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Dokumentenidentifikation DE10026276B4 16.02.2006
Titel Halbleiterschaltungsanordnung
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Kaiser, Robert, 86916 Kaufering, DE;
Lindolf, Jürgen, 86316 Friedberg, DE;
Schneider, Helmut, 80993 München, DE;
Schamberger, Florian, 83435 Bad Reichenhall, DE;
Schaffroth, Thilo, 85244 Röhrmoos, DE
Vertreter Müller - Hoffmann & Partner Patentanwälte, 81667 München
DE-Anmeldedatum 26.05.2000
DE-Aktenzeichen 10026276
Offenlegungstag 13.12.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.02.2006
IPC-Hauptklasse G11C 16/02(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse G11C 17/16(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      G11C 29/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterschaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Halbleiterschaltungsanordnungen, insbesondere Halbleitermodule, Chips, integrierte Schaltungen, Halbleiterspeicher oder dergleichen, weisen oft elektrisch programmierbare Elemente auf, deren elektrische Eigenschaften durch Beaufschlagung mit einer eine gegebene Brennspannung übersteigende Potentialdifferenz dauerhaft veränderbar sind.

Derartige elektrisch programmierbare Elemente, die auch als sogenannte elektrische Fuses bezeichnet werden, werden in Halbleiterschaltungsanordnungen zum Trimmen und/oder zu Reperaturzwecken beim Einsatz redundanter Reperaturschaltkreise verwendet.

All diesen Anwendungen ist gemein, daß aufgrund bestimmter Entscheidungskriterien die elektrischen Parameter des elektrisch programmierbaren Elements derart dauerhaft durch Beaufschlagen mit einer entsprechenden Spannung geändert werden, daß dadurch z. B. bestimmte zusätzliche Teilschaltungsanordnungen oder auch einzelne Baugruppen definiert ein- oder ausgeschaltet werden. So ist es im Anwendungsfall z. B. bei Halbleiterspeichern vorgesehen, daß z. B. defekte Speicherzellen oder Speicherbereiche dauerhaft abgeschaltet und durch funktionsfähige Ersatzbereiche dauerhaft ersetzt werden.

Bei herkömmlichen Halbleiterschaltungsanordnungen mit entsprechenden elektrisch programmierbaren Elementen ist das Ausbilden der relativ hohen Brennspannung, welche zur Programmierung der elektrisch programmierbaren Elemente notwendig ist und welche weit oberhalb der internen Betriebsspannung der Halbleiterschaltungsanordnung liegt, im Bereich der Halbleiterschaltungsanordnung nur relativ aufwendig realisierbar. Darüber hinaus ist zur Realisierung einer schnellen Programmierung mit kurzen Programmierzeiten ein besonders ladungsreiches Spannungsnetz notwendig, wodurch zusätzliche Kapazitäten zum Stützen und Liefern des Brennstroms erforderlich wären, eine Maßnahme, welche die Flächenausnutzung bei herkömmlichen Schaltungsanordnungen vermindert.

Um diese Problematiken zu umgehen, wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, auch nach dem Produktionsprozeß der Halbleiterschaltungsanordnung im eigentlichen Sinne, einen zusätzlichen Brennprozeß durchzuführen oder zu ermöglichen, bei welchem von extern für eine kurze Zeitspanne eine entsprechende Brennspannung, gegebenenfalls über entsprechende zusätzliche Brennanschlüsse, zur Verfügung gestellt wird.

Ein Problem bei dieser Vorgehensweise ist, daß die herkömmlichen Halbleiterschaltungsanordnungen nicht dafür vorgesehen sind, insbesondere während des zusätzlichen, nachgeschalteten Brennprozesses mit einer externen und überhöhten Brennspannung beaufschlagt zu werden. Verschiedene Hersteller raten sogar explizit von der nachträglichen Anwendung hoher Spannungen im Rahmen bestimmter Brennprozesse ab, um eine Schädigung anderer Elemente der Halbleiterschaltungsanordnung, welche für den Empfang überhöhter Brennspannungen gar nicht ausgelegt sind, zu vermeiden.

