JP2008234808A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2008234808A
JP2008234808A JP2007077386A JP2007077386A JP2008234808A JP 2008234808 A JP2008234808 A JP 2008234808A JP 2007077386 A JP2007077386 A JP 2007077386A JP 2007077386 A JP2007077386 A JP 2007077386A JP 2008234808 A JP2008234808 A JP 2008234808A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bit line
source
semiconductor device
drain
lines
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007077386A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5134845B2 (en
Inventor
Kei Kato
圭 加藤
Hiroyuki Mitsugi
洋行 三次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renesas Technology Corp
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renesas Technology Corp filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP2007077386A priority Critical patent/JP5134845B2/en
Publication of JP2008234808A publication Critical patent/JP2008234808A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5134845B2 publication Critical patent/JP5134845B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain a stable read operation in a semiconductor device including a ROM. <P>SOLUTION: For example, respective memory cells (e.g. MCO) are composed of two NMOS transistors (MN40t, MN40b), a drain of the MN40t is connected to a bit line BLTm being as one complementary bit line, and a drain of the MN40b is connected to a bit line BLBm as the other complementary bit line. Then, a source of the MN40t is connected to a common source line CSm, and a source of the MN40b is connected to power source voltage VDD. For example, when MC0 is read out, the BLTm, and the BLBm are a pre-charged, a word line WL0 is activated, the common source line CSm is driven from a VDD level to a VSS level. as this operation, the BLTm is connected to the VSS, and the BBm is connected to the VDD, by differential-amplifying them, stable operation having large noise margin can be performed. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体装置に関し、特に小容量のROM(Read Only Memory)を含んだ半導体装置に適用して有益な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a technique useful when applied to a semiconductor device including a small capacity ROM (Read Only Memory).

例えば、特許文献1には、各メモリセルを一対のMOSトランジスタによって構成したROMが示されている。この両方のMOSトランジスタのゲートは、共通のワード線に接続される。一方のMOSトランジスタのドレインは、相補となるビット線対の一方に接続され、他方のMOSトランジスタのドレインは、このビット線対の他方に接続される。また、一方のMOSトランジスタのソースは、ソース線に接続されるか開放状態(オープン状態)とされ、他方のMOSトランジスタのソースは、その逆に、開放状態とされるかソース線に接続される。   For example, Patent Document 1 discloses a ROM in which each memory cell is configured by a pair of MOS transistors. The gates of both MOS transistors are connected to a common word line. The drain of one MOS transistor is connected to one of the complementary bit line pair, and the drain of the other MOS transistor is connected to the other of the bit line pair. In addition, the source of one MOS transistor is connected to the source line or opened (opened), and the source of the other MOS transistor is opened or connected to the source line. .

この構成において、読み出し動作時には、ビット線対が電源電圧レベルにプリチャージされた状態でソース線が接地電圧レベルに駆動される。また、それ以外のスタンバイ時では、ビット線対が電源電圧レベルに駆動された状態で、ソース線も電源電圧レベルに駆動される。これによって、スタンバイ時にメモリセルでのサブスレッショルドリーク電流を低減でき、ROMの電源電圧の低減などが可能となる。また、ビット線対のそれぞれに対してMOSトランジスタが接続された構成となっているため、読み出し動作時に負荷が均一となり、読み出し動作の安定化や高速化が図れる。
国際公開第03/071553号パンフレット
In this configuration, during the read operation, the source line is driven to the ground voltage level while the bit line pair is precharged to the power supply voltage level. In other standby modes, the source line is also driven to the power supply voltage level while the bit line pair is driven to the power supply voltage level. As a result, the subthreshold leakage current in the memory cell during standby can be reduced, and the power supply voltage of the ROM can be reduced. Further, since the MOS transistor is connected to each of the bit line pairs, the load is uniform during the read operation, and the read operation can be stabilized and speeded up.
International Publication No. 03/071553 Pamphlet

近年、例えば携帯電話機などを代表として、マイクロコンピュータやSOC(System On a Chip)等といった様々な機能を1チップに搭載した所謂システムLSIが使用されている。このようなシステムLSIの中には、例えば、製品のID番号等を記憶するためなどで、電気的な書き換えができない小容量(例えば数K〜数十Kビット)のROMが搭載される場合がある。このROMはマスクROM等と呼ばれ、その論理情報の記憶方式として、例えば、各メモリセル内のMOSトランジスタの一端をコンタクトホールを介して所定の電位に接続するか否か、あるいは、その一端の拡散層の濃度を高くするか低くするかなどの方式が広く知られている。   2. Description of the Related Art In recent years, so-called system LSIs in which various functions such as a microcomputer and an SOC (System On a Chip) are mounted on a single chip have been used, for example, representatively of cellular phones. In such a system LSI, there is a case in which a ROM having a small capacity (for example, several K to several tens of K bits) that cannot be electrically rewritten is stored, for example, for storing a product ID number or the like. is there. This ROM is called a mask ROM or the like. As a storage method of the logical information, for example, whether or not one end of a MOS transistor in each memory cell is connected to a predetermined potential via a contact hole, A method of increasing or decreasing the concentration of the diffusion layer is widely known.

図13は、本発明の前提として検討したROMにおけるメモリアレイの概略構成例を示すものであり、(a)〜(d)は、それぞれ異なる構成例を示す回路図である。図13(a)の構成例は、複数のワード線WL0〜WLnとビット線BLの交点に、1つのMOSトランジスタからなるメモリセルMCを備えている。例えば、WL0とBLの交点に位置するメモリセルMC0aは、そのMOSトランジスタのソースが接地電圧VSSに接続されることで例えば‘0’を記憶する。また、WL1とBLの交点に位置するメモリセルMC1aは、そのMOSトランジスタのソースが開放状態とされることで例えば‘1’を記憶する。   FIG. 13 shows a schematic configuration example of a memory array in a ROM studied as a premise of the present invention, and (a) to (d) are circuit diagrams showing different configuration examples. The configuration example of FIG. 13A includes a memory cell MC composed of one MOS transistor at the intersection of a plurality of word lines WL0 to WLn and a bit line BL. For example, the memory cell MC0a located at the intersection of WL0 and BL stores, for example, “0” by connecting the source of the MOS transistor to the ground voltage VSS. Further, the memory cell MC1a located at the intersection of WL1 and BL stores, for example, “1” when the source of the MOS transistor is opened.

ビット線BLは、常時、電源電圧VDDのレベルに設定される。例えば、MC0aを読み出す際には、WL0を活性状態(‘H’レベル)にすることで、MC0aのMOSトランジスタによってBLの電圧レベルが‘L’レベルに向けて低下する。このBLの電圧レベルは、YスイッチYSを介してインバータ回路INVに入力され、INVは、BLの電位レベルが論理しきい値に達した時点で反転動作を行い、読み出しデータを出力する。   The bit line BL is always set to the level of the power supply voltage VDD. For example, when MC0a is read, the voltage level of BL is lowered toward the 'L' level by the MOS transistor of MC0a by bringing WL0 into an active state ('H' level). This voltage level of BL is input to the inverter circuit INV via the Y switch YS, and INV performs an inverting operation when the potential level of BL reaches the logic threshold value and outputs read data.

図13(b)の構成例は、図13(a)の構成例と比較して、‘1’を記憶するメモリセル内のMOSトランジスタのソースが電源電圧VDDに接続されることと、ビット線BLをプリチャージ方式にしたことが異なっている。すなわち、図13(a)では、例えばメモリセルMC1a内のMOSトランジスタのソースが開放状態であったが、図13(b)では、これに対応するメモリセルMC1b内のMOSトランジスタのソースが電源電圧VDDに接続される。また、図13(b)では、読み出し動作を開始する際に、プリチャージスイッチPSWをVSS側からVDD側に切り替えることでビット線BLをプリチャージ状態とし、このBLの電荷がアクセス対象のメモリセルMCを介して放電されるか否かをインバータ回路INVで検出することで読み出し動作が行われる。   In the configuration example of FIG. 13B, compared to the configuration example of FIG. 13A, the source of the MOS transistor in the memory cell storing “1” is connected to the power supply voltage VDD, and the bit line The difference is that BL is precharged. That is, in FIG. 13A, for example, the source of the MOS transistor in the memory cell MC1a is in an open state, but in FIG. 13B, the source of the MOS transistor in the corresponding memory cell MC1b is the power supply voltage. Connected to VDD. In FIG. 13B, when the read operation is started, the precharge switch PSW is switched from the VSS side to the VDD side to place the bit line BL in the precharge state, and the charge of this BL is the memory cell to be accessed. A read operation is performed by detecting whether or not the battery is discharged through the MC by the inverter circuit INV.

図13(c)の構成例は、図13(b)の構成例と比較して、‘1’を記憶するメモリセル内のMOSトランジスタのソースがオープン状態にされたことと、インバータ回路INVの代わりに差動アンプとなるセンスアンプ回路SAを用いたことが異なっている。すなわち、図13(c)では、図13(a)と同様に、‘1’を記憶するメモリセル(例えばMC1c)内のMOSトランジスタのソースが開放状態とされる。また、図13(c)では、図13(b)と同様の読み出し動作の際に、センスアンプ回路SAがビット線BLの電位レベルを参照電圧Vrefを基準に差動増幅し、その結果を読み出しデータとして出力する。   In the configuration example of FIG. 13C, compared to the configuration example of FIG. 13B, the source of the MOS transistor in the memory cell storing “1” is opened, and the inverter circuit INV Instead, a sense amplifier circuit SA serving as a differential amplifier is used. That is, in FIG. 13C, as in FIG. 13A, the source of the MOS transistor in the memory cell (for example, MC1c) storing “1” is opened. In FIG. 13C, in the same read operation as in FIG. 13B, the sense amplifier circuit SA differentially amplifies the potential level of the bit line BL based on the reference voltage Vref, and reads the result. Output as data.

ここで、図13(a)や図13(b)の構成例では、インバータ回路INVの遷移時間が遅く、貫通電流が増大し、また読み出し動作の高速化が図れない恐れがある。一方、図13(c)の構成例では、センスアンプ回路SAを用いることで読み出し動作をある程度高速化することができるが、ビット線BLにノイズが混入した場合などで、安定した読み出し動作が行えない恐れがある。そこで、図13(d)に示すような構成例が考えられる。この構成例は、特許文献1に記載された特徴を反映したものとなっている。   Here, in the configuration examples of FIGS. 13A and 13B, the transition time of the inverter circuit INV is slow, the through current increases, and the read operation may not be speeded up. On the other hand, in the configuration example of FIG. 13C, the read operation can be speeded up to some extent by using the sense amplifier circuit SA, but a stable read operation can be performed when noise is mixed in the bit line BL. There is no fear. Therefore, a configuration example as shown in FIG. This configuration example reflects the characteristics described in Patent Document 1.

