專利名稱：自停止電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在半導(dǎo)體芯片的產(chǎn)品壽命已盡之后主動停止工作的技術(shù)。
背景技術(shù)：
以往，已知有在滿足預(yù)定條件時利用內(nèi)部生成的電壓信號來切 斷保險絲型開關(guān)裝置以達(dá)到永久地破壞或停止功能的自破壞集成電 路(參照專利文獻(xiàn)1 )。專利文獻(xiàn)1:日本特開平7 - 297288號公報發(fā)明內(nèi)容如果始終持續(xù)使用產(chǎn)品壽命已盡的產(chǎn)品，則將導(dǎo)致錯誤工作或 功能失常，從而使威脅使用者利益或安全的風(fēng)險增大。在上述自破壞集成電路中，由于在使電路自破壞或功能停止后 不能再次恢復(fù)電路的工作，所以不能區(qū)別是由故障導(dǎo)致的功能停止 還是由自破壞導(dǎo)致的正常工作的停止。另外， 一旦進(jìn)行功能停止， 就無法恢復(fù)電路的工作，所以存在難以進(jìn)行故障分析的缺點。本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片的產(chǎn)品壽命已盡之后主動 地停止工作。本發(fā)明的另 一 目的在于通過實現(xiàn)自停止后的工作恢復(fù)來確保故 障分析的容易性。為了實現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片的產(chǎn)品壽命已盡之后主動地停止工作， 本發(fā)明采用了如下的自停止電路的結(jié)構(gòu)，其包括存儲元件，所存 儲的電荷量隨著時間的經(jīng)過而變化；和判斷電路，在判斷出該存儲 元件的電荷量已變化到預(yù)定量的時刻產(chǎn)生停止信號以停止該半導(dǎo)體芯片上的功能塊的本來的工作。上述存儲元件可以包括構(gòu)成為非易失性半導(dǎo)體存儲元件的場效應(yīng)晶體管。如果還包括用于觀測上述停止信號的外部輸出端子，則能夠容 易地確認(rèn)產(chǎn)品壽命已盡之后的自停止?fàn)顟B(tài)。如果還包括用于輸入抵消上述停止信號的取消信號的外部輸入 端子，則能夠?qū)崿F(xiàn)自停止后的工作恢復(fù)。在采用構(gòu)成為所存儲的電荷的量隨著時間的經(jīng)過而減少的存儲 元件的情況下，還設(shè)置生成使該存儲元件電荷釋放電荷的擦除脈沖 序列的擦除電路，以該存儲元件的電荷量低于預(yù)定的閾值為條件， 上述判斷電路產(chǎn)生停止信號。在這種情況下，通過經(jīng)由外部寫入端 子向該存儲元件再次注入電荷，也可以實現(xiàn)自停止后的工作恢復(fù)。本發(fā)明通過上述結(jié)構(gòu)而具有在產(chǎn)品壽命已盡之后進(jìn)行自停止的 功能，并且可以實現(xiàn)自停止后的工作恢復(fù)，能夠克服無法區(qū)別產(chǎn)品 是由于何種故障而偶然發(fā)生破壞、還是由于產(chǎn)品壽命而正當(dāng)?shù)刈酝?止這樣的現(xiàn)有技術(shù)所具有的缺陷。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠確保產(chǎn)品壽命已盡或發(fā)生故障的產(chǎn)品 不會導(dǎo)致錯誤工作或功能故障而威脅利用者的利益和安全，并且能 夠容易地進(jìn)行以往難以實現(xiàn)的停止后的分析。


的概略的框圖。圖2是說明圖1的自停止電路的工作的時序圖。圖3是示出本發(fā)明的自停止電路中能夠使用的非易失性存儲元件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例的電路圖。圖4是用于說明圖3的非易失性存儲元件的工作的圖。圖5是示出安裝有本發(fā)明另一實施方式的自停止電路的半導(dǎo)體芯片的概略的框圖。圖6是示出安裝有本發(fā)明又一實施方式的自停止電路的半導(dǎo)體 芯片的概略的框圖。