JPH07273299A - Semiconductor memory device and its manufacture - Google Patents
Semiconductor memory device and its manufactureInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B69/00—Erasable-and-programmable ROM [EPROM] devices not provided for in groups H10B41/00 - H10B63/00, e.g. ultraviolet erasable-and-programmable ROM [UVEPROM] devices
Landscapes
- Read Only Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高度集積化、低価格な
読み出し専用の半導体装置(ROM)半導体記憶装置お
よびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly integrated, low-priced read-only semiconductor device (ROM) semiconductor memory device and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】不揮発性メモリの一種であるマスクRO
Mは製造段階でマスクパターンに応じてデータが書き込
まれ、各メモリセルの基本構成が、1ビット1トランジ
スタからなるので他の書換可能なメモリに比べ1ビット
当たりの占有面積が小さく、大容量、大量生産に適した
特徴を持っている。この特徴を活かし、近年、固定デー
タを大量に扱うOA機器およびゲームを中心としたマス
クROMの応用分野において、製品の高機能化・高性能
化のため、大容量化、高速化、および製品サイクルの関
係から短納期の要望が強く、このような要求に対応すべ
く、開発が進められている。2. Description of the Related Art A mask RO which is a type of non-volatile memory
In M, data is written according to the mask pattern at the manufacturing stage, and since the basic configuration of each memory cell is 1 bit 1 transistor, the occupied area per bit is smaller than other rewritable memories, and a large capacity, It has characteristics suitable for mass production. Taking advantage of this feature, in recent years, in the field of application of mask ROM mainly for OA devices and games that handle a large amount of fixed data, large capacity, high speed, and product cycle have been made for high functionality and high performance of products. Due to this, there is a strong demand for short delivery times, and development is proceeding to meet such demands.
【0003】現在、大容量化においては、8メガビット
が本格的な量産体制に入り、16メガビットについても
立ち上がりつつある。さらに、32メガビットについて
は、開発の終盤を迎えつつある。基本構成が1ビット1
トランジスタからなるマスクROMのメモリセルは、メ
モリセルサイズ、動作速度、TAT(Turn Aro
und Time)を考慮した上で、現在製品化されて
いる2メガビット以上の大容量ROMにおいては、図4
0に示すようなNOR型フラットメモリセル方式のもの
(第1の従来例)と、図43に示すようなNAND型方
式のもの(第2の従来例)の2種類がある。At present, in order to increase the capacity, 8 megabits have entered into a full-scale mass production system, and 16 megabits are starting up. In addition, the development of 32 Mbit is coming to the end. Basic configuration is 1 bit 1
The memory cell of the mask ROM composed of transistors has memory cell size, operating speed, TAT (Turn Aro
In consideration of the “Und Time”, a large-capacity ROM of 2 megabits or more, which is currently commercialized, has a configuration shown in FIG.
There are two types: a NOR type flat memory cell type (first conventional example) as shown in FIG. 0 and a NAND type type (second conventional example) as shown in FIG.
【0004】[第1の従来例]図40乃至図42に示す
第1の従来例は、NOR型フラットメモリセル方式のも
ので、1ビット当たりのコンタクト数を減らして(コン
タクトレス構造)メモリセル面積を大幅に削減し集積度
を上げるために、図40乃至図42の如く、ビット線と
なるN+型拡散層1を形成し、その後ワード線となるポ
リサイドゲート2をそれに直交するように形成したもの
である。各メモリセルについては、ポリサイドゲート2
とN+型拡散層1の交差部がソース・ドレイン3とな
り、近接する一対のソース・ドレイン3同士の間のスペ
ース部にチャネル(活性領域)4が形成される。かかる
構成では、各メモリセルのゲート長は近接するN+型拡
散層1同士の間のスペース長で規定され、ゲート幅はポ
リサイドゲート2の幅で規定される。第1の従来例にお
いては、データ書き込み作業(プログラム注入工程)を
ゲート電極形成後に行うため、ゲート電極形成後のメモ
リセル中間品を準備さえしておけば、どのようなデータ
書き込みにも比較的短納期の対応が可能となる。[First Conventional Example] A first conventional example shown in FIGS. 40 to 42 is a NOR type flat memory cell type memory cell in which the number of contacts per bit is reduced (contactless structure). In order to significantly reduce the area and increase the degree of integration, as shown in FIGS. 40 to 42, the N + -type diffusion layer 1 to be the bit line is formed, and then the polycide gate 2 to be the word line is made orthogonal to it. It was formed. Polycide gate 2 for each memory cell
The source / drain 3 is formed at the intersection between the N + type diffusion layer 1 and the N + type diffusion layer 1, and a channel (active region) 4 is formed in a space between a pair of adjacent source / drain 3. In such a configuration, the gate length of each memory cell is defined by the space length between adjacent N + type diffusion layers 1, and the gate width is defined by the width of the polycide gate 2. In the first conventional example, the data writing operation (program injection step) is performed after the gate electrode is formed. Therefore, if the memory cell intermediate product after the gate electrode is formed is prepared, any data writing can be performed. It is possible to deal with short delivery times.
【0005】[第2の従来例]図43乃至図45に示す
第2の従来例は、NAND型方式のROMである。図4
3乃至図45中の11はビット線となるN+型拡散層、
12はワード線となるポリサイドゲート、13はソース
・ドレイン、14はチャネルである。第2の従来例で
は、複数個のメモリセルを縦積みにして、N+型拡散層
11(ビット線)に対しNANDを形成しており、微細
加工、プロセス技術により、ゲート長を縮小し、さらに
メモリセル16段積みとすることにより、高集積化を図
っている。N+型拡散層11(ビット線)に対しメモリ
セル16段積みにしているため、メモリセルの読み出し
電流が小さく、高速化、低電圧化を図るには、回路設計
に工夫が必要となる。なお、第2の従来例では、データ
書き込み工程がポリサイドゲート12の形成前に行われ
るため、データ書き込み工程後の工程が増し、故に第1
の従来例に比べて短納期対応は困難である。[Second Conventional Example] A second conventional example shown in FIGS. 43 to 45 is a NAND type ROM. Figure 4
Reference numeral 11 in FIGS. 3 to 45 denotes an N + type diffusion layer which becomes a bit line,
Reference numeral 12 is a polycide gate that becomes a word line, 13 is a source / drain, and 14 is a channel. In the second conventional example, a plurality of memory cells are vertically stacked to form a NAND for the N + type diffusion layer 11 (bit line), and the gate length is reduced by fine processing and process technology. Furthermore, by stacking 16 memory cells, high integration is achieved. Since the memory cells are stacked in 16 stages with respect to the N + type diffusion layer 11 (bit line), the read current of the memory cell is small, and in order to achieve high speed and low voltage, it is necessary to devise a circuit design. In the second conventional example, since the data writing process is performed before the polycide gate 12 is formed, the number of processes after the data writing process is increased.
It is difficult to deal with the short delivery time as compared with the conventional example.
【0006】[第3の従来例]図46は第3の従来例の
半導体記憶装置(シーケンシャルアクセスメモリ)の概
略を示す平面図である。図46中のWLはワード線、B
Lはビット線、DXcはワード線WLのデコード用のX
アドレスデコーダ、DYcはビット線BLのデコード用
のYアドレスデコーダ、Dcは各アドレスデコーダDX
c,DYc内でワード線WLまたはビット線BLを選択
するための素子、PLはプリデコード線である。また、
図47は第3の従来例の半導体記憶装置のデコーダ部周
辺の概略を示す回路図である。図47中のDc01,D
c02,・・・はデコーダ部、Pd01,・・・はプリ
デコーダ部、PL01,PL02,PL03はプリデコ
ード線、Cntはカウンタ、Lαはデコーダ部Dc0
1,Dc02,・・・とプリデコード線PL01,PL
02,PL03とを結線する配線である。[Third Conventional Example] FIG. 46 is a plan view showing the outline of a semiconductor memory device (sequential access memory) of the third conventional example. In FIG. 46, WL is a word line and B
L is a bit line, DXc is an X for decoding the word line WL
Address decoder, DYc is a Y address decoder for decoding the bit line BL, Dc is each address decoder DX
An element for selecting the word line WL or the bit line BL in c and DYc, and PL is a predecode line. Also,
FIG. 47 is a circuit diagram showing the outline of the periphery of the decoder section of the semiconductor memory device of the third conventional example. Dc01 and D in FIG. 47
c02, ... Decoder section, Pd01, ... Predecoder section, PL01, PL02, PL03 predecode lines, Cnt counter, Lα decoder section Dc0
1, Dc02, ... and predecode lines PL01, PL
02 and PL03.
【0007】第3の従来例では、図47に示すように、
カウンタCntの出力をプリデコーダ部Pd01,・・
・とデコーダ部Dc01,Dc02,・・・の2段階で
デコードして、ビット線BLおよびワード線WLに接続
されたいずれかのメモリセルを選択している。すなわ
ち、プリデコーダ部Pd01,・・・で一旦デコードし
た信号を図47のようにプリデコード線PL01,PL
02,PL03でメモリセルアレイのX方向(ワード線
WL)およびY方向(ビット線BL)に通し、それぞれ
XアドレスデコーダDXcおよびYアドレスデコーダD
Ycで再度デコードしてから最終的にワード線WLおよ
びビット線BLに選択信号を送信している。そして、第
3の従来例ではワード線WLおよびビット線BLとプリ
デコード線PL01,PL02,PL03とは、図47
の如く、複数のプリデコード線PL01,PL02,P
L03を母線とする多重バス方式で接続されている。In the third conventional example, as shown in FIG.
The output of the counter Cnt is supplied to the predecoder unit Pd01, ...
.. and decoder sections Dc01, Dc02 ,. That is, the signals once decoded by the predecoder units Pd01, ... Are predecode lines PL01, PL as shown in FIG.
02 and PL03 pass through the memory cell array in the X direction (word line WL) and the Y direction (bit line BL), and the X address decoder DXc and the Y address decoder D, respectively.
After being decoded again by Yc, the selection signal is finally transmitted to the word line WL and the bit line BL. In the third conventional example, the word line WL, the bit line BL, and the predecode lines PL01, PL02, PL03 are shown in FIG.
, A plurality of predecode lines PL01, PL02, P
They are connected by a multiple bus system using L03 as a bus.
【0008】[第4の従来例]一般的なメモリセルアレ
イの概略を図52に示す。通常、データの読み出し時に
は、横方向に1段のブロックの組が選択される。図52
において、例えば、ブロック(0,0),ブロック
(1,0)…の1段部分が選択されてデータの読み出し
を行う。第4の従来例のメモリセルアレイのブロック構
成を図53に、同じくメモリセルの種類を判断するため
の基準値を設定するリファレンス回路(リファレンス用
トランジスタアレイ)構成を図54に夫々示す。図53
中のm0〜m7はメモリセルトランジスタ、n0〜n9
は前記メモリセルトランジスタm0〜m7の各ソース・
ドレインに接続するノード、m8〜m17はブロック選
択トランジスタ、201はアルミニウム製等の主ビット
線、202はアルミニウム製等の仮想GND線、203
は拡散層からなるローカルビット線、BWL0はブロッ
ク選択トランジスタm8〜m12にゲート入力するブロ
ック選択用ワード線、BWL1は同じく前記ブロック選
択トランジスタm13〜m17にゲート入力するブロッ
ク選択用ワード線、SWL0〜SWLnは各メモリセル
トランジスタ選択用スイッチングワード線である。ま
た、図54中のMAはメモリセルアレイ、SAは差動型
センスアンプ、RAはリファレンス用トランジスタミニ
アレイである。[Fourth Conventional Example] FIG. 52 schematically shows a general memory cell array. Normally, when reading data, a set of blocks in the horizontal direction is selected. Figure 52
In, for example, the one-stage portion of the block (0,0), the block (1,0) ... Is selected and the data is read. FIG. 53 shows a block configuration of a memory cell array of a fourth conventional example, and FIG. 54 shows a configuration of a reference circuit (reference transistor array) for setting a reference value for similarly determining the type of memory cell. Fig. 53
M0 to m7 are memory cell transistors, n0 to n9
Is each source of the memory cell transistors m0 to m7
Nodes connected to the drain, m8 to m17 are block selection transistors, 201 is a main bit line made of aluminum or the like, 202 is a virtual GND line made of aluminum or the like, 203
Is a local bit line formed of a diffusion layer, BWL0 is a block selection word line gate-input to the block selection transistors m8 to m12, BWL1 is a block selection word line gate input to the block selection transistors m13 to m17, and SWL0 to SWLn. Is a switching word line for selecting each memory cell transistor. Also, in FIG. 54, MA is a memory cell array, SA is a differential sense amplifier, and RA is a reference transistor mini-array.
【0009】図53において、例えば、m5のメモリセ
ルトランジスタのデータを読む場合、BWL0を
“H”,BWL1を“L”,SWLnを“H”,他のS
WLを“L”に設定する。このとき、主ビット線201
から仮想GND線202までの電流径路を考えると、ま
ず(1)主ビット線201から、(2)メモリセルトラ
ンジスタm10、(3)ノードn7、(4)メモリセル
トランジスタm5、(5)ノードn6、(6)メモリセ
ルトランジスタm9を経て、(7)仮想GND線202
に電流が流れ込む。そして、第4の従来例では、リファ
レンス用トランジスタミニアレイRAをメモリセルアレ
イMAの外部に配置していた。In FIG. 53, for example, when reading data of a memory cell transistor of m5, BWL0 is "H", BWL1 is "L", SWLn is "H", and other S.
Set WL to "L". At this time, the main bit line 201
Considering the current path from to the virtual GND line 202, firstly, (1) the main bit line 201, (2) memory cell transistor m10, (3) node n7, (4) memory cell transistor m5, (5) node n6. , (6) through memory cell transistor m9, (7) virtual GND line 202
Current flows into. Then, in the fourth conventional example, the reference transistor mini-array RA is arranged outside the memory cell array MA.
【0010】[0010]
[第1の従来例および第2の従来例の課題]前述した第
1の従来例および第2の従来例のメモリセルでは、図4
8に示すように、いずれも、データ読み出しの対象とな
る1個のメモリセル、すなわち1トランジスタのソース
/ドレイン間に電流が流れるか否かによって、データが
“0”であるか“1”であるかを判定している。つま
り、従来のメモリセルでは、メモリセル1個で1ビット
のデータに対応していた。なお、図48中の(0)はオ
ン時に電流が流れないメモリセルの場合、(i)はオン
時に電流が流れるメモリセルの場合を夫々示している。[Problems of First Conventional Example and Second Conventional Example] In the memory cells of the first conventional example and the second conventional example described above, FIG.
As shown in FIG. 8, the data is “0” or “1” depending on whether or not a current flows between the source / drain of one memory cell that is the target of data reading, that is, one transistor. It is determined whether there is. That is, in the conventional memory cell, one memory cell corresponds to 1-bit data. Note that (0) in FIG. 48 shows the case of a memory cell in which no current flows when turned on, and (i) shows the case of a memory cell in which a current flows when turned on.
【0011】しかしながら、かかる構成でROMのチッ
プサイズを小さくしようとすると限界があり、特に例え
ば32メガビットのROMではチップ面積のほぼ90%
がメモリセルアレイで占められているため、同程度の微
細化技術で、格段にチップサイズを小さくする、いいか
えると、従来例と同面積でデータ集積度を高めるために
は、このメモリセルの構成自体を変える必要がある。However, there is a limit in reducing the chip size of the ROM with such a configuration, and particularly in a 32-megabit ROM, for example, about 90% of the chip area is limited.
Since the memory cell array is occupied by the memory cell array, the chip size can be significantly reduced with the same degree of miniaturization technology. Need to change.
【0012】[第4の従来例の課題]第4の従来例にお
いても、第1の従来例および第2の従来例と同様、デー
タ読み出しの対象となる1個のメモリセル、すなわち1
トランジスタのソース/ドレイン間に電流が流れるか否
かによって、データが“0”であるか“1”であるかを
判定している。かかる構成で大容量ROMを実現するた
めには、第1の従来例および第2の従来例と同様、製造
プロセスの微細化を進めないかぎり、格段のチップサイ
ズの縮小は望めない。[Problem of Fourth Conventional Example] Also in the fourth conventional example, as in the first conventional example and the second conventional example, one memory cell for data read, that is, 1
Whether data is "0" or "1" is determined depending on whether or not a current flows between the source / drain of the transistor. In order to realize a large-capacity ROM with such a configuration, as in the first conventional example and the second conventional example, a drastic reduction in chip size cannot be expected unless the manufacturing process is miniaturized.
【0013】本発明は、上記課題に鑑み、セルの微細化
に関しては上記各従来例と同程度でありながら、ROM
のチップサイズを小さくしてデータ集積度を高め得る半
導体記憶装置およびその製造方法を提供することを目的
とする。In view of the above-mentioned problems, the present invention has the same degree of miniaturization of cells as the above-mentioned conventional examples,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device that can reduce the chip size and improve the data integration degree, and a manufacturing method thereof.
【0014】また、第4の従来例において、例えばメモ
リセルm5を読み出す場合を考える。このとき、ワード
線は、BWL0とSWLnを“H”に、他のワード線S
WL0…,BWL1を“L”に設定することで、メモリ
セルm5が選択される。Further, in the fourth conventional example, let us consider a case where the memory cell m5 is read, for example. At this time, for the word line, BWL0 and SWLn are set to "H", and the other word line S
The memory cell m5 is selected by setting WL0 ..., BWL1 to "L".
【0015】ここで主ビット線201から、仮想GND
線202までの電流径路を考えると、主ビット線201
→m10→n7→m5→n6→m9→仮想GND線20
2といった電流経路が発生する。Here, from the main bit line 201, the virtual GND
Considering the current path to line 202, main bit line 201
→ m10 → n7 → m5 → n6 → m9 → virtual GND line 20
A current path such as 2 is generated.
【0016】ところが、ここで、m6が“ON”トラン
ジスタの場合、主ビット線から→m11→n8→m6→
n7という径路ができる。また、m4が“ON”トラン
ジスタの場合、n6→m4→n5→m8→仮想GNDと
いう径路ができる。このように、ターゲットとなるメモ
リセルm5の両隣のトランジスタm4,m6のプログラ
ム状態が“ON”であるか“OFF”であるかによっ
て、第4の従来例では、主ビット線201から仮想GN
D線202までの系全体の抵抗値が大きく異なり、見か
け上のメモリセルのON電流値がこれにともなって変動
する。したがって、メモリセルアレイの外に設けられた
リファレンス回路にてメモリセルデータをリファレンス
する際に、電流誤差が生じるという課題があった。However, here, when m6 is an "ON" transistor, from the main bit line → m11 → n8 → m6 →
There is a path of n7. When m4 is an “ON” transistor, a path of n6 → m4 → n5 → m8 → virtual GND is created. As described above, depending on whether the programming states of the transistors m4 and m6 on both sides of the target memory cell m5 are “ON” or “OFF”, in the fourth conventional example, from the main bit line 201 to the virtual GN.
The resistance value of the entire system up to the D line 202 is largely different, and the apparent ON current value of the memory cell fluctuates accordingly. Therefore, there is a problem that a current error occurs when the memory cell data is referenced by the reference circuit provided outside the memory cell array.
【0017】本発明は、上記課題に鑑み、メモリセルの
データをリファレンス回路でリファレンスする際に、メ
モリセルに至る電流経路の抵抗による電流誤差を補正し
得る半導体記憶装置およびその製造方法を提供すること
をも目的とする。In view of the above problems, the present invention provides a semiconductor memory device capable of correcting a current error due to a resistance of a current path to a memory cell when the data of the memory cell is referred to by a reference circuit, and a manufacturing method thereof. That is also the purpose.
【0018】[第3の従来例の課題]第3の従来例の半
導体記憶装置では、図47の如く、メモリセルアレイと
同じ長さのプリデコード線PL(PL01,PL02,
PL03)を駆動し、ワード線WL、ビット線BLの数
だけのデコーダ部Dc01,Dc02,・・・が必要で
ある。このため、大容量化が進むにつれプリデコード線
PL(PL01,PL02,PL03)が長くなり、本
数が増えるにしたがって図46中のWx,Wyが増大し
て各アドレスデコーダDXc,DYcの面積が増大す
る。なお、図47では、プリデコーダ部Pd01,・・
・を3個に限定し、カウンタからのデータを2ビットに
限定して図示しているため、各プリデコード線PL0
1,PL02,PL03内の配線は4本で済み、プリデ
コード線PL全体で12本で済む。また、図47の如
く、デコーダ部Dc01,Dc02,・・・とプリデコ
ード線PL01,PL02,PL03とを結線する配線
Lαの個数は、多重バス方式のため26個である。しか
し、例えば実際の約16メガ(224)ビット等に適用す
る場合、プリデコード線PL全体で28本が個必要とな
る。さらに、前記配線Lαの個数はXアドレスデコーダ
DXcで211、YアドレスデコーダでDYcで213程度
となるため、1本当たりのプリデコード線PL01,P
L02,PL03の長さは大とならざるを得ない。プリ
デコード線PL(PL01,PL02,PL03)が長
くなることにより、処理速度が低下し、さらに消費電流
が増大するという問題がある。また面積が増大するため
チップ価格が増大する。[Problem of Third Conventional Example] In the semiconductor memory device of the third conventional example, as shown in FIG. 47, predecode lines PL (PL01, PL02,
It is necessary to drive PL03) and have decoder units Dc01, Dc02, ... As many as the number of word lines WL and bit lines BL. Therefore, as the capacity increases, the predecode lines PL (PL01, PL02, PL03) become longer, and as the number of predecode lines PL increases, Wx and Wy in FIG. 46 increase and the area of each address decoder DXc and DYc increases. To do. In FIG. 47, the predecoder unit Pd01, ...
.. is limited to 3 and the data from the counter is limited to 2 bits. Therefore, each predecode line PL0
The number of wirings in 1, PL02 and PL03 is four, and the total number of predecode lines PL is twelve. Further, as shown in FIG. 47, the number of wirings Lα connecting the decoder units Dc01, Dc02, ... And the predecode lines PL01, PL02, PL03 is 2 6 because of the multiple bus system. However, for example, when it is applied to about 16 mega (2 24 ) bits in practice, 28 predecode lines PL are required as a whole. Further, since the number of the wirings Lα is 2 11 in the X address decoder DXc and 2 13 in the Y address decoder DYc, the predecode lines PL01 and P01 per line are provided.
The length of L02 and PL03 must be large. Since the predecode lines PL (PL01, PL02, PL03) become long, there is a problem that the processing speed is reduced and the current consumption is further increased. In addition, the chip price increases because the area increases.
【0019】本発明は、上記課題に鑑み、メモリセルア
レイの周辺回路のレイアウト面積を小さくして、低コス
ト、高速、低消費電流を実現し得るの半導体記憶装置を
提供することをも目的とする。In view of the above problems, it is another object of the present invention to provide a semiconductor memory device capable of realizing a low cost, high speed and low current consumption by reducing the layout area of the peripheral circuit of the memory cell array. .
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明請求項1に係る課
題解決手段は、ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソー
スおよびドレインを有する複数個のメモリセルが配列さ
れた半導体記憶装置であって、前記各メモリセルのうち
少なくとも一部のメモリセルは、前記活性領域のしきい
値が他のメモリセルと異なって設定された第0類のメモ
リセル、前記活性領域に第1の抵抗値を有せしめられた
第1類のメモリセル、および前記活性領域に第2の抵抗
値を有せしめられた第2類のメモリセルのうちのいずれ
かに設定される。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device in which a plurality of memory cells having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain are arranged. , At least some of the memory cells have a threshold value of the active region set differently from that of other memory cells, and a 0th type memory cell, and a first resistance value in the active region. It is set to either the first type memory cell provided or the second type memory cell provided with the second resistance value in the active region.
【0021】本発明請求項2に係る課題解決手段は、前
記第1類のメモリセルの活性領域幅と前記第2類のメモ
リセルの活性領域幅は互いに異なるよう設定される。According to a second aspect of the present invention, the width of the active region of the first type memory cell and the width of the active region of the second type memory cell are set to be different from each other.
【0022】本発明請求項3に係る課題解決手段は、ゲ
ート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイン
を有する複数個のメモリセルが配列された半導体記憶装
置であって、半導体基板と、該半導体基板の上層部の一
部に前記ソースおよび前記ドレインを形成するための複
数の平行な帯状のビット線と、前記半導体基板の上側で
前記メモリセルごとに前記ゲートを形成するため前記ビ
ット線に直交する方向に形成される複数の平行な帯状の
ワード線とを備え、前記ワード線の直下で前記ソースお
よび前記ドレインに挟まれる領域に活性領域が形成さ
れ、複数の前記ワード線の幅は互いに同寸法に設定さ
れ、複数の前記ワード線のうち一部のワード線の幅方向
側面の少なくとも片側にサイドウォールが形成され、前
記サイドウォールの有無によって前記ワード線の直下の
活性領域の幅が設定される。According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device in which a plurality of memory cells each having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain are arranged. A plurality of parallel strip-shaped bit lines for forming the source and the drain in a part of the upper layer portion of the semiconductor substrate, and the bit line for forming the gate for each memory cell above the semiconductor substrate. A plurality of parallel strip-shaped word lines formed in orthogonal directions, an active region is formed in a region between the source and the drain immediately below the word line, and the widths of the plurality of word lines are mutually different. The sidewalls are formed on at least one side of the side faces in the width direction of some of the word lines of the plurality of word lines having the same dimensions, and the sidewalls are provided. Width of the active region directly below the word line is set by the.
【0023】本発明請求項4に係る課題解決手段は、前
記各メモリセルのうち少なくとも一部のメモリセルは、
前記活性領域のしきい値が他のメモリセルと異なって設
定された第0類のメモリセル、前記活性領域に第1の抵
抗値を有せしめられた第1類のメモリセル、および前記
活性領域に第2の抵抗値を有せしめられた第2類のメモ
リセルのうちのいずれかに設定され、前記第1類のメモ
リセルに対応する前記ワード線の幅方向側面は前記サイ
ドウォールが省略され、前記第2類のメモリセルの前記
サイドウォールは対応する前記ワード線の幅方向側面の
少なくとも片側に形成される。According to a fourth aspect of the present invention, in at least one of the memory cells, at least some of the memory cells are
A 0th type memory cell in which the threshold value of the active region is set differently from other memory cells, a 1st type memory cell in which the active region has a first resistance value, and the active region Is set to any one of the second type memory cells having the second resistance value, and the side wall in the width direction side face of the word line corresponding to the first type memory cell is omitted. The sidewalls of the memory cells of the second type are formed on at least one side of the corresponding word line in the width direction.
【0024】本発明請求項5に係る課題解決手段は、前
記各メモリセルは、前記活性領域のしきい値が他のメモ
リセルと異なって設定された第0類のメモリセル、前記
活性領域に第1の抵抗値を有せしめられた第1類のメモ
リセル、前記活性領域に第2の抵抗値を有せしめられた
第2類のメモリセル、および前記活性領域に第3の抵抗
値を有せしめられた第3類のメモリセルのうちのいずれ
かに設定され、前記第1類のメモリセルに対応する前記
ワード線の幅方向側面は前記サイドウォールが省略さ
れ、前記第2類のメモリセルの前記サイドウォールは対
応する前記ワード線の幅方向側面の片側のみに形成さ
れ、前記第3類のメモリセルの前記サイドウォールは対
応する前記ワード線の幅方向側面の両側に形成される。According to a fifth aspect of the present invention, in each of the memory cells, a 0th class memory cell in which the threshold value of the active region is set differently from other memory cells, and the active region is A first type memory cell having a first resistance value, a second type memory cell having a second resistance value in the active region, and a third resistance value in the active region. The side wall in the width direction of the word line corresponding to the memory cell of the first type is set to any one of the memory cells of the third type, and the side wall is omitted. Is formed only on one side of the side surface in the width direction of the corresponding word line, and the side walls of the memory cells of the third type are formed on both sides of the side surface in the width direction of the corresponding word line.
【0025】本発明請求項6に係る課題解決手段は、前
記第1類のメモリセルの活性領域長と前記第2類のメモ
リセルの活性領域長は互いに異なるよう設定される。According to a sixth aspect of the present invention, the active region length of the first type memory cell and the active region length of the second type memory cell are set to be different from each other.
【0026】本発明請求項7に係る課題解決手段は、半
導体基板と、該半導体基板の上層部にメモリセルごとに
形成されるソースおよびドレインと、前記メモリセルご
とに前記ソースおよび前記ドレインに挟まれる活性領域
と、少なくとも前記活性領域の上面に形成されるゲート
絶縁膜と、該ゲート絶縁膜の上面で前記活性領域の直上
領域にゲートを形成するための複数の平行な帯状のワー
ド線とを備え、複数の前記ワード線の幅は互いに同寸法
に設定され、複数の前記ワード線のうち一部のワード線
の幅方向側面の少なくとも片側にサイドウォールが形成
され、前記サイドウォールの有無によって前記ソースお
よび前記ドレインに挟まれる前記活性領域の長さが設定
される。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a semiconductor substrate, a source and a drain formed in the upper layer of the semiconductor substrate for each memory cell, and each memory cell sandwiched between the source and the drain. An active region, a gate insulating film formed on at least the upper surface of the active region, and a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate on the upper surface of the gate insulating film immediately above the active region. The widths of the plurality of word lines are set to be equal to each other, a sidewall is formed on at least one side of a width direction side surface of a part of the word lines of the plurality of word lines, and the sidewall is formed depending on the presence or absence of the sidewall. The length of the active region sandwiched between the source and the drain is set.
【0027】本発明請求項8に係る課題解決手段は、前
記各メモリセルのうち少なくとも一部のメモリセルは、
前記活性領域のしきい値が他のメモリセルと異なって設
定された第0類のメモリセル、前記活性領域に第1の抵
抗値を有せしめられた第1類のメモリセル、および前記
活性領域に第2の抵抗値を有せしめられた第2類のメモ
リセルのうちのいずれかに設定され、前記第1類のメモ
リセルに対応する前記ワード線の幅方向側面は前記サイ
ドウォールが省略され、前記第2類のメモリセルの前記
サイドウォールは対応する前記ワード線の幅方向側面の
少なくとも片側に形成される。According to an eighth aspect of the present invention, in at least one of the memory cells, at least some of the memory cells are
A 0th type memory cell in which the threshold value of the active region is set differently from other memory cells, a 1st type memory cell in which the active region has a first resistance value, and the active region Is set to any one of the second type memory cells having the second resistance value, and the side wall in the width direction side face of the word line corresponding to the first type memory cell is omitted. The sidewalls of the memory cells of the second type are formed on at least one side of the corresponding word line in the width direction.
【0028】本発明請求項9に係る課題解決手段は、前
記各メモリセルは、前記活性領域のしきい値が他のメモ
リセルと異なって設定された第0類のメモリセル、前記
活性領域に第1の抵抗値を有せしめられた第1類のメモ
リセル、前記活性領域に第2の抵抗値を有せしめられた
第2類のメモリセル、および前記活性領域に第3の抵抗
値を有せしめられた第3類のメモリセルのうちのいずれ
かに設定され、前記第1類のメモリセルに対応する前記
ワード線の幅方向側面は前記サイドウォールが省略さ
れ、前記第2類のメモリセルの前記サイドウォールは対
応する前記ワード線の幅方向側面の片側のみに形成さ
れ、前記第3類のメモリセルの前記サイドウォールは対
応する前記ワード線の幅方向側面の両側に形成される。According to a ninth aspect of the present invention, in each of the memory cells, a 0th type memory cell in which the threshold value of the active region is set differently from other memory cells, and the active region is A first type memory cell having a first resistance value, a second type memory cell having a second resistance value in the active region, and a third resistance value in the active region. The side wall in the width direction of the word line corresponding to the memory cell of the first type is set to any one of the memory cells of the third type, and the side wall is omitted. Is formed only on one side of the side surface in the width direction of the corresponding word line, and the side walls of the memory cells of the third type are formed on both sides of the side surface in the width direction of the corresponding word line.
【0029】本発明請求項10に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイ
ンを有する複数個のメモリセルが配列された半導体記憶
装置であって、前記各メモリセルのうち少なくとも一部
のメモリセルは、前記活性領域に第0のしきい値特性を
有せしめられた第0類のメモリセル、前記活性領域に第
1のしきい値特性を有せしめられた第1類のメモリセ
ル、および前記活性領域に第2のしきい値特性を有せし
められた第2類のメモリセルのうちのいずれかに設定さ
れる。The means for solving the problem according to claim 10 of the present invention is
A semiconductor memory device in which a plurality of memory cells each having a gate, a gate insulating film, an active region, a source, and a drain are arranged, wherein at least some of the memory cells have 0-th area in the active region. 0th type memory cell having the threshold value characteristic, the first type memory cell having the first threshold value characteristic in the active region, and the second threshold value in the active region. It is set to any one of the second type memory cells having the value characteristic.
【0030】本発明請求項11に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域ゲート、ゲート絶縁
膜、活性領域、ソースおよびドレインを有する複数個の
メモリセルが配列された半導体記憶装置であって、前記
各メモリセルは、前記活性領域に第0のしきい値特性を
有せしめられた第0類のメモリセル、前記活性領域に第
1のしきい値特性を有せしめられた第1類のメモリセ
ル、前記活性領域に第2のしきい値特性を有せしめられ
た第2類のメモリセル、および前記活性領域に第3のし
きい値特性を有せしめられた第3類のメモリセルのうち
のいずれかに設定される。The problem solving means according to claim 11 of the present invention is
A semiconductor memory device in which a plurality of memory cells each having a gate, a gate insulating film, an active region gate, a gate insulating film, an active region, a source, and a drain are arranged, each memory cell being a 0th memory cell in the active region. 0th type memory cell having the threshold value characteristic, the first type memory cell having the first threshold value characteristic in the active region, and the second threshold value in the active region It is set to any one of a second type memory cell having a characteristic and a third type memory cell having a third threshold characteristic in the active region.
【0031】本発明請求項12に係る課題解決手段は、
半導体基板と、該半導体基板の上層部にメモリセルごと
に形成されるソースおよびドレインと、前記メモリセル
ごとに前記ソースおよび前記ドレインに挟まれる活性領
域と、少なくとも前記活性領域の上面に形成されるゲー
ト絶縁膜と、該ゲート絶縁膜の上面で前記活性領域の直
上領域にゲートを形成するための複数の平行な帯状のワ
ード線とを備え、前記各メモリセルは、前記活性領域に
第0のしきい値特性を有せしめられた第0類のメモリセ
ル、前記活性領域に第1のしきい値特性を有せしめられ
た第1類のメモリセル、前記活性領域に第2のしきい値
特性を有せしめられた第2類のメモリセル、および前記
活性領域に第3のしきい値特性を有せしめられた第3類
のメモリセルのうちのいずれかに設定される。The problem solving means according to claim 12 of the present invention is
A semiconductor substrate, a source and a drain formed in the upper layer of the semiconductor substrate for each memory cell, an active region sandwiched by the source and the drain for each memory cell, and formed at least on the upper surface of the active region. The memory cell includes a gate insulating film and a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate in a region directly above the active region on the upper surface of the gate insulating film, and each memory cell has a zeroth region in the active region. 0th type memory cell having threshold characteristics, 1st type memory cell having first threshold characteristics in the active region, 2nd threshold characteristic in the active region Of the second type of memory cells and the third type of memory cells of the active region having the third threshold characteristic.
