DE102007001783B4 - A semiconductor memory device, method for writing or recovering a threshold voltage, and for operating a semiconductor memory device - Google Patents
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Abstract
Halbleiter-Speicherelement, aufweisend: komplementäre erste und zweite Bitleitungen (BL, BLB); eine Einheitsspeicherzelle, die komplementäre erste und zweite kondensatorfreie Floating-Body-Transistor-Speicherzellen (MC) aufweist, die mit den komplementären ersten bzw. zweiten Bitleitungen (BL, BLB) gekoppelt sind; und einen Spannungs-Leseverstärker (S/A), der zwischen die komplementären ersten und zweiten Bitleitungen (BL, BLB) eingeschleift ist und der eine Spannungsdifferenz (ΔVBL) zwischen den komplementären ersten und zweiten Bitleitungen (BL, BLB) verstärkt, wobei das Speicherelement eine kapazitive Kopplung zwischen den ersten und zweiten Bitleitungen aufweist, die eine negative Vorspannung zum Schreiben oder Wiederherstellen einer Schwellspannung der ersten oder der zweiten kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzelle bewirkt, wobei die kapazitive Kopplung eine parasitäre Kapazität zwischen den ersten und zweiten Bitleitungen umfasst, oder die kapazitive Kopplung ein kapazitives Element umfasst, dass zwischen die ersten und zweiten Bitleitungen eingeschleift ist.A semiconductor memory device comprising: complementary first and second bit lines (BL, BLB); a unit memory cell having complementary first and second floating capacitor free floating body transistor memory cells (MC) coupled to the complementary first and second bit lines (BL, BLB), respectively; and a voltage sense amplifier (S / A) connected between the complementary first and second bit lines (BL, BLB) and amplifying a voltage difference (ΔVBL) between the complementary first and second bit lines (BL, BLB), the memory element has a capacitive coupling between the first and second bit lines which effects a negative bias for writing or restoring a threshold voltage of the first or second floating body transistor memory cell, the capacitive coupling comprising a parasitic capacitance between the first and second bit lines , or the capacitive coupling comprises a capacitive element, which is looped in between the first and second bit lines.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiter-Speicherelement, ein Verfahren zum Schreiben oder Wiederherstellen einer Schwellspannung eines kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzellenelements und zum Betreiben eines Halbleiter-Speicherelements.The present invention relates to a semiconductor memory device, a method for writing or recovering a threshold voltage of a capacitor-free floating body-transistor memory cell element, and operating a semiconductor memory device.
Typischerweise sind die Speicherzellen von dynamischen Speicherelementen mit wahlfreiem Zugriff (dynamic random access memory – DRAM) aus einem Kondensator zum Speichern von Ladungen und einem Transistor zum Zugreifen auf den Kondensator gebildet. Ein Logikwert jeder Speicherzelle ist durch eine Spannung des Kondensators bestimmt. Allerdings wurden im Zuge einer Anstrengung zur Verbesserung der Elementintegration DRAM-Speicherzellen vorgeschlagen, die aus einem einzelnen Transistor gebildet sind. Derartige Speicherzellen vom Einzel-Transistor-Typ werden vorliegend als „kondensatorlose Floating-Body-Transistor-Speicherzellen” bezeichnet und in bestimmten Fällen wird der Kurzbegriff „Transistorzelle” verwendet.Typically, the memory cells of dynamic random access memory (DRAM) are formed of a capacitor for storing charges and a transistor for accessing the capacitor. A logic value of each memory cell is determined by a voltage of the capacitor. However, in an effort to improve element integration, DRAM memory cells formed of a single transistor have been proposed. Such single transistor type memory cells are referred to herein as "capacitorless floating body transistor memory cells", and in certain cases, the acronym "transistor cell" is used.
