JP2007059642A - Trimming switch - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a trimming switch capable of trimming even after packaging and not requiring driving power depending on reading conditions. <P>SOLUTION: In this trimming switch, a first terminal 108 of a capacitor 107, a gate terminal 117 of a reading transistor 101 and a second terminal 106 of a capacitor 104 are electrically connected to the same position to form an electric charge storage section 122. Since a conduction state between a source terminal 103 of the reading transistor 101 and a drain terminal 102 thereof changes depending on the quantity of charges stored in the charge storage section 122, turning on/off of a trimming element 119 can be performed without using power. This can solve problems that trimming after packaging is difficult in a technique for performing trimming by melting an aluminum fuse and that a trimming switch must be continuously supplied with bias power so that reading condition can be met and power consumption increases for maintaining reading conditions in a technique for performing trimming using an EEPROM. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子素子の電気的特性を調整するために用いられるトリミングスイッチに間する。   The present invention relates to a trimming switch used for adjusting the electrical characteristics of an electronic device.

上記したトリミングスイッチの一つとして、例えばアルミニウムやポリシリコンのパターンからなるヒューズを、レーザ光で溶断して当該ヒューズに接続されているトリミング用素子の入切を選択することで半導体デバイスの電気的特性を調整するトリミングスイッチの構成例が知られている。   As one of the above-described trimming switches, for example, a fuse made of an aluminum or polysilicon pattern is blown with a laser beam, and the on / off of a trimming element connected to the fuse is selected. A configuration example of a trimming switch for adjusting characteristics is known.

例えば特許文献1に記載されているように、トリミングスイッチとしてアルミニウムヒューズを用い、レーザ光でアルミニウムヒューズを溶断する場合に、アルミニウムよりもレーザ光を吸収しやすく、レーザ光の照射により温度が上がりやすい窒化チタンをアルミニウム配線のサイドウォールに用いることでより容易にアルミニウムヒューズを溶断できる構造を備えたトリミングスイッチの構造例が示されている。   For example, as described in Patent Document 1, when an aluminum fuse is used as a trimming switch and the aluminum fuse is blown with laser light, the laser light is more easily absorbed than aluminum, and the temperature is likely to rise due to laser light irradiation. An example of the structure of a trimming switch having a structure in which an aluminum fuse can be more easily blown by using titanium nitride as a sidewall of an aluminum wiring is shown.

また、トリミングスイッチとして電気的に書換え可能な不揮発性記憶素子(以下EEPROMと略記)を用い、EEPROMの記憶内容が「OFF」か「ON」か、を読み出して当該記憶内容に応じてトリミングスイッチの動作を個々に「OFF」または「ON」に切り替えられるトリミングスイッチの構成例が知られている。   Further, an electrically rewritable non-volatile memory element (hereinafter abbreviated as EEPROM) is used as a trimming switch, and it is read out whether the memory content of the EEPROM is “OFF” or “ON”, and the trimming switch is set according to the memory content. A configuration example of a trimming switch capable of individually switching the operation to “OFF” or “ON” is known.

例えば特許文献2に示すようにフローティングゲートを有する記憶トランジスタと、記憶トランジスタのソースと選択トランジスタのドレインとが接続されている選択トランジスタと、記憶トランジスタのソースと選択トランジスタのドレインとの交点にゲートが接続されているパストランジスタを有し、EEPROMの外部からEEPROMの読み出しバイアスに対応する電力が供給された場合に、パストランジスタの入切が記憶トランジスタの記憶内容により制御されるようトリミングスイッチを構成する技術が示されている。   For example, as shown in Patent Document 2, a storage transistor having a floating gate, a selection transistor in which the source of the storage transistor and the drain of the selection transistor are connected, and a gate at the intersection of the source of the storage transistor and the drain of the selection transistor A trimming switch is configured to have a connected pass transistor, and when power corresponding to the read bias of the EEPROM is supplied from the outside of the EEPROM, the on / off of the pass transistor is controlled by the stored contents of the storage transistor. Technology is shown.

特開2000−58654号公報JP 2000-58654 A 米国特許第005251169号明細書US Pat. No. 5,055,169

しかしながら、上記した特許文献1に示されたアルミニウムヒューズを溶断してトリミングを行う技術では、半導体チップの実装後ではトリミングを行うことができず、アナログ回路の特性等周辺回路の特性を含めたトリミングは困難である。また実装をする際に、半導体チップが受ける応力等による特性変化をトリミングにより修正することは極めて困難である。更に、一旦切ったヒューズを再接続させることができないため、微調整の段階での再修正をすることができないという問題点を有している。   However, in the technique of performing the trimming by fusing the aluminum fuse disclosed in Patent Document 1 described above, the trimming including the characteristics of the peripheral circuit such as the characteristics of the analog circuit cannot be performed after mounting the semiconductor chip. It is difficult. In mounting, it is extremely difficult to correct characteristic changes due to stress or the like applied to the semiconductor chip by trimming. Furthermore, since the fuse once cut cannot be reconnected, there is a problem that re-correction at the stage of fine adjustment cannot be performed.

