WO2012118102A1 - 半導体集積回路および半導体物理量センサ装置 - Google Patents

半導体集積回路および半導体物理量センサ装置 Download PDF

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WO2012118102A1
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circuit
switch
write voltage
voltage
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和宏 松並
睦雄 西川
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富士電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor integrated circuit and a semiconductor physical quantity sensor device.
  • a laser trimming technique is known as a technique for adjusting the output characteristics of a physical quantity sensor.
  • the conventional laser trimming technique has a drawback that readjustment cannot be performed even if the output characteristics of the physical quantity sensor fluctuate in the assembly process after trimming.
  • an EPROM is used as a storage device, and one of one or two write terminals for supplying a voltage for writing data to a storage circuit including the EPROM is an external clock.
  • An apparatus that reduces the number of terminals by serving also as an input terminal has been proposed (for example, see Patent Document 6 below).
  • Patent Document 6 by providing a transformer circuit that transforms the write voltage supplied from the write terminal of the EPROM to generate different write voltages, it is possible to further reduce the number of terminals by sharing two write terminals. Proposed. Further, with respect to the following Patent Document 6 capable of manufacturing a semiconductor physical quantity sensor device by a CMOS process, an external clock input terminal (5.0 V or less) and a write terminal that requires a high voltage (about 20 V) are shared. Then, using a signal discriminating means (circuit), it is discriminated whether it is a write voltage to the memory circuit or an external clock according to the magnitude of the input voltage.
  • a signal discriminating means circuit
  • the circuit of the signal discriminating means needs to be composed of a high breakdown voltage CMOS element or the like.
  • CMOS element or the like.
  • a stabilized power supply circuit capable of generating a stable output voltage (see, for example, Patent Document 1 below).
  • CMOS transistor As another circuit, a CMOS transistor is used which is limited by a resistance inserted between the back gate and the source and does not increase beyond a predetermined value.
  • a power supply circuit that prevents destruction has been proposed (see, for example, Patent Document 2 below).
  • a power supply circuit that partially includes a step-up switching power supply circuit has been proposed (see, for example, Patent Document 3 below).
  • the internal voltage is reliably generated again even if the output of the internal voltage generation circuit and constant potential generation circuit with a small circuit area that can obtain a highly accurate output voltage with a large number of correction points temporarily decreases.
  • An internal voltage generation circuit has been proposed (see, for example, Patent Document 4 below).
  • a voltage supply circuit includes a power supply boosting unit, an amplifier that operates using the voltage generated by the power supply boosting unit as a power supply voltage, and supplies a bias voltage to the sensor, and a feedback resistor unit for the amplifier. And an output voltage setting circuit in which the resistance value of the feedback resistor unit is determined in accordance with the set value of the bias voltage of the sensor (for example, see Patent Document 5 below).
  • Patent Document 5 when the sensitivity varies among sensor devices, for example, capacitor microphone units, the sensitivity can be adjusted.
  • JP 2000-194431 A Japanese Patent No. 3068540 Japanese Patent No. 3480389 JP 2001-242949 A JP 2006-191359 A JP 2003-302301 A JP-A-6-29555
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional semiconductor physical quantity sensor device.
  • FIG. 10 shows a semiconductor physical quantity sensor device using an EPROM as a main memory circuit, which corresponds to FIG.
  • the transformer circuit 18a corresponds to the transformer circuit denoted by reference numeral 118 in FIG. 10 of the above-mentioned Patent Document 6, and generates the write voltage 2 by transforming the write voltage 1, which is specifically described in Patent Document 6.
  • the circuit diagram is not shown.
  • the transmission line for the write voltage 1 and the write voltage 2 is indicated by one arrow.
  • the semiconductor physical quantity sensor device 5 includes an operation selection circuit 11, an auxiliary memory circuit 12, a main memory circuit 13, an adjustment circuit 14, a sensor element 15 such as a Wheatstone bridge, an amplifier circuit 16, a signal determination unit 17, a transformer circuit 18a and a first circuit. To fifth terminals 21 to 25 are provided. Further, Patent Document 6 does not show a specific circuit example for the auxiliary memory circuit 12 and the main memory circuit 13.
  • a voltage of about 10 V (write) is applied between the source and drain while a voltage of about 20 V (write voltage 1) is applied to the control gate. Apply voltage 2). Then, a current needs to flow between the source and the drain, and the electric charge needs to be trapped in the floating gate by the electric field generated between the drain and the gate.
  • the writing voltage and the number of times of writing are: A constant value is desirable. Therefore, it is necessary to make the write voltage 1 and the write voltage 2 described above constant.
  • writing to the EPROM is generally not performed for each bit, but is performed for all the bits simultaneously or for several blocks.
  • a switch is provided between the drain of each EPROM and the write voltage 2. Then, the switch of the bit to be written is turned on so that a current flows between the source and the drain. On the other hand, the switch of the bit not to be written is turned off so that no current flows between the source and the drain.
  • the ratio of bits to be written and bits not to be written in the block differs depending on the adjustment value (trimming condition). For this reason, the number of EPROMs through which current flows simultaneously in one write operation is not constant.
  • the load resistance value
  • the write voltage 2 cannot be kept constant.
  • the transformer circuit 18a In order to keep the write voltage 2 constant, it is necessary that the load dependency of the transformer circuit 18a when creating the write voltage 2 from the write voltage 1 is small. In other words, the transformer circuit 18a needs not to depend on the number of conductions of the EPROM constituting the main memory circuit 13.
  • Patent Documents 1 to 3 there is no description about applying the power supply circuit to a semiconductor physical quantity sensor device.
  • Patent Documents 4 and 5 a power supply circuit that changes the output voltage by changing the resistance value of the resistance voltage dividing circuit is described.
  • the output voltage (write voltage 2) is used as the write voltage of a plurality of EPROMs. It is not described for use in
  • Patent Document 7 since a bipolar transistor and an EPROM manufactured by a CMOS process are mixed, a BiCMOS process is required. Therefore, there is a problem that the number of steps is increased as compared with the CMOS-only process, resulting in an increase in cost. Further, in the case of the above-mentioned Patent Document 6, it can be manufactured only by a CMOS process. However, since the circuit of the signal discriminating means needs to be composed of a high breakdown voltage CMOS element or the like, the element size increases and the circuit area increases. There is a problem of doing.
  • an ESD (Electro-Static Discharge) protective element such as a ZD (Zener diode)
  • ZD Ziner diode
  • the present invention provides a low-cost semiconductor integrated circuit and a semiconductor physical quantity sensor device capable of making the write voltage of the EPROM constituting the main memory circuit constant in electrical trimming. The purpose is to provide.
  • a semiconductor integrated circuit has the following characteristics.
  • a rewritable read-only main memory circuit that stores trimming data stored in the auxiliary memory circuit by an electric rewriting operation, and an external clock input, or data is written to the main memory circuit
  • a power supply voltage for writing data to the main memory circuit based on a first write voltage supplied from the write terminal and a write terminal for supplying a first write voltage equal to or higher than the power supply voltage
  • the main memory is configured to generate the second write voltage by dividing the first write voltage with the resistance of the main memory circuit.
  • the auxiliary memory circuit includes a shift register in which a plurality of flip-flops are cascade-connected.
  • the main memory circuit includes a first series circuit including a first switch and an EPROM connected in series to the first switch and driven by the first write voltage corresponding to each flip-flop.
  • the variable resistance circuit includes a second series circuit including a second switch and a resistor connected in series to the second switch corresponding to each flip-flop. A plurality of the first series circuits and a plurality of the second series circuits are connected in series. When the first write voltage is applied, the same number of the second switches as the number of the first switches turned on is turned on.
  • the first switch and the second switch are p-channel MOSFETs in the above-described invention. Further, when the first write voltage is applied, on / off of the first switch of the first series circuit corresponding to the flip-flop is controlled based on the output of the flip-flop, Based on the output of the flip-flop, ON / OFF of the second switch of the second series circuit corresponding to the flip-flop is controlled.
  • a semiconductor integrated circuit has the following characteristics.
  • a rewritable read-only main memory circuit that stores trimming data stored in the auxiliary memory circuit by an electric rewriting operation, and an external clock input, or data is written to the main memory circuit
  • a power supply voltage for writing data to the main memory circuit based on a first write voltage supplied from the write terminal and a write terminal for supplying a first write voltage equal to or higher than the power supply voltage
  • the main memory is configured to generate the second write voltage by dividing the first write voltage with the resistance of the main memory circuit.
  • the auxiliary memory circuit includes a shift register in which a plurality of flip-flops are cascade-connected.
  • the main memory circuit corresponding to each flip-flop, a first series circuit comprising a first switch and an EPROM connected in series to the first switch and driven by the first write voltage;
  • a second series circuit including a second switch and a resistor connected in series with the second switch is provided.
  • the plurality of first series circuits and the plurality of second series circuits are connected in parallel.
  • a plurality of the first series circuits, a plurality of the second series circuits, and the constant resistance circuit are connected in series.
  • the second switch is turned on when the first switch is ON.
  • the first switch is OFF, the second switch is ON.
  • the first switch and the second switch are p-channel MOSFETs in the above-described invention. Further, when the first write voltage is applied, on / off of the first switch of the first series circuit corresponding to the flip-flop is controlled based on the output of the flip-flop, Based on the output of the flip-flop, ON / OFF of the second switch of the second series circuit corresponding to the flip-flop is controlled.
  • the semiconductor physical quantity sensor device has the following characteristics.
  • a sensor element that generates an electrical signal corresponding to the detected physical quantity, an output terminal that outputs the electrical signal generated by the sensor element to the outside, and a serial digital that serves as trimming data for adjusting the output characteristics of the sensor element
  • a data input terminal for inputting data a ground terminal for supplying a ground potential, a power supply terminal for supplying a power supply voltage, an auxiliary memory circuit for temporarily storing trimming data input from the data input terminal, and the auxiliary A rewritable read-only main memory circuit that stores trimming data stored in the memory circuit by an electrical rewrite operation, and an external clock input or for writing data to the main memory circuit;
  • a write terminal for supplying a first write voltage equal to or higher than the power supply voltage; and a first input from the write terminal Based on the write voltage, a second write voltage is generated by dividing the first write voltage with the resistance of the main memory circuit and writing the data into
  • Comprising an adjusting circuit for adjusting the characteristic the.
  • the auxiliary memory circuit includes a shift register in which a plurality of flip-flops are cascade-connected.
  • the main memory circuit includes a first series circuit including a first switch and an EPROM connected in series to the first switch and driven by the first write voltage corresponding to each flip-flop.
  • the variable resistance circuit includes a second series circuit including a second switch and a resistor connected in series to the second switch corresponding to each flip-flop. A plurality of the first series circuits and a plurality of the second series circuits are connected in series. When the first write voltage is applied, the same number of the second switches as the number of the first switches turned on is turned on.
  • the first switch and the second switch are p-channel MOSFETs in the above-described invention. Further, when the first write voltage is applied, on / off of the first switch of the first series circuit corresponding to the flip-flop is controlled based on the output of the flip-flop, Based on the output of the flip-flop, ON / OFF of the second switch of the second series circuit corresponding to the flip-flop is controlled.
  • the semiconductor physical quantity sensor device has the following characteristics.
  • a sensor element that generates an electrical signal corresponding to the detected physical quantity, an output terminal that outputs the electrical signal generated by the sensor element to the outside, and a serial digital that serves as trimming data for adjusting the output characteristics of the sensor element
  • a data input terminal for inputting data a ground terminal for supplying a ground potential, a power supply terminal for supplying a power supply voltage, an auxiliary memory circuit for temporarily storing trimming data input from the data input terminal, and the auxiliary A rewritable read-only main memory circuit that stores trimming data stored in the memory circuit by an electrical rewrite operation, and an external clock input or for writing data to the main memory circuit;
  • a write terminal for supplying a first write voltage equal to or higher than the power supply voltage; and a first input from the write terminal Based on the write voltage, a second write voltage is generated by dividing the first write voltage with the resistance of the main memory circuit and writing the data into
  • the auxiliary memory circuit includes a shift register in which a plurality of flip-flops are cascade-connected.
