JPH0531239B2 - - Google Patents
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- JPH0531239B2 JPH0531239B2 JP19979581A JP19979581A JPH0531239B2 JP H0531239 B2 JPH0531239 B2 JP H0531239B2 JP 19979581 A JP19979581 A JP 19979581A JP 19979581 A JP19979581 A JP 19979581A JP H0531239 B2 JPH0531239 B2 JP H0531239B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C16/00—Erasable programmable read-only memories
- G11C16/02—Erasable programmable read-only memories electrically programmable
- G11C16/06—Auxiliary circuits, e.g. for writing into memory
- G11C16/34—Determination of programming status, e.g. threshold voltage, overprogramming or underprogramming, retention
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、リードオンリーメモリに関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a read-only memory.
本発明はリードオンリーメモリのメモリセル部
のMOSFETのしきい値電圧を低くする事によ
り、メモリのアクセスタイムを高速にする事に関
する。 The present invention relates to increasing the memory access time by lowering the threshold voltage of a MOSFET in a memory cell portion of a read-only memory.
近年のLSI技術の進歩は目覚しいものがあり、
特にマイクロプロセツサの高性能化は著しく、低
消費電力の相補型MOSFET回路(以後CMOSと
呼ぶ)を使用した、高速・低消費電力のCMOS
マイクロコンピユータや、その応用製品の普及が
著しい。これにともない、コントロールプログラ
ムや、各種データを収納する、読み出し専用のリ
ードオンリーメモリ(以後ROMと呼ぶ)も高密
度・高速・低消費電力が要求されている。 The progress of LSI technology in recent years has been remarkable.
In particular, the performance of microprocessors has improved significantly, and high-speed, low-power CMOS devices that use low-power complementary MOSFET circuits (hereinafter referred to as CMOS)
Microcomputers and their applied products are becoming increasingly popular. In line with this, read-only memory (hereinafter referred to as ROM) that stores control programs and various data is also required to have high density, high speed, and low power consumption.
本発明は、かかる要求に基ずく、高密度、高
速・低消費電力ROMを容易に提供するものであ
る。 The present invention facilitates the provision of a high-density, high-speed, low-power consumption ROM based on such requirements.
ここでの高密度化とは、チツプの面積を増大せ
ず、メモリの容量を増大させる事にあり、そのた
めには出来るだけ、MOSFETから構成されるメ
モリセルの寸法は小さくする必要がある。また高
速化とは、アクセスタイムを出来るだけ速く(小
さく)する事であり、低消費電力とは、動作時電
流とスタンバイ時電流を小さくする事である。 High density means increasing memory capacity without increasing chip area, and to achieve this, it is necessary to reduce the dimensions of memory cells composed of MOSFETs as much as possible. In addition, high speed means to make the access time as fast (as small as possible), and low power consumption means to reduce the operating current and standby current.
一般的なROMは、第1図の様に構成されてい
る。任意のアドレスにあるデータを読み出す場合
は、まず所定の行と列を選択し、その行と列の交
点にあるメモリセルのデータを検出し、出力回路
を経て出力する。この時の読み出しに要する時間
(アクセスタイム)は、次式となる。 A typical ROM is configured as shown in FIG. When reading data at an arbitrary address, first select a predetermined row and column, detect the data in the memory cell at the intersection of the row and column, and output it via the output circuit. The time required for reading at this time (access time) is expressed by the following equation.
tacc=tR+tS+tC ……(1)
tacc…アクセスタイム
tR…行、列選択までの時間
tS…メモリセルデータ検出時間
tC…データ検出から出力までの時間
このアクセスタイムの中で、特にメモリセルデ
ータ検出時間の占める割合は大きい。たとえば比
較的高速型のCMOS型ROMの場合においても、
tacc=400NS、tR=150NS、tS=200NS、tC=
50NS程度である。 tacc=t R +t S +t C ...(1) tacc...Access time t R ...Time until row and column selection t S ...Memory cell data detection time t C ...Time from data detection to output Within this access time In particular, the memory cell data detection time occupies a large proportion. For example, even in the case of relatively high-speed CMOS ROM,
tacc=400NS, tR =150NS, tS =200NS, tC =
It is about 50NS.
