JPH03296266A - Storage circuit and storage controller - Google Patents

Storage circuit and storage controller

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JPH03296266A
JPH03296266A JP2099167A JP9916790A JPH03296266A JP H03296266 A JPH03296266 A JP H03296266A JP 2099167 A JP2099167 A JP 2099167A JP 9916790 A JP9916790 A JP 9916790A JP H03296266 A JPH03296266 A JP H03296266A
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JP
Japan
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circuit
transistor
transistors
data
volts
Prior art date
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Pending
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JP2099167A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Tonegi
戸根木 宏
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Nippon Precision Circuits Inc
Seikosha KK
Original Assignee
Nippon Precision Circuits Inc
Seikosha KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To constitute a storage circuit with fewer transistors by providing three or more kinds of a transistors, wherein threshold voltages are different, in array shape so as to constitute a storage circuit. CONSTITUTION:In a storage circuit 31, four kinds of MOS transistors are arranged in array shape, according to specified patterns. The gate electrodes 17a, 17b, and 17c of each transistor are connected to a row decoder 33, and drain windings 19a, 19b, 19c, and 19d of each transistor are connected to a column decoder 34. A voltage supply circuit 32 supplies three kinds of voltages to the control terminal of the transistor constituting the storage circuit 31. 35 is an address circuit, and supplies address information to the row decoder 33 and the column decoder 34. A latch circuit 36 latches a high-order bit out of the stored data of two bits, and a latch circuit 37 latches a low-order bit. These latch circuits 36 and 37 constitute a reading circuit.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、記憶回路および記憶制御装置に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a memory circuit and a memory control device.

[従来の技術] 従来、ROM (リード オンリ メモリ)の各メモリ
セルには“0”または“1”のデータか書込まれており
、これにより1ビツトのデータを記憶していた。すなわ
ち、各メモリセルを構成するトランジスタが高低2種類
の閾値電圧を持つようにし、この2種類の閾値電圧に対
応して“0”または“1”のデータを記憶していた。ま
た、記憶されているデータの判別は、トランジスタの制
御端子に上記2種類の閾値電圧の中間の電圧を印加して
、そのトランジシスタが導通するか否かにより行ってい
た。
[Prior Art] Conventionally, each memory cell of a ROM (read only memory) has been written with either "0" or "1" data, thereby storing one bit of data. That is, the transistors constituting each memory cell have two types of threshold voltages, high and low, and data "0" or "1" is stored corresponding to these two types of threshold voltages. In addition, stored data has been determined by applying a voltage between the above two types of threshold voltages to the control terminal of the transistor, and checking whether the transistor becomes conductive.

[解決しようとする課題] しかしながら、上記従来のものでは、一つのトランジス
タに1ビツト分のデータしか記憶することができないた
め、記憶回路を構成するトランジスタの数が膨大になる
という問題点があった。
[Problem to be solved] However, in the above-mentioned conventional devices, only one bit of data can be stored in one transistor, so there is a problem that the number of transistors that make up the memory circuit becomes enormous. .

本発明の目的は、少ないトランジスタ数で記憶回路を構
成することである。
An object of the present invention is to configure a memory circuit with a small number of transistors.

[課題を解決するための手段] 本発明は、閾値電圧が異なった3種以上のトランジスタ
をアレイ状に設けて記憶回路を構成するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention configures a memory circuit by providing three or more types of transistors having different threshold voltages in an array.

[実施例] 以下、添付図面に基いて本発明の実施例について説明す
る。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the accompanying drawings.

第1図に示した実施例は、互いに閾値電圧か異なった4
種類のMOS型トランジスタの製造工程を示したもので
ある。実際に記憶回路を構成する場合には、これらの4
種類のMOS型トランジスタがアレイ状に配置される。
The embodiment shown in FIG. 1 has four different threshold voltages.
This figure shows the manufacturing process of different types of MOS transistors. When actually configuring a memory circuit, these four
Various types of MOS transistors are arranged in an array.

