JPH07182882A - 不揮発性半導体記憶回路 - Google Patents

不揮発性半導体記憶回路

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JPH07182882A
JPH07182882A JP32836393A JP32836393A JPH07182882A JP H07182882 A JPH07182882 A JP H07182882A JP 32836393 A JP32836393 A JP 32836393A JP 32836393 A JP32836393 A JP 32836393A JP H07182882 A JPH07182882 A JP H07182882A
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JP
Japan
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circuit
semiconductor memory
data
power supply
nonvolatile semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP32836393A
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English (en)
Inventor
Hirokazu Yamazaki
浩和 山崎
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】不揮発性半導体記憶素子とラッチ回路で構成さ
れる不揮発性半導体記憶回路に関し、電源電圧が低下し
ても出力される記憶データが破壊されることのないよう
にする。 【構成】高電圧を印加することによりデータを電気的に
書き込み可能な不揮発性半導体記憶素子1と、不揮発性
半導体記憶素子1のデータをラッチして出力するラッチ
回路と、不揮発性半導体記憶素子1と前記ラッチ回路と
の間に、ゲートが電源電圧端子に接続されるように設け
られ、データ書き込み時に不揮発性半導体記憶素子1に
高電圧が印加された時には遮断状態になり、データ書き
込み時以外の電源電圧が通常状態の時には導通状態にな
るNチャンネル型トランスファトランジスタ2とを備
え、トランスファトランジスタ2は、電源電圧が所定値
以下に低下した時には遮断状態になるような閾値電圧を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体メモリの冗長ア
ドレス記憶回路のような不揮発性記憶素子とその記憶デ
ータをラッチして出力するラッチ回路を有する不揮発性
半導体記憶回路に関し、特に通常のメモリセルのデータ
を消去するために紫外線等の光を照射するEPROMの
冗長アドレス記憶回路に適した不揮発性半導体記憶回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体記憶装置(メモリ)の高集
積化が進められており、歩留り向上のため不良メモリセ
ルを予備のメモリセルである冗長メモリセルに置き換え
る冗長回路の重要性が増している。図2は冗長回路を有
する半導体メモリの基本的な構成を示すブロック図であ
る。
【0003】図2において、参照番号51はメモリセル
をマトリクス状に配列したメモリセルアレイであり、5
2は不良メモリセルを含むメモリセル列を置き換える冗
長用メモリセル列であり、複数のメモリセル列で構成さ
れるのが一般的である。53は行アドレス信号をデコー
ドする行デコーダであり、54は列アドレス信号をデコ
ードする列デコーダであり、55は列デコーダ54から
の列選択信号に応じて選択されたメモリセル列に接続さ
れるビット線を共通ビット線に接続する選択スイッチ列
であり、56は冗長メモリセル列用の選択スイッチ列で
あり、57は読出時には共通ビット線に電位を増幅して
出力し且つ書込時には共通ビット線が所定の電位になる
ように制御するセンスアンプ・ライトバッファであり、
58は入出力回路である。60は冗長制御部であり、置
き換えるメモリセル列の位置を記憶する冗長アドレス記
憶回路62と、外部から印加される列アドレス信号が記
憶したアドレスに一致したことを検出した時に一致信号
を出力する一致検出回路61で構成される。この一致信
号に応じて、列デコーダは列選択信号の出力を停止し、
冗長用選択スイッチ列56のいずれかのスイッチが導通
する。
【0004】図2では、不良メモリセルを含むメモリセ
ル列を置き換えるビット線冗長の例を示したが、不良メ
モリセルを含むメモリセル行を置き換えるワード線冗長
を行う場合もある。冗長回路を有する場合には、RA
M、SRAM、ROM等のメモリの種類にかかわらず図
