JP3110099B2 - 読み出し専用型半導体記憶装置 - Google Patents

読み出し専用型半導体記憶装置

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JP3110099B2
JP3110099B2 JP03247228A JP24722891A JP3110099B2 JP 3110099 B2 JP3110099 B2 JP 3110099B2 JP 03247228 A JP03247228 A JP 03247228A JP 24722891 A JP24722891 A JP 24722891A JP 3110099 B2 JP3110099 B2 JP 3110099B2
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一彦 島川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主としてマスクプロ
グラムROM(以下、「マスクROM」という)などの
読み出し専用型半導体記憶装置に係り、特に大容量化お
よびTAT(ターン・アラウンド・タイム:ROMコー
ドの書き込みから製品完成までの期間)の短縮化を実現
した読み出し専用型半導体記憶装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体記憶装置は、微細加工技術
や回路技術の進歩に伴い、急速に大容量化が進んでい
る。以下、従来の読み出し専用型半導体記憶装置につい
て説明する。図4は従来の読み出し専用型半導体記憶装
置の構成を示す回路図である。なお、図4は、一般にマ
スクROMとして用いられているNOR型コンタクト方
式のマスクROMであり、4ビット分のメモリセルを示
している。
【0003】図4に示すように、トランジスタQ11,
Q21,Q12,Q22は、エンハンスメント型MOS
トランジスタであり、マトリックス状に配列され各々1
ビット分に対応している。また、ワード線W1は、トラ
ンジスタQ11,Q21のゲート電極に接続され、ワー
ド線W2はトランジスタQ12,Q22のゲート電極に
接続されている。また、ビット線B1,B2は、ROM
コードに応じて各トランジスタQ11,Q21,Q1
2,Q22のドレインにコンタクト窓(図示せず)を介
して接続、または非接続される。すなわち、図4に示し
た黒丸は接続点であり、ビット線B1に接続することを
示しており、ROMコード“1”に対応し、また、白丸
は非接続点であり、ROMコード“0”に対応してい
る。
【0004】以上のように構成された従来の読み出し専
用型半導体記憶装置について、以下、その動作を説明す
る。メモリセルすなわちトランジスタQ11,Q21,
Q12,Q22からのデータの読み出しは、行および列
の選択により行なわれる。行の選択は、選択する行のワ
ード線W1またはW2を“H”レベルに設定することに
より行われる。また、列の選択は、コラムデコーダ50
により、周知のように、選択された列のビット線B1ま
たはB2のみをセンスアンプ回路(図示せず)に接続す
ることにより行われる。これにより、トランジスタQ1
1,Q21,Q12またはQ22を選択し、データの読
み出しが行われる。
【0005】ここで、トランジスタQ12を選択したと
すると、このトランジスタQ12のドレインはビット線
B1に接続されており、ROMコード“1”に対応して
いるため、ビット線B1の電位は“L”レベルに下がる
こととなる。また、トランジスタQ11,Q21または
Q22を選択したとすると、このトランジスタQ11,
Q21またはQ22のドレインは、ビット線B1および
B2に非接続であり、ROMコード“0”に対応してい
るため、ビット線B1またはB2の電位は、センスアン
プ回路(図示せず)により設定される所定の電位である
“H”レベルに上がる。
【0006】また、図5は従来の読み出し専用型半導体
記憶装置の構成を示す平面図である。なお、図5は図4
に示す従来の読み出し専用型半導体記憶装置の2ビット
分、すなわち、Y部に対応している。図5において、1
00、200はゲート電極、300はソース・ドレイン
となる拡散層、400はアルミニウム配線からなるビッ
ト線であり、図4に示すビット線B1に対応する。50
0はソース・ドレイン拡散層300と、ビット線400
とをROMコードに応じて接続するコンタクト窓であ
る。
【0007】図5に示すように、ゲート電極100は図
4に示したワード線W1に対応し、またゲート電極20