11はシリコン基板、12はゲート絶縁層、13は層間
絶縁層である。14a、14bおよび14cは不純物層
であり、MOS型トランジスタの閾値電圧を制御するた
めに不純物のイオン注入を行った層である。15はソー
ス、16はドレインである。17a、17b、17cお
よび17dはゲート電極である。I B a、 18 
b、 18 cおよび18dはソース配線、19 a 
% 19 b % 19 cおよび19clはトレイン
配線である。21および22はフォトレジスト に示した4個のMOS型トランジスタの各閾値電圧は、
左側から順に4ボルト、3ボルト、2ボルト、1ボルト
である。
11 is a silicon substrate, 12 is a gate insulating layer, and 13 is an interlayer insulating layer. Impurity layers 14a, 14b, and 14c are layers into which impurity ions are implanted in order to control the threshold voltage of the MOS transistor. 15 is a source, and 16 is a drain. 17a, 17b, 17c and 17d are gate electrodes. I B a, 18
b, 18c and 18d are source wiring, 19a
% 19 b % 19 c and 19 cl are train wiring. The threshold voltages of the four MOS transistors 21 and 22 shown on the photoresist are as follows:
From the left side, they are 4 volts, 3 volts, 2 volts, and 1 volt.

つぎに、第1図(A)〜(C)に従って、製造工程の説
明をする。
Next, the manufacturing process will be explained according to FIGS. 1(A) to 1(C).

工程(A)  ・シリコン基板11表面にゲート絶縁層
12を形成した後、各トランジスタの閾値電圧が1ホル
トになるように予め調整する。つぎに、左端のトランジ
スタ部分および左から2番めのトランジスタ部分に開ロ
バターンを設けたフォトレジスト21のパターンを形成
する。このフォトレジスト21をマスクとして、トラン
ジスタの閾値電圧か2ホルト分変化する量たけ、不純物
のイオン注入を行う。イオン注入後フォトレジスト21
を除去する。このようにして、3ボルトの閾値電圧を有
する不純物層14aおよび14bが形成される。
Step (A) - After forming the gate insulating layer 12 on the surface of the silicon substrate 11, the threshold voltage of each transistor is adjusted in advance to be 1 volt. Next, a pattern of the photoresist 21 is formed in which an open pattern is provided in the leftmost transistor portion and the second transistor portion from the left. Using this photoresist 21 as a mask, impurity ions are implanted in an amount that changes the threshold voltage of the transistor by 2 holts. Photoresist 21 after ion implantation
remove. In this way, impurity layers 14a and 14b having a threshold voltage of 3 volts are formed.

工程(B)  ・左端のトランジスタ部分および左から
3番めのトランジスタ部分に開ロバターンを設けたフォ
トレジスト22のパターンを形成する。
Step (B) - Form a pattern of photoresist 22 in which an open pattern is provided in the leftmost transistor part and the third transistor part from the left.

このフォトレジスト22をマスクとして、トランジスタ
の閾値電圧が1ホルト分変化する量だけ、不純物のイオ
ン注入を行う。イオン注入後フォトレジスト22を除去
する。このようにして、4ボルトの閾値電圧を有する不
純物層14aと、2ボルトの閾値電圧を有する不純物層
14cが形成される。
Using this photoresist 22 as a mask, impurity ions are implanted by an amount that changes the threshold voltage of the transistor by one Holt. After ion implantation, the photoresist 22 is removed. In this way, impurity layer 14a having a threshold voltage of 4 volts and impurity layer 14c having a threshold voltage of 2 volts are formed.

工程(C):ゲート電極(17a,17b,17Cおよ
び17d)、ソース15およびトレイン16、層間絶縁
層13、ソース配線(18a、18b、18cおよび1
8d)およびドレイン配線(1 9 a, 1 9 b
, 1 9 cおよび19d)を、公知の方法により順
次形成する。
Step (C): Gate electrodes (17a, 17b, 17C and 17d), source 15 and train 16, interlayer insulating layer 13, source wiring (18a, 18b, 18c and 1
8d) and drain wiring (1 9 a, 1 9 b
, 19c and 19d) are sequentially formed by known methods.

