JP2955280B2 - 半導体読み出し専用メモリ - Google Patents

半導体読み出し専用メモリ

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JP2955280B2 JP21841098A JP21841098A JP2955280B2 JP 2955280 B2 JP2955280 B2 JP 2955280B2 JP 21841098 A JP21841098 A JP 21841098A JP 21841098 A JP21841098 A JP 21841098A JP 2955280 B2 JP2955280 B2 JP 2955280B2
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memory
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体読み出し専
用メモリに関し、特に、メモリセルを構成するMOSF
ETが並列に接続されている半導体読み出し専用メモリ
に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の半導体読み出し専用メモ
リ(以下、「ROM」と称する)の等価回路を示してい
る。このROMは、ワード線1と、ワード線1に交差し
て配線された複数のビット線2と、隣接するビット線2
の間に並列に接続したMOSFETからなるメモリセル
3から構成される横型ROMである。各ビット線2の配
線材料としては、金属を用いた金属ビット線方式、ある
いは拡散を用いた拡散ビット線方式が知られている。
【0003】メモリセルを高密度に集積するため、図6
に示されるような接続方式、すなわち、ビット線を主ビ
ット線MB1、MB2、…と、副ビット線SB1、SB2
…からなる階層構造とする階層ビット線方式が提案され
ている。
【0004】図6に示されるような従来例では、各主ビ
ット線(例えば、MB1)が、奇数番目と偶数番目の2
本の副ビット線(例えば、SB1及びSB2)の間に形成
されている。隣接する2本の副ビット線の間には、MO
SFETであるメモリセルMijが、各副ビット線をソー
スあるいはドレインとして接続されており、各列のメモ
リセルMijのゲートはワード線WLjに接続されてい
る。各主ビット線MB1、MB2、…は、センスアンプS
1等あるいはGNDのいずれかに接続されている。ま
た、GNDに接続されている主ビット線とGNDの間に
はトランジスタQ2等が設けられている。奇数番目の副
ビット線SB2m-1(mは1以上の整数)のメモリセルM
i1側(図6において上側)の一端には、バンク選択用M
OSFETBSO1、BSO2、…がそれぞれ接続されて
いる。隣接する2個のMOSFET(例えば、BSO1
及びBSO2)は、それらの間に設けられた奇数番目の
主ビット線(例えば、MB1)にも接続されており、そ
れらのゲートは、1個おきに2本のバンク選択線B
1、BO2のどちらかに接続されている。
【0005】また、偶数番目の副ビット線SB2m(mは
1以上の整数)のメモリセルMij側(図6において下
側)の一端にもバンク選択用MOSFET BSE1、B
SE2、…がそれぞれ接続されている。隣接する2個の
MOSFET(例えば、BSE1及びBSE2)は、それ
らの間に設けられた偶数番目の主ビット線(例えば、M
2)にも接続されており、これらのMOSFETのゲ
ートは、1個おきに2本のバンク選択線BE1、BE2
どちらかに接続されている。
【0006】図7は、図6の回路を拡散ビット線方式で
実施した場合の半導体基板表面のパターン図を示してい
る。
【0007】図6に示す階層ビット線方式のROMは、
図5に示す一般的な横型ROMに対して、主ビット線の
配線ピッチを2倍にすることができる、ビット線におけ
る寄生容量を減少することができる、という利点を有し
ている。さらに、拡散ビット線方式で実施した場合に
は、拡散ビット線の配線抵抗を大幅に低減することがで
き、読み出すメモリセルの位置にかかわらず、読み出し
電流に対する抵抗値が一定となる、という利点を有して
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6の階層ビ
ット線方式においては、バンク選択用MOSFETが、
MOSFETであるメモリセルに直列に接続されるため
に、情報を読み出すための放電電流がバンク選択用MO
SFETの駆動電流に大きく依存することとなる。この
ため、読み出し動作を高速化するには、バンク選択用M
OSFETが形成される部分の面積を増加する必要が生
じ、結果的にチップサイズが増大することになるという
問題がある。
【0009】例えば、メモリセルM41から情報を読み出
す場合を考える。この場合には、バンク選択線BO1
