JPH08274622A - 半導体回路 - Google Patents

半導体回路

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JPH08274622A
JPH08274622A JP7074038A JP7403895A JPH08274622A JP H08274622 A JPH08274622 A JP H08274622A JP 7074038 A JP7074038 A JP 7074038A JP 7403895 A JP7403895 A JP 7403895A JP H08274622 A JPH08274622 A JP H08274622A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ヒューズやアンチヒューズの書込用電源による
電流の流入や流出が防止されるとともに、消費電力の増
加を抑えノイズマシーンの向上が図られた半導体回路を
提供する。 【構成】電源電圧VDDとグラウンドVSSとの間に、互い
に直列に配列されたPMOSトランジスタ11とNMO
Sトランジスタ12の接続点と、一端に電源電圧VPP
しくは電源電圧VDDが印加されるPMOSトランジスタ
13のゲートとを接続し、そのPMOSトランジスタ1
3の他端にPMOSトランジスタ11のゲートとNMO
Sトランジスタ14とを接続して、インバータ17,ナ
ンドゲート18でNMOSトランジスタ12,14の導
通状態,遮断状態を切り替える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるPLD、FP
GA等と呼ばれる、完成した製品に所定のデータを書き
込むことによって所望の回路動作を実現することのでき
る半導体装置において、書き込み時の保護を目的とした
半導体回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、PLD、FPGA等と呼ばれるプ
ログラマブルな半導体回路が広く使われるようになって
きている。このようなプログラマブルな半導体回路は製
品完成後にプログラミングデータを書き込むことによっ
て、所望の回路配線が完成し所望の回路動作が実現する
ことから、特に少量多品種の用途に向いている。
【0003】このような半導体回路における、書込みデ
ータに応じた回路配線を実現する方式にも種々の方式が
あるが、そのうちの1つに、回路配線の途中にヒューズ
を備えておき、そのヒューズを溶断させるか否かにより
所望の回路配線を実現する方式がある。また、近年では
ヒューズに代わり、いわゆるアンチヒューズを用いる方
式が注目されてきている。アンチヒューズは、通常の動
作電圧よりも高い電圧が印加されると、それまで絶縁状
態(以下「オフ状態」と称する)にあったものが、絶縁
破壊等により導通状態(以下「オン状態」と称する)に
遷移する素子をいい、いわゆるビアホール1つ分等極め
て小さな寸法で半導体集積回路内に作り込むことがで
き、ヒューズよりも高集積化に適する素子として注目さ
れている。
【0004】ここで、ヒューズを溶断したり、アンチヒ
ューズをオフ状態からオン状態に変化させる書込みの際
は、通常の動作電圧よりも高い電圧が印加される。この
書込みの際の高電圧が通常の、低い動作電圧で動作する
回路部に印加されると、何の対策も講じられていない場
合その回路部にブレークダウンを生じるおそれがあり、
そうならないよう、回路を保護するための技術が提案さ
れている。
【0005】図6は、文献(IEEE JOURNAL
OF SOLID−STATECIRCUITS,V
OL.24,NO.3,JUNE 1989(アクテル
社)参照)に提案された半導体回路の、アンチヒューズ
への書込回路部分の回路図である。図6に示す半導体回
路において、電源電圧VDDとグラウンドVSSとの間に、
電源電圧VDD側から順にPMOSトランジスタ51とN
MOSトランジスタ52が互いに直列に配列されている
とともに、それらPMOSトランジスタ51、NMOS
トランジスタ52の各ゲートが互いに接続されており、
これにより出力バッファ回路501が構成されている。
【0006】また、電源電圧VDDとグラウンドVSSとの
間に、電源電圧VDD側から順にPMOSトランジスタ5
3とNMOSトランジスタ54が互いに直列に配列され
ているとともに、それらPMOSトランジスタ53、N
MOSトランジスタ54の各ゲートが互いに接続されて
おり、これにより入力バッファ回路502が構成されて
いる。
【0007】一方、電源電圧VDDよりも高い書込み用の
電源電圧VPPとグラウンドVSSとの間に、電源電圧VPP
側から順にPMOSトランジスタ57,アンチヒューズ
59,NMOSトランジスタ58が互いに直列に配列さ
れている。そのPMOSトランジスタ57とアンチヒュ
ーズ59の接続点は、NMOSトランジスタ55を経由
してPMOSトランジスタ51とNMOSトランジスタ
52の出力接続点に接続されている。また、アンチヒュ
ーズ59とNMOSトランジスタ58の接続点は、NM
OSトランジスタ56を経由してPMOSトランジスタ
53とNMOSトランジスタ54の入力接続点に接続さ
れている。またNMOSトランジスタ55,56の各ゲ
ートは互いに接続されている。
【0008】このような半導体回路において、アンチヒ
