Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3545444B2 - Read-only storage device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3545444B2 - Read-only storage device - Google Patents

Read-only storage device Download PDF

Info

Publication number
JP3545444B2
JP3545444B2 JP314494A JP314494A JP3545444B2 JP 3545444 B2 JP3545444 B2 JP 3545444B2 JP 314494 A JP314494 A JP 314494A JP 314494 A JP314494 A JP 314494A JP 3545444 B2 JP3545444 B2 JP 3545444B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bit line
dummy
cell
read
transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP314494A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07211093A (en
Inventor
平 岩瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP314494A priority Critical patent/JP3545444B2/en
Publication of JPH07211093A publication Critical patent/JPH07211093A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3545444B2 publication Critical patent/JP3545444B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体読み出し専用記憶装置(以下、ROMと記す)に係り、特にメモリセルからの読み出し電位をダミーセルからの読み出し電位と比較してセルデータを読み出すセンスアンプを用いた読み出し回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
ROMのメモリセルのパターンサイズの縮小化を図るために、半導体基板中のN+ 型埋め込み層をセルトランジスタのソース・ドレインに用いることにより、セルアレイ内に素子分離領域をなくすることが可能になる仮想グランド方式のメモリセル(例えば本願出願人の出願に係る特願平3−332071号の「読出専用メモリ」)が用いられるようになった。
【0003】
この仮想グランド方式のメモリセルに対するデータ“0”、“1”のプログラムは、メモリセルのチャネル領域にボロンイオンを注入するか否かによってセルトランジスタの閾値VTHを制御することにより行う。
【0004】
図5は、仮想グランド方式のメモリセルを用いたCMOS型のマスクROMにおける一部を示す回路図である。
図5において、NチャネルMOSトランジスタからなるセルトランジスタ(本体セル)51は行列状に配列されてメモリセルアレイ50を構成しており、このメモリセルアレイは複数個のメモリセルブロックに分割されている。
【0005】
52は上記メモリセルアレイにおける同一行のROMセル51のゲートに共通に接続されているワード線であり、代表的に1本のみ示している。このワード線52は、ロウデコーダ(図示せず)により選択され、ワード線駆動信号が供給される。
【0006】
53は上記メモリセルアレイ50における同一列のROMセルのドレインに共通に接続されているビット線であり、代表的に1本のみ示している。
また、上記ROMでは、例えば2個のメモリセルブロックで1つのビット線 (金属配線)53を共用すると共に1つの仮想グランド線(金属配線)54を共用している。
【0007】
そして、この2個のメモリセルブロックを択一的に選択するために、各メモリセルブロックの一端とビット線53とを選択的に接続するようにブロック選択用のトランジスタ55を直列に接続し、各メモリセルブロックの他端と仮想グランド線とを選択的に接続するようにブロック選択用のトランジスタ56を直列に接続している。上記ブロック選択用トランジスタ55、56はブロック選択線57、58により制御される。
【0008】
この結果、選択状態のメモリセルブロックから、選択セルの書込み状態/非書込み状態に対応して“H”レベルまたは“L”レベルの読み出し出力が得られる。
【0009】
10はカラム選択用のエンハンスメント型Nチャネルトランジスタ、11はビット線トランスファゲート用のエンハンスメント型Nチャネルトランジスタ、12はビット線電位およびパワーダウン制御信号PDが入力し、出力を前記ビット線トランスファゲート用トランジスタ11のゲートに供給するフィードバック用の二入力ノアゲートである。
【0010】
13はゲート・ドレイン相互が接続されたビット線負荷用のエンハンスメント型Pチャネルトランジスタ、14はセンス線である。
上記したビット線トランスファゲート用トランジスタ11、フィードバック用ノアゲート12およびは負荷用トランジスタ13は、ビット線の電位振幅をレベルシフト・増幅する作用を有する。
【0011】
15は、本体セル51からの読み出し電位をダミーセル回路側からの読み出し電位(基準電位Vref )と比較して増幅することにより、本体セル51が書込み状態であるか否かを判別するする差動型センスアンプである。
【0012】
上記ダミーセル回路側において、51aはダミーセル、53aはダミービット線、10aはダミービット線選択用のエンハンスメント型Nチャネルトランジスタであり、そのゲートには読み出し電位VCCが印加される。
【0013】
11aはダミービット線に直列に挿入接続されたトランスファゲート用のエンハンスメント型Nチャネルトランジスタ、12aは上記トランスファゲートに対するフィードバック用の二入力ノアゲート、13aはゲート・ドレイン相互が接続されたダミービット線負荷用のエンハンスメント型Pチャネルトランジスタ、14aはダミーセル側センス線である。
【0014】
次に、図5の読み出し回路における本体セル51からの読み出し電位とダミーセル回路側からの基準電位Vref について簡単に説明する。
選択された本体セル51が書込み状態(オフ状態)であると、カラム選択用トランジスタ10がオン状態の時にビット線53の電位は高レベル“H”になる。上記とは逆に、選択された本体セル51が非書込み状態(オン状態)であると、カラム選択用トランジスタ10がオン状態の時にビット線53の電位は低レベル“L”になる。
【0015】
