JP2007157183A - Nonvolatile storage device and semiconductor integrated circuit device - Google Patents

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良樹 川尻
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章二 宿利
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雅章 三原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low cost nonvolatile memory which can be manufactured without changing the manufacturing steps of a standard C-MOS process, and which is not affected by a gate oxide film thickness. <P>SOLUTION: A nonvolatile storage device includes a pair of series circuits of load transistors T11, T21 and storage transistors T12, T22, which are connected in the static latch form to constitute a flip-flop, and transfer gates T13, T23 are connected between input/output parts P1, P2 of this flip-flop and bit lines BLT, BLB. Further, C-MOS inverters INV1, INV2 which are buffer circuits are connected to two input/output parts P1, P2 of the flip-flop. Also, leak current interruption elements T16, T26 are arranged between sources of two load transistors T11, T21 of the flip-flop and a power source line VCC to interrupt the T16, T26 at the time of writing. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気的に消去および書き込み可能な不揮発性記憶装置およびそれを備えた半導体集積回路装置に関するものである。   The present invention relates to an electrically erasable and writable nonvolatile memory device and a semiconductor integrated circuit device including the same.

たとえば内蔵SRAMの容量の増大に伴うリダンダンシ(冗長化)の必要性や、LCDドライバ等のボード実装後に個別のチューニングを実施する必要性や、個人識別情報(IDコード、暗号解読用キー、ICカードの番号等)の多様な用途拡大に伴って低コストなヒューズの必要性が高まってきている。   For example, the need for redundancy (redundancy) due to the increase in the capacity of the built-in SRAM, the need for individual tuning after board mounting such as an LCD driver, personal identification information (ID code, decryption key, IC card) The need for low-cost fuses is increasing along with the expansion of various applications.

従来、標準C−MOSプロセスで形成可能なヒューズ素子として、ポリシリコンや配線メタル層をレーザや電流で溶断するもの、絶縁ゲート膜等を電圧で破壊するもの、等があった。しかし、このような溶断や絶縁破壊等によるものでは一度しかプログラムできないため上述の用途には適さない。   Conventionally, as fuse elements that can be formed by a standard C-MOS process, there are ones in which a polysilicon or a wiring metal layer is blown by a laser or current, an insulation gate film or the like is destroyed by voltage, and the like. However, such a fusing or dielectric breakdown can be programmed only once and is not suitable for the above-mentioned use.

一方、C−MOSプロセスで形成できるフローティングゲート型の不揮発性素子を利用するものであれば、電気的に消去・書込みが可能なヒューズが実現できるが、トランジスタに不揮発性を持たせるために従来のフラッシュメモリのような特別なプロセスを導入するのはコスト的観点から見合わない。また、標準C−MOSプロセスでのフローティングゲート型素子については、高集積化に伴い絶縁膜が薄くなるとデータ保持特性が悪くなるという問題があった。   On the other hand, if a floating gate type non-volatile element that can be formed by a C-MOS process is used, an electrically erasable and programmable fuse can be realized. Introducing special processes such as flash memory is not worth the cost. Further, the floating gate type element in the standard C-MOS process has a problem that the data retention characteristic is deteriorated when the insulating film is thinned with high integration.

そこで、例えば特許文献1・特許文献2には、標準C−MOSプロセスで製造可能な不揮発性記憶装置や特別なフローティングゲートを持たない不揮発性記憶装置が示されている。
米国特許第6,518,614号公報 特開2004−56095号公報
Therefore, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 show a nonvolatile memory device that can be manufactured by a standard C-MOS process and a nonvolatile memory device that does not have a special floating gate.
US Pat. No. 6,518,614 JP 2004-56095 A

このようなC−MOSプロセスで製造する不揮発性半導体記憶装置のデータ保持特性の不安定性を解消するために、S−RAMのように、負荷トランジスタと記憶トランジスタ(不揮発性素子)の直列回路を一対設け、それらをスタティックラッチ形態に接続してフリップフロップを構成することが有効である。   In order to eliminate the instability of the data retention characteristics of a nonvolatile semiconductor memory device manufactured by such a C-MOS process, a pair of series circuits of a load transistor and a storage transistor (nonvolatile element) are provided as in an S-RAM. It is effective to provide a flip-flop by providing them and connecting them in a static latch configuration.

一方、ウエルに対するドレイン側の接合部を、不純物濃度の低い低濃度領域を有するLDD構造とし、ウエルに対するソース側の接合部を、上記低濃度領域が形成されていない構造とすることによって、C−MOSプロセスで作成するトランジスタであるにも拘わらず不揮発性をもたせることができる。   On the other hand, the drain side junction with respect to the well has an LDD structure having a low concentration region with a low impurity concentration, and the source side junction with respect to the well has a structure in which the low concentration region is not formed. Although it is a transistor formed by a MOS process, it can be made non-volatile.

ところが、第1導電型の負荷トランジスタと第2導電型の記憶トランジスタの直列回路をクロスカップリッグして、且つ上記記憶トランジスタに上記オフセットを持たせたLDD構造を採用すると、後述するように記憶トランジスタの書込・消去時に不要なリーク電流が流れるという問題が生じる。   However, when an LDD structure in which a series circuit of a first conductivity type load transistor and a second conductivity type memory transistor is cross-coupled and the memory transistor has the offset is employed, the memory transistor will be described later. There arises a problem that an unnecessary leak current flows at the time of writing / erasing.

ここで上記リーク電流の問題について図1を参照して説明する。
この不揮発性メモリは、負荷トランジスタT11,T21と記憶トランジスタT12,T22との直列回路を一対有し、それらをスタティックラッチ形態に接続したものである。記憶トランジスタT12,T22は半導体基板上のP型ウエルWPに構成されたN型MOSトランジスタである。負荷トランジスタT11,T21は半導体基板上のN型ウエルWNに構成されたP型MOSトランジスタである。このフリップフロップの入出力部と2つのビットラインBLT,BLBとの間にトランスファゲートT13,T23をそれぞれ接続している。
Here, the problem of the leakage current will be described with reference to FIG.
This nonvolatile memory has a pair of series circuits of load transistors T11, T21 and storage transistors T12, T22, which are connected in a static latch configuration. The memory transistors T12 and T22 are N-type MOS transistors configured in a P-type well WP on a semiconductor substrate. The load transistors T11 and T21 are P-type MOS transistors configured in an N-type well WN on a semiconductor substrate. Transfer gates T13 and T23 are connected between the input / output portion of the flip-flop and the two bit lines BLT and BLB, respectively.

いま、記憶トランジスタT12に書き込みを行う場合、たとえばビットラインBLTを0V、BLBを6Vに定め、トランスファゲートT13,T23をそれぞれ導通させると、電源電圧VCCがビットラインBLBから供給される高電圧より低いため、書き込み電流CP1が記憶トランジスタT12→トランスファゲートT13→ビットラインBLTに流れるだけでなく、ビットラインBLB→トランスファゲートT23→負荷トランジスタT21→VCCの経路でリーク電流CP2が流れてしまう。   Now, when writing to the storage transistor T12, for example, if the bit line BLT is set to 0V, BLB is set to 6V, and the transfer gates T13 and T23 are turned on, the power supply voltage VCC is lower than the high voltage supplied from the bit line BLB. Therefore, not only the write current CP1 flows from the storage transistor T12 → the transfer gate T13 → the bit line BLT but also the leak current CP2 flows through the path of the bit line BLB → transfer gate T23 → load transistor T21 → VCC.

