JPS6329396A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JPS6329396A
JPS6329396A JP61171599A JP17159986A JPS6329396A JP S6329396 A JPS6329396 A JP S6329396A JP 61171599 A JP61171599 A JP 61171599A JP 17159986 A JP17159986 A JP 17159986A JP S6329396 A JPS6329396 A JP S6329396A
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JP
Japan
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data line
circuit
signal
mosfets
output
Prior art date
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Application number
JP61171599A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisahiro Moriuchi
久裕 森内
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To attain high speed read by providing an amplifier circuit comprising a couple of MOSFETs of a 2nd conduction type having a comparatively small conductance where gates and drains are connected in crossing and an output circuit receiving an output signal of the amplifier circuit. CONSTITUTION:A read signal is amplified by using an amplifier circuit comprising a couple of MOSFETs of the 1st conduction type receiving a complementary input signal and having a comparatively large conductance and a couple of MOSFETs of the 2nd conduction type provided respectively to the drain of the former couple of the MOSFETs and having a comparatively small conductance where the gates and drains are in cross connection. That is, a data line D00 is coupled with a common data line CD0 via a MOSFETQ11 forming a Y gate and a common source line is connected to an earth potential point of the circuit via a switch MOSFETQ12. Since the signal level required for the output operation is formed at high speed, the operation is quickened.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体記憶装置に関するもので、例えば、
イオン打ち込み法によって書き込みが行われるマスク型
ROM (リード・オンリー・メモリ)に利用して有効
な技術に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor memory device, for example,
The present invention relates to a technique that is effective for use in mask-type ROMs (read-only memories) in which writing is performed by ion implantation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ワード線とデータ線との交叉点に記憶情報に従って記憶
用MOS F ETを形成する横型マスク型ROMが公
知である(例えば、産報出版側、1977年9月30日
付「ICメモリの使い方」新田松雄、大表良−共著、頁
73〜頁76参照)。
A horizontal mask type ROM in which a storage MOS FET is formed at the intersection of a word line and a data line according to stored information is known (for example, Sanpo Publishing, ``How to Use IC Memory'', September 30, 1977) Co-authored by Tamatsuo and Oomote Ryo, see pages 73-76).

このマスク型ROMにあっては、ワード線とデ−夕線と
の交叉点にMOSFETのゲート絶縁膜を厚(形成して
正常に動作しないMOS F ETかあるいはゲート絶
縁膜を薄(形成して正常に動作するMOSFETを形成
することによって、記憶情報を書き込むものである。
In this mask type ROM, either the gate insulating film of the MOSFET is formed too thick at the intersection of the word line and the data line and the MOSFET does not operate properly, or the gate insulating film is formed too thin. Memory information is written by forming a normally operating MOSFET.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本願発明者等は、この発明に先立ってイオン打ち込み法
によってMOS F ETのチャンネル領域表面に、ア
ルミニュウムのデータ線を形成後に、その基板ゲートと
同導電型の不純物を導入することによって、大きなしき
い値電圧を持つような記憶MO3FETを形成すること
によって書き込みを行うマスク型ROMを開発した。こ
の場合、半導体集積回路のはy′最終工程において、上
記イオン打ち込み法により書き込みを行うことができる
Prior to the present invention, the inventors of the present application formed an aluminum data line on the surface of the channel region of a MOSFET by ion implantation, and then introduced an impurity of the same conductivity type as the substrate gate, thereby achieving a large threshold. We have developed a mask-type ROM that performs writing by forming a memory MO3FET that has a value voltage. In this case, writing can be performed by the ion implantation method described above in the y' final step of the semiconductor integrated circuit.

これによって、半導体集積回路の製造工程の共通化が図
れるので製造効率の向上を図ることができる。
This makes it possible to standardize the manufacturing process for semiconductor integrated circuits, thereby improving manufacturing efficiency.

このようなマスク型ROMは、大記憶容量化のために、
多数の記憶素子がマトリックス配置されて構成される。
This kind of mask type ROM has a large storage capacity,
A large number of memory elements are arranged in a matrix.

このため、1つのデータ線には多数の記憶素子が結合さ
れることによって大きな寄生容量を持つようにされる。
Therefore, one data line has a large parasitic capacitance by being coupled to a large number of storage elements.

また、共通のデータ線には、カラムスイッチ回路を介し
て多数のデータ線が選択的に接続されるため、比較的大
きな寄生容量を持つようにされる。したがって、上記記
憶素子の読み出し動作においては、上記大きな寄生容量
のチャージアンプ又はディスチャージ動作を伴うため、
読み出し信号の変化速度が遅くされる。このため、高感
度のセンスアンプを用いてもその出力信号のレベル変化
速度が遅(なって読み出し速度を遅くする原因となって
いる。
Furthermore, since a large number of data lines are selectively connected to a common data line via column switch circuits, it has a relatively large parasitic capacitance. Therefore, in the read operation of the storage element, the charge amplifier or discharge operation of the large parasitic capacitance is involved.
The rate of change of the read signal is slowed down. For this reason, even if a highly sensitive sense amplifier is used, the level change speed of its output signal is slow (this causes a slow reading speed).

この発明の目的は、高速読み出し動作化を実現した半導
体記憶装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory device that achieves high-speed read operation.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、相補的な入力信号を受け、比較的大きなコン
ダクタンスを持つようにされた第1導電型の一対のMO
S F ETと、上記一対のMOSFETのドレインに
それぞれ設けられ、そのゲートとドレインが交差接続さ
れた比較的小さなコンダクタンスを持つようにされた第
2導電型の一対のMOSFETからなる増幅回路によっ
て、読み出し信号の増幅動作を行うものである。
That is, a pair of MOs of the first conductivity type receive complementary input signals and have a relatively large conductance.
The readout is performed by an amplifier circuit consisting of an SFET and a pair of MOSFETs of the second conductivity type, which are respectively provided at the drains of the pair of MOSFETs and whose gates and drains are cross-connected and have a relatively small conductance. It performs signal amplification operation.

