专利名称：电子保险丝电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过用电流让保险丝元件的一部分断线，使该保险丝元件 的电阻值从低电阻变为高电阻，来进行程序动作的电子保险丝电路。
背景技术：
至今为止，电子保险丝作为在系统大规模集成电路中用来解决存储器
冗余(redundancy)等问题的程序器件而被广泛应用。
根据某现有技术，在系统大规模集成电路上，将保险丝元件与金属氧 化物半导体(MOS)晶体管的串联电路连接在程序电源与接地电位之间。程 序电源与该系统大规模集成电路的输入输出单元区域中的单元电源 (VDD一IO、例如3.3V)通用。这是为了使保险丝元件程序化而确保流入的 电流量，因而要有效利用比通常逻辑电路的电源(VDD—CORE、例如1.2V) 高的电压VDD—IO的缘故。为了进行程序动作，必须要有用以选择程序化 的保险丝元件的控制电路，而在控制电路中一般使用通常逻辑电路的电源 VDD—CORE 。因此，用电平转换器(level shifter)将控制电路的 VDD—CORE电压电平的输出转换为VDD一IO电压电平的信号，利用该转 换之后的信号让金属氧化物半导体晶体管导通来进行程序动作(参照US7、 203、 117 B2)。
但是，不能保证在接通系统大规模集成电路的电源时，VDDJO电源 和VDD—CORE电源被同时施加。例如，当在VDD—COKE之前，先施加 VDD—IO时，电源被施加在保险丝元件上，而没有被施加在控制电路上， 此时，有可能出现电平转换器的输出变得不定，金属氧化物半导体晶体管 导通，保险丝元件被误程序化(misprogrammed)的现象。这在断开电源时 也是一样。
并且，近年来，随着携带商品的普及，将在机器动作停止期间，以模 块(block)单位切断电源或接地的功能附加在系统大规模集成电路内部的
电路上，来抑制该系统大规模集成电路的漏电流。此时也是一样，例如， 当在切断电源和接地时，保险丝元件侧的电源或接地的切断仅晚了微小的 时间差时，电平转换管的输出会变得不定，金属氧化物半导体晶体管会导 通，保险丝元件会被误程序化。这在从切断状态恢复到原状态时也是一样。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种在接通或断开大规模集 成电路的电源时、和切断电源或接地的一部分时及从切断状态恢复到原状 态时等，都不会将保险丝元件误程序化的电子保险丝电路。
为了解决上述课题，本发明采用了这样的结构，在大规模集成电路上 的电子保险丝电路中，包括串联电路，为保险丝元件与金属氧化物半导
体晶体管的串联电路；逻辑电路，具有第一及第二输人、和用以控制上述 金属氧化物半导体晶体管的栅极的一个输出；程序电源，将同一电源电压 提供给上述串联电路和上述逻辑电路；垫片(pad)，接收从大规模集成电路 的外部输入的保险丝程序允许信号，将上述保险丝程序允许信号提供给上 述逻辑电路的上述第一输人，以使在上述金属氧化物半导体晶体管根据上 述逻辑电路的上述第二输人导通时，电流从上述程序电源流到上述保险丝 元件，该保险丝元件的电阻值发生变化；以及电位固定机构，将上述垫片 的电位固定在上述保险丝程序允许信号的非活性化电平(level)，以使在没 有上述保险丝程序允许信号的输人时，不论上述逻辑电路的上述第二输人 的状态如何，上述金属氧化物半导体晶体管均保持非导通状态。
(发明的效果)
根据本发明，能够实现在接通 断开大规模集成电路的电源时、和切 断电源或接地的一部分时及从切断状态恢复到连接状态时等，都不会将保 险丝元件误程序化这样的性能良好的电子保险丝电路。
附图的简单说明
图1为包括本发明所涉及的电子保险丝电路的系统大规模集成电路的 平面图。
图2为表示图1中的电子保险丝电路的结构例的电路图。
图3为表示图2中的电平转换器的内部结构例的电路图。
图4为表示图1中的电子保险丝电路的其它结构例的电路图。
图5为表示图1中的电子保险丝电路的另外的结构例的电路图。
图6为表示图1中的电子保险丝电路的另外的结构例的电路图。
