JPS6167256A - Read only memory cell - Google Patents

Read only memory cell

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JPS6167256A
JPS6167256A JP59188100A JP18810084A JPS6167256A JP S6167256 A JPS6167256 A JP S6167256A JP 59188100 A JP59188100 A JP 59188100A JP 18810084 A JP18810084 A JP 18810084A JP S6167256 A JPS6167256 A JP S6167256A
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JP
Japan
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gate
read
transistors
transistor
memory cell
Prior art date
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Pending
Application number
JP59188100A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kikuzo Sawada
沢田 喜久三
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6167256A publication Critical patent/JPS6167256A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

PURPOSE:To perform a read only memory cell in which data writing step is nearer to final step by using 2-layer conductive polycrystalline wiring and 1-layer aluminum wiring, providing one data read-out wire for two transistors, and generating four states, thereby increasing the density. CONSTITUTION:The first gate 204 is connected with a row line, and a drain 101 is connected through the second gate 107 and an aluminum 109 to a column line. Data wiring is performed by implanting a P type impurity to the gate width 23 of transistors T1, T2, or implanting a P type impurity to the channel 24 of the transistor T2, and increasing the threshold value of the transistor to control the substantial width of the transistor in four steps. The writing step may be performed by actually ion implanting through an intermediate insulating film 105, a gate 104 and the first gate insulating film even if ions are implanted to the channel after growing the second gate since the transistor of the first gate 104 and the second gate 107 are not vertically superposed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、よシ高密度化ができるとともに、データの
書き込み工程が最終工程により近い素子とすることがで
きる読み出し専用記憶素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a read-only memory element that can be highly densified and that can be used in an element whose data writing process is closer to the final process.

(従来の技術) 従来、MOS型、読み出し専用記憶素子の構造およびそ
の記憶の書き込み方式において種々のものが矢の第1表
に示すように提案さnてきた。
(Prior Art) Conventionally, various structures of MOS type read-only memory elements and their memory writing methods have been proposed as shown in Table 1 below.

く第 1 辰〉 この第1表における(1)〜(5)のうちのNOR型構
造(すなわち、任意の1本のデータ読み出し線と、その
読み出し線とソース電源電圧線(通常は接地電位)との
間に並列に接続さルている複数個のトランジスタがあり
、このトランジスタの任意の1素子が選択された場合に
、データ読み出し線の電位が変動するような集積回路の
素子構造の代表的なものを示した。
NOR type structure among (1) to (5) in Table 1 (i.e., any one data read line, that read line, and the source power supply voltage line (usually ground potential) A typical integrated circuit element structure in which there are multiple transistors connected in parallel between the showed something.

N0Ru構造でないセル構造すなわちAND型構造およ
びAND −NOR併用構造があるが、これらはN0R
ffi構造の素子より集積回路化したときに高密度化で
きるが、動作速度が遅くなることが知られている。後述
するこの発明はNOR型構造の素子に係るものであるか
ら、従来の技術の説明において、AND型構造について
は触nないことにする。
There are cell structures that are not N0Ru structures, that is, AND type structures and AND-NOR combination structures, but these are N0R
Although it is possible to achieve higher density when integrated into an integrated circuit than an element with an ffi structure, it is known that the operating speed becomes slower. Since the present invention, which will be described later, relates to an element having a NOR type structure, the AND type structure will not be discussed in the description of the prior art.

MO3型読み出し専用記憶素子(今後マスクROM素子
と記す)に望ま几ている性能として単位情報あたりより
小さい素子面積であることと、プロセス工程において最
終工程により−近い工程においてデータ書き込みができ
ることがあけらnる。  ゛よシ小さい素子面積という
ことに関しては、すべての半導体記憶素子に共通する要
求である。
The desired performance of an MO3 type read-only memory element (hereinafter referred to as a mask ROM element) is to have a smaller element area per unit of information and to be able to write data closer to the final step in the process. nru. A much smaller element area is a common requirement for all semiconductor memory elements.

データ書き込み工程が最終工程により近いことが望まし
いということは、記憶情報データ全マスクROMに書き
込んでから、最終製品になるまでの時間が短かくなると
いうことであり、マスクROMの大きな欠点とされてい
る。必要な情報t−書き込んだROM’に得るまでに多
大な時間を要するという点をいくらかでも解消するとい
う観点からしても必要な要求である。
The fact that it is desirable for the data writing process to be closer to the final process means that the time from writing all stored information data to the mask ROM to the final product is shortened, which is considered to be a major drawback of mask ROMs. There is. This is a necessary request from the viewpoint of resolving the problem that it takes a long time to obtain the necessary information t-written into the ROM'.

