JP2791522B2 - Mask ROM and manufacturing method thereof - Google Patents

Mask ROM and manufacturing method thereof

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JP2791522B2
JP2791522B2 JP4030973A JP3097392A JP2791522B2 JP 2791522 B2 JP2791522 B2 JP 2791522B2 JP 4030973 A JP4030973 A JP 4030973A JP 3097392 A JP3097392 A JP 3097392A JP 2791522 B2 JP2791522 B2 JP 2791522B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マスクROMおよびそ
の製造方法に関し、特に大容量化に有利なマスクROM
およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask ROM and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a mask ROM which is advantageous for increasing the capacity.
And its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在使用されているメモリICを書込機
能によって大きく分類すると、製造後読出とともに自由
に書込が行なえるRWM(リードライトメモリ)と、製
造後書込ができず読出専用として使われるROM(リー
ドオンリメモリ)とに分けられる。このうちのROMは
電源を切っても記憶情報が消えず残っているため文字パ
ターンなどのような固定した情報の記憶に用いられる。
ROMはさらに、製造後電気的に記憶情報を変更できか
つ、紫外線照射などによって記憶情報の消去が可能なE
PROM(Erasable and Program
mable ROM)と、製造工程において情報を書き
込まれ製造後その記憶情報を変更することのできないマ
スクROMとを含む。マスクROMは、CRTディスプ
レイの文字パターンやパーソナルコンピュータのBAS
ICのプログラムのような固定されたデータを記憶する
ためによく用いられる。
2. Description of the Related Art Memory ICs that are currently used can be roughly classified according to their write functions. RWMs (read / write memories) which can be freely written together with read-out after manufacture, and read-only memories which cannot be written after manufacture. ROM (read only memory) used. The ROM is used for storing fixed information such as character patterns because the stored information remains even after the power is turned off.
Further, the ROM is capable of electrically changing stored information after manufacture and erasing stored information by irradiation with ultraviolet rays.
PROM (Erasable and Program)
and a mask ROM in which information is written in a manufacturing process and whose stored information cannot be changed after manufacturing. The mask ROM stores character patterns on CRT displays and BAS on personal computers.
Often used to store fixed data such as IC programs.

【0003】現在すでに商品化されているマスクROM
のメモリアレイ部は、一般にマトリックス状に配列され
たMOSトランジスタを含む。このMOSトランジスタ
がメモリセルとして用いられる。一方、MOSトランジ
スタを半導体基板上に形成する場合、ソース,ドレイ
ン,およびゲートの3つの領域が必要となる。これら3
つの領域の寸法はMOSトランジスタとしての機能を果
たすのに十分な値でなければならず、無制限に小さくす
ることはできない。そのため、近年の半導体集積回路装
置の微細化への要求に反して、メモリセルとしてMOS
トランジスタが用いられる以上は、メモリアレイ部全体
の面積の微小化には自ずと限界があった。特に、マスク
ROMの記憶容量が大きくなるに従って、この問題は特
に深刻になる。一方、マスクROMを含むメモリICの
記憶容量の大容量化への要求は、近年ますます強くなっ
てきている。そこで、メモリICを含む種々の半導体集
積回路装置の微小化と、メモリICの記憶容量の大容量
化という相反する要求に応えるためのマスクROMが、
各メモリセルの微小化および各メモリセルに記憶させる
情報の多ビット化の両面から検討されつつある。
[0003] Mask ROMs already commercialized at present
Memory array section generally includes MOS transistors arranged in a matrix. This MOS transistor is used as a memory cell. On the other hand, when a MOS transistor is formed on a semiconductor substrate, three regions of a source, a drain, and a gate are required. These three
The dimensions of one region must be large enough to function as a MOS transistor, and cannot be reduced without limit. Therefore, contrary to the recent demand for miniaturization of semiconductor integrated circuit devices, MOS
As long as transistors are used, there is naturally a limit to miniaturization of the area of the entire memory array section. In particular, this problem becomes particularly serious as the storage capacity of the mask ROM increases. On the other hand, demands for increasing the storage capacity of memory ICs including a mask ROM have been increasing in recent years. Therefore, a mask ROM for responding to conflicting demands for miniaturization of various semiconductor integrated circuit devices including a memory IC and an increase in storage capacity of the memory IC has been proposed.
Consideration is being given to both miniaturization of each memory cell and increase in the number of bits of information stored in each memory cell.

【0004】まず、各メモリセルの微小化という観点か
ら考案されたマスクROMについて説明する。このよう
な改良されたマスクROMによれば、ダイオード構造の
素子がMOSトランジスタ構造の素子に代わってメモリ
セルとして用いられる。
[0004] First, a mask ROM devised from the viewpoint of miniaturization of each memory cell will be described. According to such an improved mask ROM, an element having a diode structure is used as a memory cell instead of an element having a MOS transistor structure.

【0005】図16は、特公昭61−1904で示され
ている改良されたマスクROMのメモリアレイの構造を
示す図である。図16(a)は平面図であり、図16
(b)および(c)はそれぞれ、図16(a)に示され
るメモリセルアレイの、破線AおよびBに沿った断面図
である。図16を参照して、このメモリセルアレイは、
単結晶シリコンの半導体基板40上に形成される。基板
40はその表面にシリコン酸化膜により形成される絶縁
膜(図示せず)を有する。この基板40上には、多数本
の帯状N型ポリシリコン層49が平行に設けられる。さ
らに、ポリシリコン層42上を含む半導体基板40上全
面に絶縁層41が設けられる。この絶縁層41には開口
部、すなわち、コンタクトホール44が選択的に設けら
れる。このコンタクトホール44の下部のポリシリコン
層42に不純物を導入することによりP型ポリシリコン
領域45が形成される。絶縁層41上およびコンタクト
ホール44上には、ポリシリコン層42と交わるように
多数本の平行な帯状導電層43が設けられる。コンタク
トホール44は、ポリシリコン層42と導電層43との
交点に選択的に設けられる。なお、帯状ポリシリコン層
42の各々は互いに異なるワード線に対応し、帯状導電
層43の各々は互いに異なるビット線に対応する。
FIG. 16 shows the structure of a memory array of an improved mask ROM disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-1904. FIG. 16A is a plan view, and FIG.
FIGS. 17B and 17C are cross-sectional views of the memory cell array shown in FIG. Referring to FIG. 16, this memory cell array
It is formed on a semiconductor substrate 40 of single crystal silicon. The substrate 40 has an insulating film (not shown) formed of a silicon oxide film on its surface. On this substrate 40, a number of strip-shaped N-type polysilicon layers 49 are provided in parallel. Further, the insulating layer 41 is provided on the entire surface of the semiconductor substrate 40 including the polysilicon layer 42. An opening, that is, a contact hole 44 is selectively provided in the insulating layer 41. By introducing impurities into the polysilicon layer 42 below the contact hole 44, a P-type polysilicon region 45 is formed. On the insulating layer 41 and the contact holes 44, a number of parallel strip-shaped conductive layers 43 are provided so as to cross the polysilicon layer 42. Contact hole 44 is selectively provided at the intersection of polysilicon layer 42 and conductive layer 43. Each of the strip-shaped polysilicon layers 42 corresponds to a different word line, and each of the strip-shaped conductive layers 43 corresponds to a different bit line.

【0006】図16(a)からわかるように、複数の帯
状ポリシリコン層42と複数の帯状の導電層43との交
点はマトリクスを構成する。さらに、図16(b)およ
び(c)を参照して、この交点のうち、コンタクトホー
ル44が設けられているものについてのみコンタクトホ
ール44の下部のポリシリコン層42にPN接合が形成
される。したがって、コンタクトホール44が設けられ
ている交点の導電層43に順方向電圧を印加すればポリ
シリコン層42に電流が流れる。一方、コンタクトホー
ル44が設けられていない交点の導電層43に順方向電
圧を印加しても導電層43とポリシリコン層42とは絶
縁層41により絶縁されているためポリシリコン層42
に電流は流れない。そこで、あるビット線を選択しこれ
に所定の電圧を印加し、あるワード線を選択してこれに
流れる電流の有無を判断すれば、選択されたビット線に
対応する導電層43と選択されたワード線に対応するポ
リシリコン層42との交点にコンタクトホールが設けら
れているか否かが判定できる。したがって、コンタクト
ホールの有無を論理値1および0にそれぞれ対応させ、
マスクROMに記憶させておくべき情報に応じコンタク
トホールの形成パターンを決めれば、従来どおり、製造
後のマスクROMから記憶情報を読み出すことが可能と
なる。つまり、1つのメモリセルとして、従来のように
1つのMOSトランジスタが用いられるのではなく、単
なる1つのPN接合、すなわち、1つのダイオードが用
いられる。このため、1つのメモリセルに必要な面積は
導電層43およびポリシリコン層42のそれぞれの幅に
より決定される。
As can be seen from FIG. 16A, the intersections between the plurality of strip-shaped polysilicon layers 42 and the plurality of strip-shaped conductive layers 43 form a matrix. Further, referring to FIGS. 16B and 16C, a PN junction is formed in polysilicon layer 42 below contact hole 44 only at the intersection where contact hole 44 is provided. Therefore, when a forward voltage is applied to the conductive layer 43 at the intersection where the contact hole 44 is provided, a current flows through the polysilicon layer 42. On the other hand, even if a forward voltage is applied to the conductive layer 43 at the intersection where the contact hole 44 is not provided, the conductive layer 43 and the polysilicon layer 42 are insulated by the insulating layer 41, so that the polysilicon layer 42
No current flows through Therefore, when a certain bit line is selected, a predetermined voltage is applied thereto, and a certain word line is selected to determine the presence or absence of a current flowing therethrough, the conductive layer 43 corresponding to the selected bit line is selected. It can be determined whether or not a contact hole is provided at the intersection with the polysilicon layer 42 corresponding to the word line. Therefore, the presence or absence of the contact hole is made to correspond to the logical values 1 and 0, respectively,
If the formation pattern of the contact hole is determined according to the information to be stored in the mask ROM, the stored information can be read from the manufactured mask ROM as in the related art. That is, instead of using one MOS transistor as a conventional memory cell, one PN junction, that is, one diode is used. Therefore, the area required for one memory cell is determined by the respective widths of conductive layer 43 and polysilicon layer 42.

【0007】導電層43およびポリシリコン層42の幅
の最小値は現在の製造技術におけるラインアンドスペー
スの限界値で決定される。したがって、これらの幅を小
さくすることによって(コンタクトホール44を設け得
る範囲で)、1つのメモリセルが基板上に占有する面積
を従来よりもはるかに小さくできる。したがって、従来
のようにメモリセルとしてMOSトランジスタが用いら
れる場合よりもはるかに微小なマスクROMを得ること
ができる。
[0007] The minimum value of the width of the conductive layer 43 and the polysilicon layer 42 is determined by the limit value of the line and space in the current manufacturing technology. Therefore, by reducing these widths (to the extent that contact holes 44 can be provided), the area occupied by one memory cell on the substrate can be made much smaller than in the past. Therefore, it is possible to obtain a much smaller mask ROM than when a MOS transistor is used as a memory cell as in the related art.

【0008】次に、図16に示されるようなメモリセル
アレイを有するマスクROMの製造工程について図17
ないし図19を参照しながら説明する。図17ないし図
19は、このようなマスクROMの製造工程の一例を示
す断面図である。
Next, a manufacturing process of a mask ROM having a memory cell array as shown in FIG.
19 will be described with reference to FIG. 17 to 19 are cross-sectional views showing an example of a manufacturing process of such a mask ROM.

【0009】まず、図17(a)に示されるように、不
純物濃度の低いP型基板111の主面上にN型不純物を
選択的に拡散してアイランドであるNウェル領域112
が形成される。次に、Nウェル領域112上を含む、基
板111の主面上に酸化膜113が形成される(図17
(b)参照)。この酸化膜113は、メモリセルアレイ
部A,メモリセルアレイ部Aの周辺部を構成するPチャ
ネルMOSトランジスタ領域B,およびNチャネルMO
Sトランジスタ領域C間の境界部分において素子分離用
酸化膜として厚く形成され、領域A,BおよびCの各々
においては、不純物の透過性が損なわれないように薄く
形成される。次に、メモリセルアレイ部Aに相当する、
基板111の主面上に、図16のN型ポリシリコン層4
2に相当する導電層114が形成される。導電層114
は、主面に垂直な複数の帯状導電層として配置され、ワ
ードラインを形成する(図17(c))。
First, as shown in FIG. 17A, an N-type impurity is selectively diffused on the main surface of a P-type substrate 111 having a low impurity concentration to form an N-well region 112 as an island.
Is formed. Next, oxide film 113 is formed on the main surface of substrate 111, including on N well region 112.
(B)). Oxide film 113 forms a memory cell array portion A, a P-channel MOS transistor region B constituting a peripheral portion of memory cell array portion A, and an N-channel MOS transistor region.
An oxide film for element isolation is formed thick at a boundary portion between the S transistor regions C, and is formed thin in each of the regions A, B and C so that the permeability of impurities is not impaired. Next, it corresponds to the memory cell array section A.
On the main surface of the substrate 111, the N-type polysilicon layer 4 of FIG.
The conductive layer 114 corresponding to No. 2 is formed. Conductive layer 114
Are arranged as a plurality of strip-shaped conductive layers perpendicular to the main surface to form word lines (FIG. 17C).

【0010】続いて、周辺部であるPチャネルMOSト
ランジスタ領域BおよびNチャネルMOSトランジスタ
領域Cのそれぞれにおけるゲート電極および配線層とし
て図18(a)に示されるように、ポリシリコン層11
5および金属層116によって構成される導電層が基板
111の主面上に形成され、さらに、基板111の主面
上に絶縁のための酸化膜113が再形成される。次に、
図18(b)に示されるように、メモリセルアレイ部A
において、酸化膜113と、酸化膜113上に積層され
たレジスタ材202とに選択的に開口部201が設けら
れる。この開口部201の下部のポリシリコン層114
にP型不純物を導入することにより、P型ポリシリコン
領域203が形成される。続いて、NチャネルMOSト
ランジスタ領域Cに、ドレインおよびソースを形成する
N型領域117が、基板111の主面上にN型不純物が
選択的に拡散されることによって形成される。さらに、
Nウェル112上に、P型不純物が選択的に拡散される
ことによってPチャネルMOSトランジスタのソースお
よびドレインとなるP型領域118も形成される(図1
8(c))。その後、基板111の主面全体の段差を埋
めて平坦化するために、基板111の主面上全体に絶縁
膜119が形成される。次に、図18(d)に示される
ように、絶縁膜119および酸化膜113によって構成
される絶縁層に選択的にコンタクトホール120が開口
される。コンタクトホール120は、メモリセルアレイ
部AにおいてはP型ポリシリコン領域203が露出する
ように、NチャネルMOSトランジスタ領域においては
N型領域117の表面が露出するように、PチャネルM
OSトランジスタ領域BにおいてはP型領域118の表
面が露出するように設けられる。
Subsequently, as shown in FIG. 18A, a polysilicon layer 11 is formed as a gate electrode and a wiring layer in each of a P-channel MOS transistor region B and an N-channel MOS transistor region C which are peripheral portions.
A conductive layer including the metal layer 5 and the metal layer 116 is formed on the main surface of the substrate 111, and an oxide film 113 for insulation is formed again on the main surface of the substrate 111. next,
As shown in FIG. 18B, the memory cell array unit A
, An opening 201 is selectively provided in an oxide film 113 and a register material 202 laminated on the oxide film 113. The polysilicon layer 114 below the opening 201
By introducing a P-type impurity into P-type impurity, a P-type polysilicon region 203 is formed. Subsequently, an N-type region 117 forming a drain and a source is formed in the N-channel MOS transistor region C by selectively diffusing an N-type impurity on the main surface of the substrate 111. further,
A P-type region 118 serving as a source and a drain of a P-channel MOS transistor is also formed on N well 112 by selectively diffusing a P-type impurity (FIG. 1).
8 (c)). Thereafter, an insulating film 119 is formed on the entire main surface of the substrate 111 in order to fill and flatten the steps on the entire main surface of the substrate 111. Next, as shown in FIG. 18D, a contact hole 120 is selectively formed in the insulating layer constituted by the insulating film 119 and the oxide film 113. The contact hole 120 is formed so as to expose the P-type polysilicon region 203 in the memory cell array portion A and to expose the surface of the N-type region 117 in the N-channel MOS transistor region.
The OS transistor region B is provided such that the surface of the P-type region 118 is exposed.

【0011】続いて、図19に示されるように、アルミ
ニウムなどの金属からなる導電層121が、コンタクト
ホール120に入り込むように、絶縁膜119上に選択
的に形成される。メモリセルアレイ部Aにおいて、導電
層121は、ワード線を形成するN型ポリシリコン層1
14の各々と直交するように、絶縁膜119上に複数本
帯状に形成される。これら複数本の導電層121がそれ
ぞれ1本のビット線に対応する。一方、周辺部Bおよび
Cにおいては、導電層121はMOSトランジスタのソ
ースおよびドレインに接続される配線を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 19, a conductive layer 121 made of a metal such as aluminum is selectively formed on the insulating film 119 so as to enter the contact hole 120. In the memory cell array section A, the conductive layer 121 is an N-type polysilicon layer 1 forming a word line.
A plurality of strips are formed on the insulating film 119 so as to be orthogonal to each of the fourteen. Each of the plurality of conductive layers 121 corresponds to one bit line. On the other hand, in peripheral portions B and C, conductive layer 121 forms a wiring connected to the source and drain of the MOS transistor.

【0012】このようにして製造されたマスクROMの
場合には、各々が1本のワード線を形成する複数の帯状
の導電層121のうち、データを読出したいメモリセル
MCに対応するものにのみ正の電圧が印加され、各々が
1本のビット線を形成する複数の帯状導電層114のう
ち、このメモリセルMCに対応するものに流れる電流の
有無が検知される。この検知結果に応じて、このメモリ
セルMCの記憶データが論理値“0”であるか“1”で
あるかが判別される。このメモリセルMCにP型領域1
17およびN型領域114によって形成されるPN接合
が存在すれば、ビット線である導電層121への電圧印
加に応答してこのPN接合が順バイアス状態となるの
で、対応するワード線を形成する導電層114に電流が
流れる。選択されたワード線には、選択されていない他
のビット線との交点部分にコンタクトホール120が存
在する可能性がある。しかしながら、コンタクトホール
120部分にはそれぞれPN接合が存在しており、これ
らが逆バイアス状態となるので、ワード線114に流れ
る電流が、選択されていない他のビット線に流れ出るこ
とはない。また、メモリセルMCにPN接合がなけれ
ば、このメモリセルMCと対応するビット線との間にコ
ンタクトホール120が形成されないので、このメモリ
セルMCには電流が流れない。
In the case of the mask ROM manufactured as described above, only the one corresponding to the memory cell MC from which data is to be read out of the plurality of strip-shaped conductive layers 121 each forming one word line. A positive voltage is applied, and the presence or absence of a current flowing through a plurality of band-shaped conductive layers 114 each forming one bit line, corresponding to the memory cell MC, is detected. According to the detection result, it is determined whether the storage data of the memory cell MC is a logical value “0” or “1”. This memory cell MC has a P-type region 1
If there is a PN junction formed by the N-type region 17 and the N-type region 114, the PN junction becomes forward-biased in response to the application of a voltage to the conductive layer 121 as a bit line, so that a corresponding word line is formed. A current flows through the conductive layer 114. In the selected word line, there is a possibility that the contact hole 120 exists at the intersection with another unselected bit line. However, a PN junction exists in each of the contact holes 120 and these are in a reverse bias state, so that the current flowing through the word line 114 does not flow out to other unselected bit lines. If the memory cell MC does not have a PN junction, no contact hole 120 is formed between the memory cell MC and the corresponding bit line, so that no current flows through the memory cell MC.

