一種差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)單元的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)單元，每個(gè)單元包括四條位線支路BL1、BL1B、BL2和BL2B，以及一條字線WL，所述支路BL1和支路BL1B之間構(gòu)成差分對(duì)，所述支路BL2和支路BL2B之間構(gòu)成差分對(duì)，每個(gè)差分對(duì)之間共用兩個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管。采用本實(shí)用新型技術(shù)方案，差分架構(gòu)ROM單元一定程度上擴(kuò)大器件讀操作時(shí)可區(qū)分的電流范圍，同時(shí)讀取時(shí)采用兩條支路對(duì)比輸入差分放大器，可以避免采用基準(zhǔn)電路帶來的不匹配問題，極大地提高了讀取的穩(wěn)定性，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
【專利說明】—種差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件，具體涉及一種改進(jìn)的差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)(ROM)單元。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，我們正邁向一個(gè)信息社會(huì)。信息社會(huì)離不開信息的存儲(chǔ)。近半個(gè)世紀(jì)以來，人們不斷地探索存貯新技術(shù)，形成了品種繁多的存儲(chǔ)器家族?，F(xiàn)有的存儲(chǔ)器種類很多，從存取功能方面，可以把他們分為只讀(Read OnlyMemory, ROM)存儲(chǔ)器和隨機(jī)(Random Access Memory, RAM)存儲(chǔ)器兩大類。
[0003]其中的ROM存儲(chǔ)器在工作狀態(tài)下，只能從中讀取數(shù)據(jù)，且斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)消失，屬于半導(dǎo)體非揮發(fā)性存儲(chǔ)器(Non-Volatile Semiconductor Memory)范疇。
[0004]傳統(tǒng)的ROM存儲(chǔ)器以一個(gè)和多個(gè)NMOS管構(gòu)成，并以一個(gè)NMOS管作為基本單元。傳統(tǒng)的ROM存儲(chǔ)單元如圖1所示，它的源極接地(GND)，漏極連接或不連接到位線(Bit Line,BL)，而柵極連接到字線(Word Line, WD0傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)“O”通過將NMOS的漏極接到位線來實(shí)現(xiàn)編程，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)“I”通過將NMOS的漏極不接到位線來實(shí)現(xiàn)編程。
[0005]一般來說，這樣的編程是利用形成ROM單元的NMOS晶體管的前端層實(shí)現(xiàn)的，以便在ROM器件中更高密度地集成ROM單元。通常利用通孔(Contact)掩膜版編程或者有源區(qū)(Diffus1n)掩膜版編程來實(shí)現(xiàn)。
[0006]隨著近年來集成電路工藝的不斷發(fā)展，受限于工藝規(guī)則，ROM基本存儲(chǔ)單元的面積無法做到跟隨工藝尺寸等比例縮小，單位存儲(chǔ)單元面積較大。隨著工藝的進(jìn)步，ROM的讀操作也面臨挑戰(zhàn)，讀操作時(shí)可區(qū)分的電流范圍也越來越小，電流范圍的局限嚴(yán)重限制了參考電路的阻抗選擇，很容易帶來阻抗不匹配問題，造成讀取錯(cuò)誤。
[0007]有鑒于此，有必要提出一種改進(jìn)的差分架構(gòu)ROM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)來優(yōu)化這些問題。實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提供一種差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)單元，在傳統(tǒng)ROM存儲(chǔ)單元的基礎(chǔ)上，讀取時(shí)采用兩條支路對(duì)比輸入差分放大器，避免了采用基準(zhǔn)電路帶來的不匹配問題，極大地提高了讀取的穩(wěn)定性。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0010]一種差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)單元，其特征在于，每個(gè)單元包括四條位線支路BL1、BL1B、BL2和BL2B，以及一條字線WL，所述支路BLl和支路BLlB之間構(gòu)成差分對(duì)，所述支路BL2和支路BL2B之間構(gòu)成差分對(duì)，每個(gè)差分對(duì)之間共用兩個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管；
[0011]所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括柵極、源極和漏極,兩個(gè)
[0012]MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極共同連接字線WL，源極接地；
[0013]由支路BLl和支路BLlB構(gòu)成的差分對(duì)，其中一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接支路BLl，另一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接支路BLlB ；
[0014]由支路BL2和支路BL2B構(gòu)成的差分對(duì)，其中一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接支路BL2，另一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接支路BL2B。
[0015]進(jìn)一步的，所述支路BLl和支路BLlB構(gòu)成的差分對(duì)中，一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與位線支路為連接狀態(tài)，另一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極與位線支路為未連接狀態(tài)。