また、レーザ光線を用いて溶断するトリミング工程を行うため、高額なレーザトリミング装置が必要となる。更に、レーザトリミングを行う場合には、ヒューズの位置に合わせてレーザ光線を照射する必要があるため、高い機械精度を有する位置合わせ機構が必要である。そのため、レーザ光線の位置合わせに時間が掛かり、スループットが低下するという問題点を有している。さらに、隣接するヒューズを誤って切らないようにレーザ光線の集束径以上のスペースを保つようトリミングスイッチの寸法を大きくとる必要があり、集積化を阻害する要因を内包している。   In addition, an expensive laser trimming apparatus is required to perform the trimming process of fusing using a laser beam. Further, when laser trimming is performed, it is necessary to irradiate a laser beam in accordance with the position of the fuse, so that an alignment mechanism having high mechanical accuracy is required. For this reason, it takes time to align the laser beam, and there is a problem that the throughput is lowered. Further, it is necessary to increase the dimension of the trimming switch so as to keep a space larger than the focusing diameter of the laser beam so that adjacent fuses are not accidentally blown, which includes factors that hinder integration.

また、上記した特許文献2に記載の技術を用いた場合、電気的に記憶トランジスタに蓄えられた情報を読み出し、トリミング素子の入切を制御することでトリミングを行うため、トリミングスイッチの寸法を小さく抑えることができる。   In addition, when the technique described in Patent Document 2 described above is used, trimming is performed by electrically reading information stored in the memory transistor and controlling on / off of the trimming element. Can be suppressed.

しかしながら、トリミングスイッチの設定を有効にするには、常に読み出しの条件でバイアスを印加することが必要である。読み出しの条件では接地と電源電圧以外の中間電位を常に記憶トランジスタ及び選択トランジスタに与える必要がある。そのため常に中間電位を発生する回路をアクティブにする必要があるため消費電力が増大するという問題点を有している。また電源投入直後等、印加された電圧が不規則に変動している場合には、トリミングスイッチが不規則に入切を行う場合があり、書き込まれている情報と異なる信号を出力してしまうおそれがある。更に、書き込み、消去、読み出しを行うためには電源電圧、接地、高インピーダンス状態を含め9種類のバイアス条件を必要とするため、周辺回路は複雑化し大きなパターン面積が必要となり、集積化を阻害する要因となっている。   However, in order to make the setting of the trimming switch effective, it is necessary to always apply a bias under a read condition. Under read conditions, it is necessary to always apply an intermediate potential other than the ground and power supply voltage to the storage transistor and the selection transistor. Therefore, it is necessary to always activate a circuit that generates an intermediate potential, which causes a problem that power consumption increases. In addition, if the applied voltage fluctuates irregularly, such as immediately after the power is turned on, the trimming switch may irregularly turn on and off, possibly causing a signal different from the written information to be output. There is. Further, nine types of bias conditions including power supply voltage, ground, and high impedance state are required to perform writing, erasing, and reading, so that the peripheral circuit becomes complicated and requires a large pattern area, which hinders integration. It is a factor.

そこで本発明では従来のこのような問題点を解決し、トリミング工程でのスループットが高く、トリミング後の読み出しを行う場合に消費電力が小さいトリミングスイッチを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention is to provide a trimming switch that solves the conventional problems as described above, has high throughput in the trimming process, and has low power consumption when reading after trimming.

上記目的を達成するために本発明のトリミングスイッチは、第1端子と第2端子を有する第1のコンデンサと、第3端子と第4端子を有し、前記第1のコンデンサの前記第1端子と前記第3端子とが接続されている前記第1のコンデンサよりも絶縁層の層厚が大きい第2のコンデンサと、第1ドレイン端子、第1ゲート端子、第1ソース端子を有してなり、前記第1ドレイン端子は前記第1のコンデンサが有する電荷情報を消去若しくは書き込むための電位を受けとるための第1バイアス供給端子と接続され、前記第1ゲート端子はワード線端子に印加された電位が前記第1ゲート端子に伝達されるよう前記ワード線端子と接続され、前記ワード線端子を通して前記第1ゲート端子に電圧を印加し、前記第1ソース端子と前記第1ドレイン端子との間を導通状態にした場合に、前記第1バイアス供給端子を通じて前記第1ドレイン端子に印加された電圧が前記第1のソース端子を通して前記第2のコンデンサの前記第4の端子に伝達されるよう前記第2のコンデンサの第4端子と前記第1のソース端子とが接続された第1のトランジスタと、第2ドレイン端子、第2ゲート端子、第2ソース端子を有してなり、前記第2ドレイン端子は前記第1のコンデンサが有する電荷情報を消去若しくは書き込むため前記第1バイアス供給端子と相補的な電位が与えられる第2バイアス供給端子と接続され、前記第2ゲート端子は前記ワード線端子に印加された電位が前記第2ゲート端子に伝達されるよう前記ワード線端子と接続され、前記ワード線端子を通して前記第2ゲート端子に電圧を印加することで前記第2ソース端子と前記第2ドレイン端子との間を導通状態にした場合に、前記第2バイアス供給端子を通じて前記第2ドレイン端子に印加された電圧が前記第2のソース端子を通して前記第1のコンデンサの前記第2端子に伝達されるよう前記第1のコンデンサの第2端子と前記第2のソース端子とが接続され、更に前記第2のソース端子は前記第2端子以外とは電気的に絶縁された第2のトランジスタと、第3ソース端子、第3ゲート端子、第3ドレイン端子を有してなり、前記第3端子と前記第1端子と前記第3ゲート端子とは接続され、且つ他の素子とは電気的に絶縁された状態に保持された電荷記憶部を形成しており、前記電荷記憶部中に蓄えられた電荷の内、前記第3ゲート端子に蓄積された電荷により前記第3ドレイン端子と前記第3ソース端子との間の伝導度を変調することで外部からの電力供給を受けることなく導通又は遮断の何れかの状態を取る第3のトランジスタとを有することを特徴とする。   To achieve the above object, a trimming switch of the present invention has a first capacitor having a first terminal and a second terminal, a third terminal and a fourth terminal, and the first terminal of the first capacitor. And a third capacitor having a larger insulating layer thickness than the first capacitor, to which the third terminal is connected, a first drain terminal, a first gate terminal, and a first source terminal. The first drain terminal is connected to a first bias supply terminal for receiving a potential for erasing or writing charge information of the first capacitor, and the first gate terminal is a potential applied to a word line terminal. Is connected to the word line terminal so as to be transmitted to the first gate terminal, a voltage is applied to the first gate terminal through the word line terminal, and the first source terminal and the first drain terminal , A voltage applied to the first drain terminal through the first bias supply terminal is transmitted to the fourth terminal of the second capacitor through the first source terminal. A first transistor in which a fourth terminal of the second capacitor and the first source terminal are connected, a second drain terminal, a second gate terminal, and a second source terminal, The second drain terminal is connected to a second bias supply terminal to which a potential complementary to the first bias supply terminal is applied in order to erase or write the charge information of the first capacitor, and the second gate terminal is connected to the word A potential applied to the line terminal is connected to the word line terminal so that a potential is transmitted to the second gate terminal, and a voltage is applied to the second gate terminal through the word line terminal. Thus, when the conductive state is established between the second source terminal and the second drain terminal, the voltage applied to the second drain terminal through the second bias supply terminal passes through the second source terminal. The second terminal of the first capacitor and the second source terminal are connected to be transmitted to the second terminal of the first capacitor, and the second source terminal is other than the second terminal. Has a second transistor that is electrically isolated, a third source terminal, a third gate terminal, and a third drain terminal. The third terminal, the first terminal, and the third gate terminal are: A charge storage unit is formed which is connected and held in an electrically insulated state from other elements, and among the charges stored in the charge storage unit, the charge storage unit is stored in the third gate terminal. The third charge And a third transistor that takes one of a conductive state and a non-conductive state without receiving external power supply by modulating conductivity between the rain terminal and the third source terminal. .

この構成によれば、前記第3端子と前記第1端子と前記第3ゲート端子とは接続され、その他の素子とは電気的に絶縁された状態に保持された前記電荷記憶部を形成しており、前記電荷記憶部に蓄積された電荷により前記第3ドレイン端子と前記第3ソース端子との間の伝導度を直接変調することで外部からの電力供給を受ける事無くトリミングスイッチを構成する第3のトランジスタを導通又は遮断の何れかの状態に制御することができるため、電源投入直後に前記トリミングスイッチに与えられる電位が変動している場合でもトリミングされた情報を乱す事無く出力することができる。   According to this configuration, the charge storage unit is formed in which the third terminal, the first terminal, and the third gate terminal are connected and electrically insulated from other elements. A trimming switch is configured without direct external power supply by directly modulating the conductivity between the third drain terminal and the third source terminal by the charge accumulated in the charge storage unit. Since the transistor 3 can be controlled to be either conductive or cut off, the trimmed information can be output without disturbing even when the potential applied to the trimming switch fluctuates immediately after the power is turned on. it can.

またトリミング後は、前記第3ドレイン端子と前記第3ソース端子との間の伝導度が変調されているので外部からの電力供給を受けることなくトリミングスイッチを構成する第3のトランジスタを導通又は遮断の何れかの状態に制御し続けるため、トリミングスイッチに電力を供給することなく動作し、トリミングスイッチの駆動に要する消費電力の増加を抑制することができる。   Further, after the trimming, the conductivity between the third drain terminal and the third source terminal is modulated, so that the third transistor constituting the trimming switch is turned on or off without receiving external power supply. Therefore, it is possible to suppress the increase in power consumption required to drive the trimming switch by operating without supplying power to the trimming switch.

また、上記した本発明のトリミングスイッチは、前記電荷記憶部の電荷を前記第1のコンデンサを通過させて消去若しくは書き込むために、前記第1のコンデンサの前記第1端子と前記第2端子との間に電界が供給された場合に発生するファウラーノルドハイム電流により前記電荷記憶部に蓄積される電荷量を制御することで不揮発性の記憶を消去される、若しくは書き込まれるよう前記不揮発性記憶素子が構成されていることを特徴とする。   Further, the trimming switch of the present invention described above is configured to connect the first terminal and the second terminal of the first capacitor in order to erase or write the charge stored in the charge storage unit through the first capacitor. The nonvolatile memory element is erased or written so as to be erased or written by controlling the amount of charge accumulated in the charge memory portion by a Fowler-Nordheim current generated when an electric field is supplied between them. It is configured.

この構成によれば、コンデンサの層厚を一部変更するだけの平易な構造で、トリミングスイッチの電荷入出力部を形成することができる。   According to this configuration, the charge input / output portion of the trimming switch can be formed with a simple structure in which the capacitor layer thickness is partially changed.

以下、本発明に係るトリミングスイッチの一実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of a trimming switch according to the present invention will be described with reference to the drawings.

<トリミングスイッチの等価回路>
図1は、本発明に係るトリミングスイッチの等価回路である。
<Equivalent circuit of trimming switch>
FIG. 1 is an equivalent circuit of a trimming switch according to the present invention.

読み出しトランジスタ101のドレイン端子102はトリミング素子119の第1端子120と接続されている。ソース端子103は、トリミング素子119の第2端子121と接続されており、接続部は接地されている。コンデンサ104の第2端子106は、読み出しトランジスタ101のゲート端子117と接続されている。   The drain terminal 102 of the read transistor 101 is connected to the first terminal 120 of the trimming element 119. The source terminal 103 is connected to the second terminal 121 of the trimming element 119, and the connection portion is grounded. The second terminal 106 of the capacitor 104 is connected to the gate terminal 117 of the reading transistor 101.

コンデンサ107の第1端子108は、読み出しトランジスタ101のゲート端子117とコンデンサ104の第2端子106と接続され、他の素子と電気的に分離された電荷記憶部122を形成している。   A first terminal 108 of the capacitor 107 is connected to the gate terminal 117 of the reading transistor 101 and the second terminal 106 of the capacitor 104, and forms a charge storage portion 122 that is electrically isolated from other elements.

ドレイントランジスタ113のドレイン端子114はトリミングスイッチ100の外部から、消去や書き込みを行うためのバイアスを受けるために第2バイアス供給端子124と接続されている。また、ドレイントランジスタ113のソース端子115は、コンデンサ104を介して電荷の授受を行えるようコンデンサ104の第1端子105と接続されている。また、ドレイントランジスタ113のゲート端子125は消去、書き込みを制御するワードライン118と接続されている。   The drain terminal 114 of the drain transistor 113 is connected to the second bias supply terminal 124 in order to receive a bias for erasing and writing from the outside of the trimming switch 100. The source terminal 115 of the drain transistor 113 is connected to the first terminal 105 of the capacitor 104 so that charge can be exchanged through the capacitor 104. The gate terminal 125 of the drain transistor 113 is connected to a word line 118 that controls erasing and writing.

ゲートトランジスタ110のドレイン端子111は、消去や書き込みを行うためのバイアスを受けるために、トリミングスイッチ100の外部からバイアスを受けるための第1バイアス供給端子123と接続されている。ゲートトランジスタ110のゲート端子116は消去、書き込みを制御するワードライン118と接続されている。   The drain terminal 111 of the gate transistor 110 is connected to a first bias supply terminal 123 for receiving a bias from the outside of the trimming switch 100 in order to receive a bias for erasing and writing. The gate terminal 116 of the gate transistor 110 is connected to a word line 118 that controls erasing and writing.

ゲートトランジスタ110のソース端子112はコンデンサ107の第2端子109と接続されている。消去や書き込みはワードライン118を「ON」にした状態で第1バイアス供給端子123または第2バイアス供給端子124に例えば15V程度の高電位を加えることで行われる。例えば第1バイアス供給端子123に高電位を加えた場合、この電位はゲートトランジスタ110を通してコンデンサ104の第2端子106に伝えられ、コンデンサ104を通してファウラーノルドハイム(以下FNと略記)電流が流れ、電荷記憶部122に負電荷が蓄積され、読み出しトランジスタ101は「OFF」となる。反対に、第2バイアス供給端子124に高電位を加えた場合、読み出しトランジスタ101は「ON」となる。   The source terminal 112 of the gate transistor 110 is connected to the second terminal 109 of the capacitor 107. Erasing and writing are performed by applying a high potential of, for example, about 15 V to the first bias supply terminal 123 or the second bias supply terminal 124 with the word line 118 turned “ON”. For example, when a high potential is applied to the first bias supply terminal 123, this potential is transmitted to the second terminal 106 of the capacitor 104 through the gate transistor 110, and a Fowler-Nordheim (hereinafter abbreviated as FN) current flows through the capacitor 104. Negative charges are accumulated in the memory portion 122, and the reading transistor 101 is turned off. On the other hand, when a high potential is applied to the second bias supply terminal 124, the read transistor 101 is turned “ON”.

このようにFN電流を用いて電荷の移動を制御することで、ホットキャリアを用いて電荷の移動を制御する方式と比べて製造が容易な構造を持つ電荷の移動機構を形成することができ、且つ少ない工程数で電荷の移動機構を製造することができる。   By controlling the charge movement using the FN current in this way, it is possible to form a charge movement mechanism having a structure that is easier to manufacture than the method of controlling the charge movement using hot carriers. In addition, the charge transfer mechanism can be manufactured with a small number of steps.

また純電気的にトリミングスイッチ100の入切を切り替える構造を持っているため、レーザ光を用いてヒューズを溶かし去るトリミング方法と比べ、小さな面積でトリミングが行える。更にレーザ光の照射位置とトリミングスイッチとの位置関係を機械的に合わせてレーザ光を照射する方法と比べ高速でトリミングを行うことが可能である。   In addition, since the trimming switch 100 is switched on and off purely electrically, trimming can be performed with a smaller area compared to a trimming method in which a fuse is melted away using laser light. Further, trimming can be performed at a higher speed than the method of irradiating laser light by mechanically matching the positional relationship between the irradiation position of the laser light and the trimming switch.

また純電気的にトリミングスイッチ100の入切を切り替えられるので、レーザ光を用いるトリミング方法と異なり、実装した後でもトリミングを行うことができる。そのため実装をする際に半導体チップに印加された応力等による特性変化もトリミングにより修正することができる。   Further, since the trimming switch 100 can be switched on and off purely, the trimming can be performed even after mounting, unlike the trimming method using laser light. Therefore, the characteristic change due to the stress applied to the semiconductor chip during mounting can be corrected by trimming.

更に一旦書き込みを行ったトリミングスイッチの情報を再び消去することができるため、微調整の段階での修正をやり直すことができ、出力信号をモニタしながらトリミングを行えるのでより精密にトリミングを行うことができる。   Furthermore, since the information of the trimming switch once written can be erased again, correction at the fine adjustment stage can be performed again, and trimming can be performed while monitoring the output signal, so that trimming can be performed more precisely. it can.

<トリミングスイッチの断面構造>
図2(a)は、本発明に係るトリミングスイッチのレイアウト図、図2(b)は図2をA−A´−B−B´で切った概略断面図である。コンデンサ107の第2端子109は第1端子108と対向するようにシリコン基板200上に形成されている。
<Cross-sectional structure of trimming switch>
FIG. 2A is a layout diagram of a trimming switch according to the present invention, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of FIG. 2 taken along AA′-BB ′. The second terminal 109 of the capacitor 107 is formed on the silicon substrate 200 so as to face the first terminal 108.

ゲートトランジスタ110はワードライン118を横切るように形成されており、ワードライン118の電位が低の場合にはゲートトランジスタ110のドレイン端子111に印加された電位はコンデンサ107の第2端子109には伝達されず、書き込みや消去は生じない。   The gate transistor 110 is formed so as to cross the word line 118. When the potential of the word line 118 is low, the potential applied to the drain terminal 111 of the gate transistor 110 is transmitted to the second terminal 109 of the capacitor 107. No writing or erasing occurs.

コンデンサ104領域の絶縁層201の厚さは、コンデンサ107の厚さと比べ薄く、コンデンサ104の領域に電界が集中するよう形成されている。   The insulating layer 201 in the capacitor 104 region is thinner than the capacitor 107 and is formed so that the electric field concentrates in the capacitor 104 region.

ワードライン118の電位が15Vの場合には、ゲートトランジスタ110によりドレイン端子111に印加された電位はコンデンサ107の第2端子109に伝達される。印加された電圧は、コンデンサ107の第2端子109から対向しているコンデンサ107の第1端子に伝達され、コンデンサ107と比べ絶縁層201の層厚が薄いコンデンサ104の第2端子106に伝えられる。コンデンサ104の領域にある絶縁層201はコンデンサ107の領域にある絶縁層201より薄いため、コンデンサ104の第1端子105と第2端子106との間にはコンデンサ107の第1端子108と第2端子109よりも強い電界が印加されFN電流を用いて電荷を移動させて消去や書き込みを行うことができる。   When the potential of the word line 118 is 15V, the potential applied to the drain terminal 111 by the gate transistor 110 is transmitted to the second terminal 109 of the capacitor 107. The applied voltage is transmitted from the second terminal 109 of the capacitor 107 to the first terminal of the facing capacitor 107, and is transmitted to the second terminal 106 of the capacitor 104 having a thinner insulating layer 201 than the capacitor 107. . Since the insulating layer 201 in the region of the capacitor 104 is thinner than the insulating layer 201 in the region of the capacitor 107, the first terminal 108 and the second terminal of the capacitor 107 are between the first terminal 105 and the second terminal 106 of the capacitor 104. Erasing and writing can be performed by applying an electric field stronger than that of the terminal 109 and moving charges using the FN current.

<トリミングスイッチの動作;読み出し>
図1に示されたトリミングスイッチの等価回路図を再度用いてトリミングスイッチの読み出しの動作について説明する。
<Operation of trimming switch; reading>
The read operation of the trimming switch will be described again using the equivalent circuit diagram of the trimming switch shown in FIG.

読み出しの動作は、ワードライン118を例えば0Vに設定する、若しくはゲートトランジスタ110のドレイン端子111及びドレイントランジスタ113のドレイン端子114を共に0Vにすることで実現する。更に、電源をOFFした状態でも成立する。   The read operation is realized by setting the word line 118 to 0V, for example, or by setting both the drain terminal 111 of the gate transistor 110 and the drain terminal 114 of the drain transistor 113 to 0V. Furthermore, it is established even when the power is turned off.

読み出しの動作では、電荷記憶部122に蓄えられた電荷が読み出しトランジスタ101のゲート端子117に伝えられ、この電荷量に基づいて読み出しトランジスタ101の入切を行う。   In the read operation, the charge stored in the charge storage unit 122 is transmitted to the gate terminal 117 of the read transistor 101, and the read transistor 101 is turned on / off based on this charge amount.

電荷記憶部122の電荷量が負方向に大きい(電荷記憶部122に蓄えられている電子数が多い)場合には、読み出しトランジスタ101のドレイン端子102とソース端子103との間は遮断状態となる。   When the amount of charge in the charge storage unit 122 is large in the negative direction (the number of electrons stored in the charge storage unit 122 is large), the drain terminal 102 and the source terminal 103 of the reading transistor 101 are cut off. .

反対に、電荷記憶部122の電荷量が正方向に大きい(電荷記憶部122に蓄えられている電子数が少ない)場合には、読み出しトランジスタ101のドレイン端子102とソース端子103との間は導通状態となる。   On the other hand, when the amount of charge in the charge storage unit 122 is large in the positive direction (the number of electrons stored in the charge storage unit 122 is small), the drain terminal 102 and the source terminal 103 of the read transistor 101 are electrically connected. It becomes a state.

また、読み出しは電荷記憶部122に蓄えられた電荷の量のみで定まり、外部からの電力の供給を受けることなく読み出しを実行することができるため、トリミングスイッチ100に読み出しを行うための電力を供給する必要がなく、トリミング後には電力を消費しないトリミングスイッチ100を得ることができる。トリミング後には電力を消費しないため、消費電力に制約がある携帯機器等に用いることで、電池寿命の向上を図ることができる。   Further, reading is determined only by the amount of charge stored in the charge storage unit 122, and reading can be executed without receiving external power supply. Therefore, power for reading is supplied to the trimming switch 100. Therefore, it is possible to obtain the trimming switch 100 that does not consume power after trimming. Since power is not consumed after trimming, the battery life can be improved by using it for portable devices or the like that have restrictions on power consumption.

また読み出しの動作で必要とする電位は0Vのみで良く、新たな電位を印加する必要がないという利点を有している。   Further, the potential required for the reading operation is only 0 V, and there is an advantage that it is not necessary to apply a new potential.

<トリミングスイッチの動作;消去、書き込み>
図1に示されたトリミングスイッチの等価回路図を再度用いてトリミングスイッチの消去、書き込み動作について説明する。まず、消去動作について説明する。消去動作を行う場合には、ワードライン118を例えば15Vに設定し、ゲートトランジスタ110、ドレイントランジスタ113を導通状態にする。そして、第2バイアス供給端子124の電位を例えば0Vとし、第1バイアス供給端子123の電位を例えば15Vに設定する。第1バイアス供給端子123に印加された電圧はゲートトランジスタ110を通過してコンデンサ104の第1端子106に印加される。電子は、コンデンサ104中をFN電流により通過し、電荷記憶部122に注入されるため、電荷記憶部122には負電荷が蓄積される。
<Operation of trimming switch; erasing, writing>
The erasing and writing operations of the trimming switch will be described again using the equivalent circuit diagram of the trimming switch shown in FIG. First, the erase operation will be described. When performing the erase operation, the word line 118 is set to 15 V, for example, and the gate transistor 110 and the drain transistor 113 are turned on. Then, the potential of the second bias supply terminal 124 is set to 0 V, for example, and the potential of the first bias supply terminal 123 is set to 15 V, for example. The voltage applied to the first bias supply terminal 123 passes through the gate transistor 110 and is applied to the first terminal 106 of the capacitor 104. The electrons pass through the capacitor 104 due to the FN current and are injected into the charge storage unit 122, so that negative charges are accumulated in the charge storage unit 122.

そのため、読み出しトランジスタ101のゲート端子117は負電位となり、導通状態は「OFF」となる。   Therefore, the gate terminal 117 of the reading transistor 101 has a negative potential, and the conduction state is “OFF”.

次に、書き込み動作について説明する。書き込み動作を行う場合には、ワードライン118を例えば15Vに設定し、ゲートトランジスタ110、ドレイントランジスタ113を導通状態にする。そして、第1バイアス供給端子の電位を例えば0Vとし、第2バイアス供給端子の電位を例えば15Vに設定する。第2バイアス供給端子に印加された電圧はドレイントランジスタ113を通過してコンデンサ104の第1端子105に印加される。電子は、コンデンサ104中をFN電流により通過し、電荷記憶部122から放出されるため、電荷記憶部122には正電荷が蓄積される。   Next, the write operation will be described. When performing a write operation, the word line 118 is set to 15 V, for example, and the gate transistor 110 and the drain transistor 113 are turned on. Then, the potential of the first bias supply terminal is set to 0 V, for example, and the potential of the second bias supply terminal is set to 15 V, for example. The voltage applied to the second bias supply terminal passes through the drain transistor 113 and is applied to the first terminal 105 of the capacitor 104. The electrons pass through the capacitor 104 by the FN current and are discharged from the charge storage unit 122, so that a positive charge is accumulated in the charge storage unit 122.

そのため、読み出しトランジスタ101のゲート端子117は正電位となり、導通状態は「ON」となる。   Therefore, the gate terminal 117 of the reading transistor 101 becomes a positive potential, and the conduction state is “ON”.

また、バイアス電位としては消去、書き込み、読み出しの全ての動作状態で、0V、15Vのわずか2種類の電位を印加することでトリミングスイッチを駆動することができる。   In addition, the trimming switch can be driven by applying only two kinds of potentials of 0 V and 15 V as the bias potential in all the operating states of erasing, writing, and reading.

<効果>
次に、本発明の効果について説明する。
<Effect>
Next, the effect of the present invention will be described.