図13(d)の構成例は、1つのメモリセル内に2つのMOSトランジスタを備え、相補となるビット線対BLT,BLBに読み出された信号をセンスアンプ回路SAで増幅することで読み出しデータを得る構成となっている。例えば、ワード線WL0とビット線対BLT,BLBの交点に位置するメモリセルMC0dでは、2つのMOSトランジスタのゲートが共通にWL0に接続され、一方のMOSトランジスタのドレインがBLTに、他方のMOSトランジスタのドレインがBLBに接続される。そして、この一方のMOSトランジスタのソースは、コモンソース線CSに接続され、他方のMOSトランジスタのソースは、オープン状態とされる。   The configuration example of FIG. 13D includes two MOS transistors in one memory cell, and a read data is obtained by amplifying a signal read to the complementary bit line pair BLT and BLB by the sense amplifier circuit SA. It is the composition which obtains. For example, in the memory cell MC0d located at the intersection of the word line WL0 and the bit line pair BLT, BLB, the gates of two MOS transistors are commonly connected to WL0, the drain of one MOS transistor is connected to BLT, and the other MOS transistor Are connected to BLB. The source of the one MOS transistor is connected to the common source line CS, and the source of the other MOS transistor is in an open state.

また、ワード線WL1とBLT,BLBの交点に位置するメモリセルMC1dでは、2つのMOSトランジスタのゲートが共通にWL1に接続され、一方のMOSトランジスタのドレインがBLTに、他方のMOSトランジスタのドレインがBLBに接続される。そして、メモリセルMC0dとは逆に、この一方のMOSトランジスタのソースがオープン状態とされ、他方のMOSトランジスタのソースがコモンソース線CSに接続される。このようなソースの接続方法の違いによって、例えばMC0dでは‘0’情報を記憶し、MC1dでは‘1’情報を記憶する。   In the memory cell MC1d located at the intersection of the word line WL1 and BLT and BLB, the gates of the two MOS transistors are commonly connected to WL1, the drain of one MOS transistor is BLT, and the drain of the other MOS transistor is Connected to BLB. Contrary to the memory cell MC0d, the source of this one MOS transistor is opened, and the source of the other MOS transistor is connected to the common source line CS. For example, MC0d stores “0” information and MC1d stores “1” information due to the difference in the source connection method.

読み出し動作の際には、プリチャージスイッチPSWによってBLT,BLBを電源電圧VDDのプリチャージ状態とし、ワード線(例えばWL0)を活性化すると共にコモンソーススイッチCSWによってCSをVDDからVSSに切り替える。これによって、例えばメモリセルMC0dでは、BLTの電位がCSへの放電に伴い低下し、BLBの電位はそのまま維持されるため、この電位差をSAで増幅することで読み出しデータが得られる。読み出し動作を終えると、CSにはCSWによってVDDが供給され、BLT,BLBにはPSWによってVDDが供給される。   In the read operation, BLT and BLB are set to the precharge state of the power supply voltage VDD by the precharge switch PSW, the word line (for example, WL0) is activated, and CS is switched from VDD to VSS by the common source switch CSW. As a result, for example, in the memory cell MC0d, the potential of BLT decreases with the discharge to CS, and the potential of BLB is maintained as it is. Therefore, read data is obtained by amplifying this potential difference with SA. When the read operation is completed, VDD is supplied to CS by CSW, and VDD is supplied to BLT and BLB by PSW.

このような構成を用いると、前述したように、読み出し動作時以外では、メモリセルMC内のMOSトランジスタのソース・ドレイン間の電位差がゼロとなるため、サブスレッショルドリーク電流を低減できる。また、相補のビット線対を用いた差動増幅方式となっているため、ノイズに強く、高速かつ安定した読み出し動作が可能となる。更に、各メモリセルMC内でBLT,BLBの両方にMOSトランジスタが接続されるため、負荷が均等となり、より安定した読み出し動作が可能となる。   When such a configuration is used, as described above, the potential difference between the source and drain of the MOS transistor in the memory cell MC becomes zero except during the read operation, so that the subthreshold leakage current can be reduced. In addition, since the differential amplification method using complementary bit line pairs is used, it is resistant to noise and enables a high-speed and stable read operation. Further, since the MOS transistors are connected to both BLT and BLB in each memory cell MC, the load is equalized and a more stable read operation is possible.

しかしながら、図13(d)のようなメモリアレイを、前述したようなシステムLSIに適用した場合、そのメモリ容量が小さくなるほどビット線の容量が小さくなり、ノイズ耐性が低下する恐れがある。図14は、図13(d)のメモリアレイにおいて、ビット線の容量とノイズ耐性の関係を説明する図である。この図に示すように、各ビット線BLT,BLBと接地電圧(電源電圧)の間には、寄生容量Ceが存在し、各ビット線BLT,BLBとコモンソース線CSの間には寄生容量Ctが存在する。   However, when the memory array as shown in FIG. 13D is applied to the system LSI as described above, the capacity of the bit line decreases as the memory capacity decreases, and noise resistance may be reduced. FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between bit line capacitance and noise tolerance in the memory array of FIG. As shown in this figure, a parasitic capacitance Ce exists between each bit line BLT, BLB and the ground voltage (power supply voltage), and a parasitic capacitance Ct exists between each bit line BLT, BLB and the common source line CS. Exists.

図14において、小容量の場合、各ビット線BLT,BLBの長さが短くなり、Ce,Ct共にその値は小さくなる。例えば、読み出し動作時にCSからBLT,BLBに誘起される線間ノイズに関しては、Ceの容量値がCtの容量値に比べて大きい程、その影響を低減できる。また、読み出し動作時に外部からBLT,BLBに誘起される外来ノイズに関しても、Ceの容量値が大きい程、その影響を低減できる。   In FIG. 14, in the case of a small capacity, the lengths of the bit lines BLT and BLB are shortened, and the values of both Ce and Ct are small. For example, with respect to the line noise induced from CS to BLT and BLB during the read operation, the influence can be reduced as the capacitance value of Ce is larger than the capacitance value of Ct. Further, the external noise induced in BLT and BLB from the outside during the read operation can be reduced as the Ce capacitance value increases.

システムLSI等では、その高集積化に伴い、例えばROMが形成される領域上の配線層等にROM以外の回路で用いるデータ配線等が設けられることがある。これらは、ROMに対する外来ノイズ発生源となる。さらに、高速化が進むほど線間ノイズや外来ノイズの量は大きくなる。したがって、高いノイズ耐性を備え、安定した読み出し動作が可能なROMが必要とされてくる。なお、SOC等に例えば数100K以上の大きめの容量を備えたROMを適用し、その一部を使用するような方式では、ビット線の容量等がある程度維持できるため、このような問題が生じないこともある。ただし、特に携帯電話機等では小型化および省電力化の要求が強く、必要最小限の容量値とすることが望ましい。   In a system LSI or the like, with high integration, for example, a data wiring or the like used in a circuit other than the ROM may be provided in a wiring layer or the like on a region where the ROM is formed. These are sources of external noise for the ROM. Furthermore, the amount of line noise and extraneous noise increases as the speed increases. Therefore, there is a need for a ROM having high noise resistance and capable of a stable read operation. Note that in a method in which a ROM having a large capacity of, for example, several hundreds K or more is applied to the SOC or the like and a part of the ROM is used, the bit line capacity and the like can be maintained to some extent, and thus such a problem does not occur. Sometimes. However, there is a strong demand for miniaturization and power saving particularly in mobile phones and the like, and it is desirable to set the required minimum capacity value.

そこで、本発明の目的の一つは、ROMを含んだ半導体装置において、安定した読み出し動作を実現することにある。本発明の前記ならびにそれ以外の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to realize a stable read operation in a semiconductor device including a ROM. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本発明の一実施の形態による半導体装置は、相補のビット線構造を備えたマスクROMを含み、このマスクROMの各メモリセルが2個以上のMISトランジスタによって構成されたものである。そして、この各メモリセルの構成要素となる第1および第2MISトランジスタのゲートは、共通のワード線に接続され、第1MISトランジスタのソース・ドレインは、相補ビット線の一方とコモンソース線に接続され、第2MISトランジスタのソース・ドレインは、相補ビット線の他方と電源電圧配線に接続された構成となっている。電源電圧配線には、高電位側の電圧が印加され、コモンソース線には、読み出し動作時に高電位側から低電位側へ切り替わる電圧が印加される。   A semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a mask ROM having a complementary bit line structure, and each memory cell of the mask ROM is constituted by two or more MIS transistors. The gates of the first and second MIS transistors that are constituent elements of the memory cells are connected to a common word line, and the source and drain of the first MIS transistor are connected to one of the complementary bit lines and the common source line. The source / drain of the second MIS transistor is connected to the other of the complementary bit lines and the power supply voltage wiring. A voltage on the high potential side is applied to the power supply voltage wiring, and a voltage that switches from the high potential side to the low potential side during a read operation is applied to the common source line.

このような構成を用いると、第1および第2MISトランジスタの中に背景技術で述べたようなオープン状態となるノードが存在せず、読み出し動作時には、相補ビット線の一方が低電位側の電圧に接続され、相補ビット線の他方が高電位側の電圧に接続されるため、ノイズマージン等が大きく、安定した読み出し動作が可能となる。   When such a configuration is used, there is no node in the first and second MIS transistors that is in the open state as described in the background art, and one of the complementary bit lines is set to the low potential side voltage during the read operation. Since the other of the complementary bit lines is connected to the high potential side voltage, the noise margin and the like are large, and a stable read operation is possible.

また、本発明の一実施の形態による半導体装置は、前述した各メモリセルの中に更にダミーのMISトランジスタを備えた構成となっている。このダミーとなる第3および第4MISトランジスタは、ソース・ドレインの一端がそれぞれ相補ビット線の一方および他方に接続される。このようなダミーのMISトランジスタを設けることで、相補ビット線の負荷容量が十分に確保でき、ノイズ耐性の向上が実現可能となる。すなわち、例えばシステムLSI等に用いられる小容量のマスクROMでは、ビット線の負荷容量が小さくノイズ耐性が不足する恐れがあるが、このような問題を解決可能となる。   In addition, the semiconductor device according to the embodiment of the present invention has a configuration in which a dummy MIS transistor is further provided in each memory cell described above. In the dummy third and fourth MIS transistors, one end of the source / drain is connected to one and the other of the complementary bit lines, respectively. By providing such a dummy MIS transistor, the load capacity of the complementary bit line can be sufficiently secured, and the noise resistance can be improved. That is, for example, in a small-capacity mask ROM used in a system LSI or the like, the load capacity of the bit line may be small and noise resistance may be insufficient, but such a problem can be solved.

