JP5522079B2 - Write control circuit and semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、電気的に1回限りの書き込みが行われる記憶素子に対する書き込みを制御する書き込み制御回路及び半導体装置に関する。 The present invention relates to a write control circuit and a semiconductor device that control writing to a memory element that is electrically written only once.
近年、RAM(Random Access Memory)回路などにおいて、不良ビットを救済するための冗長処理や、各チップを識別するための識別番号などに、電気ヒューズ素子を使用することが増えてきている。 In recent years, in a RAM (Random Access Memory) circuit or the like, electric fuse elements are increasingly used for redundancy processing for relieving defective bits, identification numbers for identifying each chip, and the like.
電気ヒューズ素子は、電気的に1回限りの書き込みが行われる記憶素子(以下OTP(One Time Programming)素子という)である。電気ヒューズ素子は、所定の書き込み電圧が印加される端子と、書き込みトランジスタに接続されている。所定の書き込み電圧が印加され、WE(Write Enable)信号のような書き込みを指示する信号により、書き込みトランジスタがオン状態となると電気ヒューズ素子に電流が流れる。この電流により電気ヒューズ素子が切断されて、書き込み状態となる。 The electrical fuse element is a storage element (hereinafter referred to as an OTP (One Time Programming) element) in which writing is performed only once electrically. The electric fuse element is connected to a terminal to which a predetermined write voltage is applied and a write transistor. When a predetermined write voltage is applied and a write transistor such as a WE (Write Enable) signal is instructed to turn on, a current flows through the electric fuse element. The electric fuse element is cut by this current, and a write state is entered.
しかし、上記のようなOTP素子において、何らかの意図しない電流が流れると、適切な書き込みが行われず、誤書き込みが発生する問題があった。 However, in the OTP element as described above, if any unintended current flows, proper writing is not performed and erroneous writing occurs.
発明の一観点によれば、電気的に1回限りの書き込みが行われる記憶素子への書き込みを、前記記憶素子への書き込みを指示する書き込み信号に応じて制御する書き込み制御部と、電源電圧、または前記記憶素子へ供給される書き込み電圧の立ち上がり時に、一定期間、前記書き込み信号に係わらず前記記憶素子への書き込みを前記書き込み制御部に停止させる電圧検出部と、を備えた書き込み制御回路が提供される。 According to one aspect of the invention, a write control unit that controls writing to a memory element that is electrically written only once according to a write signal that instructs writing to the memory element, a power supply voltage, Alternatively, a write control circuit including a voltage detection unit that causes the write control unit to stop writing to the storage element regardless of the write signal for a certain period when the write voltage supplied to the storage element rises is provided. Is done.
また、電気的に1回限りの書き込みが行われる記憶素子と、前記記憶素子に接続され、制御信号に応じて、書き込み電圧による電流を前記記憶素子に流すか否かを制御する書き込みトランジスタと、前記記憶素子への書き込みを指示する書き込み信号に応じた前記制御信号を出力して、前記記憶素子への書き込みを制御する書き込み制御部と、電源電圧、または前記書き込み電圧の立ち上がり時に、一定期間、前記書き込み信号に係わらず前記記憶素子への書き込みを前記書き込み制御部に停止させる電圧検出部と、を備えた半導体装置が提供される。 A storage element that is electrically written only once, and a write transistor that is connected to the storage element and controls whether or not a current caused by a write voltage flows through the storage element in accordance with a control signal; The control signal according to a write signal instructing writing to the storage element is output, a write control unit for controlling writing to the storage element, and a power supply voltage, or a rising time of the write voltage, for a certain period, There is provided a semiconductor device comprising: a voltage detection unit that causes the write control unit to stop writing to the memory element regardless of the write signal.
開示の書き込み制御回路及び半導体装置によれば、誤書き込みを抑制できる。 According to the disclosed write control circuit and semiconductor device, erroneous writing can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
電気的に書き込みを行うOTP素子では、書き込み電圧や電源電圧の投入時など、信号が不安定な場合に書き込みトランジスタがオンになってしまうと、電気ヒューズ素子に適切な電流が流れず、書き込み過ぎや、中途半端な書き込み状態となる可能性がある。その場合、誤書き込みとなり、書き込み品質が悪化してしまう。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In an OTP element that performs electrical writing, if the write transistor is turned on when the signal is unstable, such as when a write voltage or power supply voltage is turned on, an appropriate current does not flow through the electrical fuse element, and overwriting is performed. In addition, there is a possibility of a halfway writing state. In that case, erroneous writing occurs, and the writing quality deteriorates.
