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1. Erfindungsgebiet:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung
einer Halbleiterspeichervorrichtung.
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In
Halbleiterspeichervorrichtungen wird herkömmlicherweise ein Verfahren
zur Verbesserung der Ausbeute verwendet, bei dem Speicherzellen, welche
infolge von Fehlern defekt sind, durch Ersatzspeicherzellen ersetzt
werden.
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Als
ein Beispiel dieser Art von Verfahren ist eine Technik vorgeschlagen
worden, bei der von außen
eine Hochspannung angelegt wird, um Antischmelzsicherungen zu programmieren
(zu zerstören), wie
dies in der 1 gezeigt
ist (beispielsweise siehe 2000 IEEE International Solid-State Circuits
Conference, ISSCC 2000/Session 24/DRAM/Paper WP 24.8, S. 406–407). Alternativ
sind, wie in der 2 gezeigt,
Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen die angelegte Spannung
eine negative Spannung ist, die im Inneren erzeugt wird (beispielsweise
siehe 2001 Symposium on VLSI Circuits, Digest of Technical Papers, "A Post-Package Bit-Repair
Scheine Using Static Latches with Bipolar-Voltage Programmable Antifuse
Circuits for High-Density DRAMs",
S. 67–68).
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In
der 1 ist während der
Programmierung der Knoten VPRG auf einer hohen Spannung VPP, die
gleich oder höher
als VDD ist und das Wählsignal
SEL ist an das Gate des Transistors M21 angelegt. Zu diesem Zeitpunkt
ist der Knoten Lo der Antischmelzsicherung AF, die vom Transistor
M21 gewählt
worden ist, auf VSS und die Antischmelzsicherung AF ist somit programmiert.
Der Knoten N3 der Antischmelzsicherung, welcher nicht gewählt ist,
ist auf VDD, weil der Transistor M21 ausgeschaltet ist. Bei Pegeln
gleich oder höher
als VDD-VTN, schaltet der NMOS M26 aus und die Programmierung erfolgt daher
nicht. Zusätzlich
bleibt in der Antischmelzsicherung AF, die programmiert ist und
an beiden Enden leitend ist, der NMOS M26 selbst dann ausgeschaltet,
wenn der Knoten Lo auf dem Pegel VPP ist, und es fließt daher
kein Leckagestrom. Im Wesentlichen hat der PMOS M25 die Funktion,
den Lo-Knoten einer unzerstörten
Antischmelzsicherung auf VPP-VTN zu laden und die Spannungsdifferenz
an den zwei Enden der Antischmelzsicherung zu entspannen, und der
NMOS M26 hat eine Blockierfunktion dergestalt, dass Leckagestrom
nicht über
den Weg einer bereits zerstörten
Antischmelzsicherung fließt.
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Die 2 entspricht einem Fall,
bei dem die Polarität
gemäß 1 umgekehrt ist.
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In
der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 2001-243787
(Seite 1, 1) ist eine
Technik offenbart, bei der in einer Programmierschaltung, in welcher
eine negative Spannung angelegt ist, der Ausgangsanschluss einer
negativen Spannungserzeugungseinrichtung an den Masseanschluss angeschlossen
ist.
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Um
eine Antischmelzsicherung zu programmieren, ist es notwendig, eine
hohe Spannung anzulegen und zu bewirken, dass ein Strom fließt. Bei dem
vorstehend beschriebenen Stand der Technik sind beim Programmieren
zwei Transistorstufen in eine Reihenschaltung mit der Antischmelzsicherung zwischen
die zwei Anschlüsse
der Stromversorgung eingesetzt (NMOS M21 und NMOS M26 in 1 und NMOS M33 und NMOS
M38 in 2). Wenn somit ein
Spannungsabfall zu unterdrücken
ist und die Stromkapazität
gesichert ist, wird die Fläche,
die von den Transistoren eingenommen wird, groß.
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Bei
dem in der 1 gezeigten
Beispiel des Standes der Technik bedeutet die Elimination des NMOS
M26, um nur einen Transistor zu belassen, dass, wenn der Knoten
Lo (N3) VPRG wird, der PMOS M25, der an VDD angeschlossen ist, nicht
abschaltet und es wird zwischen VPRG-VDD ein Leckagestrom fließen. Daraus
resultiert, dass mit dem Fortschreiten der Programmierung der Vielzahl
von Antischmelzsicherungen, welche auf einem Chip existieren, die
Spannung VPP (VPRG) fallen wird und die angelegte Spannung und der
Strom daher ebenfalls fallen, wodurch die stabile Programmierung
der Antischmelzsicherungen verhindert wird.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung
zu schaffen, die eine Lösung
für die
Nachteile des vorstehend beschriebenen Standes der Technik schafft,
indem sowohl eine stabile Antischmelzsicherungs-Programmierung als auch eine Reduzierung
der Anzahl der Schaltungselemente möglich ist.
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Um
die vorstehenden Aufgaben zu lösen,
hat die vorliegende Erfindung die folgende Konfiguration. Die Antischmelzsichetungs-Programmierschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist auf: eine Anzahl von Antischmelzsicherungen, einen
ersten Transistor zum Wählen
einer zu programmierenden Antischmelzsicherung aus der Anzahl von
Antischmelzsicherungen und einen zweiten Transistor. Ein Wählsignal
zum Wählen
einer Antischmelzsicherung ist an das Gate des ersten Transistors
angelegt und eine erste Stromversorgung ist mit der Source des ersten
Transistors verbunden. Eine zweite Stromversorgung ist mit dem Drain
des zweiten Transistors verbunden und der Drain des ersten Transistors
ist mit der Source des zweiten Transistors verbunden. Eine Programmierspannung
wird an einen Anschluss der Antischmelzsicherung angelegt und der
Drain des ersten Transistors ist mit dem anderen Anschluss der Antischmelzsicherung
verbunden.
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Wie
in der vorstehenden Erläuterung
beschrieben, schafft die vorliegende Erfindung einen einzigen Transistor,
der beim Programmieren in eine Reihe mit einer Antischmelzsicherung
zwischen die Stromversorgungen eingesetzt ist, und ermöglicht somit
eine Verringerung der durch die Transistoren besetzten Flächen und
eine effektivere Verwendung des begrenzten Raumes.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
gehen aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen hervor, die Beispiele der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen:
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1 ist
ein Schaltbild des ersten Beispiels des Standes der Technik einer
Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung. 2 ist ein
Schaltbild des zweiten Beispiels des Standes der Technik einer Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung. 3 ist
ein Schaltbild der ersten Ausführungsform
einer Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4 ist
ein Schaltbild einer Modifikation der ersten Ausführungsform
einer Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung. 5 ist ein Schaltbild der zweiten Ausführungsform
einer Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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6 ist
ein Schaltbild einer Modifikation der zweiten Ausführungsform
einer Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen:
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Wie
in der 3 gezeigt, hat die erste Ausführungsform der Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Anzahl von Antischmelzsicherungen zum Wählen der
zu programmierenden Antischmelzsicherung AF aus der Anzahl von Antischmelzsicherungen
und einen zweiten Transistor N2. Das Wählsignal SEL für das Wählen der
Antischmelzsicherung AF ist an das Gate des ersten Transistors M1
angelegt und die erste Energieversorgung VBB ist an die Source des
ersten Transistors M1 angeschlossen. Die zweite Energieversorgung
VDD ist mit dem Drain des zweiten Transistors M2 verbunden und der
Drain des ersten Transistors M1 ist mit der Source des zweiten Transistors
M2 verbunden. Die Programmierspannung VPP ist an einen Anschluss
der Antischmelzsicherung AF angelegt und der Drain des ersten Transistors
M1 ist mit dem anderen Anschluss der Antischmelzsicherung AF verbunden.
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Wie
in der 5 gezeigt, hat die zweite Ausführungsform der Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung: eine Anzahl von Antischmelzsicherungen, einen ersten
Transistor M15 zum Wählen
der zu programmierenden Antischmelzsicherung AF aus der Anzahl der Antischmelzsicherungen
und einen zweiten Transistor M16. Das Wählsignal SELB zum Wählen der
Antischmelzsicherung AF ist an das Gate des ersten Transistors M15
angelegt und die erste Programmierspannung VPP ist an die Source
des ersten Transistors M15 angelegt. Die erste Energieversorgung
VSS ist mit dem Drain des zweiten Transistors M16 verbunden und
der Drain des ersten Transistors M 15 ist mit der Source des zweiten
Transistors M 16 verbunden. Die zweite Programmierenergieversorgung
(VBB) ist an einen der Anschlüsse
der Antischmelzsicherung AF angeschlossen und der Drain des ersten
Transistors M15 ist mit dem anderen Anschluss der Antischmelzsicherung
AF verbunden.
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Erste Ausführungsform
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3 ist
ein Schaltbild der ersten Ausführungsform
der Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In
der 3 ist AF eine Antischmelzsicherung, an deren einen
Anschluss eine Programmierspannung VPP angelegt ist, die eine höhere Spannung
als VDD ist. M1 ist ein NMOS-Transistor, an welchen das Wählsignal
SEL zum Wählen
der Antischmelzsicherung AF an das Gate angelegt ist. Der andere
Anschluss der Antischmelzsicherung AF ist an den Drain des M1 angeschlossen
und die Energieversorgung VBB (mit einer Spannung, die niedriger
als die Massespannung ist) ist an die Source des M1 angeschlossen.
M2 ist ein NMOS-Transistor, an dessen Drain die Energieversorgungsspannung
VDD angelegt ist, die niedriger als die Programmierspannung VPP
ist, und der Drain des Transistors M1 ist an die Source angeschlossen.
M3 und M4 sind Transistoren, die Inverer bilden. Das Wählsignal
SEL ist an die Eingänge
dieser Inverter angelegt und der Ausgangsknoten N1 dieser Inverter
ist mit dem Gate des Transistors M2 verbunden.
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Beim
Programmieren einer gewählten
Antischmelzsicherung AF in der Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung
dieser Konfiguration wird eine Spannung mit dem Pegel VDD als Wählsignal
SEL an das Gate des Transistors M1 angelegt, wodurch der Transistor
M1 einschaltet. Als ein Ergebnis wird die Spannung VBB, die niedriger
als die Massespannung ist, an ein Ende der Antischmelzsicherung
AF angelegt. Die Spannung VPP wird an das andere Ende der gewählten Antischmelzsicherung
AF angelegt und die Antischmelzsicherung AF ist somit programmiert.
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Wenn
andererseits die Antischmelzsicherung AF nicht gewählt ist,
ist eine Spannung mit dem Pegel VBB (L-Pegel) als Nicht-Wählsignal
SEL an das Gate des Transistors M1 angelegt und der Transistor M1
schaltet daher ab. Zusätzlich
wird ein H-Pegel als Ausgang dem Ausgangsknoten N1 der Inverer M3
und M4 zugeführt.
Demgemäß wird VDD
am Knoten Lo angelegt, der ein Ende der Antischmelzsicherung AF
ist und die Antischmelzsicherung AF wird daher nicht programmiert,
selbst wenn an das andere Ende der Antischmelzsicherung AF eine
Programmierspannung mit hoher Spannung VPP angelegt ist.
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Wenn
das Nicht-Wählsignal
SEL mit dem Pegel VBB an das Gate des Transistors M1 angelegt wird,
nachdem die Antischmelzsicherung AF programmiert worden ist, schaltet
der Transistor M1 ab und ferner wird eine Spannung mit H-Pegel als
Ausgang am Knoten N1 mittels der Inverter M3 und M4 gespeist. Ungeachtet
dessen ist die Hochspannungs-Programmierspannung VPP am Knoten Lo angelegt,
wodurch der Transistor M2 abschaltet und ein Leckagestrom nicht
durch den Transistor M2 fließt.
Demgemäß tritt
keine Verminderung der Programmierspannung VPP auf.
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Der
NMOS M2 ist somit in der Lage, die Funktionen sowohl des PMOS M25,
das Laden des Knotens Lo der unzerstörten Antischmelzsicherung auf
VDD-VTN und das Entspannen des Spannungsdifferenzials an den zwei
Enden der Antischmelzsicherung, als auch des NMOS M26 gemäß 1 des Beispieles
des Standes der Technik, das Blockieren des Strömens von Leckagestrom durch
die zerstörte Antischmelzsicherung,
durchzuführen.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
somit ein Streichen des Transistors M26, der beim Stand der Technik
notwendig war, und reduziert die Anzahl der Transistoren, die mit
der Antischmelzsicherung in Reihe geschaltet sind, auf nur einen.
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Obwohl
der NMOS M1 für
das Programmieren der Antischmelzsicherung eine große Kapazität haben
muss, muss zusätzlich
die Kapazität
des NMOS M2 nur für
das Halten der Spannung ausreichend sein und daher kann er eine
kleine Kapazität haben
und eine geringe Fläche
einnehmen.
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Die
Information bezüglich
Zerstörung/nicht Zerstörung von
Antischmelzsicherungen während des
Normalbetriebes wird in Halteschaltungen gehalten, die für jede Antischmelzsicherung
für den
stabilen Betrieb vorgesehen sind. Wenn beispielsweise die Energieversorgung
eingeleitet wird: Signal SEL wird auf die hohe Spannung gesetzt
und der Widerstand M1 schaltet ein; und die Spannung VDD wird an
den VPP-Knoten angelegt und 0 V werden an den VBB-Knoten angelegt,
wodurch der Knoten Lo vorgeladen wird. Wenn das Signal SEL darauf
folgend auf die niedrige Spannung gesetzt wird, schaltet der Transistor
M1 ab und der Transistor M2 schaltet ein: der Knoten Lo einer nicht
zerstörten
Antischmelzsicherung wird auf VDD-VTN geladen und der Knoten Lo
einer zerstörten
Antischmelzsicherung wird auf VDD geladen; wodurch der Pegel des
Knotens Lo verstärkt
wird und beispielsweise durch einen Differenzialverstärker detektiert
und in einem Haltekreis gehalten wird. Wenn ferner eine Logikschaltung
so hinzugefügt
ist, dass der Knoten N1 ebenfalls die niedrige Spannung erlangt,
wenn SEL auf die niedrige Spannung gesetzt ist, wird der Pegel des
Knotens Lo einer nicht zerstörten
Antischmelzsicherung auf 0 V bleiben und der Spielraum des Differenzialverstärkers kann
daher ausgeweitet werden.
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4 zeigt
eine Schaltung, in welcher der Transistor M9, dessen Gate an VDD
angeschlossen ist, zwischen die Source des Treibersignal M2 und den
Drain des Transistors M1 für
diejenigen Fälle
geschaltet ist, bei denen die Source-Drain-Durchschlagsspannung
des Transistors M1 gemäß 3 ungenügend ist.
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Zweite Ausführungsform
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5 ist
ein Schaltbild, das die zweite Ausführungsform der Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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In
der 5 ist AF eine Antischmelzsicherung, deren eines
Ende an die Spannung VBB (eine Spannung niedriger als die Massespannung)
angeschlossen ist. M15 ist ein PMOS-Transistor, an dessen Gate das Wählsignal
SELB zum Wählen
der Antischmelzsicherung AF angelegt ist. Eine Hochspannungs-Programmierspannung
VPP ist an die Source von M15 angelegt und das andere Ende der Antischmelzsicherung
AF ist an den Drain des M15 angelegt. M16 ist ein PMOS-Transistor,
an dessen Drain die Energieversorgung VSS (0 V) angelegt ist und
sowohl der Drain des Transistors M15 als auch das andere Ende der
Antischmelzsicherung AF sind an die Source angeschlossen. M13 und
M14 sind Transistoren, die Inverter bilden. Das Wählsignal
SELB ist an die Eingänge
dieser Inverter angelegt und der Ausgangsknoten N2 dieser Inverter
ist an das Gate des Transistors M16 angeschlossen.
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Wenn
in dieser Art von Antischmelzsicherungs-Programmierschaltung eine
gewählte
Antischmelzsicherung AF programmiert wird, ist an das Gate des Transistors
M15 eine Spannung VSS (0 V) als Wählsignal SELB angelegt, worauf
der Transistor M15 einschaltet und die Spannung VPP ist an das Hi-Ende
der gewählten
Antischmelzsicherung AF angelegt. Die Spannung VBB mit einer niedrigeren Spannung
als der Massespannung ist an das andere Ende der Antischmelzsicherung
AF angelegt, wodurch die Antischmelzsicherung AF programmiert ist.
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Wenn
andererseits die Antischmelzsicherung AF nicht gewählt ist,
ist eine hohe Spannung vom Pegel VPP als Nicht-Wählsignal SELB an das Gate des
Transistors M15 angelegt, wodurch der Transistor M15 ausschaltet.
Zusätzlich
gelangt der Knoten N2 auf den L-Pegel, wodurch der Transistor M16
einschaltet. Der Knoten Hi der Antischmelzsicherung AF ist an VSS
angeschlossen und die nicht gewählte
Antischmelzsicherung ist nicht programmiert. Ferner ist zu diesem
Zeitpunkt der Knoten Hi ausgeschaltet, weil bei Pegeln, die gleich
oder niedriger als |VTP| sind, die Spannung zwischen Gate und Source
des PMOS M16 gleich oder höher
als -VTP ist.
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Nachdem
die Antischmelzsicherung AF programmiert worden ist, geht der Betrieb
wie vorstehend weiter, selbst wenn ein Nicht-Wählsignal SEL mit dem Pegel
VPP an das Gate des Transistors M15 angelegt ist und im Transistor
M15 kein Leckagestrom fließt.
Demgemäß tritt
kein Rückgang
der Programmierspannung VPP auf.
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6 zeigt
eine Schaltung, bei der der Transistor M10, dessen Gate an 0 V angeschlossen
ist, zwischen den Drain des Transistors M15 und die Source des Transistors
M16 für
diejenigen Fälle
geschaltet ist, bei denen die Durchschlagspannung zwischen Source
und Drain des Transistors M15 gemäß 5 ungenügend ist.
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Obwohl
der Anschluss der Antischmelzsicherung AF in den 5 und 6 an
die Energieversorgung VBB angeschlossen ist, kann dieser Anschluss
auch an VSS angeschlossen sein.
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Obwohl
bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Verwendung spezifischer Begriffe
beschrieben worden sind, dient eine derartige Beschreibung nur zu
illustrierenden Zwecken und es ist klar zu ersehen, dass Änderungen und
Variationen ohne Abweichung vom Geist und Umfang der folgenden Patentansprüche durchgeführt werden
können.