只读存储装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种半导体存储装置及读出方法，存储器的读出余裕大、印刷电路板小、读出电路能减小峰值电流。在将４值以上的数据写入一个存储单元的半导体存储装置中增加一个向字线提供大小不同的多数电位的可变电压电路。一边变换由该电路向字线施加的电压的大小，一边读出数据。读出动作分若干次进行，借以通过改变施加在指定存储单元上的电压大小，读出该存储单元。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体存储装置，尤其涉及存储多值电平数据的ROM(Read Only Memory-只读存储器)的读出装置。半导体存储装置、例如只读ROM的存储单元数组是这样构成的，即采用矩阵形式配置、由MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)构成的存储单元，将各存储单元的控制极与沿行的方向延长的若干条字线相连接，同时，将源极和漏极与沿列方向延长的若干条位线相连接。在读出具有这种结构的ROM存储器陈列中指定的存储单元时，选择该存储器连接的位线，而且要使连接存储单元的控制极的字线达到高电平，读出上述指定的存储单元的数据。在ROM中，通常1个位存储单元是由一个晶体管构成的。在设定各存储单元的数据时，要将该晶体管的阈值电压设定成高电平和低电平的两个高低不同的数值。这样，在设定数据时，一个存储单元只能存储一位数据，因此如果想实现大容量的存储器，则芯片尺寸要变得很大，这是它的一个缺点。因此近年来为了解决这一缺点，提出了通过在一个存储单元中存储2位数据来谋求存储器的大容量化的方式。将其称为多值存储器。作为这种方式，有这样一些方法，例如通过改变存储单元的晶体管的门脉冲长度或门脉冲宽度，设定若干个不同的电流值，或者在对构成存储单元的MOS晶体管进行不纯物离子注入时，改变其注入量，而将阈值电压变为若干个数值等的方法。旧有的存储器通过例如将其存储单元的阈值变成两种，便可以写入“0”、“1”两种信息。另外，在采用新型的多值存储器中，使存储单元具有两种以上的状态变化，便可将两种以上的信息写入一个单元，从而扩大了单元容量。多值存储器不只适用于ROM，也适用于EPROM、EEPROM、DRAM、SRAM等其它形式的存储器。图46是作为多值存储器(例如多值ROM)的Vg-Id特性曲线图。该存储器可以在各存储单元中设定4种不同的阈值，可在一个存储单元保存4种信息，即保存2位的信息。用V1-V4(V1＜V2＜V3＜V4)表示存储单元的阈值，本专利技术中将设有阈值V1、V2、V3、V4的存储单元分别称为M00、M01、M10、M11。而且假设在这些存储单元分别存有“00”、“01”、“10”、“11”的信息。图46表示具有这种阈值的各存储单元的Vg-Id特性曲线。图47表示该多值ROM的读出电路。图48是图47中的读出电路中使用的读出放大器的示例，图49是其输出电路的一个示例。在图47中，存储单元数组1由按照矩阵方式设置的若干个MOS晶体管构成的存储单元(M1、M2、M3、……)构成。各存储单元控制极与字线(W1、W2、W3……)连接，这些字线又与行译码器2连接。各存储单元的漏极与位线(B1、B2、B3……)连接，位线通过第1选择晶体管(S11、S21、S12、S22……)与连接在第1列译码器3上的第1位选择线(L1、L2、L3……)相连接。将若干条位线作为一个存储块，构成若干存储块，各存储块分别与主位线(MB1、MB2、……)连接。主位线通过第2选择晶体管(S1、S2、……)与连接在第2列译码器4上的第2位选择线(C1、C2、……)相连接。主位线连接在读出放大器5的输入端(SIN)，该读出放大器5的输出端连接在输出电路的输入端。通过地址的输入，由第2列译码器4选择一条第2选择线，同时由第1列译码器3选择1条第1选择线。而且选择一条位线，输入到读出放大器5的输入SIN。同样，行译码器也根据地址选择一条字线，将通常的电源电压(Vdd)加在存储单元的控制极上。这时通过地址信号选择第1位选择线L1、第2位选择线C1及字线W1后，从存储单元阵列读出存储单元M1。由流过与图48中的读出放大器5的P型晶体管Tr2串联的P型负载晶体管Tr1和存储单元的电流(Icell)决定读出放大器5的输入SIN的电位。读出的存储单元M1为具有规定阈值的M00、M01、M11各单元时，读出放大器5的输入SIN的电玉为图50所示的形态。图48所示的例相器IN1、IN2、IN3的切换电位INV1、INV2、INV3如图50那样设定。经过这样设定后，通过与上述的各单元的任意一个电平比较，其结果由读出放大器5输出。其输出DAi、DBi、DCi的值随着存储单元M1相当于哪个单元而分别示于表1中。该读出放大器5的输出被输入到图49所示的输出电路6，在输出电路6中变换成2位数据的OUTA和OUTB。即由各单元获得的2位数据为OUTA、OUTB。 