专利名称：高可靠性且低功耗的静态选择电路的制作方法
技术领域：
本发明是有关于静态选择电路，且特别是有关于一种高可靠性且低功耗的静态选择电路。
背景技术：
可编程(programmable)数据元件通常由金氧半导体(MOS)所组成。依类型来区分，金氧半导体可区分为n型金氧半导体及p型金氧半导体两种。因此，可编程数据元件也可区分成n型及p型两种。
公知的一种静态选择(option)电路需要使用两种(n型及p型)特殊的可编程数据元件，其是以编码(coding)的方式，注入p+离子或n+离子，而使n型的可编程数据元件永远导通，以及使p型的可编程数据元件永远关闭。由于此种静态选择电路需要使用两种特殊的可编程数据元件，所以工艺会较复杂且合格率较低。而公知的另一种静态选择电路只需要一种特殊的可编数据程元件，但是需有读取电路，例如一次编程(Once Time Programming，简称OTP)元件可以被编程，但是在读取时会有直流(DC)路径。为了避免直流路径的耗电，通常在读取数据后，会将读取的数据储存于缓存器中。然而，当缓存器受到干扰信号的干扰时，会因为误写而导致功能错误。另一种避免直流路径耗电的方法是定期刷新(flash)缓存器，但是需要额外的时脉信号及功率消耗。再者，如果此种静态选择电路就是控制时脉信号的开关时，则无法保证能正常地运作。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种高可靠性且低功耗的静态选择电路。本发明是通过二个相同类型的可编程数据元件来代表一个数据，并且以二个相同类型的负载元件来当作负载及反馈，由于本发明不会产生直流路径，因此本发明可达成高可靠性及低功率消耗的目的。
为达成上述及其它目的，本发明提出一种高可靠性且低功耗的静态选择电路。此静态选择电路包括第一可编程数据元件、第二可编程数据元件、第一负载元件、以及第二负载元件。上述的第一可编程数据元件，具有第一漏极、第一栅极、以及第一源极，其中第一栅极耦接至一电位，而第一源极接地。上述的第二可编程数据元件，具有第二漏极、第二栅极、以及第二源极，其中第二栅极耦接至此电位，而第二源极接地。上述的第一负载元件，具有第三漏极、第三栅极、以及第三源极，其中第三漏极耦接至第一漏极，第三栅极耦接至第二漏极，而第三源极耦接至正电压。而上述的第二负载元件，具有第四漏极、第四栅极、以及第四源极，其中第四漏极耦接至第二漏极及第三栅极，第四栅极耦接至第一漏极及第三漏栅极，而第四源极耦接至正电压。其中，第一可编程数据元件及第二可编程数据元件代表一数据且为相同类型，而第一负载元件及第二负载元件为相同类型。
在本发明的一较佳实施例中，第一负载元件及第二负载元件的类型，与第一可编程数据元件及第二可编程数据元件的类型不同。其中，第一可编程数据元件及第二可编程数据元件为n型金氧半导体(MOS)，而第一负载元件及第二负载元件为p型金氧半导体。在此情况中，当数据为0时，第一可编程数据元件导通，而第二可编程数据元件关闭。而当数据为1时，第一可编程数据元件关闭，而第二可编程数据元件导通。
在本发明的一较佳实施例中，第一负载元件及第二负载元件的驱动能力低于第一可编程数据元件及第二可编程数据元件。
在本发明的一较佳实施例中，此电位为正电位或接地电位。
本发明还提出一种高可靠性且低功耗的静态选择电路。此静态选择电路包括第一可编程数据元件、第二可编程数据元件、第一负载元件、以及第二负载元件。上述的第一可编程数据元件，具有第一漏极、第一栅极、以及第一源极，其中第一栅极耦接至一电位，而第一源极耦接至一正电压。上述的第二可编程数据元件，具有第二漏极、第二栅极、以及第二源极，其中第二栅极耦接至此电位，而第二源极耦接至一正电压。上述的第一负载元件，具有第三漏极、第三栅极、以及第三源极，其中第三漏极耦接至第一漏极，第三栅极耦接至第二漏极，而第三源极接地。而上述的第二负载元件，具有第四漏极、第四栅极、以及第四源极，其中第四漏极耦接至第二漏极及第三栅极，第四栅极耦接至第一漏极及第三漏栅极，而第四源极接地。其中，第一可编程数据元件及第二可编程数据元件代表一数据且为相同类型，而第一负载元件及第二负载元件为相同类型。
在本发明的另一较佳实施例中，第一负载元件及第二负载元件的类型，与第一可编程数据元件及第二可编程数据元件的类型不同。其中，第一可编程数据元件及第二可编程数据元件为p型金氧半导体，而第一负载元件及第二负载元件为n型金氧半导体。在此情况中，当数据为0时，第一可编程数据元件关闭，而第二可编程数据元件导通。而当数据为1时，第一可编程数据元件导通，而第二可编程数据元件关闭。
