JPS5813519Y2 - semiconductor storage device - Google Patents

semiconductor storage device

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JPS5813519Y2
JPS5813519Y2 JP11970178U JP11970178U JPS5813519Y2 JP S5813519 Y2 JPS5813519 Y2 JP S5813519Y2 JP 11970178 U JP11970178 U JP 11970178U JP 11970178 U JP11970178 U JP 11970178U JP S5813519 Y2 JPS5813519 Y2 JP S5813519Y2
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JP
Japan
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memory cell
transistor
cell
dummy cell
bit line
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JP11970178U
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JPS5536479U (en
Inventor
英二 野口
浩 平尾
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富士通株式会社
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は半導体記憶装置とくにMOS)ランジスタから
なる記憶(メモリ)セルを有するリード・オンリーメモ
リ(ROM)に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a read-only memory (ROM) having memory cells made of MOS transistors.

従来のROMは、第1図に示すようにX方向に設けたビ
ット線B。
In a conventional ROM, bit lines B are provided in the X direction as shown in FIG.

、B1・・・BmとY方向に設けたワード線Wo 、W
l・・Wmとの交差点にメモリ・セルMCを配設し、所
定のワード線を・・イレベルとし、所定の行選択用1ト
ランジスタTを開いて選択されたメモリ・セルに書き込
1れた情報をセンス・アンプSAが読み取って出力する
, B1...Bm and word lines Wo, W provided in the Y direction
A memory cell MC is arranged at the intersection with l...Wm, a predetermined word line is set to an e-level, and one predetermined row selection transistor T is opened to write data into the selected memory cell. The sense amplifier SA reads and outputs the information.

通常のROMは、メモリ・セルをNチャンネルのMOS
)ランジスタで構成し、ゲートをノ・イレベルにしたと
き該トランジスタがオンする場合をたとえば”情報あり
”とし、またゲート絶縁膜下の半導体基板表面近傍に該
半導体基板と同一導電型を与える不純物を導入するかあ
るいはゲート絶縁膜を厚く形成するなどしてゲートがロ
ーレベルでも・・イレベルでもオンしない場合をたとえ
ば”情報なし”とし、このようなメモリ・セルMCの状
態をセンス・ア/ブSA内のインバータで受けて単純に
増幅する方法でメモリ・セルに書き込1れた情報を読み
取っているが、このような読み出し方法では、メモリ・
セルを構成するMOS)う/ジスタの特性の不均一性に
もとづき、ビット線に読み出される6情報あり”のとき
の電圧渣たは“情報なし”のときの電圧が不均一となる
欠点がある。
Normal ROM uses memory cells as N-channel MOS
), and if the transistor is turned on when the gate is set to a no-y level, it is considered to be "information present", and an impurity that gives the same conductivity type as the semiconductor substrate is added near the surface of the semiconductor substrate under the gate insulating film. For example, if the gate does not turn on even at low level or high level due to introducing a gate insulating film or forming a thick gate insulating film, it is regarded as "no information", and such a state of the memory cell MC is defined as sense a/b SA. The information written in the memory cell is read by simply amplifying the information received by the inverter in the memory cell.
Based on the non-uniformity of the characteristics of the MOS transistors that make up the cell, there is a drawback that the voltage level when there is information read out to the bit line or the voltage when there is no information is non-uniform. .

本考案は上述の如き従来の欠点を改善する新しい考案で
あり、その目的はMOS)う/ジスタをメモリ・セルに
用いたROMにおいて、ビット線に読出される読み出し
信号が多少不均一であってもメモリ・セルに書き込捷れ
ている情報を正確に読み出すことができるような半導体
記憶装置を提供することにある。
The present invention is a new invention that improves the above-mentioned drawbacks of the conventional technology.The purpose of this invention is to solve the problem that in a ROM using a MOS transistor as a memory cell, the read signal read out to the bit line is somewhat non-uniform. Another object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that can accurately read out information that has been written in a memory cell.