ここで、ダミーセル51a、ダミービット線選択用トランジスタ10aおよびダミービット線トランスファゲート用トランジスタ11aの各サイズ(チャネル幅W/チャネル長L)を、それぞれ対応して、本体セル51、本体セル側のカラム選択用トランジスタ10およびビット線トランスファゲート用トランジスタ11の各サイズと同一に設定しておくものとする。
【0016】
従って、ダミーセル51を非書込み状態に設定すると共にその制御ゲートに読み出し電位VCCを与えることにより、選択された本体セル51が非書込み状態である場合にビット線53およびダミービット線53aには同じ電流量の電流が流れることになる。
【0017】
そこで、ダミーセル側ビット線負荷用トランジスタ13aのサイズを本体セル側ビット線負荷用トランジスタ13のサイズよりも大きく設定する(例えばチャネル幅Wを2倍に設定する)ことにより、ダミーセル側ビット線負荷用トランジスタ13aのコンダクタンスを本体セル側ビット線負荷用トランジスタ13のコンダクタンスよりも高く設定しておく。これにより、ダミーセル側センス線14aの基準電位Vref が、本体セル側センス線14の低レベルよりも高く、本体セル側センス線14の高レベルよりも低い値(本体セル側センス線14の低レベルと高レベルとの中間電位)となるように設定することが可能になる。
【0018】
上記ROMにおいて、セルトランジスタ51は、回路動作のマージンを考慮すると、その閾値VTHを極力高く設定することが望ましく、また、製造時のバーンイン・テストなどにおいて、電源電圧の仕様の上限(例えば5.0±0.5Vの仕様では、5.5V)でもROMが正常に動作することが要求されるので、セルトランジスタの閾値VTHは8V以上であることが望ましい。
【0019】
しかし、セルトランジスタ51の閾値VTHを8V以上にするために高濃度のイオン注入を行うと、基板の結晶格子にダメージが加わり、セルトランジスタ51のソース・ドレイン間にリーク電流が流れ、ROMの製造歩留りが低下することが分かっており、実際は、セルトランジスタ51の閾値VTHは5V程度に設定している。
【0020】
図6は、上記本体セル51からの読み出し電位の“H”レベル、“L”レベルとダミーセル回路側からの基準電位Vref について、電源電位(VCC)依存性を示す。
【0021】
本体セル51から“H”レベルを読み出す際のVCC依存性は、書き込み状態のセルトランジスタの閾値VTHが約5Vであるので、VCCが5Vを越えると書き込み状態のセルトランジスタにリーク電流が流れ始めて“H”レベルが低下し、特性の傾きが途中から緩やかになる(特性が折れ曲がる)。
【0022】
これに対して、本体セル51から“L”レベルを読み出す際のVCC依存性は、VCCが5Vを越えても非書き込み状態のセルトランジスタにリーク電流は殆んど流れないので、特性が折れ曲がることはない。
【0023】
一方、基準電位Vref のVCC依存性は、本体セル51から“L”レベルを読み出す際と殆んど同程度の電流がダミーセルに流れるので、ダミーセルにリーク電流は殆んど流れないので、特性が折れ曲がることはない。
【0024】
従って、電源電位VCCを高くしていくと、本体セル51からの読み出し電位の“H”レベルと基準電位Vref とが交差するので正常な動作を期待できなくなり、使用可能な電源電位の上限が低くなる。
【0025】
そこで、本体セル51から“H”レベルを読み出す際の動作マージンを増加させるために、基準電位Vref のVCC依存性が“H”レベル読み出し時のVCC依存性と同様に折れ曲がるように設定することが考えられるが、逆に、“L”レベル読み出し時の動作マージンが低下するので、好ましくない。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来のROMは、セルトランジスタの閾値VTHを比較的低く設定した場合に、電源電位VCCがセルトランジスタの閾値VTHを越えると、本体セルからの読み出し電位の“H”レベルと基準電位Vref とが交差して正常な動作を期待できなくなり、安定動作が可能な電源電位の上限が低くなるという問題があった。
【0027】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、セルトランジスタの閾値VTHを比較的低く設定した場合でも、安定動作が可能な電源電位の上限を高くし得る読み出し専用記憶装置を提供することを目的とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】
本発明は、メモリセルからビット線に読み出された電位をダミーセルからダミービット線に読み出された電位と比較してセルデータを読み出すセンスアンプを用いた読み出し専用記憶装置において、メモリセルアレイにおける書込み状態のセルトランジスタの閾値を等価的に検出してビット線負荷を制御することにより、セルトランジスタからの読み出し電位の電源電位依存性を補償する電源依存性補償回路を具備することを特徴とする。
【0029】
【作用】
セルトランジスタの閾値VTHを比較的低く設定した場合に、電源電位VCCがセルトランジスタの閾値VTHを越えると、書き込み状態のセルトランジスタにリーク電流が流れる。この状態を電源依存性補償回路が検出してビット線負荷トランジスタをオンにするので、セルトランジスタのリーク電流を補うようになる。
従って、本体セルから"H"レベルを読み出す際のVCC依存性が折れ曲がらなくなり、安定動作が可能な電源電位の上限が高くなる。
【0030】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施例として、仮想グランド方式のメモリセルを用いたCMOS型のマスクROMの一部を示している。
【0031】
このROMは、図5を参照して前述した従来のROMと比べて、書込み状態のセルトランジスタの閾値を検出してビット線負荷(必要に応じて、さらにダミービット線負荷)を制御することにより、セルトランジスタからの読み出し電位の電源電位依存性を補償する電源依存性補償回路が付加されている点が異なり、その他は同じであるので図5中と同一符号を付している。
【0032】
即ち、図1において、50はROMセル51が行列状に配列されたメモリセルアレイであり、このメモリセルアレイ50における同一行のセルトランジスタ53のゲートに共通にワード線52が接続され、上記メモリセルアレイ50における同一列のセルトランジスタ51のドレインに共通にビット線53が接続されている。
【0033】
本例では、メモリセルアレイ50は複数個のメモリセルブロックに分割されており、例えば2個のメモリセルブロックで1つのビット線(金属配線)53を共用すると共に1つの仮想グランド線(図示せず)を共用し、この2個のメモリセルブロックを択一的に選択するために、ブロック選択用トランジスタ(図示せず)が接続されている。
【0034】
