JP2001006378A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造後、何度でも不揮発性メモリの書き換え
電圧を調整可能な半導体集積回路装置を提供する。 【解決手段】 不揮発性メモリ１１を第１の領域１２と
第２の領域１３に分割し、第２の領域１３に基準電圧補
正データを記憶させる。電源投入時に、データバス１５
を介して基準電圧補正データをレジスタ１６に読み出し
格納する。レジスタ１６の値に応じて抵抗値が補正され
る抵抗値補正回路１９の抵抗値に応じて出力電圧を変化
させる基準電圧発生回路１８を設け、その出力電圧を基
準として不揮発性メモリ１１の書き換えを行うための書
き換え電圧を発生する。書き換え電圧は電圧入出力ピン
２２によって外部に出力される。外部から書き換え電圧
をモニターし、基準電圧補正データを書き換えることに
よって、書き換え電圧をいつでも、何度でも所望の値に
調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は不揮発性メモリを備
えた半導体集積回路装置に関するものであり、特にメモ
リ内部で発生する電圧が製造後、何度でも調整でき、エ
ンデュランス特性の劣化防止も可能な半導体集積回路装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路装置の一つである、電気
的に書き換え可能な不揮発性半導体メモリ（ＥＥＰＲＯ
Ｍ）において、書き換え電圧をメモリ内部で発生する技
術が知られている。そのために、例えば、外部から印加
された電源電圧を昇圧回路を用いて昇圧し、この昇圧電
源から、メモリ内部で発生する基準電圧に基づいて比較
器を用いて電圧を降圧し、書き換え電圧を発生する構成
が用いられる。

【０００３】一方、抵抗値を補正するためのデータをＥ
ＥＰＲＯＭに格納して、何度でも抵抗値を補正し直す技
術も知られている。

【０００４】図４は特開平５−３４６８２７号に記載さ
れた電圧調整回路装置である。Ｒ１〜Ｒ５は抵抗、Ｔｒ
１〜Ｔｒ４はトランジスタ、１はＥＥＰＲＯＭ、２は制
御回路、３はレジスタである。複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ４に
対して直列もしくは並列的にトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ
４が接続されており、ＥＥＰＲＯＭ１に記憶されている
補正データを制御回路２によって読み出し、レジスタ３
を経てトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のＯＮ・ＯＦＦの制
御をする。これにより、抵抗列の抵抗値を所望値に設定
することができ、素子のばらつきを補正できる。ＶＤＤ
は電源電圧、Ｖは基準電圧である。

【０００５】特開平５−３４６８２７号に記載された技
術は、このように補正された抵抗を用いて、電源電圧Ｖ
ＤＤを分圧し、基準電圧Ｖと比較し、電源電圧ＶＤＤが
低いときに誤動作防止のため、リセット信号を発生する
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】不揮発性メモリの書き
換え電圧をメモリ内部で発生するようにすると、基準電
圧発生回路の素子特性のプロセスばらつき等によって、
書き換え電圧の設計値からのずれが生じる。このずれを
設計値に近づけるために基準電圧の補正を行うための手
段が必要になる。基準電圧は何度でも調整し直すことが
できるようにするのが望ましい。また、不揮発性メモリ
では、書き換え電圧が使用期間中変わらず一定であると
すると、書き換え回数増加によるエンデュランス特性の
劣化という問題が生じる。

【０００７】本発明は、不揮発性メモリの書き換え電圧
の補正を何度でも可能にし、さらに不揮発性メモリの書
き換え回数増加によるエンデュランス特性の劣化をも防
ぐことが可能な半導体集積回路装置を提供することを目
的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
装置は、不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリから基
準電圧補正データを読み出し格納する第１のレジスタ
と、前記第１のレジスタの値に応じて抵抗値が補正され
る抵抗値補正回路と、前記抵抗値補正回路の抵抗値に応
じて出力電圧を変化させる基準電圧発生回路と、前記不
揮発性メモリおよび前記第１のレジスタの動作を制御す
る制御回路とを有する。

【０００９】この構成により、不揮発性メモリの基準電
圧補正データを書き換えることによって、基準電圧発生
回路から発生される基準電圧を、製造後、何度でも調整
することが可能になる。

【００１０】前記不揮発性メモリの書き換えを行うため
の書き換え電圧は、前記基準電圧発生回路の出力電圧を
基準として発生される。

【００１１】前記書き換え電圧は、電圧出力手段によっ
て外部に出力される。外部に出力された電圧から基準電
圧の設計値からのずれを求めて、基準電圧補正データを
生成し、不揮発性メモリに書き込むことが可能になる。