〔作 用〕[For production]

上記した手段によれば、上記増幅回路における正帰還ル
ープによって、信号変化が緩やかな入力信号に対して、
高速に立ち上がる出力信号を得ることができる。
According to the above means, the positive feedback loop in the amplifier circuit allows the input signal to have a gradual signal change.
It is possible to obtain an output signal that rises quickly.

〔実施例〕〔Example〕

第1図には、この発明が適用されたマスク型ROMの要
部一実施例の回路図が示されている。この実施例ROM
は、特に制限されないが、公知のCM OS回路の製造
技術によって、単結晶シリコンのような1個の半導体基
板上において形成される。特に制限されないが、集積回
路は、単結晶P型シリコンからなる半導体基板に形成さ
れる。NチャンネルMO3FETは、かかる半導体基板
表面に形成されたソース領域、ドレイン領域及びソース
領域とドレイン領域との間の半導体基板(チャンネル領
域)表面に薄い厚さのゲート絶縁膜を介して形成された
ポリシリコンからなるようなゲート電極から構成される
。PチャンネルMO3FETは、上記半導体基板表面に
形成されたN型ウェル領域に形成される。これによって
、半導体基板は、その上に形成された複数のNチャンネ
ルMO3FETの共通の基板ゲートを構成する。N型ウ
ェル領域は、その上に形成されたPチャンネル領域 S
 F ETの基板ゲートを構成する。
FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of a main part of a mask type ROM to which the present invention is applied. This example ROM
is formed on a single semiconductor substrate such as single-crystal silicon by a known CMOS circuit manufacturing technique, although not particularly limited thereto. Although not particularly limited, the integrated circuit is formed on a semiconductor substrate made of single-crystal P-type silicon. An N-channel MO3FET consists of a source region, a drain region formed on the surface of such a semiconductor substrate, and a polygon film formed on the surface of the semiconductor substrate (channel region) between the source region and the drain region with a thin gate insulating film interposed therebetween. It consists of a gate electrode made of silicon. The P-channel MO3FET is formed in an N-type well region formed on the surface of the semiconductor substrate. Thereby, the semiconductor substrate constitutes a common substrate gate for a plurality of N-channel MO3FETs formed thereon. The N-type well region is formed on the P-channel region S
Configures the substrate gate of the FET.

メモリアレイM−ARYは、例示的に示されている横方
向に配置された複数のワード線WO〜Wnと、縦方向に
配置された複数のデータ線(ビット線又はディシフト&
51)DOO=D01等との交叉点に記憶用MO3FE
’TQmが形成される。
Memory array M-ARY includes a plurality of word lines WO to Wn arranged in the horizontal direction and a plurality of data lines (bit lines or deshift &
51) MO3FE for storage at the intersection with DOO=D01 etc.
'TQm is formed.

この実施例では、特に制限されないが、記憶素子の高密
度化と読み出し動作時の低消費電力化のために、一対の
データ線DOO,DIOとの間に、それらと平行に延長
される共通ソース線csoが設けられる。共通ソース線
csOは、それに対応された上記一対のデータ線DOO
,DIOに、そのドレインが接続された記憶用MO3F
ETQmのソースがそれぞれ共通接続される。また、上
記データ線DIOは、隣りの共通ソース線C3Iに、そ
のソースが結合された記憶用MO3FETのドレインが
共通に接続される。上記共通ソース線C81に対応され
た他の記憶用MOSFETのドレインは、データ1DO
1に接続される。このデータ線DIOには、その隣りに
設けられた共通ソース&IC32に、そのソースが結合
された記憶用MO3FETのドレインが共通に結合され
る。
In this embodiment, although not particularly limited, in order to increase the density of storage elements and reduce power consumption during read operations, a common source is provided between and parallel to a pair of data lines DOO and DIO. A line cso is provided. The common source line csO is connected to the corresponding pair of data lines DOO.
, a memory MO3F whose drain is connected to DIO
The sources of ETQm are connected in common. Furthermore, the drains of the storage MO3FETs whose sources are coupled to the adjacent common source line C3I are commonly connected to the data line DIO. The drain of the other storage MOSFET corresponding to the common source line C81 is connected to the data 1DO.
Connected to 1. The drains of storage MO3FETs whose sources are coupled to a common source &IC32 provided adjacent to the data line DIO are commonly coupled to this data line DIO.

このように、データ線と共通ソース線は交互に配置され
、端部のデータ線DOOを除いて、異なるYアドレスが
割り当てられた記憶用MO3FETのドレインに共通に
接続される。
In this way, the data lines and the common source lines are alternately arranged and, except for the data line DOO at the end, are commonly connected to the drains of the storage MO3FETs assigned different Y addresses.

