより、冗長アドレスRAの当該ビットがハイレベルであれば、図3に示したアンチヒューズ素子AF1の両端には約6Vのコネクト電圧が印加され、これによってアンチヒューズ素子AF1に含まれる絶縁膜が絶縁破壊される。かかる動作は、活性化するセレクト信号RSETを順次切り替えることにより、全ての冗長アドレスRAがプログラムされるまで繰り返し実行する。 As a result, if the bit of the redundant address RA is at a high level, a connect voltage of about 6 V is applied to both ends of the antifuse element AF1 shown in FIG. 3, whereby the insulating film included in the antifuse element AF1 is formed. Breaks down. This operation is repeatedly executed until all redundant addresses RA are programmed by sequentially switching the select signal RSET to be activated.
待機期間T12では、プログラム信号PGNTがローレベルに戻り、さらにプリチャージ期間T13になると、ベリファイ信号VRFYがハイレベル、プリチャージ信号PREBがローレベルに活性化する。これにより、センス回路130内のセンスノードAFBLはVPERIレベル(1.0V)にプリチャージされる。
In the standby period T12, the program signal PGNT returns to the low level, and when the precharge period T13 is reached, the verify signal VRFY is activated to the high level and the precharge signal PREB is activated to the low level. As a result, the sense node AFBL in the
ベリファイ期間T14では、プリチャージが解除されるとともに、ロード信号LOADTがハイレベルに活性化する。これにより、センスノードAFBLは、アンチヒューズ素子AF1を介して電源配線VBBSVに接続された状態となる。このため、アンチヒューズ素子AF1には、バイアス電位BIASによって決まるバイアス電流IBIASが流れ、その電流量に応じてセンスノードAFBLの電位が変化する。 In the verify period T14, the precharge is released and the load signal LOADT is activated to a high level. As a result, the sense node AFBL is connected to the power supply wiring VBBSV via the antifuse element AF1. Therefore, a bias current IBIAS determined by the bias potential BIAS flows through the anti-fuse element AF1, and the potential of the sense node AFBL changes according to the amount of the current.
ここで、アンチヒューズ素子AF1がコネクトされていない場合(絶縁状態である場合)には、アンチヒューズ素子AF1にバイアス電流IBIASがほとんど流れないため、符号Aで示すようにセンスノードAFBLの電位はプリチャージ状態を維持する。 Here, when the anti-fuse element AF1 is not connected (in an insulated state), the bias current IBIAS hardly flows through the anti-fuse element AF1, so that the potential of the sense node AFBL is pre-set as indicated by the symbol A. Maintain charge state.
これに対し、アンチヒューズ素子AF1がコネクトされている場合(導通状態である場合)には、アンチヒューズ素子AF1にバイアス電流IBIASが流れるため、符号Bで示すようにセンスノードAFBLの電位が大きく低下する。 On the other hand, when the anti-fuse element AF1 is connected (when the anti-fuse element AF1 is in a conductive state), the bias current IBIAS flows through the anti-fuse element AF1, so that the potential of the sense node AFBL greatly decreases as indicated by the symbol B. To do.
さらに、アンチヒューズ素子AFがコネクトされている場合(導通状態である場合)において、抵抗値が比較的に高い場合と、抵抗値が十分に低い場合と、がある。 Further, when the antifuse element AF is connected (when it is in a conductive state), there are cases where the resistance value is relatively high and the resistance value is sufficiently low.
アンチヒューズ素子AF1がコネクトされている(導通状態である)にもかかわらずその抵抗値が比較的高い場合、つまり半コネクト状態である場合には、アンチヒューズ素子AF1に流れるバイアス電流IBIASが小さいために、符号Cで示すようにセンスノードAFBLの電位の低下は緩やかとなる。そして、センスノードAFBLの電位がセンス回路130の論理しきい値未満に低下すると、インバータ回路133が反転し、トランジスタ132を介してセンスノードAFBLのレベルが急速に低下する。これにより、アンチヒューズ素子AF1から読み出された情報がラッチされる。
When the anti-fuse element AF1 is connected (is in a conductive state) but its resistance value is relatively high, that is, in the half-connected state, the bias current IBIAS flowing through the anti-fuse element AF1 is small. In addition, as indicated by the symbol C, the decrease in the potential of the sense node AFBL becomes gradual. When the potential of the sense node AFBL falls below the logic threshold value of the
本実施形態においては、アンチヒューズ素子AF1に流れるバイアス電流IBIASがバイアス発生回路150にてリファレンス電流IREFとして再現され、これに応じてバイアス電位BIASのレベルが変化する。
In the present embodiment, the bias current IBIAS flowing through the antifuse element AF1 is reproduced as the reference current IREF by the
再コネクト期間T16では、ベリファイ動作の結果、正しくコネクトされていないアンチヒューズ素子AF1が存在する場合には、待機期間T15が経過した後、当該アンチヒューズ素子AF1に対して再コネクト動作が実行される。 In the reconnect period T16, if there is an antifuse element AF1 that is not correctly connected as a result of the verify operation, the reconnect operation is performed on the antifuse element AF1 after the standby period T15 has elapsed. .
待機期間T17では、一連のプログラミングが完了する。 In the waiting period T17, a series of programming is completed.
次に、プログラミングが完了した後は、半導体装置10がリセットされる度に、アンチヒューズ素子AF1からの情報の読み出しが行われる。
Next, after the programming is completed, information is read from the antifuse element AF1 every time the
リセット期間T18では、リセット信号RSTBがローレベルに活性化する。 In the reset period T18, the reset signal RSTB is activated to a low level.
プリチャージ期間T19では、プリチャージ信号PREBがローレベルに活性化する。これにより、センス回路130内のセンスノードAFBLはVPERIレベル(1.0V)にプリチャージされる。
In the precharge period T19, the precharge signal PREB is activated to a low level. As a result, the sense node AFBL in the
ロード期間T20では、プリチャージが解除されるとともに、ロード信号LOADTがハイレベルに活性化する。これにより、センスノードAFBLは、アンチヒューズ素子AF1を介して電源配線VBBSVに接続された状態となる。 In the load period T20, the precharge is released and the load signal LOADT is activated to a high level. As a result, the sense node AFBL is connected to the power supply wiring VBBSV via the antifuse element AF1.
ロード期間T20における動作は、上述したベリファイ期間T14における動作と同じであり、アンチヒューズ素子AF1がコネクトされているか否かに応じて、センスノードAFBLの電位に差が生じる。 The operation in the load period T20 is the same as the operation in the verify period T14 described above, and a difference occurs in the potential of the sense node AFBL depending on whether or not the antifuse element AF1 is connected.