標(biāo)號i兌明1半導(dǎo)體芯片10系統(tǒng)電路20、 20a、 20b、 20c非易失性存儲元件21、 21a、 21b、 21c電壓輸出信號 30擦除電路31擦除信號 40判斷電^各41、 41a、 41b、 41c停止信號50、 50a、 50b、 50c寫入端子51、 51a、 51b、 51c寫入信號 52停止信號觀測端子53取消信號輸入端子60、 60a、 60b、 60c功能塊70、 70a、 70b、 70c寫入端子用焊盤71停止信號觀測焊盤72取消信號輸入焊盤200場效應(yīng)晶體管201、 201a、 201b、 201c擦除信號輸入202、 202a、 202b、 202c寫入信號輸入203、 203a、 203b、 203c電壓輸出 221、 222、 231 ~ 233、 241 ~ 243開關(guān) 250讀出放大器260 "或非"(NOR)電路261 "或非"信號800電荷注入指令電路801電荷注入控制電路 802寫入信號輸入 803指令信號 804指令信號輸入具體實施方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。的概略的框圖。本實施方式的半導(dǎo)體芯片1具有的系統(tǒng)電路10包括 存儲電荷的非易失性存儲元件20、電壓輸出信號21、擦除電路30、 擦除信號31、判斷電路40、停止信號41、寫入信號51、作為被控 制電路的功能塊60、寫入端子用焊盤70、停止信號觀測焊盤71、取 消信號輸入焊盤72、電荷注入指令電路800、電荷注入控制電路801、 以及指令信號803。半導(dǎo)體芯片1具有寫入端子50、停止信號觀測 端子52以及取消信號觀測端子53,寫入端子50被引線接合到寫入 端子用焊盤70，停止信號觀測端子52被引線接合到停止信號觀測焊 盤71，取消信號輸入端子53被引線接合到取消信號輸入焊盤72。寫入端子用焊盤70被連接到電荷注入控制電路801的寫入信號 輸入802。電荷注入指令電路800通過指令信號803纟皮連接到電荷注 入控制電路801的指令信號輸入804。電荷注入控制電路801通過寫 入信號51被連接到非易失性存儲元件20的寫入信號輸入202。擦除 電路30通過擦除信號31被連接到非易失性存儲元件20的擦除信號 輸入201。非易失性存儲元件20的輸出203通過電壓輸出信號21 被連接到判斷電路40。判斷電路40的輸出通過停止信號41被連接 到功能塊60以及停止信號觀測焊盤71。取消信號輸入焊盤72向判 斷電路40供給從外部供給的取消信號。在此，在本實施方式中，當(dāng)向非易失性存儲元件20提供寫入信 號51時，存儲在非易失性存儲元件20中的電荷量增加，輸出203 的電壓上升，當(dāng)向非易失性存儲元件20提供擦除信號31時，非易失性存儲元件20的輸出203的電壓與提供了該擦除信號31的時間 成比例地逐漸降低。另外，當(dāng)來自非易失性存儲元件20的電壓輸出 信號21低于一定的閾值時，判斷電路40輸出停止信號41。圖2是說明圖1的自停止電路的工作的時序圖。最初，從寫入 端子50向非易失性存儲元件20注入電荷。于是，非易失性存儲元 件20的輸出203的電壓上升，判斷電路40通過斷開(OFF)停止信 號41的輸出來解除功能塊60的工作停止。此時，從電荷注入指令電路800向電荷注入控制電路801輸入 是否允許從寫入端子50注入電荷的指令信號803。因此，在從電荷 注入指令電路800向電荷注入控制電^各801輸入了寫入允許的指令 信號803時，從寫入端子50向非易失性存儲元件20注入電荷。通 過設(shè)置電荷注入指令電路800和電荷注入控制電路801,不會由于來 自寫入端子50的錯誤寫入而解除功能塊60的工作停止，能夠防止 設(shè)計者未意圖的工作停止的解除。當(dāng)在上述工作停止解除狀態(tài)中擦除電路30連續(xù)或間歇地輸出擦 除信號31時，非易失性存儲元件20的輸出203的電壓與提供了擦 除信號31的時間成比例地逐漸降低，當(dāng)提供了擦除信號31的時間 的累積超過某一定值時，非易失性存儲元件20的輸出203的電壓低 于判斷電路40的閾值，判斷電路40通過接通(ON)停止信號41 來停止功能塊60的工作。在此，通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)擦除信號31的輸出間隔，可以任意地設(shè) 定直到判斷電路40接通停止信號41的時間，能夠設(shè)定產(chǎn)品的工作 壽命。通過對經(jīng)過外部端子52的停止信號41的觀測，可易于確認(rèn)功 能塊60通過停止信號41的接通而到達(dá)自停止?fàn)顟B(tài)的情況。而且， 如果通過經(jīng)由其他外部端子53向判斷電路40提供了取消信號而暫 時斷開停止信號41,就能夠?qū)崿F(xiàn)自停止后的工作恢復(fù)。另外，通過 經(jīng)由寫入端子50向非易失性存儲元件20再次注入電荷，也可以實 現(xiàn)自停止后的工作恢復(fù)。