すなわち、データ線DOOは、Yゲート(カラムスイッ
チ)を構成するMO3FETQI 1を介して共通デー
タ線CDOに結合される。それに対応された共通ソース
線C8Oは、スイッチMO3FETQ12を介して回路
の接地電位点に結合される。また、上記共通ソース線C
8Oに対応された他のデータkiD10は、Yゲートを
構成するMO3FETQ13を介して共通データ線CD
Iに結合される。これらのスイッチMO3FETQ11
〜Q12のゲートには、後述するYデコーダ回路YDC
Rにより形成される選択信号YOが共通に供給される。
That is, the data line DOO is coupled to the common data line CDO via the MO3FET QI 1 forming a Y gate (column switch). The corresponding common source line C8O is coupled to the ground potential point of the circuit via the switch MO3FETQ12. In addition, the common source line C
Other data kiD10 corresponding to 8O is connected to the common data line CD via MO3FETQ13 that constitutes a Y gate.
is coupled to I. These switches MO3FETQ11
~The gate of Q12 is provided with a Y decoder circuit YDC, which will be described later.
A selection signal YO formed by R is commonly supplied.

上記データ線DIOは、また他のYアドレス(Y2)が
割り当てられたYゲートを構成するMO3FETQI 
4を介して共通データ線CD 1 ニ結合される。上記
データ線010の右隣りに配置された共通ソース線C3
Iは、スイッチMO3FETQ15を介して回路の接地
電位点に結合される。この共通ソース線C3lの右隣り
に配置されたデータ線Dotは、Yゲートを構成するM
 O5FETQ16を介して共通データficDOに結
合される。これらのMO3FETQI 4〜Q16のゲ
ートには、上記Yデコーダ回路YDCRにより形成され
る選択信号Y1が供給される。以下、同様なパターンの
繰り返しにより、データ線、共通データ線及びスイッチ
MOSFETが形成される。
The data line DIO is connected to MO3FETQI, which constitutes a Y gate to which another Y address (Y2) is assigned.
4 to the common data line CD 1 . Common source line C3 placed on the right side of the data line 010
I is coupled to the circuit's ground potential via switch MO3FET Q15. The data line Dot arranged on the right side of this common source line C3l is connected to the M
It is coupled to common data ficDO via O5FETQ16. The selection signal Y1 formed by the Y decoder circuit YDCR is supplied to the gates of these MO3FETs QI4 to Q16. Thereafter, data lines, common data lines, and switch MOSFETs are formed by repeating similar patterns.

同じ行に配置された記憶用M OS F E Tのゲー
トは、それに対応されたワード’+1A W O” W
 nにそれぞれ結合される。ワード線wO−W nは、
それぞれ後述するXデコーダ回路XDCRにより形成さ
れた選択信号が供給される。
The gates of the storage MOS FET arranged in the same row are connected to the corresponding word '+1A W O' W
n, respectively. The word line wO-W n is
A selection signal formed by an X decoder circuit XDCR, which will be described later, is supplied to each of them.

この実施例では、上記データ線DOOないしDol及び
共通ソース線C8OないしC32等と、特に制限されな
いが、電源電圧VCCとの間には、ディプレフジョン型
MO3FETCIないしQ7が設けられる。上記データ
線DOOないしDOIに対応されたディプレッション型
MO3FETQ1、Q3、Q5、Q7等は、バイアス電
圧を供給するとともに、その負荷手段として作用し、共
通ソースucsoないしC32に対応されたディプレッ
ション型MO3FETQ2、Q4、Q6等は、共通ソー
ス線を非選択レベルにするバイアス電圧を供給するMO
S F ETとして作用する。
In this embodiment, depression type MO3FETCI to Q7 are provided between the data lines DOO to Dol and the common source lines C8O to C32, etc. and, although not particularly limited, to the power supply voltage VCC. The depletion type MO3FETs Q1, Q3, Q5, Q7, etc. corresponding to the data lines DOO to DOI supply a bias voltage and act as load means, and the depletion type MO3FETs Q2, Q4 corresponding to the common sources ucso to C32 supply a bias voltage and act as load means. , Q6, etc. are MOs that supply a bias voltage to set the common source line to a non-select level.
Acts as SFET.

例えば、Yデコーダ回路YDCRにより、選択信号Y1
が形成されたとき、スイッチMO3FETQ14ないし
Q16がオン状態にされることによって、データ線DI
O,DOI及び共通ソース線C3Iが選択される。この
場合には上記データ線D10.DO1と共通ソース線C
SIとの間にそれぞれ配置される記憶用MO3FETの
みが選択状態にされなければならない。しかし、共通ソ
ースHcsoやC32の電位が回路の接地電位のような
ロウレベルにされていると、上記データ線D10と共通
ソース線CSO及びデータ線DOIと共通ソース線C3
2との間に配置される記憶用MOS F ETの記憶情
報も上記データ線D10及びDOIに現れてしまう。そ
こで、上述のように共通ソース線にも上記ディプレフジ
ョン型MO3FETQ2.Q4.Q6等を設けることに
よって、上記選択された共通ソース線C8Oのみをスイ
・ノチMO3FETQI 5により回路の接地電位を与
え、上記非選択の共通ソース線C8OとC32の電位を
データ線のバイアス電位に等しくさせることによって、
データ1D10.Dotと共通ソース線C3OとC32
との間に配置される記憶用MO3FETの記憶情報に無
関係にオフ状態にさせるものである。
For example, by the Y decoder circuit YDCR, the selection signal Y1
is formed, the switches MO3FETQ14 to Q16 are turned on, so that the data line DI
O, DOI and common source line C3I are selected. In this case, the data line D10. DO1 and common source line C
Only the storage MO3FETs each placed between the SI and the SI must be brought into a selected state. However, if the potentials of the common sources Hcso and C32 are set to a low level like the ground potential of the circuit, the data line D10 and the common source line CSO and the data line DOI and the common source line C3
The storage information of the storage MOS FET arranged between the data line D10 and DOI also appears on the data line D10 and DOI. Therefore, as mentioned above, the depression type MO3FETQ2. Q4. By providing Q6, etc., only the selected common source line C8O is given the circuit ground potential by the Sui-Nochi MO3FET QI5, and the potential of the unselected common source lines C8O and C32 is made equal to the bias potential of the data line. By letting
Data 1D10. Dot and common source lines C3O and C32
This is to turn off the storage MO3FET disposed between the OFF state and the OFF state regardless of the storage information of the storage MO3FET.