像上面所述那样，读出多值存储器时，该存储器的读出方法是将在单元上的电压从VIN到GND(地)分成4个电位，读出数据，因此读出余裕小，而且流过各单元的电流(Icell)的差值小，因此使用负载晶体管Trl等的负载设定困难，这样的分压方式不平衡，也没有读出余裕。另外，有电流Icell的离散偏差，或考虑将超过4值的信息存储在一个单元中时，更没有读出余裕了，有可能不能进行正常的读出动作。另外，在将“000”、“010”等3位信息作为一个信息存储在存储单元中时，必须将加在单元上的电压从VIN到GND分成8段电位，就更没有读出余裕了。另外，近来存储器的多位化倾向或一次读出大量数据，像这样的顺序读出数据的方式，需要设置许多读出放大器，采用由这种读出电路读出的方式，将导致模式增大或峰值电流增加。本专利技术就是鉴于这种情况而开发的，它是提供这样一种半导体存储装置，它可以采用能缩小的电路板、减小峰值电流的读出电路，用读出电路进行读出。本专利技术的特征是在改变施加在存储单元的控制极上的电压，即改变加在字线上的电压的同时，读出数据。另一个特征是将读出动作分数次进行。再一个特征进行读出动作时，根据基准存储单设定施加在存储单元的控制极上的电压。即本专利技术的半导体存储装置的第1个特征是备有按矩阵方式配置的若干存储单元;连接上述存储单元的控制极的若干条字线;连接上述存储单元的漏极的若干条位线;供给上述字线至少一个以上电位的可变电压电路;在进行读出动作时，能按内部顺序至少选择出2个以上从上述若干存储单元中读出的指定存储单元的位线选择装置;检测由位线选择装置选定的指定位线的电位，并读出流过从上述若干存储单元中读出的存储单元的电流的读出放大器;至少有两个以上的锁存电路;以及将按内部顺序选择的至少有两个以上的存储单元的读出放大器的输出分别锁存在锁存电路中的顺序电路。另外，第2个特征是备有配置成矩阵形式的若干存储单元、连接上述存储单元的漏极的若干条位线、以及向字线供给至少一个以上电位的可变电压电路，利用上述可变电压电路设定由基准晶体管供给存储单元的特性相同特性的至少有一个以上晶体管构成。第3个特征是设有按照矩阵方式配置的若干个存储单元，连接存储单元的控制极的若干条字线、连接存储单元的漏极的若干位线，以及向字线供给至少一个以上电位的可变电压电路，该可变电压电路具有向构成存储单元的至少一个以上指定晶体管或具有与该存储单元的特性相同特性的至少有一个以上晶体管构成的基准晶体管的控制极供给电位的装置，该电位与供给字线的若干电位相同，还备有连接基准晶体管的漏极、读出流过基准单元的电流的基准读出放大器，根据该基准读出放大器的输出，将上述读出放大器的输出锁存在连接该读出放大器的锁存电路中，或者由连接上述读出放大器的输出电路。上述基准晶体管可以由下述的一些晶体管中的至少任意一个以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体存储装置，其特征为：在装置中设有多个存储单元、多条字线、多条位线、可变电压电路、位线选择装置、读出放大器、至少有两个以上的锁存电路和闩锁顺序电路；存储单元按矩阵方式设置；字线用来连接上述存储单元的控制极；位线用来连接存储单元的漏极；可变电压电路用来向上述字线供给一个以上的电位；位线选择装置能够按照内部顺序进行选择操作，用来在读出过程中从上述多数存储单元中至少选出２个以上的被读出的指定存储单元；读出放大器用来检测由上述位线选择装置选出的指定位线电位，读出从上述多数存储单元中所读的存储单元电流；闩锁顺序电路用来将按照内部顺序选出的、至少有２个以上的存储单元的读出放大器的输出分别闩锁在上述的锁存电路中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 1993-7-12 193876/931.一种半导体存储装置，其特征为在装置中设有多个存储单元、多条字线、多条位线、可变电压电路、位线选择装置、读出放大器、至少有两个以上的锁存电路和闩锁顺序电路；存储单元按矩阵方式设置；字线用来连接上述存储单元的控制极；位线用来连接存储单元的漏极；可变电压电路用来向上述字线供给一个以上的电位；位线选择装置能够按照内部顺序进行选择操作，用来在读出过程中从上述多数存储单元中至少选出2个以上的被读出的指定存储单元；读出放大器用来检测由上述位线选择装置选出的指定位线电位，读出从上述多数存储单元中所读的存储单元电流；闩锁顺序电路用来将按照内部顺序选出的、至少有2个以上的存储单元的读出放大器的输出分别闩锁在上述的锁存电路中。2.半导体存储装置，其特征为在装置中设有多个存储单元、多条字线、多条位线、可变电压电路;存储单元按矩阵方式设置;字线用来连接上述存储单元的控制极;位线用来连接上述存储单元的漏极;可变电压电路用来向上述字线供给至少一个以上的电位，该可变电压电路利用基准晶体管设定向字线供给的若干电位，上述基准晶体管由构成存储单元的、至少一个以上的指定晶体管或具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉浦伸竹，加藤秀雄，望月义夫，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]