  • the main memory circuit corresponding to each flip-flop, a first series circuit comprising a first switch and an EPROM connected in series to the first switch and driven by the first write voltage;
  • a second series circuit including a second switch and a resistor connected in series with the second switch is provided.
  • the plurality of first series circuits and the plurality of second series circuits are connected in parallel.
  • a plurality of the first series circuits, a plurality of the second series circuits, and the constant resistance circuit are connected in series.
  • the second switch is turned on when the first switch is ON. Is OFF, and when the first switch is OFF, the second switch is ON.
  • the first switch and the second switch are p-channel MOSFETs in the above-described invention. Further, when the first write voltage is applied, on / off of the first switch of the first series circuit corresponding to the flip-flop is controlled based on the output of the flip-flop, Based on the output of the flip-flop, ON / OFF of the second switch of the second series circuit corresponding to the flip-flop is controlled.
  • the semiconductor physical quantity sensor device is characterized in that, in the above-described invention, the semiconductor physical quantity sensor device is composed of only active elements and passive elements formed on the same semiconductor chip and manufactured by a CMOS manufacturing process.
  • a low-cost semiconductor integrated circuit and a semiconductor physical quantity sensor device capable of performing electrical trimming with a constant write voltage to the EPROM constituting the main memory circuit is an effect that can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor physical quantity sensor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a main part of the memory circuit of FIG.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing in detail the variable resistance circuit of FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the semiconductor physical quantity sensor device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a main part of the memory circuit of FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the semiconductor physical quantity sensor device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing in detail the transformer circuit of FIG. FIG.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor physical quantity sensor device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing in detail the transformer circuit of FIG.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a conventional semiconductor physical quantity sensor device.
  • (Embodiment 1) 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor physical quantity sensor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the semiconductor physical quantity sensor device 1 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is different from the conventional semiconductor physical quantity sensor device 5 shown in FIG. 10 in that the transformer circuit 18a of the conventional semiconductor physical quantity sensor device 5 is changed to a variable resistance circuit 19. This is the point of replacement.
  • the semiconductor physical quantity sensor device 1 includes an operation selection circuit 11, an auxiliary memory circuit 12, a main memory circuit 13, an adjustment circuit 14, a sensor element 15 such as a Wheatstone bridge, an amplification circuit 16, a signal determination unit 17, A variable resistance circuit 19 and first to fifth terminals 21 to 25 are provided.
  • the first terminal 21 is a ground terminal (GND terminal) that supplies the ground potential of the semiconductor physical quantity sensor device 1.
  • the second terminal 22 is a power supply terminal (Vcc terminal) that supplies a power supply voltage of the semiconductor physical quantity sensor device 1.
  • the third terminal 23 is a terminal (DS terminal) for inputting / outputting serial digital data (serial data).
  • the fourth terminal 24 is an output terminal (Vout terminal) that outputs the signal of the semiconductor physical quantity sensor device 1 to the outside.
  • the fifth terminal 25 is a write terminal that supplies a voltage higher than the power supply voltage applied to the second terminal 22.
  • the fifth terminal 25 also serves as a terminal for inputting an external clock (CG / CLK terminal).
  • the auxiliary memory circuit 12 converts serial digital data supplied from the outside into parallel digital data (parallel data) for internal use at an operation timing based on the external clock (CLK).
  • the auxiliary memory circuit 12 converts parallel digital data used internally into serial digital data for output to the outside.
  • the auxiliary memory circuit 12 supplies control data to the operation selection circuit 11. That is, the auxiliary memory circuit 12 has a function of temporarily storing trimming data input from the DS terminal 23.
  • the main memory circuit 13 stores trimming data composed of parallel digital data supplied from the auxiliary memory circuit 12 in an EPROM according to the voltage applied to the fifth terminal 25. That is, the main memory circuit 13 is a memory circuit such as a rewritable read-only EPROM that stores trimming data stored in the auxiliary memory circuit 12 by an electrical rewriting operation.
  • the operation selection circuit 11 supplies a signal for controlling input / output of data to the auxiliary memory circuit 12 and the main memory circuit 13 based on the control data supplied from the auxiliary memory circuit 12. That is, the operation selection circuit 11 has a function of controlling the operations of the auxiliary memory circuit 12 and the main memory circuit 13 based on part of the digital data stored in the auxiliary memory circuit 12.
  • the amplifying circuit 16 amplifies the output signal of the sensor element 15 and outputs it to the outside via the fourth terminal 24. Based on the trimming data supplied from the auxiliary memory circuit 12 or the main memory circuit 13, the adjustment circuit 14 performs sensitivity adjustment in consideration of the temperature characteristics for the sensor element 15, and adjusts the temperature characteristics for the amplifier circuit 16. Adjust the offset in consideration. That is, the adjustment circuit 14 adjusts the output characteristics of the sensor element 15 based on the trimming data stored in the auxiliary memory circuit 12 or the trimming data stored in the main memory circuit 13.
  • the signal discriminating means 17 discriminates whether the voltage applied to the fifth terminal 25 is the clock supplied from the outside or the write voltage for writing the trimming data to the main memory circuit 13. Then, if the result of the determination is that the clock is an external clock, the signal determination means 17 supplies the clock to the auxiliary memory circuit 12.
  • the variable resistance circuit 19 supplies the main memory circuit 13 with a write voltage 1 that is a voltage of the fifth terminal 25 and a write voltage (second write voltage) 2 obtained by dividing the write voltage 1. That is, the variable resistance circuit 19 generates a write voltage 2 that is equal to or higher than the power supply voltage and is obtained by dividing the write voltage 1 for writing data to the main memory circuit 13 based on the write voltage 1 input from the write terminal. It has a function of generating and supplying to the main memory circuit 13.
  • the main memory circuit 13 performs a data write operation when a much higher write voltage is supplied than a clock that is a signal of “1” or “0” of 0V to 5V. Therefore, even if an external clock is input to the main memory circuit 13 through the fifth terminal 25, the main memory circuit 13 does not perform a write operation.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing the main part of the memory circuit of FIG.
  • the memory circuit includes the main memory circuit 13 and the auxiliary memory circuit 12 shown in FIG. FIG. 2 mainly shows a circuit configuration when data is written to the main memory circuit 13.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing the variable resistance circuit of FIG. 1 in detail.
  • the auxiliary memory circuit 12 receives a shift register in which a plurality of flip-flops are cascade-connected and outputs Q0 to Qn of the D flip-flops, and outputs the outputs Q0 to Qn to the switches SWa (0) to SWa (n). It is composed of a plurality of inversion circuits that invert and output each.
  • the flip-flop constituting the auxiliary memory circuit 12 may be, for example, a D flip-flop.
  • This inversion circuit is required to drive the p-channel MOSFETs that are the switches SWa (0) to SWa (n).
  • the switches SWa (0) to SWa (n) are turned ON.
  • the switches SWa (0) to SWa (n) are turned on when the outputs Q0 to Qn of the flip-flops are “L”, the inverters are not provided, or the outputs Q0 to Qn of the flip-flops are not provided.
  • an inverting circuit is further added between Qn and the switches SWa (0) to SWa (n).
  • the main memory circuit 13 includes switches SWa (0) to SWa (n) that are turned on / off based on outputs Q0 to Qn of the flip-flops of the auxiliary memory circuit 12, and switches SWa (0) to SWa (n). And EPROM (0) to EPROM (n), which are connected in series and to which writing is performed when a write voltage 1 is applied.
  • the output of the auxiliary memory circuit 12 is input to the main memory circuit 13 and the variable resistance circuit 19 shown in FIG.
  • the variable resistance circuit 19 will be described later.
  • data is input from the DS terminal and a clock signal is input from the CG / CLK terminal, whereby data is input to the auxiliary memory circuit 12 formed of a shift register.
  • the switches SWa (0) to SWa (n) are turned on / off based on the outputs Q0 to Qn of the flip-flops in the shift register. For example, when the output Q1 is “H”, the gate voltage of the switch SWa (1) is “L (0 V)”, and thus the switch SWa (1) is turned on. Conversely, when Q1 is “L”, the gate voltage of the switch SWa (1) is “H (5 V)”, so that the switch SWa (1) is turned OFF.
  • the threshold voltage increases.
  • the voltage applied to the control gate of the EPROM when reading the data written in the EPROM is set to be a voltage of about 4 V created by dividing the power supply voltage, for example. For this reason, an EPROM whose charge is not trapped in the control gate is turned on only by applying a voltage of about 4 V to the control gate.
  • the EPROM in which charges are trapped in the floating gate is not turned on at a voltage of about 4 V and is in an OFF state because the threshold voltage is increased. Further, when data written in EPROM (0) to EPROM (n) is read, all of the switches SWa (0) to SWa (n) are controlled to be in an OFF state (not shown).
  • drain voltages Data (0) to Data (n) of the respective EPROM (0) to EPROM (n) become the GND potential or the floating potential.
  • the drain voltages Data (0) to Data (n) are fixed to 0V or 5V by pulling up the drain voltages Data (0) to Data (n) to the power supply voltage (5V) by resistors (not shown). Is done.
  • the variable resistance circuit 19 includes switches SWb (0) to SWb (n) that are turned on / off corresponding to outputs Q0 to Qn of the flip-flops of the auxiliary memory circuit 12, and a switch SWb (0).
  • To SWb (n) are connected in series with resistors Ra (0) to Ra (n), respectively.
  • the auxiliary memory circuit 12 shown in FIG. 3 is the auxiliary memory circuit 12 shown in FIG.
  • the variable resistance circuit 19 is provided with resistors Ra (0) to Ra (n) of the total number of bits of the main memory circuit 13, or corresponds to an EPROM in which writing is simultaneously performed among the EPROM (0) to EPROM (n). Resistors Ra (0) to Ra (n) corresponding to the number of bits to be provided are provided. Switches SWb (0) to SWb (n) are provided in series corresponding to the resistors Ra (0) to Ra (n), respectively. By doing so, the number of bits at which the outputs Q0 to Qn of the flip-flops of the auxiliary memory circuit 12 corresponding to the respective bits of the main memory circuit 13 become “H”, that is, the EPROM (0) to which the main memory circuit 13 writes. The same number of switches SWb (0) to SWb (n) as in EPROM (n) are turned on.
  • the ON resistance value of the N-bit EPROM (1 / N of the ON resistance value of one EPROM) and the ON resistance value (1 of the variable resistance circuit 19) Since the voltage is divided by 1 / N of the resistance value of each resistor, the same ratio (ratio of the ON resistance value of one EPROM and the resistance value of one resistor) is used regardless of the number of N. The pressure will be divided. As a result, the write voltage 2 becomes constant regardless of the number of bits to be written (regardless of the trimming condition).
  • the resistance value between the write voltage 2 and the GND potential is Rx
  • the resistance value between the write voltage 1 and the write voltage 2 is Ry.
  • the switches SWb (0) to SWb (n) in the variable resistance circuit 19 of FIG. 3 provided between the write voltage 1 and the write voltage 2 are also switches of 3 bits according to the output of the auxiliary memory circuit 12.
  • SWb (0) to SWb (2) are turned on.
  • the combined resistance value of the variable resistance circuit 19 is ⁇ / 3.
  • the resistance value Ry between the write voltage 1 and the write voltage 2 is ⁇ / 3.
  • the write voltage 2 is expressed by the following equation (1).