上記構成のメモリアレイM−ARYのアドレッシングは
、次の各回路ブロックにより行われる。
Addressing of the memory array M-ARY having the above configuration is performed by each of the following circuit blocks.

外部端子から供給された複数ビットからなるXアドレス
信号AXは、XアドレスバッファXADBに供給され、
外部端子から供給されたアドレス信号と同相の内部アド
レス信号と、逆相の内部アドレス信号からなる相補アド
レス信号を形成する。
An X address signal AX consisting of multiple bits supplied from an external terminal is supplied to an X address buffer XADB,
A complementary address signal consisting of an internal address signal in phase with the address signal supplied from the external terminal and an internal address signal in opposite phase is formed.

qれらの相補アドレス信号は、XデコーダXDCRによ
り解読され、このXデコーダXDCRにより1本のワー
ド線の選択信号が形成される。この実施例では、上記X
アドレスバッファXADBとXデコーダXDCRを合わ
せてχADH−DCRのように表している。
These q complementary address signals are decoded by an X decoder XDCR, and a selection signal for one word line is formed by this X decoder XDCR. In this example, the above
The address buffer XADB and the X decoder XDCR are collectively expressed as χADH-DCR.

外部端子から供給された複数ビットからなるYアドレス
信号AYは、YアドレスバフファYADBに供給され、
外部端子から供給されたアドレス信号と同相の内部アド
レス信号と、逆相の内部アドレス信号からなる相補アド
レス信号を形成する。
A Y address signal AY consisting of multiple bits supplied from an external terminal is supplied to a Y address buffer YADB,
A complementary address signal consisting of an internal address signal in phase with the address signal supplied from the external terminal and an internal address signal in opposite phase is formed.

これらの相補アドレス信号は、YデコーダYDCRによ
り解読され、このYデコーダYDCRにより2本のデー
タ線の選択信号が形成される。この実施例では、上記Y
アドレスバッファYADBとYデコーダYDCRを合わ
せてYADB −DCRのように表している。
These complementary address signals are decoded by a Y decoder YDCR, which forms selection signals for two data lines. In this example, the above Y
The address buffer YADB and Y decoder YDCR are collectively expressed as YADB-DCR.

なお、読み出し動作において、非選択のデータ線に隣接
して配置される共通ソース線は、両者が共にYデコーダ
YDCRの出力信号が共にロウレベルにされるため、各
スイッチMOS F ETが共にオフ状態にされる。こ
のため、1本のワード線に多数の記憶用MOS F E
Tが結合されているにもかかわらず、データ線が選択さ
れた記憶用MOSFETにしかその記憶情報に従った電
流しか流れないため、低消費電力化を図ることができる
In addition, in the read operation, since the output signals of the Y decoder YDCR of both common source lines arranged adjacent to the unselected data line are set to low level, each switch MOS FET is both turned off. be done. Therefore, a large number of storage MOS F E
Even though T is coupled, only the current flowing in accordance with the stored information flows only to the storage MOSFET selected by the data line, so that power consumption can be reduced.

また、共通ソース線のYアドレスに従った選択動作によ
り、データ線に異なるYアドレスが割り当てられた記憶
用M OS F E Tが結合できるから、記憶用MO
S F ETを高密度で配=することができる。
In addition, storage MOSFETs whose data lines are assigned different Y addresses can be combined by a selection operation according to the Y address of the common source line.
SFETs can be arranged in high density.

上記記憶用MO5FETQmは、記憶情報に従って異な
るしきい値電圧を持つようにされる。特に制限されない
が、論理“1”の書き込みが行われる記憶用MOSFE
Tは、適当なマスク手段を用いた選択的なイオン打ち込
み技術によって、そのゲート電極下の半翼体基板(チャ
ンネル領域)4に、その半渾体基板と同じ導電型の不純
物(例えばポロン)が導入されることにより、比較的高
いしきい値電圧を持つようにされる。このようなイオン
打ち込み技術による書き込み工程は、半導体ウェハ上に
形成される半導体集積回路のはソ′最終工程、例えば、
アルミニュウム層からなるデータ線り又は共通ソース1
3 CS形成後のメモリセルであるM OS F E 
T Q mのゲート電極を通しての150KeV程度の
高エネルギーでのイオン打ち込み工程により実施される
。イオン打ち込み等による汚染の回避又は不純物の’7
’ ンタリング等のために′iIA縁膜が残存すること
及びゲート電極がポリサイド構造で厚いことより、高エ
ネルギーイオン打ち込みとされる。このため、基板中に
欠陥が生じ易い、また、アニールが低温(約450℃以
下)でしか行えないので、不純物の活性化及びイオン打
ち込みによって生じた欠陥が十分に行えない。したがっ
て、メモリセルでのリーク電流が増し、ドレイン接合で
のブレークダウン電圧が劣化する。さらに、チャンネル
領域に達する不純物の量が少なくかつバランいてしまう
。つまり、上記書き込みが行われた記憶用M OS F
 E T Q mのしきい値電圧は、2〜3■のような
比較的低く、しかもゲート電極やその表面に形成された
残存する層間絶縁膜の膜厚バラツキにより比較的大きな
バラツキを持つものとされる。一方、上記書き込みが行
われない記憶用MOS F ETのしきい値電圧は、例
えば0.5ないし1■程度と比較的低い電圧にされる。
The storage MO5FETQm has different threshold voltages according to storage information. Although not particularly limited, a storage MOSFE to which logic “1” is written
In T, impurities of the same conductivity type as the semi-plane substrate (for example, poron) are added to the semi-plane substrate (channel region) 4 under the gate electrode by a selective ion implantation technique using a suitable masking means. By introducing this, it is possible to have a relatively high threshold voltage. The writing process using such ion implantation technology is the final process of semiconductor integrated circuits formed on a semiconductor wafer, for example,
Data line or common source 1 made of aluminum layer
3 MOS F E which is a memory cell after CS formation
This is carried out by an ion implantation process at a high energy of about 150 KeV through a gate electrode of T Q m. Avoidance of contamination due to ion implantation, etc. or prevention of impurities
Because the iIA edge film remains for interpolation, etc., and the gate electrode has a thick polycide structure, it is considered to be high-energy ion implantation. Therefore, defects are likely to occur in the substrate, and since annealing can only be performed at low temperatures (approximately 450° C. or lower), defects caused by impurity activation and ion implantation cannot be sufficiently removed. Therefore, the leakage current in the memory cell increases and the breakdown voltage at the drain junction deteriorates. Furthermore, the amount of impurities reaching the channel region is small and unbalanced. In other words, the storage MOS F where the above writing was performed
The threshold voltage of E T Q m is relatively low, such as 2 to 3 cm, and has relatively large variations due to variations in the thickness of the gate electrode and the remaining interlayer insulating film formed on its surface. be done. On the other hand, the threshold voltage of the storage MOS FET to which no writing is performed is set to a relatively low voltage of, for example, about 0.5 to 1.