さて、第1表の(1)〜(5)において、その素子平面
図は第5図〜第8図に示している。この第5図〜第8図
において、1はN形不細物層、2は第1ゲート、3は第
2コンタクト、4はアルミ、5は第1コンタクト、6は
第2ゲートであシ、第2コンタクト3はアルミ4で二つ
のMOSトランジスタのドレイン同志を接続し、データ
読み出し線としている。また、この第1表には発明者ら
の調査により同一のパターン設計ルールを用いたときの
それぞルの素子面積を記しである。さらにそれぞnのデ
ータの書き込み工程についても記しである。
Now, in (1) to (5) of Table 1, the element plan views are shown in FIGS. 5 to 8. In FIGS. 5 to 8, 1 is an N-type impurity layer, 2 is a first gate, 3 is a second contact, 4 is aluminum, 5 is a first contact, 6 is a second gate, The second contact 3 is made of aluminum 4 and connects the drains of the two MOS transistors to each other and serves as a data read line. Table 1 also shows the area of each element when the same pattern design rule is used, based on research conducted by the inventors. Furthermore, the writing process of each n data is also described.

第1表の各方式を比較したときに、素子面積に関しては
、(5) < (21= (31< (4) < (1
)の順に大きくなり、データの書き込み工程に関しては
、+2+ = (5) < (31(+1+ = (4
1の順に遅くなっていることが判明する。こnらの各方
式にはそれぞ几長所、短所が存在することが理解できよ
う。
When comparing each method in Table 1, regarding the element area, (5) < (21= (31 < (4) < (1
), and regarding the data writing process, +2+ = (5) < (31(+1+ = (4
It turns out that the delay is in the order of 1. It will be understood that each of these methods has its own advantages and disadvantages.

また、Variable geometr7 pack
s 2 bits int。
Also, Variable geometry 7 pack
s 2 bits int.

everyROM cell (Electronic
s March 24,1983)の文献には、1個の
トランジスタのゲートのW7゜比を変えることによシ、
4通りのトランジスタのインピーダンスを実現し、11
固のトランジスタによシ、2ビットt−記憶する技術が
開示さ汎ている。
everyROM cell (Electronic
s March 24, 1983) states that by changing the W7° ratio of the gate of one transistor,
Realizes 4 types of transistor impedance, 11
Techniques for 2-bit T-storage using solid transistors have been widely disclosed.

(発明が解決しようとする問題点り しかしながら、この方法はゲートのW7.比を4通9に
変えるものであり、製造工程のゲートの裏作精度を高く
しなければならないと云う欠点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, this method involves changing the W7. ratio of the gates to four times 9, and has the disadvantage that the accuracy of the back-cutting of the gates in the manufacturing process must be increased.

また、ゲートのW41比により、データを畜き込むので
、畜き込み時点が工程の早い段階になる欠点があった。
Furthermore, since the data is stored using the W41 ratio of the gate, there is a drawback that the data is stored at an early stage of the process.

(問題点を解決するための手段) この発明の読み出し専用記憶素子は、2層の導電性多結
晶シリコンと1層のアルミを配線層に用いて列線1本と
行線1本によって選択さnた記憶素子がゲート長または
ゲート幅のうちの少なくともいずnか一方が異なる並列
接続された少なくとも二つのMOSトランジスタで構成
し、各MOSトランジスタのドレインを列線に接続し、
各ソースをソース電源に接続し、ゲートを行線に接続し
たものである。
(Means for Solving the Problems) The read-only memory element of the present invention uses two layers of conductive polycrystalline silicon and one layer of aluminum as wiring layers, and selects one column line and one row line. n storage element is composed of at least two MOS transistors connected in parallel with at least one of gate length or gate width different, and the drain of each MOS transistor is connected to a column line,
Each source is connected to a source power source, and the gate is connected to a row line.

