JPH06187789A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH06187789A
JPH06187789A JP33907892A JP33907892A JPH06187789A JP H06187789 A JPH06187789 A JP H06187789A JP 33907892 A JP33907892 A JP 33907892A JP 33907892 A JP33907892 A JP 33907892A JP H06187789 A JPH06187789 A JP H06187789A
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JP
Japan
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cell array
memory cell
array region
memory
programmable
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Application number
JP33907892A
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English (en)
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Nobutaka Kitagawa
信孝 北川
Yasuhiro Ishii
康博 石井
Kazue Shiba
万恵 斯波
Shigeji Nakada
繁治 中田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C17/00—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
    • G11C17/08—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards using semiconductor devices, e.g. bipolar elements
    • G11C17/10—Read-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
    • G11C17/12—Read-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

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】固定情報セル領域をプログラム可能メモリセル
領域に隣接して配置し、ビット線、デコーダ、読み出し
回路等周辺回路の共有化を図る。 【構成】固定情報セルアレイ1 とメモリセルアレイ2 は
共通のビット線が用いられ、固定情報セルアレイ1 の出
力部は通常のメモリセルの出力回路6 にメモリセルアレ
イ2 同様に接続される。アレイ選択回路7 はコンピュー
タ内の命令状態を示す信号CON によりアレイ1 ,2 の選
択状態によってどちらか一方の選択、もしくはどちらも
非選択の切替えを行う。EPROM等の外部プログラム
可能なメモリの場合は、書込み制御回路はプログラム可
能なメモリセル領域であるメモリセルアレイ2 に対して
のみ働き、固定情報セルアレイ1 への書き込みは禁止さ
れるように働く。固定情報セルアレイ1 は予めメモリセ
ルアレイ2 内のセルのプログラム手段とは異なる手段に
より不揮発性メモリ化してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は予め固定情報を内蔵さ
せた半導体集積回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、マイクロコンピュータ用半導体集
積回路において、例えば電源投入直後の初期動作中に外
部のプログラムデータを取り込むような命令コードを固
定プログラムとして内蔵させる場合、同一半導体基板上
において各メモリ領域(例えばRAM、ROM、EPR
OM、EEPROM等)とは別に専用のメモリ領域を用
意して何らかの不揮発性メモリを構成していた。
【0003】また、他の従来例としては、EPROM集
積回路装置にみられる米国特許公報第4419747号
及び第4451903号のように、シグネチャ(メー
カ、デバイス情報)を特定の操作で外部に読み出せるよ
うな、外部からはプログラム不可能な固定データを予め
持たせる場合など、外部プログラム可能なメモリ領域に
隣接してこのような固定データをプログラムできる領域
を用意していた。
【0004】しかしながら、前者の場合、専用の領域に
したことによるセル領域、デコーダ回路領域、入出力回
路領域などが専用に必要であるため、他のメモリ領域に
比べ、小容量であっても、大きな面積を占めるという欠
点があり、コスト的な問題も大きい。
【0005】さらに、上記専用のメモリ領域は回路的に
共通化できるにもかかわらず、別個に存在するため、シ
ステム的な冗長性があり、さらに、動作スピードなどの
