JP5214328B2 - 半導体集積回路 - Google Patents
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Description
本発明は、SRAMをプログラマブルROMとして使用する技術に関し、その特徴は、SRAMセル内のバックトゥバックインバータの負荷となる電界効果トランジスタ対の閾値を積極的に異ならせる点にある。
(1) システム
図1は、ROMデータのプログラミング時のシステムを示している。
図2は、プログラマブルROMを示している。
プログラマブルROMに対するプログラム動作について、図3のフローチャートを参照しながら説明する。
このプログラム動作は、図1の制御回路13により制御される。
上述のプログラミングによりSRAMセルにプログラムされたデータをリードする方法について説明する。
プログラマブルROMに対するデータプログラムを短縮するための変形例について説明する。
この変形例の特徴は、SRAMアレイ内の複数のSRAMセルの全てに対して一括してストレス印加を行う点にある。
このように、本発明では、NBTIによる閾値変動原理を利用し、負荷となる電界効果トランジスタ対の閾値の大小関係をROMデータに応じて決定する。これにより、制御回路の複雑化や製造コストの増大なく、SRAMをプログラマブルROMとして使用することが可能になる。
上述の実施の形態では、半導体チップ内の一部にSRAM(プログラマブルROM)が配置されることを前提とした。この場合には、ROMデータは、そのSRAMが形成される半導体集積回路(半導体チップ)内で、例えば、ラッチ回路にラッチされ、内部回路などの制御に使用される。
本発明では、NTBIによるSRAMセル内の電界効果トランジスタの閾値変動を利用してROMデータのプログラミングを行う。ここで、NTBIとは、SRAMセルが保持しているデータが消失される方向に電界効果トランジスタの閾値電圧が変動する現象のことである。このため、本発明では、プログラムデータと逆のデータをSRAMセルが保持している状態でストレス印加によるプログラミングを実行する。
第1例は、半導体集積回路に電源電圧VDDを供給するブート時にROMデータをリードする例である。
第2例は、半導体集積回路の動作中にROMデータをリードする例である。半導体集積回路が動作中であるため、電源電圧VDDは、立ち上がった状態となっている。
本発明のプログラマブルROMは、PLA(プログラマブルロジックアレイ)に適用することも可能である。
半導体集積回路(PLAチップ)11は、制御回路13及びPLA17を有する。
ここで、PLAの構成を説明するに当り、その説明を簡単にするため、以下の表記を使用することにする。
第2例の特徴は、第1例と比べると、プログラム時の入力信号の経路とPLA動作時の入出力信号の経路とを異ならせた点にある。
第3例は、第2例の変形例であり、プログラム時の入力信号の経路の一部とPLA動作時の出力信号の経路の一部とを共有化した点に特徴を有する。
本発明によれば、制御回路の複雑化や製造コストの増大なく、SRAMをプログラマブルROMとして使用することができる。
Claims (10)
- プログラマブルROMと、前記プログラマブルROMからのROMデータにより制御される内部回路と、前記プログラマブルROMに対する前記ROMデータのプログラム及びリードを制御する制御回路とを具備し、
前記プログラマブルROMは、
ソースに第1電源電圧を印加可能な第1導電型の第1電界効果トランジスタと、ソースに第2電源電圧が印加され、ドレインが前記第1電界効果トランジスタのドレインに接続される第2導電型の第2電界効果トランジスタと、ゲートがワード線に接続され、第1ビット線と前記第1及び第2電界効果トランジスタのドレインとの間のデータ転送に使用される第2導電型の第3電界効果トランジスタと、ソースに前記第1電源電圧を印加可能な第1導電型の第4電界効果トランジスタと、ソースに前記第2電源電圧が印加され、ドレインが前記第4電界効果トランジスタのドレインに接続される第2導電型の第5電界効果トランジスタと、ゲートが前記ワード線に接続され、第2ビット線と前記第4及び第5電界効果トランジスタのドレインとの間のデータ転送に使用される第2導電型の第6電界効果トランジスタとを備え、
前記第1及び第2電界効果トランジスタのゲートは、前記第4及び第5電界効果トランジスタのドレインに接続され、前記第4及び第5電界効果トランジスタのゲートは、前記第1及び第2電界効果トランジスタのドレインに接続され、
前記内部回路は、第3電源電圧により駆動され、
前記第1電源電圧と前記第2電源電圧との差は、前記第3電源電圧と前記第2電源電圧との差よりも大きく、
前記制御回路は、
前記プログラマブルROMのプログラム時に、プログラムデータと逆のデータが書き込まれた前記プログラマブルROMに対して、
前記第1及び第4電界効果トランジスタのソースに前記第1電源電圧を供給し、かつ、前記第3及び第6電界効果トランジスタをオフにしたストレス状態を一定期間印加した後に、前記第1及び第4電界効果トランジスタのソースに対する前記第1電源電圧の供給を停止し、前記プログラムデータと逆のデータを消去することにより、前記プログラマブルROMに前記プログラムデータをプログラムし、
前記第1電源電圧の値は、前記プログラマブルROMが前記ストレス状態にある時及び前記ROMデータのリード時で同じである
半導体集積回路。 - 複数のSRAMセルを備えるメモリセルアレイをさらに具備し、
前記複数のSRAMセルの各々は、前記プログラマブルROMであり、
前記制御回路は、前記複数のSRAMセルの各々に対して順次プログラムデータと逆のデータを書き込んだ後に、前記複数のSRAMセルの全てに対して前記ストレス状態を一括して印加する
請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記制御回路は、前記第1及び第4電界効果トランジスタのソースに対する前記第1電源電圧の供給を開始した後に、前記第3及び第6電界効果トランジスタをオンにすることにより、前記プログラマブルROMから前記ROMデータをリードする請求項1に記載の半導体集積回路。
- 前記プログラマブルROMからリードされた前記ROMデータをラッチするラッチ回路をさらに具備し、
前記制御回路は、前記ROMデータが前記ラッチ回路にラッチされた直後に、前記第1及び第4電界効果トランジスタのソースに対する前記第1電源電圧の供給を停止する
請求項3に記載の半導体集積回路。 - 前記第1及び第4電界効果トランジスタのソースに前記第1電源電圧を供給する期間を決定するスイッチ回路をさらに具備する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
- 前記ROMデータのプログラムは、室温よりも高い温度下で行う請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
- 前記ROMデータのプログラムは、前記第1及び第4電界効果トランジスタが形成される第2導電型の半導体エリアを前記第1電源電圧に設定して行う請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
- 前記プログラマブルROMを備えるプログラマブルロジックアレイをさらに具備し、
前記プログラマブルロジックアレイの入力信号は、前記ワード線に入力され、
前記プログラマブルロジックアレイの出力信号は、前記第2ビット線に出力される
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体集積回路。 - 前記プログラマブルROMを備えるプログラマブルロジックアレイをさらに具備し、
前記プログラマブルROMは、ゲートが前記第5電界効果トランジスタのゲートに接続され、ソースに前記第2電源電圧が印加される第2導電型の第7電界効果トランジスタと、ソースが前記第7電界効果トランジスタのドレインに接続される第2導電型の第8電界効果トランジスタとを備え、
前記プログラマブルロジックアレイの入力信号は、前記第8電界効果トランジスタのゲートに入力され、
前記プログラマブルロジックアレイの出力信号は、前記第8電界効果トランジスタのドレインに出力される
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体集積回路。 - 前記プログラマブルROMを備えるプログラマブルロジックアレイをさらに具備し、
前記プログラマブルROMは、ゲートが前記第5電界効果トランジスタのゲートに接続され、ソースに前記第2電源電圧が印加される第2導電型の第7電界効果トランジスタと、ソースが前記第7電界効果トランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第2ビット線に接続される第2導電型の第8電界効果トランジスタとを備え、
前記プログラマブルロジックアレイの入力信号は、前記第8電界効果トランジスタのゲートに入力され、
前記プログラマブルロジックアレイの出力信号は、前記第2ビット線に出力される
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半導体集積回路。
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