电可编程熔丝单元、阵列以及存储单元制造技术

本发明专利技术公开了电可编程熔丝单元、阵列以及存储单元。电可编程熔丝单元包括：电可编程熔丝、第一二极管和第二二极管。电可编程熔丝包括：第一端和第二端。第一二极管的负极连接电可编程熔丝的第一端，第一二极管的正极连接写操作位线。第二二极管的负极连接电可编程熔丝的第一端，第二二极管的正极连接读操作位线。其中，电可编程熔丝的第二端连接至共享NMOSFET的漏极，该共享NMOSFET的栅极连接字线，该共享NMOSFET的源极接地。也可以将第一二极管和第二二极管合并成一个PNP型晶体管。由于每一行的电可编程熔丝单元使用一个共享的NMOSFET，因此可以减小器件尺寸。

Electrically programmable fuse cell, array, and storage unit

The present invention discloses an electrically programmable fuse cell, an array, and a storage unit. The electrically programmable fuse unit includes an electrically programmable fuse, a first diode, and a second diode. An electrically programmable fuse includes a first end and a second end. The negative electrode of the first diode is connected to the first end of the electrically programmable fuse, and the positive electrode of the first diode is connected to the write operation bit line. The negative electrode of the second diode is connected with the first end of the electrically programmable fuse, and the positive electrode of the second diode is connected with the reading operation bit line. Wherein, the second end of the electrically programmable fuse is connected to the drain of the shared NMOSFET, the shared NMOSFET grid connecting word line, the source of the shared NMOSFET is grounded. The first diode and the second diode can also be combined into a PNP type transistor. As each line of electrically programmable fuse cell uses a shared NMOSFET, the device size can be reduced.

