JPH0677320A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH0677320A
JPH0677320A JP5136004A JP13600493A JPH0677320A JP H0677320 A JPH0677320 A JP H0677320A JP 5136004 A JP5136004 A JP 5136004A JP 13600493 A JP13600493 A JP 13600493A JP H0677320 A JPH0677320 A JP H0677320A
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JP
Japan
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circuit
output
logic
logic circuit
semiconductor integrated
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JP5136004A
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Inventor
Kenichi Kuroda
謙一 黒田
Tadashi Muto
匡志 武藤
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多段論理回路のそれぞれへのプログラムを可
能とする回路構成を提供する。 【構成】 PLA(プログラマブル・ロジック・アレ
イ)などの不揮発性メモリ素子で構成した論理回路LG
1 と論理回路LG2 との間にスイッチMOSFETT12
とスイッチMOSFETT13とからなる結合手段を設
け、プログラム時すなわち書込み時に上記スイッチMO
SFETT12およびスイッチMOSFETT13をオフと
することにより、上記論理回路LG1 の出力と論理回路
LG2 の入力とを電気的に分離するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、論理用半導体集積回路
装置、例えば少量多品種のカスタムないしセミカスタム
半導体集積回路装置に特に適する半導体集積回路装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】カスタムないしはセミカスタムIC、L
SIのような少量多品種のIC、LSIを製造する技術
として、マスタースライス技術やゲートアレイ技術が知
られている。
【0003】この種の技術は、例えば日経エレクトロニ
クス(1981.4.13.122頁ないし144頁、
203頁ないし212頁)、電子技術(第22巻第4号
133頁ないし140頁)に記載されている。この種の
技術に従うと、半導体基板上に予め適当な回路や素子が
形成され、その後これら回路間や素子間を接続するため
のアルミニウム層からなるような配線層のパターンが決
定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
方式でIC等を製造しようとする場合、ほんの軽微な仕
様変更をする時でも配線パターン等を決定するためのマ
スクを新しく製作すると共に、そのマスクを使用する製
造工程よりも後の処理をしなければならない。
【0005】そのため、ほんの軽微な仕様差を有する非
常に多品種少量のIC等を製造する場合であっても、そ
れぞれの仕様毎に別のマスクを作ることが必要となると
共に、製造に時間がかかった。また、比較的コスト高に
なった。
【0006】なお、以下の説明でマスタースライス型半
導体集積回路装置とは、ほとんどの工程を共通にして一
部の工程、例えばAl配線工程を各所望の個別仕様で行
うことによって、複数の仕様を持つようにした半導体集
積回路装置全てを意味するものとする。
【0007】従って、本発明の一つの目的は、個々の半
導体集積回路毎に異なる仕様を有する低コストのIC、
LSIを提供することにある。
【0008】また、本発明の一つの目的は、プロセスに
起因するばらつき・不良等に対応して最適の特性を選択
できるIC、LSIを提供することにある。
【0009】また、本発明の一つの目的は、プロセスに
起因するばらつき・不良等に対応して最適の特性を選択
できるマスタースライス方式のIC、LSIを提供する
ことにある。
