栅氧击穿型一次性可编程单元的读出结构和方法技术

本发明专利技术公开的栅氧击穿型一次性可编程单元的读出结构及方法，包括第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件和误差放大器，第一一次性可编程器件和第二一次性可编程器件分别经过开关器件连接到误差放大器的正负输入端，烧录后，第一一次性可编程器件被击穿，其数据输出端保持电源电压，第二一次性可编程器件为被击穿，其数据输出端悬空，第一一次性可编程器件数据输出端和第二一次性可编程器件数据输出端保持的电荷有明显差异，读取时，该电荷和误差放大器重新分配，然后读出数据。本发明专利技术适合厚栅氧击穿型一次性可编程单元的读出。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及栅氧击穿型一次性可编程技术，尤其涉及采用误差放大技术的栅氧 击穿型一次性可编程单元的读取技术。
技术介绍
栅氧击穿型一次性可编程单元在实际中有广泛应用，其读取方法主要是检测流 过一次性可编程器件两端的电流，如图1所示的栅氧击穿型一次性可编程单元包括一次 性可编程器件、NMOS晶体管M0、电阻R0、比较器，所述一次性可编程器件、MO和 RO依次串接，电阻的另一端接地，所述比较器的正端DI连接NMOS晶体管的源极，所 述比较器的负端输入参考电压VREF，NMOS晶体管的栅极连接地址线ADD。栅氧击穿 型一次性可编程单元读取时，地址线ADD接高电平，DI端电压对电阻进行充电后同基准 发生模块产生的参考电压VREF比较，从而决定读出状态如果一次性可编程器件已被 烧录，则比较器的输出端输出高电平，如果一次性可编程器件未被烧录，则比较器的输 出端输出低电平，从而实现栅氧击穿型一次性可编程单元的读取，由于DI端电压由一次 性可编程器件等效击穿电阻和RO分压后得到，导致了栅氧击穿型一次性可编程单元的读 出速度慢。目前普遍使用的栅氧击穿型一次性可编程单元中击穿器件的工艺线宽在0.18u 以下，栅氧厚度小于30埃，而对于工艺线宽超过0.1811的一次性可编程单元，其栅氧较 厚，如0.8u以上CMOS、BICMOS> BCD工艺中，栅氧厚度达150埃以上，击穿后等 效电阻很大，导致读取时DI端电压很难超过VREF，不能读出；另外噪声的存在限制了 VREF电压不能过低。等效击穿电阻过大、VREF不能设置过低这两个因素决定了使用该 读出结构的栅氧击穿型一次性可编程单元读取电压高。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术的不足，提供一种可应用在栅氧击穿型一次性可编程 单元的读出结构，尤其适合厚栅氧击穿型一次性可编程单元的读出结构。同时本专利技术还提供了栅氧击穿型一次性可编程单元的读出方法。栅氧击穿型一次性可编程单元的读出结构包括第一一次性可编程器件、第二一 次性可编程器件、第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、误差 放大器、电源线、地址线、复位线、误差放大器使能信号线，数据读出线；电源线连接 第一一次性可编程器件和第二一次性可编程器件的电源输入端，地址线连接第一开关器 件和第二开关器件的控制端，复位线连接第三开关器件、第四开关器件的控制端，误差 放大器使能信号线连接误差放大器的使能端；第一一次性可编程器件数据输出端连接第 一开关器件第一端，第一开关器件第二端连接误差放大器的正输入端、第三开关器件第 一端，第三开关器件第二端接地；第二一次性可编程器件数据输出端连接第二开关器件 第一端，第二开关器件第二端连接误差放大器的负输入端、第四开关器件第一端，第四开关器件第二端接地；误差放大器的正输出端或者负输出端连接数据读出线。所述第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件为NMOS晶体管。所 述第一和第二一次性可编程器件包括电源输入端和数据输出端，在击穿前其 电源输入端和数据输出端之间断开，数据输出端悬空；在击穿后其电源输入端和数据输 出端之间等效于一个非线性电阻，所述第一和第二一次性可编程器件有且只有一个被击 穿，不允许两个器件都击穿或者都不击穿。由于第一一次性可编程器件和第二一次性可 编程器件有等价的结构，第一一次性可编程器件数据输出端和第二一次性可编程器件数 据输出端具有相同的寄生电容。读取时，被击穿一侧一次性可编程器件数据输出端上拉 到电源电压，未被击穿一侧一次性可编程器件数据输出端悬空，保持初始电压，第一一 次性可编程器件数据输出端和第二一次性可编程器件数据输出端保持的电压有明显差 异，通过误差放大器放大后输出到数据读出线。