【0013】図20および図22(a)は、各メモリセ
ルに記憶させるデータの多ビット化という観点から考案
された従来のマスクROMにおける各メモリセルの構造
を示す断面図である。
FIGS. 20 and 22A are cross-sectional views showing the structure of each memory cell in a conventional mask ROM devised from the viewpoint of increasing the number of bits of data stored in each memory cell.

【0014】図20には、各メモリセルが1つのMOS
トランジスタによって構成される従来のマスクROMの
メモリセル構造を用いて、各メモリセルに複数ビットの
情報を記憶させる多値レベル方式の半導体記憶装置を実
現した場合が示される。
FIG. 20 shows that each memory cell has one MOS transistor.
A case is shown in which a multi-level semiconductor memory device in which a plurality of bits of information are stored in each memory cell is realized using a conventional mask ROM memory cell structure including transistors.

【0015】図20を参照して、各メモリセルは、半導
体基板31上にドレインおよびソースとしてそれぞれ形
成され、半導体基板31とは逆極性の不純物拡散層32
aおよび32bと、不純物拡散層32aおよび32b間
にまたがるように、半導体基板31上に絶縁膜34を介
して形成されたゲート電極33とを含む。半導体基板3
1は、たとえば不純物濃度の薄いP- 型半導体基板であ
り、ゲート電極33は、たとえばポリシリコン等によっ
て形成される。1ビットのデータを記憶する従来のマス
クROMの場合と異なり、各メモリセルにおける半導体
基板31の表面のソース32bおよびドレイン32a間
に対応する部分、すなわちチャネル領域35に、そのメ
モリセルに記憶されるべきデータに応じた濃度で、ドレ
イン32aおよびソース32bに添加されている不純物
と同じ極性の不純物がイオン注入等によって添加され
る。1つのメモリアレイを構成するメモリセルのチャネ
ル領域35に添加される不純物の濃度は、複数種類に設
定される。
Referring to FIG. 20, each memory cell is formed as a drain and a source on a semiconductor substrate 31, respectively, and has an impurity diffusion layer 32 having a polarity opposite to that of semiconductor substrate 31.
a and 32b, and a gate electrode 33 formed on the semiconductor substrate 31 via an insulating film 34 so as to extend between the impurity diffusion layers 32a and 32b. Semiconductor substrate 3
Reference numeral 1 denotes, for example, a P - type semiconductor substrate having a low impurity concentration, and the gate electrode 33 is formed of, for example, polysilicon or the like. Unlike a conventional mask ROM that stores one-bit data, each memory cell is stored in a portion corresponding to a portion between the source 32b and the drain 32a on the surface of the semiconductor substrate 31, that is, in the channel region 35, that is, in the memory cell. An impurity having the same polarity as the impurity added to the drain 32a and the source 32b is added by ion implantation or the like at a concentration corresponding to the power data. The concentration of the impurity added to the channel region 35 of the memory cell constituting one memory array is set to a plurality of types.

【0016】MOSトランジスタのしきい値電圧は、チ
ャネル領域35に半導体基板31と逆極性のいわゆる反
転層を生じさせるのに必要なゲート電圧が高いほど高く
なる。チャネル領域35における不純物濃度が高いほ
ど、チャネル領域35の電気的極性がソース32bおよ
びドレイン32aにおけるそれに近づくので、ゲート電
極33への正極性(半導体基板31がP型の場合)また
は負極性(半導体基板31がN型の場合)の印加電圧を
それほど大きくしなくてもチャネル領域35に反転層が
生じる。したがって、チャネル領域35に添加される不
純物の濃度をメモリセルごとに変えることによって、1
つのメモリアレイに含まれるメモリセルをそれぞれ構成
するMOSトランジスタの電気的特性が複数種類に設定
される。
The threshold voltage of the MOS transistor increases as the gate voltage required to cause a so-called inversion layer having a polarity opposite to that of the semiconductor substrate 31 in the channel region 35 increases. The higher the impurity concentration in the channel region 35, the closer the electrical polarity of the channel region 35 to that of the source 32b and the drain 32a. An inversion layer is formed in the channel region 35 without increasing the applied voltage (when the substrate 31 is N-type) so much. Therefore, by changing the concentration of the impurity added to the channel region 35 for each memory cell, 1
The electrical characteristics of the MOS transistors constituting the memory cells included in one memory array are set to a plurality of types.

【0017】すなわち、チャネル領域35に添加される
不純物の濃度がm種類であれば、1つのメモリアレイに
含まれるメモリセルは、チャネル領域35における不純
物濃度が最も高く、このためしきい値電圧が最も低い第
1のメモリセル群,チャネル領域35における不純物濃
度が第1のメモリセル群におけるそれよりも薄く、この
ためしきい値電圧が第1のメモリセル群のそれよりも高
い第2のメモリセル群,…,チャネル領域35における
前記不純物濃度が最も薄く、そのためしきい値電圧が最
も高い第mのメモリセル群に分類される。
That is, if the concentration of the impurity added to the channel region 35 is m, the memory cell included in one memory array has the highest impurity concentration in the channel region 35, and therefore the threshold voltage is low. The impurity concentration in the lowest first memory cell group, the channel region 35, is lower than that in the first memory cell group, so that the second memory has a higher threshold voltage than that of the first memory cell group. .., The channel region 35 is classified into the m-th memory cell group having the lowest impurity concentration and therefore having the highest threshold voltage.

【0018】図21は、4種類の互いに異なるしきい値
電圧VTH1 ,VTH2 ,VTH3 ,およびVTH4 をそれぞれ
有するMOSトランジスタにおけるゲート電位と、ドレ
イン32aおよびソース32b間に流れる電流Idsと
の関係を示すグラフである。図21において、曲線4
1,42,43,および44はそれぞれ、しきい値電圧
TH1 を有するMOSトランジスタ,しきい値電圧V
TH1 よりも高いしきい値電圧VTH2 を有するMOSトラ
ンジスタ,しきい値電圧VTH2 よりもさらに高いしきい
値電圧VTH3 を有するMOSトランジスタ,およびしき
い値電圧VTH3 よりもさらに高いしきい値電圧VTH4
有するMOSトランジスタの電流Idsとゲート電位V
G との関係を示す。なお、図21には、ドレイン32a
およびソース32bがそれぞれ5Vおよび0Vである場
合が示される。
FIG. 21 shows the relationship between the gate potential of a MOS transistor having four different threshold voltages V TH1 , V TH2 , V TH3 , and V TH4 , and the current Ids flowing between the drain 32a and the source 32b. It is a graph which shows a relationship. In FIG. 21, curve 4
1, 42, 43, and 44 are a MOS transistor having a threshold voltage V TH1 and a threshold voltage V TH1 , respectively.
MOS transistor having a threshold voltage V TH2 higher than TH1 , a MOS transistor having a threshold voltage V TH3 higher than the threshold voltage V TH2 , and a threshold higher than the threshold voltage V TH3 The current Ids and the gate potential V of the MOS transistor having the voltage V TH4
Shows the relationship with G. FIG. 21 shows the drain 32a
And source 32b at 5V and 0V, respectively.

【0019】曲線41〜44から明らかなように、チャ
ネル領域35の不純物濃度が低くなるほど、MOSトラ
ンジスタの電気的特性はよりエンハンスメント型に設定
され、前記不純物濃度が高くなるほど、MOSトランジ
スタの電気的特性はよりデプレッション型に設定され
る。したがって、これら4種類のMOSトランジスタの
ゲート電位VG を同じ電位V0bに設定すれば、ドレイ
ン32aおよびソース32b間に流れる電流Idsの大
きさは、しきい値電圧VTH1 を有するMOSトランジス
タにおいて最も大きい値I1となり、しきい値電圧V
TH2 を有するMOSトランジスタにおいてI1よりも小
さい値I2となり、しきい値電圧VTH3 を有するMOS
トランジスタにおいてI2よりもさらに小さい値I3と
なり、しきい値電圧VTH4 を有するMOSトランジスタ
において0となる。つまり、ドレイン32aおよびソー
ス32b間に流れる電流Idsの大きさは、これら4種
類のMOSトランジスタ間で異なる。そこで、これら4
種類のMOSトランジスタの記憶データを、ゲート電位
G ,ドレイン32aの電位,およびソース32bの電
位をそれぞれV0b,5V,OVとしたときに流れる電
流の大きさI1,I2,I3,0に応じて、互いに異な
る4種類のデータに対応させれば、1個のメモリセルに
2ビットの情報が予め記憶されたマスクROMが実現さ
れる。
As can be seen from the curves 41 to 44, as the impurity concentration of the channel region 35 decreases, the electrical characteristics of the MOS transistor are set to the enhancement type. As the impurity concentration increases, the electrical characteristics of the MOS transistor increase. Is set to be more depletion type. Therefore, by setting the gate potential V G of these four MOS transistors the same potential V0b, the magnitude of the current Ids flowing between the drain 32a and the source 32b is greatest in the MOS transistor having a threshold voltage V TH1 Value I1 and the threshold voltage V
In the MOS transistor having the threshold voltage V TH3 , the MOS transistor having the threshold voltage V TH3 has a value I2 smaller than I1.
The value becomes I3 which is smaller than I2 in the transistor, and becomes 0 in the MOS transistor having the threshold voltage V TH4 . That is, the magnitude of the current Ids flowing between the drain 32a and the source 32b differs between these four types of MOS transistors. Therefore, these 4
The stored data of the type of MOS transistors, the gate potential V G, the potential of the drain 32a, and the potential of the source 32b respectively V0b, 5V, the current flowing when the OV magnitude I1, I2, depending on I3,0 If four types of data different from each other are used, a mask ROM in which 2-bit information is stored in one memory cell in advance is realized.

【0020】つまり、記憶データを読出したいメモリセ
ルのドレイン32a,ソース32b,およびゲート33
の電位をそれぞれ5V,0V,およびV0bにしてドレ
イン32aおよびソース32b間に流れる電流Idsの
大きさを検出すれば、このメモリセルの記憶データは、
前記4種類のデータのうちのいずれであるかを判別する
ことができる。
That is, a drain 32a, a source 32b, and a gate 33 of a memory cell from which stored data is to be read.
Are set to 5 V, 0 V, and V0b, respectively, and the magnitude of the current Ids flowing between the drain 32a and the source 32b is detected.
It is possible to determine which of the four types of data is.

【0021】また、このような従来の一般的なマスクR
OMのメモリセル構造を用いずに得られる多値メモリが
特開昭58−122694に示されている。
Further, such a conventional general mask R
A multivalued memory obtained without using the OM memory cell structure is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-122694.

【0022】図22(a)は、特開昭58−12269
4に示された多値メモリにおけるメモリセル構造を示す
断面図である。図23は、図22(a)に示される構造
を有するメモリセルの電気的特性を示すグラフである。
FIG. 22 (a) shows an example of Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-12269.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a memory cell structure in the multi-level memory shown in FIG. FIG. 23 is a graph showing electrical characteristics of the memory cell having the structure shown in FIG.

【0023】図22(b)は、この多値メモリのメモリ
セルアレイの構造を示す平面図である。図22(b)に
示されるように、電極導体51は帯状に複数本形成さ
れ、電極導体53は、これら複数本の電極導体51と交
差するように帯状に複数本形成される。これら複数本の
電極導体51および53の交点500の各々が1つのメ
モリセルとして用いられる。図22(a)には、これら
の交点500のうちの1つに対応する部分の断面構造が
示される。
FIG. 22B is a plan view showing the structure of the memory cell array of this multi-valued memory. As shown in FIG. 22B, a plurality of electrode conductors 51 are formed in a band shape, and a plurality of electrode conductors 53 are formed in a band shape so as to intersect with the plurality of electrode conductors 51. Each of the intersections 500 of the plurality of electrode conductors 51 and 53 is used as one memory cell. FIG. 22A shows a cross-sectional structure of a portion corresponding to one of these intersections 500.

【0024】図22を参照して、各メモリセルは、アル
ミニウムによって形成される電極導体51と、この電極
導体51上に形成される絶縁体52と、絶縁体52上に
Pbによって形成される電極導体53とを含む。絶縁体
52は、Al2 5 によって形成される。絶縁体52と
電極導体53との境界部分には、このメモリセルの記憶
データに応じて、ベンゼン,安息香酸等の添加物質54
が付加されている。
Referring to FIG. 22, each memory cell includes an electrode conductor 51 formed of aluminum, an insulator 52 formed on the electrode conductor 51, and an electrode formed of Pb on the insulator 52. And a conductor 53. The insulator 52 is formed of Al 2 O 5 . At the boundary between the insulator 52 and the electrode conductor 53, an additional substance 54 such as benzene, benzoic acid or the like is provided according to data stored in the memory cell.
Is added.

【0025】図23を参照して、電極導体51および5
3間に印加される電圧Vを増加させていくと、この電圧
が添加物質54に特有の励起モードのエネルギに対応す
る大きさVT に達すると、非弾性トンネル効果によっ
て、電極導体51および53間に流れる電流Iが急増す
る。電圧VT は、たとえば、添加物質54がベンゼンで
あれば、0.36Vであり、添加物質54が安息香酸で
あば0.4Vである。このように、絶縁体52と電極導
体53との境界部分に添加される物質54の種類によっ
て、電極導体51および53間に流れる電流Iの急増点
T は異なる。絶縁体52と電極導体53との境界部分
にこのような添加物質54が付加されていなければ、こ
のような非弾性トンネル効果は生じないので、電極導体
51および53間への印加電圧を上昇させても電流Iは
急増しない。
Referring to FIG. 23, electrode conductors 51 and 5
As you increase the voltage V applied between 3 and reaches the magnitude V T corresponding to the energy of the specific excitation mode to the voltage addition material 54, by inelastic tunneling electrode conductor 51 and 53 The current I flowing therebetween increases rapidly. The voltage V T, for example, if the additive material 54 is benzene, a 0.36V, the additive material 54 is 0.4V if der benzoate. Thus, the type of material 54 to be added to the boundary between the insulator 52 and the electrode conductor 53, surge point V T of the current I flowing between the electrodes conductors 51 and 53 are different. If such an additional substance 54 is not added to the boundary between the insulator 52 and the electrode conductor 53, such an inelastic tunnel effect does not occur, so that the voltage applied between the electrode conductors 51 and 53 is increased. However, the current I does not increase rapidly.

【0026】したがって、電極導体51および53間に
流れる電流Iの、電極導体51および53間への印加電
圧Vに対する増加率dI/dVを検出すれば、電流Iの
急増点VT が存在するか否かおよび、この急増点VT
の電圧Vの大きさによって、メモリセルの絶縁体52お
よび電極導体53間における添加物質の有無およびその
種類が判別できる。そこで、添加物質54として用いる
物質を2種類以上に設定すれば、1つのメモリセルに複
数ビットのデータを記憶させることができる。
Therefore, if the rate of increase dI / dV of the current I flowing between the electrode conductors 51 and 53 with respect to the voltage V applied between the electrode conductors 51 and 53 is detected, it is determined whether there is a sharp increase point V T of the current I. whether and, depending on the magnitude of the voltage V at the surge point V T, presence and type of additive material between the insulator 52 and the electrode conductor 53 of the memory cell can be determined. Therefore, if two or more types of substances are used as the additive substance 54, a plurality of bits of data can be stored in one memory cell.

【0027】たとえば、添加物質54としてベンゼンお
よび安息香酸の2種類が用いられる場合、1つのメモリ
セルアレイは、添加物質54を付加されていないメモリ
セル,添加物質54としてベンゼンが付加されたメモリ
セル,および添加物質54として安息香酸が付加された
メモリセルの3種類のメモリセルを含む。そこで、これ
ら3種類のメモリセルの記憶データを、絶縁体52と電
極導体53との境界部分における添加物質54の有無お
よび添加物質54の種類に応じて、3種類のデータに対
応させれば、各メモリセルにおける前記増加率dI/d
Vを検出することによって、各メモリセルの記憶データ
が前記3種類のデータのうちのいずれであるかを、電流
Iの急増点VT の有無およびこの急増点VT における電
極導体51および53間の電圧Vの大きさに基づいて判
別することができる。すなわち、図22(a)において
絶縁体52と電極導体53との境界部分に添加物質54
として2種類以上の物質を付加すれば、電極導体51お
よび53間に流れる電流の急増箇所が2カ所以上となる
ので、電極導体51と電極導体53との交点に対応する
部分に2ビット以上の情報を蓄えることができ、多値メ
モリが実現される。
For example, when two types of benzene and benzoic acid are used as the additive substance 54, one memory cell array includes a memory cell to which the additive substance 54 is not added, a memory cell to which benzene is added as the additive substance 54, And three types of memory cells to which benzoic acid is added as the additive substance 54. Therefore, if the storage data of these three types of memory cells are made to correspond to the three types of data in accordance with the presence or absence of the additional substance 54 at the boundary between the insulator 52 and the electrode conductor 53 and the type of the additional substance 54, The increase rate dI / d in each memory cell
By detecting V, it is determined which of the three types of data is stored data of each memory cell by determining whether or not there is a sudden increase point V T of the current I and between the electrode conductors 51 and 53 at the sudden increase point V T. Can be determined based on the magnitude of the voltage V. In other words, in FIG.
If two or more types of substances are added, the number of sudden increases in the current flowing between the electrode conductors 51 and 53 becomes two or more, so that a portion corresponding to the intersection between the electrode conductors 51 and 53 has two bits or more. Information can be stored, and a multi-valued memory is realized.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、各メモ
リセルの微小化という観点から、大容量化に有利なマス
クROMとして提案されている半導体記憶装置において
は、各々が1本のワード線を形成する複数の帯状の第1
導電層と、これら第1導電層と直交するように設けられ
た、各々が1本のビット線を形成する複数の帯状の第2
導電層との交点に対応する部分に、選択的に、第1の導
電層と第2の導電層とを電気的に接続するためのPN接
合が設けられる。これらの交点の各々が、1つのメモリ
セルとして機能する。このようなマスクROMによれ
ば、メモリセルの微細化が図れるので大容量化に有利で
あるが、選択的にPN接合を形成する必要があるので、
その製造工程は必ずしも簡単ではない。
As described above, in view of miniaturization of each memory cell, in a semiconductor memory device proposed as a mask ROM which is advantageous for increasing the capacity, each word line has one word line. A plurality of strip-shaped first
A conductive layer and a plurality of strip-shaped second layers provided so as to be orthogonal to the first conductive layers and each forming one bit line;
A PN junction for selectively electrically connecting the first conductive layer and the second conductive layer is provided at a portion corresponding to the intersection with the conductive layer. Each of these intersections functions as one memory cell. According to such a mask ROM, memory cells can be miniaturized, which is advantageous for increasing the capacity. However, since it is necessary to selectively form a PN junction,
The manufacturing process is not always simple.