Die US 4,887,241 zeigt eine Halbleiterschaltungsanordnung in Form einer Vorrichtung zum Programmieren eines ECL-PROMs. Es werden dort durch Fuses programmierbare Elemente gebildet, deren elektrischer Zustand, insbesondere deren Ohmscher Widerstand, durch Beaufschlagen mit einer Potenzialdifferenz entsprechend nachhaltig geändert werden kann. Die Fuses sind über Wortleitungen verbunden. Insbesondere dient das als current drive gate bezeichnete Element mit der entsprechenden Zuleitung als erste Potenzialeinrichtung für die Fuse. Die Bitleitung sowie eine weitere Leitung dienen als zweite Leitungseinrichtung zur Verbindung mit der zweiten Potenzialeinrichtung, nämlich dem so genannten current sink gate.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiterschaltungsanordnung bereitzustellen, bei welcher in ihr vorgesehene elektrisch programmierbare Elemente auf besonders einfache, zuverlässige und für die übrige Halbleiterschaltungsanordnung schonende Art und Weise programmiert werden können.

Die Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.

Bei der gattungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung, insbesondere einem Halbleitermodul, Chip oder dergleichen, ist mindestens eine erste Potentialeinrichtung vorgesehen, welche zumindest zum Bereitstellen eines ersten Potentials, insbesondere zur generellen und/oder externen Spannungsversorgung der Halbleiterschaltungsanordnung, ausgebildet ist. Des weiteren ist mindestens eine zweite Potentialeinrichtung vorgesehen, welche zumindest zum Bereitstellen eines zweiten Potentials, insbesondere zur generellen und/oder negativen Vorspannung mindestens eines Substratbereichs der Halbleiterschaltungsanordnung, ausgebildet ist. Darüber hinaus weist die gattungsgemäße Halbleiterschaltungsanordnung mindestens ein programmierbares Element auf, welches mindestens einen ersten und einen zweiten Anschlußbereich besitzt und welches so ausgebildet ist, daß sein elektrischer Zustand, insbesondere sein Ohmscher Widerstand zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlußbereich, durch Beaufschlagung mit einer derartigen Potentialdifferenz zwischen den Anschlußbereichen dauerhaft veränderbar ist, deren Wert eine für das programmierbare Element vorgegebene Brennspannung mindestens erreicht. Des Weiteren ist eine erste elektrische Verbindungseinrichtung vorgesehen, durch welche der erste Anschlußbereich des programmierbaren Elements mit der ersten Potentialeinrichtung leitend verbindbar ist. Ferner ist eine zweite elektrische Verbindungseinrichtung vorgesehen, durch welche der zweite Anschlußbereich des programmierbaren Elements mit der zweiten Potentialeinrichtung leitend verbindbar ist.

Die erfindungsgemäße Halbleiterschaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass steuerbare Schalteinrichtungen vorgesehen sind, durch welche ein Abgriff des ersten und/oder des zweiten Anschlußbereichs – insbesondere des elektrischen Zustands – des programmierbaren Elements zumindest durch einen Teil der Halbleiterschaltungsanordnung im wesentlichen – insbesondere während eines Brennvorgangs – steuerbar unterbrechbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Halbleiterschaltung wird somit erreicht, daß jeweils die beiden Anschlußbereiche eines programmierbaren Elements jeweils mit bereits erzeugten und zum grundsätzlichen Betrieb der Halbleiterschaltungsanordnung notwendigen Potentialen beaufschlagbar sind. Durch diese Maßnahmen sind das Vorsehen einer zusätzlichen, erhöhten und externen Brennspannung und entsprechender Anschlüsse zur Programmierung des programmierbaren Elements obsolet, zumal die vorgesehenen internen Betriebspotentiale geeignet sind, in Kombination eine Potentialdifferenz an den beiden Anschlußbereichen des programmierbaren Elements auszubilden, welche eine Programmierung des programmierbaren Elements und somit eine Umgestaltung des elektrischen Zustands des elektrischen Elements erlaubt, insbesondere dadurch, daß die Überlagerung oder Kombination der internen Betriebspotentiale zu einer die Brennspannung mindestens erreichenden Potentialdifferenz führt.

So kann es sich insbesondere bei dem ersten elektrischen Potential um die sogenannte Versorgungs- oder Betriebsspannung Uext handeln, welche üblicherweise z. B. Werte zwischen 2,5 V und 3,3 V annimmt. Diese ist zum Betrieb zwingend erforderlich und wird z. B. extern bereitgestellt.