所述误差放大器为高增益高速差分放大器，当误差放大器使能信号线有效时， 可将输入电压差快速放大到轨到轨电压，即一端输出电源电压，另一端输出低电平。当 使能信号无效时，正负输出端均为低电平。在初始状态，第一、第二、第三、第四开关器件都处于关断状态，误差放大器 使能信号为无效状态；接着，开启第三、第四开关器件，使误差放大器正负输入端短 路至低电平，此时误差放大器使能信号仍为无效状态，误差放大器正负输出端保持低电 平；关断第三、第四开关器件，然后开启第一、第二开关器件，误差放大器输入端中的 一端被上拉，另一端保持低电平；接着，误差放大器的使能信号有效，误差放大器输入 端的电压差被误差放大器迅速放大到轨到轨电压并通过数据读出线读出。栅氧击穿型一次性可编程单元的读出方法，包括如下步骤(1)栅氧击穿型一次性可编程单元包括第一一次性可编程器件、第二一次性可 编程器件和误差放大器，所述第一一次性可编程器件和第二一次性可编程器件分别经过 第一开关器件和第二开关器件连接到误差放大器的正输入端和负输入端，烧录后，其中 一个一次性可编程器件被击穿，其数据输出端保持电源电压，另一个一次性可编程器件 未被击穿，其数据输出端悬空，两个一次性可编程器件数据输出端保持的电压有明显差已升；(2)将误差放大器正输入端和负输入端电平短路到低电平；(3)开启第一开关器件和第二开关器件，误差放大器输入端电压产生明显差异， 并被误差放大器迅速放大至轨到轨电压；(4)误差放大器的输出端输出数据。误差放大器为一差分结构的放大器，对共模噪声有很好的抑制作用，保证了读 取的可靠性。本专利技术同传统的相比，对读取 电压要求更低，适用的工艺尺寸范围从原来的0.18u以下扩展到了 0.18u以上，可以应用 于栅氧厚度大于30埃的厚氧工艺栅氧击穿型一次性可编程器件的读出；对于薄氧工艺的 栅氧击穿型一次性可编程器件，也将大大降低其读取电压、提高读取速度。附图说明图1为传统栅 氧击穿型一次性可编程单元的读出结构2为本专利技术栅氧击穿型一次性可编程单元的读出结构3为本专利技术控制信号的时序4为本专利技术一次性可编程器件击穿前等效电路5为本专利技术一次性可编程器件击穿后等效电路图具体实施例以下结合附图对本
技术实现思路
进一步说明。如图2所示栅氧击穿型一次性可编程单元的读出结构包括第一一次性可编程 器件、第二一次性可编程器件、第一 NMOS晶体管Ml、第二 NMOS晶体管M2、第三 NMOS晶体管M3、第四NMOS晶体管M4、误差放大器、电源线VDD、地址线ADD、 复位线RST、误差放大器使能信号线EN，数据读出线DOUT ；电源线VDD连接第一一 次性可编程器件和第二一次性可编程器件的电源输入端，地址线ADD连接Ml和M2的 栅极，复位线RST连接M3、M4的栅极；误差放大器使能信号线EN线连接误差放大器 的使能端；第一一次性可编程器件数据输出端接Ml漏极，Ml源极连接误差放大器的正 输入端DI+、M3漏极，M3源极接地；第二一次性可编程器件数据输出端连接M2漏极， M2源极连接误差放大器的负输入端DI-、M4漏极，M4源极接地；误差放大器的正输出 端作为数据读出线DOUT ； Cl为误差放大器正输入端寄生电容，C2为误差放大器负输入 端寄生电容。所述第一和第二一次性可编程器件包括电源输入端和数据输出端，在击穿前其 电源输入端和数据输出端之间断开，数据输出端悬空；在击穿后其电源输入端和数据输 出端之间等效于一个非线性电阻，所述第一和第二一次性可编程器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
栅氧击穿型一次性可编程单元的读出结构包括第一一次性可编程器件、第二一次性可编程器件、第一开关器件、第二开关器件、第三开关器件、第四开关器件、误差放大器、电源线、地址线、复位线、误差放大器使能信号线，数据读出线；电源线连接第一一次性可编程器件和第二一次性可编程器件的电源输入端，地址线连接第一开关器件和第二开关器件的控制端，复位线连接第三开关器件、第四开关器件的控制端，误差放大器使能信号线连接误差放大器的使能端；第一一次性可编程器件数据输出端连接第一开关器件第一端，第一开关器件第二端连接误差放大器的正输入端、第三开关器件第一端，第三开关器件第二端接地；第二一次性可编程器件数据输出端连接第二开关器件第一端，第二开关器件第二端连接误差放大器的负输入端、第四开关器件第一端，第四开关器件第二端接地；误差放大器的正输出端或者负输出端连接数据读出线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵启永，陈焱，何群，
申请(专利权)人：杭州士兰集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]