JPH0516769B2 - - Google Patents
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- Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
- Manipulation Of Pulses (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置に関し、特に電圧クランプ
回路を有する半導体装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a semiconductor device having a voltage clamp circuit.
従来、電圧クランプ回路として用いられてきた
ものには第5図に示すダイオードDや、第6図に
示すMIS電界効果トランジスタQ4がある。前者
は、例えば半導体基板表面に形成した基板と逆導
電型の拡散層領域と半導体基板とで構成されるP
−N接合の逆方向降伏電流を利用するもので電位
が逆方向降伏電圧以上になると降伏電流が流れ電
位は保たれる。後者はMIS電界効果トランジスタ
を用いるものでしきい値以上に電位が上るとMIS
電界効果トランジスタに電流が流れるため電位は
MIS電界効果トランジスタのしきい値に保たれ
る。通常用いられるのは絶縁分離用の厚いフイー
ルド酸化膜をゲート絶縁膜としたしきい値の高い
トランジスタである。
Conventionally, there are a diode D shown in FIG. 5 and an MIS field effect transistor Q4 shown in FIG. 6, which have been used as a voltage clamp circuit. The former is composed of, for example, a substrate formed on the surface of a semiconductor substrate, a diffusion layer region of an opposite conductivity type, and a semiconductor substrate.
It utilizes the reverse breakdown current of the -N junction, and when the potential exceeds the reverse breakdown voltage, the breakdown current flows and the potential is maintained. The latter uses MIS field effect transistors, and when the potential rises above the threshold, MIS
Because current flows through the field effect transistor, the potential is
kept at the threshold of the MIS field effect transistor. What is normally used is a high threshold transistor whose gate insulating film is a thick field oxide film for insulation isolation.
上述した従来技術による電圧クランプ回路で
は、製造ばらつきによるクランプ電圧のばらつき
が大きいという重大な欠点があつた。第5図に示
したP−N接合を用いたダイオードでは半導体基
板不純物濃度、拡散層領域不純物濃度、及び接合
深さ(xj)等がクランプ電圧すなわちP−N接合
逆方向降伏電圧を変動させる要因として各々製造
ばらつきを有しており、その結果クランプ電圧は
大きな製造ばらつきによる変動を有した。また、
第6図に示したMIS電界効果トランジスタでは、
ゲート絶縁膜厚、チヤネル形成部の不純物濃度ゲ
ート長、ソース、ドレインの接合深さ(xj)等が
クランプ電圧、すなわちMIS電界効果トランジス
タのしきい値を変動させる要因として各々製造ば
らつきを有しており、その結果クランプ電圧は大
きな製造ばらつきによる変動を有していた。ま
た、クランプ電位はP−N接合逆方向降伏電圧、
トランジスタのしきい値等の固定値であり変更不
可能であつた。
The voltage clamp circuit according to the prior art described above has a serious drawback in that the clamp voltage varies widely due to manufacturing variations. In the diode using the P-N junction shown in Fig. 5, the semiconductor substrate impurity concentration, the diffusion layer region impurity concentration, the junction depth (x j ), etc. change the clamp voltage, that is, the P-N junction reverse breakdown voltage. Each of them has manufacturing variations as a factor, and as a result, the clamp voltage has fluctuations due to large manufacturing variations. Also,
In the MIS field effect transistor shown in Figure 6,
The gate insulating film thickness, the impurity concentration in the channel forming part, the gate length, the junction depth of the source and drain (x j ), etc. each have manufacturing variations as factors that change the clamp voltage, that is, the threshold value of the MIS field effect transistor. As a result, the clamp voltage had fluctuations due to large manufacturing variations. In addition, the clamp potential is the P-N junction reverse breakdown voltage,
The threshold values of transistors, etc. were fixed values and could not be changed.
本発明の目的は、浮遊ゲートをもつ2個のMIS
電界効果トランジスタによつて正確なクランプ電
圧を与えることができ、更に再設定も可能な半導
体装置を提供することにある。 The purpose of the present invention is to provide two MIS with floating gates.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device which can provide an accurate clamp voltage using a field effect transistor and can also be reset.
