JPH05167042A - 読出専用メモリ - Google Patents

読出専用メモリ

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JPH05167042A
JPH05167042A JP33207191A JP33207191A JPH05167042A JP H05167042 A JPH05167042 A JP H05167042A JP 33207191 A JP33207191 A JP 33207191A JP 33207191 A JP33207191 A JP 33207191A JP H05167042 A JPH05167042 A JP H05167042A
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lines
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B20/00Read-only memory [ROM] devices
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
    • G11C17/08Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards using semiconductor devices, e.g. bipolar elements
    • G11C17/10Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards using semiconductor devices, e.g. bipolar elements in which contents are determined during manufacturing by a predetermined arrangement of coupling elements, e.g. mask-programmable ROM
    • G11C17/12Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards using semiconductor devices, e.g. bipolar elements in which contents are determined during manufacturing by a predetermined arrangement of coupling elements, e.g. mask-programmable ROM using field-effect devices
    • G11C17/126Virtual ground arrays
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards

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  • Read Only Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マスクROMのチップサイズを小型にし、メ
インビット線及び仮想グランド線の配線容量を減少し
て、大容量かつ高速な読出動作を実現する。 【構成】 メインビット線及び仮想グランド線間には3
本のビット線が存在し、これによってメインビット線及
び仮想グランド線間にはワード線方向に2つのメモリト
ランジスタ列が形成される。このため、メインビット線
及び仮想グランド線をジグザグに配線せずとも、ビット
線とメインビット線間、あるいはビット線と接地線間の
接続を断続するトランジスタを適切にオンオフ制御する
ことにより所望のメモリセル列の選択が可能となる。 【効果】 メインビット線及び仮想グランド線を直線状
に配置することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるマスクROM
(Read OnlyMemory)に関し、特に、NOR型マスクR
OMに関する。
【0002】
【従来の技術】大容量のマスクROMのメモリセルとし
て、メモリセルのソース、ドレインをN+ 拡散層により
形成し、このN+ 拡散層と直交するようにワード線を配
置したNOR型マスクROMが使用されるようになって
いる。
【0003】図8及び図9は、このようなマスクROM
のメモリセルアレイの回路構成例及びメモリセルアレイ
の平面図を示している。
【0004】同図において、上下方向に配設されたビッ
ト線1はN+ 拡散層、左右方向に配設されたワード線2
はポリサイドによって形成される。ビット線1とワード
線2が交差するように配置され、交差部にMOSトラン
ジスタのソース及びドレイン領域、該交差部の間に該M
OSトランジスタのチャネルが形成されるフラットセル
3はNOR型構成である。フラットセル3は、チャネル
への不純物拡散量の相違等の手法により、セルが保持す
べき情報ビットに対応して所定のゲート電圧により導通
し、あるいは非導通となるようになされる。フラットセ
ルはN+ 拡散層をビット線としているので、これの抵抗
及び接合容量が大きくなるため、図示しないバンク選択
回路構成を用いてこれらを大幅に低減することにより、
