JPH03225864A - Programmable read only memory - Google Patents
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- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
この発明は、一般にF ROMと呼ばれているプログラ
ム可能読み出し専用メモリ、特にアンタイフユーズ(a
rlifuse)の技術を利用しに破壊形のプログラム
可能読み出し専用メモリに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention is applicable to programmable read-only memories, generally referred to as FROM, and in particular to unused (a)
The present invention relates to a destructible programmable read-only memory using the RIFUSE technology.
〈従来の技術〉
破壊形のプログラム可能読み出し専用メモリ(以下rP
ROMJと称す)としては、接合破壊形とフユーズ破壊
形のものが従来から知られており、第5図と第6図はそ
れぞれのメモリセルの等師団路を示している。第5図の
接合破壊形は、2個のダイオードD、、D、が逆向きに
直列接続されたものでこのままでは電流は流れないか、
書き込み時に大電流を流して逆方向のダイオードを破壊
し、短絡状態にすることによって情報の書き込みを行う
。<Prior art> Destructive programmable read-only memory (rP)
ROMJ (referred to as ROMJ) has been known in the past as a junction destruction type and a fuse destruction type, and FIGS. 5 and 6 show equal division paths of the respective memory cells. The junction breakdown type shown in Fig. 5 has two diodes D, , D connected in series in opposite directions, and no current will flow in this state.
Information is written by passing a large current during writing to destroy the diode in the opposite direction, creating a short circuit.
また第6図のフユーズ破壊形では、1個のダイオードD
とニクロムなどの金属で構成したフユーズFの直列回路
で構成されており、書き込み時に大電流を流してフユー
ズFを溶断し、オフ状態にすることによって情報の書き
込みを行う。In addition, in the fuse destruction type shown in Figure 6, one diode D
It consists of a series circuit consisting of a fuse F made of metal such as nichrome, and a fuse F made of metal such as nichrome. During writing, information is written by flowing a large current to blow out the fuse F and turning it off.
〈発明が解決しようとする課題〉
上述の従来技術では、いずれのタイプであっても書き込
み時に大電流か必要である。このため大電流駆動が可能
なバイポーラ技術を必要とし、結果としてMO5技術で
作られる他のタイプのメモリに比べて接合破壊形やフユ
ーズ破壊形のFROMはその集積度が低くなっていた。<Problems to be Solved by the Invention> In any of the above-mentioned conventional techniques, a large current is required at the time of writing. For this reason, bipolar technology capable of driving large currents is required, and as a result, junction-ruptured or fuse-ruptured FROMs have a lower degree of integration than other types of memories made with MO5 technology.
この発明はこのような問題点に着目し、比較的小さい電
流で書き込み動作かでき、しかも大容量化か可能なFR
OMを提供することを目的としてなされノニものである
。This invention focuses on these problems and develops an FR that allows writing operations to be performed with a relatively small current and also allows for large capacity storage.
It is a noni thing made for the purpose of providing OM.
〈課題を解決するための手段〉
上述の目的を達成するために、この発明のFROMはワ
ード線とコラム線との間にメモリセルを接続してなり、
このメモリセルは直列接続され1こダイオ−1・とアン
タイフユーズを備え、上記ダイオードは、上記アンタイ
フユーズ側の一方の電極か半導体基板に不純物拡散して
なる拡散層からなり、上記アンタイフユーズは、上記拡
散層とこの拡散層上に設けられ1こ電極とに挟まれ、上
記ワード線、コラム線間に所定電圧か印加されたとき絶
縁破壊して導通する薄さを有する絶縁膜からなることを
特徴としている。<Means for Solving the Problems> In order to achieve the above-mentioned object, the FROM of the present invention has a memory cell connected between a word line and a column line,
This memory cell has one diode connected in series and an untifuuse, and the diode is made of one electrode on the untifuuse side or a diffusion layer formed by diffusing impurities into the semiconductor substrate. The use is made of an insulating film sandwiched between the diffusion layer and an electrode provided on the diffusion layer, and having a thickness that causes dielectric breakdown and conduction when a predetermined voltage is applied between the word line and column line. It is characterized by becoming.
