JPH08255843A - 半導体rom装置及びそのデータ書き込み方法 - Google Patents

半導体rom装置及びそのデータ書き込み方法

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JPH08255843A
JPH08255843A JP7056109A JP5610995A JPH08255843A JP H08255843 A JPH08255843 A JP H08255843A JP 7056109 A JP7056109 A JP 7056109A JP 5610995 A JP5610995 A JP 5610995A JP H08255843 A JPH08255843 A JP H08255843A
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JP
Japan
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data
wiring
laser light
ultraviolet laser
rom device
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Application number
JP7056109A
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English (en)
Inventor
Minoru Takeda
実 武田
Mitsuo Soneda
光生 曽根田
Shigeo Kubota
重夫 久保田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ワード線Lとデータ線DAとのクロス点をア
モルファス・シリコンから成るa−Si配線5で結線
し、データのパターンに応じて紫外線レーザ光を上記a
−Si配線5に対して選択的にスポット照射することに
よりデータを書き込む。 【効果】 半導体ROM装置のターンアラウンドタイム
を短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クロスポイント・セル
構造の半導体ROM装置及び半導体ROM装置のデータ
書き込み方法に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビジョンのγ補正等の非線形演算を
実行するために用いられる表いわゆるテーブル等は、比
較的小容量のROMに記憶されており、このROMとし
ては、例えばクロスポイント・セル構造の半導体ROM
装置を用いている。このクロスポイント・セル構造の半
導体ROM装置は、縦横、即ち2次元のXY方向に配置
された配線のクロス点がそれぞれMOS(metal oxide
semiconductor)構造のトランジスタで結線されるもの
である。
【0003】ここで、図6にクロスポイント・セル構造
の半導体ROM装置の概略的な構成を示し、以下に説明
する。
【0004】縦(Y方向)配線は、いわゆるデータ線で
あり、これらのデータ線DA1、DA2、DA3、・・・
は、リセット用トランジスタM1、M2、M3、・・・を
介して接地されており、これらのリセット用トランジス
タM1、M2、M3、・・・のゲートには、データを出力
するタイミングをとるためのリセットパルス信号が入力
される。また、横(X方向)配線は、いわゆるワード線
であり、入力端子I1、I2、・・・、Inからの入力信
号がXデコーダ1に入力され、このXデコーダ1におい
てデコード処理されることにより、ワード線L1、L2
・・・、Lnの内の1本のワード線Lが選択されて、こ
の選択されたワード線Lに電源電圧VCCが加わる。
【0005】上記データ線DAとワード線Lとのクロス
点は、トランジスタTによって結線される。具体的に
は、ワード線L1とデータ線DA1、DA2、DA3、・・
・とのクロス点は、トランジスタT11、T12、T13、・
・・によって結線され、ワード線L2とデータ線DA1
DA2、DA3、・・・とのクロス点は、トランジスタT
21、T22、T23、・・・によって結線され、ワード線L
nとデータ線DA1、DA2、DA3、・・・とのクロス点
は、トランジスタTn1、Tn2、Tn3、・・・によって結
線されている。これらのトランジスタTのゲートは、接
地されたゲート線GLに接続されており、接地電位とさ
