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JP3103163B2 - 不揮発性半導体記憶回路 - Google Patents

不揮発性半導体記憶回路

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Publication number
JP3103163B2
JP3103163B2 JP03281313A JP28131391A JP3103163B2 JP 3103163 B2 JP3103163 B2 JP 3103163B2 JP 03281313 A JP03281313 A JP 03281313A JP 28131391 A JP28131391 A JP 28131391A JP 3103163 B2 JP3103163 B2 JP 3103163B2
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JP
Japan
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fuse
information
dummy
memory cell
inverter
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JP03281313A
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JPH05120894A (ja
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誠 柳沢
正夫 中野
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ヒューズ及びフリップ
フロップを備え、ヒューズの切断/非切断に情報を対応
させて冗長メモリセル使用/不使用等を記憶する不揮発
性半導体記憶回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、RAMの要部概略構成を示す。
【0003】このRAMのメモリセルアレイ10は、本
来のメモリセルアレイ11と、冗長メモリセル行12
と、冗長メモリセル列13とを備えている。アドレスA
0A1A2は、アドレスバッファレジスタ14に保持さ
れた後、ロウデコーダ15でデコードされ、メモリセル
アレイ11の1行が選択される。
【0004】11に不良がある場合に使用される冗長メ
モリセル行12の置換回路は、次のように構成されてい
る。
【0005】すなわち、不揮発性の切換ロウアドレス記
憶回路16には、冗長メモリセル行12で置換されるメ
モリセルアレイ11のロウアドレスB0B1B2が保持
されている。アドレスバッファレジスタ14に保持され
たアドレスのビットA0、A1及びA2は、それぞれイ
クスクルーシブノアゲート17、18及び19の一方の
入力端子に供給され、イクスクルーシブノアゲート1
7、18及び19の他方の入力端子には、それぞれ切換
ロウアドレス記憶回路16に保持されたロウアドレスの
ビットB0、B1及びB2が供給される。イクスクルー
シブノアゲート17、18及び19の出力はアンドゲー
ト20に供給され、アンドゲート20の出力は、A0=
B0、A1=B1かつA2=B2が成立するときに高レ
ベルとなり、アンドゲート21が開かれているとき、ア
ンドゲート21を通ってロウデコーダ15及び冗長メモ
リセル行12に供給される。
【0006】これにより、ロウデコーダ15が非選択状
態となり、かつ、冗長メモリセル行12が選択されて、
メモリセルアレイ11のロウアドレスB0B1B2の1
行が冗長メモリセル行12で置換される。
【0007】冗長メモリセル行12を使用するか否かの
情報は、不揮発性の冗長メモリセル使用/不使用記憶回
路30に保持されており、その保持値がアンドゲート2
1に供給されてアンドゲート21が開閉される。冗長メ
モリセル使用/不使用記憶回路30は、書込みパルス発
生回路22から1個の書込みパルスφが供給されると、
その記憶内容が確定する。書込みパルス発生回路22
は、パワーオン信号を受け取った後、ロウアドレススト
ローブ信号*RASが最初に立ち下がった時点で、1個
の書込みパルスφを生成し出力する。
【0008】冗長メモリセル使用/不使用記憶回路30
は、図3に示す如く、フリップフロップ31と、ヒュー
ズ切断/非切断に対応した情報をこのフリップフロップ
31に書き込むフューズ情報書込み回路32とからな
る。
【0009】フリップフロップ31は、2個のインバー