〈作用≧
アンタイフユーズを構成する薄い絶縁膜は、比較的大き
な電圧を印加することによって絶縁破壊されて導電性と
なる。この絶縁破壊はいわゆる電圧破壊であって、比較
的小電流で行える。またダイオードの一方の拡散層をア
ンタイフユーズの一方の電極と共用するので、1ビツト
当たりの占有面積は小さく、実装相変を高くすることが
可能である。<Operation>> The thin insulating film constituting the anti-fuse is dielectrically broken down and becomes conductive by applying a relatively large voltage. This dielectric breakdown is a so-called voltage breakdown, and can be performed with a relatively small current. Furthermore, since one diffusion layer of the diode is shared with one electrode of the anti-fuse, the area occupied by one bit is small and it is possible to increase the mounting phase change.
〈実施例〉
以下、この発明のFROMを実施例により詳細に説明す
る。<Example> Hereinafter, the FROM of the present invention will be explained in detail with reference to an example.
第1図(a)は第1の実施例のFROMのメモリセルの
等価回路を示している。lはワード線、2はコラム線、
3aはダイオード、4aはアンタイフユーズであり、ダ
イオード3aとアンタイフユーズ4aが直列接続されて
1ビツトのメモリセル5aを構成し、これがワード線l
とコラム線2の間に接続されている。FIG. 1(a) shows an equivalent circuit of a FROM memory cell of the first embodiment. l is the word line, 2 is the column line,
3a is a diode, 4a is an untied fuse, and the diode 3a and the untied fuse 4a are connected in series to form a 1-bit memory cell 5a, which is connected to the word line l.
and column line 2.
第1図(b) 、 (c)はそれぞれこのメモリセル5
aの平面、断面を示している。ダイオード3aをN拡散
層11とP+拡散層12のPN接合で構成し、ワード線
1はメタルlOで構成している。メタル10とP“拡散
層12はコンタクト部13で接続している。一方、アン
タイフユーズ4aはダイオード3aの一方の拡散層11
と導電性ポリシリコン16との間に薄い絶縁膜17を挟
んで構成している。導電性ポリノリコン16はそのまま
アンタイフユーズ4aの一方の電極となり、またコラム
線2となっている。なお、コラム線2の抵抗を下げるた
めにポリノリコンの上に金属を付けたソリサイトのよう
な構成としてもよい。14は絶縁酸化膜、15は基板の
P層である。FIGS. 1(b) and 1(c) show this memory cell 5, respectively.
The plane and cross section of a are shown. The diode 3a is made up of a PN junction between an N diffusion layer 11 and a P+ diffusion layer 12, and the word line 1 is made of metal lO. The metal 10 and the P" diffusion layer 12 are connected through a contact portion 13. On the other hand, the untie fuse 4a is connected to one diffusion layer 11 of the diode 3a.
A thin insulating film 17 is sandwiched between the conductive polysilicon 16 and the conductive polysilicon 16. The conductive polycone 16 directly serves as one electrode of the anti-fuse 4a, and also serves as the column wire 2. Incidentally, in order to lower the resistance of the column wire 2, a structure such as Soricite, in which metal is attached on top of polynolyric material, may be used. 14 is an insulating oxide film, and 15 is a P layer of the substrate.
このように、ダイオード3aの一方の拡散層11をアン
タイフユーズの一方の電極としているので1ピツト当た
りの占有面積を小さく、実装相変を高くすることができ
る。In this way, since one diffusion layer 11 of the diode 3a is used as one electrode of the untied fuse, the area occupied per pit can be reduced and the mounting phase change can be increased.