その結果、所望の書き込みトランジスタT12に対して十分な電圧を供給することができず、また高電圧のリークパスが、書き込みを行うトランジスタT12以外にも存在することになり、不要な電流供給が必要となってしまう。   As a result, a sufficient voltage cannot be supplied to the desired writing transistor T12, and a high-voltage leak path exists in addition to the transistor T12 that performs writing, and an unnecessary current supply is required. turn into.

そこで、この発明の目的は、前述の標準C−MOSプロセスで形成する不揮発性メモリの問題と記憶トランジスタに対する書き込み時の問題を解消した不揮発性記憶装置およびそれを備えた半導体集積回路装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a nonvolatile memory device and a semiconductor integrated circuit device having the nonvolatile memory device which solves the problems of the nonvolatile memory formed by the standard C-MOS process and the problem at the time of writing to the memory transistor. There is.

この発明の代表的な構成は次のとおりである。
(1)標準C−MOSプロセスで記憶トランジスタを構成し、記憶トランジスタの消去時にゲート電極に印加する負電位の絶対値を小さくするために(低電圧動作のために)、第2導電型の半導体基板に第1導電型の深いウエルを備えるとともに、その深いウエル内に第2導電型のウエルを備え、不揮発性メモリは、負荷トランジスタと記憶トランジスタとの直列回路を一対有して、それらをスタティックラッチ形態に接続してなるフリップフロップを備えたものとし、記憶トランジスタは、第2導電型のウエル内に第1導電型のソース・ドレインを有し、ソース・ドレイン間のチャンネルの上部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を有し、ゲート電極の側部に絶縁膜サイドスペーサを有し、ドレイン側の第2導電型ウエルに対する接合部が不純物濃度の低い低濃度領域を有するLDD構造であり、ソース側の第2導電型ウエルに対する接合部がLDD構造部分の低濃度領域が形成されていない構造(非LDD構造)とする。
A typical configuration of the present invention is as follows.
(1) A semiconductor transistor of the second conductivity type is formed by a standard C-MOS process to reduce the absolute value of the negative potential applied to the gate electrode when erasing the storage transistor (for low voltage operation). The substrate is provided with a first conductivity type deep well and a second conductivity type well in the deep well. The nonvolatile memory has a pair of series circuits of a load transistor and a storage transistor, which are statically connected. The memory transistor has a first conductivity type source / drain in a second conductivity type well, and has a gate insulation on the channel between the source and drain. It has a gate electrode through the film, has an insulating film side spacer on the side of the gate electrode, and has a junction with the second conductivity type well on the drain side. A LDD structure having a low low density regions pure object density, a structure in which the junction to the second conductivity type well of the source side is not formed low concentration regions LDD structure portion (non LDD structure).

そして、不揮発性メモリを駆動する駆動回路は、記憶トランジスタのドレインに対してゲート電極およびソースに正電圧を印加し、絶縁膜サイドスペーサにチャンネルホットエレクトロンを注入して情報の書き込みを行い、ソースに対してゲート電極に負電圧を印加し、第1導電型のウエルに正電圧を印加して絶縁膜サイドスペーサにアバランシェホットホールを注入して情報の消去を行う回路とする。   The driving circuit for driving the nonvolatile memory applies a positive voltage to the gate electrode and the source with respect to the drain of the storage transistor, injects channel hot electrons into the insulating film side spacer, writes information, On the other hand, a negative voltage is applied to the gate electrode, a positive voltage is applied to the first conductivity type well, and an avalanche hot hole is injected into the insulating film side spacer to erase information.

そして、書き込み時に負荷トランジスタを介してフリップフロップの電源側へリーク電流が流れるのを遮断するリーク電流遮断素子を備える。   In addition, a leakage current cutoff element is provided that blocks leakage current from flowing to the power supply side of the flip-flop through the load transistor during writing.

(2)前記フリップフロップの入出力と書き込み信号ライン(ビットライン)との間に書き込み選択用のトランスファゲートを設けるとともに、フリップフロップの入出力部にC−MOSインバータを含むバッファ回路を設ける。   (2) A write selection transfer gate is provided between the input / output of the flip-flop and the write signal line (bit line), and a buffer circuit including a C-MOS inverter is provided at the input / output portion of the flip-flop.

(3)前記フリップフロップを構成する、スタティックラッチ形態に接続した前記2つの直列回路の回路構成を非対称にして不揮発性メモリに書き込み・消去が行われていない状態でのフリップフロップの差動動作点を予め偏位させておく。   (3) The differential operation point of the flip-flop in a state in which the circuit configuration of the two series circuits connected to the static latch form constituting the flip-flop is asymmetric and the nonvolatile memory is not written / erased Is deviated in advance.

本願において開示される発明のうち代表的な効果は次のとおりである。
〔1〕通常のC−MOSプロセスで形成されるトランジスタの片側だけをオフセット構造にすることにより得られる不揮発性素子の特性は安定性・再現性が悪く、動作不良になる可能性が高いが、本発明によれば、4トランジスタによるフリップフロップ動作・構造によって動作安定性が飛躍的に向上する。
Typical effects of the invention disclosed in the present application are as follows.
[1] The characteristics of the non-volatile element obtained by making an offset structure on only one side of a transistor formed by a normal C-MOS process is poor in stability and reproducibility, and is likely to cause malfunction. According to the present invention, the operational stability is greatly improved by the flip-flop operation / structure of four transistors.

〔2〕不揮発性素子が形成されている第2導電型ウエルを第1導電型の深いウエル(ボトムウエル)で囲んだことによって、記憶トランジスタが半導体基板に対して電気的に分離され、不揮発性素子の書込み・消去動作において第2導電型ウエルに電位を印加することが可能となり、動作特性が向上する。   [2] By enclosing the second conductivity type well in which the nonvolatile element is formed with the first conductivity type deep well (bottom well), the memory transistor is electrically isolated from the semiconductor substrate, and the nonvolatile memory It becomes possible to apply a potential to the second conductivity type well in the write / erase operation of the element, and the operation characteristics are improved.

〔3〕不揮発性メモリに対する書き込み時に負荷トランジスタを介してフリップフロップの電源側へ不要なリーク電流が流れることがなく、書き込むべき記憶トランジスタのゲートに対して十分な電圧を供給でき、また不要な電流供給が不必要となって、安定した不揮発性記憶制御が可能となる。   [3] Unnecessary leakage current does not flow to the power supply side of the flip-flop through the load transistor when writing to the nonvolatile memory, and a sufficient voltage can be supplied to the gate of the memory transistor to be written. Supply is unnecessary, and stable nonvolatile memory control is possible.

〔4〕前記フリップフロップの入出力部にC−MOSインバータを含むバッファ回路を設けたことにより、不揮発性メモリに記憶されている状態が常時(セレクト信号等によって選択することなく)出力されるため、いわゆるヒューズとして用いることができる。   [4] Since a buffer circuit including a C-MOS inverter is provided in the input / output section of the flip-flop, the state stored in the nonvolatile memory is always output (without being selected by a select signal or the like). It can be used as a so-called fuse.

