基于二极管单元的高密度掩模ROM 设计Design of - 电子与信息学报.PDF

第 39 卷第 6 期 电 子 与 信 息 学 报 Vol.39No.6 2017 年 6 月 Journal of Electronics Information Technology Jun. 2017 基于二极管单元的高密度掩模ROM 设计 叶 勇*① 亢 勇② 宋志棠① 陈邦明② ①(中国科学院上海微系统与信息技术研究所 上海 200050) ②(上海新储集成电路有限公司 上海 200122) 摘 要：针对传统 ROM(Read-Only Memory)存储密度低、功耗高的问题，该文提出一种采用二极管单元并通过 接触孔编程来存储数据的掩模 ROM。二极管阵列采用双沟槽隔离工艺和无间隙接触孔连接方式实现了极高的存储 密度。基于此设计了一款容量为 2 Mb 的掩模ROM，包含 8 个 256 kb 的子阵列。二极管阵列采用40 nm 设计规 则，外围逻辑电路采用 2.5 V CMOS 工艺完成设计。二极管单元的有效面积仅为 0.017 μm2 ，存储密度高达 0.0268 mm2/Mb。测试结果显示二极管单元具备良好的单元特性，在2.5 V 电压下2 Mb ROM 的比特良率达到了 99.8%。 关键词：掩模只读存储器；二极管阵列；高密度；低功耗；双沟槽隔离 中图分类号： TP333.7 文献标识码： A 文章编号：1009-5896(2017)06-1452-06 DOI: 10.11999/JEIT160938 Design of High-density Mask ROM Based on Diode Cells ① ② ① ② YE Yong KANG Yong SONG Zhitang CHEN Bangming ①(Shanghai Institute of Microsystem And Information Technology, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China) ② (Shanghai Xinchu Integrated Circuit Incorporation, Shanghai 200122, China) Abstract: Since the traditional Read-Only Memory (ROM) has the problems of low density and high power consumption, a mask ROM based on diode cells and contact-programming process is proposed. With dual-trench isolation process and borderless contact scheme, the diode array can realize ultrahigh density. Based on the proposed novel diode array, a mask ROM macro with 2 Mb capacity is designed, which contains 8 256 kb sub-arrays. The diode arrays are fabricated with 40 nm design rule and th