  • the write voltage 2 is kept constant as in the following equation (3) regardless of the number of bits to be written. Can be.
  • the write voltage 2 is obtained by comparing the serial resistance value ⁇ of the 1-bit EPROM (m) and the switch SWa (m) with the serial resistance value ⁇ of the 1-bit switch SWb (m) and the resistance Ra (m).
  • the voltage can be set arbitrarily depending on the relationship. As described above, even when the terminals of the write voltage 1 and the write voltage 2 are shared, the write voltages of the EPROM (0) to EPROM (n) constituting the main memory circuit can be made constant in the electrical trimming. it can.
  • the terminals of the write voltage 1 and the write voltage 2 are made common, the number of terminals is reduced, and furthermore, the active element and the passive element can be manufactured on the same semiconductor chip by the CMOS manufacturing process. Can be reduced.
  • the present invention can be similarly applied to any semiconductor integrated circuit provided with an EPROM for adjusting other analog circuits regardless of the semiconductor physical quantity sensor device 1, and can provide the same effects. Therefore, according to the first embodiment, as described above, the auxiliary memory circuit 12, the main memory circuit 13, the signal discriminating means 17, the variable resistor circuit 19, the GND terminal 21, the Vcc terminal 22, the DS terminal 23, and the CG / CLK terminal. 25, it is possible to provide an inexpensive semiconductor integrated circuit and semiconductor physical quantity sensor device that can make the write voltage of the EPROM constituting the main memory circuit constant.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of the semiconductor physical quantity sensor device 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • the semiconductor physical quantity sensor device 2 according to the second embodiment of the present invention in FIG. 4 is different from the conventional semiconductor physical quantity sensor device 5 in FIG. 10 in that the transformer circuit 18a of the conventional semiconductor physical quantity sensor device 5 is replaced with a constant resistor 20.
  • the main memory circuit 13 has a circuit configuration as shown in FIG.
  • the semiconductor physical quantity sensor device 2 includes an operation selection circuit 11, an auxiliary memory circuit 12, a main memory circuit 13, an adjustment circuit 14, a sensor element 15 such as a Wheatstone bridge, an amplification circuit 16, a signal determination unit 17, A constant resistor 20 and first to fifth terminals 21 to 25 are provided.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing the main part of the memory circuit of FIG.
  • the memory circuit includes a main memory circuit 13 and an auxiliary memory circuit 12.
  • the main memory circuit 13 is connected to the series connection circuit (first series circuit) of the switch SWa (m) and EPROM (m) of FIG. 2 in addition to the series connection circuit of the switch SWc (m) and the resistor Rb (m) (
  • the switches SWc (0) to SWc (n) are turned on / off corresponding to the outputs Q0 to Qn of the flip-flops of the auxiliary memory circuit 12.
  • the switches SWa (0) to SW (n) are turned ON / OFF corresponding to the outputs obtained by inverting the outputs Q0 to Qn of the auxiliary memory circuit 12 by the inverting circuit. Therefore, when the switch SWa (m) is in the ON state, the switch SWc (m) is in the OFF state, and when the switch SWa (m) is in the OFF state, the switch SWc (m) is in the ON state.
  • the switches SWa (0) to SWa (n) are turned on when the outputs Q0 to Qn of the flip-flops are “L”, the auxiliary memory circuit 12 is not provided with an inverting circuit, as in the first embodiment. In other words, an inverting circuit is further added.
  • All the bits of the main memory circuit 13 are provided with switches SWc (0) to SWc (n) and resistors Rb (0) to Rb (n), which correspond to each bit.
  • the switch SWa (m) and the switch SWc (m) are composed of MOSFETs of the same size, and the resistance value of the resistor Rb (m) and the ON resistance value of the EPROM (m) are made the same. .
  • the resistance value between the write voltage 2 and the GND voltage of each bit of the main memory circuit 13 is the switch SWc (0) to SWc (n) even when the switches SWa (0) to SWa (n) are turned on. ) Is the same even when turned on.
  • the write voltage 2 has a resistance value equivalent to the combined resistance value of the ON resistance values of EPROM (0) to EPROM (n) for all bits and the constant resistance regardless of the number of bits to be written. Therefore, the pressure is divided at the same rate. Thus, the write voltage 2 becomes constant regardless of the number of bits to be written.
  • the resistance value between the write voltage 2 and the GND potential is Rx
  • the resistance value between the write voltage 1 and the write voltage 2 is Ry.
  • the series resistance value of the switch SWa (m) and the EPROM (m) is ⁇
  • the series resistance value of the switch SWc (m) and the resistor Rb (m) is also ⁇ .
  • the resistors Rb (0) to Rb (n) may be polysilicon resistors formed on the semiconductor substrate via an insulating film or MOSFETs as resistors, but the same size as the EPROM (m). It is desirable to use this MOSFET as the resistor Rb (m). By adopting such a configuration, the resistance values of EPROM (m) and resistor Rb (m) can be easily made the same.
  • the 3-bit switches SWa (0) to SWa (2) are turned on and the 7-bit switches SWc (0) to SWc (0) to SWc (6) is turned ON.
  • Rx ⁇ / 10 is constant regardless of the number of bits. Therefore, even when Ry is a constant resistance, the write voltage 2 is always Rx / (Rx + Ry) times the write voltage 1 and is constant.
  • the writing voltage 2 can be set to an arbitrary constant voltage depending on the relationship between Rx and Ry.
  • the write terminals for the write voltage 1 and the write voltage 2 are shared, the number of terminals is reduced, and furthermore, active elements and passive elements can be manufactured on the same semiconductor chip by a CMOS manufacturing process, thereby reducing manufacturing costs. be able to.
  • the present invention can be similarly applied to any semiconductor integrated circuit provided with an EPROM for adjusting other analog circuits regardless of the semiconductor physical quantity sensor device, and can provide the same effects. Therefore, according to the second embodiment, as described above, the auxiliary memory circuit 12, the main memory circuit 13, the signal discriminating means 17, the constant resistor 20, the GND terminal 21, the Vcc terminal 22, the DS terminal 23, and the CG / CLK terminal 25. The same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the semiconductor physical quantity sensor device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the semiconductor physical quantity sensor device 3 according to the third embodiment of the present invention in FIG. 6 is different from the conventional semiconductor physical quantity sensor device 5 in FIG. 10 in that the circuit configuration of the transformer circuit 18a of the conventional semiconductor physical quantity sensor device 5 is shown in FIG. 7 in that the circuit configuration of the transformer circuit 18 is changed.
  • the configuration of the main memory circuit 13 is the same as that of the main memory circuit of the first embodiment.
  • the semiconductor physical quantity sensor device 3 of FIG. 6 includes, for example, an operation selection circuit 11, an auxiliary memory circuit 12, a main memory circuit 13, an adjustment circuit 14, a sensor element 15 such as a Wheatstone bridge, an amplifier circuit 16, a signal determination unit 17, and a transformer circuit. 18 and five terminals 21 to 25 from first to fifth.
  • a write operation when EPROM (0) to EPROM (n) are used for the main memory circuit 13 and a shift register is used for the auxiliary memory circuit 12 will be described.
  • the memory circuit including the main memory circuit 13 and the auxiliary memory circuit 12 shown in FIG. 6 is the same as the memory circuit shown in FIG.
  • the switches SWa (0) to SWa (n) are turned ON / OFF according to the outputs Q0 to Qn of the flip-flops in the shift register. For example, when the output Q1 is “H”, the gate voltage of the switch SWa (1) is “L (0V)”, so that the switch SWa (1) is turned on. Conversely, when Q1 is “L”, the gate voltage of the switch SWa (1) is “H (5 V)”, so that the switch SWa (1) is turned OFF.
  • the auxiliary memory circuit 12 is not provided with an inverting circuit, or further added with an inverting circuit. Will be.
  • the threshold voltage increases.
  • the voltage applied to the EPROM control gate applied to the CG terminal when reading data written in the EPROM is set to a voltage of about 4 V, for example, formed by dividing the power supply voltage. For this reason, an EPROM whose charge is not trapped in the control gate is turned on only by applying a voltage of about 4 V to the control gate.
  • the EPROM in which charges are trapped in the floating gate is not turned on at a voltage of about 4 V and is in an OFF state because the threshold voltage is increased.
  • drain voltages Data (0) to Data (n) of the respective EPROM (0) to EPROM (n) become the GND potential or the floating potential.
  • the drain voltages Data (0) to Data (n) are fixed at 0V or 5V by pulling up the drain voltages Data (0) to Data (n) to the power supply voltage (5V) by resistance (not shown). )
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing in detail the transformer circuit of FIG. FIG. 7 shows a configuration of the transformer circuit 18 of FIG. 6 for generating the write voltage 2 from the write voltage 1.
  • a MOSFET is provided between the write voltage 1 and the write voltage 2.
  • An internal reference voltage VREF generated from the power supply voltage VCC (not shown) is input to the inverting input terminal of the amplifier circuit.
  • the output of the amplifier circuit is input to a MOSFET provided between the write voltage 1 and the write voltage 2.
  • the gate voltage of the MOSFET is determined so that the write voltage 2 is expressed by the following equation (5).
  • the MOSFET is set so that the write voltage 2 becomes a predetermined voltage. As the gate voltage changes, the ON resistance of the MOSFET changes.
  • the write voltage 2 becomes a predetermined voltage. Therefore, according to the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor physical quantity sensor device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the semiconductor physical quantity sensor device 4 according to the fourth embodiment of the present invention in FIG. 8 is different from the conventional semiconductor physical quantity sensor device 5 in FIG. 10 in that the circuit configuration of the transformer circuit 18a of the conventional semiconductor physical quantity sensor device 5 is shown in FIG. 9 is replaced with the circuit configuration of the transformer circuit 18.
  • the configuration of the main memory circuit 13 is the same as that of the main memory circuit of the first embodiment.
  • the semiconductor physical quantity sensor device 4 includes an operation selection circuit 11, an auxiliary memory circuit 12, a main memory circuit 13, an adjustment circuit 14, a sensor element 15 such as a Wheatstone bridge, an amplification circuit 16, a signal determination unit 17, a transformer circuit 18, and a first circuit. To fifth terminals 21 to 25 are provided.
  • FIG. 9 is a circuit diagram showing in detail the transformer circuit 18 of FIG. FIG. 9 shows a configuration of the transformer circuit 18 of FIG. 8 for generating the write voltage 2 from the write voltage 1.
  • the switch SWd (so that the division position of the write voltage 2 setting resistors Rd (1) to Rd (4) can be selected from two or more as the input voltage to the normal input terminal of the amplifier circuit in the transformer circuit 18. 1) to SWd (3) are provided, and a plurality of write voltages are set by enabling selection of ON / OFF of the switches SWd (1) to SWd (3) according to the output of the auxiliary memory circuit 12. It becomes possible.
  • the switches SWa (m), SWb (m), and SWc (m) are all p-channel MOSFETs, but at least some of them are n-channel MOSs or p-channel MOSFETs. Other configurations such as a transmission gate including a MOSFET and an n-channel MOSFET may be employed. In this case, an inverting circuit is provided as necessary. For example, consider a case where all of the switches SWa (m), SWb (m) and SWc (m) are n-channel MOSFETs instead of p-channel MOSFETs. In this case, in the memory circuit and the variable resistance circuit 19 shown in FIGS.
  • no inversion circuit is provided between the shift register and the switch SWa (m) and between the shift register and the switch SWb (m), or further inversion is performed. This can be achieved by providing an additional circuit.
  • no inverting circuit is provided between the shift register and the switch SWa (m) or an additional inverting circuit is additionally provided, and the inverting circuit is provided between the shift register and the switch SWc (m). This can be achieved by inserting an inverting circuit.