れている。
【0006】尚、上記複数のトランジスタTは、Dで示
した、常時オン状態のデプレッション型、もしくはEで
示した、通常はオフ状態であり電圧を加えることによっ
てオン状態となるエンハンスメント型のトランジスタと
なっており、データが書き込まれた状態を示している。
【0007】即ち、クロスポイント・セル構造の半導体
ROM装置にプログラム等のデータを書き込むには、デ
ータのパターンに対応するイオン注入用マスクを用い、
特定のトランジスタのチャネル部のみに不純物イオンの
注入を行う。これにより、トランジスタTはエンハンス
メント型からデプレッション型に変えられ、トランジス
タのゲートは接地電位であっても導通状態となる。この
ようにして、複数のメモリセルがいわゆるマトリックス
状に規則的に配置されたメモリセルアレイにデータのパ
ターンが書き込まれる。ここで、データのパターンと
は、マトリックス状のセル上の2次元パターンを示すも
のであり、また、ビットパターンを示すものでもある。
【0008】尚、上記イオン注入工程後、配線工程及び
パシベーション成膜工程等を経ることにより、製品であ
るマスクROMが製造される。
【0009】次に、図7に示すデータの入出力のタイミ
ングチャートを用いてクロスポイント・セル構造の半導
体ROM装置の動作について説明する。
【0010】具体的には、この図7においては、X方向
の配線であるワード線L1が選択されたときのY方向の
データ線DA1、DA2、DA3におけるデータ出力及び
リセットパルス信号の出力タイミングを示す。
【0011】実際の動作においては、時間t1で図7の
Aに示すワード線L1が選択されて、このワード線L1
電源電圧VCCが加わり、ワード線L1はHigh(1)
の状態になる。尚、このワード線L1に電源電圧VCC
加わる前に、図7のBに示すリセットパルス信号がデー
タ線DA1、DA2、DA3に加えられており、全てのデ
ータ線DA1、DA2、DA3がリセット用トランジスタ
1、M2、M3によって接地電位、即ちLow(0)の
状態にリセットされている。
【0012】ワード線L1がHIgh(1)の状態にな
ると、データ線DA1は、ワード線L1とのクロス点のト
ランジスタT11がデプレッション型であるので導通状態
となり、ワード線L1から電流が流れ、図7のCに示す
ようにワード線L1は時間t1でHigh(1)の状態に
なる。一方、データ線DA2は、ワード線L1とのクロス
点のトランジスタT12がエンハンスメント型であるため
非導通状態であり、ワード線L1から電流が流れない。
従って、データ線DA2は、図7のDに示すようにLo
w(0)の状態のままである。また、データ線DA3
データ線DA1と同様にして、図7のEに示すように時
間t1でHigh(1)の状態に変化する。
【0013】このようなデータ線DA1、DA2、DA3
からの電流は、図6のXデコーダ1からの入力データに
対応する出力データとして、データ出力装置2を介して
1又は0のバイナリ・データ列として取り出される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のクロ
スポイント・セル構造の半導体ROM装置においては、
データを受注して、このデータに応じたパターンを半導
体ROM装置に書き込み、製品として納めるまでの期
間、いわゆるターンアラウンドタイム(TAT)に2カ
月近くかかるため、テレビジョンの機種毎に書き込みデ
ータを変更して生産することが困難である。
【0015】そこで、本発明は上述の実情に鑑み、デー
タの書き込みから製品となるまでの期間を短縮すること
ができる半導体ROM装置及び半導体ROM装置のデー
タ書き込み方法を提供するものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体RO
M装置は、クロス点はアモルファス・シリコンから成る
配線で結線され、この配線に対してデータのパターンに
応じて紫外線レーザ光が選択的にスポット照射されるこ
とによりデータが書き込まれて成ることにより上述した
課題を解決する。
【0017】また、本発明に係る半導体ROM装置のデ
ータ書き込み方法は、2次元的に配置された配線のクロ
ス点を結線する、アモルファス・シリコンから成る配線
に対して、データのパターンに応じて紫外線レーザ光を
選択的にスポット照射してデータの書き込みを行うこと
により上述した課題を解決する。
【0018】