(作用) この発明によnば、以上のように読み出し専用記憶素子
を構成したので、ゲート長またはゲート幅の異なる2個
のMOSトランジスタのゲートへのイオンの注入の有無
により4段階のチャンネル抵抗を実現でき、2ビツトの
記憶を行うので、前記問題点を除去できるものである。
(Function) According to the present invention, since the read-only memory element is configured as described above, the channel resistance can be adjusted to four levels depending on whether or not ions are implanted into the gates of two MOS transistors having different gate lengths or gate widths. Since 2-bit storage is performed, the above-mentioned problem can be eliminated.

(実施例) 以下、この発明の読み出し専用記憶素子の実施例につい
て図面に基つき説明する。第1図(a)はその一実施例
の平面図であり、第1図(b)は第1図(a)のA −
A’線の断面図である。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the read-only memory element of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1(a) is a plan view of one embodiment, and FIG. 1(b) is A-
It is a sectional view taken along the A' line.

この第1図(a)、第1図(b)の両図において、10
1は>/Iosトランジスタのドレインであシ、N彫工
細物、拡散層で形成さnている。102はソースであシ
、ドレイン101と同様にN彫工細物で形成されており
、通常接地電位となっている。
In both FIG. 1(a) and FIG. 1(b), 10
1 is the drain of the >/Ios transistor, which is formed by an N carved piece and a diffusion layer. Numeral 102 is a source and is formed of N carved material like the drain 101, and is normally at ground potential.

また、103はP形基板であり、接地ないしは負の電圧
が印加さルている。104はトランジスタのゲートとな
っている導電性多結晶シリコン(以後第1ゲートと記す
)であり、105は中間絶縁膜、106は第2ゲート酸
化膜であシ、107は第1ゲートとは異なる導電性多結
晶シリコン(以後第2ゲートと記す)であり、108は
第2ゲート酸化膜とN形不細物層1をつなぐスルーホー
ル部分である。109はアルミであり、10はアルミ1
09と第:l”−)107tl一つなぐスルーホール部
分であり、11は保護膜である。
Further, 103 is a P-type substrate to which a ground or negative voltage is applied. 104 is a conductive polycrystalline silicon serving as the gate of the transistor (hereinafter referred to as the first gate), 105 is an intermediate insulating film, 106 is a second gate oxide film, and 107 is different from the first gate. It is conductive polycrystalline silicon (hereinafter referred to as a second gate), and 108 is a through-hole portion connecting the second gate oxide film and the N-type impurity layer 1. 109 is aluminum, 10 is aluminum 1
09 and 107tl are connecting through-hole parts, and 11 is a protective film.

また、12はROMf″−夕を誉き込む九めに用いるイ
オン打ち込み用の窓であり、22はフィールド酸化膜で
ある。ここで、ソース102、ドレイン101と第1 
’r’ −) 1071’CMOSトラ7ノスタを構成
する。
Further, 12 is a window for ion implantation used in the 9th stage of the ROM f″, and 22 is a field oxide film. Here, the source 102, drain 101 and the first
'r' -) 1071' Configures CMOS tiger 7 nostar.

この第1図(a)、第1図(b)のように構成さ′!″
L7辷マスクROM素子の動作を説明する。この素子構
造を用いた半導体集積回路メモリは第1ゲート104が
行線に、ドレイン101が第2/I′″−)107およ
びアルミ109tl−通じて列線に接続された多数のメ
モリマトリックスからなυ立っている。
It is constructed as shown in Fig. 1(a) and Fig. 1(b)! ″
The operation of the L7 length mask ROM element will be explained. A semiconductor integrated circuit memory using this element structure consists of a large number of memory matrices in which the first gate 104 is connected to the row line, and the drain 101 is connected to the column line through the second /I'''-) 107 and aluminum 109tl-. υ standing.

いま、データの薔き込みがトランジスタのチャネルへの
不純物イオンのイオン注入によって行わnて(この注入
は窓12を介して行われる)トランジスタのしきい値電
圧の高低(例えば数VとIV)により読み出し時のrB
、「o」を検知するものとする。
Now, data implantation is performed by implanting impurity ions into the channel of the transistor (this implantation is performed through the window 12), and by changing the threshold voltage of the transistor (for example, several volts and IV). rB when reading
, "o" is detected.

第1図(a)、第1図(b)の等価回路を第2図に示す
FIG. 2 shows an equivalent circuit of FIGS. 1(a) and 1(b).