Das zweite interne Potential ist insbesondere die sogenannte Bulkspannung Ubb zur negativen Vorspannung zumindest eines Bereichs des Halbleitersubstrats, z. B. des sogenannten P-Wannenbereichs eines Zellenfeldes eines Halbleiterspeichers. Diese Bulkspannung weist üblicherweise Werte zwischen 0 V und –1 V auf.

Durch die Überlagerung von Uext und Ubb kann auf das Vorsehen einer zusätzlichen externen und erhöhten Brennspannung und deren Anschluß an das programmierbare Element verzichtet werden. Dies hat darüber hinaus auch den Vorteil eines für die übrige Schaltung gefahrlosen Brennprozesses, weil die Halbleiterschaltungsanordnung insgesamt grundsätzlich bereits so ausgelegt ist, daß sie der externen Betriebsspannung Uext, der Bulkspannung Ubb und deren Superposition oder Überlagerung standhält. Besondere Schutzmaßnahmen, z. B. Isolation gegen Hochspannung, sind daher nicht notwendig.

Vorteilhafterweise wird das programmierbare Element jeweils als reversible oder irreversible elektrische Fuse und/oder Anti-Fuse oder dergleichen ausgebildet. Somit wird erreicht, daß durch das elektrisch programmierbare Element jeweils ein Ein- oder Ausschalten realisierbar ist, wobei bei der reversiblen Ausgestaltungsform zwischen dem eingeschalteten und dem ausgeschalteten Zustand grundsätzlich hin und her geschaltet werden kann.

Irreversible programmierbare Elemente zeichnen sich dadurch aus, daß durch die Beaufschlagung mit einer oberhalb der Brennspannung liegenden Potentialdifferenz deren elektrischer Zustand einmalig und unwiderrufbar verändert werden kann. So wird z. B. beim Schalten einer Fuse der Übergang von einem leitenden in einen nicht leitenden Zustand erzwungen, z. B. durch Durchbrennen eines Leiterabschnitts aufgrund des mit der Brennspannung korrespondierenden hohen Brennstromes. Bei einer Anti-Fuse dagegen wird der Übergang von einem nicht leitenden in einen leitenden Zustand erzwungen, z. B. dadurch daß mit einem zur hohen Brennspannung korrespondierenden Brennstrom eine isolierende Metalloxidschicht durchschlagen wird und somit eine leitende Verbindung geschaffen wird.

Je nach Ausgestaltungsform der Halbleiterschaltungsanordnung können die erste und die zweite Potentialeinrichtung jeweils als Generatoreinrichtung zum internen Generieren des jeweiligen Potentials und/oder als Zuführeinrichtung zum Zuführen des jeweiligen Potentials, insbesondere von extern, ausgebildet sein. So wird z. B. üblicherweise die zum Betrieb der Halbleiterschaltungsanordnung notwendige Betriebsspannung Uext als externe Betriebsspannung über entsprechende Anschlüsse von außen zur Verfügung gestellt. Die entsprechende erste Potentialeinrichtung würde demgemäß dann als Zuführeinrichtung ausgelegt sein, um gegebenenfalls die externe Betriebsspannung dem ersten Anschlußbereich des programmierbaren Elements zuzuführen. Die sogenannte Bulkspannung kann ebenfalls extern zur Verfügung gestellt werden – gegebenenfalls z. B. als invertierter Bruchteil der externen Betriebsspannung Uext – oder auch in der Halbleiterschaltungsanordnung selbst aus der externen Betriebsspannung Uext explizit generiert werden. Im einfachsten Fall bestehen die Potentialeinrichtungen jeweils aus einer das jeweilige Potential zuführenden Schaltung, insbesondere einfach einer Leitung.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung ist es vorgesehen, daß die Halbleiterschaltungsanordnung und/oder die erste Potentialeinrichtung so ausgebildet sind, daß – insbesondere direkt durch diese – das erste Potential Uext anhebbar ist. Zum einen ist damit gemeint, daß die HalbleiterschaltungsanOrdnung insgesamt so ausgelegt sein soll, daß eine Erhöhung der extern zugeführten Betriebsspannung in gewissen Grenzen nicht zu einer Schädigung der Halbleiterschaltungsanordnung führen soll. Zum anderen ist damit gemeint, daß die Anhebung des ersten Potentials extern oder gerade auch intern durch die Halbleiterschaltungsanordnung und insbesondere durch die erste Potentialeinrichtung selbst generierbar sein soll. Durch die Anhebung des ersten Potentials, mit welchem der erste Anschlußbereich des programmierbaren Elements beaufschlagt werden soll, wird erreicht, daß die für einen Brenn- oder Programmiervorgang notwendige Brennspannung besonders einfach erreicht und/oder überschritten werden kann.