10はカラム選択用のエンハンスメント型Nチャネルトランジスタ、11はビット線トランスファゲート用のエンハンスメント型Nチャネルトランジスタ、12はビット線電位およびパワーダウン制御信号PDが入力し、出力を前記ビット線トランスファゲート用トランジスタ11のゲートに供給するフィードバック用の二入力ノアゲートである。
【0035】
13はゲート・ドレイン相互が接続されたビット線負荷用のエンハンスメント型Pチャネルトランジスタ、14はセンス線である。
15は本体セル51からの読み出し電位をダミーセル回路側からの読み出し電位(基準電位Vref )と比較して増幅することにより、本体セル51が書込み状態であるか否かを判別するする差動型センスアンプである。
【0036】
上記ダミーセル回路側において、51aは前記メモリセル51と同じ構造を有し、非書込み状態のメモリセル51と等価な閾値を有し、ゲートに読み出し電位が印加される第1のダミーセルトランジスタ、53aはこの第1のダミーセルトランジスタ51aのソースあるいはドレインに接続された第1のダミービット線、10aは第1のダミービット線選択用のエンハンスメント型Nチャネルトランジスタであり、そのゲートには読み出し電位VCCが印加される。11aは第1のダミービット線53aに直列に挿入接続されたトランスファゲート用のエンハンスメント型Nチャネルトランジスタ、12aは上記トランスファゲート11aに対するフィードバック用の二入力ノアゲート、13aはゲート・ドレイン相互が接続されたダミービット線負荷用のエンハンスメント型Pチャネルトランジスタ、14aはダミーセル側センス線である。
【0037】
なお、前記メモリセルアレイ50のワード線52を選択するロウデコーダ、カラム選択トランジスタ10を制御する列デコーダなどは、図示を省略している。
一方、前記電源依存性補償回路は、セルトランジスタ閾値検知回路22、負荷制御回路24を含み、例えば図2に示すように構成される。
【0038】
図2に示す電源依存性補償回路において、53bは第2のダミービット線、51bはこの第2のダミービット線53bにソースあるいはドレインが接続され、前記メモリセル51と同じ構造を有し、書き込み状態のメモリセルと同じ閾値を有するようにイオン注入が行われ、ゲートに読み出し電位VCCが印加される第2のダミーセルトランジスタ、10bは第2のダミービット線選択用のエンハンスメント型Nチャネルトランジスタであり、そのゲートには読み出し電位VCCが印加される。11bは第2のダミービット線53bに直列に挿入接続されたトランスファゲート用のエンハンスメント型Nチャネルトランジスタ、12bは上記トランスファゲート11bに対するフィードバック用の二入力ノアゲートである。
【0039】
21はゲートが接地電位VSSに接続された第2のダミービット線負荷用のエンハンスメント型Pチャネルトランジスタであり、後述するように第2のダミーセルトランジスタ51bからの“H”レベル読み出し時に発生するリーク電流の検出感度をよくするために、そのサイズを十分に小さくしておくことが望ましい。
【0040】
22はデータ読み出し時に上記第2のダミービット線53bに流れる電流に基づいて前記第2のダミーセルトランジスタ51bの閾値を検出することにより等価的にセルトランジスタ51の閾値を検出するセルトランジスタ閾値検知回路である。
【0041】
このセルトランジスタ閾値検知回路22は、例えば前記第2のダミービット線負荷用トランジスタ21のドレイン電位が入力する二段接続されたインバータ回路23からなり、制御信号Bを出力する。
【0042】
24は上記セルトランジスタ閾値検知回路22の検知出力Bを受けて前記ビット線53の負荷および第1のダミービット線53aの負荷を制御する負荷制御回路である。この負荷制御回路24は、VCCノードと前記センス線14との間に直列に接続された2個のPMOSトランジスタP1およびP2と、VCCノードと前記ダミーセンス線14aとの間に直列に接続された2個のPMOSトランジスタP1aおよびP2aからなる。
【0043】
この場合、上記2個のPMOSトランジスタP1およびP2のうち、トランジスタP1のゲートは前記制御信号Bが与えられ、トランジスタP2のゲートはそのドレイン(センス線14との接続ノード)に接続されている。また、前記2個のPMOSトランジスタP1aおよびP2aのうち、トランジスタP1aのゲートは前記制御信号Bが与えられ、トランジスタP2aのゲートはそのドレイン (ダミーセンス線14aとの接続ノード)に接続されている。
【0044】
次に、上記ROMのデータ読み出し動作について図3および図4を参照しながら説明する。
図3は、前記セルトランジスタ閾値検知回路22の制御信号B出力のVCC依存性を示しており、図4は、前記セルトランジスタ51からの読み出し電位の“H”レベル、“L”レベルとダミーセル回路側からの基準電位Vref についてVCC依存性を示している。
【0045】
このROMのデータ読み出し動作は、基本的には図5に示したROMの動作と同様であるが、新たに付加されている電源依存性補償回路の動作が加わる。
即ち、上記マスクROMにおいては、セルトランジスタ51の閾値VTHを比較的低く設定した場合に、電源電位VCCがセルトランジスタ51の閾値VTHを越えると、書き込み状態のセルトランジスタにリーク電流が流れる。
【0046】
この際、VCCがVTHを越えると、セルトランジスタ閾値検知回路22の制御信号B出力が“H”レベルから“L”レベルに反転する。これにより前記PMOSトランジスタP1およびP1aがそれぞれオン状態になり、ビット線43の負荷電流および第1のダミービット線53aの負荷電流が大きくなる。この場合、負荷制御回路24の4個のPMOSトランジスタのサイズを適切に設定しておけば、セルトランジスタ51のリーク電流を補うようになる。
【0047】
従って、リーク電流が流れ始めることによって“H”レベルが低下することがなくなり、特性の傾きが途中から緩やかになる(特性が折れ曲がる)ことがなくなり、安定動作が可能な電源電位の上限が低くなる。
【0048】
なお、負荷制御回路24における第1のダミーセンス線14a側に接続されている2個のPMOSトランジスタP1aおよびP2aは、必ずしも用いなくてもよい。
【0049】
また、前記電源依存性補償回路は、少なくとも第2のダミービット線53bおよび第2のダミーセルトランジスタ51bを具備することにより、セルトランジスタ閾値検知回路22によりセルトランジスタ51の閾値を等価的に検出することが可能である。
【0050】
また、上記実施例では、仮想グランド方式のメモリセルを用いたROMを示したが、従来のノア型ROMにおいてもセルトランジスタの閾値VTHをVCC付近に設定する場合には本発明を適用できる。
【0051】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、セルトランジスタの閾値VTHを比較的低く設定した場合でも、安定動作が可能な電源電位の上限を高くし得るROMを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るマスクROMの一部を示す回路図。