本発明の一実施の形態による半導体装置を用いることで、小容量のROMであっても安定した読み出し動作が実現可能になる。   By using the semiconductor device according to the embodiment of the present invention, a stable read operation can be realized even with a small capacity ROM.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   In the following embodiment, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant, and one is the other. Some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like are related. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.

また、実施の形態の各機能ブロックを構成する回路素子は、特に制限されないが、公知のCMOS(相補型MOSトランジスタ)等の集積回路技術によって、単結晶シリコンのような半導体基板上に形成される。実施の形態では、トランジスタの一例としてMISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)を用い、その一例としてMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタを用いる。各図面において、Pチャネル型MOSトランジスタ(PMOSトランジスタ)にはゲートに丸印の記号を付すことで、Nチャネル型MOSトランジスタ(NMOSトランジスタ)と区別することとする。図面にはMOSトランジスタの基板電位の接続は特に明記していないが、MOSトランジスタが正常動作可能な範囲であれば、その接続方法は特に限定しない。   The circuit elements constituting each functional block of the embodiment are not particularly limited, but are formed on a semiconductor substrate such as single crystal silicon by a known integrated circuit technology such as a CMOS (complementary MOS transistor). . In the embodiment, a MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) is used as an example of a transistor, and a MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor is used as an example of the transistor. In each drawing, a P-channel MOS transistor (PMOS transistor) is distinguished from an N-channel MOS transistor (NMOS transistor) by adding a circle symbol to the gate. Although the connection of the substrate potential of the MOS transistor is not particularly specified in the drawing, the connection method is not particularly limited as long as the MOS transistor can operate normally.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による半導体装置において、それを用いたシステム構成の一例を示す概略図である。図1は、例えば、携帯電話システムなどであり、その中にSOCやマイクロコンピュータ等といったシステムLSI(半導体装置)SYS_LSIが使用されている。SYS_LSIには、例えば、CCDカメラ、キーボードKEY、ディスプレイLCD、スピーカSPK、マイクMIC等が接続され、SYS_LSIは、これらに関連する音声、画像等を含む各種データを処理する。また、SYS_LSIは、無線処理部RFとの間で無線データの入出力を行う。RFは、SYS_LSIから入力された無線データを変調すると共にアンテナANTを介して送信し、またANTから受信した無線データを復調すると共にSYS_LSIに対して出力する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a system configuration using the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a mobile phone system, for example, in which a system LSI (semiconductor device) SYS_LSI such as an SOC or a microcomputer is used. For example, a CCD camera, a keyboard KEY, a display LCD, a speaker SPK, a microphone MIC, and the like are connected to the SYS_LSI, and the SYS_LSI processes various data including audio, images, and the like related thereto. In addition, the SYS_LSI inputs / outputs wireless data to / from the wireless processing unit RF. The RF modulates the radio data input from the SYS_LSI and transmits it via the antenna ANT, and demodulates the radio data received from the ANT and outputs it to the SYS_LSI.

図2は、図1において、そのシステムLSIの構成例を示すブロック図である。図2に示すシステムLSI(半導体装置)SYS_LSIは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM、バスステートコントローラBSC、各種ロジック回路LOG、A/DコンバータADC、PLL(Phase Locked Loop)、FLASHメモリ、フューズ(FUSE)、および外部入出力回路I/Oなどを含んでいる。これらの各ブロックは、それぞれ内部バスで接続され、BSCは、この内部バスの調停機能を担っている。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the system LSI in FIG. A system LSI (semiconductor device) SYS_LSI shown in FIG. 2 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM, a bus state controller BSC, various logic circuits LOG, an A / D converter ADC, and a PLL (Phase Locked Loop), FLASH memory, fuse (FUSE), external input / output circuit I / O, and the like. Each of these blocks is connected by an internal bus, and the BSC has an arbitration function for the internal bus.

LOGは、例えば、DSP(Digital Signal Processor)やグラフィックアクセラレータやLCD(Liquid Crystal Display)コントローラ等、必要に応じて様々なものに該当する。フューズ(FUSE)は、電源や周波数の各種トリミング情報などを保持する。ADCは、音声・画像処理を含む様々な処理で用いられる。なお、図2中の電源電圧V1、V2、V3は、それぞれ、例えば、1.2V、3.3V、5.0Vといった値になる。V3は、FLASHメモリの書き込みや消去で必要とされ、V1を昇圧することで生成される。   LOG corresponds to various things as needed, such as DSP (Digital Signal Processor), a graphic accelerator, LCD (Liquid Crystal Display) controller, etc., for example. The fuse (FUSE) holds various trimming information of the power source and frequency. The ADC is used in various processes including audio / image processing. Note that the power supply voltages V1, V2, and V3 in FIG. 2 have values of, for example, 1.2V, 3.3V, and 5.0V, respectively. V3 is required for writing and erasing the FLASH memory, and is generated by boosting V1.

ROMは、例えば、SYS_LSIの識別IDなどを記憶するマスクROMであり、小容量(例えば数K〜数十Kビット)のものとなっている。このROMは、CPU等と同様の低い電源電圧V1(1.2V)で動作するため、その分論理判定マージンが少なくなり、高いノイズ耐性が求められる。また、図示はしないが、ROMの上部の配線領域では、例えば内部バスの配線等が通過することもあり、これらがノイズ源となってROMに影響を及ぼし得る。   The ROM is, for example, a mask ROM that stores an identification ID of SYS_LSI and the like, and has a small capacity (for example, several K to several tens of K bits). Since this ROM operates at the same low power supply voltage V1 (1.2 V) as that of a CPU or the like, the logic judgment margin is reduced accordingly, and high noise resistance is required. Although not shown, in the wiring area at the upper part of the ROM, for example, wiring of an internal bus may pass, and these may become noise sources and affect the ROM.

図3は、図2の半導体装置において、そのROMの概略構成例を示すブロック図である。図3に示すROMは、メモリアレイARY、ワードドライバWD、カラムスイッチYSW、読み出しアンプRD_AMP、マルチプレクサMUX、ラッチ回路LT、および制御回路CTLなどによって構成される。制御回路CTLは、外部より、チップイネーブル信号CE、クロック信号CLK、およびアドレス信号ADDなどを受けて、アドレスのデコードや各種制御信号の出力を行う。メモリアレイARYは、小容量の構成となっており、特に限定はされないが、例えば、8本〜64本のワード線WLと、112対〜224対のビット線対BLT,BLBと、これらの交点に接続された複数のメモリセルを含み、また加えて複数のコモンソース線CSを備えている。例えば64本×224対の場合には約14Kのメモリ容量となる。   FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration example of the ROM in the semiconductor device of FIG. The ROM illustrated in FIG. 3 includes a memory array ARY, a word driver WD, a column switch YSW, a read amplifier RD_AMP, a multiplexer MUX, a latch circuit LT, a control circuit CTL, and the like. The control circuit CTL receives a chip enable signal CE, a clock signal CLK, an address signal ADD, and the like from the outside, and decodes addresses and outputs various control signals. The memory array ARY has a small capacity and is not particularly limited. For example, the word array WL includes 8 to 64 word lines, 112 to 224 bit line pairs BLT and BLB, and their intersections. And a plurality of common source lines CS. For example, in the case of 64 × 224 pairs, the memory capacity is about 14K.

ワードドライバWDは、CTLによるアドレスのデコードを受けて、ARY内の所定のワード線WL0〜WLnを活性化する。カラムスイッチYSWは、CTLによる制御信号YSEを受けて、ARY内のビット線対BLT0/BLB0〜BLTm/BLBmのデータをグローバルビット線対GBLT0/GBLB0〜GBLTm/GBLBmに取り込む。読み出しアンプRD_AMPは、CTLからの制御信号SAEを受けて各グローバルビット線対のデータを差動増幅し、その結果を内部読み出しデータ線QM0〜QMmに出力する。マルチプレクサMUXは、CTLからの制御信号SELを受けて、QM0〜QMmの一部を選択し、ラッチ回路LTに出力する。例えば、MUXは、112本〜224本の内部読み出しデータ線QMの中から1/4〜1/8を選択し、数十ビットのデータを出力する。ラッチ回路LTは、CTLからの制御信号OEを受けて外部読み出しデータQ0〜Qkを出力する。   The word driver WD activates predetermined word lines WL0 to WLn in the ARY upon receiving the address decoding by the CTL. The column switch YSW receives the control signal YSE by CTL, and takes the data of the bit line pairs BLT0 / BLB0 to BLTm / BLBm in the ARY into the global bit line pairs GBLT0 / GBLB0 to GBLTm / GBLBm. The read amplifier RD_AMP receives the control signal SAE from the CTL, differentially amplifies the data of each global bit line pair, and outputs the result to the internal read data lines QM0 to QMm. The multiplexer MUX receives the control signal SEL from the CTL, selects a part of QM0 to QMm, and outputs it to the latch circuit LT. For example, the MUX selects 1/4 to 1/8 from among 112 to 224 internal read data lines QM and outputs tens of bits of data. The latch circuit LT receives the control signal OE from the CTL and outputs external read data Q0 to Qk.

ここで、図3のメモリアレイARYに対して、例えば、図13(d)のような構成を適用すると、各ビット線BLT,BLBのそれぞれに対して例えば8個〜64個といった少数のMOSトランジスタが接続されることになる。特に8個などでは各ビット線BLT,BLBの容量が必要に小さくなり、ノイズ耐性が低くなる。そこで、例えば、図4に示すような構成を用いる。   Here, for example, when the configuration shown in FIG. 13D is applied to the memory array ARY of FIG. 3, a small number of MOS transistors such as 8 to 64 for each of the bit lines BLT and BLB, respectively. Will be connected. In particular, in the case of eight or the like, the capacity of each of the bit lines BLT and BLB becomes necessary small, and the noise resistance becomes low. Therefore, for example, a configuration as shown in FIG. 4 is used.