性能も他のメモリ領域のそれと比べ大きく異なる欠点が
あった。
【0006】一方、後者の場合、固定プログラムデータ
領域を隣接させて外部プログラム可能領域に配置させた
場合でも、その実現方法によっては動作スピード等の性
能が影響される欠点があった。
【0007】また、隣接するプログラム可能領域は本質
的に揮発性、不揮発性を問わずいかなる形態でも固定プ
ログラム領域は実現できるにもかかわらず、EPROM
等の不揮発性メモリを対象としており、シグネチャ等特
定の処理に扱われるのが現状である。また、外部からの
操作で固定データ等が書き込めるにしても、誤った操作
で不用意にデータが破壊される欠点もあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来では
システム電源投入直後に使用する固定プログラムを内蔵
する専用の領域を設けることで、そのセル領域、デコー
ダ回路領域、入出力回路領域などが専用に必要であり、
他のメモリ領域に比べ、小容量であっても、大きな面積
を占め、コストも高くなるという欠点がある。
【0009】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、占有面積を最小限に
し、かつ他のメモリの動作に悪影響を及ぼさないように
固定情報を内蔵させる半導体集積回路を提供することに
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体集積回
路装置は、装置内部もしくは外部からの電気的操作によ
りプログラム可能な第1のメモリセルアレイ領域と、前
記第1のメモリセルアレイ領域に隣接しかつビット線を
第1のメモリセルアレイと共有して配置され、予め第1
のメモリセルアレイ領域内のセルのプログラム手段とは
異なる手段により不揮発性メモリとしてプログラムされ
た電気的操作によりプログラム不可能な第2のメモリセ
ルアレイ領域と、前記第1、第2のメモリセルアレイ領
域を排他的に選択するメモリセルアレイ選択回路とを具
備したことを特徴とする。
【0011】
【作用】この発明では、第1、第2のメモリセル領域が
隣接して配置されるため、デコーダ、読み出し回路等周
辺回路の共有化が図れる。上記2つのメモリセル領域は
同時に読出されることのないようアレイ選択回路により
制御される。また、共に同一ビット線にメモリセル出力
部が接続されるため、どのビット線も同一容量を有し、
動作スピードに影響を与えない。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。
【0013】図1はこの発明の一実施例の構成を示す回
路ブロック図である。固定プログラム用メモリセル領域
として固定情報セルアレイ1 が、通常機能するプログラ
ム可能メモリセル領域であるメモリセルアレイ2 に隣接
して配置されている。
【0014】ロウデコーダ3 、カラムデコーダ4 、カラ
ム選択回路5 はアドレス入力によってメモリセルアレイ
1 の個々のメモリセルの読み出しまたは書き込み、固定
情報セルアレイ1 の読み出しに用いられる。
【0015】固定情報セルアレイ1 とメモリセルアレイ
2 は共通のビット線が用いられ、固定情報セルアレイ1
の出力部は通常のメモリセルの出力回路6 にメモリセル
アレイ2 同様に接続される。
【0016】アレイ選択回路7 はコンピュータ内の命令
状態を示す信号CON によりアレイ1,2 の選択状態によ
ってどちらか一方の選択、もしくはどちらも非選択の切
替えを行う。EPROM等の外部プログラム可能なメモ
リの場合は、書込み制御回路はプログラム可能なメモリ
セル領域であるメモリセルアレイ2 に対してのみ働き、
固定情報セルアレイ1 への書き込みは禁止されるように
働く。
【0017】固定情報セルアレイ1 は固定プログラムデ
ータを通常メモリセルアレイ2 とは異なる不揮発性のセ
ル構造手段で持っている。例えば上記プログラム可能メ
モリ領域(メモリセルアレイ2 )として書込み可能読出
し専用メモリ(EPROM)を用いた場合を以下に説明
する。
【0018】図2(a),(b)はそれぞれ、上記EP
ROMを利用した1個の固定情報セルの構成を示すパタ
ーン平面図であり、図2(a)は“1”データを保持し
ている“1”固定データセル、図2(b)は“0”デー
タを保持している“0”固定データセルを示す。
【0019】また、図3(a),(b)はそれぞれ図2
(a)の3A−3A線、図2(b)の3B−3B線に沿
う断面図、図4(a),(b)はそれぞれ図2(a)の
4A−4A線、図2(b)の4B−4B線に沿う断面図
である。
【0020】EPROMは通常フローティングゲートと
呼ばれる第1ポリシリコン層で電子を蓄えることにより
外部からの“0”の書込みデータをオフ状態として保持
する。“1”データの場合は電子は蓄えられずオン状態
としてデータを保持する。
【0021】図2〜図4の各(a)における“1”固定
データセルについては、形状は全く通常のプログラム可
能なEPROMセルと同様である。半導体基板11上のフ
ィールド酸化膜12に囲まれたゲート酸化膜13上に第1ポ
リシリコン層(フローティングゲート)14、第1ポリシ