【作用】本発明においては、クロスポイント・セル構造
のクロス点がアモルファス・シリコンから成る配線で結
線されており、この配線にデータのパターンに応じて紫
外線レーザ光を選択的にスポット照射することによりデ
ータが書き込まれた半導体ROM装置であるので、短期
間で製品として製造することができる。
【0019】また、クロスポイント・セル構造のクロス
点がアモルファス・シリコンから成る配線に対して、デ
ータのパターンに応じて紫外線レーザ光を選択的にスポ
ット照射して半導体ROM装置へのデータの書き込みを
行うので、アモルファス・シリコンの結晶化によって配
線の抵抗値を低下させ、配線を導通状態にすることによ
りデータの書き込みを行う。
【0020】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照しながら説明する。図1には、本発明に係る半
導体ROM装置の概略的な構成を示す。
【0021】この図1に示す半導体ROM装置は、2次
元的に配置された配線のクロス点を結線することにより
構成されるクロスポイント・セル構造となっており、上
記クロス点はアモルファス・シリコンから成る配線で結
線され、この配線に対してデータのパターンに応じて紫
外線レーザ光が選択的にスポット照射されることにより
データが書き込まれて成るものである。
【0022】上記縦(Y方向)配線は、いわゆるデータ
線であり、これらのデータ線DA1、DA2、DA3、・
・・は、リセット用トランジスタM1、M2、M3、・・
・を介して接地されており、これらのリセット用トラン
ジスタM1、M2、M3、・・・のゲートには、データを
出力するタイミングをとるためのリセットパルス信号が
入力される。また、横(X方向)配線は、いわゆるワー
ド線であり、入力端子I1、I2、・・・、Inからの入
力信号がXデコーダ1に入力され、このXデコーダ1に
おいてデコード処理されることにより、ワード線L1
2、・・・、Lnの内の1本のワード線Lが選択され
て、この選択されたワード線Lに電源電圧VCCが加わ
る。上記データ線DA及びワード線Lは、後述するよう
に、多結晶シリコンであるポリシリコン(以下、Pol
y−Siという)やアルミニウム等の金属材料から成
る。
【0023】また、上記データ線DAとワード線Lとの
クロス点は、非晶質シリコンであるアモルファス・シリ
コン(以下、a−Siという)から成るa−Si配線5
によって結線される。具体的には、ワード線L1とデー
タ線DA1、DA2、DA3、・・・とのクロス点は、a
−Si配線511、512、513、・・・によって結線さ
れ、ワード線L2とデータ線DA1、DA2、DA3、・・
・とのクロス点は、a−Si配線521、522、523、・
・・によって結線され、ワード線Lnとデータ線DA1
DA2、DA3、・・・とのクロス点は、a−Si配線5
n1、5n2、5n3、・・・によって結線されている。
【0024】まず、初期状態では、a−Si配線5の負
荷抵抗値が非常に高いので、X方向の任意のワード線L
を選択してHigh(1)の状態にしても、そのワード
線Lからクロス点に電流が流れず、Y方向のデータ出力
装置2からのデータ出力は全てLow(0)となる。
【0025】このクロスポイント・セル構造の半導体R
OM装置に対してデータを書き込むには、このデータに
対応するパターンに応じてa−Si配線5に選択的に紫
外線レーザ光をスポット照射する。紫外線レーザ光照射
によるa−Siの結晶化によってa−SiはPoly−
Si構造に変わってa−Si配線5の負荷抵抗値が十分
に小さくなり、導通状態となってデータが書き込まれた
状態となる。
【0026】このように、紫外線レーザ光照射によるa
−Siの結晶化を用いた抵抗値の変化を利用してデータ
の書き込みを行う。
【0027】尚、図1に示す複数のa−Si配線5の内
でa−Si配線511、512、513においては、具体的
に、紫外線レーザ光が照射されていないa−Si配線5
12についてはa−Siで示し、紫外線レーザ光が照射さ
れてPoly−Si構造に変化したa−Si配線511
13についてはp−Siで示している。
【0028】次に、上述のクロスポイント・セル構造の
半導体ROM装置にデータを書き込むためのデータ書き
込み装置として紫外線レーザ光スポット照射装置の概略
的な構成を図2に示す。
【0029】図2の紫外線レーザ光スポット照射装置
は、紫外線レーザ光を出射するレーザ光源1、この紫外