此外，在本實施方式中，設(shè)向非易失性存儲元件20注入的電荷 量與輸出203的電壓成比例，即使沒有嚴(yán)格地成比例，如果能保證 單調(diào)增加性，也不會有損本實施方式的意圖。另外，設(shè)當(dāng)電荷量增 加時電壓上升，但也可以使符號相反而設(shè)為當(dāng)電荷量降低時電壓上升。另外，也可以在半導(dǎo)體芯片l中不設(shè)置寫入端子50，而在制造 該半導(dǎo)體芯片i時對非易失性存儲元件20設(shè)定了初始電荷量以后， 將作為內(nèi)部端子的寫入端子用焊盤70密封到組件內(nèi)而無法在組件組 裝后再次注入電荷。由此，不會由于來自半導(dǎo)體芯片1的外部端子 的錯誤工作而解除功能塊60的工作停止，能夠防止設(shè)計者未意圖的 工作停止的解除。另外，由于能夠去除用于寫入信號51的外部端子， 所以能夠削減半導(dǎo)體芯片1的外部端子數(shù)量。圖3是示出本發(fā)明的自停止電路中能使用的非易失性存儲元件 20的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例。圖3的非易失性存儲元件20包括具有柵極G、 源極S、漏極D、浮動?xùn)艠OFG的場效應(yīng)晶體管200;第1 ~第8開 關(guān)221、 222、 231 - 233、 241~ 243;讀出放大器250;"或非"電路 (NOR circuit) 260。讀出放大器250產(chǎn)生與在場效應(yīng)晶體管200的 源極S與漏極D之間流過的電流對應(yīng)的電壓輸出信號21。"或非" 電路260通過擦除信號31與寫入信號51的邏輯"或非"運(yùn)算而生 成"或非"信號261。第1開關(guān)221根據(jù)"或非"信號261來連接場 效應(yīng)晶體管200的漏極D和電源VR1。第2開關(guān)222根據(jù)寫入信號 51來連接場效應(yīng)晶體管200的漏極D和電源VR2。第3開關(guān)231根 據(jù)"或非"信號261來連接場效應(yīng)晶體管200的柵極G與電源VR2。 第4開關(guān)232根據(jù)寫入信號51來連接場效應(yīng)晶體管200的柵極G和 電源Vw。第5開關(guān)233根據(jù)擦除信號31來連接場效應(yīng)晶體管200 的柵極G和0V。第6開關(guān)241根據(jù)"或非"信號261來連接場效應(yīng) 晶體管200的柵極S和0V。第7開關(guān)242根據(jù)寫入信號51來連接 場效應(yīng)晶體管200的源極S和0V。第8開關(guān)243根據(jù)擦除信號31 來連"l妄場效應(yīng)晶體管200的源才及S和電源VE 。
在此，vE〉vw〉vR2>vR1〉ov。圖4是用于說明圖3的非易失性存儲元件20的工作的圖。在此， 將場效應(yīng)晶體管200的漏極電壓、柵極電壓、源極電壓分別稱為"D 電壓"、"G電壓"、"S電壓"。此外，假設(shè)禁止同時接通擦除信號31 和寫入信號51。首先，在擦除信號31斷開且寫入信號51接通的情況下，通過 第2開關(guān)222將VR2作為D電壓向場效應(yīng)晶體管200供給，通過第4 開關(guān)232將Vw作為G電壓向場效應(yīng)晶體管200供給，通過第7開 關(guān)242將OV作為S電壓向場效應(yīng)晶體管200供給，其結(jié)果，向浮 動?xùn)艠OFG注入電荷(寫入工作)。在擦除信號31接通且寫入信號51斷開的情況下，通過第5開 關(guān)233將OV作為G電壓向場效應(yīng)晶體管200供給，通過第8開關(guān) 243將VE作為S電壓向場效應(yīng)晶體管200供給，其結(jié)果，浮動?xùn)艠O FG內(nèi)的電荷被釋放(擦除工作)。在擦除信號31和寫入信號51都斷開的情況下，通過第1開關(guān) 221將VR作為D電壓向場效應(yīng)晶體管200供給，通過第3開關(guān)231 將VR2作為G電壓向場效應(yīng)晶體管200供給，通過第6開關(guān)241將 OV作為S電壓向場效應(yīng)晶體管200供給，其結(jié)果，如果在浮動?xùn)艠O FG中存儲有許多電荷，則在源極S與漏極D之間不流過電流，而如 果電荷較少，則流過電流。由此，能夠根據(jù)讀出放大器250的輸出 來判斷存儲在浮動?xùn)艠OFG內(nèi)的電荷的量(讀出工作)。