JP2011035209A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置は、第1電圧と第2電圧との間に並列に接続される複数の容量ユニットを備える。複数の容量ユニットの各々は、容量素子と、容量遮断回路とを含む。容量素子の一方のノードは第1電圧に接続される。容量遮断回路は、第2電圧と容量素子の他方のノードとの間に接続される。容量遮断回路は、容量素子から流入するリーク電流によって閾値電圧が変動する不揮発性メモリセルを有し、容量素子から流入するリーク電流が所定値を超える場合に、不揮発性メモリセルの閾値電圧の上昇によって容量素子から第2電圧へ流出するリーク電流を遮断する。
【選択図】図3
Description
図を参照して、第1の実施の形態を説明する。大規模な容量素子を搭載する半導体装置として、チャージポンプ回路を有する半導体装置を例として説明する。図1に、半導体装置に搭載されるチャージポンプ回路の構成が示される。チャージポンプ回路は、電源電圧から所望の電圧に昇圧する昇圧部11と、昇圧された電圧を安定化する安定化部21とを具備する。
図5を参照して、第2の実施の形態が説明される。半導体装置に内蔵されるチャージポンプ回路は、図5に示されるように、昇圧部11と安定化部22とを具備する。昇圧部11は、第1の実施の形態で説明された昇圧部11と同じであるため、説明を省略する。
上述のように、チャージポンプ回路が動作すると、安定化容量ブロック24、240内に複数ある容量素子41には、微少ながらも電流が流れる。この電流は、容量素子41の絶縁破壊時のリーク電流に比べれば、10−5倍程度と極めて少ない。そのため、フラッシュメモリセル50、51に対する急激な書き込み作用はないものの、半導体装置を長期間にわたって使用した場合には、ある程度の書き込みがなされる。それによって、安定化容量ブロック240の寄生抵抗が増加して性能低下を引き起こす可能性がある。
2 ポリシリコンゲート層
2a フラッシュ浮遊ゲート
2b フラッシュコントロールゲート
2c ロジックトランジスタゲート
2d 抵抗ポリシリコンゲート
3 MOSトランジスタ拡散層
4 第1メタル配線
5 コンタクト
6 フラッシュメモリセルウェル
7 ロジックウェル
8 ゲート絶縁膜
11、12 昇圧部
14、15 抵抗素子
16 比較器
17 発振器
18 クロックドライバ
19 トランジスタ
21、22 安定化部
24 安定化容量ブロック
26 レギュレータ
27〜29 トランジスタ
31〜3k〜3n 押上容量ユニット
40 容量ユニット
41 容量素子
43 容量遮断回路
50 フラッシュメモリセル
51、52 共有フローティングゲートを備えるフラッシュメモリセル
54、55、56 トランジスタ
58 抵抗素子
59 リーク電流判定回路
130 容量素子
131〜134 トランジスタ
220 安定化部
222 消去コントローラ
224A、224B トランジスタ
240、240A、240B 安定化容量ブロック
251、271、272、281、282、291、292 トランジスタ
261、262 レギュレータ
271A、271B、272A、272B トランジスタ
281A、281B、282A、282B トランジスタ
Claims (18)
- 第1電圧と第2電圧との間に並列に接続される複数の容量ユニットを備え、
前記複数の容量ユニットの各々は、
一方のノードが前記第1電圧に接続される容量素子と、
前記第2電圧と前記容量素子の他方のノードとの間に接続される容量遮断回路と
を含み、
前記容量遮断回路は、前記容量素子から流入するリーク電流によって閾値電圧が変動する不揮発性メモリセルを有し、前記容量素子から流入するリーク電流が所定値を超える場合に、前記不揮発性メモリセルの閾値電圧の上昇によって前記容量素子から前記第2電圧へ流出するリーク電流を遮断する
半導体装置。 - 前記容量遮断回路は、さらに遮断トランジスタを備え、
前記不揮発性メモリセルは、浮遊ゲートを供給する第1メモリセルと第2メモリセルとを含み、
前記第1メモリセルは、前記容量素子と前記遮断トランジスタとの間に直列に接続され、前記容量素子に前記リーク電流が流れたときに前記書き込み状態になり、
前記第2メモリセルは、前記遮断トランジスタのゲートに接続され、前記第1メモリセルが書き込み状態になったとき、前記遮断トランジスタを制御して前記リーク電流を遮断する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記容量遮断回路は、前記遮断トランジスタのゲートと前記第2電圧との間に接続されて前記遮断トランジスタにバイアス電圧を与えるバイアス抵抗素子をさらに備える
請求項2に記載の半導体装置。 - 前記容量遮断回路は、前記遮断トランジスタに並列に接続される消去用トランジスタをさらに備え、
前記容量遮断回路を初期化するとき、前記消去用トランジスタは前記第1メモリセルと前記遮断トランジスタとの接続ノードを前記第2電圧にする
請求項2または請求項3に記載の半導体装置。 - 前記容量遮断回路は、前記遮断トランジスタのゲートと前記バイアス抵抗素子との間に直列に挿入される追加トランジスタをさらに備え、
前記容量遮断回路を初期化するとき、前記追加トランジスタは前記第2メモリセルと前記遮断トランジスタとの接続ノードを開放状態にする