この第2図はメモリマトリックスの1セル分の等価回路
であり、Bは列線、Wは行線、Gは接地であり、トラン
ジスタT1およびトランジスタT2はそのゲート幅が異
なっている(たとえば、トランジスタTlのゲート幅2
3は3,5μ、トランジスタT2のゲート幅24は2μ
)。
This figure 2 shows an equivalent circuit for one cell of the memory matrix, B is a column line, W is a row line, G is a ground, and transistors T1 and T2 have different gate widths (for example, Tl gate width 2
3 is 3.5μ, and the gate width 24 of transistor T2 is 2μ.
).

矢の第2表は第1図(a)、第1図(b)の素子にデー
タを書き込んだときの状態を示している。
Table 2, indicated by an arrow, shows the state when data is written to the elements shown in FIGS. 1(a) and 1(b).

く第 2 表〉 すなわチ、トランジスタTl、T2のゲート幅23(以
下チャンネルと云う)にP彫工細物を打チ込み、トラン
ジスタTI、T2のしきい値電圧ヲ關くすることにより
、あるいはトランジスタT20チャンネル24にP彫工
細物を打ち込み、トランジスタT2のしきい値電圧上部
くすることで実効的なトランジスタの幅を4段階に制御
することが可能となる。
Table 2: In other words, by implanting a P carved into the gate width 23 (hereinafter referred to as the channel) of the transistors Tl and T2 and increasing the threshold voltages of the transistors Tl and T2, or By implanting a P carved into the channel 24 of the transistor T20 and raising the threshold voltage above the transistor T2, the effective width of the transistor can be controlled in four steps.

上記第2表では、例としてトランジスタT1のゲート幅
を2μ、トランジスタT2のゲート幅を3.5μとした
。第1図(a) 、第1図(b)の素子構造の場合、情
報をセンスするためのコンノ9レータば3個必要である
が、そのコンパレータのためのリファレンスセルのケ0
−ト幅はたとえ14rlJ。
In Table 2 above, as an example, the gate width of the transistor T1 is 2μ, and the gate width of the transistor T2 is 3.5μ. In the case of the device structure shown in FIGS. 1(a) and 1(b), three converters are required for sensing information, but one reference cell for each comparator is required.
- Even if the width is 14rlJ.

1’−2,75J 、 r4.5Jを用いることにより
、2ビツトの情報を検知することができる(前述の文献
のP123のSensingの図を参照)。
By using 1'-2,75J and r4.5J, 2-bit information can be detected (see the Sensing diagram on page 123 of the above-mentioned document).

次に、上述の構成をなすこの発明の読み出し専°用記憶
素子の製造工程を第3図(a)〜第3図V)により概述
する。まず、第3図(a)に示すように、P形半導体基
板103を用い、このP形半導体基板103を写真蝕刻
技術により選択酸化することにより、酸化膜201を形
成する。
Next, the manufacturing process of the read-only memory element of the present invention having the above-described structure will be outlined with reference to FIGS. 3(a) to 3(V). First, as shown in FIG. 3(a), an oxide film 201 is formed using a P-type semiconductor substrate 103 by selectively oxidizing the P-type semiconductor substrate 103 by photolithography.

次に、第3図(b)に示すように、P形半導体基板10
3の蕗出部に熱酸化により、ゲート酸化膜202を形成
し、さらにその上に、CVD法を用いて導電性多結晶シ
リコン層203を積層する。
Next, as shown in FIG. 3(b), the P-type semiconductor substrate 10
A gate oxide film 202 is formed on the protruding portion of No. 3 by thermal oxidation, and a conductive polycrystalline silicon layer 203 is further laminated thereon using the CVD method.

次に、第3図(c)に示すように、導電性多結晶シリコ
ン層203およびゲート酸化膜202を写真蝕刻技術に
よυ選択除去する。
Next, as shown in FIG. 3(c), the conductive polycrystalline silicon layer 203 and the gate oxide film 202 are selectively removed by photolithography.

次に、第3図(d)に示すように、導電性多結晶シリコ
ン層203をマスクとしてN彫工細物をイオン注入また
は固相拡散を行い、その後この部分を加熱することによ
り、N+層204が形成さ几る。
Next, as shown in FIG. 3(d), ion implantation or solid-phase diffusion of N carved parts is performed using the conductive polycrystalline silicon layer 203 as a mask, and then this portion is heated to form the N+ layer 203. is formed.

次に、第3図(e)に示すように、熱酸化法によジ、基
板上に熱酸化膜205(以下、ゲート酸化膜と云う)を
形成する。
Next, as shown in FIG. 3(e), a thermal oxide film 205 (hereinafter referred to as a gate oxide film) is formed on the substrate by a thermal oxidation method.