[0016]進(jìn)一步的，所述支路BL2和支路BL2B構(gòu)成的差分對(duì)中，一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與位線支路為連接狀態(tài)，另一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極與位線支路為未連接狀態(tài)。
[0017]進(jìn)一步的，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括柵極、柵極的柵介質(zhì)和柵介質(zhì)下面的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)，所述第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)分別作為MOS管的源極和漏極，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管有一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)即MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)下面的一層超薄介質(zhì)，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)下面的第I摻雜半導(dǎo)體區(qū)，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)在空間上隔開并在其中間確定了溝道區(qū)，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為整體器件的字線，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極作為整體器件的位線。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0019]1、本實(shí)用新型采用差分架構(gòu)，兩條支路作為差分對(duì)輸入靈敏放大器，因而讀操作時(shí)的可區(qū)分電流范圍可以達(dá)到最大。同時(shí)，因?yàn)閮蓷l支路分別存儲(chǔ)“O”和“1”，因而在滿足讀操作速度和準(zhǔn)確性的前提下，可以適度地減小存儲(chǔ)單元MOS元件的尺寸，這樣可以很好的優(yōu)化ROM存儲(chǔ)陣列面積問題。
[0020]2、本實(shí)用新型采用對(duì)稱差分架構(gòu)，存儲(chǔ)單元支路的阻抗匹配更好，穩(wěn)定性更高。對(duì)于現(xiàn)有的存儲(chǔ)單元而言，讀取時(shí)通常采用一條基準(zhǔn)電路作為參考支路，和位線BL —起輸入到靈敏放大器中。這條支路的阻抗必須介于存儲(chǔ)單元存O時(shí)BL端等效阻抗和存儲(chǔ)單元存I時(shí)等效阻抗中間，這兒的參考支路必須小心設(shè)計(jì)，不然很容易引起錯(cuò)誤，而對(duì)于本實(shí)用新型提出的差分結(jié)構(gòu)，兩條位線支路都是相同的結(jié)構(gòu)，阻抗值也肯定在存O時(shí)等效阻抗和存I時(shí)等效阻抗之間變化，因而不用擔(dān)心阻抗匹配問題，存儲(chǔ)單元的穩(wěn)定性也可以得到保障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0022]圖1為傳統(tǒng)ROM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型ROM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0025]參照?qǐng)D2所示，一種差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)單元，其中，每個(gè)單元包括四條位線支路BL1、BL1B、BL2和BL2B，以及一條字線WL，所述支路BLl和支路BLlB之間構(gòu)成差分對(duì)，所述支路BL2和支路BL2B之間構(gòu)成差分對(duì)，每個(gè)差分對(duì)之間共用兩個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，本實(shí)施例中兩個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管分別為Ml管和M2管；
[0026]Ml管和M2管皆包括柵極、源極和漏極，Ml管和M2管的柵極共同連接字線WL，源極皆接地。
[0027]在支路BLl和支路BLlB構(gòu)成的差分對(duì)中，其中M2管的漏極與位線支路BLl未連接，Ml管的漏極與位線支路BLlB連接，在本實(shí)施例中，用金屬層或通孔都可以實(shí)現(xiàn)讓兩者(漏極與位線)連上，也可以實(shí)現(xiàn)不連接，類似于開關(guān)，選擇哪一種，依據(jù)具體工藝而定。
[0028]在支路BL2和支路BL2B構(gòu)成的差分對(duì)中，其中M2管的漏極與位線支路BL2未連接，Ml管的漏極與位線支路BL2B連接，在本實(shí)施例中，用金屬層或通孔都可以實(shí)現(xiàn)讓兩者(漏極與位線)連上，也可以實(shí)現(xiàn)不連接，類似于開關(guān)，選擇哪一種，依據(jù)具體工藝而定。
[0029]所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括柵極、柵極的柵介質(zhì)和柵介質(zhì)下面的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)，所述第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)分別作為MOS管的源極和漏極，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管有一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)即MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)下面的一層超薄介質(zhì)，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)下面的第I摻雜半導(dǎo)體區(qū)，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)在空間上隔開并在其中間確定了溝道區(qū)，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為整體器件的字線，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極作為整體器件的位線。