本発明の半導体装置はドレイン電極とゲート電
極が第1の接続端子に接続され、ソース電極が第
2の接続端子に接続された浮遊ゲートを有する第
1のMIS電界効果トランジスタと、浮遊ゲートが
前記第1のMIS電界効果トランジスタの浮遊ゲー
トに接続され、ドレイン電極が第3の外部接続端
子に接続され、ゲート電極が第4の外部接続端子
に接続され、ソース電極が接地された第2のMIS
電界効果トランジスタとで構成されている電圧ク
ランプ回路を半導体基板に設けたものである。
A semiconductor device of the present invention includes a first MIS field effect transistor having a floating gate whose drain electrode and gate electrode are connected to a first connection terminal, and whose source electrode is connected to a second connection terminal; A second MIS connected to the floating gate of the first MIS field effect transistor, whose drain electrode is connected to the third external connection terminal, whose gate electrode is connected to the fourth external connection terminal, and whose source electrode is grounded.
A voltage clamp circuit composed of a field effect transistor is provided on a semiconductor substrate.
次に、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明の第1の実施例の回路図であ
る。 FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.
第1のMIS電界効果トランジスタQ1は浮遊ゲ
ート5を有しドレインゲートは第1の接続端子1
に接続されソースは第2の接続端子2に接続され
ている。第2のMIS電界効果トランジスタQ2は
浮遊ゲート6を有し第1のMIS電界効果トランジ
スタQ1の浮遊ゲート5に接続されている。ドレ
インは第3の外部接続端子3に接続されゲートは
第4の外部接続端子4に接続されソースは接地さ
れている。 The first MIS field effect transistor Q 1 has a floating gate 5 and the drain gate is connected to the first connection terminal 1
The source is connected to the second connection terminal 2. The second MIS field effect transistor Q 2 has a floating gate 6 and is connected to the floating gate 5 of the first MIS field effect transistor Q 1 . The drain is connected to the third external connection terminal 3, the gate is connected to the fourth external connection terminal 4, and the source is grounded.
本実施例の動作の最も特徴となる点は、接続端
子1の電位はMIS電界効果トランジスタQ1のし
きい値でクランプされ、そのしきい値は浮遊ゲー
ト5中に蓄積される電荷量により変化させること
ができ、浮遊ゲート5中の電荷は第2のMIS電界
効果トランジスタQ2でホツトキヤリアを浮遊ゲ
ート6に注入することにより変化させることがで
きる点である。このことは、クランプ電位となる
第1のMIS電界効果トランジスタQ1のしきい値
は製造後に第2のMIS電界効果トランジスタQ2
から浮遊ゲート5に注入蓄積された電荷量によつ
て調整、決定されるから製造ばらつきによる影響
を全く受けず任意の値の正確なクランプ電位が得
られることを意味する。 The most distinctive feature of the operation of this embodiment is that the potential of the connection terminal 1 is clamped at the threshold of the MIS field effect transistor Q1 , and that threshold changes depending on the amount of charge accumulated in the floating gate 5. The point is that the charge in the floating gate 5 can be changed by injecting hot carriers into the floating gate 6 by the second MIS field effect transistor Q2 . This means that the threshold value of the first MIS field effect transistor Q 1 , which is the clamp potential, is the same as that of the second MIS field effect transistor Q 2 after manufacturing.
Since it is adjusted and determined by the amount of charge injected and accumulated in the floating gate 5, it means that an accurate clamp potential of any value can be obtained without being affected by manufacturing variations at all.