【００１２】前記不揮発性メモリは第１の領域と第２の
領域に分割され、第２の領域に前記基準電圧補正データ
を記憶する。第２の領域を補正データや回数データなど
の専用の領域とすることで、これらのデータの誤書き換
えを防ぐことができる。

【００１３】本発明の半導体集積回路装置は、前記不揮
発性メモリのデータを外部に読み出す第１のデータバス
と、前記不揮発性メモリから前記第１のレジスタに前記
基準電圧補正データを転送する第２のデータバスとをさ
らに有することが好ましい。

【００１４】この構成により、第１のデータバスの負荷
が小さくなり、複数の不揮発性メモリとレジスタを配置
したときに第１のデータバスを共有化することが可能に
なる。

【００１５】本発明の半導体集積回路装置は、前記不揮
発性メモリの書き換え回数をカウントするカウンタと、
電源投入時に前記不揮発性メモリから読み出された回数
データを格納する第２のレジスタと、前記カウンタによ
りカウントされた値と前記第２のレジスタの回数データ
とを比較する比較器とをさらに有し、前記比較器の出力
は前記制御回路に入力され、前記制御回路は前記比較器
の比較結果に基づいて、前記不揮発性メモリに記憶され
た基準電圧補正データを、前記書き換え電圧がより高く
なるように書き換えるよう構成しても良い。

【００１６】この構成により、不揮発性メモリの書き換
え回数が所定の回数に達したときに書き換え電圧が高め
られ、書き換え回数増加によるエンデュランス特性劣化
を防ぐことができる。

【００１７】前記制御回路は、電源遮断時に、前記不揮
発性メモリに記憶された前記回数データを、前記カウン
タのカウント値に従って減算された値に書き換えること
が好ましい。回数データが最初に設定された書き換え回
数からこれまでに行った書き換え回数を引いた値にな
り、次回の電源投入時には、カウンタをクリアした状態
からカウントを始めて回数データと比較すれば良いこと
になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１９】（第１の実施形態）図１は本発明の第１の
実施形態における半導体集積回路装置を示すものであ
る。図１において、１１は補正データを記憶する不揮発
性メモリ、１２は不揮発性メモリ１１内の第１の領域、
１３は不揮発性メモリ１１内の第２の領域、１４は不揮
発性メモリ１１から外部にデータを読み出す第１のデー
タバス、１５はレジスタ１６に補正データを転送する第
２のデータバス、１６は不揮発性メモリ１１に書き込ま
れた補正データを読み出して格納しておくためのレジス
タ、１７は不揮発性メモリ１１やレジスタ１６を制御す
る制御回路、１８は基準電圧発生回路、１９は基準電圧
を補正するための抵抗値補正回路、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、
Ｒ４は補正用の抵抗、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は補正用
の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４をそれぞれゲート電圧に
応じて短絡するためのトランジスタである。Ｍ５、Ｍ６
はＰチャネルトランジスタ、Ｍ７、Ｍ８はＮチャネルト
ランジスタ、Ｒ５は抵抗であり、抵抗値補正回路１９と
共に基準電圧発生回路１８を構成している。２０は外部
から印加された電源電圧よりも高い電圧を半導体集積回
路内部で発生する昇圧回路、２１は昇圧回路２０で発生
された内部昇圧電源電圧を基準電圧発生回路１８の出力
を基準として電圧を下げ、書き換え電圧として不揮発性
メモリ１１に供給するための降圧回路、２２は書き換え
電圧を外部からモニターするための入出力ピンである。

【００２０】本実施形態の半導体集積回路装置は、補正
データが記憶されている不揮発性メモリ１１と不揮発性
メモリ１１から読み出された補正データを格納するレジ
スタ１６が専用のデータバス１５で接続されており、制
御回路１７が不揮発性メモリ１１とレジスタ１６に接続
され、それぞれを制御する。レジスタ１６は基準電圧発
生回路１８内に設けた抵抗値補正回路１９の補正用抵抗
Ｒ１〜Ｒ４を選択的に短絡するためのトランジスタＭ１
〜Ｍ４のゲートに接続されている。直列接続された補正
用抵抗Ｒ１〜Ｒ４の各々の一方の端子にトランジスタＭ
１〜Ｍ４のドレイン、もう一方の端子にトランジスタＭ
１〜Ｍ４のソースが接続されている。レジスタ１６に格
納された補正データが１のときに対応するトランジスタ
がＯＮし、補正データが０のときに対応するトランジス
タがＯＦＦする構成となっている。

【００２１】以上のように構成された半導体集積回路装
置について、以下その動作を説明する。

【００２２】電源投入時、制御回路１７によりレジスタ
１６のデータをクリアする。次に制御回路１７により不
揮発性メモリ１１の第２の領域１３に書き込まれている
補正データを読み出し、第２のデータバス１５を通し
て、その読み出された補正データをレジスタ１６に転送
し、格納する。はじめは不揮発性メモリ１１の第２の領
域１３に補正データが書き込まれていない状態なので、
レジスタ１６にはデータ０が転送される。

【００２３】次に、基準電圧発生回路１８で発生する電
圧を測定し、その測定値と設計値とのずれを求める。基
準電圧発生回路１８で発生する電圧を基準とした電圧が
降圧回路２１から書き換え電圧として低インピーダンス
で出力されるので、この書き換え電圧を、外部から電圧
入出力ピン２２を介してモニターすることによって、基
準電圧発生回路１８で発生する電圧を測定することがで
きる。なお、電圧入出力ピン２２は、基準電圧発生回路
１８の基準電圧を用いず、外部から書き換え電圧を直接
入力して試験を行う場合には、入力ピンとして用いられ
る。

【００２４】図２は、抵抗値補正回路および抵抗Ｒ５を
合わせた抵抗値Ｒと基準電圧発生回路１８で発生する基
準電圧ＶＲＥＦとの関係を示す図である。この図に従っ
て基準電圧を補正するための補正データを決定すること
ができる。たとえば、基準電圧発生回路１８で発生する
電圧の設計値が０．７Ｖ、測定値が０．８Ｖ、Ｒ１＝８
ｋΩ、Ｒ２＝４ｋΩ、Ｒ３＝２ｋΩ、Ｒ４＝１ｋΩであ
るとする。図２から０．８Ｖのときは抵抗が１３．５ｋ
Ωであり、０．７Ｖのときは２６ｋΩである。基準電圧
発生回路１８で発生する電圧を設計値に近づけるために
は、抵抗値を１２．５ｋΩ増やせばよいことになる。そ
こで、抵抗値を増やすために、不揮発性メモリ１１内の
第１の領域１２と第２の領域１３を選択する信号により
第２の領域１３を選択する。そして、不揮発性メモリ１
１内の第２の領域１３にトランジスタＭ１とＭ２をＯＦ
Ｆさせ、Ｍ３とＭ４をＯＮさせるような補正データを書
き込む。書き込みが終了したら、制御回路１７により不
揮発性メモリ１１内の第２の領域１３に書き込まれた補
正データを読み出し、レジスタ１６へその補正データを
転送し、転送された補正データをレジスタ１６に格納す
る。そうすると、レジスタ１６に格納された補正データ
によりトランジスタＭ１、Ｍ２がＯＦＦし、Ｍ３、Ｍ４
がＯＮする。そして、抵抗値補正回路１９のところの抵
抗値はＲ１＋Ｒ２＝１２ｋΩとなる。こうすることで、
基準電圧発生回路１８で発生する電圧が設計値へ近づけ
られる。

【００２５】以降、再度電源投入時は、制御回路１７に
よりレジスタ１６のデータをクリアする。次に制御回路
１７により不揮発性メモリ１１に書き込まれている補正
データを読み出し、第２のデータバス１５を通して、そ
の読み出された補正データをレジスタ１６に転送し、格
納するといった動作が電源投入時に行われるため、不揮
発性メモリ１１内の第２の領域１３に補正データを再度
書き込む必要はない。

【００２６】なお、ここでは抵抗値補正回路１９内の抵
抗を４本としたが、別に４本である必要はない。

【００２７】以上のように本実施形態によれば、基準電
圧発生回路１８内に抵抗値補正回路１９を設けること
で、製造後でも基準電圧発生回路１８で発生する電圧を
調整することができる。また、抵抗分圧で直接電圧を発
生せずに、抵抗値を調節することで発生する電圧が変化
する電圧発生回路内に抵抗値補正回路を入れた構成のた
め小さな抵抗値の抵抗で電圧制御範囲を広げることがで
きる。さらに、電圧を調整するための補正データを不揮
発性メモリに書き込むため、電源を切った状態でも補正
データは消えることがない。