【図2】図1中の電源依存性補償回路の一具体例を示す回路図。
【図3】図2中のセルトランジスタ閾値検知回路の制御信号B出力のVCC依存性を示す図。
【図4】図1のマスクROMにおけるセルトランジスタからの読み出し電位の“H”レベル、“L”レベルとダミーセル回路側からの基準電位Vref についてVCC依存性を示す図。
【図5】従来のマスクROMの一部を示す回路図。
【図6】図5のマスクROMにおけるセルトランジスタからの読み出し電位の“H”レベル、“L”レベルとダミーセル回路側からの基準電位Vref についてVCC依存性を示す図。
【符号の説明】
10…カラム選択用トランジスタ、11…ビット線トランスファゲート用トランジスタ、12…ノアゲート、13…ビット線負荷トランジスタ、14…センス線、10a…第1のダミービット線選択用トランジスタ、11a…第1のダミービット線トランスファゲート用トランジスタ、12、12a…ノアゲート、13a…ダミービット線負荷トランジスタ、14a…ダミーセンス線、15…センスアンプ、10b…第2のダミービット線選択用トランジスタ、11b…第2のダミービット線トランスファゲート用トランジスタ、22…セルトランジスタ閾値検知回路、24…負荷制御回路、51…セルトランジスタ、51a…第1のタミーセルトランジスタ、51b…第2のタミーセルトランジスタ、53…ビット線、53a…第1のダミービット線、53b…第2のダミービット線。
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a semiconductor read-only storage device (hereinafter, referred to as a ROM), and more particularly to a read circuit using a sense amplifier that reads cell data by comparing a read potential from a memory cell with a read potential from a dummy cell.
[0002]
[Prior art]
By using an N + type buried layer in a semiconductor substrate for the source / drain of the cell transistor in order to reduce the pattern size of the memory cell of the ROM, it becomes possible to eliminate the element isolation region in the cell array. A ground-type memory cell (for example, “read-only memory” of Japanese Patent Application No. 3-332701 filed by the present applicant) has been used.
[0003]
The programming of the data "0" and "1" for the memory cell of the virtual ground system is performed by controlling the threshold value VTH of the cell transistor depending on whether boron ions are implanted into the channel region of the memory cell.
[0004]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a part of a CMOS type mask ROM using memory cells of a virtual ground system.
In FIG. 5, a cell transistor (body cell) 51 composed of an N-channel MOS transistor is arranged in a matrix to form a memory cell array 50, and this memory cell array is divided into a plurality of memory cell blocks.
[0005]
Reference numeral 52 denotes a word line commonly connected to the gates of the ROM cells 51 in the same row in the memory cell array, and only one word line is typically shown. The word line 52 is selected by a row decoder (not shown), and is supplied with a word line drive signal.
[0006]
Reference numeral 53 denotes a bit line commonly connected to the drains of the ROM cells in the same column in the memory cell array 50, and only one bit line is typically shown.
In the ROM, for example, one memory cell block shares one bit line (metal wiring) 53 and one virtual ground line (metal wiring) 54.
[0007]
Then, in order to alternatively select the two memory cell blocks, block selection transistors 55 are connected in series so as to selectively connect one end of each memory cell block and the bit line 53, Block selection transistors 56 are connected in series so as to selectively connect the other end of each memory cell block and the virtual ground line. The block selecting transistors 55 and 56 are controlled by block selecting lines 57 and 58.