ューズ59に書き込みを行なうか否かにより所望の回路
配線を実現する。ここで、アンチヒューズ59に書き込
みを行なう場合には、NMOSトランジスタ55,56
の各ゲートに、‘L’レベルの信号が入力され、これに
よりNMOSトランジスタ55,56が遮断状態にな
り、またPMOSトランジスタ57,NMOSトランジ
スタ58の各ゲートにそれぞれ‘L’レベル,‘HH’
レベルの信号が入力され、これによりPMOSトランジ
スタ57,NMOSトランジスタ58が導通状態にな
る。’HH’レベルは電源電圧VPPないしそれに近い電
位を意味する。なお、’H’レベルは通常動作時の電源
電圧VDDないしそれに近い電位を意味し’L’レベルは
グラウンドVSSないしそれに近い電位を意味する。
【0009】すると、電源電圧VPP→PMOSトランジ
スタ57→アンチヒューズ59→NMOSトランジスタ
58の経路を通ってグラウンドVSSに電流が流れ、この
電流によりアンチヒューズ59がオン状態に遷移する。
ここでNMOSトランジスタ55,56はオフ状態にあ
るため、電源電圧VPPが、出力バッファ回路501,入
力バッファ回路502に印加されることはなく、出力バ
ッファ回路501,入力バッファ回路502が保護され
る。
【0010】一方、通常の動作時には、NMOSトラン
ジスタ55,56の各ゲートには‘H’レベルの信号が
入力され、これによりNMOSトランジスタ55,56
双方が導通状態になり、またPMOSトランジスタ5
7,NMOSトランジスタ58の各ゲートには、それぞ
れ‘HH’レベル,‘L’レベルの信号が入力され、こ
れによりPMOSトランジスタ57,NMOSトランジ
スタ58が遮断状態になる。ここで、出力バッファ回路
501から出力された信号はNMOSトランジスタ55
→アンチヒューズ59→NMOSトランジスタ56の経
路で、入力バッファ回路502に入力される。一方、ア
ンチヒューズ59に書込みが行なわれなかった場合に
は、出力バッファ回路501から出力された信号は、入
力バッファ回路502には入力されず、例えば図示しな
い他の回路に入力される等、アンチヒューズ59がオフ
状態にあるかオン状態にあるかによって異なる回路配線
が実現される。
【0011】図7は、米国特許公報USPNO.516
6557号に提案された半導体回路の、アンチヒューズ
への書込み回路部分の回路図である。図7に示す半導体
回路は、図6と比較すると、NMOSトランジスタ5
5,56が削除されており、また図6に示す出力バッフ
ァ回路501が、NMOSトランジスタ61,62から
なる出力バッファ回路601に置き換えられているとと
もに、入力バッファ回路502が、高耐圧のPMOSト
ランジスタ63,高耐圧のNMOSトランジスタ64か
らなる入力バッファ回路602に置き換えられている点
が異なっている。アンチヒューズ59に書き込みを行な
う場合には、NMOSトランジスタ61,62双方のゲ
ートに‘L’レベルの信号が入力され、これによりNM
OSトランジスタ61,62が遮断状態になる。またP
MOSトランジスタ57,NMOSトランジスタ58の
各ゲートにそれぞれ‘L’レベル,‘HH’レベルの信
号が入力されることにより、アンチヒューズ59がオン
状態に遷移する。アンチヒューズ59への書込みの際、
NMOSトランジスタ61,62に、PMOSトランジ
スタ57を経由して電源電圧VPPが印加されても、NM
OSトランジスタ61,62のゲートには‘L’レベル
の信号、即ちグラウンドVSSと等しいレベルの信号が入
力されているため、電源電圧VPP側から電流が流れ込む
ことはない。
【0012】また、入力バッファ回路602には、高耐
圧のトランジスタ63,64が作り込まれているため、
アンチヒューズ59への書込みにより入力バッファ回路
602がブレークダウンすることはない。通常の動作に
は、PMOSトランジスタ57,NMOSトランジスタ
58の各ゲートには、‘HH’レベル,‘L’レベルの
信号が入力され、これによりPMOSトランジスタ5
7,NMOSトランジスタ58が遮断状態になる。ま
た、NMOSトランジスタ61,62の各ゲートそれぞ
れに‘H’レベル,‘L’レベルもしくは‘L’レベ
ル,‘H’レベルの信号が入力され、これによりNMO
Sトランジスタ61,62から構成される出力バッファ
回路601から‘H’レベルもしくは‘L’レベルの信
号が出力される。出力された信号は、アンチヒューズ5
9がオン状態にある場合、その入力バッファ回路602
に入力される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述した、図6に示す
半導体回路では、通常の動作時において、出力バッファ
回路501から出力される‘H’レベルの信号は、NM
OSトランジスタ55,アンチヒューズ59,NMOS
トランジスタ56を経由して入力バッファ回路502に
入力されるため、入力バッファ回路502にはNMOS
トランジスタ55,56双方のスレッショルド電圧VTH
分だけ低い電圧が入力される。すると、入力バッファ回
路502のPMOSトランジスタ53が弱いオン状態に
なり電流が流れ、消費電力が増加する。また入力バッフ
ァ回路502に入力される信号の電圧振幅も狭くなるた
めノイズマージンが小さくなるという問題もある。
【0014】また、図7に示す半導体回路の出力バッフ