この実施例では、上記小さなしきい値電圧差しか持たな
い記憶用MOS F ETからの読み出し信号を精度良
く識別するめに、次のダミーセルが設けられる。
In this embodiment, the following dummy cells are provided in order to accurately identify read signals from the storage MOSFETs having only the small difference in threshold voltage.

特に制限されないが、各ワードvAWO〜Wnにそのゲ
ートがそれぞれ結合された例えば2個のダミーMO3F
ETQd、Qd’が並列形aに設けられる。これらのM
 OS F E T Q d 、  Q d ’  は
、ダミーデータ線DDを挟んで配置された一対の共通ソ
ース線C3との間にそれぞれ配置されることによって並
列形態にされる。上記一方のダミーMO3FETQdは
、上記比較的低いしきい値電圧を持つ記憶用MOS F
 ETと同じく形成される。
Although not particularly limited, for example, two dummy MO3Fs whose gates are coupled to each word vAWO to Wn, respectively.
ETQd, Qd' are provided in parallel type a. These M
The OS FET Q d and Q d ' are placed in parallel by being respectively placed between a pair of common source lines C3 placed on both sides of the dummy data line DD. One of the above dummy MO3FETQd is the memory MOS FET having a relatively low threshold voltage.
Formed in the same way as ET.

他方のダミーMO3FETQd’ は、上記比較的高い
しきい値電圧を持つ記憶用MO3FETと同じく形成さ
れる。この高いしきい値電圧を持つようにされたダミー
MO3FETQd”は、ワード線の選択レベル(約2v
程度)に対してオフ状態にされるべき記憶用MOS F
 E Tに生じるリーク電流によるハイレベルの落ち込
みを補償するために設けられる。
The other dummy MO3FET Qd' is formed in the same manner as the storage MO3FET having a relatively high threshold voltage. The dummy MO3FETQd”, which has this high threshold voltage, is connected to the word line selection level (approximately 2v
storage MOS F to be turned off for
It is provided to compensate for a drop in high level due to leakage current occurring in ET.

上記ダミーMO3FETQd、Qd’ が設けられるダ
ミーデータ線DDは、スイッチMO3FETQ20を介
して基準電圧Vrefとして後述するセンスアンプSA
O,SAIに供給される。共通ソース線CSは、スイッ
チMO3FETQI 9゜Q21を介して回路の接地電
位点に結合される。
The dummy data line DD, on which the dummy MO3FETs Qd and Qd' are provided, is connected to the sense amplifier SA, which will be described later, as a reference voltage Vref via a switch MO3FETQ20.
O, supplied to SAI. The common source line CS is coupled to the ground potential point of the circuit via the switch MO3FET QI9°Q21.

上記スイッチMO3FETQI 9〜Q21のゲートに
は、特に制限されないが、Yデコーダ回路YDCRによ
り形成されるダミーMOS F ETの選択信号YDが
供給される。
Although not particularly limited, a selection signal YD for the dummy MOS FET formed by the Y decoder circuit YDCR is supplied to the gates of the switches MO3FETQI9 to Q21.

選択されるべきデータ線がカラムスイッチ回路を介して
共通に接続される共通共通データ線CDOは、差動増幅
回路からなるセンスアンプSAO非反転入力端子(+)
に供給される。センスアンプSAOの反転入力端子(−
)には、ダミーデータ線DDから得られる基準信号Vr
efが供給される。他方の共通データ線CDIに対して
も、上記同様なセンスアンプSAIが設けられる。
A common common data line CDO to which data lines to be selected are commonly connected via a column switch circuit is connected to a non-inverting input terminal (+) of a sense amplifier SAO consisting of a differential amplifier circuit.
supplied to Inverting input terminal of sense amplifier SAO (-
) is a reference signal Vr obtained from the dummy data line DD.
ef is supplied. A sense amplifier SAI similar to the above is also provided for the other common data line CDI.