このメモリセルデータ検出時間tSは、さらに
MOSFETのオン時間又は、オフ時間に比例して
一般にメモリセルが、NチャンネルMOSFETで
構成されている場合は、概略Nチヤンネル
MOSFETが飽和領域で働くと近似すると、次式
の様な関係がある。 This memory cell data detection time tS is further
In general, when a memory cell is composed of an N-channel MOSFET, it is proportional to the on-time or off-time of the MOSFET.
Approximating that the MOSFET works in the saturated region, the relationship is as shown in the following equation.
tS∝J=2CVDD/βN(VDD−VthN)2 ……(2)
J…立ち下がり時間
VDD…電源電圧
βN…NチヤンネルMOSFETの導電係数
VthN…NチヤンネルMOSFETのしきい値電圧
C…ドレイン容量
この様な(2)式の関係から、従来アクセスタイム
を高速にする場合は、NチヤンネルMOSFETの
導電係数βNを大きくして、メモリセルデータ検
出時間を小さくする方法がとられている。 t S ∝J=2CV DD /β N (V DD −Vth N ) 2 ...(2) J...Fall time V DD ...Power supply voltage β N ...Conductivity coefficient of N-channel MOSFET Vth N ...N-channel MOSFET's conductivity Threshold voltage C...Drain capacitance From the relationship in equation (2), conventional methods to increase the access time are to increase the conductivity coefficient βN of the N-channel MOSFET and reduce the memory cell data detection time. It is taken.
さらに、NチヤンネルMOSFETの導電係数βN
は、一般的に次式の関係がある。 Furthermore, the conductivity coefficient β N of N-channel MOSFET
generally has the following relationship.
βN=μNCox絵W/l ……(3)
μN…電子の移動度
Cox…単位面積当りのゲート容量
W…NチヤンネルMOSFETのチヤンネル巾
l…NチヤンネルMOSFETのチヤンネル長
(3)式から、βNを大きくする為には、メモリセ
ルを構成するMOSFETのチヤンネル巾Wを大き
くするか、又は、チヤンネル長lを小さくする必
要がある。ここでチヤンネル巾Wを大きくする方
法は、メモリセルサイズが大きくなり、その為チ
ツプ面積が大きくなり、高密度化に対し不利な欠
点がある。又、チヤンネル長lを小さくする方法
は、パターンの加工精度、とりわけエツチング精
度に影響され、現状の量産レベルでは、2μmか
ら3μmが最小寸法になつていて、さらに小さく
するには、高度の技術が必要である。以上の点か
ら、現状におけるパターン寸法は、最小値となつ
ていて、容易に寸法を変える事が出来ない。 β N = μ N Cox picture W/l ...(3) μN...Electron mobility Cox...Gate capacitance per unit area W...Channel width of N-channel MOSFET l...Channel length of N-channel MOSFET From equation (3) , βN, it is necessary to increase the channel width W of the MOSFET constituting the memory cell or to decrease the channel length l. Here, the method of increasing the channel width W increases the memory cell size, which increases the chip area, which is disadvantageous to high density. In addition, the method of reducing the channel length l is influenced by pattern processing accuracy, especially etching accuracy, and at the current mass production level, the minimum dimension is 2 μm to 3 μm, and advanced technology is required to make it even smaller. is necessary. From the above points, the current pattern dimensions are at the minimum value and cannot be easily changed.
本発明は、この様な最小パターン寸法に影響を
与えず高速化をはかる方法を提案するものであ
る。ここでは、MOSFETの導電係数βNを増大す
るのに、しきい値電圧VthNを低くして、高速化
を達成する。 The present invention proposes a method for increasing speed without affecting the minimum pattern size. Here, in order to increase the conductivity coefficient β N of the MOSFET, the threshold voltage Vth N is lowered to achieve higher speed.