图7为表示图1中的电子保险丝电路的另外的结构例的电路图。
图8为表示图1中的电子保险丝电路的另外的结构例的电路图。
图9为表示图1中的电子保险丝电路的另外的结构例的电路图。
(符号的说明)
l一系统大规模集成电路(System LSI); 2—I / O单元区域(I / O cell region); 3—电子保险丝电路(electrical fuse circuit); 11 —保险丝元件 (fuse device); 12、 27、 34、 35 —阴极金属氧化物半导体(NMOS)晶体管； 13—AND电路；14、 17、 18、 31—逆变器(inverter); 15 —NAND电路；16 —缓冲电路；19一电阻元件；20 —垫片；21 —电平转换器；22 —控制电路；23、 26、 32、 33 —阳极金属氧化物半导体(PMOS)晶体管；24 — NOR电路；25 —导线。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施例加以说明。
图1为包括了本发明所涉及的电子保险丝电路的系统大规模集成电路 的平面图。在图1中，1为系统大规模集成电路，2为输入输出单元区域(以 下，称为"I/O单元区域")，3为电子保险丝电路。在系统大规模集成 电路1中，将包括了多数输入输出单元的I / O单元区域2配置在芯片周 围，将通常逻辑电路配置在I/0单元区域2的内侧。为了微细化，通常 逻辑电路的电源(VDD—CORE)在65nm世代(process genemtion)—般为 1 1.2V左右，而I / 0单元区域2的电源(VDD—IO)依存于机器的电压， 主要使用3.3V、 2.5V、 1.8V等这些比VDD—CORE高的电压。
图2表示图1中的电子保险丝电路3的结构例。在图2中，11为保 险丝元件，12为串联连接在保险丝元件11上的阴极金属氧化物半导体晶 体管，13为由逆变器14和NAND电路15构成且控制阴极金属氧化物半 导体晶体管12的栅极的AND电路，16为由逆变器17及18构成且连接在AND电路13的一个输入上的缓冲电路，19为插入到为缓冲电路16的 输入的保险丝程序允许(FPEN)信号与接地之间的电阻元件，20为连接到 缓冲电路16的输入的垫片(PAD)。电阻元件19与垫片20 —起被配置在I /0单元区域2。 21为连接到AND电路13的输入的电平转换器，22为用以选择程序化的保险丝元件11的控制电路。
控制电路22由通常逻辑电路构成，使用VDD—CORE电源(例如， 1.2V)。用以将保险丝元件ll程序化的电源，为了确保流入该保险丝元件 11中的电流而连接有为比VDD—CORE高的电压VDDJO(例如，3.3V)。 因此，在用以直接控制使保险丝元件11程序化的阴极金属氧化物半导体 晶体管12的AND电路13及缓冲电路16中也使用VDD_IO电源。
图3表示图2中的电平转换器21的内部结构例。在图3中，31为逆 变器，32及33为阳极金属氧化物半导体晶体管，34及35为阴极金属氧 化物半导体晶体管。逆变器31连接在VDD—CORE电源，阳极金属氧化 物半导体晶体管32、 33的源极连接在VDD-IO电源。
在使图2中的保险丝元件11程序化时，从系统大规模集成电路1的 外部将VDD—IO电压作为FPEN信号施加给垫片20，并且，用控制电路 22选择所希望的保险丝元件11。通过用电平转换器21将控制电路22的 输出信号转换为VDD—IO电压，能够由AND电路13让阴极金属氧化物 半导体晶体管12导通，将保险丝元件11程序化。S卩，通过使电流从 VDD—10电源流入保险丝元件11，使其一部分断线，来使其电阻值不可 逆变化。
另一方面，在程序动作以外的时候，即使不将电压从外部提供给垫片 20，但由于电阻元件19的动作使FPEN信号固定在接地电位，因此不论 控制电路22的输出状态如何，都能够由AND电路13让阴极金属氧化物 半导体晶体管12断开，不会出现保险丝元件11被误程序化的现象。