〔5〕フリップフロップを構成するスタティックラッチ形態に接続した2つの直列回路の回路構成を非対称にして不揮発性メモリに書き込み消去が行われていない状態でのフリップフロップの差動動作点を予め偏位させておくことにより、書き込み・消去を行う初期状態で所定の状態をとることができ、この不揮発性記憶装置を用いる制御プログラム処理が容易となる。   [5] The circuit configuration of the two series circuits connected to the static latch configuration constituting the flip-flop is made asymmetrical so that the differential operating point of the flip-flop in the state where writing and erasing are not performed in the nonvolatile memory is preliminarily displaced. By doing so, a predetermined state can be taken in the initial state of writing / erasing, and control program processing using this nonvolatile memory device becomes easy.

第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置およびそれを備えた半導体集積回路装置について図2〜図6を参照して説明する。
図2−1,図2−2は不揮発性記憶装置の不揮発性メモリ部分の回路図である。(A)はこの発明に係る不揮発性メモリ部分の回路図、(B)はその比較例としての不揮発性メモリ部分の回路図である。
A nonvolatile memory device according to a first embodiment and a semiconductor integrated circuit device including the nonvolatile memory device will be described with reference to FIGS.
2A and 2B are circuit diagrams of the nonvolatile memory portion of the nonvolatile memory device. (A) is a circuit diagram of a nonvolatile memory portion according to the present invention, and (B) is a circuit diagram of a nonvolatile memory portion as a comparative example.

(A)に示すように、負荷トランジスタT11,T21と記憶トランジスタT12,T22との直列回路を一対有し、それらをスタティックラッチ形態に接続してフリップフロップを構成している。記憶トランジスタT12,T22はそれぞれ他のN型MOSトランジスタとは別の、P型ウエル内に構成したN型MOSトランジスタである。フリップフロップの電源側と電源ラインVCCとの間には、P型MOSトランジスタであるリーク電流遮断素子T6を設けている。このリーク電流遮断素子T6のゲートにはゲート制御信号PGATEのラインを接続している。またフリップフロップの記憶トランジスタ側にはセレクトラインSLを接続している。 As shown to (A), it has a pair of series circuit of load transistor T11, T21 and storage transistor T12, T22, and they are connected to the static latch form, and comprise the flip-flop. Each of the storage transistors T12 and T22 is an N-type MOS transistor configured in a P-type well different from other N-type MOS transistors. A leakage current cutoff element T6, which is a P-type MOS transistor, is provided between the power supply side of the flip-flop and the power supply line VCC. A gate control signal PGATE line is connected to the gate of the leakage current cutoff element T6. A select line SL is connected to the memory transistor side of the flip-flop.

上記フリップフロップの2つの入出力部と2つのビットラインBLT(BitLine-True),BLB(BitLine-Bar)との間にN型(またはP型)MOSトランジスタであるトランスファゲートT13,T23をそれぞれ設けている。これらのトランスファゲートT13,T23のゲートにはワードラインWLを接続している。   Transfer gates T13 and T23, which are N-type (or P-type) MOS transistors, are provided between the two input / output portions of the flip-flop and the two bit lines BLT (BitLine-True) and BLB (BitLine-Bar), respectively. ing. A word line WL is connected to the gates of these transfer gates T13 and T23.

上記フリップフロップの2つの入出力部にはP型MOSトランジスタT14,T24とN型MOSトランジスタT15,T25からなるC−MOSインバータINV1,INV2をそれぞれ接続している。これらのインバータの電源側に電源ラインVCCを接続していて、一方のインバータINV2からこの不揮発性記憶装置の記憶状態の出力信号を取り出している。   Two input / output portions of the flip-flop are connected to C-MOS inverters INV1 and INV2, respectively, comprising P-type MOS transistors T14 and T24 and N-type MOS transistors T15 and T25. The power supply line VCC is connected to the power supply side of these inverters, and the output signal of the storage state of this nonvolatile storage device is taken out from one inverter INV2.

この図2−1,図2−2に表れているN型MOSトランジスタはすべてP型ウエルWPに設け、このP型ウエルをN型ウエルで囲んで電気的に独立であるように構成し、MWELに接続している。
図2−2は図2−1に示したリーク電流遮断素子T3を設けない場合の構成例である。
All of the N-type MOS transistors shown in FIGS. 2-1 and 2-2 are provided in the P-type well WP, and the P-type well is surrounded by the N-type well so as to be electrically independent. Connected to.
FIG. 2B is a configuration example in the case where the leakage current cutoff element T3 shown in FIG. 2A is not provided.

図3は図2−1に示した不揮発性記憶装置のブロック図である。図2−1に示した記憶トランジスタT12,T22は不揮発性記憶手段B1を構成し、負荷トランジスタT11,T21は検出手段B2を構成している。リーク電流遮断素子T3はリーク電流遮断手段B3を構成している。トランスファゲートT13,T23は選択手段B4,B5を構成している。そして、インバータINV1,INV2は読出手段B6,B7をそれぞれ構成している。この不揮発性記憶手段B1と検出手段B2とでフリップフロップを構成している。   FIG. 3 is a block diagram of the nonvolatile memory device shown in FIG. The storage transistors T12 and T22 shown in FIG. 2A constitute a nonvolatile storage means B1, and the load transistors T11 and T21 constitute a detection means B2. The leakage current interruption element T3 constitutes leakage current interruption means B3. Transfer gates T13 and T23 constitute selection means B4 and B5. The inverters INV1 and INV2 constitute reading means B6 and B7, respectively. This nonvolatile storage means B1 and detection means B2 constitute a flip-flop.

図15は、図2−1,図2−2に示した各信号ラインに印加する電圧の例を示している。この図2−1,図2−2に示す構成で、記憶トランジスタT12に書き込みを行う場合、この図15および図2−1,図2−2の図中に示すように電圧を各信号ラインに印加する。   FIG. 15 shows an example of voltages applied to the signal lines shown in FIGS. 2-1 and 2-2. In the configuration shown in FIGS. 2-1 and 2-2, when writing to the storage transistor T12, the voltage is applied to each signal line as shown in FIGS. 15 and 2-1 and 2-2. Apply.

図2−2(A)に示すように、リーク電流遮断素子T6を設けない場合、書込時にSL→T12→T13→BLTの経路で電流が流れ、書き込みトランジスタT12のドレインから絶縁膜サイドスペーサにチャンネルホットエレクトロンが注入されて書き込みが行われる。(このチャンネルホットエレクトロンの注入については後述。)しかし、これとともにBLB→T23→T21→VCCの経路に不要なリークパスが生じ、BLBから供給される高電圧がVCCにリークして、記憶トランジスタT12のゲートに対して十分な電圧が供給できない。また、不要な電流供給が必要となってしまう。   As shown in FIG. 2A, when the leakage current cut-off element T6 is not provided, a current flows in the path of SL → T12 → T13 → BLT during writing, and the drain of the writing transistor T12 passes through the insulating film side spacer. Channel hot electrons are injected and writing is performed. (The channel hot electron injection will be described later.) However, an unnecessary leak path is generated along the BLB → T23 → T21 → VCC path, and the high voltage supplied from the BLB leaks to the VCC, so that the memory transistor T12 A sufficient voltage cannot be supplied to the gate. In addition, an unnecessary current supply is required.