【００２８】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態について図面を参照しながら説明する。

【００２９】図３は本発明の第２の実施形態における半
導体集積回路装置を示すものである。図３において図１
と同じものには同一の符号を付して説明を省略する。

【００３０】図３において、２３は不揮発性メモリ１１
の書き換え回数をカウントするカウンタ、２４はカウン
タ２３のカウント値と比較するための回数データを格納
する第２のレジスタ、２５はカウンタ２３でカウントさ
れた値と第２のレジスタ２４の値とを比較する比較器で
ある。１６は第１の実施形態のレジスタ１６と同じもの
であるが、第２のレジスタ２４と区別するため、ここで
は第１のレジスタと呼ぶことにする。

【００３１】カウンタ２３は制御回路１７により制御さ
れる。第２のレジスタ２４は制御回路１７により制御さ
れ、第２のデータバス１５に接続される。比較器２４の
出力は制御回路１７に入力される。

【００３２】以上のように構成された半導体集積回路装
置について、以下その動作を説明する。

【００３３】電源投入時、制御回路１７により第１のレ
ジスタ１６と第２のレジスタ２４のデータをクリアす
る。次に制御回路１７により不揮発性メモリ１１の第２
の領域１３に書き込まれている補正データを読み出し、
第２のデータバス１５を通して、その読み出された補正
データを第１のレジスタ１６に転送し、格納する。さら
に不揮発性メモリ１１の第２の領域１３に書き込まれて
いる回数データを読み出し、第２のデータバス１５を通
して、その読み出された回数データを第２のレジスタ２
４に転送し、格納する。はじめは不揮発メモリ１１の第
２の領域１３に補正データおよび回数データが書き込ま
れていない状態なので、第１のレジスタ１６および第２
のレジスタ２４にはデータ０が転送される。

【００３４】次に、基準電圧発生回路１８で発生する電
圧を測定し、図１に示す第１の実施形態の場合と同様に
して、基準電圧発生回路１８で発生する電圧が設計値へ
近づけられる。

【００３５】基準電圧発生回路１８で発生する電圧の調
整が終わったら、不揮発性メモリ１１への書き換え電圧
を高めるときの書き換え回数の設定を行う。その設定方
法は、例えば、書き換え電圧を高めるときの不揮発性メ
モリ１１の書き換えの回数を１万回としたとき、不揮発
性メモリ１１内の第１の領域１２と第２の領域１３を選
択する信号により第２の領域１３を選択する。そして、
不揮発性メモリ１１内の第２の領域１３に１万回という
回数データを書き込む。書き込みが終了したら、制御回
路１７により不揮発性メモリ１１内の第２の領域１３に
書き込まれた回数データを読み出し、第２のデータバス
１５を通して、その読み出された回数データを第２のレ
ジスタ２４へ転送し、転送された回数データを第２のレ
ジスタ２４に格納する。

【００３６】そして、不揮発性メモリ１１の書き換え回
数をカウンタ２３でカウントしていき、カウンタ２３で
カウントされた回数と第２のレジスタ２４に格納された
回数データとを比較器２５で比較する。ここで、カウン
タ２３でカウントされた回数と第２のレジスタ２４に格
納された回数データが一致したら、制御回路１７によ
り、不揮発性メモリ１１に書き込まれている補正データ
を基準電圧発生回路１８で発生する電圧を高めるように
変換して新たな補正データに書き換え、書き換えが終了
したら第２のデータバス１５を通して第１のレジスタ１
６に転送し、格納する。そうすると、基準電圧発生回路
１８で発生する電圧が高くなり、降圧回路２１の出力電
圧は基準電圧発生回路１８で発生する電圧をもとに作ら
れるため、基準電圧発生回路１８で発生する電圧が高く
なれば降圧回路２１の出力電圧も高くなる。これにより
書き換え電圧も高くなる。

【００３７】また、電源を落とすときは、制御回路１７
により不揮発性メモリ１１の第２の領域１３に書き込ま
れた回数データからカウンタ２３でカウントされた回数
が減算され、はじめに不揮発性メモリ１１の第２の領域
１３に書き込まれていた回数データが、その減算された
値に書き換えられた後に電源が落ちる動作となる。

【００３８】再度電源投入時は、制御回路１７により第
１のレジスタ１６、第２のレジスタ２４のデータをクリ
アする。次に制御回路１７により不揮発性メモリ１１の
第２の領域１３に書き込まれている補正データおよび回
数データを読み出し、第２のデータバス１５を通して、
それぞれの読み出されたデータを第１のレジスタ１６お
よび第２のレジスタ２４に転送し、格納するといった動
作が電源投入時に行われるため、不揮発性メモリ１１内
の第２の領域１３に補正データおよび回数データを再度
書き込む必要はない。

【００３９】以上のように本実施形態によれば、不揮発
性メモリ１１の書き換え回数が設定した値になったら基
準電圧が高くなる。書き換え時の電圧はこの基準電圧を
もとに作られるため、基準電圧が高くなると書き換え時
の電圧も高くなる。そこで、書き換え回数をエンデュラ
ンス特性が悪くなるところの回数に設定しておけば、設
定回数を越えたとき、書き換え電圧が高くなるため、エ
ンデュランス特性の劣化が防止できる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明は、不揮発性メモ
リ内に記憶された基準電圧補正データに基づいて抵抗値
が補正される抵抗値補正回路を基準電圧発生回路内に設
けることで、基準電圧発生回路で発生する基準電圧を製
造後何度でも調整することができる。基準電圧を調整す
るための補正データを不揮発性メモリに書き込むため、
電源を切った状態でも補正データは消えることがない。
また、不揮発性メモリの書き換え電圧を、抵抗値補正回
路を備えた基準電圧発生回路で発生する基準電圧をもと
に発生し、この書き換え電圧を外部に出力する電圧出力
手段を設けることにより、外部から基準電圧をモニター
して、いつでも書き換え電圧を適切な値に調整すること
ができる。

【００４１】さらに、カウンタを用いて不揮発性メモリ
の書き換え回数をカウントし、設定回数になったら、書
き換え電圧を高めるよう基準電圧補正データを書き換え
ることにより、書き換え回数増加によるエンデュランス
特性の劣化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における半導体集積回
路装置の構成を示す図

【図２】基準電圧発生回路の抵抗値と出力電圧の関係を
示す図

【図３】本発明の第２の実施形態における半導体集積回
路装置の構成を示す図

【図４】従来の電圧調整回路を示す図

【符号の説明】

１１ 不揮発性メモリ １２ 第１の領域 １３ 第２の領域 １４ 第１のデータバス １５ 第２のデータバス １６ 第１のレジスタ １７ 制御回路 １８ 基準電圧発生回路 １９ 抵抗値補正回路 ２０ 昇圧回路 ２１ 降圧回路 ２２ 電圧入出力ピン ２３ カウンタ ２４ 第２のレジスタ ２５ 比較器 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 補正用抵抗 Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 知典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5B025 AD09 AE01 AE08

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不揮発性メモリと、前記不揮発性メモリ
   から基準電圧補正データを読み出し格納する第１のレジ
   スタと、前記第１のレジスタの値に応じて抵抗値が補正
   される抵抗値補正回路と、前記抵抗値補正回路の抵抗値
   に応じて出力電圧を変化させる基準電圧発生回路と、前
   記不揮発性メモリおよび前記第１のレジスタの動作を制
   御する制御回路とを有することを特徴とする半導体集積
   回路装置。
2. 【請求項２】 前記基準電圧発生回路の出力電圧を基準
   として前記不揮発性メモリの書き換えを行うための書き
   換え電圧を発生することを特徴とする請求項１記載の半
   導体集積回路装置。
3. 【請求項３】 前記書き換え電圧を外部に出力する電圧
   出力手段をさらに有することを特徴とする請求項２記載
   の半導体集積回路装置。
4. 【請求項４】 前記不揮発性メモリは第１の領域と第２
   の領域に分割され、第２の領域に前記基準電圧補正デー
   タを記憶することを特徴とする請求項１記載の半導体集
   積回路装置。
5. 【請求項５】 前記不揮発性メモリのデータを外部に読
   み出す第１のデータバスと、前記不揮発性メモリから前
   記第１のレジスタに前記基準電圧補正データを転送する
   第２のデータバスとをさらに有することを特徴とする請
   求項１記載の半導体集積回路装置。
6. 【請求項６】 前記不揮発性メモリの書き換え回数をカ
   ウントするカウンタと、電源投入時に前記不揮発性メモ
   リから読み出された回数データを格納する第２のレジス
   タと、前記カウンタによりカウントされた値と前記第２
   のレジスタの回数データとを比較する比較器とをさらに
   有し、前記比較器の出力は前記制御回路に入力され、前
   記制御回路は前記比較器の比較結果に基づいて、前記不
   揮発性メモリに記憶された基準電圧補正データを、前記
   書き換え電圧がより高くなるように書き換えることを特
   徴とする請求項２記載の半導体集積回路装置。
7. 【請求項７】 前記制御回路は、電源遮断時に、前記不
   揮発性メモリに記憶された前記回数データを、前記カウ
   ンタのカウント値に従って減算された値に書き換えるこ
   とを特徴とする請求項６記載の半導体集積回路装置。