专利名称：电可编程开关电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路，特别涉及一种电可编程开关电路。
背景技术：
可编程熔丝或开关被广泛用于集成电路中，是集成电路制造后修调集成电路的性能、弥补集成电路设计或制造中出现差错的常用手段。随着对集成电路内建自测试以及集成电路性能要求的提高，需要能进行多次可编程的开关器件来修调集成电路性能。目前常用的可编程开关技术主要有两种一种是利用激光对熔丝进行破坏性的编程，将熔丝熔断。这种激光修调的方法在集成电路中普遍使用。另一种是采用电信号进行编程，如采用电迁移熔丝技术，即使用大电流把熔丝熔断，以实现编程。电迁移熔丝是“一次 性的”，一旦熔丝破坏，就无法回复到原来的状态，属于一次性可编程(OTP)的方法。这种技术的缺陷是占用的芯片面积较大、代价高、熔丝速度慢，一般在毫秒级，并且是一次性的。随着熔丝技术的发展，非破坏性的编程方法越来越受到用户的欢迎，有必要开发一种多次可编程的开关以实现对集成电路的修调以及集成电路内建自测试等方面的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可多次编程的电可编程开关电路。为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的一种电可编程开关电路，包括具有第一连接端及接地端的相变单元。本发明提供的另一种电可编程开关电路，包括具有第一连接端及第二连接端的第一相变单元，且所述第一连接端及第二连接端都非接地端；以及与所述第一连接端连接以便能与所述相变单元构成电流通路的环路器件。优选地，所述环路器件包括第二相变单元、受控开关管、二极管等。综上所述，本发明的电可编程开关电路采用相变单元来实现开关的功能，通过控制流入相变单元的电流来实现多次的可逆编程。
图I为本发明的电可编程开关电路的一种实施例示意图。图2a与2b为图I所示的电可编程开关电路的工作过程示意图。图3为本发明的电可编程开关电路的另一种实施例示意图。图4a至4c为图3所示的电可编程开关电路的具体电路示意图。图5a至5d为分别为图4a至4c所示的电可编程开关电路的工作过程示意图。
具体实施例方式请参阅图I，本发明的电可编程开关电路SI包括具有第一连接端LI及接地端的相变单元。其中，所述相变单元可采用相变材料，如硫系化物的非晶半导体等来形成。需要说明的是，为简化图示，相变单元以可变电阻R来表示。所述电可编程开关电路SI的工作过程如下清参见图2a，高速、短时间的大电流脉冲电流源Il由所述第一连接端LI接入，使得相变单元转化为高阻的非结晶态(即对相变单元R进行Reset操作)，此时，所述相变单元可视为断开的开关。
再请参见图2b，小电流，宽脉冲电流源12由所述第一连接端LI接入，使得相变单元转化为低阻的结晶状态(即对相变单元R进行set操作)，此时，所述相变单元可视为闭合的开关。由上所述，通过在所述电可编程开关电路SI的第一连接端LI接入不同的电流源，即可控制所述相变单元的阻值，从而使电可编程开关电路SI具有开闭的功能。再请参见图3，其为本发明又一实施例的电可编程开关电路示意图。所述电可编程开关电路S2包括第一相变单元及环路器件。所述第一相变单元具有第一连接端LI及第二连接端L2，且所述第一连接端及第二连接端都非接地端。所述相变单元可采用相变材料，如硫系化物的非晶半导体等来形成。需要说明的是，为简化图示，相变单元以可变电阻R来表示。所述环路器件与所述第一连接端LI连接以便能与所述相变单元构成电流通路。作为一种优选方式，所述环路器件包括第二相变单元。如图4a所示，所述电可编程开关电路S21包括第一相变单元R与第二相变单元Rl。其中，第一相变单元R与第二相变单元Rl都由相变材料形成，两者的相变材料可以相同，也可以不同。作为另一种优选方式，所述环路器件包括受控开关管。如图4b所示，所述电可编程开关电路S22包括第一相变单元R与NMOS开关管。本领域技术人员应该理解，所述受控开关管也可为PMOS管，多个级联的NMOS管等。作为又一种优选方式，所述环路器件包括受控开关管。如图4c所示，所述电可编程开关电路S23包括第一相变单元R与NPN型晶体三极管。