本実施形態では、ロード期間T20においてアンチヒューズ素子AF1に流れるバイアス電流IBIASは、アンチヒューズ素子AF1の抵抗値に応じて最適化されることから、半コネクト状態であってもセンスノードAFBLの電位を十分に低下させることが可能となる。 In the present embodiment, since the bias current IBIAS flowing through the antifuse element AF1 in the load period T20 is optimized according to the resistance value of the antifuse element AF1, the potential of the sense node AFBL is set even in the half-connected state. It can be sufficiently reduced.
しかも、本実施形態では、バイアス発生回路150にて使用するリファレンス電位VREFを論理しきい値モニタ140によって生成していることから、センス回路130の実際の論理しきい値に応じたリファレンス電位VREFを使用することができる。以上により、より高い感度でアンチヒューズ素子AF1のロード動作を実行することが可能となる。
In addition, in this embodiment, since the reference potential VREF used in the
<第1の実施形態の第1の変形例>
図8は、第1の実施形態の変形例によるロード回路110、コネクト回路120及びセンス回路130の回路図である。
<First Modification of First Embodiment>
FIG. 8 is a circuit diagram of the
図8に示す変形例は、図3に示した回路に対して極性が全て逆となっている他は、図3に示した回路と同一である。つまり、Nチャンネル型MOSトランジスタ111,132の代わりにPチャンネル型MOSトランジスタ112,137が用いられ、Pチャンネル型MOSトランジスタ121,131,134,135の代わりに、Nチャンネル型MOSトランジスタ123,136,138,139が用いられる。
The modification shown in FIG. 8 is the same as the circuit shown in FIG. 3 except that the polarities are all reversed with respect to the circuit shown in FIG. That is, P-
この場合、図示しないが、バイアス発生回路150についても、図5に示した構成とは極性を逆にすればよい。このように、極性を逆にした場合であっても、同じ効果を得ることが可能となる。
In this case, although not shown, the polarity of the
以上説明した第1の実施形態では、図4に示す論理しきい値モニタ140を用いてリファレンス電位VREFを生成し、図5に示すバイアス発生回路150を用いてバイアス電位BIASを生成しているが、論理しきい値モニタ140及びバイアス発生回路150の一方を簡素化しても構わない。
In the first embodiment described above, the reference potential VREF is generated using the logic threshold value monitor 140 shown in FIG. 4, and the bias potential BIAS is generated using the
<第1の実施形態の第2の変形例>
図9は、論理しきい値モニタ140の代わりに使用することができる基準電位発生回路140Xの回路図である。
<Second Modification of First Embodiment>
FIG. 9 is a circuit diagram of a reference
図9に示す基準電位発生回路140Xは、バンドギャップリファレンス電位VBGRに基づいてリファレンス電位VREFを生成する。バンドギャップリファレンス電位VBGRは、プロセスばらつき、温度変化、電圧変化などに依存しない一定電位である。バンドギャップリファレンス電位VBGRは、オペアンプ141Xの非反転入力ノード(+)に供給される。オペアンプ141Xの出力ノードはPチャンネル型MOSトランジスタ142Xのゲート電極に接続され、反転入力ノード(−)はトランジスタ142Xのドレインに接続されている。トランジスタ142X及び抵抗143Xには外部電圧が印加されており、抵抗143Xの所定のタップからリファレンス電位VREFが取り出される。
The reference
このような構成を有する基準電位発生回路140Xを用いた場合、論理しきい値モニタ140を用いた場合のように、センス回路130の実際の論理しきい値に応じたリファレンス電位VREFを得ることはできないが、図5に示したバイアス発生回路150を使用することにより、アンチヒューズ素子AF1の抵抗値に応じてバイアス電位BIASのレベルを調整することが可能となる。
When the reference
<第1の実施形態の第3の変形例>
図10は、バイアス発生回路150の代わりに使用することができるバイアス発生回路150Xの回路図である。
<Third Modification of First Embodiment>
FIG. 10 is a circuit diagram of a
図10に示すバイアス発生回路150Xは、オペアンプ151Xと、内部電位VPERIが供給される配線と接地電位VSSが供給される配線との間に直列に接続されたPチャンネル型MOSトランジスタ152X,153X,154X及び可変抵抗155Xと、バイアス電位BIASが出力されるノードをリセットするNチャンネル型MOSトランジスタ156Xとを備えている。
The
トランジスタ152X、156Xのゲート電極には、バイアス制御信号BIASCONTの反転信号が供給される。また、トランジスタ153Xはゲート電極とドレインが短絡されている。さらに、トランジスタ154Xのゲート電極はオペアンプ151Xの出力ノードに接続され、トランジスタ154Xのドレインはオペアンプ151Xの反転入力ノード(−)に接続されている。オペアンプ151Xの非反転入力ノード(+)には、リファレンス電位VREFが供給される。
An inverted signal of the bias control signal BIASCONT is supplied to the gate electrodes of the
かかる構成により、トランジスタ153Xを入力トランジスタとし、図3に示すトランジスタ134を出力トランジスタとするカレントミラー回路が形成されるため、可変抵抗155Xに流れるリファレンス電流IREFと同じ電流量のバイアス電流IBIASがアンチヒューズ素子AF1に流れることになる。
With this configuration, a current mirror circuit is formed in which the
このような構成を有するバイアス発生回路150Xを用いた場合、アンチヒューズ素子AF1の抵抗値に応じてバイアス電位BIASのレベルを調整することはできないが、図4に示した論理しきい値モニタ140を使用することにより、センス回路130の実際の論理しきい値に応じたリファレンス電位VREFを用いることができるため、センス回路130の実際の論理しきい値に応じてバイアス電位BIASのレベルを調整することが可能となる。
When the
<第1の実施形態の第4の変形例>
図26は、第4の変形例によるバイアス発生回路150の回路図である。
<Fourth Modification of First Embodiment>
FIG. 26 is a circuit diagram of a
図26に示すバイアス発生回路150は、並列接続されたM+1個のアンチヒューズ素子AF2−0〜AF2−Mを備える。これに伴い、トランジスタ211についてもM+1個のトランジスタ211−0〜211−Mからなり、トランジスタ221についてもM+1個のトランジスタ221−0〜221−Mからなる。図26に示す例では、バイアスプログラム信号BIASPGTがM+1ビット構成であり、これによりトランジスタ221−0〜221−Mを個別にオンオフ制御可能に構成されているが、これらトランジスタ221−0〜221−Mを1ビットのバイアスプログラム信号BIASPGTによって一括制御しても構わない。
A
トランジスタ153は、M+1個のトランジスタ153−0〜153−Mからなり、トランジスタ154は、M+1個のトランジスタ154−0〜154−Mからなる。
The
第4の変形例によれば、バイアス電位BIASのレベルは、コネクトされたM+1個のアンチヒューズ素子AF2−0〜AF2−Mの平均値を反映したものとなり、コネクト後における第2のアンチヒューズ素子AF2の抵抗値のばらつきを1/√M+1に低減することができる。このため、第1のアンチヒューズ素子AF1に対する読み出し可能なマージンをほぼ一定とすることができる。 According to the fourth modification, the level of the bias potential BIAS reflects the average value of the connected M + 1 antifuse elements AF2-0 to AF2-M, and the second antifuse element after connection The variation in the resistance value of AF2 can be reduced to 1 / √M + 1. For this reason, the readable margin for the first antifuse element AF1 can be made substantially constant.
さらに、第4の変形例において、各トランジスタのサイズを変更にすることにより、次のような効果が得られる。 Furthermore, in the fourth modified example, the following effects can be obtained by changing the size of each transistor.
各トランジスタ153−0〜153−M,154−0〜154−Mのサイズは、図5に示したトランジスタ153,154のサイズより大きく(n倍に)設計され、一例として、10倍に設計される。
The size of each of the transistors 153-0 to 153-M and 154-0 to 154-M is designed to be larger (n times) than the size of the
これにより、第1のアンチヒューズ素子AF1に流れるバイアス電流IBIASと、第2のアンチヒューズ素子AF2に流れるリファレンス電流IREFとの比は、1:n(>1)となり、該一例では、1:10となる。コネクト状態である第1のアンチヒューズ素子AF1の抵抗値が、コネクト状態である場合の複数のアンチヒューズ素子AF2の平均的な抵抗値よりもn倍高い場合であっても(該一例では10倍高い場合であっても)、正しくセンス動作を行うことができる。 As a result, the ratio of the bias current IBIAS flowing through the first antifuse element AF1 to the reference current IREF flowing through the second antifuse element AF2 is 1: n (> 1). In this example, the ratio is 1:10. It becomes. Even when the resistance value of the first antifuse element AF1 in the connected state is n times higher than the average resistance value of the plurality of antifuse elements AF2 in the connected state (in this example, 10 times) Even if it is high, the sensing operation can be performed correctly.
つまり、コネクト状態であるアンチヒューズ素子AF2の平均的な抵抗値が1MΩであれば、抵抗値が10MΩであるアンチヒューズ素子AF1をコネクト状態であると判定することができる。また、コネクト状態であるアンチヒューズ素子AF2の平均的な抵抗値が10KΩであれば、抵抗値が100KΩであるアンチヒューズ素子AF1をコネクト状態であると判定することができる。これにより、コネクト状態であるアンチヒューズ素子AF1の抵抗値がプロセス・温度・電圧により変動しても、正しくセンス動作を行うことができ、第1のアンチヒューズ素子AF1に対する読み出し可能なマージンを例えば一桁拡大することができる。 That is, if the average resistance value of the antifuse element AF2 in the connected state is 1 MΩ, the antifuse element AF1 having a resistance value of 10 MΩ can be determined to be in the connected state. If the average resistance value of the anti-fuse element AF2 in the connected state is 10 KΩ, the anti-fuse element AF1 having a resistance value of 100 KΩ can be determined to be in the connected state. Thus, even if the resistance value of the antifuse element AF1 in the connected state varies depending on the process, temperature, and voltage, the sensing operation can be performed correctly, and a readable margin with respect to the first antifuse element AF1 is reduced to, for example, one. Can be expanded by digits.
<第2の実施形態>
図11は、第2の実施形態によるアンチヒューズ回路51a,52a及びポンプ回路100の構成を説明するためのブロック図である。
<Second Embodiment>
FIG. 11 is a block diagram for explaining the configuration of the
図11に示すように、本実施形態においては、ポンプ回路100からネガティブポンプ102が削除され、電源スイッチ104,105の代わりに電源スイッチ107,108が用いられている。さらに、アンチヒューズ回路51a,52aには、ベリファイビット選択回路160が追加されている。
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the
電源スイッチ107は、プログラム信号PGTに応答して高電位VPPC(6.0V)、或いは、接地電位VSS(0V)を選択し、これを電源配線VPPSVに出力する。電源スイッチ108は、プログラム信号PGTに応答して内部電位VPP(3.0V)又は接地電位(0V)を選択し、これをコネクト信号AFREFとして出力する。その他の構成は、基本的に図2に示した第1の実施形態と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
The
図12は、第2の実施形態によるロード回路110、コネクト回路120、センス回路130及びベリファイビット選択回路160の回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram of the
第2の実施形態によるロード回路110は、図12に示すように、電源配線VPPSVと接続ノードAFN1との間に接続されたアンチヒューズ素子AF1と、接続ノードAFN1とセンスノードAFBLとの間に挿入されたNチャンネル型MOSトランジスタ113,111とを備えている。トランジスタ113のゲート電極は内部電位VPPに固定されている。
As shown in FIG. 12, the
第2の実施形態によるコネクト回路120は、接続ノードAFN1と接地電位VSSが供給される配線との間に接続されたNチャンネル型MOSトランジスタ124,125を備えている。トランジスタ124のゲート電極には、コネクト動作時に活性化されるコネクト信号AFREFが供給される。また、トランジスタ125のゲート電極には、セレクト信号RSET及び冗長アドレスRAの対応するビットを受けるNANDゲート回路126の出力信号が供給される。
The
第2の実施形態によるセンス回路130は、図12に示すように、バイアス電位BIASが供給されるゲート電極を有するトランジスタ134を含む。
As shown in FIG. 12, the
第2の実施形態によるセンス回路130は、Nチャンネル型のイネーブルトランジスタ231が追加されている。イネーブルトランジスタ231のゲート電極には、プリチャージ信号PREBが供給される。かかる構成により、トランジスタ132,231からなる電流制御回路は、プリチャージ信号PREBがハイレベルである期間に活性化される。
In the
ベリファイビット選択回路160は、内部電位VPERIが供給される配線とセンス回路130との間に接続されたPチャンネル型MOSトランジスタ161と、同じくこれらの間に直列に接続されたPチャンネル型MOSトランジスタ162,163からなる。トランジスタ162のゲート電極には冗長アドレスRAの対応するビットが供給され、トランジスタ161,163のゲート電極にはイネーブル信号ENB及びその反転信号がそれぞれ供給される。かかる構成により、イネーブル信号ENBがローレベルに活性化している場合、或いは、イネーブル信号ENBがハイレベルに非活性化しており、且つ、冗長アドレスRAの対応するビットがローレベルである場合に、ベリファイビット選択回路160は内部電位VPERIをセンス回路130に供給する。
The verify
図13は、第2の実施形態の変形例によるロード回路110、コネクト回路120、センス回路130及びベリファイビット選択回路160の回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram of a
図13に示す変形例は、コネクト回路120にNチャンネル型MOSトランジスタ127が追加されるとともに、センス回路130に含まれるトランジスタ132,231の接続順序が逆転している点において、図12に示した回路と相違している。その他の構成については図12に示した回路と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
The modification shown in FIG. 13 is shown in FIG. 12 in that an N-
トランジスタ127は、ソースがトランジスタ124のソースに接続されており、ドレイン及びゲート電極にコネクト信号AFREF及びその反転信号がそれぞれ供給される。かかる構成により、コネクト信号AFREFがローレベルに非活性化している期間においては、トランジスタ124のソースがローレベル(接地電位VSS)に固定される。センス回路130の動作については、図13に示す回路と同じである。
The source of the