在本发明的另一较佳实施例中，第一负载元件及第二负载元件的驱动能力低于第一可编程数据元件及第二可编程数据元件。
在本发明的另一较佳实施例中，此电位为正电位或接地电位。
综上所述，本发明是通过二个相同类型的可编程数据元件来代表一个数据，并且以二个相同类型的负载元件来当作负载及反馈，由于本发明不会产生直流路径，因此本发明可达成高可靠性及低功率消耗的目的。
图1A为根据本发明一较佳实施例的高可靠性且低功耗的静态选择电路的数据＝0的电路图；图1B为根据本发明一较佳实施例的高可靠性且低功耗的静态选择电路的数据＝1的电路图；图2A为根据本发明另一较佳实施例的高可靠性且低功耗的静态选择电路的数据＝0的电路图；图2B为根据本发明另一较佳实施例的高可靠性且低功耗的静态选择电路的数据＝1的电路图；图3A为根据本发明又一较佳实施例的高可靠性且低功耗的静态选择电路的数据＝0的电路图；以及图3B为根据本发明又一较佳实施例的高可靠性且低功耗的静态选择电路的数据＝1的电路图。
10、20、30静态选择电路102、104、202、204、302、304可编程数据元件106、108、206、208、306、308负载元件具体实施方式
请参照图1A及图1B，其分别为根据本发明一较佳实施例的高可靠性且低功耗的静态选择电路10的数据＝0及数据＝1的电路图。由图1A及图1B可知，静态选择电路10包括可编程数据元件102、可编程数据元件104、负载元件106、以及负载元件108。其中，可编程数据元件102及可编程数据元件104代表一个数据(亦即，数据＝0及数据＝1)且为相同类型，而负载元件106及负载元件108为相同类型。在此较佳实施例中，负载元件106及负载元件108的类型，与可编程数据元件102及可编程数据元件104的类型不同。对于本领域技术人员而言，要注意的是，较佳而言，负载元件的类型与可编程数据元件的类型不同，但是负载元件的类型也可与可编程数据元件的类型相同。而在此较佳实施例中，可编程数据元件102及可编程数据元件104为n型金氧半导体(简称为NMOS)，而负载元件106及负载元件108为p型金氧半导体(简称为PMOS)。在此，假设可编程数据元件102导通代表数据为0，可编程数据元件102关闭代表数据为1，则可编程数据元件104正好与之相反。亦即，当数据为0时，可编程数据元件102为导通，而可编程数据元件104为关闭。而当数据为1时，可编程数据元件102为关闭，而可编程数据元件为导通。此外，图1A及图1B中的o点表示可编程数据元件102的数据输出；而图1A及图1B中的ob点表示可编程数据元件104的数据输出。接下来将说明静态选择电路10的结构。
可编程数据元件102具有漏极、栅极、以及源极。可编程数据元件104具有漏极、栅极、以及源极。负载元件106具有漏极、栅极、以及源极。负载元件108具有漏极、栅极、以及源极。其中，可编程数据元件102的栅极及可编程数据元件104的栅极耦接至正电压(Vcc)。可编程数据元件102的源极及可编程数据元件104的源极接地。可编程数据元件102的漏极耦接至负载元件106的漏极及负载元件108的栅极。可编程数据元件104的漏极耦接至负载元件108的漏极及负载元件106的栅极。而负载元件106及负载元件108的源极耦接至正电压(Vcc)。
接下来将说明可编程数据元件及负载元件的特性。可编程数据元件可为NMOS、PMOS、OTP/电子式可抹除编程只读存储器(EEPROM)/闪存(FLASH)中的n型存储单元(cell)、以及OTP/EEPROM/FLASH中的p型存储单元。一般而言，OTP/EEPROM/FLASH中的存储单元可归类为金氧半导体。而编程可以通过许多方式来达成。例如，对OTP/EEPROM/FLASH中的n型或p型存储单元(cell)做写入的动作、在n型金氧半导体中注入p+或n+的离子、或在p型金氧半导体中注入n+或p+的离子。可编程数据元件在未编程前的特性等效于普通的金氧半导体元件。以n型的可编程数据元件而言，可编程数据未编程前元件的栅极电压为0V时，可编程数据元件为关闭；而当可编程数据元件的栅极电压为正电压(Vcc)时，可编程数据元件为导通。而在编程后，可编程数据元件可区分为以下六个状态，如表1所示表1