本领域技术人员应该理解，所述受控开关管也可为PNP型晶体三极管，多个级联的NPN型晶体三极管等。作为又一种优选方式，所述环路器件还包括二极管(未予图示)。需要说明的是，本领域技术人员应该理解，环路器件并非以所示为限，事实上，其可以是上述几种方式的组合，例如，环路器件由第二相变单元与受控开关管串联而成；又例如，环路器件由NMOS管与二极管串联而成等等。以下将逐一来详述各电可编程开关电路的工作过程请参见图5a及5b，其为所述电可编程开关电路21的工作过程首先通过电流源Ill对相变单元Rl进行Set操作，使相变单元Rl变为低阻；然后通过电流源121对相变单元R2和Rl进行Reset操作，使相变单元Rl和R2都变为高阻状态。如此，相变单元R可视为断开的开关，即第一连接端LI和第二连接端L2之间呈断开状态。而如果需第一连接端LI和第二连接端L2之间电连通，则可先通过电流源122对相变单元Rl和R2进行Set操作，使相变单元Rl和R2都变为低阻状态，然后通过电流源112对相变单元Rl进行Reset操作，使相变单元Rl变为高阻状态，这样第一连接端LI和第二连接端L2之间就变为低阻状态，也就是第一连接端LI和第二连接端L2之间呈电连通状态。请参见图5c，其为所述电可编程开关电路22的工作过程先控制NMOS管的栅极电压Vg为高电平，随后一电流源由第二连接端L2接入，对相变单元R进行Set操作，以使相变单元R呈低阻态，接着，使NMOS管的栅极控制电压Vg变为低电平，由此，第一连接端LI和第二连接端L2之间电连通。而如果需第一连接端LI和第二连接端L2之间断开，则可先控制NMOS管的栅极电压Vg为高电平，随后另一电流源由第二连接端接入，对相变单元R进行Reset操作，以使相变单元R呈高阻态，接着，使NMOS管的栅极控制电压Vg变为低电平，由此，第一连接端LI和第二连接端L2之间断开。请参见图5d，其为所述电可编程开关电路23的工作过程 先控制NPN管的基极电压Vb为高电平，一电流源由第二连接端L2接入，对相变单元R进行Set操作，以以使相变单元R呈低阻态，接着，使NPN管的基极控制电压Vb变为低电平，由此，第一连接端LI和第二连接端L2之间电连通。而如果需第一连接端LI和第二连接端L2之间断开，则可先控制NPN管的基极电压Vb为高电平，另一电流源由第二连接端L2接入，对相变单元R进行Reset操作，以使相变单元R呈高阻态，接着，使NPN管的基极控制电压Vb变为低电平，由此，，第一连接端LI和第二连接端L2之间断开。综上所述，本发明的电可编程开关电路基于相变单元的高阻及低阻态，来实现开关的功能，且可以进行多次的可逆编程。上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
权利要求
1.一种电可编程开关电路，其特征在于包括 具有第一连接端及接地端的相变单元。
2.—种电可编程开关电路，其特征在于包括 具有第一连接端及第二连接端的第一相变单元，且所述第一连接端及第二连接端都非接地端； 与所述第一连接端连接以便能与所述相变单元构成电流通路的环路器件。
3.如权利要求2所述的电可编程开关电路，其特征在于所述环路器件包括第二相变单元。
4.如权利要求2所述的电可编程开关电路，其特征在于所述环路器件包括受控开关管。
5.如权利要求4所述的电可编程开关电路，其特征在于所述受控开关管包括MOS管、晶体三极管或二极管。
全文摘要
本发明提供的一种电可编程开关电路，包括具有第一连接端及接地端的相变单元。本发明提供的另一种电可编程开关电路，包括具有第一连接端及第二连接端的第一相变单元，且所述第一连接端及第二连接端都非接地端；以及与所述第一连接端连接以便能与所述相变单元构成电流通路的环路器件。由前所述，通过控制流入相变单元的电流可实现对电可编程开关电路的多次可逆编程。
文档编号G11C17/16GK102750985SQ20111010080
公开日2012年10月24日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者周桂华, 宋志棠, 王倩, 蔡道林, 金荣, 陈后鹏, 陈小刚 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所