線レーザ光をオン/オフ制御する電子式シャッタ2、紫
外線レーザ光を集光する集光光学系4、2次元の方向に
移動するXYステージ6、照射された紫外線レーザ光の
反射光を撮像するCCDカメラ8、この撮像された画像
を表示するモニタ9、及び上記XYステージ6とモニタ
9とを制御する制御装置7等から構成される。この紫外
線レーザ光スポット照射装置によって、半導体ROM装
置のa−Si配線に対して紫外線レーザビームのスポッ
トを走査して選択的に照射することにより、データに応
じたパターンが書き込まれる。
【0030】この紫外線レーザ光スポット照射装置で
は、コンピュータ等から成る制御装置7の制御により、
レーザ光源1から紫外線レーザ光いわゆるUVレーザ光
が出射される。この紫外線レーザ光としては、例えば連
続発振が可能なNd:YAGレーザの第4高調波を用い
た遠紫外線レーザ光等が用いられる。
【0031】ここで、紫外線レーザ光を出射するレーザ
光源1、即ち紫外レーザ光源の具体的な構成を図3に示
す。
【0032】この紫外レーザ光源においては、励起用光
源素子として図示しないレーザダイオード等の半導体レ
ーザ素子を用いており、この半導体レーザ素子からの波
長808nmの励起用レーザ光は、1/4波長板(QW
P)31の入射面から、例えばNd:YAGを用いたレ
ーザ媒質32に入射される。
【0033】ここで、上記1/4波長板31の入射面に
は、上記励起用レーザ光を透過し、レーザ媒質32で発
生する波長1064nmの基本波レーザ光を反射するよ
うな波長選択性を持った反射面いわゆるダイクロイック
ミラーが形成されている。
【0034】上記レーザ媒質32で発生した波長106
4nmの基本波レーザ光は、フィルタ33によってその
出力が調節されて折り返しミラー35で反射された後、
アウトプットカプラ36を介して例えばKTPより成る
非線形光学結晶素子37に入射されることにより、第2
高調波発生(SHG)が行われる。この第2高調波発生
による波長532nmの第2高調波レーザ光は、ミラー
40で反射された後、ミラー38で反射される。
【0035】上記ミラー38で反射されたレーザ光は、
レンズ39を介して光アイソレータ41に入射される。
【0036】この光アイソレータ41は、入射された第
2高調波レーザ光のレーザ素子への戻り光を回避するも
のである。この光アイソレータ41を通過した第2高調
波レーザ光は、電気光学位相変調器(EOM)42に入
射されて位相変調が施される。即ち、出力される遠紫外
線レーザ光の位相変調が行われる。この位相変調された
第2高調波レーザ光は外部共振器50に入射される。
【0037】上記外部共振器50は、反射手段として、
凹面ミラー51、アウトプットカプラ52、及び反射ミ
ラー54、55を備えることにより構成される。また、
この外部共振器50の光路内には、例えばBBO等の非
線形光学結晶より成る波長変換素子53が配置される。
これにより、この外部共振器50では第4高調波発生が
行われて、波長266nmの遠紫外線レーザ光が発生さ
れる。
【0038】また、この外部共振器50では、上位凹面
ミラー51の位置決めを行うためにボイスコイルモータ
(VCM)を用いており、このVCMによって凹面ミラ
ー51の位置を移動制御することにより、外部共振器5
0内の光路長を微小変化させることができるようになさ
れている。
【0039】具体的には、凹面ミラー51に入射された
第2高調波レーザ光は光検出器44に送られて検出され
る。この光検出器44からの検出信号はロッキング回路
45に送られ、このロッキング回路45によってVCM
が駆動制御されることにより凹面ミラー51の位置が制
御される。
【0040】これにより、外部共振器50の共振周波数
が制御されて、第2高調波レーザ光を効率良く外部共振
器50内に引き込み、遠紫外線レーザ光を安定して発生
させることができる。また、ロッキング回路45では、
電気光学位相変調器42の位相変調の制御も行う。
【0041】上記レーザ光源1から出射される紫外線レ
ーザ光は、連続発振が可能なレーザ光であり、この連続
発振される紫外線レーザ光は、音響光学変調(AOM)
素子等を利用した高速な電子式シャッタ2によって、X
Yステージ6上の半導体ROM装置である半導体チップ
5上にスポット照射されるようにオン/オフ制御され
る。この電子式シャッタ2で制御された紫外線レーザ光
は、ミラー3に反射され、対物(集光)レンズ等から成