また、図2−2(B)に示すように、リーク電流遮断素子T6を設けない場合、消去時には、VCC(3V)→負荷トランジスタT11→トランスファゲートT13→BLT(−3V)の経路、およびVCC(3V)→負荷トランジスタT21→トランスファゲートT23→BLB(−3V)の経路にそれぞれ不要なリークパスが生じる。そのため、BLB,BLTの−3Vが記憶トランジスタT12,T22のゲートに供給できず確実な消去が行えない。   Further, as shown in FIG. 2-2 (B), when the leakage current cut-off element T6 is not provided, at the time of erasing, the path of VCC (3V) → load transistor T11 → transfer gate T13 → BLT (−3V), and VCC Unnecessary leak paths occur in the path of (3V) → load transistor T21 → transfer gate T23 → BLB (−3V). Therefore, −3V of BLB and BLT cannot be supplied to the gates of the storage transistors T12 and T22, and reliable erasure cannot be performed.

これに対して図2−1に示したようにフリップフロップの負荷トランジスタT11,T21と電源VCCとの間にリーク電流遮断素子T6を設け、書込・消去時にはゲート信号PGATEに高電圧(6V)を印加してリーク電流遮断素子T6をOFF状態とする。このことにより上記不要なリークパスをすべて遮断することができる。   On the other hand, as shown in FIG. 2A, a leakage current cut-off element T6 is provided between the load transistors T11 and T21 of the flip-flop and the power supply VCC, and a high voltage (6V) is applied to the gate signal PGATE during writing / erasing. Is applied to turn off the leakage current cutoff element T6. As a result, all the unnecessary leak paths can be blocked.

図4〜図6は記憶トランジスタの半導体基板上における構成を示す主要部の断面図である。
図4において、抵抗率10ΩcmのP型シリコン基板101の表面領域に、深さ2μm、平均リン濃度1×1017cm-3の深いN型ウエル103を配置し、深いN型ウエル103の内部に深さ0.8μm、平均ボロン濃度2×1017cm-3のP型ウエル104を配置している。このP型ウエル104には、深さ250nmのトレンチ(素子分離)102によって分離した記憶素子であるNチャンネル型トランジスタを構成している。このNチャンネル型トランジスタは、膜厚5nmのゲート酸化膜105、膜厚200nmでリン濃度2×1020cm-3のポリシリコン膜からなる長さ0.3μmのゲート電極106、平均砒素濃度5×1018cm-3のドレインエクステンション107、それぞれ平均砒素濃度1×1020cm-3のドレイン109,ソース115、膜厚50nmの絶縁膜サイドスペーサ108から構成している。また、前記深いN型ウエル103へ接続するための平均砒素濃度1×1020cm-3のN型拡散層110と、前記P型ウエル104へ接続するための平均ボロン濃度1×1020cm-3のP型拡散層111をそれぞれ配置している。
4 to 6 are cross-sectional views of main parts showing the configuration of the memory transistor on the semiconductor substrate.
In FIG. 4, a deep N-type well 103 having a depth of 2 μm and an average phosphorus concentration of 1 × 10 17 cm −3 is arranged on the surface region of a P-type silicon substrate 101 having a resistivity of 10 Ωcm, and inside the deep N-type well 103. A P-type well 104 having a depth of 0.8 μm and an average boron concentration of 2 × 10 17 cm −3 is disposed. The P-type well 104 constitutes an N-channel transistor which is a memory element separated by a trench (element isolation) 102 having a depth of 250 nm. This N-channel transistor includes a gate oxide film 105 having a thickness of 5 nm, a gate electrode 106 made of a polysilicon film having a thickness of 200 nm and a phosphorus concentration of 2 × 10 20 cm −3 , an average arsenic concentration of 5 × The drain extension 107 is formed of 10 18 cm −3 , the drain 109 and the source 115 each have an average arsenic concentration of 1 × 10 20 cm −3 , and the insulating film side spacer 108 having a film thickness of 50 nm. Further, an N-type diffusion layer 110 having an average arsenic concentration of 1 × 10 20 cm −3 for connection to the deep N-type well 103 and an average boron concentration of 1 × 10 20 cm for connection to the P-type well 104. Three P-type diffusion layers 111 are arranged.

この記憶トランジスタであるNチャンネル型トランジスタには、そのソース側にエクステンションを形成していないため、初期しきい電圧は1.2Vである。この初期しきい値電圧はトランジスタの特殊な構造によるものでありバラツキが大きい。   Since the N-channel transistor as the storage transistor does not have an extension on the source side, the initial threshold voltage is 1.2V. This initial threshold voltage is due to the special structure of the transistor and varies greatly.

この図4は書込み時の電圧配置を示している。書込み動作は、N型ドレイン線VDへ0Vを印加し、N型ソース線VSへ接合耐圧以下の正電圧(6V)を印加してチャンネルホットエレクトロンHEを前記絶縁膜サイドスペーサ108へ注入して、トラップされた電子によりしきい電圧を上昇させる(すなわち書込み状態を得る)ことにより行う。この書込状態のしきい値電圧もトランジスタの特殊な構造に依存し、バラツキが大きい。   FIG. 4 shows a voltage arrangement at the time of writing. In the write operation, 0V is applied to the N-type drain line VD, a positive voltage (6V) lower than the junction breakdown voltage is applied to the N-type source line VS, and channel hot electrons HE are injected into the insulating film side spacer 108. The threshold voltage is increased by trapped electrons (that is, a write state is obtained). The threshold voltage in the written state also depends on the special structure of the transistor and varies greatly.

図5は読出時の電圧配置の例を示している。読出動作は、N型ソース線VSを0Vとし、ゲート線VGに対して書き込み状態のしきい値を下回る電圧1.8Vを印加した時のN型ドレイン線(VD)の電圧を読み取ることによって行う。すなわちドレイン線VDが1.8Vのとき書き込み状態、0Vのとき非書き込み状態(消去状態)と見なす。   FIG. 5 shows an example of voltage arrangement at the time of reading. The read operation is performed by setting the N-type source line VS to 0 V and reading the voltage of the N-type drain line (VD) when a voltage 1.8 V lower than the write state threshold is applied to the gate line VG. . That is, when the drain line VD is 1.8V, it is regarded as a writing state, and when it is 0V, it is regarded as a non-writing state (erasing state).

図6は消去時の電圧配置を示している。消去動作は、N型ソース線VSへ接合耐圧以下の正電圧(6V)を印加し、ゲート線VGに負電圧(−3V)を印加して、N型ソースからアバランシェホットホールHHを絶縁膜サイドスペーサ108へ注入することによって、前記トラップされているホットエレクトロンを中和してしきい値電圧を低下させることによって行う。   FIG. 6 shows a voltage arrangement at the time of erasing. In the erasing operation, a positive voltage (6V) lower than the junction breakdown voltage is applied to the N-type source line VS, a negative voltage (-3V) is applied to the gate line VG, and the avalanche hot hole HH is transferred from the N-type source to the insulating film side. By injecting into the spacer 108, the trapped hot electrons are neutralized to lower the threshold voltage.

次に、第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の他の構成を、回路図として図7に示す。図2−1に示した例では2つの負荷トランジスタT11,T21のソース側を共通接続して1つのリーク電流遮断素子T6を介して電源ラインVCCに接続したが、この図7に示す例では、2つのリーク電流遮断素子T16,T26を設けている。またPチャンネル型トランジスタT16,T26,T11,T21,T14,T24をそれぞれに共通のN型ウエルに構成してそのN型ウエルに電圧6V(VP6)を印加するようにしている。
このようにリーク電流遮断素子を2つ設けてもよい。
Next, another configuration of the nonvolatile memory device according to the second embodiment is shown in FIG. 7 as a circuit diagram. In the example shown in FIG. 2A, the source sides of the two load transistors T11 and T21 are connected in common and connected to the power supply line VCC via one leakage current cutoff element T6. In the example shown in FIG. Two leakage current cutoff elements T16 and T26 are provided. The P-channel transistors T16, T26, T11, T21, T14, and T24 are configured as a common N-type well, and a voltage of 6 V (VP6) is applied to the N-type well.
In this way, two leakage current interrupting elements may be provided.