次に、第3図(f)に示すように、ゲート酸化膜205
を写真蝕刻技術により選択除去し、その上にCVD法に
よシ導電性多粕晶シリコン206を積層形成する(第1
コンタクト工程、第2ゲート工程となる)。
Next, as shown in FIG. 3(f), the gate oxide film 205 is
is selectively removed by photolithography, and conductive polycrystalline silicon 206 is laminated thereon by CVD (the first
(contact process, second gate process).

次に、第3図(g)に示すように、導電性多結晶シリコ
ン206とy−トy化膜205を写真蝕刻技術により、
選択除去する(第2グート工程)。
Next, as shown in FIG. 3(g), the conductive polycrystalline silicon 206 and the y-toy oxide film 205 are formed by photolithography.
Selectively remove (second goot step).

次に、第3図(5)に示すように、中間絶縁膜207t
CVD法を用いて積層し、その後、この部分を加熱する
Next, as shown in FIG. 3(5), the intermediate insulating film 207t
Lamination is performed using the CVD method, and then this portion is heated.

次に、第3図(i)に示すように、中間絶縁膜207を
写真蝕刻技術によシ選択除去する(第2コンタクト工程
)。
Next, as shown in FIG. 3(i), the intermediate insulating film 207 is selectively removed by photolithography (second contact step).

次に、第3図(j)に示すように、アルミ208を蒸着
法により積層して形成する。
Next, as shown in FIG. 3(j), aluminum 208 is laminated and formed by a vapor deposition method.

次に、第3図面に示すように、アルミ208を写真蝕刻
技術により選択除去し、さらに、第3図(t)に示すよ
うに、保護膜209をCVD法により積層する。かくし
て、第1図(b)に示したような構造とすることができ
る。
Next, as shown in the third drawing, the aluminum 208 is selectively removed by photolithography, and then, as shown in FIG. 3(t), a protective film 209 is deposited by the CVD method. In this way, a structure as shown in FIG. 1(b) can be obtained.

以上、第1の実施例の構造、動作原理および製造方法に
ついて述べたが、この素子構造の従来素子構造に対する
利点は1ビツトあfC,j)の素子面積を小きくでき、
かつ比較的最終工程に近いプロセス工程でデータ書き込
みができることにある。
The structure, operating principle, and manufacturing method of the first embodiment have been described above.The advantages of this element structure over the conventional element structure are that the element area of 1 bit afC,j) can be reduced;
Another advantage is that data can be written in a process step that is relatively close to the final step.

発明者らの調量によnは、第5図〜第8図と同一の設計
ルールで、第1図(a)、第1図(b)の素子を設計し
たときに1ビツトあたりの素子面積は26μ−となる。
According to the measurements by the inventors, n is the element per bit when the elements in Figures 1(a) and 1(b) are designed using the same design rules as in Figures 5 to 8. The area will be 26μ-.

これは第8図の構造の素子と同程度であり、第5図〜第
7図の構造の素子より十分小さい領である。
This is comparable to the element having the structure shown in FIG. 8, and is sufficiently smaller than the element having the structure shown in FIGS. 5 to 7.

甘だ、同一デザインルールで前記文献のセル構造と同等
であり、この発明の素子が第5図〜第7図の構造の素子
に比べて小でくなる主な理由は、第5図〜第7図の構造
のセルは1トランジスタに対し、1本のアルミ配線が必
要なため、アルミ配線ピッチが素子の行線方向の大きさ
を決めているのに対し、第1図(a)、第1図(b)に
示す構造の素子では、2トランジスタに対し、1本のア
ルミ線でよく、アルミ配線ピッチが素子面積の制限要因
とならないためである。
That's naive. The cell structure is equivalent to the cell structure in the above document with the same design rules, and the main reason why the device of this invention is smaller than the device with the structure shown in FIGS. 5 to 7 is that Since the cell with the structure shown in Figure 7 requires one aluminum wiring for one transistor, the pitch of the aluminum wiring determines the size of the element in the row line direction. This is because in the device having the structure shown in FIG. 1(b), one aluminum wire is required for two transistors, and the aluminum wiring pitch does not become a limiting factor for the device area.