【0032】本発明請求項13に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイ
ンを有する複数個のメモリセルが配列された半導体記憶
装置であって、半導体基板と、該半導体基板の上層部の
一部に前記ソースおよび前記ドレインを形成するための
複数の平行な帯状のビット線と、前記半導体基板の上側
で前記メモリセルごとに前記ゲートを形成するため前記
ビット線に直交する方向に形成される複数の平行な帯状
のワード線とを備え、前記ワード線の直下で前記ソース
および前記ドレインに挟まれる領域に活性領域が形成さ
れ、前記各メモリセルは、前記活性領域に第0のしきい
値特性を有せしめられた第0類のメモリセル、前記活性
領域に第1のしきい値特性を有せしめられた第1類のメ
モリセル、前記活性領域に第2のしきい値特性を有せし
められた第2類のメモリセル、および前記活性領域に第
3のしきい値特性を有せしめられた第3類のメモリセル
のうちのいずれかに設定される。The problem solving means according to claim 13 of the present invention is
What is claimed is: 1. A semiconductor memory device in which a plurality of memory cells having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain are arranged. A plurality of parallel strip-shaped bit lines for forming, and a plurality of parallel strip-shaped word lines formed on the upper side of the semiconductor substrate in a direction orthogonal to the bit lines to form the gate for each memory cell. An active region is formed in a region between the source and the drain immediately below the word line, and each memory cell has a 0th threshold characteristic in the active region. Memory cells, a first type memory cell having the first threshold characteristic in the active region, and a second type memory cell having the second threshold characteristic in the active region. Moriseru, and it is set to one of the third third class memory cells which are allowed to have a threshold characteristic in the active region.
【0033】本発明請求項14に係る課題解決手段は、
互いに異なる前記各類のメモリセルの各活性領域のしき
い値は、プログラム注入の注入量を調整することで夫々
設定される。The problem solving means according to claim 14 of the present invention is
The threshold values of the respective active regions of the memory cells of the respective types different from each other are set by adjusting the injection amount of the program injection.
【0034】本発明請求項15に係る課題解決手段は、
近接する前記ワード線の間の領域で異なるメモリセルの
活性領域同士を分離する分離帯が形成され、前記ワード
線の幅方向側面の少なくとも片側にサイドウォールが形
成され、前記分離帯は、ワード線および前記サイドウォ
ールをマスクとしてアイソレーション注入されて形成さ
れる。The problem solving means according to claim 15 of the present invention is
Separation bands for separating active regions of different memory cells are formed in regions between the adjacent word lines, and sidewalls are formed on at least one side of a width direction side surface of the word lines. Also, isolation implantation is performed using the sidewall as a mask.
【0035】本発明請求項16に係る課題解決手段は、
縦横に配列された複数個のメモリセルと、複数個の前記
メモリセルが接続され一方向に並設される複数の接続線
と、該複数の接続線を選定するためのアドレスデコーダ
とを備える半導体記憶装置であって、前記アドレスデコ
ーダは、前記各接続線に夫々接続されるフリップフロッ
プが列状に配されてなるシフトレジスタと、該シフトレ
ジスタの各フリップフロップに単一バス方式に接続され
るクロック信号入力用の第1の母線と、前記シフトレジ
スタの各フリップフロップに単一バス方式に接続されセ
ット信号およびリセット信号のうち少なくとも一方を入
力する第2の母線とを備える。The problem solving means according to claim 16 of the present invention is
A semiconductor including a plurality of memory cells arranged vertically and horizontally, a plurality of connection lines to which the plurality of memory cells are connected and arranged in parallel in one direction, and an address decoder for selecting the plurality of connection lines In the storage device, the address decoder is connected to each shift line in the form of a column, and a flip-flop connected to each of the connection lines, and each flip-flop of the shift register is connected to the flip-flop by a single bus method. A first bus for inputting a clock signal and a second bus for connecting at least one of a set signal and a reset signal to each flip-flop of the shift register by a single bus system are provided.
【0036】本発明請求項17に係る課題解決手段は、
縦横に配列された複数個のメモリセルと、複数個の前記
メモリセルが接続され一方向に並設される複数のワード
線と、複数個の前記メモリセルが接続され前記ワード線
に直交する複数のビット線と、該複数のワード線を選定
するための第1のアドレスデコーダと、該複数のビット
線を選定するための第2のアドレスデコーダとを備える
半導体記憶装置であって、前記第1のアドレスデコーダ
および第2のアドレスデコーダは、前記各ワード線また
は前記各ビット線に夫々対応するフリップフロップが列
状に配されてなるシフトレジスタと、該シフトレジスタ
の各フリップフロップに単一バス方式に接続されるクロ
ック信号入力用の第1の母線と、前記シフトレジスタの
各フリップフロップに単一バス方式に接続されセット信
号およびリセット信号のうち少なくとも一方を入力する
第2の母線とを夫々備える。The problem solving means according to claim 17 of the present invention is
A plurality of memory cells arranged vertically and horizontally, a plurality of word lines connected to the plurality of memory cells and arranged in parallel in one direction, and a plurality of word lines connected to the plurality of memory cells and orthogonal to the word lines. A bit line, a first address decoder for selecting the plurality of word lines, and a second address decoder for selecting the plurality of bit lines. Of the address decoder and the second address decoder, a shift register in which flip-flops respectively corresponding to the word lines or the bit lines are arranged in a row, and a single bus system for each flip-flop of the shift register. A first bus for inputting a clock signal, and a set signal and a reset connected to each flip-flop of the shift register by a single bus method Comprising respectively a second bus for inputting at least one of degree.
【0037】本発明請求項18に係る課題解決手段は、
前記シフトレジスタの最先端のフリップフロップのみの
セット入力端子が前記第2の母線に接続され、他のフリ
ップフロップのリセット入力端子が前記第2の母線に接
続される。The problem solving means according to claim 18 of the present invention is
The set input terminal of only the most advanced flip-flop of the shift register is connected to the second bus line, and the reset input terminals of the other flip-flops are connected to the second bus line.
【0038】本発明請求項19に係る課題解決手段は、
前記第1の母線に高速クロック発生回路が設けられる。A means for solving the problems according to claim 19 of the present invention is
A high-speed clock generation circuit is provided on the first bus bar.
【0039】本発明請求項20に係る課題解決手段は、
前記第1のアドレスデコーダのシフトレジスタと第2の
アドレスデコーダのシフトレジスタとは互いに直列に接
続される。The problem solving means according to claim 20 of the present invention is
The shift register of the first address decoder and the shift register of the second address decoder are connected in series with each other.
【0040】本発明請求項21に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイ
ンを有しかつ前記活性領域の特性の違いにより少なくと
も第0類乃至第2類の三種類のメモリセルを配列する半
導体記憶装置の製造方法であって、前記半導体基板の上
面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜を形成する工程
と、半導体基板の上層部の一部にメモリセルごとに前記
ソースおよび前記ドレインを形成するための複数の平行
な帯状のビット線を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜
の上面に前記メモリセルごとに前記ゲートを形成するた
めの複数の平行な帯状のワード線を前記ビット線に直交
する方向に選択的に形成する工程と、複数の前記ワード
線のうち前記第2類のメモリセルのワード線の幅方向側
面の少なくとも片側に選択的にサイドウォールを形成す
る工程と、前記ワード線および前記サイドウォールをマ
スクとして前記半導体基板のセル分離領域にアイソレー
ション注入を行う工程と、複数の前記メモリセルのうち
第0類のメモリセルのみの半導体基板にプログラム注入
して前記活性領域のしきい値を他のメモリセルと異なる
値に設定する工程とを備える。The problem solving means according to claim 21 of the present invention is
A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging at least three types of memory cells of the 0th to 2nd types according to the characteristics of the active region. A step of forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of the semiconductor substrate, and a plurality of parallel strips for forming the source and the drain for each memory cell on a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate. A step of forming a bit line, and a step of selectively forming a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming the gate for each of the memory cells on an upper surface of the gate insulating film in a direction orthogonal to the bit line. And a step of selectively forming a sidewall on at least one side of a width direction side surface of the word line of the second type memory cell among the plurality of word lines, Isolation implantation into the cell isolation region of the semiconductor substrate using the gate lines and the sidewalls as masks, and program-implantation into the semiconductor substrate of only the 0th type memory cell among the plurality of memory cells to perform the active region The threshold value of is set to a value different from that of other memory cells.
【0041】本発明請求項22に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイ
ンを有しかつ前記活性領域の特性の違いにより第0類乃
至第3類の四種類のメモリセルを配列する半導体記憶装
置の製造方法であって、前記半導体基板の上面の少なく
とも一部に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、半導体
基板の上層部の一部にメモリセルごとに前記ソースおよ
び前記ドレインを形成するための複数の平行な帯状のビ
ット線を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上面に前
記メモリセルごとに前記ゲートを形成するための複数の
平行な帯状のワード線を前記ビット線に直交する方向に
選択的に形成する工程と、複数の前記ワード線のうち前
記第3類のメモリセルのワード線の幅方向側面の両側に
選択的にサイドウォールを形成し、かつ前記第2類のメ
モリセルのワード線の幅方向側面の片側のみに選択的に
サイドウォールを形成する工程と、前記ワード線および
前記サイドウォールをマスクとして前記半導体基板のセ
ル分離領域にアイソレーション注入を行う工程と、複数
の前記メモリセルのうち第0類のメモリセルのみの半導
体基板にプログラム注入して前記活性領域のしきい値を
他のメモリセルと異なる値に設定する工程とを備える。The problem solving means according to claim 22 of the present invention is
A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging four kinds of memory cells of 0th to 3rd groups according to the difference in characteristics of the active region, A step of forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of the semiconductor substrate, and a plurality of parallel strip-shaped bits for forming the source and the drain for each memory cell on a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate. A step of forming a line, and a step of selectively forming a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming the gate for each memory cell on the upper surface of the gate insulating film in a direction orthogonal to the bit line. Of the plurality of word lines, sidewalls are selectively formed on both sides of a width direction side of the word line of the third type memory cell, and the word of the second type memory cell is formed. Selectively forming a sidewall only on one side of the side surface in the width direction, performing isolation injection into the cell isolation region of the semiconductor substrate using the word line and the sidewall as a mask, and a plurality of the memory cells Program injection into the semiconductor substrate of only the 0th type memory cell among them to set the threshold value of the active region to a value different from that of the other memory cells.
【0042】本発明請求項23に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイ
ンを有しかつ前記活性領域のしきい値特性の違いにより
少なくとも第0類乃至第2類の三種類のメモリセルを配
列する半導体記憶装置の製造方法であって、前記半導体
基板の上面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜を形成
する工程と、半導体基板の上層部の一部にメモリセルご
とに選択的に前記ソースおよび前記ドレインを形成する
工程と、前記ゲート絶縁膜の上面で前記ソースおよび前
記ドレインに挟まれる前記活性領域の直上領域にゲート
を形成するための複数の平行な帯状のワード線を形成す
る工程と、前記ワード線をマスクとして前記半導体基板
のセル分離領域にアイソレーション注入を行う工程と、
少なくとも一部のメモリセルの前記半導体基板にプログ
ラム注入して前記各活性領域のしきい値特性を設定する
工程とを備え、該しきい値特性を設定する工程は、前記
第2類のメモリセルをマスクして前記第0類のメモリセ
ルおよび前記第1類のメモリセルの前記各半導体基板に
プログラム注入する工程と、前記第1類のメモリセルお
よび前記第2類のメモリセルをマスクして前記第0類の
メモリセルの前記半導体基板にさらにプログラム注入す
る工程とを備える。The problem solving means according to claim 23 of the present invention is
A method of manufacturing a semiconductor memory device having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging at least three types of memory cells of the 0th to 2nd types according to the difference in threshold characteristics of the active region. And a step of forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of the semiconductor substrate, and a step of selectively forming the source and the drain for each memory cell on a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate. A step of forming a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate on a region directly above the active region sandwiched between the source and the drain on the upper surface of the gate insulating film, and using the word line as a mask A step of performing isolation implantation in the cell isolation region of the semiconductor substrate,
A step of program-implanting at least a part of the memory cells into the semiconductor substrate to set threshold characteristics of each active region, wherein the step of setting the threshold characteristics is performed by the second type memory cells. Masking the memory cells of the 0th type and the memory cells of the 1st type into the respective semiconductor substrates, and masking the memory cells of the 1st type and the memory cells of the 2nd type. Program injection into the semiconductor substrate of the 0th type memory cell.
【0043】本発明請求項24に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイ
ンを有しかつ前記活性領域のしきい値特性の違いにより
第0類乃至第3類の四種類のメモリセルを配列する半導
体記憶装置の製造方法であって、前記半導体基板の上面
の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜を形成する工程
と、半導体基板の上層部の一部にメモリセルごとに選択
的に前記ソースおよび前記ドレインを形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上面で前記ソースおよび前記ドレイ
ンに挟まれる前記活性領域の直上領域にゲートを形成す
るための複数の平行な帯状のワード線を形成する工程
と、前記ワード線をマスクとして前記半導体基板のセル
分離領域にアイソレーション注入を行う工程と、少なく
とも一部のメモリセルの前記半導体基板にプログラム注
入して前記各活性領域のしきい値特性を設定する工程と
を備え、該しきい値特性を設定する工程は、前記第3類
のメモリセルをマスクして前記第0類のメモリセル、前
記第1類のメモリセルおよび前記第2類のメモリセルの
みの前記各半導体基板にプログラム注入する工程と、前
記第2類のメモリセルおよび前記第3類のメモリセルを
マスクして前記第0類のメモリセルおよび前記第1類の
メモリセルのみの前記各半導体基板にさらにプログラム
注入する工程と、前記第1類のメモリセル、前記第2類
のメモリセルおよび前記第3類のメモリセルをマスクし
て前記第0類のメモリセルのみの前記半導体基板にさら
にプログラム注入する工程とを備える。The problem solving means according to claim 24 of the present invention is
A method for manufacturing a semiconductor memory device having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging four kinds of memory cells of 0th to 3rd types according to the difference in threshold characteristics of the active region. And a step of forming the gate insulating film on at least a part of the upper surface of the semiconductor substrate, and a step of selectively forming the source and the drain for each memory cell on a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate,
Forming a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate in a region directly above the active region sandwiched by the source and the drain on the upper surface of the gate insulating film; and using the word line as a mask, the semiconductor The method further comprises the steps of performing isolation implantation into the cell isolation region of the substrate, and performing program implantation into at least some of the memory cells into the semiconductor substrate to set threshold characteristics of the active regions. In the step of setting the characteristic, the third type memory cells are masked and program injection is performed on the respective semiconductor substrates of only the zeroth type memory cells, the first type memory cells and the second type memory cells. And a step of masking the memory cells of the second type and the memory cells of the third type so that only the memory cells of the 0th type and the memory cells of the first type are masked. Program injection into each semiconductor substrate, and the semiconductor substrate having only the 0th type memory cells by masking the 1st type memory cells, the 2nd type memory cells and the 3rd type memory cells And a program injection step.
【0044】本発明請求項25に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイ
ンを有しかつ前記活性領域の特性の違いにより少なくと
も第0類乃至第2類の三種類のメモリセルを配列する半
導体記憶装置の製造方法であって、前記半導体基板の上
面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜の上面にメモリセルごとにゲート
を形成するための複数の平行な帯状のワード線を形成す
る工程と、複数の前記ワード線のうち前記第2類のメモ
リセルのワード線の幅方向側面の少なくとも片側に選択
的にサイドウォールを形成する工程と、前記ワード線お
よび前記サイドウォールをマスクとして前記半導体基板
の上層部の一部に不純物拡散を行いメモリセルごとにソ
ースおよびドレインを形成する工程と、複数の前記メモ
リセルのうち第0類のメモリセルのみの半導体基板にプ
ログラム注入して前記活性領域のしきい値を他のメモリ
セルと異なる値に設定する工程とを備える。The problem solving means according to claim 25 of the present invention is
A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging at least three types of memory cells of the 0th to 2nd types according to the characteristics of the active region. A step of forming the gate insulating film on at least a part of the upper surface of the semiconductor substrate, and a step of forming a plurality of parallel strip word lines for forming a gate for each memory cell on the upper surface of the gate insulating film. A step of selectively forming a sidewall on at least one side of a width direction side surface of the word line of the second type memory cell among the plurality of word lines; and the semiconductor using the word line and the sidewall as a mask. A step of forming a source and a drain for each memory cell by diffusing impurities in a part of an upper layer portion of the substrate; And program implanted into the semiconductor substrate of only the memory cell and a step of setting a threshold value different from the other memory cell value of the active region.
【0045】本発明請求項26に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイ
ンを有しかつ前記活性領域の特性の違いにより第0類乃
至第3類の四種類のメモリセルを配列する半導体記憶装
置の製造方法であって、前記半導体基板の上面の少なく
とも一部に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲ
ート絶縁膜の上面にメモリセルごとにゲートを形成する
ための複数の平行な帯状のワード線を形成する工程と、
複数の前記ワード線のうち前記第3類のメモリセルのワ
ード線の幅方向側面の両側に選択的にサイドウォールを
形成し、かつ前記第2類のメモリセルのワード線の幅方
向側面の片側のみに選択的にサイドウォールを形成する
工程と、前記ワード線および前記サイドウォールをマス
クとして前記半導体基板の上層部の一部に不純物拡散を
行いメモリセルごとにソースおよびドレインを形成する
工程と、複数の前記メモリセルのうち第0類のメモリセ
ルのみの半導体基板にプログラム注入して前記活性領域
のしきい値を他のメモリセルと異なる値に設定する工程
とを備える。The means for solving the problems according to claim 26 of the present invention is as follows.
A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging four kinds of memory cells of the 0th to 3rd types according to the characteristics of the active region. A step of forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of the semiconductor substrate; and a step of forming a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate for each memory cell on the upper surface of the gate insulating film. ,
Sidewalls are selectively formed on both sides of the word line of the third type memory cell in the width direction, and one side of the word line of the second type memory cell in the width direction. Selectively forming a sidewall only on the above, and a step of forming a source and a drain for each memory cell by performing impurity diffusion in a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate using the word line and the sidewall as a mask, Program injecting into the semiconductor substrate of only the 0th type memory cell of the plurality of memory cells to set the threshold value of the active region to a value different from other memory cells.
【0046】本発明請求項27に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイ
ンを有しかつ前記活性領域のしきい値特性の違いにより
少なくとも第0類乃至第2類の三種類のメモリセルを配
列する半導体記憶装置の製造方法であって、前記半導体
基板の上面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜を形成
する工程と、前記ゲート絶縁膜の上面にメモリセルごと
にゲートを形成するための複数の平行な帯状のワード線
を形成する工程と、前記ワード線をマスクとして前記半
導体基板の上層部の一部に不純物拡散を行いメモリセル
ごとにソースおよびドレインを形成する工程と、少なく
とも一部のメモリセルの前記半導体基板にプログラム注
入して前記各活性領域のしきい値特性を設定する工程と
を備え、該しきい値特性を設定する工程は、前記第2類
のメモリセルをマスクして前記第0類のメモリセルおよ
び前記第1類のメモリセルの前記各半導体基板にプログ
ラム注入する工程と、前記第1類のメモリセルおよび前
記第2類のメモリセルをマスクして前記第0類のメモリ
セルの前記半導体基板にさらにプログラム注入する工程
とを備える。The problem solving means according to claim 27 of the present invention is
Method for manufacturing a semiconductor memory device having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging at least three types of memory cells of the 0th to 2nd types according to the difference in threshold characteristics of the active region A step of forming the gate insulating film on at least a part of the upper surface of the semiconductor substrate, and a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate for each memory cell on the upper surface of the gate insulating film. Forming a source and drain for each memory cell by performing impurity diffusion in a part of the upper layer portion of the semiconductor substrate using the word line as a mask, and programming the semiconductor substrate of at least a part of the memory cell. Implanting and setting the threshold characteristic of each of the active regions, and the step of setting the threshold characteristic includes And program-injecting the memory cells of the 0th type and the memory cells of the 1st type into the respective semiconductor substrates; masking the memory cells of the 1st type and the memory cells of the 2nd type; Program injection into the semiconductor substrate of the 0th class memory cell.
【0047】本発明請求項28に係る課題解決手段は、
ゲート、ゲート絶縁膜、活性領域、ソースおよびドレイ
ンを有しかつ前記活性領域のしきい値特性の違いにより
第0類乃至第3類の四種類のメモリセルを配列する半導
体記憶装置の製造方法であって、前記半導体基板の上面
の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜を形成する工程
と、前記ゲート絶縁膜の上面にメモリセルごとにゲート
を形成するための複数の平行な帯状のワード線を形成す
る工程と、前記ワード線をマスクとして前記半導体基板
の上層部の一部に不純物拡散を行いメモリセルごとにソ
ースおよびドレインを形成する工程と、少なくとも一部
のメモリセルの前記半導体基板にプログラム注入して前
記各活性領域のしきい値特性を設定する工程とを備え、
該しきい値特性を設定する工程は、前記第3類のメモリ
セルをマスクして前記第0類のメモリセル、前記第1類
のメモリセルおよび前記第2類のメモリセルのみの前記
各半導体基板にプログラム注入する工程と、前記第2類
のメモリセルおよび前記第3類のメモリセルをマスクし
て前記第0類のメモリセルおよび前記第1類のメモリセ
ルのみの前記各半導体基板にさらにプログラム注入する
工程と、前記第1類のメモリセル、前記第2類のメモリ
セルおよび前記第3類のメモリセルをマスクして前記第
0類のメモリセルのみの前記半導体基板にさらにプログ
ラム注入する工程とを備える。The means for solving the problem according to claim 28 of the present invention is
A method for manufacturing a semiconductor memory device having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging four kinds of memory cells of 0th to 3rd types according to the difference in threshold characteristics of the active region. A step of forming the gate insulating film on at least a part of the upper surface of the semiconductor substrate, and forming a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate for each memory cell on the upper surface of the gate insulating film. And forming a source and a drain for each memory cell by performing impurity diffusion in a part of the upper layer portion of the semiconductor substrate using the word line as a mask, and program injection into the semiconductor substrate of at least a part of the memory cell. And setting a threshold characteristic of each of the active regions,
In the step of setting the threshold characteristic, each of the semiconductors of only the memory cells of the 0th class, the memory cells of the 1st class and the memory cells of the 2nd class is masked by masking the memory cells of the 3rd class. A step of performing program injection into the substrate; and further masking the second type memory cells and the third type memory cells to further add each semiconductor substrate to only the 0th type memory cells and the 1st type memory cells. Program injecting, and further program injecting into the semiconductor substrate of only the 0th type memory cells by masking the first type memory cells, the 2nd type memory cells and the 3rd type memory cells. And a process.
【0048】本発明請求項29に係る課題解決手段は、
前記各メモリセルに接続される前記ワード線ごとに設け
られ前記各メモリセルの種類を判断するための基準値を
設定するリファレンス素子と、該リファレンス素子およ
び前記各メモリセルの電流または電圧を比較する比較回
路とをさらに備える。The problem solving means according to claim 29 of the present invention is
A reference element that is provided for each word line connected to each memory cell and sets a reference value for determining the type of each memory cell is compared with a current or voltage of the reference element and each memory cell. And a comparison circuit.
【0049】本発明請求項30に係る課題解決手段は、
前記ビット線に電流を供給する主ビット線が設けられ、
該主ビット線から前記ビット線を通じて各メモリセルま
で電流を供給する複数のメモリセル用電流経路が形成さ
れ、前記ワード線ごとに設けられた複数個の前記リファ
レンス素子に接続されるリファレンス用ビット線が形成
され、前記主ビット線から前記リファレンス用ビット線
を通じて各メモリセルまで電流を供給するリファレンス
用電流経路が形成され、一の前記メモリセル当たりの前
記メモリセル用電流経路の個数は、一の前記リファレン
ス素子当たりの前記リファレンス用電流経路の個数より
大とされる。The problem solving means according to claim 30 of the present invention is
A main bit line is provided to supply current to the bit line,
A plurality of current paths for memory cells for supplying a current from the main bit line to each memory cell through the bit lines are formed, and reference bit lines connected to the plurality of reference elements provided for each word line. Is formed, a reference current path for supplying a current from the main bit line to each memory cell through the reference bit line is formed, and the number of the memory cell current path per one memory cell is one. The number is larger than the number of reference current paths per reference element.
【0050】本発明請求項31に係る課題解決手段は、
前記ビット線に電流を供給する主ビット線が設けられ、
該主ビット線から前記ビット線を通じて各メモリセルま
で電流を供給するメモリセル用電流経路が形成され、前
記ワード線ごとに設けられた複数個の前記リファレンス
素子に接続されるリファレンス用ビット線が形成され、
前記主ビット線から前記リファレンス用ビット線を通じ
て各メモリセルまで電流を供給するリファレンス用電流
経路が形成され、一の前記メモリセル当たりの前記メモ
リセル用電流経路と、一の前記リファレンス素子当たり
の前記リファレンス用電流経路とは、互いに同一個数か
つ同一形状に形成され、前記各メモリセル用電流経路に
は前記メモリセルのいずれかのブロックを選択するメモ
リセル用ブロック選択トランジスタが接続され、前記各
リファレンス用電流経路には前記リファレンス素子のい
ずれかのブロックを選択するリファレンス用ブロック選
択トランジスタが接続され、前記各電流経路当たりのブ
ロック選択トランジスタの個数は互いに同数に設定され
る。The means for solving the problems according to claim 31 of the present invention is as follows.
A main bit line is provided to supply current to the bit line,
A current path for a memory cell that supplies a current from the main bit line to each memory cell through the bit line is formed, and a reference bit line connected to a plurality of the reference elements provided for each word line is formed. Is
A reference current path for supplying a current from the main bit line to each memory cell through the reference bit line is formed, and one memory cell current path per one memory cell and one per reference element Reference current paths are formed in the same number and in the same shape as each other, and memory cell block selection transistors for selecting one of the blocks of the memory cells are connected to the memory cell current paths. A reference block selection transistor for selecting one of the blocks of the reference element is connected to the current path, and the number of block selection transistors for each current path is set to be the same.
【0051】本発明請求項32に係る課題解決手段は、
複数個のメモリセルが配列され、前記各メモリセルに対
して、主ビット線からメモリセルを介して仮想GND線
に至る電流経路が形成され、前記電流経路は、前記主ビ
ット線から一個の前記メモリセルに至る複数個の電源側
ローカルビット線と、一個の前記メモリセルから前記仮
想GND線に至る複数個の接地側ローカルビット線とを
備える。The problem solving means according to claim 32 of the present invention is
A plurality of memory cells are arranged, and a current path from the main bit line to the virtual GND line via the memory cell is formed for each memory cell. The current path is one of the main bit lines. A plurality of power source side local bit lines reaching the memory cells and a plurality of ground side local bit lines extending from the one memory cell to the virtual GND line are provided.
【0052】本発明請求項33に係る課題解決手段は、
複数個のメモリセルが配列され、前記各メモリセルに対
して、主ビット線から前記各メモリセルに至る電源側電
流経路と、前記各メモリセルから仮想GND線に至る接
地側電流経路とが形成され、前記各メモリセルについて
の前記電源側電流経路および接地側電流経路の長さの合
計は常に一定になるよう設定され、前記接地側電流経路
は一個の前記仮想GND線に対して複数個の接地側ロー
カルビット線を有せしめられる。The problem solving means according to claim 33 of the present invention is
A plurality of memory cells are arranged, and a power supply side current path from the main bit line to each of the memory cells and a ground side current path from each of the memory cells to the virtual GND line are formed for each of the memory cells. The total length of the power-supply-side current path and the ground-side current path for each memory cell is set to be always constant, and the ground-side current path has a plurality of lengths for one virtual GND line. It has a ground side local bit line.
【0053】[0053]
【作用】本発明の請求項1に係る半導体記憶装置では、
読み出し時に、外部のセンス回路でメモリセルを流れる
電流値を検出し、このときの活性領域のしきい値および
チャネル抵抗値を判定する。そして、判定した活性領域
のしきい値およびチャネル抵抗値の組み合わせから、対
象となるメモリセルが第0類、第1類および第2類のい
ずれのメモリセルであるかを判定する。そうすると、メ
モリセルの記憶データを三値以上に多値化でき、従来例
のような二値のメモリセルと同面積でデータ集積度を飛
躍的に高めることができる。In the semiconductor memory device according to claim 1 of the present invention,
At the time of reading, the current value flowing through the memory cell is detected by the external sense circuit, and the threshold value and the channel resistance value of the active region at this time are determined. Then, based on the determined combination of the threshold value and the channel resistance value of the active region, it is determined whether the target memory cell is the memory cell of the 0th class, the 1st class or the 2nd class. Then, the storage data of the memory cell can be multivalued into three or more values, and the data integration degree can be dramatically increased in the same area as the binary memory cell as in the conventional example.
【0054】本発明の請求項2に係る半導体記憶装置で
は、第1類のメモリセルと第2類のメモリセルの両チャ
ネル抵抗値を互いに異なるよう設定するに当たって、両
活性領域の幅を互いに異ならせるだけでよいため、両メ
モリセルのチャネル抵抗値を正確に設定でき、読み出し
時の誤動作を防止できる。特に本発明の請求項3、請求
項4および請求項5に係る半導体記憶装置では、一部の
ワード線の側部にサイドウォールを選択的に形成するだ
けで活性領域幅を設定しているので、容易な方法でチャ
ネル抵抗値を正確に設定できる。In the semiconductor memory device according to the second aspect of the present invention, in setting the channel resistance values of the memory cells of the first type and the memory cells of the second type to be different from each other, the widths of both active regions are different from each other. Since it only needs to be performed, the channel resistance values of both memory cells can be accurately set, and malfunctions during reading can be prevented. Particularly, in the semiconductor memory device according to claim 3, claim 4 and claim 5 of the present invention, the active region width is set only by selectively forming sidewalls on the side portions of some word lines. , The channel resistance value can be set accurately by an easy method.
【0055】本発明の請求項6に係る半導体記憶装置で
は、第1類のメモリセルと第2類のメモリセルの両チャ
ネル抵抗値を互いに異なるよう設定するに当たって、両
活性領域の長さを互いに異ならせるだけでよいため、両
メモリセルのチャネル抵抗値を正確に設定でき、読み出
し時の誤動作を防止できる。特に本発明の請求項7、請
求項8および請求項9に係る半導体記憶装置では、一部
のワード線の側部にサイドウォールを選択的に形成する
だけで活性領域長を設定しているので、容易な方法でチ
ャネル抵抗値を正確に設定できる。In the semiconductor memory device according to the sixth aspect of the present invention, in setting the channel resistance values of the memory cells of the first type and the memory cells of the second type to be different from each other, the lengths of both active regions are set to be different from each other. Since it is only necessary to make them different, it is possible to accurately set the channel resistance values of both memory cells and prevent a malfunction during reading. Particularly, in the semiconductor memory device according to claim 7, claim 8 and claim 9 of the present invention, the active region length is set only by selectively forming sidewalls on the side portions of some word lines. , The channel resistance value can be set accurately by an easy method.
【0056】また、本発明の請求項5および請求項9に
係る半導体記憶装置では、読み出し時に、外部のセンス
回路でメモリセルを流れる電流値を検出し、このときの
活性領域のしきい値およびチャネル抵抗値を判定する。
そして、判定した活性領域のしきい値およびチャネル抵
抗値の組み合わせから、対象となるメモリセルが第0
類、第1類、第2類および第3類のいずれのメモリセル
であるかを判定する。そうすると、メモリセルの記憶デ
ータを四値化でき、従来例のような二値のメモリセルと
同面積で従来例における二ビット分のデータ集積度を有
せしめることができ、面積効率をほぼ二倍に高めること
ができる。Further, in the semiconductor memory device according to claims 5 and 9 of the present invention, the value of the current flowing through the memory cell is detected by the external sense circuit at the time of reading, and the threshold value of the active region and the threshold value of the active region at this time are detected. Determine the channel resistance.
Then, based on the determined combination of the threshold value of the active region and the channel resistance value, the target memory cell is set to the 0th
It is determined which one of the memory cells of the class, the first class, the second class and the third class. Then, the storage data of the memory cell can be four-valued, and the data integration degree of two bits in the conventional example can be provided in the same area as the binary memory cell as in the conventional example, and the area efficiency is almost doubled. Can be increased to
【0057】本発明の請求項10に係る半導体記憶装置
では、読み出し時に、外部のセンス回路でメモリセルを
流れる電流値を検出し、このときの活性領域のしきい値
を判定する。そして、判定した活性領域のしきい値か
ら、対象となるメモリセルが第0類、第1類および第2
類のいずれのメモリセルであるかを判定する。そうする
と、メモリセルの記憶データを三値以上に多値化でき、
従来例のような二値のメモリセルと同面積でデータ集積
度を飛躍的に高めることができる。In the semiconductor memory device according to the tenth aspect of the present invention, at the time of reading, the value of the current flowing through the memory cell is detected by the external sense circuit, and the threshold value of the active region at this time is determined. Then, based on the determined threshold value of the active region, the target memory cells are classified into the 0th class, the 1st class and the 2nd class.
It is determined which one of the memory cells is a memory cell. Then, the storage data of the memory cell can be multi-valued into three or more levels,
It is possible to dramatically increase the data integration degree in the same area as the binary memory cell as in the conventional example.
【0058】本発明の請求項11、請求項12および請
求項13に係る半導体記憶装置では、読み出し時に、外
部のセンス回路でメモリセルを流れる電流値を検出し、
このときの活性領域のしきい値を判定する。そして、判
定した活性領域のしきい値から、対象となるメモリセル
が第0類、第1類、第2類および第3類のいずれのメモ
リセルであるかを判定する。そうすると、メモリセルの
記憶データを四値化でき、従来例のような二値のメモリ
セルと同面積で従来例における二ビット分のデータ集積
度を有せしめることができ、面積効率をほぼ二倍に高め
ることができる。In the semiconductor memory device according to the eleventh, twelfth and thirteenth aspects of the present invention, at the time of reading, the value of the current flowing through the memory cell is detected by the external sense circuit,
The threshold value of the active region at this time is determined. Then, it is determined from the threshold value of the determined active region whether the target memory cell is the memory cell of the 0th class, the 1st class, the 2nd class or the 3rd class. Then, the storage data of the memory cell can be four-valued, and the data integration degree of two bits in the conventional example can be provided in the same area as the binary memory cell as in the conventional example, and the area efficiency is almost doubled. Can be increased to
【0059】本発明の請求項14に係る半導体記憶装置
では、プログラム注入の注入量を調整するだけで各類の
メモリセルの各活性領域のしきい値を異ならせることが
でき、各メモリセルの構造を複雑化しなくてもデータの
多値化を実現できる。In the semiconductor memory device according to the fourteenth aspect of the present invention, the threshold value of each active region of each type of memory cell can be made different by simply adjusting the injection amount of program injection, and the threshold value of each memory cell can be made different. Multi-value data can be realized without complicating the structure.