【技术实现步骤摘要】
电可编程熔丝单元、阵列以及存储单元
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及电可编程熔丝单元、阵列以及存储单元。
技术介绍
在传统的eFuse(电可编程熔丝)阵列中，为了实现兼容性等，在eFuse阵列中的所有器件都是核心器件。以28纳米为例，其核心器件可以用最小28纳米尺寸的器件。现有技术中有一些方法可以用来克服eFuse阵列的高编程电压：(1)如果编程电压不是很高，例如小于核心电压的2倍，可以通过限制编程次数来解决这个问题。由于eFuse是一次编程器件，所以这已经不是问题；(2)当编程电压太高时，可以使用LDO(Lowdropoutregulator，低压差线性稳压器)来将电压降低到可以接受的程度。但是由于增加了具有高电流的LDO，因此高编程电压造成器件面积大。eFuse单元可以由电可编程熔丝和NMOS连接组成。这里的NMOS可以采用HVNMOS(高压NMOS)。施加到HVNMOS的栅极电压等于编程电压，这造成NMOS面积越小，编程电压越大，因此可以减小eFuse单元的尺寸。但是由于HVNMOS面积大于核心器件，造成这样的eFuse阵列的外围电路将变得比较大。然而，对于低容量的eFuse阵列，LDO占主导地位；对于高容量的eFuse阵列，eFuse单元尺寸占主导地位，因此总的尺寸还是节省许多。由于流过非烧断eFuse单元的电流及其持续时间必须小于最大读操作电流以及该最大读操作电流的持续时间，因此这将限制读操作的次数。对于前面提及的带有HVNMOS的eFuse单元，存储在位线中的高电压将影响读操作的最大次数和位线的长度(即位线电容)。通过使用核心器件很难减小外围电路，这是因为外围电路包括：字线驱动器、通过栅极及其驱动器、PMOS开关及其驱动器，以及电平转换器等。现有技术中仍然使用LDO的解决方案来克服高容量和高编程电压对可靠性和面积的影响。
技术实现思路
本专利技术需要解决的一个技术问题是：减小现有的eFuse单元阵列的面积。根据本专利技术的第一方面，提供了一种电可编程熔丝单元，包括：电可编程熔丝、第一二极管和第二二极管；所述电可编程熔丝包括：第一端和第二端；所述第一二极管的负极连接所述电可编程熔丝的第一端，所述第一二极管的正极连接写操作位线；所述第二二极管的负极连接所述电可编程熔丝的第一端，所述第二二极管的正极连接读操作位线；其中，所述电可编程熔丝的第二端连接至共享NMOSFET的漏极，所述共享NMOSFET的栅极连接字线，所述共享NMOSFET的源极接地。在一些实施例中，所述电可编程熔丝单元还包括：读操作MOSFET，设置在所述第二二极管与所述读操作位线之间；其中，所述读操作MOSFET的栅极连接读操作控制线。在一些实施例中，所述读操作MOSFET为读操作NMOSFET；其中，所述读操作NMOSFET的源极连接所述第二二极管的正极，所述读操作NMOSFET的漏极连接所述读操作位线。在一些实施例中，所述读操作MOSFET为读操作PMOSFET；其中，所述读操作PMOSFET的漏极连接所述第二二极管的正极，所述读操作PMOSFET的源极连接所述读操作位线。根据本专利技术的第二方面，提供了一种电可编程熔丝单元阵列，包括：n×m个如前所述电可编程熔丝单元和n个共享NMOSFET；n≥1，且为正整数；m≥1，且为正整数；其中，第i行的电可编程熔丝单元的电可编程熔丝的第二端连接至第i个共享NMOSFET的漏极，所述第i个共享NMOSFET的栅极连接第i条字线，以及所述第i个共享NMOSFET的源极接地；1≤i≤n，且i为正整数；第j列的电可编程熔丝单元的第一二极管的正极连接第j条写操作位线；1≤j≤m，且j为正整数。根据本专利技术的第三方面，提供了一种存储单元，包括：如前所述电可编程熔丝单元阵列、字线译码器、写操作位线译码器以及m个位线PMOSFET；其中，所述字线译码器的第i个输出端通过字线连接第i个共享NMOSFET的栅极；第j个位线PMOSFET的漏极通过第j条写操作位线连接第j列的电可编程熔丝单元的第一二极管的正极，所述第j个位线PMOSFET的源极连接写操作电源，所述第j个位线PMOSFET的栅极连接至所述写操作位线译码器的第j个输出端。在一些实施例中，在各个电可编程熔丝单元的第二二极管与相应的读操作位线之间设置读操作MOSFET，所述读操作MOSFET的栅极连接读操作控制线；所述读操作位线连接读操作电源。在一些实施例中，所述存储单元还包括：读操作单元，其输出端连接对应的读操作控制线，通过所述对应的读操作控制线输出选通信号至对应的读操作MOSFET的栅极，以选通所述对应的读操作MOSFET。根据本专利技术的第四方面，提供了一种电可编程熔丝单元，包括：PNP型晶体管和电可编程熔丝；所述电可编程熔丝包括：第一端和第二端；所述PNP型晶体管包括：N型区域，以及分别邻接在所述N型区域两边的第一P型区域和第二P型区域；所述N型区域连接所述电可编程熔丝的第一端，所述第一P型区域连接写操作位线，所述第二P型区域连接读操作位线；其中，所述电可编程熔丝的第二端连接至共享NMOSFET的漏极，所述共享NMOSFET的栅极连接字线，所述共享NMOSFET的源极接地。在一些实施例中，所述电可编程熔丝单元还包括：读操作MOSFET，设置在所述PNP型晶体管的第二P型区域与所述读操作位线之间；其中，所述读操作MOSFET的栅极连接读操作控制线。在一些实施例中，所述读操作MOSFET为读操作NMOSFET；其中，所述读操作NMOSFET的源极连接所述第二P型区域，所述读操作NMOSFET的漏极连接所述读操作位线。在一些实施例中，所述读操作MOSFET为读操作PMOSFET；其中，所述读操作PMOSFET的漏极连接所述第二P型区域，所述读操作PMOSFET的源极连接所述读操作位线。根据本专利技术的第五方面，提供了一种电可编程熔丝单元阵列，包括：n×m个如前所述电可编程熔丝单元和n个共享NMOSFET；n≥1，且为正整数；m≥1，且为正整数；其中，第i行的电可编程熔丝单元的电可编程熔丝的第二端连接至第i个共享NMOSFET的漏极，所述第i个共享NMOSFET的栅极连接第i条字线，以及所述第i个共享NMOSFET的源极接地；1≤i≤n，且i为正整数；第j列的电可编程熔丝单元的第一P型区域连接第j条写操作位线；1≤j≤m，且j为正整数。根据本专利技术的第六方面，提供了一种存储单元，包括：如前所述电可编程熔丝单元阵列、字线译码器、写操作位线译码器以及m个位线PMOSFET；其中，所述字线译码器的第i个输出端通过字线连接第i个共享NMOSFET的栅极；第j个位线PMOSFET的漏极通过第j条写操作位线连接第j列的电可编程熔丝单元的第一P型区域，所述第j个位线PMOSFET的源极连接写操作电源，所述第j个位线PMOSFET的栅极连接至所述写操作位线译码器的第j个输出端。在一些实施例中，在各个电可编程熔丝单元的第二P型区域与相应的读操作位线之间设置读操作MOSFET，所述读操作MOSFET的栅极连接读操作控制线；所述读操作位线连接读操作电源。在一些实施例中，所述存储单元还包括：读操作单元，其输出端连接对应的读操作控制线，通过所述对应的读操作控制线输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电可编程熔丝单元，其特征在于，包括：电可编程熔丝、第一二极管和第二二极管；所述电可编程熔丝包括：第一端和第二端；所述第一二极管的负极连接所述电可编程熔丝的第一端，所述第一二极管的正极连接写操作位线；所述第二二极管的负极连接所述电可编程熔丝的第一端，所述第二二极管的正极连接读操作位线；其中，所述电可编程熔丝的第二端连接至共享N型金属氧化物半导体场效应晶体管NMOSFET的漏极，所述共享NMOSFET的栅极连接字线，所述共享NMOSFET的源极接地。