In einem Schreibmodus wird die Schwellspannung einer kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzelle variiert, indem das Kanal-Body-Potential der Zelle verändert wird, und in einem Lesemodus wird auf der Grundlage einer durch die Zeile fließenden Strommenge zwischen logischen Zuständen unterschieden. Dies wird weiter unten unter Bezugnahme auf
Wie gezeigt, umfasst die kondensatorfreie Floating-Body-Transistor-Speicherzelle gemäß dem vorliegenden Beispiel ein Silizium(Si)-Substrat
Logische „1”- und „0”-Zustände sind abhängig von der Schwellspannung Vth der kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzelle und Beispiele für Schreib- und Lesespannungen, die an die kondensatorfreie Floating-Body-Transistor-Speicherzelle angelegt werden, sind weiter unten in Tabelle 1 dargestellt: Tabelle 1
Während einer Daten-„1”-Schreiboperation ist eine Vorspannungsbedingung eingestellt, bei der Vgs > Vth und Vgd < Vth. Dies bewirkt, dass die Transistorzelle in einem Sättigungsbereich arbeitet. In diesem Zustand erfolgt Stoßionisation im Grenz- oder Übergangsgebiet zwischen dem Drain-Bereich
Während einer Daten-„0”-Schreiboperation wird die Drain-Spannung Vd auf eine negative Spannung abgesenkt, um eine Vorwärts-Vorspannungsbedingung am Übergang zwischen dem Floating-Kanal-Body-Bereich
Während einer Leseoperation wird eine Vorspannungsbedingung derart eingestellt, dass Vgs > Vth und Vgd > Vth, sodass die Transistorzelle in ihrem linearen Bereich betrieben wird. Ein Drain-Strom wird gemessen und mit einem Referenz-Zellstrom verglichen, um auf diese Weise zu unterscheiden, ob sich die kondensatorfreie Floating-Body-Transistor-Speicherzelle in einem hohen (logisch „0”) oder niedrigen (logisch „1”) Schwellspannungs-Vth-Zustand befindet. Wenn der gemessene Drain-Strom insbesondere kleiner ist als der Referenzstrom, wird ein logischer „0”-Zustand gelesen. Wenn der gemessene Drain-Strom größer ist als der Referenzstrom, wird ein logischer „1”-Zustand gelesen.During a read operation, a bias condition is set such that Vgs> Vth and Vgd> Vth, so that the transistor cell is operated in its linear region. A drain current is measured and compared with a reference cell current to thereby discriminate whether the capacitor-free floating body transistor memory cell is in a high (logic "0") or low (logic "0") "1") threshold Vth state. In particular, if the measured drain current is less than the reference current, a logic "0" state is read. If the measured drain current is greater than the reference current, a logic "1" state is read.
Herkömmlicherweise wird der Referenz-Zellstrom erzeugt, indem Referenz-(oder Dummy)-Transistorzellen verwendet werden, die jeweils in „0”- und „1”-Zuständen programmiert werden. Des Weiteren werden eine Referenzspannungs-Erzeugungsschaltung und andere Schaltungen eingesetzt, um einen Referenzstrom zu erzeugen, der zwischen den Drain-Strömen der „0”- und „1”-Referenz-Transistorzellen liegt. Beispielhaft sei auf die
Das Lesen von kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzellen ist anfällig für eine Vielzahl von Fehlern. Beispiele für derartige Fehler sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Anfälligkeit gegenüber Lesefehlern ist bei dem DRAM-Element vom Typ einer kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzelle als nachteilig anzusehen, dass sie das Vorsehen eines Referenzstrom-Erzeugers, von Referenz-Speicherzellen und anderen Schaltungen erfordert, um den Referenzstrom zu erzeugen. Diese könnte sich als eine Belastung herausstellen, wenn versucht wird, die Integrationsdichte des Speicherelements zu erhöhen. Darüber hinaus wird in einer Auffrischoperation zusätzliche Zeit zum Auffrischen der Referenzspeicherzellen verbraucht.In addition to the above-described susceptibility to read errors, the DRAM type non-floating body transistor memory cell type of cell is disadvantageous in requiring the provision of a reference current generator, reference memory cells, and other circuits by the reference current to create. This might turn out to be a burden when trying to increase the integration density of the memory element. In addition, in a refresh operation, additional time is consumed to refresh the reference memory cells.
