JPH02309682A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH02309682A
JPH02309682A JP1131155A JP13115589A JPH02309682A JP H02309682 A JPH02309682 A JP H02309682A JP 1131155 A JP1131155 A JP 1131155A JP 13115589 A JP13115589 A JP 13115589A JP H02309682 A JPH02309682 A JP H02309682A
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JP
Japan
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redundant
selection switch
ultraviolet
memory cell
gate
Prior art date
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JP1131155A
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English (en)
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Minoru Fukuda
実 福田
Hideo Kasai
秀男 葛西
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Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
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Hitachi Ltd
Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置に関し、特にデータの消
去および再書き込みが可能な不揮発性メモリ(巳ras
ableProgram+nable Read 0n
ly Memory;EPROM)の冗長回路技術に関
するものである。
〔従来の技術〕
データの消去および再書き込みが可能なEFROMには
、フローティングゲートとコントロールゲートとの二層
ゲート構造を有するMOS−FETでメモリセルを構成
したF L OT OX (Floating Gat
e Tunnel 0xide)形や、シリコン窒化膜
とシリコン酸化膜との界面準位に電荷を蓄積するMNO
S(Metal N1tride 0xide Se+
++1conductor)  形などがあり、特に前
者のFLOTOX形EPROMが主流となっている。
上記したFLOTOX形EPROMでは、データの書き
込みは、メモリセルのコントロールゲートおよびドレイ
ン領域に高電圧を印加し、ドレイン領域端部で発生した
チャネル・ホットエレクトロンをゲート絶縁膜を通じて
フローティングゲートに注入して行っている。また、デ
ータの消去は、ゲート絶縁膜のポテンシャル障壁以上の
エネルギーを持つ紫外線をメモリセルに照射して行って
いる。
ところで、上記したEPROMを始めとする近年のメモ
リLSIにおいては、メモリセルアレイの一部に予備の
ワード線またはビット線を設け、欠陥のあるメモリセル
を含むワード線またはビット線を予備のワード線または
ビット線と萱き換えることによって欠陥救済を行う、い
わゆる冗長回路技術が導入されている。
上記冗長回路の冗長選択スイッチ方式には、ポリシリコ
ンヒユーズに大電流を流してフユーズを溶断する電気フ
ユーズ方式や、ポリシリコンフユーズにレーザービーム
を照射してフユーズを溶断するレーザーフユーズ方式(
特開昭60−65545号、米国特許第4027817
号など)がある。
また、FLOTOX形EPROMでlt、上記したポリ
シリコンフユーズ方式の他、冗長選択スイッチをフロー
ティングゲートとコントロールゲートとからなる二層ゲ
ート構造のMOS−FETで構成し、冗長選択スイッチ
用MOS−FETの上方領域をこのMOS−FETに接
続されたへβ配線で被覆することによって、紫外線の照
射による消去を不可能にしたU P ROM(uner
asable E PROM>方式が提案されている(
1985年2月。
アイ・ニス・ニス・シー−シー、ダイジェスト・オブ・
テクニカルペーパー(ISSCC,DIGEST OF
 TEC)INIcAL PAPER)、PL64〜P
165. Henry Gaw、et al。
“A100ns  256K  CMO5EPR口)J
”)  。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記した冗長選択スイッチ方式のうち、ポリシリコンフ
ユーズに大電流を流してフユーズを溶断する電気フユー
ズ方式は、フユーズを確実に溶断することが困難である
という欠点がある。また、レーザービームを照射してポ
リシリコンフユーズを溶断するレーザーフユーズ方式は
、レーザービーム装置の能力に限度があるため、切断に
長時間を要するという欠点がある。
一方、UPROM方式は、ポリシリコンフユーズ方式に
比べて冗長回路への置き換えを簡便に行うことができる
という利点がある。また、ウェハプロセスにおいてのみ
ならず、組立工程後においても冗長回路への置き換えを
行うことができるため、組立工程でメモリセルに不良が
発生した半導体チップを救済することができるという利
点もある。
しかしながら、本発明者の検討によれば、上記UPRO
M方式は、冗長選択スイッチ用MO3・FETに接続さ
れたAl配線の線幅を太(する必要があるため、チップ
上における冗長選択スイッチの占有面積が大きくなり、
EPROMの高集積化が妨げられるという欠点がある。
また、メモリセルに書込んだデータを消去する際、冗長
選択スイッチを覆うAl配線の端部に斜め方向から紫外
線が入射すると、Al配線の下面で、反射した紫外線が
冗長選択スイッチのフローティングゲートに到達し、冗
長選択スイッチに書き込んだデータを消去してしまうこ
とがある。そのため、冗長選択スイッチが誤動作し、予
備のワード線またはビット線への置き換えができなくな
る欠点がある。
本発明は、上記した問題点に着目してなされたものであ
り、その目的は、EPROMの欠陥救済を確実に行うこ
とができる冗長回路技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記目的を達成するとともに、冗
長回路を有するEPROMの高集積化を促進することが
できる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
〔課題を解決するための手段〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、本発明は、冗長回路の冗長選択スイッチをフ
ローティングゲートとコントロールゲートとからなる二
層ゲート構造のMOS−FETで構成し、周辺回路領域
のうち、少なくとも上記冗長選択スイッチの上方領域を
紫外線不透過膜で被覆したFLOTOXiEPROMで
ある。
〔作用〕
上記した手段によれば、冗長選択スイッチの上方領域を
紫外線不透過膜で被覆することにより、半導体チップに
紫外線を照射してメモリセルに書込んだデータを消去す
る際、冗長選択スイッチ用MO3−FETのフローティ
ングゲートに紫外線が照射されるのを確実に防止するこ
とができるので、冗長選択スイッチの誤動作を防止する
ことができる。
また、冗長選択スイッチ用MO3−FETの上方領域の
Aβ配線の線幅を太くする従来のUPRoM方式と比べ
て、チップ上における冗長選択スイッチの占有面積が小
さくすることができるので、EFROMの高集積化を促
進することができる。
〔実施例〕
本実施例の半導体集積回路装置は、例えばメモリセルを
nチャネルMO3−FETで構成し、周辺回路を0MO
3−FETで構成したEPROMである。
第2図は、このEFROMを形成した半導体チップ1の
平面的なレイアウトを示している。
半導体チップ1の周縁部には、アルミニウムなどの導電
材料で構成された所定数のポンディングパッド2が配置
されている。
ポンディングパッド2の内側には、周辺回路領域3が配
置されている。この周辺回路領域3には、冗長アドレス
設定回路R1冗長設定回路S1デコーダ・ドライバ回路
4および図示しないセンス回路、書込み回路、読出し回
路、人出力バッファ回路などの周辺回路が形成されてい
る。デコーダ・ドライバ回路4は、半導体チップlの中
央部に配置され、その両側に一対のメモリセルアレイ5
が配置されている。
メモリセルアレイ5には、所定数のワード線賀しくWL
、 −11L、i)  とビット線BL(BLO〜BL
l、)とが格子状に延在され、各ワード線孔とビット線
BLとの交点には、nチャネルMO3−FETで構成さ
れたメモリセル(M)が配置されている。メモリセルア
レイ5の端部には、例えば二本の冗長ワード線ML50
、1v141が延在され、それらの各々には、上記メモ
リセル(M)と同じnチャネルMO3−FETで構成さ
れた所定数の冗長メモリセル(M s ) が接続され
ている。
本実施例では、第1図に示すように、上記半導体チップ
1の表面に紫外線不透過膜6が被覆されている。この紫
外線不透過膜6は、前記した周辺回路領域3の上方領域
全体を覆うように被着されており、メモリセルアレイ7
やポンディングパッド2の上方領域には被着されていな
い。紫外線不透過膜6は、例えばポリイミド樹脂などの
紫外線吸収材料からなり、半導体チップ1の表面に照射
された紫外線が、冗長アドレス設定回路Rや冗長設定回
路Sなどの周辺回路に達するのを防止している。
第3開環よび第4図は、メモリセルアレイ5の断面構成
を示している。第3図は、ビット線BLの延在方向にお
ける断面であり、第4図は、ワード線孔の延在方向にお
ける断面である。
メモリセル(M)および冗長メモリセル(M、)を構成
するnチャネルMO3−FETは、ソース領域IO、ド
レイン領域11、フローティングゲート12、コントロ
ールゲート13およびゲート絶縁膜14からなり、素子
分離用のフィールド絶縁膜15によって互いに分離され
ている。
nfヤネルMO3−FETのコントロールゲート13は
、ワード線11Lを兼ねており、その一端はXデコーダ
・ドライバ回路に接続されている。また、このワード線
1礼と直交する方向に延在するビット線BLは、コンタ
クトホール16を介してメモリセルのドレイン領域11
と電気的に接続されており、その一端はYデコーダ・ド
ライバ回路に接続されている。
nチャネルMO3−FETのソース領域10は、不純物
濃度が異なるn゛拡散層10aとn−拡散層10bとか
らなるL D D(Lightly Doped Dr
ain)構造を有し、これにより、ソース領域10に高
電圧が印加された際、その端部の電界が緩和されるよう
になっている。一方、ドレイン領域11は、n°拡散層
で構成されている。
nチャネルMO3−FETのフローティングゲート12
は、例えばリンなどの不純物を導入したポリシリコンで
構成されている。このフローティングゲート12の上方
のコントロールゲート13は、例えばリンなどの不純物
を導入したポリシリコンと、シリサイド(WS i、M
oS i2 など)とを積層したポリサイドで構成され
ている。フローティング’7’−ト12とコントロール
ゲー)13とは、第二ゲート絶縁膜17によって互いに
絶碌されている。なお、第3図、第4図において、18
はpウェル、19はp形のチャネルストッパ層、20は
しきい値電圧(VtH)  制御用のチャネルドープ層
、21.22は絶縁膜、23は層間絶縁膜、24はパッ
シベーション膜をそれぞれ示している。
メモリセル(M)にデータを書き込むには、コントロー
ルゲート13に例えば12〜15Vの高電圧を印加し、
ドレイン領域11に例えば8vの高電圧を印加する。す
ると、ドレイン領域11の端部で発生したホットエレク
トロンがゲート絶縁膜14を通じてフローティングゲー
ト12に注入され、しきい値電圧(VtlI)  が上
昇して書き込みが行われる。
メモリセル(M)からデータを読み出すには、コントロ
ールゲート13に例えば5Vの電圧を印加し、ドレイン
領域11に例えば2Vの高電圧を印加する。このとき、
フローティングゲート12にエレクトロンが注入されて
いるメモリセル(M)は、そのしきい値電圧(VtlI
>  が高いためにトランジスタが非導通となり、読み
出し電流が流れないが、フローティングゲート12にエ
レクトロンが注入されていないメモリセル(M)は、そ
のしきい値電圧(VtlI)  が低いためにトランジ
スタが導通となり、読み出し電流が流れる。そこで、こ
の読み出し電流によるビット線BLの電圧降下をセンス
アンプで検知することにより、読み出しが行われる。
メモリセル(M)に書き込まれたデータを消去するには
、半導体チップ1の表面に紫外線を照射し、フローティ
ングゲート12に注入されているエレクトロンを放出さ
せてメモリセルを初期t[に戻すことにより、達成され
る。
次に、本実施例のEFROMの冗長回路構成を説明する
第5図に示すように、この冗長回路の主要部は、冗長ア
ドレス設定回路R(RO〜R,)、冗長設定回路Sおよ
びこれらに接続された一本の冗長ワード線WLS で構
成されている。冗長アドレス設定回路Rは、ワード線M
L (wt、o−WL、)の数と同じ数だけ設けられて
いる。
冗長アドレス設定回路Rの人力IN+  には、冗長設
定信号が接続され、もう一方の入力IN2には、Xアド
レス信号Iが接続されている。また、入力I NI I
 N4 には、X7ドレス信号a、、a。
がそれぞれ接続されている。一方、冗長設定回路Sの入
力IN、には、冗長設定信号が接続されている。
冗長アドレス設定回路Rおよび冗長設定回路Sの各々に
は、メモリセル(M)に欠陥のあるワード線Wしを冗長
ワー、ド線WLs に置き換えるための冗長選択スイッ
チSIvが設けられている。第6図に示すように、この
冗長選択スイッチSWは、メモリセル(M)と同様、ソ
ース領域10、ドレイン領域11、フローティングゲー
ト12、コントロールゲート13およびゲート絶縁膜1
4からなるnチャネルMO3−FETで構成されている
。このnチャネルMO5−FETのパッシベーション膜
240表面には、前記した紫外線透過膜6が被着されて
いる。
上記した冗長回路による欠陥救済法の概略は、次の通り
である。
半導体チップ1の電気試験を行った結果、所定のワード
線11Lに欠陥のあるメモリセルが存在する場合には、
まず、冗長設定回路Sの入力INs の冗長設定信号を
“H”レベルにするとともに、その冗長選択スイッチS
SMのコントロールゲート13に例えば12〜15Vの
高電圧を印加し、ドレイン領域11に例えば8Vの高電
圧を印加して書き込みを行う。その結果、冗長選択スイ
ッチSWが非導通となり、冗長設定回路Sの出力信号が
“H”レベルになる。
また、冗長アドレス設定回路Rにおいては、欠陥のある
メモリセルが存在する所定のXアドレス信号a7が“H
″レベルある場合は、冗長選択スイッチS11を構成す
るnチャネルMO3−FETに書き込みが行われないた
め、冗長選択スイッチSWが導通となり、人力IN3 
に接続されたpチャネルMO3−FET (Qff)の
ゲートが1H”レベル、入力INa に接続されたpチ
ャネルMO3・F E T (Qa)のゲートが“L”
レベルとなり、出力段のインバータ25には、入力IN
、からのXアドレス信号a7が人力される。すなわち、
欠陥のあるメモリセルが存在する所定のXアドレス信号
aI、が“H”レベルである場合は、冗長アドレス設定
回路Rの出力信号が“H”レベルとなる。
他方、欠陥のあるメモリセルが存在する所定のXアドレ
ス信号a。が“L”レベルである場合は、前記冗長設定
回路Sの冗長選択スイッチSWに書き込みが行われる際
、冗長アドレス設定回路Rの人力IN、の冗長設定信号
および入力IN2のXアドレス信号■がともに“H”レ
ベルとなり、冗長選択スイッチSWに書き込みが行われ
る。その結果、pチャネルMOS−F E T (Qs
)のゲートが“L″レベルpチャネルMOS −F E
T (Q、)のゲートが”H”レベルとなるため、イン
バータ25には、人力IN4 からのXアドレス信号a
0が人力される。すなわち、欠陥のあるメモリセルが存
在する所定のXアドレス信号Iが“H″レベルある場合
(Xアドレス信号a。が“L”レベルである場合)は、
冗長アドレス設定回路Rの出力信号が“H″レベルなる
このようにして、アドレスの組み合わせが、欠陥のある
メモリセルが存在するアドレスになると、すべての冗長
アドレス設定回路R0〜R0の出力信号が″′H′″レ
ベルとなり、冗長ワード線WLsが選択される。その際
、欠陥のあるメモリセルが存在するワード線11Lは、
禁止信号により非選択となる。
上記したような方法で欠陥救済を行ったEPROMは、
その後、半導体チップ10表面に紫外線を照射してメモ
リセル(M)に書き込まれたデータを消去する際、冗長
設定回路Sや冗長アドレス設定回路Rの冗長選択スイッ
チSIAに紫外線が照射されると、冗長選択スイッチS
Wに書き込まれたデータが消去され、冗長ワード線WL
sが選択されなくなってしまうが、本実施例では、冗長
選択スイッチS11の上方領域を紫外線透過膜6で被覆
したので、冗長選択スイッチSWの誤動作を確実に防止
することができる。
このように、本実施例によれば、下記のような効果を得
ることができる。
(1)、冗長アドレス設定回路Rおよび冗長設定回路S
の冗長選択スイッチ5llIを、フローティングゲート
12とコントロールゲート13とからなる二層ゲート構
造のnチャネルMO3−FETで構成し、上記冗長アド
レス設定回路Rおよび冗長設定回路Sを含む周辺回路領
域3の上方領域全体を紫外線不透過膜6で被覆したので
、メモリセル(M)に書き込まれたデータを消去する際
、半導体チップ1の表面に照射された紫外線が冗長選択
スイッチSWに達するのを防止することができ、この紫
外線による冗長選択スイッチ5illの誤動作を確実に
防止することができる。
(2)、上記(1)により、EPROMの欠陥救済を確
実に行うことができる。
(3)、冗長選択スイッチS(ツをMOS−FETで構
成し、半導体チップ1の外部からの信号によって冗長ワ
ード線WLSを選択できるようにしたので、ウェハプロ
セスでメモリセルに不良が発生した半導体チップのみな
らず、組立工程でメモリセルに不良が発生した半導体チ
ップを救済することもできる。
(4)、上記(2)、(3)により、EPROMの製造
歩留りが向上する。
(5)、冗長選択スイッチSllに接続されたピット線
BLの線幅を太くする従来方式に比べて冗長選択スイッ
チ舖の面積を小さくすることができるので、EPROM
の高集積化を促進することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
前記実施例では、周辺回路領域の全域をポリイミド樹脂
からなる紫外線不透過膜で被覆したが、このポリイミド
樹脂は、周辺回路領域内の少なくとも冗長選択スイッチ
の上方領域に被覆されていればよい。
前記実施例では、ポリイミド樹脂からなる紫外線不透過
膜をパッシベーション膜の表面に被着したが、例えば周
辺回路領域内の少なくとも冗長選択スイッチの上方領域
の層間絶縁膜をこのポリイミド樹脂で構成してもよい。
紫外線不透過膜は、ポリイミド樹脂に限定されるもので
はなく、紫外線が透過せず、かつ、半導体集積回路装置
に適用できる材料であれば、任意のものを使用すること
ができる。例えば、配線材料であるAlは紫外線を透過
しないので、Al膜をパッシベーション膜の表面に被着
してもよいが、A1膜を冗長選択スイッチの上方領域に
のみ被着した場合は、斜め方向から入射した紫外線がこ
のAl膜の下面で反射して冗長選択スイッチに達する虞
れがある。従って、AIなどの金属材料を紫外線不透過
膜として用いる場合は、冗長選択スイッチの上方領域を
含む広範な領域を被覆するとよい。
前記実施例では、欠陥のあるメモリセルが存在するワー
ド線を冗長ワード線に置き換える場合について説明した
が、欠陥のあるメモリセルが存在するピット線を冗長ピ
ット線に置き換える方式のEFROMにも適用すること
ができる。
本発明は、EPROMのみならず、EPROMを内蔵し
た1チツプマイコンなどの半導体集積回路装置に適用す
ることができる。
〔発明の効果〕
本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとふりで
ある。
(1)、冗長回路の冗長選択スイッチをフローティング
ゲートとコントロールゲートとからなる二層ゲート構造
のMOS−FETで構成したFLOTOX形EPROM
において、周辺回路領域内の少なくとも上記冗長選択ス
イッチの上方、領域を紫外線不透過膜で被覆することに
より、紫外線による冗長選択スイッチの誤動作が防止さ
れるので、EPROMの欠陥救済を確実に行うことがで
きる。
(2)、また、冗長選択スイッチの面積を従来のUPR
OM方式よりも小さくすることができるので、EPRO
Mの高集積化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
第1開力よび第2図は、本発明の一実施例である半導体
集積回路装置を示す半導体チップの略平面図、 第3図および第4図は、この半導体集積回路装置のメモ
リセルを示す半導体チップの断面図、第5図は、この半
導体集積回路装置の冗長回路図、 第6図は、この半導体集積回路装置の冗長選択スイッチ
を示す半導体チップの断面図である。 l・・・半導体チップ、2・・・ポンディングパッド、
3・・・周辺回路領域、4・・・デコーダ・ドライバ回
路、5・・・メモリセルアレイ、6・・・紫外線不透過
膜、10・・・ソース領域、tOa・・・nゝ拡散層、
10b・・・n−拡散層、11・・・ドレイン領域、1
2・・・フローティングゲート、13・・・コントロー
ルゲート、14・・・ゲート絶縁膜、15・・・フィー
ルド絶縁膜、16・・・コンタクトホール、17・・・
第二ゲート絶縁膜、18・・・pウェル、19・・・チ
ャネルストッパ層、20・・・チャネルドープ層、21
.22・・・絶縁膜、23・・・層間絶81.24・・
・パッシベーション膜、25・・・インバータ、BL・
・・ビット線、M・・・メモリセノペM、・・・冗長メ
モリセル、Q、。 Q4  ・・・pチャネルMO3−FETSR・・・冗
長アドレス設定回路、S・・・冗長設定回路、Sト・・
冗長選択スイッチ、WL・・・ワード線。 代理人 弁理士 筒 井 大 和 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、フローティングゲートとコントロールゲートとから
    なる二層ゲート構造のMOS・FETでメモリセルを構
    成し、欠陥のあるメモリセルを含むワード線またはビッ
    ト線を予備のワード線またはビット線と置き換えるため
    の冗長回路を設けたEPROMであって、前記冗長回路
    内の冗長選択スイッチをフローティングゲートとコント
    ロールゲートとからなる二層ゲート構造のMOS・FE
    Tで構成し、周辺回路領域内の少なくとも前記冗長選択
    スイッチの上方領域を紫外線不透過膜で被覆したことを
    特徴とする半導体集積回路装置。 2、前記紫外線不透過膜を、パッシベーション膜の表面
    に被着したことを特徴とする請求項1記載の半導体集積
    回路装置。 3、前記紫外線不透過膜は、ポリイミド樹脂からなるこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。 4、前記紫外線不透過膜を、周辺回路領域の全域に被覆
    したことを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装
    置。 5、前記紫外線不透過膜は、配線用金属からなることを
    特徴とする請求項4記載の半導体集積回路装置。
JP1131155A 1989-05-24 1989-05-24 半導体集積回路装置 Pending JPH02309682A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07141895A (ja) * 1993-06-24 1995-06-02 Nec Corp 半導体集積回路装置
JPH0936336A (ja) * 1995-07-21 1997-02-07 Nec Corp 不揮発性半導体記憶装置
JP2008187129A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP2009010185A (ja) * 2007-06-28 2009-01-15 Nec Electronics Corp 半導体集積回路装置及び半導体集積回路装置の製造方法

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