上記共通データ線に読み出される記憶素子の記憶情報は
、データ線や共通データ線が大きな寄生容量を持つこと
より、その信号の変化が緩やかなものとされる。この実
施例では、読み出し動作の高速化を図るため、上記セン
スアンプSAOとSA1の出力側には、それぞれ次の出
力増幅回路OAOとOAIが設けられる。
Since the data line and the common data line have a large parasitic capacitance, the stored information of the storage element read to the common data line has a gradual change in signal. In this embodiment, in order to speed up the read operation, the following output amplifier circuits OAO and OAI are provided on the output sides of the sense amplifiers SAO and SA1, respectively.

出力増幅回路OAOは、次の各回路素子により構成され
る。上記センスアンプSAOの出力信号は、そのソース
が回路の接地電位に結合されたNチャンネルMO3FE
TQ24のゲートに供給される。また、上記センスアン
プSAOの出力信号は、インバータ回路N1によって反
転され、そのソースが回路の接地電位に結合されたNチ
ャンネルMO3FETQ25のゲートに供給される。こ
れらのMO3FETQ24とQ25のドレインと77a
電圧VCCとの間には、そのゲートとドレインが交差接
続されたPチャンネルM OS F E T Q 22
とQ23が設けられる。上記PチャンネルMO3FET
Q22とQ23は、上記NチャンネルMO3FETQ2
4とQ25の負荷として動作させるために、そのコンダ
クタンスがMOSFETQ24、Q25のそれに比へて
上置小さく設定される。上記負荷としてのPチャンネル
MOS F ETQ22とQ23は、そのゲートとドレ
インが交差接続されることによって、正帰還ループを構
成し可変抵抗素子としての動作を行う。
The output amplifier circuit OAO is composed of the following circuit elements. The output signal of the sense amplifier SAO is an N-channel MO3FE whose source is coupled to the ground potential of the circuit.
Supplied to the gate of TQ24. Further, the output signal of the sense amplifier SAO is inverted by an inverter circuit N1 and supplied to the gate of an N-channel MO3FET Q25 whose source is coupled to the ground potential of the circuit. The drains of these MO3FETs Q24 and Q25 and 77a
A P-channel MOSFET Q 22 whose gate and drain are cross-connected to the voltage VCC is connected to the voltage VCC.
and Q23 are provided. Above P channel MO3FET
Q22 and Q23 are the above N-channel MO3FETQ2
In order to operate it as a load for MOSFETs Q24 and Q25, its conductance is set to be smaller than that of MOSFETs Q24 and Q25. The P-channel MOS FETs Q22 and Q23 serving as the loads have their gates and drains cross-connected to form a positive feedback loop and operate as variable resistance elements.

上記出力増幅回路OAOの出力側Doは、特に制限され
ないが、MOSFETQ25のドレイン側から得られ、
図示しないデータ出力回路DOBに伝えられる。なお、
センスアンプSAIの出力側に設けられる出力増幅回路
OAIも、上記出力増幅回路OAOと同様な回路により
構成される。
The output side Do of the output amplification circuit OAO is obtained from the drain side of MOSFETQ25, although it is not particularly limited.
The signal is transmitted to a data output circuit DOB (not shown). In addition,
The output amplification circuit OAI provided on the output side of the sense amplifier SAI is also constituted by a circuit similar to the output amplification circuit OAO.

この実施例回路の読み出し動作を第2図に示した動作波
形図を参照して、次に説明する。
The read operation of this embodiment circuit will now be described with reference to the operational waveform diagram shown in FIG.

共通データ線CDOに読み出された信号は、共通データ
線CDOや選択されたデータ線が比較的大きな寄生容量
を持つことによって、極めて緩やかに変化する。センス
アンプSAOは、例えば基準電圧V refに対して共
通データ線CDOの電位が高(されると、その出力信号
をロウレベルからハイレベルに変化させる。このとき、
その入力信号の変化が緩やかなことより、センスアンプ
SA0の出力信号の変化も比較的遅くされる。このよう
な増幅出力信号がMOSFETQ24のしきい値電圧(
ロジックスレッショルドVL)に達すると、MO3FE
TQ24が導通を開始する。また、インバータ回路N1
の反転信号がハイレベルからロウレベルに変化すること
によって、MOSFETQ25のコンダクタンスはそれ
に応じて小さくされる。そして、両信号SAOとN1が
交差した後には、MO3FETQ24のコンダクタンス
がMO3FETQ25のコンダクタンスより大きくなる
ように逆転するため、そのドレイン電圧も逆転して差が
大きくなる。これを受けて、PチャンネルMO3FET
Q22のコンダクタンスが小さく、Q23のコンダクタ
ンスが大きくされるように正帰還がかかるため、上記両
MO3FETQ24とQ25のドレイン電圧差が急速に
拡大して、出力信号DOが高速にロウレベルからハイレ
ベルに変化するものとなる。これによって、比較的信号
の変化が緩やかな入力信号に対して急速に変化する出力
信号を得ることができる。
The signal read to the common data line CDO changes extremely slowly because the common data line CDO and the selected data line have a relatively large parasitic capacitance. The sense amplifier SAO changes its output signal from a low level to a high level when the potential of the common data line CDO becomes high, for example, with respect to the reference voltage V ref.At this time,
Since the change in the input signal is gradual, the change in the output signal of the sense amplifier SA0 is also relatively slow. Such an amplified output signal increases the threshold voltage of MOSFETQ24 (
When the logic threshold (VL) is reached, the MO3FE
TQ24 starts conducting. In addition, inverter circuit N1
When the inverted signal of MOSFETQ25 changes from high level to low level, the conductance of MOSFETQ25 is reduced accordingly. Then, after the two signals SAO and N1 intersect, the conductance of MO3FETQ24 is reversed to become larger than the conductance of MO3FETQ25, so the drain voltage is also reversed and the difference becomes large. In response to this, P channel MO3FET
Since the conductance of Q22 is small and positive feedback is applied to increase the conductance of Q23, the drain voltage difference between the MO3FETs Q24 and Q25 increases rapidly, and the output signal DO quickly changes from low level to high level. Become something. This makes it possible to obtain an output signal that changes rapidly in response to an input signal that changes relatively slowly.