【0010】また、本発明の一つの目的は、仕様の変更
に対して迅速に対応でき、所望の特性を有する半導体集
積回路を提供することにある。
【0011】また、本発明の一つの目的は、同一ウエハ
より仕様の相異する半導体集積回路を容易に製造しうる
手段を提供することにある。
【0012】また、本発明の一つの目的は、半導体集積
回路をより広い分野に応用できる製造技術を提供するこ
とにある。
【0013】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。
【0014】
【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、
以下のとおりである。
【0015】すなわち、複数の入力端子と複数の出力端
子とを有し、それにおける複数の論理関数決定素子のそ
れぞれがプログラム可能な不揮発性メモリ素子から構成
され、前記複数の入力端子の入力信号の組合わせに応じ
た出力信号を前記複数の出力端子に出力する論理回路
と、前記論理回路における前記複数の論理関数決定素子
への書込みを制御する制御回路とを備えてなり、前記制
御回路は、共通の1端子から供給される複数の書込みデ
ータによって、前記複数の論理関数決定素子の状態を制
御するように構成された半導体集積回路装置である。
【0016】
【実施例】以下、実施例に従って本発明の説明を行う。
図2は、本発明に関わる半導体集積回路装置の製造工程
の概略を示すフロー図である。
【0017】同図において、共通前工程・1は、一般の
2層多結晶Si配線プロセスの表面酸化からAl配線形
成前までの工程を示す。Al配線形成は、Al蒸着から
不要なAlを除去する工程までを示す。この工程で、各
個別のパターンを有するマスクを使ってフォトエッチン
グすることにより、同一の工程を経たウエハより所望の
動作特性を有するICを得ることができる。
【0018】また、この時の配線材料は、Alの他にモ
リブデン・シリサイド等Al以外の材料を使ってもよ
い。共通前工程・2は、ファイナル・パッシベーション
形成、パッド部の穴あけ等の工程を示す。Alボンディ
ング・パッドの穴あけ終了後、ウエハ状態での個別IC
の電気的特性を調べるために、各IC毎にウエハ状態で
電気的テストを行う。
【0019】本実施例では、論理回路の一部をMOSF
ETを用いたEPROMにより構成しているため、テス
トを実行する前に所望の動作をするようにプログラムし
ておく必要がある。このプログラムすなわちEPROM
への書込みは、ウエハテストを行うプローバ(測定器)
によって書込むと便利である。電気的特性を測定した
後、先に書き込んだプログラムを消去する。消去は紫外
線による。
【0020】共通後工程は、ウエハをチップに切り出す
工程からパッケージ工程までを示す。この工程の後、再
び所望の論理動作をさせるために所定のプログラム情報
を上記EPROM部に書込み、同時にファイナルテス
ト、すなわちICの電気的特性のテストを行い、最終製
品となる。
【0021】図1は、本実施例の回路図である。同図に
おいて、LG1 、LG2 は論理回路である。論理回路L
1 は、マトリクス配置されたプログラム可能な論理函
数決定素子M11、バーM11ないしMnm、バーMnmと、複
数の入力線(ワード線)W1、バーW1 ないしWm 、バ
ーWm と、複数の出力線(データ線)D1 ないしDnと
から構成されている。同様に、論理回路LG2 は、プロ
グラム可能な複数の論理函数決定素子m11ないしm
nmと、入力線w1 ないしwn と、複数の出力線d1ない
しdm とから構成されている。
【0022】論理回路LG1 およびLG2 における論理
函数決定素子は、特に制限されないが、この実施例では
FAMOSトランジスタにより構成される。FAMOS
トランジスタは、予め比較的低いしきい値電圧を持ち、
後で説明するようなプログラム時に書込み電圧が加えら
れることによって、高いしきい値電圧を持つようにな
る。高いしきい値電圧を持つFAMOSトランジスタ
は、そのゲートに読出しレベルを持つ電圧が加えられて
もオフ状態を維持し、従ってそれが存在しないことと等
価になる。論理回路LG1 およびLG2 は、PLA(プ
ログラマブル・ロジック・アレイ)を構成する。
【0023】DR1 ないしDRn は出力線駆動回路であ
り、論理回路LG1 内のFAMOSトランジスタに所望
データを書込むべき時、ほぼ0ボルトのロウレベルまた
はほぼ書込み電圧Vppのレベルのハイレベルを出力す