[0008]
As a result, an "H" level or "L" level read output is obtained from the selected memory cell block in accordance with the write state / non-write state of the selected cell.
[0009]
Reference numeral 10 denotes an enhancement N-channel transistor for selecting a column, 11 denotes an enhancement N-channel transistor for a bit line transfer gate, 12 denotes a bit line potential and a power-down control signal PD, and outputs the bit line transfer gate transistor. This is a two-input NOR gate for feedback supplied to 11 gates.
[0010]
Reference numeral 13 denotes an enhancement-type P-channel transistor for a bit line load whose gate and drain are connected to each other, and 14 denotes a sense line.
The above-described bit line transfer gate transistor 11, feedback NOR gate 12, and load transistor 13 have a function of level-shifting and amplifying the potential amplitude of the bit line.
[0011]
Reference numeral 15 denotes a differential type that determines whether or not the main body cell 51 is in a write state by amplifying a read potential from the main cell 51 by comparing it with a read potential (reference potential Vref) from the dummy cell circuit side. It is a sense amplifier.
[0012]
On the dummy cell circuit side, 51a is a dummy cell, 53a is a dummy bit line, 10a is an enhancement N-channel transistor for selecting a dummy bit line, and a read potential VCC is applied to its gate.
[0013]
11a is an enhancement type N-channel transistor for a transfer gate inserted and connected in series with the dummy bit line, 12a is a two-input NOR gate for feedback to the transfer gate, and 13a is a dummy bit line load having a gate and a drain connected to each other. 14a is a dummy cell side sense line.
[0014]
Next, the read potential from the main body cell 51 and the reference potential Vref from the dummy cell circuit side in the read circuit of FIG. 5 will be briefly described.
When the selected main body cell 51 is in the write state (off state), the potential of the bit line 53 becomes high level “H” when the column selection transistor 10 is in the on state. Conversely, when the selected main body cell 51 is in the non-writing state (ON state), the potential of the bit line 53 becomes low level “L” when the column selection transistor 10 is in the ON state.
[0015]
Here, the respective sizes (channel width W / channel length L) of the dummy cell 51a, the dummy bit line selection transistor 10a, and the dummy bit line transfer gate transistor 11a correspond to the main cell 51 and the column on the main cell side, respectively. The size of each of the selection transistor 10 and the bit line transfer gate transistor 11 is set to be the same.
[0016]
Thus, by providing a read potential VCC to the control gate and sets the dummy cells 51 a to a non-write state, the same to the bit line 53 and the dummy bit line 53a when the body cell 51 selected is non-written state An amount of current flows.
[0017]
Therefore, the size of the dummy cell-side bit line load transistor 13a is set to be larger than the size of the main body cell-side bit line load transistor 13 (for example, the channel width W is set to twice), so that the dummy cell-side bit line load transistor 13a is set. The conductance of the transistor 13a is set higher than the conductance of the transistor 13 for the bit line load on the main body cell side. Accordingly, the reference potential Vref of the dummy cell side sense line 14a is higher than the low level of the main body cell side sense line 14 and lower than the high level of the main body cell side sense line 14 (low level of the main body cell side sense line 14). And a high level).
[0018]
In the above-mentioned ROM, it is desirable to set the threshold value VTH of the cell transistor 51 as high as possible in consideration of a circuit operation margin. In addition, in a burn-in test or the like at the time of manufacturing, the upper limit of the power supply voltage specification (for example, 5. In the specification of 0 ± 0.5 V, the ROM is required to operate normally even at 5.5 V), so the threshold value VTH of the cell transistor is desirably 8 V or more.
[0019]
However, if high-concentration ion implantation is performed to increase the threshold value VTH of the cell transistor 51 to 8 V or more, the crystal lattice of the substrate is damaged, and a leak current flows between the source and the drain of the cell transistor 51. It is known that the yield decreases, and in practice, the threshold value VTH of the cell transistor 51 is set to about 5V.
[0020]
FIG. 6 shows the power supply potential (VCC) dependence of the "H" level and "L" level of the read potential from the main body cell 51 and the reference potential Vref from the dummy cell circuit side.
[0021]
The VCC dependency when reading the “H” level from the main body cell 51 is such that, when the threshold VTH of the cell transistor in the written state is about 5 V, when VCC exceeds 5 V, a leak current starts flowing through the cell transistor in the written state. The H "level decreases, and the characteristic slope becomes gentle from the middle (the characteristic is bent).
[0022]
On the other hand, when the "L" level is read from the main body cell 51, the dependence on VCC is such that even if VCC exceeds 5 V, almost no leakage current flows through the non-written cell transistor, so that the characteristics are bent. There is no.
[0023]
On the other hand, the VCC dependency of the reference potential Vref is such that almost the same current flows to the dummy cell as when the "L" level is read from the main cell 51, and almost no leak current flows to the dummy cell. It will not bend.
[0024]
Therefore, when the power supply potential VCC is increased, the "H" level of the read potential from the main cell 51 crosses the reference potential Vref, so that normal operation cannot be expected, and the upper limit of the usable power supply potential is low. Become.
[0025]
Therefore, in order to increase the operation margin when reading the "H" level from the main body cell 51, it is necessary to set the VCC dependency of the reference potential Vref to bend in the same manner as the VCC dependency at the time of reading the "H" level. It is conceivable, however, that the operation margin at the time of "L" level reading is reduced, which is not preferable.