本実施の形態の書き込み制御回路及び半導体装置は、そのような誤書き込みを抑制するものである。
なお、以下では電気的に書き込みを行うOTP素子の例として電気ヒューズ素子を用いた例を示すが、これに限定されず、たとえば、トランジスタのゲート酸化膜に高電圧を印加して電気的に破壊することで書き込み状態となるOTP素子などを用いてもよい。
The write control circuit and the semiconductor device of the present embodiment suppress such erroneous writing.
In the following, an example in which an electrical fuse element is used as an example of an OTP element that performs electrical writing will be described. However, the present invention is not limited to this. For example, a high voltage is applied to the gate oxide film of a transistor to electrically destroy it. Thus, an OTP element that is in a writing state may be used.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の半導体装置及び書き込み制御回路の一例を示す図である。
半導体装置1は、電気ヒューズ素子2、書き込みトランジスタ3、書き込み制御回路10を有している。また、書き込み制御回路10は、書き込み制御部11、電圧検出部12、レベルシフタ13を有している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device and a write control circuit according to the first embodiment.
The
電気ヒューズ素子2と書き込みトランジスタ3は、たとえば、図示しないテスタ回路から書き込み電圧が印加される端子VBと、接地電位(基準電位)である接地端子VSS間に接続されている。
The
電気ヒューズ素子2としては、ポリシリコン層上に形成されたシリサイド層を利用したものや、メタルヒューズなどが用いられる。電気ヒューズ素子2の抵抗値が120Ωで、10mAの電流が流れると切断される場合、書き込み電圧として、たとえば、2.4Vが印加される。
As the
書き込みトランジスタ3は、書き込み制御部11からの制御信号を受け、電気ヒューズ素子2へ電流を流すか否かを制御する。書き込みトランジスタ3は、図1の例では、nチャネル型MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)としている。
The
図1に示す例では、電気ヒューズ素子2の一方の端子は、書き込み電圧が印加される端子VBに接続され、他方の端子は、書き込みトランジスタ3の一方の入出力端子(ドレイン)に接続されている。書き込みトランジスタ3の他方の入出力端子(ソース)は、接地端子VSSに接続されており、制御端子(ゲート)には、書き込み制御部11からの制御信号が入力される。
In the example shown in FIG. 1, one terminal of the
書き込み制御回路10において、書き込み制御部11は、図示しないテスタ回路から端子WEを介して入力され、レベルシフタ13で昇圧された書き込み信号(たとえば、ライトイネーブル信号)に応じて、電気ヒューズ素子2への書き込みを制御する。そして、書き込み制御部11は、入力した書き込み信号に応じて、書き込みトランジスタ3をオンまたはオフさせる制御信号を生成することで、電気ヒューズ素子2への書き込みを制御する。なお、書き込み制御部11は、端子VBから供給される書き込み電圧によって駆動される。また、書き込み制御部11は、接地端子VSSにも接続されている。
In the
電圧検出部12は、端子VB,VDD及び接地端子VSSに接続されており、電気ヒューズ素子2に供給される書き込み電圧と、電源電圧を検出する。そして、電圧検出部12は、電源電圧、または書き込み電圧の立ち上がり時に、書き込み制御部11に入力される書き込み信号に係わらず、電気ヒューズ素子2への書き込みを、一定期間、書き込み制御部11に停止させる。図1に示す例では、電圧検出部12は、書き込み制御部11に対して、書き込みトランジスタ3をオフ状態に維持するために、制御端子を、L(Low)レベルの電位に固定させるための信号を送る(詳細は後述する)。
The
書き込みトランジスタ3をオフさせる期間は、書き込み電圧と、電源電圧の立ち上がり時に、これらの電圧が安定するまでの期間に応じて設定される。
レベルシフタ13は、端子VB,VDD、接地端子VSS及び書き込み信号が入力される端子WEに接続されている。そしてレベルシフタ13は、たとえば、一定期間のパルス信号である書き込み信号を、電源電圧(たとえば、1.2V程度)の信号レベルから、書き込み電圧の信号レベル(たとえば、2.4V程度)に昇圧する。比較的高い書き込み電圧が印加される書き込みトランジスタ3や、書き込み制御部11内の図示しないトランジスタには、厚いゲート酸化膜(たとえば、8nm程度)が用いられるため、それらのトランジスタを十分オンさせるために上記のような昇圧が行われる。なお、電圧検出部12中の図示しないトランジスタにおいても、厚いゲート酸化膜が用いられる。
