[发明专利]用于封装后DRAM修复的耐熔熔丝电路

说明书

本发明涉及到可用电信号编程的集成电路和一种用来构成非易失性存储器的有关器件结构；具体涉及到一种耐熔熔丝电路，其能够用电信号编程的耐熔熔丝有效地实现封装后的修复。

激光修理的多晶硅熔丝结构被广泛地用于动态随机存储器(DRAM)芯片的可编程修复工作，该修复芯片通常是在老化试验之前的晶片阶段。在一种采用激光修理的多晶硅熔丝结构的激光修理方法中，可通过晶片探测试验程序识别出有缺陷的存储单元。然后用激光修理技术为多晶硅熔丝结构编程，激活一个地址译码的冗余存储器单元，以便对DRAM芯片进行修复。尽管激光修理的熔丝结构是紧凑和可靠的，激光修理的修复方法仅仅能够在晶片阶段上有效地进行。因而就排除了对封装工序之后往往是在老化试验过程中发现的任何有缺陷的存储器单元进行修复的可能性。

另一方面，对于用电信号编程的非易失性存储器来说，许多种封装后的缺陷都是可以修复的，这样就能明显地提高高密度DRAM的产量。

在非易失性存储器件中通常都包括适合用于集成电路的耐熔熔丝结构及其相关电路。使用冗余存储容量对DRAM进行电信号编程的修复技术是特别有用的。具体地说，通过采用特定的测试方法就可以实现这一功能，不需要对现有产品的引线规格做任何的改动。

另一方面，除了用于制造DRAM之外，还可以设想使用者在现场或最终在作为测试和修复程序中的一部分有效地利用这种功能。同样也可以在DRAM元件中编制其他有用的并且是唯一的非易失性数据，诸如密钥，序号，生成日期，以及其他质量跟踪标志等等。

基本的耐熔熔丝元件通常是一种电阻性熔丝元件，它在初始的未编程状态下具有很高的电阻(＞100兆欧)，而在经过适当的编程操作之后则具有明显降低的电阻(＜10千欧)。这种耐熔熔丝元件通常是由很薄的介电材料构成的，例如二氧化硅，氮化硅，氧化钽或是夹在两个导体之间的一种介电材料的夹层组合，例如是ONO(二氧化硅-氮化硅-二氧化硅)。如果在足够的时间内施加适当的编程电压，让足够的电流流过耐熔熔丝的端子，就可以对这种耐熔熔丝编程，使耐熔熔丝的电阻永久性地从高变成低。

编程电压的幅值通常大于正常操作电压，因此，编程电压有可能损害并且会降低相关的邻近器件和那些绝缘不当的外围电路可靠性。特别是用来提供编程电压和用来读出耐熔熔丝电阻的外围电路往往是直接靠在耐熔熔丝元件上的，因而很有可能受到损害。

由于多方面的因素，耐熔熔丝的完整性在初始的未编程状态和编程状态下都可能受到不利影响。例如，长时间暴露于过高的温度或是在耐熔熔丝元件上持续施加偏置电流或是电压都可能会改变这种薄介电材料的特性，导致耐熔熔丝电阻的增大或是降低，并且有可能造成其出现错误或是性能的劣化。在对单个耐熔熔丝元件编程时，在足够的时间内将内部或是外部产生的编程电压(或是电流)信号Vhv(Ihv)施加在耐熔熔丝元件的端子上。然而，在使用诸如多路转换阵列那样的许多耐熔熔丝元件时，未选中的耐熔熔丝元件可能会承受不应有的编程信号，造成薄介电体的导电性产生偶然的变化。

耐熔熔丝的可靠的编程和读出需要有几个重要的关键部件。

第一，必须要在内部产生或是从外部提供适当的编程电压或是电流信号。具体地说，对耐熔熔丝编程的内部高电压需要与诸如为PN结和门绝缘体的器件结构精心隔离和偏置，保证它们不会承受高电压差。高电压差可能会造成永久性的击穿，降低可靠性，过大的漏电流，场氧化层逆转，锁定或者是造成故障。同样，如果编程电压是从外部提供的，必须有一种提供这一电压的方法，不能受到来自集成电路输出焊点和/或插针上通常使用的正常静电放电(ESD)电路的干扰。

第二还要有一种地址选择方法，并且单个耐熔熔丝的编程需要进一步使用编程信号。

第三还需要有一种适当的方法，用于检测或是读出耐熔熔丝的状态。耐熔熔丝的状态通常是在器件被起动的状态下读出的，或者是在刚刚接通电源之后。为了减少耐熔熔丝由于持续的读出操作出现故障，并且改善耐熔熔丝信息的读出访问速度，可以为易失性存储器提供一种适当的电路，用来在宽范围的操作状态下有效地检测/锁定耐熔熔丝的操作状态。

然而，迄今为止还没有一种电路能够有效地实现上述三个要求。

因此，本发明的目的是提供一种用于耐熔熔丝式随机存储器(RAM)特别是同步DRAM(SDRAM)的耐熔熔丝电路，它能够提高RAM的产量，改善RAM的可靠性和功能。