Die
Die
Die
Der Erfindung liegt das technischen Problem zugrunde, ein Halbleiter-Speicherelement und ein Verfahren zum Betreiben eines Halbleiter-Speicherelements anzugeben, die einen zuverlässigen Betrieb und eine Erhöhung der Dichte des Speicherelements erlauben.The invention is based on the technical problem of specifying a semiconductor memory element and a method for operating a semiconductor memory element which permit reliable operation and an increase in the density of the memory element.
Die Erfindung löst das Problem mittels eines Halbleiter-Speicherelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder des Patentanspruchs 8 und eines Verfahrens zum Betreiben eines Halbleiter-Speicherelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14.The invention solves the problem by means of a semiconductor memory element having the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, deren Wortlaut hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims, the wording of which is hereby incorporated by reference into the description in order to avoid unnecessary text repetitions.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, die weiter unten detailliert beschrieben sind, sowie zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung erläuterte Ausgestaltungen des Standes der Technik sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt/zeigen: Advantageous embodiments of the invention, which are described in detail below, as well as to simplify the understanding of the invention explained embodiments of the prior art are shown in the drawing. It shows / shows:
In den Zeichnungen können die absoluten und relativen Größen von Schichten und Bereichen aus Gründen der Klarheit übertrieben und/oder vereinfacht dargestellt sein. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass, wenn ein Element oder eine Schicht in Bezug auf ein anderes Element oder eine andere Schicht als „an”, „verbunden mit” oder „gekoppelt mit” beschrieben ist, es direkt an dem anderen Element oder der anderen Schicht angeordnet, mit diesem oder dieser verbunden oder mit diesem oder dieser gekoppelt sein kann oder dass Zwischenelemente oder -schichten vorhanden sein können.In the drawings, the absolute and relative sizes of layers and regions may be exaggerated and / or simplified for the sake of clarity. In addition, it should be understood that when one element or layer is described as being "on," "connected to," or "coupled to" with respect to another element or layer, it directly adjoins the other element or layer may be arranged, connected to this or this or coupled to this or this or that intermediate elements or layers may be present.
Das Speicherzellenelement gemäß dem Beispiel der
Das Speicherzellenfeld
Jede Bitleitung BL und ihre komplementäre Bitleitung BLB werden vorliegend gemeinsam als „Bitleitungspaar” BL/BLB bezeichnet. Entsprechend gibt es innerhalb der vorliegenden beispielhaften Ausgestaltung „n” Bitleitungspaare BL/BLB<1:n> pro Speicherblock BLK.Each bit line BL and its complementary bit line BLB are collectively referred to herein as "bit line pair" BL / BLB. Accordingly, within the present exemplary embodiment, there are "n" bit line pairs BL / BLB <1: n> per memory block BLK.
Wie später (unter Bezugnahme auf
Da es „m” Wortleitungen WL pro Speicherblock und „n” Bitleitungspaare BL/BLB pro Speicherblock BLK gibt, enthält jeder der „k” Speicherblöcke BLK des Speicherzellenfelds
Weiterhin unter Bezugnahme auf
Die Wortleitungen WL<1:k><1:m> sind mit dem Zeilendecodierer
Es wird nunmehr Bezug genommen auf
In dem ersten Speicherblock BLK1 ist eine Einheitsspeicherzelle TMC (vorliegend auch als eine Zwillingsspeicherzelle bezeichnet) durch komplementäre erste und zweite kondensatorfreie Floating-Body-Speicherzellen FN1 und FN1B gebildet, die jeweils mit ihrem Gate-Anschluss an eine Wortleitung WL angeschlossen sind. Die erste kondensatorfreie Floating-Body-Speicherzelle FN1 ist zwischen der wahren Bitleitung BL und einer ersten Auswahlleitung SL1 eingeschleift, und die zweite kondensatorfreie Floating-Body-Speicherzelle FN1B ist zwischen der komplementären Bitleitung BLB und einer zweiten Auswahlleitung SL2 eingeschleift.In the first memory block BLK1, a unit memory cell TMC (also referred to herein as a twin memory cell) is formed by complementary first and second floating body floating memory cells FN1 and FN1B, each connected to a word line WL with its gate terminal. The first capacitor-free floating body memory cell FN1 is connected between the true bit line BL and a first select line SL1, and the second capacitor-free floating body memory cell FN1B is connected between the complementary bit line BLB and a second select line SL2.