図14は、第2の実施形態によるバイアス発生回路150の回路図である。
FIG. 14 is a circuit diagram of the
第2の実施形態によるバイアス発生回路150は、図14に示すように、ロード回路210及びコネクト回路220の構成が図5に示したバイアス発生回路150と相違している。具体的には、ロード回路210に含まれるアンチヒューズ素子AF2が電源配線VPPSVと接続ノードAFN2との間に接続され、接続ノードAFN2とモニタノードMNとの間にNチャンネル型MOSトランジスタ212が追加された構成を有している。トランジスタ212のゲート電極には内部電位VPPが供給されている。
As shown in FIG. 14, the
図14に示すコネクト回路220は、接続ノードAFN2と接地電位VSSが供給される配線との間に直列に接続されたNチャンネル型MOSトランジスタ222,223を備えている。トランジスタ222のゲート電極にはコネクト信号AFREFが供給され、トランジスタ223のゲート電極にはバイアスプログラム信号BIASPGTが供給される。
14 includes N-
このように、第2の実施形態においては、ロード回路210及びコネクト回路220が図12又は図13に示したロード回路110及びコネクト回路120に対応する回路構成を有している。その動作については、図5を用いて説明した通りである。
Thus, in the second embodiment, the
図15は、第2の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。 FIG. 15 is a timing chart for explaining the operation of the second embodiment.
待機期間T21では、プログラム信号PGTがローレベルであり、したがって、電源配線VPPSVには接地電位VSS(0V)が供給される。 In the standby period T21, the program signal PGT is at a low level, and thus the ground potential VSS (0 V) is supplied to the power supply wiring VPPSV.
コネクト期間T22では、プログラム信号PGTがハイレベルに変化する。これにより、電源配線VPPSVには高電位VPPC(6.0V)が供給される。また、コネクト信号AFREFのレベルは内部電位VPP(3.0V)となる。この状態で、セレクト信号RSETが順次ハイレベルに変化するとともに、これに対応する冗長アドレスRAの各ビットがコネクト回路120に入力される。図15に示す例においても、セレクト信号RSETがM+1ビット(RSET<0>〜RSET<M>)であり、冗長アドレスRAがn+1ビット(RA<0>〜RA<N>)である場合を示している。
In the connection period T22, the program signal PGT changes to a high level. As a result, the high potential VPPC (6.0 V) is supplied to the power supply wiring VPPSV. The level of the connect signal AFREF is the internal potential VPP (3.0 V). In this state, the select signal RSET sequentially changes to the high level, and each bit of the redundant address RA corresponding thereto is input to the
これにより、冗長アドレスRAの当該ビットがハイレベルであれば、図12又は図13に示したアンチヒューズ素子AF1の両端には約6Vのコネクト電圧が印加され、これによってアンチヒューズ素子AF1に含まれる絶縁膜が絶縁破壊される。かかる動作は、活性化するセレクト信号RSETを順次切り替えることにより、全ての冗長アドレスRAがプログラムされるまで繰り返し実行する。 As a result, if the bit of the redundant address RA is at a high level, a connection voltage of about 6 V is applied to both ends of the antifuse element AF1 shown in FIG. 12 or FIG. 13, thereby being included in the antifuse element AF1. The insulation film breaks down. This operation is repeatedly executed until all redundant addresses RA are programmed by sequentially switching the select signal RSET to be activated.
上記の動作は、ベリファイ動作を行った後、正しくコネクトされていないアンチヒューズ素子AF1に対して繰り返し実行しても構わない。ベリファイ動作は、イネーブル信号ENBをローレベルとすることによって、センス回路130を活性化させることにより行う。
The above operation may be repeatedly performed on the antifuse element AF1 that is not correctly connected after the verify operation. The verify operation is performed by activating the
待機期間T23では、一連のプログラミングが完了する。 In the waiting period T23, a series of programming is completed.
プログラミングが完了した後は、半導体装置10がリセットされる度に、アンチヒューズ素子AF1からの情報の読み出しが行われる。
After the programming is completed, information is read from the antifuse element AF1 every time the
リセット期間T24では、リセット信号RSTBがローレベルに活性化すると、続くプリチャージ期間T25において、プリチャージ信号PREBがローレベルに活性化する。これにより、センス回路130内のセンスノードAFBLはVPERIレベル(1.0V)にプリチャージされる。
In the reset period T24, when the reset signal RSTB is activated to the low level, the precharge signal PREB is activated to the low level in the subsequent precharge period T25. As a result, the sense node AFBL in the
ロード期間T26では、プリチャージが解除されるとともに、ロード信号LOADTがハイレベルに活性化する。これにより、センスノードAFBLは、アンチヒューズ素子AF1を介して電源配線VPPSVに接続された状態となる。このため、アンチヒューズ素子AF1にはバイアス電流IBIASが流れ、その電流量に応じてセンスノードAFBLの電位が変化する。 In the load period T26, the precharge is released and the load signal LOADT is activated to a high level. As a result, the sense node AFBL is connected to the power supply wiring VPPSV via the antifuse element AF1. Therefore, the bias current IBIAS flows through the antifuse element AF1, and the potential of the sense node AFBL changes according to the amount of the current.
そして、アンチヒューズ素子AF1がコネクトされていない場合(絶縁状態である場合)には、アンチヒューズ素子AF1にバイアス電流IBIASがほとんど流れないため、符号Aで示すようにセンスノードAFBLの電位はプリチャージ状態を維持する。これに対し、アンチヒューズ素子AF1がコネクトされている場合(導通状態である場合)には、アンチヒューズ素子AF1にバイアス電流IBIASが流れるため、符号Bで示すようにセンスノードAFBLの電位が大きく低下する。 When the antifuse element AF1 is not connected (in an insulated state), the bias current IBIAS hardly flows through the antifuse element AF1, so that the potential of the sense node AFBL is precharged as indicated by symbol A. Maintain state. On the other hand, when the anti-fuse element AF1 is connected (when the anti-fuse element AF1 is in a conductive state), the bias current IBIAS flows through the anti-fuse element AF1, so that the potential of the sense node AFBL greatly decreases as indicated by the symbol B. To do.