る集光光学系4によって、半導体チップ5上に直径1μ
m程度のスポットサイズに集光される。
【0042】上記半導体チップ5は精密に移動制御され
るXYステージ6上に積載されており、また、このXY
ステージ6はコンピュータ等を用いた制御装置7によっ
て2次元的に駆動制御される。これにより、XYステー
ジ6は、所望のメモリセル、即ちa−Si配線上に光ス
ポットが集光されるような位置に駆動される。
【0043】また、制御装置7は、レーザ光源1から出
射される紫外線レーザ光の出力を制御しており、この制
御された紫外線レーザ光が、所定の時間だけ所望のa−
Si配線に照射されるように、上記電子式シャッタ2が
開閉される。このような作業操作を繰り返して行うこと
により、データの書き込みが行われる。
【0044】ここで、図3及び図4を用いてメモリセル
の構造を説明する。
【0045】図3は、メモリセルの平面図を示し、図4
は、メモリセルの断面構造図を示すものである。
【0046】この図3及び図4においては、X方向のワ
ード線Lはアルミニウム(Al)から成るAl配線4で
示されるものであり、Y方向のデータ線DAはPoly
−Siから成るPoly−Si配線3で示されるもので
ある。このAl配線4とPoly−Si配線3とのクロ
ス点は、図4に示すように、Al配線4とPoly−S
i配線3とに接触したa−Si配線5で結線される。こ
こで、Al配線4とa−Si配線5との接触いわゆるコ
ンタクトはコンタクト層C1によってなされており、P
oly−Si配線3とa−Si配線5とのコンタクトは
コンタクト層C2によってなされている。
【0047】具体的には、図5に示すように、Si基板
6上のSiO2から成る絶縁膜7上に、Poly−Si
配線3及びAl配線4が形成され、このPoly−Si
配線3とAl配線4との中間に、Poly−Si配線3
及びAl配線4に接触してa−Si配線5が形成されて
いる。そして、図4のレーザ光照射領域LAで示す領域
に紫外線レーザ光が照射される。
【0048】尚、Al配線4上には、SiO2から成
る、紫外線レーザ光に対して透過率の高いパシベーショ
ン膜8が膜厚2μm程度で形成されており、紫外線レー
ザ光はこのパシベーション膜8を介してa−Si配線5
上に照射される。
【0049】また、a−Si配線5は、十分な抵抗値を
確保し、また、紫外線レーザ光が照射される領域を広く
取るために、なるべく細く長くなるように配置すること
が好ましい。
【0050】また、上記a−Si配線5の抵抗値の変化
の程度は、a−Siの材料特性、特にリン、ヒ素等の不
純物のドーピング量に依存するものであり、適切な条件
を適用すれば、抵抗値の変化を3〜4桁の変化とするこ
とが可能である。
【0051】このように、クロスポイント・セル構造の
半導体ROM装置である半導体チップ25上を、集光さ
れたレーザビームの光スポットが走査されて、所望のデ
ータパターンに対応するa−Si配線5に選択的に照射
されることによりデータが書き込まれる。
【0052】このデータが書き込まれた半導体ROM装
置におけるデータの入出力動作は、従来のトランジスタ
を用いたクロスポイント・セル構造の半導体ROM装置
におけるデータの入出力動作とほぼ同様に行われる。
【0053】具体的には、図1に示す、a−SiがPo
ly−Si構造に変化したクロス点のa−Si配線512
では抵抗値が十分に低くなり、導通状態に近いので、例
えば、選択されたX方向のワード線L1からa−Si配
線512に電流が流れると、このa−Si配線512に対応
するY方向のデータ線DA2からの出力がHigh
(1)になる。一方、クロス点のa−Si配線511、5
13はa−Siのままであるので、これらのクロス点では
十分な電流が流れずに、対応するY方向のデータ線DA
1、DA3からの出力はLow(0)となる。これによ
り、Xデコーダ1からの任意のデータ入力に対して、Y
方向のデータ線DAからのデータ出力を1又は0のバイ
ナリデータ列として取り出すことができる。
【0054】また、上記集光光学系4の対物レンズは、
紫外域から可視域までの広い波長域に渡って色収差補正
されたものであり、データの書き込み作業中には、上記
半導体チップ5上に照射された光スポットの反射光が、
ミラー3を介してCCDカメラ8の撮像素子いわゆるC
DD上に結像するように調整されている。このCCDカ
メラ8で得られたデータの書き込み状態の画像信号は、
テレビジョン等のモニタ9に送られる。このモニタ9は