Ein erstes Übertragungsgatter TG1 ist zwischen die erste Auswahlleitung SL1 und eine Masse-Auswahlleitung GSL eingeschleift und ein zweites Übertragungsgatter TG2 ist zwischen die zweite Auswahlleitung SL2 und die Masse-Auswahlleitung GSL eingeschleift. Das erste Übertragungsgatter TG1 umfasst NMOS-Transistoren N1 und N2, die jeweils mit ihrem Gate-Anschluss mit der wahren Bitleitung und der Masse-Auswahlleitung GSL verbunden sind. In gleicher Weise umfasst das zweite Übertragungsgatter TG2 NMOS-Transistoren N3 und N4, die jeweils mit ihrem Gate-Anschluss mit der komplementären Bitleitung BLB und der Masse-Auswahlleitung GSL verbunden sind.A first transmission gate TG1 is connected between the first selection line SL1 and a ground selection line GSL, and a second transmission gate TG2 is connected between the second selection line SL2 and the ground selection line GSL. The first transmission gate TG1 comprises NMOS transistors N1 and N2, each of which has its gate connected to the true bit line and the ground select line GSL. Likewise, the second transfer gate TG2 comprises NMOS transistors N3 and N4, each of which has its gate connected to the complementary bit line BLB and the ground select line GSL.
In
Der zweite Speicherblock BLK2 ist in vergleichbarer Weise ausgebildet wie der vorstehend beschriebene erste Speicherblock BLK1.The second memory block BLK2 is formed in a similar manner as the first memory block BLK1 described above.
Ein erstes Isolierungsgatter ISOG1 umfasst einen NMOS-Transistor N5, der zwischen eine wahre Unterbitleitung SBL und die wahre Bitleitung BL des ersten Speicherblocks BLK eingeschleift ist, und einen NMOS-Transistor N6, der zwischen eine komplementäre Unterbitleitung SBLB und die komplementäre Bitleitung BLB des ersten Speicherblocks BLK1 eingeschleift ist. In gleicher Weise umfasst ein zweites Isolierungsgatter ISOG2 einen NMOS-Transistor N7, der zwischen die wahre Unterbitleitung SBL und die wahre Bitleitung BL des zweiten Speicherblocks BLK2 eingeschleift ist, und einen NMOS-Transistor N8, der zwischen die komplementäre Unterbitleitung SBLB und die komplementäre Bitleitung BLB des zweiten Speicherblocks BLK2 eingeschleift ist. Die NMOS-Transistoren N5 und N6 des ersten Isolierungsgatters ISOG1 empfangen an ihren Gateanschlüssen ein erstes Isolierungssignal ISO1, und die Transistoren N7 und N8 des zweiten Isolierungsgatters ISOG2 empfangen an ihren Gateanschlüssen ein zweites Isolierungssignal ISO2.A first isolation gate ISOG1 comprises an NMOS transistor N5 connected between a true sub-bit line SBL and the true bit line BL of the first memory block BLK, and an NMOS transistor N6 connected between a complementary sub-bit line SBLB and the complementary bit line BLB of the first memory block BLK1 is looped. Similarly, a second isolation gate ISOG2 includes an NMOS transistor N7 connected between the true sub-bit line SBL and the true bit line BL of the second memory block BLK2, and an NMOS transistor N8 connected between the complementary sub-bit line SBLB and the complementary bit line BLB of the second memory block BLK2 is looped. The NMOS transistors N5 and N6 of the first isolation gate ISOG1 receive at their gate terminals a first isolation signal ISO1, and the transistors N7 and N8 of the second isolation gate ISOG2 receive at their gate terminals a second isolation signal ISO2.