Des weiteren ist es für diese Zielsetzung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung vorgesehen, daß die Halbleiterschaltungsanordnung und/oder die zweite Potentialeinrichtung so ausgebildet sind, daß – insbesondere direkt durch diese – das zweite Potential absenkbar ist. Das soll zum einen bedeuten, daß bei einer Absenkung eines extern bereitgestellten zweiten Potentials weder die Halbleiterschaltungsanordnung als Ganzes noch die erste Potentialeinrichtung Schaden nehmen. Zum anderen soll damit gemeint sein, daß die weitere Absenkung des zweiten Potentials extern oder insbesondere auch intern durch die Halbleiterschaltungsanordnung und dort gerade durch die zweite Potentialeinrichtung realisierbar ist. Auch auf diese Weise wird ein Erreichen und/oder Überschreiten der für die Programmierung des programmierbaren Elements notwendigen Brennspannung besonders einfach realisiert.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung sind diese, die erste Potentialeinrichtung und/oder die zweite Potentialeinrichtung so ausgebildet, daß – insbesondere durch diese – das erste und/oder das zweite Potential temporär für einen Brennvorgang anhebbar bzw. absenkbar sind. Dadurch wird erreicht, daß die für das Absenken bzw. Anheben der jeweiligen Potentiale notwendige Energie durch die entsprechenden Einrichtungen und Anordnungen nur temporär aufgebracht werden muß. Des weiteren wird verhindert, daß die empfindlichen Elemente der Halbleiterschaltungsanordnung unnötig elektrischen Belastungen ausgesetzt werden. Darüber hinaus kann z. B. durch geeignete Wahl des ersten und des zweiten Potentials erreicht werden, daß ihre Überlagerung zunächst grundsätzlich ein Überschreiten der Brennspannung nicht ermöglicht, außer zu dem Zeitpunkt der Anhebung des ersten Potentials und/oder der Absenkung des zweiten Potentials für den temporären Brennvorgang. Diese Maßnahme hilft, einen unbeabsichtigten Brennvorgang zu vermeiden.

Wie oben bereits beschrieben wurde, ist es insbesondere zum Erreichen kurzer Programmierzeiten notwendig, daß die aufzubringende Brennspannung einem stabilen Spannungsnetz entnommen wird. Im Stand der Technik sind daher zusätzliche Kondensatoren oder Kapazitäten auf der Halbleiterschaltungsanordnung zum Stabilisieren und Glätten vorgesehen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung werden dagegen die ohnehin vorhandenen Kapazitäten bestimmter Grenzschichten zwischen Halbleitersubstratbereichen zur Stabilisierung des Spannungsnetzes herangezogen, insbesondere nämlich die Kapazität zwischen einer isolierten P-Wanne und einer vergrabenen N-Wanne, wobei diese Kapazität insbesondere einen Wert von etwa 50 nF oder dergleichen besitzt.

Vorteilhafterweise ist zur Steuerung des Brennvorgangs eines jeweiligen programmierbaren Elements eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche zur Auswahl des zu programmierenden Elements – gegebenenfalls aus einer Mehrzahl von Elementen – und/oder zur Steuerung der Anhebung/Absenkung des ersten/zweiten Potentials ausgelegt ist. Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, daß auch bei einer Vielzahl programmierbarer Elemente in der Halbleiterschaltungsanordnung die jeweils korrekte Beaufschlagung mit einer entsprechenden Brennspannung auf das jeweils zur Programmierung vorgesehene Element ausgeführt wird. Auch die zeitliche Abfolge und/oder die Werte des Anhebens und/oder Absenkens der Potentiale zum Erreichen oder Überschreiten der Brennspannung kann durch die vorgesehene Steuereinrichtung steuerbar sein.