なお、MOSFETQ22とQ24及びQ23とQ25
からなる増幅回路のロジックスレフシシルト電圧VTは
、MO3FETQ24及びQ25に比べてMOSFET
Q22及びQ23のコンダクタンスが小さく設定される
ことから、は%’ M 03FETQ24.Q25のし
きい値電圧と等しくなるものである。
In addition, MOSFETQ22 and Q24 and Q23 and Q25
The logic threshold voltage VT of the amplifier circuit consisting of MOSFET Q24 and Q25 is
Since the conductance of Q22 and Q23 is set small, %'M03FETQ24. This is equal to the threshold voltage of Q25.

また、上記実施例回路において、センスアンプSAO及
びSAIとして、上記のようなシングルエンド型の差動
増幅回路に代えて、相補的な出力信号を形成するダブル
エンド型の差動増幅回路を用いた場合には、上記インバ
ータ回路N1を省略して、その相補的な出力信号を直接
的に上記一対のMOSFETQ24.Q25のゲートに
供給すればよい。
Furthermore, in the above embodiment circuit, double-ended differential amplifier circuits that form complementary output signals are used as the sense amplifiers SAO and SAI instead of the single-ended differential amplifier circuits as described above. In this case, the inverter circuit N1 is omitted and its complementary output signal is directly transmitted to the pair of MOSFETs Q24. It is sufficient to supply it to the gate of Q25.

上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りであ
る。すなわち、 (1)比較的大きな寄生容量を持つ共通データ線及びデ
ータ線を通して読み出される信号を受けるセンスアンプ
の出力側に、相補的な入力信号を受け、負荷MOSFE
Tを利用した正帰還ループを持つ増幅回路を設けること
によって、その出力動作に必要な信号レベルを高速に形
成することができるから動作の高速化を実現できるとい
う効果が得られる。
The effects obtained from the above examples are as follows. That is, (1) A load MOSFET that receives a complementary input signal is connected to the output side of a sense amplifier that receives signals read out through a common data line and a data line that have a relatively large parasitic capacitance.
By providing an amplifier circuit having a positive feedback loop using T, the signal level necessary for its output operation can be formed at high speed, so that the effect of realizing high-speed operation can be obtained.

(2)上記(1)により、共通データ線の寄生容量を大
きくしても、高速読み出しが可能にされるから、より多
くのデータ線を接続することができる。これによって、
大記憶容量化を実現できるという効果が得られる。
(2) According to (1) above, high-speed reading is possible even if the parasitic capacitance of the common data line is increased, so more data lines can be connected. by this,
This has the effect of realizing a large storage capacity.

(3)データ線と平行に走るよう構成される記憶用M○
5FETの共通ソース線をY(カラム)選択信号によっ
て選択的に接地することにより、非選択の記憶用M O
S F E Tに電流を流れなくできるから読み出し動
作時の低消費電力化を図ることができるという効果が得
られる。
(3) Memory M○ configured to run parallel to the data line
By selectively grounding the common source line of the 5FETs by the Y (column) selection signal, the unselected storage MO
Since it is possible to prevent current from flowing through S FET, it is possible to achieve the effect that power consumption during a read operation can be reduced.

(4)上記(3)により、共通ソース線に選択機能を持
たせることができるから、データ線に異なるYアドレス
が割り当てられる記憶用MOS F ETを共通に接続
することができる。これによって、データ線の数を減ら
すことができるから、記憶用MO3FETを高密度に形
成することができ、上記(2)と相俟って大記憶容量化
を実現できるという効果が得られる。
(4) According to (3) above, since the common source line can have a selection function, storage MOS FETs whose data lines are assigned different Y addresses can be commonly connected. As a result, the number of data lines can be reduced, so that MO3FETs for storage can be formed with high density, and in combination with the above (2), it is possible to achieve the effect of realizing a large storage capacity.

以上本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、この
発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまで
もない9例えば、出力増幅回路での消費電流を少なくす
るために、上記MO3FETQ24.Q25又はM O
S F E T Q 22とQ23のソースを共通にし
て、メモリアクセスの時にのみオン状態にされるパワー
スイッチMO3FETを介して回路の接地電位又は電源
電圧■ccを供給するものであってもよい。また、1ビ
ツトの単位での読み出しを行う場合、センスアンプSA
O又はSAIをYアドレス信号に従って選択的に動作さ
せ、共通のデータ出カバソファから出力させるものとし
てもよい。さらに、4ビツトないし8ビツト等のように
2″ビツトの単位での読み出しを行う場合には、上記第
1図に示したメモリアレイM−ARY及びセンスアンプ
、データ出カバソファをn/2組設けるものすればよい
Although the present invention has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above-mentioned Examples and can be modified in various ways without departing from the gist of the invention9. In order to reduce the current consumption in the output amplifier circuit, the MO3FETQ24. Q25 or M O
The sources of S F E T Q 22 and Q23 may be made common, and the ground potential or power supply voltage cc of the circuit may be supplied through a power switch MO3FET that is turned on only during memory access. In addition, when reading in units of 1 bit, the sense amplifier SA
O or SAI may be selectively operated according to the Y address signal and output from a common data output sofa. Furthermore, when reading in units of 2'' bits such as 4 bits to 8 bits, n/2 sets of the memory array M-ARY, sense amplifier, and data output cover sofa shown in FIG. 1 are provided. Just do something.