フラットセルの特徴であるNOR型を生かし、高速読み
出しを可能としている。各バンクは、ビット線1の両端
に夫々接続された偶数バンク選択トランジスタ4及び奇
数バンク選択トランジスタ5と、16本のワード線WL
0 〜WL15を夫々ゲート電極とした16個のメモリセル
により構成されており、メモリアレイはビット線1方向
に256バンクに分割されている。ビット線1は、バン
ク選択トランジスタ4及び5を介してAl(アルミニウ
ム)で形成された主ビット線6に接続されている。主ビ
ット線6の下方端部はコラム選択線CSによって制御さ
れるコラム選択トランジスタ13を介してセンスアンプ
14に接続される。仮想グランド線7もAlで形成され
ており、バンク選択トランジスタ4及び5を介してメモ
リセルトランジスタ3のソースに接続される。仮想グラ
ンド線7の下方端部はコラム選択トランジスタ13及び
仮想グランド選択線VSによって制御される仮想グラン
ド選択トランジスタ15を介して接地される。主ビット
線6と仮想グランド線7は隣り合うように配置されてい
る。メモリセルは偶数コラム8、奇数コラム9のどちら
かに属し、ビット線1の両端のバンク選択トランジスタ
4及び5を切り換えることにより、偶数コラム8、奇数
コラム9の選択を行うことができる。
【0005】例えば、偶数コラムの読み出しは、偶数コ
ラムバンク選択線10と、1本のワード線、例えばWL
15が選択されると共に「Hi」レベルとなり、メモリセ
ル3´のソース・ドレインがAlの仮想グランド線7及
び主ビット線6に接続される。このとき、奇数コラムバ
ンク選択線11が、「Lo」レベルとなって奇数コラム
バンク選択トランジスタ5はオフになっている。奇数コ
ラムのメモリセル3''等のゲートにもワード線WL15
よって「Hi」レベルが印加されるが、奇数コラムのメ
モリセルのソース・ドレイン間はオン状態の偶数コラム
バンク選択トランジスタ4を介して短絡されており、メ
モリセル3''はオフになっている。従って、バンクiの
偶数コラムバンク選択線10と、ワード線WL15が選択
されると、メモリセル3´を通過する電流の有無によっ
て、メモリセル3´に記録された内容がセンスアンプ1
4に読み出される。奇数コラムのメモリセルを読み出す
場合も同様にして行える。
【0006】上述したように主ビット線6及び仮想グラ
ンド線7はAl線により形成され、偶数コラム及び奇数
コラムの選択が行えるように配置されたAl−N+ 拡散
コンタクト12を結びながら、コラム方向においてジグ
ザグに配線される。AlラインピッチはN+ 拡散ビット
線ピッチの2倍あり、Al間スペースが十分確保出来る
ため、Al間ショート及びカップリングノイズを大幅に
減少できる構成となっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構成では、メインビット線と仮想グランド線間に形成さ
れるメモリセル列は2本のビット線による、1/2列、
1列、1/2列である。メモリセルがワード線方向に1
個分ずれているため、この分だけ、チップサイズが大き
くなる。これは、メモリセルアレイの分割数を多くする
ほど影響が大きく、大容量のマスクROMにとって不具
合である。また、Alのメインビット線及び仮想グラン
ド線が偶数列及び奇数列のメモリセルを選択するべくジ
グザグに曲がって配線されているために、その分だけ配
線容量が増し、読み出しの高速化に不利である。
【0008】よって、本発明は、チップサイズを抑制
し、メインビット線及び仮想グランド線のジグザグな配
線を回避して大容量かつ高速な読出動作を実現し得る読
出専用メモリを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するためのの手段】上記目的を達成するた
め本発明の読出専用メモリは、平行な4本を単位グルー
プとして繰り返し配列された複数のビット線と、上記ビ
ット線と直交する複数のワード線と、上記ビット線及び
前記ワード線の交差部をソース及びドレイン領域とし、
上記交差部に挟まれる部分をチャネル領域とするメモリ
セルトランジスタ群と、上記単位グループの第1及び第
3のビット線の順方向側端と第2ビット線の一端とがト
ランジスタを介して接続される複数のメインビット線
と、上記単位グループの第3のビット線の逆方向側端及
び第4ビット線の一端と、次単位グループの第1のビッ
ト線の逆方向側端とがトランジスタを介して接続される
複数の仮想接地線と、を基本となる記憶領域に備えるこ
とを特徴とする。
【0010】
【作用】上記の構成とすることにより、メインビット線
及び仮想グランド線間には3本のビット線が存在し、こ
れによってメインビット線及び仮想グランド線間にはワ
ード線方向に2つのメモリトランジスタ列が形成され
る。このため、メインビット線及び仮想グランド線をジ
グザグに配線せずとも、ビット線とメインビット線間、
あるいはビット線と接地線間の接続を断続するトランジ
スタを適切にオンオフ制御することにより所望のメモリ
セル列の選択が可能となる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明のマスクROMの実施例を示
しており、ROMの1バンク相当部分の等価回路を示し
ている。図1に示された等価回路図において図8と対応