  • the semiconductor integrated circuit according to the present invention relates to a semiconductor integrated circuit including a memory circuit, and more particularly to a semiconductor integrated circuit having a configuration for adjusting characteristics of an analog circuit by electrical trimming using an EPROM.
  • the semiconductor physical quantity sensor device according to the present invention is configured to adjust the sensitivity and temperature of a semiconductor physical quantity sensor such as a pressure sensor and an acceleration sensor used in various devices for automobiles, medical use, industrial use, etc. by electrical trimming using an EPROM. This is useful for semiconductor physical quantity sensor devices that perform characteristic adjustment and offset adjustment.

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Abstract

 補助メモリ回路(12)は、複数のフリップフロップがカスケード接続されたシフトレジスタと、各Dフリップフロップの出力(Q0)~(Qn)を反転させて出力する複数の反転回路とで構成される。主メモリ回路(13)は、補助メモリ回路(12)からの信号で動作するスイッチ(SWa)と、スイッチ(SWa)に直列接続し書込み電圧(1)で駆動するEPROMとで構成される。可変抵抗回路(19)は、補助メモリ回路(12)からの信号で動作するスイッチ(SWb)と、スイッチ(SWb)に直列接続する抵抗(Ra)とで構成される。これにより、書込み電圧(1)と書込み電圧(2)との端子を共通化することができる。また、EPROMの書込み時の電圧を一定にして電気的トリミングをおこなうことができる低コストの半導体集積回路および半導体物理量センサ装置を提供することができる。

Description

半導体集積回路および半導体物理量センサ装置
 この発明は、半導体集積回路および半導体物理量センサ装置に関する。
 従来、物理量センサの出力特性を調整する手法として、レーザートリミング手法が公知である。従来のレーザートリミング手法には、トリミング後のアセンブリ工程で物理量センサの出力特性に変動が生じても再調整ができないという欠点がある。
 そのため、近年、アセンブリ工程終了後に物理量センサの出力特性を調整可能な電気的トリミング手法が用いられている。しかしながら、電気的トリミングでは、トリミングデータの入出力や、EPROMへのデータ書込み等のために多数の制御端子を必要とする。そのため、ワイヤボンディング数が増えるなどの要因により製造コストが増大するという問題がある。
 そこで、このような問題を解消した装置として、抵抗分圧とバイポーラトランジスタとを用いて端子の動作閾値電圧を複数個設けることにより端子数を削減し、少ない端子数で電気的トリミングをおこなう装置が提案されている(例えば、下記特許文献7参照)。
 また、別の装置として、EPROMを記憶装置として用いた装置であって、EPROMを含む記憶回路にデータを書込むための電圧を供給する1または2個の書込み端子のうちの一つが外部クロックの入力端子を兼ねることによって端子数を削減した装置が提案されている(例えば、下記特許文献6参照)。
 また、下記特許文献6では、EPROMの書込み端子から供給される書込み電圧を変圧し異なる書込み電圧を発生させる変圧回路を設けることによって、さらに2個の書込み端子を共通化し端子数を削減することが提案されている。また、CMOSプロセスで半導体物理量センサ装置を製造可能な下記特許文献6に関して、外部クロック入力端子(5.0V以下)と高電圧(20V程度)を必要とする書込み端子とが共通化されている。そして、信号判別手段(回路)を用いて、入力される電圧の大きさによって、記憶回路への書込み電圧であるか外部クロックであるかが判別されている。
 そのため、下記特許文献6を適用する場合、この信号判別手段の回路は高耐圧のCMOS素子等で構成する必要がある。また、出力電圧を発生させる回路として、低電圧かつ低消費電力の負荷において負荷電流が素子のリーク電流に対応するような小さな値になっても出力トランジスタの特性のばらつきに影響されることなく、安定な出力電圧を発生させることができる安定化電源回路が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。
 また、別の回路として、回路電流がバックゲートとソースとの間に介挿された抵抗により制限され、所定の値以上に増加することが無いCMOS型のトランジスタを用いるため、短絡状態においても絶縁破壊を防止する電源回路が提案されている(例えば、下記特許文献2参照)。
 また、別の回路として、一部に昇圧型のスイッチング電源回路を含んで構成される電源回路が提案されている(例えば、下記特許文献3参照)。また、別の回路として、補正点が多くて高精度の出力電圧が得られる回路面積の小さな内部電圧発生回路および定電位発生回路の出力が一時的に低下しても再び内部電圧が確実に発生される内部電圧発生回路が提案されている(例えば、下記特許文献4参照)。
 また、別の回路として、電圧供給回路が、電源昇圧部と、前記電源昇圧部によって生成された電圧を電源電圧として動作し、センサにバイアス電圧を供給する増幅器と、前記増幅器に対する帰還抵抗部を有し、該帰還抵抗部の抵抗値が前記センサのバイアス電圧の設定値に応じて決定される出力電圧設定回路とを有する装置が提案されている(例えば、下記特許文献5参照)。下記特許文献5では、センサ装置、例えばコンデンサマイクユニットごとに感度にばらつきが生じてしまう場合に、その感度を調整することができる。
特開2000-194431号公報 特許第3068540号公報 特許第3480389号公報 特開2001-242949号公報 特開2006-191359号公報 特開2003-302301号公報 特開平6-29555号公報
 しかしながら、上記特許文献6では、書込み端子から供給される書込み電圧を変圧し、異なる書込み電圧を発生させる変圧回路について具体的な回路例が開示されていない。図10は、従来の半導体物理量センサ装置の構成を示すブロック図である。図10は、EPROMを主メモリ回路とした半導体物理量センサ装置であり、上記特許文献6の図10に相当する。変圧回路18aは、上記特許文献6の図10に符号118で示される変圧回路に相当し、書込み電圧1を変圧することにより書込み電圧2を生成するが、上記特許文献6にはその具体的な回路図は示されていない。また、上記特許文献6の図10では、書込み電圧1と書込み電圧2との伝送線は1本の矢印で示されている。
 この半導体物理量センサ装置5は、動作選択回路11、補助メモリ回路12、主メモリ回路13、調整回路14、ホイートストンブリッジなどのセンサ素子15、増幅回路16、信号判別手段17、変圧回路18aおよび第1から第5までの5個の端子21~25を備えている。また、上記特許文献6には、補助メモリ回路12および主メモリ回路13についても具体的な回路例は示されていない。
 主メモリ回路13を構成する図示しないEPROMにデータを書込むためには、まず、コントロールゲートに20V程度の電圧(書込み電圧1)を印加した状態で、ソース-ドレイン間に10V程度の電圧(書込み電圧2)を印加する。そして、ソース-ドレイン間に電流を流し、ドレイン-ゲート間に生じた電界によってフローティングゲートに電荷がトラップされる必要がある。
 一般的にEPROMへの書込みでは、書込み時の素子へのダメージを防止し、コントロールゲートへの電荷注入量をほぼ一定にする(書込み電圧を一定にする)ために、書込み電圧および書込み回数は、一定の値とすることが望ましい。よって、上述した書込み電圧1および書込み電圧2は一定にする必要がある。
 また、EPROMへの書込みは、1ビットごとにおこなうのではなく、全ビット同時にもしくは、いくつかのブロックごとにおこなうことが一般的である。全ビット同時にもしくはあるブロック内のEPROMに同時に書込む場合、各EPROMのドレインと書込み電圧2との間にスイッチを設ける。そして、書込むビットのスイッチはONさせてソース-ドレイン間に電流が流れるようにする。一方、書込まないビットのスイッチはOFFさせてソース-ドレイン間に電流が流れないようにする。
 そのブロック内の書込むビットと書込まないビットの割合は調整値(トリミング条件)によって異なる。そのため、一回の書込みで同時に電流が流れるEPROMの数は一定とはならない。よって、例えば、書込み電圧1から抵抗分割(分圧)によって書込み電圧2を作った場合は、電流の流れるEPROMの数によって負荷(抵抗値)が変わる。そして、抵抗分割に用いる抵抗との合成抵抗が変わってしまうため、書込み電圧2を一定に保つことができない。
 書込み電圧2を一定に保つためには、書込み電圧1から書込み電圧2を作る際の変圧回路18aの負荷依存性が少ないことが必要となる。すなわち、変圧回路18aは主メモリ回路13を構成するEPROMの導通数に依存しないようにする必要がある。
 また、上記特許文献1~3では、その電源回路を半導体物理量センサ装置に適用することについては記載がない。また、上記特許文献4,5では、抵抗分圧回路の抵抗値を変えることにより、出力電圧を変える電源回路については記載されているが、出力電圧(書込み電圧2)を複数のEPROMの書込み電圧に使用することについては記載されていない。
 また、上記特許文献7では、バイポーラトランジスタとCMOSプロセスで作製するEPROMとが混在するため、BiCMOSプロセスが必要になる。そのため、CMOSのみのプロセスよりも工程増となり、コスト増を招くという問題点がある。また、上記特許文献6の場合は、CMOSプロセスのみで製造可能であるが、信号判別手段の回路は高耐圧のCMOS素子等で構成する必要があるため、素子サイズが増大し、回路面積が増大するという問題点がある。
 また、書込み端子のような高電圧端子にZD(ツェナーダイオード)等のESD(Electro-Static Discharge)保護素子を設ける場合は、ZDを複数個直列接続する必要があり、低電圧の信号端子よりも保護素子の面積が大きくなるという問題点がある。
 また、高電圧端子と低電圧端子とを共通化した場合でも、共通化された端子は高電圧端子と同じ保護素子が必要となるため、面積削減効果は面積の小さい低耐圧端子の保護素子分を削除することができるだけである。したがって、上記特許文献6では、高耐圧の信号判別回路の追加による面積増により、端子の共通化による面積削減効果は低く、大幅なコストダウンが見込めないという問題点がある。
 この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、電気的トリミングにおいて、主メモリ回路を構成するEPROMの書込み電圧を一定にすることができる低コストの半導体集積回路および半導体物理量センサ装置を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体集積回路は、次の特徴を有する。直列ディジタルデータを入力するデータ入力端子と、接地電位を供給する接地端子と、電源電圧を供給する電源端子と、前記データ入力端子から入力されたトリミングデータを一時的に記憶する補助メモリ回路と、前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータを電気的な再書込み動作によって記憶する再書込み可能な読み出し専用の主メモリ回路と、外部クロックを入力するか、または前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上の第1の書込み電圧を供給する書込み端子と、前記書込み端子から入力された第1の書込み電圧に基づいて、前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上で、かつ前記第1の書込み電圧を前記主メモリ回路の抵抗との分圧により第2の書込み電圧を生成して前記主メモリ回路に供給する可変抵抗回路と、前記書込み端子に印加された電圧が外部クロックであるかまたは第1の書込み電圧であるかを判別し、前記補助メモリ回路に外部クロックを供給し、前記主メモリ回路に第1の書込み電圧を供給する信号判別手段と、を具備する。そして、前記補助メモリ回路は、複数のフリップフロップをカスケード接続したシフトレジスタで構成される。前記主メモリ回路は、前記各フリップフロップに対応して、第1のスイッチと当該第1のスイッチに直列接続し前記第1の書込み電圧で駆動するEPROMとからなる第1の直列回路を備える。前記可変抵抗回路は、前記各フリップフロップに対応して、第2のスイッチと当該第2のスイッチに直列接続する抵抗とからなる第2の直列回路を備える。複数の前記第1の直列回路と複数の前記第2の直列回路とが直列接続されている。前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記第1のスイッチがONする数と同数の前記第2のスイッチがONする。