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional ROM, when the power supply potential VCC exceeds the threshold value VTH of the cell transistor when the threshold value VTH of the cell transistor is set relatively low, the "H" level of the read potential from the main body cell and the reference potential There is a problem that normal operation cannot be expected due to the intersection of Vref and the upper limit of the power supply potential at which stable operation is possible.
[0027]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problem, and provides a read-only memory device capable of increasing the upper limit of a power supply potential that enables stable operation even when the threshold value VTH of a cell transistor is set relatively low. The purpose is to:
[0028]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a read-only memory device using a sense amplifier for reading cell data by comparing a potential read from a memory cell to a bit line with a potential read from a dummy cell to a dummy bit line. by control the bit line load threshold states of the cell transistor equivalently detect and, with characterized by including the power-dependent compensation circuitry for compensating the power supply voltage dependency of the read potential from cell transistor I do.
[0029]
[Action]
When the threshold value VTH of the cell transistor is set relatively low and the power supply potential VCC exceeds the threshold value VTH of the cell transistor, a leak current flows through the cell transistor in the written state. Since this state is detected by the power supply dependency compensating circuit and the bit line load transistor is turned on, the leak current of the cell transistor is compensated.
Therefore, the VCC dependency at the time of reading the "H" level from the main body cell does not bend, and the upper limit of the power supply potential at which stable operation is possible is increased .
[0030]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a part of a CMOS type mask ROM using a virtual ground type memory cell as a first embodiment of the present invention.
[0031]
Compared to the conventional ROM described above with reference to FIG. 5, this ROM detects the threshold value of the cell transistor in the written state and controls the bit line load (and, if necessary, the dummy bit line load). The difference is that a power supply dependency compensating circuit for compensating the power supply potential dependency of the read potential from the cell transistor is added, and the other components are the same.
[0032]
That is, in FIG. 1, reference numeral 50 denotes a memory cell array in which ROM cells 51 are arranged in a matrix, and a word line 52 is commonly connected to the gates of the cell transistors 53 in the same row in the memory cell array 50. , The bit line 53 is commonly connected to the drains of the cell transistors 51 in the same column.
[0033]
In this example, the memory cell array 50 is divided into a plurality of memory cell blocks. For example, one memory cell block shares one bit line (metal wiring) 53 and one virtual ground line (not shown). ) Are shared, and a block selection transistor (not shown) is connected to select the two memory cell blocks alternatively.
[0034]
Reference numeral 10 denotes an enhancement N-channel transistor for selecting a column, 11 denotes an enhancement N-channel transistor for a bit line transfer gate, 12 denotes a bit line potential and a power-down control signal PD, and outputs the bit line transfer gate transistor. This is a two-input NOR gate for feedback supplied to 11 gates.
[0035]
Reference numeral 13 denotes an enhancement-type P-channel transistor for a bit line load whose gate and drain are connected to each other, and 14 denotes a sense line.
Numeral 15 denotes a differential type sense circuit that determines whether or not the main body cell 51 is in a write state by amplifying a read potential from the main body cell 51 by comparing it with a read potential (reference potential Vref) from the dummy cell circuit side. It is an amplifier.
[0036]
On the side of the dummy cell circuit, 51a has the same structure as the memory cell 51, has a threshold value equivalent to that of the memory cell 51 in a non-written state, and is a first dummy cell transistor having a gate to which a read potential is applied. The first dummy bit line 10a connected to the source or drain of the first dummy cell transistor 51a is an enhancement N-channel transistor for selecting the first dummy bit line, and the read potential VCC is applied to its gate. Is done. 11a is an enhancement type N-channel transistor for a transfer gate inserted in series with the first dummy bit line 53a, 12a is a two-input NOR gate for feedback to the transfer gate 11a, and 13a is a gate-drain connected to each other. An enhancement type P-channel transistor for loading a dummy bit line, 14a is a sense line on the dummy cell side.
[0037]
A row decoder for selecting the word line 52 of the memory cell array 50, a column decoder for controlling the column selection transistor 10, and the like are not shown.
On the other hand, the power supply dependency compensation circuit includes a cell transistor threshold value detection circuit 22 and a load control circuit 24, and is configured as shown in FIG. 2, for example.
[0038]
In the power supply dependency compensating circuit shown in FIG. 2, 53b is a second dummy bit line, 51b is connected to the source or drain of the second dummy bit line 53b, and has the same structure as the memory cell 51. Ion implantation is performed so as to have the same threshold value as that of the memory cell in the state, and the read potential VCC is applied to the gate. The second dummy cell transistor 10b is an enhancement N-channel transistor for selecting a second dummy bit line. The read potential VCC is applied to the gate. 11b is an enhancement type N-channel transistor for a transfer gate inserted in series with the second dummy bit line 53b, and 12b is a two-input NOR gate for feedback to the transfer gate 11b.
[0039]
21 is an enhancement type P-channel transistor for the second dummy bit line load Gate is connected to the ground potential VSS, and is generated when "H" level read from the second dummy cell transistors 51b as described below In order to improve the detection sensitivity of the leak current, it is desirable to make the size sufficiently small.
[0040]
Reference numeral 22 denotes a cell transistor threshold detection circuit that detects the threshold of the cell transistor 51 equivalently by detecting the threshold of the second dummy cell transistor 51b based on the current flowing through the second dummy bit line 53b during data reading. is there.