リコン層14上にはゲート酸化膜を介して第2ポリシリコ
ン層(ワード線)15が形成され、その上の層間絶縁膜16
上にビット線17が形成され、コンタクトホール18を介し
て基板11表面のドレイン拡散部分19に接続される。
【0022】上記構成の“1”固定データセルはワード
線である第2ポリシリコン層15が高電位になることがな
いようにアレイ選択回路7 によって回路構成されるので
書込みは行われない。従って、常に“1”を固定的に保
持することができる。
【0023】また、図2〜図4の各(b)における
“0”固定データセルの構造は上記(a)に比べてゲー
ト酸化膜13が形成されていない。ゲート酸化膜の部分を
通常の配線領域と同じフィールド酸化膜12としたため、
トランジスタは形成されず、書込みが行われることはな
い。また、ビット線が接地電位に引かれることもなく、
通常のプログラム可能EPROMセルへデータ“0”を
プログラムしてオフ状態に書込まれたセルと同様にデー
タを読み出すことができる。
【0024】紫外線消去によってプログラムされた情報
は通常プログラム可能EPROMセルでは全て“1”に
クリアされるが、上記構成のような固定データセルでは
トランジスタの構造でデータを記憶しているため、クリ
アされることはない。
【0025】ビット線には通常のプログラム可能EPR
OMセル同様、その出力部のドレイン拡散部分19がコン
タクトホール18より接続されているため、全てのビット
線が同様の容量を有し、例えばコンタクトの有無などで
固定データセルを実現した場合に比べて動作スピードの
差が縮小される。
【0026】上記実施例の構成によれば、固定プログラ
ムデータ用メモリセル領域と他のプログラム可能メモリ
セル領域が隣接して配置されるため、デコーダ、読出し
回路等の共有化ができ、最小限の面積増加で済む。かつ
2つのメモリセル領域は同時に読出されることのないよ
うアレイ選択回路により制御されるため、各々の動作に
支障を与えない。
【0027】また、共に同一ビット線にメモリセル出力
部が接続されるため、どのビット線も同一容量を有し、
動作スピードに影響を与えることがない。また、プログ
ラム可能メモリセルとは異なる手段で不揮発的、かつ外
部プログラム操作、消去操作でのデータが破壊されるこ
とがなく、完全な固定プログラムデータ読出し専用不揮
発性メモリとして機能する。
【0028】図5〜図7はプログラム可能メモリセル
(図1のメモリセルアレイ2 )としてランダムアクセメ
モリ(RAMセル)を用いた場合であり、RAMセル及
びこのRAMセルに対して隣接する固定情報セルアレイ
の構成例を示す。
【0029】図5(a)は通常のRAMセルを示す回路
図、図5(b)はそのパターン平面図を示す。ゲートが
行選択線ROWに接続されたそれぞれのトランスファト
ランジスタTr1 ,Tr2 の一端が相補なビット線B
L,BBLに接続されている。Tr1 ,Tr2 の他端は
それぞれインバータIV1 ,IV2 相互の入出力端が接
続されフリップフロップを構成する。
【0030】図5(b)において、IV1 (IV2 )は
PチャネルMOSトランジスタP1(P2 )、Nチャネ
ルMOSトランジスタN1 (N2 )から構成されるCM
OSインバータからなり、破線の拡散領域とゲートとし
ての配線が交差する箇所に斜線を引いて表されている。
コンタクト部分は四角で示した。P1 ,P2 のソースに
は電源線VCが、N1 ,N2 のソースには接地線GND
が接続されている。
【0031】図6(a)は固定情報セルアレイのうちの
“1”固定データセルを示す回路図、図6(b)はその
パターン平面図を示す。図5に比べてインバータIV1
の入力端は接地(GND)され、IV2 の入力端は電源
(VC)に接続される。
【0032】図7(a)は固定情報セルアレイのうちの
“0”固定データセルを示す回路図、図7(b)はその
パターン平面図を示す。図5に比べてインバータIV1
の入力端は電源(VC)に接続され、IV2 の入力端は
接地(GND)される。
【0033】このように、RAMに構成する固定データ
セルの場合、セル内部の結線を通常RAMセルと異なら
せることによって、回路的に固定データの読出しを可能
とする。もちろんこの状態では固定データセルに書込む
ことも不可能で、かつ電源電圧によらず、結線でデータ
保存しているため、不揮発性メモリとして働く。ビット
線負荷容量も通常セルと同様のセルデータ出力回路、セ
ル内インバータ出力回路が接続されるため、固定データ
セルの記憶状態によらず、ビット線負荷容量は一定値と
なり、動作スピード差に影響しない。
【0034】上記各実施例回路によれば、外部からの電
気的操作等によりデータ破壊されることなく、最小の面
積増加で操作スピード等の保証された固定プログラムデ
ータメモリを構成することができる。
【0035】また、この発明の構成によれば、プログラ
ム可能メモリのタイプ(不揮発性/揮発性)を問わず、
固定プログラムデータメモリセルを構成することができ
る。従って、例えばマイクロコンピュータ用集積回路装
置のシステム構成に依存することなく構成できる。この
ため、同一基板上にマイクロコンピュータ用集積回路を
有する場合にこの発明を用いることによって、全体的に