ァ回路601では、電源電圧VDD側にNMOSトランジ
スタ61が接続されているため、やはりその電圧降下分
だけ低い電圧の信号が入力バッファ回路602に入力さ
れる。このため、前述したと同様に、やはり消費電力が
増加し、ノイズマージンも小さくなる。本発明は、上記
事情に鑑み、ヒューズやアンチヒューズの書込用電圧に
よる電流が流れ込むことが防止されるとともに、消費電
力の増加を抑えノイズマージンの向上が図られた半導体
回路を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第1の半導体回路は、 (1−1)一端に、所定の第1のモード時に所定の第1
の電源電圧VDD、所定の第2のモード時に上記第1の電
源電圧VDDよりも高い所定の第2の電源電圧V PPが印加
され、あるいは、その一端に、上記第1のモードおよび
上記第2のモードによらず上記第1の電源電圧VDDが印
加される第1のPMOSトランジスタ (1−2)上記第1のPMOSトランジスタの他端に一
端が接続されるとともに、他端に上記第1の電源電圧V
DDよりも低い所定の第3の電源電圧VSSが印加される第
1のNMOSトランジスタ (1−3)一端に、上記第1のモード時に上記第1の電
源電圧VDD、上記第2のモード時に上記第2の電源電圧
PPが印加されるとともに、他端が上記第1のPMOS
トランジスタのゲートに接続され、ゲートが、上記第1
のPMOSトランジスタと上記第1のNMOSトランジ
スタとが接続されてなるノードに接続された第2のPM
OSトランジスタを備え、上記第1のPMOSトランジ
スタと上記第1のNMOSトランジスタとが上記第1の
モード時に相補的に導通状態になり、上記第2のモード
時に遮断状態になることを特徴とするものである。
【0016】ここで、上記本発明の第1の半導体回路
は、具体的には、例えば上記(1−1)〜(1−3)の
構成に加え、さらに (1−4)一端が上記第1のPMOSトランジスタのゲ
ートに接続されるとともに他端が上記第1のNMOSト
ランジスタのゲートに接続された第2のNMOSトラン
ジスタ (1−5)上記第1のモード時に上記第2のNMOSト
ランジスタを導通状態にし、上記第2のモード時に上記
第2のNMOSトランジスタを遮断状態にするととも
に、上記第2のモード時に上記第1のNMOSトランジ
スタを遮断状態にするモード切替回路を備えたものであ
ってもよく、あるいは、上記本発明の第1の半導体回路
は、具体的には、例えば上記(1−1)〜(1−3)の
構成に加え、さらに (1−6)一端が前記第1のPMOSトランジスタのゲ
ートに接続されるとともにゲートが上記第1の電源電圧
DDに接続された第2のNMOSトランジスタ (1−7)上記第1のモード時に上記第2のNMOSト
ランジスタの他端と上記第1のNMOSトランジスタの
ゲートに互いに同一の論理の信号を入力するとともに、
上記第2のモード時に上記第2のNMOSトランジスタ
の他端に‘H’レベル、かつ上記第1のNMOSトラン
ジスタのゲートに‘L’レベルの信号を入力するモード
切替回路を備えたものであってもよい。
【0017】また、上記目的を達成する本発明の第2の
半導体回路は、 (2−1)一端に、所定の第1の電源電圧VDDが印加さ
れる第1のPMOSトランジスタ (2−2)上記第1のPMOSトランジスタの他端に一
端が接続されるとともに、他端に、所定の第1のモード
時に上記第1の電源電圧VDDよりも低い所定の第2の電
源電圧VSS、所定の第2のモード時に上記第2の電源電
圧VSSよりも低い所定の第3の電源電圧VBBが印加さ
れ、あるいは、その他端に、上記第1のモードおよび上
記第2のモードによらず上記第2の電源電圧VSSが印加
される第1のNMOSトランジスタ (2−3)一端が上記第1のNMOSトランジスタのゲ
ートに接続されるとともに、他端に、上記第1のモード
時に上記第2の電源電圧VSS、上記第2のモード時に上
記第3の電源電圧VBBが印加され、ゲートが、上記第1
のPMOSトランジスタと上記第1のNMOSトランジ
スタとが接続されてなるノードに接続された第2のNM
OSトランジスタを備え、上記第1のPMOSトランジ
スタと上記第1のNMOSトランジスタとが上記第1の
モード時に相補的に導通状態になり、上記第2のモード
時に遮断状態になることを特徴とするものである。
【0018】ここで、上記本発明の第2の半導体回路
は、具体的には、例えば上記(2−1)〜(2−3)の
構成に加え、さらに (2−4)一端が上記第1のPMOSトランジスタのゲ
ートに接続されるとともに他端が上記第1のNMOSト
ランジスタのゲートに接続された第2のPMOSトラン
ジスタ (2−5)上記第1のモード時に上記第2のPMOSト
ランジスタを導通状態にし、上記第2のモード時に上記
第2のPMOSトランジスタを遮断状態にするととも
に、上記第2のモード時に上記第1のPMOSトランジ
スタを遮断状態にするモード切替回路を備えたものであ
ってもよく、あるいは、上記本発明の第2の半導体回路
は、具体的には、例えば上記(2−1)〜(2−3)の
構成に加え、さらに (2−6)一端が前記第1のNMOSトランジスタのゲ
ートに接続されるとともにゲートが上記第1の電源電圧
SSに接続された第2のPMOSトランジスタ (2−7)上記第1のモード時に上記第2のPMOSト
ランジスタの他端と上記第1のPMOSトランジスタの
