DE19641420B4 - Schaltungen zum variablen Einstellen der Schwellenspannung für ein Halbleiterbauteil - Google Patents

Schaltungen zum variablen Einstellen der Schwellenspannung für ein Halbleiterbauteil Download PDF

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Abstract

Schaltung zum variablen Einstellen der logischen Schwellenspannung eines Inverters, der einen p-MOSFET (11), an dessen Gate als Eingangssignal ein erstes Datensignal anliegt, und ein zum p-MOSFET (11) in Reihe geschaltetes nichtflüchtiges Speicherbauteil (13) in Form eines n-MOSFETs aufweist, mit einer Programmiereinheit (12), deren Ausgang (B) mit dem Gate des nichtflüchtigen Speicherbauteils (13) verbunden ist, an welchem in Abhängigkeit vom ersten Datensignal und von einem zweiten Datensignal in Form eines Programmiersignals entweder eine erste Spannung (Vpp) zum Programmieren oder eine dem ersten Datensignal entsprechende Spannung anliegt, wobei die Schwellenspannung des nichtflüchtigen Speicherbauteils (13) entsprechend der von der Programmiereinheit (12) empfangenen ersten Spannung (Vpp) programmierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft Schaltungen zum variablen Einstellen der Schwellenspannung für ein Halbleiterbauteil.
  • Im allgemeinen wird die Schwellenspannung bei der Herstellung eines Halbleiterbauteils durch Implantation von Fremdstoffionen bestimmt, und es handelt sich um einen Punkt, gemäß dem eine Ausgangsspannung Vout in bezug auf eine Eingangsspannung Vin umgesetzt wird, wodurch der eingeschaltete oder ausgeschaltete Zustand eines Transistors definiert wird.
  • Eine logische Schwellenspannung stellt die Schwellenspannung genau ein, um die Logikcharakteristik eines Transistors zu bestimmen.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine bekannte Ausführungsform eines Inverters bei einer herkömmlichen Schaltung zum Einstellen des Schwellenwerts beschrieben.
  • 1 ist eine Schnittansicht, die einen Ionenimplantationsprozess zum Einstellen der Schwellenspannung bei einem herkömmlichen Halbleiterbauteil veranschaulicht, und die 2a und 2b veranschaulichen die Ausführungsform eines herkömmlichen Inverters, in den Ionen zum Einstellen der Schwellenspannung implantiert sind.
  • Wie es in 1a dargestellt ist, wird auf dem Isolierbereich eines Halbleitersubstrats 1 mit einem aktiven Bereich und dem Isolierbereich ein isolierender Oxidfilm 2 hergestellt. Danach wird auf der gesamten Fläche des isolierenden Oxidfilms 2 ein erster Photoresist 3 abgeschieden und entwickelt und belichtet, um auf dem aktiven Bereich des Halbleitersubstrats 1 ein erstes Photoresistmuster auszubilden. Dann wird eine erste Ionenimplantation zum Einstellen der Schwellenspannung ausgeführt.
  • Abschließend wird, wie es in 1b dargestellt ist, nach dem Entfernen des ersten Photoresists 3 erneut ein zweiter Photoresist 4 auf die gesamte Fläche aufgetragen. Durch einen Belichtungs- und Entwicklungsprozess wird auf dem aktiven Bereich angrenzend an den Bereich mit Ionenimplantation ein zweites Photoresistmuster hergestellt, und dann erfolgt eine zweite Ionenimplantation zum Einstellen der Schwellenspannung.
  • Danach wird, wie es in 1c dargestellt ist, nach dem Entfernen des zweiten Photoresists 4, erneut ein dritter Photoresist 5 auf der gesamten Fläche abgeschieden. Durch einen Photolithographieprozess wird auf dem aktiven Bereich angrenzend an den Bereich mit Ionenimplantation ein drittes Photoresistmuster erzeugt, und dann wird eine dritte Ionenimplantation zum Einstellen der Schwellenspannung ausgeführt.