 また、この発明にかかる半導体集積回路は、上述した発明において、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチがpチャネル型MOSFETからなる。また、前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第1の直列回路の前記第1のスイッチのON/OFFを制御し、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第2の直列回路の前記第2のスイッチのON/OFFを制御することを特徴とする。
 また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体集積回路は、次の特徴を有する。直列ディジタルデータを入力するデータ入力端子と、接地電位を供給する接地端子と、電源電圧を供給する電源端子と、前記データ入力端子から入力されたトリミングデータを一時的に記憶する補助メモリ回路と、前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータを電気的な再書込み動作によって記憶する再書込み可能な読み出し専用の主メモリ回路と、外部クロックを入力するか、または前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上の第1の書込み電圧を供給する書込み端子と、前記書込み端子から入力された第1の書込み電圧に基づいて、前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上で、かつ前記第1の書込み電圧を前記主メモリ回路の抵抗との分圧により第2の書込み電圧を生成して前記主メモリ回路に供給する定抵抗回路と、前記書込み端子に印加された電圧が外部クロックであるかまたは第1の書込み電圧であるかを判別し、前記補助メモリ回路に外部クロックを供給し、前記主メモリ回路に第1の書込み電圧を供給する信号判別手段と、を具備する。そして、前記補助メモリ回路は、複数のフリップフロップをカスケード接続したシフトレジスタで構成される。前記主メモリ回路は、前記各フリップフロップに対応して、第1のスイッチと当該第1のスイッチに直列接続し前記第1の書込み電圧で駆動するEPROMとからなる第1の直列回路と、前記各フリップフロップに対応して、第2のスイッチと当該第2のスイッチと直列接続する抵抗とからなる第2の直列回路と、を備える。複数の前記第1の直列回路と複数の前記第2の直列回路とは並列接続されている。かつ、複数の前記第1の直列回路および複数の前記第2の直列回路と前記定抵抗回路とが直列接続されている。前記第1の書込み電圧が印加された際に、同じ前記フリップフロップに対応する前記第1の直列回路と前記第2の直列回路において、前記第1のスイッチがONのとき前記第2のスイッチがOFFとなり、前記第1のスイッチがOFFのとき前記第2のスイッチがONとなる。
 また、この発明にかかる半導体集積回路は、上述した発明において、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチがpチャネル型MOSFETからなる。また、前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第1の直列回路の前記第1のスイッチのON/OFFを制御し、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第2の直列回路の前記第2のスイッチのON/OFFを制御することを特徴とする。
 また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体物理量センサ装置は、次の特徴を有する。検知した物理量に応じた電気信号を生成するセンサ素子と、前記センサ素子により生成された電気信号を外部へ出力する出力端子と、前記センサ素子の出力特性を調整するためのトリミングデータとなる直列ディジタルデータを入力するデータ入力端子と、接地電位を供給する接地端子と、電源電圧を供給する電源端子と、前記データ入力端子から入力されたトリミングデータを一時的に記憶する補助メモリ回路と、前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータを電気的な再書込み動作によって記憶する再書込み可能な読み出し専用の主メモリ回路と、外部クロックを入力するか、または前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上の第1の書込み電圧を供給する書込み端子と、前記書込み端子から入力された第1の書込み電圧に基づいて、前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上で、かつ前記第1の書込み電圧を前記主メモリ回路の抵抗との分圧により第2の書込み電圧を生成して前記主メモリ回路に供給する可変抵抗回路と、前記補助メモリ回路に記憶されたディジタルデータの一部に基づいて前記補助メモリ回路および前記主メモリ回路の動作を制御する動作選択回路と、前記書込み端子に印加された電圧が外部クロックであるかまたは第1の書込み電圧であるかを判別し、前記補助メモリ回路に外部クロックを供給し、前記主メモリ回路に第1の書込み電圧を供給する信号判別手段と、前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータ、または前記主メモリ回路に記憶されたトリミングデータに基づいて前記センサ素子の出力特性を調整する調整回路と、を具備する。そして、前記補助メモリ回路は、複数のフリップフロップをカスケード接続したシフトレジスタで構成される。前記主メモリ回路は、前記各フリップフロップに対応して、第1のスイッチと当該第1のスイッチに直列接続し前記第1の書込み電圧で駆動するEPROMとからなる第1の直列回路を備える。前記可変抵抗回路は、前記各フリップフロップに対応して、第2のスイッチと当該第2のスイッチに直列接続する抵抗とからなる第2の直列回路を備える。複数の前記第1の直列回路と複数の前記第2の直列回路とが直列接続されている。前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記第1のスイッチがONする数と同数の前記第2のスイッチがONする。
 また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置は、上述した発明において、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチがpチャネル型MOSFETからなる。また、前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第1の直列回路の前記第1のスイッチのON/OFFを制御し、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第2の直列回路の前記第2のスイッチのON/OFFを制御することを特徴とする。
 また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体物理量センサ装置は、次の特徴を有する。検知した物理量に応じた電気信号を生成するセンサ素子と、前記センサ素子により生成された電気信号を外部へ出力する出力端子と、前記センサ素子の出力特性を調整するためのトリミングデータとなる直列ディジタルデータを入力するデータ入力端子と、接地電位を供給する接地端子と、電源電圧を供給する電源端子と、前記データ入力端子から入力されたトリミングデータを一時的に記憶する補助メモリ回路と、前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータを電気的な再書込み動作によって記憶する再書込み可能な読み出し専用の主メモリ回路と、外部クロックを入力するか、または前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上の第1の書込み電圧を供給する書込み端子と、前記書込み端子から入力された第1の書込み電圧に基づいて、前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上で、かつ前記第1の書込み電圧を前記主メモリ回路の抵抗との分圧により第2の書込み電圧を生成して前記主メモリ回路に供給する定抵抗回路と、前記補助メモリ回路に記憶されたディジタルデータの一部に基づいて前記補助メモリ回路および前記主メモリ回路の動作を制御する動作選択回路と、前記書込み端子に印加された電圧が外部クロックであるかまたは第1の書込み電圧であるかを判別し、前記補助メモリ回路に外部クロックを供給し、前記主メモリ回路に第1の書込み電圧を供給する信号判別手段と、前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータ、または前記主メモリ回路に記憶されたトリミングデータに基づいて前記センサ素子の出力特性を調整する調整回路と、を具備する。そして、前記補助メモリ回路は、複数のフリップフロップをカスケード接続したシフトレジスタで構成される。前記主メモリ回路は、前記各フリップフロップに対応して、第1のスイッチと当該第1のスイッチに直列接続し前記第1の書込み電圧で駆動するEPROMとからなる第1の直列回路と、前記各フリップフロップに対応して、第2のスイッチと当該第2のスイッチと直列接続する抵抗とからなる第2の直列回路と、を備える。複数の前記第1の直列回路と複数の前記第2の直列回路とが並列接続されている。かつ、複数の前記第1の直列回路および複数の前記第2の直列回路と前記定抵抗回路とが直列接続されている。前記第1の書込み電圧が印加された際に、同じ前記フリップフロップに対応する前記第1の直列回路と前記第2の直列回路とにおいて、前記第1のスイッチがONのとき前記第2のスイッチがOFFとなり、前記第1のスイッチがOFFのとき前記第2のスイッチがONとなる。
 また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置は、上述した発明において、前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチがpチャネル型MOSFETからなる。また、前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第1の直列回路の前記第1のスイッチのON/OFFを制御し、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第2の直列回路の前記第2のスイッチのON/OFFを制御することを特徴とする。
 また、この発明にかかる半導体物理量センサ装置は、上述した発明において、同一半導体チップ上に形成され、CMOS製造プロセスにより製造される能動素子および受動素子のみで構成されることを特徴とする。
 上述した発明によれば、第1の書込み電圧と第2の書込み電圧との端子を共通化した場合でも、EPROMへの書込み時の電圧を一定にして電気的トリミングが可能となる。また、上述した発明によれば、第1の書込み電圧と第2の書込み電圧との端子を共通化することができるので、製造コストを低減することができる。
 本発明にかかる半導体集積回路および半導体物理量センサ装置によれば、主メモリ回路を構成するEPROMへの書込み電圧を一定にして電気的トリミングをおこなうことができる低コストの半導体集積回路および半導体物理量センサ装置を提供することができるという効果を奏する。
図1は、この発明の実施の形態1にかかる半導体物理量センサ装置の構成を示すブロック図である。 図2は、図1のメモリ回路の要部を示す回路図である。 図3は、図1の可変抵抗回路を詳細に示す回路図である。 図4は、この発明の実施の形態2にかかる半導体物理量センサ装置の構成を示すブロック図である。 図5は、図4のメモリ回路の要部を示す回路図である。 図6は、この発明の実施の形態3にかかる半導体物理量センサ装置の構成を示すブロック図である。 図7は、図6の変圧回路を詳細に示す回路図である。 図8は、この発明の実施の形態4にかかる半導体物理量センサ装置の構成を示すブロック図である。 図9は、図8の変圧回路を詳細に示す回路図である。 図10は、従来の半導体物理量センサ装置の構成を示すブロック図である。
 以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体集積回路および半導体物理量センサ装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。ここで説明する半導体物理量センサ装置の具体例は、車載用の半導体圧力センサなどである。しかし、半導体物理量センサ装置に関わらず他のアナログ回路の調整用にEPROMを備えた半導体集積回路であれば同様に適用可能でありまた同様の効果を奏する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図中の符号は従来と同一部位には同一の符号を付した。
(実施の形態1)
 図1は、この発明の実施の形態1にかかる半導体物理量センサ装置の構成を示すブロック図である。図1の本発明の実施の形態1にかかる半導体物理量センサ装置1が図10の従来の半導体物理量センサ装置5と異なるのは、従来の半導体物理量センサ装置5の変圧回路18aを可変抵抗回路19に置き換えた点である。