此外，對于上述說明中的浮動?xùn)艠OFG，只要是發(fā)揮本發(fā)明的實 質(zhì)性功能的電荷存儲層即可，對通常的場效應(yīng)晶體管的浮動?xùn)艠O并 不限定其實體。圖5是示出安裝有本發(fā)明的另一實施方式的自停止電路的半導(dǎo) 體芯片的概略的框圖。本實施方式的半導(dǎo)體芯片1具有第1~第3 寫入端子50a、 50b、 50c，在內(nèi)部的系統(tǒng)電路10中具備第1~第3 非易失性存儲元件20a、 20b、 20c、第1 ~第3停止信號41a、 41b、 41c、第l 第3功能塊60a、 60b、 60c。 70a、 70b、 70c是寫入端子用焊盤，51a、 51b、 51c是寫入信號，201a、 201b、 201c是擦除信號 輸入，202a、 202b、 202c是寫入信號輸入，203a、 203b、 203c是電 壓輸出，21a、 21b、 21c是電壓輸出信號。
在本實施方式中，可以將第1非易失性存儲元件20a分配給第1 功能塊60a，將第2非易失性存儲元件20b分配給第2功能塊60b， 將第3非易失性存儲元件20c分配給第3功能塊60c。在這種情況下， 判斷電路40供給相互獨立的第1 ~第3判斷信號41a、 41b、 41c。
為了提高判斷結(jié)果的可靠性，判斷電路40也可以在判斷出第 1 ~第3非易失性存儲元件20a、 20b、 20c的各自存儲電荷量減少至 預(yù)定量的時刻，同時產(chǎn)生第1 ~第3停止信號41a、 41b、 41c。還可 以根據(jù)第1 ~第3非易失性存儲元件20a、 20b、 20c的存儲電荷量的 合計值來進(jìn)行判斷。
另外，判斷電路40也可以在判斷出第1 ~第3非易失性存儲元 件20a、 20b、 20c中的例如2個存儲元件的電荷量減少至預(yù)定量的 時刻，按照多數(shù)邏輯，同時產(chǎn)生第1 ~第3停止信號41a、 41b、 41c。
另外，判斷電路40也可以以根據(jù)第1 第3非易失性存儲元件 20a、 20b、 20c的輸出模式階段性地停止第1 ~第3功能塊60a、 60b、 60c的各自本來的工作的方式，依次產(chǎn)生第1 ~第3停止信號41a、 41b、 41c。
此外，當(dāng)然，利用多個非易失性存儲元件時的該非易失性存儲 元件的數(shù)量并不限于3個。
圖6是示出安裝有本發(fā)明的又一實施方式的自停止集成電路的 半導(dǎo)體芯片的概略的框圖。在本實施方式的系統(tǒng)電路10中，省略了 圖1中的電荷注入指令電路800、電荷注入控制電路801以及擦除電 路30的配置。
根據(jù)本實施方式，在該半導(dǎo)體芯片1制造時或產(chǎn)品上市前，例 如通過電子束單元預(yù)先向非易失性存儲元件20注入判斷電路40使 停止信號41斷開的程度的量的電荷。當(dāng)從該初始狀態(tài)經(jīng)過了充分的 時間時，由于隧道效應(yīng)而損失非易失性存儲元件20的電荷，輸出203的電壓與時間成比例地逐漸降低。不久，當(dāng)時間的累積超過某一定
值時，非易失性存儲電荷元件20的輸出203的電壓低于判斷電路40 的閾值，判斷電路40接通停止信號4來使功能塊60的工作停止。
通常，由隧道效應(yīng)導(dǎo)致的非易失性存儲元件20的電荷量減少是 微量的，所以如果在制造時或產(chǎn)品上市前適當(dāng)?shù)卦O(shè)定向非易失性存 儲元件20注入的電荷量和判斷電路40的闊值，就能夠以數(shù)年為單 位來設(shè)定直到停止信號41接通的時間。因此，通過組合本實施方式， 可以在制造階段對產(chǎn)品設(shè)定直到工作停止的壽命。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
如以上說明那樣，安裝了本發(fā)明的自停止電路的產(chǎn)品具有對自 的產(chǎn)品壽命進(jìn)行檢測并主動地停止工作的功能，作為免受由于產(chǎn)品 的壽命已盡之后產(chǎn)生的劣化故障或錯誤工作而產(chǎn)生的預(yù)想以外的工 作的影響而確保利用者的安全的用途是有用的。
另外，不僅是停止工作，而且還能夠應(yīng)用于在產(chǎn)品期限前后限 制或變更產(chǎn)品的功能等用途。
權(quán)利要求