【0060】本発明の請求項15に係る半導体記憶装置
では、ワード線の幅方向側面にサイドウォールを形成す
ることで、これをマスクとする分離帯の幅を狭めること
ができる。すなわち、各メモリセルの活性領域幅を広げ
ることができ、チャネル抵抗値を容易に低減でき、電流
効率を増すことで各メモリセルのしきい値特性の差を明
確にできる。In the semiconductor memory device according to the fifteenth aspect of the present invention, by forming the sidewall on the side surface in the width direction of the word line, the width of the separation band using the sidewall as a mask can be narrowed. That is, the active region width of each memory cell can be widened, the channel resistance value can be easily reduced, and the current efficiency can be increased to clarify the difference in the threshold characteristics of each memory cell.
【0061】本発明の請求項16および請求項17に係
る半導体記憶装置では、アドレスデコーダにシフトレジ
スタでを備えているので、ビット間のデータ伝搬をシフ
トレジスタ内で行うことができる。したがって、第3の
従来例のような多重バス方式にデータ伝搬を行う場合に
比べて配線数を飛躍的に減少でき、故にアドレスデコー
ダの内部面積を飛躍的に低減できる。そうすると、チッ
プサイズの縮小化、アクセス時間の高速化、および低消
費電力化を図り得る。In the semiconductor memory device according to the sixteenth and seventeenth aspects of the present invention, since the address decoder is provided with the shift register, data propagation between bits can be performed in the shift register. Therefore, the number of wirings can be remarkably reduced as compared with the case where data is propagated in the multiple bus system as in the third conventional example, and therefore the internal area of the address decoder can be remarkably reduced. Then, the chip size can be reduced, the access time can be shortened, and the power consumption can be reduced.
【0062】本発明の請求項18に係る半導体記憶装置
では、シフトレジスタの最先端のフリップフロップのみ
のセット入力端子を第2の母線に接続し、他のフリップ
フロップのリセット入力端子を第2の母線に接続してい
るので、セット入力が1回で済み、後はシフトレジスタ
内でデータ伝搬することができる。したがって、データ
入力用外部装置の動作を単純化でき、外部装置を含めた
面積を縮小できる。In the semiconductor memory device according to the eighteenth aspect of the present invention, the set input terminal of only the most advanced flip-flop of the shift register is connected to the second bus line, and the reset input terminals of the other flip-flops are connected to the second bus line. Since it is connected to the bus bar, only one set input is required, and after that, data can be propagated in the shift register. Therefore, the operation of the external device for data input can be simplified, and the area including the external device can be reduced.
【0063】本発明の請求項19に係る半導体記憶装置
では、第1の母線に高速クロック発生回路を設けている
ので、シフトレジスタ内のデータ伝搬を高速クロック発
生回路からのクロック信号に同期させることができ、処
理スピードを飛躍的に向上できる。したがって、請求項
16および請求項17に記載した技術をランダムアクセ
スメモリ等へ適用することが可能となる。In the semiconductor memory device according to the nineteenth aspect of the present invention, since the high speed clock generating circuit is provided on the first bus bar, the data propagation in the shift register is synchronized with the clock signal from the high speed clock generating circuit. The processing speed can be dramatically improved. Therefore, the techniques described in claims 16 and 17 can be applied to a random access memory or the like.
【0064】本発明の請求項20に係る半導体記憶装置
では、第1のアドレスデコーダのシフトレジスタと第2
のアドレスデコーダのシフトレジスタとを互いに直列に
接続することで、第1のアドレスデコーダおよび第2の
アドレスデコーダへのセット入力が合計1回で済み、後
はシフトレジスタ内でデータ伝搬することができる。し
たがって、データ入力用外部装置の動作を単純化でき、
外部装置を含めた面積を縮小できる。In the semiconductor memory device according to claim 20 of the present invention, the shift register of the first address decoder and the second register
By connecting the shift registers of the address decoders in series with each other in series, the set input to the first address decoder and the second address decoder is required only once, and the data can be propagated in the shift registers thereafter. . Therefore, the operation of the external device for data input can be simplified,
The area including external devices can be reduced.
【0065】本発明の請求項21、請求項23、請求項
25および請求項27に係る半導体記憶装置の製造方法
では、記憶データが三値以上に多値化されたメモリセル
を容易に製造でき、データ集積度が極めて高い半導体記
憶装置を製造できる。In the semiconductor memory device manufacturing method according to the twenty-first, twenty-third, twenty-fifth and twenty-seventh aspects of the present invention, it is possible to easily manufacture a memory cell in which stored data is multivalued into three or more values. It is possible to manufacture a semiconductor memory device having a very high degree of data integration.
【0066】本発明の請求項22、請求項24、請求項
26および請求項28に係る半導体記憶装置の製造方法
では、記憶データが四値化されたメモリセルを容易に製
造でき、データ集積度が極めて高い半導体記憶装置を製
造できる。In the semiconductor memory device manufacturing method according to the twenty-second, twenty-fourth, twenty-sixth, and twenty-eighth aspects of the present invention, a memory cell whose storage data is quaternized can be easily manufactured, and the data integration degree can be increased. It is possible to manufacture a semiconductor memory device having an extremely high cost.
【0067】本発明請求項29に係る半導体記憶装置で
は、まず比較回路にて各メモリセルトランジスタの電流
値(または電圧値)とリファレンス素子の電流値(また
は電圧値)とを比較して、各メモリセルトランジスタの
種類を判定する。この際、メモリセルトランジスタの配
置によって、主ビット線からの電流経路の距離が異な
る。そして、電流経路の距離が大になると経路内に抵抗
が発生し、電気的特性に誤差が生じてしまい、電流経路
の短いメモリセルトランジスタと同一の基準で比較する
ことは困難になる。ここで、メモリセルトランジスタを
多種類に設定する多値ROMの場合、各メモリセルトラ
ンジスタのしきい値の差を判断する際には良好な精度を
要求されるが、上記の理由から精度良い判断が困難とな
るおそれがある。しかしながら、複数のリファレンス素
子のうち個々のリファレンス素子を各メモリセルトラン
ジスタと同一のワード線に接続しているので、各メモリ
セルトランジスタについて、主ビット線からの電流経路
の距離がほぼ同一のリファレンス素子が存在することに
なり、互いに対応するメモリセルトランジスタとリファ
レンス素子の電流値(または電圧値)を比較すること
で、電流経路の距離差に基づく電気的特性のばらつきを
吸収できる。In the semiconductor memory device according to claim 29 of the present invention, first, the current value (or voltage value) of each memory cell transistor is compared with the current value (or voltage value) of the reference element by the comparison circuit, and each is compared. Determine the type of memory cell transistor. At this time, the distance of the current path from the main bit line differs depending on the arrangement of the memory cell transistors. Then, when the distance of the current path becomes large, resistance is generated in the path, and an error occurs in the electrical characteristics, making it difficult to compare with the memory cell transistor having a short current path on the same basis. Here, in the case of a multi-valued ROM in which memory cell transistors are set in various types, good accuracy is required when determining the difference in threshold value of each memory cell transistor. May be difficult. However, since the individual reference elements of the plurality of reference elements are connected to the same word line as each memory cell transistor, the reference elements whose current path distance from the main bit line is almost the same for each memory cell transistor. Therefore, by comparing the current value (or voltage value) of the memory cell transistor and the reference element corresponding to each other, it is possible to absorb the variation in the electrical characteristics based on the distance difference of the current path.
【0068】本発明請求項30に係る半導体記憶装置で
は、一のメモリセル当たりのメモリセル用電流経路の個
数を、一のリファレンス素子当たりのリファレンス用電
流経路の個数より大としているので、各メモリセルトラ
ンジスタに至る電圧降下をリファレンス素子に至る電圧
降下より低く抑えることができる。したがって、各メモ
リセルトランジスタの端子電位を可及的に高く維持で
き、隣合うメモリセルトランジスタ等からの他の電流経
路からの漏れ電流を低減でき、電気的特性の精度を保ち
得る。In the semiconductor memory device according to claim 30 of the present invention, the number of memory cell current paths per memory cell is set to be larger than the number of reference current paths per reference element. The voltage drop to the cell transistor can be suppressed lower than the voltage drop to the reference element. Therefore, the terminal potential of each memory cell transistor can be maintained as high as possible, leakage current from another current path from an adjacent memory cell transistor or the like can be reduced, and the accuracy of electrical characteristics can be maintained.
【0069】本発明請求項31に係る半導体記憶装置で
は、一のメモリセル当たりのメモリセル用電流経路の個
数を、一のリファレンス素子当たりのリファレンス用電
流経路の個数に等しく設定し、各メモリセル用電流経路
および各リファレンス用電流経路に互いに同数のブロッ
ク選択トランジスタを接続しているので、メモリセル
と、該メモリセルに対応するリファレンス素子に電流を
流す際、電流経路に生じる抵抗値は常に同値となり、し
たがって、両素子に流れる電流値の差を可及的に縮小で
きる。したがって、各メモリセルの種類判断精度を可及
的に向上できる。In the semiconductor memory device according to claim 31 of the present invention, the number of memory cell current paths per memory cell is set equal to the number of reference current paths per reference element, and each memory cell is Since the same number of block selection transistors are connected to the reference current path and each reference current path, when a current is passed through the memory cell and the reference element corresponding to the memory cell, the resistance value generated in the current path always has the same value. Therefore, the difference between the values of the currents flowing through the two elements can be reduced as much as possible. Therefore, the accuracy of determining the type of each memory cell can be improved as much as possible.
【0070】本発明請求項32に係る半導体記憶装置で
は、一個のメモリセルについて複数個の電源側ローカル
ビット線および複数個の接地側ローカルビット線を形成
し、また、請求項33に係る半導体記憶装置では、一個
の前記仮想GND線に対して複数個の接地側ローカルビ
ット線を形成しているので、各ローカルビット線を単一
にしか形成しない場合に比べて、配線内に発生する抵抗
値を低減できる。したがって、メモリセルのブロック分
割数を低減しても、同程度の高速化を実現できるため、
メモリセルアレイ面積全体を従来例よりも小さくでき、
大容量ROMを高い歩留で安価に製造できる。In the semiconductor memory device according to claim 32 of the present invention, a plurality of power source side local bit lines and a plurality of ground side local bit lines are formed for one memory cell, and the semiconductor memory device according to claim 33 is provided. In the device, since a plurality of ground-side local bit lines are formed for one virtual GND line, the resistance value generated in the wiring is greater than that in the case where each local bit line is formed only once. Can be reduced. Therefore, even if the number of block divisions of the memory cell is reduced, the same speedup can be realized.
The entire memory cell array area can be made smaller than the conventional example,
A large-capacity ROM can be manufactured inexpensively with a high yield.
【0071】[0071]
[第1の実施例] <構成>図1は本発明の第1の実施例の半導体記憶装置
を示す平面図、図2は同じくそのA−A断面図、図3は
同じくそのB−B断面図である。本実施例の半導体記憶
装置は、複数個のメモリセルが配列された不揮発性のN
OR型フラットセル方式の半導体記憶装置(ROM)で
あって、チャネル幅制御としきい値制御を組み合わせて
四値のメモリセルを実現したものである。図1乃至図3
中のM0〜M3はメモリセル、21はSi等からなるp
型半導体基板、22はメモリセルごとにゲートを構成す
るためのポリサイド等からなるワード線、23はSi酸
化膜等からなるゲート絶縁膜、24はp型半導体基板の
上層部の一部で構成されるチャネル(活性領域)、2
5,26は前記メモリセルごとにソースおよびドレイン
を構成するためのn+型拡散層としてのビット線、27
は近接する前記ワード線22の間の領域で異なるメモリ
セルの前記チャネル24同士を分離する分離帯(アイソ
レーション領域)、28は層間絶縁膜、29はメタル配
線、31はSi酸化膜またはSi窒化膜等の表面保護膜
(パッシベーション)、32は複数のワード線22のう
ち一部のワード線22の幅方向側面の少なくとも片側に
形成されるサイドウォールである。[First Embodiment] <Structure> FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line BB. It is a figure. The semiconductor memory device according to the present embodiment is a nonvolatile N-type device in which a plurality of memory cells are arranged.
An OR type flat cell type semiconductor memory device (ROM), which realizes a four-valued memory cell by combining channel width control and threshold value control. 1 to 3
In the figure, M0 to M3 are memory cells, and 21 is p made of Si or the like.
Type semiconductor substrate, 22 is a word line made of polycide or the like for forming a gate for each memory cell, 23 is a gate insulating film made of a Si oxide film, and 24 is a part of the upper layer portion of the p type semiconductor substrate. Channel (active region), 2
Reference numerals 5 and 26 denote bit lines as n + type diffusion layers for forming a source and a drain for each memory cell, and 27
Is an isolation band (isolation region) that separates the channels 24 of different memory cells in the region between the adjacent word lines 22, 28 is an interlayer insulating film, 29 is a metal wiring, 31 is a Si oxide film or Si nitride. A surface protective film (passivation) 32 such as a film is a sidewall formed on at least one side of the side surface in the width direction of some word lines 22 of the plurality of word lines 22.
【0072】前記ワード線22は前記ゲート絶縁膜23
の上面で前記ビット線25,26に直交する方向に延び
た帯状に形成され、複数本が平行に形成される。該複数
のワード線22の幅は、該ワード線22の形成後の中間
製品を標準化するため、互いに同寸法に設定される。前
記チャネル24は前記ワード線22の直下で前記ビット
線25,26に挟まれる領域に形成される。前記ビット
線25,26は帯状に形成され、複数本が平行に配置さ
れる。前記分離帯27は前記ワード線22およびサイド
ウォール32をマスクとしてアイソレーション注入され
て形成される。The word line 22 is the gate insulating film 23.
Is formed in a strip shape extending in a direction orthogonal to the bit lines 25 and 26 on the upper surface of the above, and a plurality of parallel lines are formed. The widths of the plurality of word lines 22 are set to be the same as each other in order to standardize the intermediate product after the formation of the word lines 22. The channel 24 is formed immediately below the word line 22 in a region sandwiched between the bit lines 25 and 26. The bit lines 25 and 26 are formed in a strip shape, and a plurality of bit lines are arranged in parallel. The isolation band 27 is formed by isolation implantation using the word line 22 and the sidewall 32 as a mask.
【0073】前記メモリセルM0〜M3はエンハンスメ
ント型で構成されている。そして、前記メモリセルM0
〜M3のうち、メモリセルM0(第0類のメモリセル)
のチャネル24のしきい値は他のメモリセルM1〜M3
より大幅に高く設定されている。また、メモリセルM1
(第1類のメモリセル)のチャネル24の抵抗値(チャ
ネル抵抗値)は相対的に大きく(第1の抵抗値)設定さ
れ、メモリセルM2(第2類のメモリセル)のチャネル
抵抗値は中程度(第2の抵抗値)に設定され、さらにメ
モリセルM3(第3類のメモリセル)のチャネル抵抗値
は相対的に小さく(第3の抵抗値)設定されている。な
お、メモリセルM0(第0類のメモリセル)のチャネル
抵抗値は第1の抵抗値と同様に大きく設定されている。
かかるチャネル抵抗値の違いは、夫々のチャネル24の
幅(チャネル幅)を違えることで設定する。すなわち、
チャネル幅が大きければチャネル抵抗値は低減され、逆
にチャネル幅が小さければチャネル抵抗値は増大され
る。上記チャネル幅は、前記ワード線22の幅方向側面
にサイドウォール32が形成されるか否かによって設定
される。すなわち、前記サイドウォール32の有無によ
って、ワード線22と前記分離帯27との重なり量が異
なってくるが、前記分離帯27では外部機器により当該
ワード線22が選択されても電流が流れないため、チャ
ネルがサイドウォール32の幅だけ広がることになる。The memory cells M0 to M3 are of the enhancement type. Then, the memory cell M0
Of M3 to M3 (memory cell of the 0th class)
Of the channel 24 of the other memory cells M1 to M3
It is set significantly higher. In addition, the memory cell M1
The resistance value (channel resistance value) of the channel 24 of the (first type memory cell) is set relatively large (first resistance value), and the channel resistance value of the memory cell M2 (second type memory cell) is The channel resistance value of the memory cell M3 (third type memory cell) is set relatively small (third resistance value). The channel resistance value of the memory cell M0 (0th type memory cell) is set to be large like the first resistance value.
The difference in the channel resistance value is set by changing the width of each channel 24 (channel width). That is,
If the channel width is large, the channel resistance value is reduced, and conversely, if the channel width is small, the channel resistance value is increased. The channel width is set depending on whether or not the sidewall 32 is formed on the side surface of the word line 22 in the width direction. That is, the overlapping amount of the word line 22 and the separation band 27 varies depending on the presence or absence of the sidewall 32, but no current flows in the separation band 27 even if the word line 22 is selected by an external device. , The channel is widened by the width of the sidewall 32.
【0074】具体的には、前記第1類のメモリセルM1
に対応するワード線22の幅方向側面はサイドウォール
が省略されることで、そのチャネル幅は小さく設定さ
れ、故にチャネル抵抗値は大に設定される。前記第2類
のメモリセルM2のサイドウォール32は対応するワー
ド線22の幅方向側面の片側のみに形成されることで、
そのチャネル幅は中程度に設定され、故にチャネル抵抗
値は中程度に設定される。前記第3類のメモリセルM3
のサイドウォール32は対応するワード線22の幅方向
側面の両側に形成されることで、そのチャネル幅は大き
く設定され、故にチャネル抵抗値は小に設定される。Specifically, the first type memory cell M1
The side wall of the word line 22 in the width direction corresponding to the above is set to have a small channel width by omitting the side wall, and thus has a large channel resistance value. The sidewall 32 of the second type memory cell M2 is formed only on one side of the corresponding word line 22 in the width direction.
Its channel width is set to medium, and therefore the channel resistance value is set to medium. The third type memory cell M3
The side walls 32 are formed on both sides of the corresponding side surfaces of the word line 22 in the width direction, so that the channel width thereof is set large and therefore the channel resistance value is set small.
【0075】このように、ワード線22の側壁両側にサ
イドウォール32を形成するもの(第3類のメモリセル
M3)、片側に形成するもの(第2類のメモリセルM
2)、形成しないもの(第1類のメモリセルM1および
第0類のメモリセルM0)の三種類を形成し、さらにサ
イドウォールを形成しないもののうちの一方(第0類の
メモリセルM0)のチャネル24にプログラム注入して
そのチャネルしきい値を高く設定することで、下記のよ
うに四種類のメモリセルトランジスタを構成できる。In this manner, the sidewalls 32 are formed on both sides of the word line 22 (third-class memory cell M3), and the sidewalls are formed on one side (second-class memory cell M).
2), one of three types (0 type memory cell M0) which is not formed (third type memory cell M1 and 0 type memory cell M0) and which is not formed with sidewalls. By programming the channel 24 and setting the channel threshold value to be high, four types of memory cell transistors can be configured as follows.
【0076】第0類のメモリセルM0:チャネル幅=
小,しきい値=高い(トランジスタはONしない) 第1類のメモリセルM1:チャネル幅=小、しきい値=
エンハンスメント 第2類のメモリセルM2:チャネル幅=中、しきい値=
エンハンスメント 第3類のメモリセルM3:チャネル幅=大、しきい値=
エンハンスメント。0th type memory cell M0: channel width =
Small, threshold = high (transistor does not turn on) First type memory cell M1: channel width = small, threshold =
Enhancement Second type memory cell M2: channel width = medium, threshold =
Enhancement Third type memory cell M3: channel width = large, threshold =
enhancement.
【0077】なお、前記各ビット線25,26は、図4
の如く、ビット線選択トランジスタ35を介して外部の
センス回路36に接続されている。一般に、ROMデー
タの読み出しはセンス回路が用いられるが、本実施例で
使用するセンス回路36もメモリセルM0〜M3を流れ
る電流値を検出するものである点で既存のものと全く変
わりがない。すなわち、該センス回路36は、選択され
たメモリセルのオン電流値がどの範囲に入っているかを
検出し、3次元データ{(A),(B),(C)}に変
換するものである。ただし、該センス回路36は、3種
の電流値を判別できるしきい値、すなわち、図6中の
(0)と(i)の間、(i)と(ii)の間、(ii)
と(iii)の間に夫々設定されたしきい値を有してい
る。ここで、図5は前記メモリセルM0〜M3で構成さ
れるメモリセルアレイの内部回路図、図6は前記各メモ
リセルM0〜M3のワード線22(ゲート)に所定の電
圧を印加しかつ所定のドレイン電圧を印加した場合に流
れる電流値(オン電流値)を示したものである。図6の
ように、各メモリセルM0〜M3のオン電流値は(0)
〜(iii)というように異なって設定される。該セン
ス回路36は、図4の如く、前記3次元データ
{(A),(B),(C)}に夫々対応する3ビットの
出力線を介して判定回路37に接続される。該判定回路
37は、図7の如く、前記センス回路36からの3次元
データ{(A),(B),(C)}に基づいて、選択さ
れたメモリセルが第0類から第3類のいずれのメモリセ
ルM0〜M3であるかを判定し、前記3次元データ
{(A),(B),(C)}を2ビットのデータ(,
)に変換する機能を有する。The bit lines 25 and 26 are connected to each other as shown in FIG.
As described above, it is connected to the external sense circuit 36 via the bit line selection transistor 35. In general, a sense circuit is used to read the ROM data, but the sense circuit 36 used in this embodiment is no different from the existing one in that it detects the current value flowing through the memory cells M0 to M3. That is, the sense circuit 36 detects in which range the on-current value of the selected memory cell falls, and converts it into three-dimensional data {(A), (B), (C)}. . However, the sense circuit 36 has a threshold value capable of discriminating three kinds of current values, that is, between (0) and (i), between (i) and (ii), and (ii) in FIG.
And (iii) have threshold values set respectively. Here, FIG. 5 is an internal circuit diagram of a memory cell array composed of the memory cells M0 to M3, and FIG. 6 applies a predetermined voltage to the word line 22 (gate) of each of the memory cells M0 to M3 and a predetermined voltage. The current value (ON current value) flowing when a drain voltage is applied is shown. As shown in FIG. 6, the on-current values of the memory cells M0 to M3 are (0)
It is set differently such as ~ (iii). As shown in FIG. 4, the sense circuit 36 is connected to the determination circuit 37 via 3-bit output lines corresponding to the three-dimensional data {(A), (B), (C)}, respectively. As shown in FIG. 7, the decision circuit 37 determines the memory cells selected from the 0th to 3rd types based on the three-dimensional data {(A), (B), (C)} from the sense circuit 36. Which of the memory cells M0 to M3 is, and the three-dimensional data {(A), (B), (C)} is converted into 2-bit data (,
) Has the function to convert.
【0078】なお、図8、図9および図10は前記ビッ
ト線選択トランジスタ35等の周辺トランジスタを示す
図であって、図8は平面図、図9は図8のC−C断面
図、図10は同じくそのD−D断面図である。該周辺ト
ランジスタは、前記各メモリセルM0〜M3を形成する
のと同一のp型半導体基板21の上面に形成される。図
8乃至図10中の40aはLOCOSフィールド酸化
膜、40bはソースおよびドレインを形成するn+型拡
散層、40cはゲート絶縁膜、40dはゲート、40e
はソースおよびドレインをLDD構造とするためのn-
型拡散領域、40fはサイドウォール、40gは層間絶
縁膜、40hはメタル配線、40iはSi酸化膜または
Si窒化膜等の表面保護膜(パッシベーション)、40
jはコンタクト領域である。なお、図4中のMAはメモ
リセルアレイである。8, FIG. 9 and FIG. 10 are views showing the peripheral transistors such as the bit line selection transistor 35. FIG. 8 is a plan view, FIG. 9 is a sectional view taken along line CC of FIG. 10 is a DD sectional view of the same. The peripheral transistor is formed on the same upper surface of the p-type semiconductor substrate 21 on which the memory cells M0 to M3 are formed. In FIGS. 8 to 10, 40a is a LOCOS field oxide film, 40b is an n + -type diffusion layer forming a source and a drain, 40c is a gate insulating film, 40d is a gate, and 40e.
Is n − for making the source and the drain LDD structures.
Type diffusion region, 40f sidewalls, 40g interlayer insulating film, 40h metal wiring, 40i surface protection film (passivation) such as Si oxide film or Si nitride film, 40i
j is a contact region. MA in FIG. 4 is a memory cell array.
【0079】<使用方法>上記構成の半導体記憶装置の
使用時には、ワード線22を通じて読み出し対象となる
メモリセルM0〜M3のワード線22(ゲート)に所定
の電圧を印加すると同時に、ビット線選択トランジスタ
35のゲート40dに所定の電圧を印加して当該メモリ
セルM0〜M3のビット線25,26をセンス回路36
に電気的に接続する。このとき、各メモリセルM0〜M
3のオン電流値は、図6に示すようになる。すなわち、
第0類のメモリセルM0の場合、チャネル24のしきい
値が高いため、トランジスタはオンせず、故に電流値は
(0)=0のままである。第1類のメモリセルM1の場
合、チャネル抵抗値が高いためにオン電流値(i)は低
くなる。第2類のメモリセルM2の場合、チャネル抵抗
値は中程度であるためにオン電流値(ii)は中程度と
なる。第3類のメモリセルM3の場合、チャネル抵抗値
は低いためにオン電流値(iii)は高くなる。そし
て、センス回路36にて、上記メモリセルM0〜M3の
オン電流値がどの範囲に入っているかを検出し、図7の
如く、3次元データ{(A),(B),(C)}に変換
する。具体的には、第0類のメモリセルM0の場合は
{(A),(B),(C)}={”H”,”H”,”
H”}とし、第1類のメモリセルM1の場合は{”
L”,”H”,”H”}とし、第2類のメモリセルM2
の場合は{”L”,”L”,”H”}とし、第3類のメ
モリセルM3の場合は{”L”,”L”,”L”}とす
る。該データ{(A),(B),(C)}は判定回路3
7に送信される。判定回路37は、センス回路36から
の3次元データ{(A),(B),(C)}を2ビット
のデータ(,)に変換する。具体的には、図7の如
く、{(A),(B),(C)}={”H”,”
H”,”H”}の場合(すなわち第0類のメモリセルM
0が選択された場合)は(,)=(H,H)とし、
{”L”,”H”,”H”}の場合(すなわち第1類の
メモリセルM1が選択された場合)は(,)=
(H,L)とし、{”L”,”L”,”H”}の場合
(すなわち第2類のメモリセルM2が選択された場合)
は(,)=(L,H)とし、{”L”,”L”,”
L”}の場合(すなわち第3類のメモリセルM3が選択
された場合)は(,)=(L,L)とする。<How to Use> When the semiconductor memory device having the above-described structure is used, a predetermined voltage is applied to the word line 22 (gate) of the memory cells M0 to M3 to be read through the word line 22, and at the same time, the bit line selection transistor is selected. A predetermined voltage is applied to the gate 40d of the memory cell 35 to connect the bit lines 25 and 26 of the memory cells M0 to M3 to the sense circuit 36.
Electrically connect to. At this time, the memory cells M0 to M
The on-current value of No. 3 is as shown in FIG. That is,
In the case of the 0th type memory cell M0, since the threshold value of the channel 24 is high, the transistor does not turn on, and therefore the current value remains (0) = 0. In the case of the first type memory cell M1, the on-current value (i) is low because the channel resistance value is high. In the case of the second type memory cell M2, since the channel resistance value is medium, the on-current value (ii) is medium. In the case of the third type memory cell M3, the on-current value (iii) is high because the channel resistance value is low. Then, the sense circuit 36 detects in which range the on-current values of the memory cells M0 to M3 fall, and three-dimensional data {(A), (B), (C)} as shown in FIG. Convert to. Specifically, in the case of the 0th type memory cell M0, {(A), (B), (C)} = {"H", "H", "
H ″} and {″ in the case of the first type memory cell M1.
L ″, “H”, “H”}, and the second type memory cell M2
In this case, {"L", "L", "H"}, and in the case of the third type memory cell M3, {"L", "L", "L"}. The data {(A), (B), (C)} is used in the decision circuit 3
Sent to 7. The determination circuit 37 converts the three-dimensional data {(A), (B), (C)} from the sense circuit 36 into 2-bit data (,). Specifically, as shown in FIG. 7, {(A), (B), (C)} = {"H", "
H ″, “H”} (that is, the 0th type memory cell M
(When 0 is selected), (,) = (H, H),
In the case of {"L", "H", "H"} (that is, when the first type memory cell M1 is selected), (,) =
(H, L) and {"L", "L", "H"} (that is, when the second type memory cell M2 is selected)
Is (,) = (L, H) and {"L", "L", "
L ″} (that is, when the third type memory cell M3 is selected), (,) = (L, L).
【0080】このように、各メモリセルM0〜M3が夫
々単独で2ビットデータ(,)としての多値特性を
有しているので、従来例では1個のメモリセルトランジ
スタで1ビットデータに対応するのに比べて、セルアレ
イのメモリセルトランジスタ数を従来の1/2に減らす
ことができるため、セルアレイ部分だけを見ればその面
積を半減できる。言い変えれば、従来例と同じ面積で二
倍の記憶容量を有せしめることが可能となる。したがっ
て、各微細化に関しては従来例と同程度でありながら、
ROMのチップサイズを格段に小さくしてデータ集積度
を高めることができ、低コスト化および大容量化が可能
となる。具体的には、例えば32メガビットのROMの
場合、従来約32メガ個のメモリセルが必要であったの
に対し、本発明では、約16メガ個のメモリセルで良い
ことになる。As described above, each of the memory cells M0 to M3 independently has the multi-valued characteristic as the 2-bit data (,). Therefore, in the conventional example, one memory cell transistor corresponds to the 1-bit data. On the other hand, since the number of memory cell transistors in the cell array can be reduced to half that of the conventional one, the area of the cell array portion can be reduced by half. In other words, it is possible to have double the storage capacity in the same area as the conventional example. Therefore, while each miniaturization is about the same as the conventional example,
The ROM chip size can be markedly reduced to increase the data integration degree, and the cost and the capacity can be increased. Specifically, for example, in the case of a 32 megabit ROM, about 32 mega memory cells have been conventionally required, whereas in the present invention, about 16 mega memory cells are sufficient.
【0081】<製造方法>本実施例の製造方法を説明す
る。図11、図13、図15、図17および図19はメ
モリセルアレイの製造工程を示す断面図、図12、図1
4、図16、図18および図20は周辺トランジスタの
製造工程を示す断面図である。まず、p型半導体基板2
1の上面の周囲部に、周辺回路のアイソレーション領域
となるLOCOSフィールド酸化膜40aを形成する。
そして、図11および図12の如く、CVD法等にてゲ
ート絶縁膜23,40cを形成し、p型半導体基板21
の上面の一部をマスキンクし、各メモリセルのp型半導
体基板21の上層部の一部にn+不純物の注入を行い、
これを拡散してビット線25,26(ソースおよびドレ
イン)を形成する。なお、ビット線25,26の形成は
ゲート絶縁膜23の形成の前に行ってもよい。<Manufacturing Method> The manufacturing method of this embodiment will be described. 11, FIG. 13, FIG. 15, FIG. 17 and FIG. 19 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the memory cell array, FIG.
4, FIG. 16, FIG. 18 and FIG. 20 are cross-sectional views showing the manufacturing process of the peripheral transistor. First, the p-type semiconductor substrate 2
A LOCOS field oxide film 40a to be an isolation region of a peripheral circuit is formed on the peripheral portion of the upper surface of 1.
Then, as shown in FIGS. 11 and 12, the gate insulating films 23 and 40c are formed by the CVD method or the like, and the p-type semiconductor substrate 21 is formed.
By masking a part of the upper surface of each of the memory cells, and implanting n + impurities into a part of the upper layer of the p-type semiconductor substrate 21 of each memory cell,
This is diffused to form bit lines 25 and 26 (source and drain). The bit lines 25 and 26 may be formed before the gate insulating film 23 is formed.
【0082】次に、ポリシリコンまたは高融点金属ポリ
サイド等を用いたCVD法にて、ワード線22(ゲー
ト)および周辺トランジスタのゲート40dを積層した
後、さらにワード線22およびゲート40dの上面等に
Si酸化膜41およびSi窒化膜42をリソグラフィー
処理にて形順次成する。そして、図13および図14の
如く、Si酸化膜41およびSi窒化膜42をエッチン
グ除去した後、周辺トランジスタの所定領域にP(リ
ン)等のn-型不純物を注入して拡散しn-型拡散領域4
0eを形成する。そして、CVD法にて酸化膜を積層し
た後、全面異方性エッチング処理を施して全メモリセル
M0〜M3のワード線22および周囲トランジスタのゲ
ート40dの幅方向側面の両側にサイドウォール32,
40fを形成する。該サイドウォール32,40fは、
例えばCVD酸化膜あるいはポリシリコン等を用いて形
成する。なお、ここまでの製造工程は、各メモリセルの
種類が如何なるものであっても共通しているため、各メ
モリセルの種類の決定前に予め中間製品として大量に生
産しておくことが可能である。また、前記サイドウォー
ル32は、ビット線選択用等の周辺トランジスタのLD
D構成用等のサイドウォール40fと同時に形成すれ
ば、製造工程上での工程追加等を防止できる。Next, the word line 22 (gate) and the gate 40d of the peripheral transistor are stacked by the CVD method using polysilicon or refractory metal polycide, and then on the upper surface of the word line 22 and the gate 40d. The Si oxide film 41 and the Si nitride film 42 are sequentially formed by a lithographic process. Then, as shown in FIGS. 13 and 14, after the Si oxide film 41 and the Si nitride film 42 are removed by etching, an n − -type impurity such as P (phosphorus) is injected and diffused into a predetermined region of the peripheral transistor to diffuse the n − -type. Diffusion area 4
0e is formed. Then, after depositing an oxide film by the CVD method, the entire surface is anisotropically etched to form the sidewalls 32 on both sides of the word lines 22 of all the memory cells M0 to M3 and the gate 40d of the peripheral transistors in the width direction.
40f is formed. The sidewalls 32 and 40f are
For example, it is formed by using a CVD oxide film or polysilicon. Since the manufacturing process up to this point is the same regardless of the type of each memory cell, it is possible to mass-produce it in advance as an intermediate product before determining the type of each memory cell. is there. The sidewall 32 is an LD of a peripheral transistor for selecting a bit line.
If it is formed at the same time as the sidewall 40f for the D configuration or the like, it is possible to prevent additional steps in the manufacturing process.
【0083】そして、ROMの設計に基づいて、第2類
のメモリセルM2の約半分、第3類のメモリセルM3の
全部および周囲トランジスタの全部をフォトレジスト4
3で被覆し(フォトリソグラフィー工程)、図15およ
び図16の如く、所定のサイドウォール32,40fを
残す。その後、フォトレジスト43をエッチング除去す
る。Then, based on the ROM design, about half of the second type memory cells M2, all of the third type memory cells M3 and all of the peripheral transistors are made photoresist 4.
3 (photolithography step), leaving predetermined sidewalls 32 and 40f as shown in FIGS. Then, the photoresist 43 is removed by etching.