0は図4に示したワード線W2に対応している。図4に
おいて、ROMコードに応じて、ワード線W2となるゲ
ート電極を有するトランジスタQ12のドレインはビッ
ト線B1に接続される。同様に、図5においても、ゲー
ト電極200を有するトランジスタのドレインとなる拡
散層300と、ビット線400とがコンタクト窓500
により電気的に接続されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された従来の読み出し専用型半導体記憶装置で
は、コンタクト窓500の有無をROMコードの1ビッ
ト(“1”および“0”)に対応させている。このよう
な構成ではセルサイズの縮小化すなわち大容量化は、微
細加工技術の進歩のみに律速されているのが現状であ
る。
【0009】一方、同様の設計ルールを用いて、上述従
来例で示したコンタクト方式メモリセルに比べてセルサ
イズを約2分の1程度にしたものとして、従来からよく
知られているNAND型イオン注入方式メモリセル(閾
値レベルをイオン注入により変更したもの。)もある
が、このNAND型イオン注入方式メモリセルの場合
は、コンタクト方式メモリセルに比べてTAT(ターン
アラウンド・タイム:ROMコード書き込みから製品完
成までの期間)が長くなるという問題があった。
【0010】この発明の目的は、上記課題を解決するも
ので、大容量化を実現でき、しかもTATが長くなるこ
とがない読み出し専用型半導体記憶装置を提供すること
である。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明の読み出し専用
型半導体記憶装置は、ビット線と、メモリセル選択用ト
ランジスタと、このメモリセル選択用トランジスタのド
レインに第1のコンタクト窓を介して電気的に接続した
抵抗素子とを備えたものであり、抵抗素子をROMコー
ドに応じた抵抗値に分割した分割点と、ビット線とを第
2のコンタクト窓を介して電気的に接続してROMコー
ドの書き込みを行うものである。
【0012】
【作用】この発明の構成によれば、メモリセル選択用ト
ランジスタのドレインに第1のコンタクト窓を介して抵
抗素子を電気的に接続し、抵抗素子をROMコードに応
じた抵抗値に分割した分割点と、ビット線とを第2のコ
ンタクト窓を介して電気的に接続したことにより、RO
Mコードに応じてメモリセル選択用トランジスタのドレ
インおよびビット線間の抵抗値を設定することができ
る。
【0013】したがって、従来のような1トランジスタ
を用いた1ビット分のROMコード書き込み、すなわち
メモリセル選択用トランジスタのドレインおよびビット
線間を接続するコンタクト窓の有無のみによる2値のデ
ータの書き込みではなく、抵抗素子の分割により、RO
Mコードに応じてメモリセル選択用トランジスタのドレ
インおよびビット線間の抵抗値の設定することによっ
て、1トランジスタを用いた多値のデータの書き込み、
すなわち複数ビット分(2ビット以上)のROMコード
書き込みが可能となる。また、ROMコード書き込みは
コンタクト方式であるため、TAT(ターンアラウンド
・タイム:ROMコード書き込みから製品完成までの期
間)も長くなることがない。
【0014】
【実施例】以下、この発明の一実施例の読み出し専用型
半導体記憶装置について図面を参照しながら説明する。
図1は、この発明の一実施例の読み出し専用型半導体記
憶装置の構成を示す回路図、図2は図1に示す読み出し
専用型半導体記憶装置に書き込んだROMコードを示す
説明図である。なお、図1は8ビット分のメモリセルを
示す。
【0015】図1において、Q11,Q21,Q12,
Q22はエンハンスメント型MOSトランジスタからな
るメモリセル選択用トランジスタ、R1,R2,R3,
R4は各抵抗6,7,8,9,10,11,12,13
からなる抵抗素子、a,b,cは各抵抗素子R1,R
2,R3,R4の分割点、W1,W2は、メモリセル選
択用トランジスタQ11,Q21,Q12,Q22のゲ
ート電極からなるワード線、B1,B2はビット線、黒
丸は接続点、白丸は非接続点を示す。また、M1,M
2,M3,M4は、最小単位のROMコード書き込み領
域すなわちメモリセルを示す。
【0016】図1に示すように、読み出し専用型半導体
記憶装置は、ビット線B1,B2と、メモリセル選択用
トランジスタQ11,Q21,Q12,Q22と、この
メモリセル選択用トランジスタQ11,Q21,Q1
2,Q22のドレインにコンタクト窓(図示せず)を介
して電気的に接続した抵抗素子R1,R2,R3,R4
とを備えたものである。そして、ROMコードの書き込