【0029】現在、既に商品化されているマスクROM
とは全く異なる、大容量化に有利な単純な構造のメモリ
セルを用いるマスクROM型半導体記憶装置として提案
されているものの多くは、このような、1つのメモリセ
ルが1つのPN接合によって形成されるタイプのマスク
ROMである。
At present, a mask ROM already commercialized
Many of those proposed as mask ROM type semiconductor storage devices using memory cells having a simple structure that is completely different from and advantageous in increasing the capacity are often formed by one memory cell formed by one PN junction. Type of mask ROM.

【0030】一方、従来の多値メモリは、MOSトラン
ジスタにおいてドレインおよびソース間に流れる電流の
大きさがチャネル領域における不純物濃度によって可変
であることや、絶縁体を挟む2つの導体間に流れる電流
の非弾性トンネル効果による急増点が絶縁体と一方の導
体との境界部分に添加される物質の種類によって可変で
あることを利用して実現される。しかし、このような従
来の多値メモリは以下のような問題点を有する。
On the other hand, in the conventional multilevel memory, the magnitude of the current flowing between the drain and the source in the MOS transistor is variable depending on the impurity concentration in the channel region, This is realized by utilizing the fact that the point of sudden increase due to the inelastic tunnel effect is variable depending on the type of substance added to the boundary between the insulator and one of the conductors. However, such a conventional multi-valued memory has the following problems.

【0031】まず、チャネル領域における不純物濃度を
多段階に設定することによって1つのメモリセルに複数
ビットのデータを記憶させる場合、各メモリセルの構造
が図20に示されるような電界効果トランジスタ型とな
る。したがって、各メモリセルは、半導体基板上に、ゲ
ート,ドレイン,およびソースに対応する領域を必要と
する。このため、各メモリセルに記憶させることができ
る情報量は増大するものの、1つのチップ上に形成でき
るメモリセルの数をそれほど増大させることはできない
ので、記憶装置の集積度の向上という点で限界がある。
さらに、同一チップ上のメモリセルを、チャネル領域3
5における不純物濃度が異なる3種類以上につくり分け
る必要があるので、チャネル領域35へのイオン注入の
工程が複雑になる。
First, when a plurality of bits of data are stored in one memory cell by setting the impurity concentration in the channel region in multiple stages, the structure of each memory cell is the field effect transistor type as shown in FIG. Become. Therefore, each memory cell requires a region corresponding to a gate, a drain, and a source on a semiconductor substrate. For this reason, although the amount of information that can be stored in each memory cell increases, the number of memory cells that can be formed on one chip cannot be increased so much. There is.
Further, the memory cells on the same chip are
5, it is necessary to make three or more types with different impurity concentrations, so that the process of ion implantation into the channel region 35 becomes complicated.

【0032】一方、非弾性トンネル効果を利用する多値
メモリ(図22参照)においては、絶縁体52を挟んで
形成された帯状の導体51および53の交点500の各
々が1つのメモリセルとして用いられるので、各メモリ
セルが必要とする面積は導体51および53の幅のみに
よって決定される。したがって、これらの幅を小さくす
ることによって、各メモリセルの占有面積は、各メモリ
セルとしてMOSトランジスタが用いられる場合よりも
はるかに小さくすることが可能である。したがって、こ
のような多値メモリは、記憶装置の集積度の向上という
点では、上述の多値メモリよりも優れている。しかしな
がら、メモリセルを、絶縁体52と導体53との界面に
付加された添加物質54の種類が異なる複数種類(添加
物質54が付加されないものを含む)につくり分けなけ
ればならないので、絶縁体52と導体53との界面に添
加物質54を選択的に付加しなければならない。このた
め、1つのメモリセルにより多くの情報を記憶させよう
とすると、絶縁体52と導体53との界面に添加する物
質の種類を増加させなければならないので、前記界面へ
の添加物質54の付加のための、製造段階における制御
が困難となる。
On the other hand, in a multi-valued memory utilizing the inelastic tunnel effect (see FIG. 22), each of intersections 500 of strip-shaped conductors 51 and 53 formed with an insulator 52 interposed therebetween is used as one memory cell. Therefore, the area required for each memory cell is determined only by the width of conductors 51 and 53. Therefore, by reducing these widths, the area occupied by each memory cell can be made much smaller than when a MOS transistor is used as each memory cell. Therefore, such a multi-valued memory is superior to the above-described multi-valued memory in terms of improving the degree of integration of the storage device. However, the memory cells must be divided into a plurality of types (including those to which the additional substance 54 is not added) in which the type of the additional substance 54 added to the interface between the insulator 52 and the conductor 53 is different. The additive material 54 must be selectively added to the interface between the conductor and the conductor 53. For this reason, in order to store more information in one memory cell, the types of substances added to the interface between the insulator 52 and the conductor 53 must be increased. Therefore, it is difficult to control in the manufacturing stage.

【0033】それゆえに、本発明の目的は、上記のよう
な問題点を解決し、PN接合を利用せずに、チップ上に
おけるメモリセルの集積密度を向上でき、かつ、1つの
メモリセルに記憶される情報量を増加させることができ
る大容量のマスクROMを提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to improve the integration density of memory cells on a chip without using a PN junction, and to store data in one memory cell. An object of the present invention is to provide a large-capacity mask ROM capable of increasing the amount of information to be obtained.

【0034】[0034]

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、ある局面によれば、本発明にかかるマスク
ROMは、主面を有する半導体基板と、この主面上に左
右に互いに間隔をあけて形成された複数の第1信号線
と、この複数の第1信号線上にこのマスクROMに記憶
させるべきデータに応じて膜厚を制御されて形成された
絶縁膜と、この絶縁膜上に形成された複数の第2信号線
とを備える。複数の第2信号線は、複数の第1信号線の
それぞれと複数の交点で交差するように、左右に間隔を
あけて配列される。絶縁膜は、これら複数の交点に対応
する部分の各々において、予め定められる複数種類の厚
さのうちのいずれかの膜厚で形成される。
According to an aspect of the present invention, a mask ROM according to the present invention includes a semiconductor substrate having a main surface and a semiconductor substrate having a main surface. A plurality of first signal lines formed at intervals; an insulating film formed on the plurality of first signal lines with a film thickness controlled in accordance with data to be stored in the mask ROM; A plurality of second signal lines formed thereon. The plurality of second signal lines are arranged at right and left intervals so as to intersect each of the plurality of first signal lines at a plurality of intersections. The insulating film is formed at any one of a plurality of predetermined thicknesses at each of the portions corresponding to the plurality of intersections.

【0035】予め定められる複数種類の厚さは、すべ
て、対応する第1信号線および対応する第2信号線間へ
の高電圧印加に応答してこの第1信号線およびこの第2
信号線間にトンネル電流が流れ得る範囲であってもよい
し、このようなトンネル電流が流れ得ない範囲の厚さお
よびトンネル電流が流れ得る範囲の厚さの両方を含んで
もよい。
The plurality of predetermined thicknesses are all set in response to the application of a high voltage between the corresponding first signal line and the corresponding second signal line.
The thickness may be a range in which a tunnel current can flow between signal lines, or may include both a thickness in a range in which such a tunnel current cannot flow and a thickness in a range in which a tunnel current can flow.

【0036】他の局面によれば、本発明にかかるマスク
ROMは、主面を有する半導体基板と、この主面上に列
方向に延在する平行な複数の第1信号線と、この複数の
第1信号線上に、このマスクROMに記憶させられるべ
きデータに応じて膜厚が制御されて形成された絶縁膜
と、この絶縁膜上に形成された平行な複数の第2信号線
と、第1信号線または第2信号線の流れるトンネル電流
の有無を検知して出力データ信号を発生するトンネル電
流検知手段とを備える。
According to another aspect, a mask ROM according to the present invention includes a semiconductor substrate having a main surface, a plurality of parallel first signal lines extending in a column direction on the main surface, and a plurality of the first signal lines. An insulating film formed on the first signal line with a film thickness controlled in accordance with data to be stored in the mask ROM; a plurality of parallel second signal lines formed on the insulating film; A tunnel current detecting means for detecting the presence or absence of a tunnel current flowing through the first signal line or the second signal line to generate an output data signal.

【0037】複数の第2信号線は、複数の第1信号線の
それぞれと複数の交点で交差するように、行方向に延在
する。絶縁膜は、複数の交点において、このマスクRO
Mに記憶させるべきデータに応じて、予め定められた第
1および第2の厚さを有する。
The plurality of second signal lines extend in the row direction so as to cross each of the plurality of first signal lines at a plurality of intersections. The insulating film is formed at a plurality of intersections by the mask RO.
M has predetermined first and second thicknesses according to data to be stored in M.

【0038】さらに他の局面によれば、本発明にかかる
マスクROMは、主面を有する半導体基板と、この主面
上に列方向に延在する複数の第1信号線と、この複数の
第1信号線上に、このマスクROMに記憶されるべきデ
ータに応じて膜厚を制御されて形成された絶縁膜と、こ
の絶縁膜上に形成された平行な複数の第2信号線と、第
1信号線または第2信号線に流れる電流の大きさを感知
して、出力データ信号を発生する感知手段とを備える。
According to still another aspect, a mask ROM according to the present invention includes a semiconductor substrate having a main surface, a plurality of first signal lines extending in a column direction on the main surface, and a plurality of first signal lines. An insulating film formed on one signal line by controlling the film thickness in accordance with data to be stored in the mask ROM; a plurality of parallel second signal lines formed on the insulating film; Sensing means for sensing an amount of current flowing through the signal line or the second signal line to generate an output data signal.

【0039】複数の第2信号線は、複数の第1信号線の
それぞれと複数の交点で交差するように、行方向に延在
する。絶縁膜は、これら複数の交点に対応する部分にお
いて、このマスクROMに記憶させられるべきデータに
応じて、予め定められた第1および第2の厚さを有す
る。絶縁膜が第1の厚さを有する交点に第1のトンネル
電流を生じさせ、かつ絶縁膜が第2の厚さを有する交点
において、第1のトンネル電流とは異なる大きさの第2
のトンネル電流を生じさせるような予め定められた電圧
が、いずれか1つの第1信号線およびいずれか1つの第
2信号線間に印加される。感知手段は、この1つの第1
信号線またはこの1つの第2信号線の電流が、第1のト
ンネル電流であるか第2のトンネル電流であるかを感知
して、データ出力信号を発生する。
The plurality of second signal lines extend in the row direction so as to cross each of the plurality of first signal lines at a plurality of intersections. The insulating film has predetermined first and second thicknesses at portions corresponding to the plurality of intersections according to data to be stored in the mask ROM. At the intersection where the insulating film has the first thickness, a first tunnel current is generated, and at the intersection where the insulating film has the second thickness, a second tunnel current having a magnitude different from the first tunnel current is generated.
Is applied between any one of the first signal lines and any one of the second signal lines. The sensing means comprises the first
A data output signal is generated by sensing whether the current of the signal line or the current of the one second signal line is the first tunnel current or the second tunnel current.

【0040】さらに他の局面によれば、本発明にかか
る、マスクROMの製造方法は、半導体基板の主面上に
左右に互いに間隔をあけて複数の第1信号線を形成する
ステップと、複数の第1信号線上に絶縁膜を形成するス
テップと、この絶縁膜上に複数の第2信号線を、複数の
第1信号線のそれぞれと複数の交点で交差するように左
右に互いに間隔をあけて形成するステップとを備える。
According to still another aspect, a method of manufacturing a mask ROM according to the present invention includes the steps of: forming a plurality of first signal lines on a main surface of a semiconductor substrate at right and left intervals; Forming an insulating film on the first signal line, and arranging a plurality of second signal lines on the insulating film so as to intersect each of the plurality of first signal lines at a plurality of intersections. And forming.

【0041】絶縁膜を形成するステップは、これら複数
の交点に対応する各部分を、このマスクROMに記憶さ
せるべきデータに応じて、予め定められた複数種類の厚
さのうちのいずれかの厚さに形成するステップをさらに
含む。これら複数種類の厚さは、対応する第1信号線お
よび対応する第2信号線間への高電圧の印加に応答して
この対応する第1信号線およびこの対応する第2信号線
間にトンネル電流が流れ得る範囲の厚さを少なくとも1
つ含む。
In the step of forming the insulating film, the portions corresponding to the plurality of intersections are stored in any one of a plurality of predetermined thicknesses in accordance with data to be stored in the mask ROM. The method further includes the step of: The plurality of types of thicknesses cause a tunnel between the corresponding first signal line and the corresponding second signal line in response to application of a high voltage between the corresponding first signal line and the corresponding second signal line. At least one thickness where current can flow
Including one.

【0042】[0042]

【作用】ある局面によれば、マスクROMは複数の第1
信号線と複数の第2信号線との間に介在される絶縁膜
が、第1信号線と第2信号線との交点に対応する部分に
おいてトンネル現象が生じ得る範囲の厚さを少なくとも
1つ含む予め定められた複数種類の厚さのうちの、いず
れかに設定される。このため、第1信号線と第2信号線
との交点に対応する部分を、絶縁膜の厚さに応じて、膜
厚の種類数と同じ数の互いに異なるデータに対応させれ
ば、第1信号線と第2信号線との交点の各々に、膜厚の
種類数に応じたビット数のデータを記憶させることがで
きる。すなわち、各交点が1ビット以上のデータを記憶
する1つのメモリセルを構成する。
According to one aspect, the mask ROM includes a plurality of first ROMs.
The insulating film interposed between the signal line and the plurality of second signal lines has at least one thickness in a range where a tunnel phenomenon can occur at a portion corresponding to an intersection between the first signal line and the second signal line. The thickness is set to any one of a plurality of predetermined thicknesses. For this reason, if the portion corresponding to the intersection of the first signal line and the second signal line is made to correspond to the same number of different data as the number of types of the film thickness in accordance with the thickness of the insulating film, the first At each intersection of the signal line and the second signal line, data of the number of bits corresponding to the number of types of film thickness can be stored. That is, each intersection constitutes one memory cell storing one or more bits of data.

【0043】他の局面によれば、本発明にかかるマスク
ROMは第1信号線と複数の第2信号線との間に介在さ
れる絶縁膜が、第1信号線と第2信号線との交点に対応
する各部分において予め定められた第1の厚さまたは予
め定められた第2の厚さを有する。この局面によれば、
第1信号線または第2信号線からトンネル電流を検知す
るトンネル電流検知手段が設けられるので、第1の厚さ
がトンネル現象が生じるように薄く、第2の厚さがトン
ネル現象が生じない程度に厚ければ、1本の第1信号線
と1本の第2信号線との交点に介在される絶縁膜に高電
圧が印加された場合、トンネル電流検知手段は、この交
点における絶縁膜の厚さが第1の厚さである場合にのみ
トンネル電流の発生を検知する。
According to another aspect, in the mask ROM according to the present invention, the insulating film interposed between the first signal line and the plurality of second signal lines includes the insulating film interposed between the first signal line and the second signal line. Each portion corresponding to the intersection has a predetermined first thickness or a predetermined second thickness. According to this aspect,
Since the tunnel current detecting means for detecting a tunnel current from the first signal line or the second signal line is provided, the first thickness is so thin as to cause a tunnel phenomenon and the second thickness is so small as not to cause the tunnel phenomenon. If a high voltage is applied to the insulating film interposed at the intersection of one first signal line and one second signal line, the tunnel current detection means Only when the thickness is the first thickness, the generation of the tunnel current is detected.

【0044】さらに他の局面によれば、本発明にかかる
マスクROMは、第1信号線と第2信号線との交点に対
応する各部分において、絶縁膜がトンネル現象が生じる
範囲の、第1の厚さまたは第2の厚さに設定される。さ
らに、この局面によれば、第1の信号線または第2の信
号線に発生した電流が、第1の厚さの絶縁膜を介して流
れる第1のトンネル電流の大きさに一致するか、第2の
厚さの絶縁膜を介して流れる第2のトンネル電流の大き
さに一致するかを感知する感知手段が設けられるので、
1つの第1信号線と1つの第2信号線との交点に介在さ
せる絶縁膜の厚さに応じたデータ信号が、感知手段から
発生される。
According to still another aspect, in the mask ROM according to the present invention, in each of the portions corresponding to the intersections of the first signal line and the second signal line, the first portion of the mask ROM is in a range where the tunneling phenomenon occurs in the insulating film. Or the second thickness. Further, according to this aspect, whether the current generated in the first signal line or the second signal line matches the magnitude of the first tunnel current flowing through the insulating film having the first thickness, There is provided a sensing means for sensing whether the current value matches the magnitude of the second tunnel current flowing through the insulating film having the second thickness.
A data signal corresponding to the thickness of the insulating film interposed at the intersection of one first signal line and one second signal line is generated from the sensing means.

【0045】さらに他の局面によれば、本発明にかか
る、マスクROMの製造方法は、上記のように構成され
るので、第1信号線と第2信号線との交点における絶縁
膜の厚さが、トンネル現象が生じ得る厚さを含む複数種
類の厚さに製造される。このため、1つの第1信号線と
1つの第2信号線との交点に介在される絶縁膜に、この
1つの第1信号線およびこの1つの第2信号線を介して
高電圧を印加すれば、この交点における絶縁膜の厚さに
応じた大きさのトンネル電流がこの交点に対応する第1
信号線または第2信号線に流れる。したがって、このト
ンネル電流の大きさ(0も含む)を検出することによ
り、この交点における絶縁膜の厚さを知ることができ
る。
According to still another aspect, the method of manufacturing a mask ROM according to the present invention is configured as described above, and the thickness of the insulating film at the intersection of the first signal line and the second signal line is thus set. Are manufactured in a plurality of thicknesses, including a thickness at which tunneling can occur. Therefore, a high voltage is applied to the insulating film interposed at the intersection of one first signal line and one second signal line via the one first signal line and the one second signal line. For example, a tunnel current having a magnitude corresponding to the thickness of the insulating film at this intersection may be a first tunnel current corresponding to this intersection.
It flows to the signal line or the second signal line. Therefore, by detecting the magnitude (including 0) of this tunnel current, the thickness of the insulating film at this intersection can be known.

【0046】[0046]

【実施例】図1は本発明の一実施例のマスクROMのメ
モリセルアレイ部の構造を示す図である。図1(a)は
平面図であり、図1(b)および(c)はそれぞれ、図
1(a)に示されるメモリセルアレイを図における破線
AおよびBで切断した場合の断面図である。図1(b)
および(c)には、メモリセルアレイの断面構造が実際
よりも若干簡略化して表される。
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a memory cell array section of a mask ROM according to one embodiment of the present invention. 1A is a plan view, and FIGS. 1B and 1C are cross-sectional views of the memory cell array shown in FIG. 1A taken along broken lines A and B, respectively. FIG. 1 (b)
3C and 3C show the cross-sectional structure of the memory cell array in a slightly simplified manner.

