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組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元的制作方法

文檔序號:6736878閱讀:157來源:國知局
專利名稱:組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是關(guān)于一種非易失性靜態(tài)隨機存取存儲器存儲單元,特別是一種結(jié)合掩模只讀存儲器(mask ROM)的非易失性靜態(tài)隨機存取存儲器存儲單元。
但仍有其以下的問題亟待克服,例如晶片制造廠從制造到交貨所耗費的時間較其它ROM(例如EPROM或EEPROM)長,主要是因為Mask ROM為一種客戶訂制品,制造廠接到客戶送來的記憶碼之后才能著手進行生產(chǎn)有關(guān)的準備工作。
另外,必須應不同客戶提出的不同的只讀存儲器而分別制作掩模,經(jīng)過某一芯片制造工程后才算完成,所以在少量生產(chǎn)上成本偏高。一旦制作完成之后,就無法變更內(nèi)部存儲數(shù)據(jù),所以對客戶與制造廠而言均有相當程度的風險。
雖然具有上述的問題,但仍不減損掩模只讀存儲器的應用價值。然而在消費性電子產(chǎn)品需求的驅(qū)動下,各種規(guī)格與形態(tài)的存儲器山頭林立,呈現(xiàn)百家爭鳴的局面。其中的一種即是非易失性的靜態(tài)隨機存取存儲器,這種技術(shù)的提出是由于靜態(tài)隨機存取存儲器為易失性存儲器,因其在電源消失后,其所儲存的數(shù)據(jù)也隨之消失,并不具有存儲的能力。因此,為了彌補靜態(tài)隨機存取存儲器無法永久保存數(shù)據(jù)的特性,具有存儲特性的非易失靜態(tài)隨機存取存儲器漸漸成為設計趨勢。
然而,短小輕薄的產(chǎn)品趨勢下,例如個人數(shù)字助理、游戲機等,其芯片面積對于產(chǎn)品的大小占有重要的決定因素,然而現(xiàn)有技術(shù)提出包括有靜態(tài)隨機存取存儲器存儲單元與掩模只讀存儲器存儲單元,是將其布局在芯片上的不同區(qū)域,在芯片面積的利用上,卻是相當?shù)臎]有效率。隨著短小輕薄的產(chǎn)品趨勢,遂提出一種單位面積較小的非易失性靜態(tài)隨機存取存儲器存儲單元。
本發(fā)明的另一目的在提供一種面積較小的靜態(tài)隨機存取存儲器存儲單元,源極(Vss)接觸點(Contact)所在的主動區(qū)(Active Area)延伸與形成存儲區(qū)晶體管的多晶硅區(qū)相交成一十字交錯區(qū),以形成一掩模只讀存儲單元。
本發(fā)明提供一種組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元,其包括有一靜態(tài)隨機存取單元以及一只讀存儲單元,其中該靜態(tài)隨機存取單元用以作為隨機存取的存儲單元,包括有第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管及第六晶體管,該第一晶體管、該第二晶體管、該第三晶體管以及該第四晶體管形成一正反器,該第一晶體管與該第三晶體管互補,該第二晶體管與該第四晶體管互補,該只讀存儲單元用以永久保存數(shù)據(jù),包括有一第七晶體管,其中,該只讀存儲單元是位于一形成該第五晶體管與該第六晶體管的多晶硅區(qū)與一源極接觸點所在的主動區(qū)延伸部所交錯的十字區(qū)中,使得該只讀存儲單元位于該靜態(tài)隨機存取存儲單元中。
本發(fā)明提供一種組合靜態(tài)隨機存取存儲和掩模只讀存儲器存儲器單元,其包括有一靜態(tài)隨機存取單元,至少包含一第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五電晶體、第六晶體管,其中該第一晶體管、該第二電晶體、該第三晶體管以及該第四晶體管形成一正反器,該第一晶體管與該第三晶體管互補,該第二晶體管與該第四晶體管互補;一只讀存儲器單元,至少包含一第七晶體管;一第一位線,是與該第五晶體管的源極/漏極相接;一反第一位線,是與該第六晶體管的源極/漏極相接;一第三位線,是與該第七晶體管的漏極/漏極相接;以及一字線,是與該第五晶體管、該第六晶體管與該第七晶體管的柵極相接,以控制該第五晶體管、該第六晶體管與該第七晶體管。