その目的な達成せしめるため、本考案による半導体記憶
装置は、複数本のビット線とワード線の各交差点にMO
S)ランジスタからなる記憶セルを配設した半導体記憶
装置において、記憶セルを構成するトランジスタと、該
トランジスタのディメンジョンより小さなディメンジョ
ンを時ったトランジスタからなるダミーセルとを有し、
読出し時にメモリ・セルとダミーセルの端子電圧を比較
して記憶セルに書き込1れた情報を読み出す2ことを特
徴とするもので、以下実施例を詳細に説明する○ 第2図は本考案によるリード・オンリー・メモリの一実
施例を示す回路図である。
In order to achieve this purpose, the semiconductor memory device according to the present invention has an MO at each intersection of a plurality of bit lines and word lines.
S) A semiconductor memory device in which a memory cell consisting of a transistor is arranged, which includes a transistor constituting the memory cell and a dummy cell consisting of a transistor having a dimension smaller than that of the transistor,
It is characterized in that the terminal voltages of the memory cell and the dummy cell are compared at the time of reading, and the information written in the memory cell is read out.The embodiment will be explained in detail below. 1 is a circuit diagram showing an example of a read-only memory; FIG.

第2図において、MCはNチャンネルのMOS)ランジ
スタからなるメモリ・セルで、X方向にm個、Y方向に
n個マトリックス状に配設されている。
In FIG. 2, MC is a memory cell consisting of an N-channel MOS transistor, and m cells are arranged in a matrix in the X direction and n cells in the Y direction.

これらメモリ・セルを構成するMOS)う/ジスタはゲ
ートをハイレベルにしたときオンとなるMOS)ランジ
スタと、ゲート絶縁膜下の半導体基板表面近傍に該半導
体基板と同一導電型を与える不純物を導入する力あるい
はゲート絶縁膜を厚く形成するなどしてゲートがハイレ
ベルになってもオンしないように構成されたMOS)ラ
ンジスタとからなり、これらMOS)ランジスタは製造
時に所定のパターンに従って配置される。
The MOS transistors that make up these memory cells are MOS transistors that are turned on when the gate is set to a high level, and impurities are introduced near the surface of the semiconductor substrate under the gate insulating film to give it the same conductivity type as the semiconductor substrate. The MOS transistors are constructed such that they do not turn on even when the gate is at a high level by applying a strong force or by forming a thick gate insulating film, and these MOS transistors are arranged according to a predetermined pattern during manufacture.

なお、第2図において、ゲートの接続がなされていない
MOS)ランジスタがゲートがハイレベルとなってもオ
ンしないMOS)ランジスタである。
Note that in FIG. 2, a MOS transistor whose gate is not connected is a MOS transistor that does not turn on even if the gate becomes high level.

Xo −xm−1はワード線、yo ””my n −
1はビット線選択線、’r。
Xo -xm-1 is a word line, yo "" my n -
1 is a bit line selection line, 'r.

〜Tn−1はビット線選択用のスイッチングトランジス
タ、SAはセンス・アンプ、DCはMOSトランジスタ
からなるダミーセルである。
-Tn-1 is a switching transistor for bit line selection, SA is a sense amplifier, and DC is a dummy cell consisting of a MOS transistor.

ダミーセルDCを構成するMOS)ランジスタのディメ
ンジョン(特にチャンネル幅)はメモリ・セルを構成す
るMOS)ランジスタのそれの数分の1程度とする。
The dimension (particularly the channel width) of the MOS transistor constituting the dummy cell DC is about a fraction of that of the MOS transistor constituting the memory cell.

■v0はインバータで、スイッチングトランジスタTo
−Tn−□とセンス・アン7”SAの一方の入力端aの
間に接続されている。
■v0 is an inverter, switching transistor To
-Tn-□ and one input terminal a of sense amplifier 7''SA.

■v2はインバータで、ダミーセルDCとセンス・アン
プSAの他方の入力端すの間に接続されている。
(2) v2 is an inverter connected between the dummy cell DC and the other input terminal of the sense amplifier SA.

次に上記実施例の動作について説明する。Next, the operation of the above embodiment will be explained.

フード線X。Hood line X.

−Xm−1とビット線選択線Y。〜Ym−□のうちから
それぞれ1線ずつを選択して特定のメモリ・セルMCを
選択すると同時に、ダミーセルDCのゲート線φ。
-Xm-1 and bit line selection line Y. .about.Ym-□ to select a specific memory cell MC, and at the same time, the gate line φ of the dummy cell DC.

を/%イレベルにしてダミーセルDCを構成するMOS
)ランジスタをオンにする。
MOS that configures dummy cell DC with /% level
) Turn on the transistor.

ダミーセルDCがオンになると、インバータエV2の負
荷トランジスタを通してダミーセルDCに電流が流れる
ので、今1でインバータ■V2のドライバトランジスタ
のしきい値電圧、vthDに落ち付いていたセンス・ア
ンプSAの入力端すの電圧は、ダミーセルDCの両端の
電圧VDCに低下する。
When the dummy cell DC is turned on, current flows to the dummy cell DC through the load transistor of the inverter V2, so the input terminal of the sense amplifier SA, which has now settled at vthD, the threshold voltage of the driver transistor of the inverter V2. The voltage across the dummy cell DC drops to the voltage VDC across the dummy cell DC.

他方、選択されたメモリ・セルMCのMOS)ランジス
タがオンであれば、該MO8)ランジスタはディメンジ
ョンがダミーセルを構成するMOSトランジスタのそれ
より大幅に大きいので、ドレイン・ソース間の抵抗はほ
とんど零となり、インバータ■v1の負荷トランジスタ
から選択されたビット線選択用のスイッチングトランジ
スタTを通り、電流はメモリ・セルのMOS)ランジス
タを通って電源線v88に流れ去る。
On the other hand, if the MOS transistor of the selected memory cell MC is on, the dimension of the MO8 transistor is much larger than that of the MOS transistor constituting the dummy cell, so the resistance between the drain and source becomes almost zero. , the current flows through the bit line selection switching transistor T selected from the load transistor of the inverter v1, passes through the MOS transistor of the memory cell, and flows to the power supply line v88.

そして、今までインバータ■vlのドライバトランジス
タのしきい値電圧v、hDに落ち付いていたセンス・ア
ンプSAの入力端aの電圧はほとんど零に低下する○ センス・アンプSAは入力端aとbの電位差を比較して
選択されたメモリ・セルMCがたとえば“情報あり”で
あることを検知してこの信号を出力する。
Then, the voltage at the input terminal a of the sense amplifier SA, which until now had settled at the threshold voltage v, hD of the driver transistor of the inverter vl, drops to almost zero. By comparing the potential difference between the two, it is detected that the selected memory cell MC has information, for example, and this signal is output.

また、選択されたメモリ・セルMCのMOS)ランジス
タがオフである場合は、該メモリ・セルMCを電流が流
れないため、センス・アンプSAの入力端aの電圧はし
きい値電圧vthDである。
Furthermore, when the MOS transistor of the selected memory cell MC is off, no current flows through the memory cell MC, so the voltage at the input terminal a of the sense amplifier SA is the threshold voltage vthD. .

したがって、センス・アンプSAはダミーセルDCの両
端の電圧VDCとしきい値電圧VthDを比較して選択
されたメモリ・セルMCがたとえば1情報なし″である
ことを検知してこの信号を出力するO 上記の如き実施例において、1本のビット線に多数のメ
モリ・セルを接続した場合、ビット線長が長くなって、
該ビット線に付随する浮遊容量とビット線自体の抵抗の
影響が大きくなり、情報の読み出しが困難になったり、
あるいは読出し速度が遅くなることがある。
Therefore, the sense amplifier SA compares the voltage VDC across the dummy cell DC with the threshold voltage VthD, detects that the selected memory cell MC is, for example, 1 "no information", and outputs this signal. In embodiments such as, when a large number of memory cells are connected to one bit line, the bit line length becomes long,
The influence of the stray capacitance associated with the bit line and the resistance of the bit line itself increases, making it difficult to read information,
Alternatively, the read speed may become slow.

第3図に示す実施例は上述の如き欠点を改善した実施例
を示す回路図であり、前記実施例と同一部分には同一符
号を付し、その説明は省略する。
The embodiment shown in FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment that improves the above-mentioned drawbacks, and the same parts as those in the previous embodiment are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.

この実施例においては、各ビット線を2分してこれらビ
ット線の内側の端にはそれぞれビット線選択用のスイッ
チングトランジスタを接続し、これらをそれぞれセンス
アンプSAの入力端aとbに接続されたインバータIV
1およびIV2に接続する。
In this embodiment, each bit line is divided into two, switching transistors for bit line selection are connected to the inner ends of these bit lines, and these are connected to input terminals a and b of a sense amplifier SA, respectively. Inverter IV
1 and IV2.

各ビット線の外側の端にはそれぞれダミーセルDCを接
続する。
A dummy cell DC is connected to the outer end of each bit line.

そして、センス・アンプSAの左側のビット線に半数の
メモリ・セルを接続するとともに、右側のビット線に残
りの半数のメモリ・セルを接続する。
Then, half of the memory cells are connected to the bit line on the left side of the sense amplifier SA, and the other half of the memory cells are connected to the bit line on the right side.

そして、センス・アンプSAの左側に位置するメモリー
セルを選択した場合には、センス・アンプSAの右側に
ある同一ビット線に接続されたダミーセルをオンせしめ
て、左右のビット線の電位差をセンス・アンプSAで検
知して選択されたメモリ・セルに書き込筐れた情報を読
み出す。
When a memory cell located on the left side of sense amplifier SA is selected, a dummy cell connected to the same bit line on the right side of sense amplifier SA is turned on to sense the potential difference between the left and right bit lines. The information detected by the amplifier SA and written to the selected memory cell is read out.

またセンス・アンプSAの右側に位置するメモリ・セル
を選択した場合は、左側のダミーセルをオンにしてメモ
リ・セルに書き込捷れた情報を読み出す。
If a memory cell located on the right side of the sense amplifier SA is selected, the left dummy cell is turned on to read out the information written in the memory cell.

以上詳細に説明したように、本考案は2人力の電位を比
較して情報を検知するセンス・アンプを設けるとともに
、メモリ・セルを構成するMOSトランジスタのディメ
ンジョンより小さなディメンジョンを持ったMOS)ラ
ンジスタからなるダミーセルとを設け、読み出し動作の
ときメモリ・セルとダミーセルの各端子電圧を比較して
レベル差でセンス回路を動作させるので、読出し動作を
従来のものより高速化せしめることができる。
As explained in detail above, the present invention includes a sense amplifier that detects information by comparing two electric potentials, and a sense amplifier that detects information by comparing the potentials of two people. A dummy cell is provided, and during a read operation, the terminal voltages of the memory cell and the dummy cell are compared, and the sense circuit is operated based on the level difference, so that the read operation can be made faster than the conventional one.

普た、メモリ・セルを構成するMOS)う/ジスタは、
ダミーセルを構成するMOS )ランジスタとレベル差
を比較したとき、それらのレベル差がはっきりとつく程
度であればよいので、従来のようにメモリ・セルの端子
電圧を増幅して情報を読み出す方法のものに比べて、メ
モリ・セルを構成するMOS)ランジスタのディメンジ
ョンを小さくすることができ、結局ROMの集積度を従
来のものより大きくすることが出来る。
The MOS transistors that make up the memory cells are
MOS that constitutes a dummy cell) When comparing the level difference with the transistor, it is sufficient that the level difference is clearly visible, so it is a method that reads information by amplifying the terminal voltage of the memory cell as in the past. The dimensions of the transistors (MOS) constituting the memory cells can be made smaller compared to the conventional method, and the degree of integration of the ROM can be made larger than that of the conventional method.

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

第1図は従来のROMの一部を示す回路図、第2図は本
考案の一実施例を示す回路図、第3図は他の実施例を示
す回路図である。 図中、MCはメモリ・セル、xo”Xm−tはワード線
、YO”’n−1はビット線選択線、78〜7m−1は
ビット線選択用のスイッチングトランジスタ、SAはセ
ンス・アンプ、DCはダミーセル、■v1および■v2
はインバータ、aおよびbはセンス・アンプの入力端で
ある。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a part of a conventional ROM, FIG. 2 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment. In the figure, MC is a memory cell, xo"Xm-t is a word line, YO"'n-1 is a bit line selection line, 78 to 7m-1 are switching transistors for bit line selection, SA is a sense amplifier, DC is a dummy cell, ■v1 and ■v2
is an inverter, and a and b are input terminals of a sense amplifier.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 複数本のビット線とワード線との各交差点にMOS)ラ
ンジスタからなる記憶セルを配設した半導体記憶装置に
おいて、記憶セルを構成するトランジスタと、該トラン
ジスタのディメンジョンより小さなディメンジョンを有
するトランジスタからなるダミーセルとを有し、読出し
時に記憶セルとダミーセルの端子電圧を比較して記憶セ
ルに書き込1れた情報を読み出すことを特徴とする半導
体記憶装置。
In a semiconductor memory device in which a memory cell consisting of a MOS transistor is arranged at each intersection of a plurality of bit lines and word lines, a dummy cell consisting of a transistor constituting the memory cell and a transistor having a dimension smaller than that of the transistor is used. What is claimed is: 1. A semiconductor memory device comprising: a memory cell and a dummy cell; terminal voltages of a memory cell and a dummy cell are compared during reading to read out information written in a memory cell;
JP11970178U 1978-08-31 1978-08-31 semiconductor storage device Expired JPS5813519Y2 (en)

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JPS5536479U JPS5536479U (en) 1980-03-08
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