Der Leseverstärker S/A umfasst ein Spaltenauswahlgatter CSLG, das durch NMOS-Transistoren N9 und N10 gebildet ist. Der NMOS-Transistor N9 ist zwischen eine wahre Datenleitung D und die wahre Unterbitleitung SBL eingeschleift. Der NMOS-Transistor N10 ist zwischen eine komplementäre Datenleitung DB und die komplementäre Unterbitleitung SBLB eingeschleift. Jeder der NMOS-Transistoren N9 und N10 empfängt an seinem Gate-Anschluss ein Spaltenauswahlsignal CSL. The sense amplifier S / A comprises a column selection gate CSLG formed by NMOS transistors N9 and N10. The NMOS transistor N9 is connected between a true data line D and the true sub-bit line SBL. The NMOS transistor N10 is connected between a complementary data line DB and the complementary sub-bit line SBLB. Each of the NMOS transistors N9 and N10 receives at its gate terminal a column select signal CSL.
Der Leseverstärker S/A umfasst weiterhin Leseverstärker-NMOS-Transistoren N11 und N12 sowie PMOS-Transistoren P1 und P2. Die NMOS-Transistoren N11 und N12 sind in Reihe zwischen die wahre Unterbitleitung SBL und die komplementäre Unterbitleitung SBLB eingeschleift. In gleicher Weise sind auch die PMOS-Transistoren P1 und P2 in Reihe zwischen die wahre Unterbitleitung SBL und die komplementäre Unterbitleitung SBLB eingeschleift. Der NMOS-Transistor N12 und der PMOS-Transistor P2 sind mit ihrem Gate-Anschluss an die wahren Unterbitleitung SBL angeschlossen, während der NMOS-Transistor N11 und der PMOS-Transistor P1 mit ihrem Gate-Anschluss an die komplementäre Unterbitleitung SBLB angeschlossen sind. Des Weiteren wird ein erstes Leseverstärker-Steuersignal LA an den Verbindungsknoten zwischen den PMOS-Transistoren P1 und P2 angelegt, und ein zweites Leseverstärker-Steuersignal LAB wird an den Verbindungsknoten zwischen den NMOS-Transistoren N11 und N12 angelegt.The sense amplifier S / A further comprises sense amplifier NMOS transistors N11 and N12 and PMOS transistors P1 and P2. The NMOS transistors N11 and N12 are connected in series between the true sub-bit line SBL and the complementary sub-bit line SBLB. Similarly, the PMOS transistors P1 and P2 are also connected in series between the true sub-bit line SBL and the complementary sub-bit line SBLB. The NMOS transistor N12 and the PMOS transistor P2 are connected with their gate terminal to the true sub-bit line SBL, while the NMOS transistor N11 and the PMOS transistor P1 are connected with their gate terminal to the complementary sub-bit line SBLB. Further, a first sense amplifier control signal LA is applied to the connection node between the PMOS transistors P1 and P2, and a second sense amplifier control signal LAB is applied to the connection node between the NMOS transistors N11 and N12.