【0047】図1を参照して、このマスクROMのメモ
リセルアレイは、単結晶シリコン基板1上に互いに平行
に形成される複数の帯状の導電層3と、この複数の帯状
の導電層3に直交するように、導電層3上に酸化膜4を
介して互いに平行に形成される複数の帯状の導電層6と
を含む。一方の帯状の導電層3の各々が1本のビット線
に対応し、もう一方の帯状の導電層6の各々が1本のワ
ード線に対応する。導電層3は不純物拡散層によって形
成され、導電層6はポリシリコン等によって形成され
る。図16に示されるマスクROMの場合と同様に、ビ
ット線を形成する帯状導電層3とワード線を形成する帯
状導電層6との交点5の各々が1つのメモリセル5に対
応する。しかし、本実施例では各メモリセル5にPN接
合は含まれない。本実施例では、各メモリセルの記憶デ
ータが、そのメモリセルの領域における導電層3および
6間の酸化膜4の厚さに応じて予め決められている。す
なわち、メモリセルアレイ内のメモリセル5は、導電層
3および6間に薄い酸化膜を有するもの5aと、酸化膜
3および6間に厚い酸化膜4を有するもの5bとに分類
される。メモリセル5aにおける導電層3および6間の
酸化膜4の厚さは、導電層6への高電圧の印加に応答し
て導電層3から導電層6にこの酸化膜4を介して電子が
移動する、いわゆるトンネル現象が生じる程度に薄い。
一方、メモリセル5bにおける導電層3および6間の酸
化膜4の厚さは、このようなトンネル現象が生じない程
度に厚い。メモリセル5aにおける酸化膜4の厚さはた
とえば70Å〜100Å程度であり、メモリセル5bに
おける酸化膜4の厚さはたとえば400Å〜500Å程
度である。なお、酸化膜4下には、これらのメモリセル
5同士を電気的に分離するための分離層2が設けられ
る。
Referring to FIG. 1, the memory cell array of the mask ROM has a plurality of strip-shaped conductive layers 3 formed on a single-crystal silicon substrate 1 in parallel with each other, and is orthogonal to the plurality of strip-shaped conductive layers 3. And a plurality of strip-shaped conductive layers 6 formed in parallel on conductive layer 3 with oxide film 4 interposed therebetween. Each of the band-shaped conductive layers 3 corresponds to one bit line, and each of the other band-shaped conductive layers 6 corresponds to one word line. The conductive layer 3 is formed by an impurity diffusion layer, and the conductive layer 6 is formed by polysilicon or the like. As in the case of the mask ROM shown in FIG. 16, each intersection 5 between the strip-shaped conductive layer 3 forming a bit line and the strip-shaped conductive layer 6 forming a word line corresponds to one memory cell 5. However, in this embodiment, each memory cell 5 does not include a PN junction. In this embodiment, the storage data of each memory cell is determined in advance according to the thickness of oxide film 4 between conductive layers 3 and 6 in the memory cell region. That is, the memory cells 5 in the memory cell array are classified into a memory cell 5a having a thin oxide film between the conductive layers 3 and 6, and a memory cell 5b having a thick oxide film 4 between the oxide films 3 and 6. The thickness of oxide film 4 between conductive layers 3 and 6 in memory cell 5a is such that electrons move from conductive layer 3 to conductive layer 6 via oxide film 4 in response to application of a high voltage to conductive layer 6. Thin enough to cause a so-called tunnel phenomenon.
On the other hand, the thickness of oxide film 4 between conductive layers 3 and 6 in memory cell 5b is so large that such a tunnel phenomenon does not occur. The thickness of oxide film 4 in memory cell 5a is, for example, about 70 ° to 100 °, and the thickness of oxide film 4 in memory cell 5b is, for example, about 400 ° to 500 °. Note that an isolation layer 2 for electrically isolating the memory cells 5 from each other is provided below the oxide film 4.

【0048】図5は、2つの導電層3および6間に設け
られた酸化膜4に誘起された電界の強さEと、これら2
つの導電層3および6間に流れる電流IOXとの関係を示
すグラフである。電界の強さEは、これら2つの導電層
3および6間に印加された電圧Vと、酸化膜4の厚さt
OXとから、V/tOXによって算出される。
FIG. 5 shows the electric field strength E induced by the oxide film 4 provided between the two conductive layers 3 and 6,
6 is a graph showing a relationship between a current I OX flowing between two conductive layers 3 and 6; The electric field strength E depends on the voltage V applied between these two conductive layers 3 and 6 and the thickness t of the oxide film 4.
From OX , it is calculated by V / t OX .

【0049】図5を参照して、酸化膜4の厚さtOXは1
0Å程度で非常に薄い場合、曲線1からわかるように、
導電層3および6間に印加される電圧が0Vよりも大き
ければ、これらの導電層3および6間に酸化膜4を介し
て必ず電流が流れる。すなわち、導電層3および6間の
酸化膜4の厚さが薄すぎると、酸化膜4はもはや絶縁膜
として機能しない。
Referring to FIG. 5, the thickness t OX of oxide film 4 is 1
If it is very thin at about 0 °, as can be seen from curve 1,
If the voltage applied between conductive layers 3 and 6 is greater than 0 V, a current always flows between conductive layers 3 and 6 via oxide film 4. That is, if the thickness of oxide film 4 between conductive layers 3 and 6 is too small, oxide film 4 no longer functions as an insulating film.

【0050】しかし、酸化膜4の厚さtOXがたとえば1
00Å程度である場合、曲線2からわかるように、導電
層3および6間に印加される電圧がこの酸化膜4に10
MV/cm程度の高電界を誘起するほど大きくなけれ
ば、導電層3および6間に酸化膜4を介して流れる電流
は生じない。導電層3および6間に、酸化膜4に10M
V/cm程度の高電界を誘起するような高電圧が印加さ
れると、トンネル現象によって酸化膜4内の電子が高電
位側の導電層に移動することによって、導電層3および
6間に酸化膜4を介して流れる電流が生じる。
However, if the thickness t OX of oxide film 4 is, for example, 1
In the case of about 00 °, as can be seen from curve 2, the voltage applied between conductive layers 3 and 6
If it is not large enough to induce a high electric field of about MV / cm, no current flows between conductive layers 3 and 6 via oxide film 4. 10M between the conductive layers 3 and 6
When a high voltage that induces a high electric field of about V / cm is applied, electrons in the oxide film 4 move to the conductive layer on the high potential side due to a tunnel phenomenon, thereby oxidizing between the conductive layers 3 and 6. An electric current flows through the membrane 4.

【0051】酸化膜4の厚さtOXが数百Å程度であり非
常に厚いと、導電層3および6間に印加される電圧をど
れだけ大きくしても、前述のようなトンネル現象は生じ
ず、導電層3および6間に酸化膜4を介して流れる電流
は生じない。
If the thickness t OX of oxide film 4 is as large as about several hundreds of mm, the tunnel phenomenon described above will occur no matter how large the voltage applied between conductive layers 3 and 6 is. No current flows between the conductive layers 3 and 6 via the oxide film 4.

【0052】したがって、複数の帯状導電層6のうちの
いずれか1つに、70Å〜100Å程度の厚さの酸化膜
4に10MV/cmの程度の強さの電界を生じさせるよ
うな高電圧を印加し、複数の帯状導電層3のうちのいず
れか1つを接地すれば、この1つの帯状導電層3とこの
1つの帯状導電層6との交点において、導電層3および
6間に存在する酸化膜4の厚さが薄い場合、前記1つの
導電層6から前記1つの導電層3にトンネル現象による
電流(トンネル電流)が流れる。しかし、この交点にお
いて導電層3および6間に存在する酸化膜4が厚けれ
ば、トンネル現象は生じないので前記1つの導電層3に
電流は流れない。つまり、各メモリセルにおけるトンネ
ル酸化膜の有無に応じて、そのメモリセルに対応する帯
状導電層3に流れる電流の有無が決定される。そこで、
各メモリセルにおけるトンネル酸化膜の有無にデータ
“0”,“1”を対応させれば、各メモリセル5からデ
ータを読み出すことができる。したがって、メモリセル
アレイに記憶させたいデータパターンに応じて、帯状導
電層3と帯状導電層6との交点に予め選択的にトンネル
酸化膜を設けておけば、このメモリセルアレイは読出専
用メモリとして機能する。
Therefore, a high voltage is applied to any one of the plurality of strip-shaped conductive layers 6 so as to generate an electric field having a strength of about 10 MV / cm in the oxide film 4 having a thickness of about 70 ° to 100 °. When the voltage is applied and one of the plurality of strip-shaped conductive layers 3 is grounded, there exists between the conductive layers 3 and 6 at the intersection of the one strip-shaped conductive layer 3 and the one strip-shaped conductive layer 6. When the thickness of the oxide film 4 is small, a current (tunnel current) flows from the one conductive layer 6 to the one conductive layer 3 due to a tunnel phenomenon. However, if the oxide film 4 existing between the conductive layers 3 and 6 at this intersection is thick, a tunnel phenomenon does not occur, and no current flows through the one conductive layer 3. That is, depending on the presence or absence of the tunnel oxide film in each memory cell, the presence or absence of the current flowing through the strip-shaped conductive layer 3 corresponding to the memory cell is determined. Therefore,
If data "0" and "1" correspond to the presence or absence of a tunnel oxide film in each memory cell, data can be read from each memory cell 5. Therefore, if a tunnel oxide film is selectively provided in advance at the intersection between the strip-shaped conductive layers 3 and 6 according to the data pattern to be stored in the memory cell array, the memory cell array functions as a read-only memory. .

【0053】なお、トンネル電流については、たとえ
ば、文献“電子材料シリーズ「サブミクロンデバイスI
I」P.27〜P.34”において説明されている。
As for the tunnel current, see, for example, the document “Electronic Material Series” “Submicron Device I”.
I "P. 27-P. 34 ".

【0054】図2は、本実施例のマスクROMの全体構
成を示す概略ブロック図である。図2においては、簡単
のために、メモリセルアレイにおいてメモリセルが3行
×3列のマトリクス状に配列される場合が示される。さ
らに、図2においては、図1における、トンネル酸化膜
を有するメモリセル5aおよびトンネル酸化膜を有さな
いメモリセル5bがそれぞれ記号化して表される。
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the entire configuration of the mask ROM of this embodiment. FIG. 2 shows a case where memory cells are arranged in a matrix of 3 rows × 3 columns in a memory cell array for simplicity. Further, in FIG. 2, the memory cell 5a having a tunnel oxide film and the memory cell 5b having no tunnel oxide film in FIG. 1 are represented by symbols.

【0055】図2を参照して、メモリセルアレイ300
は、3本のビット線B1〜B3と、3本のワード線W1
〜W3と、ビット線B1〜B3とワード線W1〜W3と
の交点にそれぞれ設けられるメモリセルMij(i=
1,2,3:j=1,2,3)を含む。ビット線B1〜
B3およびワード線W1〜W3がそれぞれ、図1におけ
る帯状導電層3および帯状導電層6に対応する。メモリ
セルM12,21,およびM23はトンネル酸化膜を有
さないメモリセル(図1におけるメモリセル5b)であ
り、他のメモリセルM11,M13,M22,M31,
M32,およびM33はトンネル酸化膜を有するメモリ
セル(図1におけるメモリセル5a)である。
Referring to FIG. 2, memory cell array 300
Are three bit lines B1 to B3 and three word lines W1
To W3, and the memory cells Mij (i =
1, 2, 3: j = 1, 2, 3). Bit lines B1 to
B3 and the word lines W1 to W3 correspond to the strip-shaped conductive layers 3 and 6, respectively, in FIG. The memory cells M12, 21, and M23 are memory cells having no tunnel oxide film (memory cell 5b in FIG. 1), and the other memory cells M11, M13, M22, M31,
M32 and M33 are memory cells having a tunnel oxide film (memory cell 5a in FIG. 1).

【0056】このメモリセルアレイ300からデータを
読み出すために、アドレスバッファ310,Xデコーダ
320,制御回路330,Yデコーダ340,Yゲート
350,センス回路360,出力バッファ370,およ
び高電圧印加回路381〜383が設けられる。高電圧
印加回路381,382,および383はそれぞれ、X
デコーダ320とワード線W1,W2,およびW3との
間に設けられる。センス回路360は3つのセンスアン
プ361〜363を含む。Yゲート350は、ビット線
B1とセンスアンプ361との間に接続されるNチャネ
ルMOSトランジスタYG1と、ビット線B2とセンス
回路362との間に接続されるNチャネルMOSトラン
ジスタYG2と、ビット線B3とセンスアンプ363と
の間に接続されるNチャネルMOSトランジスタYG3
とを含む。トランジスタYG1,YG2,YG3のON
/OFFはそれぞれ、Yデコーダ340の出力信号Y
1,Y2,およびY3によって制御される。高電圧印加
回路381,382,および383はそれぞれ、Xデコ
ーダ320の出力信号X1,X2,およびX3によって
制御される。
To read data from memory cell array 300, address buffer 310, X decoder 320, control circuit 330, Y decoder 340, Y gate 350, sense circuit 360, output buffer 370, and high voltage application circuits 381-383 Is provided. The high voltage application circuits 381, 382, and 383 each have X
It is provided between decoder 320 and word lines W1, W2, and W3. Sense circuit 360 includes three sense amplifiers 361-363. Y gate 350 includes an N-channel MOS transistor YG1 connected between bit line B1 and sense amplifier 361, an N-channel MOS transistor YG2 connected between bit line B2 and sense circuit 362, and a bit line B3. -Channel MOS transistor YG3 connected between the memory cell and sense amplifier 363
And ON of transistors YG1, YG2, YG3
/ OFF is the output signal Y of the Y decoder 340, respectively.
1, Y2, and Y3. High voltage application circuits 381, 382, and 383 are controlled by output signals X1, X2, and X3 of X decoder 320, respectively.

【0057】アドレスバッファ310は、アドレス端子
A0〜Amに外部から与えられるアドレス信号をバッフ
ァリングしてXデコーダ320およびYデコーダ340
に与える。Xデコーダ320は、アドレスバッファ31
0からのアドレス信号をデコードして、3本のワード線
W1〜W3のうちのいずれか1本に対応して設けられた
高電圧印加回路(381〜383のうちのいずれか1
つ)に与えられるべき制御信号(X1〜X3のいずれか
1つ)の電位レベルのみを、その高電圧印加回路を能動
化できるものに設定する。能動化された高電圧印加回路
381〜383は各々、対応するワード線W1〜W3に
たとえば、10〜15V程度の高電圧を印加する。した
がって、ワード線W1〜W3のうち、アドレス信号に対
応する1本にのみ高電圧は印加される。
Address buffer 310 buffers an externally applied address signal to address terminals A0-Am to provide X decoder 320 and Y decoder 340.
Give to. The X decoder 320 is used for the address buffer 31
0, and decodes the address signal from the high voltage application circuit (any one of 381 to 383) provided corresponding to any one of the three word lines W1 to W3.
Only the potential level of the control signal (any one of X1 to X3) to be applied to the high voltage application circuit is set to a value that can activate the high voltage application circuit. The activated high voltage application circuits 381 to 383 apply a high voltage of, for example, about 10 to 15 V to the corresponding word lines W1 to W3. Therefore, a high voltage is applied to only one of the word lines W1 to W3 corresponding to the address signal.

【0058】Yデコーダ340は、アドレスバッファ3
10からのアドレス信号をデコードして、ビット線B1
〜B3のうちの1本に接続される、Yゲート350内の
トランジスタ(YG1〜YG3のうちのいずれか)の導
通状態を制御する制御信号(Y1〜Y3のうちのいずれ
か)の電位のみを、NチャネルMOSトランジスタをO
N状態にすることができる電位まで昇圧する。したがっ
て、トランジスタYG1〜YG3のうち、アドレス信号
に対応するビット線に接続されたもののみがON状態と
なる。これによってアドレス信号に対応する1本のビッ
ト線だけがセンス回路360内の対応するセンスアンプ
に電気的に接続される。センスアンプ361,362,
および363はそれぞれ、トランジスタYG1,YG
2,およびYG3に流れる電流の有無を検知し、この検
知結果に応じたデータ信号を出力バッファ370に与え
る。出力バッファ370は、センスアンプ361〜36
3が出力するデータ信号をバッファリングしてデータ出
力端子OUT0〜OUTnに供給する。
The Y decoder 340 is connected to the address buffer 3
10 and decodes the address signal from bit line B1.
B3 connected to one of the transistors YG1 to YG3, and controls only the potential of a control signal (any of Y1 to Y3) for controlling the conduction state of the transistor (any of YG1 to YG3). , N-channel MOS transistor
The voltage is raised to a potential that can be set to the N state. Therefore, of the transistors YG1 to YG3, only those connected to the bit line corresponding to the address signal are turned on. Thus, only one bit line corresponding to the address signal is electrically connected to the corresponding sense amplifier in sense circuit 360. Sense amplifiers 361, 362,
And 363 are transistors YG1 and YG, respectively.
2, and the presence or absence of a current flowing through YG3 is detected, and a data signal corresponding to the detection result is supplied to output buffer 370. Output buffer 370 includes sense amplifiers 361-36.
3 buffers the data signal output and supplies it to data output terminals OUT0 to OUTn.

【0059】図6は、図2におけるセンスアンプ361
〜363の構成例を示す回路図である。図6には、1つ
のセンスアンプ361の構成が代表的に示される。な
お、以下の説明において、ローアクティブな信号を/を
付してあらわす。
FIG. 6 shows the sense amplifier 361 in FIG.
363 is a circuit diagram illustrating a configuration example. FIG. FIG. 6 representatively shows a configuration of one sense amplifier 361. In the following description, a low-active signal is indicated by a “/”.

【0060】図6を参照して、センスアンプ活性化信号
/SEがローレベルであるときに、センスアンプ361
はビット線B1に接続されたいずれか1つのメモリセル
の記憶データを読出すように動作する。活性化信号/S
Eがローレベルであれば、PチャネルMOSトランジス
タQ1およびNチャネルMOSトランジスタQ2がそれ
ぞれON状態およびOFF状態となるので、トランジス
タQ1およびQ2の接続点N3には、通常の駆動電圧5
Vを供給する通常電圧源Vccからハイレベルの電位が
付与される。これによって、NチャネルMOSトランジ
スタQ4およびQ6が共にON状態となる。トランジス
タQ6と通常電圧源Vccとの間には、接地電位を受け
て常にON状態にあるPチャネルMOSトランジスタQ
5が接続される。
Referring to FIG. 6, when sense amplifier activation signal / SE is at the low level, sense amplifier 361
Operates to read data stored in any one of the memory cells connected to bit line B1. Activation signal / S
When E is at a low level, the P-channel MOS transistor Q1 and the N-channel MOS transistor Q2 are turned on and off, respectively.
A high-level potential is applied from a normal voltage source Vcc that supplies V. Thereby, N-channel MOS transistors Q4 and Q6 are both turned on. Between the transistor Q6 and the normal voltage source Vcc, a P-channel MOS transistor
5 is connected.