第1の実施例におけるデータの書き込みは二つの工程に
おいて行うことができる。第1番目の書き込み工程(1
)は、第3図(b)において、導電性多結晶シリコン2
03t−積層する前で、ゲート酸化膜202を形成した
後に、P彫工細物を特定のトランゾスタのチャンネルへ
イオン注入して、そのト。
Data writing in the first embodiment can be performed in two steps. First writing process (1
) is the conductive polycrystalline silicon 2 in FIG. 3(b).
03t--Ion implantation of P features into the channel of a particular transistor after forming the gate oxide 202 before stacking.

ランソスタのしきい値電圧を高くするものである。This increases the threshold voltage of the lansostar.

第2蕾目の書き込み工程(2)は第3図(d)で辱電性
多結昌シリコン203を積層後ないしは第3図(e)で
熱酸化膜205を形成後にトランゾスタのチャンネルへ
イオン注入を行うものである。
The writing step (2) of the second bud is performed by ion implantation into the channel of the transistor after laminating the electrically conductive polycrystalline silicon 203 in FIG. 3(d) or after forming the thermal oxide film 205 in FIG. 3(e). This is what we do.

第3番目の書き込み工程(3)は第3図(h)で中間絶
縁膜207を積層加熱後ないしは第3図(1)で第2コ
ンタクト工程の後、トランジスタのチャンネル−\イオ
ン注入全行うものである。
The third writing process (3) is the one in which all ions are implanted into the channel of the transistor after the intermediate insulating film 207 is laminated and heated in FIG. 3(h) or after the second contact process in FIG. 3(1). It is.

書き込み工程(1)よシ(2)の方が、薔き込み工程(
2)より(3)の方が、遅い工程で書き込んでいること
になる。
The writing process (1) is better than the writing process (2).
(3) is written in a slower process than 2).

特に第3番目の嘗さ込み工程(3)は、第1図(a)。In particular, the third tucking step (3) is shown in FIG. 1(a).

第1図(b)の素子構造の故に可能となる書き込み工程
である。すなわち、第1ゲート104のトランジスタ部
と第2ケ゛−)107が垂直方向に重ならない構造であ
るため、第2ゲート育成後にチャンネルへのイオン注入
を行っても、実際的には中間絶縁膜105とゲート10
4および第1ゲート絶縁M(+−介してイオン注入を行
えはよく、現在技術的に実現さnているイオン注入装置
において十分災現oJ能である。
This writing process is possible because of the element structure shown in FIG. 1(b). In other words, since the transistor part of the first gate 104 and the second gate 107 do not overlap in the vertical direction, even if ions are implanted into the channel after growing the second gate, in reality, the intermediate insulating film 105 and gate 10
4 and the first gate insulator M (+-), which is sufficient to perform the ion implantation in currently technically available ion implanters.

さて、沓き込み工程(3)において、データの書き込み
を行う場合、第1表の従来の素子構造の書き込み工浬と
比較した場合、方式(1) 、 (3) 、 (41と
同程度、方式L2+ + (a)よりかな9遅・ハエ程
で書き込みができる。
Now, when writing data in the writing process (3), when compared with the writing process of the conventional element structure shown in Table 1, the writing process is the same as that of methods (1), (3), and (41). Method L2 + + (a) It is possible to write at 9 times slower than (a).

矢に、この発明の第2の実施例を第4図に示す。A second embodiment of the present invention is shown in FIG.

この第4図の記号はすべて第1図(a)、第1図(b)
と同じ意tliIl:’tもつ。第1の実施例において
は、その素子構造がトランジスタのチャネルと第2ゲー
トが重ならないようになっていたのに対し、第2の実施
例は第2ゲートの他にアルミもトランジスタのチャネル
と垂直方向で賞ならないようにしたものである。
All symbols in Figure 4 are from Figure 1 (a) and Figure 1 (b).
Same meaning as tliIl:'t. In the first embodiment, the device structure was such that the channel of the transistor and the second gate did not overlap, whereas in the second embodiment, in addition to the second gate, the aluminum was also perpendicular to the channel of the transistor. This is to avoid awarding awards based on direction.

アルミ配線を二つのトランジスタのチャ坏ルの間のフィ
ールド酸化膜の上部に配することにより、このことが可
能となる。第2の実施例での1ビツトあたりの素子面積
は発明者らの調査では28μ−となり、第1の実施例よ
りは大さくなるものの、従来の素子に比べnば小さい。
This is made possible by placing the aluminum wiring on top of the field oxide between the two transistor chamfers. According to research conducted by the inventors, the element area per one bit in the second embodiment is 28 .mu.-, which is larger than the first embodiment, but smaller than the conventional device.