Dabei wird bei einer Mehrzahl in der Halbleiterschaltungsanordnung vorgesehener programmierbarer Elemente innerhalb der Steuereinrichtung bevorzugt eine Schieberegistereinrichtung ausgebildet, durch welche in codierter Form das zu programmierende Element auswählbar ist. Dazu kann die Steuereinrichtung des weiteren eine externe Steuerleitung sowie gegebenenfalls eine entsprechende Datenleitung zur Übermittlung der jeweiligen Adressen der Elemente aufweisen.

Es ist ferner von Vorteil, daß Schalteinrichtungen vorgesehen sind, durch welche das erste und/oder das zweite Potential auf den ersten bzw. zweiten Anschlußbereich des jeweiligen programmierbaren Elements schaltbar sind, wobei diese Schalteinrichtungen jeweils auch durch die Steuereinrichtung steuerbar sein können. Grundgedanke dieser Maßnahme ist, daß die Anschlußbereiche des jeweiligen programmierbaren Elements nur dann mit den sich zur Brennspannung überlagernden Potentialen beaufschlagt werden sollen, falls tatsächlich ein Brennvorgang gewünscht wird und/oder falls tatsächlich das jeweilige programmierbare Element für einen Brennvorgang ausgewählt wurde.

Durch das gleichzeitige Vorsehen einer Steuereinrichtung, gegebenenfalls mit Schieberegister, und der Schalteinrichtungen zur Trennung der Anschlußbereiche der jeweiligen programmierbaren Elemente von dem ersten und dem zweiten Potential wird eine gesicherte und zweifache Auswahl des zu programmierenden Elements gewährleistet.

Dabei findet die erste Auswahl durch die Steuereinrichtung – gegebenenfalls durch das Schieberegister – statt. Diese erste Auswahl realisiert die grundsätzliche Möglichkeit des Brennens des jeweiligen programmierbaren Elements. In einem weiteren Schritt wird dann über die Schalteinrichtungen entschieden, ob der Brennvorgang tatsächlich auch ausgeführt wird.

Falls die Überlagerung der nicht erhöhten oder abgesenkten Potentiale die notwendige Brennspannung noch nicht erreicht, ist sogar eine dritte Form der Auswahl gegeben. Dann nämlich muß zur tatsächlichen Ausführung der Programmierung oder des Brennens eines Elements auch noch eine Veränderung in den Potentialen realisiert werden, um mit der Überlagerung des ersten und des zweiten Potentials an den ersten und den zweiten Anschlußbereichen die Brennspannung zu erreichen oder zu überschreiten.

Grundsätzlich besteht eine permanente Verbindung zwischen einem Teil der Halbleiterschaltungsanordnung und dem programmierbaren Element. Dadurch findet quasi ständig ein Abgriff des elektrischen Zustandes des programmierbaren Elements zumindest durch einen Teil der Halbleiterschaltungsanordnung statt. Zum Zeitpunkt des Brennvorgangs werden, wie oben im Detail beschrieben wurde, die Anschlußbereiche jeweils mit dem ersten bzw. zweiten Potential beaufschlagt. Um ein Durchschlagen dieser Potentiale auf den das programmierbare Element abgreifenden Teil der Halbleiterschaltungsanordnung zu vermeiden, sind in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung steuerbare Schalteinrichtungen vorgesehen, durch welche ein Abgriff des ersten und/oder des zweiten Anschlußbereichs – und insbesondere des elektrischen Zustands – des programmierbaren Elements durch zumindest Teile der Halbleiterschaltungsanordnung im wesentlichen – insbesondere durch die Steuereinrichtung während eines Brennvorgangs steuerbar – unterbrechbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung näher erläutert. In dieser zeigt die

1 ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung.

In dem in 1 gezeigten schematischen Blockdiagramm ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung 10 dargestellt.

Ein Bereich 25 der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung 10 greift über Zugriffseinrichtungen 12 und 13 auf die Anschlußbereiche 4 und 5 eines programmierbaren Elements 3 zu. Die Anschlußbereiche 4 und 5 des programmierbaren Elements 3 sind zum anderen über dieselben Knoten 23 und 24 und Verbindungseinrichtungen 6 und 7 mit Potentialeinrichtungen 1 und 2 verbunden, durch welche ein erstes Potential Uext und ein zweites Potential Ubb an den ersten Anschlußbereich 4 bzw. an den zweiten Anschlußbereich 5 des programmierbaren Elements 3 bereitgestellt werden kann.