【0084】次に、図17および図18の如く、近接す
るメモリセルの間に、ボロン(B)あるいはBF2等の
不純物をイオン注入し、分離帯27を形成する。ここ
で、ワード線22とサイドウォール32が注入マスクと
なり、分離帯27と、ワード線22との重なり量がサイ
ドウォール32の幅だけずれてくる。これによって、各
メモリセルM0〜M3のチャネル幅を調整できる。Next, as shown in FIGS. 17 and 18, impurities such as boron (B) or BF 2 are ion-implanted between adjacent memory cells to form isolation bands 27. Here, the word line 22 and the sidewall 32 serve as an implantation mask, and the amount of overlap between the separation band 27 and the word line 22 is shifted by the width of the sidewall 32. As a result, the channel width of each memory cell M0 to M3 can be adjusted.
【0085】この後、図19のように第0類のメモリセ
ルM0を除く全領域にレジスト44を形成し、プログラ
ム注入によって第0類のメモリセルM0のチャネル24
のしきい値を十分高く設定する。そして、層間絶縁膜2
8,40g、メタル配線29,40hおよび表面保護膜
31,40iを形成して、図1乃至図3に示す半導体記
憶装置が形成される。Thereafter, as shown in FIG. 19, a resist 44 is formed in the entire region except the 0th type memory cell M0, and the channel 24 of the 0th type memory cell M0 is formed by program injection.
Set a sufficiently high threshold. Then, the interlayer insulating film 2
8, 40g, the metal wirings 29, 40h and the surface protection films 31, 40i are formed to form the semiconductor memory device shown in FIGS.
【0086】このように、全メモリセルM0〜M3およ
び周囲トランジスタの全部のゲートにサイドウォール3
2,40fを形成する工程までを、ROMの設計に拘ら
ずに標準的な中間製品として予め大量生産しておき、後
工程においてチャネル抵抗値およびチャネルしきい値を
違えているので、初期段階から各メモリセルの特性を変
えるのに比べて、ROMの設計後の製造期間を大幅に短
縮できる。Thus, the sidewalls 3 are formed on all the gates of all the memory cells M0 to M3 and the peripheral transistors.
Since the process up to forming 2, 40f is mass-produced in advance as a standard intermediate product regardless of the design of the ROM, and the channel resistance value and the channel threshold value are different in the subsequent process, from the initial stage. Compared to changing the characteristics of each memory cell, the manufacturing period after designing the ROM can be significantly shortened.
【0087】[第2の実施例] <構成>図21は本発明の第2の実施例の半導体記憶装
置を示す図である。本実施例の半導体記憶装置(RO
M)は、四値のメモリセルを有する不揮発性のNOR型
フラットセル方式のものである点は第1の実施例と同様
であるが、チャネルの電気的特性をしきい値の違いのみ
によって達成している点で第1の実施例と異なる。図2
1中のM0〜M3はメモリセル、51はSi等からなる
p型半導体基板、52はメモリセルごとにゲートを構成
するためのポリサイド等からなるワード線、53はSi
酸化膜等からなるゲート絶縁膜、54はp型半導体基板
の上層部の一部で構成されるチャネル(活性領域)、5
7は近接する前記ワード線52の間の領域で異なるメモ
リセルの前記チャネル54同士を分離する分離帯(アイ
ソレーション領域)、58は層間絶縁膜、61はSi酸
化膜またはSi窒化膜等の表面保護膜(パッシベーショ
ン)、62は各ワード線52の幅方向側面の両側に形成
されるサイドウォールである。[Second Embodiment] <Structure> FIG. 21 shows a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention. The semiconductor memory device (RO
M) is the same as the first embodiment in that it is a non-volatile NOR type flat cell system having four-valued memory cells, but achieves the electrical characteristics of the channel only by the difference in the threshold value. This is different from the first embodiment in that Figure 2
1, M0 to M3 are memory cells, 51 is a p-type semiconductor substrate made of Si or the like, 52 is a word line made of polycide for forming a gate for each memory cell, and 53 is Si.
A gate insulating film made of an oxide film or the like, 54 is a channel (active region) formed by a part of the upper layer of the p-type semiconductor substrate, 5
Reference numeral 7 denotes an isolation band (isolation region) for separating the channels 54 of different memory cells in a region between the word lines 52 adjacent to each other, 58 an interlayer insulating film, 61 a surface of a Si oxide film or a Si nitride film, etc. Protective films (passivation) 62 are sidewalls formed on both sides of each word line 52 in the width direction.
【0088】前記ワード線52は、図1に示した第1の
実施例と同様、図示しないビット線に直交する方向に形
成される。前記チャネル54は前記ワード線52の直下
でビット線に挟まれる領域に形成される。そして、該各
チャネル54のしきい値は、プログラム注入の注入量を
調整することで夫々設定される。具体的には、各メモリ
セルM0〜M3のしきい値は下記のように設定される。The word line 52 is formed in the direction orthogonal to the bit line (not shown), as in the first embodiment shown in FIG. The channel 54 is formed immediately below the word line 52 in a region sandwiched by bit lines. The threshold value of each channel 54 is set by adjusting the injection amount of program injection. Specifically, the thresholds of the memory cells M0 to M3 are set as follows.
【0089】第0類のメモリセルM0:しきい値D0=
極めて高い(トランジスタはONしない) 第1類のメモリセルM1:しきい値D1=やや高い 第2類のメモリセルM2:しきい値D2=やや低い 第3類のメモリセルM3:しきい値D3=極めて低い。0th type memory cell M0: threshold value D0 =
Extremely high (transistor does not turn on) First type memory cell M1: Threshold value D1 = slightly high Second type memory cell M2: Threshold value D2 = Slightly low Third type memory cell M3: Threshold value D3 = Extremely low.
【0090】このように、各類のメモリセルM0〜M3
のチャネル54のしきい値を変えていることで、上記の
ように四種類のメモリセルトランジスタを構成できる。As described above, each type of memory cells M0 to M3
By changing the threshold value of the channel 54, the four types of memory cell transistors can be configured as described above.
【0091】また、前記分離帯57は、ワード線52お
よび前記サイドウォール62をマスクとしてアイソレー
ション注入されて形成される。これにより、分離帯57
の幅を狭めることができる。すなわち、各メモリセルM
0〜M3のチャネル幅を広げることができ、チャネル抵
抗値を容易に低減でき、電流効率を増すことで各メモリ
セルM0〜M3のしきい値特性の差を明確にできる。The isolation band 57 is formed by isolation implantation using the word line 52 and the sidewall 62 as a mask. Thereby, the separation band 57
The width of can be narrowed. That is, each memory cell M
The channel widths of 0 to M3 can be widened, the channel resistance value can be easily reduced, and the current efficiency can be increased to clarify the difference in the threshold characteristics of the memory cells M0 to M3.
【0092】なお、前記ワード線52に直交するビット
線25,26は、図4に示した第1の実施例と同様、ビ
ット線選択トランジスタ35を介して外部のセンス回路
36に接続されている。該センス回路36は、該
{(A),(B),(C)}に夫々対応する3ビットの
出力線を介して判定回路37に接続される。なお、前記
ビット線選択トランジスタ35、前記センス回路36お
よび前記判定回路37の構成は第1の実施例と夫々同様
であるため、その説明は省略する。The bit lines 25 and 26 orthogonal to the word line 52 are connected to the external sense circuit 36 via the bit line selection transistor 35, as in the first embodiment shown in FIG. . The sense circuit 36 is connected to the determination circuit 37 via a 3-bit output line corresponding to the {(A), (B), (C)}, respectively. The configurations of the bit line selection transistor 35, the sense circuit 36, and the determination circuit 37 are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
【0093】<使用方法>上記構成の半導体記憶装置の
使用時には、ワード線52を通じて読み出し対象となる
メモリセルM0〜M3のワード線52(ゲート)に所定
の電圧を印加すると同時に、ビット線選択トランジスタ
35のゲート40dに所定の電圧を印加して当該メモリ
セルM0〜M3のビット線25,26をセンス回路36
に電気的に接続する。このとき、各メモリセルM0〜M
3のオン電流値は、図6に示した第1の実施例と同様に
なる。すなわち、第0類のメモリセルM0の場合、チャ
ネル54のしきい値D0は極めて高いため、上記電圧に
よってはオンせず、オン電流値(0)は0となる。第1
類のメモリセルM1の場合はしきい値D1はやや高いた
め、オン電流値(i)は低くなる。第2類のメモリセル
M2の場合はしきい値D2はやや低いため、オン電流値
(ii)はやや高くなる。第3類のメモリセルM3の場
合はしきい値D3は極めて低いため、オン電流値(ii
i)は極めて高くなる。そして、センス回路36にて、
上記メモリセルM0〜M3のチャネル54のしきい値が
どの範囲に入っているかを検出し、図7に示した第1の
実施例と同様、3次元データ{(A),(B),
(C)}に変換する。具体的には、第0類のメモリセル
M0の場合は{(A),(B),(C)}={”
H”,”H”,”H”}とし、第1類のメモリセルM1
の場合は{”L”,”H”,”H”}とし、第2類のメ
モリセルM2の場合は{”L”,”L”,”H”}と
し、第3類のメモリセルM3の場合は{”L”,”
L”,”L”}とする。該データ{(A),(B),
(C)}は判定回路37に送信される。判定回路37
は、センス回路36からの3次元データ{(A),
(B),(C)}を2ビットのデータ(,)に変換
する。具体的には、図7に示した第1の実施例と同様、
{(A),(B),(C)}={”H”,”H”,”
H”}の場合(すなわち第0類のメモリセルM0が選択
された場合)は(,)=(H,H)とし、{”
L”,”H”,”H”}の場合(すなわち第1類のメモ
リセルM1が選択された場合)は(,)=(H,
L)とし、{”L”,”L”,”H”}の場合(すなわ
ち第2類のメモリセルM2が選択された場合)は(,
)=(L,H)とし、{”L”,”L”,”L”}の
場合(すなわち第3類のメモリセルM3が選択された場
合)は(,)=(L,L)とする。<How to use> When the semiconductor memory device having the above structure is used, a predetermined voltage is applied to the word line 52 (gate) of the memory cells M0 to M3 to be read through the word line 52, and at the same time, the bit line select transistor is selected. A predetermined voltage is applied to the gate 40d of the memory cell 35 to connect the bit lines 25 and 26 of the memory cells M0 to M3 to the sense circuit 36.
Electrically connect to. At this time, the memory cells M0 to M
The ON current value of No. 3 is the same as that of the first embodiment shown in FIG. That is, in the case of the 0th type memory cell M0, since the threshold value D0 of the channel 54 is extremely high, it is not turned on by the above voltage, and the ON current value (0) becomes 0. First
In the case of the memory cell M1 of the same class, the threshold current D1 is slightly high, and the on-current value (i) is low. In the case of the second type memory cell M2, the threshold value D2 is slightly low, and therefore the on-current value (ii) is slightly high. In the case of the third type memory cell M3, the threshold value D3 is extremely low, and therefore the on-current value (ii
i) becomes extremely high. Then, in the sense circuit 36,
The range of the threshold value of the channel 54 of the memory cells M0 to M3 is detected, and the three-dimensional data {(A), (B), is detected, as in the first embodiment shown in FIG.
(C)}. Specifically, in the case of the 0th type memory cell M0, {(A), (B), (C)} = {"
H "," H "," H "}, and the first type memory cell M1
In the case of, it is {"L", "H", "H"}, in the case of the second type memory cell M2, it is {"L", "L", "H"}, and in the third type memory cell M3. In case of {"L", "
L ″, “L”}. The data {(A), (B),
(C)} is transmitted to the determination circuit 37. Judgment circuit 37
Is the three-dimensional data from the sense circuit 36 {(A),
(B), (C)} is converted into 2-bit data (,). Specifically, similar to the first embodiment shown in FIG. 7,
{(A), (B), (C)} = {"H", "H", "
In the case of H ″} (that is, when the 0th type memory cell M0 is selected), (,) = (H, H), and {″
L ″, “H”, “H”} (that is, when the first type memory cell M1 is selected), (,) = (H,
L), and in the case of {"L", "L", "H"} (that is, when the second type memory cell M2 is selected), (,
) = (L, H) and {“L”, “L”, “L”} (that is, when the third type memory cell M3 is selected), (,) = (L, L) To do.
【0094】このように、各メモリセルM0〜M3が夫
々単独で2ビットデータ(,)としての特性を有し
ているので、第1の実施例と同様、各微細化に関しては
従来例と同程度でありながら、ROMのチップサイズを
小さくしてデータ集積度を高めることができる。As described above, each of the memory cells M0 to M3 independently has the characteristic of 2-bit data (,). Therefore, similar to the first embodiment, each miniaturization is the same as the conventional example. Although small, the ROM chip size can be reduced to improve the data integration degree.
【0095】<製造方法>本実施例の製造方法を説明す
る。まず、第1の実施例と同様の手順にしたがって、p
型半導体基板51の上面の周囲部に、周辺回路のアイソ
レーション領域となるLOCOSフィールド酸化膜を形
成する。そして、CVD法等にてゲート絶縁膜53、ビ
ット線、ワード線52(ゲート)および周辺トランジス
タのゲートを順次形成した後、周辺トランジスタについ
てLDD注入を行ってn-型拡散領域を形成し、全面異
方性エッチング処理を施して全メモリセルM0〜M3の
ワード線52および周囲トランジスタのゲートの幅方向
側面の両側にサイドウォール62を形成する。その後、
分離帯57の領域に、B+,BF2 +等のアイソレーショ
ン注入を行う。<Manufacturing Method> The manufacturing method of this embodiment will be described. First, according to the same procedure as in the first embodiment, p
A LOCOS field oxide film to be an isolation region of a peripheral circuit is formed around the upper surface of the type semiconductor substrate 51. Then, after the gate insulating film 53, the bit line, the word line 52 (gate) and the gate of the peripheral transistor are sequentially formed by the CVD method or the like, LDD implantation is performed on the peripheral transistor to form an n − -type diffusion region, and the entire surface is formed. Anisotropic etching is performed to form sidewalls 62 on both sides of the word lines 52 of all the memory cells M0 to M3 and the gates of the peripheral transistors in the width direction. afterwards,
Isolation implantation of B + , BF 2 +, etc. is performed in the region of the separation zone 57.
【0096】そして、図22の如く、メモリセルM3の
みフォトレジスト63にてマスキングを施した後、他の
メモリセルM0〜M2のしきい値を上げるため、メモリ
セルM0〜M2の上からB(ボロン)等を用いてプログ
ラム注入を行なう。Then, as shown in FIG. 22, after masking only the memory cell M3 with the photoresist 63, in order to raise the threshold value of the other memory cells M0 to M2, B ( Program injection using boron).
【0097】次に、図23の如く、メモリセルM2,M
3についてフォトレジスト64にてマスキングを施した
後、他のメモリセルM0,M1のしきい値を上げるた
め、これらの各メモリセルM0,M1の半導体基板51
上にB(ボロン)等を用いてプログラム注入を行なう。Next, as shown in FIG. 23, the memory cells M2, M
3 is masked by the photoresist 64, and then the semiconductor substrate 51 of each of the memory cells M0 and M1 is increased in order to increase the threshold value of the other memory cells M0 and M1.
Program injection is performed using B (boron) or the like.
【0098】最後に、図24の如く、メモリセルM0の
みにプログラム注入を行なって、しきい値の異なる四種
類のメモリセルトランジスタを形成する。この後は、一
般的なMOS工程によってメタル配線を形成する。そし
て、層間絶縁膜58、メタル配線および表面保護膜61
を形成して、図21に示す半導体記憶装置が形成され
る。Finally, as shown in FIG. 24, program injection is performed only in the memory cell M0 to form four types of memory cell transistors having different threshold values. After that, metal wiring is formed by a general MOS process. Then, the interlayer insulating film 58, the metal wiring and the surface protection film 61.
To form the semiconductor memory device shown in FIG.
【0099】[第3の実施例]図25は本発明の第3の
実施例の半導体記憶装置を示す平面図、図26は図25
のE−E断面図、図27は同じくF−F断面図、図28
はメモリセルアレイの内部回路図である。本実施例は、
チャネル長制御としきい値制御を組み合わせて四値のメ
モリセルを実現した点で第1の実施例と同様であるが、
NAND型方式の構造である点で第1の実施例と異な
る。図25乃至図27中のM0〜M3はメモリセル、7
1はSi等からなるp型半導体基板、72はメモリセル
ごとにゲートを構成するためのポリサイド等からなるワ
ード線、73はSi酸化膜等からなるゲート絶縁膜、7
4はp型半導体基板の上層部の一部で構成されるチャネ
ル(活性領域)、75,76はn+型拡散層として前記
メモリセルごとに形成されるソースおよびドレイン、7
7は近接する前記ワード線72の間の領域で異なるメモ
リセルの前記チャネル74同士を分離する分離帯(LO
COS酸化膜)、78は層間絶縁膜、81はSi酸化膜
またはSi窒化膜等の表面保護膜(パッシベーショ
ン)、82は複数のワード線72のうち一部のワード線
72の幅方向側面の少なくとも片側に形成されるサイド
ウォールである。前記全ワード線72の幅は同寸法に設
定される。[Third Embodiment] FIG. 25 is a plan view showing a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention, and FIG.
28 is a sectional view taken along line EE of FIG.
FIG. 3 is an internal circuit diagram of a memory cell array. In this example,
Similar to the first embodiment in that the four-valued memory cell is realized by combining the channel length control and the threshold control,
It differs from the first embodiment in that it has a NAND type structure. 25 to 27, M0 to M3 are memory cells, 7
1 is a p-type semiconductor substrate made of Si or the like, 72 is a word line made of polycide or the like for forming a gate for each memory cell, 73 is a gate insulating film made of a Si oxide film, 7
Reference numeral 4 is a channel (active region) formed by a part of the upper layer portion of the p-type semiconductor substrate, 75 and 76 are sources and drains formed for each memory cell as n + -type diffusion layers, and 7
Reference numeral 7 denotes a region between the word lines 72 adjacent to each other, which is a separation band (LO) for separating the channels 74 of different memory cells.
COS oxide film), 78 is an interlayer insulating film, 81 is a surface protective film (passivation) such as a Si oxide film or Si nitride film, and 82 is at least the side surface in the width direction of some word lines 72 among a plurality of word lines 72. It is a sidewall formed on one side. The widths of all the word lines 72 are set to the same size.
【0100】そして、本実施例の半導体記憶装置では、
前記ソースおよびドレイン75,76は前記ワード線7
2および前記サイドウォール82をマスクとして形成さ
れる。したがって、前記サイドウォール82の有無によ
って前記ソースおよびドレイン75,76に挟まれる前
記チャネル74の長さ(チャネル長)が設定される。In the semiconductor memory device of this embodiment,
The source and drain 75 and 76 are the word line 7
2 and the sidewall 82 are formed as a mask. Therefore, the length of the channel 74 sandwiched between the source and drain 75 and 76 (channel length) is set depending on the presence or absence of the sidewall 82.
【0101】ここで、前記第0類のメモリセルM0のチ
ャネル74はエンハンスメント型とされている。また他
のメモリセルM1〜M3はデプレッション型とされてい
る。また、第1類のメモリセルM1のチャネル抵抗値は
相対的に大きく(第1の抵抗値)設定され、第2類のメ
モリセルM2のチャネル抵抗値は中程度(第2の抵抗
値)に設定され、さらに第3類のメモリセルM3のチャ
ネル抵抗値は相対的に小さく(第3の抵抗値)設定され
ている。なお、第0類のメモリセルM0のチャネル抵抗
値は第1の抵抗値と同様に大きく設定されている。かか
るチャネル抵抗値の違いは、夫々のチャネル長を違える
ことで設定される。すなわち、チャネル長が大きければ
チャネル抵抗値は増大され、逆にチャネル長が小さけれ
ばチャネル抵抗値は低減される。上記チャネル長は、前
記ワード線72の幅方向側面にサイドウォール82が形
成されるか否かによって設定される。すなわち、前記サ
イドウォール82の有無によって、ワード線72と前記
ソースおよびドレイン75,76との重なり量が異な
り、故にチャネル74がサイドウォール82の幅だけ長
くなることになる。Here, the channel 74 of the 0th type memory cell M0 is of the enhancement type. The other memory cells M1 to M3 are of depletion type. Further, the channel resistance value of the first type memory cell M1 is set relatively large (first resistance value), and the channel resistance value of the second type memory cell M2 is medium (second resistance value). Further, the channel resistance value of the third type memory cell M3 is set relatively small (third resistance value). The channel resistance value of the 0th type memory cell M0 is set to be large like the first resistance value. The difference in the channel resistance value is set by changing the respective channel lengths. That is, if the channel length is large, the channel resistance value is increased, and conversely, if the channel length is small, the channel resistance value is decreased. The channel length is set depending on whether the sidewall 82 is formed on the side surface of the word line 72 in the width direction. That is, the amount of overlap between the word line 72 and the sources and drains 75 and 76 differs depending on the presence or absence of the sidewall 82, and therefore the channel 74 becomes longer by the width of the sidewall 82.
【0102】具体的には、前記第1類のメモリセルM1
に対応するワード線72の幅方向側面の両側にサイドウ
ォール82が形成されることで、そのチャネル長は大き
く設定され、故にチャネル抵抗値は大に設定される。前
記第2類のメモリセルM2のサイドウォール82は対応
するワード線72の幅方向側面の片側のみに形成される
ことで、そのチャネル長は中程度に設定され、故にチャ
ネル抵抗値は中程度に設定される。前記第3類のメモリ
セルM3のサイドウォール82は対応するワード線72
の幅方向側面に省略されることで、そのチャネル長は小
さく設定され、故にチャネル抵抗値は小に設定される。
なお、前記第0類のメモリセルM0に対応するワード線
72の幅方向側面には、第1類のメモリセルM1と同様
にその両側にサイドウォール82が形成され、故にその
チャネル長は大きく設定され、チャネル抵抗値は大に設
定される。Specifically, the first type memory cell M1
By forming the sidewalls 82 on both sides of the word line 72 in the width direction, the channel length thereof is set large, and thus the channel resistance value is set large. The side wall 82 of the memory cell M2 of the second type is formed only on one side of the side surface in the width direction of the corresponding word line 72, so that the channel length thereof is set to an intermediate value and therefore the channel resistance value is set to an intermediate value. Is set. The side wall 82 of the memory cell M3 of the third type has a corresponding word line 72.
By omitting it on the side surface in the width direction, the channel length is set small and therefore the channel resistance value is set small.
Similar to the first type memory cell M1, side walls 82 are formed on both sides of the word line 72 corresponding to the 0th type memory cell M0 in the width direction, so that the channel length is set to be large. The channel resistance value is set to a large value.
【0103】このように、ワード線72の側壁両側にサ
イドウォール82を形成するもの(第1類のメモリセル
M1および第0類のメモリセルM0)、片側に形成する
もの(第2類のメモリセルM2)、形成しないもの(第
3類のメモリセルM3)の三種類を形成し、さらにサイ
ドウォールを両側に形成するもののうちの一方(第0類
のメモリセルM0)のチャネル74にプログラム注入し
てそのチャネルしきい値を高く設定することで、下記の
ように四種類のメモリセルトランジスタを構成できる。In this way, the sidewalls 82 are formed on both sides of the word line 72 (first type memory cell M1 and 0th type memory cell M0), and one side wall (second type memory cell). Program injection into the channel 74 of one (0th type memory cell M0) of which three types are formed: a cell M2) and a non-formed type (third type memory cell M3). Then, by setting the channel threshold value higher, four kinds of memory cell transistors can be configured as follows.
【0104】第0類のメモリセルM0:チャネル長=
長、しきい値=エンハンスメント 第1類のメモリセルM1:チャネル長=長、しきい値=
デプレッション 第2類のメモリセルM2:チャネル長=中、しきい値=
デプレッション 第3類のメモリセルM3:チャネル長=短、しきい値=
デプレッション。0th type memory cell M0: channel length =
Length, threshold = enhancement First type memory cell M1: channel length = length, threshold =
Depletion Second type memory cell M2: channel length = medium, threshold =
Depletion Third type memory cell M3: channel length = short, threshold =
Depression.
【0105】本実施例でも、1メモリセルトランジスタ
で二ビット分のデータ(四値)を記憶できる。Also in this embodiment, one memory cell transistor can store two bits of data (four values).
【0106】本実施例の製造時には、第1の実施例と同
様、まず全てのメモリセルM0〜M3のワード線72の
側面にサイドウォール82を形成した後、必要な部分に
フォトレジスト等でマスクを形成し、第3類のメモリセ
ルM3の両側および第2類のメモリセルM2の片側のサ
イドウォールを選択的にエッチング除去すればよい。本
実施例によっても、第1の実施例と同様の効果を奏し得
る。At the time of manufacturing this embodiment, similarly to the first embodiment, first, the sidewalls 82 are formed on the side surfaces of the word lines 72 of all the memory cells M0 to M3, and then the necessary portions are masked with photoresist or the like. Then, both sides of the third type memory cell M3 and one side wall of the second type memory cell M2 may be selectively removed by etching. According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【0107】[第4の実施例]図29は本発明の第4の
実施例の半導体記憶装置を示す断面図である。本実施例
は、チャネルの電気的特性をしきい値の違いのみによっ
て達成している点で第2の実施例と同様であるが、NA
ND型方式である点で第2の実施例と異なる。図29中
のM0〜M3はメモリセル、91はSi等からなるp型
半導体基板、92はメモリセルごとにゲートを構成する
ためのポリサイド等からなるワード線、93はSi酸化
膜等からなるゲート絶縁膜、94はp型半導体基板の上
層部の一部で構成されるチャネル(活性領域)、95,
96はn+型拡散層として前記メモリセルごとに形成さ
れるソースおよびドレイン、98は層間絶縁膜、99は
Si酸化膜またはSi窒化膜等の表面保護膜(パッシベ
ーション)である。[Fourth Embodiment] FIG. 29 is a sectional view showing a semiconductor memory device according to the fourth embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the second embodiment in that the electrical characteristics of the channel are achieved only by the difference in threshold value, but NA
It differs from the second embodiment in that it is an ND type system. 29, M0 to M3 are memory cells, 91 is a p-type semiconductor substrate made of Si or the like, 92 is a word line made of polycide or the like for forming a gate for each memory cell, and 93 is a gate made of Si oxide film or the like. An insulating film 94 is a channel (active region) formed by a part of the upper layer of the p-type semiconductor substrate,
Reference numeral 96 is a source and drain formed as an n + type diffusion layer for each memory cell, 98 is an interlayer insulating film, and 99 is a surface protective film (passivation) such as a Si oxide film or a Si nitride film.
【0108】前記チャネル94は前記ワード線92の直
下で前記ソースおよびドレイン95,96に挟まれる領
域に形成される。そして、該各チャネル94のしきい値
は、プログラム注入の注入量を調整することで夫々設定
される。具体的には、各メモリセルM0〜M3のしきい
値は下記のように設定される。The channel 94 is formed immediately below the word line 92 in a region sandwiched by the source and drain 95 and 96. The threshold value of each channel 94 is set by adjusting the injection amount of program injection. Specifically, the thresholds of the memory cells M0 to M3 are set as follows.
【0109】第0類のメモリセルM0:しきい値D0=
エンハンスメント 第1類のメモリセルM1:しきい値D1=高いデプレッ
ション 第2類のメモリセルM2:しきい値D2=中程度のデプ
レッション 第3類のメモリセルM3:しきい値D3=低いデプレッ
ション。0th type memory cell M0: threshold value D0 =
Enhancement First type memory cell M1: Threshold value D1 = high depletion Second type memory cell M2: Threshold value D2 = medium depletion Third type memory cell M3: Threshold value D3 = low depletion.
【0110】本実施例でも、第3の実施例と同様、1メ
モリセルトランジスタで二ビット分のデータ(四値)を
記憶できる。Also in this embodiment, as in the third embodiment, one memory cell transistor can store two bits of data (four values).
【0111】[第5の実施例] <構成>本発明の第5の実施例は、第1の実施例や第3
の実施例よりもさらにセルの微細化を行う場合に上記の
ように四値のメモリセルアレイを構成しようとすると、
例えば図15のように第2類のメモリセルM2のサイド
ウォール32をワード線22の幅方向側面の片側のみに
形成する工程で、第2類のメモリセルM2の中間部まで
正確にフォトレジストを形成するのが困難となるおそれ
がある。本実施例の半導体記憶装置は、かかる困難性に
鑑み、三値のメモリセルアレイで構成されるものであ
る。本実施例の半導体記憶装置(ROM)はNOR型フ
ラットセル方式のものであって、具体的には、メモリセ
ルアレイが、図30の如く、チャネル24のしきい値が
他のメモリセルM1,M2と異なって設定された第0類
のメモリセルM0と、サイドウォールが全く形成されな
い(すなわちチャネル抵抗値が高い)第1類のメモリセ
ルM1と、両側にサイドウォール32が形成される第2
類のメモリセルM2の三種類のメモリセルで構成され
る。なお、本実施例はNOR型フラットセル方式を採用
しているため、第0類のメモリセルM0にはサイドウォ
ールが形成されていない。これにより、図15に示した
第1の実施例のようにメモリセル(図15中のM2)の
中間部まで正確にフォトレジストを形成する必要がなく
なる。その他の構成は第1の実施例と同様であり、同一
機能を有する部材には同一符号を付している。[Fifth Embodiment] <Structure> The fifth embodiment of the present invention includes the first embodiment and the third embodiment.
In the case of further miniaturizing the cell than in the above embodiment, if the four-valued memory cell array is configured as described above,
For example, as shown in FIG. 15, in the step of forming the sidewall 32 of the second type memory cell M2 only on one side of the width direction side surface of the word line 22, photoresist is accurately formed up to the middle portion of the second type memory cell M2. It can be difficult to form. In view of such difficulty, the semiconductor memory device of this embodiment is configured by a ternary memory cell array. The semiconductor memory device (ROM) of this embodiment is of the NOR type flat cell type, and specifically, the memory cell array has memory cells M1 and M2 whose thresholds of the channel 24 are different as shown in FIG. 0th type memory cell M0 that is set differently from the above, a first type memory cell M1 in which no sidewall is formed (that is, a channel resistance value is high), and a sidewall 32 is formed in both sides.
It is composed of three types of memory cells of the memory cell M2 of the same class. Since this embodiment employs the NOR type flat cell system, no sidewall is formed in the 0th type memory cell M0. As a result, it becomes unnecessary to accurately form the photoresist up to the middle portion of the memory cell (M2 in FIG. 15) as in the first embodiment shown in FIG. Other configurations are similar to those of the first embodiment, and members having the same function are designated by the same reference numerals.
【0112】<使用方法>次に、記憶データの具体的な
読み出し方法を説明する。図31に1個のメモリセルで
三値記憶させる場合の出力データ例(オン電流値)、図
32にメモリセルアレイの読み出し回路(センス回路
等)のブロック図を示す。本実施例では、図32の如
く、2個のメモリセルMa,Mbを選択し、各メモリセ
ルMa,Mbのオン電流値をセンス回路36a,36b
で検出し、判定回路37での判定により3ビットデータ
を読み出す。具体的には、図31の如く、各メモリセル
Ma,Mbのオン電流値は、図31の(0)(i)(i
i)のように互いに異なる。そして、図33の如く、メ
モリセルMaの類が第0類(M0)であるときセンス回
路36aの出力信号{(A),(B)}は{”H”,”
H”}となり、メモリセルMaの類が第1類(M1)で
あるとき前記出力信号{(A),(B)}は{”
L”,”H”}となり、メモリセルMaの類が第2類
(M2)であるとき前記出力信号{(A),(B)}は
{”L”,”L”}となる。同様に、メモリセルMbの
類が第0類(M0)であるときセンス回路36bの出力
信号{(C),(D)}は{”H”,”H”}となり、
メモリセルMbの類が第1類(M1)であるとき前記出
力信号{(C),(D)}は{”L”,”H”}とな
り、メモリセルMbの類が第2類(M2)であるとき前
記出力信号{(C),(D)}は{”L”,”L”}と
なる。<Usage Method> Next, a specific method of reading stored data will be described. FIG. 31 shows an example of output data (on-current value) in the case of storing three values in one memory cell, and FIG. 32 shows a block diagram of a read circuit (sense circuit etc.) of the memory cell array. In this embodiment, as shown in FIG. 32, two memory cells Ma and Mb are selected, and the ON current values of the memory cells Ma and Mb are set to the sense circuits 36a and 36b.
Then, the 3-bit data is read by the judgment circuit 37. Specifically, as shown in FIG. 31, the on-current values of the memory cells Ma and Mb are (0) (i) (i) in FIG.
i) different from each other. Then, as shown in FIG. 33, when the type of the memory cell Ma is the 0th type (M0), the output signals {(A), (B)} of the sense circuit 36a are {"H", ".
H ″}, and when the type of memory cell Ma is the first type (M1), the output signals {(A), (B)} are {″.
L ″, “H”}, and when the type of memory cell Ma is the second type (M2), the output signals {(A), (B)} are {“L”, “L”}. When the type of the memory cell Mb is the 0th type (M0), the output signals {(C), (D)} of the sense circuit 36b are {"H", "H"},
When the type of memory cell Mb is the first type (M1), the output signals {(C), (D)} are {"L", "H"}, and the type of the memory cell Mb is the second type (M2). ), The output signal {(C), (D)} becomes {"L", "L"}.
【0113】このようにして得られたセンス回路36
a,36bの出力信号{(A),(B),(C),
(D)}に基づいて、判定回路37は3ビットのデータ
(,,)に変換する。具体的には、図33の如
く、{(A),(B),(C),(D)}={”
L”,”L”,”L”,”L”}の場合(すなわちM
a,MbがいずれもM2の場合)は(,,)=
(L,L,L)とし、{(A),(B),(C),
(D)}={”L”,”L”,”L”,”H”}の場合
(すなわちMaがM2、MbがM1の場合)は(,
,)=(L,L,H)とし、{(A),(B),
(C),(D)}={”L”,”L”,”H”,”
H”}の場合(すなわちMaがM2、MbがM0の場
合)は(,,)=(L,H,L)とし、
{(A),(B),(C),(D)}={”L”,”
H”,”L”,”L”}の場合(すなわちMaがM1、
MbがM2の場合)は(,,)=(L,H,H)
とし、{(A),(B),(C),(D)}={”
L”,”H”,”L”,”H”}の場合(すなわちMa
がM1、MbがM1の場合)は(,,)=(H,
L,L)とし、{(A),(B),(C),(D)}=
{”L”,”H”,”H”,”H”}の場合(すなわち
MaがM1、MbがM0の場合)は(,,)=
(H,L,H)とし、{(A),(B),(C),
(D)}={”H”,”H”,”L”,”L”}の場合
(すなわちMaがM0、MbがM2の場合)は(,
,)=(H,H,L)とし、{(A),(B),
(C),(D)}={”H”,”H”,”L”,”
H”}の場合(すなわちMaがM0、MbがM1の場
合)は(,,)=(H,H,H)とする。なお、
本実施例の場合、一対のセンス回路36a,36bの出
力の組合わせは32=9種類に対して、判定回路37の
出力の組合わせは23=8種であるので、センス回路3
6a,36bの出力の残り一種、すなわち{(A),
(B),(C),(D)}={”H”,”H”,”
H”,”H”}の場合(すなわちMaおよびMbのいず
れもがM0の場合)はエラー検出用データとして用い
る。The sense circuit 36 thus obtained
a, 36b output signals {(A), (B), (C),
Based on (D)}, the decision circuit 37 converts the data into 3-bit data (,,). Specifically, as shown in FIG. 33, {(A), (B), (C), (D)} = {"
L "," L "," L "," L "} (that is, M
When a and Mb are both M2), (,,) =
(L, L, L), {(A), (B), (C),
(D)} = {"L", "L", "L", "H"} (that is, when Ma is M2 and Mb is M1) (,
,) = (L, L, H), and {(A), (B),
(C), (D)} = {"L", "L", "H", "
In the case of H ″} (that is, when Ma is M2 and Mb is M0), (,,) = (L, H, L),
{(A), (B), (C), (D)} = {"L", "
H "," L "," L "} (that is, Ma is M1,
When Mb is M2), (,,) = (L, H, H)
And {(A), (B), (C), (D)} = {”
L "," H "," L "," H "} (that is, Ma
Is M1, and Mb is M1) is (,,) = (H,
L, L) and {(A), (B), (C), (D)} =
In the case of {"L", "H", "H", "H"} (that is, when Ma is M1 and Mb is M0), (,,) =
(H, L, H), {(A), (B), (C),
(D)} = {"H", "H", "L", "L"} (that is, when Ma is M0 and Mb is M2) (,
,) = (H, H, L), and {(A), (B),
(C), (D)} = {"H", "H", "L", "
In the case of H ″} (that is, when Ma is M0 and Mb is M1), (,,) = (H, H, H) is set.
In the case of this embodiment, the output of the pair of sense circuits 36a and 36b is 3 2 = 9 types, whereas the output of the determination circuit 37 is 2 3 = 8 types.
The remaining one of the outputs of 6a and 36b, that is, {(A),
(B), (C), (D)} = {"H", "H", "
In the case of H ″, “H”} (that is, when both Ma and Mb are M0), they are used as error detection data.
【0114】このように、メモリセルを構成するトラン
ジスタに対して記憶データを多値化することができるた
め、従来例では1個のメモリセルトランジスタで1ビッ
トデータに対応するのに対して、三値のメモリセルの場
合、それぞれ1個のメモリセルトランジスタで1.5ビ
ット分のデータを記憶でき、同じ容量の記憶装置(RO
M)を構成する場合にメモリセルトランジスタ数を従来
の2/3に減らすことができる。したがって、チップサ
イズを格段に小さくでき、低コスト化,大容量化が可能
となる。As described above, since the storage data can be multi-valued for the transistors forming the memory cell, one memory cell transistor corresponds to 1-bit data in the conventional example, while In the case of a value memory cell, one memory cell transistor can store 1.5-bit data, and a memory device of the same capacity (RO
In the case of configuring M), the number of memory cell transistors can be reduced to 2/3 of the conventional one. Therefore, the chip size can be remarkably reduced, and the cost and the capacity can be increased.
【0115】<製造方法>本実施例の製造方法を説明す
る。まず、図11および図13に示した第1の実施例と
同様、p型半導体基板21上にビット線25,26およ
びワード線22を積層した後、全メモリセルM0〜M3
のワード線22の幅方向側面の両側にサイドウォール3
2を形成する。そして、ROMの設計に基づいて、第2
類のメモリセルM2の全領域をフォトレジストで被覆し
(フォトリソグラフィー工程)表面酸化膜をエッチング
除去して、第2類のメモリセルM2のサイドウォール3
2を残す。この際、第1の実施例のように、メモリセル
の中間まで精度良くフォトレジスト被覆を行う必要がな
くなるので、極めて微細なメモリセルアレイにも対応で
きる。しかる後、ワード線22およびサイドウォール3
2を注入マスクとしてボロン(B)あるいはBF2等の
不純物をイオン注入し、分離帯27を形成する。ここ
で、分離帯27と、ワード線22との重なり量がサイド
ウォール32の幅だけずれてくる。これによって、各メ
モリセルM0〜M2のチャネル幅を調整できる。この
後、プログラム注入によって第0類のメモリセルM0の
しきい値を十分高く設定し、層間絶縁膜28、メタル配
線29および表面保護膜31を形成して、図30に示す
半導体記憶装置が形成される。<Manufacturing Method> The manufacturing method of this embodiment will be described. First, as in the first embodiment shown in FIGS. 11 and 13, after stacking the bit lines 25 and 26 and the word line 22 on the p-type semiconductor substrate 21, all the memory cells M0 to M3 are stacked.
Sidewalls 3 on both sides of the word line 22 in the width direction.
Form 2. Then, based on the ROM design, the second
The entire area of the memory cell M2 of the second class is covered with a photoresist (photolithography step), and the surface oxide film is removed by etching, so that the side wall 3 of the memory cell M2 of the second class is formed.
Leave 2. At this time, unlike the first embodiment, it is not necessary to coat the photoresist with high precision up to the middle of the memory cell, so that an extremely fine memory cell array can be dealt with. After that, the word line 22 and the sidewall 3
Impurities such as boron (B) or BF 2 are ion-implanted using 2 as an implantation mask to form a separation zone 27. Here, the amount of overlap between the separation band 27 and the word line 22 is shifted by the width of the sidewall 32. Thereby, the channel width of each memory cell M0-M2 can be adjusted. After that, the threshold value of the 0th type memory cell M0 is set sufficiently high by program injection, the interlayer insulating film 28, the metal wiring 29, and the surface protection film 31 are formed to form the semiconductor memory device shown in FIG. To be done.
【0116】[第6の実施例]半導体記憶装置(マスク
ROM)を、例えばCD−ROM装置の代用として使用
するためには、大容量、低速かつ低価格であることが必
要となる。なお、特にCD−ROM装置の代用であるた
め、マスクROMはシーケンシャルアクセスで十分機能
を果たす。本発明の第6の実施例の半導体記憶装置は、
シーケンシャルアクセスメモリ(ROM)であって、図
34の如く、複数個のメモリセルが縦横に配列されたメ
モリセルアレイ101と、該メモリセルアレイ101内
の複数個の前記メモリセルが接続され一方向に並設され
る複数の接続線102と、該複数の接続線102を選定
するためのアドレスデコーダ104とを備える。[Sixth Embodiment] In order to use a semiconductor memory device (mask ROM) as a substitute for a CD-ROM device, for example, it is necessary to have a large capacity, a low speed, and a low price. Since it is a substitute for a CD-ROM device, the mask ROM can sufficiently perform sequential access. The semiconductor memory device according to the sixth embodiment of the present invention is
As shown in FIG. 34, which is a sequential access memory (ROM), a memory cell array 101 in which a plurality of memory cells are arranged vertically and horizontally and a plurality of the memory cells in the memory cell array 101 are connected and arranged in one direction. It is provided with a plurality of connection lines 102 provided and an address decoder 104 for selecting the plurality of connection lines 102.
【0117】前記メモリセルアレイ101は、前記第1
の実施例乃至第5の実施例のようなROMアレイでもよ
いし、あるいはEPROM、EEPROM、フラッシュ
メモリ、またはRAMのように書き換え可能なメモリア
レイであってもよい。The memory cell array 101 has the first
It may be a ROM array as in the embodiments 5 to 5, or a rewritable memory array such as EPROM, EEPROM, flash memory, or RAM.
【0118】前記接続線102は、前記メモリセルアレ
イ101内の各メモリセルのゲート入力用のワード線
と、ドレイン信号入力用のビット線のいずれをも含み、
該ワード線およびビット線は互いに直交するよう形成さ
れる。該接続線102には、各ビット出力を増幅し前記
各メモリセルへ選択信号を送信するバッファ105が有
せしめられている。The connection line 102 includes both a word line for gate input of each memory cell in the memory cell array 101 and a bit line for drain signal input,
The word lines and bit lines are formed so as to be orthogonal to each other. The connection line 102 is provided with a buffer 105 for amplifying each bit output and transmitting a selection signal to each memory cell.
【0119】前記アドレスデコーダ104は、前記複数
のワード線を選定するための第1のアドレスデコーダ
(Xアドレスデコーダ)と、前記複数のビット線を選定
するための第2のアドレスデコーダ(Yアドレスデコー
ダ)のいずれをも含む。そして、該アドレスデコーダ1
04は、前記各接続線102に対応するフリップフロッ
プFF0〜FF3が列状に配されてなるシフトレジスタ
106と、該シフトレジスタ106の各フリップフロッ
プFF0〜FF3のクロック入力端子(CK)に単一バ
ス方式に接続されるクロック信号入力用の第1の母線1
07(クロック線)と、前記シフトレジスタ106の各
フリップフロップFF0〜FF3のリセット入力端子
(バーR)に単一バス方式に接続されるリセット信号入
力用の第2の母線108(セット・リセット線)とを備
える。また、前記各シフトレジスタ106の各フリップ
フロップFF0〜FF2のデータ出力端子(Q)と、こ
れに隣合うフリップフロップFF1〜FF3のデータ入
力端子(D)とは互いに接続され、さらに、最先端(1
番目)のフリップフロップFF0のデータ入力端子
(D)と最後端のフリップフロップFF3のデータ出力
端子(Q)は互いに接続されている。そして、各フリッ
プフロップFF0〜FF3のデータ入力端子(D)は前
記接続線102のバッファ105に接続されている。こ
のように構成することで、各アドレスデコーダ104の
必要面積は、シフトレジスタ106、第1の母線107
および第2の母線108を形成するに足りる面積で済
み、多重バス方式に配線を張り巡らせていた第3の従来
例に比べて面積を十分に縮小でき、低価格化を達成でき
る。The address decoder 104 includes a first address decoder (X address decoder) for selecting the plurality of word lines and a second address decoder (Y address decoder) for selecting the plurality of bit lines. ) Is included. Then, the address decoder 1
Reference numeral 04 denotes a shift register 106 in which flip-flops FF0 to FF3 corresponding to the connection lines 102 are arranged in a row, and a single clock input terminal (CK) of each of the flip-flops FF0 to FF3 of the shift register 106. First bus bar 1 for clock signal input connected in bus system
07 (clock line) and a second bus line 108 (set / reset line) for inputting a reset signal, which is connected to the reset input terminals (bar R) of the flip-flops FF0 to FF3 of the shift register 106 in a single bus system. ) And. In addition, the data output terminals (Q) of the flip-flops FF0 to FF2 of the shift registers 106 and the data input terminals (D) of the flip-flops FF1 to FF3 adjacent to the flip-flops FF0 to FF2 are connected to each other, and further, the leading edge ( 1
The data input terminal (D) of the (th) flip-flop FF0 and the data output terminal (Q) of the last flip-flop FF3 are connected to each other. The data input terminals (D) of the flip-flops FF0 to FF3 are connected to the buffer 105 on the connection line 102. With this configuration, the required area of each address decoder 104 is smaller than that of the shift register 106 and the first bus bar 107.
Moreover, the area is sufficient for forming the second bus bar 108, and the area can be sufficiently reduced as compared with the third conventional example in which the wiring is spread around in the multiple bus system, and the cost can be reduced.
【0120】上記構成において、まず電源投入時および
チップのリセット時には、第2の母線108からリセッ
ト信号を与えてシフトレジスタ106をリセットする。
このとき、メモリセルは非選択の状態である。In the above structure, first, when the power is turned on and the chip is reset, the reset signal is applied from the second bus line 108 to reset the shift register 106.
At this time, the memory cell is in a non-selected state.
【0121】また、シーケンシャルアクセスの開始時に
は、最先端(1番目)のフリップフロップFF0のデー
タ入力端子(D)に“1”データを入力する。そうする
と、(FF0,FF1,FF2,FF3)のデータ配列
は(1,0,0,0)となり、最先端(1番目)のフリ
ップフロップFF0に対応する接続線102のバッファ
105のみがオンし、他のフリップフロップFF1〜F
F3に対応する接続線102のバッファ105はオフす
る。次に、第1の母線107からクロック信号を送信し
てシフトレジスタ106を動作させると、“1”データ
はシフトレジスタ106を伝搬して後続するフリップフ
ロップに遷移する。この際、最先端(1番目)のフリッ
プフロップFF0のデータ入力端子(D)に“0”デー
タを入力する。そうすると、(FF0,FF1,FF
2,FF3)=(0,1,0,0)となり、2番目のフ
リップフロップFF1に対応する接続線102のバッフ
ァ105のみがオンする。以後、第1の母線107から
クロック信号を送信するごとに最先端(1番目)のフリ
ップフロップFF0のデータ入力端子(D)に“0”デ
ータを入力する。そうすると、(FF0,FF1,FF
2,FF3)は(0,0,1,0)、(0,0,0,
1)と変化し、夫々、フリップフロップFF2,FF3
に対応する接続線102のバッファ105のみが順次オ
ンしていく。その後、セクターアドレスが変わる際に、
再び最先端(1番目)のフリップフロップFF0のデー
タ入力端子(D)に“1”データを入力する。このよう
にして上記作業を繰り返せば、シフトレジスタ106の
各フリップフロップFF0〜FF3の出力はバッファに
より増幅され、接続線102(ワード線またはビット
線)に選択信号を順番に送信していくので、シーケンシ
ャルにメモリセルをアクセスすることができる。At the start of the sequential access, "1" data is input to the data input terminal (D) of the most advanced (first) flip-flop FF0. Then, the data array of (FF0, FF1, FF2, FF3) becomes (1, 0, 0, 0), and only the buffer 105 of the connection line 102 corresponding to the most advanced (first) flip-flop FF0 is turned on, Other flip-flops FF1 to F
The buffer 105 of the connection line 102 corresponding to F3 is turned off. Next, when a clock signal is transmitted from the first bus line 107 to operate the shift register 106, "1" data propagates through the shift register 106 and transits to the subsequent flip-flop. At this time, "0" data is input to the data input terminal (D) of the most advanced (first) flip-flop FF0. Then, (FF0, FF1, FF
2, FF3) = (0,1,0,0), and only the buffer 105 of the connection line 102 corresponding to the second flip-flop FF1 is turned on. After that, every time a clock signal is transmitted from the first bus line 107, “0” data is input to the data input terminal (D) of the frontmost (first) flip-flop FF0. Then, (FF0, FF1, FF
2, FF3) is (0,0,1,0), (0,0,0,
1), and flip-flops FF2 and FF3, respectively
Only the buffer 105 of the connection line 102 corresponding to is sequentially turned on. After that, when the sector address changes,
Again, "1" data is input to the data input terminal (D) of the frontmost (first) flip-flop FF0. By repeating the above operation in this manner, the outputs of the flip-flops FF0 to FF3 of the shift register 106 are amplified by the buffer and the selection signals are sequentially transmitted to the connection line 102 (word line or bit line). The memory cells can be accessed sequentially.
【0122】本実施例では、各アドレスデコーダの面積
を前述のように縮小しながらも、第3の従来例と同様の
動作を実現でき、面積縮小にて配線数を減らしたことに
より消費電力の低減を図り得、同時に処理速度を向上さ
せ得る。具体的には、例えば2メガワード×16ビット
[=32メガビット]や4メガワード×16ビット[=
64メガビット]の構成で、各部のアクセス時間は、セ
クターアクセスtasが最大2.0μs、セクター内ア
クセスtaaが最大500μs、サイクルタイムtcy
cが最小500μs(2MHz)、チップセレクトアク
セスtceが最大2.0μs、OEアクセスtoeが最
大100μsとなる。なお、CD−ROMのアクセス時
間(シーク時間を除き、連続読み出し時)は6.7μs
/バイト=13.4μs/ワードであり、4倍速CD−
ROMで3.35μs/ワードであるから、CD−RO
Mに比べてアクセス時間を大幅に短縮できる。In this embodiment, while the area of each address decoder is reduced as described above, the same operation as in the third conventional example can be realized, and the power consumption is reduced by reducing the number of wirings by reducing the area. Reduction can be achieved and at the same time processing speed can be improved. Specifically, for example, 2 megawords × 16 bits [= 32 megabits] or 4 megawords × 16 bits [=
64 megabits], the maximum access time for each part is 2.0 μs for sector access tas, 500 μs for maximum intra sector access tas, and cycle time tcy.
The minimum c is 500 μs (2 MHz), the maximum chip select access tce is 2.0 μs, and the maximum OE access toe is 100 μs. The access time of the CD-ROM (excluding seek time, during continuous reading) is 6.7 μs.
/Byte=13.4 μs / word, 4 × speed CD-
Since it is 3.35 μs / word in ROM, CD-RO
Compared with M, access time can be shortened significantly.
【0123】[第7の実施例]本発明の第7の実施例の
半導体記憶装置は第6の実施例と同様のシーケンシャル
アクセスマスクROMであるが、アドレスデコーダ10
4内のシフトレジスタ106の構成が第6の実施例と異
なるものである。[Seventh Embodiment] Although the semiconductor memory device of the seventh embodiment of the present invention is a sequential access mask ROM similar to that of the sixth embodiment, the address decoder 10 is used.
The configuration of the shift register 106 in FIG. 4 is different from that of the sixth embodiment.
【0124】すなわち、本実施例の半導体記憶装置は、
図35の如く、大容量シーケンシャルアクセスマスクR
OMであって、前記シフトレジスタ106の各フリップ
フロップFF0〜FFnのうち、最先端(1番目)のフ
リップフロップFF0のセツト入力端子(バーS)に第
2の母線108が接属される。その他のフリップフロッ
プFF1〜FFnのリセット入力端子(バーR)に第2
の母線108が接続される。そして、第2の母線108
は、セクターアドレス(Xアドレス)のアドレス遷移時
にSATD信号としてのLOWパルスを出力するパルス
装置(バーSATD)に接続される。その他の構成は第
6の実施例と同様である。なお、図36はクロック信号
(ck)、セクターアドレス(sa)および選択される
ビット線(ps)とパルス装置(バーSATD)からの
パルス(SATD)との関係を示す図である。このよう
に、セクターアドレスの遷移時にパルス装置(バーSA
TD)にてLOWパルスを発生させ、この信号でシフト
レジスタ106の最先端(1番目)のフリップフロップ
FF0をセットし、それ以外のフリップフロップFF1
〜FFnをリセットする。以後の動作は第6の実施例と
同様である。本実施例によっても、第6の実施例と同様
の効果を得ることができる。That is, the semiconductor memory device of this embodiment is
As shown in FIG. 35, a large capacity sequential access mask R
Of the flip-flops FF0 to FFn of the shift register 106, the second bus line 108 is connected to the set input terminal (bar S) of the frontmost (first) flip-flop FF0. The other flip-flops FF1 to FFn have a second reset input terminal (bar R).
Bus line 108 is connected. And the second bus 108
Is connected to a pulse device (bar SATD) that outputs a LOW pulse as a SATD signal at the time of a sector address (X address) address transition. The other structure is similar to that of the sixth embodiment. FIG. 36 is a diagram showing the relationship between the clock signal (ck), the sector address (sa), the selected bit line (ps) and the pulse (SATD) from the pulse device (bar SATD). In this way, a pulse device (SA
TD), a LOW pulse is generated, and this signal sets the frontmost (first) flip-flop FF0 of the shift register 106, and the other flip-flops FF1.
~ Reset FFn. The subsequent operation is similar to that of the sixth embodiment. Also according to this embodiment, the same effect as that of the sixth embodiment can be obtained.
【0125】[第8の実施例]上記第6の実施例および
第7の実施例のシーケンシャルアクセスマスクROM
(半導体記憶装置)では、シフトレジスタ106の内の
隣合うフリップフロップの受け渡しはクロック信号の入
力を待って行っていたので、仮にランダムアクセスマス
クROMに第6の実施例および第7の実施例の技術を適
用しようとすると、大容量メモリの場合にシフトレジス
タ106のフリップフロップの数が多いと、全てのビッ
トを選択し終えるまでにクロック時間(通常約1μs)
×フリップフロップ数だけ時間がかかり、処理スピード
の向上に限界がある。そこで、本発明の第8の実施例で
は、図37の如く、シフトレジスタ106に高速クロッ
ク発生回路111を接続し、シフトレジスタ106のデ
ータの遷移速度を速めるものである。なお、図37中の
ctはカウンタ、ANDはAND回路である。[Eighth Embodiment] Sequential access mask ROM of the sixth and seventh embodiments.
In the (semiconductor memory device), the adjacent flip-flops in the shift register 106 are transferred after waiting for the input of the clock signal. When applying the technique, if the number of flip-flops in the shift register 106 is large in the case of a large-capacity memory, a clock time (usually about 1 μs) is required until all bits are selected.
× It takes time for the number of flip-flops, and there is a limit to improvement of processing speed. Therefore, in the eighth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 37, the high speed clock generating circuit 111 is connected to the shift register 106 to accelerate the transition speed of the data in the shift register 106. In FIG. 37, ct is a counter and AND is an AND circuit.
【0126】読み出し時には、図37の如く、セクター
アドレスをバーSATD信号に同期してカウンタに入力
する。高速クロック発生回路111では、外部からのク
ロックに関係なく、シフトレジスタ106が動作するの
に十分でかつ可及的に高速のクロックを発生させる。具
体的には、高速クロック発生回路111の高速クロック
時間としては、約10ns程度に設定しておく。このク
ロックで、カウンタをデクリメントし0になるまでの
間、シフトレジスタ106を動作させる。この速度は、
このマスクROMのアクセス時間に対して十分短いた
め、アクセス時間には影響を与えない。本発明を用いる
ことによりXアドレスデコーダの面積が減少し低価格化
できる。なお、アドレスデコーダ内部の構成は第6の実
施例または第7の実施例と同様であり、さらにアドレス
デコーダ内部の動作、例えば本実施例のシフトレジスタ
106の具体的なデータ伝搬動作は、第6の実施例およ
び第7の実施例で説明したのと同様の手順で行う。At the time of reading, as shown in FIG. 37, the sector address is input to the counter in synchronization with the bar SATD signal. The high-speed clock generation circuit 111 generates a clock that is sufficient for the shift register 106 to operate and that is as fast as possible regardless of an external clock. Specifically, the high-speed clock time of the high-speed clock generation circuit 111 is set to about 10 ns. With this clock, the counter is decremented and the shift register 106 is operated until it becomes zero. This speed is
Since the access time of this mask ROM is sufficiently short, it does not affect the access time. By using the present invention, the area of the X address decoder can be reduced and the cost can be reduced. The internal structure of the address decoder is similar to that of the sixth or seventh embodiment, and further, the internal operation of the address decoder, for example, the specific data propagation operation of the shift register 106 of the present embodiment is the sixth. The procedure is the same as that described in the above embodiment and the seventh embodiment.
【0127】本実施例では、クロック時間を第6の実施
例および第7の実施例の1μsに比べて約1/1000
に短縮しているので、シフトレジスタ106のデータ遷
移速度を飛躍的に速めることができ、したがってランダ
ムアクセスマスクROMでも処理速度を低下させずに、
かつ第6の実施例および第7の実施例と同様の効果を奏
し得る。特に、セクターアドレスを指定するXアドレス
デコーダがランダムアクセス方式を採る場合、Xアドレ
スデコーダとYアドレスデコーダを同様の構成にすれば
両者の処理速度はバランスを欠くものとなるが、Yアド
レスデコーダについて第6の実施例または第7の実施例
と同様の構成にし、Xアドレスデコーダについて本実施
例のようにカウンタと高速クロック信号を用いれば、X
アドレスデコーダをYアドレスデコーダと同程度の処理
速度で処理できる。また、シーケンシャルアクセスマス
クROMに適用する場合は、全体的な処理速度を大幅に
速めることができる。In this embodiment, the clock time is about 1/1000 of the 1 μs of the sixth and seventh embodiments.
Since the data transfer speed of the shift register 106 can be dramatically increased, the random access mask ROM does not decrease the processing speed,
Moreover, the same effects as those of the sixth and seventh embodiments can be obtained. In particular, when the X address decoder that specifies the sector address adopts the random access method, if the X address decoder and the Y address decoder have the same configuration, the processing speed of both becomes unbalanced. If the counter and the high-speed clock signal are used for the X address decoder as in the present embodiment with the same configuration as the sixth embodiment or the seventh embodiment, X
The address decoder can be processed at the same processing speed as the Y address decoder. When applied to a sequential access mask ROM, the overall processing speed can be significantly increased.
【0128】[第9の実施例]本発明の第9の実施例の
半導体記憶装置は、シーケンシャルアクセスメモリのう
ち高速FIFO(First In First Ou
t Memory)に適用したものである。図38は本
実施例の半導体記憶装置を示す平面図である。本実施例
の半導体記憶装置は、第6の実施例と同様、複数個のメ
モリセルが縦横に配列されたメモリセルアレイ101
と、該メモリセルアレイ101内の複数個の前記メモリ
セルが接続され一方向に並設される複数の接続線102
と、該複数の接続線102を選定するためのアドレスデ
コーダ104とを備え、該メモリセルアレイ101、接
続線102およびアドレスデコーダ104の各構成も第
6の実施例と同様であるが、本実施例のFIFOでは、
Xアドレスデコーダ(第1のアドレスデコーダ)および
Yアドレスデコーダ(第2のアドレスデコーダ)の両方
にREAD用アドレスデコーダ113,114およびW
RITE用アドレスデコーダ115,116が夫々必要
であり、そのいずれにも第6の実施例と同様の構成を採
用している。ただし、READ用Yアドレスデコーダ1
14のシフトレジスタ106の最後端(最終)のフリッ
プフロップFFnのデータ出力端子(Q)とREAD用
Xアドレスデコーダ113のシフトレジスタ106の最
先端(1番目)のフリップフロップFF0のデータ入力
端子(D)とは互いに直列に接続されている。同様に、
WRITE用Yアドレスデコーダ116のシフトレジス
タ106の最後端(最終)のフリップフロップFFnの
データ出力端子(Q)とWRITE用Xアドレスデコー
ダ115のシフトレジスタ106の最先端(1番目)の
フリップフロップFF0のデータ入力端子(D)とは互
いに直列に接続されている。なお、各Yアドレスデコー
ダ114,116においてシフトレジスタ106の最後
端(最終)のフリップフロップFFnのデータ出力端子
(Q)と最先端(1番目)のフリップフロップFF0の
データ入力端子(D)とは互いに直列に接続されてい
る。そして、各Yアドレスデコーダ114,116のシ
フトレジスタ106内でパルスを順番に遷移させる際、
シフトレジスタ106の最後端のフリップフロップFF
nからの出力を最先端のフリップフロップFF0に入力
すると同時に、対応するXアドレスデコーダ113,1
15のシフトレジスタ106にクロックと同時に入力す
る。各Xアドレスデコーダ113,115のシフトレジ
スタ106の最後端のフリップフロップFFnの出力は
同じシフトレジスタ106の最先端のフリップフロップ
FF0に入力する。これらの動作は、READ側および
WRITE側のいずれについても同様である。これによ
り、READおよびWRITEのそれぞれのパルスで全
メモリセルを順番にアクセスできる。FIFOではフル
フラグやエンプティフラグが必要だが、これは従来通り
のカウンタ(READおよびWRITEのポインタ)を
比較して発生させる。本発明を用いることにより接続線
(ワード線およびビット線)102の選択が高速にな
り、高速FIFOが実現できる。さらに低消費電流化、
低価格化も同時に実現できる。[Ninth Embodiment] The semiconductor memory device of the ninth embodiment of the present invention is a high speed FIFO (First In First Out) of the sequential access memory.
t Memory). FIG. 38 is a plan view showing the semiconductor memory device of this embodiment. Similar to the sixth embodiment, the semiconductor memory device of this embodiment has a memory cell array 101 in which a plurality of memory cells are arranged vertically and horizontally.
And a plurality of connection lines 102 connected to the plurality of memory cells in the memory cell array 101 and arranged in parallel in one direction.
And an address decoder 104 for selecting the plurality of connection lines 102, and the respective configurations of the memory cell array 101, the connection lines 102, and the address decoder 104 are the same as those in the sixth embodiment. In the FIFO of
The READ address decoders 113, 114 and W are provided to both the X address decoder (first address decoder) and the Y address decoder (second address decoder).
The RITE address decoders 115 and 116 are required respectively, and each has the same configuration as that of the sixth embodiment. However, READ Y address decoder 1
The data output terminal (Q) of the last flip-flop FFn of the shift register 106 of No. 14 and the data input terminal (D) of the most front end (first) flip-flop FF0 of the shift register 106 of the READ X address decoder 113. ) And are connected in series with each other. Similarly,
The data output terminal (Q) of the last flip-flop FFn of the shift register 106 of the WRITE Y-address decoder 116 and the frontmost (first) flip-flop FF0 of the shift register 106 of the WRITE X-address decoder 115. The data input terminals (D) are connected in series with each other. In each Y address decoder 114, 116, the data output terminal (Q) of the last (final) flip-flop FFn of the shift register 106 and the data input terminal (D) of the last (first) flip-flop FF0 are They are connected in series with each other. Then, when the pulses are sequentially transited in the shift register 106 of each of the Y address decoders 114 and 116,
The last flip-flop FF of the shift register 106
The output from n is input to the most advanced flip-flop FF0 and, at the same time, the corresponding X address decoder 113, 1
Input to the shift register 106 of 15 at the same time as the clock. The output of the flip-flop FFn at the last end of the shift register 106 of each X address decoder 113, 115 is input to the frontmost flip-flop FF0 of the same shift register 106. These operations are the same for both the READ side and the WRITE side. As a result, all the memory cells can be sequentially accessed by the respective pulses of READ and WRITE. The FIFO requires a full flag and an empty flag, which are generated by comparing conventional counters (pointers for READ and WRITE). By using the present invention, the connection line (word line and bit line) 102 can be selected at high speed, and a high-speed FIFO can be realized. Further low current consumption,
Lower prices can be realized at the same time.
【0129】[第10の実施例]例えば第1の実施例乃
至第5の実施例のような多値ROMのメモリセルを例え
ば図53に示した第4の従来例に類似した構成のものに
適用する場合を考える。まず、(1)主ビット線201
から、(2)メモリセルトランジスタm10、(3)ノ
ードn7、(4)メモリセルトランジスタm5、(5)
ノードn6、(6)メモリセルトランジスタm9を経
て、(7)仮想GND線202に電流が流れ込む、とい
った電流経路は、メモリセルトランジスタm4,m6が
“OFF”トランジスタの場合のみ実現できるのであっ
て、メモリセルトランジスタm4,m6が“ON”トラ
ンジスタの場合には、電流径路として、まず前述の
(1)の主ビット線201から、メモリセルトランジス
タm11、ノードn8、メモリセルトランジスタm6、
ノードn7の順に流れる経路と、前述の(5)のノード
n6から、メモリセルトランジスタm4、ノードn5、
メモリセルトランジスタm8、仮想GND線202の順
に流れる経路が付加される。[Tenth Embodiment] For example, a memory cell of a multi-valued ROM as in the first to fifth embodiments has a structure similar to that of the fourth conventional example shown in FIG. Consider when to apply. First, (1) main bit line 201
From (2) memory cell transistor m10, (3) node n7, (4) memory cell transistor m5, (5)
The current path in which the current flows into the virtual GND line 202 (7) through the node n6 and (6) memory cell transistor m9 can be realized only when the memory cell transistors m4 and m6 are “OFF” transistors. When the memory cell transistors m4 and m6 are "ON" transistors, first, as a current path, from the main bit line 201 of the above (1), the memory cell transistor m11, the node n8, the memory cell transistor m6,
From the path flowing in the order of the node n7 and the node n6 in the above (5), the memory cell transistor m4, the node n5,
A path that flows in the order of the memory cell transistor m8 and the virtual GND line 202 is added.
【0130】また、図53中のメモリセルトランジスタ
m1とメモリセルトランジスタm5を比較すると、メモ
リセルトランジスタm1については主ビット線201か
らメモリセルトランジスタm1に達するまでのローカル
ビット線203が短く、したがって、抵抗値が数百Ω程
度と低いのに対し、メモリセルトランジスタm5につい
ては主ビット線201からのローカルビット線203が
最長で抵抗値が数KΩ〜数十KΩ)と高くなる。Comparing the memory cell transistor m1 and the memory cell transistor m5 in FIG. 53, the local bit line 203 from the main bit line 201 to the memory cell transistor m1 is short for the memory cell transistor m1. While the resistance value is as low as several hundreds Ω, in the memory cell transistor m5, the local bit line 203 from the main bit line 201 is longest and the resistance value is as high as several KΩ to several tens KΩ).
【0131】このように、電流径路が複雑であったり、
選択するメモリセルトランジスタの場所によって、ロー
カルビット線203の長さが大きく異なる場合等では、
例えば第1の実施例乃至第5の実施例のようにメモリセ
ルを多値化した場合、見かけ上のON電流値が大きく変
化し、誤動作が発生するおそれがある。In this way, the current path is complicated,
When the length of the local bit line 203 varies greatly depending on the location of the memory cell transistor selected,
For example, when the memory cell is multi-valued as in the first to fifth embodiments, the apparent ON current value may significantly change and a malfunction may occur.
【0132】また、図54に示すように、メモリセルの
種類を判断するための基準値を設定するリファレンス回
路をメモリセルアレイとは独立にミニアレイで構成する
と、プロセスバラツキに起因してメモリセルのON電流
値とリファレンス用トランジスタのON電流値がばらつ
いてしまい、誤動作の原因となるし、前述のように選択
するメモリセルトランジスタの位置によって、ローカル
ビット線203の抵抗値が大きく異なり、見かけ上、O
N電流値に大きな差が出てくる。そして、図54の構成
ではこの差を吸収することは不可能である。Further, as shown in FIG. 54, when the reference circuit for setting the reference value for judging the type of the memory cell is constituted by the mini-array independent of the memory cell array, the memory cell is turned on due to the process variation. The current value and the ON current value of the reference transistor fluctuate, which causes a malfunction, and the resistance value of the local bit line 203 greatly differs depending on the position of the memory cell transistor selected as described above.
A large difference appears in the N current value. And it is impossible to absorb this difference with the configuration of FIG.
【0133】そこで、本発明の第10の実施例では、図
49の如く、複数のリファレンス用トランジスタmr
2,mr3(リファレンス素子)をメモリセルトランジ
スタアレイ210内に採り込んで各メモリセルトランジ
スタm12,m13とほぼ同条件とすることにより、上
述のON電流値のばらつきを吸収している。図49中の
m16,m17はブロック選択トランジスタ、m12,
m13はメモリセルトランジスタ、211は主ビット
線、SAはメモリセルトランジスタm12,m13およ
びリファレンス用トランジスタmr2,mr3の電流値
を比較する比較回路としての差動型センスアンプであ
る。Therefore, in the tenth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 49, a plurality of reference transistors mr are provided.
By incorporating 2, mr3 (reference element) in the memory cell transistor array 210 and setting the memory cell transistors m12 and m13 under substantially the same conditions, the above-mentioned variations in the ON current value are absorbed. 49, m16 and m17 are block selection transistors, m12 and
m13 is a memory cell transistor, 211 is a main bit line, and SA is a differential sense amplifier as a comparison circuit for comparing the current values of the memory cell transistors m12 and m13 and the reference transistors mr2 and mr3.
【0134】本実施例のメモリセルアレイ210のブロ
ック回路を図50に示す。本実施例の半導体記憶装置の
メモリセルアレイ210内には、図30に示した第5の
実施例と同様の三種のメモリセルトランジスタが含まれ
る三値ROMである。図50中のBWLはブロック選択
ワード線、m10,m11,m16,m17はブロック
選択トランジスタ、n0,n1,n2は前記メモリセル
トランジスタm12,m13のソース・ドレインに接続
されるノード、SWL0〜SWLnは前記メモリセルト
ランジスタm12,m13にゲート入力するメモリセル
トランジスタ選択用スイッチングワード線、m14a,
m14b,m15はメモリセルトランジスタm12,m
13のうちいずれのトランジスタを選択するかを決定す
るトランジスタ、n3,n4は前記トランジスタm15
のソース・ドレインに接続されるノード、RWL,LW
Lは前記トランジスタm14a,m14b,m15にゲ
ート入力されるワード線、211はアルミニウム製等の
主ビット線、212はアルミニウム製等の仮想GND
線、213はローカルビット線である。また、図50中
のゲートが太線で描かれたトランジスタはOFFトラン
ジスタ、ゲートが細線で描かれたトランジスタはONト
ランジスタである。FIG. 50 shows a block circuit of the memory cell array 210 of this embodiment. The memory cell array 210 of the semiconductor memory device of this embodiment is a ternary ROM including the same three types of memory cell transistors as those of the fifth embodiment shown in FIG. In FIG. 50, BWL is a block selection word line, m10, m11, m16 and m17 are block selection transistors, n0, n1 and n2 are nodes connected to the source / drain of the memory cell transistors m12 and m13, and SWL0 to SWLn are A memory cell transistor selection switching word line for gate input to the memory cell transistors m12 and m13, m14a,
m14b and m15 are memory cell transistors m12 and m
The transistors n3 and n4 for deciding which one of the transistors 13 to select are the transistors m15.
Connected to the source / drain of RWL, LW
L is a word line input to the transistors m14a, m14b and m15, 211 is a main bit line made of aluminum or the like, 212 is a virtual GND made of aluminum or the like.
Lines 213 are local bit lines. In addition, a transistor whose gate is drawn with a thick line in FIG. 50 is an OFF transistor, and a transistor whose gate is drawn with a thin line is an ON transistor.
【0135】前記メモリセルトランジスタm12,m1
3は、前述の通り三種のメモリセルトランジスタが含ま
れる。このため、各メモリセルトランジスタm12,m
13がいずれの種類かを判断するための基準値となるリ
ファレンス用トランジスタとして、図51に示すような
リファレンス回路が必要となる。そして、図51の如
く、リファレンス用トランジスタmr2,mr3は、前
記メモリセルアレイ210内の各メモリセルトランジス
タ選択用スイッチングワード線SWL0〜SWLn毎に
配置される。ここで、図51は、図50に示したメモリ
セルアレイMAの側方に配された領域を示す図であり、
図51および図50の中で示された各配線BWL、RW
L、LWL、SWL0〜SWLnは同一のものである。
なお、図51中のゲートが太線で描かれたトランジスタ
はOFFトランジスタ、ゲートが細線で描かれたトラン
ジスタはONトランジスタである。また、図51に示す
リファレンス回路において、リファレンス用トランジス
タmr2,mr3の夫々隣に位置するトランジスタmr
4,mr5は、図51中ではONトランジスタとされて
いるが、OFFトランジスタとして横からの電流の流れ
込みを防止しておくのが一般的である。また、図51中
のm10a,m11a,m16a,m17aはリファレ
ンス用トランジスタmr2,mr3を選択するためのリ
ファレンス選択トランジスタ、211aはアルミニウム
製等の主ビット線、212aはアルミニウム製等の仮想
GND線、213aはローカルビット線である。そし
て、RWLおよびLWLにゲート接続された全てのトラ
ンジスタはOFFトランジスタとされている。これによ
り、後述のように、個々のリファレンス用トランジスタ
mr2,mr3当たりのリファレンス用電流経路は単一
とされ、個々のメモリセルトランジスタm12,m13
当たりのメモリセル用電流経路の個数(二個)より少な
く設定される。リファレンス時には、主ビット線211
aが差動型センスアンプSAのリファレンス入力とな
る。なお、本実施例では三値ROMであるため、かかる
三値を区別するために基準値を二値必要としているが、
一般に多値ROMの場合、“OFF”トランジスタを除
いたメモリセルトランジスタの種類分だけリファレンス
用トランジスタを必要とする。例えば、四値の場合は三
個のリファレンス用トランジスタを必要とし、五値の場
合は四個のリファレンス用トランジスタを必要とする。
したがって、これらの個数のリファレンス用トランジス
タ分だけデータ記憶用として用いる代わりにをそれぞれ
の種類のリファレンス用のトランジスタに置き換えて用
いればよい。具体的には、三値(0,1,OFF)のと
れるROMの場合、図51のmr2,mr3がともに
“0”トランジスタと、mr2,mr3がともに“1”
トランジスタの2種のリファレンス回路を構成すれば良
い。4値の場合も同様に、3種のリファレンス回路が構
成される。The memory cell transistors m12 and m1
3 includes three types of memory cell transistors as described above. Therefore, each memory cell transistor m12, m
A reference circuit as shown in FIG. 51 is required as a reference transistor that serves as a reference value for determining which type 13 is. As shown in FIG. 51, the reference transistors mr2 and mr3 are arranged for each memory cell transistor selection switching word line SWL0 to SWLn in the memory cell array 210. Here, FIG. 51 is a diagram showing a region arranged laterally of the memory cell array MA shown in FIG.
Wirings BWL and RW shown in FIGS. 51 and 50
L, LWL, SWL0 to SWLn are the same.
In FIG. 51, a transistor whose gate is drawn with a thick line is an OFF transistor, and a transistor whose gate is drawn with a thin line is an ON transistor. Further, in the reference circuit shown in FIG. 51, the transistors mr located next to the reference transistors mr2 and mr3, respectively.
51 and 4 are ON transistors in FIG. 51, they are generally OFF transistors to prevent a current from flowing in from the side. Further, m10a, m11a, m16a and m17a in FIG. 51 are reference selection transistors for selecting the reference transistors mr2 and mr3, 211a is a main bit line made of aluminum or the like, 212a is a virtual GND line made of aluminum or the like, 213a. Is a local bit line. Then, all the transistors gate-connected to RWL and LWL are OFF transistors. As a result, as will be described later, the reference current path for each of the reference transistors mr2 and mr3 is single, and the individual memory cell transistors m12 and m13 are provided.
The number is set smaller than the number (two) of current paths for memory cells per memory cell. At the time of reference, the main bit line 211
a serves as a reference input of the differential sense amplifier SA. Since the present embodiment is a three-value ROM, two reference values are required to distinguish these three values.
Generally, in the case of a multi-valued ROM, reference transistors are required for each type of memory cell transistors except "OFF" transistors. For example, four values require three reference transistors, and five values require four reference transistors.
Therefore, instead of using the reference transistors of these numbers for data storage, they may be replaced with respective types of reference transistors. Specifically, in the case of a ROM that can take three values (0, 1, OFF), both mr2 and mr3 in FIG. 51 are "0" transistors, and both mr2 and mr3 are "1".
It suffices to configure two types of reference circuits of transistors. Similarly, in the case of four values, three types of reference circuits are configured.
【0136】上記構成の半導体記憶装置の動作を、例と
して、図50中のm13を選択する場合について説明す
る。本実施例の動作時には、図49に示した差動型セン
スアンプSAにてメモリセルトランジスタm13の値を
読み込み、次いで当該メモリセルトランジスタm13と
同一のワード線SWL0〜SWLnに接続されたリファ
レンス用トランジスタmr2,mr3の値を読み込む。
なお、リファレンス用トランジスタmr2,mr3の値
を先に読み込んで、メモリセルトランジスタm13の値
を後から読み込んでもよい。いずれの場合にも、メモリ
セルトランジスタm13のBWLを“H”,RWLを
“L”,LWLを“H”,SWL0を“H”,他のSW
Lを“L”の設定する。このときの主ビット線211か
ら仮想GND線212までの電流径路を考える。まず、
主ビット線211からメモリセルトランジスタm13ま
での径路としては、メモリセルトランジスタm11→ノ
ードn2という経路と、ブロック選択トランジスタm1
7→ノードn2という経路の二経路となり、メモリセル
トランジスタm13から仮想GND線212までの径路
はノードn1→メモリセルトランジスタm15a→ノー
ドn3→ブロック選択トランジスタm10という経路
と、ノードn1→メモリセルトランジスタm15b→ノ
ードn4→ブロック選択トランジスタm16という経路
の二径路となる。The operation of the semiconductor memory device having the above configuration will be described by taking the case of selecting m13 in FIG. 50 as an example. In the operation of this embodiment, the value of the memory cell transistor m13 is read by the differential sense amplifier SA shown in FIG. 49, and then the reference transistor connected to the same word line SWL0 to SWLn as the memory cell transistor m13. Read the values of mr2 and mr3.
The values of the reference transistors mr2 and mr3 may be read first and the value of the memory cell transistor m13 may be read later. In any case, BWL of the memory cell transistor m13 is "H", RWL is "L", LWL is "H", SWL0 is "H", and other SW.
Set L to "L". Consider the current path from the main bit line 211 to the virtual GND line 212 at this time. First,
As the path from the main bit line 211 to the memory cell transistor m13, the path from the memory cell transistor m11 to the node n2 and the block selection transistor m1
7 → node n2, and the path from the memory cell transistor m13 to the virtual GND line 212 is node n1 → memory cell transistor m15a → node n3 → block selection transistor m10 and node n1 → memory cell transistor m15b. -> Node n4-> block selection transistor m16.
【0137】ここで、ローカルビット線213の影響を
考えた場合、図53の従来例では、1本当たりのローカ
ルビット線213の抵抗値をRとすると、電流経路の抵
抗の最大値はほぼ2Rとなるのに対し、図50に示した
本実施例の場合、二経路が二本生じることからその抵抗
の最大値はほぼ1/2Rとなり、ローカルビット線21
3の抵抗値の影響は従来例と比して、1/4になってい
る。これによって選択するメモリセルトランジスタの位
置による見かけ上のON電流値の範囲を小さく抑えるこ
とができる。Here, considering the influence of the local bit line 213, in the conventional example of FIG. 53, assuming that the resistance value of each local bit line 213 is R, the maximum value of the resistance of the current path is approximately 2R. On the other hand, in the case of this embodiment shown in FIG. 50, since two paths are formed, the maximum value of the resistance becomes approximately 1 / 2R, and the local bit line 21
The influence of the resistance value of 3 is 1/4 of that of the conventional example. As a result, the range of the apparent ON current value depending on the position of the selected memory cell transistor can be reduced.
【0138】また図50においてm13が“ON”の場
合と“OFF”の場合を考えた場合、簡単のために、ロ
ーカルビット線213の抵抗値を無視し、下半分(SW
Ln以下)を無視し、主ビット線211から、仮想GN
Dまでの抵抗値をトランジスタ1個の抵抗をRとして考
えると、図50の場合、m12が“OFF”なら、4
R、m12が“ON”なら、7/2Rとなり、比は、
1:1.14となる。同様に図53の場合、m10,m
12がともに“OFF”の場合、3R,“ON”の場
合、7/3Rとなり、比は1:1.29で、周囲のメモ
リセルトランジスタの状態による影響も本発明で改善さ
れている。In addition, considering the case where m13 is "ON" and "OFF" in FIG. 50, the resistance value of the local bit line 213 is ignored and the lower half (SW
(Ln or less) is ignored, and the virtual GN is
Considering the resistance value up to D as the resistance of one transistor is R, in the case of FIG. 50, if m12 is “OFF”, 4
If R and m12 are "ON", it becomes 7 / 2R, and the ratio is
It becomes 1: 1.14. Similarly, in the case of FIG. 53, m10, m
When both 12 are “OFF”, they are 3R and when they are “ON”, they are 7 / 3R, and the ratio is 1: 1.29, and the influence of the state of surrounding memory cell transistors is also improved by the present invention.
【0139】また、本発明では、図51の如く、リファ
レンス用トランジスタmr2,mr3をメモリセルアレ
イ210の内部に配置しているので、例えば図50にお
いてm12トランジスタが選択された場合、リファレン
スとして同一のSWL0がゲートとなっているトランジ
スタ(図51の中のmr2,mr3)が選択される。電
流径路として、リファレンス回路ではmr3→mr2の
一径路に対して図50の中のm13を読む場合、m13
→m15a/m13→m15b/m13→m12/とい
う多(三)径路になるので、リファレンス用トランジス
タmr2,mr3の方が必ず、ON電流値が低くなるこ
とを保証しており、これは多値の場合も同様である。こ
のように、あるワード線に接続されたメモリセルトラン
ジスタと他のワード線に接続されたメモリセルトランジ
スタの間に、トランジスタに至るまでの電流経路(ロー
カルビット線213)に遠近の差が生じ、電流経路の抵
抗値の差、すなわちメモリセルに流れる電流値に差が生
じたとしても、各メモリセルと同一のワード線にリファ
レンス用トランジスタが接続されているので、データを
読み出すビット線が接続されるセンス回路部分と、リフ
ァレンスのビット線が接続される回路を全く同一のもの
を用いることで、読み出すトランジスタがリファレンス
用トランジスタと同一であれば、必ずリファレンスのO
N電流値が低いことを保証できる。また、一のメモリセ
ル当たりのメモリセル用電流経路の個数を、一のリファ
レンス素子当たりのリファレンス用電流経路の個数より
大としているので、各メモリセルトランジスタに至る電
圧降下をリファレンス用トランジスタに至る電圧降下よ
り低く抑えることができる。したがって、各メモリセル
トランジスタの端子電位を可及的に高く維持でき、隣合
うメモリセルトランジスタ等からの他の電流経路からの
漏れ電流を低減でき、電気的特性の精度を保ち得る。こ
れらのことから、メモリセルトランジスタm12,m1
3のしきい値がリファレンス用トランジスタmr2,m
r3の基準値に対して誤差が生じるのを防止できる。し
たがって、精度良い電気的特性を有する多値ROMを商
品化することが可能となる。これによって、同程度の微
細プロセスを用いた場合、従来のROMを比較して、3
値ROMの場合、チップ面積を約25%〜30%縮小で
き、4値の場合、約40%程度の縮小が可能になる。Further, in the present invention, as shown in FIG. 51, the reference transistors mr2 and mr3 are arranged inside the memory cell array 210. Therefore, for example, when the m12 transistor is selected in FIG. 50, the same SWL0 as the reference is selected. The transistors whose gates are (mr2 and mr3 in FIG. 51) are selected. As a current path, when reading m13 in FIG. 50 for one path of mr3 → mr2 in the reference circuit, m13
→ m15a / m13 → m15b / m13 → m12 / Since there are many (three) paths, it is guaranteed that the reference currents mr2 and mr3 always have a lower ON current value. The same applies to the case. In this way, a difference in distance between the memory cell transistor connected to a certain word line and the memory cell transistor connected to another word line (local bit line 213) occurs in the current path to the transistor, Even if there is a difference in the resistance value of the current path, that is, a difference in the current value flowing through the memory cells, the reference transistor is connected to the same word line as each memory cell, so the bit line for reading data is connected. If the read transistor is the same as the reference transistor by using the same sense circuit portion and the circuit to which the reference bit line is connected, the reference O
It can be guaranteed that the N current value is low. Further, since the number of memory cell current paths per memory cell is set to be larger than the number of reference current paths per reference element, the voltage drop to each memory cell transistor is reduced to the reference transistor voltage. It can be kept lower than the descent. Therefore, the terminal potential of each memory cell transistor can be maintained as high as possible, leakage current from another current path from an adjacent memory cell transistor or the like can be reduced, and the accuracy of electrical characteristics can be maintained. From these things, the memory cell transistors m12 and m1
The threshold value of 3 is the reference transistor mr2, m
It is possible to prevent an error from occurring with respect to the reference value of r3. Therefore, it becomes possible to commercialize a multi-valued ROM having accurate electrical characteristics. As a result, when the same fine process is used, the conventional ROM is compared and 3
In the case of a value ROM, the chip area can be reduced by about 25% to 30%, and in the case of four values, it can be reduced by about 40%.
【0140】ここで、本実施例と第4の従来例とを比較
する。図53に示した第4の従来例において、メモリセ
ルm5のデータを読みだす場合、主ビット線201から
仮想GND線202までの経路は、m6およびm4トラ
ンジスタがOFFの場合、m10→n7→m5→n6→
m9の1経路である。したがって、ブロック選択トラン
ジスタm10からメモリセルトランジスタm5までのロ
ーカルビット線203の抵抗値をRとすると、最大2R
の抵抗値が付加される。この抵抗値が、メモリの高速動
作の障害となるため、一般に図52のようにメモリセル
アレイをブロック分割している。第4の従来例の場合、
高速動作のためには、この縦方向のブロック分割数を多
くする必要がある。しかしそうすると、ブロック選択の
ためのトランジスタm8〜m12およびm13〜m17
のメモリセルアレイ面積全体に占める割合が大きくな
り、チップサイズも大きくなってしまう。Now, this embodiment will be compared with the fourth conventional example. In the fourth conventional example shown in FIG. 53, when the data of the memory cell m5 is read, the path from the main bit line 201 to the virtual GND line 202 is m10 → n7 → m5 when the m6 and m4 transistors are OFF. → n6 →
It is one route of m9. Therefore, assuming that the resistance value of the local bit line 203 from the block selection transistor m10 to the memory cell transistor m5 is R, the maximum value is 2R.
Resistance value is added. Since this resistance value hinders high-speed operation of the memory, the memory cell array is generally divided into blocks as shown in FIG. In the case of the fourth conventional example,
For high speed operation, it is necessary to increase the number of block divisions in the vertical direction. However, then, the transistors m8 to m12 and m13 to m17 for block selection are selected.
Of the memory cell array area becomes large, and the chip size also becomes large.
【0141】これに対して、図50に示した本実施例に
おいて、メモリセルトランジスタm13のデータを読み
だす場合、主ビット線211からm13までの経路は、
m11→n2とm17→n2の2経路となり、また、m
13から仮想GND線212までの経路は、m12トラ
ンジスタがOFFの場合でも、n1→m15a→n3→
m10とn1→m15b→n4→m16の2経路とな
る。この場合、前記同様ローカルビット線213の抵抗
をRとすると、最大でもR/2の抵抗値が付加されるの
みであり、従来例と比較して、ブロック分割数を1/4
にしても、同程度の高速化が実現できるため。本実施例
の場合、第4の従来例に比べて、メモリセル以外のトラ
ンジスタが1ブロックあたり占める割合が約3倍大きく
なるが、メモリセルアレイ面積全体に占める割合は第4
の従来例よりも小さくできる。したがってチップサイズ
を小さくすることが可能となり、大容量ROMを高い歩
留で安価に製造できる。On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 50, when the data of the memory cell transistor m13 is read, the path from the main bit lines 211 to m13 is
There are two routes, m11 → n2 and m17 → n2, and m
The path from 13 to the virtual GND line 212 is n1 → m15a → n3 → even when the m12 transistor is OFF.
There are two routes of m10 and n1 → m15b → n4 → m16. In this case, if the resistance of the local bit line 213 is R as in the above case, only a resistance value of R / 2 is added at the maximum, and the number of block divisions is 1/4 compared with the conventional example.
Even so, it is possible to achieve the same speedup. In the case of the present embodiment, the ratio of the transistors other than the memory cells in one block is about three times larger than that in the fourth conventional example, but the ratio in the entire memory cell array area is the fourth.
It can be made smaller than the conventional example. Therefore, the chip size can be reduced, and a large-capacity ROM can be manufactured at a high yield at a low cost.
【0142】[第11の実施例] <構成>本発明の第11の実施例のメモリセルアレイを
図55および図56に示す。図55および図56中の2
20は第1のブロック選択ワード線、221は第2のブ
ロック選択ワード線、SWL0〜SWLnはセクション
選択ワード線、226は第1のメモリセル用主ビット
線、227は第2のメモリセル用主ビット線、228は
第3のメモリセル用ビット線、230は第1のメモリセ
ル用仮想GND線、231は第2のメモリセル用仮想G
ND線、232は第3のメモリセル用仮想GND線、2
29はメモリセル用ローカルビット線、m20はメモリ
セル、m21およびm22は第1のブロック選択ワード
線221がゲート入力されるブロック選択トランジス
タ、Toff1はオフトランジスタである。また、図5
7および図58は本実施例のリファレンス回路を示すも
のであって、mr20はリファレンス用トランジスタ、
m31およびm32は図55中のm21およびm22と
同様に前記第1のブロック選択ワード線221がゲート
入力されるブロック選択トランジスタ、236は第1の
リファレンス用主ビット線、237は第2のリファレン
ス用主ビット線、238は第3のリファレンス用ビット
線、239はリファレンス用ローカルビット線、240
は第1のリファレンス用仮想GND線、241は第2の
リファレンス用仮想GND線、242は第3のリファレ
ンス用仮想GND線、Toff2はオフトランジスタで
ある。[Eleventh Embodiment] <Structure> A memory cell array according to an eleventh embodiment of the present invention is shown in FIGS. 2 in FIGS. 55 and 56
Reference numeral 20 is a first block selection word line, 221 is a second block selection word line, SWL0 to SWLn are section selection word lines, 226 is a first memory cell main bit line, and 227 is a second memory cell main bit line. A bit line, 228 is a third memory cell bit line, 230 is a first memory cell virtual GND line, and 231 is a second memory cell virtual G line.
ND line, 232 is a virtual GND line for the third memory cell, 2
29 is a local bit line for memory cells, m20 is a memory cell, m21 and m22 are block selection transistors to which the first block selection word line 221 is gate-inputted, and Toff1 is an off transistor. Also, FIG.
7 and 58 show a reference circuit of this embodiment, in which mr20 is a reference transistor,
Similar to m21 and m22 in FIG. 55, m31 and m32 are block selection transistors to which the first block selection word line 221 is gate-inputted, 236 is a first reference main bit line, and 237 is a second reference A main bit line, 238 is a third reference bit line, 239 is a reference local bit line, 240
Is a first reference virtual GND line, 241 is a second reference virtual GND line, 242 is a third reference virtual GND line, and Toff2 is an off transistor.
【0143】そして、図55乃至図58において、前記
メモリセル用主ビット線227から前記ローカルビット
線229を通じてメモリセルm20まで電流を供給する
メモリセル用電流経路が形成され、また、リファレンス
用主ビット線237から前記ローカルビット線239を
通じてリファレンス用トランジスタmr20まで電流を
供給するメモリセル用電流経路が形成されている。そし
て、一のメモリセルm20に接続されるメモリセル用電
流経路、および一のリファレンス用トランジスタmr2
0に接続されるリファレンス用電流経路は、いずれも単
一経路とされ、また互いに同一形状に形成されている。
各メモリセル用電流経路および前記各リファレンス用電
流経路には互いに同数のブロック選択トランジスタが接
続される。なお、本実施例では各メモリセルm20およ
び各リファレンス用トランジスタmr20について電流
経路を単一に設けていたが、各電流経路の形状および個
数が互いに等しく設定され、かつ各電流経路当たりのブ
ロック選択トランジスタm21,m22,m31,m3
2の個数が互いに同数に設定されれば、各メモリセルm
20および各リファレンス用トランジスタmr20につ
いて電流経路を複数個設けても良い。55 to 58, a memory cell current path for supplying a current from the memory cell main bit line 227 to the memory cell m20 through the local bit line 229 is formed, and the reference main bit is formed. A memory cell current path for supplying a current from the line 237 to the reference transistor mr20 through the local bit line 239 is formed. Then, the memory cell current path connected to the one memory cell m20 and the one reference transistor mr2.
The reference current paths connected to 0 are all single paths and have the same shape.
The same number of block select transistors are connected to each memory cell current path and each reference current path. In this embodiment, a single current path is provided for each memory cell m20 and each reference transistor mr20, but the shape and number of each current path are set to be equal to each other, and the block selection transistor for each current path is set. m21, m22, m31, m3
If the numbers of 2 are set equal to each other, each memory cell m
20 and each reference transistor mr20 may be provided with a plurality of current paths.
【0144】<使用方法>上記構成において、図55の
メモリセルm20のデータ読み出しを考えると、第2の
メモリセル用主ビット線227をセンス回路に接続し、
第2のメモリセル用仮想GND線232をGNDに接続
する。また、一方のブロック選択ワード線221を
“H”,n番目のセクションワード線SWLnを“H”
とし、他のワード線220,SWL0…を“L”とす
る。ここで、第2のメモリセル用主ビット線227から
第2のメモリセル用仮想GND線232までの電流径路
は主ビット線227→m21→n10→m20→n11
→m22→第2のメモリセル用仮想GND線232の単
一径路に限定される。<How to use> In the above structure, considering the data reading of the memory cell m20 of FIG. 55, the second memory cell main bit line 227 is connected to the sense circuit,
The virtual GND line 232 for the second memory cell is connected to GND. Further, one block selection word line 221 is "H", and the nth section word line SWLn is "H".
And the other word lines 220, SWL0 ... Are set to "L". Here, the current path from the second memory cell main bit line 227 to the second memory cell virtual GND line 232 is the main bit line 227 → m21 → n10 → m20 → n11.
→ m22 → Limited to a single path of the virtual GND line 232 for the second memory cell.
【0145】また、図57のリファレンス用トランジス
タmr20のリファレンスデータ読み出しを考えると、
第2のリファレンス用主ビット線237をセンス回路に
接続し、第2のリファレンス用仮想GND線242をG
NDに接続する。また、一方のブロック選択ワード線2
21を“H”,n番目のセクションワード線SWLnを
“H”とし、他のワード線220,SWL0…を“L”
とする。ここで、第2のリファレンス用主ビット線23
7から第2のリファレンス用仮想GND線242までの
電流径路は主ビット線237→m31→n20→mr2
0→n21→m32→第2のリファレンス用仮想GND
線242の単一径路に限定される。Considering reference data reading from the reference transistor mr20 shown in FIG. 57,
The second reference main bit line 237 is connected to the sense circuit, and the second reference virtual GND line 242 is connected to G
Connect to ND. In addition, one block selection word line 2
21 is "H", the n-th section word line SWLn is "H", and the other word lines 220, SWL0 ... Are "L".
And Here, the second reference main bit line 23
The current path from 7 to the second reference virtual GND line 242 is the main bit line 237 → m31 → n20 → mr2.
0 → n21 → m32 → second reference virtual GND
Limited to a single path of line 242.
【0146】このように、メモリセルm20に至る電流
経路と、リファレンス用トランジスタmr20に至る電
流経路とを、互いに同一個数かつ同一形状に形成し、し
かも経過するブロック選択トランジスタの個数も一致し
ているので、メモリセル用電流経路とリファレンス用電
流経路の夫々に生じる抵抗値はほぼ完全に等しくなる。
したがって、これらの電流値を比較する際の精度を飛躍
的に高めることができる。As described above, the current path to the memory cell m20 and the current path to the reference transistor mr20 are formed in the same number and the same shape, and the number of block selection transistors that pass is the same. Therefore, the resistance values generated in the memory cell current path and the reference current path are almost completely equal.
Therefore, the accuracy in comparing these current values can be dramatically improved.
【0147】なお、上述のように、例として第2のメモ
リセル用主ビット線227および第2のリファレンス用
主ビット線237をセンス回路に接続し、第2のメモリ
セル用仮想GND線232および第2のリファレンス用
仮想GND線242をGNDに接続する場合、他の主ビ
ット線226,228,236,238にプリチャージ
がかかることがある。この場合、例えばブロック選択ワ
ード線221およびn番目のセクションワード線SWL
nを“H”にすると、ブロック選択ワード線221およ
びn番目のセクションワード線SWLnからゲート入力
されたトランジスタは全てオンし、かかるトランジスタ
を経てプリチャージによる電流がn10,n20に流れ
込むことがある。したしながら、これらの漏れ電流の経
路においても、メモリセルm20に至る漏れ電流経路
と、リファレンス用トランジスタmr20に至る漏れ電
流経路とは、互いに同一個数かつ同一形状に形成され、
しかも経過するブロック選択トランジスタの個数も一致
し、故にメモリセル用電流経路とリファレンス用電流経
路の夫々に生じる抵抗値はほぼ完全に等しくなる。した
がって、センス回路からの電流と、プリチャージによる
電流の合計を考えても、リファレンスする際の精度を飛
躍的に高めることができる。As described above, as an example, the second memory cell main bit line 227 and the second reference main bit line 237 are connected to the sense circuit, and the second memory cell virtual GND line 232 and When the second reference virtual GND line 242 is connected to GND, the other main bit lines 226, 228, 236, 238 may be precharged. In this case, for example, the block selection word line 221 and the nth section word line SWL
When n is set to “H”, all the transistors gate-input from the block selection word line 221 and the nth section word line SWLn are turned on, and the current due to precharge may flow into n10 and n20 via the transistor. However, even in these leakage current paths, the leakage current path reaching the memory cell m20 and the leakage current path reaching the reference transistor mr20 are formed in the same number and in the same shape.
In addition, the number of block selection transistors that have passed is the same, so that the resistance values generated in the memory cell current path and the reference current path are substantially equal. Therefore, even when considering the total of the current from the sense circuit and the current due to the precharge, the accuracy of the reference can be dramatically improved.
【0148】ここで、本実施例と第4の従来例とを比較
する。まず、図53に示した第4の従来例のメモリセル
アレイ構成において、実際に主ビット線と仮想GND線
を選択して主ビット線をセンス回路に仮想GND線をG
NDに接続する場合、例えば、主ビット線201をセン
ス回路に、仮想GND線202をGNDに接続する。こ
こで、仮想GND線202に対して、図には示されてい
ない図中左方向からの電流の流れ込みを防止するため
に、一般には、仮想GND線202の左隣の仮想GND
線(図示せず)をGNDに接続して、これにつながるロ
ーカルビット線をGNDに接続する。つまり、隣り合う
仮想GND線と、その仮想GND線ににブロック選択ト
ランジスタを介して接続されるローカルビット線をGN
Dに接続して、データの読み出しを行なうのが一般的で
ある。したがって、第4の従来例の主ビット線/仮想G
ND線の選択回路250は図59のように構成されるの
が一般的である。図59中のDL0は選択回路250中
の1つのセンス回路に接続されるデータ線、DL1が選
択回路250中の他の1つのセンス回路に接続されるデ
ータ線、B0〜B6は主ビット線選択トランジスタのゲ
ート電極、G0〜G7は仮想GND線選択トランジスタ
のゲート電極を夫々示す。図59中の各ゲート電極B0
〜B6,G0〜G7の入力信号の設定(HまたはL)を
図60に示す。なお、図59および図60中のS0〜S
7は動作対象のブロック番号を示している。Now, this embodiment will be compared with the fourth conventional example. First, in the memory cell array configuration of the fourth conventional example shown in FIG. 53, the main bit line and the virtual GND line are actually selected, the main bit line is used as a sense circuit, and the virtual GND line is set to G.
When connecting to ND, for example, the main bit line 201 is connected to the sense circuit and the virtual GND line 202 is connected to GND. Here, in order to prevent the inflow of current from the left direction in the drawing, which is not shown, to the virtual GND line 202, in general, the virtual GND on the left side of the virtual GND line 202 is generally used.
A line (not shown) is connected to GND and the local bit line connected to it is connected to GND. That is, the adjacent virtual GND lines and the local bit lines connected to the virtual GND lines via the block selection transistor are connected to the GND.
It is common to connect to D to read data. Therefore, the main bit line / virtual G of the fourth conventional example
The ND line selection circuit 250 is generally configured as shown in FIG. 59, DL0 is a data line connected to one sense circuit in the selection circuit 250, DL1 is a data line connected to another sense circuit in the selection circuit 250, and B0 to B6 are main bit line selections. Transistor gate electrodes, G0 to G7, are gate electrodes of the virtual GND line selection transistor, respectively. Each gate electrode B0 in FIG.
.., B6, G0 to G7 input signal settings (H or L) are shown in FIG. Note that S0 to S in FIGS.
Reference numeral 7 indicates the block number of the operation target.
【0149】これに対して、図55に示した本実施例の
メモリセルアレイ構成の場合、1本の仮想GND線に、
ブロック選択トランジスタを介して2本のローカルビッ
ト線が接続される構成なので、第4の従来例のように、
2本の仮想GND線を選択する必要がない。したがっ
て、本実施例の場合の主ビット線/仮想GND線選択回
路250は、図61に示すような構成となる。また、図
61に記載した主ビット線選択トランジスタのゲート電
極B0〜B6および仮想GND線選択トランジスタのゲ
ート電極G0〜G7の入力信号の設定は図62のように
なる。なお、図61および図62中のS0〜S7は動作
対象のブロック番号を示している。On the other hand, in the case of the memory cell array structure of this embodiment shown in FIG. 55, one virtual GND line is
Since the two local bit lines are connected through the block selection transistor, as in the fourth conventional example,
It is not necessary to select two virtual GND lines. Therefore, the main bit line / virtual GND line selection circuit 250 in the present embodiment has a configuration as shown in FIG. The setting of the input signals of the gate electrodes B0 to B6 of the main bit line selection transistors and the gate electrodes G0 to G7 of the virtual GND line selection transistors shown in FIG. 61 is as shown in FIG. Note that S0 to S7 in FIGS. 61 and 62 indicate block numbers of operation targets.
【0150】図60および図62を比較すればわかるよ
うに、第4の従来例では、2本の仮想GND線とその両
隣の主ビット線を選択し、2本の仮想GND線に挟まれ
た主ビット線、および他の主ビット線、仮想GND線を
非選択にする必要があったのに対し、本実施例では、1
本の仮想GND線とその両隣の主ビット線を選択し、他
の主ビット線、仮想GND線を非選択にすればよく、こ
の主ビット線/仮想GND線のデコード方法が図60に
示した第4の従来例と比べて単純であるため、デコード
回路の素子数を減らすことができる。したがって、チッ
プサイズを小さくすることが可能となり、大容量ROM
を高歩留めで安価に製造できる。As can be seen by comparing FIGS. 60 and 62, in the fourth conventional example, two virtual GND lines and main bit lines on both sides thereof are selected and sandwiched between the two virtual GND lines. While it was necessary to deselect the main bit line, the other main bit lines, and the virtual GND line, in this embodiment, 1
The virtual GND line of the book and the main bit lines on both sides of the virtual GND line may be selected, and the other main bit lines and the virtual GND line may be deselected. The decoding method of this main bit line / virtual GND line is shown in FIG. Since it is simpler than the fourth conventional example, the number of elements in the decoding circuit can be reduced. Therefore, it becomes possible to reduce the chip size, and the large-capacity ROM
Can be manufactured at high cost and at low cost.
【0151】また、メモリの高速動作のために、メモリ
セルアレイの主ビット線は、センス回路のセンスレベル
に近い電圧レベルにあらかじめ設定しておくのが一般的
である。ここで第4の従来例の場合、前述のように、G
NDに接続される仮想GND線が、1本の主ビット線を
挟んだ構成となるので、この仮想GND線に、ブロック
選択トランジスタとメモリセルトランジスタを介して前
記主ビット線から電流が流れる場合が発生する。したが
って、読み出しを行なうメモリセルトランジスタがON
トランジスタの場合、センス回路に接続された2本の主
ビット線と、前記仮想GND線に挟まれた主ビット線の
3本の主ビット線から、ブロック選択トランジスタを介
して仮想GND線に接続された2本のローカルビット線
を介して2本の仮想GND線に電流が流れ込む。Further, in order to operate the memory at high speed, the main bit lines of the memory cell array are generally set in advance to a voltage level close to the sense level of the sense circuit. Here, in the case of the fourth conventional example, as described above, G
Since the virtual GND line connected to ND has a configuration in which one main bit line is sandwiched, current may flow from the main bit line to the virtual GND line via the block selection transistor and the memory cell transistor. Occur. Therefore, the memory cell transistor for reading is turned on.
In the case of a transistor, two main bit lines connected to the sense circuit and three main bit lines of the main bit lines sandwiched between the virtual GND lines are connected to the virtual GND line via the block selection transistor. Current flows into the two virtual GND lines via the two local bit lines.
【0152】これに対して、本実施例の場合、第4の従
来例のようなセンス回路に接続されていない主ビット線
からの電流経路が発生しないので、読み出しを行なうメ
モリセルトランジスタがONトランジスタの場合、セン
ス回路に接続された2本の主ビット線から、ブロック選
択トランジスタを介して仮想GND線に接続された2本
のローカルビット線を介して1本の仮想GND線に電流
が流れ込むことになる。このように、本実施例では、主
ビット線から仮想GND線への電流の流れ込み経路が第
4の従来例と比較して少ないので、仮想GND線が、G
NDの電位に達するまでの時間が従来より短縮され、高
速動作が可能となる。On the other hand, in the case of the present embodiment, since the current path from the main bit line not connected to the sense circuit as in the fourth conventional example does not occur, the memory cell transistor for reading is the ON transistor. In the case of, the current flows from the two main bit lines connected to the sense circuit to one virtual GND line through the two local bit lines connected to the virtual GND line through the block selection transistor. become. As described above, in the present embodiment, since the current inflow path from the main bit line to the virtual GND line is smaller than that in the fourth conventional example, the virtual GND line is
The time required to reach the potential of ND is shortened as compared with the conventional one, and high-speed operation becomes possible.
【0153】ここで、GNDに接続される仮想GND線
が、従来2本であったのに対して、本実施例では、1本
となっているが、仮想GND線は、通常アルミ等の抵抗
値の十分低い材質で構成しているので、仮想GNDに接
続されるローカルビット線が同数であれば、動作時間に
は影響しない。Here, the number of virtual GND lines connected to the GND is conventionally two, but in the present embodiment, it is one, but the virtual GND line is usually made of a resistor such as aluminum. Since the material is made of a material having a sufficiently low value, the operation time is not affected if the number of local bit lines connected to the virtual GND is the same.
【0154】[変形例] (1)第5の実施例において、三値のメモリセルアレイ
をNOR型フラットセル方式で構成していたが、図39
のようなNAND型方式のものであってもよい。なお、
図39中の符号において第3の実施例と同様の機能を奏
する者については同一符号を付している。[Modification] (1) In the fifth embodiment, the three-valued memory cell array is formed by the NOR type flat cell system.
It may be a NAND type. In addition,
In the reference numerals in FIG. 39, those who have the same functions as those in the third embodiment are designated by the same reference numerals.
【0155】(2)第9の実施例において、各アドレス
デコーダ内部の構成を第6の実施例と同様にしていた
が、第7の実施例と同様に構成してもよく、さらに第8
の実施例と同様に構成しても良い。(2) In the ninth embodiment, the internal structure of each address decoder is the same as that of the sixth embodiment, but it may be the same as that of the seventh embodiment.
The configuration may be similar to that of the above embodiment.
【0156】[0156]
【発明の効果】本発明請求項1によると、読み出し時
に、外部のセンス回路でメモリセルを流れる電流値を検
出し、このときの活性領域のしきい値およびチャネル抵
抗値を判定する。そして、判定した活性領域のしきい値
およびチャネル抵抗値の組み合わせから、対象となるメ
モリセルが第0類、第1類および第2類のいずれのメモ
リセルであるかを判定する。そうすると、メモリセルの
記憶データを三値以上に多値化でき、従来例のような二
値のメモリセルと同面積でデータ集積度を飛躍的に高め
ることができるという効果がある。According to the first aspect of the present invention, at the time of reading, the current value flowing through the memory cell is detected by the external sense circuit, and the threshold value and the channel resistance value of the active region at this time are determined. Then, based on the determined combination of the threshold value and the channel resistance value of the active region, it is determined whether the target memory cell is the memory cell of the 0th class, the 1st class or the 2nd class. Then, the data stored in the memory cell can be multivalued into three or more values, and the data integration degree can be dramatically increased in the same area as the binary memory cell as in the conventional example.
【0157】本発明請求項2によると、第1類のメモリ
セルと第2類のメモリセルの両チャネル抵抗値を互いに
異なるよう設定するに当たって、両活性領域の幅を互い
に異ならせるだけでよいため、両メモリセルのチャネル
抵抗値を正確に設定でき、読み出し時の誤動作を防止で
きる。特に本発明の請求項3、請求項4および請求項5
に係る半導体記憶装置では、一部のワード線の側部にサ
イドウォールを選択的に形成するだけで活性領域幅を設
定しているので、容易な方法でチャネル抵抗値を正確に
設定できるという効果がある。According to claim 2 of the present invention, in setting both channel resistance values of the first type memory cell and the second type memory cell to be different from each other, it is only necessary to make the widths of both active regions different from each other. The channel resistance values of both memory cells can be set accurately, and malfunctions during reading can be prevented. In particular, claim 3, claim 4 and claim 5 of the present invention
In the semiconductor memory device according to the present invention, since the active region width is set only by selectively forming the sidewalls on the side portions of some word lines, it is possible to accurately set the channel resistance value by an easy method. There is.
【0158】本発明請求項6によると、第1類のメモリ
セルと第2類のメモリセルの両チャネル抵抗値を互いに
異なるよう設定するに当たって、両活性領域の長さを互
いに異ならせるだけでよいため、両メモリセルのチャネ
ル抵抗値を正確に設定でき、読み出し時の誤動作を防止
できる。特に本発明の請求項7、請求項8および請求項
9に係る半導体記憶装置では、一部のワード線の側部に
サイドウォールを選択的に形成するだけで活性領域長を
設定しているので、容易な方法でチャネル抵抗値を正確
に設定できるという効果がある。According to the sixth aspect of the present invention, in setting the channel resistance values of the memory cells of the first type and the memory cells of the second type to be different from each other, it is only necessary to make the lengths of the two active regions different from each other. Therefore, the channel resistance values of both memory cells can be set accurately, and malfunctions during reading can be prevented. Particularly, in the semiconductor memory device according to claim 7, claim 8 and claim 9 of the present invention, the active region length is set only by selectively forming sidewalls on the side portions of some word lines. There is an effect that the channel resistance value can be accurately set by an easy method.
【0159】また、本発明請求項5および請求項9によ
ると、読み出し時に、外部のセンス回路でメモリセルを
流れる電流値を検出し、このときの活性領域のしきい値
およびチャネル抵抗値を判定する。そして、判定した活
性領域のしきい値およびチャネル抵抗値の組み合わせか
ら、対象となるメモリセルが第0類、第1類、第2類お
よび第3類のいずれのメモリセルであるかを判定する。
そうすると、メモリセルの記憶データを四値化でき、従
来例のような二値のメモリセルと同面積で従来例におけ
る二ビット分のデータ集積度を有せしめることができ、
面積効率をほぼ二倍に高めることができるという効果が
ある。According to claims 5 and 9 of the present invention, the current value flowing through the memory cell is detected by the external sense circuit at the time of reading, and the threshold value and the channel resistance value of the active region at this time are determined. To do. Then, based on the determined combination of the threshold value and the channel resistance value of the active region, it is determined whether the target memory cell is the memory cell of the 0th class, the 1st class, the 2nd class or the 3rd class. .
Then, the storage data of the memory cell can be four-valued, and the data integration degree of two bits in the conventional example can be provided in the same area as the binary memory cell as in the conventional example.
There is an effect that the area efficiency can be almost doubled.
【0160】本発明請求項10によると、読み出し時
に、外部のセンス回路でメモリセルを流れる電流値を検
出し、このときの活性領域のしきい値を判定する。そし
て、判定した活性領域のしきい値から、対象となるメモ
リセルが第0類、第1類および第2類のいずれのメモリ
セルであるかを判定する。そうすると、メモリセルの記
憶データを三値以上に多値化でき、従来例のような二値
のメモリセルと同面積でデータ集積度を飛躍的に高める
ことができるという効果がある。According to the tenth aspect of the present invention, at the time of reading, the value of the current flowing through the memory cell is detected by the external sense circuit, and the threshold value of the active region at this time is determined. Then, it is determined from the threshold value of the determined active region whether the target memory cell is the memory cell of the 0th class, the 1st class or the 2nd class. Then, the data stored in the memory cell can be multivalued into three or more values, and the data integration degree can be dramatically increased in the same area as the binary memory cell as in the conventional example.
【0161】本発明請求項11、請求項12および請求
項13によると、読み出し時に、外部のセンス回路でメ
モリセルを流れる電流値を検出し、このときの活性領域
のしきい値を判定する。そして、判定した活性領域のし
きい値から、対象となるメモリセルが第0類、第1類、
第2類および第3類のいずれのメモリセルであるかを判
定する。そうすると、メモリセルの記憶データを四値化
でき、従来例のような二値のメモリセルと同面積で従来
例における二ビット分のデータ集積度を有せしめること
ができ、面積効率をほぼ二倍に高めることができるとい
う効果がある。According to the eleventh, twelfth and thirteenth aspects of the present invention, at the time of reading, the value of the current flowing through the memory cell is detected by the external sense circuit, and the threshold value of the active region at this time is determined. Then, based on the determined threshold value of the active region, the target memory cells are the 0th class, the 1st class,
It is determined whether the memory cell is the second type or the third type. Then, the storage data of the memory cell can be quaternaryized, and the data integration degree of two bits in the conventional example can be provided in the same area as the binary memory cell as in the conventional example, and the area efficiency is almost doubled. There is an effect that can be raised to.
【0162】本発明請求項14によると、プログラム注
入の注入量を調整するだけで各類のメモリセルの各活性
領域のしきい値を異ならせることができ、各メモリセル
の構造を複雑化しなくてもデータの多値化を実現できる
という効果がある。According to the fourteenth aspect of the present invention, the threshold value of each active region of each type of memory cell can be made different by merely adjusting the injection amount of program injection, and the structure of each memory cell is not complicated. However, there is an effect that multi-value data can be realized.
【0163】本発明請求項15によると、ワード線の幅
方向側面にサイドウォールを形成することで、これをマ
スクとする分離帯の幅を狭めることができる。すなわ
ち、各メモリセルの活性領域幅を広げることができ、チ
ャネル抵抗値を容易に低減でき、電流効率を増すことで
各メモリセルのしきい値特性の差を明確にできるという
効果がある。According to the fifteenth aspect of the present invention, by forming the sidewall on the side surface in the width direction of the word line, the width of the separation band using the sidewall as a mask can be narrowed. That is, the active region width of each memory cell can be widened, the channel resistance value can be easily reduced, and the current efficiency can be increased, whereby the difference in the threshold characteristic of each memory cell can be clarified.
【0164】本発明請求項16および請求項17による
と、アドレスデコーダにシフトレジスタを備えているの
で、ビット間のデータ伝搬をシフトレジスタ内で行うこ
とができる。したがって、第3の従来例のような多重バ
ス方式にデータ伝搬を行う場合に比べて配線数を飛躍的
に減少でき、故にアドレスデコーダの内部面積を飛躍的
に低減できる。そうすると、チップサイズの縮小化、ア
クセス時間の高速化、および低消費電力化を図り得ると
いう効果がある。According to the sixteenth and seventeenth aspects of the present invention, since the address decoder is provided with the shift register, data propagation between bits can be performed in the shift register. Therefore, the number of wirings can be remarkably reduced as compared with the case where data is propagated in the multiple bus system as in the third conventional example, and therefore the internal area of the address decoder can be remarkably reduced. Then, there is an effect that the chip size can be reduced, the access time can be shortened, and the power consumption can be reduced.
【0165】本発明請求項18によると、シフトレジス
タの最先端のフリップフロップのみのセット入力端子を
第2の母線に接続し、他のフリップフロップのリセット
入力端子を第2の母線に接続しているので、セット入力
が1回で済み、後はシフトレジスタ内でデータ伝搬する
ことができる。したがって、データ入力用外部装置の動
作を単純化でき、外部装置を含めた面積を縮小できると
いう効果がある。According to the eighteenth aspect of the present invention, the set input terminal of only the most advanced flip-flop of the shift register is connected to the second bus line, and the reset input terminals of the other flip-flops are connected to the second bus line. Therefore, only one set input is required, and after that, data can be propagated in the shift register. Therefore, the operation of the external device for data input can be simplified, and the area including the external device can be reduced.
【0166】本発明請求項19によると、第1の母線に
高速クロック発生回路を設けているので、シフトレジス
タ内のデータ伝搬を高速クロック発生回路からのクロッ
ク信号に同期させることができ、処理スピードを飛躍的
に向上できる。したがって、請求項16および請求項1
7に記載した技術をランダムアクセスメモリ等へ適用す
ることが可能となるという効果がある。According to claim 19 of the present invention, since the high speed clock generating circuit is provided on the first bus bar, the data propagation in the shift register can be synchronized with the clock signal from the high speed clock generating circuit, and the processing speed can be increased. Can be dramatically improved. Therefore, claim 16 and claim 1
There is an effect that the technique described in 7 can be applied to a random access memory or the like.
【0167】本発明請求項20によると、第1のアドレ
スデコーダのシフトレジスタと第2のアドレスデコーダ
のシフトレジスタとを互いに直列に接続することで、第
1のアドレスデコーダおよび第2のアドレスデコーダへ
のセット入力が合計1回で済み、後はシフトレジスタ内
でデータ伝搬することができる。したがって、データ入
力用外部装置の動作を単純化でき、外部装置を含めた面
積を縮小できるという効果がある。According to the twentieth aspect of the present invention, by connecting the shift register of the first address decoder and the shift register of the second address decoder in series with each other, the first address decoder and the second address decoder are connected. The set input of is required once, and then the data can be propagated in the shift register. Therefore, the operation of the external device for data input can be simplified, and the area including the external device can be reduced.
【0168】本発明請求項21、請求項23、請求項2
5および請求項27によると、記憶データが三値以上に
多値化されたメモリセルを容易に製造でき、データ集積
度が極めて高い半導体記憶装置を製造できるという効果
がある。The present invention claims 21, 23, and 2.
According to the fifth aspect and the twenty-seventh aspect, there is an effect that it is possible to easily manufacture a memory cell in which stored data is multivalued into three or more values, and to manufacture a semiconductor memory device having an extremely high degree of data integration.
【0169】本発明請求項22、請求項24、請求項2
6および請求項28によると、記憶データが四値化され
たメモリセルを容易に製造でき、データ集積度が極めて
高い半導体記憶装置を製造できるという効果がある。Claims 22, 24 and 2 of the present invention
According to the sixth aspect and the twenty-eighth aspect, there is an effect that a memory cell in which stored data is quaternized can be easily manufactured, and a semiconductor memory device having an extremely high degree of data integration can be manufactured.
【0170】本発明請求項29によると、複数のリファ
レンス素子のうち個々のリファレンス素子を各メモリセ
ルトランジスタと同一のワード線に接続しているので、
各メモリセルトランジスタについて、主ビット線からの
電流経路の距離がほぼ同一のリファレンス素子が存在す
ることになり、互いに対応するメモリセルトランジスタ
とリファレンス素子の電流値(または電圧値)を比較す
ることで、電流経路の距離差に基づく電気的特性のばら
つきを吸収できるという効果がある。According to claim 29 of the present invention, since each reference element among the plurality of reference elements is connected to the same word line as each memory cell transistor,
For each memory cell transistor, there exists a reference element having the same current path distance from the main bit line. By comparing the current value (or voltage value) of the corresponding memory cell transistor and reference element, Therefore, there is an effect that variations in electrical characteristics based on the distance difference between current paths can be absorbed.
【0171】本発明請求項30によると、一のメモリセ
ル当たりのメモリセル用電流経路の個数を、一のリファ
レンス素子当たりのリファレンス用電流経路の個数より
大としているので、各メモリセルトランジスタに至る電
圧降下をリファレンス素子に至る電圧降下より低く抑え
ることができる。したがって、各メモリセルトランジス
タの端子電位を可及的に高く維持でき、隣合うメモリセ
ルトランジスタ等からの他の電流経路からの漏れ電流を
低減でき、電気的特性の精度を保ち得るという効果があ
る。According to claim 30 of the present invention, since the number of memory cell current paths per memory cell is larger than the number of reference current paths per reference element, each memory cell transistor is reached. The voltage drop can be suppressed to be lower than the voltage drop reaching the reference element. Therefore, there is an effect that the terminal potential of each memory cell transistor can be maintained as high as possible, a leakage current from another current path from an adjacent memory cell transistor or the like can be reduced, and the accuracy of electrical characteristics can be maintained. .
【0172】本発明請求項31によると、一のメモリセ
ル当たりのメモリセル用電流経路の個数を、一のリファ
レンス素子当たりのリファレンス用電流経路の個数に等
しく設定し、各メモリセル用電流経路および各リファレ
ンス用電流経路に互いに同数のブロック選択トランジス
タを接続しているので、メモリセルと、該メモリセルに
対応するリファレンス素子に電流を流す際、電流経路に
生じる抵抗値は常に同値となり、したがって、両素子に
流れる電流値の差を可及的に縮小できる。したがって、
各メモリセルの種類判断精度を可及的に向上できるとい
う効果がある。According to claim 31 of the present invention, the number of memory cell current paths per memory cell is set equal to the number of reference current paths per reference element, and each memory cell current path and Since the same number of block selection transistors are connected to each reference current path, when a current is passed through the memory cell and the reference element corresponding to the memory cell, the resistance value generated in the current path is always the same value. It is possible to reduce the difference between the current values flowing through the two elements as much as possible. Therefore,
There is an effect that the type determination accuracy of each memory cell can be improved as much as possible.
【0173】本発明請求項32によると、一個のメモリ
セルについて複数個の電源側ローカルビット線および複
数個の接地側ローカルビット線を形成し、また、請求項
33によると、一個の前記仮想GND線に対して複数個
の接地側ローカルビット線を形成しているので、各ロー
カルビット線を単一にしか形成しない場合に比べて、配
線内に発生する抵抗値を低減できる。したがって、メモ
リセルのブロック分割数を低減しても、同程度の高速化
を実現できるため、メモリセルアレイ面積全体を従来例
よりも小さくでき、大容量ROMを高い歩留で安価に製
造できるという効果がある。According to claim 32 of the present invention, a plurality of power source side local bit lines and a plurality of ground side local bit lines are formed for one memory cell, and according to claim 33, one virtual GND is provided. Since a plurality of ground side local bit lines are formed for each line, the resistance value generated in the wiring can be reduced as compared with the case where each local bit line is formed only once. Therefore, even if the number of block divisions of the memory cell is reduced, the same speedup can be realized, so that the entire memory cell array area can be made smaller than the conventional example, and a large capacity ROM can be manufactured at a high yield at a low cost. There is.
【図1】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置を示す
平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のA−A断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【図3】図1のB−B断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図4】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置におけ
る周辺回路を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a peripheral circuit in the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置のメモ
リセルアレイを示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a memory cell array of the semiconductor memory device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の各メ
モリセルとオン電流値との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between each memory cell and an on-current value of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の各部
における出力データを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing output data in each unit of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の周辺
回路を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a peripheral circuit of the semiconductor memory device according to the first exemplary embodiment of the present invention.
【図9】図8のC−C断面図である。9 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.
【図10】図8のD−D断面図である。10 is a cross-sectional view taken along line DD of FIG.
【図11】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図15】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図16】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図17】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図18】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図19】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図20】本発明の第1の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the first embodiment of the present invention.
【図21】本発明の第2の実施例の半導体記憶装置を示
す断面図である。FIG. 21 is a sectional view showing a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.
【図22】本発明の第2の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.
【図23】本発明の第2の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.
【図24】本発明の第2の実施例の半導体記憶装置の製
造工程を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention.
【図25】本発明の第3の実施例の半導体記憶装置を示
す平面図である。FIG. 25 is a plan view showing a semiconductor memory device according to a third embodiment of the present invention.
【図26】図25のE−E断面図である。26 is a sectional view taken along line EE of FIG. 25.
【図27】図25のF−F断面図である。27 is a cross-sectional view taken along the line FF of FIG.
【図28】本発明の第3の実施例の半導体記憶装置のメ
モリセルを示す回路図である。FIG. 28 is a circuit diagram showing a memory cell of a semiconductor memory device of Example 3 of the present invention.
【図29】本発明の第4の実施例の半導体記憶装置を示
す断面図である。FIG. 29 is a sectional view showing a semiconductor memory device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図30】本発明の第5の実施例の半導体記憶装置を示
す図である。FIG. 30 is a diagram showing a semiconductor memory device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図31】本発明の第5の実施例の半導体記憶装置の各
メモリセルとオン電流値との関係を示す図である。FIG. 31 is a diagram showing the relationship between each memory cell and the on-current value of the semiconductor memory device according to the fifth embodiment of the present invention.
【図32】本発明の第5の実施例の半導体記憶装置にお
ける周辺回路を示すブロック図である。FIG. 32 is a block diagram showing a peripheral circuit in a semiconductor memory device according to a fifth example of the present invention.
【図33】本発明の第5の実施例の半導体記憶装置の各
部における出力データを示す図である。FIG. 33 is a diagram showing output data in each unit of the semiconductor memory device according to the fifth embodiment of the present invention.
【図34】本発明の第6の実施例の半導体記憶装置の概
略を示す回路図である。FIG. 34 is a circuit diagram showing an outline of a semiconductor memory device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図35】本発明の第7の実施例の半導体記憶装置の概
略を示す回路図である。FIG. 35 is a circuit diagram showing the outline of a semiconductor memory device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図36】本発明の第7の実施例の半導体記憶装置の各
部における波形を示す図である。FIG. 36 is a diagram showing waveforms at various parts of the semiconductor memory device according to the seventh embodiment of the present invention.
【図37】本発明の第8の実施例の半導体記憶装置の一
部の概略を示すブロック図である。FIG. 37 is a block diagram showing an outline of part of a semiconductor memory device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図38】本発明の第9の実施例の半導体記憶装置の概
略を示す平面図である。FIG. 38 is a plan view showing the outline of a semiconductor memory device according to a ninth embodiment of the present invention.
【図39】本発明の変形例の半導体記憶装置を示す断面
図である。FIG. 39 is a sectional view showing a semiconductor memory device of a modified example of the invention.
【図40】第1の従来例の半導体記憶装置を示す平面図
である。FIG. 40 is a plan view showing a semiconductor memory device of a first conventional example.
【図41】図40のG−G断面図である。41 is a sectional view taken along line GG of FIG. 40.
【図42】図40のH−H断面図である。42 is a cross-sectional view taken along the line HH of FIG. 40.
【図43】第2の従来例の半導体記憶装置を示す平面図
である。FIG. 43 is a plan view showing a semiconductor memory device of a second conventional example.
【図44】図40のI−I断面図である。44 is a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG. 40.
【図45】図40のJ−J断面図である。45 is a sectional view taken along line JJ of FIG. 40.
【図46】第3の従来例の半導体記憶装置の概略を示す
平面図である。FIG. 46 is a plan view showing the outline of a semiconductor memory device of a third conventional example.
【図47】第3の従来例の半導体記憶装置の周辺回路部
の概略を示す回路図である。FIG. 47 is a circuit diagram showing an outline of a peripheral circuit portion of a semiconductor memory device of a third conventional example.
【図48】第1の従来例および第2の従来例の半導体記
憶装置の各部における出力データを示す図である。FIG. 48 is a diagram showing output data in each unit of the semiconductor memory devices of the first conventional example and the second conventional example.
【図49】本発明の第10の実施例の半導体記憶装置の
概略を示す回路ブロック図である。FIG. 49 is a circuit block diagram schematically showing a semiconductor memory device according to a tenth embodiment of the present invention.
【図50】本発明の第10の実施例の半導体記憶装置の
メモリセルアレイを示す回路図である。FIG. 50 is a circuit diagram showing a memory cell array of a semiconductor memory device according to a tenth embodiment of the present invention.
【図51】本発明の第10の実施例の半導体記憶装置の
リファレンス素子近傍を示す回路図である。FIG. 51 is a circuit diagram showing the vicinity of a reference element of a semiconductor memory device according to a tenth embodiment of the present invention.
【図52】第4の従来例のメモリセルアレイを示す概略
図である。FIG. 52 is a schematic diagram showing a memory cell array of a fourth conventional example.
【図53】第4の従来例のメモリセルアレイを示す回路
図である。FIG. 53 is a circuit diagram showing a memory cell array of a fourth conventional example.
【図54】第4の従来例の半導体記憶装置の概略を示す
回路ブロック図である。FIG. 54 is a circuit block diagram showing an outline of a semiconductor memory device of a fourth conventional example.
【図55】本発明の第11の実施例の半導体記憶装置の
メモリセルアレイを示す回路図である。FIG. 55 is a circuit diagram showing a memory cell array of a semiconductor memory device according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図56】本発明の第11の実施例の半導体記憶装置の
メモリセルアレイの配線形状を示すレイアウト構成図で
ある。FIG. 56 is a layout configuration diagram showing a wiring shape of a memory cell array of a semiconductor memory device according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図57】本発明の第11の実施例の半導体記憶装置の
リファレンス素子近傍を示す回路図である。FIG. 57 is a circuit diagram showing the vicinity of a reference element of a semiconductor memory device according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図58】本発明の第11の実施例の半導体記憶装置の
リファレンス素子近傍の配線形状を示すレイアウト構成
図である。FIG. 58 is a layout configuration diagram showing a wiring shape near a reference element of a semiconductor memory device according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図59】第4の従来例の半導体記憶装置の主ビット線
および仮想GND線の選択回路を示す図である。FIG. 59 is a diagram showing a main bit line and virtual GND line selection circuit of a semiconductor memory device of a fourth conventional example.
【図60】第4の従来例の半導体記憶装置の主ビット線
および仮想GND線の選択回路における各ゲート電極の
入力信号の設定を示す図である。FIG. 60 is a diagram showing setting of an input signal of each gate electrode in a main bit line and virtual GND line selection circuit of a semiconductor memory device of a fourth conventional example.
【図61】本発明の第11の実施例の半導体記憶装置の
主ビット線および仮想GND線の選択回路を示す図であ
る。FIG. 61 is a diagram showing a main bit line and virtual GND line selection circuit of a semiconductor memory device according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図62】本発明の第11の実施例の半導体記憶装置の
主ビット線および仮想GND線の選択回路における各ゲ
ート電極の入力信号の設定を示す図である。FIG. 62 is a diagram showing setting of an input signal of each gate electrode in a main bit line and virtual GND line selection circuit of a semiconductor memory device according to an eleventh embodiment of the present invention.
M0 第0類のメモリセル M1 第1類のメモリセル M2 第2類のメモリセル M3 第3類のメモリセル 21 半導体基板 22 ワード線 23 ゲート絶縁膜 24 活性領域 25,26 ビット線 27 分離帯 32 サイドウォール 51 半導体基板 52 ワード線 53 ゲート絶縁膜 54 活性領域 57 分離帯 62 サイドウォール 71 半導体基板 72 ワード線 73 ゲート絶縁膜 74 活性領域 75,76 ソースおよびドレイン 82 サイドウォール 91 半導体基板 92 ワード線 93 ゲート絶縁膜 94 活性領域 95,96 ソースおよびドレイン 101 メモリセルアレイ 102 接続線 104 アドレスデコーダ FF0〜FFn フリップフロップ 106 シフトレジスタ 107 第1の母線 108 第2の母線 111 高速クロック発生回路 113〜116 アドレスデコーダ 210 メモリセルアレイ 211 主ビット線 212 仮想GND線 213 ローカルビット線 220,221 ブロック選択ワード線 SWL0〜SWLn セクション選択ワード線 m20 メモリセル m21,m22 ブロック選択トランジスタ 226〜228 メモリセル用主ビット線 229 ローカルビット線 230〜232 メモリセル用仮想GND線 mr20 リファレンス用トランジスタ m31,m32 ブロック選択トランジスタ 236〜238 リファレンス用主ビット線 239 ローカルビット線 240〜242 リファレンス用仮想GND線 M0 type 0 memory cell M1 type 1 memory cell M2 type 2 memory cell M3 type 3 memory cell 21 semiconductor substrate 22 word line 23 gate insulating film 24 active region 25, 26 bit line 27 isolation band 32 Side wall 51 Semiconductor substrate 52 Word line 53 Gate insulating film 54 Active region 57 Separation band 62 Side wall 71 Semiconductor substrate 72 Word line 73 Gate insulating film 74 Active region 75,76 Source and drain 82 Side wall 91 Semiconductor substrate 92 Word line 93 Gate insulating film 94 Active region 95, 96 Source and drain 101 Memory cell array 102 Connection line 104 Address decoder FF0 to FFn Flip-flop 106 Shift register 107 First busbar 108 Second busbar 111 High-speed clock generation times 113 to 116 Address decoder 210 Memory cell array 211 Main bit line 212 Virtual GND line 213 Local bit line 220,221 Block selection word line SWL0 to SWLn Section selection word line m20 Memory cell m21, m22 Block selection transistor 226 to 228 Main for memory cell Bit line 229 Local bit line 230 to 232 Virtual GND line for memory cell mr20 Reference transistor m31, m32 Block selection transistor 236 to 238 Main bit line for reference 239 Local bit line 240 to 242 Virtual GND line for reference
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11C 17/00 305 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G11C 17/00 305
Claims (33)
スおよびドレインを有する複数個のメモリセルが配列さ
れた半導体記憶装置であって、 前記メモリセルのうち少なくとも一部のメモリセルは、
前記活性領域のしきい値が他のメモリセルと異なって設
定された第0類のメモリセル、前記活性領域に第1の抵
抗値を有せしめられた第1類のメモリセル、および前記
活性領域に第2の抵抗値を有せしめられた第2類のメモ
リセルのうちのいずれかに設定される半導体記憶装置。1. A semiconductor memory device in which a plurality of memory cells each having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain are arranged, wherein at least a part of the memory cells comprises:
A 0th type memory cell in which the threshold value of the active region is set differently from other memory cells, a 1st type memory cell in which the active region has a first resistance value, and the active region A semiconductor memory device to be set in any one of the second type memory cells having a second resistance value.
前記第2類のメモリセルの活性領域幅は互いに異なるよ
う設定される、請求項1記載の半導体記憶装置。2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the active region widths of the first type memory cells and the active region widths of the second type memory cells are set to be different from each other.
スおよびドレインを有する複数個のメモリセルが配列さ
れた半導体記憶装置であって、 半導体基板と、 該半導体基板の上層部の一部に前記ソースおよび前記ド
レインを形成するための複数の平行な帯状のビット線
と、 前記半導体基板の上側で前記メモリセルごとに前記ゲー
トを形成するため前記ビット線に直交する方向に形成さ
れる複数の平行な帯状のワード線とを備え、 前記ワード線の直下で前記ソースおよび前記ドレインに
挟まれる領域に活性領域が形成され、 近接する前記ワード線の間の領域で異なるメモリセルの
活性領域同士を分離する分離帯が形成され、 複数の前記ワード線の幅は互いに同寸法に設定され、 複数の前記ワード線のうち一部のワード線の幅方向側面
の少なくとも片側にサイドウォールが形成され、 前記分離帯は、前記ワード線および前記サイドウォール
をマスクとしてアイソレーション注入されて形成され、 前記サイドウォールの有無によって一対の前記分離帯に
挟まれる活性領域の幅が設定される半導体記憶装置。3. A semiconductor memory device in which a plurality of memory cells having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain are arranged, wherein the semiconductor substrate and a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate are provided with the semiconductor substrate. A plurality of parallel strip-shaped bit lines for forming the source and the drain, and a plurality of parallel bit lines formed in a direction orthogonal to the bit lines for forming the gate for each memory cell above the semiconductor substrate. A strip-shaped word line, an active region is formed in a region between the source and the drain immediately below the word line, and active regions of different memory cells are separated from each other in a region between the adjacent word lines. And a width of each of the plurality of word lines is set to be the same as each other, and some of the plurality of word lines have a small width side surface in the width direction. A sidewall is formed on one side, and the isolation band is formed by isolation implantation using the word line and the sidewall as a mask, and the width of the active region sandwiched between the pair of isolation bands depending on the presence or absence of the sidewall. The semiconductor memory device in which is set.
メモリセルは、前記活性領域のしきい値が他のメモリセ
ルと異なって設定された第0類のメモリセル、前記活性
領域に第1の抵抗値を有せしめられた第1類のメモリセ
ル、および前記活性領域に第2の抵抗値を有せしめられ
た第2類のメモリセルのうちのいずれかに設定され、 前記第1類のメモリセルに対応する前記ワード線の幅方
向側面は前記サイドウォールが省略され、 前記第2類のメモリセルの前記サイドウォールは対応す
る前記ワード線の幅方向側面の少なくとも片側に形成さ
れる、請求項3記載の半導体記憶装置。4. A memory cell of the 0th class in which at least a part of the memory cells has a threshold value set in the active region different from that of other memory cells, and a first memory cell in the active region. A memory cell of the first class having a resistance value and a memory cell of the second class having a second resistance value in the active region; The side wall in the width direction side surface of the word line corresponding to the cell is omitted, and the side wall of the second type memory cell is formed on at least one side of the width direction side surface of the corresponding word line. 3. The semiconductor memory device according to item 3.
い値が他のメモリセルと異なって設定された第0類のメ
モリセル、前記活性領域に第1の抵抗値を有せしめられ
た第1類のメモリセル、前記活性領域に第2の抵抗値を
有せしめられた第2類のメモリセル、および前記活性領
域に第3の抵抗値を有せしめられた第3類のメモリセル
のうちのいずれかに設定され、 前記第1類のメモリセルに対応する前記ワード線の幅方
向側面は前記サイドウォールが省略され、 前記第2類のメモリセルの前記サイドウォールは対応す
る前記ワード線の幅方向側面の片側のみに形成され、 前記第3類のメモリセルの前記サイドウォールは対応す
る前記ワード線の幅方向側面の両側に形成される、請求
項3記載の半導体記憶装置。5. The memory cell is a type 0 memory cell in which the threshold value of the active region is set differently from other memory cells, and the active region has a first resistance value. Of the memory cell of the first class, the memory cell of the second class having the second resistance value in the active region, and the memory cell of the third class having the third resistance value in the active region The side wall in the width direction of the word line corresponding to the first type memory cell is omitted, and the side wall of the second type memory cell corresponds to the corresponding word line. 4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the side wall of the memory cell of the third type is formed on only one side of the side surface in the width direction, and the side walls of the corresponding third word line are formed on both sides of the side surface in the width direction of the corresponding word line.
前記第2類のメモリセルの活性領域長は互いに異なるよ
う設定される、請求項1記載の半導体記憶装置。6. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the active region lengths of the first type memory cells and the active region lengths of the second type memory cells are set to be different from each other.
ースおよびドレインと、 前記メモリセルごとに前記ソースおよび前記ドレインに
挟まれる活性領域と、 少なくとも前記活性領域の上面に形成されるゲート絶縁
膜と、 該ゲート絶縁膜の上面で前記活性領域の直上領域にゲー
トを形成するための複数の平行な帯状のワード線とを備
え、 複数の前記ワード線の幅は互いに同寸法に設定され、 複数の前記ワード線のうち一部のワード線の幅方向側面
の少なくとも片側にサイドウォールが形成され、 前記サイドウォールの有無によって前記ソースおよび前
記ドレインに挟まれる前記活性領域の長さが設定される
半導体記憶装置。7. A semiconductor substrate, a source and a drain formed for each memory cell in an upper layer portion of the semiconductor substrate, an active region sandwiched between the source and the drain for each memory cell, and at least the active region. A gate insulating film formed on an upper surface; and a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate in a region directly above the active region on the upper surface of the gate insulating film. The sidewalls are formed on at least one side of the side surfaces in the width direction of some of the word lines of the plurality of word lines having the same dimensions, and the active region sandwiched between the source and the drain depending on the presence or absence of the sidewall. Storage device in which the length of the memory is set.
メモリセルは、前記活性領域のしきい値が他のメモリセ
ルと異なって設定された第0類のメモリセル、前記活性
領域に第1の抵抗値を有せしめられた第1類のメモリセ
ル、および前記活性領域に第2の抵抗値を有せしめられ
た第2類のメモリセルのうちのいずれかに設定され、 前記第1類のメモリセルに対応する前記ワード線の幅方
向側面は前記サイドウォールが省略され、 前記第2類のメモリセルの前記サイドウォールは対応す
る前記ワード線の幅方向側面の少なくとも片側に形成さ
れる、請求項7記載の半導体記憶装置。8. A memory cell of the 0th class in which at least a part of the memory cells is set so that a threshold value of the active region is different from that of other memory cells, and a memory cell of the first type in the active region is formed. A memory cell of the first class having a resistance value and a memory cell of the second class having a second resistance value in the active region; The side wall in the width direction side surface of the word line corresponding to the cell is omitted, and the side wall of the second type memory cell is formed on at least one side of the width direction side surface of the corresponding word line. 7. The semiconductor storage device according to 7.
い値が他のメモリセルと異なって設定された第0類のメ
モリセル、前記活性領域に第1の抵抗値を有せしめられ
た第1類のメモリセル、前記活性領域に第2の抵抗値を
有せしめられた第2類のメモリセル、および前記活性領
域に第3の抵抗値を有せしめられた第3類のメモリセル
のうちのいずれかに設定され、 前記第1類のメモリセルに対応する前記ワード線の幅方
向側面は前記サイドウォールが省略され、 前記第2類のメモリセルの前記サイドウォールは対応す
る前記ワード線の幅方向側面の片側のみに形成され、 前記第3類のメモリセルの前記サイドウォールは対応す
る前記ワード線の幅方向側面の両側に形成される、請求
項7記載の半導体記憶装置。9. The memory cell is a 0th type memory cell in which the threshold value of the active region is set differently from other memory cells, and the active region has a first resistance value. Of the memory cell of the first class, the memory cell of the second class having the second resistance value in the active region, and the memory cell of the third class having the third resistance value in the active region The side wall in the width direction of the word line corresponding to the first type memory cell is omitted, and the side wall of the second type memory cell corresponds to the corresponding word line. 8. The semiconductor memory device according to claim 7, wherein the side wall of the memory cell of the third type is formed only on one side of the side surface in the width direction, and the side walls of the corresponding third word line are formed on both sides of the side surface in the width direction of the corresponding word line.
ースおよびドレインを有する複数個のメモリセルが配列
された半導体記憶装置であって、 前記メモリセルのうち少なくとも一部のメモリセルは、
前記活性領域に第0のしきい値特性を有せしめられた第
0類のメモリセル、前記活性領域に第1のしきい値特性
を有せしめられた第1類のメモリセル、および前記活性
領域に第2のしきい値特性を有せしめられた第2類のメ
モリセルのうちのいずれかに設定される半導体記憶装
置。10. A semiconductor memory device in which a plurality of memory cells having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain are arranged, wherein at least a part of the memory cells is
A 0th type memory cell having the 0th threshold characteristic in the active region, a 1st type memory cell having the 1st threshold characteristic in the active region, and the active region A semiconductor memory device set in any of the second type memory cells having the second threshold characteristic.
ースおよびドレインを有する複数個のメモリセルが配列
された半導体記憶装置であって、 前記メモリセルは、前記活性領域に第0のしきい値特性
を有せしめられた第0類のメモリセル、前記活性領域に
第1のしきい値特性を有せしめられた第1類のメモリセ
ル、前記活性領域に第2のしきい値特性を有せしめられ
た第2類のメモリセル、および前記活性領域に第3のし
きい値特性を有せしめられた第3類のメモリセルのうち
のいずれかに設定される半導体記憶装置。11. A semiconductor memory device in which a plurality of memory cells having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain are arranged, wherein the memory cell has a zeroth threshold value in the active region. A 0th class memory cell having a characteristic, a first class memory cell having a first threshold value characteristic in the active region, and a second threshold value characteristic having a second threshold value characteristic in the active region. A second type of memory cell and a third type of memory cell in which the active region has a third threshold value characteristic.
ースおよびドレインと、 前記メモリセルごとに前記ソースおよび前記ドレインに
挟まれる活性領域と、 少なくとも前記活性領域の上面に形成されるゲート絶縁
膜と、 該ゲート絶縁膜の上面で前記活性領域の直上領域にゲー
トを形成するための複数の平行な帯状のワード線とを備
え、 前記メモリセルは、前記活性領域に第0のしきい値特性
を有せしめられた第0類のメモリセル、前記活性領域に
第1のしきい値特性を有せしめられた第1類のメモリセ
ル、前記活性領域に第2のしきい値特性を有せしめられ
た第2類のメモリセル、および前記活性領域に第3のし
きい値特性を有せしめられた第3類のメモリセルのうち
のいずれかに設定される半導体記憶装置。12. A semiconductor substrate, a source and a drain formed for each memory cell in an upper layer portion of the semiconductor substrate, an active region sandwiched between the source and the drain for each memory cell, and at least the active region. A gate insulating film formed on an upper surface of the gate insulating film; and a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate in a region directly above the active region on the upper surface of the gate insulating film. A zeroth type memory cell having a zeroth threshold characteristic, a first type memory cell having a first threshold characteristic in the active region and a second type memory cell in the active region. A semiconductor memory set in any one of a second type memory cell having a threshold characteristic and a third type memory cell having a third threshold characteristic in the active region. Location.
ースおよびドレインを有する複数個のメモリセルが配列
された半導体記憶装置であって、 半導体基板と、 該半導体基板の上層部の一部に前記ソースおよび前記ド
レインを形成するための複数の平行な帯状のビット線
と、 前記半導体基板の上側で前記メモリセルごとに前記ゲー
トを形成するため前記ビット線に直交する方向に形成さ
れる複数の平行な帯状のワード線とを備え、 前記ワード線の直下で前記ソースおよび前記ドレインに
挟まれる領域に活性領域が形成され、 前記メモリセルは、前記活性領域に第0のしきい値特性
を有せしめられた第0類のメモリセル、前記活性領域に
第1のしきい値特性を有せしめられた第1類のメモリセ
ル、前記活性領域に第2のしきい値特性を有せしめられ
た第2類のメモリセル、および前記活性領域に第3のし
きい値特性を有せしめられた第3類のメモリセルのうち
のいずれかに設定される半導体記憶装置。13. A semiconductor memory device in which a plurality of memory cells each having a gate, a gate insulating film, an active region, a source, and a drain are arranged, the semiconductor memory device comprising: a semiconductor substrate; A plurality of parallel strip-shaped bit lines for forming the source and the drain, and a plurality of parallel bit lines formed in a direction orthogonal to the bit lines for forming the gate for each memory cell above the semiconductor substrate. A strip-shaped word line, an active region is formed in a region between the source and the drain immediately below the word line, and the memory cell has the active region having a zero threshold value characteristic. 0th type memory cell, the active region has a first threshold characteristic, and the active region has a second threshold characteristic. It was the memory cells of the second class, and a semiconductor memory device that is set to any of the third class memory cells which are caused to have a third threshold characteristic in the active region.
各活性領域のしきい値は、プログラム注入の注入量を調
整することで夫々設定される、請求項10、請求項1
1、請求項12または請求項13記載の半導体記憶装
置。14. The method according to claim 10, wherein the threshold value of each active region of the memory cells of each different type is set by adjusting the injection amount of program injection.
14. The semiconductor memory device according to claim 1, claim 12, or claim 13.
なるメモリセルの活性領域同士を分離する分離帯が形成
され、 前記ワード線の幅方向側面の少なくとも片側にサイドウ
ォールが形成され、 前記分離帯は、ワード線および前記サイドウォールをマ
スクとしてアイソレーション注入されて形成される、請
求項12または請求項13記載の半導体記憶装置。15. A separation band for separating active regions of different memory cells is formed in a region between adjacent word lines, and a side wall is formed on at least one side of a width direction side surface of the word line. 14. The semiconductor memory device according to claim 12, wherein the band is formed by isolation implantation using the word line and the sidewall as a mask.
と、 複数個の前記メモリセルが接続され一方向に並設される
複数の接続線と、 該複数の接続線を選定するためのアドレスデコーダとを
備える半導体記憶装置であって、 前記アドレスデコーダは、 前記各接続線に夫々接続されるフリップフロップが列状
に配されてなるシフトレジスタと、 該シフトレジスタの各フリップフロップに単一バス方式
に接続されるクロック信号入力用の第1の母線と、 前記シフトレジスタの各フリップフロップに単一バス方
式に接続されセット信号およびリセット信号のうち少な
くとも一方を入力する第2の母線とを備える半導体記憶
装置。16. A plurality of memory cells arranged vertically and horizontally, a plurality of connection lines connected to the plurality of memory cells and arranged in parallel in one direction, and an address for selecting the plurality of connection lines. A semiconductor memory device comprising a decoder, wherein the address decoder includes a shift register in which flip-flops connected to the connection lines are arranged in a row, and a single bus is provided to each flip-flop of the shift register. A first bus bar for inputting a clock signal, which is connected to the shift register, and a second bus bar, which is connected to each flip-flop of the shift register in a single bus system and receives at least one of a set signal and a reset signal. Semiconductor memory device.
と、 複数個の前記メモリセルが接続され一方向に並設される
複数のワード線と、 複数個の前記メモリセルが接続され前記ワード線に直交
する複数のビット線と、 該複数のワード線を選定するための第1のアドレスデコ
ーダと、 該複数のビット線を選定するための第2のアドレスデコ
ーダとを備える半導体記憶装置であって、 前記第1のアドレスデコーダおよび第2のアドレスデコ
ーダは、 前記各ワード線または前記各ビット線に夫々対応するフ
リップフロップが列状に配されてなるシフトレジスタ
と、 該シフトレジスタの各フリップフロップに単一バス方式
に接続されるクロック信号入力用の第1の母線と、 前記シフトレジスタの各フリップフロップに単一バス方
式に接続されセット信号およびリセット信号のうち少な
くとも一方を入力する第2の母線とを夫々備える半導体
記憶装置。17. A plurality of memory cells arranged vertically and horizontally, a plurality of word lines connected to the plurality of memory cells and arranged in parallel in one direction, and a plurality of word lines connected to the plurality of memory cells. A semiconductor memory device comprising: a plurality of bit lines orthogonal to a line; a first address decoder for selecting the plurality of word lines; and a second address decoder for selecting the plurality of bit lines. The first address decoder and the second address decoder include a shift register in which flip-flops respectively corresponding to the word lines or the bit lines are arranged in a row, and each flip-flop of the shift register. A first bus for inputting a clock signal, which is connected to a single bus system, and each flip-flop of the shift register, which is connected to the single bus system by a single bus system. The semiconductor memory device comprising respectively a second bus for inputting at least one of the signal and a reset signal.
プフロップのみのセット入力端子が前記第2の母線に接
続され、 他のフリップフロップのリセット入力端子が前記第2の
母線に接続される、請求項16または請求項17記載の
半導体記憶装置。18. The set input terminal of only the most advanced flip-flop of the shift register is connected to the second bus bar, and the reset input terminal of another flip-flop is connected to the second bus bar. The semiconductor memory device according to claim 16 or claim 17.
路が設けられる、請求項16または請求項17記載の半
導体記憶装置。19. The semiconductor memory device according to claim 16, wherein a high-speed clock generation circuit is provided on said first bus bar.
レジスタと第2のアドレスデコーダのシフトレジスタと
は互いに直列に接続される、請求項17記載の半導体記
憶装置。20. The semiconductor memory device according to claim 17, wherein the shift register of the first address decoder and the shift register of the second address decoder are connected in series with each other.
ースおよびドレインを有しかつ前記活性領域の特性の違
いにより少なくとも第0類乃至第2類の三種類のメモリ
セルを配列する半導体記憶装置の製造方法であって、 半導体基板の上面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜
を形成する工程と、 半導体基板の上層部の一部にメモリセルごとに前記ソー
スおよび前記ドレインを形成するための複数の平行な帯
状のビット線を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の上面に前記メモリセルごとに前記ゲ
ートを形成するための複数の平行な帯状のワード線を前
記ビット線に直交する方向に選択的に形成する工程と、 複数の前記ワード線のうち前記第2類のメモリセルのワ
ード線の幅方向側面の少なくとも片側に選択的にサイド
ウォールを形成する工程と、 前記ワード線および前記サイドウォールをマスクとして
前記半導体基板のセル分離領域にアイソレーション注入
を行う工程と、 複数の前記メモリセルのうち第0類のメモリセルのみの
半導体基板にプログラム注入して前記活性領域のしきい
値を他のメモリセルと異なる値に設定する工程とを備え
る半導体記憶装置の製造方法。21. A semiconductor memory device having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging at least three types of memory cells of the 0th to 2nd types depending on the characteristics of the active region. A manufacturing method, comprising: forming a gate insulating film on at least a part of an upper surface of a semiconductor substrate; and forming a plurality of sources and drains for each memory cell on a part of an upper layer of the semiconductor substrate. Forming parallel strip-shaped bit lines, and selectively forming a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming the gate for each of the memory cells on the upper surface of the gate insulating film in a direction orthogonal to the bit lines. And forming a sidewall selectively on at least one side of the width direction side surface of the word line of the second type memory cell among the plurality of word lines. A step of performing isolation implantation into the cell isolation region of the semiconductor substrate using the word lines and the sidewalls as a mask, and program implantation into the semiconductor substrate of only the 0th type memory cell among the plurality of memory cells. And a step of setting the threshold value of the active region to a value different from that of other memory cells.
ースおよびドレインを有しかつ前記活性領域の特性の違
いにより第0類乃至第3類の四種類のメモリセルを配列
する半導体記憶装置の製造方法であって、 半導体基板の上面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜
を形成する工程と、 半導体基板の上層部の一部にメモリセルごとに前記ソー
スおよび前記ドレインを形成するための複数の平行な帯
状のビット線を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の上面に前記メモリセルごとに前記ゲ
ートを形成するための複数の平行な帯状のワード線を前
記ビット線に直交する方向に選択的に形成する工程と、 複数の前記ワード線のうち前記第3類のメモリセルのワ
ード線の幅方向側面の両側に選択的にサイドウォールを
形成し、かつ前記第2類のメモリセルのワード線の幅方
向側面の片側のみに選択的にサイドウォールを形成する
工程と、 前記ワード線および前記サイドウォールをマスクとして
前記半導体基板のセル分離領域にアイソレーション注入
を行う工程と、 複数の前記メモリセルのうち第0類のメモリセルのみの
半導体基板にプログラム注入して前記活性領域のしきい
値を他のメモリセルと異なる値に設定する工程とを備え
る半導体記憶装置の製造方法。22. Manufacturing of a semiconductor memory device having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging four kinds of memory cells of the 0th to 3rd types according to the characteristics of the active region. A method for forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of a semiconductor substrate, and a plurality of parallel electrodes for forming the source and the drain for each memory cell on a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate. Forming a strip-shaped bit line, and selectively forming a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming the gate for each memory cell on the upper surface of the gate insulating film in a direction orthogonal to the bit line. A step of forming a sidewall, and selectively forming sidewalls on both sides of the word line of the third type memory cell in the width direction of the plurality of word lines, and A step of selectively forming a sidewall only on one side of a width direction side surface of a word line of the cell; a step of performing isolation implantation into a cell isolation region of the semiconductor substrate using the word line and the sidewall as a mask; 2. A method of manufacturing a semiconductor memory device, which comprises: program-injecting into a semiconductor substrate of only the 0th type memory cell among the memory cells to set a threshold value of the active region to a value different from other memory cells.
ースおよびドレインを有しかつ前記活性領域のしきい値
特性の違いにより少なくとも第0類乃至第2類の三種類
のメモリセルを配列する半導体記憶装置の製造方法であ
って、 半導体基板の上面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜
を形成する工程と、 半導体基板の上層部の一部にメモリセルごとに選択的に
前記ソースおよび前記ドレインを形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の上面で前記ソースおよび前記ドレイ
ンに挟まれる前記活性領域の直上領域にゲートを形成す
るための複数の平行な帯状のワード線を形成する工程
と、 前記ワード線をマスクとして前記半導体基板のセル分離
領域にアイソレーション注入を行う工程と、 少なくとも一部のメモリセルの前記半導体基板にプログ
ラム注入して前記各活性領域のしきい値特性を設定する
工程とを備え、 該しきい値特性を設定する工程は、 前記第2類のメモリセルをマスクして前記第0類のメモ
リセルおよび前記第1類のメモリセルの前記各半導体基
板にプログラム注入する工程と、 前記第1類のメモリセルおよび前記第2類のメモリセル
をマスクして前記第0類のメモリセルの前記半導体基板
にさらにプログラム注入する工程とを備える半導体記憶
装置の製造方法。23. A semiconductor having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging at least three kinds of memory cells of the 0th to 2nd types according to the difference in threshold characteristics of the active region. A method of manufacturing a memory device, comprising: a step of forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of a semiconductor substrate; and a step of selectively forming the source and the drain on a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate for each memory cell. Forming a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate in a region immediately above the active region sandwiched between the source and the drain on the upper surface of the gate insulating film; and the word line A step of performing isolation implantation into the cell isolation region of the semiconductor substrate using the mask as a mask, and a program on the semiconductor substrate of at least some of the memory cells. Implanting and setting the threshold characteristic of each active region, wherein the step of setting the threshold characteristic masks the second type memory cells and Program injecting into the respective semiconductor substrates of the first type memory cells; masking the first type memory cells and the second type memory cells into the semiconductor substrate of the 0th type memory cells; And a program injection step.
ースおよびドレインを有しかつ前記活性領域のしきい値
特性の違いにより第0類乃至第3類の四種類のメモリセ
ルを配列する半導体記憶装置の製造方法であって、 半導体基板の上面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜
を形成する工程と、 半導体基板の上層部の一部にメモリセルごとに選択的に
前記ソースおよび前記ドレインを形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の上面で前記ソースおよび前記ドレイ
ンに挟まれる前記活性領域の直上領域にゲートを形成す
るための複数の平行な帯状のワード線を形成する工程
と、 前記ワード線をマスクとして前記半導体基板のセル分離
領域にアイソレーション注入を行う工程と、 少なくとも一部のメモリセルの前記半導体基板にプログ
ラム注入して前記各活性領域のしきい値特性を設定する
工程とを備え、 該しきい値特性を設定する工程は、 前記第3類のメモリセルをマスクして前記第0類のメモ
リセル、前記第1類のメモリセルおよび前記第2類のメ
モリセルのみの前記各半導体基板にプログラム注入する
工程と、 前記第2類のメモリセルおよび前記第3類のメモリセル
をマスクして前記第0類のメモリセルおよび前記第1類
のメモリセルのみの前記各半導体基板にさらにプログラ
ム注入する工程と、 前記第1類のメモリセル、前記第2類のメモリセルおよ
び前記第3類のメモリセルをマスクして前記第0類のメ
モリセルのみの前記半導体基板にさらにプログラム注入
する工程とを備える半導体記憶装置の製造方法。24. A semiconductor memory having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging four kinds of memory cells of the 0th to 3rd groups according to the difference in threshold characteristics of the active region. A method of manufacturing a device, comprising: forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of a semiconductor substrate; and forming the source and the drain selectively for each memory cell on a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate. A step of forming a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate in a region immediately above the active region sandwiched between the source and the drain on the upper surface of the gate insulating film; A step of performing isolation injection into the cell isolation region of the semiconductor substrate as a mask, and a program injection into the semiconductor substrate of at least a part of the memory cells And a step of setting a threshold characteristic of each active region, wherein the step of setting the threshold characteristic masks the memory cells of the third type and the memory cells of the zeroth type and the first type. Program injecting only the memory cells of the second class and the memory cells of the second class into the semiconductor substrate, and masking the memory cells of the second class and the memory cells of the third class, and the memory of the zeroth class A program injection into each semiconductor substrate of only cells and the first type memory cells, and masking the first type memory cells, the second type memory cells, and the third type memory cells. And a program injection into the semiconductor substrate having only the 0th type memory cells.
ースおよびドレインを有しかつ前記活性領域の特性の違
いにより少なくとも第0類乃至第2類の三種類のメモリ
セルを配列する半導体記憶装置の製造方法であって、 半導体基板の上面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜
を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の上面にメモリセルごとにゲートを形
成するための複数の平行な帯状のワード線を形成する工
程と、 複数の前記ワード線のうち前記第2類のメモリセルのワ
ード線の幅方向側面の少なくとも片側に選択的にサイド
ウォールを形成する工程と、 前記ワード線および前記サイドウォールをマスクとして
前記半導体基板の上層部の一部に不純物拡散を行いメモ
リセルごとにソースおよびドレインを形成する工程と、 複数の前記メモリセルのうち第0類のメモリセルのみの
半導体基板にプログラム注入して前記活性領域のしきい
値を他のメモリセルと異なる値に設定する工程とを備え
る半導体記憶装置の製造方法。25. A semiconductor memory device having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging at least three types of memory cells of the 0th to 2nd types depending on the characteristics of the active region. A manufacturing method, which comprises forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of a semiconductor substrate, and a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate on the upper surface of the gate insulating film for each memory cell. Forming a side wall selectively on at least one side of a width direction side surface of the word line of the second type memory cell among the plurality of word lines, and forming the side wall of the word line and the side wall. Forming a source and a drain for each memory cell by diffusing impurities in a part of an upper layer of the semiconductor substrate as a mask; The method of manufacturing a semiconductor memory device and a step of setting a threshold value different from the other memory cell value of the active region and program implanted into the semiconductor substrate of only the 0 such memory cells of the Le.
ースおよびドレインを有しかつ前記活性領域の特性の違
いにより第0類乃至第3類の四種類のメモリセルを配列
する半導体記憶装置の製造方法であって、 半導体基板の上面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜
を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の上面にメモリセルごとにゲートを形
成するための複数の平行な帯状のワード線を形成する工
程と、 複数の前記ワード線のうち前記第3類のメモリセルのワ
ード線の幅方向側面の両側に選択的にサイドウォールを
形成し、かつ前記第2類のメモリセルのワード線の幅方
向側面の片側のみに選択的にサイドウォールを形成する
工程と、 前記ワード線および前記サイドウォールをマスクとして
前記半導体基板の上層部の一部に不純物拡散を行いメモ
リセルごとにソースおよびドレインを形成する工程と、 複数の前記メモリセルのうち第0類のメモリセルのみの
半導体基板にプログラム注入して前記活性領域のしきい
値を他のメモリセルと異なる値に設定する工程とを備え
る半導体記憶装置の製造方法。26. Manufacture of a semiconductor memory device having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging four kinds of memory cells of the 0th to 3rd types according to the characteristics of the active region. A step of forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of a semiconductor substrate, and a plurality of parallel strip-shaped word lines for forming a gate for each memory cell on the upper surface of the gate insulating film. Forming a sidewall selectively on both sides of the word line of the third type memory cell in the width direction of the word line of the third type memory cell, and forming a sidewall of the word line of the second type memory cell. A step of selectively forming a sidewall only on one side of the side surface in the width direction, and impurity diffusion in a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate by using the word line and the sidewall as a mask. Forming a source and a drain for each memory cell, and programming a threshold value of the active region with a value different from that of other memory cells by performing program injection into a semiconductor substrate of only the 0th type memory cell among the plurality of memory cells. A method of manufacturing a semiconductor memory device, comprising the steps of:
ースおよびドレインを有しかつ前記活性領域のしきい値
特性の違いにより少なくとも第0類乃至第2類の三種類
のメモリセルを配列する半導体記憶装置の製造方法であ
って、 半導体基板の上面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜
を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の上面にメモリセルごとにゲートを形
成するための複数の平行な帯状のワード線を形成する工
程と、 前記ワード線をマスクとして前記半導体基板の上層部の
一部に不純物拡散を行いメモリセルごとにソースおよび
ドレインを形成する工程と、 少なくとも一部のメモリセルの前記半導体基板にプログ
ラム注入して前記各活性領域のしきい値特性を設定する
工程とを備え、 該しきい値特性を設定する工程は、 前記第2類のメモリセルをマスクして前記第0類のメモ
リセルおよび前記第1類のメモリセルの前記各半導体基
板にプログラム注入する工程と、 前記第1類のメモリセルおよび前記第2類のメモリセル
をマスクして前記第0類のメモリセルの前記半導体基板
にさらにプログラム注入する工程とを備える半導体記憶
装置の製造方法。27. A semiconductor having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging at least three types of memory cells of the 0th to 2nd types according to the difference in threshold characteristics of the active region. A method of manufacturing a memory device, comprising: a step of forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of a semiconductor substrate; and a plurality of parallel strips for forming a gate for each memory cell on the upper surface of the gate insulating film. And forming a source line and a drain line for each memory cell by performing impurity diffusion on a part of an upper layer of the semiconductor substrate using the word line as a mask. And a step of setting a threshold characteristic of each of the active regions by program injection into a semiconductor substrate, wherein the step of setting the threshold characteristic is performed by the method of the second type. Masking the memory cells to program-inject into the respective semiconductor substrates of the 0th type memory cells and the 1st type memory cells; and mask the 1st type memory cells and the 2nd type memory cells And a program injection into the semiconductor substrate of the 0th class memory cell.
ースおよびドレインを有しかつ前記活性領域のしきい値
特性の違いにより第0類乃至第3類の四種類のメモリセ
ルを配列する半導体記憶装置の製造方法であって、 半導体基板の上面の少なくとも一部に前記ゲート絶縁膜
を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜の上面にメモリセルごとにゲートを形
成するための複数の平行な帯状のワード線を形成する工
程と、 前記ワード線をマスクとして前記半導体基板の上層部の
一部に不純物拡散を行いメモリセルごとにソースおよび
ドレインを形成する工程と、 少なくとも一部のメモリセルの前記半導体基板にプログ
ラム注入して前記各活性領域のしきい値特性を設定する
工程とを備え、 該しきい値特性を設定する工程は、 前記第3類のメモリセルをマスクして前記第0類のメモ
リセル、前記第1類のメモリセルおよび前記第2類のメ
モリセルのみの前記各半導体基板にプログラム注入する
工程と、 前記第2類のメモリセルおよび前記第3類のメモリセル
をマスクして前記第0類のメモリセルおよび前記第1類
のメモリセルのみの前記各半導体基板にさらにプログラ
ム注入する工程と、 前記第1類のメモリセル、前記第2類のメモリセルおよ
び前記第3類のメモリセルをマスクして前記第0類のメ
モリセルのみの前記半導体基板にさらにプログラム注入
する工程とを備える半導体記憶装置の製造方法。28. A semiconductor memory having a gate, a gate insulating film, an active region, a source and a drain, and arranging four kinds of memory cells of 0th to 3rd types according to a difference in threshold characteristics of the active region. A method of manufacturing a device, comprising: a step of forming the gate insulating film on at least a part of an upper surface of a semiconductor substrate; and a plurality of parallel strips for forming a gate for each memory cell on the upper surface of the gate insulating film. Forming a word line, forming a source and a drain for each memory cell by performing impurity diffusion in a part of an upper layer portion of the semiconductor substrate using the word line as a mask, and the semiconductor of at least a part of the memory cell Setting a threshold characteristic of each of the active regions by program injection into a substrate, wherein the step of setting the threshold characteristic is performed by the memory cell of the third type. Masking and performing program injection into each of the semiconductor substrates of only the 0th type memory cell, the 1st type memory cell and the 2nd type memory cell, and the 2nd type memory cell and the 2nd type memory cell. Masking the memory cells of class 3 and further performing program injection into the respective semiconductor substrates of only the memory cells of class 0 and the memory cells of class 1; the memory cells of class 1; and the class 2 Masking the memory cells of the third type and the memory cells of the third type, and further performing program injection into the semiconductor substrate of only the memory cells of the zeroth type.
ード線ごとに設けられ前記各メモリセルの種類を判断す
るための基準値を設定するリファレンス素子と、 該リファレンス素子および前記各メモリセルの電流また
は電圧を比較する比較回路とをさらに備える、請求項
3、請求項7、請求項12または請求項13記載の半導
体記憶装置。29. A reference element which is provided for each of the word lines connected to each of the memory cells and sets a reference value for judging the type of each of the memory cells, and a current of the reference element and each of the memory cells. 14. The semiconductor memory device according to claim 3, claim 7, claim 12, or claim 13, further comprising a comparison circuit for comparing voltages.
ト線が設けられ、 該主ビット線から前記ビット線を通じて各メモリセルま
で電流を供給する複数のメモリセル用電流経路が形成さ
れ、 前記ワード線ごとに設けられた複数個の前記リファレン
ス素子に接続されるリファレンス用ビット線が形成さ
れ、 前記主ビット線から前記リファレンス用ビット線を通じ
て各メモリセルまで電流を供給するリファレンス用電流
経路が形成され、 一の前記メモリセル当たりの前記メモリセル用電流経路
の個数は、一の前記リファレンス素子当たりの前記リフ
ァレンス用電流経路の個数より大とされる、請求項29
記載の半導体記憶装置。30. A main bit line for supplying a current to the bit line is provided, and a plurality of memory cell current paths are formed to supply a current from the main bit line to each memory cell through the bit line. A reference bit line connected to the plurality of reference elements provided for each line is formed, and a reference current path for supplying a current from the main bit line to each memory cell through the reference bit line is formed. 30. The number of the current paths for the memory cell per one memory cell is set to be larger than the number of the current paths for the reference per one reference element.
The semiconductor memory device described.
ト線が設けられ、 該主ビット線から前記ビット線を通じて各メモリセルま
で電流を供給するメモリセル用電流経路が形成され、 前記ワード線ごとに設けられた複数個の前記リファレン
ス素子に接続されるリファレンス用ビット線が形成さ
れ、 前記主ビット線から前記リファレンス用ビット線を通じ
て各メモリセルまで電流を供給するリファレンス用電流
経路が形成され、 一の前記メモリセル当たりの前記メモリセル用電流経路
と、一の前記リファレンス素子当たりの前記リファレン
ス用電流経路とは、互いに同一個数かつ同一形状に形成
され、 前記メモリセル用各電流経路には前記メモリセルのいず
れかのブロックを選択するメモリセル用ブロック選択ト
ランジスタが接続され、 前記各リファレンス用電流経路には前記リファレンス素
子のいずれかのブロックを選択するリファレンス用ブロ
ック選択トランジスタが接続され、 前記各電流経路当たりのブロック選択トランジスタの個
数は互いに同数に設定される、請求項29記載の半導体
記憶装置。31. A main bit line for supplying a current to the bit line is provided, and a memory cell current path is formed for supplying a current from the main bit line to each memory cell through the bit line. A reference bit line connected to the plurality of reference elements provided in the memory cell is formed, and a reference current path for supplying a current from the main bit line to each memory cell through the reference bit line is formed. The memory cell current path per memory cell and the reference current path per reference element are formed in the same number and in the same shape, and the memory cell is provided in each of the memory cell current paths. Block select transistors for memory cells that select any block of cells are connected, 30. A reference block selection transistor for selecting one of the blocks of the reference element is connected to each reference current path, and the number of block selection transistors for each current path is set to be the same as each other. Semiconductor memory device.
を介して仮想GND線に至る電流経路が形成され、 前記電流経路は、 前記主ビット線から一個の前記メモリセルに至る複数個
の電源側ローカルビット線と、 一個の前記メモリセルから前記仮想GND線に至る複数
個の接地側ローカルビット線とを備える半導体記憶装
置。32. A plurality of memory cells are arranged, and a current path from the main bit line to the virtual GND line via the memory cell is formed for each memory cell, wherein the current path is the main bit. A semiconductor memory device comprising: a plurality of power source side local bit lines from a line to one of the memory cells; and a plurality of ground side local bit lines from one of the memory cells to the virtual GND line.
と、 前記各メモリセルから仮想GND線に至る接地側電流経
路とが形成され、 前記各メモリセルについての前記電源側電流経路および
接地側電流経路の長さの合計は常に一定になるよう設定
され、 前記接地側電流経路は一個の前記仮想GND線に対して
複数個の接地側ローカルビット線を有せしめられる半導
体記憶装置。33. A plurality of memory cells are arranged, and for each of the memory cells, a power supply side current path from the main bit line to each of the memory cells, and a ground side from each of the memory cells to a virtual GND line. A current path is formed, and the total length of the power supply side current path and the ground side current path for each of the memory cells is set to be always constant, and the ground side current path is set to one of the virtual GND lines. In contrast, a semiconductor memory device having a plurality of ground side local bit lines.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16227694A JP2975532B2 (en) | 1994-02-10 | 1994-07-14 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (3)
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JP6-16637 | 1994-02-10 | ||
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Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP28163298A Division JP3486350B2 (en) | 1994-02-10 | 1998-10-02 | Semiconductor storage device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07273299A true JPH07273299A (en) | 1995-10-20 |
JP2975532B2 JP2975532B2 (en) | 1999-11-10 |
Family
ID=26353019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16227694A Expired - Lifetime JP2975532B2 (en) | 1994-02-10 | 1994-07-14 | Semiconductor memory device and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2975532B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09107076A (en) * | 1995-10-11 | 1997-04-22 | Nec Corp | Non-volatile semiconductor memory |
JP2010528402A (en) * | 2007-05-25 | 2010-08-19 | マーベル ワールド トレード リミテッド | Bit line decoder architecture for NOR type memory array |
-
1994
- 1994-07-14 JP JP16227694A patent/JP2975532B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09107076A (en) * | 1995-10-11 | 1997-04-22 | Nec Corp | Non-volatile semiconductor memory |
JP2010528402A (en) * | 2007-05-25 | 2010-08-19 | マーベル ワールド トレード リミテッド | Bit line decoder architecture for NOR type memory array |
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Publication number | Publication date |
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JP2975532B2 (en) | 1999-11-10 |
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