さらに、第4図の構造においては、第1の実施例で説明
したデータの書き込み工程に加えて、第3図(2)での
アルミを選択除去した後に、トランジスタチャネルへの
イオン注入を中間絶縁膜および第if−ト、第1ゲート
絶縁膜のみを介して行うことができる。すなわち、従来
の誉き込み工程よりさらに後の工程で書き込みを行える
Furthermore, in the structure shown in FIG. 4, in addition to the data writing process described in the first embodiment, after selectively removing aluminum in FIG. This can be done only through the film, if-gate, and first gate insulating film. In other words, writing can be performed in a process later than the conventional writing process.

以上の説明は、ゲート幅の異なる2個のトランジスタに
ついてさnている。しかし、ゲート長の異なる2個のト
ランジスタでも同様な効果が得られる。また、トランジ
スタ3個を並列に接続し、8ビツトの記憶を行うことへ
の拡張も可能である。
The above explanation is about two transistors with different gate widths. However, similar effects can be obtained using two transistors with different gate lengths. It is also possible to extend the memory to 8-bit storage by connecting three transistors in parallel.

以上の説明からも明らかなように、この発明においては
、2層導電性多結晶シリコン配線と1層のアルミ配線を
用い、2個のトランジスタに対し・ て1本のデータ読
み出し線を設け、1本のデータ読み出し線に4つの状態
を発生させることによって、従来のマスクROM素子に
比べてよυ高密度化でき、かつデータの書き込み工程が
最終工程により近い素子を実現できる。
As is clear from the above description, in this invention, two layers of conductive polycrystalline silicon wiring and one layer of aluminum wiring are used, one data readout line is provided for two transistors, and one By generating four states in the data read line of the book, it is possible to achieve a higher density than the conventional mask ROM element, and to realize an element in which the data writing process is closer to the final process.

この他にも、この素子構造からの多少の変更をもってマ
スクROM素子を構成することが可能であるが、そnは
この発明の基本的な特徴から容易に類推可能である。
In addition to this, it is possible to construct a mask ROM element by making some changes to this element structure, which can be easily inferred from the basic characteristics of the present invention.

また、上記文献による開示のセル構造と比較して、書き
込みの有無をイオン注入の有無によって行うことができ
る。したがって、文献開示のセルのようにr−トのW7
.比の精度に依存する度合が少ないので、製造バラツキ
の許容幅を大きくとることができる。
Furthermore, compared to the cell structure disclosed in the above-mentioned literature, writing can be performed depending on whether or not ion implantation is performed. Therefore, like the cell disclosed in the literature, W7 of r-t
.. Since the degree of dependence on the precision of the ratio is small, the tolerance for manufacturing variations can be widened.

このことは、より小さなデザインルールの採用を可能と
し、結局間等のセルサイズで、かつ、書き込み時期を最
終工程により近ずけることが可能となる。
This makes it possible to adopt a smaller design rule, resulting in a smaller cell size and a writing time closer to the final process.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、この発明によルば、ゲート
長またはゲート幅の少なくともいすnか一方が異なる少
なくとも二つのMOSトランジスタを並列に接続し、こ
の複数のM OS )ランソスタの各ドレインを列線に
接続し、各ソースにソース電源電圧を印加し、ゲートを
行線に接続し、1本の列線に四つの状態を発生させるこ
とかでさ、高密度化でき、かつデータの書き込み工程が
最終工程により近い素子を実現できるとともに、製造の
バラツキの許容幅を大きくとることができる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, at least two MOS transistors having different gate lengths or gate widths are connected in parallel, and the plurality of MOS transistors are connected in parallel. High density can be achieved by connecting each drain of the run source to a column line, applying a source supply voltage to each source, and connecting the gate to a row line to generate four states on one column line. In addition, it is possible to realize an element in which the data writing process is closer to the final process, and it is also possible to increase the tolerance for manufacturing variations.