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記第1メモリセルおよび第2メモリセルは浮遊ゲートを供給するフラッシュメモリである
請求項2から請求項5のいずれかに記載の半導体装置。 - 前記容量遮断回路は、前記容量遮断回路に測定用電圧が印加されたときに前記不揮発性メモリセルを流れる判定リーク電流が所定の基準電流を超えるか否かを判定するリーク電流判定回路をさらに備え、
前記リーク電流判定回路によって、前記判定リーク電流が前記基準電流を超えたと判定された前記不揮発性メモリセルを初期化する
請求項1から請求項6のいずれかに記載の半導体装置。 - 第1電圧と第2電圧との間に並列に接続される複数の容量ユニットと、
第3電圧に基づいて、所定の電圧まで昇圧して出力する昇圧回路と
を具備し、
前記複数の容量ユニットの各々は、
一方のノードを前記第1電圧に接続される容量素子と、
前記第2電圧と前記容量素子の他方のノードとの間に接続される容量遮断回路とを備え、
前記容量遮断回路は、前記容量素子から流入するリーク電流によって閾値電圧が変動する不揮発性メモリセルを有し、前記容量素子から流入するリーク電流が所定値を超える場合に、前記不揮発性メモリセルの閾値電圧の上昇によって前記容量素子から前記第2電圧へ流出するリーク電流を遮断し、
前記複数の容量ユニットは、前記昇圧回路の出力電圧を平滑化する
チャージポンプ回路。 - 前記容量遮断回路は、さらに遮断トランジスタを備え、
前記不揮発性メモリセルは、浮遊ゲートを供給する第1メモリセルと第2メモリセルとを含み、
前記第1メモリセルは、前記容量素子と前記遮断トランジスタとの間に直列に接続され、前記容量素子に前記リーク電流が流れたときに前記書き込み状態になり、
前記第2メモリセルは、前記遮断トランジスタのゲートに接続され、前記第1メモリセルが書き込み状態になったとき、前記遮断トランジスタを制御して前記リーク電流を遮断する
請求項8に記載のチャージポンプ回路。 - 前記容量遮断回路は、前記遮断トランジスタのゲートと前記第2電圧との間に接続されて前記遮断トランジスタにバイアス電圧を与えるバイアス抵抗素子をさらに備える
請求項9に記載のチャージポンプ回路。 - 前記容量遮断回路は、前記遮断トランジスタに並列に接続される消去用トランジスタをさらに備え、
前記容量遮断回路を初期化するとき、前記消去用トランジスタは前記第1フラッシュメモリセルと前記遮断トランジスタとの接続ノードを前記第2電圧にする
請求項9または請求項10に記載のチャージポンプ回路。 - 前記容量遮断回路は、前記遮断トランジスタのゲートと前記バイアス抵抗素子との間に直列に挿入される追加トランジスタをさらに備え、
前記容量遮断回路を初期化するとき、前記追加トランジスタは前記第2メモリセルと前記遮断トランジスタとの接続ノードを開放状態にする
請求項10に記載のチャージポンプ回路。 - 前記第1メモリセルおよび第2メモリセルは浮遊ゲートを供給するフラッシュメモリである
請求項9から請求項12のいずれかに記載のチャージポンプ回路。 - 前記容量遮断回路は、前記容量遮断回路に測定用電圧が印加されたときに前記不揮発性メモリセルを流れる判定リーク電流が所定の基準電流を超えるか否かを判定するリーク電流判定回路をさらに備え、
前記リーク電流判定回路によって、前記判定リーク電流が前記基準電流を超えたと判定された前記不揮発性メモリセルを初期化する
請求項8から請求項13のいずれかに記載のチャージポンプ回路。 - 前記昇圧回路は、第1クロック信号と第2クロック信号とに基づいて動作する複数の昇圧ユニットを備え、
前記昇圧ユニットの各々は、
昇圧する電圧を保持する昇圧容量素子と、
前記昇圧ユニットの入力電圧と前記第2電圧との間に直列に接続される第1および第2トランジスタと、
前記第3電圧と前記昇圧ユニットの出力電圧との間に直列に接続される第3および第4トランジスタと
を含み、
前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとの接続ノードと、前記第3トランジスタと前記第4トランジスタとの接続ノードとの間に前記昇圧容量素子が接続され、前記第1トランジスタと前記第4トランジスタとは前記第1クロック信号によって駆動され、前記第3トランジスタと前記第2トランジスタとは前記第2クロック信号によって駆動される
請求項8から請求項14のいずれかに記載のチャージポンプ回路。 - 前記平滑化された出力電圧に基づいて、前記容量遮断回路を初期化する電圧を生成する初期化電圧供給部を具備し、
前記複数の容量ユニットのうちの前記書き込み状態になっていない容量ユニットを選択して初期化する
請求項8から請求項15のいずれかに記載のチャージポンプ回路。 - 第1電圧と第2電圧との間に並列に接続される複数の容量素子を備える半導体装置の機能維持方法であって、
前記複数の容量素子に充放電するステップと、
前記複数の容量素子のうちの不良容量素子に所定の値を超えたリーク電流が流れたことを検知するステップと、
前記リーク電流が流れたことを検知したときに、前記リーク電流を遮断するスイッチを開放して前記不良容量素子を切り離すステップと、
前記半導体装置を使用する前に前記スイッチを閉成するように初期化するステップと
を具備する
半導体装置の機能維持方法。 - 前記スイッチは、フラッシュメモリセルを備える
請求項17に記載の半導体装置の機能維持方法。
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