這種布局使靜態(tài)隨機存取單元與掩模只讀存儲單元的字線(WORDLINE)和Vss接觸點可以共享,并且在X-decoder線路也可以共享,可以不用在兩個區(qū)域分別對兩個單元的電路作布局,借以節(jié)省管芯的面積大約百分的二十左右。
有關(guān)本發(fā)明的特征與實作,茲結(jié)合附圖作最佳實施例詳細說明如下
圖3是為本發(fā)明的非易失性靜態(tài)隨機存取存儲器存儲單元的電路布局示意圖。
SRAM cell 10,為一位數(shù)據(jù)的存儲架構(gòu),可暫時保持該一位的數(shù)據(jù),并在稍后的時間中,依據(jù)中央處理器所要求的執(zhí)行指令,將數(shù)據(jù)傳送到運算環(huán)境。


圖1所示,SRAM cell 10中包括有六個晶體管,分別為第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3、第四晶體管Q4、第五晶體管Q5、第六晶體管Q6,為一種六晶體管架構(gòu)的一位存儲單元,是將一對CMOS反向器(Inverter)連接成正反器(Flip Flop),存儲節(jié)點N1、N2分別連接一對存取晶體管Q5、Q6作為傳輸閘,第五晶體管Q5、第六晶體管Q6的柵極連接字線(Word Line),經(jīng)由第一晶體管Q1、第二晶體管Q2而和位線(BitLine)之間進行讀寫、寫入數(shù)據(jù)的傳送。其中第三晶體管Q3與第四晶體管Q4為P溝道金氧半晶體管(pMOS),第一晶體管Q1與第二晶體管Q2為n溝道金氧半晶體管(nMOS),第一晶體管Q1與第三晶體管Q3、第二晶體管Q2與第四晶體管Q4分別組成CMOS反向器。
第一晶體管Q1、第三晶體管Q3的柵極(Gate)與第二晶體管Q2、第五晶體管Q5的漏極(Drain)相接,第二晶體管Q2、第四晶體管Q4的的柵極與第一晶體管Q1、第三晶體管Q3的漏極相接,第三晶體管Q3、第四晶體管Q4的源極(Source)接到電源供應Vcc,第一晶體管Q1與第二晶體管Q2的源極則接地(Vss)。當數(shù)據(jù)1儲存(latch)在SRAM cell 10中時,第二晶體管Q2為ON,第一晶體管Q1為OFF,存儲節(jié)點N1電壓為Vcc,存儲節(jié)點N2電壓為0。亦即,當?shù)谝痪w管Q1為OFF而第二晶體管Q2為ON時,則相對應代表數(shù)據(jù)1儲存在SRAM cell 10中。
傳輸閘第五晶體管Q5及第六晶體管Q6的柵極連接到字線,漏極則分別連接到存儲節(jié)點N1與存儲節(jié)點N2,源極分別連接到第一位線BLQ5與反第一位線BLQ6,第五晶體管Q5與第六晶體管Q6的作用如同開關(guān),當其狀態(tài)為ON的時候,數(shù)據(jù)可以借由第一位線BLQ5與反第一位線BLQ6傳送出去,其ON與OFF的狀態(tài)是由字線WL上的電壓訊號所決定。當字線WL的電壓被拉高時,第五晶體管Q5、第六晶體管Q6就被打開。借由第一位線BLQ5與反第一位線BLQ6將一位的數(shù)據(jù)儲存起來,并借由第一位線BLQ5、與反第一位線BLQ6將數(shù)據(jù)傳遞出去。
ROM cell 20中包括有一第七晶體管Q7,為一n溝道金氧半場效晶體管(nMOS),其柵極是接到字線WL。漏極連接至一第三位線BLROM。字線WL是第五晶體管Q5、第六晶體管Q6以及第七晶體管Q7共享,當字線WL電壓被拉高時,SRAM cell 10與ROM cell 20即被選取,借著位線可以選擇性的成為SRAM cell或是ROM cell,以供輔助中央處理器的運算。
本發(fā)明的主要目的在不增加存儲單元面積的情況下,將SRAM cell 10與ROM cell 20整合成一單一存儲單元,借以節(jié)省存儲器芯片的面積。如上所述,SRAM cell 10與ROM cell 20的字線WL共享,因此可以節(jié)省第七晶體管Q7的布局空間。而如何在不增加面積將ROM cell 20與SRAM cell 10整合在一起,敘述如下。