以上の工程により得られた4種類のMOS型l・ランジ
スタの各閾値電圧は、左側から・順に4ボルト、3ボル
ト、2ボルト、1ボルトとなる。これらの4種類のトラ
ンジスタにより、2ビツトのデ夕を記憶することができ
る。例えば、閾値電圧か4ホ゛ルト、3ポ゛ルト、2ボ
ルト、1ボルトの各トランジスタに対して、“11”1
0”“01”00”の2ビットデータをそれぞれ対応さ
けることができる。
The threshold voltages of the four types of MOS type L transistors obtained through the above steps are 4 volts, 3 volts, 2 volts, and 1 volt in order from the left side. These four types of transistors allow 2-bit data to be stored. For example, for each transistor with a threshold voltage of 4 volts, 3 volts, 2 volts, and 1 volt, "11" 1
2-bit data of 0, 01, and 00 can be respectively associated with each other.

ナオ、上記のように各閾値電圧と各2ビソトデ夕とを対
応させた場合、第1回めのイオン注入工程(第1図(A
))か2ビツトデータの」二値ビットに対応し、第2回
めのイオン注入工程(第1図(B))が下位ビットに対
応することがわかる。
Nao, if each threshold voltage and each 2-bit data correspond to each other as described above, the first ion implantation process (Fig. 1 (A)
It can be seen that the second ion implantation step (FIG. 1(B)) corresponds to the lower bit of the 2-bit data.

従って、例えば上位ビットは基本データ、下位ビットは
バリエーションデータとすると、ハリエションデータの
みを変更する場合には、第2回めのイオン注入用のフォ
トマスクのみを変更すればよい。また、基本データのみ
必要な場合には、第2回めのイオン注入工程は不要とな
る。この場合には、各トランジスタに1ビツトデータを
書込むことと等価であり、従来のものに対して上位互換
性を有することになる。
Therefore, for example, assuming that the upper bits are basic data and the lower bits are variation data, when changing only the halition data, it is only necessary to change the photomask for the second ion implantation. Furthermore, if only basic data is required, the second ion implantation step is not necessary. In this case, it is equivalent to writing 1-bit data to each transistor, and has upward compatibility with the conventional one.

第2図は、第1図の製造工程で得られた記憶回路を用い
て記憶制御装置を構成したときの一例を示したものであ
る。なお、以下の説明では、閾値電圧か4ポルト、3ホ
ルト、2ボルト、1ポルトの各トランジスタに対して、
“11”  10″“01″  “00nの2ビツトデ
ータかそれぞれ対応しているものとする。
FIG. 2 shows an example of a storage control device constructed using the storage circuit obtained in the manufacturing process shown in FIG. In the following explanation, for each transistor with a threshold voltage of 4 Ports, 3 Holts, 2 Volts, and 1 Port,
It is assumed that the 2-bit data "11", 10", "01", and "00n" correspond to each other.

31は記憶回路であり、第1図(C)に示した4種類の
MO5型トランジスタが、所定の記憶パターンに従って
アレイ状に配置されている。各トランジスタの端子につ
いて第1図(C)を用いて説明すると、各トランジスタ
のケーI・電極17a、17b、17cおよび17dは
後述のロウデコダ33に接続され、各トランジスタのド
レイン配線19a、19b、、19cおよび19dは後
述のコラムデコーダ34に接続されている。
31 is a memory circuit, in which four types of MO5 type transistors shown in FIG. 1(C) are arranged in an array according to a predetermined memory pattern. To explain the terminals of each transistor using FIG. 1(C), the case I electrodes 17a, 17b, 17c, and 17d of each transistor are connected to a row decoder 33, which will be described later, and the drain wiring 19a, 19b, . 19c and 19d are connected to a column decoder 34, which will be described later.

32は電圧供給回路であり、記憶回路31を構成するト
ランジスタの制御端子に、3種類の電圧を供給するもの
である。具体的には、第1図(C)に示した各トランジ
スタのゲート電極17a、17b、17Cおよび17d
に対して、3.5ボルト、2.5ボルトおよび1.5ボ
ルトの3種類の電圧を供給するものである。
Reference numeral 32 denotes a voltage supply circuit that supplies three types of voltages to control terminals of transistors forming the memory circuit 31. Specifically, the gate electrodes 17a, 17b, 17C and 17d of each transistor shown in FIG.
It supplies three types of voltages: 3.5 volts, 2.5 volts, and 1.5 volts.

33はロウデコーダであり、後述のアドレス指定回路3
5で指定されたロウアドレスに位置する各トランジスタ
に対して、電圧供給回路32から出力される電圧を供給
するものである。
33 is a row decoder, which is an address designation circuit 3 to be described later.
The voltage output from the voltage supply circuit 32 is supplied to each transistor located at the row address designated by 5.