【0061】したがって、トランジスタQ4およびQ6
がON状態となることによって、NチャネルMOSトラ
ンジスタQ3のゲート電位は、通常電圧源Vccによっ
て上昇する。一方、NチャネルMOSトランジスタQ7
は、ローレベルの活性化信号/SEに応答してOFF状
態にある。それゆえ、トランジスタQ3のゲート電位は
トランジスタQ3のしきい値電圧以上となり、トランジ
スタQ3はON状態となる。
Therefore, transistors Q4 and Q6
Is turned on, the gate potential of N-channel MOS transistor Q3 is raised by normal voltage source Vcc. On the other hand, N-channel MOS transistor Q7
Is in the OFF state in response to the low-level activation signal / SE. Therefore, the gate potential of the transistor Q3 becomes higher than the threshold voltage of the transistor Q3, and the transistor Q3 is turned on.

【0062】これによって、ノードN3の電位が低下し
始め、トランジスタQ4およびQ6に流れる電流が小さ
くなる。それゆえ、ノードN1およびN2の電位は低下
し始める。しかしながら、ノードN1の電位がトランジ
スタQ3のしきい値電圧以下となると、トランジスタQ
3がOFF状態となるので、ノードN3の電位は、再
び、トランジスタQ1から供給される電流によって上昇
し始める。これによって、トランジスタQ4およびQ6
に流れる電流が再び大きくなり、ノードN1およびN2
の電位が再度上昇する。
As a result, the potential of node N3 starts to decrease, and the current flowing through transistors Q4 and Q6 decreases. Therefore, the potentials of nodes N1 and N2 begin to decrease. However, when the potential of node N1 becomes lower than the threshold voltage of transistor Q3, transistor Q3
3 is turned off, the potential of the node N3 starts to rise again by the current supplied from the transistor Q1. Thereby, transistors Q4 and Q6
The current flowing to the nodes N1 and N2
Potential rises again.

【0063】この結果ノードN1の電位がトランジスタ
Q3のしきい値電圧を超えると、トランジスタQ3が再
びON状態となってノードN3の電位を低下させる。
As a result, when the potential of the node N1 exceeds the threshold voltage of the transistor Q3, the transistor Q3 is turned on again to lower the potential of the node N3.

【0064】このような回路動作が繰返されて、ノード
N1およびN2の電位は、或る一定値、たとえばノード
N1の電位は1V程度に安定する。したがって、トラン
スファゲートYG1がON状態となると、ビット線B1
には約1Vが印加される。
By repeating such a circuit operation, the potentials of nodes N1 and N2 are stabilized to a certain value, for example, the potential of node N1 is stabilized to about 1V. Therefore, when the transfer gate YG1 is turned on, the bit line B1
Is applied with about 1V.

【0065】たとえばメモリセルM21からのデータ読
出時には、ワード線W2にたとえば10V程度の高電圧
が印加される。しかし、メモリセルM21はトンネル酸
化膜を有さないので、ビット線B1に電流は流れない。
したがって、ノードN1およびN2の電位はそれぞれ、
前述のような一定値に保持される。
For example, when reading data from memory cell M21, a high voltage of, for example, about 10 V is applied to word line W2. However, since the memory cell M21 has no tunnel oxide film, no current flows through the bit line B1.
Therefore, the potentials of nodes N1 and N2 are
It is kept at a constant value as described above.

【0066】たとえばメモリセルM11からのデータ読
出時には、ワード線W1に前述のような高電圧が印加さ
れる。メモリセルM11はトンネル酸化膜を有するの
で、このような高電圧の印加に応答して、ビット線B1
に電流が流れる。したがって、トランスファゲートYG
1がON状態となると、ノードN1の電位は、前述のよ
うな一定値から低下し始める。これによって、ノードN
1の電位のトランジスタQ3のしきい値電圧以下への低
下,トランジスタQ3がOFF状態となることによるノ
ードN3の電位上昇,ノードN3の電位上昇によるトラ
ンジスタQ4およびQ6に流れる電流の増加,トランジ
スタQ4およびQ6に流れる電流の増加によるノードN
1およびN2の電位上昇,ノードN1の電位上昇による
トランジスタQ3の導通,トランジスタQ3がON状態
となることによるノードN3の電位低下,トランジスタ
Q4およびQ6に流れる電流のノードN3の電位低下に
よる減少,およびトランジスタQ4およびQ6に流れる
電流の減少によるノードN1およびN2の電位低下とい
う回路動作が再度繰返され始める。この結果、ノードN
1の電位、すなわち、ビット線B1の電位およびノード
N2の電位は、それぞれ、前述のような一定値よりも低
い値に安定する。
For example, when reading data from memory cell M11, the above-described high voltage is applied to word line W1. Since the memory cell M11 has a tunnel oxide film, the bit line B1 responds to the application of such a high voltage.
Current flows through Therefore, the transfer gate YG
When 1 is turned on, the potential of the node N1 starts to decrease from the above-described constant value. Thereby, the node N
The potential of 1 drops below the threshold voltage of the transistor Q3, the potential of the node N3 rises due to the turning off of the transistor Q3, the current flowing through the transistors Q4 and Q6 increases due to the rise of the potential of the node N3, Node N due to increase in current flowing through Q6
1 and N2, the conduction of the transistor Q3 due to the rise of the potential of the node N1, the fall of the potential of the node N3 due to the ON state of the transistor Q3, the decrease of the current flowing through the transistors Q4 and Q6 due to the fall of the potential of the node N3, and The circuit operation of lowering the potential of nodes N1 and N2 due to the decrease in the current flowing through transistors Q4 and Q6 starts to be repeated again. As a result, node N
The potential of 1, that is, the potential of the bit line B1 and the potential of the node N2 are each stabilized at a value lower than the above-described constant value.

【0067】このように、ビット線B1に電流が流れる
場合と流れない場合とで、ノードN2の電位はトランス
ファゲートYG1がON状態となった後、異なる値に安
定する。
As described above, the potential of the node N2 is stabilized to a different value depending on whether or not a current flows through the bit line B1, after the transfer gate YG1 is turned on.

【0068】インバータG1のしきい値電圧は、ビット
線B1に電流が流れない場合のノードN2の電位と、ビ
ット線B1に電流が流れる場合のノードN2の電位との
間の値に設定される。したがって、インバータG1の出
力電圧SOUT は、トンネル酸化膜を有さないメモリセル
M21からのデータ読出時に、トランスファゲートYG
1の導通に応答してローレベルとなり、トンネル酸化膜
を有するメモリセルM11からのデータ読出時に、トラ
ンスファゲートYG1の導通に応答してハイレベルとな
る。
The threshold voltage of inverter G1 is set to a value between the potential at node N2 when no current flows through bit line B1 and the potential at node N2 when current flows through bit line B1. . Therefore, the output voltage S OUT of the inverter G1 is applied to the transfer gate YG when reading data from the memory cell M21 having no tunnel oxide film.
1 in response to conduction, and at the time of reading data from the memory cell M11 having the tunnel oxide film, it goes high in response to conduction of the transfer gate YG1.

【0069】制御回路330は、このマスクROMチッ
プが動作すべきであるか否かを指示する、負活性のチッ
プイネーブル信号CEおよび、出力バッファ370から
データ出力端子OUT0〜OUTnへのデータ信号の出
力を禁止するか許可するかを指示する、負活性のアウト
プットイネーブル信号OEをバッファリングする。さら
に、制御回路330は、バッファリングしたこれらの信
号に基づいて、Yデコーダ340および出力バッファ3
70の各々の動作を能動化したり不能化したりするため
の制御信号を出力する。
Control circuit 330 outputs a negative active chip enable signal CE for instructing whether or not this mask ROM chip should operate, and a data signal output from output buffer 370 to data output terminals OUT0 to OUTn. Buffering a negative active output enable signal OE, which instructs whether to inhibit or allow the operation. Further, the control circuit 330 controls the Y decoder 340 and the output buffer 3 based on these buffered signals.
A control signal for enabling or disabling the operation of each of the 70 is output.

【0070】ビット線B1〜B3は各々、Yゲート35
0内の対応するトランジスタYG1〜YG3がON状態
である期間、対応するセンスアンプ361〜363にお
いて接地される。
Each of bit lines B1 to B3 is connected to Y gate 35
While the corresponding transistors YG1 to YG3 in 0 are in the ON state, the corresponding sense amplifiers 361 to 363 are grounded.

【0071】このように、このマスクROMにおいて
は、データ読出のために、データを読み出したいメモリ
セルに接続されるワード線およびビット線にそれぞれ、
高電圧および接地電位が付与される。次に、このマスク
ROMにおけるデータ読出原理について図3を参照しな
がら説明する。図3は、トンネル酸化膜を有するメモリ
セルとトンネル酸化膜を有さないメモリセルの電気的な
特性の違いを示す図である。
As described above, in this mask ROM, the word line and the bit line connected to the memory cell from which data is to be read for data reading are respectively provided.
High voltage and ground potential are applied. Next, the data reading principle of the mask ROM will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a difference in electrical characteristics between a memory cell having a tunnel oxide film and a memory cell having no tunnel oxide film.

【0072】図3には、トンネル酸化膜を有するメモリ
セル5aに接続されるビット線に流れる電流の大きさお
よび、トンネル酸化膜を有さないメモリセル5bに接続
されるビット線に流れる電流の大きさが表形式で示され
る。
FIG. 3 shows the magnitude of the current flowing through the bit line connected to the memory cell 5a having the tunnel oxide film and the magnitude of the current flowing through the bit line connected to the memory cell 5b having no tunnel oxide film. The size is shown in tabular format.

【0073】この表において、VL は、トンネル酸化膜
を有するメモリセルにトンネル現象を生じさせることが
できない範囲の電位を示し、VHは、トンネル酸化膜を
有するメモリセルにトンネル現象を生じさせることがで
きる範囲の電位、たとえば10V〜15Vを示す。
In this table, VL indicates a potential in a range where a tunnel phenomenon cannot occur in a memory cell having a tunnel oxide film, and VH indicates a potential in a memory cell having a tunnel oxide film. A potential range, for example, 10 V to 15 V is shown.

【0074】図1および図3を参照して、トンネル酸化
膜を有するメモリセル5aに対応するビット線(導電層
3)およびワード線(導電層6)にそれぞれ接地電位お
よび高電圧が印加されると、前記対応するワード線から
トンネル酸化膜4および前記対応するビット線を介して
接地に流れる電流が生じる。この電流の大きさは数十μ
A程度である。しかし、トンネル酸化膜を有するメモリ
セル5aに接続されるワード線の電位がこのような高電
圧ではなくVL の範囲内の電位であれば、酸化膜4にト
ンネル現象を生じさせるだけの高電界が印加されないの
でトンネル電流は流れない。したがって、このような場
合には前記対応するビット線に電流は流れない。次に、
前記対応するビット線がフローティングである場合を想
定する。このような場合には前記対応するビット線がい
ずれにも電気的に接続されないため、前記対応するワー
ド線の電位にかかわらず前記対応するビット線に電流は
流れない。
Referring to FIGS. 1 and 3, a ground potential and a high voltage are applied to a bit line (conductive layer 3) and a word line (conductive layer 6) corresponding to memory cell 5a having a tunnel oxide film, respectively. Then, a current flows from the corresponding word line to the ground via the tunnel oxide film 4 and the corresponding bit line. The magnitude of this current is several tens of μ
It is about A. However, if the potential of the word line connected to the memory cell 5a having the tunnel oxide film is not such a high voltage but a potential in the range of VL , a high electric field sufficient to cause a tunnel phenomenon in the oxide film 4 is obtained. , No tunnel current flows. Therefore, in such a case, no current flows through the corresponding bit line. next,
It is assumed that the corresponding bit line is floating. In such a case, since the corresponding bit line is not electrically connected to any, no current flows through the corresponding bit line regardless of the potential of the corresponding word line.

【0075】一方、トンネル酸化膜を有さないメモリセ
ル5bに対応するビット線およびワード線にそれぞれ接
地電位および高電位が付与されても、導電層3および6
間には厚い酸化膜4が存在するためこれらの間にトンネ
ル電流は流れない。つまり、トンネル酸化膜を有さない
メモリセル5bに対応するビット線には、このメモリセ
ル5bに対応するワード線の電位にかかわらず電流は流
れない。また、トンネル酸化膜を有さないメモリセル5
bに関しても、対応するビット線がフローティング状態
であれば、対応するワード線の電位にかかわらずビット
線に流れる電流は生じない。
On the other hand, even if a ground potential and a high potential are applied to the bit line and the word line corresponding to memory cell 5b having no tunnel oxide film, conductive layers 3 and 6
Since there is a thick oxide film 4 between them, no tunnel current flows between them. That is, no current flows through the bit line corresponding to the memory cell 5b having no tunnel oxide film regardless of the potential of the word line corresponding to the memory cell 5b. The memory cell 5 having no tunnel oxide film
Regarding b, if the corresponding bit line is in a floating state, no current flows through the bit line regardless of the potential of the corresponding word line.

【0076】それゆえ、メモリセルアレイからデータを
読み出すための周辺回路を図2に示されるように構成す
ることにより、メモリセルアレイ内の所望のメモリセル
からのみデータを読み出すことができる。たとえば、図
2においてアドレス端子A0〜AmにメモリセルM22
のアドレスを指示する外部アドレス信号が与えられた場
合を想定する。この場合、Xデコーダ320によって高
電圧印加回路382が能動化される一方、Yデコーダ3
40によってトランジスタYG2がON状態とされる。
この結果、ワード線W2の電位だけが10〜15V程度
の高電位となり他のワード線W1およびW3の電位はV
L の範囲内の低電位となるとともに、ビット線B2にの
み接地電位が付与され、他のビット線B1およびB3は
いずれもフローティング状態となる。したがって、高電
位を付与されていないワード線(以下、非選択状態のワ
ード線と呼ぶ)W1およびW3に接続される。6個のメ
モリセルM11〜M13およびM31〜M33はいずれ
も、それがトンネル酸化膜を有するか否かにかかわら
ず、対応するビット線B1〜B3に電流を流すことはで
きない。また、Yゲート350に含まれるトランジスタ
YG1〜YG3のうちOFF状態にあるトランジスタY
G1およびYG3に接続されるビット線(以下、非選択
状態のビット線と呼ぶ)B1およびB3には、これらに
それぞれ接続されるメモリセルM11,M21,M31
およびM13,M23,M33がトンネル酸化膜を有す
るか否かにかかわらず電流は流れない。それゆえ、高電
位にあるワード線(以下、選択状態のワード線と呼ぶ)
W2と、Yゲート350内のON状態のトランジスタY
G2に接続されるビット線(以下、選択状態のビット線
と呼ぶ)B2との交点に対応して設けられたメモリセル
(以下、選択されたメモリセルと呼ぶ)M22の構造
(トンネル酸化膜を有しているか否か)だけが、選択状
態のビット線B2に流れる電流の有無を決定する。メモ
リセルM22はトンネル酸化膜を有しているので、ビッ
ト線B2に電流が流れる。センス回路362はこの電流
を検知して論理値“0”または“1”に対応するデータ
信号を出力する。逆に、選択されたメモリセルがトンネ
ル酸化膜を有していなければ、選択状態のビット線に電
流は流れないので、センスアンプ361〜363のいず
れも電流を検知しない。この場合には、センスアンプ3
61〜363は、電流を検知したときに出力するデータ
信号の論理値とは逆の論理値に対応するデータ信号を出
力する。したがって、出力バッファ370からは、アド
レス信号が指示するアドレスに位置するメモリセルの記
憶データが出力される。
Therefore, by configuring the peripheral circuit for reading data from the memory cell array as shown in FIG. 2, data can be read only from desired memory cells in the memory cell array. For example, in FIG. 2, the memory cells M22 are connected to the address terminals A0 to Am.
It is assumed that an external address signal designating the address is given. In this case, the high voltage application circuit 382 is activated by the X decoder 320, while the Y decoder 3 is activated.
40 turns on the transistor YG2.
As a result, only the potential of the word line W2 becomes a high potential of about 10 to 15 V, and the potentials of the other word lines W1 and W3 become V
The potential becomes low within the range of L, the ground potential is applied only to the bit line B2, and the other bit lines B1 and B3 enter a floating state. Therefore, they are connected to word lines W1 and W3 to which no high potential is applied (hereinafter referred to as unselected word lines). None of the six memory cells M11 to M13 and M31 to M33 can pass a current to the corresponding bit lines B1 to B3 regardless of whether or not they have a tunnel oxide film. Further, the transistor Y in the OFF state among the transistors YG1 to YG3 included in the Y gate 350
Bit lines (hereinafter, referred to as unselected bit lines) B1 and B3 connected to G1 and YG3 have memory cells M11, M21, and M31 respectively connected thereto.
No current flows regardless of whether M13, M23, and M33 have a tunnel oxide film. Therefore, a word line at a high potential (hereinafter referred to as a selected word line)
W2 and the ON-state transistor Y in the Y gate 350
The structure of a memory cell (hereinafter referred to as a selected memory cell) M22 provided corresponding to an intersection with a bit line (hereinafter referred to as a selected bit line) B2 connected to G2 (the tunnel oxide film is referred to as a selected bit line). Only) determines whether there is a current flowing through the selected bit line B2. Since the memory cell M22 has a tunnel oxide film, a current flows through the bit line B2. The sense circuit 362 detects this current and outputs a data signal corresponding to a logical value “0” or “1”. Conversely, if the selected memory cell does not have a tunnel oxide film, no current flows through the selected bit line, and none of the sense amplifiers 361-363 detect the current. In this case, the sense amplifier 3
61 to 363 output a data signal corresponding to a logical value opposite to the logical value of the data signal output when the current is detected. Therefore, output buffer 370 outputs the storage data of the memory cell located at the address indicated by the address signal.

【0077】図4は、高電圧印加回路381〜383の
構成の一例を示す回路図である。図21には、高電圧印
加回路381が代表的に示される。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the configuration of the high voltage application circuits 381-383. FIG. 21 representatively shows a high voltage application circuit 381.

【0078】図4を参照して、高電圧印加回路381
は、Xデコーダ320の対応する出力信号X1をNチャ
ネルMOSトランジスタ430を介してゲートに受ける
PチャネルMOSトランジスタ400およびNチャネル
MOSトランジスタ410と、高電圧源Vppとトラン
ジスタ400および410のゲートとの間に設けられる
PチャネルMOSトランジスタ420とを含む。トラン
ジスタ400および410は、10V〜15V程度の高
電圧を供給する高電圧源Vppと接地との間に直列に接
続されてインバータを構成する。トランジスタ400お
よび410の接続点は対応するワード線W1およびトラ
ンジスタ420のゲートに接続される。高電圧Vppに
は10〜15V程度の高電圧、たとえば12.5Vを常
時出力する。
Referring to FIG. 4, high voltage application circuit 381
Is connected between P-channel MOS transistor 400 and N-channel MOS transistor 410 receiving the corresponding output signal X1 of X decoder 320 via N-channel MOS transistor 430 at the gate, and between high voltage source Vpp and the gates of transistors 400 and 410 And a P-channel MOS transistor 420 provided at the same time. Transistors 400 and 410 are connected in series between high voltage source Vpp supplying a high voltage of about 10 V to 15 V and ground to form an inverter. The connection point between transistors 400 and 410 is connected to corresponding word line W1 and the gate of transistor 420. As the high voltage Vpp, a high voltage of about 10 to 15 V, for example, 12.5 V is constantly output.