びBE2をハイ、他のバンク選択線BO2及びBE1をロ
ー、ワード線WL1をハイとする。また、主ビット線M
2に接続されたトランジスタQ2の制御信号VG1をハ
イとし、主ビット線MB2をGNDに接続する。
【0010】図4は、この従来例による放電電流の流れ
を模式的に示している。図4に示されるように、放電電
流は、主ビット線MB3→バンク選択用MOSFET B
SO3→副ビット線SB5→メモリセルM41→副ビット線
SB4→バンク選択用MOSFET BSE2→主ビット
線MB2という経路で流れる。このため、放電電流は、
メモリセルM41と直列に接続されている2個のバンク選
択用MOSFET BSO3及びBSE2の駆動電流に大
きく依存する。バンク選択用MOSFETの駆動電流を
大きくすることにより、放電電流を大きくすることは可
能であるが、その部分の面積が増大し、結果的にチップ
サイズの増大につながる。
【0011】本発明は、このような現状に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、上記欠点を解
消し、高密度であり、なおかつ高速読み出し可能なRO
Mを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体読み出し
専用メモリは、複数のメモリセル列を有し、各メモリセ
ル列を構成する複数のメモリトランジスタの共通ソース
及び共通ドレインを構成する第1及び第2の副ビット線
が、それぞれ、第1及び第2のバンク選択用スイッチ回
路を介して、第1及び第2の主ビット線に接続される構
成のバンク選択方式半導体読み出し専用メモリであっ
て、上記複数のバンク選択用スイッチ回路対は、単一の
バンク選択線によりオン/オフ制御される複数の第1バ
ンク選択トランジスタの並列回路、及び上記第1バンク
選択トランジスタよりもチャネル幅が大きい単一のバン
ク選択トランジスタの双方を、その構成要素として形成
されて成り、そのことにより上記目的が達成される。
【0013】前記メモリセル及び前記バンク選択用スイ
ッチは、MOSFETであることが好ましい。
【0014】前記第1の主ビット線及び第2の主ビット
線は金属線により形成され、前記第1の副ビット線及び
第2の副ビット線は拡散層で形成されていることが好ま
しい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0016】図1は、本発明の一実施形態であるROM
の回路の一部を示している。本実施形態のROMは、階
層ビット線方式を採用している。本実施形態は、1ユニ
ット内に2本の主ビット線(例えば、MB1及びMB2
と4本の副ビット線(例えば、SB1、SB2、SB3
びSB4)を含むような複数のユニットから構成された
メモリセル領域を備えている。隣接する2本の副ビット
線の間には、MOSFETである複数個のメモリセルM
ijが接続されている。各副ビット線は、半導体基板に形
成された拡散層からなる。MOSFETは、各副ビット
線の一部をソースあるいはドレインとして有している。
各列のメモリセルMijのゲートは、ワード線WLjに接
続されている。各ユニット内の主ビット線(例えば、M
1及びMB2)は、センスアンプ(例えば、SA1)等
に、又はトランジスタ(例えば、Q2)等を介してGN
Dに接続されている。
【0017】以下、2本の主ビット線MB1、MB2と、
4本の副ビット線SB1、SB2、SB3、SB4、及び4
列のメモリセル列M1n、M2n、M3n、M4nを含むような
ユニットを例にして説明する。副ビット線SB1のメモ
リセルM11側(図1において上側)の一端には、2個の
バンク選択用MOSFET BSO1、BSO2が並列に
接続され、これらのMOSFETのゲートはともにバン
ク選択線BO1に接続されている。副ビット線SB3のメ
モリセルM31側の一端には1個のバンク選択用MOSF
ET BSO3が接続され、このMOSFETのゲートは
バンク選択線BO2に接続されている。隣接するこれら
の3個のバンク選択用MOSFET BSO1、BSO2
及びBSO3は、主ビット線MB1にも接続されている。
【0018】また、副ビット線SB2のメモリセルM2n
側(図1において下側)の一端には1個のバンク選択用
MOSFET BSE1が接続され、そのゲートはバンク
選択線BE1に接続されている。副ビット線SB4のメモ
リセルM4n側の一端には2個のバンク選択用MOSFE
T BSE2、BSE3が並列に接続され、それらのゲー
トはそれぞれバンク選択線BE2と接続されている。こ
れらの3個のバンク選択用MOSFETは主ビット線M
2にも接続されている。
【0019】図2は、図1の回路を拡散ビット線方式で
実施した場合の半導体基板表面のレイアウトパターンの
一例を示している。図7に示す従来の拡散ビット線方式
においては、すべてが同じ幅のバンク選択線BO1、B