The period during which the
The
以上のような書き込み制御回路10により、書き込み電圧または電源電圧の立ち上がり時の信号が不安定な状態のときに、一定期間、書き込みトランジスタ3をオフ状態に維持しておくことができ、誤書き込みを抑制できる。
The
たとえば、書き込み電圧の投入時に、レベルシフタ13において書き込み信号が昇圧されると、不安定な書き込み電圧の影響で、書き込み信号も不安定な信号になりかねない。しかし、本実施の形態の書き込み制御回路10及び半導体装置1によれば、書き込み電圧の投入時の一定期間、書き込み信号に係わらず、書き込みトランジスタ3をオフ状態に維持できるので、不安定な書き込み信号による書き込みを抑制できる。
For example, if the write signal is boosted in the
また、書き込み電圧の投入時の不安定な書き込み電圧による電気ヒューズ素子2への書き込みが抑制される。
また、電源電圧の投入時に、書き込み信号の昇圧が不安定になり、不安定な書き込み信号が書き込み制御部11に入力されたとしても、書き込みトランジスタ3をオフ状態に維持しておくことができる。これにより、電源電圧投入時に不安定となる書き込み信号による誤書き込みを抑制できる。
Further, writing to the
Moreover, even when the boost of the write signal becomes unstable when the power supply voltage is turned on and an unstable write signal is input to the
以下、第2、第3の実施の形態として書き込み制御回路の例をより詳細に説明する。
(第2の実施の形態)
図2は、第2の実施の形態の半導体装置及び書き込み制御回路の一例を示す図である。
Hereinafter, examples of the write control circuit will be described in more detail as the second and third embodiments.
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device and a write control circuit according to the second embodiment.
第1の実施の形態の半導体装置1と同様の要素については、同一符号を付し説明を省略する。
第2の実施の形態の半導体装置1aにおいて、書き込み制御回路10aは、書き込み制御部11a、電圧検出部12aを有している。
The same elements as those of the
In the
書き込み制御部11aは、AND回路111、インバータ回路112を有している。
AND回路111は、レベルシフタ13から出力される書き込み信号と、インバータ回路112で信号レベルが反転された電圧検出部12aの出力信号のAND論理を出力するものである。AND回路111は、書き込み電圧または電源電圧の立ち上がり時に電圧検出部12aから出力されるH(High)レベルの信号によって、レベルシフタ13から出力される書き込み信号を無効にする。すなわち、AND回路111は、書き込み信号に係わらずLレベルの信号を出力する。
The
The AND
なお、AND回路111とインバータ回路112は、端子VBと接地端子VSSに接続されており、書き込み電圧によって駆動される。
電圧検出部12aは、端子VBと接地端子VSS間に接続されたコンデンサ121、トランジスタ122、抵抗123を含む直列回路を有している。
The AND
The
コンデンサ121の一方の端子は端子VBに接続されており、他方の端子はトランジスタ(nチャネル型MOSFET)の一方の入出力端子(ドレイン)に接続されている。トランジスタ122の他方の入出力端子(ソース)は抵抗123の一端に接続され、制御端子(ゲート)は端子VDDに接続されている。抵抗123の他端は接地端子VSSに接続されている。コンデンサ121とトランジスタ122のドレイン間のノードN1の電位が電圧検出部12aの出力信号として書き込み制御部11aのインバータ回路112に入力される。
One terminal of the
コンデンサ121の容量値と、抵抗123の抵抗値は、書き込み電圧と電源電圧の投入時に書き込みトランジスタ3をオフ状態に維持させたい期間に応じて、適宜設定される。
以下、第2の実施の形態の半導体装置1aの動作を説明する。
The capacitance value of the
Hereinafter, the operation of the
まず、端子VDDから供給される電源電圧が設定済み(安定状態にある)場合で、書き込み電圧投入時の動作を説明する。
図3は、書き込み電圧投入時の信号波形の一例を示す図である。
First, the operation when the write voltage is turned on when the power supply voltage supplied from the terminal VDD is already set (in a stable state) will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a signal waveform when a write voltage is input.
縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示している。図中では端子VBから供給される書き込み電圧をVBと表記している。また、図2で示した半導体装置1aのノードN1,N2の電位を、それぞれ、N1,N2と表記している。
The vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time. In the figure, the write voltage supplied from the terminal VB is denoted as VB. Further, the potentials of the nodes N1 and N2 of the
初期状態ではノードN2の電位がLレベルであるとする。時刻t1において、書き込み電圧の投入が開始されると、書き込み電圧の上昇に伴い、ノードN1の電位がHレベルとなる。そのため、インバータ回路112の出力信号はLレベルとなり、AND回路111の出力は、レベルシフタ13から出力される書き込み信号に係わらず、LレベルとなりノードN2の電位はLレベルに固定される。そのため、書き込み信号がHレベルであっても、書き込みトランジスタ3はオフ状態を維持し、電気ヒューズ素子2への書き込みが発生しない。
It is assumed that the potential of the node N2 is L level in the initial state. When the input of the write voltage is started at time t1, the potential of the node N1 becomes H level as the write voltage increases. Therefore, the output signal of the
電源電圧が設定済み(Hレベル)であるので、トランジスタ122はオン状態となっている。そのため、ノードN1の電位は、コンデンサ121の容量値と、抵抗123の抵抗値などによって決まる時定数に応じて減少していく。
Since the power supply voltage is already set (H level), the
ノードN1の電位が、インバータ回路112で、入力がLレベルと判定される電位(インバータ回路112のトランジスタの閾値電圧によって決まる)以下となると(時刻t2)、インバータ回路112の出力は、Hレベルに反転する。これにより、AND回路111は、レベルシフタ13から出力される書き込み信号に応じた値を出力するようになる。書き込み信号がHレベルの場合には、AND回路111はHレベルの制御信号を出力し、ノードN2の電位は、図3に示すように、Hレベルになる。これにより、書き込みトランジスタ3がオンし、書き込み電圧による電流が電気ヒューズ素子2に流れ、切断が行われる。
When the potential of the node N1 is equal to or lower than the potential at which the input is determined to be L level by the inverter circuit 112 (determined by the threshold voltage of the transistor of the inverter circuit 112) (time t2), the output of the
このように、書き込み電圧の投入時に、一定期間、書き込み信号に係わらず書き込みトランジスタ3をオフ状態に維持しておくことで、不安定な書き込み電圧や書き込み信号による電気ヒューズ素子2への書き込みを抑制できる。これにより、誤書き込みを抑制できる。
As described above, when the write voltage is turned on, the
次に、端子VBから供給される書き込み電圧が設定済み(安定状態にある)場合で、電源電圧投入時の動作を説明する。
図4は、電源電圧投入時の信号波形の一例を示す図である。
Next, the operation when the power supply voltage is turned on in the case where the write voltage supplied from the terminal VB has been set (in a stable state) will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a signal waveform when the power supply voltage is turned on.
縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示している。図中では端子VDDから供給される電源電圧をVDDと表記している。また、図2で示した半導体装置1aのノードN1,N2の電位を、それぞれ、N1,N2と表記している。
The vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time. In the figure, the power supply voltage supplied from the terminal VDD is denoted as VDD. Further, the potentials of the nodes N1 and N2 of the
初期状態ではノードN2の電位がLレベルであるとする。時刻t3において、電源電圧の投入が開始され、トランジスタ122の閾値電圧まで上昇すると(時刻t4)、トランジスタ122がオンする。すると、ノードN1の電位がコンデンサ121の容量値と、抵抗123の抵抗値などによって決まる時定数に応じて減少していく。ただし、ノードN1の電位がインバータ回路112で、入力がLレベルと判定される電位以下となるまでは、インバータ回路112の出力信号はLレベルとなる。そのため、レベルシフタ13から出力される書き込み信号に係わらず、AND回路111の出力はLレベルとなりノードN2の電位はLレベルに固定される。そのため、書き込み信号がHレベルであっても、書き込みトランジスタ3はオフ状態を維持し、電気ヒューズ素子2への書き込みが発生しない。
It is assumed that the potential of the node N2 is L level in the initial state. At time t3, the supply of power supply voltage is started, and when the voltage rises to the threshold voltage of the transistor 122 (time t4), the
ノードN1の電位が、インバータ回路112で、入力がLレベルと判定される電位以下となると(時刻t5)、インバータ回路112の出力は、Hレベルに反転する。これにより、AND回路111は、レベルシフタ13から出力される書き込み信号に応じた値を出力するようになる。書き込み信号がHレベルの場合には、AND回路111はHレベルの制御信号を出力し、ノードN2の電位は、図4に示すように、Hレベルになる。これにより、書き込みトランジスタ3がオンし、書き込み電圧による電流が電気ヒューズ素子2に流れ、切断が行われる。
When the potential of node N1 becomes equal to or lower than the potential at which the input is determined to be L level in inverter circuit 112 (time t5), the output of
このように、電源電圧の投入時に、一定期間、書き込み信号に係わらず書き込みトランジスタ3をオフ状態に維持しておくことで、その期間に書き込み信号が不安定となっても、電気ヒューズ素子2への書き込みを抑制できる。これにより、誤書き込みを抑制できる。
As described above, when the power supply voltage is turned on, the
(第3の実施の形態)
書き込み制御回路は、図2に示した回路構成に限定されず、たとえば、以下に示すような回路としてもよい。
(Third embodiment)
The write control circuit is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 2, and may be a circuit as shown below, for example.