タを環状接続した構成であり、CMOSインバータ33
の出力端がnMOSトランジスタ34のゲートに接続さ
れ、nMOSトランジスタ34のドレインがCMOSイ
ンバータ33の入力端に接続され、nMOSトランジス
タ34のソースがグランド線に接続されている。
【0010】フューズ情報書込み回路32は、情報ヒュ
ーズ35の一端が電源供給線VCCに接続され、情報ヒ
ューズ35の他端がnMOSトランジスタ36のドレイ
ンに接続され、nMOSトランジスタ36のソースがn
MOSトランジスタ37のドレインに接続され、nMO
Sトランジスタ37のソースがグランド線に接続され、
nMOSトランジスタ37のゲートが電源供給線VCC
に接続されている。また、nMOSトランジスタ36の
ドレインがCMOSインバータ33の入力端に接続さ
れ、nMOSトランジスタ36のゲートに書込みパルス
φが供給され、CMOSインバータ33の出力端から冗
長メモリセル使用/不使用信号FSが取り出される。
【0011】図2において、冗長メモリセル行12の上
記置換回路と同様の不図示の回路が冗長メモリセル列1
3に対しても備えられている。
【0012】上記構成において、冗長メモリセル行12
を使用する場合には、情報ヒューズ35が例えばレーザ
で熔断される。この場合、冗長メモリセル使用/不使用
記憶回路30に図4(A)に示すような書込みパルスφ
を供給すると、CMOSインバータ33は、入力電圧
(*FS)が低レベル、出力電圧が高レベルとなり、こ
の状態がパワーオフまで保持される。
【0013】これに対し、冗長メモリセル行12を使用
しない場合には、情報ヒューズ35が切断されず、図4
(B)に示すようにCMOSインバータ33は最初、入
力電圧が高レベル、出力電圧が低レベルとなっている。
書込みパルスφが高レベルになると、電源供給線VCC
から情報ヒューズ35を通ってnMOSトランジスタ3
6側に電流が流れ、CMOSインバータ33の入力電圧
(*FS)が少し低下するが、CMOSインバータ33
の出力電圧は高レベルのままであり、この状態がパワー
オフまで保持される。
【0014】情報ヒューズ35は、ポリシリコンにイオ
ンを注入して形成される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリシ
リコンへのイオン注入量のばらつきにより、情報ヒュー
ズ35の抵抗値にばらつきが生じ、また、nMOSトラ
ンジスタ36及び37のオン抵抗値にもばらつきがある
ので、図4(B)中に点線で示す如く、情報ヒューズ3
5での電圧降下によりCMOSインバータ33の入力電
圧がCMOSインバータ33のしきい電圧以下となっ
て、CMOSインバータ33の出力電圧が高レベルにな
る場合がある。この場合、nMOSトランジスタ34が
オン状態となって、書込みパルスφが低レベルに遷移し
ても、情報ヒューズ35を流れる電流はnMOSトラン
ジスタ34を通ってグランド線に流れ、CMOSインバ
ータ33は入力電圧が低レベル、出力電圧がが高レベル
のままとなり、この状態が保持される。
【0016】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、情報ヒューズの抵抗値及びスイッチ素子のオン抵抗
値にばらつきがあっても誤動作することがない不揮発性
半導体記憶回路を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段及びその作用】本発明に係
る不揮発性半導体記憶回路を、実施例図中の対応する構
成要素の符号を引用して説明する。
【0018】この不揮発性半導体記憶回路は、例えば図
1に示す如く、ヒューズ情報書き込み回路32Aとフリ
ップフロップ31Aとを備えている。ヒューズ情報書き
込み回路32Aは、切断したか否かで2値を表す情報ヒ
ューズ35と切断されないダミーヒューズ38とオン抵
抗をもつスイッチ素子36とがこの順に直列接続され、
両端間に電源電圧が印加される。この情報ヒューズ35
とダミーヒューズ38は、互いに同一条件の下で形成さ
れる。フリップフロップ31Aのデータ入力端には、情
報ヒューズ35とダミーヒューズ38の接続部分が接続
されている。そして、書き込みパルスφに応答してスイ
ッチ素子36がオンし、情報ヒューズ35の切断/非切
断に応じた2値がフリップフロップ31Aに保持され、
保持内容が出力される。
【0019】情報ヒューズ35が切断されていない場
合、情報ヒューズ35及びダミーヒューズ38の抵抗値
は、製造プロセス条件の変動によりばらつきがあるが、
情報ヒューズ35とダミーヒューズ38は、互いに同一