また、アンチヒューズ素子AF1が半コネクト状態である場合には、アンチヒューズ素子AF1に流れるバイアス電流IBIASが小さいために、符号Cで示すようにセンスノードAFBLの電位の低下は緩やかとなるが、本実施形態においてもアンチヒューズ素子AF1の抵抗値に応じてバイアス電位BIASが変化することから、より高い感度でセンス動作を行うことが可能となる。 In addition, when the antifuse element AF1 is in the half-connected state, since the bias current IBIAS flowing through the antifuse element AF1 is small, the potential drop of the sense node AFBL is moderate as shown by reference C. Also in the embodiment, since the bias potential BIAS changes according to the resistance value of the antifuse element AF1, it is possible to perform a sensing operation with higher sensitivity.
また、アンチヒューズ素子AF1のロード動作は、ビット単位で行うことも可能である。この場合、プリチャージ期間T27において、センスノードAFBLをVPERIレベル(1.0V)にプリチャージした後、ロード期間T28において、目的とするビットに対応する冗長アドレスRAをローレベルとする。このとき、イネーブル信号ENBをハイレベルとすれば、図12又は図13に示したトランジスタ162,163がオンすることから、目的とするビットに対応するアンチヒューズ素子AF1に対して選択的にロード動作を実行することが可能となる。
The load operation of the antifuse element AF1 can also be performed in bit units. In this case, after the sense node AFBL is precharged to the VPERI level (1.0 V) in the precharge period T27, the redundant address RA corresponding to the target bit is set to the low level in the load period T28. At this time, if the enable signal ENB is set to the high level, the
<第3の実施形態>
図16は、第3の実施形態によるアンチヒューズ回路51a,52a及びポンプ回路100の構成を説明するためのブロック図である。
<Third Embodiment>
FIG. 16 is a block diagram for explaining the configuration of the
図16に示すように、本実施形態においては、アンチヒューズ回路51a,52aがアンチヒューズアレイ170及びラッチブロック180によって構成されている。また、バイアス発生回路150にドライバ回路240が追加されている。その他の構成は、基本的に図11に示した第2の実施形態と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 16, in this embodiment, the
図17は、アンチヒューズアレイ170の回路図である。
FIG. 17 is a circuit diagram of the
アンチヒューズアレイ170は、図17に示すように、アレイ状に配置された複数のロード回路110を備えている。図17に示す例では、複数のロード回路110がN+1行×M+1列のアレイを構成している。各行は冗長アドレスRAの各ビットに対応し、各列はそれぞれ1つの冗長アドレスRAに対応する。
As shown in FIG. 17, the
アンチヒューズアレイ170は、行方向に配列された複数のロード回路110に対してそれぞれ共通に割り当てられた複数のコネクト回路120及びセンス回路130と、列方向に配列された複数のロード回路110に対してそれぞれ共通に割り当てられたドライバ回路191を備える。
The
複数のロード回路110のうち、行方向に配列された複数のロード回路110は、それぞれ対応するセンスノードAFBLに共通接続されている。これにより、行方向に配列された複数のロード回路110は、対応するセンス回路130に共通に接続されることになる。図17においては、N+1個のセンスノードAFBLをAFBL<0>〜AFBL<N>と表記している。
Among the plurality of
複数のロード回路110のうち、列方向に配列された複数のロード回路110の選択は、ドライバ回路191によって行われる。ドライバ回路191は、対応するセレクト信号RSET及びメインワード信号MWLRに基づいてプログラム信号WLP及びリード信号WLRを生成し、これらの信号を列方向に配列された複数のロード回路110に共通に供給する。図17においては、M+1個のセレクト信号RSETをRSET<0>〜RSET<M>と表記し、M+1個のメインワード信号MWLRをMWLR<0>〜MWLR<M>と表記している。
The
メインワード信号MWLRは、ロード信号LOADT及び対応するレジスタ回路192の出力信号を受けるANDゲート回路193によって生成される。レジスタ回路192は各列に対応して設けられており、図17に示すように縦続接続されることによってシフトレジスタを構成している。レジスタ回路192のクロックノードにはロードクロック信号LOADCLKが供給されており、これによりロードクロック信号LOADCLKのクロッキングに同期してラッチデータが順次シフトすることになる。また、これらレジスタ回路192は、ロード信号LOADTがローレベルに非活性化されるとリセットされる。
The main word signal MWLR is generated by an AND
図18は、ドライバ回路191の回路図である。
FIG. 18 is a circuit diagram of the
図18に示すように、ドライバ回路191は、メインワード信号MWLR及びセレクト信号RSETを受けるORゲート回路194と、セレクト信号RSET及びプログラム信号PGTを受けるANDゲート回路195とを備えている。
As shown in FIG. 18, the
ORゲート回路194の出力信号は、バッファ回路196を介し、リード信号WLRとして出力される。バッファ回路196には、動作電源として内部電位VPP(3.0V)及び接地電位VSS(0V)が供給されているため、リード信号WLRの活性レベルは内部電位VPP(3.0V)となる。
The output signal of the
一方、ANDゲート回路195の出力信号は、バッファ回路197を介し、プログラム信号WLPとして出力される。バッファ回路197は電源配線VPPSVに接続されているため、コネクト動作時におけるプログラム信号WLPのレベルは、電源配線VPPSV上の高電位VPPC(6.0V)となり、ロード動作時におけるプログラム信号WLPのレベルは、接地電位VSS(0V)となる。
On the other hand, the output signal of the AND
図19は、第3の実施形態におけるロード回路110の回路図である。
FIG. 19 is a circuit diagram of the
図19に示すように、第3の実施形態におけるロード回路110は、直列接続されたアンチヒューズ素子AF1及びトランジスタ111によって構成されている。そして、アンチヒューズ素子AF1の一端にはプログラム信号WLPが供給され、トランジスタ111のゲート電極にはリード信号WLRが供給される。トランジスタ111の基板には、接地電位VSSが供給されている。
As shown in FIG. 19, the
トランジスタ111のドレインは、対応するセンスノードAFBLに接続されている。図17に示したように、センスノードAFBLは、行方向に配列された複数のロード回路110において共通接続される。
The drain of the
図20は、第3の実施形態におけるコネクト回路120の回路図である。
FIG. 20 is a circuit diagram of the