圖2為傳統(tǒng)靜態(tài)隨機存取存儲器存儲單元的電路布局圖,圖中所示有第一主動區(qū)A1,為一倒T形狀;第二主動區(qū)A2,為兩個E字形狀區(qū)域相對組合而成的區(qū)域;第三主動區(qū)A3,為一倒T形狀;另外有第一多晶硅區(qū)P1、第二多晶硅區(qū)P2、第三多晶硅區(qū)P3,其中,第一多晶硅區(qū)P1、第二多晶硅區(qū)P2、第一主動區(qū)A1、第二主動區(qū)A2是互相組成有四個十字的交錯區(qū),以形成四個晶體管,為圖1中的第一晶體管Q1、第二晶體管Q2、第三晶體管Q3以及第四晶體管Q4。其中第一晶體管Q1及第二晶體管Q2為nMOS,第三晶體管Q3及第四晶體管Q4為pMOS。
第一主動區(qū)A1中T字凸出部有第一接觸點(Vcc Contact)CVcc,第二主動區(qū)A2的E字凸出部有一第二接觸點(Vss)CVss,第三接觸點CPH1、第四接觸點CPH2為上拉接觸點,是位于T字的兩側(cè);第五接觸點CPD1、第六接觸點CPD2為下拉接觸點,是位于E字的兩側(cè)。
第二主動區(qū)A2與第三多晶硅區(qū)P3是交錯形成的有兩個十字交錯區(qū),為圖1中的第五晶體管Q5與第六晶體管Q6。
圖2中下半部有第四多晶硅區(qū)P4、第五多晶硅區(qū)P5、以及第六多晶硅區(qū)P6,分別與第二主動區(qū)A2與第三主動區(qū)A3形成有六個十字交錯區(qū),為六個晶體管,形成另一靜態(tài)隨機存取存儲器存儲單元。第三多晶硅區(qū)P3與第六多晶硅區(qū)P6是橫跨第二主動區(qū)A2,第三多晶硅區(qū)P3與第六多晶硅區(qū)P6并未互相接觸而留有一斷空白處,布局有第一位線接觸點CBL1與第二位線接觸點CBL2。如此構(gòu)成兩個基本的靜態(tài)隨機存取存儲單元配置。
仔細觀察圖2中可以發(fā)現(xiàn),第三多晶硅區(qū)P3與第六多晶硅區(qū)P6靠近第二接觸點CVss處的沒有并未相接,而留有一空白區(qū)A4,本發(fā)明即利用這個空白區(qū),布局另一只讀存儲單元。
本發(fā)明是將第二接觸點CVss處的主動區(qū)延伸至第三多晶硅區(qū)P3與第六多晶硅區(qū)P6,并與之交錯以形成兩個晶體管,如圖3所示。第三多晶硅區(qū)P3與第二主動區(qū)A2中第二接觸點CVss的延伸部即形成一個只讀存儲單元,第六多晶硅區(qū)P6與第二主動區(qū)A2亦然形成另一個只讀存儲單元。而只讀存儲單元的位線接觸點是位于第二接觸點CVss主動區(qū)延伸部的交會處,如圖3中的只讀存儲單元的位線接觸點CBLR。
如上所述,如此的布局即形成可將只讀存儲單元的電路布局在靜態(tài)隨機存取存儲單元中,有效利用靜態(tài)隨機存取存儲單元電路布局中尚未被有效利用的區(qū)域,且其字線可以共享,面積與現(xiàn)有技術(shù)相較可減少至少百分之二十的攻堅,達到有效利用布局空間、縮小面積的目的。
權(quán)利要求
1.一種組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元,其特征在于包括有一靜態(tài)隨機存取單元以及一只讀存儲單元,其中該靜態(tài)隨機存取單元用以作為隨機存取的存儲單元,包括有第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管及第六晶體管,該第一晶體管、該第二晶體管、該第三晶體管以及該第四晶體管形成一正反器,該第一晶體管與該第三晶體管互補,該第二晶體管與該第四晶體管互補,該只讀存儲單元用以永久保存數(shù)據(jù),包括有一第七晶體管,其中,該只讀存儲單元是位于一形成該第五晶體管與該第六晶體管的多晶硅區(qū)與一源極接觸點所在的主動區(qū)延伸部所交錯的十字區(qū)中,使得該只讀存儲單元位于該靜態(tài)隨機存取存儲單元中。
2.如權(quán)利要求1所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲器單元,其特征在于該只讀存儲單元的位線接觸點緊鄰于該只讀存儲單元。
3.如權(quán)利要求1所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲器單元,其特征在于該靜態(tài)隨機存取存儲單元與該只讀存儲單元的字線共享。