これにともない、より小さなデザインルールの採用を可
能とし、同等のセルサイズでかつ書き込み時期を最終工
程により近づけることができる。
Along with this, it is possible to adopt smaller design rules, and the writing time can be brought closer to the final process while maintaining the same cell size.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)はこの発明の読み出し専用記憶素子の一実
施例の平面図、第1図伽)は第1図(a)のA−A’線
の断面図、第2図は同上読み出し専用記憶素子の1セル
の等価回路図、第3図(a)〜第3図(4は同上読み出
し専用記憶素子の製造方法を説明するための工程説明図
、第4図はこの発明の瓶み出し専用記憶素子の他の実施
例の平面図、第5図ないし第8図はそnぞtz従従来マ
スクROM素子の平面図である。 10・・・スルーホール部分、23.24・・・チャン
ネル、102・・・ソース、103・・・P型基敬、1
04・・・y−)、105・・・中間絶縁膜、106・
・・第2ゲート絶縁膜、107・・・第2ゲート、10
8・・・スルーホール部分、109・・・アルミ。 第3図 第5図 第7図       第8図
FIG. 1(a) is a plan view of one embodiment of the read-only memory element of the present invention, FIG. Equivalent circuit diagram of one cell of the dedicated memory element, FIG. 3(a) to FIG. Plan views of other embodiments of the read-only storage element, FIGS. 5 to 8, are plan views of conventional mask ROM elements. 10...Through hole portion, 23, 24... Channel, 102... Source, 103... P-type Motoyuki, 1
04...y-), 105... intermediate insulating film, 106...
...Second gate insulating film, 107...Second gate, 10
8...Through hole part, 109...Aluminum. Figure 3 Figure 5 Figure 7 Figure 8

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ゲート長またはゲート幅の異なる少なくとも二つ
のMOS形トランジスタを並列に接続し、この複数のト
ランジスタの電流駆動能力を変化させることにより、固
定されたゲート電圧で3種類以上のソース・ドレイン間
インピーダンスを得られる読み出し専用メモリセルを少
なくとも1個以上含むことを特徴とする読み出し専用記
憶素子。
(1) By connecting at least two MOS transistors with different gate lengths or gate widths in parallel and changing the current drive capability of these multiple transistors, three or more types of source-drain connections can be achieved with a fixed gate voltage. A read-only memory element comprising at least one read-only memory cell capable of obtaining impedance.
(2)前記読み出し専用メモリセルにおいて前記複数の
トランジスタの電流駆動能力が前記複数のトランジスタ
の閾値電圧の少なくとも二つのとり得る状態のうちの一
つを各々独立に選ぶことにより変化し、少なくとも3種
類以上のソース・ドレイン間インピーダンスが得られる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の読み出し
専用記憶素子。
(2) In the read-only memory cell, the current driving capability of the plurality of transistors is changed by independently selecting one of at least two possible states of the threshold voltage of the plurality of transistors, and at least three types are available. The read-only memory element according to claim 1, characterized in that the above source-drain impedance can be obtained.
(3)複数のトランジスタのドレインに第2の導体が電
気的に接続され、この第2の導体がメモリセルマトリク
スの列線に電気的に接続されていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の読み出し専用記憶素子。
(3) A second conductor is electrically connected to the drains of the plurality of transistors, and the second conductor is electrically connected to the column line of the memory cell matrix. The read-only memory element according to item 1.
(4)第1、第2の導体が多結晶導電性シリコンであり
、列線がアルミであることを特徴とする特許請求の範囲
第3項記載の読み出し専用記憶素子。
(4) The read-only memory element according to claim 3, wherein the first and second conductors are made of polycrystalline conductive silicon, and the column lines are made of aluminum.
(5)読み出し専用メモリセルにおいて、前記第1の導
体と第2の導体が半導体基板に対して垂直方向で重なら
ないことを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の読み
出し専用記憶素子。
(5) The read-only memory element according to claim 3, wherein in the read-only memory cell, the first conductor and the second conductor do not overlap in a direction perpendicular to the semiconductor substrate.
(6)読み出し専用メモリセルにおいて、前記複数のト
ランジスタのチャネルが列線と半導体基板に対して垂直
方向で重ならないことを特徴とする特許請求の範囲第3
項記載の読み出し専用記憶素子。
(6) In the read-only memory cell, the channels of the plurality of transistors do not overlap in the vertical direction with respect to the column line and the semiconductor substrate.
Read-only storage element as described in Section 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6267856A (en) * 1985-09-20 1987-03-27 Hitachi Vlsi Eng Corp Semiconductor storage device
US5650656A (en) * 1994-02-02 1997-07-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor memory device capable of storing plural-bit data in a single memory cell

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