図5は、第3の実施の形態の半導体装置及び書き込み制御回路の一例を示す図である。
第2の実施の形態の半導体装置1aと同様の要素については、同一符号を付し説明を省略する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device and a write control circuit according to the third embodiment.
The same elements as those of the
図5に示す半導体装置1bにおいて、書き込み制御回路10bでは、電圧検出部12bの抵抗125、トランジスタ126、コンデンサ127の接続が、第1の実施の形態の書き込み制御回路10aの電圧検出部12aと異なっている。
In the
第3の実施の形態の書き込み制御回路10bにおいて、電圧検出部12bでは、抵抗125の一端が端子VBに接続され、他端がトランジスタ126のドレインに接続されている。トランジスタ126のソースはコンデンサ127の一方の端子に接続されており、コンデンサ127の他方の端子は、接地端子VSSに接続されている。トランジスタゲートには端子VDDが接続され、電源電圧が供給される。トランジスタ126のソースとコンデンサ127間のノードN4の電位が電圧検出部12bの出力信号として書き込み制御部11bに入力される。
In the
書き込み制御部11bは、AND回路113を有し、電圧検出部12bの出力信号と、レベルシフタ13から出力される昇圧された書き込み信号を入力し、それらのAND論理の結果を書き込みトランジスタ3のゲートに供給する制御信号として出力する。AND回路113は、書き込み電圧または電源電圧の立ち上がり時の一定期間に電圧検出部12bから出力される信号により、書き込み信号を無効にする。すなわち、AND回路113は、書き込み信号に係わらず、Lレベルの制御信号を出力する。
The
以下、半導体装置1bの動作を説明する。
まず、端子VDDから供給される電源電圧が設定済み(安定状態にある)場合で、書き込み電圧投入時の動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the
First, the operation when the write voltage is turned on when the power supply voltage supplied from the terminal VDD is already set (in a stable state) will be described.
図6は、書き込み電圧投入時の信号波形の一例を示す図である。
縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示している。図中では端子VBから供給される書き込み電圧をVBと表記している。また、図5で示した半導体装置1bのノードN2,N4の電位を、それぞれ、N2,N4と表記している。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a signal waveform when a write voltage is input.
The vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time. In the figure, the write voltage supplied from the terminal VB is denoted as VB. Further, the potentials of the nodes N2 and N4 of the
初期状態ではノードN2の電位がLレベルであるとする。時刻t10において、書き込み電圧の投入が開始されると、トランジスタ126がオン状態であるので、書き込み電圧の上昇に伴い、ノードN4の電位もコンデンサ127と抵抗125などによって決まる時定数に応じて上昇を始める。ただし、ノードN4の電位がAND回路113で、入力がHレベルと判定される電位(AND回路113のトランジスタの閾値電圧によって決まる)以上となるまでは、AND回路113の出力信号はLレベルのままである。そのため、レベルシフタ13から出力される書き込み信号に係わらず、AND回路113の出力はLレベルとなりノードN2の電位はLレベルに固定される。そのため、書き込み信号がHレベルであっても、書き込みトランジスタ3はオフ状態を維持し、電気ヒューズ素子2への書き込みが発生しない。
It is assumed that the potential of the node N2 is L level in the initial state. At time t10, when the application of the write voltage is started, the
ノードN4の電位が、AND回路113で、入力がHレベルと判定される電位以上となると(時刻t11)、AND回路113は、レベルシフタ13から出力される書き込み信号に応じた値を出力するようになる。書き込み信号がHレベルの場合には、AND回路113はHレベルの制御信号を出力し、ノードN2の電位は、図6に示すように、Hレベルになる。これにより、書き込みトランジスタ3がオンし、書き込み電圧による電流が電気ヒューズ素子2に流れ、切断が行われる。
When the potential of the node N4 becomes equal to or higher than the potential at which the input is determined to be H level by the AND circuit 113 (time t11), the AND
このように、書き込み電圧の投入時に、一定期間、書き込み信号に係わらず書き込みトランジスタ3をオフ状態に維持しておくことで、不安定な書き込み電圧や書き込み信号による電気ヒューズ素子2への書き込みを抑制できる。これにより、誤書き込みを抑制できる。
As described above, when the write voltage is turned on, the
次に、端子VBから供給される書き込み電圧が設定済み(安定状態にある)場合で、電源電圧投入時の動作を説明する。
図7は、電源電圧投入時の信号波形の一例を示す図である。
Next, the operation when the power supply voltage is turned on in the case where the write voltage supplied from the terminal VB has been set (in a stable state) will be described.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a signal waveform when the power supply voltage is turned on.