Ein Betrieb des kondensatorfreien Floating-Body-Speicherzellenelements der
Bei gemeinsamer Bezugnahme auf die
Zu Beginn eines Bitleitungs-Aufladezeitintervalls T1 werden der Steuerblock
Als ein Ergebnis der voneinander abweichenden Schwellspannungen der kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzellen FN1 und FN1B weicht die Spannung der wahren Bitleitung BL von derjenigen der komplementären Bitleitung BLB ab. Beispielsweise sei angenommen, dass Daten „1” in die Speicherzelle FN1 und Daten „0” in die Speicherzelle FN1B geschrieben wurden. In diesem Fall ist die Schwellspannung Vth1 der Speicherzelle FN1 geringer als die Schwellspannung Vth0 der Speicherzelle FN1B. Unter der Annahme einer 2V-Versorgungsspanung (VCC = 2 V) bedeutet dies, dass die Spannung VBL der wahren Bitleitung und die Spannung VBLB der komplementären Bitleitung annäherungsweise den folgenden Beziehungen genügen:
Somit ergibt sich die folgende Spannungsdifferenz ΔVBL zwischen VBL und VBLB, wie in
Beispielsweise kann ΔVBL größenordnungsmäßig etwa 0,3 V betragen, wenn die Versorgungsspannung 2 V beträgt.For example, ΔVBL may be on the order of about 0.3V when the supply voltage is 2V.
Das Zeitintervall T2 dient zum Wiederherstellen einer Daten-„1” in einer der kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzellen FN1 und FN1B. In dem vorliegenden Beispiel wird die Daten-„1” in der Speicherzelle FN1 wiederhergestellt bzw. aufgefrischt.The time interval T2 serves to restore a data "1" in one of the capacitor-free floating body transistor memory cells FN1 and FN1B. In the present example, the data "1" in memory cell FN1 is refreshed.
Der Steuerblock
Das Zeitintervall T3 dient zum Wiederherstellen einer Daten-„0” in einer der kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzellen FN1 und FN1B. In dem vorliegenden Beispiel wird die Daten-„0” in der Speicherzelle FN1B wiederhergestellt bzw. aufgefrischt.The time interval T3 serves to restore a data "0" in one of the capacitor-free floating body transistor memory cells FN1 and FN1B. In the present example, the data "0" in memory cell FN1B is refreshed.
Der Steuerblock
Des Weiteren wird die Spannung der komplementären Bitleitung BLB aufgrund der parasitären Kapazität Cb1 zwischen der wahren Bitleitung BL und der komplementären Bitleitung BLB anfänglich auf eine negative Spannung getrieben. Dies bedeutet, dass die parasitäre kapazitive Kopplung eine Sperrspannung zwischen der kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzelle FN1B und der komplementären Bitleitung BLB bewirkt. Somit wird während dieser Zeit die Daten-„0” in der kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzelle FN1B wiederhergestellt. Schließlich nimmt die Spannung der komplementären Bitleitung BL die Schwellspannung VthN4 des Transistors N4 an.Furthermore, the voltage of the complementary bit line BLB is initially driven to a negative voltage due to the parasitic capacitance Cb1 between the true bit line BL and the complementary bit line BLB. This means that the parasitic capacitive coupling causes a blocking voltage between the capacitor-free floating body transistor memory cell FN1B and the complementary bit line BLB. Thus, during this time, the data "0" is restored in the floating body-transistor capacitor memory cell FN1B. Finally, the voltage of the complementary bit line BL assumes the threshold voltage VthN4 of the transistor N4.