34はコラムデコーダであり、後述のアドレス指定回路
35で指定されたコラムアドレスに位置するトランジス
タに記憶されているデータを、選択的に読出すものであ
る。
A column decoder 34 selectively reads data stored in a transistor located at a column address designated by an address designation circuit 35, which will be described later.

35はアドレス指定回路であり、ロウデコーダ33およ
びコラムデコーダ34に対して、アドレス情報を供給す
るものである。
35 is an address designation circuit that supplies address information to the row decoder 33 and column decoder 34.

36および37はラッチ回路であり、コラムデコーダ3
4から出力される記憶データをラッチするものである。
36 and 37 are latch circuits, and column decoder 3
This is to latch the storage data output from 4.

ラッチ回路36は2ビツトの記憶データのうち上位ビッ
トをラッチするものであり、ラッチ回路37は下位ビッ
トをラッチするものである。このラッチ回路36および
37により読取り回路が構成される。
The latch circuit 36 latches the upper bit of the 2-bit stored data, and the latch circuit 37 latches the lower bit. The latch circuits 36 and 37 constitute a read circuit.

38はコントロール回路であり、電圧供給回路32やラ
ッチ回路36.37等のタイミングコントロールを主と
して行うものである。
Reference numeral 38 denotes a control circuit, which mainly controls the timing of the voltage supply circuit 32, latch circuits 36, 37, and the like.

つぎに、第2図に示した記憶制御装置の動作について説
明する。
Next, the operation of the storage control device shown in FIG. 2 will be explained.

まず、アドレス指定回路35からロウデコーダ33およ
びコラムデコーダ34に対してアドレス情報か供給され
、記憶データを読出すトランジスタが指定される。一方
、電圧供給回路32からは2.5ボルトの電圧が出力さ
れ、ロウデコーダ33を通して指定されたトランジスタ
のゲート電極に印加される。このとき指定されたトラン
ジスタか導通ずれば、そのトランジスタの閾値電圧は1
ボルトまたは2ボルトということになり、記憶デ夕の上
位ビットは“0”ということになる。非導通であれば、
指定トランジスタの閾値電圧は3ボルトまたは4ボルト
ということになり、記憶デ夕の上位ビットは“1“とい
うことになる。このようにして得られた」1位ビットデ
ータは、コントロール回路38からのラッチ信号により
ラッチ回路36にラッチされる。
First, address information is supplied from the address designation circuit 35 to the row decoder 33 and column decoder 34, and a transistor from which stored data is to be read is designated. On the other hand, a voltage of 2.5 volts is output from the voltage supply circuit 32 and applied to the gate electrode of a designated transistor through the row decoder 33. If the specified transistor is conductive at this time, the threshold voltage of that transistor is 1.
volt or 2 volts, and the upper bit of the stored data is "0". If there is no conduction,
The threshold voltage of the designated transistor is 3 volts or 4 volts, and the upper bit of the stored data is "1". The 1st bit data thus obtained is latched into the latch circuit 36 by a latch signal from the control circuit 38.

つぎに、ラッチ回路36にラッチされているブタすなわ
ち記憶データの」1位ビットデータに基き、電圧供給回
路32から1.5ボルトまたは3゜5ポルI・σ電圧か
出力される。ラッチデータ(」1位ピントデータ)が“
0”のときには、電圧供給口ult32から1.5ボル
トの電圧が出力され、指定トランジスタのゲート電極に
印加される。このとき指定されたトランジスタが導通す
れば、そのトランジスタの閾値電圧は1ボルトというこ
とになり、記憶データの下位ビットは“0”ということ
になる。非導通であれば、指定トランジスタの閾値電圧
は2ボルトということになり、記憶ブタの下位ビットは
“1“ということになる。このようにして得られた下位
ビットデータは、コントロール回路38からのラッチ信
号によりラッチ回路37にラッチされる。一方、ラッチ
データ(上位ビットデータ)が“1“のときには、電圧
供給回路32から3.5ボルトの電圧が出力され、指定
トランジスタのゲート電極に印加される。この場合も指
定トランジスタの導通状態に基いて、記0 憶データの下位ビットがラッチ回路37にラッチされる
Next, the voltage supply circuit 32 outputs a voltage of 1.5 volts or 3.degree. Latch data ("1st focus data)"
0", a voltage of 1.5 volts is output from the voltage supply port ult32 and applied to the gate electrode of the designated transistor. At this time, if the designated transistor conducts, the threshold voltage of that transistor is 1 volt. Therefore, the lower bit of the stored data will be "0".If it is non-conductive, the threshold voltage of the designated transistor will be 2 volts, and the lower bit of the storage data will be "1". The lower bit data thus obtained is latched in the latch circuit 37 by the latch signal from the control circuit 38. On the other hand, when the latch data (upper bit data) is “1”, the lower bit data is latched from the voltage supply circuit 32. A voltage of 3.5 volts is output and applied to the gate electrode of the designated transistor.In this case as well, the lower bit of the stored data is latched into the latch circuit 37 based on the conduction state of the designated transistor.