縦軸は電圧を示し、横軸は時間を示している。図中では端子VDDから供給される電源電圧をVDDと表記している。また、図5で示した半導体装置1bのノードN2,N4の電位を、それぞれ、N2,N4と表記している。
The vertical axis represents voltage, and the horizontal axis represents time. In the figure, the power supply voltage supplied from the terminal VDD is denoted as VDD. Further, the potentials of the nodes N2 and N4 of the
初期状態ではノードN2の電位がLレベルであるとする。時刻t12において、電源電圧の投入が開始され、トランジスタ126の閾値電圧まで上昇すると(時刻t13)、トランジスタ126がオンする。これにより、ノードN4の電位がコンデンサ127の容量値と、抵抗125の抵抗値などによって決まる時定数に応じて増加していく。
It is assumed that the potential of the node N2 is L level in the initial state. At time t12, the supply of power supply voltage is started, and when the voltage rises to the threshold voltage of the transistor 126 (time t13), the
ただし、ノードN4の電位がAND回路113で、入力がHレベルと判定される電位以上となるまでは、AND回路113の出力信号はLレベルとなる。そのため、レベルシフタ13から出力される書き込み信号に係わらず、AND回路113の出力はLレベルとなりノードN2の電位はLレベルに固定される。つまり、書き込み信号がHレベルとなっても、書き込みトランジスタ3はオフ状態を維持し、電気ヒューズ素子2への書き込みが発生しない。
However, the output signal of the AND
ノードN4の電位が、AND回路113で、入力がHレベルと判定される電位以上となると(時刻t14)、AND回路113は、レベルシフタ13から出力される書き込み信号に応じた値を出力するようになる。書き込み信号がHレベルの場合には、AND回路113はHレベルの制御信号を出力し、ノードN2の電位は、図7に示すように、Hレベルになる。これにより、書き込みトランジスタ3がオンし、書き込み電圧による電流が電気ヒューズ素子2に流れ、切断が行われる。
When the potential of the node N4 becomes equal to or higher than the potential at which the input is determined to be H level by the AND circuit 113 (time t14), the AND
このように、電源電圧の投入時に、一定期間、書き込み信号に係わらず書き込みトランジスタ3をオフ状態に維持しておくことで、その期間に書き込み信号が不安定となっても、電気ヒューズ素子2への書き込みを抑制できる。これにより、誤書き込みを抑制できる。
As described above, when the power supply voltage is turned on, the
以下、第4の実施の形態として、上記のような書き込み制御回路を、たとえば、チップを識別するID(Identification)を実現する際に適用した例を説明する。
(第4の実施の形態)
図8は、第4の実施の形態の半導体装置の一例を示す図である。
Hereinafter, as a fourth embodiment, an example will be described in which the write control circuit as described above is applied when, for example, ID (Identification) for identifying a chip is realized.
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a semiconductor device according to the fourth embodiment.
半導体装置50は、複数のヒューズブロック51−1,51−2,…,51−N、AND回路52−1,52−2,…,52−N、フリップフロップ53−1,53−2,…,53−(N−1)を有している。
The
各ヒューズブロック51−1〜51−Nへは、端子VBから書き込み電圧が供給される。また、端子SENからヒューズブロック51−1〜51−Nへの読み出しを指示する読み出し信号(センス信号)が供給される。また、端子WEから供給される書き込み信号と、端子ENから供給されるイネーブル信号がAND回路52−1〜52−Nに入力され、AND回路52−1〜52−Nの出力がヒューズブロック51−1〜51−Nに供給される。 A write voltage is supplied from the terminal VB to each of the fuse blocks 51-1 to 51-N. Further, a read signal (sense signal) instructing reading from the fuse blocks 51-1 to 51-N is supplied from the terminal SEN. Further, the write signal supplied from the terminal WE and the enable signal supplied from the terminal EN are input to the AND circuits 52-1 to 52-N, and the outputs of the AND circuits 52-1 to 52-N are the fuse blocks 51-. 1-51-N.
フリップフロップ53−1〜53−(N−1)は、端子CLKから入力されるクロック信号に応じて、イネーブル信号を取り込んで後段にシフトさせるシフトレジスタの機能を有している。 The flip-flops 53-1 to 53- (N-1) have a function of a shift register that takes in an enable signal and shifts it to a subsequent stage in accordance with a clock signal input from a terminal CLK.