次に、第3の実施形態に係る不能揮発性記憶装置の構成を、図8〜図11を基に説明する。
図2−1または図7に示した例では、フリップフロップに接続される回路の構成を対称にしたが、図8〜図11に示すそれぞれの例ではこれを非対称にして、不揮発性メモリ(フリップフロップ)に書き込みも消去を行っていない状態でフリップフロップの差動動作点を予め偏位させておく。
Next, the configuration of the non-volatile storage device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.
In the example shown in FIG. 2A or FIG. 7, the configuration of the circuit connected to the flip-flop is symmetric, but in each of the examples shown in FIGS. In the state where neither writing nor erasing is performed, the differential operating point of the flip-flop is previously deviated.

図8に示す例では、図中Vで示すように、図7におけるC−MOSインバータINV1に相当する回路を設けていない。このことによりフリップフロップの図中左右方向の入出力部の負荷の重さがアンバランスとなり、フリップフロップの差動動作点が予め偏位することになる。すなわち2つの記憶トランジスタT12,T22のいずれにも書き込み・消去を行っていない状態で電源を投入すると、フリップフロップの第1の入出力部P1より第2の入出力部P2に繋がっている容量が大きいため、P2に比べてP1の電位が速やかに上昇してT11,T22がON状態、T12,T21がOFF状態となって安定する。   In the example shown in FIG. 8, as indicated by V in the drawing, a circuit corresponding to the C-MOS inverter INV1 in FIG. 7 is not provided. As a result, the load weights of the input / output units in the left-right direction in the drawing of the flip-flop become unbalanced, and the differential operating point of the flip-flop is preliminarily displaced. That is, when the power is turned on without writing or erasing any of the two storage transistors T12 and T22, the capacity connected from the first input / output unit P1 to the second input / output unit P2 of the flip-flop is increased. Since it is large, the potential of P1 rises more quickly than P2, and T11 and T22 are turned on and T12 and T21 are turned off and stabilized.

図9に示す例では、2つの負荷トランジスタT11,T21のチャンネル幅をアンバランスにしている。この例では負荷トランジスタT11のチャンネル幅を負荷トランジスタ21のチャンネル幅の2倍にして、負荷トランジスタT11のON時の抵抗値をT21に比べて1/2としている。そのため、記憶トランジスタT12,T22の両方が記憶・消去されていない状態で電源が投入されると、P2に比べてP1の電位上昇が速くなって、図8の場合と同様に、T11,T22がON状態、T12,T21がOFF状態となって安定する。なお、上記のチャンネル幅をアンバランスに代わりにチャンネル長をアンバランスにしてもよい。   In the example shown in FIG. 9, the channel widths of the two load transistors T11 and T21 are unbalanced. In this example, the channel width of the load transistor T11 is set to be twice the channel width of the load transistor 21, and the resistance value when the load transistor T11 is ON is halved compared to T21. Therefore, when the power is turned on in a state where both of the storage transistors T12 and T22 are not stored / erased, the potential rise of P1 is faster than that of P2, and similarly to the case of FIG. ON state, T12 and T21 are OFF and stable. Note that the channel length may be unbalanced instead of the above channel width unbalance.

図10に示す例では、フリップフロップの2つの入出力部P1,P2にそれぞれキャパシタを接続した例である。この例では、P1と電源ラインVCCとの間にキャパシタC11を設け、P2とグランドとの間にキャパシタC22を設けている。これらのキャパシタの容量は例えば50fF程度である。   In the example shown in FIG. 10, a capacitor is connected to each of the two input / output units P1 and P2 of the flip-flop. In this example, a capacitor C11 is provided between P1 and the power supply line VCC, and a capacitor C22 is provided between P2 and the ground. The capacitance of these capacitors is about 50 fF, for example.

これにより、2つの記憶トランジスタT12,T22のいずれにも書き込み・消去を行っていない状態で電源を投入すると、電源投入直後のP1点の電位上昇は速くなり、P2点の電位上昇は遅くなるので、T11,T22がON状態、T12,T21がOFF状態となって安定する。   As a result, if the power is turned on in a state where neither of the memory transistors T12 and T22 is written / erased, the potential rise at the P1 point immediately after the power is turned on becomes faster and the potential rise at the P2 point becomes slower. , T11, T22 are in the ON state, and T12, T21 are in the OFF state, so that it is stable.

この図10に示した例では、P1,P2のいずれにもキャパシタを接続したが、一方にのみ接続してもフリップフロップに接続される回路の構成を非対称にできる。   In the example shown in FIG. 10, a capacitor is connected to both P1 and P2, but the circuit connected to the flip-flop can be made asymmetric even if only one is connected.

図11に示す例では、2つの負荷トランジスタT11,T21のソース側を共通接続することなく、リーク電流遮断素子T16,T26のチャンネル幅をアンバランスにした例である。この例では、T26に比べてT16のチャンネル幅を2倍にして、そのON時の抵抗値を1/2としている。したがって2つの記憶トランジスタT12,T22のいずれにも書き込み・消去を行っていない状態で電源を投入すると、電源投入直後のP1点に比べてP1点の電位上昇が速くなるので、T11,T22がON状態、T12,T21がOFF状態となって安定する。なお、上記のチャンネル幅をアンバランスに代わりにチャンネル長をアンバランスにしてもよい。   In the example shown in FIG. 11, the channel widths of the leakage current cutoff elements T16 and T26 are unbalanced without commonly connecting the source sides of the two load transistors T11 and T21. In this example, the channel width of T16 is doubled compared to T26, and the resistance value at the time of ON is halved. Therefore, if the power is turned on while neither of the two storage transistors T12, T22 is written or erased, the potential rise at the point P1 is faster than the point P1 immediately after the power is turned on. The states T12 and T21 are in the OFF state and become stable. Note that the channel length may be unbalanced instead of the above channel width unbalance.

次に、第4の実施形態に係る不揮発性記憶装置の構成を回路図として図12に示す。この第4の実施形態も、フリップフロップに接続される回路の構成を非対称とした例を示すものである。図12(A)の例では、フリップフロップの一方の入出力部P1にC−MOSインバータを接続することなく、P1とグランドとの間にキャパシタC12を設け、他方の入出力部P2にC−MOSインバータINV2を接続するとともに電源ラインVCCとの間にキャパシタC21を設けている。   Next, FIG. 12 is a circuit diagram showing the configuration of the nonvolatile memory device according to the fourth embodiment. The fourth embodiment also shows an example in which the configuration of the circuit connected to the flip-flop is asymmetric. In the example of FIG. 12A, a capacitor C12 is provided between P1 and the ground without connecting a C-MOS inverter to one input / output unit P1 of the flip-flop, and C− is connected to the other input / output unit P2. A capacitor C21 is provided between the MOS inverter INV2 and the power supply line VCC.