2、BE1及びBE2が配線されているが、本実施形態
では、バンク選択線間の間隔は変えずにバンク選択線B
1及びBE2の幅を狭くし、他のバンク選択線BO2
びBE1の幅を広くしている。
【0020】また、幅を狭くしたバンク選択線BO1
びBE2に接続するバンク選択用MOSFETが形成さ
れる部位に、2個のMOSFETを並列に形成してい
る。このような構成にすることにより、面積を変えない
で、バンク選択線BO2及びBE1に接続されるバンク選
択用MOSFETのチャネル幅を広げること、あるいは
バンク選択線BO1及びBE2に接続されるバンク選択用
MOSFETを2個並列に形成することが可能となる。
【0021】このような構成のROMにおいて、メモリ
セルM11から情報を読み出す場合を考える。この場合に
は、バンク選択線BO1及びBE1をハイ、他のバンク選
択線BO2及びBE2をロー、ワード線WL1をハイとす
る。また、主ビット線MB2に接続されたトランジスタ
2の制御信号VG1をハイとすることにより、主ビット
線MB2をGNDに接続する。
【0022】図3は、本実施形態のROMに於ける読み
出し時の電流の流れを模式的に示している。図3に示さ
れるように、メモリセルM11から情報を読み出す放電電
流は、主ビット線MB1→バンク選択用のMOSFET
BSO1及びBSO2→副ビット線SB1→メモリセルM
11→副ビット線SB2→バンク選択用MOSFET BS
1→主ビット線MB2という経路を通って流れる。この
経路では、バンク選択線BO1に対しては、バンク選択
用MOSFETを2個並列に接続し、バンク選択線BE
1に対しては、従来例よりもチャネル幅を広くしたMO
SFETを1個接続している。このため、従来の階層ビ
ット線方式に比べて、放電電流を大きくすることができ
る。その結果、チップサイズを増大させることなく放電
電流を大きくすることができ、読み出し動作の高速化が
可能となる。
【0023】なお、上記実施形態では、マスクROMを
例として挙げたが、本発明は、消去可能プログラマブル
ROM(EPROM)、及び電気的消去可能プログラマ
ブルROM(EEPROM)などにも適用して、本実施
形態の効果と同様の効果を得ることができる。すなわ
ち、本発明は、複数のメモリセルがマトリクス状に配置
されているあらゆる半導体読み出し専用メモリに適用す
ることが可能である。
【0024】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、チップサイズを増大することなく、バンク選択
用MOSFETの駆動電流を大幅に向上することができ
る。これにより、大きな読み出し電流を得られるため、
読み出し動作の高速化を図ることができるとともに、広
い動作マージンを確保できるため、安定した読み出し動
作が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態であるROMの一部を示す
回路図である。
【図2】同実施形態を拡散ビット線方式で実施した場合
の半導体基板表面のパターン図である。
【図3】同実施形態に於いてメモリセルから情報を読み
出す際の放電電流の流れを模式的に示す回路図である。
【図4】従来方式においてメモリセルから情報を読み出
す際の放電電流の流れを模式的に示す回路図である。
【図5】従来の横型ROMの回路図である。
【図6】従来の階層ビット線方式のROMの一部を示す
回路図である。
【図7】図6の従来のROMを拡散ビット線方式で実施
した場合の半導体基板表面のパターン図である。
【符号の説明】
ij メモリセル(MOSFET) MBi 主ビット線 SBi 副ビット線 BO1、BO2 バンク選択線 BE1、BE2 バンク選択線 BSO1〜BSO6 バンク選択用のMOSFET BSE1〜BSE6 バンク選択用のMOSFET

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のメモリセル列を有し、各メモリセ
    ル列を構成する複数のメモリトランジスタの共通ソース
    及び共通ドレインを構成する第1及び第2の副ビット線
    が、それぞれ、第1及び第2のバンク選択用スイッチ回
    路を介して、第1及び第2の主ビット線に接続される構
    成のバンク選択方式半導体読み出し専用メモリであっ
    て、上記複数のバンク選択用スイッチ回路対は、単一の
    バンク選択線によりオン/オフ制御される複数の第1バ
    ンク選択トランジスタの並列回路、及び上記第1バンク
    選択トランジスタよりもチャネル幅が大きい単一のバン
    ク選択トランジスタの双方を、その構成要素として形成
    されて成ることを特徴とする半導体読み出し専用メモ
    リ。
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