[发明专利]栅氧击穿型一次性可编程单元的读出结构和方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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、M0和R0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R0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0.18u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。

发明内容

本发明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。

同时本发明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：