このように第3の実施形態で示した非対称構造を組み合わせてもよい。そのことによって非対称性の相乗効果によってフリップフロッフの差動動作点を予め大きく偏位させることができる。   In this way, the asymmetric structure shown in the third embodiment may be combined. As a result, the differential operating point of the flip-flop can be largely deviated in advance by the synergistic effect of asymmetry.

また、図12(B)に示す例は、図12(A)のトランスファゲートT13,T23を共にPチャンネル型トランジスタで構成したものである。   In the example shown in FIG. 12B, the transfer gates T13 and T23 in FIG. 12A are both configured by P-channel transistors.

トランスファゲートT13,T23が図12(A)のようにNチャンネル型トランジスタであれば、そのしきい値電圧分、電源投入後のP1,P2点の電位上昇が遅れるが、この図12(B)のように、トランスファゲートT13,T23をPチャンネル型トランジスタで構成すれば、T13,T23はビットラインBLT,BLBに印加される6Vをフリップフロップの入出力部P1,P2にそのまま通すので、電源投入後のP1,P2点の電位上昇を早めることができ、電源投入直後から適正な出力が得られるまでの時間を短縮化できる。   If the transfer gates T13 and T23 are N-channel transistors as shown in FIG. 12A, the threshold voltage rises by the threshold voltage, but the potential rise at points P1 and P2 after power-on is delayed. If the transfer gates T13 and T23 are formed of P-channel type transistors, the T13 and T23 pass 6V applied to the bit lines BLT and BLB through the input / output parts P1 and P2 of the flip-flop as they are. The potential increase at the subsequent points P1 and P2 can be accelerated, and the time from when the power is turned on until an appropriate output is obtained can be shortened.

次に、第5の実施形態に係るRFIDチップの構成を、図13を参照して説明する。
図13は、本発明に係る不揮発性記憶装置を搭載したRFIDチップの回路ブロックである。パッドP1,P2には、外部のリーダから発信されたRF信号を受信するために、チップ外部に配置されたアンテナLを接続する。前記パッドP1−P2間には容量120pFの電源キャパシタCT、電圧クランプ回路(Voltage Clamp)、電源モジュレータ(Modulator)、およびブリッジ整流器(Bridge Rectifier)をそれぞれ接続している。ブリッジ整流器の出力には電源安定化キャパシタCFを接続し、出力電圧を検出するための電圧レギュレータ(Regulator)の制御信号を前記電圧クランプ回路へフィードバックして電源電圧の安定化が図っている。また、前記ブリッジ整流器の出力には、内部電源電圧(Vcc)を発生するVcc検出回路(Vcc Detector)、Vcc以外の各種電圧を発生する昇圧回路(Vpp Generator)をそれぞれ接続している。また、前記ブリッジ整流器の出力には、前記ブリッジ整流器により受信したRF信号に含まれる動作モードを検出する回路(Mode Selector)、クロック検出回路(Clock Extractor)、および不揮発性記憶装置のモジュール(EEPROM)への書込みデータを取り出す回路(Data Modulator)を設けている。コントローラ(Controller)は動作モードのデータを受けて不揮発性記憶装置のモジュール(EEPROM)の動作を制御する。
Next, the configuration of the RFID chip according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a circuit block of an RFID chip on which the nonvolatile memory device according to the present invention is mounted. An antenna L disposed outside the chip is connected to the pads P1 and P2 in order to receive an RF signal transmitted from an external reader. A power supply capacitor CT having a capacitance of 120 pF, a voltage clamp circuit (Voltage Clamp), a power supply modulator (Modulator), and a bridge rectifier (Bridge Rectifier) are connected between the pads P1 and P2. A power supply stabilization capacitor CF is connected to the output of the bridge rectifier, and a control signal of a voltage regulator (Regulator) for detecting the output voltage is fed back to the voltage clamp circuit to stabilize the power supply voltage. The output of the bridge rectifier is connected to a Vcc detection circuit (Vcc Detector) that generates an internal power supply voltage (Vcc) and a booster circuit (Vpp Generator) that generates various voltages other than Vcc. The output of the bridge rectifier includes a circuit (Mode Selector) for detecting an operation mode included in the RF signal received by the bridge rectifier, a clock detection circuit (Clock Extractor), and a nonvolatile memory device module (EEPROM). A circuit (Data Modulator) that takes out the data written to is provided. The controller receives the operation mode data and controls the operation of the module (EEPROM) of the nonvolatile memory device.

このRFIDチップに搭載された不揮発性記憶装置のモジュール(EEPROM)には、チップ認証のためのID番号、宅配便用の住所、バーコードを代替する商品情報(価格、生産日、生産地、生産者、成分情報等)、航空貨物タグの必要情報(便名、所有者名、搭乗地、目的地等)等を書き込む。   The module (EEPROM) of the non-volatile storage device mounted on the RFID chip has an ID number for chip authentication, an address for courier service, and product information (price, date of production, production location, production) that replaces the barcode. The required information (e.g. flight number, owner name, boarding place, destination).

次に、第6の実施形態に係るシステムLSI救済用不揮発性メモリの構成を、図14を参照して説明する。
図14は本発明に係る半導体集積回路装置の一例であるシステムLSIの概略チップ平面図である。同図に示されるシステムLSIは、特に制限されないが、半導体基板の周縁に多数のボンディングパッド等の外部接続電極120を配置し、その内側に外部入出力回路121、アナログ入出力回路122を設けている。外部入出力回路121およびアナログ入出力回路122は3.3Vのような相対的にレベルの高い外部電源を動作電源とする。レベルシフト回路123は前記外部電源を1.8Vのような内部電源電圧に降圧する。レベルシフト回路123の内側には、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ(SRAM)124、中央処理装置(CPU)125、キャッシュメモリ(CACH)126、ロジック回路(Logic)127、フェーズ・ロックド・ループ回路(PLL)128、アナログ・ディジタル変換回路(ADC)129、およびディジタル・アナログ変換回路(DAC)130、システムコントローラ(SYSC)131を有する。132、133、134で示されるものはそれぞれ電気的に消去および書き込みが可能な不揮発性メモリ(EEPROM)であり、本発明の不揮発性記憶装置を所定容量分備えたものである。
Next, the configuration of the system LSI repair nonvolatile memory according to the sixth embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 14 is a schematic chip plan view of a system LSI which is an example of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention. The system LSI shown in the figure is not particularly limited, but a large number of external connection electrodes 120 such as bonding pads are arranged on the periphery of the semiconductor substrate, and an external input / output circuit 121 and an analog input / output circuit 122 are provided inside thereof. Yes. The external input / output circuit 121 and the analog input / output circuit 122 use an external power supply having a relatively high level such as 3.3V as an operation power supply. The level shift circuit 123 steps down the external power supply to an internal power supply voltage such as 1.8V. Inside the level shift circuit 123 are a static random access memory (SRAM) 124, a central processing unit (CPU) 125, a cache memory (CACH) 126, a logic circuit (Logic) 127, and a phase locked loop circuit ( PLL) 128, an analog / digital conversion circuit (ADC) 129, a digital / analog conversion circuit (DAC) 130, and a system controller (SYSC) 131. Reference numerals 132, 133, and 134 denote electrically erasable and writable nonvolatile memories (EEPROMs), respectively, each having a predetermined capacity of the nonvolatile memory device of the present invention.

前記不揮発性メモリ132はSRAM124の救済情報(欠陥メモリセルを冗長メモリセルに置き換える為の制御情報)の格納に利用する。   The nonvolatile memory 132 is used for storing relief information (control information for replacing defective memory cells with redundant memory cells) of the SRAM 124.