(1)電荷記憶部122の蓄積電荷量の制御方法としてコンデンサ104の第2端子106からFN電流を用いて電荷をコンデンサ104の第1端子105に移動させることで電荷記憶部122の蓄積電荷量が制御できる。FN電流を用いる方法はホットキャリアを用いて電荷の移動を制御する方式と比べて平易な構造を持つ電荷の移動機構を形成することができ、かつ少ない工程数で電荷の移動機構を形成することができる。   (1) As a method of controlling the amount of accumulated charge in the charge storage unit 122, the amount of accumulated charge in the charge storage unit 122 is moved by using the FN current from the second terminal 106 of the capacitor 104 to move the charge to the first terminal 105 of the capacitor 104. Can be controlled. The method using the FN current can form a charge transfer mechanism having a simpler structure than the method of controlling the charge transfer using hot carriers, and can form the charge transfer mechanism with a small number of steps. Can do.

(2)純電気的にトリミングスイッチ100を切り替える構造を持っているため、レーザ光を用いてヒューズを溶かし去るトリミング方法と比べ、小さな面積でトリミングが行える。また、レーザ光の照射位置とトリミングスイッチとの位置関係を機械的に合わせてレーザ光を照射する方法と比べ高速でトリミングを行うことが可能である。   (2) Since the trimming switch 100 is switched purely electrically, trimming can be performed with a smaller area compared to a trimming method in which a fuse is melted away using laser light. In addition, it is possible to perform trimming at a higher speed than the method of irradiating laser light by mechanically matching the positional relationship between the laser light irradiation position and the trimming switch.

(3)半導体チップを実装した後でもトリミングを行うことができるので、実装をする際に半導体チップに印加された応力等による特性変化もトリミングにより修正することができる。更に、一旦書き込みを行ったトリミングスイッチの情報を再び消去することができるため、微調整の段階での修正を必要に応じやり直し、より精密にトリミングを行うことができる。   (3) Since trimming can be performed even after the semiconductor chip is mounted, characteristic changes due to stress applied to the semiconductor chip during mounting can be corrected by trimming. Further, since the information of the trimming switch once written can be erased again, the correction at the fine adjustment stage can be performed again if necessary, and trimming can be performed more precisely.

(4)読み出しは電荷記憶部122に蓄えられた電荷の量のみで定まり、外部からの電力の供給を受けることなく読み出しを実行することができるため、トリミングスイッチ100に読み出しを行うための電力を供給する必要がなく、トリミング後には電力を消費しないトリミングスイッチ100を得ることができる。   (4) Reading is determined only by the amount of charge stored in the charge storage unit 122 and can be executed without receiving external power supply. Therefore, the trimming switch 100 is supplied with electric power for reading. A trimming switch 100 that does not need to be supplied and does not consume power after trimming can be obtained.

(5)必要なバイアス電位として、例えば0V、15Vのわずか2種類の電位を与えることでトリミングスイッチ100の読み出し、消去、書き込みを行うことができるため、トリミングスイッチ100を駆動する周辺回路は簡略なものを用いることができ、周辺回路用の回路面積を小さく抑えることができる。   (5) Since the trimming switch 100 can be read, erased, and written by applying only two kinds of potentials, for example, 0 V and 15 V, as necessary bias potentials, the peripheral circuit for driving the trimming switch 100 is simple. The circuit area for the peripheral circuit can be kept small.

トリミングスイッチの等価回路。Trimming switch equivalent circuit. トリミングスイッチのレイアウト及び断面図。The layout and sectional drawing of a trimming switch.

符号の説明Explanation of symbols

100…トリミングスイッチ、101…第3のトランジスタとしての読み出しトランジスタ、102…第3ドレイン端子としてのドレイン端子、103…第3ソース端子としてのソース端子、104…第1のコンデンサとしてのコンデンサ、105…第1端子、106…第2端子、107…第2のコンデンサとしてのコンデンサ、108…第3端子としての第1端子、109…第4端子としての第2端子、110…第1のトランジスタとしてのゲートトランジスタ、111…第1ドレイン端子としてのドレイン端子、112…第1ソース端子としてのソース端子、113…第2のトランジスタとしてのドレイントランジスタ、114…第2ドレイン端子としてのドレイン端子、115…第2ソース端子としてのソース端子、116…第1ゲート端子としてのゲート端子、117…第3ゲート端子としてのゲート端子、118…ワード線端子としてのワードライン、119…トリミング素子、120…第1端子、121…第2端子、122…電荷記憶部、123…第1バイアス供給端子、124…第2バイアス供給端子、125…第2ゲート端子としてのゲート端子、200…シリコン基板、201…絶縁層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Trimming switch, 101 ... Read-out transistor as 3rd transistor, 102 ... Drain terminal as 3rd drain terminal, 103 ... Source terminal as 3rd source terminal, 104 ... Capacitor as 1st capacitor, 105 ... 1st terminal 106 ... 2nd terminal, 107 ... capacitor as 2nd capacitor, 108 ... 1st terminal as 3rd terminal, 109 ... 2nd terminal as 4th terminal, 110 ... as 1st transistor Gate transistor 111... Drain terminal as first drain terminal 112... Source terminal as first source terminal 113 113 drain transistor as second transistor 114. Drain terminal as second drain terminal 115. Source terminal as two source terminals, 116 ... first gate Gate terminal as terminal, 117... Gate terminal as third gate terminal, 118... Word line as word line terminal, 119... Trimming element, 120. 123: First bias supply terminal, 124: Second bias supply terminal, 125: Gate terminal as second gate terminal, 200: Silicon substrate, 201: Insulating layer.