  • Dann wird, wie es in 1d dargestellt ist, eine Gateelektrode 6 auf einem vorbestimmten Abschnitt des aktiven Bereichs des Halbleitersubstrats 1, in das Ionen implantiert sind, hergestellt. Danach werden Fremdstoffionen mit hoher Konzentration in das Halbleitersubstrat 1 zu beiden Seiten der Gateelektrode 6 implantiert, um einen Source- und einen Drainbereich 7 herzustellen, um mehrere Transistoren zu erzeugen.
  • 1e veranschaulicht beim vorstehend beschriebenen Prozess hergestellte Transistoren.
  • Bei der bekannten Ausführungsform umfasst der in 2a dargestellte Inverter einen p-MOSFET 1, der abhängig von einem Signal (niedriger oder hoher Pegel) an einem Eingangsanschluss Vin arbeitet und zu dem ein erster n-MOSFET 2 parallel geschaltet ist. Der in 2b dargestellte Inverter umfasst einen zweiten n-MOSFET 3, der abhängig von einem Signal (niedrig oder hoch) an einem Eingangsanschluss Vin arbeitet, und ein Lastelement, das mit einem Spannungsanlegeanschluss Vdd verbunden ist.
  • Die Funktion des Inverters bei der herkömmlichen Schaltung zum Einstellen der Schwellenspannung mit dem vorstehend angegebenen Aufbau besteht darin, eine logische Schwellenspannung dadurch zu programmieren, dass eine Implantation mit Fremdstoffionen ausgeführt wird, die für die Charakteristik des in 2a dargestellten p-MOSFET 1 geeignet ist, und eine Implantation mit Fremdstoffionen, die für die Charakte ristik des n-MOSFET 2 geeignet ist. So wird, wenn das Signal am Eingangsanschluss Vin niedrigen Pegel aufweist, der p-MOSFET 1 eingeschaltet, um am Ausgangsanschluss Vout ein Signal mit dem logischen Wert "hoch" auszugeben. Wenn das Signal am Eingangsanschluss hohen Pegel aufweist, wird der n-MOSFET 2 eingeschaltet, um am Ausgangsanschluss Vout ein Signal mit dem logischen Wert "niedrig" auszugeben.
  • Auch wird, wie es in 2b dargestellt ist, die logische Schwellenspannung für den zweiten n-MOSFET 3 programmiert. Demgemäß wird, wenn das Signal am Eingangsanschluss Vin niedrigen Pegel aufweist, der zweite n-MOSFET 3 ausgeschaltet, um den Wert logisch "hoch" auszugeben, und wenn das Signal am Eingangsanschluss Vin hohen Pegel aufweist, wird der zweite n-MOSFET 3 eingeschaltet, um mittels des Lastelements am Ausgangsanschluss Vout den Wert logisch "niedrig" auszugeben.
  • Der Inverter für die herkömmliche Schaltung zum Einstellen der Schwellenspannung mit dem vorstehend angegebenen Aufbau zeigt die folgenden Schwierigkeiten.
  • Erstens muss, wie es in 1 dargestellt ist, ein Maskierungsvorgang mehrfach ausgeführt werden, um durch Ionenimplantation verschiedene Schwellenspannungen zu programmieren, wie sie der Anzahl von Transistoren entsprechen, um für die Charakteristik des Inverters geeignet zu sein.
  • Zweitens ist es schwierig, da die Schwellenspannung VT durch die Eigenschaften der auf die obenbeschriebene Weise hergestellten Schaltung programmiert ist, die logischen Eigenschaften der Schaltung zu ändern, was winzige Einstellungen einer Analogschaltung unmöglich macht.
  • Drittens sollte, um den logischen Schwellenwert oder die Verstärkungseigenschaften der Schaltung zu ändern, ein externes Bauteil von außen an den Chip angeschlossen werden.
