JPH07106516A - 半導体可変抵抗装置 - Google Patents

半導体可変抵抗装置

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JPH07106516A
JPH07106516A JP24288193A JP24288193A JPH07106516A JP H07106516 A JPH07106516 A JP H07106516A JP 24288193 A JP24288193 A JP 24288193A JP 24288193 A JP24288193 A JP 24288193A JP H07106516 A JPH07106516 A JP H07106516A
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JP
Japan
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gate electrode
write
erase
control
variable resistance
Prior art date
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Pending
Application number
JP24288193A
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English (en)
Inventor
Momio Senda
茂実男 千田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ICの製造工程が複雑になることなく、抵抗値
を所望通り高精度で設定でき、設定後の抵抗値をICの
電源供給の有無に拘らず保持でき、抵抗値の設定を少な
くとも2回以上行うことが可能になる半導体可変抵抗装
置を提供する。 【構成】半導体基板10の表層部に部分的に形成された
不純物拡散領域21およびこの不純物拡散領域を含む上
記半導体基板の一部上にトンネル絶縁膜12を介して形
成された電荷の注入量/放出量が制御される浮遊ゲート
電極13およびこの浮遊ゲート電極上に電極間絶縁膜1
4を介して形成された制御ゲート電極15を有する制御
素子11と、この制御素子の浮遊ゲート電極の電圧がゲ
ート電極17に供給され、半導体基板上に形成された可
変抵抗素子用のMOSトランジスタ16とを具備するこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路(I
C)内に形成される可変抵抗装置に係り、特に可変抵抗
素子としてMOSトランジスタを用いてその導通抵抗を
変化させるように制御する半導体可変抵抗装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、特殊な特性が要求されるICなど
では、ICに可変抵抗器を外付け接続する場合がある
が、IC内に可変抵抗を形成する場合には、通常は、不
純物拡散層とか配線を用いてその抵抗を制御している。
【0003】しかし、不純物拡散層とか配線の抵抗を制
御するためには、ICの製造工程において不純物拡散層
とか配線の抵抗率を変化させるような製造条件の変更を
行うか、ICのパターン設計の変更を行う必要があり、
ICの製造工程が複雑になる。また、上記した製造条件
の変更とかパターン設計の変更は、ICの製造後には変
更ができないので、ユーザーの使用段階で可変抵抗を制
御できない。
【0004】一方、MOSトランジスタのゲート電極に
ICの電源電圧の範囲内のある特定の電圧を固定的に印
加することにより、MOSトランジスタの導通抵抗を固
定抵抗素子として用いる場合もあるが、ICの製造過程
でMOSトランジスタの閾値にばらつきが発生するの
で、抵抗値を高精度で制御することは困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
半導体可変抵抗装置は、ICの製造工程が複雑になり、
ユーザーの使用段階で可変抵抗を制御できないという問
題があった。本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、ICの製造工程が複雑になることなく、抵抗
値を所望通り高精度で設定でき、設定後の抵抗値をIC
の電源供給の有無に拘らず保持でき、抵抗値の設定を少
なくとも2回以上行うことが可能になる半導体可変抵抗
装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体可変抵抗
装置は、半導体基板の表層部に部分的に形成された不純
物拡散領域およびこの不純物拡散領域を含む上記半導体
基板の一部上にトンネル絶縁膜を介して形成された電荷
の注入量/放出量が制御される浮遊ゲート電極およびこ
の浮遊ゲート電極上に電極間絶縁膜を介して形成された
制御ゲート電極を有する制御素子と、この制御素子の浮
遊ゲート電極の電圧がゲート電極に供給され、前記半導
体基板上に形成された可変抵抗素子用のMOSトランジ
スタとを具備することを特徴とする。
【0007】
【作用】予め、制御素子の書込/消去特性を正確に把握
しておき、抵抗の設定に際して、制御素子に対する書込
/消去の電圧や時間を制御することにより、制御素子の
浮遊ゲート電極の蓄積電荷量を所望通りに設定すること
が可能になる。
【0008】従って、MOSトランジスタのゲート電極
にICの電源電圧とは無関係に制御電圧を印加すること
が可能になり、可変抵抗素子用のMOSトランジスタの
ゲート制御電圧を所望通りに設定し、可変抵抗素子用の
MOSトランジスタの導通抵抗を所望通りに設定するこ