る。出力線駆動回路DR1 ないしDRn は、論理回路L
1 から通常の出力レベルの信号を出力させるべき時、
出力線D1 ないしDn に対してバイアス電圧を与えるた
めの負荷素子を含む。負荷素子は、例えば出力線駆動回
路DR1 に示されているように、電源端子Vccと出力線
1 との間に直列接続されたスイッチMOSFETT7
と、ゲート・ソースが結合されたディプレッションMO
SFETT6 とから構成される。
【0024】DW1 、バーDW1 ないしDWm 、バーD
Wm は入力線駆動回路であり、論理回路LG1 内のFA
MOSトランジスタに所望データを書込むべき時、ほぼ
0ボルトのロウレベルまたはほぼ書込み電圧Vppのレベ
ルのハイレベルを出力し、論理回路LG1 から通常の出
力レベルの信号を出力させるべき時、ほぼ0ボルトのロ
ウレベルまたはほぼ電源電圧Vccのレベルのハイレベル
を出力する。
【0025】入力線駆動回路DW1 、バーDW1 ないし
DWm 、バーDWm の入力側に配置されたMOSFET
25ないしT28は、切替えゲートを構成している。論理
回路LG1 から通常の出力レベルの信号を出力させるべ
き時は、MOSFETT25ないしT26をオン状態にさせ
るように制御信号バーWEがハイレベルにされる。
【0026】従って、この時は、同一半導体チップ上に
形成される図示しない信号形成回路から出力される信号
が端子I1 ないしIm およびMOSFETT25ないしT
26を介して入力線駆動回路に供給される。論理回路LG
1 内のFAMOSトランジスタのしきい値電圧を適当に
制御ないしは変更すべき時は、MOSFETT27ないし
28をオン状態にさせるように制御信号バーWEがロウ
レベルにされる。この時は、シフトレジスタSR2 の出
力信号が入力線駆動回路に供給される。
【0027】論理回路LG1 の出力線D1 ないしDn
は、スイッチMOSFETT12ないしT13を介して論理
回路LG2 の入力線w1 ないしwn に結合されている。
スイッチMOSFETT12ないしT13は、制御信号φco
によってスイッチ制御され、論理回路LG1 から通常の
レベルの信号を出力させるべき時オン状態にされる。ス
イッチMOSFETT12ないしT13は、論理回路LG1
およびLG2 のFAMOSトランジスタのしきい値電圧
を制御すべき時オフ状態にされる。
【0028】論理回路LG2 の入力線w1 ないしwn に
は、駆動回路dw1 ないしdwn が結合されており、出
力線d1 ないしdm には、駆動回路dr1 ないしdrm
が結合されている。駆動回路dr1 ないしdrm は、論
理回路LG2 から通常のレベルの信号を出力させるべき
時に出力線d1 ないしdm にほぼ電源電圧Vccのレベル
のバイアス電圧を供給するためのスイッチMOSFET
14およびディプレッションMOSFETT16からなる
負荷素子を含む。
【0029】論理回路LG1 の入力線w1 とバーw1
対とされ、同様にwm とバーwm は対とされる。論理回
路LG1 から通常のレベルの信号を出力させるべき時
は、それぞれの対の入力線には、入力線駆動回路D
1 、バーDW1 ないしDWm 、バーDWm を介して端
子I1 ないしIm に供給される信号と対応された真およ
び相補レベルの信号が供給される。
【0030】論理回路における論理函数決定素子として
のそれぞれのFAMOSトランジスタは、後で説明する
ような書込み動作によってそれぞれのしきい値電圧が制
御される。出力線D1 を端子I1 の信号にのみ対応させ
るべき時は、M11とバーM11のうちの一方のみが高しき
い値電圧にされ、他方が低しきい値電圧のままにされ
る。出力線D1 に結合された残りのFAMOSトランジ
スタは、高しきい値電圧にされる。
【0031】この場合、高しきい値電圧が入力線w1
バーw1 ないしwm 、バーwm に加えられる読出しレベ
ルのハイレベルよりも大きい値にされることによって、
高しきい値電圧を持つFAMOSトランジスタは、オフ
状態を維持し、スイッチ動作を行わない。低しきい値電
圧のFAMOSトランジスタは、そのゲートに加えられ
る信号によってスイッチ動作をする。
【0032】従って、上記のようにM11とバーM11の一
方のみを低しきい値電圧にすると、出力線D1 は端子I
1 の信号が所定レベルされた時だけロウレベルにされ
る。一般のアドレスデコーダと同様に、端子I1 ないし
Im に加わる信号の組合せのうちの所定の組合せの時の