図20に示すように、第3の実施形態におけるコネクト回路120は、センスノードAFBLと接地電位VSSが供給される配線との間に直列に接続されたトランジスタ124,125からなる。トランジスタ124のゲート電極にはコネクト信号AFREFが供給され、トランジスタ125のゲート電極には冗長アドレスRAの対応するビットが供給される。また、トランジスタ124の基板には接地電位VSSが供給されている。
As shown in FIG. 20, the
図21は、第3の実施形態におけるセンス回路130の回路図である。
FIG. 21 is a circuit diagram of the
図21に示すように、第3の実施形態におけるセンス回路130は、Nチャンネル型MOSトランジスタ232が追加されている点において、図3に示したセンス回路130と相違している。その他の点については、図3に示したセンス回路130と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 21, the
トランジスタ232は、センスノードAFBLとインバータ回路133の入力ノードとの間に挿入されており、そのゲート電極にはロード信号LOADTが供給される。このため、ロード信号LOADTがハイレベルに活性化すると、センスノードAFBLとインバータ回路133の入力ノードとが短絡される。
The
以上がアンチヒューズアレイ170の回路構成である。このような構成を有するアンチヒューズアレイ170に対してプログラミングを行う場合、ドライバ回路191を用いていずれかの列を選択した状態で、複数のコネクト回路120を用いて1又は2以上のアンチヒューズ素子AF1の両端に高電圧を印加する。これにより、列単位でのプログラミングが行われる。また、アンチヒューズアレイ170から情報を読み出す場合、ドライバ回路191を用いていずれかの列を選択した状態でロード信号LOADTを活性化させることにより、複数のアンチヒューズ素子AF1にバイアス電流IBIASを流す。これにより、列単位でのロード動作が行われる。
The circuit configuration of the
ロード動作によって読み出された不良アドレス情報AFBLBは、図16に示したラッチブロック180に供給される。
The defective address information AFBLB read by the load operation is supplied to the
図22は、ラッチブロック180の回路図である。
FIG. 22 is a circuit diagram of the
図22に示すように、ラッチブロック180は、アレイ状に配置された複数のラッチ回路200を備えている。図22に示す例では、複数のラッチ回路200がN+1行×M+1列のアレイを構成している。各行は冗長アドレスRAの各ビットに対応し、各列はそれぞれ1つの冗長アドレスRAに対応する。
As shown in FIG. 22, the
複数のラッチ回路200のうち、行方向に配列された複数のラッチ回路200には、不良アドレス情報AFBLBの対応するビットが共通に供給される。図22においては、N+1ビットの不良アドレス情報AFBLBをAFBLB<0>〜AFBLB<N>と表記している。
Among the plurality of
複数のラッチ回路200のうち、列方向に配列された複数のラッチ回路200の選択は、メインワード信号MWLRによって行われる。メインワード信号MWLRを生成する回路についてはすでに説明したとおりである。
The selection of the plurality of
図23は、ラッチ回路200の回路図である。
FIG. 23 is a circuit diagram of the
図23に示すように、ラッチ回路200は、循環接続された2つのインバータ回路201,202と、不良アドレス情報AFBLBの対応するビットを入力するためのトランジスタ203と、ラッチされた情報を出力するトランジスタ204とを備えている。
As shown in FIG. 23, the
トランジスタ203のゲート電極には、対応するメインワード信号MWLRが供給される。これにより、アンチヒューズアレイ170から読み出された不良アドレス情報AFBLBの各ビットは、対応するラッチ回路200に転送されることになる。
A corresponding main word signal MWLR is supplied to the gate electrode of the
また、トランジスタ204のゲート電極には、出力信号REDXが供給される。トランジスタ204は、インバータ回路201,202と出力ラインRXとの間に接続されており、これにより、出力信号REDXが活性化すると、ラッチ回路200に保持されている情報が出力ラインRXに出力される。図22に示すように、行方向に配列された複数のラッチ回路200は、出力ラインRXを共有している。図22においては、N+1本の出力ラインRXをRX<0>〜RX<N>と表記している。また、M+1ビットの出力信号REDXをREDX<0>〜REDX<M>と表記している。
The output signal REDX is supplied to the gate electrode of the
かかる構成により、アンチヒューズアレイ170に対してロード動作を行うと、アレイ状のロード回路110から読み出された不良アドレス情報AFBLBは、アレイ状のラッチ回路200に次々と転送されることになる。ラッチ回路200に転送された不良アドレス情報AFBLBは、出力ラインRXを介してアドレス比較回路51b,52bに供給される。
With this configuration, when a load operation is performed on the
図24は、第3の実施形態によるバイアス発生回路150の回路図である。
FIG. 24 is a circuit diagram of the
図24に示すように、第3の実施形態によるバイアス発生回路150は、アンプ回路151からトランジスタ155が削除されるとともに、ロード回路210の構成が図14に示したバイアス発生回路150と相違している。また、ロード回路210を駆動するドライバ回路240も追加されている。
As shown in FIG. 24, in the
具体的には、ロード回路210に含まれるアンチヒューズ素子AF2がドライバ回路240と接続ノードAFN2との間に接続され、接続ノードAFN2とモニタノードMNとの間にNチャンネル型MOSトランジスタ213が接続された構成を有している。トランジスタ213のゲート電極もドライバ回路240に接続されている。
Specifically, the antifuse element AF2 included in the
ドライバ回路240は、図18に示したドライバ回路191と類似した構成を有している。つまり、ドライバ回路240は、バイアス制御信号BIASCONT及びバイアスプログラム信号BIASPGTを受けるORゲート回路244を備え、その出力信号は、バッファ回路246を介し、トランジスタ213のゲート電極に供給される。バッファ回路246には、動作電源として内部電位VPP(3.0V)及び接地電位VSS(0V)が供給されているため、バイアス制御信号BIASCONT及びバイアスプログラム信号BIASPGTの一方が活性化すると、トランジスタ213のゲート電極には内部電位VPP(3.0V)が印加される。
The
さらに、バイアスプログラム信号BIASPGTは、バッファ回路247を介してアンチヒューズ素子AF2に供給される。バッファ回路247は電源配線VPPSVに接続されているため、コネクト動作時においてはアンチヒューズ素子AF2の両端に6.0Vの電圧が印加される。
Further, the bias program signal BIASPGT is supplied to the antifuse element AF2 via the
図25は、第3の実施形態の動作を説明するためのタイミング図である。 FIG. 25 is a timing chart for explaining the operation of the third embodiment.
待機期間T31では、プログラム信号PGTがローレベルであり、したがって、電源配線VPPSVには接地電位VSS(0V)が供給される。 In the standby period T31, the program signal PGT is at a low level, and thus the ground potential VSS (0 V) is supplied to the power supply wiring VPPSV.