する部分には同一符号を付し、共通する周囲の回路の記
載は省略している。
【0012】同図において、複数のバンクに亘るメイン
ビット線…,61 ,62 ,…と仮想グランド線…,
0 ,…が交互に配置される。メインビット線61 の上
方接続点121 と仮想グランド線70 の下方接続点12
0 間には、ビット線111がコラム選択トランジスタQ11
及びQ21を介して接続される。メインビット線61 の上
方接続点121 と仮想グランド線71 の下方接続点12
4 間には、ビット線113がコラム選択トランジスタQ12
及びQ23を介して接続される。仮想グランド線71 の下
方接続点124 とメインビット線62 の上方接続点12
5 間には、ビット線115がコラム選択トランジスタQ14
及びQ24を介して接続される。メインビット線62 の上
方接続点125と図示しない仮想グランド線72 の下方
接続点126 間にはビット線117がコラム選択トランジ
スタQ15及びQ26を介して接続される。ビット線111
びビット線113間にはMOSトランジスタM01及びM02
が直列に接続され、両トランジスタ同士の接続点とメイ
ンビット線61 の下方接続点122 はコラム選択トラン
ジスタQ22を介して接続される。ビット線113及びビッ
ト線115間にはMOSトランジスタM153 及びM154
直列に接続され、両トランジスタ同士の接続点と仮想グ
ランド線71 の上方接続点123はコラム選択トランジ
スタQ13を介して接続される。ビット線115及びビット
線117間にはMOSトランジスタM05及びM06が直列に
接続され、両トランジスタ同士の接続点とメインビット
線62 の下方接続点126 はコラム選択トランジスタQ
25を介して接続される。コラム選択トランジスタQ11
15の各ゲートは選択線S1に接続されてオンオフ制御
される。コラム選択トランジスタQ21〜Q26の各ゲート
は選択線S2に接続されてオンオフ制御される。
【0013】ビット線111〜114は1つの単位グループ
を、ビット線115〜118は次の単位グループを構成す
る。このような縦方向の配線がメモリ容量に応じて繰り
返して配列される。
【0014】このビット線111〜117と直交するように
バンクiの記憶容量に対応した数のワード線WL0 〜W
15が配置される。ビット線とワード線とが交差する領
域にはメモリセルとしてMOSトランジスタM01〜M
156 が配置される。すなわち、ビット線111及び112
に並列にトランジスタM01、M11、M21、…、M151
接続される。ビット線112及び113間に並列にトランジ
スタM02、M12、M22、…、M152 が接続される。ビッ
ト線113及び114間に並列にトランジスタM03、M13
23、…、M153 が接続される。同様にして、ビット線
14〜117相互間にトランジスタM04〜M156 が接続さ
れる。行列状に配置されたトランジスタM01〜M156
第1行のトランジスタM01〜M06の各ゲートはワード線
WL0 に接続される。ワード線WL1 は第2行のトラン
ジスタ群の各ゲートに接続される。同様に、ワード線W
2 〜WL15は夫々第3行〜第16行のトランジスタ群
の各ゲートに接続される。これらのトランジスタによる
メモリセル3はNOR型構成であり、プログラム情報に
応じてゲートに印加される所定電圧に対してトランジス
タの導通、非導通が設定される。その他の構成は従来構
成と同様であるので説明を省略する。
【0015】このように、各メインビット線には上方及
び下方接続点により3本のビット線が接続され、各仮想
グランド線にも上方及び下方接続点により3本のビット
線が接続される。また、メインビット線の上方接続点及
び仮想グランド線の下方接続点間はビット線により接続
される。別言すれば、1本おきのビット線111、113
15、…によって仮想グランド線の下方接続点120
びメインビット線の上方接続点121 間、メインビット
線の上方接続点121 及び仮想グランド線の下方接続点
124 間、仮想グランド線の下方接続点124 及びメイ
ンビット線の上方接続点125 間、…間は夫々接続され
る。また、メインビット線に近接するビット線112、1
16、…は夫々メインビット線61 、62 、…に接続され
る。仮想グランド線に近接するビット線110、114、…
は夫々仮想グランド線70 、71 、…に接続される。
【0016】次に、メモリセルからの情報の読み出しに
ついて説明する。上述した構成において、複数の仮想グ
ランド線のうち1本、例えば仮想グランド線71 を「L
o」レベルとする。選択線S1を「Lo」、選択線S2
を「Hi」とする。ワード線はこのうち1本、例えばワ
ード線WL15のみを「H」レベルとする。
【0017】こうすると、選択トランジスタQ11〜Q15
はオフ、選択トランジスタQ21〜Q25はオンとなる。ト
ランジスタQ22及びQ23が導通することにより、ビット
線112及び113間に電圧が印加される。また、トランジ
スタM151 〜M156 のゲートには「H」レベルが印加さ
れる。従って、トランジスタM152 のみがソース・ドレ
イン間及びゲート・ソース間に電圧が印加される。こう
して選択されたメモリセルM152 が通常のVth(約1
[V])ならば同図中にとして示すルートでメインビ
ット線61 から仮想グランド線71 に電流が流れる。も
し、選択されたメモリセルM152 のVthが高い(7〜8
[V])場合には、電流は流れない。この電流は図示し
ないセンスアンプによって検出され、論理レベルに変換
される。
【0018】また、メモリセルM03のデータを読み出す
場合には、複数の仮想グランド線のうち仮想グランド線
1 を「Lo」レベルとする。選択線S1を「Hi」レ
ベル、選択線S2を「Lo」レベルとする。ワード線W
15のみを「H」レベルとする。こうして選択されたメ
モリセルM03が通常のVth(約1[V])ならば、同図
中にとして示されるルートでメインビット線から仮想
グランド線に電流が流れる。もし、選択されたメモリセ
ルのVthが高い(7〜8[V])場合には、電流は流れ
ない。このようにして、メモリセルのデータを読み出す
ことができる。
【0019】図2は、上記等価回路をIC回路として形
成した場合のメモリセルの平面図を示しており、対応す
る部分には同一符号を付している。
【0020】同図において、列方向に構成されたビット
線111〜115は、基板表面のN+ 拡散層により形成され
る。行方向に構成されたワード線20 〜215はポリサイ
ドによって形成される。ビット線とワード線との交差部
にMOSトランジスタのソース及びドレイン領域、該交
差部の間に該MOSトランジスタのチャネルが形成され
る。例えば、このチャネルへの不純物拡散量によってス
レシホールド電圧Vthを設定することができる。このよ
うに形成されたメモリセル群はNOR型構成である。ビ
ット線111及び113は夫々トランジスタQ11及びQ12
介してコンタクトホール121 によりAlのメインビッ
ト線61 に接続される。また、ビット線112はトランジ
スタQ22を介してコンタクトホール122 によりメイン
ビット線61 に接続される。ビット線113及び115は夫
々トランジスタQ23及びQ24を介してコンタクトホール
124 によりAlの仮想グランド線71 に接続される。
また、ビット線114はトランジスタQ13を介してコンタ
クトホール123 により仮想グランド線71 に接続され
る。例えば、ポリサイドで形成される選択線S1及びS
2の斜線で示される領域には不純物イオン注入等によっ
てチャネルカット領域が形成される。
【0021】図2から明らかなように、メインビット線
1 、仮想グランド線71 ともに直線状に配置すること
ができるため、Alの配線容量が小さくなり、また、ビ
ット線のN+ コンタクト領域も小さくなるため、読み出
しの高速化に有利になっている。
【0022】図3は、本発明の第2の実施例を示してお
り、図1に示された回路と対応する部分には同一符号を
付している。この実施例では、第1の実施例に対し、選
択線1及び2を夫々上側及び下側に配置し、メインビッ
ト線61 の上方接続点121 、125 、…において3本
のビット線を接続している。また、仮想グランド線71
の下方接続点124 、…において3本のビット線を接続
している。このため、メインビット線及び仮想グランド
線の接続点数が半減している。
【0023】この実施例で、例えばメモリセルM02の内
容を読み出す場合には、仮想グランド線71 を「Lo」
レベル、選択線S1を「Hi」レベル、選択線S2を
「Lo」レベル、ワード線WL0 を「Hi」レベルに設
定する。すると、選択トランジスタQ31及びQ34がオン
になり、ゲートがワード線WL0 によってバイアスされ
たセルトランジスタM02のVthが低ければ導通して、図
示ののルートで読出電流が流れる。
【0024】このようにすると、選択されたメモリセル
を流れる電流は上側から下側に流れるため、同図中の
及びで示されるように選択されたメモリセルが異なっ
ても電流経路の長さが等しく、N+ 拡散層によって形成
されるドレイン・ソース部の抵抗の和はメモリセルの場
所によらず常に一定になる。例えば、縦方向に16セル
を1ブロックとすると、ドレイン・ソース部の抵抗の和
は常に16セル分となる。この点、第1の実施例では、
ドレイン・ソース部の抵抗の和はメモリセルの場所によ
って異なり、最大で32セル分となる。
【0025】従って、第2の実施例では1ブロックのメ
モリセル数を同じとした場合、ドレイン・ソースの寄生
抵抗の影響が小さくなり、高速化に有利である。また、
同じブロックのパターンを繰り返して大容量化するの
で、この方式では、32セルを1ブロックとした場合の
寄生抵抗が第1の実施例で16セルを1ブロックとした
場合と略同じとなり、32セルを1ブロックとすれば平
均メモリセルサイズを小さくできる。また、ビット線の
コンタクト部の数が減るため高速化に有利である。
【0026】図4は、第2の実施例をIC回路として形
成した場合のメモリセルの平面図を示しており、図3に
示された等価回路と対応する部分には同一符号を付して
いる。同図において、3本のビット線111、112及び1
13とメインビット線61 とがコンタクトホール121
よって接続され、3本のビット線113、114及び115
仮想グランド線71 とがコンタクトホール124 で接続
されている。また、ビット線112の一端のみがトランジ
スタQ31を介してビット線111及び113に接続され、ビ
ット線114の一端のみがトランジスタQ45を介してビッ
ト線113及び115に接続される。これにより、コンタク
トホールの数が少なくて済むことが分かる。この例にお
いても選択線S1及びS2には図中の斜線で示されるチ
ャネルカット領域が形成されている。
【0027】図5は、第3の実施例を示しており、図4
に示されたメモリセルの平面図と対応する部分には同一
符号を付している。この実施例では、前述した第2の実
施例に対し、チャネルカット領域50を必要最小限の大
きさに小さくしている。こうすると、トランジスタのチ
ャネル領域を大きくとれるためセル電流が大きくなって
好都合である。
【0028】図6は、第4の実施例を示しており、図5
に示されたメモリセルの平面図と対応する部分には同一
符号を付している。この実施例においては、上から2本
目の選択線S2下の選択トランジスタQ41、Q42、…、
下から2本目の選択線S1下の選択トランジスタQ33
34、…、のソース及びドレインをLDD(Lightly De
ped Drain )構造としている。
【0029】図7は、LDD構造としたトランジスタQ
42の上下方向の断面図であり、N+ 拡散層によって形成
されたビット線113はトランジスタQ42のソース及びド
レインとなっており、ポリシリコンによって形成された
選択線S2はゲートとなっている。まず、N+ 拡散層を
形成し、その後、ポリシリコンゲートをマスクとするセ
ルフアラインプロセスによってN- 拡散層を形成する。
LDD N- のプロセスはメモリ回路の周辺回路を形成
するプロセスに用いられているので、このプロセスを利
用して上記選択トランジスタをLDD構造とすることが
できる。これにより、チャネル長を短くして選択トラン
ジスタを小形化し、回路パターンを縦方向に短くするこ
とができる。
【0030】なお、上述した実施例では1層ポリシリコ
ンをワード線に用いた場合について説明したが2層ポリ
シリコンを用い1層目のポリシリコンと2層目のポリシ
リコンを交互に配置した構造にすることも可能である。
こうすると、更に高密度化が可能になる。
【0031】こうして、一端がメインビット線に他端が
仮想グランド線に電気的に接続されるN+ 拡散層をワー
ド線方向に1本おきに配置する構成を採用することによ
り、メインビット線及び仮想グランド線を直線状に配置
することが可能となり、従来例の如くメモリセルを1個
分ずらす必要がない。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来構成のように奇数及び偶数のメモリセル列を選択する
ためにメモリセルを1個ずらし、多数のメインビット線
及び仮想グランド線の配線をジグザグに形成する必要が
なく、メインビット線及び仮想グランド線の配線は共に
真直ぐ配線される。これにより、セルアレーのデッドス
ペースがなく、チップサイズを小さくすることができ
る。また、配線をジグザグに曲げる必要がないため、配
線容量は最小となり、ビット線のコンタクト部のN+
散層の面積も小さく出来るため、読み出しの高速化に有
利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の読出専用メモリの等価回路を示す回路
図。
【図2】図2に示された等価回路をIC回路として形成
した場合のメモリセル領域の配線構造例を示す平面図。
【図3】本発明の第2の実施例の等価回路を示す回路
図。
【図4】図3に示された等価回路をIC回路として形成
した場合のメモリセル領域の配線構造例を示す平面図。
【図5】第2の実施例を改良した第3の実施例のメモリ
セル領域の配線構造例を示す平面図。
【図6】第3の実施例を改良した第4の実施例のメモリ
セル領域の配線構造例を示す平面図。
【図7】選択トランジスタQ42の構造を示す断面図。
【図8】従来の読出専用メモリの例を示す等価回路図
【図9】図8に示された等価回路図をIC回路として形
成した場合のメモリセル領域の配線構造例を示す平面
図。
【符号の説明】
1 ビット線 2 ワード線 6 メインビット線 7 仮想グランド線 12 コンタクト S1,S2 選択線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平行な4本を単位グループとして繰り返し
    配列された複数のビット線と、 前記ビット線と直交する複数のワード線と、 前記ビット線及び前記ワード線の交差部をソース及びド
    レイン領域とし、前記交差部に挟まれる部分をチャネル
    領域とするメモリセルトランジスタ群と、 前記単位グループの第1及び第3のビット線の順方向側
    端と第2のビット線の一端とがトランジスタを介して接
    続される複数のメインビット線と、 前記単位グループの第3のビット線の逆方向側端及び第
    4のビット線の一端と、次単位グループの第1のビット
    線の逆方向側端とがトランジスタを介して接続される複
    数の仮想接地線と、 を基本となる記憶領域に備えることを特徴とする読出専
    用メモリ。
  2. 【請求項2】前記ビット線はN+ 拡散層により形成され
    ることを特徴とする請求項1記載の読出専用メモリ。
JP33207191A 1991-12-16 1991-12-16 読出専用メモリ Expired - Fee Related JP2863661B2 (ja)

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