み出力線D1 をロウレベルにさせるためには、M11とバ
ーM11、M1m、バーM1mのような対のFAMOSトラン
ジスタの一方が低しきい値電圧のままにされ、他方が高
しきい値電圧にされる。
【0033】論理回路LG1 、LG2 を通常動作させる
場合、論理回路LG1 の各出力線D1 ないしDn のそれ
ぞれの出力レベルは、端子I1 ないしIm の信号によっ
て、ほぼ0ボルトのロウレベルまたはほぼ電源電圧Vcc
のレベルのハイレベルにされ、論理回路LG2 の各出力
線d1 ないしdm の出力レベルは、論理回路LG1 から
供給される信号に応答して同様にロウレベルまたはハイ
レベルにされる。
【0034】図示の実施例の回路は、論理回路LG1
LG2 のFAMOSトランジスタのしきい値電圧を制御
するために、上記したような種々の駆動回路と共に、制
御回路CC、シフトレジスタSR1 、SR2 、Sr1
Sr2 、フリップフロップ回路F1 、F2 を含む。
【0035】シフトレジスタSR2 およびSr2 には、
ICの外部端子Dinを介してFAMOSトランジスタの
しきい値電圧を制御するためのデータ信号が供給され
る。外部端子Dinに供給される直列データ信号は、シフ
トレジスタSR2 またはSr2によって並列データ信号
に変換される。この構成に従うと、ICの外部端子の大
幅な増加を防ぐことができるようになると共に、FAM
OSトランジスタのしきい値電圧の制御動作、すなわち
書込み動作を高速化することができる。
【0036】制御回路CCは、ICの外部端子を介して
書込み電圧Vppおよび周期パルスを受ける。制御回路C
Cは、書込み電圧Vppが供給されていない時、シフトレ
ジスタSR1 およびSr2 をリセット状態に維持させる
パルス信号φOR、およびフリップフロップ回路F1 、F
2 をリセット状態に維持させるパルス信号Rをそれぞれ
出力している。
【0037】この時においては、またパルス信号φWt
φWtはロウレベルに維持され、パルス信号φLC、φCO
バーWEはハイレベルに維持されている。従って、この
時においては、出力駆動回路DR1 におけるMOSFE
TT2 、T3 はオフ状態に維持される。
【0038】入力駆動回路DW1 、バーDW1 ないしD
Wm 、バーDWm のディプレッションMOSFETT9
は、フリップフロップ回路F1 から出力される反転信号
(バーQ)によって良好にオン状態にされる。そのた
め、入力駆動回路DW1 、バーDW1 ないしDWm 、バ
ーDWm 内のMOSFETT10、T11から構成されたイ
ンバータ回路の出力がMOSFETT9 を介して対応す
る入力線W1 、バーW1ないしDWm 、バーDWm に供
給される。
【0039】制御回路CCは、また、書込み電圧Vppを
検出する検出回路およびその検出回路によって動作が制
御される適当な順序回路を含む。これに応じて、制御回
路CCは、書込み電圧Vppが供給された時、同期信号φ
ssに同期した種々のパルス信号を形成する。
【0040】次に上記図1の回路の書込み動作を説明す
る。
【0041】同図において、書込み電圧Vpp端子にほぼ
25ボルトのような書込み電圧が印加されると、制御回
路CCは書込み電圧Vppの立ち上がりを検出することに
よって、所定パルス幅のオールセット信号をシフトレジ
スタSR1 に出力する。同時に定常的な“0”レベルに
されている書込タイミング制御クロックφWTを定常的な
“1”レベルにする。また、負荷制御信号φLCが“0”
レベルにされる。また、カットオフスイッチ制御信号φ
COが“0”レベルに設定される。また、バーWEがロー
レベルにされる。
【0042】その後、次のような動作手段に従って、ま
ず、その論理回路LG1 への書込みが行われる。
【0043】(1) データ入力端子Dinにデータを直列に
供給すると共に、そのデータに同期した同期信号φssを
同期端子に供給することによって、制御回路CCからシ
フトパルスφS2を出力させる。これによって、シフトレ
ジスタSR2 にシーケンスデータがセットされる。
【0044】(2) シフトレジスタSR2 内の全ての位置
にデータがセットされた後の同期信号φssと同期してフ
リップフロップ回路F1 の出力バーQを“0”にさせる
と共に、シフトレジスタSR1 の1ビット目の出力Q11
を“0”にさせるパルス信号SおよびφS1が制御回路C
Cから出力される。これにより、全てのワード線対のど
ちらか一方が高電位となり、データ線D1 は選択可能と