とが可能になる。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明の第1実施例に係るIC内
に設けられた可変抵抗装置の回路構成の一例を示してい
る。
【0010】図1において、制御素子11は、EEPR
OMのメモリセルアレイとは別個に形成されたEEPR
OMセルからなる。このEEPROMセル11は、ドレ
イン21、ソース22、トンネル絶縁膜12、浮遊ゲー
ト電極13と、電極間絶縁膜14と、制御ゲート電極1
5とを有し、ドレイン領域・ソース領域相互が電気的に
短絡接続されている。
【0011】可変抵抗素子用のMOSトランジスタ16
は、上記浮遊ゲート電極13の電圧がゲート電極17に
供給され、前記EEPROMセル11と同じ半導体基板
上に形成されており、その両端は可変抵抗を必要とする
任意の回路に接続されている。
【0012】前記EEPROMセル11は、浮遊ゲート
電極13に印加される電界の向きと強度によってトンネ
ル絶縁膜に流れるトンネル電流の向きと大きさが制御さ
れる特性を有する。そして、上記浮遊ゲート電極13へ
電荷が注入されることにより書込みが行われ、浮遊ゲー
ト電極13から電荷が放出されることにより消去が行わ
れる。また、この電荷の注入量および放出量は、浮遊ゲ
ート電極13に電界が印加される時間によっても変化す
る。
【0013】このEEPROMセル11の浮遊ゲート電
極13に対する電荷の所望量の注入(書込み)/放出
(消去)を制御するために、EEPROMセル11のド
レイン21、制御ゲート電極15に独立に所望の電圧を
印加するための書込/消去回路31を必要とする。
【0014】また、EEPROMセル11の書込み/消
去の程度をモニターするために前記可変抵抗素子用のM
OSトランジスタ16の両端間の導通抵抗をモニターす
るためのモニター回路32を必要とし、上記MOSトラ
ンジスタ16の両端をモニター用配線33を介してモニ
ター回路32に接続する。
【0015】書込/消去回路31およびモニター回路3
2を本例のようにICに内蔵する場合には、書込/消去
回路31によるEEPROMセル11の書込/消去動作
の制御及びモニター回路32によるモニター動作を制御
するための信号用外部端子34が必要となる。
【0016】これに対して、書込/消去回路31および
モニター回路32をIC外部に用意する場合には、EE
PROMセル11および可変抵抗素子用のMOSトラン
ジスタ16をIC外部に接続するための外部端子が必要
となる。
【0017】図2は、図1の可変抵抗装置の平面パター
ンの一例を示している。図3は、図2中のC−C線に沿
う断面構造の一例を示している。図2、図3中、10は
半導体基板、30は素子分離用のフィールド絶縁膜であ
る。21は半導体基板の表層部に部分的に形成された不
純物拡散領域からなるEEPROMセルのドレイン領域
である。13は上記ドレイン領域21を含む上記半導体
基板の一部上にトンネル絶縁膜12を介して形成され、
電荷の注入量/放出量が制御される浮遊ゲート電極であ
る。15はこの浮遊ゲート電極13上に電極間絶縁膜1
4を介して形成された制御ゲート電極である。
【0018】23はゲート絶縁膜、17は可変抵抗素子
用のMOSトランジスタ16のゲート電極、18はMO
Sトランジスタのチャネル領域、19はMOSトランジ
スタのドレイン領域、20はMOSトランジスタのソー
ス領域である。
【0019】上記EEPROMセルの浮遊ゲート電極1
3およびMOSトランジスタ16のゲート電極17は、
第1層多結晶シリコン膜により一体的に形成されてお
り、ゲート電極周辺の絶縁膜によって他の電極に対して
電気的に独立している。EEPROMセルの制御ゲート
電極15は第2層多結晶シリコン膜により形成されてい
る。
【0020】24は層間絶縁膜、25はこの層間絶縁膜
24に開口された穴を通してEEPROMセルの制御ゲ
ート電極15に接続した金属配線(その接続領域を25
aで示す)、26は層間絶縁膜24およびゲート絶縁膜
23に開口された穴を通してEEPROMセルのドレイ
ン領域(不純物拡散層)21に接続した金属配線(その
接続領域を26aで示す)、27はMOSトランジスタ
のドレイン領域と配線との接続領域、28はMOSトラ
ンジスタのソース領域と配線との接続領域である。
【0021】次に、上記実施例の可変抵抗装置の動作を
説明する。この可変抵抗装置の使用に際しては、予め、
書込/消去回路31により書込/消去制御を行い、その
際にEEPROMセル11の書込み/消去の程度をモニ
ターしてEEPROMセル11の書込/消去特性を正確
に把握しておくものとする。
【0022】この後、書込/消去回路31により書込/
消去制御を行う際、書込/消去の電圧や時間(例えば1
〜10msの範囲内)を細かく制御することにより、E
EPROMセル11の浮遊ゲート電極13の蓄積電荷量
をMOSトランジスタ16の閾値換算で例えば約+9V
〜−6Vの範囲内で所望通りに設定することが可能にな
る。
【0023】従って、可変抵抗素子用のMOSトランジ
スタ16がNチャネル型であれば、そのゲート制御電圧
を正電荷の範囲で制御し、上記MOSトランジスタ16
がPチャネル型であれば、そのゲート制御電圧を負電荷
の範囲で制御することにより、可変抵抗素子用のMOS
トランジスタ16の導通抵抗を例えば数KΩ〜数MΩの
オーダーで無段階に変化させることが可能になる。
【0024】次に、上記制御動作の具体例を述べる。可
変抵抗素子用のMOSトランジスタ16が例えばNチャ
ネル型である場合、EEPROMセル11の制御ゲート
電極15よりもドレイン21の電圧が高くなる極性で所