コネクト期間T32では、プログラム信号PGTがハイレベルに変化する。これにより、電源配線VPPSVには高電位VPPC(6.0V)が供給される。また、コネクト信号AFREFのレベルは内部電位VPP(3.0V)となる。そして、所定のメインワード信号MWLRが活性化している状態で、セレクト信号RSETが順次ハイレベルになるとともに、これに対応する冗長アドレスRAの各ビットが複数のコネクト回路120に入力される。これにより、選択された列を構成する複数のロード回路110には、当該冗長アドレスRAがプログラミングされることになる。
In the connection period T32, the program signal PGT changes to a high level. As a result, the high potential VPPC (6.0 V) is supplied to the power supply wiring VPPSV. The level of the connect signal AFREF is the internal potential VPP (3.0 V). Then, while the predetermined main word signal MWLR is activated, the select signal RSET is sequentially set to the high level, and each bit of the redundant address RA corresponding thereto is input to the plurality of
かかる動作は、メインワード信号MWLRの選択を切り替えることによって全ての列に対して行われる。これにより、アンチヒューズアレイ170の各列には、それぞれ対応する冗長アドレスRAがプログラミングされる。上記の動作は、ベリファイ動作を行った後、正しくコネクトされていないアンチヒューズ素子AF1に対して繰り返し実行しても構わない。
Such an operation is performed for all the columns by switching the selection of the main word signal MWLR. Thereby, each column of the
プログラミングが完了した後は、半導体装置10がリセットされる度に、アンチヒューズ素子AF1からの情報の読み出しが行われる。
After the programming is completed, information is read from the antifuse element AF1 every time the
待機期間T33の後のリセット期間T34では、リセット信号RSTBがローレベルに活性化する。 In the reset period T34 after the waiting period T33, the reset signal RSTB is activated to a low level.
プリチャージ期間T35では、プリチャージ信号PREBがローレベルに活性化する。これにより、全てのセンス回路130内のセンスノードAFBLはVPERIレベル(1.0V)にプリチャージされる。
In the precharge period T35, the precharge signal PREB is activated to a low level. As a result, the sense nodes AFBL in all the
ロード期間T36では、プリチャージが解除されるとともに、ロード信号LOADTがハイレベルに活性化する。これにより、センスノードAFBLは、アンチヒューズ素子AF1を介して電源配線VPPSVに接続された状態となる。このため、アンチヒューズ素子AF1にはバイアス電流IBIASが流れ、その電流量に応じてセンスノードAFBLの電位が変化する。 In the load period T36, the precharge is released and the load signal LOADT is activated to a high level. As a result, the sense node AFBL is connected to the power supply wiring VPPSV via the antifuse element AF1. Therefore, the bias current IBIAS flows through the antifuse element AF1, and the potential of the sense node AFBL changes according to the amount of the current.
そして、アンチヒューズ素子AF1がコネクトされていない場合(絶縁状態である場合)には、アンチヒューズ素子AF1にバイアス電流IBIASがほとんど流れないため、符号Aで示すようにセンスノードAFBLの電位はプリチャージ状態を維持する。これに対し、アンチヒューズ素子AF1がコネクトされている場合(導通状態である場合)には、アンチヒューズ素子AF1にバイアス電流IBIASが流れるため、符号Bで示すようにセンスノードAFBLの電位が大きく低下する。 When the antifuse element AF1 is not connected (in an insulated state), the bias current IBIAS hardly flows through the antifuse element AF1, so that the potential of the sense node AFBL is precharged as indicated by symbol A. Maintain state. On the other hand, when the anti-fuse element AF1 is connected (when the anti-fuse element AF1 is in a conductive state), the bias current IBIAS flows through the anti-fuse element AF1, so that the potential of the sense node AFBL greatly decreases as indicated by the symbol B. To do.
また、アンチヒューズ素子AF1が半コネクト状態である場合には、アンチヒューズ素子AF1に流れるバイアス電流IBIASが小さいために、符号Cで示すようにセンスノードAFBLの電位の低下は緩やかとなる。しかしながら、本実施形態においてもアンチヒューズ素子AF1の抵抗値に応じてバイアス電位BIASが変化することから、より高い感度でセンス動作を行うことが可能となる。 Further, when the anti-fuse element AF1 is in the half-connected state, since the bias current IBIAS flowing through the anti-fuse element AF1 is small, the decrease in the potential of the sense node AFBL becomes gradual as indicated by the symbol C. However, also in this embodiment, since the bias potential BIAS changes according to the resistance value of the antifuse element AF1, it is possible to perform a sensing operation with higher sensitivity.
このようにして読み出された不良アドレス情報AFBLBは、ラッチブロック180に含まれる所定のラッチ回路200に書き込まれる。したがって、上記の動作を各列に対して順次実行すれば、各列に書き込まれた不良アドレス情報AFBLBが次々とラッチブロック180に転送される。図25に示す例では、M+1回のロード動作を繰り返すことにより、プリチャージ期間T37及びロード期間T38にて、全ての転送動作が完了している。
The defective address information AFBLB read in this way is written in a
以上説明した第3の実施形態のように、アンチヒューズ素子AF1を含むロード回路110をアレイ状に配置する場合であっても、第1及び第2の実施形態と同じ効果を得ることが可能となる。
Even when the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
例えば、上記実施形態では、本発明をDRAM(Dynamic Random Access Memory)に適用した場合を例に説明したが、本発明の適用対象がこれに限定されるものではなく、PCM(Phace Change Memory)、ReRAM(Resistive Random Access Memory)、MRAM(Magnetroresistive Random Access Memory)、STT−RAM(Spin Transfer Torque Memroy)、及びフラッシュメモリなど他の種類の半導体メモリデバイスに適用することも可能であるし、CPUやDSPなどロジック系の半導体デバイスに適用することも可能である。 For example, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to a DRAM (Dynamic Random Access Memory) has been described as an example. However, the application target of the present invention is not limited to this, and PCM (Phase Change Memory), ReRAM (Resistive Random Access Memory), MRAM (Magnetrogenic Random Access Memory), STT-RAM (Spin Transfer Torque Memory), and other types of semiconductor devices that can be used as a semiconductor memory such as flash memory The present invention can also be applied to logic semiconductor devices.