次に浮遊ゲートへの電荷注入について説明す
る。最も安定に注入電荷量を制御する手法として
ホツトエレクトロンのチヤネル注入法がある。こ
の場合第2のMIS電界効果トランジスタQ2はn
−チヤネルトランジスタで構成する。電荷注入は
外部接続端子4からゲート電極に概略10〜30Vの
高電位を印加し外部接続端子3からドレイン電極
に概略20Vの高電位を印加する。このとき第1の
MIS電界効果トランジスタQ1のゲート電極、ド
レイン電極1及びソース電極2は接地電位等の固
定電位に設定される方がより安定である。第2の
MIS電界効果トランジスタQ2はオンしてゲート
下のピンチオフ領域(空乏領域)でホツトエレク
トロンが形成されその一部が電界により浮遊ゲー
ト6に注入される。このときの注入電荷量は電圧
印加時間とゲート電極4の電位V4に依存する。 Next, charge injection into the floating gate will be explained. The hot electron channel injection method is the most stable method of controlling the amount of injected charge. In this case the second MIS field effect transistor Q 2 is n
- Consists of channel transistors. For charge injection, a high potential of about 10 to 30 V is applied from the external connection terminal 4 to the gate electrode, and a high potential of about 20 V is applied from the external connection terminal 3 to the drain electrode. At this time, the first
It is more stable if the gate electrode, drain electrode 1, and source electrode 2 of the MIS field effect transistor Q1 are set to a fixed potential such as a ground potential. second
The MIS field effect transistor Q2 is turned on, and hot electrons are formed in the pinch-off region (depletion region) under the gate, and some of them are injected into the floating gate 6 by the electric field. The amount of charge injected at this time depends on the voltage application time and the potential V 4 of the gate electrode 4.
第2図は電圧印加時間が十分長く(数10msec
以上)電荷注入が飽和したときのゲート電極4の
電位V4と浮遊ゲート6に注入蓄積した電荷量−
QFの関係を示す特性図である。 Figure 2 shows that the voltage application time is sufficiently long (several tens of milliseconds).
Above) Potential V 4 of gate electrode 4 when charge injection is saturated and amount of charge injected and accumulated in floating gate 6 -
It is a characteristic diagram showing the relationship of QF .
電荷量とV4は一対一に反応しV4により注入電
荷量を精度よく制御できる。浮遊ゲート6と浮遊
ゲート5は接続されているため第1のMIS電界効
果トランジスタQ1のしきい電圧VT1は変化する。 The amount of charge and V 4 react one-to-one, and the amount of charge injected can be controlled with high precision by V 4 . Since the floating gates 6 and 5 are connected, the threshold voltage V T1 of the first MIS field effect transistor Q 1 changes.
第3図に示す様にしきい値VT1と注入電荷量−
QFとは一対一対応し、従つてVT1はV4により精度
よく所定の値に設定でき、すなわちクランプ電位
は所定の値に設定できる。なおクランプ回路を動
作させる時外部接続端子3,4は接地電位等固定
電位にすればより安定である。また、浮遊ゲート
中の電荷は紫外線により放出できるためクランプ
電圧の再設定が可能である。 As shown in Figure 3, the threshold value V T1 and the amount of injected charge -
There is a one-to-one correspondence with Q F , therefore, V T1 can be set to a predetermined value with high precision by V 4 , that is, the clamp potential can be set to a predetermined value. Note that when operating the clamp circuit, the external connection terminals 3 and 4 may be more stable if they are set to a fixed potential such as a ground potential. Furthermore, since the charge in the floating gate can be released by ultraviolet light, the clamp voltage can be reset.
第1図において、第1のMIS電界効果トランジ
スタQ1のソース電極が接続された第2の接続端
子2を基準電位VSに接続すればクランプ電位を
VS+VT1にでき、より大きなクランプ電位とする
ことができる。 In Fig. 1, if the second connection terminal 2, to which the source electrode of the first MIS field effect transistor Q1 is connected, is connected to the reference potential V S , the clamp potential is set.
It can be set to V S +V T1 , and a larger clamp potential can be obtained.
第4図は本発明の第2の実施例の回路図であ
る。 FIG. 4 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.
第1のMIS電界効果トランジスタQ1のゲート
及びドレインが接続された第1の接続端子1と第
3の接続端子7の間にエンハンスメントMIS電界
効果トランジスタQ31〜Q3oを1個以上直列に接
続することにより、クランプ電位すなわち第3の
接続端子7の電位はQ1のしきい値VT1にQ31〜Q3o
のしきい値VT31〜VT3oが加えられたより大きな値
とすることができる。 One or more enhancement MIS field effect transistors Q 31 to Q 3o are connected in series between the first connection terminal 1 to which the gate and drain of the first MIS field effect transistor Q 1 are connected and the third connection terminal 7. By doing this, the clamp potential, that is, the potential of the third connection terminal 7, changes from the threshold value V T1 of Q 1 to Q 31 ~ Q 3o
The threshold values V T31 to V T3o can be added to a larger value.
以上説明したように、本発明は、電圧クランプ
回路のクランプ電位が浮遊ゲートを有する第1の
MIS電界効果トランジスタのしきい値で決定され
る構成にし、第1のMIS電界効果トランジスタと
浮遊ゲートを共有し外部接続端子に接続された第
2のMIS電界効果トランジスタから製造後に浮遊
ゲートに電荷を注入してクランプ電位を決定する
ため、クランプ電位は製造ばらつきによる影響を
全く受けず所定の値に精度よく設定できるという
効果がある。また、浮遊ゲート中の電荷は、紫外
線により放出できるためクランプ電位の再設定が
でき、クランプ電位が可変であるという大きな機
能が得られる。
As explained above, in the present invention, the clamp potential of the voltage clamp circuit is the first voltage clamp circuit having a floating gate.
The configuration is determined by the threshold value of the MIS field effect transistor, and the second MIS field effect transistor, which shares the floating gate with the first MIS field effect transistor and is connected to the external connection terminal, charges the floating gate after manufacturing. Since the clamp potential is determined by injection, the clamp potential is not affected by manufacturing variations at all and can be set to a predetermined value with high precision. Furthermore, since the charge in the floating gate can be released by ultraviolet light, the clamp potential can be reset, providing a great function of making the clamp potential variable.
第1図は本発明の第1の実施例の回路図、第2
図はゲート電極4の電位V4と浮遊ゲートに注入
蓄積される電荷量−QFとの関係を示す特性図、
第3図は−QFと電界効果トランジスタQ1のしき
い電圧VT1との関係を示す特性図、第4図は本発
明の第2の実施例の回路図、第5図及び第6図は
それぞれ従来の電圧クランプ回路の回路図であ
る。
1〜4……接続端子、5,6……浮遊ゲート、
7〜9……接続端子、D……ダイオード、Q1,
Q2,Q4,Q31,Q3o……MIS電界効果トランジス
タ。
FIG. 1 is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention;
The figure is a characteristic diagram showing the relationship between the potential V 4 of the gate electrode 4 and the amount of charge −Q F injected and accumulated in the floating gate.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between -Q F and the threshold voltage V T1 of the field effect transistor Q 1 , FIG. 4 is a circuit diagram of the second embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are respectively circuit diagrams of conventional voltage clamp circuits. 1 to 4... Connection terminal, 5, 6... Floating gate,
7 to 9... Connection terminal, D... Diode, Q 1 ,
Q 2 , Q 4 , Q 31 , Q 3o ... MIS field effect transistor.
Claims (1)
に接続され、ソース電極が第2の接続端子に接続
された浮遊ゲートを有する第1のMIS電界効果ト
ランジスタと、浮遊ゲートが前記第1のMIS電界
効果トランジスタの浮遊ゲートに接続され、ドレ
イン電極が第3の外部接続端子に接続され、ゲー
ト電極が第4の外部接続端子に接続されソース電
極が接地された第2のMIS電界効果トランジスタ
とで構成される電圧クランプ回路を半導体基板に
設けたことを特徴とする半導体装置。1 A first MIS field effect transistor having a floating gate whose drain electrode and gate electrode are connected to a first connection terminal and whose source electrode is connected to a second connection terminal, and whose floating gate is connected to the first MIS electric field. A second MIS field effect transistor connected to the floating gate of the effect transistor, whose drain electrode is connected to a third external connection terminal, whose gate electrode is connected to a fourth external connection terminal, and whose source electrode is grounded. 1. A semiconductor device comprising a voltage clamp circuit provided on a semiconductor substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60190690A JPS6248807A (en) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60190690A JPS6248807A (en) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6248807A JPS6248807A (en) | 1987-03-03 |
JPH0516769B2 true JPH0516769B2 (en) | 1993-03-05 |
Family
ID=16262244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60190690A Granted JPS6248807A (en) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6248807A (en) |
-
1985
- 1985-08-28 JP JP60190690A patent/JPS6248807A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6248807A (en) | 1987-03-03 |
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