ゲートに互いに同一の論理の信号を入力するとともに、
上記第2のモード時に上記第2のPMOSトランジスタ
の他端に‘L’レベル、かつ上記第1のPMOSトラン
ジスタのゲートに‘H’レベルの信号を入力するモード
切替回路を備えたものであってもよい。
【0019】
【作用】本発明の第1の半導体回路は、上記(1−3)
の第2のPMOSトランジスタを備えたものであるた
め、第2のモード(例えば前述の書込モードに対応す
る)では第1のNMOSトランジスタのゲートに‘L’
レベルの信号を入力することにより第1のNMOSトラ
ンジスタを遮断状態にするとともに、第1のPMOSト
ランジスタのゲートを入力側から完全に切り離すことに
より、第2のPMOSトランジスタのゲートには、第1
のPMOSトランジスタと第1のNMOSトランジスタ
との出力接続点の信号が印加されて第2のPMOSトラ
ンジスタが導通状態となり、第1のPMOSトランジス
タが遮断状態となる。このようにして、第2のモード時
に第1のNMOSトランジスタと第1のPMOSトラン
ジスタとの双方が遮断状態となり、出力側から電流が流
入することが防止され、回路のブレークダウンが防止さ
れると同時に、アンチヒューズの書き込みを阻害するこ
ともない。また第1のモード(例えば前述の通常の動作
モードに対応する)では、第1のPMOSトランジスタ
のゲートと第1のNMOSトランジスタのゲートの双方
に同一論理の‘H’レベルないし‘L’レベルの信号を
印加することにより、出力側、即ちそれら第1のPMO
Sトランジスタと第1のNMOSトランジスタとの出力
接続点には、電源電圧VDDと電源電圧VSSとの間でフル
スイングした信号が出力され、その出力された信号を入
力する回路にリーク電流が流れることが防止され、消費
電力が押えられる。また、このようにフルスイングする
ため、ノイズマージンも向上する。
【0020】また、本発明の第2の半導体回路は、上記
(2−3)の第2のNMOSトランジスタを備えたもの
であるため、第2のモード(例えば書込モード)では、
第1のPMOSトランジスタのゲートに‘H’レベルの
信号を入力することにより第1のPMOSトランジスタ
を遮断状態にするとともに、第1のNMOSトランジス
タのゲートを入力側から完全に切り離すことにより、第
2のNMOSトランジスタのゲートには、第1のPMO
Sトランジスタと第1のNMOSトランジスタとの出力
接続点の信号が印加されて第2のNMOSトランジスタ
が導通状態となり、第1のNMOSトランジスタが遮断
状態となる。このようにして、第2のモード時には、前
述した第1の半導体回路と同様に、第1のNMOSトラ
ンジスタと第1のPMOSトランジスタとの双方が遮断
状態となり、出力側へ電流が流出することが防止され、
回路のブレークダウンが防止されると同時に、アンチヒ
ューズの書き込みを阻害することもない。また第1のモ
ード(通常の動作モード)では、上述の第1の半導体回
路と同様に、第1のPMOSトランジスタのゲートと第
1のNMOSトランジスタのゲートの双方に同一論理の
‘H’レベルないし‘L’レベルの信号を印加すること
により、出力側、即ちそれら第1のPMOSトランジス
タと第1のNMOSトランジスタとの出力接続点には、
電源電圧VDDと電源電圧VSSとの間でフルスイングした
信号が出力され、その出力された信号を入力する回路に
リーク電流が流れることが防止され、消費電力が押えら
れる。また、このようにフルスイングするため、ノイズ
マージンも向上する。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明の第1の半導体回路の一実施例の、アンチ
ヒューズへの書込回路部分の回路図である。電源電圧V
DDとグラウンドVSSとの間に、電源VDD側から順に第1
のPMOSトランジスタ11と第1のNMOSトランジ
スタ12が互いに直列に配列されている。また第2のP
MOSトランジスタ13の一端には、通常動作時には電
源電圧VDDが印加され、アンチヒューズ21への書込み
時には電源電圧VDDよりも高い電源電圧VPPが印加され
る。その第2のPMOSトランジスタ13の他端は、第
1のPMOSトランジスタ11のゲートと第2のNMO
Sトランジスタ14の一端とに接続されている。また第
2のPMOSトランジスタ13のゲートは、第1のPM
OSトランジスタ11と第1のNMOSトランジスタ1
2とが接続されてなるノードN1に接続されている。ま
た第2のNMOSトランジスタ14の他端はノアゲート
18の出力と第1のNMOSトランジスタ12のゲート
に接続され、その第2のNMOSトランジスタ14のゲ
ートはインバータ17を経由してノアゲート18の一端
に接続されている。ノアゲート18の他端には、図示し
ない回路から論理信号Aが入力される。またインバータ
17および第2のNMOSトランジスタ14のゲートに
はセパレート信号SEP_ が入力される。
【0022】また、図1には、前述した図7に示すPM
OSトランジスタ57,アンチヒューズ59,NMOS
トランジスタ58,入力バッファ回路602と同様に、
PMOSトランジスタ19,アンチヒューズ21,NM
OSトランジスタ20,入力バッファ回路102も示さ
れている。入力バッファ回路102はPMOSトランジ
スタ15,NMOSトランジスタ16から構成されてい
る。
【0023】ここで、PMOSトランジスタ19は、書
込用電源電圧VPPで駆動されるアンチヒューズ書込用定
電流源(図示せず)に接続されており、書込み時には、
その定電流源からの電流はPMOSトランジスタ19を
経由してアンチヒューズ21に流入する。したがって、
書込時において、ノードN1は、書込用電源電圧VPP
りも低い電圧レベルにある。
【0024】アンチヒューズ21に書込みを行なう場合
には、先ず、第2のPMOSトランジスタ13に書込用
電源電圧VPPを印加する。またセパレート信号SEP_
として‘L’レベルの信号が入力される。さらにPMO
Sトランジスタ19,NMOSトランジスタ20の各ゲ
ートには、電圧変換型インバータ41,42を経由して
それぞれ‘L’レベル,‘HH’レベルの信号が入力さ
れる。
【0025】図2は、電圧変換型インバータの例を示し
た図である。入力側が動作電圧VDDとグラウンドVSS
の間で‘H’レベル,‘L’レベルに変化したときに、
出力側は書込電源電圧VPPとグラウンドVSSとの間で
‘L’レベル,‘HH’レベルに変化する。図1に戻っ
て説明を続行する。
【0026】セパレート信号SEP_ が‘L’レベルの
ため、第2のNMOSトランジスタ14は遮断状態にさ
れ、これにより第1のPMOSトランジスタ11のゲー
トはノアゲート18の出力および第1のNMOSトラン
ジスタ12のゲートと分離される。同時に、‘L’レベ
ルのセパレート信号SEP_ がインバータ17で反転さ
れて、ノアゲート18には‘H’レベルの信号が入力さ
れ、ノアゲート18から‘L’レベルの信号が出力され
る。この‘L’レベルの信号が第1のNMOSトランジ
スタ12のゲートに入力されるため、第1のNMOSト
ランジスタ12は遮断状態になる。
【0027】一方、PMOSトランジスタ19,NMO
Sトランジスタ20の各ゲートには‘L’レベル,‘H
H’レベルの信号が入力されているため、図示しない定
電流源→PMOSトランジスタ19→アンチヒューズ2
1→NMOSトランジスタ20の経路を通ってグラウン
ドVSSに電流が流れ、この電流により今までオフ状態に
あったアンチヒューズ21がオン状態に遷移する。ここ
でノードN1は、電源電圧VPPより低い電圧レベルにあ
るため、第2のPMOSトランジスタ13が導通状態に
なり第1のPMOSトランジスタ11のゲートには電源
電圧VPPが印加される。このため第1のPMOSトラン
ジスタ11は、ノードN1の電位にかかわらずオフ状態
になる。このように、第1のPMOSトランジスタ1
1,第1のNMOSトランジスタ12双方共に遮断状態
になる。したがってアンチヒューズ21への書き込みが
行われれても、論理回路側への電流の流入が防止され回
路保護が図られる。また、第1のPMOSトランジスタ
11からアンチヒューズ21へ電流が流出したり、第1
のNMOSトランジスタ12へ書き込み用の電流が流入
することがなく、正確な書き込みが行われる。
【0028】一方、通常の動作時には、第2のPMOS
トランジスタ13には電源電圧VDDが印加され、またセ
パレート信号SEP_ には‘H’レベルの信号が入力さ
れる。さらにPMOSトランジスタ19,NMOSトラ
ンジスタ20の各ゲートにはそれぞれ‘HH’レベル,
‘L’レベルの信号が入力され、PMOSトランジスタ
19,NMOSトランジスタ20が遮断状態になる。
【0029】セパレート信号SEP_ に‘H’レベルの
信号が入力されるため第2のNMOSトランジスタ14
のゲートが‘H’レベルになり、第2のNMOSトラン
ジスタ14は導通状態になる。ここで信号Aとして
‘H’レベルの信号が入力されるとノアゲート18から
‘L’レベルの信号が出力され、この‘L’レベルの信
号は第2のNMOSトランジスタ14を経由して第1の
PMOSトランジスタ11のゲートに入力され、これに
より第1のPMOSトランジスタ11は導通状態にな
る。またノアゲート18から出力された‘L’レベルの
信号は第1のNMOSトランジスタ12のゲートにも入
力され、これにより第1のNMOSトランジスタ12は
遮断状態になる。このため、ノードN1には電圧降下が
ない、即ち電源電圧VDDと同じ電圧レベルの‘H’レベ
ルの信号が出力される。
【0030】一方、信号Aとして‘L’レベルの信号が
入力されると、ノアゲート18の一方の入力にインバー
タ17を経由して‘L’レベルの信号が入力されている
ためノアゲート18から‘H’レベルの信号が出力さ
れ、今度は第1のPMOSトランジスタ11,第1のN
MOSトランジスタ12がそれぞれ遮断状態,導通状態
になり、ノードN1には‘L’レベルの信号が出力され
る。
【0031】このとき、第1のPMOSトランジスタ1
1のゲートには、ノアゲート18の出力との関係では、
第2のNMOSトランジスタ14で電圧が降下した
‘H’レベルの信号が入力されるが、ノードN1の
‘L’レベルの信号が第2のPMOSトランジスタ13
のゲートに入力されるため第2のPMOSトランジスタ
13が導通状態になり、第1のPMOSトランジスタ1
1のゲートには、第2のPMOSトランジスタ13を経
由して電源電圧VDDが印加される。したがって第1のP
MOSトランジスタは完全な遮断状態になり、リーク電
流の発生は防止される。
【0032】ノードN1へ出力される信号の電圧レベル
は、電源電圧VDDとグラウンドVSSとの間でフルスイン
グし、このフルスイングした信号が、アンチヒューズ2
1を経由して入力バッファ回路102に入力されるため
入力バッファ回路102側のリーク電流の発生も防止さ
れる。また、本実施例ではアンチヒューズ21の絶縁破
壊電圧は、通常のCMOSトランジスタのブレークダウ
ン電圧よりも十分低いため、特別に高耐圧のデバイス/
プロセスを必要とすることはない。
【0033】尚、上記実施例では、アンチヒューズ21
に書き込みを行う際、第1のPMOSトランジスタ11
には電源電圧VDDを印加したが、第1のPMOSトラン
ジスタ11に電源電圧VPPを印加してアンチヒューズ2
1に書き込みを行ってもよい。図3は、本発明の第1の
半導体回路の、図1とは異なる実施例の、アンチヒュー
ズへの書込回路部分の回路図である。
【0034】図3に示す半導体回路は、図1と比較する
と、ナンドゲート22が追加されており、また第2のN
MOSトランジスタ14のゲートに電源電圧VDDが印加
されている。尚、図1に示す入力バッファ回路102,
PMOSトランジスタ19,NMOSトランジスタ2
0,アンチヒューズ21等は図示が省略されている。ア
ンチヒューズ21に書き込みを行う際には、第2のPM
OSトランジスタ13に電源電圧VPPが印加される。ま
たセパレート信号SEP_ として‘L’レベルの信号が
入力される。すると、ナンドゲート22から‘H’レベ
ルの信号が出力され、第2のNMOSトランジスタ14
のゲートには電源電圧VDDが印加されているため、第2
のNMOSトランジスタ14を経由してはその第2のN
MOSトランジスタ14のしきい電圧VTHだけ降下した
電圧レベルの信号が第1のPMOSトランジスタ11の
ゲートに入力される。ただし、ノードN1の信号が第2
のPMOSトランジスタ13のゲートに印加されるた
め、第2のPMOSトランジスタ13を経由して、第1
のPMOSトランジスタ11のゲートに書込用電源電圧
PPが印加され、第2のNMOSトランジスタ14およ
び第1のPMOSトランジスタ11は完全な遮断状態と
なる。ナンドゲート22に電源電圧VDDを越える高い電
圧が印加されることはなく、ナンドゲート22側に電源
電圧VPP側からの電流の流入は防止される。書込時にお
けるその他の動作については図1の実施例の場合と同じ
なので省略する。
【0035】一方、通常の動作時では、セパレート信号
SEP_ として‘H’レベルの信号が入力される。信号
Aとして‘H’レベルが入力されるとナンドゲート22
から‘L’レベルの信号が出力され第2のNMOSトラ
ンジスタ14は導通状態にあることから、第1のPMO
Sトランジスタ11のゲートが‘L’レベルになり、P
MOSトランジスタ11が導通状態になる。またノアゲ
ート18から‘L’レベルの信号が出力され第1のNM
OSトランジスタ12が遮断状態になる。一方、信号A
として‘L’レベルが入力されるとナンドゲート22か
ら‘H’レベルの信号が出力され、第2のNMOSトラ
ンジスタ14のゲートには電源電圧VDDが印加されてい
るため第1のPMOSトランジスタ11のゲートは
‘H’レベルとなり第1のPMOSトランジスタ11は
遮断状態になる。またノアゲート18には‘H’レベル
が出力されるため第1のNMOSトランジスタ12は導
通状態になる。
【0036】図4は、本発明の第2の半導体回路の一実
施例の、アンチヒューズへの書込回路部分の回路図であ
る。図4に示す半導体回路は、図1に示す第2のPMO
Sトランジスタ13,第2のNMOSトランジスタ1
4,ノアゲート18に代わり、第2のNMOSトランジ
スタ33,第2のPMOSトランジスタ34,ナンドゲ
ート38が配置されており、それら第2のNMOSトラ
ンジスタ33,第2のPMOSトランジスタ34の各一
端が第1のNMOSトランジスタ12のゲートに接続さ
れている、また第2のNMOSトランジスタ33の他端
には、通常動作時にグラウンドVSSが印加され、アンチ
ヒューズ21の書込み時にはグラウンドVSSよりも低い
書込用のマイナス電源電圧VBBが印加される。
【0037】ここで、PMOSトランジスタ19の一端
は、通常の動作時であっても書込時であっても電源電圧
DDが印加されており、NMOSトランジスタ20は書
込用のマイナス電源電圧VBBで駆動されるアンチヒュー
ズ書込用定電流源(図示せず)に接続されており、書込
み時には、その定電流源により、PMOSトランジスタ
19,アンチヒューズ21,NMOSトランジスタ20
を経由して電源電圧V DDから電流を引き込む。したがっ
て、書込時において、ノードN1は、書込用電源電圧V
BBよりも高い電圧レベルにある。
【0038】アンチヒューズ21に書込みを行なう場合
には第2のNMOSトランジスタ33には書込用のマイ
ナス電源電圧VBBを印加する。またセパレート信号SE
Pとして‘H’レベルが入力される。PMOSトランジ
スタ19,NMOSトランジスタ20の各ゲートには電
圧変換型インバータ41,42を経由してそれぞれ‘L
L’レベル,‘H’レベルが入力される。’LL’レベ
ルは電源電圧VBBないしそれに近い電位を意味する。電
圧変換型インバータ41,42は、書込時には、出力信
号は電源電圧VDD,VBB間で変化する。
【0039】すると第2のPMOSトランジスタ34が
遮断状態になり第1のNMOSトランジスタ12のゲー
トが第1のPMOSトランジスタ11のゲート,アンド