条件の下で形成されるので、両ばらつきの影響は同一に
なり、例えば、情報ヒューズ35及びダミーヒューズ3
8の形状及び寸法を同一にすれば、両ヒューズの抵抗値
は互いに等しくなる。したがって、スイッチ素子36を
オン状態にしたとき、スイッチ素子36のオン抵抗値と
ダミーヒューズ38の抵抗値の和を必ず情報ヒューズ3
5の抵抗値よりも大きくすることができる。これによ
り、情報ヒューズ35を切断しないときと切断したとき
とで異なる論理レベルの電圧をフリップフロップ31A
に供給して保持させることができ、情報ヒューズの抵抗
にばらつきがあっても、不揮発性半導体記憶回路が誤動
作することがない。
【0020】本発明の第1態様では、フリップフロップ
31Aは、入力端が情報ヒューズ35とダミーヒューズ
38の接続部分に接続された第1インバータ33と、入
力端が第1インバータ33の出力端に接続され、出力端
がダミーヒューズ38とスイッチ素子36との接続部分
に接続された第2インバータ34とを有する。
【0021】この構成の場合、情報ヒューズ35を切断
せず、かつ、第1インバータ33の出力電圧が高レベル
のとき、第2インバータ34に流れる電流を低減でき、
第2インバータ34をより微細化することができる。
【0022】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。
【0023】図1は、図3に対応した冗長メモリセル使
用/不使用記憶回路30Aを示す。この冗長メモリセル
使用/不使用記憶回路30Aは、フリップフロップ31
Aとフューズ情報書込み回路32Aとからなる。
【0024】フリップフロップ31Aは、CMOSイン
バータ33の出力端がnMOSトランジスタ34のゲー
トに接続され、nMOSトランジスタ34のドレインが
ダミーヒューズ38を介しCMOSインバータ33の入
力端に接続され、nMOSトランジスタ34のソースが
グランド線に接続されており、CMOSインバータ33
の出力端から冗長メモリセル使用/不使用信号FSが取
り出される。
【0025】フューズ情報書込み回路32Aは、情報ヒ
ューズ35の一端が電源供給線VCCに接続され、情報
ヒューズ35の他端がダミーヒューズ38の一端に接続
され、ダミーヒューズ38の他端がnMOSトランジス
タ36のドレインに接続され、nMOSトランジスタ3
6のソースがnMOSトランジスタ37のドレインに接
続され、nMOSトランジスタ37のソースがグランド
線に接続されている。そして、nMOSトランジスタ3
7のゲートが電源供給線VCCに接続され、nMOSト
ランジスタ36のゲートに書込みパルスφが供給され
る。
【0026】nMOSトランジスタ37は、回路素子の
微細化に伴いnMOSトランジスタ36の端子間印加電
圧を緩和するために用いられたものであり、必須ではな
く、回路素子のサイズやVCCの電圧に応じて用いられ
る。
【0027】情報ヒューズ35とダミーヒューズ38と
は、互いに同一構成であり、ポリシリコンにイオンを注
入して形成される。プロセス条件の変動によりこのイオ
ン注入量が変動し、情報ヒューズ35及びダミーヒュー
ズ38の抵抗値にばらつきが生じても、情報ヒューズ3
5及びダミーヒューズ38は互いに同一条件の下で形成
されるので、情報ヒューズ35の抵抗値とダミーヒュー
ズ38の抵抗値は同一になっている。
【0028】次に、上記の如く構成された本実施例の動
作を、図2の冗長メモリセル行12を使用しない場合、
すなわち、情報ヒューズ35が切断されていない場合を
説明する。情報ヒューズ35が切断されている場合の動
作は、上記従来技術で説明したのと同一である。
【0029】パワーオンでCMOSインバータ33の出
力電圧が高レベルとなっているとき、nMOSトランジ
スタ34がオン状態となり、電流は情報ヒューズ35及
びダミーヒューズ38を通ってnMOSトランジスタ3
4側に流れる。情報ヒューズ35の抵抗値とダミーヒュ
ーズ38の抵抗値とは互いに等しいので、nMOSトラ
ンジスタ34のオン抵抗値とダミーヒューズ38の抵抗
値との和は、必ず情報ヒューズ35の抵抗値よりも大き
くなり、CMOSインバータ33の入力端の電圧は必ず
VCC/2以上となって、CMOSインバータ33は入
力電圧が高レベル、出力電圧が低レベルとなり、nMO
Sトランジスタ34がオフ状態になる。
【0030】書込みパルスφが高レベルに遷移すると、
nMOSトランジスタ36がオン状態となり、電流は情
報ヒューズ35及びダミーヒューズ38を通ってnMO
Sトランジスタ36側に流れる。nMOSトランジスタ