第2図(a)は第2の実施例のP RO”vlのメモリ
セルの等価回路を示している。この等価回路に示すよう
に、ワード線lとコラム線2の間にタイオート3bとア
〉タイフユーズ4bとを直列接続して1ビツトのメモリ
セル5bを構成している。そして、第2図(b)および
同図(c)に示すように、このメモリセル5bは、ダイ
オード3bをP拡散層21とN゛拡散層22とのPN接
合で構成し、ワード線1はメタル20で構成している。FIG. 2(a) shows an equivalent circuit of the memory cell PRO"vl of the second embodiment. As shown in this equivalent circuit, a tie-out 3b is connected between the word line l and the column line 2. A> type fuse 4b is connected in series to form a 1-bit memory cell 5b.As shown in FIGS. 2(b) and 2(c), this memory cell 5b has a diode 3b It is composed of a PN junction between a P diffusion layer 21 and an N' diffusion layer 22, and the word line 1 is composed of a metal 20.
メタル20とN“拡散層22はコンタクト部23で接続
している。一方、アンタイフユーズ4bはダイオード3
bの一方の拡散層21と導電性ポリシリコン26との間
に薄い絶縁膜27を挟んで構成している。導電性ポリノ
リコン16はそのままアンタイフユーズ4bの一方の電
極となり、またコラム線2となっている。なお、第1の
実施例と同様に、コラム線2の抵抗を下げるためにポリ
シリコンの上に金属を付けたソリサイトのような構成と
してもよい。The metal 20 and the N" diffusion layer 22 are connected through a contact portion 23. On the other hand, the untied fuse 4b is connected to the diode 3.
A thin insulating film 27 is sandwiched between one of the diffusion layers 21 and the conductive polysilicon 26. The conductive polycone 16 directly serves as one electrode of the anti-fuse 4b, and also serves as the column wire 2. Note that, similarly to the first embodiment, in order to lower the resistance of the column wire 2, a structure such as Soricite, in which metal is attached on top of polysilicon, may be used.
24は絶縁酸化膜、25は基板のN層である。24 is an insulating oxide film, and 25 is an N layer of the substrate.
第3図(a)は第3の実施例のFROMのメモリセルの
等価回路を示している。この等価回路に示すように、ワ
ード線1とコラム線2の間にショットキーバリアダイオ
ード3Cとアンタイフユーズ4cを直列接続して1ビツ
トのメモリセル5Cを構成している。そして、第3図(
b)および同図(c)に示すように、このメモリセル5
cは、ノヨソトキーダイオード3cをN拡散層31とア
ノード電極メタル32とで構成している。33はN拡散
層31とアノード電極メタル32との界面を示している
。FIG. 3(a) shows an equivalent circuit of a FROM memory cell of the third embodiment. As shown in this equivalent circuit, a Schottky barrier diode 3C and an anti-fuse 4c are connected in series between a word line 1 and a column line 2 to form a 1-bit memory cell 5C. And Figure 3 (
As shown in (b) and (c) of the same figure, this memory cell 5
A Noyosotokyi diode 3c is composed of an N diffusion layer 31 and an anode electrode metal 32. 33 indicates an interface between the N diffusion layer 31 and the anode electrode metal 32.
ワード線1はメタル30て構成し、アノード電極メタル
32と電気的に接続している。一方、アンタイフユーズ
4cはノヨノトキーバリアダイオーt” 3 cのN拡
散層31と導電性ポリシリコン36との間に薄い絶縁膜
37を挟んで構成している。The word line 1 is made of metal 30 and is electrically connected to an anode electrode metal 32. On the other hand, the anti-fuse 4c is constructed by sandwiching a thin insulating film 37 between the N diffusion layer 31 of the multilayer barrier diode t'' 3c and the conductive polysilicon 36.
導電性ボリンリコン36は、そのままアンタイフユーズ
4cの一方の電極、さらにコラム線2となっており、第
1.第2の実施例のようにシリサイドのような構成とし
てもよい。34は絶縁酸化膜、35は基板の2層である
。The conductive voltine silicone 36 directly serves as one electrode of the anti-fuse 4c, and also as the column wire 2. A silicide-like structure may be used as in the second embodiment. 34 is an insulating oxide film, and 35 is a two-layer substrate.
なお、このようにンヨットキーバリアダイオード3cを
使用した場合、PN接合ダイオードのような少数キャリ
アの蓄積現象がなく、高速動作が可能となる。Note that when the Nyoyot key barrier diode 3c is used in this manner, there is no minority carrier accumulation phenomenon as in the case of a PN junction diode, and high-speed operation is possible.