以−にのように、指定トランジスタにおける4種類の閾
値電圧に対応して、2ビツトデータがラッチ回路36お
よび37にラッチされる。
As described above, 2-bit data is latched into the latch circuits 36 and 37 in correspondence with the four types of threshold voltages of the designated transistors.

なお、第2図に示した回路で上位ビットの読出しのみを
行う場合には、各トランジスタに1ビツトデータのデー
タが書込まれていることと等価であり、従来のものに対
して上位互換性を有することになる。
Note that when reading only the upper bits using the circuit shown in Figure 2, it is equivalent to writing 1-bit data to each transistor, and is upwardly compatible with the conventional circuit. will have the following.

以上第1図および第2図に示した例は、一つのトランジ
スタに2ビツトのデータを記憶する場合であるが、本発
明は3ビツト以上の場合についても適用可能である。
Although the examples shown in FIGS. 1 and 2 above are cases in which 2 bits of data are stored in one transistor, the present invention is also applicable to cases in which 2 bits of data are stored in one transistor.

[効果] 本発明では、閾値電圧が異なった3種以上のトラン、ジ
スタをアレイ状に設けて記憶回路を構成したため、少な
いトランジスタ数で記憶回路を構成することができる。
[Effects] In the present invention, since the memory circuit is configured by providing three or more types of transistors and transistors having different threshold voltages in an array, the memory circuit can be configured with a small number of transistors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明における記憶回路の一例を示した製造工
程断面図、第2図は第1図に示した記憶回路を用いて記
憶制御装置を構成したときの一例を示したブロック図で
ある。 31・・・・・記憶回路 32・・・・電圧供給回路 36.37・・ラッチ回路(読取り回路)以」ニ ■願人   株式会社 精工台 日本プレシジョン・ サーキッツ株式会社
FIG. 1 is a cross-sectional view of a manufacturing process showing an example of a memory circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an example of a storage control device constructed using the memory circuit shown in FIG. 1. . 31...Memory circuit 32...Voltage supply circuit 36.37...Latch circuit (read circuit)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)閾値電圧が異なった3種以上のトランジスタをア
レイ状に設けた記憶回路。
(1) A memory circuit in which three or more types of transistors with different threshold voltages are arranged in an array.
(2)閾値電圧が異なった3種以上のトランジスタをア
レイ状に設けた記憶回路と、 上記トランジスタの制御端子に2種以上の電圧を供給す
る電圧供給回路と、 上記電圧供給回路から上記制御端子に供給される各電圧
毎に、上記トランジスタのオン/オフ状態を読取る読取
り回路と からなる記憶制御装置。
(2) a memory circuit in which three or more types of transistors with different threshold voltages are arranged in an array; a voltage supply circuit that supplies two or more types of voltage to the control terminal of the transistor; and a voltage supply circuit that supplies two or more types of voltage to the control terminal of the transistor; and a reading circuit for reading the on/off state of the transistor for each voltage supplied to the storage controller.
JP2099167A 1990-04-13 1990-04-13 Storage circuit and storage controller Pending JPH03296266A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5651095A (en) * 1979-09-29 1981-05-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Read only memory
JPH0240198A (en) * 1988-07-29 1990-02-08 Mitsubishi Electric Corp Nonvolatile memory

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