Bei gemeinsamer Bezugnahme auf die
Zeitintervalle T1 und T2 der Schreiboperation gemäß
Während des Zeitintervalls T3 spricht der Spaltendecodierer
Während des Zeitintervalls T4 deaktiviert der Spaltendecodierer
Unter gemeinsamer Bezugnahme auf die
Zeitintervalle T1 und T2 der Leseoperation gemäß
Während des Zeitintervalls T3 spricht der Spaltendecodierer
Anschließend wird das Zeitintervall T4 in derselben Weise ausgeführt, wie zuvor in Verbindung mit dem Zeitintervall T3 gemäß
Das Speicherelement und die Betriebsverfahren, die vorstehend beschrieben wurden, bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber den herkömmlichen Floating-Body-Transistor-Kondensator-Speicherelementen. Beispielsweise kann durch Anlegen einer ausreichend hohen Spannung als Masseauswahl-Leitungssignal GSL die Bitleitungs-Spannungsdifferenz ΔVBL erzeugt werden, um im Gegensatz zu den herkömmlichen, aufwändigen Strom-Leseverstärkern die Verwendung eines Spannungs-Leseverstärkers zu ermöglichen. Außerdem ist es nicht erforderlich, die Bitleitungen BL und BLB nach der Aktivierungsoperation zu entzerren, da ΔVBL während der Bitleitungs-Ladeoperation erzeugt wird. Darüber hinaus ist die Ausgestaltung der Schaltung vereinfacht, indem parasitäre kapazitive Kopplung zwischen den Bitleitungen BL und BLB verwendet wird, um einen Sperrspannungszustand zu erreichen, welcher eine Daten-„0” in der/die kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzelle wiederherstellt und/oder schreibt.The memory element and methods of operation described above offer a number of advantages over conventional floating body transistor capacitor memory elements. For example, by applying a sufficiently high voltage as the ground selection line signal GSL, the bit line voltage difference ΔVBL can be generated to enable the use of a voltage sense amplifier in contrast to the conventional consuming current sense amplifiers. In addition, it is not necessary to equalize the bit lines BL and BLB after the activation operation since ΔVBL is generated during the bit line load operation. In addition, the design of the circuit is simplified by using parasitic capacitive coupling between the bit lines BL and BLB to achieve a reverse bias state which recovers data "0" in the floating body-transistor memory cell (s) and / / or write.
Des Weiteren verwendet die Ausgestaltung komplementäre kondensatorfreie Floating-Body-Transistor-Speicherzellen, um jede Einheitsspeicherzelle des Speicherelements, wie eines DRAM-Elements, zu definieren. Somit bietet die Ausgestaltung den Vorteil einer hochgradigen dichten kondensatorfreien Speicherzellenstruktur, während sie zugleich die Notwendigkeit von Referenzzellen (oder Dummy-Zellen), Referenz-Stromerzeugern und anderen Schaltungseinrichtungen vermeidet, die herkömmlicherweise benötigt werden, um die Logikwerte der Transistorzellen zu lesen. Des Weiteren wird durch Vermeiden von Referenzzellen die Bearbeitungszeit nicht durch das Wiederauffrischen der Referenzzellen verlängert.Furthermore, the embodiment uses complementary capacitor-free floating body transistor memory cells to define each unit memory cell of the memory element, such as a DRAM element. Thus, the design offers the advantage of a high-density dense capacitor-free memory cell structure while avoiding the need for reference cells (or dummy cells), reference current generators, and other circuitry conventionally required to read the logic values of the transistor cells. Furthermore, by avoiding reference cells, the processing time is not prolonged by the refreshing of the reference cells.
In der oben beschriebenen Ausgestaltung ist die Kapazität Cb1 eine parasitäre Kapazität zwischen der leitenden wahren Bitleitung BL und der leitenden komplementären Bitleitung BLB. Wie der Fachmann erkennt, sind diese leitenden Verbindungen oder Leitungen durch einen oder mehrere Isolatoren getrennt, sodass sie parasitäre Kapazitäten ausbilden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass ein echtes kapazitives Element elektrisch zwischen die Bitleitungen BL und BLB eingesetzt werden kann, um die parasitären Kapazität Cb1 zu ersetzen oder zu ergänzen.In the above-described embodiment, the capacitance Cb1 is a parasitic capacitance between the conductive true bit line BL and the conductive complementary bit line BLB. As those skilled in the art will appreciate, these conductive connections or lines are separated by one or more isolators, thus forming parasitic capacitances. It should be noted, however, that a true capacitive element may be electrically inserted between the bit lines BL and BLB to replace or supplement the parasitic capacitance Cb1.
Ein Betrieb des kondensatorfreien Floating-Body-Transistor-Speicherzellenelements der
Die Ausgestaltung der
Bezugnehmend auf
In gleicher Weise wird bei der Schreiboperation gemäß
Mit Ausnahme der oben angegebenen Abweichungen entspricht die Ausgestaltung der
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