36及び37のオン抵抗値とダミーヒューズ38の抵抗
値との和は、必ず情報ヒューズ35の抵抗値よりも大き
いので、CMOSインバータ33の入力端の電圧は必ず
VCC/2以上となり、図4(B)中に点線で示すよう
にはならない。したがって、冗長メモリセル使用/不使
用記憶回路30Aが誤動作することがない。1 なお、本発明には外にも種々の変形例が含まれる。例え
ば、上記実施例では記憶回路30Aを冗長メモリセル使
用/不使用の情報記憶に適用した場合を説明したが、他
の固定情報の記憶に適用できることは勿論である。
【0031】
【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る不揮発
性半導体記憶回路では、ダミーヒューズが情報ヒューズ
に直列接続され、情報ヒューズとダミーヒューズが互い
に同一条件の下で形成されており、製造プロセス条件が
変動しても、情報ヒューズの抵抗値及びダミーヒューズ
の抵抗値へのばらつきの影響は互いに同一になるので、
スイッチ素子をオン状態にしたとき、スイッチ素子のオ
ン抵抗値とダミーヒューズの抵抗値の和を必ず情報ヒュ
ーズの抵抗値よりも大きくすることができ、これによ
り、情報ヒューズを切断しないときと切断したときとで
異なる論理レベルの電圧をフリップフロップに供給して
保持させることができ、情報ヒューズの抵抗値及びスイ
ッチ素子のオン抵抗値にばらつきがあっても不揮発性半
導体記憶回路が誤動作することがないという優れた効果
を奏し、半導体装置の信頼性向上に寄与するところが大
きい。
【0032】本発明の第1態様では、フリップフロップ
を、第1インバータ、第2インバータ及びダミーヒュー
ズを環状接続して構成しているので、情報ヒューズを切
断せず、かつ、第1インバータの出力電圧が高レベルの
とき、第2インバータに流れる電流を低減でき、第2イ
ンバータをより微細化することができるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の冗長メモリセル使用/不使
用記憶回路図である。
【図2】冗長メモリセル使用/不使用記憶回路が適用さ
れたRAMの要部概略構成図である。
【図3】従来の冗長メモリセル使用/不使用記憶回路図
である。
【図4】冗長メモリセル使用/不使用記憶回路の信号波
形図である。
【符号の説明】
10 メモリセルアレイ 12 冗長メモリセル行 13 冗長メモリセル列 16 切換ロウアドレス記憶回路 17、18、19 イクスクルーシブノアゲート 20、21 アンドゲート 30、30A 冗長メモリセル使用/不使用記憶回路 31、31A フリップフロップ 32、32A フューズ情報書込み回路 33 CMOSインバータ 34、36、37 nMOSトランジスタ 35 情報ヒューズ 38 ダミーヒューズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11C 29/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 切断したか否かで2値を表す情報ヒュー
    ズ(35)と切断されないダミーヒューズ(38)とオ
    ン抵抗をもつスイッチ素子(36)とがこの順に直列接
    続され、該情報ヒューズと該ダミーヒューズとが互いに
    同一条件の下で形成され、両端間に電源電圧が印加され
    たヒューズ情報書き込み回路(32A)と、 該情報ヒューズと該ダミーヒューズの接続部分がデータ
    入力端に接続されたフリップフロップ(31A)とを有
    し、 書き込みパルス(φ)に応答して該スイッチ素子がオン
    し、該情報ヒューズの切断/非切断に応じた2値が該フ
    リップフロップに保持され、保持内容が出力されること
    を特徴とする不揮発性半導体記憶回路。
  2. 【請求項2】 前記フリップフロップ(31A)は、 入力端が前記情報ヒューズ(35)と前記ダミーヒュー
    ズ(38)の接続部分に接続された第1インバータ(3
    3)と、 入力端が該第1インバータの出力端に接続され、出力端
    が該ダミーヒューズと前記スイッチ素子(36)との接
    続部分に接続された第2インバータ(34)と、 を有することを特徴とする請求項1記載の不揮発性半導
    体記憶回路。
JP03281313A 1991-10-28 1991-10-28 不揮発性半導体記憶回路 Expired - Lifetime JP3103163B2 (ja)

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