定の電圧値を印加する(書き込む)ことにより、MOS
トランジスタ16のゲート電極17にICの電源電圧と
は無関係に制御電圧を印加することが可能になり、MO
Sトランジスタ16の抵抗値を所望値に設定することが
可能である。
【0025】そして、抵抗値の再調整あるいは2回目以
降の設定が必要になれば、EEPROMセル11のドレ
イン21の電圧をより高くすることによりMOSトラン
ジスタ16の抵抗値を減少させたり、EEPROMセル
11の制御ゲート電極15よりもドレイン21の電圧が
低くなる極性で所定の電圧値を印加する(消去する)こ
とによりMOSトランジスタ16の抵抗値を増大させた
ることが可能となる。
【0026】即ち、上記実施例の可変抵抗装置によれ
ば、EEPROMセル11および可変抵抗素子用のMO
Sトランジスタ16を、IC中の他のEEPROMセル
およびMOSトランジスタの製造工程と同一工程で形成
することにより、ICの製造工程が複雑になることな
く、抵抗値を所望通り高精度で設定できる。
【0027】しかも、可変抵抗素子用のMOSトランジ
スタ16のゲート電極17に制御電圧を供給するための
制御素子としてEEPROMセル11を用いているの
で、設定後の抵抗値をICの電源供給の有無に拘らず保
持でき、抵抗値の設定を少なくとも2回以上行うことが
可能になる。
【0028】なお、上記実施例において、制御素子とし
て用いたEEPROMセル11は、ソース領域を有する
トランジスタ構造のものを示したが、これに限らず、ソ
ース領域を開放状態にする、あるいは、ソース領域用の
不純物拡散領域を省略してトランジスタ構造を持たせな
いように変更してもよい。
【0029】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、ICの
製造工程が複雑になることなく、抵抗値を所望通り高精
度で設定でき、設定後の抵抗値をICの電源供給の有無
に拘らず保持でき、抵抗値の設定を少なくとも2回以上
行うことが可能になる半導体可変抵抗装置を実現するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るEEPROM内に設
けられた可変抵抗装置の回路構成の一例を示す図。
【図2】図1の可変抵抗装置の平面パターンの一例を示
す図。
【図3】図2中のC−C線に沿う断面構造の一例を示す
図。
【符号の説明】
10…半導体基板、11…制御素子用のEEPROMセ
ル、12…トンネル絶縁膜、13…浮遊ゲート電極、1
4…電極間絶縁膜、15…制御ゲート電極、16…可変
抵抗素子用のMOSトランジスタ、17…ゲート電極、
18…MOSトランジスタのチャネル領域、19…MO
Sトランジスタのドレイン領域、20…MOSトランジ
スタのソース領域、21…EEPROMセルのドレイン
領域、22…EEPROMセルのソース、23…ゲート
絶縁膜、24…層間絶縁膜、25…金属配線、25a…
金属配線とEEPROMセルの制御ゲート電極との接続
領域、26…金属配線、26a…金属配線とEEPRO
Mセルのドレイン領域との接続領域、27…MOSトラ
ンジスタのドレイン領域と配線との接続領域、28…M
OSトランジスタのソース領域と配線との接続領域、3
0…フィールド絶縁膜、31…書込/消去回路、32…
モニター回路、33…モニター用配線、34…制御信号
用外部端子。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/788 29/792

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の表層部に部分的に形成され
    た不純物拡散領域およびこの不純物拡散領域を含む上記
    半導体基板の一部上にトンネル絶縁膜を介して形成され
    た電荷の注入量/放出量が制御される浮遊ゲート電極お
    よびこの浮遊ゲート電極上に電極間絶縁膜を介して形成
    された制御ゲート電極を有する制御素子と、 この制御素子の浮遊ゲート電極の電圧がゲート電極に供
    給され、前記半導体基板上に形成された可変抵抗素子用
    のMOSトランジスタとを具備することを特徴とする半
    導体可変抵抗装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体可変抵抗装置にお
    いて、 さらに、制御素子と同じ半導体基板上に形成され、前記
    制御素子の浮遊ゲート電極に対する電荷の所望量の注入
    /放出を制御するために上記制御素子の不純物拡散領域
    および制御ゲート電極に独立に所望の電圧を印加するた
    めの書込/消去回路を具備することを特徴とする半導体
    可変抵抗装置。
JP24288193A 1993-09-29 1993-09-29 半導体可変抵抗装置 Pending JPH07106516A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007059643A (ja) * 2005-08-25 2007-03-08 Seiko Epson Corp トリミングスイッチ
KR101133532B1 (ko) * 2005-04-06 2012-04-05 매그나칩 반도체 유한회사 비휘발성 메모리 셀을 구비한 가변 저항기
JP2013012724A (ja) * 2011-05-27 2013-01-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd トリミング回路、トリミング回路の駆動方法

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