  • Die US 5 200 919 A betrifft eine EEPROM-Zelle mit wählbarer Schwellenspannung. Hierbei umfasst eine nichtflüchtige Speicherzelle einen n-Kanal zwischen einem Source- und einem Drainbereich, ein Floatinggate und ein Steuergate, an das über eine Leitung eine Spannung von einem Gatespannungssteuerkreis anlegbar ist. Während eines Schreib- oder Programmierzyklus wird der Drainbereich der nichtflüchtigen Speicherzelle über eine Drainspannungssteuerschaltung auf Masse gelegt, während der Sourcebereich schwimmend gehalten wird. Dann wird eine hohe Spannung vom Gatespannungssteuerkreis an das Steuergate angelegt. Um die jeweils eingestellte Schwellenspannung zu überwachen ist ein p-Kanal-Transistor in einer n-Wanne angeordnet, die in einer p-Wanne gebildet ist, in der der als nichtflüchtiges Speicherbauteil dienende n-Kanal-Transistor ausgebildet ist. Das Floatinggate und das Steuergate des n-Kanal-Transistors erstrecken sich über einen Feldoxidbereich zwischen den beiden Transistoren hinweg und bilden Floatinggate und Steuergate des p-Kanal-Transistors auf dessen Kanalbereich. Beim Schreib- oder Programmierbetrieb wird die Leitfähigkeit des p-Kanals des Transistors in Abhängigkeit von den in das Floatinggate injizierten Ladungen überwacht, um zu ermitteln, wann die gewünschte Schwellenspannung erreicht ist.
  • Die DE 39 25 153 A1 beschreibt einen elektrisch löschbaren, programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), der auf n-MOS-Technik oder wahlweise auf p-MOS-Technik basiert. Bei diesem Speicher ist das Sourcegebiet eines Speichertransistors einer Speicherzelle mit einer Konstantspannungswandelschaltung verbunden. Hierbei verändert die Konstantspannungswandelschaltung das an das Sourcegebiet beim Einschreiben in einen Speichertransistor anzulegende Spannungsniveau auf der Basis eines Ausgangssignals von einer Eingangsdaten-Umwandlungsschaltung. Die Schwellenspannung des Speichertransistors kann also durch Anlegen einer vorbestimmten Spannung an dessen Sourcegebiet gesteuert werden. Die Konstantspannungswandelschaltung umfasst drei Transistoren, die in Serie zwischen einer Quellenspannung und Massepotential geschaltet sind. Durch die Kombination von Binärdaten kann die Konstantspannungswandelschaltung vier verschiedene Spannungen erzeugen, die an das Sourcegebiet des Speichertransistors angelegt werden.
  • Die EP 0 548 866 A2 beschreibt eine nichtflüchtige Halbleiterspeichervorrichtung. Hierbei umfasst die Speichervorrichtung eine Y-Auswahlgruppe mit Schaltern, die jeweils eine ausgewählte Digit-Leitung mit einem Leseverstärker und einer Schreibschaltung verbinden. Diese Schalter bestehen jeweils aus n-Kanal-MOS-FETs. Die Schreibschaltung schreibt Daten in eine ausgewählte Speicherzelle, während der Leseverstärker die in der ausgewählten Speicherzelle gespeicherten Daten verstärkt. Ein Eingabe/Ausgabe-Puffer sendet Schreibdaten, die im Schreibmodus von einem Eingabe/Ausgabe-Ausgang an die Schreibschaltung geliefert werden, und gibt Daten aus, die von dem Leseverstärker an das Eingabe/Ausgabe-Ausgang geliefert werden.
  • Die US 4 596 938 A beschreibt eine Eingangsstufe für CMOS-Schaltungen, die selektiv an einen Eingang angelegte Signale invertiert oder nicht invertiert. Hierbei werden Programmierspannungen zum Bestimmen des zu erhaltenden Betriebsmodus über den gleichen Eingang angelegt, die auch für den normalen Logikeingang vorgesehen sind. Die Programmierspannungen werden an die Gates eines Paars von FETS, deren jeweilige Schwellenspannung programmierbar ist, angelegt, wobei die FETS in einer programmierbaren Latch-Konfiguration angeordnet sind.