接下来将说明状态1～6。对于状态1、4、5、6而言，Vt改变后，通常其绝对值会大于Vcc，因为只有这样才能保证无直流路径。然而，如果Vt改变后，其绝对值小于Vcc，也可以应用，但是此时的可编程数据元件的栅极就不能耦接至Vcc，而是耦接至偏压电压(Vbias)。而Vbias需要满足以下要求(1)对于状态1、5，未编程的可编程数据元件的Vt＜Vbias＜编程后的可编程数据元件的Vt。(2)对于状态4、6，因为Vt为负，所以编程后的可编程数据元件之Vt＜(Vbias-Vcc)＜未编程的可编程数据元件的Vt，并且Vbais＜Vcc。接下来将以离子注入的方式来做说明，在图1A中，只要在可编程数据元件104中注入p+的离子，即可使可编程数据元件104编程；同样地，在图1B中，只要在可编程数据元件102中注入p+的离子，即可使可编程数据元件102编程。而负载元件的系用来当作负载及反馈控制，并且其驱动能力小于可编程数据元件的驱动能力。
接下来将说明本发明的工作原理。在图1A中，假设数据＝0，则可编程数据元件102为导通，而可编程数据元件104为关闭。因为可编程数据元件102的驱动能力大于负载元件106，所以可编程数据元件102的导通一定会使o点的数据输出为0。因为o点＝0，所以负载元件108会导通。此时，因为可编程数据元件104为关闭，所以ob点＝1。而ob点＝1将会使负载元件106关闭，此时必然可达到稳定输出且无直流路径的功率消耗。同样地，在图1B中，假设数据＝1，则可编程数据元件102为关闭，而可编程数据元件104为导通。因为可编程数据元件104的驱动能力大于负载元件108，所以可编程数据元件104的导通一定会使ob点＝0。因为ob点＝0，所以负载元件106会导通。此时，因为可编程数据元件102为关闭，所以o点＝1。而o点＝1将会使负载元件108关闭，此时必然可达到稳定输出且无直流路径的功率消耗。因此，本发明的可达成高可靠性及低功率消耗的目的。
接下来请参照图2A及图2B，其分别为根据本发明另一较佳实施例的高可靠性且低功耗的静态选择电路20的数据＝0及数据＝1的电路图。由图2A及图2B可知，静态选择电路20包括可编程数据元件202、可编程数据元件204、负载元件206、以及负载元件208。其中，静态选择电路20除了可编程数据元件202的栅极及可编程数据元件204的栅极为接地之外，与图1A及图1B中的静态选择电路10几乎完全相同，因此不再赘述。而在此要说明的是，如果以离子注入的方式来达成编程，则在图2A的可编程数据元件202中需注入n+的离子；而在图2B的可编程数据元件204中需注入n+的离子。由于此较佳实施例与图1A及图1B的工作原理相同，因此同样能达成高可靠性及低功率消耗的目的。
接下来请参照图3A及图3B，其分别为根据本发明又一较佳实施例的高可靠性且低功耗的静态选择电路30的数据＝0及数据＝1的电路图。由图3A及图3B可知，静态选择电路30的结构与图1A及图1B中的静态选择电路10大致相同，相同的部分在此不再赘述。而两者的差异之处在于静态选择电路30中的可编程数据元件302及可编程数据元件304为p型金氧半导体，而负载元件306及负载元件308为n型金氧半导体；以及可编程数据元件302的栅极及可编程数据元件304的栅极接地，可编程数据元件302的源极及可编程数据元件304的源极耦接至正电压(Vcc)，负载元件306的源极及负载元件308的源极接地。再者，如果以离子注入的方式来达成编程，则在图3A的可编程数据元件304中需注入n+的离子；而在图3B的可编程数据元件302中需注入n+的离子。由于此较佳实施例与图1A及图1B的工作原理相同，因此同样能达成高可靠性及低功率消耗的目的。
综上所述，本发明是通过二个相同类型的可编程数据元件来代表一个数据，并且以二个相同类型的负载元件来当作负载及反馈，由于本发明不会产生直流路径，因此本发明可达成高可靠性及低功率消耗的目的。
权利要求
1.一种高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该电路包括一第一可编程数据元件，具有一第一漏极、一第一栅极、以及一第一源极，其中该第一栅极耦接至一电位，而该第一源极接地；一第二可编程数据元件，具有一第二漏极、一第二栅极、以及一第二源极，其中该第二栅极耦接至该电位，而该第二源极接地；一第一负载元件，具有一第三漏极、一第三栅极、以及一第三源极，其中该第三漏极耦接至该第一漏极，该第三栅极耦接至该第二漏极，而该第三源极耦接至一正电压；以及一第二负载元件，具有一第四漏极、一第四栅极、以及一第四源极，其中该第四漏极耦接至该第二漏极及该第三栅极，该第四栅极耦接至该第一漏极及该第三漏栅极，而该第四源极耦接至该正电压；其中，该第一可编程数据元件及该第二可编程数据元件代表一数据且为相同类型，而该第一负载元件及该第二负载元件为相同类型。