みは、ROMコードに応じた抵抗値に各抵抗素子R1,
R2,R3,R4を分割しこの分割点a,b,cとビッ
ト線B1,B2とをコンタクト窓(図示せず)を介して
電気的に接続することにより行う。
【0017】各メモリセルM1,M2,M3,M4内の
各抵抗素子R1,R2,R3,R4の抵抗値を2分割
し、3つの分割点a,b,cを設けた。これにより、R
OMコードとしては、図2に示すように“0”,
“1”,“2”,“3”の4値のデータを書き込むこと
が可能である。すなわち、図2に示すデータ“0”を書
き込む場合には、図1に示すメモリセルM1のように全
ての分割点a,b,cをビット線B1に非接続とする。
また、図2に示すデータ“1”を書き込む場合には、図
1に示すメモリセルM3のように分割点cのみをビット
線B1に接続する。また、図2に示すデータ“2”を書
き込む場合には、図1に示すメモリセルM2のように分
割点bのみをビット線B2に接続する。また、図2に示
すデータ“3”を書き込む場合には、図1に示すメモリ
セルM4のように分割点aのみをビット線B2に接続す
る。これにより、各メモリセルM1,M2,M3,M4
内で2ビット分のデータが書き込み可能となり、従来例
の2倍となる。なお、この各分割点a,b,cとビット
線B1,B2とは、コンタクト窓を介して接続する。
【0018】次に、図3はこの発明の一実施例の読み出
し専用型半導体記憶装置の構成を示す平面図である。こ
の図3に示す読み出し専用型半導体記憶装置は、図1に
示すメモリセルM1,M3の部分を示しており、4ビッ
ト分のデータが書き込み可能となっている。また、この
読み出し専用型半導体装置は、従来例と同一のレイアウ
トルールで形成したものである。
【0019】図3において、24はメモリセル選択用ト
ランジスタのドレインまたはソースとなる拡散層、1
4,15は図1に示したワード線W1,W2に対応する
ゲート電極、18はポリシリコン等からなる抵抗素子、
25はアルミニウム配線からなるビット線、16,17
はメモリセル選択用トランジスタのドレインとなる拡散
層24および抵抗素子18間を接続するための第1のコ
ンタクト窓となるコンタクト窓、19,20,21,2
2,23はビット線25および抵抗素子18間を接続す
るための第2のコンタクト窓となるコンタクト窓であ
る。
【0020】図3に示すコンタクト窓16,17は、図
1に示すメモリセルM1,M3において、メモリセル選
択用トランジスタのドレインと抵抗素子R1,R3とを
接続するためのコンタクト窓に対応する。また、図3に
示すコンタクト窓19は、図1に示したメモリセルM3
において、抵抗素子R3の分割点cとビット線B1とを
接続するためのコンタクト窓に対応する。
【0021】また、コンタクト窓20は図1に示すメモ
リセルM3において分割点bおよびビット線B1間を接
続するためのコンタクト窓に対応し、コンタクト窓21
は図1に示すメモリセルM1,M3において分割点aお
よびビット線B1間を接続するためのコンタクト窓に対
応し、コンタクト窓22は図1に示すメモリセルM2に
おいて分割点bおよびビット線B1間を接続するための
コンタクト窓に対応し、コンタクト窓23は図1に示す
メモリセルM1において分割点cおよびビット線B1間
を接続するためのコンタクト窓に対応しているが、この
場合、これらコンタクト窓20,21,22,23は形
成することは不要となる。すなわち、図1に示すように
メモリセルM1,M3において、ビット線B1に接続し
たのは、メモリセルM3内の分割点cのみであり、した
がって、ビット線25に抵抗素子18を接続するための
コンタクト窓としてはコンタクト窓19のみを形成すれ
ば良いこととなる。
【0022】また、抵抗素子18のシート抵抗は、メモ
リセル選択用トランジスタQ11等のオン抵抗と同程度
または、それ以上の値に設定されており、ビット線の電
位は選択したメモリセルの抵抗値に応じて、4レベルの
うちの1つの値に決定されることとなる。次に、このよ
うに構成した読み出し専用型半導体記憶装置の読み出し
動作を説明する。
【0023】メモリセルからのデータの読み出しは、行
および列の選択により行う。行の選択は、選択する行に
対応したワード線を“H”レベルに設定することにより
行う。また、列の選択は、周知のように、コラムデコー
ダXにより、選択した列のビット線のみをセンスアンプ
回路(図示せず)に接続することによって行う。そし
て、このセンスアンプ回路の出力を、周知のADコンバ
ータ(図示せず)により、2値変換することで所定のデ
ータの読み出しを行う。