第4図:1.i上述のメモリセル5 a、 5 bまた
は5cを備えたPROMのシステム全体の構成例を示し
ている。メモリセルマトリックス100は、行方向。Figure 4:1. i shows an example of the overall system configuration of a PROM equipped with the above-mentioned memory cells 5a, 5b, or 5c. Memory cell matrix 100 is arranged in the row direction.
列方向にそれぞれ複数のワード線1.コラム線2を有し
、これらのワード線1.コラム線2が交叉する箇所に上
記メモリセル5 a、 5 bまたは5cをマトリクス
状に設けた構成となっている。101は行アドレスデコ
ーダ、・102は列アドレスデコーダ及びセンスアンプ
を示している。A o = A nアドレスの人力によ
りメモリセルを選択し、8ヒツト出力Q。−Q7を得る
ようになっている。A plurality of word lines 1. column lines 2, and these word lines 1. The memory cells 5a, 5b, or 5c are arranged in a matrix at locations where the column lines 2 intersect. 101 is a row address decoder, and 102 is a column address decoder and sense amplifier. Memory cells are selected manually using A o = A n addresses, and 8 hits are output Q. - Q7 is obtained.
書き込み動作を上記メモリセル5cを例として説明する
。書き込みが行われていない状態のアンタイフユーズ4
cは電流の流れないオフ状態となっている。書き込みを
行う場合、ワード線lとコラム線2との間に通常の読み
出し動作の電圧よりかなり高い電圧を印加する。例えば
読み出し動作電圧が5v系ならば18Vの電圧を印加す
る。この電圧印加によって薄い絶縁膜37は絶縁破壊さ
れ、この結果N拡散層31と導電性ポリシリコン36の
間か導通状態(オン状態)となる。The write operation will be explained using the memory cell 5c as an example. Untifuuse 4 with no writing in progress
C is in an off state in which no current flows. When writing, a voltage considerably higher than the voltage for a normal read operation is applied between the word line 1 and the column line 2. For example, if the read operation voltage is 5V, a voltage of 18V is applied. By applying this voltage, the thin insulating film 37 is dielectrically broken down, and as a result, the N diffusion layer 31 and the conductive polysilicon 36 are brought into a conductive state (on state).
〈発明の効果〉
以上より明らかなように、この発明のF ROMは、ワ
ード線とコラム線との間にメモリセルを接続してなり、
このメモリセルは直列接続されたダイオードとアンタイ
フユーズを備え、上3己ダイオードは、上記アンタイフ
ユーズ側の一方の電極が半導体基板に不純物拡散してな
る拡散層からなり、上記アノタイフユーズは、上記拡散
層とこの拡散層上に設けられf二電極とに挟まれ、上記
ワード線、コラム線間に所定電圧が印加されたとき絶縁
破壊して導通する薄さを有する絶縁膜からなるので、比
較的小さい電流で容易に書き込み動作ができる。<Effects of the Invention> As is clear from the above, the FROM of the present invention has a memory cell connected between a word line and a column line,
This memory cell includes a diode and an anti-fuse connected in series, the upper third diode has one electrode on the anti-fuse side made up of a diffusion layer formed by diffusing impurities into a semiconductor substrate, and the anno-tifuse has a diffusion layer formed by diffusing impurities into a semiconductor substrate. It is sandwiched between a diffusion layer and an f-electrode provided on the diffusion layer, and is thin enough to cause dielectric breakdown and conduction when a predetermined voltage is applied between the word line and column line. Write operations can be easily performed with a relatively small current.
しかしlビット当たりの占有面積が小さく実装相変の高
い大容量のプログラム可能な読み出し専用メモリを簡単
な構成で実現することができる。However, it is possible to realize a large-capacity programmable read-only memory with a simple configuration that occupies a small area per bit and has a high implementation variation.