また、不揮発性メモリ133は、アナログ回路の回路定数を調整する定数トリミング回路の前記回路定数を特定するための情報の格納のために、またはアナログ回路の発振周波数のトリミングデータの格納のために、さらにまたは電圧トリミング回路の前記参照電圧を特定するための情報の記憶に利用するものであり、ヒューズによる救済用プログラム回路に代えて搭載している。   The nonvolatile memory 133 is used for storing information for specifying the circuit constant of the constant trimming circuit for adjusting the circuit constant of the analog circuit, or for storing trimming data of the oscillation frequency of the analog circuit. Further, it is used for storing information for specifying the reference voltage of the voltage trimming circuit, and is mounted in place of the relief program circuit by the fuse.

また、前記不揮発性メモリ134は、メモリ容量256ビットを搭載しており、チップのID情報、チップの動作モード情報、および所望のデータの格納に利用する。   The nonvolatile memory 134 has a memory capacity of 256 bits and is used for storing chip ID information, chip operation mode information, and desired data.

従来技術による不揮発性記憶装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the non-volatile memory device by a prior art. 第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の回路図である。1 is a circuit diagram of a nonvolatile memory device according to a first embodiment. FIG. 第1の実施形態に係る不揮発性記憶装置の比較例としての不揮発性記憶装置の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a nonvolatile memory device as a comparative example of the nonvolatile memory device according to the first embodiment. 図2−1に示した不揮発性記憶装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the nonvolatile memory device shown in FIG. 同不揮発性記憶装置に用いる記憶トランジスタの半導体基板上の構成を示す部分断面図であり、書き込み時の電圧配置を示す図である。It is a fragmentary sectional view showing the composition on the semiconductor substrate of the memory transistor used for the nonvolatile memory device, and is a figure showing voltage arrangement at the time of writing. 同不揮発性記憶装置に用いる記憶トランジスタの半導体基板上の構成を示す部分断面図であり、読出し時の電圧配置を示す図である。It is a fragmentary sectional view which shows the structure on the semiconductor substrate of the memory transistor used for the non-volatile memory | storage device, and is a figure which shows the voltage arrangement | positioning at the time of read-out. 同不揮発性記憶装置に用いる記憶トランジスタの半導体基板上の構成を示す部分断面図であり、消去時の電圧配置を示す図である。It is a fragmentary sectional view which shows the structure on the semiconductor substrate of the memory transistor used for the non-volatile memory device, and is a figure which shows the voltage arrangement at the time of erasing. 第2の実施形態に係る不揮発性記憶装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the non-volatile memory device which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る不揮発性記憶装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the non-volatile memory device which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る不揮発性記憶装置の他の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structure of the non-volatile memory device which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る不揮発性記憶装置の他の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structure of the non-volatile memory device which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る不揮発性記憶装置の他の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other structure of the non-volatile memory device which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る不揮発性記憶装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the non-volatile memory device which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係るRFIDチップの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the RFID chip which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施形態に係るシステムLSIチップの概略平面図である。FIG. 10 is a schematic plan view of a system LSI chip according to a sixth embodiment. 図2−1,図2−2に示した各信号ラインに印加する電圧の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the voltage applied to each signal line shown to FIGS. 2-1 and 2-2.

符号の説明Explanation of symbols

101−P型シリコン基板(第2導電型の半導体基板)
102−トレンチ
103−深いN型ウエル(第1導電型の深いウエル)
104−P型ウエル(第2導電型のウエル)
105−ゲート酸化膜
106−ゲート電極
107−ドレインエクステンション
108−絶縁膜サイドスペーサ
109−ドレイン
110−N型拡散層
111−P型拡散層
115−ソース
T11,T21−負荷トランジスタ
T12,T22−記憶トランジスタ
T13,T23−トランスファゲート
INV1,INV2−インバータ(バッファ回路)
T6,T16,T26−リーク電流遮断素子
WP−P型ウエル
WN−N型ウエル
HE−チャンネルホットエレクトロン
HH−アバランシェホットホール
VDN−深いN型ウエル線
VS−ソース線
VD−ドレイン線
VG−ゲート線
101-P type silicon substrate (second conductivity type semiconductor substrate)
102-trench 103-deep N type well (first conductivity type deep well)
104-P type well (second conductivity type well)
105-gate oxide film 106-gate electrode 107-drain extension 108-insulating film side spacer 109-drain 110-N-type diffusion layer 111-P-type diffusion layer 115-source T11, T21-load transistor T12, T22-memory transistor T13 , T23-Transfer gate INV1, INV2- Inverter (buffer circuit)
T6, T16, T26-Leakage current blocking element WP-P type well WN-N type well HE-channel hot electron HH-avalanche hot hole VDN-deep N type well line VS-source line VD-drain line VG-gate line

Claims (13)