制御装置7によって制御されており、このモニタ9にC
CDカメラ8からの画像信号から画像を表示することに
より、データの書き込み状態を観察することができる。
【0055】尚、上記実施例では、データを書き込むと
きに用いる紫外線レーザ光として半導体レーザの第4高
調波による紫外線レーザ光を用いた場合について説明し
ているが、この紫外線レーザ光としては連続発振される
紫外線レーザ光であればよく、半導体レーザ以外のレー
ザ光源を用いることが可能である。
【0056】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る半導体ROM装置は、クロス点はアモルファス
・シリコンから成る配線で結線され、この配線に対して
データのパターンに応じて紫外線レーザ光が選択的にス
ポット照射されることによりデータが書き込まれて成る
ことにより、従来の半導体ROM装置よりも構造的に単
純であり、容易に製造することができるので、製造コス
トの削減やTATの短縮に効果的である。また、半導体
ROM装置にマイクロコードを書き込み、この半導体R
OM装置をパーソナルコンピュータやエンジニアリング
ワークステーション(EWS)等の電子情報機器に組み
込んで、それぞれの電子情報機器の個別の識別番号とす
ることにより、これらの電子情報機器のネットワーク上
での管理を容易に行うことができ、不正なネットワーク
操作や電子情報機器の盗難等の防止に有効に役立たせる
ことができる。
【0057】また、本発明に係る半導体ROM装置のデ
ータ書き込み方法は、2次元的に配置された配線のクロ
ス点を結線する、アモルファス・シリコンから成る配線
に対して、データのパターンに応じて紫外線レーザ光を
選択的にスポット照射してデータの書き込みを行うこと
により、アモルファス・シリコンの結晶化によって配線
の抵抗値を低下させ、配線を導通状態にすることにより
データの書き込みを行うことができるので、パッケージ
された形態の半導体ROM装置に対してデータの書き込
みを行うことができる。具体的には、パッケージの形態
で初期化された状態の、データ書き込み前の半導体RO
Mチップを多量に用意しておき、例えばテレビジョンの
機種毎にγ補正用テーブルのデータを変えてデータの書
き込みを行って半導体ROM装置を生産する、というよ
うなフレキシブルな半導体ROM装置の生産を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体ROM装置の概略的な構成
図である。
【図2】紫外線レーザ光スポット照射装置の概略的な構
成図である。
【図3】紫外レーザ光源の概略的な構成図である。
【図4】メモリセルの概略的な平面図である。
【図5】メモリセルの概略的な断面構造図である。
【図6】従来の半導体ROM装置の概略的な構成図であ
る。
【図7】データ入出力のタイミングチャート図である。
【符号の説明】
1 Xデコーダ 2 データ出力装置 3 Poly−Si配線 4 Al配線 5 a−Si配線 6 Si基板 7 絶縁膜 8 パシベーション膜 21 レーザ光源 22 電子式シャッタ 24 集光光学系 25 半導体チップ 26 XYステージ 27 制御装置 28 CCDカメラ 29 モニタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次元的に配置された配線のクロス点を
    結線することにより構成されるクロスポイント・セル構
    造の半導体ROM装置において、 上記クロス点はアモルファス・シリコンから成る配線で
    結線され、この配線に対してデータのパターンに応じて
    紫外線レーザ光が選択的にスポット照射されることによ
    りデータが書き込まれて成ることを特徴とする半導体R
    OM装置。
  2. 【請求項2】 2次元的に配置された配線のクロス点を
    結線する、アモルファス・シリコンから成る配線に対し
    て、データのパターンに応じて紫外線レーザ光を選択的
    にスポット照射してデータの書き込みを行うことを特徴
    とする半導体ROM装置のデータ書き込み方法。
JP7056109A 1995-03-15 1995-03-15 半導体rom装置及びそのデータ書き込み方法 Withdrawn JPH08255843A (ja)

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