一种EFUSE读写电路的制作方法

本发明涉及半导体芯片，特别是指一种efuse读写电路。

背景技术：

1、efuse(电可编程熔丝结构)是可进行一次编程操作的非易失性存储器，对efuse编程后该信息不会因为系统掉电而丢失。efuse基于电子迁移原理工作（em效应），即在熔丝元件两端加上电压，在电流流过熔丝元件时发生电子迁移导致熔丝元件的电阻值增大或者产生焦耳热使熔丝元件发生热断裂。

2、目前，在半导体芯片中可以设置efuse读写电路，这样可以通过半导体芯片外部的烧写动作来改变半导体芯片本身的一些功能或性能，如扩展芯片的功能性，校准芯片受工艺变化带来的性能偏差。

3、配合图1所示，现有的efuse读写电路一般包括熔丝元件r-fuse’、mos管q1’、mos管q2’、mos管q3’、mos管q4’、读取电流源i1’、偏置电流源i2’、差动灵敏放大器u1’、参考电阻rc’、烧写电源vcc’，第一控制信号输入端be’和第二控制信号输入端ben’；现有的efuse读写电路进行烧写时，第一控制信号输入端be’输入高电平且第二控制信号输入端ben’输入低电平，此时mos管q1’和mos管q2’打开且mos管q3’和mos管q4’关断，这样烧写电源vcc’提供恒定电压对熔丝元件r-fuse’进行烧写，使得熔丝元件r-fuse’的阻值变大；现有的efuse读写电路进行读取时，第一控制信号输入端be’输入低电平且第二控制信号输入端ben’输入高电平，此时mos管q1’和mos管q2’关断且mos管q3’和mos管q4’打开，使得烧写电源vcc’断开且熔丝元件r-fuse’通过mos管q4’接地，这样读取电流源i1’给熔丝元件r-fuse’提供读取电流而产生第一电压信号给差动灵敏放大器u1’的第一输入端，而偏置电流源i2’给参考电阻rc’提供偏置电流而产生第二电压信号给差动灵敏放大器u1’的第二输入端，差动灵敏放大器u1’通过比较第一电压信号和第二电压信号的大小而测量熔丝元件r-fuse’的电阻与参考电阻rc’相比是大是小，从而决定差动灵敏放大器u1’的输出信号是高电位还是低电位。现有的efuse读写电路通过半导体芯片外部控制的烧写动作可以决定差动灵敏放大器u1’的输出信号的逻辑电位，若是半导体芯片中存在多个efuse读写电路时可以编程输出一组由半导体芯片外部控制的逻辑信号，从而改变半导体芯片的功能或性能。

4、现有的efuse读写电路存在以下缺陷：

5、1、现有的efuse读写电路的烧写时是由烧写电源vcc’提供恒定电压进行烧写，由于工艺影响，造成熔丝元件r-fuse’的电阻、mos管q1’和mos管q2’导通电阻在不同工艺参数下的差异是比较大的，这造成烧写电源源vcc’提供恒定电压进行烧写时产生的烧写电流的大小也因此变化很大；当烧写电流很小时可能导致熔丝元件r-fuse’的阻值没有产生足够的变化而造成烧写失败，当烧写电流很大时就可能烧坏周围的电路器件而造成烧写失败，这两种情况都影响了efuse读写电路的良率；

6、2、现有的efuse读写电路在进行烧写时的熔丝元件r-fuse’的电流流向与在进行读取时的熔丝元件r-fuse’的电流流向是相反的，这样在进行读取时长时间的反向电流会有小概率使得熔丝元件r-fuse’恢复一部分（即使得烧写后的熔丝元件r-fuse’的阻值从高阻状态恢复成低阻状态），造成差动灵敏放大器u1’的输出信号的逻辑电位错误，影响了efuse读写电路的良率。

7、有鉴于上述问题的存在，有必要研究一种efuse读写电路，其具有读写稳定性好、良率高的优点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种efuse读写电路，其具有读写稳定性好、良率高的优点。

2、为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

3、一种efuse读写电路，其包括选通电路、熔丝元件r-fuse、烧写电流镜、供电电流源、参考电路以及差动灵敏放大器，烧写电流镜属于p型电流镜；选通电路的输入端连接烧写电源vcc，选通电路的控制端连接用于接入控制信号的控制信号输入端be，选通电路的输出端连接烧写电流镜的电源端，烧写电流镜的输入端连接供电电流源的一个输出端，烧写电流镜的输出端连接熔丝元件r-fuse的第一端和差动灵敏放大器的第一输入端，熔丝元件r-fuse的第一端还连接供电电流源的另一个输出端，参考电路的第一端连接差动灵敏放大器的第二输入端，熔丝元件r-fuse的第二端和参考电路的第二端接地。

4、本发明的一种efuse读写电路的工作原理为：当进行烧写操作时，外部的控制信号控制选通电路打开，烧写电源vcc便通过选通电路给烧写电流镜供电而使得烧写电流镜工作，这样烧写电流镜便能产生恒定的烧写电流来对熔丝元件r-fuse进行烧写，使得熔丝元件r-fuse的阻值变大；当进行读取操作时，选通电路关闭，则烧写电源vcc不对烧写电流镜进行供电而使得烧写电流镜停止工作，此时供电电流源给熔丝元件r-fuse提供读取电流，差动灵敏放大器通过比较该差动灵敏放大器的第一输入端和第二输入端的电压大小而间接比较熔丝元件r-fuse与参考电路的阻值大小，进而决定差动灵敏放大器的输出信号是高电位还是低电位。