負荷トランジスタと記憶トランジスタとの直列回路を一対有し、それらをスタティックラッチ形態に接続して成るフリップフロップを備えた不揮発性メモリと、該不揮発性メモリを駆動する駆動回路とを半導体基板上に設けた不揮発性記憶装置であって、
前記半導体基板は第2導電型であり、該半導体基板に第1導電型の深いウエルを備えるとともに、該第1導電型の深いウエル内に第2導電型のウエルを備え、
前記記憶トランジスタは、前記第2導電型のウエル内に第1導電型のソース・ドレインを有し、前記ソース・ドレイン間のチャンネルの上部にゲート絶縁膜を介してゲート電極を有し、該ゲート電極の側部に絶縁膜サイドスペーサを有し、且つ、前記ドレイン側の前記第2導電型のウエルに対する接合部が不純物濃度の低い低濃度領域を有するLDD構造であり、前記ソース側の前記第2導電型のウエルに対する接合部が前記LDD構造部分の低濃度領域が形成されてない構造であり、
前記駆動回路は、前記記憶トランジスタのドレインに対して前記ゲート電極および前記ソースに正電圧を印加して、前記絶縁膜サイドスペーサにチャンネルホットエレクトロンを注入して情報の書込みを行い、前記ソースに対して前記ゲート電極に負電圧を印加し、前記第1導電型のウエルに正電圧を印加して、前記絶縁膜サイドスペーサにアバランシェホットホールを注入して情報の消去を行う回路を備え、
前記不揮発性メモリは、書込・消去時に前記負荷トランジスタを介して前記フリップフロップの電源側へリーク電流が流れる電流経路に接続したリーク電流遮断素子を備えたことを特徴とする不揮発性記憶装置。
Provided on a semiconductor substrate is a non-volatile memory having a flip-flop formed by connecting a series circuit of a load transistor and a memory transistor and connecting them in a static latch form, and a driving circuit for driving the non-volatile memory A non-volatile storage device,
The semiconductor substrate is of a second conductivity type, and includes a first conductivity type deep well in the semiconductor substrate, and a second conductivity type well in the first conductivity type deep well,
The memory transistor has a source / drain of the first conductivity type in the well of the second conductivity type, and has a gate electrode above the channel between the source / drain through a gate insulating film, and the gate An LDD structure having an insulating film side spacer on a side portion of the electrode and having a low-concentration region having a low impurity concentration at a junction portion with respect to the second conductivity type well on the drain side, The junction with the two conductivity type well is a structure in which the low concentration region of the LDD structure portion is not formed,
The drive circuit applies a positive voltage to the gate electrode and the source with respect to the drain of the memory transistor, injects channel hot electrons into the insulating film side spacer, and writes information to the source. A circuit for erasing information by applying a negative voltage to the gate electrode, applying a positive voltage to the first conductivity type well, and injecting avalanche hot holes into the insulating film side spacer,
The nonvolatile memory device includes a leakage current interrupting element connected to a current path through which a leakage current flows to the power supply side of the flip-flop via the load transistor during writing / erasing.
前記フリップフロップの入出力部と書込信号ラインとの間に書込選択用のトランスファゲートトランジスタを設けるとともに、前記フリップフロップの入出力部にC−MOSインバータを含むバッファ回路を設けた請求項1に記載の不揮発性記憶装置。   2. A write selection transfer gate transistor is provided between an input / output portion of the flip-flop and a write signal line, and a buffer circuit including a C-MOS inverter is provided at the input / output portion of the flip-flop. The non-volatile memory device described in 1. 前記フリップフロップに接続される回路の構成を非対称にして、前記不揮発性メモリに書き込みも消去も行われていない状態での前記フリップフロップの差動動作点を予め偏位させた請求項1または2に記載の不揮発性記憶装置。   3. The differential operation point of the flip-flop in a state in which writing and erasing are not performed in the nonvolatile memory is preliminarily deviated by making the configuration of the circuit connected to the flip-flop asymmetric. The non-volatile memory device described in 1. 前記バッファ回路を前記フリップフロップの2つの入出力部のうち一方にのみ設けることによって前記フリップフロップの差動動作点を偏位させた請求項3に記載の不揮発性記憶装置。   The nonvolatile memory device according to claim 3, wherein the differential operation point of the flip-flop is shifted by providing the buffer circuit only in one of two input / output units of the flip-flop. 前記一対の直列回路のそれぞれに含まれる負荷トランジスタのチャンネルの長さまたは幅をアンバランスにすることによって前記フリップフロップの差動動作点を偏位させた請求項3に記載の不揮発性記憶装置。   4. The nonvolatile memory device according to claim 3, wherein the differential operation point of the flip-flop is shifted by unbalanced the length or width of the channel of the load transistor included in each of the pair of series circuits. 前記フリップフロップの2つの入出力に対する付加容量をアンバランスにすることによって前記フリップフロップの差動動作点を偏位させた請求項3に記載の不揮発性記憶装置。   The non-volatile memory device according to claim 3, wherein the differential operating point of the flip-flop is shifted by unbalanced additional capacitances for the two input / outputs of the flip-flop. 前記リーク電流遮断素子を前記一対の直列回路に含まれる負荷トランジスタにそれぞれ接続するとともに、該リーク電流遮断素子のチャンネルの長さまたは幅をアンバランスにすることによって前記フリップフロップの差動動作点を偏位させた請求項3に記載の不揮発性記憶装置。   The leakage current cut-off element is connected to each load transistor included in the pair of series circuits, and the differential operating point of the flip-flop is set by unbalanced the length or width of the channel of the leak current cut-off element. The nonvolatile memory device according to claim 3, wherein the nonvolatile memory device is biased. 請求項1〜7のうちいずれか1項に記載の不揮発性記憶装置と、被救済回路と、該被救済回路を代替する救済回路とを含み、前記不揮発性記憶装置を、前記救済回路で代替すべき被救済回路を特定する救済情報の記憶回路とした半導体集積回路装置。   8. A nonvolatile memory device according to claim 1, comprising a repaired circuit and a repair circuit that replaces the repaired circuit, wherein the repair circuit replaces the nonvolatile memory device. A semiconductor integrated circuit device which is a storage circuit for repair information for specifying a circuit to be repaired. 前記被救済回路はRAMに内蔵されたメモリセルアレイである請求項8に記載の半導体集積回路装置。   9. The semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the circuit to be relieved is a memory cell array built in a RAM. 請求項1〜7のうちいずれか1項に記載の不揮発性記憶装置と、アナログ回路と、その回路定数を調整する定数トリミング回路とを含み、前記不揮発性記憶回路を、前記定数トリミング回路の前記回路定数を特定するための情報の記憶回路とした半導体集積回路装置。   A non-volatile memory device according to claim 1, an analog circuit, and a constant trimming circuit that adjusts a circuit constant thereof, wherein the non-volatile memory circuit is included in the constant trimming circuit. A semiconductor integrated circuit device as an information storage circuit for specifying a circuit constant. 請求項1〜7のうちいずれか1項に記載の不揮発性記憶装置と、発振回路と、その発振周波数を調整する周波数トリミング回路とを含み、前記不揮発性記憶回路を、前記周波数トリミング回路の前記発振周波数を特定するための情報の記憶回路とした半導体集積回路装置。   8. A nonvolatile memory device according to claim 1, an oscillation circuit, and a frequency trimming circuit that adjusts an oscillation frequency thereof, wherein the nonvolatile memory circuit is connected to the frequency trimming circuit. A semiconductor integrated circuit device as an information storage circuit for specifying an oscillation frequency. 請求項1〜7のうちいずれか1項に記載の不揮発性記憶装置と、参照電圧発生回路と、その発生した参照電圧を調整する電圧トリミング回路とを含み、前記不揮発性記憶回路を、前記電圧トリミング回路の前記参照電圧を特定するための情報の記憶回路とした半導体集積回路装置。   A non-volatile memory device according to claim 1, a reference voltage generating circuit, and a voltage trimming circuit for adjusting the generated reference voltage, wherein the non-volatile memory circuit is the voltage A semiconductor integrated circuit device as an information storage circuit for specifying the reference voltage of the trimming circuit. 請求項1〜7のうちいずれか1項に記載の不揮発性記憶装置と、チップを特定するためのセキュリティ回路を含み、前記不揮発性記憶回路を、前記セキュリティ回路のチップを特定するための情報の記憶回路とした半導体集積回路装置。   A non-volatile memory device according to claim 1, and a security circuit for specifying a chip, wherein the non-volatile memory circuit includes information for specifying a chip of the security circuit. A semiconductor integrated circuit device as a memory circuit.
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JP2009049328A (en) * 2007-08-22 2009-03-05 Genusion:Kk Non-volatile memory transistor and its manufacturing method
US7842576B2 (en) 2008-11-06 2010-11-30 Nec Electronics Corporation Semiconductor device including first and second sidewalls and method of manufacturing semiconductor device
JP2011511440A (en) * 2008-01-24 2011-04-07 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Self-repair integrated circuit and repair method
JP2015505423A (en) * 2012-01-17 2015-02-19 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 Static random access memory cell constructed asymmetrically with one-sided buffer
US9183914B2 (en) 2011-11-25 2015-11-10 Renesas Electronics Corporation Semiconductor memory device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009049328A (en) * 2007-08-22 2009-03-05 Genusion:Kk Non-volatile memory transistor and its manufacturing method
JP2011511440A (en) * 2008-01-24 2011-04-07 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Self-repair integrated circuit and repair method
US7842576B2 (en) 2008-11-06 2010-11-30 Nec Electronics Corporation Semiconductor device including first and second sidewalls and method of manufacturing semiconductor device
US9183914B2 (en) 2011-11-25 2015-11-10 Renesas Electronics Corporation Semiconductor memory device
JP2015505423A (en) * 2012-01-17 2015-02-19 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 Static random access memory cell constructed asymmetrically with one-sided buffer

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