なる。
【0045】(3) 同期信号φssの適当なタイミング、例
えば立下りに同期して書込みタイミング制御パルスφWT
を“0”にする。シフトレジスタSR1 の1ビット目の
出力Q11が“0”にされているので、データ線D1 は、
パルスφWTが“0”にされることによって高電位にされ
る。その結果、データ線D1 に設定された全てのメモリ
セルが所望の状態に設定される。すなわち、書込みが行
われる。
【0046】(4) 以上の後、第2のデータ線D2 に接続
されたメモリセルに書込まれるべきシリーズデータが再
びシフトレジスタSR2 に入力される。
【0047】(5) 上記(2) と同様の動作により、シフト
レジスタSR1 の出力Q2 を“0”にする。
【0048】(6) 上記(3) と同様の動作により、データ
線D2 に接続されたメモリセルへの書込みが行われる。
【0049】(7) 以下同様の繰り返しで、全てのデータ
線に接続されたメモリセルへの書込みが完了する。
【0050】(8) 論理回路LG1 における全てのメモリ
セルへの書込み完了の後、制御回路CCは、同期信号φ
ssが再び供給されるとフリップフロップF1 にセット信
号を、シフトレジスタSR1 にオールリセット信号をそ
れぞれ出力する。書込みタイミング制御クロックφWT
定常的な“0”レベルにされ、バーWEがハイレベルに
される。
【0051】(9) 以上の後、論理回路LG1 と同様の動
作により、論理回路LG2 の書込みが行われる。
【0052】(10)書込み電圧Vppがローレベルにされる
と、その立下りが検出されることによって、シフトレジ
スタSR2 の出力バーQ2 がセット、シフトレジスタS
1 の出力q11ないしq1mがリセットされる。
【0053】(11)書込みタイミング制御クロックφWT
定常的な“0”にされ、カット用MOSFETがオンに
されることによって、読出しが可能となる。ここで、読
出し動作は前記のような入力端子I1 ないしIm 、出力
端子O1 ないしOm により通常のPLAと全く同様に行
われる。
【0054】すなわち、入力端子I1 ないしIm に加え
られた信号により、論理回路LG1の各データ線D1
いしDn の電位が決定され、その電位が論理回路LG2
へ出力される。論理回路LG2 では、同様に各データ線
1 ないしdm の電位が決定され、上記2段ROMの出
力信号として、出力端子O1 ないしOm から出力され
る。
【0055】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。
【0056】前記実施例では、不揮発性メモリとして主
にFAMOSを例にとって説明したが、MOSFETに
よるEPROMばかりでなく、バイポーラICであるヒ
ューズROMまたはPN接合破壊型等のPROMでもよ
いし、MOSFETとこれらの組合せであってもよい。
【0057】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその利用分野であるワンチップマイコ
ン、ゲートアレイ、マスタースライス論理IC等に適用
した場合について説明したが、それに限定されるもので
はなく、例えばバイポーラリニアICまたはロジックI
C、DA/AD変換用IC、音声合成IC、MOSRA
M等、少なくともチップ上にPROMを有し、チップ毎
に異なる仕様または回路を有する半導体集積回路装置と
その製造に適用できる。
【0058】
【発明の効果】本願によっ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、
以下の通りである。
【0059】本発明によれば、マスタースライス型IC
において少量多品種の生産を容易、かつ迅速に行うこと
ができる。すなわち、例えばワンチップ・マイコンを例
にとれば、最大公約数の仕様は従来のマスタースライス
の工程で作りつけておき、それよりも多種にわたる仕様
はチップ上に作られたEPROMに最終的に所望の情報
を書き込むことによって実現できる。
【0060】本発明の実施例では、2層多結晶シリコン
プロセスを使用しているため、チップ上に高速のダイナ
ミックRAM、精度の高いキャパシタ、高容量のスタッ
クド・キャパシタ、CCD等を余分の工程を付加するこ
となく容易に作成することができる。
【0061】また、いく分工程を付加して、EEPRO
Mをチップ上に搭載することもできる。この場合は、電
気的に簡単に情報および半導体装置自体の仕様の変更が
行えるので非常に有用なものとなる。
【0062】次に、書込みシーケンスについては、実施
例において説明した如く、データ線毎にパラレルに行う
ので、1ビット毎に書込みしていたのに比較して、大幅
に書込み時間を低減することができる。
【0063】また、本発明の製造方法においては、ウエ
ハテストでプロセスの影響を受けやすいパラメータを測
定した後、ある程度自由にプロセスのばらつきに合わせ
て最適の条件を選択することができる。
【0064】例えば予め抵抗値の異なる拡散抵抗を複数
作っておき、ウエハテストの結果に基づいて図2の書込
み・2の工程で最適の拡散抵抗を回路に取り込む、ある
いは不要なものをカットオフする等の処理が簡単に行え
るため、高精度の必要なIC、LSIの製造に有効であ
る。
【0065】また、本発明の製造方法によれば、従来困
難であった1つのウエハ上に仕様の異なるICを製作す
るのに適した手段を提供することができる。
【0066】すなわち、従来例えば1:1の露光装置に
より1つのウエハ上に仕様の異なる集積回路チップを製
作する場合、ほんの少しの仕様差でも少なくとも1つの
工程のマスクは、所望仕様に応じて1つのマスク基板上
に異なるパターンを持ったものとなり、マスクの製作上
に問題があった。
【0067】また、10:1縮小露光の如く、レチクル
を用いて同様な多仕様のICを製作する場合は、ステッ
ピングの途中でレチクルを複数の仕様に応じて取り換え
る必要があり、スループットが低下せざるを得なかっ
た。しかしながら、本発明によれば、最終的仕様の確定
はIC、LSI等がチップに分けられた後に行うことが
できるため、上記のような製作上の問題が伴わない。
【0068】また、本発明によれば、従来全く考えられ
なかった、同一ウエハより作られたICであって、しか
もどれ1つとって見ても異なる仕様を有するものを安価
に供給することができ、例えば電子式ドアロック用I
C、ゲーム用ICなどへ応用することができる。
【0069】従来、個別製品毎に仕様の異なる場合など
は、外付けまたはチップ上のEPROMなどに個々に書
込む場合が多かったが、かかる方法では、例えばドアロ
ックの番号情報などは比較的容易に第三者によって知ら
れる可能性があった。
【0070】しかしながら、本発明の場合は、図2の書
込み・2工程の後、書込み回路自体を動作しないように
設定することが比較的容易なため、この種の危険性も排
除した有力なドアロック用ICを提供することができ
る。
【0071】また、本発明に関わるICをキャッシュカ
ードの如きものに組み込めば、上記電子ロックと同様の
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であるEPROMによるPLA
およびその書込み回路の要部の構成図である。
【図2】本発明の実施例を示す製造プロセスのフロー図
である。
【符号の説明】
CC 制御回路 LG1 論理回路 LG2 論理回路 T12 スイッチMOSFET T13 スイッチMOSFET

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の入力端子と複数の出力端子とを有
    し、それにおける複数の論理関数決定素子のそれぞれが
    プログラム可能な不揮発性メモリ素子から構成され、前
    記複数の入力端子の入力信号の組合わせに応じた出力信
    号を前記複数の出力端子に出力する論理回路と、 前記論理回路における前記複数の論理関数決定素子への
    書込みを制御する制御回路と、 を備えてなり、 前記制御回路は、共通の1端子から供給される複数の書
    込みデータによって、前記複数の論理関数決定素子の状
    態を制御するように構成されてなることを特徴とする半
    導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 前記複数の論理関数決定素子を構成する
    前記不揮発性メモリ素子は、電気的に書込みおよび消去
    が可能なMOSトランジスタ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。
JP5136004A 1993-06-07 1993-06-07 半導体集積回路装置 Pending JPH0677320A (ja)

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