図9は、ヒューズブロックの一例を示す図である。
図8に示したヒューズブロック51−1の一例が示されている。他のヒューズブロック51−2〜51−Nも同様である。なお、図2に示した半導体装置1aと同一構成については同一符号を付している。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a fuse block.
An example of the fuse block 51-1 shown in FIG. 8 is shown. The same applies to the other fuse blocks 51-2 to 51-N. The same components as those of the
ヒューズブロック51−1は、図2に示した半導体装置1aの各要素の他に、読み出し回路511を備えている。
読み出し回路511は、SEN端子から読み出しを指示するセンス信号が入力されると、電気ヒューズ素子2の陰極側の電位(ノードN3の電位)を読み取り、出力端子ID[0]から出力する。
The fuse block 51-1 includes a
When a sense signal instructing readout is input from the SEN terminal, the
図8及び図9で示すような半導体装置50において、書き込み時、端子VBに書き込み電圧を印加している状態で、イネーブル信号、書き込み信号、クロック信号に応じて、書き込みを行うヒューズブロック51−1〜51−Nが選択され、切断が行われる。これにより、たとえば、どのヒューズブロック51−1〜51−Nで切断が行われるかによって、チップIDがプログラミングされる。
In the
端子SENからヒューズブロック51−1〜51−Nの書き込み内容を読み出すためのセンス信号が入力されると、各ヒューズブロック51−1〜51−Nの読み出し回路511から、電気ヒューズ素子2の状態に応じたノードN3の電位が読み出される。読み出された電位は、出力端子ID[0],ID[1],….ID[N−1]から、たとえば、チップIDとして出力される。
When a sense signal for reading the written contents of the fuse blocks 51-1 to 51-N is input from the terminal SEN, the state of the
このような半導体装置50の、各ヒューズブロック51−1〜51−Nに、第1の実施の形態で説明した書き込み制御回路10aを搭載することによって、チップIDなどが誤って書き込まれることを防止することができる。
By mounting the
なお、図8では、図2に示した書き込み制御回路10aを適用した例を説明したが、図5に示した書き込み制御回路10bを用いてもよい。
以上、実施の形態に基づき、本発明の書き込み制御回路及び半導体装置の一観点について説明してきたが、これらは一例にすぎず、上記の記載に限定されるものではない。
8 illustrates the example in which the
As described above, one aspect of the write control circuit and the semiconductor device of the present invention has been described based on the embodiment, but these are merely examples, and the present invention is not limited to the above description.
たとえば、書き込みトランジスタ3や、トランジスタ122,126はpチャネル型MOSFETとしてもよい。その場合は、適宜回路構成が変更される。また、MOSFETの代わりに、バイポーラトランジスタを用いてもよい。
For example, the
以上説明した複数の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(付記1) 電気的に1回限りの書き込みが行われる記憶素子への書き込みを、前記記憶素子への書き込みを指示する書き込み信号に応じて制御する書き込み制御部と、
電源電圧、または前記記憶素子へ供給される書き込み電圧の立ち上がり時に、一定期間、前記書き込み信号に係わらず前記記憶素子への書き込みを前記書き込み制御部に停止させる電圧検出部と、
を有することを特徴とする書き込み制御回路。
The following additional notes are further disclosed with respect to the plurality of embodiments described above.
(Additional remark 1) The write control part which controls the writing to the memory | storage element in which writing only once is electrically performed according to the write signal which instruct | indicates the writing to the said memory element,
A voltage detection unit that causes the write control unit to stop writing to the storage element regardless of the write signal at a rising time of a power supply voltage or a write voltage supplied to the storage element;
A write control circuit comprising:
(付記2) 前記書き込み制御部は、前記電源電圧、または前記書き込み電圧の立ち上がり時に前記電圧検出部から出力される信号によって、前記書き込み信号を無効にする論理回路を有していることを特徴とする付記1記載の書き込み制御回路。
(Additional remark 2) The said write-control part has a logic circuit which invalidates the said write signal by the signal output from the said voltage detection part at the time of the rise of the said power supply voltage or the said write voltage, It is characterized by the above-mentioned. The write control circuit according to
(付記3) 前記電圧検出部は、接地端子と前記書き込み電圧が印加される端子間に接続された、抵抗、コンデンサ、及び制御端子に前記電源電圧が印加されるトランジスタを具備する直列回路を有し、
前記トランジスタと前記コンデンサ間のノードの信号を前記書き込み制御部に供給して、前記電源電圧、または前記書き込み電圧の立ち上がり時に、前記記憶素子への書き込みを前記書き込み制御部に停止させることを特徴とする付記1または2に記載の書き込み制御回路。
(Supplementary Note 3) The voltage detection unit includes a series circuit including a resistor, a capacitor, and a transistor to which the power supply voltage is applied to a control terminal, connected between a ground terminal and a terminal to which the write voltage is applied. And
A signal of a node between the transistor and the capacitor is supplied to the write control unit, and writing to the storage element is stopped by the write control unit when the power supply voltage or the write voltage rises. The write control circuit according to