【0024】このように、メモリセル選択用トランジス
タQ11,Q12,Q21,Q22のドレインにコンタ
クト窓を介して抵抗素子R1,R2,R3,R4を電気
的に接続し、抵抗素子R1,R2,R3,R4をROM
コードに応じた抵抗値に分割した分割点a,b,cと、
ビット線B1,B2とをコンタクト窓を介して電気的に
接続したことにより、ROMコードに応じてメモリセル
選択用トランジスタQ11,Q12,Q21,Q22の
ドレインおよびビット線B1,B2間の抵抗値を設定す
る(図1参照)。
【0025】したがって、従来のように、1トランジス
タを用いた1ビット分のROMコード書き込み、すなわ
ちメモリセル選択用トランジスタのドレインおよびビッ
ト線間を接続するためのコンタクト窓の有無のみによる
2値のデータの書き込みではなく、抵抗素子R1,R
2,R3,R4の抵抗値を2分割し、この分割点a,
b,cおよびビット線B1,B2間を接続することによ
り、ROMコードに応じてメモリセル選択用トランジス
タQ11,Q12,Q21,Q22のドレインおよびビ
ット線B1,B2間の抵抗値の設定することによって、
1トランジスタを用いて複数ビット分すなわち2ビット
以上のROMコード書き込みが可能となる。また、RO
Mコード書き込みはコンタクト方式であるため、TAT
(ターンアラウンド・タイム:ROMコード書き込みか
ら製品完成までの期間)も長くなることがない。
【0026】なお、この実施例では、各抵抗素子R1,
R2,R3,R4を2分割することにより各メモリセル
M1,M2,M3,M4に4値のデータ(2ビット分)
の書き込みが可能となったが、これに限らず抵抗素子を
多分割することにより多値化を実現することができる。
例えば、抵抗素子のシート抵抗を適正化し、抵抗素子を
6分割することによりメモリセルに8値のデータ(4ビ
ット分)の書き込みが可能となる。
【0027】
【発明の効果】この発明の読み出し専用型半導体記憶装
置によれば、メモリセル選択用トランジスタのドレイン
に第1のコンタクト窓を介して抵抗素子を電気的に接続
し、抵抗素子をROMコードに応じた抵抗値に分割した
分割点と、ビット線とを第2のコンタクト窓を介して電
気的に接続したことにより、ROMコードに応じてメモ
リセル選択用トランジスタのドレインおよびビット線間
の抵抗値を設定することができる。
【0028】したがって、1トランジスタを用いた多値
のデータの書き込み、すなわち複数ビット分(2ビット
以上)のROMコード書き込みが可能となる。また、R
OMコード書き込みは従来と同様にコンタクト方式であ
るため、TAT(ターンアラウンド・タイム:ROMコ
ード書き込みから製品完成までの期間)も長くなること
がない。
【0029】その結果、大容量化すなわち従来と比較し
て2倍以上の集積化を実現することができ、しかもTA
Tが長くなることがない読み出し専用型半導体記憶装置
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の読み出し専用型半導体記
憶装置の構成を示す回路図である。
【図2】図1に示す読み出し専用型半導体記憶装置に書
き込んだROMコードを示す説明図である。
【図3】この発明の一実施例の読み出し専用型半導体記
憶装置の構成を示す平面図である。
【図4】従来の読み出し専用型半導体記憶装置の構成を
示す回路図である。
【図5】従来の読み出し専用型半導体記憶装置の構成を
示す平面図である。
【符号の説明】
B1,B2 ビット線 Q11,Q21,Q12,Q22 メモリセル選択用
トランジスタ R1,R2,R3,R4 抵抗素子 a,b,c 分割点 16,17 コンタクト窓(第1のコンタクト窓) 19,20,21,22,23 コンタクト窓(第2
のコンタクト窓)
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8246 H01L 27/112 G11C 17/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビット線と、メモリセル選択用トランジ
    スタと、このメモリセル選択用トランジスタのドレイン
    に第1のコンタクト窓を介して電気的に接続した抵抗素
    子とを備え、 前記抵抗素子をROMコードに応じた抵抗値に分割した
    分割点と、前記ビット線とを第2のコンタクト窓を介し
    て電気的に接続した読み出し専用型半導体記憶装置。
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