Claims (2)

第1端子と第2端子を有する第1のコンデンサと、
第3端子と第4端子を有し、前記第1のコンデンサの前記第1端子と前記第3端子とが接続されている、前記第1のコンデンサよりも絶縁層の層厚が大きい第2のコンデンサと、
第1ドレイン端子、第1ゲート端子、第1ソース端子を有してなり、前記第1ドレイン端子は前記第1のコンデンサが有する電荷情報を消去若しくは書き込むための電位を受けとるための第1バイアス供給端子と接続され、
前記第1ゲート端子は、ワード線端子に印加された電位が前記第1ゲート端子に伝達されるよう前記ワード線端子と接続され、
前記ワード線端子を通して前記第1ゲート端子に電圧を印加し、前記第1ソース端子と前記第1ドレイン端子との間を導通状態にした場合に、前記第1バイアス供給端子を通じて前記第1ドレイン端子に印加された電圧が前記第1のソース端子を通して前記第2のコンデンサの前記第4の端子に伝達されるよう前記第2のコンデンサの第4端子と前記第1のソース端子とが接続された第1のトランジスタと、
第2ドレイン端子、第2ゲート端子、第2ソース端子を有してなり、前記第2ドレイン端子は前記第1のコンデンサが有する電荷情報を消去若しくは書き込むため前記第1バイアス供給端子と相補的な電位が与えられる第2バイアス供給端子と接続され、
前記第2ゲート端子は前記ワード線端子に印加された電位が前記第2ゲート端子に伝達されるよう前記ワード線端子と接続され、
前記ワード線端子を通して前記第2ゲート端子に電圧を印加することで前記第2ソース端子と前記第2ドレイン端子との間を導通状態にした場合に、前記第2バイアス供給端子を通じて前記第2ドレイン端子に印加された電圧が前記第2のソース端子を通して前記第1のコンデンサの前記第2端子に伝達されるよう前記第1のコンデンサの第2端子と前記第2のソース端子とが接続され、更に前記第2のソース端子は前記第2端子以外の素子とは電気的に絶縁されている第2のトランジスタと、
第3ソース端子、第3ゲート端子、第3ドレイン端子を有してなり、前記第3端子と前記第1端子と前記第3ゲート端子とは接続され、且つ他の素子とは電気的に絶縁された状態に保持された電荷記憶部を形成しており、前記電荷記憶部中に蓄えられた電荷の内、前記第3ゲート端子に蓄積された電荷により前記第3ドレイン端子と前記第3ソース端子との間の伝導度を変調することで外部からの電力供給を受けることなく導通又は遮断の何れかの状態を取る第3のトランジスタとを有することを特徴とするトリミングスイッチ。
A first capacitor having a first terminal and a second terminal;
A second terminal having a third terminal and a fourth terminal, wherein the first terminal of the first capacitor and the third terminal are connected, and the insulating layer is thicker than the first capacitor. A capacitor,
The first drain terminal includes a first drain terminal, a first gate terminal, and a first source terminal, and the first drain terminal supplies a first bias for receiving a potential for erasing or writing charge information of the first capacitor. Connected to the terminal,
The first gate terminal is connected to the word line terminal so that a potential applied to the word line terminal is transmitted to the first gate terminal.
When a voltage is applied to the first gate terminal through the word line terminal to make the first source terminal and the first drain terminal conductive, the first drain terminal through the first bias supply terminal. The fourth terminal of the second capacitor and the first source terminal are connected so that the voltage applied to the first capacitor is transmitted to the fourth terminal of the second capacitor through the first source terminal. A first transistor;
A second drain terminal; a second gate terminal; and a second source terminal. The second drain terminal is complementary to the first bias supply terminal for erasing or writing charge information of the first capacitor. Connected to a second bias supply terminal to which a potential is applied;
The second gate terminal is connected to the word line terminal so that a potential applied to the word line terminal is transmitted to the second gate terminal;
When a voltage is applied to the second gate terminal through the word line terminal to make the second source terminal and the second drain terminal conductive, the second drain through the second bias supply terminal. A second terminal of the first capacitor and the second source terminal are connected so that a voltage applied to the terminal is transmitted to the second terminal of the first capacitor through the second source terminal; The second source terminal is electrically insulated from elements other than the second terminal; and
A third source terminal; a third gate terminal; and a third drain terminal. The third terminal, the first terminal, and the third gate terminal are connected to each other and electrically insulated from other elements. A charge storage unit held in a fixed state, and among the charges stored in the charge storage unit, the third drain terminal and the third source by the charge stored in the third gate terminal A trimming switch comprising: a third transistor that is in a conductive state or a non-conductive state without receiving external power supply by modulating conductivity with the terminal.
前記電荷記憶部の電荷を前記第1のコンデンサを通過させて消去若しくは書き込むために、前記第1のコンデンサの前記第1端子と前記第2端子との間に電界が供給された場合に発生するファウラーノルドハイム電流により前記電荷記憶部に蓄積される電荷量を制御することで不揮発性の記憶を消去される、若しくは書き込まれるよう前記不揮発性記憶素子が構成されていることを特徴とする請求項1に記載のトリミングスイッチ。
Occurs when an electric field is supplied between the first terminal and the second terminal of the first capacitor to erase or write the charge stored in the charge storage unit through the first capacitor. The non-volatile memory element is configured so that a non-volatile memory is erased or written by controlling a charge amount accumulated in the charge memory portion by a Fowler-Nordheim current. The trimming switch according to 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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