4.如權(quán)利要求1所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲器單元,其特征在于該靜態(tài)隨機存取存儲單元與該只讀存儲單元的源極接觸點共享。
5.如權(quán)利要求1所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元,其特征在于該靜態(tài)隨機存取存儲單元與該只讀存儲單元的列譯碼器線路共享。
6.一種組合靜態(tài)隨機存取存儲和掩模只讀存儲器存儲器單元,其特征在于包括有一靜態(tài)隨機存取單元,至少包含一第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五電晶體、第六晶體管,其中該第一晶體管、該第二電晶體、該第三晶體管以及該第四晶體管形成一正反器,該第一晶體管與該第三晶體管互補,該第二晶體管與該第四晶體管互補;一只讀存儲器單元,至少包含一第七晶體管;一第一位線,是與該第五晶體管的源極/漏極相接;一反第一位線,是與該第六晶體管的源極/漏極相接;一第三位線,是與該第七晶體管的漏極/漏極相接;以及一字線,是與該第五晶體管、該第六晶體管與該第七晶體管的柵極相接,以控制該第五晶體管、該第六晶體管與該第七晶體管。
7.如權(quán)利要求6所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元,其特征在于該只讀存儲單元是位于一形成該第五晶體管與該第六晶體管的多晶硅區(qū)與一源極接觸點所在的主動區(qū)延伸部所交錯的十字區(qū)中,使得該只讀存儲單元是布局于該靜態(tài)隨機存取存儲單元中。
8.如權(quán)利要求6所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元,其特征在于該只讀存儲單元是為一掩模只讀存儲器。
9.如權(quán)利要求6所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元,其特征在于該第一晶體管、第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第六晶體管為金氧半場效晶體管。
10.如權(quán)利要求6所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元,其特征在于該只讀存儲器單元的位線接觸點緊鄰于該只讀存儲單元。
11.如權(quán)利要求6所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元,其特征在于該靜態(tài)隨機存取單元與該只讀存儲器單元的字線共享。
12.如權(quán)利要求6所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元,其特征在于該靜態(tài)隨機存取單元與該只讀存儲器單元的源極接觸點共享。
13.如權(quán)利要求6所述的組合靜態(tài)隨機存取存儲器和掩模只讀存儲器存儲單元,其特征在于該靜態(tài)隨機存取單元與該只讀存儲器單元的列譯碼器線路共享。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種新的存儲單元組合,包括有一靜態(tài)隨機存取單元以及一掩模只讀存儲單元,該只讀存儲單元是位于該隨機存取單元的形成第五晶體管與第六晶體管的多晶硅區(qū)與一源極接觸點所在的主動區(qū)延伸部所交錯的十字區(qū)中,使得只讀存儲單元與靜態(tài)隨機存取單元布局在同一區(qū)域中。這種布局使靜態(tài)隨機存取單元與掩模只讀存儲單元的字線(WORD LINE)和Vss接觸點可以共享,并且在X-decoder線路也可以共享,可以不用在兩個區(qū)域分別對兩個單元的電路作布局,借以節(jié)省管芯的面積大約百分的二十左右。
文檔編號G11C11/34GK1472811SQ0212732
公開日2004年2月4日 申請日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月31日
發(fā)明者廖修漢, 陳立業(yè) 申請人:連邦科技股份有限公司
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