【技术特征摘要】
1.一种电可编程熔丝单元，其特征在于，包括：电可编程熔丝、第一二极管和第二二极管；所述电可编程熔丝包括：第一端和第二端；所述第一二极管的负极连接所述电可编程熔丝的第一端，所述第一二极管的正极连接写操作位线；所述第二二极管的负极连接所述电可编程熔丝的第一端，所述第二二极管的正极连接读操作位线；其中，所述电可编程熔丝的第二端连接至共享N型金属氧化物半导体场效应晶体管NMOSFET的漏极，所述共享NMOSFET的栅极连接字线，所述共享NMOSFET的源极接地。2.根据权利要求1所述电可编程熔丝单元，其特征在于，还包括：读操作MOSFET，设置在所述第二二极管与所述读操作位线之间；其中，所述读操作MOSFET的栅极连接读操作控制线。3.根据权利要求2所述电可编程熔丝单元，其特征在于，所述读操作MOSFET为读操作NMOSFET；其中，所述读操作NMOSFET的源极连接所述第二二极管的正极，所述读操作NMOSFET的漏极连接所述读操作位线。4.根据权利要求2所述电可编程熔丝单元，其特征在于，所述读操作MOSFET为读操作PMOSFET；其中，所述读操作PMOSFET的漏极连接所述第二二极管的正极，所述读操作PMOSFET的源极连接所述读操作位线。5.一种电可编程熔丝单元阵列，其特征在于，包括：n×m个如权利要求1至4任一所述电可编程熔丝单元和n个共享NMOSFET；n≥1，且为正整数；m≥1，且为正整数；其中，第i行的电可编程熔丝单元的电可编程熔丝的第二端连接至第i个共享NMOSFET的漏极，所述第i个共享NMOSFET的栅极连接第i条字线，以及所述第i个共享NMOSFET的源极接地；1≤i≤n，且i为正整数；第j列的电可编程熔丝单元的第一二极管的正极连接第j条写操作位线；1≤j≤m，且j为正整数。6.一种存储单元，其特征在于，包括：如权利要求5所述电可编程熔丝单元阵列、字线译码器、写操作位线译码器以及m个位线PMOSFET；其中，所述字线译码器的第i个输出端通过字线连接第i个共享NMOSFET的栅极；第j个位线PMOSFET的漏极通过第j条写操作位线连接第j列的电可编程熔丝单元的第一二极管的正极，所述第j个位线PMOSFET的源极连接写操作电源，所述第j个位线PMOSFET的栅极连接至所述写操作位线译码器的第j个输出端。7.根据权利要求6所述存储单元，其特征在于，在各个电可编程熔丝单元的第二二极管与相应的读操作位线之间设置读操作MOSFET，所述读操作MOSFET的栅极连接读操作控制线；所述读操作位线连接读操作电源。8.根据权利要求7所述存储单元，其特征在于，还包括：读操作单元，其输出端连接对应的读操作控制线，通过所述对应的读操作控制线输出选通信号至对应的读操作MOSFET的栅极，以选通所述对应的读操作MOSFET。9.一种电可...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家奇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11