図4は、本発明の実施の形態1による半導体装置において、図3のメモリアレイの構成例を示す回路図である。図4に示すメモリアレイARY1は、図3のメモリアレイARYにおける複数のワード線WL0〜WLnとそれに交差する1対のビット線対BLTm,BLBmのみを示しているが、実際には、複数対のビット線対が備わっている。ワード線WL0とビット線対BLTm,BLBmの交点には、メモリセルMC0が設けられ、ワード線WLnとビット線対BLTm,BLBmの交点には、メモリセルMCnが設けられる。また、ビット線対BLTm,BLBmに対応して、それと同一方向に延伸するコモンソース線CSmが備わり、更に、各ワード線WL0〜WLnにそれぞれ対応して、それと同一方向に延伸する電源電圧配線(電源電圧)VDDが備わっている。   4 is a circuit diagram showing a configuration example of the memory array of FIG. 3 in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. The memory array ARY1 shown in FIG. 4 shows only a plurality of word lines WL0 to WLn and a pair of bit lines BLTm and BLBm crossing the word lines WL0 to WLn in the memory array ARY of FIG. A bit line pair is provided. A memory cell MC0 is provided at the intersection of the word line WL0 and the bit line pair BLTm, BLBm, and a memory cell MCn is provided at the intersection of the word line WLn and the bit line pair BLTm, BLBm. In addition, a common source line CSm extending in the same direction as that corresponding to the bit line pair BLTm, BLBm is provided, and further, corresponding to each word line WL0 to WLn, a power supply voltage line extending in the same direction (in FIG. Power supply voltage (VDD) is provided.

MC0は、2個のNMOSトランジスタMN40t,MN40bによって構成される。MN40tは、ゲートがWL0に、ソース・ドレインの一方がBLTmに、他方がコモンソース線CSmにそれぞれ接続され、MN40bは、ゲートがWL0に、ソース・ドレインの一方がBLBmに、他方が電源電圧VDDにそれぞれ接続される。MCnは、2個のNMOSトランジスタMN4nt,MN4nbによって構成される。MN4ntは、ゲートがWLnに、ソース・ドレインの一方がBLTmに、他方が電源電圧VDDにそれぞれ接続され、MN4nbは、ゲートがWLnに、ソース・ドレインの一方がBLBmに、他方がCSmにそれぞれ接続される。MC0とMCnは、このソース・ドレインの他方の接続先が逆の関係となっており、これによってMC0が例えば‘0’情報を、MCnが例えば‘1’情報を記憶する。   MC0 is composed of two NMOS transistors MN40t and MN40b. MN40t has its gate connected to WL0, one of its source and drain connected to BLTm, and the other connected to common source line CSm. MN40b has its gate connected to WL0, one of its source and drain connected to BLBm, and the other to power supply voltage VDD. Connected to each. MCn includes two NMOS transistors MN4nt and MN4nb. MN4nt has its gate connected to WLn, one of its source and drain connected to BLTm, and the other connected to power supply voltage VDD. MN4nb has its gate connected to WLn, one of its source and drain connected to BLBm, and the other connected to CSm. Is done. In MC0 and MCn, the other connection destination of the source and the drain has an opposite relationship, whereby MC0 stores, for example, “0” information and MCn stores, for example, “1” information.

このメモリアレイARY1の動作は、前述した図13(d)と同様であり、ビット線対BLTm,BLBmをVDDにプリチャージした状態で、所定のワード線WLを活性化し、これと共にコモンソース線CSmをVDDから接地電圧VSSに駆動することで読み出し動作が行われる。図13(d)との違いは、各メモリセルMCにおけるコモンソース線CSmに接続されない側のNMOSトランジスタMN40b,MN4ntが、図13(d)ではオープン状態であったのに対して、図4ではVDDに接続されることである。なお、図示はしないが、断面構造で見ると、図4では、MN40b,MN4ntの拡散層がコンタクトホールを介して上層のメタル配線層等に形成された電源電圧配線VDDに接続されるのに対して、図13(d)では、このコンタクトホールが存在せず、電源電圧配線VDDも存在しないことになる。   The operation of the memory array ARY1 is the same as that of FIG. 13D described above. In a state where the bit line pair BLTm, BLBm is precharged to VDD, a predetermined word line WL is activated, and the common source line CSm is also activated. Is driven from VDD to the ground voltage VSS to perform a read operation. The difference from FIG. 13D is that the NMOS transistors MN40b and MN4nt on the side not connected to the common source line CSm in each memory cell MC are open in FIG. 13D, whereas in FIG. It is connected to VDD. Although not shown in the figure, in terms of the cross-sectional structure, in FIG. 4, the diffusion layers of MN40b and MN4nt are connected to the power supply voltage wiring VDD formed in the upper metal wiring layer or the like through the contact hole. In FIG. 13D, this contact hole does not exist, and the power supply voltage wiring VDD does not exist.

図5は、図4を変形したメモリアレイの構成例を示す回路図である。図5に示すメモリアレイARY2では、図4のMN40t,MN40b,MN4nt,MN4nbと同様のNMOSトランジスタMN50t,MN50b,MN5nt,MN5nbを備え、これらの接続関係も、図4の構成例と同様である。ただし、図5では、そのレイアウト構成が図4と異なっており、電源電圧配線VDDがビット線対BLTm,BLBmと同一方向に延伸するように形成され、これに対して図4と同様にMN50bやMN5ntが接続される構成となっている。それ以外の構成および動作に関しては、図4と同様であるため、詳細な説明は省略する。   FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration example of a memory array obtained by modifying FIG. The memory array ARY2 shown in FIG. 5 includes NMOS transistors MN50t, MN50b, MN5nt, and MN5nb similar to the MN40t, MN40b, MN4nt, and MN4nb in FIG. 4, and their connection relation is the same as that in the configuration example of FIG. However, in FIG. 5, the layout configuration is different from that in FIG. 4, and the power supply voltage wiring VDD is formed to extend in the same direction as the bit line pair BLTm, BLBm. MN5nt is connected. Since other configurations and operations are the same as those in FIG. 4, detailed description thereof is omitted.

この図4または図5のようなメモリアレイ構成を用いると、読み出し動作時に、一方のビット線BLがNMOSトランジスタを介してコモンソース線CS(即ちVSS)に接続され、他方のビット線がNMOSトランジスタを介して電源電圧VDDに接続される。これと比較して、図13(d)の場合では、一方のビット線がVSSに接続され、他方のビット線がVDDのプリチャージレベルとなる。このVDDのプリチャージレベルは、NMOSトランジスタを介してオープン状態のノードからのリークによって若干低下する恐れがある。また、プリチャージ状態であるため、ノイズが混入した場合にその影響を大きく受ける。そして、ビット線の容量が小さい程、このプリチャージレベルの低下やノイズの影響は大きくなる。   When the memory array configuration as shown in FIG. 4 or FIG. 5 is used, one bit line BL is connected to the common source line CS (ie, VSS) via the NMOS transistor and the other bit line is connected to the NMOS transistor during the read operation. To the power supply voltage VDD. Compared to this, in the case of FIG. 13D, one bit line is connected to VSS, and the other bit line is at a precharge level of VDD. This VDD precharge level may be slightly reduced by leakage from an open node through an NMOS transistor. In addition, since it is in a precharge state, it is greatly affected when noise is mixed. The smaller the bit line capacity, the greater the effect of this precharge level drop and noise.

そこで、図4および図5の構成を用いると、読み出し動作時に一方のビット線がプリチャージ状態ではなくVDDに接続されるため、このようなプリチャージレベルの低下は生じない。さらに、プリチャージ状態ではないため、ノイズの影響も低減できる。したがって、読み出しマージンを拡大でき、高いノイズ耐性が得られ、安定した読み出し動作が可能になる。また、高速読み出しも可能になる。   Therefore, when the configurations of FIGS. 4 and 5 are used, since one bit line is connected to VDD instead of the precharge state during the read operation, such a decrease in precharge level does not occur. Furthermore, since it is not a precharge state, the influence of noise can also be reduced. Therefore, the read margin can be expanded, high noise resistance can be obtained, and a stable read operation can be performed. Also, high-speed reading is possible.

さらに、読み出し動作時以外では、メモリセルMC内の2個のNMOSトランジスタ共に、ビット線の反対側となるノードがVDDとなるため、サブスレッショルドリーク電流も低減でき、電源電圧の低電圧化にも対応可能である。なお、図4と図5のどちらのレイアウト構成を用いるかは、必要とされるワード線やビット線の本数及びピッチと回路面積などを勘案して適宜定めればよい。ただし、図4のレイアウト構成例は、図5のレイアウト構成例と比較して、各ワード線WLの間に電源電圧配線VDDを挟む構成となるため、シールド効果によってワード線WL間のノイズの伝搬を低減できる利点がある。   Further, except for the read operation, since the node on the opposite side of the bit line is VDD in both of the two NMOS transistors in the memory cell MC, the subthreshold leakage current can be reduced and the power supply voltage can be lowered. It is possible. Note that which layout configuration of FIG. 4 or FIG. 5 is used may be appropriately determined in consideration of the number and pitch of the required word lines and bit lines, the circuit area, and the like. However, the layout configuration example of FIG. 4 has a configuration in which the power supply voltage wiring VDD is sandwiched between the word lines WL as compared with the layout configuration example of FIG. There is an advantage that can be reduced.

以上、本実施の形態1の半導体装置を用いることで、ROMにおけるノイズ耐性の向上などが実現可能となる。   As described above, by using the semiconductor device according to the first embodiment, it is possible to improve noise tolerance in the ROM.

(実施の形態2)
前述した実施の形態1では、各メモリセルMC内のNMOSトランジスタの一端をVDDに接続することでノイズ耐性の向上を実現したが、本実施の形態2では、これに加えてビット線の容量の増大を図ることで更なるノイズ耐性の向上を実現する。図6は、本発明の実施の形態2による半導体装置において、図3のメモリアレイの構成例を示す回路図である。
(Embodiment 2)
In the first embodiment described above, noise resistance is improved by connecting one end of the NMOS transistor in each memory cell MC to VDD. In the second embodiment, in addition to this, the capacitance of the bit line is increased. The noise resistance is further improved by increasing the noise. FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration example of the memory array of FIG. 3 in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

図6に示すメモリアレイARY3は、複数のワード線WL0〜WLnとそれと交差するビット線対BLTm,BLBmを含み、各ワード線WLが2本1組で構成されている。例えば、WL0は、互いに隣接するワード線WL0_0とワード線WL0_1によって構成され、これらが互いに接続されている。ワード線WL0(WL0_0,WL0_1)とビット線対BLTm,BLBmの交点には、メモリセルMC0が設けられ、ワード線WLn(WLn_0,WLn_1)とビット線対BLTm,BLBmの交点には、メモリセルMCnが設けられる。   A memory array ARY3 shown in FIG. 6 includes a plurality of word lines WL0 to WLn and bit line pairs BLTm and BLBm intersecting with the word lines WL0 to WLn, and each word line WL is formed of a set of two. For example, WL0 is configured by a word line WL0_0 and a word line WL0_1 that are adjacent to each other, and these are connected to each other. Memory cell MC0 is provided at the intersection of word line WL0 (WL0_0, WL0_1) and bit line pair BLTm, BLBm, and memory cell MCn is provided at the intersection of word line WLn (WLn_0, WLn_1) and bit line pair BLTm, BLBm. Is provided.

また、ビット線対BLTm,BLBmに対応して、それと同一方向に延伸するコモンソース線CSmが備わり、更に、各ワード線WL0〜WLnにそれぞれ対応して、それと同一方向に延伸する電源電圧配線(電源電圧)VDDが備わっている。なお、ここでは、1対のビット線対BLTm,BLBmのみを示しているが、実際には、複数対のビット線対が備わっている。   In addition, a common source line CSm extending in the same direction as that corresponding to the bit line pair BLTm, BLBm is provided, and further, corresponding to each word line WL0 to WLn, a power supply voltage line extending in the same direction (in FIG. Power supply voltage (VDD) is provided. Note that only one bit line pair BLTm, BLBm is shown here, but actually, a plurality of bit line pairs are provided.

MC0は、4個のNMOSトランジスタMN60t,MN60b,MN60t_d,MN60b_dによって構成される。MN60tは、ゲートがWL0_0に、ソース・ドレインの一方がBLTmに、他方がコモンソース線CSmにそれぞれ接続され、MN60bは、ゲートがWL0_0に、ソース・ドレインの一方がBLBmに、他方が電源電圧VDDにそれぞれ接続される。そして、MN60t_dは、ゲートがWL0_1に、ソース・ドレインの一方がBLTmにそれぞれ接続され、他方がオープン状態とされる。MN60b_dは、ゲートがWL0_1に、ソース・ドレインの一方がBLBmにそれぞれ接続され、他方がオープン状態とされる。   MC0 includes four NMOS transistors MN60t, MN60b, MN60t_d, and MN60b_d. MN60t has a gate connected to WL0_0, one of the source and drain connected to BLTm, and the other connected to common source line CSm. MN60b has a gate connected to WL0_0, one of the source and drain connected to BLBm, and the other connected to power supply voltage VDD. Connected to each. In the MN 60t_d, the gate is connected to WL0_1, one of the source and the drain is connected to BLTm, and the other is opened. In the MN 60b_d, the gate is connected to WL0_1, one of the source and the drain is connected to BLBm, and the other is opened.

これと同様に、MCnも、4個のNMOSトランジスタMN6nt,MN6nb,MN6nt_d,MN6nb_dによって構成される。MN6ntは、ゲートがWLn_0に、ソース・ドレインの一方がBLTmに、他方がVDDにそれぞれ接続され、MN6nbは、ゲートがWLn_0に、ソース・ドレインの一方がBLBmに、他方がCSmにそれぞれ接続される。そして、MN6nt_dは、ゲートがWLn_1に、ソース・ドレインの一方がBLTmにそれぞれ接続され、他方がオープン状態とされる。MN6nb_dは、ゲートがWLn_1に、ソース・ドレインの一方がBLBmにそれぞれ接続され、他方がオープン状態とされる。   Similarly, MCn is also composed of four NMOS transistors MN6nt, MN6nb, MN6nt_d, and MN6nb_d. MN6nt has its gate connected to WLn_0, one of its source and drain connected to BLTm, and the other connected to VDD. MN6nb has its gate connected to WLn_0, one of its source and drain connected to BLBm, and the other connected to CSm. . In MN6nt_d, the gate is connected to WLn_1, one of the source and the drain is connected to BLTm, and the other is opened. In MN6nb_d, the gate is connected to WLn_1, one of the source and the drain is connected to BLBm, and the other is opened.

このように、図6の構成例は、前述した図4の構成例と比較すると、各メモリセルMC内にダミーのNMOSトランジスタを2個追加したようなものとなっている。すなわち、例えばMC0では、図6のMN60t,MN60bが図4のMN40t,MN40bと同様の接続関係になっており、これに加えて、BLTmとBLBmにそれぞれダミーのNMOSトランジスタMN60t_dとMN60b_dが接続されている。このダミーのNMOSトランジスタMN60t_d,MN60b_dは、読み出し動作時に、MN60t,MN60bのゲート(すなわちWL0)が活性化された際に同様に活性化され、BLTmとBLBmのそれぞれの負荷容量を増大される機能を担う。なお、読み出し動作手順に関しては、図4と同様である。   As described above, the configuration example of FIG. 6 is such that two dummy NMOS transistors are added in each memory cell MC as compared with the configuration example of FIG. 4 described above. That is, for example, in MC0, MN60t and MN60b in FIG. 6 have the same connection relationship as MN40t and MN40b in FIG. 4, and in addition, dummy NMOS transistors MN60t_d and MN60b_d are connected to BLTm and BLBm, respectively. Yes. The dummy NMOS transistors MN60t_d and MN60b_d are activated in the same manner when the gates of MN60t and MN60b (that is, WL0) are activated during the read operation, thereby increasing the load capacities of BLTm and BLBm. Bear. The read operation procedure is the same as that in FIG.

以上のように、図6の構成例を用いると、図4の構成例と比較して各ビット線BLTm,BLBmに接続されるNMOSトランジスタの数が2倍となるため、十分なビット線BLTm,BLBmの負荷容量が得られる。したがって、図4の場合よりも更にノイズ耐性が向上すると共に安定した読み出し動作が可能となる。なお、図示はしないが、図6における2本1組のワード線(例えばWL0_0,WL0_1)は、それぞれ個別に設けた2個のドライバ回路で同時に駆動されるように構成してもよいし、共通の1個のドライバ回路で駆動されるように構成してもよい。前者の場合には、必ずしも2本1組のワード線を互いに接続する必要はない。   As described above, when the configuration example of FIG. 6 is used, the number of NMOS transistors connected to the bit lines BLTm and BLBm is doubled compared to the configuration example of FIG. A load capacity of BLBm is obtained. Therefore, noise resistance is further improved as compared with the case of FIG. 4, and a stable read operation is possible. Although not shown in the drawing, a set of two word lines (for example, WL0_0, WL0_1) in FIG. 6 may be configured to be simultaneously driven by two individually provided driver circuits, or common. It may be configured to be driven by one driver circuit. In the former case, it is not always necessary to connect a set of two word lines to each other.

図7は、図6のメモリアレイを変形した構成例を示す回路図である。図7に示すメモリアレイARY4は、図6のメモリアレイARY3と比較して、次の2点が異なっている。1点目は、2本1組のワード線WLの一方が接地電圧VSSに固定されたことである。すなわち、例えば図7のメモリセルMC0では、図6のMC0における4個のNMOSトランジスタMN60t,MN60b,MN60t_d,MN60b_dに対応して4個のNMOSトランジスタMN70t,MN70b,MN70t_d,MN70b_dが備わっている。この内、ダミーとなるNMOSトランジスタMN70t_d,MN70b_dのゲートがVSSに固定される。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example in which the memory array of FIG. 6 is modified. The memory array ARY4 shown in FIG. 7 is different from the memory array ARY3 of FIG. 6 in the following two points. The first point is that one of a set of two word lines WL is fixed to the ground voltage VSS. That is, for example, the memory cell MC0 in FIG. 7 includes four NMOS transistors MN70t, MN70b, MN70t_d, and MN70b_d corresponding to the four NMOS transistors MN60t, MN60b, MN60t_d, and MN60b_d in MC0 in FIG. Among these, the gates of dummy NMOS transistors MN70t_d and MN70b_d are fixed to VSS.

2点目は、ダミーとなるMMOSトランジスタにおけるビット線BLと異なる側のノードがコモンソース線CSまたは電源電圧VDDに接続されたことである。すなわち、例えば、図7のMC0では、MN70t_dのソース・ドレインの一端がMN70tのソース・ドレインの一端と共通にコモンソース線CSmに接続され、MN70b_dのソース・ドレインの一端がMN70bのソース・ドレインの一端と共通に電源電圧VDDに接続される。   The second point is that a node on the side different from the bit line BL in the dummy MMOS transistor is connected to the common source line CS or the power supply voltage VDD. That is, for example, in MC0 of FIG. 7, one end of the source / drain of MN70t_d is connected to the common source line CSm in common with one end of the source / drain of MN70t, and one end of the source / drain of MN70b_d is connected to the source / drain of MN70b. It is connected to the power supply voltage VDD in common with one end.

このような構成例において、ダミーとなるNMOSトランジスタは、そのゲートのVSSに伴い常にオフ状態を維持し、図6の場合と同様に、BLTmとBLBmのそれぞれの負荷容量を増大される機能を担う。また、ダミーとなるNMOSトランジスタの一端は、VDDまたはCSに接続されているため、読み出し動作時以外では殆どサブスレッショルドリーク電流も発生しない。したがって、図6の場合と同様に、ノイズ耐性を向上でき、安定した読み出し動作が実現可能となる。   In such a configuration example, the dummy NMOS transistor always maintains an off state with the VSS of its gate, and bears the function of increasing the load capacities of BLTm and BLBm, as in the case of FIG. . Further, since one end of the dummy NMOS transistor is connected to VDD or CS, almost no subthreshold leakage current is generated except during the read operation. Therefore, as in the case of FIG. 6, noise tolerance can be improved, and a stable read operation can be realized.

なお、図7の構成例においては、2本1組のワード線の一方をVSSに固定したが、この一方のワード線を図6の場合と同様に他方のワード線と共に活性化させる構成とすることも可能である。この場合、消費電力が増大する恐れがあるが、各ビット線BLTm,BLBmを、2つのNMOSトランジスタを介してVDDまたはCS(即ちVSS)に接続できるため、駆動能力が高く、高速な読み出しが実現可能となる。また、勿論、ビット線の容量も十分に確保できるため、安定した読み出し動作も可能である。さらに、図6または図7の構成例においては、各メモリセルMC内にダミーのNMOSトランジスタを2個設ける構成としたが、許容される回路面積などに応じてこのようなダミーを4個や6個設けることも可能である。   In the configuration example of FIG. 7, one of the two word lines is fixed to VSS, but this one word line is activated together with the other word line as in the case of FIG. It is also possible. In this case, power consumption may increase, but each bit line BLTm, BLBm can be connected to VDD or CS (that is, VSS) via two NMOS transistors, thus realizing high driving capability and high-speed reading. It becomes possible. Needless to say, the capacity of the bit line can be sufficiently secured, so that a stable read operation is possible. Furthermore, in the configuration example of FIG. 6 or FIG. 7, two dummy NMOS transistors are provided in each memory cell MC. However, depending on the allowable circuit area, four or six such dummy transistors are provided. It is also possible to provide individual pieces.

図8は、図6または図7のメモリアレイにおいて、そのダミーとなるNMOSトランジスタの寄生容量を説明する図である。図8に示すように、ダミーとなるNMOSトランジスタMN_dには、ゲート−ドレイン間容量Cgd、ゲート−ソース間容量Cgs、基板−ドレイン間容量Cbd、基板−ソース間容量Cbsといった各種寄生容量が存在する。これらの容量値は、MN_dの各種電圧条件に依存して変化するものの、ビット線BLTmとVSS間またはBLTmとVDD間の負荷容量として寄与させることが可能である。   FIG. 8 is a diagram for explaining the parasitic capacitance of the dummy NMOS transistor in the memory array of FIG. 6 or FIG. As shown in FIG. 8, the dummy NMOS transistor MN_d has various parasitic capacitances such as a gate-drain capacitance Cgd, a gate-source capacitance Cgs, a substrate-drain capacitance Cbd, and a substrate-source capacitance Cbs. . These capacitance values change depending on various voltage conditions of MN_d, but can contribute as load capacitance between the bit lines BLTm and VSS or between BLTm and VDD.

図9は、図6のメモリアレイにおいて、そのレイアウト構成の一例を示すものであり、(a)はその概要を示す模式図、(b)は(a)に対応したレイアウトイメージの回路図である。図9(b)に示す回路は、図6の回路と等価である。図9(a)に示すレイアウト構成例では、2つのN型の拡散層NDFが設けられ、その上層に図示しないゲート絶縁膜を介してポリシリコン等からなる複数のゲート配線層POが設けられている。複数のゲート配線層POは、それぞれ、図6で述べたような2本1組のワード線(ワード線対)と、互いに近接するワード線対同士を分離する分離層に該当する。   FIG. 9 shows an example of the layout configuration of the memory array of FIG. 6, wherein (a) is a schematic diagram showing an outline thereof, and (b) is a circuit diagram of a layout image corresponding to (a). . The circuit shown in FIG. 9B is equivalent to the circuit shown in FIG. In the layout configuration example shown in FIG. 9A, two N-type diffusion layers NDF are provided, and a plurality of gate wiring layers PO made of polysilicon or the like are provided thereon via a gate insulating film (not shown). Yes. Each of the plurality of gate wiring layers PO corresponds to a separation layer that separates a pair of word lines (word line pairs) as described in FIG. 6 and word line pairs adjacent to each other.

図9(a),(b)では、例えば、図6で述べたメモリセルMCnに含まれる2本1組のワード線WLn_0,WLn_1がワード線対として隣接配置され、これと近接して、隣のメモリセルMCn−1に含まれるワード線対WLn−1_0,WLn−1_1が配置され、この2つのワード線対の間に分離層が配置される。ここで、分離層には接地電圧VSSが供給されており、これによって、互いに隣り合うメモリセル(MCnとMCn−1)が分離される。この分離層を用いることで、特許文献1にも記載されているように、酸化膜等による分離を行う場合に比べて小面積化が実現可能となる。   9A and 9B, for example, a set of two word lines WLn_0 and WLn_1 included in the memory cell MCn described in FIG. 6 are arranged adjacent to each other as a word line pair, and are adjacent to and adjacent to each other. Word line pairs WLn-1_0 and WLn-1_1 included in the memory cell MCn-1 are arranged, and an isolation layer is arranged between the two word line pairs. Here, the ground voltage VSS is supplied to the isolation layer, whereby the adjacent memory cells (MCn and MCn−1) are isolated. By using this separation layer, as described in Patent Document 1, it is possible to reduce the area as compared with the case of performing separation using an oxide film or the like.

図9(a),(b)において、ワード線対に含まれる2本のワード線の間の拡散層は、図示しないコンタクトホールを介して上部配線層のビット線BLT又はBLBに接続される。一方、この2本のワード線の両脇の拡散層においては、ダミーのNMOSトランジスタに対応するノードがコンタクトホールを設けないことでオープン状態とされ、正規のNMOSトランジスタに対応するノードが、図示しないコンタクトホールを介して上部配線層のVDDまたはCSに接続される。   9A and 9B, the diffusion layer between two word lines included in the word line pair is connected to the bit line BLT or BLB of the upper wiring layer via a contact hole (not shown). On the other hand, in the diffusion layers on both sides of the two word lines, the node corresponding to the dummy NMOS transistor is opened by providing no contact hole, and the node corresponding to the normal NMOS transistor is not shown. It is connected to VDD or CS of the upper wiring layer through a contact hole.

図10は、図7のメモリアレイにおいて、そのレイアウト構成の一例を示すものであり、(a)はその概要を示す模式図、(b)は(a)に対応したレイアウトイメージの回路図である。図10(b)に示す回路は、図7の回路と等価である。図10(a)に示すレイアウト構成例では、図9の場合と同様に、2つのN型の拡散層NDFが設けられ、その上層に図示しないゲート絶縁膜を介してポリシリコン等からなる複数のゲート配線層POが設けられている。複数のゲート配線層POは、それぞれ、図7で述べたような2本1組のワード線(ワード線対)と、互いに近接するワード線対同士を分離する分離層に該当する。   FIG. 10 shows an example of the layout configuration of the memory array of FIG. 7, where (a) is a schematic diagram showing an outline thereof, and (b) is a circuit diagram of a layout image corresponding to (a). . The circuit shown in FIG. 10B is equivalent to the circuit shown in FIG. In the layout configuration example shown in FIG. 10A, as in the case of FIG. 9, two N-type diffusion layers NDF are provided, and a plurality of layers made of polysilicon or the like are formed on the upper layer via a gate insulating film (not shown). A gate wiring layer PO is provided. Each of the plurality of gate wiring layers PO corresponds to a separation layer that separates a pair of word lines (word line pairs) as described in FIG. 7 and word line pairs adjacent to each other.

図10(a),(b)では、例えば、図7で述べたメモリセルMCnに含まれるワード線WLnおよびVSSに固定されたワード線がワード線対として隣接配置され、これと近接して、隣のメモリセルMCn−1に含まれるワード線対(WLn−1およびVSS)が配置され、この2つのワード線対の間に分離層が配置される。ここで、分離層には接地電圧VSSが供給されており、これによって、互いに隣り合うメモリセル(MCnとMCn−1)が分離される。ここで、ワード線対に含まれる2本のワード線の間の拡散層は、図示しないコンタクトホールを介して上部配線層のVDDまたはCSに接続される。一方、この2本のワード線の両脇の拡散層は、それぞれ図示しないコンタクトホールを介して上部配線層のビット線BLT又はBLBに接続される。   10A and 10B, for example, word lines WLn and VSS included in the memory cell MCn described in FIG. 7 are arranged adjacent to each other as word line pairs, and in close proximity thereto, A word line pair (WLn-1 and VSS) included in the adjacent memory cell MCn-1 is arranged, and an isolation layer is arranged between the two word line pairs. Here, the ground voltage VSS is supplied to the isolation layer, whereby the adjacent memory cells (MCn and MCn−1) are isolated. Here, the diffusion layer between two word lines included in the word line pair is connected to VDD or CS of the upper wiring layer via a contact hole (not shown). On the other hand, the diffusion layers on both sides of the two word lines are connected to the bit lines BLT or BLB of the upper wiring layer through contact holes (not shown).

このようなレイアウト構成では、小面積化が可能となる一方で、図1で述べたようにROMの容量自体が小さいと、例えば図13(d)のように1つのメモリセルを2個のNMOSトランジスタで構成する場合では、ビット線の容量が十分に確保できない恐れがある。そこで、図9や図10のように、1つのメモリセルを4個(又はそれ以上)のNMOSトランジスタで構成することで、必要最小限の回路面積の中でビット線の容量を十分に確保することが可能となる。   In such a layout configuration, the area can be reduced. On the other hand, if the capacity of the ROM itself is small as described with reference to FIG. 1, for example, as shown in FIG. In the case of a transistor, there is a possibility that the bit line capacity cannot be secured sufficiently. Therefore, as shown in FIG. 9 and FIG. 10, one memory cell is composed of four (or more) NMOS transistors, so that a sufficient bit line capacity can be ensured in a minimum circuit area. It becomes possible.

以上、本実施の形態2の半導体装置を用いることで、実施の形態1の場合よりも更に安定した読み出し動作が可能となる。   As described above, by using the semiconductor device of the second embodiment, a more stable read operation than that of the first embodiment can be performed.

(実施の形態3)
本実施の形態3では、実施の形態1で述べた図4の構成例を変形した構成例について説明する。図11は、本発明の実施の形態3による半導体装置において、そのメモリアレイの構成例を示す回路図である。図11に示すメモリアレイARY5は、図4と同様に、1つのメモリセルMC内に2つのNMOSトランジスタを備え、その接続関係も図4とほぼ同様なものとなっている。図4との違いは、図4ではワード線WLの延伸方向と同じ方向に電源電圧配線VDDが備わり、ビット線BLの延伸方向と同じ方向にコモンソース線CSが備わっていたのに対して、図11では、逆にWLの延伸方向と同じ方向にCSが備わり、BLの延伸方向と同じ方向にVDDが備わっていることである。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a configuration example in which the configuration example in FIG. 4 described in the first embodiment is modified will be described. FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of the memory array in the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. The memory array ARY5 shown in FIG. 11 includes two NMOS transistors in one memory cell MC, as in FIG. 4, and the connection relationship is substantially the same as in FIG. The difference from FIG. 4 is that in FIG. 4, the power supply voltage wiring VDD is provided in the same direction as the extending direction of the word line WL, and the common source line CS is provided in the same direction as the extending direction of the bit line BL. In FIG. 11, conversely, CS is provided in the same direction as the extending direction of WL, and VDD is provided in the same direction as the extending direction of BL.