[0041]
The cell transistor threshold value detection circuit 22 includes, for example, a two-stage connected inverter circuit 23 to which the drain potential of the second dummy bit line load transistor 21 is input, and outputs a control signal B.
[0042]
Reference numeral 24 denotes a load control circuit that receives the detection output B of the cell transistor threshold value detection circuit 22 and controls the load on the bit line 53 and the load on the first dummy bit line 53a. The load control circuit 24 includes two PMOS transistors P1 and P2 connected in series between a VCC node and the sense line 14, and a series connection between the VCC node and the dummy sense line 14a. It consists of two PMOS transistors P1a and P2a.
[0043]
In this case, of the two PMOS transistors P1 and P2, the gate of the transistor P1 is supplied with the control signal B, and the gate of the transistor P2 is connected to its drain (connection node to the sense line 14). Further, of the two PMOS transistors P1a and P2a, the gate of the transistor P1a is supplied with the control signal B, and the gate of the transistor P2a is connected to its drain (connection node with the dummy sense line 14a).
[0044]
Next, the data read operation of the ROM will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 shows the VCC dependency of the control signal B output of the cell transistor threshold value detection circuit 22. FIG. 4 shows the "H" level and "L" level of the read potential from the cell transistor 51 and the dummy cell circuit. It shows the VCC dependence of the reference potential Vref from the side.
[0045]
The operation of reading data from the ROM is basically the same as the operation of the ROM shown in FIG. 5, but additionally includes the operation of a newly added power supply dependency compensation circuit.
That is, in the above mask ROM, when the threshold voltage VTH of the cell transistor 51 is set relatively low and the power supply potential VCC exceeds the threshold value VTH of the cell transistor 51, a leak current flows through the cell transistor in the written state.
[0046]
At this time, when VCC exceeds VTH, the control signal B output of the cell transistor threshold value detection circuit 22 is inverted from "H" level to "L" level. As a result, the PMOS transistors P1 and P1a are turned on, and the load current of the bit line 43 and the load current of the first dummy bit line 53a increase. In this case, if the sizes of the four PMOS transistors of the load control circuit 24 are appropriately set, the leak current of the cell transistor 51 will be compensated.
[0047]
Accordingly, the "H" level does not decrease due to the start of the flow of the leak current, the characteristic slope does not become gentle from the middle (the characteristic is bent), and the upper limit of the power supply potential at which stable operation can be performed is reduced. .
[0048]
The two PMOS transistors P1a and P2a connected to the first dummy sense line 14a in the load control circuit 24 need not always be used.
[0049]
Further, the power supply dependency compensating circuit includes at least the second dummy bit line 53b and the second dummy cell transistor 51b, so that the cell transistor threshold value detecting circuit 22 detects the threshold value of the cell transistor 51 equivalently. Is possible.
[0050]
In the above-described embodiment, the ROM using the memory cell of the virtual ground system is described. However, the present invention can be applied to a conventional NOR type ROM when the threshold value VTH of the cell transistor is set near VCC.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the threshold value VTH of the cell transistor is set to a relatively low value, it is possible to realize a ROM capable of increasing the upper limit of the power supply potential that enables stable operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a part of a mask ROM according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of a power supply dependency compensation circuit in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing VCC dependence of a control signal B output of the cell transistor threshold value detection circuit in FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing VCC dependency of “H” level and “L” level of a read potential from a cell transistor and a reference potential Vref from a dummy cell circuit side in the mask ROM of FIG. 1;
FIG. 5 is a circuit diagram showing a part of a conventional mask ROM.
FIG. 6 is a diagram showing VCC dependency of “H” level and “L” level of a read potential from a cell transistor and a reference potential Vref from a dummy cell circuit side in the mask ROM of FIG. 5;
[Explanation of symbols]
10: column selection transistor, 11: bit line transfer gate transistor, 12: NOR gate, 13: bit line load transistor, 14: sense line, 10a: first dummy bit line selection transistor, 11a: first dummy Bit line transfer gate transistors, 12, 12a: NOR gate, 13a: Dummy bit line load transistor, 14a: Dummy sense line, 15: Sense amplifier, 10b: Second dummy bit line selection transistor, 11b: Second dummy Bit line transfer gate transistor, 22: cell transistor threshold detection circuit, 24: load control circuit, 51: cell transistor, 51a: first tammy cell transistor, 51b: second tammy cell transistor, 53: bit line, 53a ... the first dam Bit line, 53b ... second dummy bit line.