1.一種自停止電路，用于通過檢測出半導(dǎo)體芯片的預(yù)先設(shè)定的產(chǎn)品壽命已盡來主動停止上述半導(dǎo)體芯片上的功能塊的本來的工作，上述自停止電路包括存儲元件，所存儲的電荷量隨著時間的經(jīng)過而變化；和判斷電路，在判斷出上述存儲元件的電荷量已變化到預(yù)定量的時刻產(chǎn)生停止信號，以停止上述功能塊的本來的工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自停止電路，其特征在于，上述存儲元件包括構(gòu)成為非易失性半導(dǎo)體存儲元件的場效應(yīng)晶 體管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自停止電路，其特征在于， 還包括用于觀測上述停止信號的外部輸出端子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自停止電路，還包括用于輸入抵消上述停止信號的取消信號以使在上述停 止信號產(chǎn)生后仍能實現(xiàn)上述功能塊的工作恢復(fù)的外部輸入端子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自停止電路，其特征在于，上述存儲元件構(gòu)成為使所存儲的電荷量隨著時間的經(jīng)過而減少，上述判斷電路以上述存儲元件的電荷量低于預(yù)定閾值為條件來 產(chǎn)生上述停止信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自停止電路，其特征在于，還包括生成使上述存儲元件釋放電荷的擦除脈沖序列以使上 述存儲元件的電荷量每經(jīng)過一定時間就以微量減少的擦除電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自停止電路，其特征在于，還包括用于向上述存儲元件注入電荷以使在設(shè)定了上述存儲 元件的初始電荷量或者上述停止信號產(chǎn)生以后仍能實現(xiàn)上述功能塊 的工作恢復(fù)的外部輸入端子。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自停止電路，其特征在于， 還包括用于允許或禁止向上述存儲元件注入電荷的內(nèi)部電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自停止電路，其特征在于，還包括用于向上述存儲元件注入電荷以使在上述半導(dǎo)體芯片制 造時設(shè)定上述存儲元件的初始電荷量的內(nèi)部端子，將上述內(nèi)部端子 密封在組件內(nèi)以使組件組裝之后無法再注入電荷。
10. —種自停止電路，用于通過檢測出半導(dǎo)體芯片的預(yù)先設(shè)定 的產(chǎn)品壽命已盡來主動停止上述半導(dǎo)體芯片上的功能塊的本來的工 作，上述自停止電路包括多個存儲元件，各自所存儲的電荷的量隨著時間的經(jīng)過而變化；和判斷電路，根據(jù)上述多個存儲元件的電荷量來產(chǎn)生停止信號以 停止上述功能塊的本來的工作。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的自停止電路，其特征在于， 上述判斷電路在判斷出上述多個存儲元件中的預(yù)定數(shù)量的存儲元件的電荷量已變化到預(yù)定量的時刻產(chǎn)生上述停止信號。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的自停止電路，其特征在于， 上述判斷電路具有使多個功能塊各自的本來的工作階段性地停止的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自停止電路，具有非易失性存儲元件(20)、用于控制對該非易失性存儲元件(20)的電荷充放電的寫入端子(50)以及擦除電路(30)，由判斷電路(40)檢測存儲在非易失性存儲元件(20)中的電荷量低于閾值的情況并檢測經(jīng)過時間。由此，檢測出產(chǎn)品壽命是否已盡，并停止或變更壽命已盡的產(chǎn)品的工作。在希望恢復(fù)工作的情況下，通過向非易失性存儲元件(20)再次注入電荷、或者從外部端子(53)向判斷電路(40)供給取消信號來實現(xiàn)工作的恢復(fù)。
文檔編號G11C16/02GK101410909SQ20078001082
公開日2009年4月15日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日
發(fā)明者太田修策, 川野威, 星加浩志, 桑田丈靖 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社