在接通 断开系统大规模集成电路1的电源时也是一样。系统大规模 集成电路l使用多个电压。当接通'断开电源时，这些多个电压并不是被 同时接通.断开，例如，电压以VDD—10、 VDD-C0RE这样的顺序施力口。 此时，由于在施加有VDDJO的状态下，电压被施加在保险丝元件11上， 没有被施加在控制电路22上，因此因图3所示的阴极金属氧化物半导体晶体管34、 35的互补输入均接地，而使得电平转换器21的输出成为不定 状态，AND电路13的一个输入变得不定。但是，由于由电阻元件19下 拉(pull-down)到接地电位的FPEN信号，使AND电路13的其它输入成 为接地电平(ground level),因此不论控制电路22的电压施加状态如何， 阴极金属氧化物半导体晶体管12都不会导通。故而，能够防止保险丝元 件ll被误程序化的现象。这在断开电源时也是一样。
象这样，能够在用以程序化的控制电路22之外，通过采用对使用与 保险丝元件11相同的电源的AND电路13的一个输入进行下拉这样的结 构，实现即使在电源接通 断开时，保险丝元件11也不会被误程序化的 性能良好的电子保险丝电路。
另外，在图2中对具有缓冲电路16的情况加以了说明，在没有缓冲 电路16， FPEN信号被直接输入到AND电路13时也是一样。
图4表示图1中的电子保险丝电路3的其它结构例。在图4中，23 为串联连接在保险丝元件11的阳极金属氧化物半导体晶体管，对于其它 与图2相同的构成要素标注同一符号。在图4中，由于将保险丝元件11 程序化的元件为阳极金属氧化物半导体晶体管23，因此使用VDD—10电 源的NAND电路15的输出被直接连接到该阳极金属氧化物半导体晶体管 23的栅极上。故而，在使保险丝元件ll程序化时，通过将VDD—10电压 施加给垫片20，用控制电路22选择所希望的保险丝元件11，来使NAND 电路15的输入双方均为高电平，让阳极金属氧化物半导体晶体管23导通， 使保险丝元件ll程序化。
在程序动作以外的时候，即使不将电压提供给垫片20， FPEN信号也 会因用以下拉的电阻元件19而成为接地电平，不论控制电路22的动作如 何，都能够使阳极金属氧化物半导体晶体管23保持为非导通状态，能够 防止错误的程序动作。在电源接通 断开时也是一样，不论VDD—CORE 的电源施加状态如何，都能够防止在施加有VDD—10电源的状态下，将保 险丝元件11误程序化的现象。
图5表示图1中的电子保险丝电路3的另外的结构例。图5的例子为 减少了图2中的AND电路13与缓冲电路16的元件数的结构，24为NOR 电路。与图2时一样，不论VDD—CORE电源的施加状态如何，都能够通过使FPEN信号为接地电平，来使NOR电路24的输出固定为接地电平， 使阴极金属氧化物半导体晶体管12为非导通状态，防止保险丝元件11被 误程序化的现象。
图6表示图1中的电子保险丝电路3的另外的结构例。在图6的例子 中，由于FPEN信号的活性化电平为接地电位，因此由电阻元件19将垫 片20中的FPEN信号上拉(pull-up)到VDD—10电源。在此例中，也能够 通过在程序动作以外的时候，将FPEN信号固定为VDD—10电压，来在 不论VDD—CORE电源的施加状态如何的情况下，使NOR电路24的输 出固定为接地电平，使阴极金属氧化物半导体晶体管12为非导通状态， 防止保险丝元件11被误程序化的现象。
图7表示图1中的电子保险丝电路3的另外的结构例。在图7中，25 表示将系统大规模集成电路1上的垫片20与外部的机器接地(EXT—GND) 连接在一起的导线。为了防止保险丝元件11的误程序化动作，最好在系 统大规模集成电路1的内部进行下拉，但是当因I /O单元区域2的面积 削减等理由而不能将下拉电阻元件插入到I / O单元区域2时，能够通过 将安装系统大规模集成电路1的机器的接地(EXT—GND)与垫片20连接在 一起，来防止保险丝元件11被误程序化的现象。另外，在图6中，当不 能将电阻元件19插入到I / 0单元区域2时，也可以在该系统大规模集成 电路1的外部上拉垫片20。