[0030]本實(shí)用新型的原理:
[0031]繼續(xù)結(jié)合圖2所示，當(dāng)位線選中BLl和BLlB差分對(duì)時(shí)，兩條位線BLl和BLlB通過預(yù)充電電路充電至高電平，Ml管和M2管都是標(biāo)準(zhǔn)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，當(dāng)Ml管和M2管的柵極連接的字線WL打開，M2管漏極未連接到BL1，不能對(duì)位線BLl進(jìn)行放電操作，即位線BLl保持原來的電平，Ml管打開對(duì)BLlB進(jìn)行放電操作，BLlB電平降低，這時(shí)BLl和BLlB之間會(huì)產(chǎn)生一定的電壓差，我們定義這種狀態(tài)為只讀存儲(chǔ)器ROM中存了數(shù)據(jù)“1”，即0ne_Cell，這時(shí)將BLl和BLlB輸入差分靈敏放大電路中，就可以快速有效的讀出數(shù)據(jù)。
[0032]同理，當(dāng)位線選中BL2和BL2B差分對(duì)時(shí)，兩條位線BL2和BL2B通過預(yù)充電電路充電至高電平，Ml管和M2管都是標(biāo)準(zhǔn)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管，當(dāng)Ml管和M2管的柵極連接的字線WL打開，M2管漏極未連接到BL2B，不能對(duì)位線BL2B進(jìn)行放電操作，即位線BL2B保持原來的電平，Ml管打開對(duì)BL2進(jìn)行放電操作，BL2電平降低，這時(shí)BL2和BL2B之間會(huì)產(chǎn)生一定的電壓差，我們定義這種狀態(tài)為只讀存儲(chǔ)器ROM中存了數(shù)據(jù)“0”，即Ze1_cell，這時(shí)將BL2和BL2B輸入差分靈敏放大電路中，就可以快速有效的讀出數(shù)據(jù)。
[0033]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)單元，其特征在于，每個(gè)單元包括四條位線支路BL1、BL1B、BL2和BL2B，以及一條字線WL，所述支路BLl和支路BLlB之間構(gòu)成差分對(duì)，所述支路BL2和支路BL2B之間構(gòu)成差分對(duì)，每個(gè)差分對(duì)之間共用兩個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管； 所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括柵極、源極和漏極,兩個(gè) MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極共同連接字線WL，源極接地； 由支路BLl和支路BLlB構(gòu)成的差分對(duì)，其中一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接支路BLl，另一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接支路BLlB ； 由支路BL2和支路BL2B構(gòu)成的差分對(duì)，其中一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接支路BL2，另一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極連接支路BL2B。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述支路BLl和支路BLlB構(gòu)成的差分對(duì)中，一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與位線支路為連接狀態(tài)，另一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極與位線支路為未連接狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述支路BL2和支路BL2B構(gòu)成的差分對(duì)中，一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與位線支路為連接狀態(tài)，另一個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管漏極與位線支路為未連接狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的差分架構(gòu)只讀存儲(chǔ)單元，其特征在于，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括柵極、柵極的柵介質(zhì)和柵介質(zhì)下面的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)，所述第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)分別作為MOS管的源極和漏極，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管有一個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)即MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)下面的一層超薄介質(zhì)，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)下面的第I摻雜半導(dǎo)體區(qū)，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的第I和第2摻雜半導(dǎo)體區(qū)在空間上隔開并在其中間確定了溝道區(qū)，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為整體器件的字線，所述MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極作為整體器件的位線。
【文檔編號(hào)】G11C16/06GK204178726SQ201420553540
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】翁宇飛, 李力南 申請(qǐng)人:蘇州寬溫電子科技有限公司