ゲート38の出力と分離され、アンチヒューズ21の書
込み電流によるノードN1の電圧が第2のNMOSトラ
ンジスタ33のゲートに入力されるため、第2のNMO
Sトランジスタ33は導通状態になり、第1のNMOS
トランジスタ12のゲートに‘L’レベルの信号が入力
され、第1のNMOSトランジスタ12は遮断状態にな
る。同時に‘H’レベルのセパレート信号SEPがイン
バータ17で反転され、アンドゲート38から‘H’レ
ベルの信号が第1のPMOSトランジスタ11のゲート
に入力され第1のPMOSトランジスタ11も遮断状態
になる。このようにしてアンチヒューズ21への書込み
が行われる。通常の動作時には、図1に示す半導体回路
と同様に、ノードN1の信号は電源電圧VDDとグラウン
ドVSSとの間でフルスイングし、したがって入力バッフ
ァ回路102側でのリーク電流の発生が防止され、消費
電力が増大するようなこともなくノイズマージンも向上
する。
【0040】図5に示す半導体回路は、図4と比較する
と、ノアゲート40が追加されており、また第2のPM
OSトランジスタ34のゲートにグラウンドVSSが印加
されている。尚、図4に示す入力バッファ回路102,
PMOSトランジスタ19,NMOSトランジスタ2
0,アンチヒューズ21等は図示が省略されている。ア
ンチヒューズ21に書き込みを行う際には、第2のNM
OSトランジスタ33に電源電圧VBBが印加される。ま
たセパレート信号SEPとして‘H’レベルの信号が入
力される。すると、ノアゲート40から‘L’レベルの
信号が出力され、第2のPMOSトランジスタ34のゲ
ートにはグラウンド電圧VSSが印加されているため、第
2のPMOSトランジスタ34を経由してその第2のP
MOSトランジスタ34のしきい電圧VTPだけ降下した
電圧レベルの信号が第1のNMOSトランジスタ12の
ゲートに入力される。ただし、ノードN1の信号が第2
のNMOSトランジスタ33のゲートに印加されるた
め、第2のNMOSトランジスタ33を経由して、第1
のNMOSトランジスタ12のゲートに書込用の電源電
圧VBBが印加され、第2のPMOSトランジスタおよび
第1のNMOSトランジスタ12は完全な遮断状態とな
る。ノアゲート40にグラウンドVSSよりも低いマイナ
スの電圧が印加されることはなく、ノアゲート40側か
らの電源電圧VBB側への電流の流出は防止される。書込
時におけるその他の動作については図1の実施例の場合
と同じなので省略する。
【0041】一方、通常の動作時では、セパレート信号
SEPとして‘L’レベルの信号が入力される。信号A
として‘H’レベルが入力されるとノアゲート40から
‘L’レベルの信号が出力され第2のPMOSトランジ
スタ34は導通状態にあることから、第1のNMOSト
ランジスタ12のゲートが‘L’レベルになり、第1の
NMOSトランジスタ12が遮断状態になる。またナン
ドゲート38から‘L’レベルの信号が出力され第1の
PMOSトランジスタ11が導通状態になる。一方、信
号Aとして‘L’レベルが入力されるとノアゲート40
から‘H’レベルの信号が出力され、第2のPMOSト
ランジスタ34のゲートにはグラウンドVSSが印加され
ているため第1のNMOSトランジスタ12のゲートは
‘H’レベルとなり第1のNMOSトランジスタ12は
導通状態になる。またナンドゲート38からは‘H’レ
ベルが出力されるため第1のPMOSトランジスタ11
は遮断状態になる。
【0042】尚、上述した各実施例は、アンチヒューズ
に定電流で書込むことを例として説明したが、定電圧書
込みであっても本発明はそのまま成立する。また上述し
た各実施例は、アンチヒューズへの書込みを例とした説
明でもあるが、本発明は、ヒューズへの書込み(溶断)
を行なう場合にも適用される。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヒューズやアンチヒューズの書込用電源による電流の流
入や流出が防止されるとともに、消費電力の増加を抑え
ノイズマージンの向上が図られた半導体回路が構成さ
れ、電池駆動にも耐え得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の半導体回路の一実施例の、アン
チヒューズへの書込回路部分の回路図である。
【図2】電圧変換型インバータの例を示した図である。
【図3】本発明の第1の半導体回路の、図1とは異なる
実施例の、アンチヒューズへの書込回路部分の回路図で
ある。
【図4】本発明の第2の半導体回路の一実施例の、アン
チヒューズへの書込回路部分の回路図である。
【図5】本発明の第2の半導体回路の、図4とは異なる
実施例の、アンチヒューズへの書込回路部分の回路図で
ある。
【図6】文献に提案された半導体回路の、アンチヒュー
ズへの書込回路部分の回路図である。
【図7】米国特許公報USPNO.5166557号に
提案された半導体回路の、アンチヒューズへの書込み回
路部分の回路図である。
【符号の説明】
11,13,15,19,34 PMOSトランジス
タ 12,14,16,20,33 NMOSトランジス
タ 17 インバータ 18,40 ノアゲート 21 アンチヒューズ 22,38 ナンドゲート 41,42 電圧変換型インバータ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端に、所定の第1のモード時に所定の
