发明名称 具备OTP记忆体的半导体积体电路装置以及OTP记忆体的程式化方法SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT DEVICE WITH OTP MEMORY AND PROGRAMMING METHOD FOR OTP MEMORY
摘要 一种半导体积体电路装置,其具备记忆元件,状态检测电路以及控制电路。该记忆元件中藉由电性上已不可逆地使元件特性发生变化而使资讯被程式化。状态检测电路在构造上使已不可逆地变化后之记忆元件的状态可与未变化的状态相区别以进行检测。该控制电路之构成可使状态检测电路的检测能力发生变化。
申请公布号 TWI291177 申请公布日期 2007.12.11
申请号 TW094107989 申请日期 2005.03.16
申请人 东芝股份有限公司 发明人 伊藤洋;行川敏正
分类号 G11C17/18(2006.01) 主分类号 G11C17/18(2006.01)
代理机构 代理人 詹铭文 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1;萧锡清 台北市中正区罗斯福路2段100号7楼之1
主权项 1.一种半导体积体电路装置,包括: 记忆元件,其藉由电性上已不可逆地使元件特性发 生变化而使资讯被程式化, 状态检测电路,其在构造上使已不可逆地变化后之 记忆元件的状态可与未变化的状态相区别以进行 检测,以及 控制电路,其构成可使状态检测电路的检测能力发 生变化; 熔丝资料暂存器,用以储存该记忆元件中要被程式 化的资料; 比较电路,用以比较该熔丝资料暂存器中已程式化 的资讯以及藉由该状态检测电路而由记忆元件中 所读出的资讯,以输出一种一致/不一致的比较结 果,并且对该比较结果不一致时的位元个别地特定 成不良位元,而已特定的不良位元的资讯,对该记 忆元件进行再程式化。 2.如申请专利范围第1项所述之半导体积体电路装 置,其中状态检测电路使记忆元件的电阻値变换成 相对应的位准的电压,以变换后的电压来与参考电 压相比较,以检出该记忆元件的状态。 3.如申请专利范围第2项所述之半导体积体电路装 置,其中该控制电路藉由使该参考电压发生变化, 以变化该状态检测电路的检测能力。 4.如申请专利范围第2项所述之半导体积体电路装 置,其中该控制电路藉由流过该记忆元件的电流使 电容充电或放电的时间发生变化,以变化该状态检 测电路的检测能力。 5.如申请专利范围第1项所述之半导体积体电路装 置,其中该控制电路藉由状态检测电路中验证感测 时的边际成为较在通常感测时还小。 6.一种半导体积体电路装置,包括: 记忆元件,其中具备多个记忆体方块,各该记忆体 方块包含记忆元件,其藉由电性不可逆地使元件特 性改变化而使资讯被程式化;以及状态检测电路, 其架构成用以对与未变化状态可区别的记忆元件 的不可逆变化状态进行检测; 第1控制电路,具备多个控制方块,其分别一对一对 应于各该记忆体方块而设置,各该控制方块控制着 相对应的该记忆体方块的该记忆元件的操作,且改 变该状态检测电路的能力,以侦测一被缺陷地程式 化的位元;以及 第2控制电路,依据一输入指令,以产生控制该第1控 制电路之操作的信号。 7.如申请专利范围第6项所述之半导体积体电路装 置,其中各该记忆体方块更包括:熔丝资料暂存器, 其载入该记忆元件中应程式化的资料和状态检测 电路的输出信号中的一种;以及程式化控制暂存器 ,其载入一种对该记忆元件的程式化进行控制的资 料。 8.如申请专利范围第7项所述之半导体积体电路装 置,其中熔丝资料暂存器含有多数个正反器,程式 化控制暂存器含有多数个正反器。 9.如申请专利范围第6项所述之半导体积体电路装 置,其中该记忆元件为电性熔丝,其一个电极被施 加以程式化电压;该电性熔丝更包括: 第1N通道MOS电晶体,具有电流路径,其一端连接至该 电性熔丝的另一电极;及闸极,施加一电压,用以控 制该电流路径另一端的电压;以及 第2N通道MOS电晶体,具有电流路径,其一端连接至该 第1MOS电晶体的该电流路径的另一端,另一端连接 至接地点;及闸极,施加一程式化讯号,用以程式化 该电性熔丝。 10.如申请专利范围第9项所述之半导体积体电路装 置,其中该电性熔丝为一薄闸极氧化型的P通道MOS 电晶体,其具有源极、汲极与背面闸极,其中程式 化电压施加在该背面闸极;该第一N通道MOS电晶体 与该第二N通道MOS电晶体为厚闸极氧化型。 11.如申请专利范围第6项所述之半导体积体电路装 置,其中该记忆元件为电性熔丝,其一个电极被施 加以程式化电压,该记忆元件更包括: N通道MOS电晶体,具有一电流路径,一端连接到该电 性熔丝的另一电极,另一端连接到接地点,并且具 有一闸极,其施加一程式化讯号,用以对该电性熔 丝进行程式化。 12.如申请专利范围第11项所述之半导体积体电路 装置,其中该电性熔丝为一薄闸极氧化型的P通道 MOS电晶体,其具有源极、汲极与背面闸极,其中程 式化电压施加在该背面闸极;该第一N通道MOS电晶 体与该第二N通道MOS电晶体为厚闸极氧化型。 