2.如权利要求1所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该第一负载元件及该第二负载元件的类型，与该第一可编程数据元件及该第二可编程数据元件的类型不同。
3.如权利要求2所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该第一可编程数据元件及该第二可编程数据元件为n型金氧半导体，而该第一负载元件及该第二负载元件为p型金氧半导体。
4.如权利要求3所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，当该数据为0时，该第一可编程数据元件导通，而该第二可编程数据元件关闭。
5.如权利要求3所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，当该数据为1时，该第一可编程数据元件关闭，而该第二可编程数据元件导通。
6.如权利要求1所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该第一负载元件及该第二负载元件的驱动能力低于该第一可编程数据元件及该第二可编程数据元件。
7.如权利要求1所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该电位为正电位。
8.如权利要求1所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该电位为接地电位。
9.一种高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该电路包括一第一可编程数据元件，具有一第一漏极、一第一栅极、以及一第一源极，其中该第一栅极耦接至一电位，而该第一源极耦接至一正电压；一第二可编程数据元件，具有一第二漏极、一第二栅极、以及一第二源极，其中该第二栅极耦接至该电位，而该第二源极耦接至该正电压；一第一负载元件，具有一第三漏极、一第三栅极、以及一第三源极，其中该第三漏极耦接至该第一漏极，该第三栅极耦接至该第二漏极，而该第三源极接地；以及一第二负载元件，具有一第四漏极、一第四栅极、以及一第四源极，其中该第四漏极耦接至该第二漏极及该第三栅极，该第四栅极耦接至该第一漏极及该第三漏栅极，而该第四源极耦接至接地；其中，该第一可编程数据元件及该第二可编程数据元件代表一数据且为相同类型，而该第一负载元件及该第二负载元件为相同类型。
10.如权利要求9所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该第一负载元件及该第二负载元件的类型，与该第一可编程数据元件及该第二可编程数据元件的类型不同。
11.如权利要求10所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该第一可编程数据元件及该第二可编程数据元件为p型金氧半导体，而该第一负载元件及该第二负载元件为n型金氧半导体。
12.如权利要求11所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，当该数据为0时，该第一可编程数据元件关闭，而该第二可编程数据元件导通。
13.如权利要求11所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，当该数据为1时，该第一可编程数据元件导通，而该第二可编程数据元件关闭。
14.如权利要求9所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该第一负载元件及该第二负载元件的驱动能力低于该第一可编程数据元件及该第二可编程数据元件。
15.如权利要求9所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该电位为接地电位。
16.如权利要求9所述的高可靠性且低功耗的静态选择电路，其特征是，该电位为正电位。
全文摘要
一种高可靠性且低功耗的静态选择电路。本发明是通过二个相同类型的可编程数据元件来代表一个数据，并且以二个相同类型的负载元件来当作负载及反馈，由于本发明不会产生直流路径，因此本发明可达成高可靠性及低功率消耗的目的。
文档编号H03K19/173GK1508971SQ02158800
公开日2004年6月30日 申请日期2002年12月18日 优先权日2002年12月18日
发明者朱秉浚 申请人:中颖电子(上海)有限公司