【0079】トランジスタ430は、所定の制御信号φ
をゲートに受けて、データ読出時に、一定期間ON状態
となる。制御信号X1の論理レベルがハイレベルであれ
ば、トランジスタ410が導通するのでワード線W1に
は接地電位が供給される。同時にトランジスタ420も
導通するので、高電圧源Vppからトランジスタ420
を介してトランジスタ410のゲートに供給される高電
位が、トランジスタ410をON状態に固定する。しか
し、信号X1の論理レベルがローレベルとなると、トラ
ンジスタ400が導通するのでワード線W1には高電圧
源Vppから10〜15Vの高電位が供給される。同時
に、トランジスタ420がOFF状態となるので、トラ
ンジスタ400のゲートに高電圧源Vppから高電位が
付与されなくなるため、トランジスタ400はON状態
に固定される。
The transistor 430 has a predetermined control signal φ.
Is received by the gate, and is turned on for a certain period during data reading. When the logic level of the control signal X1 is high, the transistor 410 is turned on, and the ground potential is supplied to the word line W1. At the same time, the transistor 420 is turned on.
The high potential supplied to the gate of the transistor 410 via the gate fixes the transistor 410 to the ON state. However, when the logic level of the signal X1 becomes low, the transistor 400 is turned on, so that a high potential of 10 to 15 V is supplied to the word line W1 from the high voltage source Vpp. At the same time, since the transistor 420 is turned off, a high potential is not applied to the gate of the transistor 400 from the high voltage source Vpp, so that the transistor 400 is fixed to the on state.

【0080】Xデコーダ320の出力信号X1によって
トランジスタ400および410のゲート電位の論理レ
ベルが決定されると、制御信号φがローレベルとなっ
て、トランジスタ430がOFF状態となる。これによ
って、Xデコーダ320の出力電位は、高電圧印加回路
381の入力端の電位に影響を与えなくなる。
When the logic level of the gate potential of transistors 400 and 410 is determined by output signal X1 of X decoder 320, control signal φ goes low and transistor 430 is turned off. As a result, the output potential of the X decoder 320 does not affect the potential of the input terminal of the high voltage application circuit 381.

【0081】一般に、Xデコーダ320の出力電位範囲
は、0V〜5Vである。すなわち、Xデコーダ320
は、ハイレベルの電位として5Vを出力し、ローレベル
の電位として0Vを出力するように構成される。このた
め、トランジスタ430が常時ON状態であると、信号
X1がハイレベルである場合、トランジスタ400およ
び410のゲートは、トランジスタ420によって高電
圧源Vppに電気的に接続される一方、Xデコーダ32
0から高電圧源Vppの出力電位よりも低い電位を供給
される。この結果、トランジスタ400および410の
ゲート電位が低下する。このような現象を回避するため
に、トランジスタ430は、高電圧印加回路381にX
デコーダ320の出力信号X1が取込まれるのに要する
時間だけON状態とされる。
Generally, the output potential range of X decoder 320 is 0 V to 5 V. That is, the X decoder 320
Is configured to output 5 V as a high-level potential and output 0 V as a low-level potential. Therefore, when the transistor 430 is always on, when the signal X1 is at the high level, the gates of the transistors 400 and 410 are electrically connected to the high voltage source Vpp by the transistor 420 while the X decoder 32
0 to a potential lower than the output potential of the high voltage source Vpp is supplied. As a result, the gate potential of transistors 400 and 410 decreases. In order to avoid such a phenomenon, the transistor 430 is connected to the high voltage application circuit 381 by X.
The decoder 320 is turned ON only for the time required to take in the output signal X1 of the decoder 320.

【0082】ワード線W1が範囲VL 内の低電位とされ
るべきとき、すなわち、信号X1としてハイレベルの電
位がトランジスタ430を介して高電圧印加回路381
に入力されているとき、トランジスタ420が存在しな
ければ、トランジスタ400のゲート電位は、ソース電
位(高電圧源Vppの出力電位10V〜15V)よりも
低い電位(5V)となる。このため、トランジスタ41
0だけでなくトランジスタ400もON状態となるの
で、ワード線W1の電位はローレベルに対応する本来の
電位まで低下しない。しかし、トランジスタ420が存
在すると、このような場合に、トランジスタ400のゲ
ートに、ON状態となったトランジスタ420によって
高電圧源Vppの出力電位が供給される。したがってト
ランジスタ400がOFF状態に制御されるので、この
ような問題は生じない。
When the word line W1 is to be set to a low potential within the range VL , that is, a high-level potential is applied as the signal X1 to the high voltage applying circuit 381 via the transistor 430.
When the transistor 420 is not present, the gate potential of the transistor 400 becomes a potential (5 V) lower than the source potential (the output potential of the high voltage source Vpp of 10 V to 15 V). Therefore, the transistor 41
Since not only 0 but also the transistor 400 is turned on, the potential of the word line W1 does not drop to the original potential corresponding to the low level. However, when the transistor 420 exists, in such a case, the output potential of the high voltage source Vpp is supplied to the gate of the transistor 400 by the transistor 420 which is turned on. Therefore, such a problem does not occur because the transistor 400 is turned off.

【0083】高電圧印加回路382および383にも、
図21で示される構成の回路が用いられればよい。高電
圧印加回路381〜383の各々に、図21で示される
構成の回路が用いられる場合、Xデコーダ320は、ア
ドレスバッファ310からのアドレス信号が指示するメ
モリセルに接続されたワード線に対応して設けられた高
電圧印加回路にのみローレベルの信号を出力し、他の高
電圧印加回路にはハイレベルの信号を出力する。これに
よって、アドレス信号が指示するメモリセルに対応する
ワード線にのみ高電圧が印加される。
The high voltage application circuits 382 and 383 also have
A circuit having the configuration shown in FIG. 21 may be used. When a circuit having the configuration shown in FIG. 21 is used for each of high voltage applying circuits 381 to 383, X decoder 320 corresponds to a word line connected to a memory cell indicated by an address signal from address buffer 310. A low-level signal is output only to the high-voltage application circuit provided, and a high-level signal is output to the other high-voltage application circuits. Thus, a high voltage is applied only to the word line corresponding to the memory cell indicated by the address signal.

【0084】以上のように、本実施例のマスクROMの
メモリセルアレイにおいては、ビット線を形成する第1
の帯状導電層と、ワード線を形成する第2お帯状導電層
とが上下に重なる部分の1つ1つが1つのメモリセルを
形成する。そして、各メモリセルの記憶データは、その
領域における第1の帯状導電層と第2の帯状導電層との
間に存在する酸化膜の厚さによって決定される。したが
って、1つのメモリセルに必要な面積は第1の帯状導電
層および第2の帯状導電層の幅によって決定される。こ
れらの幅の最小値は現在の製造技術におけるラインアン
ドスペースの限界値で決定される。したがって、1つの
メモリセルが1つのPN接合によって形成される従来の
マスクROMの場合と同様に、これらの幅を小さくする
ことによって、1つのメモリセルが半導体基板上に占有
する面積を非常に小さくすることができる。つまり、本
実施例のマスクROMによれば、メモリセルとしてMO
Sトランジスタが用いられる場合よりもはるかに大容量
化に有利な微小マスクROMを得ることができる。
As described above, in the memory cell array of the mask ROM of the present embodiment, the first
Each of the vertically overlapping portions of the strip-shaped conductive layer and the second strip-shaped conductive layer forming the word line form one memory cell. The data stored in each memory cell is determined by the thickness of the oxide film existing between the first band-shaped conductive layer and the second band-shaped conductive layer in that region. Therefore, the area required for one memory cell is determined by the width of the first band-shaped conductive layer and the width of the second band-shaped conductive layer. The minimum of these widths is determined by the line and space limits of current manufacturing technology. Therefore, as in the case of the conventional mask ROM in which one memory cell is formed by one PN junction, by reducing these widths, the area occupied by one memory cell on the semiconductor substrate is extremely reduced. can do. That is, according to the mask ROM of the present embodiment, the MO
It is possible to obtain a micro mask ROM which is much more advantageous in increasing the capacity than when an S transistor is used.

【0085】次に、本実施例のマスクROMの製造方法
の一例について図5ないし図10を参照しながら説明す
る。図7ないし図9は、本実施例のマスクROMの製造
工程の第1の例を示す部分断面図である。図10ないし
図12は、本実施例のマスクROMの製造工程の第2の
例を示す部分断面図である。図7ないし図12には、本
実施例のマスクROMを図1における破線Aで切断した
場合の断面図が示される。
Next, an example of a method of manufacturing the mask ROM of this embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9 are partial cross-sectional views showing a first example of the manufacturing process of the mask ROM of the present embodiment. 10 to 12 are partial cross-sectional views showing a second example of the manufacturing process of the mask ROM of this embodiment. 7 to 12 are cross-sectional views of the mask ROM of the present embodiment, taken along a broken line A in FIG.

【0086】まず、図7(a)に示されるように、不純
物濃度のうすいP型基板111の主面のうち、メモリセ
ルアレイが形成されるべきメモリセルアレイ部A以外の
周辺部BおよびCに対応する部分に、N型不純物が選択
的に導入されてアイランドであるNウェル112が形成
される。Nウェル112は周辺部BおよびCのうち、P
チャネルMOSトランジスタが形成されるべきPチャネ
ルMOSトランジスタ領域Bに形成される。次に、Nウ
ェル112上を含む基板111の主面上に選択酸化法等
によって酸化膜113が形成される。酸化膜113は、
図7(b)に示されるように、メモリセルアレイ部A,
PチャネルMOSトランジスタB,およびNチャネルM
OSトランジスタが形成されるべきNチャネルMOSト
ランジスタ領域C間と、メモリセルアレイ部Aにおいて
各メモリセルが形成されるべき領域MC間とにおいて素
子分離用酸化膜として厚く形成され、他の領域において
は、不純物の透過性を損なわないように薄く形成され
る。次に、周辺部BおよびCに対応する、基板111の
主面上にポリシリコン層115および金属層116によ
って形成される導電層200が選択的に形成される(図
7(c))参照)。導電層200は、PチャネルMOS
トランジスタ領域BおよびNチャネルMOSトランジス
タ領域Cの各々においてゲートとして用いられる。
First, as shown in FIG. 7A, the main surface of the P-type substrate 111 having a low impurity concentration corresponds to the peripheral portions B and C other than the memory cell array portion A where the memory cell array is to be formed. N-type impurities are selectively introduced into portions where the N-well 112 is formed. N-well 112 is located at P of peripheral portions B and C.
A channel MOS transistor is formed in a P-channel MOS transistor region B where a channel MOS transistor is to be formed. Next, an oxide film 113 is formed on the main surface of the substrate 111 including on the N well 112 by a selective oxidation method or the like. The oxide film 113
As shown in FIG. 7B, the memory cell array units A,
P channel MOS transistor B and N channel M
An oxide film for element isolation is formed thick between the N-channel MOS transistor region C where the OS transistor is to be formed and between the regions MC where the memory cells are to be formed in the memory cell array portion A, and in other regions, It is formed thin so as not to impair the permeability of impurities. Next, a conductive layer 200 formed by the polysilicon layer 115 and the metal layer 116 corresponding to the peripheral portions B and C is selectively formed on the main surface of the substrate 111 (see FIG. 7C). . The conductive layer 200 is a P-channel MOS
It is used as a gate in each of transistor region B and N-channel MOS transistor region C.

【0087】続いて、メモリセルアレイ部AおよびNチ
ャネルMOSトランジスタ領域Cに対応する、基板11
1の主面上にN型不純物が選択的に注入され、Pチャネ
ルMOSトランジスタ領域Bに対応する、基板111の
主面上にP型不純物が選択的に注入される。これによっ
て、メモリセルアレイ部A,PチャネルMOSトランジ
スタ領域B,およびNチャネルMOSトランジスタ領域
Cにおいてそれぞれ、紙面に対して垂直な方向に延びる
複数の帯状のN型不純物拡散層122,PチャネルMO
Sトランジスタのソースおよびドレインとして機能する
P型不純物拡散層118,および、NチャネルMOSト
ランジスタのソースおよびドレインとして機能するN型
不純物拡散層117が形成される。N型拡散層122の
各々は1本のビット線として用いられる。次に、周辺部
BおよびC表面の段差をなくし平坦化するために、酸化
膜113および導電層200を含む基板111の主面の
うち、周辺部BおよびCに対応する部分にのみ絶縁膜1
19が形成される(図8(a)参照)。次に、図8
(b)に示されるように、絶縁膜119に選択的にコン
タクトホール120が開口される。PチャネルMOSト
ランジスタ領域Bにおいて、コンタクトホール120は
P型不純物拡散層118が露出するように設けられ、N
チャネルMOSトランジスタ領域Cにおいて、コンタク
トホール120はN型不純物拡散層117が露出するよ
うに設けられる。次に、図8(c)に示されるように、
酸化膜113のうち、メモリセルが形成されるべき領域
MCの各々に対応する部分が、その記憶データに応じて
選択的に、トンネル現象が生じ得る厚さとなるように処
理される。これによって、メモリセルアレイの記憶デー
タに応じた所定の位置にトンネル酸化膜123が形成さ
れる。
Subsequently, substrate 11 corresponding to memory cell array portion A and N-channel MOS transistor region C is formed.
An N-type impurity is selectively implanted on the main surface of substrate 1, and a P-type impurity is selectively implanted on the main surface of substrate 111 corresponding to P-channel MOS transistor region B. Thus, in the memory cell array portion A, the P-channel MOS transistor region B, and the N-channel MOS transistor region C, a plurality of band-shaped N-type impurity diffusion layers 122 and P-channel MO
A P-type impurity diffusion layer 118 functioning as a source and a drain of the S transistor and an N-type impurity diffusion layer 117 functioning as a source and a drain of the N-channel MOS transistor are formed. Each of the N-type diffusion layers 122 is used as one bit line. Next, in order to eliminate the level difference between the surfaces of the peripheral portions B and C, the insulating film 1 is formed only on the portion corresponding to the peripheral portions B and C on the main surface of the substrate 111 including the oxide film 113 and the conductive layer 200.
19 are formed (see FIG. 8A). Next, FIG.
As shown in (b), a contact hole 120 is selectively formed in the insulating film 119. In P channel MOS transistor region B, contact hole 120 is provided such that P type impurity diffusion layer 118 is exposed, and N
In channel MOS transistor region C, contact hole 120 is provided such that N-type impurity diffusion layer 117 is exposed. Next, as shown in FIG.
A portion of the oxide film 113 corresponding to each of the regions MC where the memory cells are to be formed is selectively processed according to the stored data so as to have a thickness at which a tunnel phenomenon can occur. As a result, a tunnel oxide film 123 is formed at a predetermined position corresponding to the data stored in the memory cell array.

【0088】最後に、酸化膜113およびトンネル酸化
膜123ならびに絶縁膜119上に、アルミニウム等の
金属からなる導電層124が選択的に形成される。図9
を参照して、導電層124はメモリセルアレイ部Aにお
いて、N型不純物拡散層122の各々と直交するように
帯状に複数本形成される。メモリセルアレイ部Aにおい
て、1本の導電層124は1本のビット線として用いら
れる。周辺部BおよびCにおいて導電層124はMOS
トランジスタのソースおよびドレインに接続される配線
として用いられる。
Finally, a conductive layer 124 made of a metal such as aluminum is selectively formed on oxide film 113, tunnel oxide film 123, and insulating film 119. FIG.
, A plurality of conductive layers 124 are formed in the memory cell array portion A in a strip shape so as to be orthogonal to each of the N-type impurity diffusion layers 122. In the memory cell array section A, one conductive layer 124 is used as one bit line. In peripheral portions B and C, conductive layer 124 is formed of MOS.
It is used as a wiring connected to the source and the drain of the transistor.

【0089】このような製造方法によれば、メモリセル
アレイにデータを記憶させるための工程、すなわち、各
メモリセルが形成されるべき領域にトンネル酸化膜を選
択的に形成する工程がマスクROMの製造工程全体の後
半に組み込まれる。一方、メモリセルアレイ内のどのメ
モリセルにトンネル酸化膜を設けるかは、マスクROM
に記憶させるべきデータに応じて異なる。このため、ユ
ーザから前記データの指定を受けてから(マスクROM
の製造の注文を受けてから)注文された製品をユーザに
納品するまでの期間(ターンアラウンドタイム)の短縮
という観点からは、トンネル酸化膜を形成する工程は上
記例のように、マスクROMチップの製造工程の後半に
組み込まれる方が有利である。
According to such a manufacturing method, the step of storing data in the memory cell array, that is, the step of selectively forming a tunnel oxide film in a region where each memory cell is to be formed, is a method of manufacturing a mask ROM. Incorporated later in the process. On the other hand, which memory cell in the memory cell array is provided with the tunnel oxide film is determined by the mask ROM.
Depends on the data to be stored. Therefore, after receiving the designation of the data from the user (mask ROM
From the viewpoint of shortening the period (turnaround time) from receiving the order of manufacture of the product to delivery of the ordered product to the user, the step of forming the tunnel oxide film requires the mask ROM chip as in the above example. It is more advantageous to incorporate it in the latter half of the manufacturing process.

【0090】次に、他の製造方法について説明する。ま
ず、先程の製造方法例の場合と同じ順序で、不純物濃度
の低いP型基板111の主面上にNウェル112および
酸化膜113が形成される(図10(a),(b))参
照)。次に、基板111の主面のうち、メモリセルアレ
イ部Aに対応する部分にのみN型不純物が選択的に注入
される。これによって、図10(c)に示されるよう
に、各々が1本のワード線として用いられる、紙面に対
して垂直な方向に延びる複数の帯状のN型不純物拡散層
122が形成される。
Next, another manufacturing method will be described. First, an N well 112 and an oxide film 113 are formed on the main surface of a P-type substrate 111 having a low impurity concentration in the same order as in the above-described example of the manufacturing method (see FIGS. 10A and 10B). ). Next, an N-type impurity is selectively implanted only into a portion corresponding to the memory cell array portion A in the main surface of the substrate 111. As a result, as shown in FIG. 10C, a plurality of band-shaped N-type impurity diffusion layers 122 each used as one word line and extending in a direction perpendicular to the paper surface are formed.