 図1に示すように、半導体物理量センサ装置1は、動作選択回路11、補助メモリ回路12、主メモリ回路13、調整回路14、ホイートストンブリッジなどのセンサ素子15、増幅回路16、信号判別手段17、可変抵抗回路19および第1から第5までの5個の端子21~25を備えている。
 第1端子21は、半導体物理量センサ装置1の接地電位を供給する接地端子(GND端子)である。第2端子22は、半導体物理量センサ装置1の電源電圧を供給する電源端子(Vcc端子)である。第3端子23は、直列ディジタルデータ(シリアルデータ)の入出力をおこなう端子(DS端子)である。第4端子24は、半導体物理量センサ装置1の信号を外部へ出力する出力端子(Vout端子)である。第5端子25は、第2端子22に印加される電源電圧よりも高い電圧を供給する書込み端子である。また、第5端子25は、外部クロックを入力する端子を兼ねる(CG/CLK端子)。
 センサ素子15は、検知した物理量に応じた電気信号を生成する。補助メモリ回路12は、外部クロック(CLK)に基づく動作タイミングで、外部から供給された直列ディジタルデータを内部で使用するために並列ディジタルデータ(パラレルデータ)に変換する。また、補助メモリ回路12は、内部で使用している並列ディジタルデータを外部へ出力するために直列ディジタルデータに変換する。また、補助メモリ回路12は、動作選択回路11に制御データを供給する。すなわち、補助メモリ回路12はDS端子23から入力されたトリミングデータを一時的に記憶する機能を有する。
 主メモリ回路13は、第5端子25の印加電圧に応じて、補助メモリ回路12から供給された並列ディジタルデータよりなるトリミングデータをEPROMで記憶する。すなわち、主メモリ回路13は、補助メモリ回路12に記憶されたトリミングデータを電気的な再書込み動作によって記憶する再書込み可能な読み出し専用のEPROMなどのメモリ回路である。
 動作選択回路11は、補助メモリ回路12から供給された制御データに基づいて、補助メモリ回路12および主メモリ回路13にデータの入出力を制御する信号を供給する。すなわち、動作選択回路11は、補助メモリ回路12に記憶されたディジタルデータの一部に基づいて、補助メモリ回路12および主メモリ回路13の動作を制御する機能を有する。
 増幅回路16は、センサ素子15の出力信号を増幅し、それを第4端子24を介して外部へ出力する。調整回路14は、補助メモリ回路12または主メモリ回路13から供給されたトリミングデータに基づいて、センサ素子15に対して温度特性を考慮した感度調整をおこない、また増幅回路16に対して温度特性を考慮したオフセット調整をおこなう。すなわち、調整回路14は、補助メモリ回路12に記憶されたトリミングデータ、または主メモリ回路13に記憶されたトリミングデータに基づいて、センサ素子15の出力特性を調整する。
 信号判別手段17は、第5端子25に印加された電圧が、外部から供給されたクロックのものであるのか、主メモリ回路13にトリミングデータを書込むための書込み電圧であるのかを判別する。そして、信号判別手段17は、判別した結果、外部クロックである場合には、そのクロックを補助メモリ回路12に供給する。
 可変抵抗回路19は、第5端子25の電圧である書込み電圧1と書込み電圧1を分圧した書込み電圧(第2の書込み電圧)2とを主メモリ回路13に供給する。すなわち、可変抵抗回路19は、書込み端子から入力された書込み電圧1に基づいて、主メモリ回路13にデータを書込むための、電源電圧以上で、かつ書込み電圧1を分圧した書込み電圧2を生成して主メモリ回路13に供給する機能を有する。主メモリ回路13は、0V~5Vの「1」または「0」の信号であるクロックに比べてはるかに高い書込み電圧が供給されたときにデータの書込み動作を行う。このため、第5端子25を介して主メモリ回路13に外部クロックが入力されたとしても、主メモリ回路13は書込み動作を行わない。
 図2は、図1のメモリ回路の要部を示す回路図である。メモリ回路には、図1に示す主メモリ回路13および補助メモリ回路12が含まれる。図2は、おもに主メモリ回路13にデータを書込む際の回路構成について示している。また、図3は、図1の可変抵抗回路を詳細に示す回路図である。補助メモリ回路12は、複数のフリップフロップがカスケード接続されたシフトレジスタと、各Dフリップフロップの出力Q0~Qnがそれぞれ入力され、当該出力Q0~QnをスイッチSWa(0)~SWa(n)へそれぞれ反転させて出力する複数の反転回路とで構成される。補助メモリ回路12を構成するフリップフロップは、例えばDフリップフロップとしてもよい。
 この反転回路は、スイッチSWa(0)~SWa(n)であるpチャネルMOSFETを駆動するために必要となる。フリップフロップの出力Q0~Qnが「H」のとき、反転回路から「L」が反転出力されてスイッチSWa(0)~SWa(n)がONする。フリップフロップの出力Q0~Qnが「L」のときにスイッチSWa(0)~SWa(n)をONする構成とする場合には、反転回路を設けない構成とするか、フリップフロップの出力Q0~QnとスイッチSWa(0)~SWa(n)との間にさらに反転回路を追加した構成とすることになる。
 主メモリ回路13は、補助メモリ回路12の各フリップフロップの出力Q0~Qnに基づいてON/OFFするスイッチSWa(0)~SWa(n)と、それらのスイッチSWa(0)~SWa(n)にそれぞれ直列に接続され、書込み電圧1が印加されることにより書込みがおこなわれるEPROM(0)~EPROM(n)とで構成される。
 補助メモリ回路12の出力は、反転回路を介して主メモリ回路13と図3で示す可変抵抗回路19とに入力される。可変抵抗回路19については後述する。図2に示すメモリ回路においては、DS端子からデータが入力され、CG/CLK端子からクロック信号が入力されることでシフトレジスタからなる補助メモリ回路12にデータが入力される。シフトレジスタ内の各フリップフロップの出力Q0~Qnに基づいて、スイッチSWa(0)~SWa(n)がON/OFFする。例えば、出力Q1が“H”のときは、スイッチSWa(1)のゲート電圧は“L(0V)”となるため、スイッチSWa(1)はONする。逆にQ1が“L”のときは、スイッチSWa(1)のゲート電圧は“H(5V)”となるため、スイッチSWa(1)はOFFする。
 このようにシフトレジスタにデータが入った状態で、書込み電圧1および書込み電圧2が主メモリ回路13に印加されると、EPROM(0)~EPROM(n)のうち、スイッチSWa(0)~SWa(n)がONしているビットのEPROMに電流が流れる。そして、書込み電圧1による電界によって、SWa(0)~SWa(n)がONしているビットのEPROMのフローティングゲートに電荷がトラップされる。
 フローティングゲートに電荷がトラップされたEPROMでは、閾値電圧が上がる。EPROMに書込まれたデータを読み出す際のEPROMのコントロールゲートに印加される電圧は、例えば、電源電圧を分圧して作成する4V程度の電圧となるように設定されている。このため、コントロールゲートに電荷がトラップされていないEPROMは、コントロールゲートに4V程度の電圧がかかるだけでON状態になる。一方、フローティングゲートに電荷がトラップされているEPROMは、閾値電圧が上がっているために4V程度の電圧ではONせずにOFF状態となっている。また、EPROM(0)~EPROM(n)に書込まれたデータを読み出す際は、スイッチSWa(0)~SWa(n)の全てがOFF状態となるように制御される(図示せず)。
 これにより、各EPROM(0)~EPROM(n)のドレイン電圧Data(0)~Data(n)は、GND電位またはフローティング電位となる。このドレイン電圧Data(0)~Data(n)をそれぞれ電源電圧(5V)に抵抗でプルアップすることによって(図示せず)、ドレイン電圧Data(0)~Data(n)は0Vまたは5Vに固定される。
 これらのドレイン電圧Data(0)~Data(n)の値が調整回路14に入力され、センサ素子15および増幅回路16の特性が調整される。図3に示すように、可変抵抗回路19は、補助メモリ回路12の各フリップフロップの出力Q0~Qnに対応してON/OFFするスイッチSWb(0)~SWb(n)と、スイッチSWb(0)~SWb(n)にそれぞれ直列接続する抵抗Ra(0)~Ra(n)から構成される。図3に示す補助メモリ回路12は、図2に示す補助メモリ回路12である。
 可変抵抗回路19には、主メモリ回路13の全ビット数の抵抗Ra(0)~Ra(n)を設けるか、またはEPROM(0)~EPROM(n)のうち同時に書込みを実施するEPROMに対応するビット数分の抵抗Ra(0)~Ra(n)を設ける。このような各抵抗Ra(0)~Ra(n)に対応して直列にそれぞれスイッチSWb(0)~SWb(n)が設けられている。こうすることで、主メモリ回路13の各ビットに対応する補助メモリ回路12の各フリップフロップの出力Q0~Qnが「H」となるビット数分、すなわち主メモリ回路13の書込むEPROM(0)~EPROM(n)と同数のスイッチSWb(0)~SWb(n)がONするようになる。
 これにより、書込み電圧2はNビット分に書込む場合には、NビットのEPROMのON抵抗値(1個のEPROMのON抵抗値の1/N)および可変抵抗回路19のON抵抗値(1個の抵抗の抵抗値の1/N)で分圧されるため、N数がいくつであっても、同じ割合(1個のEPROMのON抵抗値と1個の抵抗の抵抗値の割合)で分圧されることとなる。これによって、書込み電圧2は、書込むビット数に関係なく(トリミング条件に依存せず)、一定となる。
 ここで、書込み電圧1と書込み電圧2との関係について説明する。尚、書込み電圧2とGND電位との間の抵抗値をRx、書込み電圧1と書込み電圧2との間の抵抗値をRyとする。例えば、図2の主メモリ回路13内の3ビット分のEPROM(0)~EPROM(2)に「1」を書込む場合、補助メモリ回路12の出力Q0~Qnのうち3つの出力Q0~Q2によって、主メモリ回路13に設けた3ビット分のスイッチSWa(0)~SWa(2)がONする。
 このとき、1ビット分のEPROM(m)およびスイッチSWa(m)の直列抵抗値をαとした場合(m=0,1,・・・,n)、主メモリ回路13の合成抵抗値は、直列抵抗値αが3個並列接続されるためα/3となり、書込み電圧2とGND電位との間の抵抗値Rxは、α/3となる。
 一方、書込み電圧1と書込み電圧2との間に設けた図3の可変抵抗回路19内のスイッチSWb(0)~SWb(n)も補助メモリ回路12の出力に応じて、3ビット分のスイッチSWb(0)~SWb(2)がONするようになる。1ビット分のスイッチSWb(m)と抵抗Ra(m)との直列抵抗値をβとすると(m=0,1,・・・,n)、可変抵抗回路19の合成抵抗値はβ/3となり、書込み電圧1と書込み電圧2との間の抵抗値Ryは、β/3となる。このとき、書込み電圧2は、下記(1)式の通りである。
 書込み電圧2=Rx/(Rx+Ry)×書込み電圧1
        =(α/3)/{(α/3)+(β/3)}×書込み電圧1
        =α/(α+β)×書込み電圧1 ・・・(1)
 主メモリ回路13内の5ビット分のEPROM(0)~EPROM(4)に「1」を書込む場合には、書込み電圧2は、下記(2)式となり、上記(1)式に示す3ビット分のEPROM(0)~EPROM(2)に「1」を書込む場合と同じになる。
 Rx/(Rx+Ry)=(α/5)/{(α/5)+(β/5)}=α/(α+β) ・・・(2)
 このように、書込むビット数によって変わる主メモリ回路13の合成抵抗値に合わせて可変抵抗値を変えることによって、書込むビット数に関係なく、下記(3)式のように書込み電圧2を一定にすることができる。
 書込み電圧2=α/(α+β)×書込み電圧1 ・・・(3)
 このとき、α=βとすれば、書込み電圧2は書込み電圧1の半分になり、α=2βとすれば、書込み電圧2を書込み電圧1の2/3とすることができる。
 すなわち、書込み電圧2は、1ビット分のEPROM(m)およびスイッチSWa(m)の直列抵抗値αと、1ビット分のスイッチSWb(m)および抵抗Ra(m)の直列抵抗値βとの関係により任意の電圧にすることができる。前記のように、書込み電圧1と書込み電圧2との端子を共通化した場合でも電気的トリミングにおいて、主メモリ回路を構成するEPROM(0)~EPROM(n)の書込み電圧を一定にすることができる。
 また、書込み電圧1と書込み電圧2との端子を共通化したため、端子数が減少し、さらに、同一半導体チップ上にCMOS製造プロセスにより能動素子および受動素子を製造することができるので、製造コストを低減することができる。
 本発明は、半導体物理量センサ装置1に関わらず他のアナログ回路の調整用にEPROMを備えた半導体集積回路であれば同様に適用可能でありまた同様の効果を奏することができるものである。したがって、実施の形態1によれば、上述したように補助メモリ回路12、主メモリ回路13、信号判別手段17、可変抵抗回路19、GND端子21、Vcc端子22、DS端子23、CG/CLK端子25を備えていることで、主メモリ回路を構成するEPROMの書込み電圧を一定にすることができる安価な半導体集積回路および半導体物理量センサ装置を提供することができる。
(実施の形態2)
 図4は、この発明の実施の形態2にかかる半導体物理量センサ装置2の構成を示すブロック図である。図4の本発明の実施の形態2にかかる半導体物理量センサ装置2が図10の従来の半導体物理量センサ装置5と異なるのは、従来の半導体物理量センサ装置5の変圧回路18aを定抵抗20に代えて、主メモリ回路13を図5のような回路構成とした点である。