    第1の電源電圧VDD、所定の第2のモード時に前記第1
    の電源電圧VDDよりも高い所定の第2の電源電圧VPP
    印加され、あるいは、該一端に、前記第1のモードおよ
    び前記第2のモードによらず前記第1の電源電圧VDD
    印加される第1のPMOSトランジスタと、 前記第1のPMOSトランジスタの他端に一端が接続さ
    れるとともに、他端に前記第1の電源電圧VDDよりも低
    い所定の第3の電源電圧VSSが印加される第1のNMO
    Sトランジスタと、 一端に、前記第1のモード時に前記第1の電源電圧
    DD、前記第2のモード時に前記第2の電源電圧VPP
    印加されるとともに、他端が前記第1のPMOSトラン
    ジスタのゲートに接続され、ゲートが、前記第1のPM
    OSトランジスタと前記第1のNMOSトランジスタと
    が接続されてなるノードに接続された第2のPMOSト
    ランジスタとを備え、前記第1のPMOSトランジスタ
    と前記第1のNMOSトランジスタとが前記第1のモー
    ド時に相補的に導通状態になり、前記第2のモード時に
    遮断状態になることを特徴とする半導体回路。
  2. 【請求項2】 一端が前記第1のPMOSトランジスタ
    のゲートに接続されるとともに他端が前記第1のNMO
    Sトランジスタのゲートに接続された第2のNMOSト
    ランジスタと、 前記第1のモード時に前記第2のNMOSトランジスタ
    を導通状態にし、前記第2のモード時に前記第2のNM
    OSトランジスタを遮断状態にするとともに、前記第2
    のモード時に前記第1のNMOSトランジスタを遮断状
    態にするモード切替回路とを備えたことを特徴とする請
    求項1記載の半導体回路。
  3. 【請求項3】 一端が前記第1のPMOSトランジスタ
    のゲートに接続されるとともにゲートが前記第1の電源
    電圧VDDに接続された第2のNMOSトランジスタと、 前記第1のモード時に前記第2のNMOSトランジスタ
    の他端と前記第1のNMOSトランジスタのゲートに互
    いに同一の論理の信号を入力するとともに、前記第2の
    モード時に前記第2のNMOSトランジスタの他端に
    ‘H’レベル、かつ前記第1のNMOSトランジスタの
    ゲートに‘L’レベルの信号を入力するモード切替回路
    とを備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体回
    路。
  4. 【請求項4】 一端に、所定の第1の電源電圧VDDが印
    加される第1のPMOSトランジスタと、 前記第1のPMOSトランジスタの他端に一端が接続さ
    れるとともに、他端に、所定の第1のモード時に前記第
    1の電源電圧VDDよりも低い所定の第2の電源電圧
    SS、所定の第2のモード時に前記第2の電源電圧VSS
    よりも低い所定の第3の電源電圧VBBが印加され、ある
    いは、該他端に、前記第1のモードおよび前記第2のモ
    ードによらず前記第2の電源電圧VSSが印加される第1
    のNMOSトランジスタと、 一端が前記第1のNMOSトランジスタのゲートに接続
    されるとともに、他端に、前記第1のモード時に前記第
    2の電源電圧VSS、前記第2のモード時に前記第3の電
    源電圧VBBが印加され、ゲートが、前記第1のPMOS
    トランジスタと前記第1のNMOSトランジスタとが接
    続されてなるノードに接続された第2のNMOSトラン
    ジスタとを備え、前記第1のPMOSトランジスタと前
    記第1のNMOSトランジスタとが前記第1のモード時
    に相補的に導通状態になり、前記第2のモード時に遮断
    状態になることを特徴とする半導体回路。
  5. 【請求項5】 一端が前記第1のPMOSトランジスタ
    のゲートに接続されるとともに他端が前記第1のNMO
    Sトランジスタのゲートに接続された第2のPMOSト
    ランジスタと、 前記第1のモード時に前記第2のPMOSトランジスタ
    を導通状態にし、前記第2のモード時に前記第2のPM
    OSトランジスタを遮断状態にするとともに、前記第2
    のモード時に前記第1のPMOSトランジスタを遮断状
    態にするモード切替回路とを備えたことを特徴とする請
    求項4記載の半導体回路。
  6. 【請求項6】 一端が前記第1のNMOSトランジスタ
    のゲートに接続されるとともにゲートが前記第1の電源
    電圧VSSに接続された第2のPMOSトランジスタと、 前記第1のモード時に前記第2のPMOSトランジスタ
    の他端と前記第1のPMOSトランジスタのゲートに互
    いに同一の論理の信号を入力するとともに、前記第2の
    モード時に前記第2のPMOSトランジスタの他端に
    ‘L’レベル、かつ前記第1のPMOSトランジスタの
    ゲートに‘H’レベルの信号を入力するモード切替回路
    とを備えたことを特徴とする請求項4記載の半導体回
    路。
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