すなわち、図11においては、複数のワード線WL0〜WLnと、その各ワード線に対応して複数のコモンソース線CS0〜CSnが同一方向に延伸し、このWL0〜WLnおよびCS0〜CSnと交差する方向に、ビット線対BLTm,BLBmと電源電圧配線VDDが延伸する。WL0とBLTm,BLBmの交点には、メモリセルMC0が設けられ、WLnとBLTm,BLBmの交点には、メモリセルMCnが設けられる。MC0は、2個のNMOSトランジスタMN110t,MN110bによって構成され、MN110tの各ノードは、WL0とBLTmとVDDに接続され、MN110bの各ノードは、WL0とBLBmとCS0に接続される。また、MCnは、2個のNMOSトランジスタMN11nt,MN11nbによって構成され、MN11ntの各ノードは、WLnとBLTmとCSnに接続され、MN11nbの各ノードは、WLnとBLBmとVDDに接続される。   That is, in FIG. 11, a plurality of word lines WL0 to WLn and a plurality of common source lines CS0 to CSn corresponding to the word lines extend in the same direction and intersect with WL0 to WLn and CS0 to CSn. In the direction, the bit line pair BLTm, BLBm and the power supply voltage wiring VDD extend. A memory cell MC0 is provided at the intersection of WL0 and BLTm, BLBm, and a memory cell MCn is provided at the intersection of WLn and BLTm, BLBm. MC0 is composed of two NMOS transistors MN110t and MN110b. Each node of MN110t is connected to WL0, BLTm, and VDD, and each node of MN110b is connected to WL0, BLBm, and CS0. MCn includes two NMOS transistors MN11nt and MN11nb. Each node of MN11nt is connected to WLn, BLTm, and CSn, and each node of MN11nb is connected to WLn, BLBm, and VDD.

このような構成を用いると、図4の場合と同様に、安定した読み出し動作が可能になることに加えて、図4の場合と比較して読み出し動作時に駆動するコモンソース線CSの数が少なくてよいため、消費電流を低減できる。具体的に説明すると、図4および図11では、1対のビット線対BLTm,BLBmしか示していないが、実際には、ワード線WL0〜WLnと交差する形で複数対のビット線対BLT0/BLB0〜BLTm/BLBmが設けられる。そして、図4の場合では、更に、各ビット線対のそれぞれに対応して複数のコモンソース線CS0〜CSmが設けられる。   When such a configuration is used, as in the case of FIG. 4, in addition to enabling a stable read operation, the number of common source lines CS driven during the read operation is smaller than in the case of FIG. Therefore, current consumption can be reduced. More specifically, FIGS. 4 and 11 show only one pair of bit lines BLTm and BLBm, but actually, a plurality of pairs of bit lines BLT0 / BLB0 to BLTm / BLBm are provided. In the case of FIG. 4, a plurality of common source lines CS0 to CSm are further provided corresponding to each of the bit line pairs.

ここで、図4の構成例で読み出し動作を行う際には、例えばワード線WL0を活性化すると共に複数のコモンソース線CS0〜CSm全てをVDDからVSSに駆動する必要がある。したがって、この駆動に伴う消費電流が大きくなる。一方、図11の構成例で読み出し動作を行う際には、例えばワード線WL0を活性化すると共に1本のコモンソース線CS0をVDDからVSSに駆動すればよい。したがって、この駆動に伴う消費電流を低減できる。また、他の効果として、ビット線対BLTm,BLBmと同一方向にコモンソース線CSではなく電源電圧配線VDDが延伸する構成となっているため、読み出し動作時にBLTm,BLBmに対して誘起される線間ノイズが低減できる。ただし、図4のようなコモンソース線CSの配置構成でも、BLTm,BLBmを差動増幅することで同相ノイズは低減可能である。   Here, when the read operation is performed in the configuration example of FIG. 4, it is necessary to activate the word line WL0 and drive all the plurality of common source lines CS0 to CSm from VDD to VSS, for example. Therefore, the current consumption accompanying this driving increases. On the other hand, when the read operation is performed in the configuration example of FIG. 11, for example, the word line WL0 may be activated and one common source line CS0 may be driven from VDD to VSS. Therefore, current consumption associated with this driving can be reduced. As another effect, the power source voltage wiring VDD is not the common source line CS but extends in the same direction as the bit line pair BLTm, BLBm. Therefore, a line induced to the BLTm, BLBm during the read operation. Noise can be reduced. However, even in the arrangement configuration of the common source line CS as shown in FIG. 4, the common-mode noise can be reduced by differentially amplifying BLTm and BLBm.

図12は、図11のメモリアレイにおいて、その周辺回路の一部を含めた構成例を示す回路図である。図12においては、互いに隣接する2本のワード線WLを1組として、この各組毎に1本のコモンソース線CSが設けられている。すなわちWL0,WL1に対応してCS01が設けられ、WLn−1,WLnに対応してCSijが設けられる。各ワード線WL0〜WLnは、ワードドライバWDによって駆動され、WDは、制御回路CTLからのアドレスデコード信号XDECおよび制御信号(リードイネーブル信号)REを受けて所定のワード線を活性化する。   FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration example including a part of peripheral circuits in the memory array of FIG. In FIG. 12, two word lines WL adjacent to each other are taken as one set, and one common source line CS is provided for each set. That is, CS01 is provided corresponding to WL0 and WL1, and CSij is provided corresponding to WLn−1 and WLn. Each word line WL0 to WLn is driven by a word driver WD, and the WD activates a predetermined word line in response to an address decode signal XDEC and a control signal (read enable signal) RE from the control circuit CTL.

また、各コモンソース線CS01〜CSijは、コモンソースドライバCSDによって駆動され、CSDは、例えばWL0とWL1のNOR演算によってCS01を駆動し、同様にWLn−1とWLnのNOR演算によってCSijを駆動する。これによって、例えばWL0またはWL1が活性化された際には、CS01がVSSに駆動される。このように、複数のワード線に対して1本のコモンソース線を対応させることで、コモンソースドライバCSDやコモンソース線CSの面積効率を高めることが可能になる。   Each common source line CS01 to CSij is driven by a common source driver CSD. The CSD drives CS01 by, for example, NOR operation of WL0 and WL1, and similarly drives CSij by NOR operation of WLn−1 and WLn. . Thereby, for example, when WL0 or WL1 is activated, CS01 is driven to VSS. Thus, by making one common source line correspond to a plurality of word lines, it is possible to increase the area efficiency of the common source driver CSD and the common source line CS.

また、各ビット線BLTm,BLBmは、それぞれYスイッチ(PMOSトランジスタ)YSmt,YSmbを介してセンスアンプ回路SAに接続される。Yスイッチは、図3でのカラムスイッチYSWに対応し、センスアンプ回路SAは、図3での読み出しアンプRD_AMPに対応する。YSmt,YSmbは、制御回路CTLからの制御信号(YSイネーブル信号)YSEを受けてオンとなり、SAは、CTLからの制御信号(センスアンプイネーブル信号)SAEを受けて、BLTmとBLBm間の電位差を差動増幅する。更に、各ビット線BLTm,BLBmには、プリチャージ回路PRE_Cが接続される。PRE_Cは、2つのPMOSトランジスタを含み、制御回路CTLからの制御信号(プリチャージ信号)PREを受けた際に、2つのPMOSトランジスタを介してBLTm,BLBmを電源電圧VDDに接続する。   The bit lines BLTm and BLBm are connected to the sense amplifier circuit SA via Y switches (PMOS transistors) YSmt and YSmb, respectively. The Y switch corresponds to the column switch YSW in FIG. 3, and the sense amplifier circuit SA corresponds to the read amplifier RD_AMP in FIG. YSmt and YSmb are turned on in response to a control signal (YS enable signal) YSE from the control circuit CTL, and SA receives a control signal (sense amplifier enable signal) SAE from the CTL and determines a potential difference between BLTm and BLBm. Amplify differentially. Further, a precharge circuit PRE_C is connected to each bit line BLTm, BLBm. PRE_C includes two PMOS transistors, and when receiving a control signal (precharge signal) PRE from the control circuit CTL, BLTm and BLBm are connected to the power supply voltage VDD via the two PMOS transistors.

以上、本実施の形態3の半導体装置を用いることで、実施の形態1の場合と同様の安定した読み出し動作に加えて、消費電力の低減などが実現可能となる。なお、ここでは、図4の構成例を変形して、ワード線と同一方向にコモンソース線を設ける構成例を示したが、同様に、例えば実施の形態2の図9や図10に対して同様の変形を行うことも可能である。すなわち、例えば、図9や図10において、VDDとCSを入れ替えたようなレイアウト構成にすればよい。   As described above, by using the semiconductor device according to the third embodiment, in addition to the stable read operation similar to that in the first embodiment, it is possible to reduce power consumption and the like. Here, the configuration example of FIG. 4 is modified to show the configuration example in which the common source line is provided in the same direction as the word line. Similarly, for example, FIG. 9 and FIG. Similar modifications can be made. That is, for example, a layout configuration in which VDD and CS are interchanged in FIGS. 9 and 10 may be used.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   As mentioned above, although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

本発明による半導体装置は、特に、システムLSI等に用いられる小容量のマスクROMに適用して有益な技術であり、これに限らず、マスクROM全般に対して広く適用可能である。   The semiconductor device according to the present invention is a technique that is particularly useful when applied to a small-capacity mask ROM used in a system LSI or the like, and is not limited to this, and can be widely applied to general mask ROMs.