 図4に示すように、半導体物理量センサ装置2は、動作選択回路11、補助メモリ回路12、主メモリ回路13、調整回路14、ホイートストンブリッジなどのセンサ素子15、増幅回路16、信号判別手段17、定抵抗20および第1から第5までの5個の端子21~25を備えている。
 図5は、図4のメモリ回路の要部を示す回路図である。メモリ回路には、主メモリ回路13および補助メモリ回路12が含まれる。主メモリ回路13は、図2のスイッチSWa(m)とEPROM(m)との直列接続回路(第1の直列回路)に、スイッチSWc(m)と抵抗Rb(m)との直列接続回路(第2の直列回路)を並列接続した構成である(m=0,1,・・・,n)。スイッチSWc(0)~SWc(n)は、補助メモリ回路12のフリップフロップの出力Q0~Qnに対応してON/OFFする。スイッチSWa(0)~SW(n)は、補助メモリ回路12の出力Q0~Qnを反転回路で反転した出力に対応してON/OFFする。そのため、スイッチSWa(m)がON状態のときに、スイッチSWc(m)はOFF状態となり、スイッチSWa(m)がOFF状態のときに、スイッチSWc(m)はON状態になる。フリップフロップの出力Q0~Qnが「L」のときにスイッチSWa(0)~SWa(n)をONする場合は、実施の形態1と同様に、補助メモリ回路12に反転回路を設けない構成とするか、さらに反転回路を追加した構成とすることになる。このときスイッチSWc(0)~SWc(n)に入力されるフリップフロップの出力Q0~Qnは反転させるために、フリップフロップの出力Q0~QnとスイッチSWc(0)~SWc(n)との間にそれぞれ反転回路を追加することになる。
 主メモリ回路13の全ビットにスイッチSWc(0)~SWc(n)および抵抗Rb(0)~Rb(n)が設けられ、これらは各ビットに対応している。スイッチSWa(m)とスイッチSWc(m)とは同サイズのMOSFETで構成されており、また抵抗Rb(m)の抵抗値とEPROM(m)のON抵抗値とが同じになるようにしてある。スイッチSWa(m)とスイッチSWc(m)とはシフトレジスタからなる補助メモリ回路12内の各ビット(各フリップフロップ)の出力Qm(m=0,1,・・・,n)によって、スイッチSWa(m)とスイッチSWc(m)とのどちらか一方のスイッチが必ずONするように制御される。
 これによって、主メモリ回路13の各ビットの書込み電圧2とGND電圧との間の抵抗値はスイッチSWa(0)~SWa(n)がONとなった場合でもスイッチSWc(0)~SWc(n)がONとなった場合でも同じになる。これにより、書込み電圧2は書込むビット数に関係なく、全ビット分のEPROM(0)~EPROM(n)のON抵抗値の合成抵抗値と同等の抵抗値となる主メモリ回路13と定抵抗20とによって分圧されるため、同じ割合で分圧されることとなる。これによって、書込み電圧2は書込むビット数に関係なく、一定となる。
 書込み電圧2が書込むビット数に関係なく一定となることについて、さらに説明する。ここで、書込み電圧1と書込み電圧2との関係について説明する。尚、書込み電圧2とGND電位との間の抵抗値をRx、書込み電圧1と書込み電圧2との間の抵抗値をRyとする。
 図5の主メモリ回路のビット数を、例えば、10とする。また、スイッチSWa(m)とEPROM(m)との直列抵抗値をγとし、スイッチSWc(m)と抵抗Rb(m)との直列抵抗値もγとなるようにする。但し、抵抗Rb(0)~Rb(n)は、半導体基板上に絶縁膜を介して形成されるポリシリコン抵抗やMOSFETを抵抗として使うものなどが考えられるが、EPROM(m)と同じ大きさのMOSFETを抵抗Rb(m)として使うことが望ましい。このような構成とすることにより、EPROM(m)と抵抗Rb(m)との抵抗値を容易に同じにすることができる。
 3ビット分のEPROM(0)~EPROM(2)に「1」を書込みたい場合、3ビット分のスイッチSWa(0)~SWa(2)がONし、7ビット分のスイッチSWc(0)~SWc(6)がONする。このとき、主メモリ回路13の合成抵抗値は、スイッチSWa(0)~SWa(2)がONしている3ビット分の合成抵抗値γ/3とスイッチSWc(0)~SWc(6)がONしている7ビット分の合成抵抗値γ/7との合成抵抗値となるので、Rx=γ/10となる。
 5ビット分のEPROM(0)~EPROM(4)に「1」を書込む場合もRx=γ/10となり、3ビット分のEPROM(0)~EPROM(2)に「1」を書込む場合と同じになる。よって、書込むEPROM(0)~EPROM(n)のビット数に関係なく、Rxは一定となり、書込み電圧2は下記(4)式のようになる。
 書込み電圧2=Rx/(Rx+Ry)×書込み電圧1 ・・・(4)
 上記(4)式のように、ビット数に関係なくRx=γ/10で一定となる。このため、Ryが定抵抗の場合でも、書込み電圧2は、常に書込み電圧1のRx/(Rx+Ry)倍となり、一定となる。
 このとき、Rx=Ryとすれば、書込み電圧2は書込み電圧1の半分になり、Rx=3×Ryとすれば、書込み電圧2は書込み電圧1の3/4倍とすることができる。
 すなわち、書込みのビット数に関係なく、書込み電圧2はRxとRyの関係により任意の一定電圧にすることができる。また、書込み電圧1と書込み電圧2との書込み端子を共通化したため、端子数が減少し、さらに、同一半導体チップ上にCMOS製造プロセスにより能動素子および受動素子を製造できるので、製造コストを低減することができる。
 本発明は、半導体物理量センサ装置に関わらず他のアナログ回路の調整用にEPROMを備えた半導体集積回路であれば同様に適用可能でありまた同様の効果を奏することができるものである。したがって、実施の形態2によれば、上述したように補助メモリ回路12、主メモリ回路13、信号判別手段17、定抵抗20、GND端子21、Vcc端子22、DS端子23、CG/CLK端子25を備えていることで実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
(実施の形態3)
 図6は、この発明の実施の形態3にかかる半導体物理量センサ装置の構成を示すブロック図である。図6の本発明の実施の形態3にかかる半導体物理量センサ装置3が図10の従来の半導体物理量センサ装置5と異なるのは、従来の半導体物理量センサ装置5の変圧回路18aの回路構成を、図7の変圧回路18の回路構成に代えた点である。主メモリ回路13の構成は、実施の形態1の主メモリ回路と同様である。
 図6の半導体物理量センサ装置3は、例えば、動作選択回路11、補助メモリ回路12、主メモリ回路13、調整回路14、ホイートストンブリッジなどのセンサ素子15、増幅回路16、信号判別手段17、変圧回路18および第1から第5までの5個の端子21~25を備えている。
 主メモリ回路13にEPROM(0)~EPROM(n)を用い、補助メモリ回路12にシフトレジスタを用いた場合の書込み動作について説明する。尚、図6の主メモリ回路13および補助メモリ回路12を含むメモリ回路は図2に示すメモリ回路と同じである。
 前記したように、DS端子からデータが入力されCG/CLK端子からクロック信号が入力されることでシフトレジスタからなる補助メモリ回路12にデータが入力される。シフトレジスタ内の各フリップフロップの出力Q0~Qnに応じて、スイッチSWa(0)~SWa(n)がON/OFFする。例えば、出力Q1が「H」のときは、スイッチSWa(1)のゲート電圧は「L(0V)」となるため、スイッチSWa(1)はONする。逆にQ1が「L」のときは、スイッチSWa(1)のゲート電圧は「H(5V)」となるため、スイッチSWa(1)はOFFする。フリップフロップの出力Q0~Qnが「L」のときスイッチSWa(0)~SWa(n)をONする場合は、補助メモリ回路12に反転回路を設けない構成とするまたはさらに反転回路を追加した構成とすることになる。
 このようにシフトレジスタにデータが入った状態で、書込み電圧1および書込み電圧2が主メモリ回路13に印加されると、EPROM(0)~EPROM(n)のうち、スイッチSWa(0)~SWa(n)がONしているビットのEPROMに電流が流れる。そして、書込み電圧1による電界によって、スイッチSWa(0)~SWa(n)がONしているビットのEPROMのフローティングゲートに電荷がトラップされる。
 フローティングゲートに電荷がトラップされたEPROMでは、閾値電圧が上がる。EPROMに書込まれたデータを読み出す際のCG端子に印加されるEPROMコントロールゲートへの印加電圧は、電源電圧を分圧して形成した、例えば4V程度の電圧となるように設定されている。このため、コントロールゲートに電荷がトラップされていないEPROMは、コントロールゲートに4V程度の電圧がかかるだけでON状態になる。一方、フローティングゲートに電荷がトラップされているEPROMは、閾値電圧が上がっているために4V程度の電圧ではONせずにOFF状態となっている。EPROM(0)~EPROM(n)に書込まれたデータを読み出す際は、スイッチSWa(0)~SWa(n)の全てがOFF状態となるように制御される(図示せず)。
 これにより、各EPROM(0)~EPROM(n)のドレイン電圧Data(0)~Data(n)は、GND電位またはフローティング電位となる。このドレイン電圧Data(0)~Data(n)をそれぞれ電源電圧(5V)に抵抗でプルアップすることによって、ドレイン電圧Data(0)~Data(n)は0Vまたは5Vに固定される(図示せず)。
 これらのドレイン電圧Data(0)~Data(n)の値が調整回路14に入力され、センサ素子15および増幅回路16に特性が調整される。図7は、図6の変圧回路を詳細に示す回路図である。図7には、書込み電圧1から書込み電圧2を作るための図6の変圧回路18の構成を示す。
 図7において、書込み電圧1と書込み電圧2との間にMOSFETを設ける。書込み電圧2設定用抵抗Rc(1),Rc(2)で分圧された書込み電圧2(=Rc(1)/(Rc(1)+Rc(2))×書込み電圧2)を増幅回路の非反転入力端子に入力し、電源電圧VCC(不図示)から作られる内部基準電圧VREFを増幅回路の反転入力端子に入力する。増幅回路の出力を書込み電圧1と書込み電圧2との間に設けたMOSFETに入力する。これによって、書込み電圧2が下記(5)式となるように、MOSFETのゲート電圧が決まる。
 書込み電圧2=(Rc(2)+Rc(1))/Rc(1)×VREF ・・・(5)
 この変圧回路18を用いた場合、EPROM(0)~EPROM(n)の書込みビット数が変わることにより書込み電圧2の負荷抵抗が変化した場合でも、書込み電圧2が所定の電圧になるようにMOSFETのゲート電圧が変わることによってMOSFETのON抵抗が変わる。
 よって、EPROM(0)~EPROM(n)の書込みビット数が変わった場合でも、書込み電圧2は所定の電圧になる。したがって、実施の形態3によれば、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
(実施の形態4)
 図8は、この発明の実施の形態4にかかる半導体物理量センサ装置の構成を示すブロック図である。図8の本発明の実施の形態4にかかる半導体物理量センサ装置4が図10の従来の半導体物理量センサ装置5と異なるのは、従来の半導体物理量センサ装置5の変圧回路18aの回路構成を、図9の変圧回路18の回路構成に代えた点である。主メモリ回路13の構成は、実施の形態1の主メモリ回路と同様である。
 この半導体物理量センサ装置4は、動作選択回路11、補助メモリ回路12、主メモリ回路13、調整回路14、ホイートストンブリッジなどのセンサ素子15、増幅回路16、信号判別手段17、変圧回路18および第1から第5までの5個の端子21~25を備えている。
 図9は、図8の変圧回路18を詳細に示す回路図である。図9には、書込み電圧1から書込み電圧2を作るための図8の変圧回路18の構成を示す。変圧回路18内の増幅回路の正転入力端子への入力電圧を、書込み電圧2設定用抵抗Rd(1)~Rd(4)の分割位置を、2個以上から選択できるように、スイッチSWd(1)~SWd(3)を設け、そのスイッチSWd(1)~SWd(3)のON/OFFを補助メモリ回路12の出力に応じて、選択可能とすることによって、複数の書込み電圧を設定することが可能となる。
 以上の実施の形態1~4において、スイッチSWa(m)、スイッチSWb(m)およびスイッチSWc(m)は全てpチャネル型MOSFETで示したが、少なくとも一部をnチャネル型MOSやpチャネル型MOSFETとnチャネル型MOSFETからなるトランスミッションゲートなど他の構成としてもよい。この場合、反転回路は必要に応じて設ける。例えば、スイッチSWa(m)、スイッチSWb(m)およびスイッチSWc(m)の全てをpチャネル型MOSFETの代わりにnチャネル型MOSFETを用いる場合を考える。この場合、図2および図3で示したメモリ回路および可変抵抗回路19では、シフトレジスタとスイッチSWa(m)、およびシフトレジスタとスイッチSWb(m)との間に反転回路を設けないまたはさらに反転回路を追加して設ける構成とすることで達成することができる。また、図5で示したメモリ回路では、シフトレジスタとスイッチSWa(m)との間に反転回路を設けないまたはさらに反転回路を追加して設け、シフトレジスタとスイッチSWc(m)との間に反転回路を挿入することで達成することができる。
 以上のように、本発明にかかる半導体集積回路は、メモリ回路を備えた半導体集積回路に関し、特に、EPROMを用いた電気的トリミングにより、アナログ回路の特性を調整する構成を備えた半導体集積回路に有用である。また、本発明にかかる半導体物理量センサ装置は、EPROMを用いた電気的トリミングにより、自動車用、医療用または産業用などの各種装置等に用いる圧力センサや加速度センサなど半導体物理量センサの感度調整や温度特性調整、オフセット調整をおこなう半導体物理量センサ装置に有用である。