10 半導体装置
11a,11b クロック端子
12a〜12d コマンド端子
13 アドレス端子
14 データ入出力端子
15v,15s 電源端子
21 内部クロック生成回路
22 DLL回路
31 コマンドデコーダ
41 アドレスラッチ回路
51 ロウデコーダ
51a,52a アンチヒューズ回路
51b,52b アドレス比較回路
52 カラムデコーダ
53 センスアンプ列
54 アンチヒューズ制御回路
55 冗長アドレスデコーダ
60 メモリセルアレイ
70 メインアンプ
80 データ入出力回路
90 電源回路
100 ポンプ回路
101 ポジティブポンプ
102 ネガティブポンプ
104,105,107,108 電源スイッチ
110 ロード回路
111,113,123〜125,127,132,136,142,154,155,156X,203,204,211〜213,222,223,232 Nチャンネル型MOSトランジスタ
112,121,131,134,137,141,142X,152X〜154X,153,161〜163,221 Pチャンネル型MOSトランジスタ
120 コネクト回路
122 NANDゲート回路
126 ANDゲート回路
130 センス回路
133 第1のインバータ回路
134,138 バイアストランジスタ
135,139 プリチャージトランジスタ
140 しきい値モニタ
140X 基準電位発生回路
141 第2のインバータ回路
141X オペアンプ
142 電圧供給回路
143X 抵抗
150,150X バイアス発生回路
151 アンプ回路
151X オペアンプ
152 差動回路
155X 可変抵抗
156 定電流源
157,158 入力トランジスタ
160 ベリファイビット選択回路
170 アンチヒューズアレイ
180 ラッチブロック
191 ドライバ回路
192 レジスタ回路
193,195 ANDゲート回路
194 ORゲート回路
196,197 バッファ回路
200 ラッチ回路
201,202 インバータ回路
210 ロード回路
220 コネクト回路
231 イネーブルトランジスタ
240 ドライバ回路
244 ORゲート回路
246,247 バッファ回路
AF1 第1のアンチヒューズ素子
AF2 第2のアンチヒューズ素子
AFBL センスノード
AFBLB 不良アドレス情報
AFN1,AFN2 接続ノード
BL ビット線
CM1〜CM3 カレントミラー回路
MC メモリセル
MN モニタノード
RBL 冗長ビット線
RMC 冗長メモリセル
RWBS リードライトバス
RWL 冗長ワード線
RX 出力ライン
SA センスアンプ
VPPSV,VBBSV 電源配線
WL ワード線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor device 11a, 11b Clock terminal 12a-12d Command terminal 13 Address terminal 14 Data input / output terminal 15v, 15s Power supply terminal 21 Internal clock generation circuit 22 DLL circuit 31 Command decoder 41 Address latch circuit 51 Row decoder 51a, 52a Antifuse circuit 51b, 52b Address comparison circuit 52 Column decoder 53 Sense amplifier row 54 Antifuse control circuit 55 Redundant address decoder 60 Memory cell array 70 Main amplifier 80 Data input / output circuit 90 Power supply circuit 100 Pump circuit 101 Positive pump 102 Negative pumps 104, 105, 107 , 108 Power switch 110 Load circuit 111, 113, 123-125, 127, 132, 136, 142, 154, 155, 156X, 20 , 204, 211 to 213, 222, 223, 232 N channel type MOS transistors 112, 121, 131, 134, 137, 141, 142X, 152X to 154X, 153, 161 to 163, 221 P channel type MOS transistors 120 Connect circuit 122 NAND gate circuit 126 AND gate circuit 130 Sense circuit 133 First inverter circuit 134, 138 Bias transistor 135, 139 Precharge transistor 140 Threshold monitor 140X Reference potential generation circuit 141 Second inverter circuit 141X Operational amplifier 142 Voltage supply circuit 143X resistors 150 and 150X bias generation circuit 151 amplifier circuit 151X operational amplifier 152 differential circuit 155X variable resistor 156 constant current source 157 and 158 input transistor Star 160 Verify bit select circuit 170 Antifuse array 180 Latch block 191 Driver circuit 192 Register circuit 193, 195 AND gate circuit 194 OR gate circuit 196, 197 Buffer circuit 200 Latch circuit 201, 202 Inverter circuit 210 Load circuit 220 Connect circuit 231 Enable Transistor 240 Driver circuit 244 OR gate circuits 246 and 247 Buffer circuit AF1 First antifuse element AF2 Second antifuse element AFBL Sense node AFBLB Defective address information AFN1, AFN2 Connection node BL Bit lines CM1 to CM3 Current mirror circuit MC Memory Cell MN monitor node RBL redundant bit line RMC redundant memory cell RWBS read / write bus RWL redundant word Line RX output line SA sense amplifier VPPSV, VBBSV power wiring WL word line
Claims (20)
センスノードの電位に基づいて判定信号を生成する判定回路と、
前記第1の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、バイアス電位に応じたバイアス電流を前記センスノードに流すバイアス回路と、
前記第2の電源配線と前記センスノードとの間に接続された第1のアンチヒューズ素子と、
前記バイアス電位を生成するバイアス発生回路と、を備え、
前記バイアス発生回路は、前記第1及び第2の電源配線間に接続された第2のアンチヒューズ素子と、前記第2のアンチヒューズ素子に流れるリファレンス電流に応じて前記バイアス電位のレベルを制御するアンプ回路とを含むことを特徴とする半導体装置。 First and second power supply lines to which first and second potentials are respectively supplied;
A determination circuit that generates a determination signal based on the potential of the sense node;
A bias circuit connected between the first power supply line and the sense node, and causing a bias current corresponding to a bias potential to flow to the sense node;
A first antifuse element connected between the second power supply wiring and the sense node;
A bias generation circuit for generating the bias potential,
The bias generation circuit controls a level of the bias potential in accordance with a second antifuse element connected between the first and second power supply lines and a reference current flowing through the second antifuse element. A semiconductor device comprising an amplifier circuit.
入力ノードがセンスノードに接続された第1のインバータ回路と、
前記第1の電源配線と前記センスノードとの間に接続され、バイアス電位に応じたバイアス電流を前記センスノードに流すバイアス回路と、
前記第2の電源配線と前記センスノードとの間に接続された第1のアンチヒューズ素子と、
入力ノードと出力ノードが短絡され、前記出力ノードからリファレンス電位を出力する第2のインバータ回路と、
前記リファレンス電位に応じて前記バイアス電位を出力するバイアス発生回路と、を備えることを特徴とする半導体装置。 First and second power supply lines to which first and second potentials are respectively supplied;
A first inverter circuit having an input node connected to the sense node;
A bias circuit connected between the first power supply line and the sense node, and causing a bias current corresponding to a bias potential to flow to the sense node;
A first antifuse element connected between the second power supply wiring and the sense node;
A second inverter circuit in which an input node and an output node are short-circuited and a reference potential is output from the output node;
And a bias generation circuit that outputs the bias potential in accordance with the reference potential.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014068050A JP2015191677A (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | semiconductor device |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018170472A (en) * | 2017-03-30 | 2018-11-01 | キヤノン株式会社 | Semiconductor device, substrate for liquid ejection head, liquid ejection head, and liquid ejection device |
-
2014
- 2014-03-28 JP JP2014068050A patent/JP2015191677A/en active Pending
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