また、メモリアレイ (メモリブロック)の構成は、記
憶用MO3FETは、そのソースが直接回路の接地電位
に接続されるものであってもよい。
Further, in the configuration of the memory array (memory block), the sources of the storage MO3FETs may be directly connected to the ground potential of the circuit.

この場合には、記憶用M OS F E Tのドレイン
は、それぞれ独立した1つのデータ線に結合される。
In this case, the drains of the storage MOS FETs are each coupled to one independent data line.

さらに、記憶用M OS F E Tに対する書き込み
方法は何であってもよい。例えば、記憶用MO3FET
としてFAMO3(フローティングゲート・アバランシ
ェインジェクションMO3FET)等を用いて、その書
き込みを電気的に行うものであってもよい。
Furthermore, any method of writing to the storage MOS FET may be used. For example, MO3FET for memory
The writing may be performed electrically using a FAMO3 (floating gate avalanche injection MO3FET) or the like.

この発明は、マスク型ROM、EPROM (イレーザ
ブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリ)等
のように記憶情報に従って異なる2つのしきい値電圧を
持つようにされた記憶素子からなる半導体記憶装置のよ
うに、共通データ線やデータ線に大きな寄生容量が付加
される各種半導体記憶装置に広(利用できるものである
The present invention is applicable to semiconductor memory devices such as mask-type ROMs and EPROMs (erasable programmable read-only memories), which are composed of memory elements that have two different threshold voltages according to stored information. It can be widely used in various semiconductor memory devices in which a large parasitic capacitance is added to a common data line or a data line.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を節単に説明すれば、下記の通りである
。すなわち、比較的大きな寄生容量を持つ共通データ線
及びデータ線を通して読み出される信号を受けるセンス
アンプの出力側に、相補的な入力信号を受け、負荷MO
S F ETを利用した正帰還ループを持つ増幅回路を
設けることによって、その出力動作に必要な信号レベル
を高速に形成することができるから動作の高速化を実現
できる。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows. That is, the output side of the sense amplifier, which receives signals read out through the common data line and the data line, which have relatively large parasitic capacitance, receives a complementary input signal and connects the load MO.
By providing an amplifier circuit having a positive feedback loop using SFET, the signal level necessary for its output operation can be formed at high speed, so that high-speed operation can be realized.

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

第1図は、この発明が適用されたマスク型ROMの要部
一実施例を示す回路図、 第2図は、その読み出し動作を説明するための波形図で
ある。 M −A RY・・メモリアレイ、XADB −DCR
・・Xアドレスバッフ゛ア・デコーダ、YADB・DC
R・・Yアドレスバッファ・デコーダ、SAO,SAI
・・センスアンプ、OAO,OAI・・出力増幅回路
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a main part of a mask type ROM to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the read operation thereof. M-ARY...Memory array, XADB-DCR
・・X address buffer/decoder, YADB/DC
R...Y address buffer decoder, SAO, SAI
・・Sense amplifier, OAO, OAI・・Output amplification circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、相補的な入力信号を受け、比較的大きなコンダクタ
ンスを持つようにされた第1導電型の一対のMOSFE
Tと、上記一対のMOSFETのドレインにそれぞれ設
けられ、そのゲートとドレインが交差接続された比較的
小さなコンダクタンスを持つようにされた第2導電型の
一対のMOSFETからなる増幅回路と、この増幅回路
の出力信号を受ける出力回路とを具備することを特徴と
する半導体記憶装置。 2、上記相補的な入力信号は、記憶情報に従って比較的
高いしきい値電圧か又は比較的低いしきい値電圧かを持
つようにされた記憶素子がデータ線とワード線との交点
にマトリックス配置されてなるメモリアレイからの読み
出し信号を受けるセンスアンプの出力信号とその反転信
号を形成する反転増幅回路の出力信号であることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。 3、上記記憶素子は、イオン打ち込み法によりそのチャ
ンネル領域に基板ゲートと同導電型の不純物が選択的に
導入されることにより、比較的高いしきい値電圧を持つ
ようにされるものであることを特徴とする特許請求の範
囲第2項記載の半導体記憶装置。
[Claims] 1. A pair of MOSFEs of a first conductivity type that receive complementary input signals and have a relatively large conductance.
an amplifier circuit consisting of a pair of second conductivity type MOSFETs each provided at the drains of the pair of MOSFETs and whose gates and drains are cross-connected to have a relatively small conductance; and this amplifier circuit. and an output circuit that receives an output signal. 2. The complementary input signals are arranged in a matrix at the intersections of data lines and word lines, with memory elements having relatively high threshold voltages or relatively low threshold voltages according to stored information. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the output signal is an output signal of a sense amplifier that receives a read signal from a memory array formed by a memory array, and an output signal of an inverting amplifier circuit that forms an inverted signal of the sense amplifier. 3. The above memory element is made to have a relatively high threshold voltage by selectively introducing impurities of the same conductivity type as the substrate gate into its channel region by ion implantation. A semiconductor memory device according to claim 2, characterized in that:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007040277A (en) * 2005-08-05 2007-02-15 Sanyo Electric Co Ltd Starting relay mounting structure

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