【0091】次に、酸化膜113のうち、メモリセルが
形成されるべき領域MCの各々に対応する部分のみが、
このメモリセルアレイ部Aに記憶させるべきデータに応
じて選択的に、トンネル現象が生じ得る厚さとなるよう
に処理される。これによって、図11(a)に示される
ように、メモリセルが形成されるべき領域MCのうちの
いくつかにトンネル酸化膜123が形成される。その
後、トンネル酸化膜123を含む酸化膜113上に、ポ
リシリコン層115および金属層116による二層構造
の導電層200が選択的に形成される(図11(b)参
照)。メモリセルアレイ部Aにおいて、導電層200
は、N型不純物拡散層122の各々と直交するように帯
状に複数本形成される。これら帯状の導電層200の各
々は1本のワード線として用いられる。周辺部Bおよび
Cにおいて、導電層200はゲート電極として用いられ
る。次に、基板111の主面のうち、PチャネルMOS
トランジスタ領域Bに対応する部分に、P型不純物が選
択的に注入され、基板111の主面のうち、Nチャネル
MOSトランジスタ領域Cに対応する部分に、N型不純
物が選択的に注入される。これによって、図11(c)
に示されるように、PチャネルMOSトランジスタ領域
Bに、ソースおよびドレインとして用いられるP型不純
物拡散層118が形成され、NチャネルMOSトランジ
スタCにおいても、ソースおよびドレインとして用いら
れるN型不純物拡散層117が形成される。次に、メモ
リセルアレイ部Aならびに周辺部BおよびCの表面の段
差を緩和するために、基板111の主面上全体に絶縁膜
119が形成される。
Next, only a portion of the oxide film 113 corresponding to each of the regions MC where the memory cells are to be formed,
Processing is selectively performed according to data to be stored in the memory cell array section A so as to have a thickness at which a tunnel phenomenon can occur. As a result, as shown in FIG. 11A, the tunnel oxide film 123 is formed in some of the regions MC where the memory cells are to be formed. Thereafter, a conductive layer 200 having a two-layer structure including the polysilicon layer 115 and the metal layer 116 is selectively formed on the oxide film 113 including the tunnel oxide film 123 (see FIG. 11B). In the memory cell array section A, the conductive layer 200
Are formed in a plurality of strips so as to be orthogonal to each of the N-type impurity diffusion layers 122. Each of these strip-shaped conductive layers 200 is used as one word line. In the peripheral portions B and C, the conductive layer 200 is used as a gate electrode. Next, of the main surface of the substrate 111, a P-channel MOS
P-type impurities are selectively implanted into portions corresponding to transistor regions B, and N-type impurities are selectively implanted into portions of the main surface of substrate 111 corresponding to N-channel MOS transistor regions C. As a result, FIG.
, A P-type impurity diffusion layer 118 used as a source and a drain is formed in a P-channel MOS transistor region B, and an N-type impurity diffusion layer 117 used as a source and a drain also in an N-channel MOS transistor C Is formed. Next, an insulating film 119 is formed on the entire main surface of the substrate 111 in order to reduce the steps on the surfaces of the memory cell array portion A and the peripheral portions B and C.

【0092】次に、図12(a)に示されるように、絶
縁膜119に選択的にコンタクトホール120が開口さ
れる。メモリセルアレイ部Aにおいて、コンタクトホー
ル120は導電層200が露出するように設けられる。
PチャネルMOSトランジスタ領域Bにおいて、コンタ
クトホール120はP型不純物拡散層118が露出する
ように設けられる。NチャネルMOSトランジスタ領域
Cにおいて、コンタクトホール120はN型不純物拡散
層117が露出するように設けられる。最後に、図12
(b)に示されるように、アルミニウム等の金属による
導電層121が、コンタクトホール120を埋めるよう
に、絶縁膜119上に選択的に形成される。メモリセル
アレイ部Aにおいて、導電層121は、ワード線である
二層構造の導電層200にそれぞれ接続される配線とし
て設けられる。周辺部BおよびCにおいて、導電層12
1はMOSトランジスタのソースおよびドレインに接続
される配線として用いられる。
Next, as shown in FIG. 12A, a contact hole 120 is selectively formed in the insulating film 119. In the memory cell array portion A, the contact hole 120 is provided so that the conductive layer 200 is exposed.
In P channel MOS transistor region B, contact hole 120 is provided such that P type impurity diffusion layer 118 is exposed. In N channel MOS transistor region C, contact hole 120 is provided such that N type impurity diffusion layer 117 is exposed. Finally, FIG.
As shown in (b), a conductive layer 121 made of a metal such as aluminum is selectively formed on the insulating film 119 so as to fill the contact hole 120. In the memory cell array portion A, the conductive layer 121 is provided as a wiring connected to the conductive layer 200 having a two-layer structure as a word line. In the peripheral portions B and C, the conductive layer 12
Reference numeral 1 is used as a wiring connected to the source and drain of the MOS transistor.

【0093】このように、この製造方法によれば、メモ
リセルアレイにデータを記憶させるための、トンネル酸
化膜を形成する工程が、マスクROMの製造工程の前半
に組み込まれる。しかし、基板の表面を平坦化するため
の絶縁膜を一部の領域にのみ選択的に形成する必要がな
いとともに、ワード線とMOSトランジスタのゲート電
極とを同時に形成することができるという利点もある。
As described above, according to this manufacturing method, the step of forming a tunnel oxide film for storing data in the memory cell array is incorporated in the first half of the mask ROM manufacturing step. However, there is an advantage that an insulating film for planarizing the surface of the substrate need not be selectively formed only in a part of the region, and that the word line and the gate electrode of the MOS transistor can be formed simultaneously. .

【0094】以上のように、本実施例のマスクROMの
製造方法は単一ではないので、考えられる製造方法のう
ち、その製品の構造上の条件や目的に応じた製造方法が
選択されればよい。
As described above, since the manufacturing method of the mask ROM of this embodiment is not unique, if a manufacturing method according to the structural conditions and purpose of the product is selected from the possible manufacturing methods, Good.

【0095】次に、図9や、図11(a)に示される工
程においてトンネル酸化膜を形成する方法の具体例とし
て、2つの方法を説明する。第1の方法は、図9および
図11(a)において酸化膜113のうち、トンネル酸
化膜を有するメモリセルが形成されるべき領域に対応す
る部分のみをエッチング処理によって、トンネル現象が
生じ得る厚さとなるまで除去する方法である。図13
は、第2の方法を説明するための断面図である。図13
には、トンネル酸化膜を有する1つのメモリセルが形成
されるべき領域に対応する部分の断面図が示される。第
2の方法によれば、まず、ワード線であるN型不純物拡
散層122が露出するように、酸化膜113にコンタク
トホール状の開口部が設けられる(図13(a),
(b)参照)。その後、図13(c)に示されるよう
に、露出したN型拡散層122表面および酸化膜113
表面が全体に薄く酸化される。これによって、N型拡散
層122のうち開口部が設けられた部分にのみトンネル
現象が生じ得る厚さの薄い酸化膜123が形成される。
Next, two methods will be described as specific examples of a method of forming a tunnel oxide film in the steps shown in FIGS. 9 and 11A. In the first method, only a portion corresponding to a region where a memory cell having a tunnel oxide film is to be formed in the oxide film 113 in FIGS. It is a method to remove until it becomes. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a second method. FIG.
2 shows a sectional view of a portion corresponding to a region where one memory cell having a tunnel oxide film is to be formed. According to the second method, first, a contact hole-shaped opening is provided in oxide film 113 such that N-type impurity diffusion layer 122 serving as a word line is exposed (FIG. 13A,
(B)). Thereafter, as shown in FIG. 13C, the surface of the exposed N-type diffusion layer 122 and the oxide film 113 are exposed.
The surface is thinly oxidized. As a result, a thin oxide film 123 that can cause a tunnel phenomenon is formed only in the portion of the N-type diffusion layer 122 where the opening is provided.

【0096】図14(a)は、本発明の他の実施例のマ
スクROMにおける任意のメモリセルの構造を示す断面
図である。図14(b)は、本実施例のマスクROMに
おけるメモリセルアレイの構造を示す平面図および断面
図である。
FIG. 14A is a sectional view showing the structure of an arbitrary memory cell in a mask ROM according to another embodiment of the present invention. FIG. 14B is a plan view and a cross-sectional view showing the structure of the memory cell array in the mask ROM of this example.

【0097】図14(a)を参照して、本実施例のマス
クROMにおいて、各メモリセルは、P- 型の半導体基
板11上にN型不純物拡散層によって形成された第1の
導電層12と、この導電層12上にシリコン酸化物など
によって形成された絶縁膜14と、絶縁膜14上に金属
やポリシリコンなどによって形成された第2の導電層1
3とを含む。N型不純物拡散層12上における絶縁膜1
4の厚さは、導電層13への高電圧の印加に応答して導
電層13からこの絶縁膜14を介してN型不純物拡散層
12に電子が移動する、いわゆるトンネル現象が生じる
程度に薄い。膜厚がこのような厚さに調整されている部
分(図において破線で囲まれる部分)はトンネル酸化膜
と呼ばれる。各メモリセルにおけるトンネル酸化膜の厚
さは、そのメモリセルに記憶されるべきデータに応じて
決定される。
Referring to FIG. 14A, in the mask ROM of this embodiment, each memory cell has a first conductive layer 12 formed by an N type impurity diffusion layer on a P type semiconductor substrate 11. And an insulating film 14 formed of silicon oxide or the like on the conductive layer 12, and a second conductive layer 1 formed of metal or polysilicon on the insulating film 14.
3 is included. Insulating film 1 on N-type impurity diffusion layer 12
The thickness of 4 is so small that electrons move from the conductive layer 13 to the N-type impurity diffusion layer 12 through the insulating film 14 in response to application of a high voltage to the conductive layer 13, that is, a so-called tunnel phenomenon occurs. . A portion where the film thickness is adjusted to such a thickness (a portion surrounded by a broken line in the figure) is called a tunnel oxide film. The thickness of the tunnel oxide film in each memory cell is determined according to data to be stored in the memory cell.

【0098】次に、メモリセルアレイの構造に先立っ
て、本実施例のマスクROMにおけるメモリセルの動作
原理について図15を参照しながら説明する。図15
は、トンネル酸化膜15の膜厚tTUN と、導電層12お
よび13間に一定の高電界を印加したときにトンネル現
象によって導電層12および13間に流れる電流(以下
トンネル電流と呼ぶ)JTUN との関係を示すグラフであ
る。
Next, prior to the structure of the memory cell array, the operation principle of the memory cells in the mask ROM of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG.
Is the thickness t TUN of the tunnel oxide film 15 and the current J TUN that flows between the conductive layers 12 and 13 by a tunnel phenomenon when a constant high electric field is applied between the conductive layers 12 and 13 (hereinafter referred to as a tunnel current). 6 is a graph showing a relationship with the graph.

【0099】トンネル電流については、たとえば、文献
“Analysis and Modeling of Floating-Gate EEPROM Ce
lls (IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL,
ED-33, NO.6, JUNE 1986, P835〜844 )”において説明
されている。
For the tunnel current, see, for example, the document “Analysis and Modeling of Floating-Gate EEPROM Ce”.
lls (IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL,
ED-33, NO. 6, JUNE 1986, P835-844) ".

【0100】さて、上記文献によれば、導電層12およ
び13間にETUNで表わされる大きさの電界が印加され
た場合に導電層12および13間にトンネル酸化膜15
を介して流れる電流の大きさJTUN は次式で表わされ
る。
According to the above document, when an electric field having a magnitude represented by E TUN is applied between the conductive layers 12 and 13, the tunnel oxide film 15 is formed between the conductive layers 12 and 13.
The magnitude J TUN of the current flowing through is expressed by the following equation.

【0101】[0101]

【数1】 (Equation 1)

【0102】上記式(1)においてαおよびβはいずれ
も定数を表わす。ここで、電界ETU N は、トンネル酸化
膜15の膜厚tTUNと導電層13への印加電圧VTUN と
を用いて、次式で表わされる。
In the above equation (1), α and β both represent constants. Here, the electric field E TU N, using a voltage applied VTUN in the film thickness t TUN and the conductive layer 13 of the tunnel oxide film 15 is expressed by the following equation.

【0103】[0103]

【数2】 (Equation 2)

【0104】したがって、上記式(1)および(2)か
ら、導電層13に電圧VTUN を印加した場合に流れるト
ンネル電流JTUN の大きさを、トンネル酸化膜15の膜
厚t TUN ごとに求めることができる。図15には、上記
式(1)および(2)に基づいて参照された、トンネル
酸化膜の膜厚tTUN とトンネル電流JTUN との関係が示
される。
Therefore, the above equations (1) and (2)
Then, the voltage VTUNFlow when applying
Channel current JTUNThe size of the tunnel oxide film 15
Thickness t TUNYou can ask for each. FIG.
Tunnel referenced based on equations (1) and (2)
Oxide film thickness tTUNAnd tunnel current JTUNShows the relationship
Is done.

【0105】図15からわかるように、トンネル酸化膜
の膜厚tTUN が非常に厚い場合には、トンネル電流J
TUN の大きさはトンネル酸化膜の膜厚tTUN にほとんど
影響されず極めて小さい値となる。しかし、膜厚tTUN
が十分に薄ければ、トンネル電流JTUN は十分に大きく
なり、トンネル酸化膜15の膜厚tTUN に応じて大きく
変化する。たとえば、導電層13への印加電圧VTUN
約25Vであるとき、膜厚tTUN が10nmのトンネル
酸化膜15を介して導電層12および13間に流れる電
流JTUN は約数十μAである。したがって、任意のメモ
リセルにおいて、導電層13に所定の大きさの電圧を印
加し、このとき流れるトンネル電流の大きさを検出すれ
ば、このメモリセルにおけるトンネル酸化膜15の膜厚
を判別することができる。
As can be seen from FIG. 15, when the thickness t TUN of the tunnel oxide film is very large, the tunnel current J
The size of TUN is a very small value that is hardly affected by the thickness t TUN of the tunnel oxide film. However, the film thickness t TUN
Is sufficiently thin, the tunnel current J TUN becomes sufficiently large, and greatly changes according to the thickness t TUN of the tunnel oxide film 15. For example, when applied voltage V TUN to conductive layer 13 is about 25 V, current J TUN flowing between conductive layers 12 and 13 through tunnel oxide film 15 having a thickness t TUN of 10 nm is about several tens μA. . Therefore, in a given memory cell, by applying a voltage of a predetermined magnitude to the conductive layer 13 and detecting the magnitude of the tunnel current flowing at this time, the thickness of the tunnel oxide film 15 in this memory cell can be determined. Can be.

【0106】そこで、メモリセルアレイ内のメモリセル
を、トンネル酸化膜15の膜厚が異なる3種類以上につ
くり分ければ、1つのメモリセルに複数ビットのデータ
が記憶される。たとえば、メモリセルが、トンネル酸化
膜15の膜厚が異なる3種類につくり分けられた場合、
これら3種類のメモリセルの記憶データを、トンネル酸
化膜15の膜厚に応じて3種類のデータに対応させれ
ば、記憶データを読出したいメモリセルの導電層13に
所定の大きさ(たとえば25V)の電圧を印加したとき
にこのメモリセルの導電層12および13間に流れるト
ンネル電流の大きさを検知することによって、このメモ
リセルの記憶データが前記3種類のデータのうちのいず
れであるかを判別できる。
Therefore, if memory cells in the memory cell array are divided into three or more types having different thicknesses of the tunnel oxide film 15, data of a plurality of bits is stored in one memory cell. For example, when memory cells are formed into three types having different thicknesses of the tunnel oxide film 15,
If the storage data of these three types of memory cells are made to correspond to the three types of data according to the thickness of the tunnel oxide film 15, the conductive layer 13 of the memory cell from which the storage data is to be read has a predetermined size (for example, 25V). By detecting the magnitude of the tunnel current flowing between the conductive layers 12 and 13 of the memory cell when the voltage of (3) is applied, which of the three types of data is stored in the memory cell is detected. Can be determined.

【0107】具体的には、図15からわかるように、導
電層13への印加電圧VTUN の大きさが同じであれば、
トンネル酸化膜15の膜厚tTUN の薄いメモリセルほ
ど、トンネル電流JTUN は大きい。したがって、前記3
種類のメモリセルのうち最も薄い膜厚tTUN1のトンネル
酸化膜15を有するメモリセルに流れるトンネル電流の
大きさITUN1,最も厚い膜厚tTUN3のトンネル酸化膜1
5を有するメモリセルへ流れるトンネル電流の大きさI
TUN3,およびこれらの中間の膜厚tTUN2の酸化膜15を
有するメモリセルに流れるトンネル電流の大きさITUN2
のうちのいずれに、前記検知したトンネル電流の大きさ
が一致するかを判別すれば、所望のメモリセルのトンネ
ル酸化膜15の厚さ、すなわち記憶データを読出すこと
ができる。
More specifically, as can be seen from FIG. 15, if the magnitude of the voltage V TUN applied to the conductive layer 13 is the same,
A memory cell having a smaller thickness t TUN of the tunnel oxide film 15 has a larger tunnel current J TUN . Therefore, the above 3
Type of tunnel current flowing through the memory cell having a tunnel oxide film 15 of the thinnest thickness t TUN1 of the memory cell size I TUN1, the thickest thickness t TUN3 tunnel oxide film 1
Of the tunnel current flowing through the memory cell having
TUN3, and magnitude I of a tunnel current flowing through the memory cell having the oxide film 15 of these intermediate thickness t TUN2 TUN2
It is possible to read the stored data, that is, the thickness of the tunnel oxide film 15 of the desired memory cell, by determining which of the above two cases corresponds to the magnitude of the detected tunnel current.

【0108】次に、図14(b)を参照しながら、本実
施例のマスクROMにおけるメモリセルアレイの構造を
説明する。図14(b)には、各メモリセルに記憶させ
ることができるデータが3種類である場合が例示され
る。
Next, the structure of the memory cell array in the mask ROM of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14B illustrates a case where three types of data can be stored in each memory cell.

【0109】メモリセルアレイは、P- 型の半導体基板
11上に帯状に形成された複数の第1導電層12と、こ
れら複数の帯状の第1導電層12上を含む半導体基板1
1上全面に形成された絶縁膜14と、絶縁膜14上に、
複数の第1導電層12の各々に直交するように互いに平
行に形成された、複数の帯状の第2導電層13とを含
む。第1導電層12と第2導電層13との交点100に
おける絶縁膜14の膜厚が、たとえば図15におけるt
TUN1,tTUN2,およびtTUN3の3種類に製造時に予めつ
くり分けられる。そして、これら交点100の各々が1
つのメモリセルとして用いられる。図14(a)には、
これらの交点100のうちの任意の1つの断面図が示さ
れている。
The memory cell array includes a plurality of first conductive layers 12 formed in a band shape on a P type semiconductor substrate 11 and a semiconductor substrate 1 including the plurality of band-shaped first conductive layers 12.
1, an insulating film 14 formed over the entire surface,
A plurality of strip-shaped second conductive layers formed in parallel to each other so as to be orthogonal to each of the plurality of first conductive layers; The thickness of the insulating film 14 at the intersection 100 between the first conductive layer 12 and the second conductive layer 13 is, for example, t in FIG.
TUN1 , tTUN2 , and tTUN3 are preliminarily formed at the time of manufacturing. Each of these intersections 100 is 1
Used as one memory cell. In FIG. 14A,
A cross-sectional view of any one of these intersections 100 is shown.

【0110】したがって、このメモリセルアレイは、t
TUN1の膜厚のトンネル酸化膜15を有するメモリセル1
00aと、tTUN2の膜厚のトンネル酸化膜15を有する
メモリセル100bと、tTUN3の膜厚のトンネル酸化膜
15を有するメモリセル100cとを含む。メモリセル
アレイ内のいずれか1つのメモリセルの記憶データを読
出すには、複数の第1導電層12のうちこのメモリセル
に対応するもの1つの電位および、複数の第2導電層1
3のうちこのメモリセルに対応するもの1つの電位をそ
れぞれ、所定の高電位(たとえば25V程度)および0
Vとし、このとき、このメモリセルに対応する第1また
は第2の導電層12または13に流れる電流を、前述の
トンネル電流JTUN として検知すればよい。
Therefore, this memory cell array has
Memory cell 1 having tunnel oxide film 15 having a thickness of TUN1
Including a 00a, a memory cell 100b having a film thickness of the tunnel oxide film 15 t TUN2, and a memory cell 100c having a film thickness of the tunnel oxide film 15 of t TUN3. To read data stored in any one of the memory cells in the memory cell array, the potential of one of the plurality of first conductive layers 12 corresponding to the memory cell and the plurality of second conductive layers 1
3, one of which corresponds to this memory cell is set to a predetermined high potential (for example, about 25 V) and 0
V, and at this time, a current flowing through the first or second conductive layer 12 or 13 corresponding to the memory cell may be detected as the above-described tunnel current J TUN .