Die Überlagerung des ersten Potentials Uext und Ubb am ersten Anschluß 4 und am zweiten Anschluß 5 des programmierbaren Elements 3 führt zu einem Überschreiten des für den Programmier- oder Brennvorgangs des programmierbaren Elements 3 notwendigen Brennspannung Uburn. Da das erste und das zweite Potential im Betrieb der Halbleiterschaltungsanordnung 10 ständig bereitstehen müssen, ist es notwendig, die Beaufschlagung der Potentiale auf die ersten und zweiten Anschlußbereiche 4 bzw. 5 des programmierbaren Elements 3 ausschließlich zu einem wohl definierten Zeitpunkt, dem Brennzeitpunkt, vorzusehen. Dazu ist bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung 10 in der Verbindungseinrichtung 6 zwischen dem ersten Anschlußbereich 4 und der ersten Potentialeinrichtung 1 eine erste Schalteinrichtung 8 ausgebildet. Andererseits ist in der Verbindungseinrichtung 7 zwischen dem zweiten Anschlußbereich 5 des programmierbaren Elements 3 und der zweiten Potentialeinrichtung 2 eine weitere Schalteinrichtung 9 vorgesehen. Die Schalteinrichtungen 8 und/oder 9 werden durch Steuerleitungen 19 bzw. 20 durch eine vorgesehene Steuereinrichtung 16 mit Steuersignalen versehen, durch welche zum Brennzeitpunkt die Schalteinrichtungen 8 und/oder 9 geschlossen werden.

Ein Kontakt zwischen der ersten Potentialeinrichtung 1 und dem ersten Anschlußbereich 4 des programmierbaren Elements 3 und zwischen der zweiten Potentialeinrichtung 2 und dem zweiten Anschlußbereich 5 des programmierbaren Elements 3 wird somit nur dann hergestellt, wenn über die Steuerleitungen 19 bzw. 20 – nämlich zum Zeitpunkt eines gewünschten Brennvorgangs – ein entsprechendes Steuersignal an die Schalteinrichtungen 8 bzw. 9 abgegeben wird. Beim Fehlen eines derartigen Steuersignals ist die Verbindung zwischen den Potentialeinrichtungen 1, 2 und den Anschlußbereichen 4, 5 jeweils unterbrochen.

Andererseits ist ein Zugriff des übrigen Teils 25 der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung 10 auf den ersten Anschlußbereich 4 und den zweiten Anschlußbereich 5 über die Zugriffsleitungen 12 bzw. 13 und somit auf den elektrischen Zustand des programmierbaren Elements 3 ständig möglich, außer zu dem Zeitpunkt, zu welchem über Steuerleitungen 21 und 22 mittels der Steuereinrichtung 16 an die in den Zugriffseinrichtungen 12 und 13 angeordneten Schalteinrichtungen 14 und 15 Steuersignale abgegeben werden, durch welche der ansonsten ständig bestehende leitende Kontakt zwischen der übrigen Schaltungsanordnung 25 und dem ersten und zweiten Anschluß 4, 5 z. B. zum Zeitpunkt des gewünschten Brennvorgangs unterbrochen wird.

Mit dieser Maßnahme wird gerade zum Brennzeitpunkt das programmierbare Element 3 an seinen Anschlußbereichen 4 und 5 mit der Potentialdifferenz Ubb – Uext beaufschlagt, wobei zum selben Zeitpunkt der übrige Bereich 25 der erfindungsgemäßen Halbleiterschaltungsanordnung 10 durch Unterbrechung mittels der Schaltungseinrichtungen 14 und 15 in den Leitungen 12 und 13 eine Abkopplung von der Brennspannung erfährt.

Zur Steuerung des Brennvorgangs empfängt die Steuereinrichtung 16 über eine Steuerleitung 17 Steuersignale sowie über eine Adreßleitung 18 ein entsprechendes Adreßsignal zur jeweiligen Auswahl des zu programmierenden Elements 3.


Anspruch[de]
  1. Halbleiterschaltungsanordnung, insbesondere Halbleitermodul, Chip oder dergleichen, mit:

    – mindestens einer ersten Potentialeinrichtung (1), welche zumindest zum Bereitstellen eines ersten Potentials (Uext), insbesondere zur generellen und/oder externen Spannungsversorgung der Halbleiterschaltungsanordnung (10), ausgebildet ist,

    – mindestens einer zweiten Potentialeinrichtung (2), welche zumindest zum Bereitstellen eines zweiten Potentials (Ubb), insbesondere zur generellen und/oder negativen Vorspannung mindestens eines Substratbereichs der Halbleiterschaltungsanordnung (10), ausgebildet ist,

    – mindestens einem programmierbaren Element (3), welches mindestens einen ersten und einen zweiten Anschlußbereich (4, 5) aufweist und welches so ausgebildet ist, daß sein elektrischer Zustand, insbesondere sein Ohmscher Widerstand durch Beaufschlagung mit einer derartigen Potentialdifferenz zwischen den beiden Anschlußbereichen (4, 5) dauerhaft veränderbar ist, deren Wert eine für das programmierbare Element (3) vorgegebene Brennspannung (Uburn) mindestens erreicht,

    – mit einer ersten elektrischen Verbindungseinrichtung (6), durch welche der erste Anschlußbereich (4) des programmierbaren Elements (3) mit der ersten Potentialeinrichtung (1) leitend verbindbar ist, und

    – mit einer zweiten elektrischen Verbindungseinrichtung (7), durch welche der zweite Anschlußbereich (5) des programmierbaren Elements (3) mit der zweiten Potentialeinrichtung (2) leitend verbindbar ist,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß steuerbare Schalteinrichtungen (14, 15) vorgesehen sind, durch welche ein Abgriff des ersten und/oder des zweiten Anschlußbereichs (4, 5) – insbesondere des elektrischen Zustands – des programmierbaren Elements (3) zumindest durch einen Teil (25) der Halbleiterschaltungsanordnung (10) im wesentlichen – insbesondere während eines Brennvorgangs – steuerbar unterbrechbar ist.
  2. Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das programmierbare Element (3) jeweils als reversible und/oder irreversible elektrische Fuse und/oder Anti-Fuse oder dergleichen ausgebildet ist.
  3. Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Potentialeinrichtung (1, 2) jeweils als Generatoreinrichtung zum internen Generieren des jeweiligen Potentials und/oder als Zuführeinrichtung zum Zuführen des jeweiligen Potentials, insbesondere von extern, ausgebildet sind.
  4. Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltungsanordnung (10) und/oder die erste Potentialeinrichtung (1) so ausgebildet sind, daß – insbesondere direkt durch diese – das erste Potential (Uext) anhebbar ist.
  5. Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltungsanordnung (10) und/oder die zweite Potentialeinrichtung (2) so ausgebildet sind, daß – insbesondere direkt durch diese – das zweite Potential (Ubb) absenkbar ist.
  6. Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschaltungsanordnung (10), die erste Potentialeinrichtung (1) und/oder die zweite Potentialeinrichtung (2) so ausgebildet sind, daß – insbesondere direkt durch diese – das erste und/oder das zweite Potential (Uext, Ubb) temporär für einen Brennvorgang anhebbar bzw. absenkbar sind.
  7. Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung des Spannungsnetzes, insbesondere des ersten Potentials (Uext), des zweiten Potentials (Ubb) und/oder der aufzubringenden Brennspannung (Uburn), eine Kapazität im Bereich einer Grenzschicht von Halbleitersubstratbereichen, insbesondere einer Kapazität zwischen isolierten P-Wannen- und vergrabenen N-Wannenbereichen, schaltbar sind.
  8. Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung eines Brennvorganges eines jeweiligen programmierbaren Elements (3) eine Steuereinrichtung (16) vorgesehen ist, welche zur Auswahl des zu programmierenden Elements (3) und/oder des Zeitpunkts und/oder des Wertes zur Anhebung/Absenkung des ersten/zweiten Potentials (Uext, Ubb) ausgelegt ist.
  9. Halbleiterschaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (16) eine Schieberegistereinrichtung, insbesondere zur Auswahl des zu programmierenden Elements (3) aus einer Mehrzahl programmierbarer Elemente, aufweist.
  10. Halbleiterschaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß steuerbare Schalteinrichtungen (8, 9) vorgesehen sind, durch welche das erste und das zweite Potential (Uext, Ubb) auf den ersten bzw. zweiten Anschlußbereichen (4, 5) des jeweiligen programmierbaren Elements (3) schaltbar sind und welche insbesondere durch die Steuereinrichtung (16) steuerbar sind.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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