JP6220031B2 - 不揮発性半導体記憶回路 - Google Patents
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Description
EPROMへのデータの書込はドレイン/ソース間に高電圧を与えて、ソース/ドレイン間を流れる電荷がホットキャリアになること、いわゆるホットキャリア注入を利用したものが多い。この書込方式の特徴は、ソース/ドレイン間に高電圧を与えることである。
すなわち、第一のインバータの出力を電気的に書込可能な第一の不揮発性メモリのソースに接続し、第一の不揮発性メモリのドレインを第二のインバータの入力に接続し、第二のインバータの出力を第二の不揮発性メモリのソースに接続し、第二の不揮発性メモリのドレインを第一のインバータの入力に接続し、第二の不揮発性メモリのドレインを出力とする半導体記憶回路とする。
まず、第一のEPROMがデプレッション、第二のEPROMがエンハンスメントの時について説明する。
以上、述べてきたように、この回路の出力AはVDDの電圧に関係なくVSSとなる。
VDDが0V〜1Vの間は第二のEPROMだけがON、他の素子はVDDがVTよりも小さいので、OFF状態にある。第二のEPROMはONしているが、その前段の第二のインバータはNチャネル、Pチャネル共にOFFしているので、Aの電位はいろいろな要素に依存する。ここで、Aを入力に持つトランジスタ5について考える。このトランジスタもVT=1Vとすると、VDDが0V〜1Vの時、Aの電位に関係なくOFF状態である。よって、VDDが0V〜1Vの間はあまり考える必要がない。
第一のEPROMがエンハンスメント、第二のEPROMがデプレッションの時、VDDの電圧がトランジスタのVT未満になるとトランジスタ5はOFF、VDDの電圧がトランジスタのVT以上になるとトランジスタ5はONとなる。
本発明の回路は一種のラッチ回路に相当するが、EPROMに保存したデータをある瞬間に読み出して、そのデータをラッチに保存するような特許文献1の方式とは全く異なるので、特許文献1で生じた課題が生じない。
VTがデプレッションのNチャネルEPROMの役割は前段の出力が1の時1を出力すること、前段の出力が0の時0を出力することである。役割の中でOFFする必要はない。VTがデプレッションのNチャネルEPROMのコントロールゲートをVDDに固定すると、よりONする方向なので、この役割を果たしていることになる。
以上、NチャネルEPROMのコントロールゲートをVDDレベルに固定しても、実施例1で説明した回路動作と同じであることを説明した。
VTがデプレッションのNチャネルEPROMの役割は前段の出力が1の時1を出力すること、前段の出力が0の時0を出力することである。
以上のように、EPROMのコントロールゲートをそれぞれのEPROMのソースに接続した場合でも、実施例1で述べたものと同じ動作をすることが分かる。
第一のNチャネルトランジスタ9と第二のNチャネルトランジスタ10はONになる。よって、AとCの電位はVSS、つまり0になる。ORは2つの入力が両方とも0の時に0を出力し、それ以外の入力の時に1を出力するものである。ここでは、A=0、T=0であるので、第一のOR7の出力は0となる。第一のインバータを構成するPチャネルトランジスタはON、第一のインバータを構成するNチャネルトランジスタはOFFする。よって、BはVDDになる。CはVSSであるので、第一のEPROM2のソース/ドレイン間には大きな電圧が印加されて書込が行われる。第二のOR8の入力はU=1であるので、第二のORの出力は1となり、第二のインバータを構成するPチャネルトランジスタはOFFする。Cは0であるので、第二のインバータを構成するNチャネルトランジスタはOFFする。このように第二のインバータを構成するPチャネルトランジスタとNチャネルトランジスタの両方がOFFする。よって、第二のEPROM4のソース/ドレイン間には高電圧がかからないことになり、第二のEPROMへの書込は行われない。
第一のNチャネルトランジスタ9と第二のNチャネルトランジスタ10はONになる。よって、AとCの電位はVSS、つまり0になる。第一のORの入力は1と0になるので、第一のORの出力は1になる。Aは0なので、第一のインバータを構成するPチャネルトランジスタ、Nチャネルトランジスタの両方がOFFする。そのため第一のEPROMのソース/ドレイン間には高電圧がかからず、書込がおこらない。第二のORの入力は0と0なので、第二のORの出力は0になる。第二のインバータを構成するPチャネルトランジスタはON、NチャネルトランジスタはOFFするので、Dの電位はVDDになる。AはVSSなので、第二のEPROMのソース/ドレイン間には大きな電圧が印加されて書込が行われる。
第一のNチャネルトランジスタと第二のNチャネルトランジスタはOFFする。第一のOR回路の1つの入力であるTが0なので、第一のORは、もう1つの入力Aと同じレベルを出力する。第二のOR回路の1つの入力であるUが0なので、第二のORは、もう1つの入力Cと同じレベルを出力する。よって、この場合、図5の回路は実施例1で述べた図1の回路と等価になる。この場合は読出や保持の状態であるから、抵抗を介してT,U、Wの3配線をVSS側に接続しておくと、T、U、Wに特別な信号をいれない限り書込が起きないので信頼性が高まる。
動作機構は図1の説明を行った実施例1と同じであるが、図1にはない素子が追加されているので、以下で動作を検証する。
図8は分かり易くするために図7のORをトランジスタに分解した詳細図で、回路の機能としては図7と全く同等なものである。ORは、2つのNチャネルトランジスタをVSS側に並列に、2つのPチャネルトランジスタをVDD側に直列に配置し、出力をインバータで反転させたものである。ORの1つの入力はNチャネルトランジスタ、Pチャネルトランジスタの各1つのゲートに接続され、ORのもう1つの入力は、残るNチャネルトランジスタ、Pチャネルトランジスタの各1つのゲートに接続されている。この構造はCMOSのORとしてごく一般的なものである。
条件はT=U=W=0である。第二のEPROMがOFFで第二のNチャネルトランジスタもOFFなので、Aは直接的にはどこも導通していない。この場合、第二のEPROMと第二のNチャネルトランジスタのN型ドレイン/Pwell接合リークと寄生容量でAの電位は決まる。ドレイン/Pwell接合における接合リークがあるので、Aは長期的にはVSSに落ち着く。よって、寄生容量がVDD側にならないように注意すれば、Aの電位は瞬間的にもVSSになる。つまり、A=0。A=0なので第一のOR回路の入力は2つとも0。よって第一のOR回路の出力は0。第一のインバータは構成しているNチャネルトランジスタがOFF、PチャネルトランジスタがONなのでB=1。第一のEPROMはONなのでC=1。第二のEPROMの2つの入力は0と1なので出力は1。第二のインバータを構成するNチャネルトランジスタはON、PチャネルトランジスタはOFFなのでD=0となる。D=0、A=0なのでOFFしている第二のEPROMのソース/ドレイン間には電圧はかからない。よって、VDDが更に上がって第二のEPROMがONしても状態は変わらない。第一のEPROMがエンハンスメント、第二のEPROMがデプレッションの時についても、同様の内容なので省略する。
本実施例では、EPROMがNチャネルの場合について述べてきたが、Pチャネルの場合においても同じである。
実施例1で説明したように、例えば第一のEPROMのVTがエンハンスメントでOFFしている場合、第二のインバータの入力はダイオードリークや寄生容量で決まる。CとVSSの間に容量を設けることによって、第一のEPROMがOFFしている時に、Cのレベルがより確実にVSSかVSSに近いものになる。これによって、第二のインバータの入力がより確実に0とみなされるようになる。
ダイオードは逆方向に接続するので、EPROMがONしている時の動作には関係しない。
そこで、書込前に測定を行う場合は、Pチャネルトランジスタ13をOFFにする。そうすればAは常に0となるので、測定が可能になる。
図13に従って説明する。図13は図7に書込禁止用の回路からの出力Zを追加したものである。書込禁止モードに入る前はZ=1、書込禁止モードにはいるとZ=0となるものである。
Z=0の時、T、U、Wを入力にもつANDからの出力は、T、U、Wの値に関係なく0になる。先の実施例4で述べたように、これは読出状態なので書込ができない。
Z=0の時、A’はAと同じになる。よって、書込み禁止モードに入ると、A’はEPROMへの書込に応じて、1もしくは0が出力される。
第二のEPROMのソースとVSSとの間のNチャネルトランジスタは信号Sを入力とし、第二のEPROMのドレインとVDDとの間のPチャネルトランジスタは信号Sをインバータ15で反転させた信号を入力とする。
2 第一のEPROM
3 第二のインバータ
4 第二のEPROM
5 並列トランジスタ
6 抵抗
7 第一のOR
8 第二のOR
9 第一のNチャネルトランジスタ
10 第二のNチャネルトランジスタ
11 容量
12 ダイオード
13 Pチャネルトランジスタ
14 AND
15 インバータ
16 Nチャネルトランジスタ
101 N型ソース
102 コントロールゲート
103 フローティングゲート
104 N型ドレイン
105 Pwell
Claims (3)
- 第一のインバータと、
前記第一のインバータの出力がソースに接続された電気的に書込可能な第一の不揮発性メモリと、
前記第一の不揮発性メモリのドレインが入力に接続された第二のインバータと、
前記第二のインバータの出力がソースに接続された電気的に書込可能な第二の不揮発性メモリと、からなり、
前記第二の不揮発性メモリのドレインは前記第一のインバータの入力に接続されているとともに、前記第二の不揮発性メモリの前記ドレインは出力となっていて、
前記第一及び第二の不揮発性メモリは、Pwellの中に離間して設けられたN型ソース、N型ドレインと、前記ソースと前記ドレインの間に形成されたコントロールゲート、フローティングゲートと、からなり、
前記第一及び第二の不揮発性メモリにおける前記N型ソースと前記Pwellの電位を等電位とし、
第一の不揮発性メモリと前記第二の不揮発性メモリは、いずれか一方がエンハンスメント、他方がデプレッションとなることでデータを記憶することを特徴とする不揮発性半導体記憶回路。 - 前記第一及び第二の不揮発性メモリの前記コントロールゲートの電位をVDDレベル、もしくはVSSレベルに固定したことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶回路。
- 前記第一及び第二の不揮発性メモリの前記コントロールゲートをそれぞれの不揮発性メモリのソースに接続したことを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導体記憶回路。
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