【0111】このように、本実施例によれば、トンネル
酸化膜の膜厚によってトンネル電流の大きさが異なるこ
とを利用して、1つのメモリセルに記憶されるデータ量
が多ビット化される。トンネル酸化膜15は、たとえ
ば、電気的に書込みおよび消去可能な読出し専用記憶装
置であるEEPROM(Electrically Erasable and re
Programmable Read Only Memory )の製造工程において
メモリセルを形成する際に従来より用いられている技術
を適用することによって形成することができる。したが
って、本実施例のメモリセルアレイは、従来の製造技術
を利用した比較的簡単な製造工程によって実現される。
As described above, according to the present embodiment, the amount of data stored in one memory cell is increased by utilizing the fact that the magnitude of the tunnel current varies depending on the thickness of the tunnel oxide film. . The tunnel oxide film 15 is, for example, an electrically erasable and reproducible (EEPROM) which is a read-only memory device that can be electrically written and erased.
A memory cell can be formed by applying a conventionally used technique when forming a memory cell in a manufacturing process of a programmable read only memory. Therefore, the memory cell array of the present embodiment is realized by a relatively simple manufacturing process using the conventional manufacturing technology.

【0112】また、各メモリセルの半導体基板11上に
おける占有面積は、第1導電層11および13の幅によ
って決定される。したがって、前記占有面積の最小値
は、現在の製造技術におけるラインアンドスペースの限
界値によって決定されるため、このマスクROMの各メ
モリセルは、電界効果トランジスタ型のメモリセルより
もはるかに微細化できる。
The occupied area of each memory cell on semiconductor substrate 11 is determined by the width of first conductive layers 11 and 13. Therefore, since the minimum value of the occupied area is determined by the limit value of the line and space in the current manufacturing technology, each memory cell of the mask ROM can be made much smaller than the memory cell of the field effect transistor type. .

【0113】このように本実施例によれば、各メモリセ
ルに複数ビットのデータが予め記憶されており、かつ、
チップ上におけるメモリセルの大容量化に有利な、メモ
リセルアレイを、比較的簡単な製造工程で得ることが可
能となる。したがって、半導体記憶装置において同一面
積内に記憶できる情報量が、従来の製造技術の応用で飛
躍的に増加されるので、大容量のマスクROMが実現さ
れる。
As described above, according to the present embodiment, a plurality of bits of data are stored in each memory cell in advance, and
A memory cell array that is advantageous for increasing the capacity of memory cells on a chip can be obtained by a relatively simple manufacturing process. Therefore, the amount of information that can be stored in the same area in the semiconductor memory device is drastically increased by the application of the conventional manufacturing technology, so that a large-capacity mask ROM is realized.

【0114】上記実施例では、P- 型半導体基板上に第
1の導電層12,第2の導電層13,および絶縁膜14
が形成された場合が示されたが、N- 型の半導体基板上
にこれらが形成されても、同様の効果が得られる。ま
た、第1導電層12,第2導電層13,および絶縁膜1
4は、それぞれ、不純物拡散層,金属やポリシリコン,
およびシリコン酸化物によって必ずしも形成されなくて
もよく、前述したような原理でのデータ読出しが可能で
あれば、他の材料によって形成されてもよい。
In the above embodiment, the first conductive layer 12, the second conductive layer 13, and the insulating film 14 are formed on the P type semiconductor substrate.
Is shown, but the same effect can be obtained even if these are formed on an N type semiconductor substrate. Also, the first conductive layer 12, the second conductive layer 13, and the insulating film 1
4 is an impurity diffusion layer, a metal or polysilicon,
And it is not necessarily formed of silicon oxide, and may be formed of another material as long as data can be read on the above-described principle.

【0115】さらに、上記実施例のメモリセルアレイに
おいては、メモリセルのトンネル酸化膜の膜厚は3種類
であったが、メモリセルのトンネル酸化膜の膜厚が4種
類以上につくり分けられた場合でも、上記実施例と同様
の効果が得られる。
Further, in the memory cell array of the above embodiment, the thickness of the tunnel oxide film of the memory cell is three types, but when the thickness of the tunnel oxide film of the memory cell is divided into four or more types. However, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

【0116】なお、上記実施例の説明にあたって示され
た電圧値,電流値等の具体的な数値は、現在の製造技術
や実験データ等に基づいて得られた標準的な値であり、
実施に際しては種々の条件に応じて変動してよい。
Note that the specific numerical values such as the voltage value and the current value shown in the description of the above embodiment are standard values obtained based on current manufacturing technology, experimental data, and the like.
In practice, it may vary according to various conditions.

【0117】[0117]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、第1の
帯状導電層と第2の帯状特徴点層との交点における絶縁
膜の厚さを2種類以上とすることによって、マスクRO
Mにおけるメモリセルの集積度を大幅に向上させること
ができる。さらに、交点の絶縁膜の厚さをトンネル現象
が生じ得る範囲の3種類以上としたり、トンネル現象が
生じ得ない範囲の厚さ及びトンネル現象が生じ得る範囲
の2つ以上の厚さの3種類以上とすることによって、1
つのメモリセルに記憶される情報量が2ビット以上に増
大するので、マスクROMの記憶容量が飛躍的に増大す
る。
As described above, according to the present invention, by setting the thickness of the insulating film at the intersection of the first strip-shaped conductive layer and the second strip-shaped feature point layer to be two or more, the mask RO can be formed.
The degree of integration of memory cells in M can be greatly improved. Further, the thickness of the insulating film at the intersection is set to three or more types in a range where a tunnel phenomenon can occur, or three types of thicknesses in a range in which a tunnel phenomenon cannot occur and two or more in a range where a tunnel phenomenon can occur. By doing the above, 1
Since the amount of information stored in one memory cell increases to 2 bits or more, the storage capacity of the mask ROM dramatically increases.

【0118】それゆえ、各メモリセルの微細化および構
造の単純化が可能となるとともにおよび記憶容量の大容
量化に極めて有利なマスクROMが得られる。
Therefore, it is possible to obtain a mask ROM which can miniaturize and simplify the structure of each memory cell and is extremely advantageous for increasing the storage capacity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例のマスクROMのメモリセル
アレイの構造を示す平面図および断面図である。
FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view showing a structure of a memory cell array of a mask ROM according to one embodiment of the present invention.

【図2】本実施例のマスクROMの全体構成を示す概略
ブロック図である。
FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating an overall configuration of a mask ROM of the present embodiment.

【図3】本実施例のマスクROMにおける、トンネル酸
化膜を有するメモリセルとトンネル酸化膜を有さないメ
モリセルとの電気的特性の違いを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a difference in electrical characteristics between a memory cell having a tunnel oxide film and a memory cell not having a tunnel oxide film in the mask ROM of the present embodiment.

【図4】図2における高電圧印加回路の具体的構成の一
例を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a specific configuration of a high voltage application circuit in FIG. 2;

【図5】2つの導電層間に介在された酸化膜を介してこ
れら2つの導電層間に流れる電流の大きさと、これら2
つの導電層間の電圧印加によって酸化膜に予期された電
界の強さとの関係を示すグラフである。
FIG. 5 shows the magnitude of a current flowing between two conductive layers via an oxide film interposed between the two conductive layers,
5 is a graph showing a relationship between an electric field expected in an oxide film by applying a voltage between two conductive layers.

【図6】図2におけるセンスアンプの構成量を示す回路
である。
FIG. 6 is a circuit showing a configuration amount of a sense amplifier in FIG. 2;

【図7】本実施例のマスクROMの第1の製造方法例に
含まれる製造工程の一部を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process included in the first example of the manufacturing method of the mask ROM according to the embodiment.

【図8】前記第1の製造方法例に含まれる他の製造工程
を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another manufacturing step included in the first manufacturing method example.

【図9】前記第1の製造方法例に含まれるさらに他の製
造工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another manufacturing process included in the first manufacturing method example.

【図10】本実施例のマスクROMの第2の製造方法例
に含まれる製造工程の一部を示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process included in the second example of the manufacturing method of the mask ROM of the present embodiment.

【図11】前記第2の製造方法例に含まれる他の製造工
程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another manufacturing step included in the second manufacturing method example.

【図12】前記第2の製造方法例に含まれるさらに他の
製造工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing still another manufacturing step included in the second manufacturing method example.

【図13】実施例におけるトンネル酸化膜の形成方法の
一例を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an example of a method for forming a tunnel oxide film in an example.

【図14】本発明の他の実施例のマスクROMにおける
メモリセルアレイおよび各メモリセルの構造を示す断面
図および平面図である。
FIG. 14 is a sectional view and a plan view showing the structure of a memory cell array and each memory cell in a mask ROM according to another embodiment of the present invention.

【図15】実施例のマスクROMにおけるメモリセルの
動作原理を説明するための図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining the operation principle of the memory cell in the mask ROM of the example.

【図16】PN接合をメモリセルとして用いたマスクR
OMのメモリアレイ構造を示す平面図および断面図であ
る。
FIG. 16 shows a mask R using a PN junction as a memory cell.
It is the top view and sectional drawing which show the memory array structure of OM.

【図17】PN接合をメモリセルとして用いたマスクR
OMの製造方法に含まれる製造工程の一部を示す断面図
である。
FIG. 17 shows a mask R using a PN junction as a memory cell.
It is sectional drawing which shows a part of manufacturing process contained in the manufacturing method of OM.

【図18】PN接合をメモリセルとして用いたマスクR
OMの製造方法に含まれる他の製造工程を示す断面図で
ある。
FIG. 18 shows a mask R using a PN junction as a memory cell.
It is sectional drawing which shows the other manufacturing process contained in the manufacturing method of OM.

【図19】PN接合をメモリセルとして用いたマスクR
OMの製造方法に含まれるさらに他の製造工程を示す断
面図である。
FIG. 19 shows a mask R using a PN junction as a memory cell.
It is sectional drawing which shows the further another manufacturing process contained in the manufacturing method of OM.

【図20】1つのMOSトランジスタを1つのメモリセ
ルとして用いる従来の多値メモリにおける各メモリセル
の構造を示す断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view showing a structure of each memory cell in a conventional multilevel memory using one MOS transistor as one memory cell.

【図21】図20で示される構造のメモリセルの動作原
理を説明するための図である。
21 is a diagram for explaining the operation principle of the memory cell having the structure shown in FIG.

【図22】非弾性トンネル効果を利用した従来の多値メ
モリにおける、各メモリセルの構造を示す断面図および
メモリセルアレイの構造を示す平面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a structure of each memory cell and a plan view showing a structure of a memory cell array in a conventional multi-valued memory using an inelastic tunnel effect.

【図23】非弾性トンネル効果を利用した従来の多値メ
モリにおける、各メモリセルの動作原理を説明するため
の図である。
FIG. 23 is a diagram for explaining the operation principle of each memory cell in a conventional multilevel memory using an inelastic tunnel effect.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,111 半導体基板 3,12 第1導電層 6,13 第2導電層 14 絶縁膜 15 トンネル酸化膜 5,5a,5b,100,100a,100b,100
c メモリセル 2 分離層 4,113,119 酸化膜 112 Nウェル 115 ポリシリコン層 116 金属層 117 MOSトランジスタのソースおよびドレインを
形成するN型不純物拡散層 118 MOSトランジスタのソースおよびドレインを
形成するP型不純物拡散層 120 コンタクトホール 122 ビット線を形成するN型不純物拡散層 123 トンネル酸化膜 121,124 配線用導電層 200 二層構造の導電層 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
1,11,111 Semiconductor substrate 3,12 First conductive layer 6,13 Second conductive layer 14 Insulating film 15 Tunnel oxide film 5,5a, 5b, 100,100a, 100b, 100
c Memory cell 2 Isolation layer 4, 113, 119 Oxide film 112 N well 115 Polysilicon layer 116 Metal layer 117 N-type impurity diffusion layer forming source and drain of MOS transistor 118 P-type forming source and drain of MOS transistor Impurity diffusion layer 120 Contact hole 122 N-type impurity diffusion layer forming a bit line 123 Tunnel oxide film 121, 124 Conductive layer for wiring 200 Conductive layer of two-layer structure In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−209155(JP,A) 特開 昭59−168664(JP,A) 特開 平2−150063(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/10 H01L 27/112 H01L 21/8246────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-58-209155 (JP, A) JP-A-59-168664 (JP, A) JP-A-2-150063 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 27/10 H01L 27/112 H01L 21/8246

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 予め定められるデータが製造時に予め記
憶されるマスクROMであって、 主面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の前記主面上に左右に間隔をあけて形成
された複数の第1信号線と、 前記複数の第1信号線上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に、前記複数の第1信号線のそれぞれと複
数の交点で交差するように、左右に間隔をあけて形成さ
れた複数の第2信号線とを備え、 前記絶縁膜は、前記複数の交点に対応する部分の各々に
おいて、前記データに対応して、予め定められる複数種
類の厚さのうちのいずれかの厚さを有し、 前記複数種類の厚さの絶縁膜のうちの少なくとも1種類
は、対応する前記第1信号線および対応する第2信号線
間への高電圧の印加に応答して、前記第1信号線および
対応する第2信号線間にトンネル電流が流れ得る範囲の
厚みを有する、マスクROM。
1. A mask ROM in which predetermined data is stored in advance at the time of manufacture, comprising: a semiconductor substrate having a main surface; and a plurality of left and right spaces formed on the main surface of the semiconductor substrate. A first signal line; an insulating film formed on the plurality of first signal lines; and a left and right space on the insulating film so as to intersect each of the plurality of first signal lines at a plurality of intersections. A plurality of second signal lines formed in a gap, wherein the insulating film is formed of a plurality of predetermined thicknesses corresponding to the data at each of the portions corresponding to the plurality of intersections. At least one of the plurality of thicknesses of the insulating film is responsive to application of a high voltage between the corresponding first signal line and the corresponding second signal line. Between the first signal line and the corresponding second signal line. Mask ROM having a thickness within a range in which a tunnel current can flow.
【請求項2】 データを記憶するマスクROMであっ
て、 主面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の前記主面上に、列方向に延在する平行
な複数の第1信号線と、 前記複数の第1信号線上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に、前記複数の第1信号線のそれぞれと複
数の交点で交差するように、行方向に延在する平行な複
数の第2信号線とを備え、 前記絶縁膜は、前記データに応じて、前記複数の交点
で、第1および第2の厚さを有し、 前記複数の交点のうち、前記絶縁膜が前記第1の厚さを
有する交点に第1のトンネル電流を生じさせ、かつ、前
記絶縁膜が前記第2の厚さを有する交点に、第2のトン
ネル電流を生じさせるような予め定められた電圧が前記
絶縁膜に印加され、 前記第1信号線または前記第2信号線の電流に応答し
て、前記第1および第2のトンネル電流を感知し、前記
感知に応答してデータ出力信号を発生する感知手段をさ
らに備えた、マスクROM。
2. A mask ROM for storing data, comprising: a semiconductor substrate having a main surface; a plurality of parallel first signal lines extending in a column direction on the main surface of the semiconductor substrate; An insulating film formed on the plurality of first signal lines; and a plurality of parallel second films extending in the row direction on the insulating film so as to intersect each of the plurality of first signal lines at a plurality of intersections. And two signal lines, wherein the insulating film has first and second thicknesses at the plurality of intersections according to the data, and among the plurality of intersections, the insulating film is the first A predetermined voltage that causes a first tunnel current to occur at an intersection having a thickness of, and the insulating film causes a second tunnel current to occur at an intersection having the second thickness. Responsive to the current of the first signal line or the second signal line applied to the insulating film Te, wherein the first and second tunneling current sensing, further comprising sensing means for generating a data output signal in response to said sensing, the mask ROM.
【請求項3】 データを記憶するマスクROMであっ
て、 主面を有する半導体基板と、 前記半導体基板の前記主面上に、列方向に延在する平行
な複数の第1信号線と、 前記複数の第1信号線上に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に、前記複数の第1信号線のそれぞれと複
数の交点で交差するように、行方向に延在する平行な複
数の第2信号線とを備え、 前記絶縁膜は、前記複数の交点において、前記データに
応じて第1および第2の厚さを有し、 前記第1信号線または前記第2信号線のトンネル電流の
有無を検知して、出力データ信号を発生するトンネル電
流検知手段をさらに備えた、マスクROM。
3. A mask ROM for storing data, comprising: a semiconductor substrate having a main surface; a plurality of parallel first signal lines extending in a column direction on the main surface of the semiconductor substrate; An insulating film formed on the plurality of first signal lines; and a plurality of parallel second films extending in the row direction on the insulating film so as to intersect each of the plurality of first signal lines at a plurality of intersections. And a second signal line, wherein the insulating film has first and second thicknesses at the plurality of intersections in accordance with the data, and a tunnel current of the first signal line or the second signal line. A mask ROM further comprising a tunnel current detecting means for detecting presence / absence and generating an output data signal.
【請求項4】 予め定められるデータが製造時に予め記
憶されるマスクROMの製造方法であって、 半導体基板の主面上に、左右に間隔をあけて複数の第1
信号線を形成するステップと、 前記複数の第1信号線上に絶縁膜を形成するステップ
と、 前記絶縁膜上に、複数の第2信号線を、前記複数の第1
信号線のそれぞれと複数の交点で交差するように、左右
に間隔をあけて形成するステップとを備え、 前記絶縁膜を形成するステップは、前記複数の交点に対
応する前記絶縁膜の各部分を、前記データに対応して、
予め定められる複数種類の厚さのうちのいずれかの厚さ
に形成するステップをさらに含み、 前記複数種類の厚さの少なくとも1種類は、対応する前
記第1信号線および対応する第2信号線間への高電圧の
印加に応答して前記第1信号線および対応する第2信号
線間にトンネル電流が流れ得る範囲の厚みを有するよう
に形成する、マスクROMの製造方法。
4. A method of manufacturing a mask ROM in which predetermined data is stored in advance at the time of manufacturing, wherein a plurality of first ROMs are provided on a main surface of a semiconductor substrate at right and left intervals.
Forming a signal line; forming an insulating film on the plurality of first signal lines; forming a plurality of second signal lines on the insulating film;
Forming at intervals left and right so as to intersect with each of the signal lines at a plurality of intersections, wherein the step of forming the insulating film includes forming each portion of the insulating film corresponding to the plurality of intersections. , Corresponding to the data,
The method further includes the step of forming at least one of a plurality of predetermined thicknesses, wherein at least one of the plurality of thicknesses corresponds to the first signal line and the corresponding second signal line. A method for manufacturing a mask ROM, wherein the mask ROM is formed so as to have a thickness within a range in which a tunnel current can flow between the first signal line and the corresponding second signal line in response to application of a high voltage therebetween.
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