  • Die US 5 394 362 A beschreibt einen elektrisch veränderbaren, nichtflüchtigen Speicher mit n Bits pro Speicherzelle. Hierbei ist ein elektrisch veränderbarer nichtflüchtiger Speicher vorgesehen, der Floatinggate-Speicherzellen einsetzt, die elektrisch verändert werden können, damit diese Kn verschiedene Schwellspannungen (wobei K gleich der Basis des verwendeten Zahlensystems ist) aufweisen, die wiederum Kn verschiedenen Kanalleitfähigkeitswerten und somit Kn verschiedenen Speicherzuständen entsprechen. Die Floatinggate-FET-Leitfähigkeit wird elektrisch durch Verwendung einer üblichen externen Programmier-Hardware verändert, die übliche Signale und Spannungen an die elektrisch veränderbare nichtflüchtige Speichervorrichtung liefert.
  • Die US 4 829 203 A beschreibt eine integrierte programmierbare Bitspeicherschaltung mit minimalem Stromverbrauch. Hierbei verwendet diese Schaltung zumindest ein Transistorpaar vom Anreicherungstyp mit einem gemeinsamen Floatinggate und umfasst ferner einen diodengekoppelten Transistor, um eine programmierbare Inverterschaltung aufzubauen, wodurch die Speicherung einer Bitinformation mit minimalem Stromverbrauch erreicht wird. Hierbei ist während einem Auslesebetrieb der Schaltung und ohne Ladung auf dem gemeinsamen Floatinggate des Transistorpaars der erste Transistor leitend und der zweite Transistor nicht leitend. Befindet sich Ladung auf dem gemeinsamen Floatinggate des Transistorpaars, so ist der zweite Transistor leitend und der erste Transistor nicht leitend. Somit ist der Zweck des Programmierens oder Beladens des gemeinsamen Floatinggates zur Speicherung eines Datenwerts, einen der programmierbaren Transistoren leitend und gleichzeitig den anderen nicht leitend zu machen, um eine digitale Speichervorrichtung mit minimalem Stromverbrauch zu schaffen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zum variablen Einstellen der Schwellenspannung für ein Halbleiterbauteil zu schaffen, bei der die Schwellenspannung eines Transistors leicht variiert werden kann.
  • Diese Aufgabe ist durch die Schaltungen der unabhängigen Ansprüche 1 oder 2 gelöst. Es wird eine Kapazität verwendet, die zwischen einem Steuergate und einem potentialungebundenen Gate eines programmierbaren, nichtflüchtigen Speicherbauteils ausgebildet ist. Dieses nichtflüchtige Speicherbauteil ist z. B. ein elektrisch programmierbarer Festwertspeicher (EPROM) oder ein elektrisch löschbarer und programmierbarer Festwertspeicher (EEPROM).
  • Die Vorteile der Erfindung werden aus der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nehmenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich.
  • 1 ist ein Querschnitt, der einen Herstellprozess für ein herkömmliches Halbleiterbauteil veranschaulicht, wobei die Schwellenspannung durch Ionenimplantation eingestellt wird;
  • 2 veranschaulicht eine bekannte Ausführungsform eines Inverters, bei dem Ionen zum Einstellen der Schwellenspannung implantiert sind;
  • 3a und 3b veranschaulichen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung zum variablen Einstellen der Schwellenspannung für ein Halbleiterbauteil, bzw. ein detailliertes Diagramm der Programmiereinheit bei der Erfindung;
  • 4 ist ein zeitbezogenes Diagramm für die erfindungsgemäße Programmiereinheit;
  • 5a und 5b sind Kurvenbilder, die die Charakteristik des logischen Schwellenwerts bei der Erfindung bzw. die zugehörige Eingangsspannung-Ausgangsspannung-Charakteristik zeigen; und
  • 6a und 6b veranschaulichen ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung zum variablen Einstellen der Schwellenspannung für ein Halbleiterbauteil bzw. ein zugehöriges zeitbezogenes Diagramm.
  • Wie es in 3a dargestellt ist, umfasst ein Inverter gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung einen durch ein Eingangssignal an einen Eingangsanschluss betriebenen p-MOSFET 11, eine Programmiereinheit 12 zum Bestimmen der Kondensatoreigenschaften eines n-MOSFET 13 durch das Eingangssignal und ein Programmiersignal, und diesen n-MOSFET 13, der als nichtflüchtiger Speicher arbeitet und dessen Funktionsumfang abhängig von der Stärke des Signals von der Programmiereinheit 12 und der Signaldauer bestimmt wird. Die MOSFETs 11 und 13 sind in Reihe geschaltet, und die Programmiereinheit 12 steuert das Gate des n-MOSFET 13 an.
  • Wie es in 3b dargestellt ist, enthält die Programmiereinheit 12 einen gemäß dem Programmiersignal betriebenen ersten n-MOSFET 21, einen gemäß dem invertierten Programmiersignal betriebenen zweiten n-MOSFET 22, einen ersten und einen zweiten p-MOSFET 23 und 24, die entsprechend dem durch den ersten und zweiten n-MOSFET 21 und 22 geführten Signal betrieben werden, einen Inverter 26 zum Invertieren des Programmiersignals, ein NOR-Gatter 27 zum Liefern eines n-MOS- Betriebsignals abhängig vom Programmiersignal und vom Eingangssignal, ein NAND-Gatter 28 zum Liefern eines p-MOS-Betriebssignals abhängig vom invertierten Programmiersignal und vom Eingangssignal, einen dritten p-MOSFET 29 und einen vierten n-MOSFET 30, die abhängig von Signalen betrieben werden, wie sie vom NOR-Gatter 27 bzw. vom NAND-Gatter 28 geliefert werden. Diese Bauelemente sind so verschaltet, wie es in 3b dargestellt ist.
  • Nun wird die Funktion des Inverters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung zum variablen Einstellen der Schwellenspannung mit dem vorstehend angegebenen Aufbau beschrieben.
  • Wenn an den Eingangsanschluss ein Signal niedrigen Pegels angelegt wird, wird der p-MOSFET 11 eingeschaltet. Wenn gleichzeitig ein Signal hohen Pegels an einen Anschluss für das Programmiersignal angelegt wird, werden Signale mit sowohl niedrigem als auch hohem Pegel an die Programmiereinheit 12 angelegt, wodurch ein Signal hohen Pegels ausgegeben wird und der nichtflüchtige n-MOS-Speicher 13 mit einer Schwellenspannung programmiert wird.
  • Dabei ist der p-MOSFET 11 eingeschaltet und der nichtflüchtige n-MOS-Speicher 13 abgeschaltet, so dass der Ausgangsanschluss invertiert ist und den logischen Pegel "hoch" zeigt.
  • Wenn ein Signal hohen Pegels an den Eingangsanschluss gelegt wird, schaltet der p-MOSFET 11 ab. Wenn auch ein Programmiersignal niedrigen Pegels angelegt wird, schaltet der mit der Schwellenspannung programmierte nichtflüchtige n-MOS-Speicher 13 durch, so dass sich am Ausgangsanschluss ein logisch "hohes" Signal ergibt.
  • Anders gesagt, programmiert der nichtflüchtige n-MOS-Spei cher 13 die Schwellenspannung unabhängig vom Eingangssignal Vin ein, wenn sowohl das Programmiersignal als auch das Eingangssignal hohen Pegel aufweisen. Wenn nur an den Anschluss für das Programmiersignal ein Signal niedrigen Pegels angelegt wird, arbeitet der programmierte, nichtflüchtige n-MOS-Speicher 13 abhängig vom Spannungszustand (niedrig oder hoch) am Eingangsanschluss.
  • Nun wird die Funktion der Programmiereinheit 12 detaillierter beschrieben.
  • Wie es in 3b dargestellt ist, schalten, wenn das Programmiersignal hoch ist und das Eingangssignal niedrig ist, der erste, zweite und dritte n-MOSFET 21, 23 und 25 ein, und der zweite n-MOSFET 22 schaltet aufgrund des durch den Inverter 2 invertierten Programmiersignals ab. Der vierte n-MOSFET 30 wird dadurch abgeschaltet, dass das Signal am Eingangsanschluss abhängig vom Programmiersignal in die Signale des NAND-Gatters 28 und des NOR-Gatters 27 umgesetzt wird.
  • Dabei wird, da über den dritten n-MOSFET 25 die Spannung Vpp an einen Ausgangsanschluss B ausgegeben wird, der der Gateanschluss des nichtflüchtigen n-MOS-Speichers 13 ist, eine logische Schwellenspannung in den letzteren einprogrammiert.
  • Demgegenüber schalten, wenn das Programmiersignal niedrig und das Eingangssignal hoch ist, der erste n-MOSFET 21, der zweite p-MOSFET 24 und der dritte n-MOSFET 25 wegen des Programmiersignals niedrigen Pegels ab. Aufgrund des durch den Inverter 26 invertierten Programmiersignals werden der zweite n-MOSFET 22 und der erste p-MOSFET 23 eingeschaltet, und der zweite p-MOSFET 24 und der dritte n-MOSFET 25 werden abgeschaltet. Der dritte p-MOSFET 29 wird durch Umsetzen des Eingangssignals in das des NAND-Gatters entsprechend dem invertierten Programmiersignal eingeschaltet. Daher wird der nichtflüchtige n-MOS-Speicher normalerweise durch die Spannung Vdd betrieben.
  • Wenn das Eingangssignal und das Programmiersignal beide niedrigen Pegel aufweisen, ergibt sich für beide gleichzeitig der logische Wert "niedrig". Daher wird der nichtflüchtige n-MOS-Speicher normal betrieben. Jedoch können nicht beide Signale gleichzeitig als solche mit hohem Pegel angelegt werden.
  • Die vorstehend beschriebene Funktion der erfindungsgemäßen Programmiereinheit ist im zeitbezogenen Steuerdiagramm der 4 zusammengefasst dargestellt. Wenn das Eingangssignal niedrigen Pegel aufweist und das Programmiersignal hohen Pegel aufweist, wird die Spannung Vpp an den Anschluss B gegeben, wodurch die logische Schwellenspannung des nichtflüchtigen n-MOS-Speichers mittels der Zeit programmiert wird, in der das Programmiersignal andauert. Wenn das Programmiersignal niedrig ist und das Eingangssignal hoch ist, wird die Spannung Vdd an den Anschluss B gegeben, wodurch der nichtflüchtige n-MOS-Speicher normal arbeitet.
  • Dabei ist das Programmiersignal ein spezielles Signal, das zum Bestimmen der logischen Schwellenspannung des nichtflüchtigen n-MOS-Speichers während der Aufrechterhaltungszeit dient, und das Eingangssignal ist ein spezielles, normal arbeitendes Signal.
  • 5a zeigt die Charakteristik für den logischen Schwellenwert abhängig von der Dauer des Programmiersignals und der Größe des nichtflüchtigen n-MOS-Speichers. Je größer der letztere ist, wobei sich die Größe für die jeweiligen vier Wortleitungen unterscheidet, desto kleiner ist die Schwellenspannung. Wenn die Programmierzeit zunimmt, steigt die Schwellenspannung allmählich an. Anders gesagt, wird die Schwellenspannung geändert.
  • 5b zeigt die Eingangsspannung-Ausgangsspannung-Charakteristik für die logische Schwellenspannung bei der Erfindung, wobei die Kurven zeigen, dass die Schwellenspannung allmählich mit der Steigung 1, abhängig von der Dauer der Programmierzeit, ansteigt. Um den nichtflüchtigen n-MOS-Speicher einzuschalten, sollte eine Schwellenspannung über der entsprechenden Eingangsspannung angelegt werden, um dadurch das Ausgangssignal des Inverters beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zu invertieren.
  • Nun wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen unter Verwendung der vorstehend angegebenen Charakteristik ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
  • Wie es in 6a dargestellt ist, verfügt eine Schaltung für variable Einstellung einer Schwellenspannung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung über eine durch ein Eingangssignal an einem Eingangsanschluss und ein Programmiersignal betriebene Programmiereinheit 31, einen nichtflüchtigen Speicher 32, dessen Funktionsausmaß abhängig von der Stärke und Dauer des Signals von der Programmiereinheit 31 bestimmt wird, einen fünften p-MOSFET 33, der durch ein Signal niedrigen Pegels so betrieben wird, dass er Strom durchlässt, einen sechsten p-MOSFET 34, einen durch ein Bezugssignal dauernd betriebenen fünften n-MOSFET 35 sowie einen durch ein Signal AMP betriebenen sechsten n-MOSFET 36. Diese Elemente sind so beschaltet, wie es in 6a dargestellt ist.
  • Unter Bezugnahme auf 6b wird nun die Funktion der Schaltung zum variablen Einstellen der Schwellenspannung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Wie es dort dargestellt ist, wird, bevor das Program miersignal in die Programmiereinheit 31 eingegeben wird, d. h. vor dem Programmieren, wenn ein Bezugssignal während des niedrigen Zustands des Programmiersignals eingegeben wird, ein Signal AMP hohen Pegels eingegeben, und es wird ein Eingangssignal niedrigen Pegels eingegeben, wodurch der fünfte und der sechste n-MOSFET 35 und 36 eingeschaltet werden, um dadurch ein Signal niedrigen Pegels an den fünften und sechsten p-MOSFET 33 und 34 vom Masseanschluss aus anzulegen, um den fünften und sechsten n-MOSFET 35 und 36 einzuschalten. Auch wird der nichtflüchtige Speicher durch das Eingangssignal und das Programmiersignal abgeschaltet, um am Ausgangsanschluss das Ausgangssignal Vpp auszugeben.
  • Wenn das Signal AMP niedrigen Pegel aufweist, wird das Bezugssignal erzeugt, und das Eingangssignal wechselt von niedrigem Pegel auf einen Pegel geringfügig über dem des Bezugssignals, wodurch der n-MOSFET 36 und der nichtflüchtige Speicher 32 abgeschaltet werden und der fünfte n-MOSFET 35 eingeschaltet wird, um einen Eingangs-Gleichgewichtszustand aufrechtzuerhalten, um die Spannung Vpp an den fünften p-MOSFET 33 anzulegen, wodurch der Ausgangsanschluss den vorigen Zustand aufrechterhalten kann.
  • Nachdem das Programmiersignal in die Programmiereinheit 31 eingegeben wurde, d. h. nach dem Programmieren, wodurch der nichtflüchtige Speicher 32 durch das Programmiersignal hohen Zustands mit einer hohen logischen Schwellenspannung programmiert wurde, wird dasselbe Ergebnis wie vor dem Programmieren erhalten, wenn ein Bezugssignal eingegeben wird, ein Signal AMP hohen Pegels eingegeben wird und ein Eingangssignal niedrigen Pegels eingegeben wird. Wenn das Bezugssignal eingegeben wird, das Signal AMP niedrig ist und das Eingangssignal vom niedrigen Zustand auf einen Zustand geringfügig über dem Bezugssignal wechselt, wird ebenfalls dasselbe Ergebnis wie vor dem Programmieren erzielt.
  • Wenn der Pegel am Eingangsanschluss höher als die logische Schwellenspannung des nichtflüchtigen Speichers 32 ist, wird dieser eingeschaltet, um die an den fünften p-MOSFET 33 angelegte Spannung Vpp über den sechsten n-MOSFET 36 auf Masse zu schalten, um dadurch den logischen Pegel "niedrig" am Ausgangsanschluss auszugeben.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann, da die Schaltung zum variablen Einstellen der Schwellenspannung eines Halbleiterbauteils gemäß der Erfindung die logische Schwellenspannung variieren kann, der Maskierungseffekt betreffend die Schwellenspannung bei der Ionenimplantation bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen verringert werden, um dadurch die Produktivität und Ausbeute zu verbessern.
  • Auch ist kein mit der Außenseite eines Chips verbundenes gesondertes Element erforderlich, da die Schwellenspannung so eingestellt werden kann, dass sie für die Eigenschaften einer gewünschten Schaltung geeignet ist.