わずかな占有面積で高速動作を実現し易くなる。
【0036】また、上記各実施例以外にもマスクROM
セル領域への隣接、EEPROMセル領域への隣接が可
能で、固定プログラムデータセルの構造も構造的、内部
的、内部結線的に不揮発性でかつビット線容量を乱さな
い方法であればいかなる方法でも実施可能である。
【0037】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
次のような利点を有した固定情報を内蔵させた半導体集
積回路が提供できる。第1に、ビット線から見て固定デ
ータセルの記憶内容によらず、負荷容量が一定のため動
作スピードが一定であり、読出し回路等の最適化がし易
い。
【0038】第2に、別個に実現した場合に比べ、隣接
しているため、デコーダや読出し回路等が共有化でき、
占有面積の最小化が図れる。第3に、通常のプログラム
可能メモリセルと異なり、構造もしくは結線等でプログ
ラムされるため、不揮発性を有する完全な固定プログラ
ムデータ読出し専用のメモリとして機能する。
【0039】第4に、選択ロジック(アレイ選択回路)
により排他的にアクセスされるため、互いの動作に影響
を与えない。第5に、プロセスにおける追加、変更が必
要ない。第6に、外部からの電気的操作によっても破壊
されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による構成を示す回路ブロ
ック図。
【図2】(a),(b)はそれぞれEPROMを利用し
たこの発明に係る固定情報セルの構成を示すパターン平
面図。
【図3】(a),(b)はそれぞれ図2中の3A−3A
線、3B−3B線に沿う断面図。
【図4】(a),(b)はそれぞれ図2中の4A−4A
線、4B−4B線に沿う断面図。
【図5】プログラム可能メモリセルとしてランダムアク
セメモリを利用した場合の1個のRAMセルの構成を示
す回路図及びパターン平面図。
【図6】この発明に係るRAMセル構成の固定情報セル
アレイのうちの“1”固定データセルを示す回路図及び
パターン平面図。
【図7】この発明に係るRAMセル構成の固定情報セル
アレイのうちの“0”固定データセルを示す回路図及び
パターン平面図。
【符号の説明】
1…固定情報セルアレイ、 2…メモリセルアレイ、 3…
ロウデコーダ、 4…カラムデコーダ、 5…カラム選択回
路、 6…出力回路、 7…アレイ選択回路、11…半導体基
板、12…フィールド酸化膜、13…ゲート酸化膜、14…第
1ポリシリコン層、15…第2ポリシリコン層、16…層間
絶縁膜、17…ビット線、18…コンタクトホール、19…ド
レイン拡散部分。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 7210−4M H01L 27/10 434 (72)発明者 中田 繁治 神奈川県川崎市幸区堀川町580番1号 株 式会社東芝半導体システム技術センター内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 装置内部もしくは外部からの電気的操作
    によりプログラム可能な第1のメモリセルアレイ領域
    と、 前記第1のメモリセルアレイ領域に隣接しかつビット線
    を第1のメモリセルアレイと共有して配置され、予め第
    1のメモリセルアレイ領域内のセルのプログラム手段と
    は異なる手段により不揮発性メモリとしてプログラムさ
    れた電気的操作によりプログラム不可能な第2のメモリ
    セルアレイ領域と、 前記第1、第2のメモリセルアレイ領域を排他的に選択
    するメモリセルアレイ選択回路とを具備したことを特徴
    とする半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 前記第1、第2のメモリセルアレイ領域
    内のセルは電気的プログラム可能なEPROMセルによ
    り構成され、前記第2メモリセルアレイ領域における不
    揮発性プログラム手段として、トランジスタを構成すべ
    きゲート酸化膜領域にゲート酸化膜厚より厚い酸化膜を
    配し、実質的にトランジスタ機能をなくした第1のデー
    タ保持構造と、前記第1メモリセルアレイ領域内のセル
    と同等の構造を有する第2のデータ保持構造の2種類を
    用いることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路
    装置。
  3. 【請求項3】 前記第1メモリセルアレイ領域内のセル
    は電気的に書き替え可能な揮発性RAMセルにより構成
    され、前記第2メモリセルアレイ領域内のセルは第1メ
    モリセルアレイ領域内のセルの内部結線を異ならせたこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
JP33907892A 1992-12-18 1992-12-18 半導体集積回路装置 Pending JPH06187789A (ja)

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