一般に、しきい値電圧VthNは、基板への不純
物のDose量により決まり、基板濃度を上げると、
しきい値電圧VthNは高くなり、移動度μNは低下
する。そのため、しきい値電圧VthNとMOSFET
の導電係数βNとの間には、第2図に示す関係があ
る。第2図では、しきい値電圧VthNが2Vの特の
MOSFETの導電係数βNを正規化して、100と表
わしている。しきい値電圧VhtNが0.5Vの時は、
MOSFETの導電係数は175であり、しきい値電
圧の2V時に比較して、1.75倍に増大する。すな
わち、しきい値電圧VthNを低くすれば、
MOSFETの導電係数βNは大きくなる。 Generally, the threshold voltage Vth N is determined by the dose of impurities in the substrate, and as the substrate concentration increases,
The threshold voltage Vth N increases and the mobility μ N decreases. Therefore, threshold voltage Vth N and MOSFET
There is a relationship between the conductivity coefficient β N and the relationship shown in FIG. In Figure 2, the threshold voltage Vth N is 2V.
The conductivity coefficient β N of the MOSFET is normalized and expressed as 100. When the threshold voltage Vht N is 0.5V,
The conductivity coefficient of the MOSFET is 175, which is 1.75 times higher than when the threshold voltage is 2V. In other words, if the threshold voltage Vth N is lowered,
The conductivity coefficient β N of the MOSFET increases.
ゆえに、しきい値電圧VthNを出来るだけ低く
おさえてやれば、MOSFETの導電係数βNが増大
し、アクセスタイムは高速となる。 Therefore, if the threshold voltage VthN is kept as low as possible, the conductivity coefficient βN of the MOSFET increases and the access time becomes faster.
ところが反面には、しきい値電圧VthNをROM
回路全体に渡つて低くすると、リーク電流が増大
しスタンバイ時電流も増大する欠点がある。これ
は、CMOS型ROMのスタンバイ時電流が小さい
特徴を持つ利点に反するものである。これは、ス
タンバイ時に、第1図の2,3,4,6,7、の
周辺回路にリーク電流として流れる電流が多い為
である。ゆえにROM周辺回路のしきい値電圧
VthNは、通常通りの値に設定し、メモリセル部
分のしきい値電圧VthNだけを低くすれば、動作
時電流はわずかに増大はするが、スタンバイ時電
流は変化しない、高速なROMが出来る。CMOS
型ROMの場合は、動作時電流は、数十ミリアン
ペアであり、メモリセル部分のVthNを下げた為
に、数マイクロアンペア程度の電流の増加がある
が、全体への占める割合は小さい。 However, on the other hand, the threshold voltage Vth N is
If it is lowered throughout the circuit, there is a drawback that leakage current increases and standby current also increases. This is contrary to the advantage of CMOS ROM, which has a small standby current. This is because, during standby, a large amount of current flows as a leakage current in the peripheral circuits 2, 3, 4, 6, and 7 in FIG. Therefore, the threshold voltage of the ROM peripheral circuit
If Vth N is set to the normal value and only the threshold voltage Vth N of the memory cell portion is lowered, the operating current will increase slightly, but the standby current will not change, resulting in a high-speed ROM. I can do it. CMOS
In the case of type ROM, the operating current is several tens of milliamperes, and by lowering the VthN of the memory cell portion, the current increases by about several microamperes, but this is a small proportion of the total.
なお、メモリセル部分のみVthNを低くする方
法は、第1図の5のメモリセル部分の基板への
Dose量を変えてやればよく、これは、メモリセ
ル部分を選択するガラスマスク1枚があればよい
ので、容易にメモリセル部分のしきい値電圧が低
く出来る。ゆえに、現状では、CMOS型ROMに
おいては、ROM全体のしきい値電圧VthNは、約
0.7V程度であるので、すでに述べた様に、メモ
リセル部分を選択するガラスマスクを使用して、
基板濃度を制御し、メモリセル部分のしきい値電
圧を、0.3V以下に低くすれば、ROMのパターン
寸法を変更する事なく、容易に、高密度、高速、
低消費電力のCMOS型ROMが実現出来る。 Note that the method of lowering Vth N only in the memory cell portion is to attach the memory cell portion to the substrate at 5 in Figure 1.
The dose amount can be changed, and since only one glass mask is needed to select the memory cell portion, the threshold voltage of the memory cell portion can be easily lowered. Therefore, at present, in CMOS type ROM, the threshold voltage Vth N of the entire ROM is approximately
Since it is about 0.7V, as already mentioned, use a glass mask to select the memory cell part,
By controlling the substrate concentration and lowering the threshold voltage of the memory cell part to 0.3V or less, high density, high speed, and
A CMOS type ROM with low power consumption can be realized.
以上述べた如く本発明は、リードオンリーメモ
リ回路を内蔵するマイクロプロセツサー、音声合
成用集積回路、その他の応用製品、複合製品の集
積回路にも、適用出来るものである。 As described above, the present invention can also be applied to microprocessors with built-in read-only memory circuits, integrated circuits for speech synthesis, other applied products, and integrated circuits for composite products.
第1図……一般的なROMのブロツク・ダイヤ
グラム、
1……アドレス信号、2……アドレスバツフ
ア、3……アドレス列デコーダ、4……アドレス
行デコーダ、5……メモリ・セル配列部、6……
列セレクタとセンスアンプ、7……出力バツフ
ア、8……出力信号、
第2図……しきい値電圧VthNとMOSFETの導
電係数の関係。
FIG. 1...Block diagram of a general ROM, 1...address signal, 2...address buffer, 3...address column decoder, 4...address row decoder, 5...memory cell array section, 6...
Column selector and sense amplifier, 7...Output buffer, 8...Output signal, Figure 2...Relationship between threshold voltage Vth N and conduction coefficient of MOSFET.
Claims (1)
回路とを備えたメモリ回路において、 前記メモリセル部を構成する一導電型の
MOSFETは第1のしきい値電圧を有し、 前記周辺回路を構成する一導電型のMOSFET
は第2のしきい値電圧を有し、 基板の濃度を制御して 第1のしきい値電圧<第2のしきい値電圧 としたことを特徴とするメモリ回路。[Scope of Claims] 1. In a memory circuit comprising a memory cell section and a peripheral circuit outside the memory cell section, a memory circuit of one conductivity type constituting the memory cell section
The MOSFET has a first threshold voltage and is a MOSFET of one conductivity type constituting the peripheral circuit.
has a second threshold voltage, and the concentration of the substrate is controlled so that the first threshold voltage is smaller than the second threshold voltage.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56199795A JPS58100298A (en) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | Read-only memory circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56199795A JPS58100298A (en) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | Read-only memory circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58100298A JPS58100298A (en) | 1983-06-14 |
JPH0531239B2 true JPH0531239B2 (en) | 1993-05-12 |
Family
ID=16413739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56199795A Granted JPS58100298A (en) | 1981-12-11 | 1981-12-11 | Read-only memory circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58100298A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5427778A (en) * | 1977-08-04 | 1979-03-02 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Non-volatile semiconductor memory device |
JPS5565455A (en) * | 1978-11-10 | 1980-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1981
- 1981-12-11 JP JP56199795A patent/JPS58100298A/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5427778A (en) * | 1977-08-04 | 1979-03-02 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Non-volatile semiconductor memory device |
JPS5565455A (en) * | 1978-11-10 | 1980-05-16 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture of semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58100298A (en) | 1983-06-14 |
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