Claims (6)

  1. Schaltung zum variablen Einstellen der logischen Schwellenspannung eines Inverters, der einen p-MOSFET (11), an dessen Gate als Eingangssignal ein erstes Datensignal anliegt, und ein zum p-MOSFET (11) in Reihe geschaltetes nichtflüchtiges Speicherbauteil (13) in Form eines n-MOSFETs aufweist, mit einer Programmiereinheit (12), deren Ausgang (B) mit dem Gate des nichtflüchtigen Speicherbauteils (13) verbunden ist, an welchem in Abhängigkeit vom ersten Datensignal und von einem zweiten Datensignal in Form eines Programmiersignals entweder eine erste Spannung (Vpp) zum Programmieren oder eine dem ersten Datensignal entsprechende Spannung anliegt, wobei die Schwellenspannung des nichtflüchtigen Speicherbauteils (13) entsprechend der von der Programmiereinheit (12) empfangenen ersten Spannung (Vpp) programmierbar ist.
  2. Schaltung zum variablen Einstellen der logischen Schwellenspannung für ein Halbleiterbauteil, mit – einer Programmiereinheit (31), die an ihrem Ausgang (B) eine Spannung liefert, die in Abhängigkeit von einem ersten und einem zweiten Datensignal einen von zumindest drei Pegeln annimmt; – einem nichtflüchtigen Speicherbauteil (32), dessen Schwellenspannung entsprechend der von der Programmiereinheit (31) empfangenen Spannung programmierbar ist; – einem mit dem nichtflüchtigen Speicherbauteil (32) in Reihe geschalteten ersten Transistor (33), der in Abhängigkeit von einem von einem zweiten Transistor (35) gelieferten Signal eine erste Spannung (Vpp) an das nichtflüchtige Speicherbauteil (32) liefert, wobei an den zweiten Transistor (35) ein Bezugssignal anlegbar ist, das sich in einem Zwischenzustand zwischen einem ersten und einem zweiten Signalzustand befindet, – einem dritten Transistor (36), der mit dem nichtflüchtigen Speicherbauteil (32) in Reihe verbunden ist und der in Abhängigkeit von einem hohen Pegel eines Verstärkungssignals (AMP) betreibbar ist; und – einem vierten Transistor (34), der mit dem zweiten Transistor (35) in Reihe geschaltet ist und der in Abhängigkeit von einem vom letzteren gelieferten Signal die erste Spannung (Vpp) an den zweiten Transistor (35) liefert.
  3. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmiereinheit (12; 31) eine zweite Spannung (Vdd) ausgibt, wenn das erste Datensignal und das zweite Datensignal mit hohem bzw. niedrigem Pegel angelegt werden, wobei sie die erste Spannung (Vpp) ausgibt, wenn diese Signale mit niedrigem bzw. hohem Pegel angelegt werden, und sie eine dritte Spannung ausgibt, wenn diese Signale beide einen niedrigen Pegel aufweisen.
  4. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmiereinheit (12; 31) die Charakteristik der logischen Schwellenspannung des nichtflüchtigen Speicherbauteils (13; 32) dadurch variiert, dass sie die Aufrechterhaltungszeit des als Programmiersignal fungierenden zweiten Datensignals ändert.
  5. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine andere Charakteristik der logischen Schwellenspannung angezeigt wird, wenn das nichtflüchtige Speicherbauteil (13; 32) das als Programmiersignal fungierende zweite Datensignal mit konstanter Dauer empfängt.
  6. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Programmiereinheit (12; 31) zum Ausgeben einer mehrstufigen Spannung eine erste, zweite oder dritte Spannung ausgibt, wobei die erste Spannung (Vpp) von einer ersten Spannungsversorgung mit einem ersten, zweiten und dritten n-MOSFET (21, 22, 25) und einem ersten und zweiten p-MOSFET (23, 24) ausgegeben wird, die zweite Spannung (Vdd) von einer zweiten Spannungsversorgung mit einem NAND-Gatter (28) und einem dritten p-MOSFET (29) ausgegeben wird, und die dritte Spannung von einer dritten Spannungsversorgung mit einem NOR-Gatter (27) und einem vierten n-MOSFET (30) ausgegeben wird.
DE19641420A 1995-10-11 1996-10-08 Schaltungen zum variablen Einstellen der Schwellenspannung für ein Halbleiterbauteil Expired - Lifetime DE19641420B4 (de)

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KR34831/95 1995-10-11
KR1019950034831A KR0161867B1 (ko) 1995-10-11 1995-10-11 반도체 소자의 가변 문턱전압 조절회로

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