 1,2,3,4,5 半導体物理量センサ装置
 11 動作選択回路
 12 補助メモリ回路
 13 主メモリ回路
 14 調整回路
 15 センサ素子
 16 増幅回路
 17 信号判別手段
 18 変圧回路
 19 可変抵抗回路
 20 定抵抗

Claims (9)

  1.  直列ディジタルデータを入力するデータ入力端子と、
     接地電位を供給する接地端子と、
     電源電圧を供給する電源端子と、
     前記データ入力端子から入力されたトリミングデータを一時的に記憶する補助メモリ回路と、
     前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータを電気的な再書込み動作によって記憶する再書込み可能な読み出し専用の主メモリ回路と、
     外部クロックを入力するか、または前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上の第1の書込み電圧を供給する書込み端子と、
     前記書込み端子から入力された第1の書込み電圧に基づいて、前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上で、かつ前記第1の書込み電圧を前記主メモリ回路の抵抗との分圧により第2の書込み電圧を生成して前記主メモリ回路に供給する可変抵抗回路と、
     前記書込み端子に印加された電圧が外部クロックであるかまたは第1の書込み電圧であるかを判別し、前記補助メモリ回路に外部クロックを供給し、前記主メモリ回路に第1の書込み電圧を供給する信号判別手段と、
     を具備し、
     前記補助メモリ回路が、複数のフリップフロップをカスケード接続したシフトレジスタで構成され、
     前記主メモリ回路が、前記各フリップフロップに対応して、第1のスイッチと当該第1のスイッチに直列接続し前記第1の書込み電圧で駆動するEPROMとからなる第1の直列回路を備え、
     前記可変抵抗回路が、前記各フリップフロップに対応して、第2のスイッチと当該第2のスイッチに直列接続する抵抗とからなる第2の直列回路を備え、
     複数の前記第1の直列回路と複数の前記第2の直列回路とが直列接続され、
     前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記第1のスイッチがONする数と同数の前記第2のスイッチがONすることを特徴とする半導体集積回路。
  2.  前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチがpチャネル型MOSFETからなり、
     前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第1の直列回路の前記第1のスイッチのON/OFFを制御し、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第2の直列回路の前記第2のスイッチのON/OFFを制御することを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路。
  3.  直列ディジタルデータを入力するデータ入力端子と、
     接地電位を供給する接地端子と、
     電源電圧を供給する電源端子と、
     前記データ入力端子から入力されたトリミングデータを一時的に記憶する補助メモリ回路と、
     前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータを電気的な再書込み動作によって記憶する再書込み可能な読み出し専用の主メモリ回路と、
     外部クロックを入力するか、または前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上の第1の書込み電圧を供給する書込み端子と、
     前記書込み端子から入力された第1の書込み電圧に基づいて、前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上で、かつ前記第1の書込み電圧を前記主メモリ回路の抵抗との分圧により第2の書込み電圧を生成して前記主メモリ回路に供給する定抵抗回路と、
     前記書込み端子に印加された電圧が外部クロックであるかまたは第1の書込み電圧であるかを判別し、前記補助メモリ回路に外部クロックを供給し、前記主メモリ回路に第1の書込み電圧を供給する信号判別手段と、
     を具備し、
     前記補助メモリ回路が、複数のフリップフロップをカスケード接続したシフトレジスタで構成され、
     前記主メモリ回路が、前記各フリップフロップに対応して、第1のスイッチと当該第1のスイッチに直列接続し前記第1の書込み電圧で駆動するEPROMとからなる第1の直列回路と、前記各フリップフロップに対応して、第2のスイッチと当該第2のスイッチと直列接続する抵抗とからなる第2の直列回路と、を備え、
     複数の前記第1の直列回路と複数の前記第2の直列回路とが並列接続され、
     複数の前記第1の直列回路および複数の前記第2の直列回路と前記定抵抗回路とが直列接続され、
     前記第1の書込み電圧が印加された際に、同じ前記フリップフロップに対応する前記第1の直列回路と前記第2の直列回路とにおいて、前記第1のスイッチがONのとき前記第2のスイッチがOFFとなり、前記第1のスイッチがOFFのとき前記第2のスイッチがONとなることを特徴とする半導体集積回路。
  4.  前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチがpチャネル型MOSFETからなり、
     前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第1の直列回路の前記第1のスイッチのON/OFFを制御し、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第2の直列回路の前記第2のスイッチのON/OFFを制御することを特徴とする請求項3に記載の半導体集積回路。
  5.  検知した物理量に応じた電気信号を生成するセンサ素子と、
     前記センサ素子により生成された電気信号を外部へ出力する出力端子と、
     前記センサ素子の出力特性を調整するためのトリミングデータとなる直列ディジタルデータを入力するデータ入力端子と、
     接地電位を供給する接地端子と、
     電源電圧を供給する電源端子と、
     前記データ入力端子から入力されたトリミングデータを一時的に記憶する補助メモリ回路と、
     前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータを電気的な再書込み動作によって記憶する再書込み可能な読み出し専用の主メモリ回路と、
     外部クロックを入力するか、または前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上の第1の書込み電圧を供給する書込み端子と、
     前記書込み端子から入力された第1の書込み電圧に基づいて、前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上で、かつ前記第1の書込み電圧を前記主メモリ回路の抵抗との分圧により第2の書込み電圧を生成して前記主メモリ回路に供給する可変抵抗回路と、
     前記補助メモリ回路に記憶されたディジタルデータの一部に基づいて前記補助メモリ回路および前記主メモリ回路の動作を制御する動作選択回路と、
     前記書込み端子に印加された電圧が外部クロックであるかまたは第1の書込み電圧であるかを判別し、前記補助メモリ回路に外部クロックを供給し、前記主メモリ回路に第1の書込み電圧を供給する信号判別手段と、
     前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータ、または前記主メモリ回路に記憶されたトリミングデータに基づいて前記センサ素子の出力特性を調整する調整回路と、
     を具備し、
     前記補助メモリ回路が、複数のフリップフロップをカスケード接続したシフトレジスタで構成され、
     前記主メモリ回路が、前記各フリップフロップに対応して、第1のスイッチと当該第1のスイッチに直列接続し前記第1の書込み電圧で駆動するEPROMとからなる第1の直列回路を備え、
     前記可変抵抗回路が、前記各フリップフロップに対応して、第2のスイッチと当該第2のスイッチに直列接続する抵抗とからなる第2の直列回路を備え、
     複数の前記第1の直列回路と複数の前記第2の直列回路とが直列接続され、
     前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記第1のスイッチがONする数と同数の前記第2のスイッチがONすることを特徴とする半導体物理量センサ装置。
  6.  前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチがpチャネル型MOSFETからなり、
     前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第1の直列回路の前記第1のスイッチのON/OFFを制御し、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第2の直列回路の前記第2のスイッチのON/OFFを制御することを特徴とする請求項5に記載の半導体物理量センサ装置。
  7.  検知した物理量に応じた電気信号を生成するセンサ素子と、
     前記センサ素子により生成された電気信号を外部へ出力する出力端子と、
     前記センサ素子の出力特性を調整するためのトリミングデータとなる直列ディジタルデータを入力するデータ入力端子と、
     接地電位を供給する接地端子と、
     電源電圧を供給する電源端子と、
     前記データ入力端子から入力されたトリミングデータを一時的に記憶する補助メモリ回路と、
     前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータを電気的な再書込み動作によって記憶する再書込み可能な読み出し専用の主メモリ回路と、
     外部クロックを入力するか、または前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上の第1の書込み電圧を供給する書込み端子と、
     前記書込み端子から入力された第1の書込み電圧に基づいて、前記主メモリ回路にデータを書込むための、前記電源電圧以上で、かつ前記第1の書込み電圧を前記主メモリ回路の抵抗との分圧により第2の書込み電圧を生成して前記主メモリ回路に供給する定抵抗回路と、
     前記補助メモリ回路に記憶されたディジタルデータの一部に基づいて前記補助メモリ回路および前記主メモリ回路の動作を制御する動作選択回路と、
     前記書込み端子に印加された電圧が外部クロックであるかまたは第1の書込み電圧であるかを判別し、前記補助メモリ回路に外部クロックを供給し、前記主メモリ回路に第1の書込み電圧を供給する信号判別手段と、
     前記補助メモリ回路に記憶されたトリミングデータ、または前記主メモリ回路に記憶されたトリミングデータに基づいて前記センサ素子の出力特性を調整する調整回路と、
     を具備し、
     前記補助メモリ回路が、複数のフリップフロップをカスケード接続したシフトレジスタで構成され、
     前記主メモリ回路が、前記各フリップフロップに対応して、第1のスイッチと当該第1のスイッチに直列接続し前記第1の書込み電圧で駆動するEPROMとからなる第1の直列回路と、前記各フリップフロップに対応して、第2のスイッチと当該第2のスイッチと直列接続する抵抗とからなる第2の直列回路と、を備え、
     複数の前記第1の直列回路と複数の前記第2の直列回路とが並列接続され、
     複数の前記第1の直列回路および複数の前記第2の直列回路と前記定抵抗回路とが直列接続され、
     前記第1の書込み電圧が印加された際に、同じ前記フリップフロップに対応する前記第1の直列回路と前記第2の直列回路とにおいて、前記第1のスイッチがONのとき前記第2のスイッチがOFFとなり、前記第1のスイッチがOFFのとき前記第2のスイッチがONとなることを特徴とする半導体物理量センサ装置。
  8.  前記第1のスイッチおよび前記第2のスイッチがpチャネル型MOSFETからなり、
     前記第1の書込み電圧が印加された際に、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第1の直列回路の前記第1のスイッチのON/OFFを制御し、前記フリップフロップの出力に基づいて当該フリップフロップに対応する前記第2の直列回路の前記第2のスイッチのON/OFFを制御することを特徴とする請求項7に記載の半導体物理量センサ装置。
  9.  同一半導体チップ上に形成され、CMOS製造プロセスにより製造される能動素子および受動素子のみで構成されていることを特徴とする請求項5~8のいずれか一つに記載の半導体物理量センサ装置。
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