图8表示图1中的电子保险丝电路3的另外的结构例。在图8中，26 为具有切断控制电路22等与VDD—CORE电源之间的连接的开关作用的 阳极金属氧化物半导体晶体管。将控制电路22从VDD_C0RE电源切断 的结果是能够实现低耗电。而且，能够通过采用不切断直接控制阴极金属 氧化物半导体晶体管12的AND电路13及缓冲电路16、与VDD一IO电 源之间的连接这样的结构，来防止在切断控制电路22的电源连接时及从 切断状态恢复到原状态时，保险丝元件11被误程序化的现象。
图9表示图1中的电子保险丝电路3的另外的结构例。在图9中，27 为具有切断控制电路22等与接地之间的连接的开关作用的阴极金属氧化 物半导体晶体管。将控制电路22从接地切断的结果是能够实现低耗电。 而且，能够通过采用不切断直接控制阴极金属氧化物半导体晶体管12的AND电路13及缓冲电路16、与接地之间的连接这样的结构，来防止在 切断控制电路22的接地时及从切断状态恢复到原状态时，保险丝元件11 被误程序化的现象。
(工业上的利用可能性)
如上所述，本发明所涉及的电子保险丝电路被作为大规模集成电路中 的程序器件广泛应用。
权利要求
1、一种电子保险丝电路，是大规模集成电路上的电子保险丝电路，其特征在于包括串联电路，为保险丝元件与金属氧化物半导体晶体管的串联电路；逻辑电路，具有第一及第二输入、和用以控制上述金属氧化物半导体晶体管的栅极的一个输出；程序电源，将同一电源电压提供给上述串联电路和上述逻辑电路；垫片，接收从上述大规模集成电路的外部输入的保险丝程序允许信号，将上述保险丝程序允许信号提供给上述逻辑电路的上述第一输入，以使在上述金属氧化物半导体晶体管根据上述逻辑电路的上述第二输入导通时，电流从上述程序电源流到上述保险丝元件，该保险丝元件的电阻值发生变化；以及电位固定机构，用以将上述垫片的电位固定为上述保险丝程序允许信号的非活性化电平，以使在没有上述保险丝程序允许信号的输入时，不论上述逻辑电路的上述第二输入的状态如何，上述金属氧化物半导体晶体管均保持非导通状态。
2、 根据权利要求l所述的电子保险丝电路，其特征在于 上述电位固定机构在上述大规模集成电路的内部具有用以在没有上述保险丝程序允许信号的输入时，固定上述垫片的电位的电阻元件。
3、 根据权利要求2所述的电子保险丝电路，其特征在于 上述电阻元件与上述垫片一起被配置在上述大规模集成电路的输入输出单元区域。
4、 根据权利要求l所述的电子保险丝电路，其特征在于 上述电位固定机构在上述大规模集成电路的外部具有用以在没有上述保险丝程序允许信号的输人时，将上述垫片连接在使用上述大规模集成电 路的机器的固定电位的机构。
5、 根据权利要求l所述的电子保险丝电路，其特征在于 上述程序电源与上述大规模集成电路的输人输出单元区域中的单元电源通用。
6、 根据权利要求l所述的电子保险丝电路，其特征在于 该电子保险丝电路还包括控制电路，接受比上述程序电源的电压低的电源电压的提供；以及电平转换器，将上述控制电路的输出转换为上述程序电源的电压电平 的信号，并将转换后的信号提供给上述逻辑电路的上述第二输入。
7、 根据权利要求6所述的电子保险丝电路，其特征在于 该电子保险丝电路还包括用以切断上述控制电路的电源连接的开关机构；在切断上述控制电路的电源连接时及从切断状态恢复到连接状态时， 上述逻辑电路的电源连接都不被切断。
8、 根据权利要求6所述的电子保险丝电路，其特征在于 该电子保险丝电路还包括用以切断上述控制电路的接地的开关机构； 在切断上述控制电路的接地时及从切断状态恢复到连接状态时，上述逻辑电路的接地都不被切断。
全文摘要
本发明公开了电子保险丝电路。目的在于在系统大规模集成电路中，当接通·断开电源时，保险丝元件不会被误程序化。用AND电路(13)来控制串联连接到保险丝元件(11)的金属氧化物半导体晶体管(12)的栅极，将该AND电路(13)的一个输入下拉到接地，该AND电路(13)与连接在保险丝元件(11)的电源相同的电源相连接。
文档编号H02H7/20GK101207277SQ200710167218
公开日2008年6月25日 申请日期2007年11月1日 优先权日2006年12月20日
发明者县泰宏, 山本安卫, 川崎利昭, 白滨政则, 角真一 申请人:松下电器产业株式会社