(付記4) 前記書き込み信号は、レベルシフタにより前記電源電圧の信号レベルから、前記書き込み電圧の信号レベルに昇圧された信号であることを特徴とする付記1乃至3の何れか1つに記載の書き込み制御回路。
(Supplementary note 4) The write signal according to any one of
(付記5) 前記直列回路の時定数と、前記書き込み制御部のトランジスタの閾値電圧に基づいて、前記一定期間が設定されていることを特徴とする付記3または4の何れか一つに記載の書き込み制御回路。
(Additional remark 5) The said fixed period is set based on the time constant of the said series circuit, and the threshold voltage of the transistor of the said write-control part, The
(付記6) 電気的に1回限りの書き込みが行われる記憶素子と、
前記記憶素子に接続され、制御信号に応じて、書き込み電圧による電流を前記記憶素子に流すか否かを制御する書き込みトランジスタと、
前記記憶素子への書き込みを指示する書き込み信号に応じた前記制御信号を出力して、前記記憶素子への書き込みを制御する書き込み制御部と、
電源電圧、または前記書き込み電圧の立ち上がり時に、一定期間、前記書き込み信号に係わらず前記記憶素子への書き込みを前記書き込み制御部に停止させる電圧検出部と、
を有することを特徴とする半導体装置。
(Supplementary Note 6) A storage element that is electrically written only once, and
A write transistor that is connected to the storage element and controls whether or not a current caused by a write voltage flows through the storage element in accordance with a control signal;
A write control unit for controlling the writing to the storage element by outputting the control signal according to a writing signal instructing writing to the storage element;
A voltage detection unit that causes the write control unit to stop writing to the storage element regardless of the write signal for a certain period of time when the power supply voltage or the write voltage rises;
A semiconductor device comprising:
1 半導体装置
2 電気ヒューズ素子
3 書き込みトランジスタ
10 書き込み制御回路
11 書き込み制御部
12 電圧検出部
13 レベルシフタ
VB,VDD,WE 端子
VSS 接地端子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
電源電圧、または前記記憶素子へ供給される書き込み電圧の立ち上がり時に、一定期間、前記書き込み信号に係わらず前記記憶素子への書き込みを前記書き込み制御部に停止させる電圧検出部と、
を有することを特徴とする書き込み制御回路。 A write control unit that controls writing to the storage element that is electrically written only once according to a write signal that instructs writing to the storage element;
A voltage detection unit that causes the write control unit to stop writing to the storage element regardless of the write signal at a rising time of a power supply voltage or a write voltage supplied to the storage element;
A write control circuit comprising:
前記トランジスタと前記コンデンサ間のノードの信号を前記書き込み制御部に供給して、前記電源電圧、または前記書き込み電圧の立ち上がり時に、前記記憶素子への書き込みを前記書き込み制御部に停止させることを特徴とする請求項1または2に記載の書き込み制御回路。 The voltage detection unit includes a series circuit including a resistor, a capacitor, and a transistor to which the power supply voltage is applied to a control terminal, connected between a ground terminal and a terminal to which the write voltage is applied,
A signal of a node between the transistor and the capacitor is supplied to the write control unit, and writing to the storage element is stopped by the write control unit when the power supply voltage or the write voltage rises. The write control circuit according to claim 1.
前記記憶素子に接続され、制御信号に応じて、書き込み電圧による電流を前記記憶素子に流すか否かを制御する書き込みトランジスタと、
前記記憶素子への書き込みを指示する書き込み信号に応じた前記制御信号を出力して、前記記憶素子への書き込みを制御する書き込み制御部と、
電源電圧、または前記書き込み電圧の立ち上がり時に、一定期間、前記書き込み信号に係わらず前記記憶素子への書き込みを前記書き込み制御部に停止させる電圧検出部と、
を有することを特徴とする半導体装置。 A storage element that is electrically written only once;
A write transistor that is connected to the storage element and controls whether or not a current caused by a write voltage flows through the storage element in accordance with a control signal;
A write control unit for controlling the writing to the storage element by outputting the control signal according to a writing signal instructing writing to the storage element;
A voltage detection unit that causes the write control unit to stop writing to the storage element regardless of the write signal for a certain period of time when the power supply voltage or the write voltage rises;
A semiconductor device comprising:
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