本発明の実施の形態1による半導体装置において、それを用いたシステム構成の一例を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an example of a system configuration using the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図1において、そのシステムLSIの構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of the system LSI. 図2の半導体装置において、そのROMの概略構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a ROM in the semiconductor device of FIG. 2. 本発明の実施の形態1による半導体装置において、図3のメモリアレイの構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a memory array of FIG. 3 in the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention. 図4を変形したメモリアレイの構成例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a memory array obtained by modifying FIG. 4. 本発明の実施の形態2による半導体装置において、図3のメモリアレイの構成例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration example of a memory array of FIG. 3 in a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 図6のメモリアレイを変形した構成例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a configuration example in which the memory array of FIG. 6 is modified. 図6または図7のメモリアレイにおいて、そのダミーとなるNMOSトランジスタの寄生容量を説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a parasitic capacitance of a dummy NMOS transistor in the memory array of FIG. 6 or FIG. 7. 図6のメモリアレイにおいて、そのレイアウト構成の一例を示すものであり、(a)はその概要を示す模式図、(b)は(a)に対応したレイアウトイメージの回路図である。FIG. 6 shows an example of the layout configuration in the memory array of FIG. 6, (a) is a schematic diagram showing an outline thereof, and (b) is a circuit diagram of a layout image corresponding to (a). 図7のメモリアレイにおいて、そのレイアウト構成の一例を示すものであり、(a)はその概要を示す模式図、(b)は(a)に対応したレイアウトイメージの回路図である。FIG. 7 shows an example of the layout configuration in the memory array of FIG. 7, (a) is a schematic diagram showing an outline thereof, and (b) is a circuit diagram of a layout image corresponding to (a). 本発明の実施の形態3による半導体装置において、そのメモリアレイの構成例を示す回路図である。FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of a memory array in a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. 図11のメモリアレイにおいて、その周辺回路の一部を含めた構成例を示す回路図である。FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a configuration example including a part of the peripheral circuit in the memory array of FIG. 11. 本発明の前提として検討したROMにおけるメモリアレイの概略構成例を示すものであり、(a)〜(d)は、それぞれ異なる構成例を示す回路図である。The example of schematic structure of the memory array in ROM examined as a premise of this invention is shown, (a)-(d) is a circuit diagram which shows a different example of a structure, respectively. 図13(d)のメモリアレイにおいて、ビット線の容量とノイズ耐性の関係を説明する図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between bit line capacitance and noise tolerance in the memory array of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

SYS_LSI システムLSI
CCD CCDカメラ
KEY キーボード
LCD ディスプレイ
SPK スピーカ
MIC マイク
RF 無線処理部
ANT アンテナ
I/O 外部入出力回路
LOG ロジック回路
BSC バスステートコントローラ
ADC A/Dコンバータ
FUSE フューズ
LT ラッチ回路
MUX マルチプレクサ
RD_AMP 読み出しアンプ
YSW カラムスイッチ
ARY メモリアレイ
CTL 制御回路
WD ワードドライバ
MN NMOSトランジスタ
WL ワード線
BLT,BLB ビット線
CS コモンソース線
VDD 電源電圧
VSS 接地電圧
MC メモリセル
C 容量
PO ゲート配線層
NDF 拡散層
CSD コモンソースドライバ
SA センスアンプ回路
YS Yスイッチ
PRE_C プリチャージ回路
INV インバータ回路
PSW プリチャージスイッチ
CSW コモンソーススイッチ
SYS_LSI System LSI
CCD CCD camera KEY Keyboard LCD Display SPK Speaker MIC Microphone RF Wireless processing unit ANT Antenna I / O External input / output circuit LOG Logic circuit BSC Bus state controller ADC A / D converter FUSE Fuse LT Latch circuit MUX Multiplexer RD_AMP Read amplifier YSW Column switch ARY Memory array CTL control circuit WD Word driver MN NMOS transistor WL Word line BLT, BLB Bit line CS Common source line VDD Power supply voltage VSS Ground voltage MC Memory cell C Capacity PO Gate wiring layer NDF Diffusion layer CSD Common source driver SA Sense amplifier circuit YS Y switch PRE_C Precharge circuit INV Inverter circuit PSW Precharge Pitch CSW common source switch

Claims (5)

複数のワード線と、
前記複数のワード線が延伸する方向と交差する方向に延伸し、相補となる第1および第2ビット線をそれぞれが備えた複数のビット線対と、
高電位側の電圧と低電位側の電圧のいずれかに駆動される複数のコモンソース線と、
高電位側の電圧が印加される複数の電源電圧配線と、
前記複数のワード線と前記複数のビット線対の交点に設けられる複数のメモリセルとを具備し、
前記複数のメモリセルのそれぞれは、第1および第2MISトランジスタを含む2個以上のMISトランジスタによって構成され、
前記第1および前記第2MISトランジスタは、ゲートが前記複数のワード線のいずれかである第1ワード線に共通に接続され、
前記第1MISトランジスタは、ソース・ドレインの一方が前記第1ビット線に接続され、他方が前記複数のコモンソース線のいずれかに接続され、
前記第2MISトランジスタは、ソース・ドレインの一方が前記第2ビット線に接続され、他方が前記電源電圧配線に接続されることを特徴とする半導体装置。
Multiple word lines,
A plurality of bit line pairs each extending in a direction intersecting with a direction in which the plurality of word lines extend and having complementary first and second bit lines;
A plurality of common source lines driven by either the high potential side voltage or the low potential side voltage;
A plurality of power supply voltage lines to which a high potential side voltage is applied;
A plurality of memory cells provided at intersections of the plurality of word lines and the plurality of bit line pairs;
Each of the plurality of memory cells includes two or more MIS transistors including first and second MIS transistors,
The first and second MIS transistors are commonly connected to a first word line whose gate is one of the plurality of word lines,
In the first MIS transistor, one of a source and a drain is connected to the first bit line, and the other is connected to one of the plurality of common source lines.
In the semiconductor device, one of a source and a drain of the second MIS transistor is connected to the second bit line, and the other is connected to the power supply voltage wiring.
請求項1記載の半導体装置において、
前記複数のメモリセルのそれぞれは、更に、第3および第4MISトランジスタを含み、
前記第3および前記第4MISトランジスタは、ゲートが、前記複数のワード線のいずれかであり前記第1ワード線と隣接する第2ワード線に共通に接続され、
前記第3MISトランジスタは、ソース・ドレインの一方が前記第1ビット線に接続され、
前記第4MISトランジスタは、ソース・ドレインの一方が前記第2ビット線に接続されることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
Each of the plurality of memory cells further includes third and fourth MIS transistors,
The third and fourth MIS transistors have a gate connected to a second word line adjacent to the first word line, the gate of which is one of the plurality of word lines;
The third MIS transistor has one of a source and a drain connected to the first bit line,
In the semiconductor device, the fourth MIS transistor has one of a source and a drain connected to the second bit line.
請求項1または2記載の半導体装置において、
前記複数のコモンソース線は、前記複数のワード線と同一方向に延伸し、
前記複数のワード線のいずれかの活性化に対応して、前記複数のコモンソース線のいずれかが高電位側の電圧から低電位側の電圧へ駆動されることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
The plurality of common source lines extend in the same direction as the plurality of word lines,
One of the plurality of common source lines is driven from a high potential side voltage to a low potential side voltage in response to activation of any of the plurality of word lines.
請求項2記載の半導体装置において、
前記第3MISトランジスタは、ソース・ドレインの他方がオープン状態とされ、
前記第4MISトランジスタは、ソース・ドレインの他方がオープン状態とされることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
In the third MIS transistor, the other of the source and the drain is open,
The fourth MIS transistor is a semiconductor device characterized in that the other of the source and the drain is open.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置において、
前記半導体装置は、システムLSIであり、
前記複数のメモリセルは、前記システムLSIに含まれる数十Kビット以下のマスクROMであることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
The semiconductor device is a system LSI,
The semiconductor device, wherein the plurality of memory cells are mask ROMs of tens of K bits or less included in the system LSI.
JP2007077386A 2007-03-23 2007-03-23 Semiconductor device Expired - Fee Related JP5134845B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007077386A JP5134845B2 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007077386A JP5134845B2 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008234808A true JP2008234808A (en) 2008-10-02
JP5134845B2 JP5134845B2 (en) 2013-01-30

Family

ID=39907403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007077386A Expired - Fee Related JP5134845B2 (en) 2007-03-23 2007-03-23 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5134845B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104078079A (en) * 2014-06-19 2014-10-01 苏州宽温电子科技有限公司 Improved contact read only memory (ROM) unit
JP2017126396A (en) * 2017-03-03 2017-07-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor integrated circuit device
JP2018142396A (en) * 2018-05-10 2018-09-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor integrated circuit device
US10304527B2 (en) 2013-07-25 2019-05-28 Renesas Electronics Corporation Semiconductor integrated circuit device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54525A (en) * 1977-06-02 1979-01-05 Nec Corp Read only memory device
JPH0214495A (en) * 1988-06-30 1990-01-18 Fujitsu Ltd Read only memory
JPH0869699A (en) * 1994-08-30 1996-03-12 Kawasaki Steel Corp Read-only semiconductor storage
WO2003071553A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Renesas Technology Corp. Semiconductor integrated circuit
JP2004326929A (en) * 2003-04-24 2004-11-18 Sony Corp Semiconductor storage device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54525A (en) * 1977-06-02 1979-01-05 Nec Corp Read only memory device
JPH0214495A (en) * 1988-06-30 1990-01-18 Fujitsu Ltd Read only memory
JPH0869699A (en) * 1994-08-30 1996-03-12 Kawasaki Steel Corp Read-only semiconductor storage
WO2003071553A1 (en) * 2002-02-20 2003-08-28 Renesas Technology Corp. Semiconductor integrated circuit
JP2004326929A (en) * 2003-04-24 2004-11-18 Sony Corp Semiconductor storage device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10304527B2 (en) 2013-07-25 2019-05-28 Renesas Electronics Corporation Semiconductor integrated circuit device
US10580484B2 (en) 2013-07-25 2020-03-03 Renesas Electronics Corporation Semiconductor integrated circuit device
CN104078079A (en) * 2014-06-19 2014-10-01 苏州宽温电子科技有限公司 Improved contact read only memory (ROM) unit
JP2017126396A (en) * 2017-03-03 2017-07-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor integrated circuit device
JP2018142396A (en) * 2018-05-10 2018-09-13 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor integrated circuit device

Also Published As

Publication number Publication date
JP5134845B2 (en) 2013-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7324397B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JP4418254B2 (en) Semiconductor integrated circuit
US9030863B2 (en) Read/write assist for memories
US7663942B2 (en) Semiconductor memory device having local and global bit lines
US7123504B2 (en) Semiconductor integrated circuit device having static random access memory mounted thereon
TW200926170A (en) A new method to improve the write speed for memory products
US8482999B2 (en) Semiconductor memory integrated device having a precharge circuit with thin-film transistors gated by a voltage higher than a power supply voltage
US20080247249A1 (en) Circuit and method for a sense amplifier
JP2004079099A (en) Semiconductor memory
US7986547B2 (en) Semiconductor memory device
KR102326332B1 (en) Read column select negative boost driver circuit and system
JP5134845B2 (en) Semiconductor device
US8045389B2 (en) Semiconductor memory device
US8130565B2 (en) Semiconductor device
US8107278B2 (en) Semiconductor storage device
US20100066406A1 (en) Semiconductor device
US7499357B2 (en) Semiconductor memory device
US6791354B2 (en) Semiconductor integrated circuit
US8542547B2 (en) Semiconductor device and data processing system
JP2013232265A (en) Semiconductor memory device and its data writing method
JPS59186196A (en) Transversal ratioless rom
JP5533264B2 (en) Semiconductor memory
JP2005129109A (en) Semiconductor memory device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100310

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20100528

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120510

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120515

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120713

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121016

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121112

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151116

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees