JPS5831678B2 - Read-only memory circuit - Google Patents

Read-only memory circuit

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JPS5831678B2
JPS5831678B2 JP57137233A JP13723382A JPS5831678B2 JP S5831678 B2 JPS5831678 B2 JP S5831678B2 JP 57137233 A JP57137233 A JP 57137233A JP 13723382 A JP13723382 A JP 13723382A JP S5831678 B2 JPS5831678 B2 JP S5831678B2
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memory circuit
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gate field
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紘人 川越
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C17/00Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
    • G11C17/08Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards using semiconductor devices, e.g. bipolar elements
    • G11C17/10Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards using semiconductor devices, e.g. bipolar elements in which contents are determined during manufacturing by a predetermined arrangement of coupling elements, e.g. mask-programmable ROM
    • G11C17/12Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards using semiconductor devices, e.g. bipolar elements in which contents are determined during manufacturing by a predetermined arrangement of coupling elements, e.g. mask-programmable ROM using field-effect devices

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリード・オンリー・メモリ回路、特に絶縁ゲー
ト電界効果型トランジスタ構成された集積回路装置(以
下MO8ICと称す)におけるリード・オンリー・メモ
リ回路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a read-only memory circuit, and more particularly to a read-only memory circuit in an integrated circuit device (hereinafter referred to as MO8IC) configured with an insulated gate field effect transistor.

一般にMO8ICにおいては、ゲート電極の材料として
アルミニウム又はシリコンが用いられており、又ICの
一向部回路を構成するインパーク段においてエンハンス
メント・モードの駆動MO8FETの負荷としてエンハ
ンスメント・モードの負荷MO8を用いるもの(以下E
/EタイプのICと称す)やデプリーション・モードの
負荷MO8を用いるもの(以下E/DタイプのICと称
す)が知られている。
In MO8ICs, generally, aluminum or silicon is used as the material for the gate electrode, and an enhancement mode load MO8 is used as the load for the enhancement mode drive MO8FET in the impark stage that constitutes one circuit of the IC. (hereinafter E
(hereinafter referred to as an E/D type IC) and one using a depletion mode load MO8 (hereinafter referred to as an E/D type IC) are known.

その内、最近になってアルミゲー)MO8ICに比し種
々の用途に対してより高性能でかつより高集積密度なデ
バイスとしてデプリーション負荷を用いたシリコンゲー
トMO8ICが巾広く採用されてきている。
Of these, silicon gate MO8ICs using depletion loads have recently been widely adopted as devices with higher performance and higher integration density for various uses than aluminum gate MO8ICs.

発明者の実験に従うと、自己整合(セルファラインド)
ゲート構造を有するSiゲートMOSトランジスタの占
有面積はAAアゲ−MOSトランジスタに比し約20乃
至30%低減される。
According to the inventor's experiments, self-alignment (self-alignment)
The area occupied by a Si-gate MOS transistor having a gate structure is reduced by about 20 to 30% compared to an AA age-MOS transistor.

然し乍ら、市販されている種々のメーカのMO8ICを
調べた結果、MO8ICチップのかなりの部分を占める
リード・オンリー・メモリ(以下ROMと称す)におい
ては、ROMの単一ビットのサイズは次表1に示すよう
に通常のSiゲートROM構造ではAlゲートのものに
比し必ずしも著しく小さくされていないことが判った、
従って1本発明の目的は従来のAlゲート或いはSiゲ
ートROMに比し著しく占有面積を小さくすることがで
きる新規なROMを提供することにある。
However, as a result of investigating MO8ICs from various manufacturers on the market, we found that for read-only memory (hereinafter referred to as ROM), which occupies a considerable portion of MO8IC chips, the size of a single bit of ROM is shown in Table 1 below. As shown, it was found that the normal Si gate ROM structure is not necessarily significantly smaller than the Al gate one.
Therefore, one object of the present invention is to provide a new ROM that can occupy a significantly smaller area than conventional Al gate or Si gate ROMs.

本発明の他の目的は、良好な動作をするROMを提供す
ることにある。
Another object of the present invention is to provide a ROM that operates well.

以下、図面に沿って従来のSiゲートROMと比較し乍
ら本発明に係るROM(MOSマトリクス)を詳細に説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The ROM (MOS matrix) according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings, while comparing it with a conventional Si gate ROM.

第1図は従来のSiゲーt−ROMで使用されている基
本回路を示し、第2a図は従来のSiゲートROMの一
部を拡大して示す平面図であり、第2b図は第2a図の
x−x’線に沿った従来のSiアゲ−MO8ROMの一
部拡大断面図である。
FIG. 1 shows a basic circuit used in a conventional Si gate ROM, FIG. 2a is an enlarged plan view of a part of the conventional Si gate ROM, and FIG. 2b is a plan view showing a part of the conventional Si gate ROM. FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a conventional Si Age-MO8ROM taken along the line xx' of FIG.

第1図に示すように、従来のSiゲート MO8ROMは並列に配置されたMOSFETからなり
、各メモリーセルの状態はゲート酸化膜の厚さによって
識別される。
As shown in FIG. 1, a conventional Si gate MO8ROM consists of MOSFETs arranged in parallel, and the state of each memory cell is identified by the thickness of the gate oxide film.

図示のROMの動作は次のようになる。The operation of the illustrated ROM is as follows.

すなわち電源電圧に近いレベルの低レベル信号が選択さ
れたアドレスラインに加えられる。
That is, a low level signal close to the power supply voltage is applied to the selected address line.

これに対して非選択アドレスラインには0ボルトに近い
高レベルの信号が加えられる。
On the other hand, a high level signal close to 0 volts is applied to unselected address lines.

これに応じて、出力OUTは選択アドレスラインに結合
すしたMOSFETによってそのレベルが決められる。
Accordingly, the level of the output OUT is determined by the MOSFET coupled to the selected address line.

例えば、■N2のラインが選択された場合を考えると、
このラインの下に横たイつっているMOSFETはその
ゲート酸化膜が厚いため通常OFFしていることになる
For example, if we consider the case where ■N2 line is selected,
Since the MOSFET lying below this line has a thick gate oxide film, it is normally turned off.

そのため出力レベルは低レベルになる。Therefore, the output level becomes a low level.

かかる従来のROMは第2図a及びbに示すように、P
十拡散層2,3,4;ポリシリコン層7,8;二酸化硅
素膜5,6:フオスフオ・シリケート・ガラス9;スル
ーホール11;アルミニウム層10で構成されている。
Such a conventional ROM, as shown in FIGS. 2a and b,
It is composed of ten diffusion layers 2, 3, 4; polysilicon layers 7, 8; silicon dioxide films 5, 6; phosphorus silicate glass 9; through holes 11; and aluminum layer 10.

ポリSi層はアドレス入力ラインに、A1層は出力ライ
ンに使用されている。
The poly-Si layer is used for address input lines, and the A1 layer is used for output lines.

A1層とP十拡散層との間のスルーホールは各行に配置
されたMOSFETのドレイン電極を共通に接続するた
めに必要である。
A through hole between the A1 layer and the P1 diffusion layer is necessary to commonly connect the drain electrodes of the MOSFETs arranged in each row.

これらの図より明らかな通り各入力ラインと各出力ライ
ンとの交差点における各メモリーセルの状態はゲート酸
化膜の厚さによって決められている。
As is clear from these figures, the state of each memory cell at the intersection of each input line and each output line is determined by the thickness of the gate oxide film.

即ち、ある交差点において入力ラインに加えられる信号
電圧によって0N−OFFの動作をするMOSFETが
必要な場合には、その箇所におけるポリSi層下のゲー
ト酸化膜を薄くし、一方そこに上記の如き動作をするM
OSFETが不要な場合には、その箇所におけるポリS
i層下の酸化膜を厚くすることによって所定のビットパ
ターンを有するROMが構成されている。
That is, if a MOSFET that operates 0N-OFF depending on the signal voltage applied to the input line at a certain intersection is required, the gate oxide film under the poly-Si layer at that point is thinned, and the above operation is applied there. M to do
If an OSFET is not required, use a polyS at that location.
A ROM having a predetermined bit pattern is constructed by increasing the thickness of the oxide film under the i-layer.

このような構成のSiゲートROMの単位ビット当りの
最小サイズは約410μ−であり、人lゲー)ROMと
ほぼ同じである。
The minimum size per unit bit of a Si gate ROM having such a configuration is approximately 410 .mu.-, which is approximately the same as that of a ROM.

このROMは次の構成を特徴としている。This ROM is characterized by the following configuration.

(1)各メモリーセルのステートはゲート酸化膜の厚さ
によって識別されている。
(1) The state of each memory cell is identified by the thickness of the gate oxide film.

(2)セルファラインゲート構造を採用しているので、
ポリSi層がP十拡散層をクロスオーバすることができ
ない。
(2) Since it uses a self-line gate structure,
The poly-Si layer cannot cross over the P+ diffusion layer.

これに応じてAl配線層が必要となり、P十拡散層とA
1層との間にスルーホールが必要である。
Accordingly, an Al wiring layer is required, a P diffusion layer and an A
A through hole is required between the first layer and the first layer.

従って、従来のSiゲートROMのビット当りの占有面
積はセルファライン構造をとっているにも拘らず小さく
することができない。
Therefore, the area occupied per bit of the conventional Si gate ROM cannot be reduced despite the self-line structure.

次に、第3図、第4a、b、c図及び第5図に従って、
本発明に係るSiアゲ−−MO8ROMを説明する。
Next, according to FIGS. 3, 4a, b, c and 5,
The Si Age-MO8ROM according to the present invention will be explained.

第3図は、ROMに用いられる基本回路を示している。FIG. 3 shows the basic circuit used in the ROM.

この基本口1浴は駆動素子として直列に接続すした複数
個のエンハンスメント・モード・及びデプリーション・
モード・MOSFETから構成されている。
This basic port 1 bath has multiple enhancement modes and depletion modes connected in series as driving elements.
It consists of a mode MOSFET.

デプリーション・モード・MO8FE’lは一つの抵抗
素子としても働く。
The depletion mode MO8FE'l also works as a resistance element.

このデプリーション・モード・MOSFETは、また実
質的に交差配線を構成する。
This depletion mode MOSFET also substantially constitutes a cross-wire.

一つのデータの読出しは、選択すべきアドレスラインに
Oボルトに近い高レベルの信号を加えることによって安
定に遂行される。
Reading one piece of data is stably performed by applying a high level signal close to O volts to the address line to be selected.

なお、この時非選択アドレスラインはそれにゲートが結
合されたエンハンスメント・モード・MOSFET・デ
プリーションMO8FETをオンさせるように低レベル
の信号が加えられる。
At this time, a low level signal is applied to the unselected address line so as to turn on the enhancement mode MOSFET depletion MO8FET whose gate is coupled to the unselected address line.

例えば、図示のアドレスライン■N2が選択された場合
、このアドレスライン■N2にゲートが結合されたMO
SFETはそれがデプリーション・モードであるためオ
ン状態を維持する。
For example, if the illustrated address line N2 is selected, an MO whose gate is coupled to this address line N2
The SFET remains on because it is in depletion mode.

このとき非選択のアドレスラインのうちのアドレスライ
ンIN、、IN3.IN、にゲートが結合されたMOS
FETはエンハンスメント・モードであるがそれぞれの
ゲートに低レベルの信号が加えられることによってオン
する。
At this time, among the unselected address lines, address lines IN, , IN3 . MOS with gate coupled to IN
The FETs are in enhancement mode but are turned on by applying a low level signal to their respective gates.

非選択のアドレスライン例えば■Nn−1にゲートが結
合されたMOSFETはデプリーション・モードである
ためそのゲート電位にかかわらずにオン状態を維持する
Since the MOSFET whose gate is coupled to an unselected address line, for example (1)Nn-1, is in depletion mode, it remains on regardless of its gate potential.

従って。この場合全駆動素子が実質的にONするため、
出力端子にはOボルトに近い高レベルの出力信号が得ら
れる。
Therefore. In this case, all drive elements are substantially turned on, so
A high level output signal close to O volts is obtained at the output terminal.

これに対してアドレスライン■N3が選択された場合に
は、このラインにゲートが結合されたMOS F ET
はエンハンスメント・モードにされているので、このラ
イン■N3に加えられる高レベルの入力信号によって非
導通(オフ)状態となる。
On the other hand, if the address line N3 is selected, the MOS FET whose gate is coupled to this line
Since it is in the enhancement mode, it becomes non-conductive (off) due to the high level input signal applied to this line N3.

そのため出力端子OUTに低レベルの出力信号があられ
れる。
Therefore, a low level output signal is applied to the output terminal OUT.

このように、第3図に示したROMにおいては、プリチ
ャージされる出力デ゛−タラインはエンハンスメント或
いはデプリーションモードMO8FETのいずれが選択
されたかによって、夫々低レベルを保持するか或いは高
レベルにシフトされることになる。
Thus, in the ROM shown in FIG. 3, the precharged output data line either remains at a low level or goes to a high level, depending on whether the enhancement or depletion mode MO8FET is selected. It will be shifted.

第5図は、本発明の実施例のROM回路の回路図である
FIG. 5 is a circuit diagram of a ROM circuit according to an embodiment of the present invention.

同図のROM回路は、第1のアドレスデコーダMOSマ
トリクス23及びその出力を入力とする第2のMOSマ
トリクス24から構成されている。
The ROM circuit in the figure is composed of a first address decoder MOS matrix 23 and a second MOS matrix 24 whose output is input.

マトリクス23及び24は、第3図に示した基本回路か
ら構成されている。
Matrices 23 and 24 are constructed from the basic circuit shown in FIG.

カスケード接続された複数段(例に72段)のフリップ
フロップ回路21の各ステージの出力が直接又はインバ
ータ回路22を介して第1のMOSマトリクス23へ人
力され、その出力は第2のMOSマ) IJクス24へ
入力され、第2のMOSマトリクスより出力0UTI及
至0UTnが得られる。
The output of each stage of a cascade-connected plurality of stages (72 stages, for example) of flip-flop circuits 21 is input directly or via an inverter circuit 22 to a first MOS matrix 23, and the output is fed to a second MOS matrix 23. The signal is input to the IJ box 24, and outputs 0UTI to 0UTn are obtained from the second MOS matrix.

同図においてマトリクス23及び24は入力ラインと出
力ラインとの交差する箇所に必ず1つのデプリーション
又はエンハンスメントモードで動作するMOSFETを
有し、これらのFETは各行毎に電源VDDと基準電位
源(アース)との間に直列に接続されている。
In the figure, the matrices 23 and 24 have one MOSFET that operates in depletion or enhancement mode at the intersection of the input line and the output line, and these FETs are connected to the power supply VDD and the reference potential source (earth) for each row. are connected in series between.

また各マトリクスには上記駆動MO8FETの負荷とし
て、そのゲートにクロック信号が印加されるエンハンス
メントモードMO8FET 27.28が接続されてい
る。
Also connected to each matrix are enhancement mode MO8FETs 27 and 28, to whose gates a clock signal is applied, as loads for the drive MO8FETs.

なお、図中25で示したように丸印の付されている駆動
MO3FETはデプリーションモードで動作するMOS
FETであることを示し、他の駆動用MO8FETはエ
ンハンスメントモードで動作するものであることを示し
ている。
In addition, as shown by 25 in the figure, the drive MO3FET marked with a circle is a MOS that operates in depletion mode.
This indicates that the drive MO8FET is a FET, and that the other drive MO8FETs operate in enhancement mode.

同図における複数個のインバータ22はその具体的回路
を図示しないが夫々エンハンスメントモードで動作する
駆動MO8FETとそれに直列に接続されたデプリーシ
ョンモードで動作する負荷MO8FETとからなる。
The plurality of inverters 22 in the figure each consist of a drive MO8FET operating in an enhancement mode and a load MO8FET connected in series thereto and operating in a depletion mode, although their specific circuits are not shown.

同図中のMOSFETはデプリーションモード・エンハ
ンスメントモードであるを問わず全て実質的に同じ厚さ
く約500乃至1500オングストローム)のゲート絶
縁膜(例えばSiO2膜)を有している。
The MOSFETs in the figure, regardless of whether they are in depletion mode or enhancement mode, all have gate insulating films (for example, SiO2 films) with substantially the same thickness (approximately 500 to 1500 angstroms).

MOSマトリクス中のデプリーションMO8FETは前
記インバータ22中のデプリーションMO8FETと全
く同一の工程により同時に形成される。
The depletion MO8FET in the MOS matrix and the depletion MO8FET in the inverter 22 are simultaneously formed by the same process.

第1及び第2マトリクス23.24のそれぞれにおける
入力ラインはポリSiからなる配線層で形成され、第1
マトリクス23の出力ラインと第2マトリクス24の入
力ラインとは、P+拡散層とポ’JSi層とを接続する
アルミニウム配線を介して接続される。
The input lines in each of the first and second matrices 23 and 24 are formed of wiring layers made of poly-Si.
The output line of the matrix 23 and the input line of the second matrix 24 are connected via aluminum wiring that connects the P+ diffusion layer and the P'JSi layer.

次に第4a、b、c図を用いて上記MO8ROMを構成
するデバイス構造を説明する。
Next, the device structure constituting the MO8ROM will be explained using FIGS. 4a, 4b, and 4c.

第4a図はMO8ROMの一部を拡大した平面図であり
、第4b及びC図は夫々第4a図のx−x’及びY−Y
’断面を示している。
Figure 4a is an enlarged plan view of a part of the MO8ROM, and Figures 4b and C are x-x' and Y-Y of Figure 4a, respectively.
'Shows a cross section.

図中31はN型単結晶Si基板;32乃至34及び47
乃至49はSiゲート電極によってセルファラインされ
て形成されたP+型拡散層; 35.36及び43は実
質的に同じ厚さく約1000人)を有する二酸化硅素か
らなるゲート絶縁膜:37及び38はポリSiからなる
入力ライン;39はフォスフオシリケードガラスからな
る絶縁膜;41及び42はデプリーションMO8FET
を形成すべくP型不純物イオンが選択的に基板表面に打
込まれて形成されたP型チャンネル層;44乃至46は
比較的厚い(約1乃至2μ)二酸化硅素からなるフィー
ルド絶縁膜を示している。
In the figure, 31 is an N-type single crystal Si substrate; 32 to 34 and 47
49 are P+ type diffusion layers formed by self-alignment with Si gate electrodes; 35, 36 and 43 are gate insulating films made of silicon dioxide having substantially the same thickness (approximately 1,000 layers); 37 and 38 are polygonal insulating layers; Input line made of Si; 39 is an insulating film made of phosphor silicate glass; 41 and 42 are depletion MO8FETs
A P-type channel layer is formed by selectively implanting P-type impurity ions into the substrate surface to form a P-type channel layer; 44 to 46 indicate field insulating films made of relatively thick (approximately 1 to 2 μm) silicon dioxide; There is.

同図より明らかなように、アドレス入力ラインとしての
ポリSi配線層37,38と自己接続されたデータ出力
ラインとしてのP十拡散層の交差箇所に必ず一個のメモ
リーセルが形成されている。
As is clear from the figure, one memory cell is always formed at the intersection of the poly-Si wiring layers 37, 38 as address input lines and the P+ diffusion layer as self-connected data output lines.

各メモリーセルはエンハンスメント又はデプリーション
MO8FETとして動作するように全て薄いゲート酸化
膜を有している。
Each memory cell all has a thin gate oxide to operate as an enhancement or depletion MO8FET.

各メモリーセルのステートはイオン打込みによって形成
されたP型のチャンネルがあるか否かによって決定され
る。
The state of each memory cell is determined by whether there is a P-type channel formed by ion implantation.

第6図人ないしEには、第5図のROM回路の動作波形
図が示されている。
Figures 6 to 6E show operational waveform diagrams of the ROM circuit of Figure 5.

第5図の第1及び第2マトリクス23.24中の負荷M
O8FET 27 >28のゲートには、第6図B及び
Cに示されたような、互いに位相が異なっているクロッ
クパルスψ1及びψ2がそれぞれ加えられる。
Load M in the first and second matrices 23 and 24 of FIG.
Clock pulses ψ1 and ψ2 having mutually different phases as shown in FIGS. 6B and 6C are applied to the gate of O8FET 27>28, respectively.

時刻10においてクロックパルスψ1がはVOボルトの
ような高レベルから低レベルにされると、これに応じて
第1マトリクス23における負荷MO8FET 27が
オン状態にされる。
At time 10, the clock pulse ψ1 is changed from a high level, such as VO volts, to a low level, and the load MO8FET 27 in the first matrix 23 is turned on in response.

その結果、第1マトリクス23の各出力ラインA、ない
しAmは、各負荷MO8FET 27を介してはシー6
ボルトの電源電圧VDDに近い値すなわち低レベルにプ
リチャージされる。
As a result, each output line A to Am of the first matrix 23 is connected to the
It is precharged to a value close to the power supply voltage VDD in volts, that is, to a low level.

時刻t1においてクロックパルスψ1が再び高レベルに
されるとこれに応じて第1マトリクス23における各M
O8FET 27がオフ状態にされる。
When the clock pulse ψ1 is set to high level again at time t1, each M in the first matrix 23 responds to this.
O8FET 27 is turned off.

複数のフリップフロップ回路21から出力されるアドレ
ス信号は、クロックパルスψ1に同期してそのレベルが
更新される。
The levels of the address signals output from the plurality of flip-flop circuits 21 are updated in synchronization with the clock pulse ψ1.

これに応じて、第1マトリクス230)入力、例えば■
1は、第6図人に示されたように変化される。
Accordingly, the first matrix 230) input, e.g.
1 is changed as shown in FIG.

複数のフリップフロップ回路21から出力されるアドレ
ス信号の組合せが例えば出力線A1を選択させるべき状
態を示しているときは、これに応じて出力線A1と回路
の接地点との間に直列接続された第171− IJクス
23内の複数のMOS F ETが同時にオン状態にさ
れる。
For example, when the combination of address signals output from the plurality of flip-flop circuits 21 indicates a state in which the output line A1 should be selected, the output line A1 is connected in series between the output line A1 and the ground point of the circuit. A plurality of MOS FETs in the 171st IJ box 23 are simultaneously turned on.

その結果、出力線A1は、第6図りに示されたようには
ゾ0ボルトの高レベルにされる。
As a result, the output line A1 is brought to a high level of 0 volts as shown in the sixth diagram.

言いかえると出力線A1は選択レベルにされる。In other words, the output line A1 is set to the selection level.

残りの非選択の出力線A2ないしAmは、それぞれと回
路の接地点との間に直列接続された少なくとも1つずつ
のエンハンスメント・モードMO8FETが入力■1な
いし■。
The remaining unselected output lines A2 through Am have at least one enhancement mode MO8FET connected in series between each of them and the circuit ground point.

のいずれかによってオフ状態にされるので低レベルすな
わち非選択レベルに維持される。
Since it is turned off by either of the following, it is maintained at a low level, that is, a non-selection level.

時刻t2にクロックパルスψ2が第6図Cのように低レ
ベルにされると、これに応じて第2マトリクス24にお
ける各負荷MO8FET 28がオン状態にされ、各出
力ラインOUT、ないしOUT。
When the clock pulse ψ2 is set to a low level at time t2 as shown in FIG.

がはマ電源電圧レベル(低レベル)にプリチャージされ
る。
is precharged to the main power supply voltage level (low level).

なお、第5図においては、第271− IJクスは、ピ
ット線B1.B2と出力ラインOUT。
In addition, in FIG. 5, the 271-IJ box is connected to the pit line B1. B2 and output line OUT.

との間にそれぞれ直列接続されたデプリーションモード
MO8FETとエンハンスメント・モードMO8FET
を含んでいる。
depletion mode MO8FET and enhancement mode MO8FET connected in series between
Contains.

これらのMOSFETのゲートには、実質的にアドレス
信号とみなせる信号CI、C2が供給される。
The gates of these MOSFETs are supplied with signals CI and C2, which can essentially be regarded as address signals.

これに応じて、例えば、信号C1が高レベルであり信号
C2が低レベルであれば、ピット線B1とB2のうちの
B1のみがMO8FET30及び31を介して出力ライ
ン0UT1に結合されることになる。
Correspondingly, for example, if signal C1 is high and signal C2 is low, only B1 of pit lines B1 and B2 will be coupled to output line 0UT1 via MO8FETs 30 and 31. .

言いかえるとピット線B、が信号C1とC2とによって
選択されることになる。
In other words, pit line B is selected by signals C1 and C2.

従って、上記出力ライン0UT1ないしOUT nのプ
リチャージにおいては、ビット補出。
Therefore, in precharging the output lines 0UT1 to OUTn, bit compensation is performed.

ないしBlのうちの信号C1,C2によって選択されて
いるビット線もプリチャージされる。
The bit line selected by the signals C1 and C2 among the bit lines B1 to B1 is also precharged.

時刻t 3においてクロックパルスψ2が高レベルにも
どされると、これによって各負荷MO8FET28がオ
フ状態にされ、上記プリチャージ動作が終る。
When the clock pulse ψ2 is returned to a high level at time t3, each load MO8FET 28 is turned off, and the precharge operation is completed.

第2マトリクス24における各出力ラインOUT、ない
し0UTnは、それぞれと回路の接地点との間に直列接
続されているMOSFETのオン、オフ状態によってそ
れぞれのレベルが決められる。
The level of each output line OUT to 0UTn in the second matrix 24 is determined by the on/off state of the MOSFET connected in series between each output line and the ground point of the circuit.

例えば前記のように第1マトリクス23の出力ラインA
1が選択されている場合は、ビット線B1に属しかつ出
力ラインA1の信号が供給されるMOSFET 29が
図示のようにディプリーション・モードであるのでビッ
ト線B1と回路の接地点との間に電流通路が形成される
For example, as described above, the output line A of the first matrix 23
1 is selected, the MOSFET 29 belonging to the bit line B1 and to which the signal of the output line A1 is supplied is in depletion mode as shown, so that the MOSFET 29 is connected between the bit line B1 and the ground point of the circuit. A current path is formed.

このとき前記のように信号C1,C2がそれぞれ高レベ
ル、低レベルであれば、これに応じて出力ライン0UT
1は、MOSFET 30及び31を介してビット線B
1に結合されることになる。
At this time, if the signals C1 and C2 are at high level and low level, respectively, as described above, the output line 0UT
1 is connected to bit line B via MOSFETs 30 and 31.
1 will be combined.

その結果、出力ラインOUT、は、第6図Eに示された
ように高レベルにされる。
As a result, the output line OUT is brought to a high level as shown in FIG. 6E.

時刻t4においてクロックパルスψ1が再び低レベルに
されるとこれに応じて第1マトリクス23の各出力ライ
ンA1ないしAmが再びプリチャージされる。
At time t4, the clock pulse ψ1 is set to a low level again, and in response, each output line A1 to Am of the first matrix 23 is precharged again.

時刻t5においてクロックパルスψ2が低レベルにされ
ると、第2マトリクス24の各出力ライン0UT1ない
し0UTnが再びプリチャージされる。
When the clock pulse ψ2 is brought to a low level at time t5, each output line 0UT1 to 0UTn of the second matrix 24 is precharged again.

本発明に係るMOSマトリクスは、セルファラインドゲ
ート構造を清し、かつスルーホールヲ必要としていない
ことから、単一ビット当りの占有面積が従来のものに比
し著しく小さくなることが理解される。
Since the MOS matrix according to the present invention has a self-aligned gate structure and does not require a through hole, it is understood that the area occupied per single bit is significantly smaller than that of the conventional one.

第7a図及び第7b図は同じ回路機能を遠戚するMO8
ICを夫々本発明の技術で形成した場合と従来の81ゲ
一トMO8製造技術で形成した場合の半導体チップサイ
ズ及び各回路ブロック毎の占有面積を比較して示してい
る。
Figures 7a and 7b are MO8s that are distantly related to the same circuit function.
The semiconductor chip size and the area occupied by each circuit block are shown in comparison when an IC is formed using the technology of the present invention and when an IC is formed using the conventional 81 gate MO8 manufacturing technology.

即ち、本発明に係るMOSマトリクスを採用することに
よって、単なるセルファライン型の81ゲ一トMO8R
OMを採用した場合に比し、LSi中の比較的大面積を
占有するROM部分が約50%縮小され、結果として全
チップサイズが約20%小さくすることが可能となって
いる。
That is, by adopting the MOS matrix according to the present invention, a simple self-line type 81 gate MO8R
Compared to the case where OM is adopted, the ROM portion, which occupies a relatively large area in the LSi, is reduced by about 50%, and as a result, the total chip size can be reduced by about 20%.

次に、第8a及びb図を下に本発明に係るROMの動作
速度について説明する。
Next, the operating speed of the ROM according to the present invention will be explained with reference to FIGS. 8a and 8b.

第8b図に示す如きレシオレス回路を用いるため、RO
Mの出力レベルは二つの状態を有し、前記したようにプ
リチャージデータラインは低レベルを保持するか高レベ
ルにシフトする。
Since a ratioless circuit as shown in FIG. 8b is used, the RO
The output level of M has two states, and as described above, the precharge data line either remains low or shifts to high.

この場合、ROMの動作スピードは主としてプリチャー
ジされたデータラインが高レベルに推移するディスチャ
ージタイムtdに依存する。
In this case, the operating speed of the ROM mainly depends on the discharge time td during which the precharged data line transitions to a high level.

第8a図は第8b図に示された48本のアドレスライン
を有し、48個のエンハンス又はデフリージョンMO8
FETが直列に接続されf、ニーMO8ROMのディス
チャージタイム(llltd)とエンハンスメントモー
ドの負荷MO8のゲートに供給されるクロックパルスの
振幅(横軸■。
FIG. 8a has 48 address lines shown in FIG. 8b, and 48 enhancement or deregion MO8s.
The FETs are connected in series f, and the discharge time (lltd) of the knee MO8ROM and the amplitude of the clock pulse supplied to the gate of the enhancement mode load MO8 (horizontal axis ■).

p)との関係を測定したものである。p).

但し、ROMの出力キャパシタンスは約1.5pFとし
である。
However, the output capacitance of the ROM is approximately 1.5 pF.

この図よりディスチャージタイムが1゜5μsより小さ
く、特に電卓用ICとしては100 KHzのオーダー
の動作が可能であるので実用上全く問題はない。
This figure shows that the discharge time is less than 1.5 μs, and since it is possible to operate on the order of 100 KHz especially as a calculator IC, there is no problem in practical use.

以上まとめると本発明に係るROMは次の特徴を有して
いる。
In summary, the ROM according to the present invention has the following features.

(1) 本発明のROMは駆動素子としてエンハンス
メント型及びデプリーション型MO8FETで構成され
る。
(1) The ROM of the present invention is composed of enhancement type and depletion type MO8FETs as driving elements.

(2)本発明のROMはサイズが著しく小さく、従来の
Siゲート構造のものに比し約50係縮小される。
(2) The ROM of the present invention is extremely small in size, about 50 times smaller than that of a conventional Si gate structure.

(3)本発明のROMは現在広く用いられつつあるデプ
リーション負荷を用いたSiアゲ− MO8LSIとコンパチブルなプロセスで作られ得る。
(3) The ROM of the present invention can be manufactured using a process compatible with the Si age MO8LSI using a depletion load, which is currently being widely used.

(4)カスケードレシオレス回路が本発明のROMに適
用され得、動作速度のエスチメーションに充分な注意を
払うことによって極めて優れた特性をもったLSIが実
現できる。
(4) A cascade ratioless circuit can be applied to the ROM of the present invention, and by paying sufficient attention to estimating the operating speed, an LSI with extremely excellent characteristics can be realized.

第5図の実施例の回路は、少ない回路素子をもって構成
することができ、また確実な回路動作を行なう。
The circuit of the embodiment shown in FIG. 5 can be constructed with fewer circuit elements and performs reliable circuit operation.

このことは次の説明から良く理解できるであろう。This will be better understood from the following explanation.

例えばアドレスデコーダを、第5図の構成にかえて、第
1図に示されたような単位回路の複数個を使用する構成
にすることができるが、この場合は、第1図の単位回路
の出力の選択レベルかはゾ電源電圧の低レベルであり、
また非選択レベルかはゾ0ボルトの高レベルであるのに
対し、第2マトリクス24の入力の選択レベルが前記か
ら明らかなようにはマ0ボルトの高レベルであり、また
非選択レベルかはマ電源電圧のような低レベルであるこ
とが必要とされるので、インバータ回路による信号反転
が必要となる。
For example, the address decoder can be configured using a plurality of unit circuits as shown in FIG. 1 instead of the configuration shown in FIG. The output selection level is the low level of the power supply voltage.
Also, the non-selection level is a high level of 0 volts, whereas the selection level of the input of the second matrix 24 is, as is clear from the above, a high level of 0 volts, and the non-selection level is a high level of 0 volts. Since the power supply voltage is required to be at a low level such as the main power supply voltage, signal inversion by an inverter circuit is required.

そのため、第2マトリクス24の入力数に対応したイン
バータ回路を設けなければならなくなってくる。
Therefore, it becomes necessary to provide inverter circuits corresponding to the number of inputs of the second matrix 24.

第5図の構成の場合、アドレスデコーダ23の選択レベ
ルかはVQボルトの高レベルでなり、非選択レベルかは
ゾ電源電圧の低レベルとなるので、上記のようなインバ
ータ回路を設けなくてすむ。
In the case of the configuration shown in FIG. 5, the selection level of the address decoder 23 is the high level of VQ volts, and the non-selection level is the low level of the power supply voltage, so there is no need to provide an inverter circuit as described above. .

その結果、第5図の回路は少ない回路素子数でそれを構
成できる。
As a result, the circuit of FIG. 5 can be constructed with a small number of circuit elements.

第5図のアドレスデコーダ23は、ROMマトリクスと
しての第2マトリクス24へ適切なレベルの信号を供給
する。
Address decoder 23 in FIG. 5 supplies a signal at an appropriate level to second matrix 24 as a ROM matrix.

第5図の構成にかえて、例えば同図のアドレスデコーダ
23の負荷MO3FET 27のゲートにり1コツクパ
ルスψ1でなく電源電圧のような一定電圧を加えるよう
にする場合は、出力ラインの高レベルは、負荷MO8F
ETのコンダクタンスと、その出力ラインと回路の接地
点との間に直列接続された複数のMOSFETの全体の
コンダクタンスとの比によって決められるようになる。
Instead of the configuration shown in FIG. 5, for example, if a constant voltage such as the power supply voltage is applied to the gate of the load MO3FET 27 of the address decoder 23 shown in the same figure, instead of one pulse ψ1, the high level of the output line will be , load MO8F
It is determined by the ratio between the conductance of the ET and the overall conductance of the MOSFETs connected in series between its output line and the ground point of the circuit.

この場合上記出力ラインと回路の接地点との間に直列接
続された複数のMOSFETのそれぞれのコンダクタン
スを充分に大きくすることがMOSFETの寸法等の制
限から困難となるので、上記出力ラインの高レベルを充
分な値にまで変化させることが困難となってくる。
In this case, it is difficult to sufficiently increase the conductance of each of the plurality of MOSFETs connected in series between the output line and the ground point of the circuit due to restrictions such as the dimensions of the MOSFETs, so the high level of the output line It becomes difficult to change the value to a sufficient value.

その結果、第2マトリクス24を良好に駆動することが
できなくなってくる。
As a result, it becomes impossible to drive the second matrix 24 well.

第5図の構成のアドレスデコーダは、それが実質的にい
わゆるレシオレス回路を構成しているので、良好なレベ
ルの高レベル信号を出力する。
The address decoder having the configuration shown in FIG. 5 outputs a good level high level signal because it substantially constitutes a so-called ratioless circuit.

従つて、第5図の回路は確実に動作する。Therefore, the circuit of FIG. 5 operates reliably.

なお、以上述べた本発明の思想はプログラマブルロジッ
クアレイ、4相しシオレスダイナミック回路のような他
の複雑な論理回路にも適用できる。
Note that the idea of the present invention described above can also be applied to other complex logic circuits such as a programmable logic array and a four-phase phaseless dynamic circuit.

従って、本願の権利範囲は前述した特定の実施態様に限
定されるものではないことは明らかである。
Therefore, it is clear that the scope of rights in this application is not limited to the specific embodiments described above.

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

第1図は従来のMO8ROMの基本回路図、第2a及び
b図は夫々従来のMO8ROMの一部拡大平面図及び断
面図、第3図は直列接続されたMOSFETによって構
成されたMO8ROMの基本回路図、第4a乃至C図は
第3図のMOS ROMを構成する集積回路の一部拡大
平面及び断面図、第5図は本発明に係るMOS ROM
の回路図、第6図は、第5図の回路の動作波形図、第7
a及びbは夫々本発明を採用したMO8LSIと従来技
術によるMOS L S Iとを比較するためのLSI
チップ上面パターン図、第8b図は実際に本発明のMO
8ROMを用いる場合の一回路例を示す図、第8a図は
第8bの回路における動作速度を測定した結果を示す図
である。
Figure 1 is a basic circuit diagram of a conventional MO8ROM, Figures 2a and 2b are a partially enlarged plan view and cross-sectional view of a conventional MO8ROM, respectively, and Figure 3 is a basic circuit diagram of a MO8ROM configured by MOSFETs connected in series. , FIGS. 4a to 4C are partially enlarged plan and cross-sectional views of the integrated circuit constituting the MOS ROM of FIG. 3, and FIG. 5 is a MOS ROM according to the present invention.
The circuit diagram of FIG. 6 is the operating waveform diagram of the circuit of FIG. 5, and the circuit diagram of FIG.
a and b are LSIs for comparing MO8LSI adopting the present invention and MOSLSI according to the prior art, respectively.
The chip top pattern diagram, Figure 8b, is actually the MO of the present invention.
FIG. 8a is a diagram showing an example of a circuit when using an 8ROM, and FIG. 8a is a diagram showing the results of measuring the operating speed of the circuit No. 8b.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 行列状に配置された第1の絶縁ゲート電界効果型ト
ランジスタ群を含み、該トランジスタ群の選択されたも
のはデプリーションタイプで、残りのものはエンハンス
メントタイプに規定され、各行において前記絶縁ゲート
電界効果型トランジスタは直列接続されてプリチャージ
用絶縁ゲート電界効果型トランジスタを介して電源に接
続され、各列においてそこに位置する前記絶縁ゲート電
界効果型トランジスタのゲート電極は入力信号線によっ
て共通接続されて成るアドレス・デコーダ回路部と、行
列状に配置された第2の絶縁ゲート電界効果型トランジ
スタ群を含み、該トランジスタ群の選択されたものはデ
プリーションタイプで、残りのものはエンハンスメント
タイプに規定され、各列において前記第2の絶縁ゲート
電界効果型トランジスタ群は直列接続されてプリチャー
ジ用絶縁ゲート電界効果型トランジスタを介して電源に
接続され、各行においてそこに位置する前記第2の絶縁
ゲート電界効果型トランジスタ群のゲート電極は入力信
号線によって共通接続されて成るリード・オンリー・メ
モリ回路部とを具備して成り、前記アドレス・デコーダ
回路部の各行の出力信号が前記リード・オンリー・メモ
リ回路部の前記各入力信号線にそれぞれ入力され、前記
リード・オンリー・メモリ回路部の各列の直列接続回路
の出力信号を取り出すように成したことを特徴とするリ
ード・オンリー・メモリ回路。 2 前記リード・オンリー・メモリ回路部のプリチャー
ジ用絶縁ゲート電界効果型トランジスタは複数列につい
て共通接続されたものであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のリード・オンリー・メモリ回路。 3 前記リード・オンリー・メモリ回路部の各列の直列
接続回路の出力信号を選択的に取り出すための選択回路
を具備して成る特許請求の範囲第2項記載のリード・オ
ンリー・メモリ回路。
[Scope of Claims] 1. A first insulated gate field effect transistor group arranged in a matrix, selected ones of which are defined as depletion type and the remaining transistors defined as enhancement type. , in each row, the insulated gate field effect transistors are connected in series and connected to a power supply via a precharging insulated gate field effect transistor, and in each column, the gate electrode of the insulated gate field effect transistor located therein is an address decoder circuit unit commonly connected by an input signal line, and a second group of insulated gate field effect transistors arranged in a matrix, a selected one of the transistors being a depletion type; The remaining ones are defined as enhancement type, and in each column, the second group of insulated gate field effect transistors are connected in series and connected to the power supply via a precharging insulated gate field effect transistor, and in each row, there is The gate electrodes of the second insulated gate field effect transistor group located therein are provided with a read-only memory circuit section commonly connected by an input signal line, and the outputs of each row of the address decoder circuit section are connected in common by an input signal line. A signal is input to each of the input signal lines of the read-only memory circuit section, and output signals of the series-connected circuits of each column of the read-only memory circuit section are taken out. Read-only memory circuit. 2. The read-only memory circuit according to claim 1, wherein the insulated gate field effect transistor for precharging of the read-only memory circuit section is commonly connected to a plurality of columns. . 3. The read-only memory circuit according to claim 2, further comprising a selection circuit for selectively extracting the output signals of the series-connected circuits in each column of the read-only memory circuit section.
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