5、所述供电电流源具有第一输出端、第二输出端和第三输出端；供电电流源的第一输出端连接烧写电流镜的输入端，供电电流源的第二输出端连接熔丝元件r-fuse的第一端，供电电流源的第三输出端连接参考电路的第一端。

6、所述供电电流源包括基准电流源、第一电流镜和第二电流镜，第一电流镜属于p型电流镜，第二电流镜属于n型电流镜；基准电流源的输出端连接第一电流镜的输入端，第一电流镜的第一输出端连接第二电流镜的输入端，第二电流镜的输出端连接供电电流源的第一输出端，第二电流镜的使能端连接控制信号输入端be，第一电流镜的第二输出端连接供电电流源的第二输出端，第一电流镜的第三输出端连接供电电流源的第三输出端。

7、所述选通电路包括选通管pm0，选通管pm0的栅极、源极和漏极分别连接选通电路的控制端、输入端和输出端。

8、所述烧写电流镜包括pmos管pm1-1和pmos管pm2-1，pmos管pm1-1的源极和pmos管pm2-1的源极连接烧写电流镜的电源端，pmos管pm1-1的栅极以及pmos管pm2-1的栅极和漏极连接烧写电流镜的输入端，pmos管pm1-1的漏极连接烧写电流镜的输出端。

9、所述烧写电流镜包括pmos管pm1-1、pmos管pm2-1、pmos管pm3-1和pmos管pm4-1，pmos管pm1-1的源极和pmos管pm2-1的源极连接烧写电流镜的电源端，pmos管pm1-1的漏极连接pmos管pm3-1的源极，pmos管pm1-1的栅极以及pmos管pm2-1的栅极和漏极连接pmos管pm4-1的源极，pmos管pm3-1的栅极以及pmos管pm4-1的栅极和漏极烧写电流镜的输入端，pmos管pm3-1的漏极连接烧写电流镜的输出端。

10、又一种efuse读写电路，其包括选通电路、熔丝元件r-fuse、烧写电流镜、供电电流源、参考电路以及差动灵敏放大器，烧写电流镜属于n型电流镜；选通电路的输入端连接烧写电源vcc，选通电路的控制端连接用于接入控制信号的控制信号输入端be，选通电路的输出端连接熔丝元件r-fuse的第一端和差动灵敏放大器的第一输入端，熔丝元件r-fuse的第一端还连接供电电流源的一个输出端，熔丝元件r-fuse的第二端连接烧写电流镜的输出端，烧写电流镜的输入端连接供电电流源的另一个输出端，参考电路的第一端连接差动灵敏放大器的第二输入端，参考电路的第二端和烧写电流镜的接地端接地。

11、本发明的又一种efuse读写电路的工作原理为：当进行烧写操作时，外部的控制信号控制选通电路打开，烧写电源vcc便通过选通电路给熔丝元件r-fuse和烧写电流镜供电而使得烧写电流镜工作，烧写电流镜进而控制恒定的烧写电流来流过熔丝元件r-fuse而对熔丝元件r-fuse进行烧写，使得熔丝元件r-fuse的阻值变大；当进行读取操作时，选通电路关闭，则烧写电源vcc不对熔丝元件r-fuse供电，此时供电电流源给熔丝元件r-fuse提供读取电流，差动灵敏放大器通过比较该差动灵敏放大器的第一输入端和第二输入端的电压大小而间接比较熔丝元件r-fuse与参考电路的阻值大小，从而决定差动灵敏放大器的输出信号是高电位还是低电位。需要说明的是，当选通电路关闭时，此时烧写电流镜的输入电流很小且烧写电流镜自身的电阻很小，因此烧写电流镜而不会干扰熔丝元件r-fuse与参考电路的阻值的比较结果。

12、所述供电电流源具有第一输出端、第二输出端和第三输出端；供电电流源的第一输出端连接烧写电流镜的输入端，供电电流源的第二输出端连接熔丝元件r-fuse的第一端，供电电流源的第三输出端连接参考电路的第一端。

13、所述供电电流源包括基准电流源和多输出电流镜，多输出电流镜属于p型电流镜；基准电流源的输出端连接多输出电流镜的输入端，多输出电流镜的第一输出端连接供电电流源的第一输出端，多输出电流镜的第二输出端连接供电电流源的第二输出端，多输出电流镜的第三输出端连接供电电流源的第三输出端。

14、所述烧写电流镜包括nmos管nm1-1和nmos管nm2-1，nnmos管nm1-1的源极和nmos管nm2-1的源极连接烧写电流镜的接地端，nmos管nm1-1的栅极以及nmos管nm2-1的栅极和漏极连接烧写电流镜的输入端，nmos管nm1-1的漏极连接烧写电流镜的输出端。

15、采用上述方案后，本发明通过烧写电流镜产生恒定的烧写电流来对熔丝元件r-fuse进行烧写，这样能有效提高烧写操作的稳定性；即使工艺参数变化导致熔丝元件r-fuse变化，不会出现烧写电流很小而使得熔丝元件r-fuse的阻值无法变得足够大的情况，也不会出现烧写电流太大而烧坏周围电路器件的情况，从而保证了本发明的一种efuse读写电路的良率；而且本发明在进行读取操作时无需控制选通电路导通，能有效降低电路控制的复杂性，使得读取操作更加稳定，从而有助于保证本发明的一种efuse读写电路的良率；另外，而本发明在进行烧写操作时的熔丝元件r-fuse的电流流向和进行读取操作时的熔丝元件r-fuse的电流流向相同，这样可以确保进行读取时不会出现熔丝元件r-fuse从高阻状态恢复成低阻状态的问题，从而保证读取操作的稳定性，有助于保证本发明的一种efuse读写电路的良率。综合前述三点，本技术具有读写稳定性好、良率高的优点。