13.如申请专利范围第6项所述之半导体积体电路装 置,其中状态检测电路包含差动感测放大器,其使 记忆元件的电阻値变换成相对应的位准的电压,且 以变换后的电压来与参考电压相比较。 14.如申请专利范围第13项所述之半导体积体电路 装置,其中该感测放大器更包括第1输入端,其中该 第1MOS电晶体和该第2MOS电晶体的连接点的电压供 给至该第1输入端;以及第2输入端,其中由基准电压 产生电路所输出的基准电压供给至该第2输入端, 并且比较已变换的电压和该基准电压,放大电压差 且输出被放大的差动放大信号。 15.如申请专利范围第6项所述之半导体积体电路装 置,其中该第1控制电路中的各控制方块包括:第1正 反器,其输出重置信号,用以从一对应记忆体方块 的电性熔丝中读出资料;第2正反器,其输出该感测 放大器的致能信号;延迟电路,其使第2正反器的输 出信号延迟,并且提供延迟的信号给该感测放大器 ;以及基准电压产生电路,其受到该第2正反器的该 输出信号所控制,以提供基准电压用至该感测放大 器。 16.如申请专利范围第15项所述之半导体积体电路 装置,其中该基准电压产生电路藉由MOS电容电荷共 有,将一输入数位信号变换成相对应的类比电压。 17.如申请专利范围第15项所述之半导体积体电路 装置,其中该第2控制电路更包括: 逻辑电路,接收一指令; 时脉产生电路,其对回应于是指示该逻辑电路所输 出的感测动作用的输出信号,产生时脉信号; 第1控制器,其依据指示该逻辑电路所输出的感测 动作用的该输出信号以及由该时脉产生电路所供 给的该时脉信号,控制该第1正反器的动作; 计数器,其回应于该第1控制器的输出信号,对该时 脉产生电路所供给的该时脉信号进行计; 第2控制器,其依据该计数器的计数値以及由该时 脉产生电路所供给的该时脉信号,控制该第2正反 器的动作; 第1多工器,其受控于指示该逻辑电路所输出的验 证动作用的输出信号,以提供初期値给该计数器; 以及 第2多工器,其受控于指示该逻辑电路所输出的验 证动作用的该输出信号,以将设定该基准电压用的 数位信号提供给该基准电压产生电路。 18.一种半导体积体电路装置的程式化方法,其在通 常的读出动作中,藉由对与未变化的状态可区别的 不可逆地已变化的记忆元件的状态进行检测,以从 记忆元件读出资讯,该程式化方法包含以下的步骤 : 将要被程式化的资料储存在熔丝资料暂存器; 藉由电性不可逆地改变元件特性,对记忆元件中的 资讯进行程式化; 藉由使检测能力低于通常读出动作,藉由检测可与 未变化的状态区别之记忆元件的电性不可逆改变 状态,从该记忆元件中读取资讯; 比较该熔丝资料暂存器中的该资讯以及从该记忆 元件读出的该资讯,输出比较结果,以指示一致/不 一致; 个别地将该比较结果指示为不一致的位元,指定为 不良位元;以及 依据该指定的该不良位元的资讯,对该记忆元件再 程式化。 19.如申请专利范围第18项所述之半导体积体电路 装置的程式化方法,其中更具备一步骤,其在该记 忆元件中的资讯被程式化之前,重置该记忆元件的 记忆节点。 20.如申请专利范围第18项所述之半导体积体电路 装置的程式化方法,其中在由该记忆元件读出资讯 是检出具有边际特性的位元以作为不良位元。 21.如申请专利范围第18项所述之半导体积体电路 装置的程式化方法,其中在由该记忆元件读出资讯 是藉由改变状态检测电路的参考电压,以改变该状 态检测电路的检测能力,而执行。 22.如申请专利范围第18项所述之半导体积体电路 装置的程式化方法,其中在由该记忆元件读出资讯 是藉由该记忆元件中流过的电流使电容充电或放 电的时间发生变化,以使状态检测电路的检测能力 发生变化,而执行。 23.一种半导体积体电路装置,包括: 记忆元件,其藉由电性上已不可逆地使元件特性发 生变化而使资讯被程式化; 状态检测电路,其在构造上使已不可逆地变化后之 记忆元件的状态可与未变化的状态相区别以进行 检测;以及 控制电路,其构成可使状态检测电路的检测能力发 生变化, 其中该控制电路藉由状态检测电路中验证感测时 的边际成为较在通常感测时还严,以检出边际特性 的位元而作为不良位元。 图式简单说明: 图1系绘示本发明的实施形式中的半导体积体电路 装置,其系一种已将OTP记忆体以及与OTP记忆体的程 式化和感测动作有关的周边电路抽出后的方块图 。 图2系图1所示的电路中之记忆体方块的详细的构 成例。 图3系图1和图2中OTP记忆体单元和感测放大器的具 体的构成之电路图。 图4系图1中所示电路之基准电压产生电路的具体 的构成之电路图。 图5系本发明的实施形式中OTP记忆体的程式化方法 说明用的流程图。 图6系图1所示的电路中记忆体方块以4段堆积而成 时显示通常的感测动作用的时序图。 图7系图2中所示的感测放大器中已闩锁的电性熔 丝的记忆资料读出至外部时的各信号的时序图。 图8系图2中所示的电性熔丝中进行程式化时的各 信号的时序图。 图9系显示图1至图4所示的半导体积体电路装置中 之程式化动作的时序图。
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