第1図(a) 、 (b) 、 (c)はそれぞれこの
発明の第1の実施例:F)PRoMのメモリセルの等価
回路1平面構造、断面I#造を示す図、第2図(a)、
(b)、 (c)はそれぞれ、こ、″)発明の第2の
実施例のPFえoNlのメモリセルの等価回路、平面構
造、断面構造を示す図、第3図(a) 、 (b) 、
(c)はそれぞれこの発明の第3の実施例のFROM
のメモリセルの等価回路、平面構造、断面構造を示す図
、第4図は上記第1.第2または第3の実施例のFRO
Mのシステム全体の構成を示す図、第5図、第6図はそ
れぞれ従来の接合破壊形、フユーズ破壊形のFROMの
等価回路を示す図である。
l・・ワード線、2・・コラム線、3a、3b・・PN
接合ダイオード、3c・・・ンヨットキーバリアダイオ
ード、4 a、 4 b、 4 c・・・アンタイフユ
ーズ、5 a、、5 b、 5 c=−メモリセル、1
0,20.30−、’タル、II、12.2+、22.
31 ・拡散層、13.23・・コンタクト部、16,
26.36・・・導電性ポリンリコン、I 7,27.
37・薄い絶縁膜、32・アノード電極メタル、33・
・・界面。
特 許 出 願 人 ンヤーブ株式会社代 理 人
弁理士 前出 葆 はか1名第2図(0)
第2図(b)
第2図(c)
6
第3図(0)
第3区(C)
ス^
第
4
図
0゜
0゜
第5図
第6図FIGS. 1(a), (b), and (c) respectively show the first embodiment of the present invention; a),
(b) and (c) are diagrams showing the equivalent circuit, planar structure, and cross-sectional structure of the PFeoNl memory cell of the second embodiment of the invention, respectively. ),
(c) is the FROM of the third embodiment of this invention, respectively.
FIG. 4 is a diagram showing the equivalent circuit, planar structure, and cross-sectional structure of the memory cell of 1. FRO of the second or third embodiment
FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the configuration of the entire system of M, and are diagrams showing equivalent circuits of a conventional junction-breaking type and a fuse-breaking type FROM, respectively. l...word line, 2...column line, 3a, 3b...PN
Junction diode, 3c... Key barrier diode, 4 a, 4 b, 4 c... Untied fuse, 5 a, 5 b, 5 c=-memory cell, 1
0,20.30-,'Tal,II,12.2+,22.
31 ・Diffusion layer, 13.23...Contact part, 16,
26.36... Conductive Polycon, I 7,27.
37・Thin insulating film, 32・Anode electrode metal, 33・
··interface. Patent applicant Nyabu Co., Ltd. Agent
Patent attorney: 1 person above Figure 2 (0) Figure 2 (b) Figure 2 (c) 6 Figure 3 (0) Section 3 (C) S^ 4 Figure 0゜0゜Figure 5 Figure 6
Claims (1)
てなり、このメモリセルは直列接続されたダイオードと
アンタイフューズを備え、 上記ダイオードは、上記アンタイフューズ側の一方の電
極が半導体基板に不純物拡散してなる拡散層からなり、 上記アンタイフューズは、上記拡散層とこの拡散層上に
設けられた電極とに挟まれ、上記ワード線、コラム線間
に所定電圧が印加されたとき絶縁破壊して導通する薄さ
を有する絶縁膜からなることを特徴とするプログラム可
能読み出し専用メモリ。(1) A memory cell is connected between a word line and a column line, and this memory cell includes a diode and an antifuse connected in series, and one electrode of the diode on the antifuse side is connected to a semiconductor substrate. The antifuse is sandwiched between the diffusion layer and an electrode provided on the diffusion layer, and becomes insulated when a predetermined voltage is applied between the word line and column line. A programmable read-only memory characterized by comprising an insulating film having a thickness that becomes conductive when broken.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021527A JPH03225864A (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | Programmable read only memory |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2021527A JPH03225864A (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | Programmable read only memory |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH03225864A true JPH03225864A (en) | 1991-10-04 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2021527A Pending JPH03225864A (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | Programmable read only memory |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH03225864A (en) |
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