2に示す基本構成を有する。図2の冗長アドレス記憶回
路62は、置き換えるメモリセルのアドレスを記憶する
ものであり、製造工程で一旦記憶された後は記憶内容が
書き換えることはない。そのため、従来はヒューズRO
M等が使用されていたが、製造工程にレーザトリミング
等の工程が必要であるため工程が複雑になることや、溶
断時に蒸発した物質が周囲に悪影響を与える等の原因の
ため、近年はEPROM等の電気的に書き込み可能なR
OMを使用するのが一般的である。
【0005】図3は従来の冗長アドレス記憶回路の構成
例を示す図である。図3において、参照番号1は冗長ア
ドレスの1ビットを記憶するEPROMセルであり、通
常のEPROMの1セルに類似したものである。2はト
ランスファトランジスタである。3はインバータ回路で
あり、4は第1Pチャンネルトランジスタである。第1
Pチャンネルトランジスタ4はインバータ回路3の帰還
回路を形成し、インバータ回路3と第1Pチャンネルト
ランジスタ4でEPROMセルのデータをラッチして出
力するラッチ回路が形成される。5はゲートにパワーオ
ンリセット信号INITが供給される第2Pチャンネル
トランジスタであり、信号INITは電源電圧の立ち上
がり時に電源電圧が一定電圧になるまで「低(L)」
で、その後「高(H)」になる。
【0006】EPROMセル1はフローティングゲート
を有するトランジスタであり、フローティングゲートに
電子が注入されているかいないかで閾値電圧が変化す
る。そこで、例えば、フローティングゲートに電子が注
入されて閾値電圧が高く、読出時の条件を印加したので
はEPROMセル1は導通せず電流が流れない時にデー
タ「0」を対応させ、フローティングゲートに電子が注
入されていないため閾値電圧が低く、読出時の条件を印
加するとEPROMセル1が導通して電流が流れる時に
データ「1」を対応させる。電源電圧の立ち上がり時に
は、信号INITは電源電圧が一定電圧になるまで「低
(L)」であるから、第2Pチャンネルトランジスタ5
は導通し、トランスファトランジスタ2も導通する。従
って、EPROMセル1のドレインは電源電圧端子VC
Cに接続され、EPROMセル1が「0」を記憶してい
る時には電流が流れないためノードAの電位は「H」に
なり、「1」を記憶している時には電流が流れるためノ
ードAの電位は「L」になる。インバータ3はノードA
の電位信号を反転してノードBに出力する。ノードBの
電位信号は第1Pチャンネルトランジスタ4のゲートに
帰還される。そのため、ノードAの電位信号が「H」
で、ノードBの電位信号が「L」であれば、第1Pチャ
ンネルトランジスタ4は導通して、ノードAは電源電圧
端子VCCに接続され「H」のままである。またノード
Aの電位信号が「L」で、ノードBの電位信号が「H」
であれば、第1Pチャンネルトランジスタ4は非導通状
態になり、ノードAは「L」のままである。すなわち、
EPROMセル1に記憶されたデータがラッチされたこ
とになる。
【0007】トランジスタ1のフローティングゲートに
電子を注入する時には、トランジスタ1のドレインに接
続される高電圧端子VPPとトランジスタ1のゲートに
接続されている高電圧端子VPSに高電圧を印加する。
これに応じてトンネル現象により、電子がフローティン
グゲートに注入される。この時、トランスファトランジ
スタ2は非導通状態になり、ラッチ回路等を構成するト
ランジスタには高電圧は印加されない。このように、ト
ランスファトランジスタ2はEPROMセル1の書込時
に印加される高電圧を遮断するために設けられている。
【0008】半導体メモリにおいては、高集積化と共に
省電力化が図られている。省電力化を実現する方法の1
つに、非動作状態の時には電源電圧を低下させる方法が
ある。このような省電力化方法を行う半導体メモリにお
いては、電源電圧を低下させた後、再び通常の電源電圧
に戻した時に、元通り正常に動作することが必要であ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図3のEPROMセル
1には、寄生容量等のためにジャンクション電流が流れ
る。EPROMのような記憶データの消去を紫外線のよ
うな光を照射することにより行う半導体メモリでも冗長
アドレス記憶回路にはEPROMセルが使用される。特
に、EPROMの場合には、冗長アドレス記憶回路にE
PROMセルを使用すると、通常のメモリセルと冗長ア
ドレス記憶回路用のセルが同一の工程で製造できるため
に工程上の利点が大きい。しかし、EPROMでは光を
照射して記憶データを消去する必要があり、冗長アドレ
ス記憶回路のEPROMセルにも消去用の光は照射され
ることになるため、そのままでは冗長アドレスのデータ
も一緒に消去されるという問題がある。そのため、EP
ROMでは図4に示すように、冗長アドレス記憶回路の
EPROMセルには光が照射されないように冗長アドレ
ス記憶回路のEPROMセルの部分を金属層で覆うこと
が行われる。
【0010】図4において、参照番号200はEPRO
M本体であり、201は光照射用の窓である。その一部
の冗長アドレス記憶回路のEPROMセルの部分は金属
層202で覆われている。金属層202が存在するた
め、冗長アドレス記憶回路のEPROMセルのドレイン
からの配線は拡散層で形成される。そのため、EPRO
Mの冗長アドレス記憶回路のEPROMセルのジャンク
ション電流は、他の半導体メモリの場合に比べて大きく
なる。
【0011】通常の電源電圧が5V程度の状態では、こ
のジャンクション電流は、図3の第1Pチャンネルトラ
ンジスタ4に流れる電流で打ち消されるため問題になら
ない。しかし、上記のように省電力のために電源電圧を
低減すると、第1Pチャンネルトランジスタ4の電流供
給能力も低下するため、このジャンクション電流が無視
できなくなり、最悪の場合にはラッチされたデータが破
壊され、冗長アドレスが変化してしまう。冗長アドレス
が変化すると、正常な読み出し動作が行えなくなり、誤
ったデータを出力することになるという問題が生じる。
この問題は、ジャンクション電流が大きなEPROMで
特に問題になる。
【0012】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、半導体メモリの冗長アドレスを記憶するため
等に使用される、不揮発性半導体記憶素子とラッチ回路
で構成される不揮発性半導体記憶回路において、電源電
圧が低下しても出力される記憶データが破壊されること
のないようにすることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性半導体
記憶回路は、高電圧を印加することによりデータを電気
的に書き込み可能な不揮発性半導体記憶素子と、この不
揮発性半導体記憶素子のデータをラッチして出力するラ
ッチ回路と、不揮発性半導体記憶素子とラッチ回路との
間にゲートが電源電圧端子に接続されるように設けら
れ、データ書き込み時に前記不揮発性半導体記憶素子に
高電圧が印加された時には遮断状態になり、データ書き
込み時以外の電源電圧が通常状態の時には導通状態にな
るNチャンネル型トランスファトランジスタとを備え、
トランスファトランジスタは、電源電圧が所定値以下に
低下した時には遮断状態になるような閾値電圧を有する
ことを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の不揮発性半導体記憶回路では、電源電
圧が所定値以下に低下した時にはトランスファトランジ
スタが遮断状態になって不揮発性半導体記憶素子とラッ
チ回路が切り離されるため、不揮発性半導体記憶素子の
ジャンクション電流はラッチ回路に影響しなくなる。従
って、ラッチ回路にラッチされたデータが破壊されるこ
ともなくなる。
【0015】
【実施例】図1は本発明をEPROMの冗長アドレス記
憶・一致回路に適用した実施例を示す回路図である。な
お、図3と同一の機能部分には同一の参照番号を付して
表し、異なる点についてのみ説明することとする。図1
において、参照番号101は冗長アドレスの0ビット目
を記憶し、入力されるアドレス信号の0ビット目が記憶
したデータと一致した時に「H」を出力するアドレス0
用冗長アドレス記憶・一致回路である。このような回路
が冗長アドレスのビット数分存在し、アドレス信号と冗
長アドレスのすべてのビットが一致した時に冗長信号が
出力される。111、112、121、131〜133
はそのためのゲート回路である。
【0016】各冗長アドレス記憶・一致回路には、EP
ROMセル1と、トランスファトランジスタ2と、イン
バータ3と、第1Pチャンネルトランジスタ4と、第2
Pチャンネルトランジスタ5と、Nチャンネルトランジ
スタ6と、Nチャンネルトランジスタ7とが設けられて
いる。トランスファトランジスタ2と第1Pチャンネル
トランジスタ4の閾値電圧については後述する。EPR
OMセル1に記憶されたデータがラッチされる動作は、
図3の説明と同様である。
【0017】Nチャンネルトランジスタ6は、第1Pチ
ャンネルトランジスタ4と共にインバータ回路3の出力
がゲートに入力され、この回路はトランジスタ4とトラ
ンジスタ6とインバータ3とでよく知られたラッチ回路
を形成する。Nチャンネルトランジスタ7は、EPRO
Mセル1のドレインを高電圧端子VPPに接続するかど
うかを切り換えるスイッチとして動作するもので、EP
ROMセル1に高電圧を印加してフローティングゲート
に電子を注入する時には、EPROMセル1のドレイン
を高電圧端子VPPに接続する。デプリーション型トラ
ンジスタ8及びNチャンネルトランジスタ9、10は、
冗長イネーブル信号に応じてNチャンネルトランジスタ
7を制御する回路である。Nチャンネルトランジスタ1
0のゲートにはアドレス信号が印加され、アドレス信号
が「L」であれば、Nチャンネルトランジスタ7のゲー
トには「H」が印加され、Nチャンネルトランジスタ7
が導通状態になってEPROMセル1のドレインは高電
圧端子VPPに接続される。これにより、フローティン
グゲートに電子が注入される。アドレス信号が「H」で
あれば、Nチャンネルトランジスタ7のゲートには
「L」が印加され、Nチャンネルトランジスタ7が非導
通状態になってEPROMセル1のドレインはフローテ
ィング状態になる。この場合、フローティングゲートに
は電子は注入されない。
【0018】トランジスタ12乃至19及びインバータ
11、20は、ラッチ回路から出力された冗長アドレス
と印加されるアドレス信号が一致するかを検出する排他
的論理和(EXOR)回路を形成する。この排他的論理
和は、広く知られた回路であり、詳しい説明は省略す
る。トランスファトランジスタ2の閾値電圧は、従来の
ものに比べて高くなっており、ゲートに印加されている
電源電圧が低下し、EPROMセル1のジャンクション
電流が問題となる前に非導通状態になるような値に設定
されている。これにより、電源電圧が低下してもラッチ
回路にラッチされたデータが破壊されるのを防止でき
る。
【0019】また第1Pチャンネルトランジスタ4の閾
値電圧は、従来のものに比べて低くなっており、電源電
圧が低下してもジャンクション電流を相殺する電流を十
分に流せるようになっている。これにより、データの保
持力の向上が図られる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、回路を付加するこ
となしに、単にトランジスタの閾値電圧を変更するだけ
で、省電力化のために電源電圧を低下させてもラッチデ
ータの破壊が防止できる不揮発性半導体記憶回路が実現
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をEPROMの冗長アドレス記憶・一致
回路に適用した実施例の回路図である。
【図2】冗長回路を有する半導体メモリの基本構成を示
すブロック図である。
【図3】従来の冗長アドレス記憶回路を示す回路図であ
る。
【図4】EPROMにおける冗長アドレス記憶回路の遮
光状況を示す図である。
【符号の説明】
1…EPROMセル 2…トランスファトランジスタ 3…インバータ 4…第1Pチャンネルトランジスタ 5…第2Pチャンネルトランジスタ 6…Nチャンネルトランジスタ 7…Nチャンネルトランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧を印加することによりデータを電気
    的に書き込み可能な不揮発性半導体記憶素子と、 該不揮発性半導体記憶素子のデータをラッチして出力す
    るラッチ回路と、 前記不揮発性半導体記憶素子と前記ラッチ回路との間
    に、ゲートが電源電圧端子に接続されるように設けら
    れ、データ書き込み時に前記不揮発性半導体記憶素子に
    高電圧が印加された時には遮断状態になり、データ書き
    込み時以外の電源電圧が通常状態の時には導通状態にな
    るNチャンネル型トランスファトランジスタとを備え、 前記トランスファトランジスタは、電源電圧が所定値以
    下に低下した時には遮断状態になるような閾値電圧を有
    することを特徴とする不揮発性半導体記憶回路。
  2. 【請求項2】 前記ラッチ回路は、 前記不揮発性半導体記憶素子のデータが入力されるイン
    バータ回路と、 該インバータ回路の出力を該インバータ回路の入力に負
    帰還する帰還回路と、 前記インバータ回路の入力部を当該不揮発性半導体記憶
    回路の電源投入後の所定期間のみ電源電圧端子に接続す
    るスイッチ回路とを備え、電源投入後の所定期間に前記
    不揮発性半導体記憶素子のデータに応じて前記ラッチ回
    路のデータが定められ、その後は前記ラッチ回路のデー
    タが維持されることを特徴とする請求項1に記載の不揮
    発性半導体記憶回路。
  3. 【請求項3】 前記ラッチ回路の前記帰還回路はPチャ
    ンネルトランジスタで構成され、該Pチャンネルトラン
    ジスタの閾値電圧は、前記電源電圧低下時にデータが変
    化しない大きさに定めらていることを特徴とする請求項
    1に記載の不揮発性半導体記憶回路。
JP32836393A 1993-12-24 1993-12-24 不揮発性半導体記憶回路 Pending JPH07182882A (ja)

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Effective date: 20051115