Claims (3)

読み出し専用メモリセルトランジスタが行列状に配列されたメモリセルアレイと、
上記メモリセルアレイにおける同一列のメモリセルトランジスタのドレインに共通に接続されたビット線と、
このビット線に接続されたビット線負荷回路と、
第1のダミービット線と、
この第1のダミービット線にドレインが接続され、前記メモリセルと同じ構造を有し、非書込み状態のメモリセルと等価な閾値を有し、ゲートに読み出し電位が印加される第1のダミーセルトランジスタと、
前記第1のダミービット線に接続されたダミービット線負荷回路と、
データ読み出し時に前記ビット線および第1のダミービット線間の電位差をセンス増幅するセンスアンプと、
前記メモリセルアレイにおける書込み状態のセルトランジスタの閾値を検出し、この検出出力に基づいて書込み状態のセルトランジスタに流れるリーク電流を補うように前記ビット線の負荷を制御して、セルトランジスタからの読み出し電位の電源電位依存性を補償する電源依存性補償回路
とを具備することを特徴とする読み出し専用記憶装置。
A memory cell array in which read-only memory cell transistors are arranged in a matrix,
A bit line commonly connected to drains of memory cell transistors in the same column in the memory cell array;
A bit line load circuit connected to the bit line;
A first dummy bit line;
A first dummy cell transistor having a drain connected to the first dummy bit line, having the same structure as the memory cell, having a threshold value equivalent to that of a non-written memory cell, and having a gate to which a read potential is applied; When,
A dummy bit line load circuit connected to the first dummy bit line;
A sense amplifier for sensing and amplifying a potential difference between the bit line and the first dummy bit line during data reading;
Wherein detecting the threshold of the cell transistor in a write state in the memory cell array, to control the load of the bit line so as to compensate for the leakage current flowing through the cell transistors of the write state on the basis of the detection output, the read potential of the cell transistor A power-supply-dependency compensating circuit for compensating the power-supply potential dependence of the read-only memory device.
請求項1記載の読み出し専用記憶装置において、
前記電源依存性補償回路は、
第2のダミービット線と、
この第2のダミービット線にドレインが接続され、前記メモリセルアレイにおける書込み状態のメモリセルトランジスタと等価なビット線駆動能力を有し、ゲートに読み出し電位が印加される第2のダミーセルトランジスタと、
データ読み出し時に上記第2のダミービット線に流れる電流に基づいて前記第2のダミーセルセルトランジスタの閾値を検出することにより等価的に前記セルトランジスタの閾値を検出するセルトランジスタ閾値検知回路と、
このセルトランジスタ閾値検知回路の検知出力を受けて前記ビット線の負荷を制御する負荷制御回路
とを具備することを特徴とする読み出し専用記憶装置。
The read-only storage device according to claim 1,
The power supply dependency compensation circuit includes:
A second dummy bit line;
A second dummy cell transistor having a drain connected to the second dummy bit line, having a bit line driving capability equivalent to that of a memory cell transistor in a written state in the memory cell array, and a read potential applied to a gate;
A cell transistor threshold value detection circuit for equivalently detecting a threshold value of the cell transistor by detecting a threshold value of the second dummy cell transistor based on a current flowing through the second dummy bit line during data reading;
A read-only memory device comprising: a load control circuit that receives a detection output of the cell transistor threshold value detection circuit and controls a load on the bit line.
請求項2記載の読み出し専用記憶装置において、
前記負荷制御回路は、前記セルトランジスタ閾値検知回路の検知出力を受けてさらに前記ダミービット線の負荷を制御する
ことを特徴とする読み出し専用記憶装置。
The read-only storage device according to claim 2 ,
The read-only memory device, wherein the load control circuit further controls a load on the dummy bit line in response to a detection output of the cell transistor threshold value detection circuit.
JP314494A 1994-01-17 1994-01-17 Read-only storage device Expired - Fee Related JP3545444B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP314494A JP3545444B2 (en) 1994-01-17 1994-01-17 Read-only storage device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP314494A JP3545444B2 (en) 1994-01-17 1994-01-17 Read-only storage device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07211093A JPH07211093A (en) 1995-08-11
JP3545444B2 true JP3545444B2 (en) 2004-07-21

Family

ID=11549166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP314494A Expired - Fee Related JP3545444B2 (en) 1994-01-17 1994-01-17 Read-only storage device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3545444B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001291385A (en) 2000-04-05 2001-10-19 Nec Corp Semiconductor memory, its testing device, and testing method
JP5165980B2 (en) * 2007-09-25 2013-03-21 シチズン時計株式会社 Read voltage generator

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07211093A (en) 1995-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101232803B1 (en) Semiconductor memory device
US4802138A (en) Sense amplifier circuit for semiconductor memory
KR100200887B1 (en) Static type semiconductor memory device that can operate fast and stable even at low power voltage operation
US4758748A (en) Sense amplifier for programmable read only memory
JPH06507039A (en) Non-volatile programmable/erasable interconnect cells
US4542485A (en) Semiconductor integrated circuit
KR960003965B1 (en) Semiconductor memory devices that can accurately read data under varying power supply voltages
JPS5833638B2 (en) memory device
US6219291B1 (en) Reduction of data dependent power supply noise when sensing the state of a memory cell
KR910000389B1 (en) Nonvolatile Semiconductor Memory
JPS61117915A (en) Delay circuit
EP0377840B1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device having reference potential generating circuit
US6906965B2 (en) Temperature-compensated output buffer circuit
JPH0323999B2 (en)
JP3545444B2 (en) Read-only storage device
US4541077A (en) Self compensating ROM circuit
KR100378270B1 (en) Semiconductor memory device
US6316812B1 (en) Static semiconductor memory device with expanded operating voltage range
US5295113A (en) Flash memory source inhibit generator
JPH0799635B2 (en) Non-volatile memory
KR100544086B1 (en) Single Chip Read Only Memory System
JP3582974B2 (en) Semiconductor memory device
JPH0528782A (en) Nonvolatile semiconductor memory device
KR100386620B1 (en) Circuit for Controlling Power Voltage of Static Random Access Memory
JP2908483B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory device

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040408

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080416

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100416

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees