DE2436648A1 - MEMORY CELL FOR AN FIELD OF DYNAMIC MEMORY CELLS - Google Patents

MEMORY CELL FOR AN FIELD OF DYNAMIC MEMORY CELLS

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DE2436648A1 DE19742436648 DE2436648A DE2436648A1 DE 2436648 A1 DE2436648 A1 DE 2436648A1 DE 19742436648 DE19742436648 DE 19742436648 DE 2436648 A DE2436648 A DE 2436648A DE 2436648 A1 DE2436648 A1 DE 2436648A1
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Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYHDIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

Dipl. -Ing·, Ernst IiathmannDipl. -Ing ·, Ernst Iiathmann

Münch.n7i, den 27. Juli 1974 Melchloretr. 42,Münch.n7i, July 27, 1974 Melchloretr. 42,

Unser Zeichen: MO 154P-1185Our reference: MO 154P-1185

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Speicherzelle für ein Feld aus dynamischen SpeicherzellenMemory cell for an array of dynamic memory cells

Die Erfindung betrifft eine Speicherzelle mit einem Transistor, dessen erste Hauptelektrode mit einem Speicherknoten und dossen zweite Hauptelektrode mit einer Lese-Schreibleitung sowie dessen Gate-Elektrode mit einer ersten Auswählleitung verbunden ist, für ein Feld aus dynamischen Speicherzellen.The invention relates to a memory cell with a transistor, the first main electrode of which is connected to a storage node and dossed second main electrode is connected to a read / write line and whose gate electrode is connected to a first selection line, for an array of dynamic memory cells.

Es wurden bereits dynamische Speicherzellen aus einem einzigen MOS-Transistor vorgeschlagen, um eine möglichst hohe Packungsdichte für monolithisch integrierte Speicher mit direktem Zugriff zu schaffen. Diese Speicherzelle umfaßt einen MOS-Transistor, dessen Drain an eine Lese-Schreibleitung, dessen Gate an eine Auswählleitung und dessen Source mit der einen Seite eines Speicherkondensators verbunden ist.Dynamic memory cells consisting of a single MOS transistor have already been proposed in order to achieve the highest possible packing density for monolithically integrated storage with direct access. This memory cell comprises a MOS transistor, its drain to a read-write line, its gate to a select line and its Source is connected to one side of a storage capacitor.

Fs/mü Die Fs / mü Die

509810/0683509810/0683

MOl 54P-1185MOl 54P-1185

Die andere Seite des Speichorkondensators wird ontwodcr vom Substrat oder von einer Versorgungsleitung gebildet. Während dos Schreibvorganges wird die auf dem Speicherkondensalor gespeicherte Ladung über den MOS-Transistor, wenn dieser durch eine über dio Auswählleitung angelegte Spannung eingeschaltet ist, auf die von der Lesc-Schreibleitung gebildete Kapazität übertragen. Da die Speicherkapazität in der Regel nur einen Bruchteil der Kapazität dor Lese-Schreibleitung beträgt, ist die abgreifbare Spannungsänderung auf der Lese-Schreibleitung sehr klein. Eine Möglichkeit, die Amplitude der Spannungsänderung auf der Lese-Schreibleitung zu vergrößern, besteht in der Vergrößerung der Kapazität des Speicherkondensators. Dadurch wird jedoch die für den Kondensator benötigte Fläche wesentlich vergrößert, · so daß sich die Packungsdichte auf einem Halbleiterscheibchen in unerwünschtem Ausmaß verkleinert und die Kosten pro Bit eines Speichers wesentlich erhöhen.The other side of the storage capacitor is ontwodcr from the substrate or formed by a supply line. During the writing process becomes the charge stored on the storage capacitor via the MOS transistor, if this is through a via dio selection line applied voltage is switched on, transferred to the capacitance formed by the Lesc write line. As the storage capacity usually only a fraction of the capacity of the read / write line is the tapped voltage change on the read / write line tiny. One way of increasing the amplitude of the voltage change on the read-write line is to increase the Increasing the capacity of the storage capacitor. However, this significantly increases the area required for the capacitor, so that the packing density on a semiconductor wafer is reduced to an undesirable extent and the cost per bit of a memory increase significantly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dynamische »Speicherzelle unter Verwendung eines einzigen Transistors sowie eines Speicherkondensators zu schaffen, die es ermöglicht, mit weniger Leitungen auf dem Halbleiterplättchen auszukommen und die Packungsdichte für ein Feld aus Speicherzellen wesentlich z.u erhöhen.The invention is based on the object of providing a dynamic memory cell using a single transistor and a storage capacitor to create that makes it possible to get by with fewer lines on the semiconductor die and the packing density for to significantly increase an array of memory cells.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs erwähnten Speicherzelle erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Speicherkondensator mit seiner ersten Seite an den Speicherknoten und mit seiner zweiten Seite an eine zweite Auswählleitung angeschlossen ist.This task is based on the memory cell mentioned at the beginning solved according to the invention in that a storage capacitor with its first side to the storage node and with its second side to a second selection line is connected.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.Further features and refinements of the invention are the subject matter of further claims.

Bei einem nach den Maßnahmen der Erfindung aufgebauten SpeicherfeldIn a memory field constructed according to the measures of the invention

- 2 - unter- 2 - under

509810/0683509810/0683

^ MO154P-1185^ MO154P-1185

unter Verwendung der erfindungsgemäßen Speicherzelle ist ee möglich, auf eine Vielzahl von mit der zweiten Seite dos Speicherkondensntors verbundenen Leitungen zu verzichten, wodurch sich die Packungsdichte des Feldes aus dynamischen Speicherzellen wesentlich vergrößern läßt und durch die dadurch bedingte geringere Leitungskapazität eine Vergrößerung des Speicherkondensatorsbei gleichbleibender feststellbarer Spannungsänderung auf der Lese-Schreibleitung vermeiden läßt.using the memory cell according to the invention, ee is possible, on a variety of with the second side dos storage condenser to dispense with connected lines, which increases the packing density of the field of dynamic memory cells can be increased significantly and an increase due to the resulting lower line capacitance of the storage capacitor with the same detectable Can avoid voltage change on the read-write line.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:The advantages and features of the invention also emerge from the following description of an exemplary embodiment in conjunction with the claims and the drawing. Show it:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Teils eines Feldes aus dynamischen Speicherzellen gemäß der Erfindung;Fig. 1 is a circuit diagram of part of an array of dynamic Memory cells according to the invention;

Fig. 2 Schwingungsformen zur Beschreibung der Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 1 während eines iJchreibbetriebes; FIG. 2 shows waveforms for describing the mode of operation of the embodiment according to FIG. 1 during a writing operation; FIG.

Fig. 3 weitere Schwingungsformen zur Beschreibung des Lese- und Erneüerungsbetriebes der Schaltung gemäß Fig·. I.FIG. 3 shows further waveforms for describing the reading and renewal operation of the circuit according to FIG. I.

In Fig. 1 ist ein monolithisch integriertes Speichersystem beschrieben, das ein Feld aus dynamischen Speicherzellen umfaßt, die in der Darstellung Transistoren 18, 24, 30 und 36 umfassen. Das Speichersystem 10 umfaßt eine Lese-Schreib-Erneuerungsschaltung 14 und eine Auswählschaltung, die beide an das Feld 12 aus dynamischen Speicherzellen angeschlossen sind.In Fig. 1, a monolithically integrated storage system is described, comprising an array of dynamic memory cells, which are shown to include transistors 18, 24, 30 and 36. The storage system 10 comprises a read-write renewal circuit 14 and a selection circuit, which are both connected to the array 12 of dynamic memory cells.

Jede der vier dargestellten dynamischen Speicherzellen 18, ?A, 30 und im Feld ist in derselben Weise aufgebaut und umfaßt einen MOS-Transistor mit zwei Hauptelektroden, die abwechselnd als Drain oder Source wirk-Each of the four illustrated dynamic memory cells 18 ,? A, 30 and in the field is constructed in the same way and comprises a MOS transistor with two main electrodes, which act alternately as drain or source.

- 3 - sam - 3 - sat

509810/0683509810/0683

MO154P-1185MO154P-1185

sam sein können. Die Steuerelektrode ist als Gate wirksam, Die wechselseitige Verwendung der Hauptelektrodcn als Source oder Drain ist für Feldeffekttransistoren vom Anreicherungstyp für den Fachmann bekannt. Daher soll in der nachfolgenden Beschreibung die Bezeichnung einer Elektrode als Drain oder Source keinesfalls einschränkend verstanden werden.can be sam. The control electrode acts as a gate, the reciprocal The use of the main electrodes as a source or drain is known to those skilled in the art for field effect transistors of the enhancement type. Therefore, in the following description, the designation of a Electrode as drain or source should in no way be understood as restrictive.

Das Gate jedes Feldeffekttransistors ist mit einer Auswähllejtung verbunden, wogegen die eine Hauptelektrode, im vorliegenden Fiill die Source, mit einem Speicherknoten verbunden ist. Jede Speicherzelle umfaßt auch einen Speicherkondensator, der mit der einen Seite am Speicherknoten und mit der anderen Seite an einer zweiten Auswählleitung liegt.The gate of each field effect transistor is connected to a selection line, whereas the one main electrode, in the present case the Source, connected to a storage node. Each memory cell also includes a storage capacitor that is connected to one side Storage node and the other side is on a second select line.

Die Speicherzelle 18 gemäß Fig. 1 enthält einen Feldeffekttransistor 20, dessen Drain an eine Lese-Schreibleitung 50 angeschlossen ist und dessen Source mit dem Speicherknoten 42 in Verbindung steht. Das Gate ist an eine Spalten-Auswählleitung 56 angeschlossen. Der Sp?icherkondensator 22 liegt einerseits an dem Speicherknoten 42 und andererseits an einer Spalten-Auswählleitung 58. In entsprechender Weise enthält die Speicherzelle 24 einen Feldeffekttransistor 26, dessen Drain an der Lese-Schreibleitung 50 und dessen Source an einen Speicherknoten 44 angeschlossen ist. Das Gate dieses Feldeffekttransistors steht mit einer Spalten-Auswählleitung 54 in Verbindung. Ein Speicherkondensator 28 liegt einerseits am Speicherknoten 44 und andererseits an der Spalten-Auswählleitung 56. Die Speicherzelle 30 umfaßt einen Feldeffekttransistor 32, dessen Drain an die Lese-Schreibleitung 52, dessen Gate an die Spalten-Auswählleitung 54 und dessen Source an den Speicherknoten 43 angeschlossen ist. Ein Speicherkondensator 34 ist mit seiner einen Seite mit dem Speicherknoten 46 und mit seiner anderen Seite mit der Spalten-Auswählleitung 56 verbunden. Auch die Speicherzelle 36 umfaßt einen Feldeffekt-The memory cell 18 according to FIG. 1 contains a field effect transistor 20, the drain of which is connected to a read-write line 50 and the source of which is connected to the storage node 42. The gate is connected to a column select line 56. The spinner capacitor 22 is connected on the one hand to the storage node 42 and on the other hand to a column selection line 58. In a corresponding manner, the Memory cell 24 has a field effect transistor 26, the drain of which is connected to the read-write line 50 and whose source is connected to a storage node 44. The gate of this field effect transistor stands with a Column select line 54 in connection. A storage capacitor 28 is connected on the one hand to the storage node 44 and on the other hand to the column selection line 56. The memory cell 30 comprises a field effect transistor 32, its drain to read / write line 52, its gate to the column select line 54 and whose source is connected to the storage node 43. A storage capacitor 34 is with its one side with the Storage node 46 and connected on its other side to the column selection line 56. The memory cell 36 also includes a field effect

- 4 - transistor- 4 - transistor

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-_ MO 154P-1185-_ MO 154P-1185

transistor 38, dessen Drain mit der Lese-Schreibleitung 52, dessen Gate mit der Spalten-Auswählleitung 50 und dessen Source mit einem Speicherknoten 48 verbunden ist. Ein Speicherkondensator 40 liegt einerseits am Speicherknoten 48 und andererseits an der Spalten-Auswählleitung 58.transistor 38, whose drain to the read-write line 52, whose Gate with the column select line 50 and its source with a Storage node 48 is connected. A storage capacitor 40 is connected on the one hand to the storage node 48 and on the other hand to the column selection line 58.

Es ist offensichtlich, daß das dargestellte Matrixfeld 12 sowohl bezüglich der Anzahl der Spalten als auch der Reihen beliebig erweitert werden kann, wie dies durch die Pfeile an den Le se-Schreibleitungen 50 und 52 sowie den Spalten-Auswählleitungen 54, 56 und 58 angedeutet ist. In der Regel enthält ein solches Matrixfeld M-Rethen und N-Spalten, wobei die eine Seite des Speicherkondensators jeder einzelnen Speicherzelle in einer gegebenen Spalte mit der (n+l)-ten Spaltenauswählleitung verbunden ist, wobei η kleiner als N und N eine ganze Zahl ist. Für die Nte Spalte der Speicherzellen kann eine Stromversorgungsleitung erforderlich sein, um diese an den entsprechenden Anschluß der jeweiligen Speicherzellen in dieser Spalte vorzusehen, da in Abhängigkeit von der Topologie der Speicherzellenauslegung keine (n+l)te Spalten-Auswählleitung vorhanden ist. Jedoch können die Speicherzellen so angeordnet werden, daß diese Versorgungsleitung unnötig ist.It is obvious that the illustrated matrix field 12 is related to both the number of columns and rows can be expanded as required, as indicated by the arrows on the read write lines 50 and 52 and the column selection lines 54, 56 and 58 indicated is. As a rule, such a matrix field contains M-Rethen and N-columns, with one side of the storage capacitor of each individual Memory cell in a given column is connected to the (n + 1) th column select line, where η is less than N and N is an integer is. A power supply line may be required for the Nth column of the memory cells in order to connect them to the corresponding connection of the respective memory cells to be provided in this column, as a function of from the topology of the memory cell layout, there is no (n + 1) th column select line. However, the memory cells be arranged so that this supply line is unnecessary.

Wie aus Fig. 1 weiter hervorgeht, sind die Lese-Schreibleitungen 50 und 52 mit einer Lese-Schreib-Erneuerungsschaltung 14 verbunden, welche in Verbindung mit der ausgewählten Speicherzelle die Schwingunger formen A und B gemäß den Fig. 2 und 3 über die Lese- Schreibleitungen 50 und 52 liefert. Diese Lese-Schreib-Erneuerungsschaltung kann auch Auswähl- und Reihendekodierschaltungen umfassen»As can further be seen from Fig. 1, the read-write lines are 50 and 52 connected to a read-write renewal circuit 14, which, in conjunction with the selected memory cell, form the oscillations A and B according to FIGS. 2 and 3 via the read-write lines 50 and 52 returns. This read-write renewal circuit can also Select and row decoding circuits include »

In entsprechender Weise sind die Spalten-Auswählleitungen 54, 56 und 58 mit der Auswählschaltung 16 verbunden, die eine Adressenumkehrschaltung, eine Spaltendekodier schaltung und eine Treiberschaltung um-Similarly, the column select lines 54, 56 and 58 connected to the selection circuit 16, which is an address reversal circuit, a column decoder circuit and a driver circuit

- 5 - faßt. - 5 - holds.

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a MOJ54P-1185a MOJ54P-1185

faßt. Die von der Auswahlschaltung gelieferten Signale sind In ihrer Schwingungsform durch die Darstellungen C, D und E in Fig. 2 erläutert und werden an die Spalten-Auswählleitungen 54, 56 und 58 angelegt. Die Funktionsweise des monolithisch integrierten Speichersystems 10 wird anhand der Fig. 2 und 3 am Beispiel des Einechreibens einer logischen 0 bzw. einer logischen 1 in die Speicherzelle 18 beschrieben. Die Schwingungsformen A, B, C, D und F liegen entsprechend für die nachfolgende Beschreibung an den Leitungen 50, 52, 54, 56, 58 und am Speicherknoten 42 an. k grasps. The signals supplied by the selection circuit are explained in terms of their waveforms by the representations C, D and E in FIG. 2 and are applied to the column selection lines 54, 56 and 58. The mode of operation of the monolithically integrated memory system 10 is described with reference to FIGS. 2 and 3 using the example of writing a logical 0 or a logical 1 into the memory cell 18. The waveforms A, B, C, D and F are correspondingly applied to the lines 50, 52, 54, 56, 58 and to the storage node 42 for the following description. k

Die nachfolgende Betrachtung geht davon aus, daß die MOS-Transistoren gemäß Fig. 1 eine N-leitende Kanalstrecke haben und daß die Impuls- * spannung gemäß den Fig. 2 und 3 positiv ist. Die nicht dargestellte Zeitachse für die Fig. 2 und 3 verläuft horizontal, wogegen die Spannung längs einer vertikalen Richtung aufgetragen ist. Ferner wird davon ausgegangen, daß eine logische 1 Von einer positiven Spannung von etwa 15 V und eine logische 0 von einer Spannung von ungefähr 0 V repräsentiert wird.The following discussion assumes that the MOS transistors 1 have an N-conducting channel path and that the pulse * voltage according to FIGS. 2 and 3 is positive. The time axis, not shown, for FIGS. 2 and 3 runs horizontally, whereas the voltage runs longitudinally plotted in a vertical direction. It is also assumed that a logical 1 Von has a positive voltage of about 15V and represents a logic 0 from a voltage of approximately 0V will.

Zum Einschreiben einer logischen 1 in die Speicherzelle 18 wird eine der logischen 1 entsprechende Spannung-von etwa 15 V auf der Lese-Schreibleitung 50 mit der Schwingungeform A wirksam. Durch das Einwirken einer positiven Spannung auf der Spalten-Auswählleitung 56 entsprechend der Schwingungsform D wird der Transistor 20 in den leitenden Zustand geschaltet. Wie sich aus den Fig. 2uid 3 für den Signalverlauf B, C und E entnehmen läßt, wirkt auf den Leitungen i»2, 54 und 58 ein Maseepotential. Damit bleibt die entsprechend angeschlossene Seite des Speicherkondensators 22 auf Maseepotential während des Schreib-Vorganges liegen. Die in die Speicherzelle am Speicherknoten 42 eingeschriebene Spannung wird durch die Schwingungsform F repräsentiert. Der Signalverlauf A gemäß Fig. 2 deutet an, daß die Spannung auf der Lese-To write a logical 1 into the memory cell 18, a the voltage corresponding to logic 1 - of about 15 V on the read / write line 50 with oscillation shape A is effective. By applying a positive voltage on the column select line 56 corresponding to the waveform D, the transistor 20 is conductive State switched. As can be seen from Fig. 2uid 3 for the signal curve B, C and E can be seen, a ground potential acts on the lines i »2, 54 and 58. This leaves the corresponding connected Side of the storage capacitor 22 at ground potential during the write process lie. The voltage written into the memory cell at the memory node 42 is represented by the waveform F. Of the Signal curve A according to Fig. 2 indicates that the voltage on the read

- 6 - Schreib-- 6 - writing

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MO154P-1185MO154P-1185

Schreibleitung 50 zwischen dem Punkt Al und dem Punkt A2 »ich in der Weise ändert, daß eine logische 1 in die Speicherzelle 18 eingeschrieben wird. An die Spalten-Auswählleitung 50 kann dann eine positive Spannung angelegt werden, um dadurch den Transistor 20 einzuschalten, was durch den Signalverlauf zwischen den Punkten Dl und D2 der Schwingungsform D angedeutet ist. Für den Fachmann ist erkennbar, daß der positive Signalverlauf entsprechend der Schwingungsform D nach dem positiven Ansteigen der Schwingungsform A nicht notwendigerweise erfolgen muß·, obwohl dies in Fig. 2 dargestellt ist.Write line 50 between point A1 and point A2 "I in the Way changes that a logical 1 is written into the memory cell 18. A positive voltage can then be applied to the column selection line 50 are applied to thereby turn on the transistor 20, which is indicated by the waveform between the points Dl and D2 of the waveform D is indicated. A person skilled in the art recognizes that the positive signal course corresponds to the waveform D after the positive one An increase in the waveform A need not necessarily occur, although this is shown in FIG.

Die Spannung im Speicherknoten 42, welche durch die Schwingungsform F gekennzeichnet wird, steigt an beim Schreiben einer logischen 1 oder , fällt ab beim Schreiben einer logischen 0 auf im wesentlichen die Spannung der Schwingungsform A. Die ausgezogene Linie der Schwingungsform A repräsentiert die logische 1, wogegen der gestrichelte Verlauf zwischen den Punkten Al und A4 den Verlauf der Schwingungsform für die logische 0 andeutet. Entsprechend folgt die Spannung am Speicherknoten, welche durch die Schwingungsform F repräsentiert wird, der ScKwingungsform A, wobei eine logische 1 durch den ausgezogenen Verlauf und eine logische durch den gestrichelten Verlauf der Schwingungsform F angedeutet wird. Sobald der gewünschte logische Zustand durch eine Aufladung oder Entladung im Speicherknoten 42 erreicht ist, muß der Transistor 20 abgeschaltet werden, wie dies durch den Verlauf der Schwingungsform D zwischen den Punkten D3 und D4 angedeutet wird. Es ist wichtig, daß diese Spannungsänderung erfolgt, bevor die Spannungsänderung für die Schwingungsform A zwischen den Punkten A3 und A4 wirksam wird, da sonst die durch die Schwingungsform F repräsentierte Spannung der Spannung der Schwingungsform A folgt und dadurch die in die Speicherzelle 18 einzuschreibende Information zerstört.The voltage in the storage node 42, which is caused by the waveform F, increases when writing a logical 1 or, decreases when writing a logical 0 to essentially the voltage of waveform A. The solid line of waveform A represents the logical 1, while the dashed curve between the points A1 and A4 the course of the waveform for the logical 0 indicates. Correspondingly, the voltage at the storage node, which is represented by the waveform F, follows the waveform A, where a logical 1 is indicated by the solid curve and a logical one by the dashed curve of the waveform F. As soon as the desired logic state is reached by a charge or discharge in the storage node 42, the transistor 20 must be switched off as indicated by the course of the waveform D between points D3 and D4. It is important that this The voltage change takes place before the voltage change for waveform A takes effect between points A3 and A4, otherwise the The voltage represented by waveform F follows the voltage of waveform A and thereby that to be written into memory cell 18 Information destroyed.

Der Schreib- und Erneuerungszyklus des monolithischen SpeichersystemsThe write and renew cycle of the monolithic storage system

- 7 - gemäß - 7 - according to

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O ΜΟ154Ρ-1185O 154Ρ-1185

gemäß Fig. 1 wird anhand der Schwingungsformen gemäß Fig. 3 beschrieben. Auch hier kennzeichnen die voll ausgezogenen Schwingungsformen A und F eine abgetastete und erneuerte logische 1, wogegen beim Abtasten und Erneuern einer logischen 0 die Schwingungsformen dem gestrichelten Verlauf entsprechen. Die Ausgangsspannung im Speicherknoten 42 wird durch die dem Anfang der Schwingungsform F zugeordnete Spannung gekennzeichnet. Während dem anfänglichen Teil des Abtast- und Erneuerungszyklusses, und zwar vor dem Er- . reichen des Punktes Dl der Schwingungsform D, liegt die Lene-Schreibleitung 50 auf einer Zwischenspannung von beispielsweise 7, 5 V. Wenn die Speicherzelle 18 durch das Einschalten des Transistors 20 ausgewählt wird, wobei die Schwingungsform D ihre Spannung im Punkt Dl auf die Spannung im Punkt D2 ändert, wird die im Kondensator 22 gespeicherte Ladung teilweise auf die Kapazität 70 der Lese-Schreibleitung verteilt, wobei diese Kapazität typischerweise 5 bis 15 mal größer ist als die Kapazität des Speicherkondensators 22. Deshalb steigi die Spannung der Schwingungsform A, wenn eine logische 1 im Speicherknoten 42 gespeichert ist, aufgrund der Ladungsverteilung zwischen dem Speicherkondensator 22 und der Kapazität 70 leicht an, wie dies aus eiern Teil der Schwingungsform zwischen den Punkten Al und A2 hervorgeht. Wenn dagegen im Speicherknoten 42 eine logische 0 gespeichert ist, nimmt die Schwingungsform A geringfügig ab, wie dies durch den Verlauf der Schwingungsform A zwischen den Punkten Al und A7 angedeutet ist.according to FIG. 1, the waveforms according to FIG. 3 described. Here, too, characterize the fully extended waveforms A and F a sampled and renewed logical 1, whereas when sampled and renewed a logical 0 the waveforms correspond to the dashed curve. The output voltage in storage node 42 is determined by the beginning of the waveform Voltage assigned to F. During the initial part of the scan and refresh cycle, before the refresh. If the point Dl reaches the waveform D, the Lene writing line is located 50 to an intermediate voltage of, for example, 7.5 V. If the memory cell 18 by switching on the transistor 20 is selected, wherein the waveform D changes its voltage at point Dl to the voltage at point D2, the stored in capacitor 22 is Charge partially to the capacitance 70 of the read-write line distributed, this capacitance is typically 5 to 15 times greater than the capacitance of the storage capacitor 22. Therefore, the voltage increases of waveform A when a logical 1 is stored in storage node 42 is, due to the charge distribution between the storage capacitor 22 and the capacitance 70, slightly on, as is part of it the waveform between points A1 and A2 is evident. if on the other hand, a logic 0 is stored in the storage node 42, the waveform A decreases slightly, as indicated by the course of the Waveform A between points Al and A7 is indicated.

Das Abtasten zerstört also zunächst das logische, im Speicherknoten 42 gespeicherte Signal, wie aus der Schwingungsform F gemäß Fig. 3 zu entnehmen ist. Diese Schwingungsform zeigt, daß bei einer gespeicherten logischen 1 die Spannung im Speicherknoten 42 auf einen Wen: abfällt, der geringfügig höher ist als die anfängliche Zwischenspannung der Schwingungsform A,im vorliegenden als 7, 5 V, wie dies durch den Verlauf zwischen den Punkten Fl und F2 angedeutet ist. Entsprechend wird für eine an-The scanning thus initially destroys the logical one in the storage node 42 stored signal, as can be seen from the waveform F according to FIG. 3. This waveform shows that with a stored logic 1, the voltage in storage node 42 drops to a value that is slightly higher than the initial intermediate voltage of waveform A, in the present case than 7.5 V, as indicated by the course between the points Fl and F2 is indicated. Accordingly, for a different

- 8 - fänglich - 8 - catchy

509810/0683509810/0683

5 . MO154P-11855. MO154P-1185

fänglich gespeicherte O die gespeicherte Spannung im Speicherboden 42 von 0 auf einen Wert angehoben, der geringfügig unterhalb dos Zwischenwertes von im vorliegenden Fall etwa 7,5 V liegt, was durch den Verlauf der gestrichelten Linie zwischen den Punkten F5 und F 6 angedeutetinitially stored O is the stored voltage in storage base 42 raised from 0 to a value that is slightly below the intermediate value of about 7.5 V in the present case, which is indicated by the course indicated by the dashed line between points F5 and F 6

Damit muß jedesmal, wenn ein Zugriff zu der gespeicherten Information erfolgt, d. h. die gespeicherte Information abgetastet wird, eine Erneuerung der gespeicherten Information vorgesehen worden. Die Änderung der Spannung auf der Lese-Schreibleitung wird durch die Lesa-Schreib-Erneuerungsschaltung 14 festgestellt. Dabei wird diese Spannung verstärkt und wieder in die abgetastete Speicherzelle eingespeist, wie durch' den Verlauf der Schwingungsform A für eine logische 1 zwischen den Punkten A3 und A4 und für eine logische 0 zwischen den Punkten A8 und A9 in Fig. 3 angedeutet wird. Da der Transistor 20 leitend ist, folgt die Spannung im Speicherknoten 42, d.h. die Schwingungsform F der Spannung der Schwingungsform A, wie durch den Verlauf zwischen den Punkten F3 und F4 für eine logische 1 und zwischen den Punkten F7 und F8 für eine logische 0 angedeutet ist. Um eine Zerstörung der erneuerten Information zu vermeiden, muß der Transistor 20 vor jeder weiteren Signaländorung , wie diese zwischen den Punkten A5 und A6 der Schwingungsform A angedeutet ist, abgeschaltet werden. Aus diesem Grund muß der Spannungsverlauf der Schwingungsform D zwischen den Punkten D3 und D4 vor der erwähnten Signaländerung der Schwingungsform A zwischen den Punkten A5 und A6 erfolgen.This means that every time the stored information is accessed takes place, d. H. the stored information is scanned, a renewal of the stored information has been provided. The change the voltage on the read-write line is determined by the read-write renewal circuit 14 noted. This voltage is amplified and fed back into the scanned memory cell, as by ' the course of waveform A for a logical 1 between points A3 and A4 and for a logical 0 between points A8 and A9 in Fig. 3 is indicated. Since transistor 20 is conductive, the voltage in storage node 42, i.e. waveform F, follows the voltage of Waveform A, as shown by the course between points F3 and F4 for a logical 1 and between points F7 and F8 for a logical 0 is indicated. In order to avoid a destruction of the renewed information, the transistor 20 must before any further Signaländorung, such as this is indicated between points A5 and A6 of waveform A, can be switched off. For this reason, the voltage curve of waveform D between points D3 and D4 before the mentioned signal change of waveform A between points A5 and A6 take place.

Die Speicherzelle gemäß der Erfindung kann sowohl bei der Herstellung von integrierten Schaltkreisen aus Feldeffekttransistoren nach dem bekannten Metall-Gate-Verfahren als auch nach dem bekannten Silicium-Gate-Verfahren verwendet werden, jedoch ist das Metall-Gale-Verfahren etwas vorteilhafter, da die Lese-Schreibleitungen kontinuierlich dotierteThe memory cell according to the invention can be used both during manufacture of integrated circuits made of field effect transistors according to the known metal gate method as well as according to the known silicon gate method can be used, however, is the metal gale process somewhat more advantageous, since the read-write lines doped continuously

- 9 - Halbleiter-- 9 - semiconductor

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Ilalbleiterbereiche sein können, während die Spaltenleitungen aus durchlaufenden Metalleitungen bestehen können. Damit werden keine Preohmic-Kontakte erforderlich. Die Speicherzelle gemäß der Erfindung unterscheidet sich gegenüber dem bekannten Stand der Technik darin, daß die eine Seite des Speicherkondensators nicht in bekannter Weiso mit einer Versorgungsleitung verbunden ist, sondern an einer zweiten Auswählleitung liegt und die zweite Auswählleitung nicht mit der Steuerelektrode des Transistors der zugeordneten Speicherzelle verbunden ist. Vielmehr ist diese zweite Auswählleitung an die Steuerelektrode des Transistors der benachbarten Speicherzelle angeschlossen.Semiconductor areas can be while the column lines are passing through Metal lines can exist. This means that there are no prohmic contacts necessary. The memory cell according to the invention differs from the known prior art in that the one side of the storage capacitor not in the known manner with one Supply line is connected, but to a second selection line and the second selection line is not connected to the control electrode of the transistor of the associated memory cell. Much more this second selection line is connected to the control electrode of the transistor of the adjacent memory cell.

Ein wesentlicher Vorteil der Speicherzelle gemäß der Erfindung besteht« darin, daß in dem Feld aus den Speicherzellen die zusätzliche Versorgungsleitung zum Anschluß an die Speicherkondensatoren für alle Spalten mit Ausnahme der letzten Spalte der Speicherzellen entfallen kann. Damit läßt sich die Packungsdichte für das Feld der Speicherzellen wesentlich vergrößern, da der für ein Feld erforderliche Flächenbedar: überwiegend von dem Bedarf der Leitungen bestimmt wird. Aus' diesem Vorteil ergibt sich auch der weitere Vorteil der Verbesserung des Schaltungsverhaltens, da die Leitungslängen und damit die Kapazität der Lese-Schreibleitungen verringert wird, was zu größeren Abtastspannungen führt.A major advantage of the memory cell according to the invention is « that in the field of the memory cells the additional supply line for connection to the storage capacitors for all columns with the exception of the last column of the memory cells can be omitted. In order to the packing density for the array of memory cells can be increased significantly, since the area required for an array is predominantly is determined by the needs of the lines. This advantage also results in the further advantage of improving the switching behavior, since the line lengths and thus the capacitance of the read / write lines are reduced, which leads to higher scanning voltages.

Die Speicherzelle gemäß der Erfindung ist in vorteilhafter Weise dafür geeignet, Speicherzellen bekannter Art zu ersetzen, wie sie in herkömmlicher Weise als integrierte MOS-Schaltungen hergestellt werden. Es wird erwartet, daß die erwähnten Vorteile der größeren Packungsdichte und der höheren Funktionsgeschwindigkeit sich noch weiter verbessern lassen, wenn die Speicherzellen auf isolierten Substraten ausgebildet werden, womit sich eine weitere Verringerung der Kapazität der Lese-Schreibleitungen erzielen läßt. Man kann dabei nämlich die Größe der Speicherzelle und den für den Speicherkondensatcr benötigtenThe memory cell according to the invention is advantageous for this suitable to replace memory cells of a known type, as in conventional Way to be manufactured as MOS integrated circuits. It is expected that the mentioned advantages of greater packing density and the higher operating speed can be improved even further if the memory cells are on isolated substrates can be formed, whereby a further reduction in the capacity of the read-write lines can be achieved. You can actually use the Size of the storage cell and that required for the storage capacitor

- 10 - Flächen- - 10 - area

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Flächenbedarf verringern, womit der Vorteil, daß weniger Halbleiterfläche für Leitungen benötigt wird, durch das Entfallen der zusätzlichen Versorgungsleitung noch weiter an Bedeutung gewinnt.Reduce space requirements, with the advantage that less semiconductor area is required for lines, becomes even more important because the additional supply line is no longer required.

Eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung in einem Speicherfeld im Metall-Gate-Verfahren mit MOS-Elementen mit N-leitender .Kanalstrecke ermöglicht die Verwendung von einer 15 V-Spannungsversorgung. Das Verhältnis zwischen der Speicherkapazität und der Kapazität der Lese-Schreibleitung kann variieren zwischen etwa 1:5 bis etwa 1:15 in Abhängigkeit von der Packungsdichte, der Abtastschaltung und der gewünschten Zugriffszeit, d.h. der Zeit, die benötigt wird, um eine Information von einer bestimmten Stelle zum Datenausgang des Speichersystems zu übertragen, nachdem ein Lesesignal angelegt wurde.An example implementation of the invention in a memory array in the metal gate process with MOS elements with N-type .The duct section enables the use of a 15 V power supply. The ratio between the storage capacity and the capacity of the read-write line can vary between about 1: 5 to about 1:15 in Depending on the packing density, the scanning circuit and the desired access time, i.e. the time that is required to obtain information from a certain point to the data output of the storage system to be transmitted after a read signal has been applied.

Es ist offensichtlich, daß Modifikationen in der beschriebener.. Schaltung möglich sind, um unterschiedliche Betriebs- bzw. Funktionsnnforderungen zu erfüllen. Derartige unterschiedliche Auslegungen der erfindungsgemäßen Schaltung liegen jedoch im Bereich des für den Fachmann Üblichen.It is obvious that modifications in the described .. circuit are possible to meet different operational or functional requirements to meet. Such different designs of the circuit according to the invention are, however, within the range of what is customary for a person skilled in the art.

- 11 - Patentansprüche - 11 - Claims

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Claims (7)

MO154P-1185MO154P-1185 PatentansprücheClaims Speicherzelle mit einem Transistor, dessen erste Hauptelektrode mit einem Speicherknoten und dessen zweite Hauptelektrode mit einer Lese-Schreibleitung sowie dessen Gate-Elektrode mit einer ersten Auswählleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherkondensator (28) mit seiner ersten Seite an den Speicherknoten (44) und mit seiner zweiten Seite an eine zweite Auswählleitung (56) Eingeschlossen ist.Memory cell with a transistor, the first main electrode of which has a storage node and the second main electrode of which is connected to a read-write line and its gate electrode to a first selection line, thereby characterized in that a storage capacitor (28) with its first side connected to the storage node (44) and with its second side connected to a second select line (56) is. 2. Speicherzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor ein Feldeffekttransistor vom Anreicherungstyp ist, dessen Steuerelektrode die Gate-Elektrode ist.2. Memory cell according to claim 1, characterized in that that the transistor is an enhancement type field effect transistor whose control electrode is the gate electrode. 3. Speicherzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekernzeichnet, daß die zweite Auswählleitung mit der Steuerelektrode einer zweiten Speicherzelle verbunden ist.3. Memory cell according to claim 1 or 2, characterized in that that the second selection line is connected to the control electrode of a second memory cell. 4. Speicherzelle in einem Speicherfeld mit direktem Zugriff, das aus M χ N-Speicherzellen in M-Reihen und N-Spalten besteht, wobei in den Reihen M Lese-Schreibleitungen und in den Spalten N Auswählleitungen verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hauptelektrode jedes Feldeffekttransistors in den Speicherzellen mit einem Speicherknoten verbunden ist, an den die erste Seite des Speicher-. kondensators angeschlossen ist, daß die zweite Hauptelektrode der Feldeffekttransistoren in der mten Reihe der Speicherzellen an die mte Lese-Schreibleitung angeschlossen ist, wobei m um eine ganze4. Storage cell in a storage array with direct access that consists of M χ N memory cells in M rows and N columns, where in the rows M read-write lines and in the columns N select lines run, characterized in that the first Main electrode of each field effect transistor in the memory cells is connected to a storage node to which the first side of the memory. capacitor is connected that the second main electrode of the field effect transistors in the mth row of memory cells to the mth read-write line is connected, where m is a whole 509810/0683509810/0683 MO154P-1185MO154P-1185 Zahl kleiner oder gleich M einer bestimmten Reihe ist, daß die Gate-Elektrode des Feldeffekttransistors in der nten Spalte an die entsprechende nte Auswählleitung angeschlossen ist, wobei η um eine ganze Zahl kleiner oder gleich N ist, welches eine bestimmte Spalte kennzeichnet, daß die zweite Seite eines jeden Spcicherkondensators in der nten Spalte mit der (n+l)tenAuswählleitung verbunden ist, wobei η um eine ganze Zahl kleiner als N ist,Number less than or equal to M of a certain row is that the gate electrode of the field effect transistor in the nth column to the corresponding nth selection line is connected, where η is an integer less than or equal to N, which is a specific Column indicates that the second side of each storage capacitor in the nth column is connected to the (n + l) th selection line, where η is an integer smaller than N, 5. Speicherzelle in einem Speicherfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit den M-Lese-Schreibleitungen eine Lese-Schreib-Erneuerungsschaltung (14) verbunden ist, und daß eine Auswählschaltung (16) mit den N-Auswählleitungen verbunden ist.5. memory cell in a memory array according to claim 4, characterized characterized that with the M-read-write lines a Read-write renewal circuit (14) is connected, and that a selection circuit (16) connected to the N selection lines is. 6. Speicherzelle in einem Speicherfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die N-Auswählleitungen aus Metallleitungen und die M-Lese-Schreibleitungen aus dotierten Siliciumbereichen bestehen.6. memory cell in a memory array according to claim 4, characterized characterized in that the N selection lines are made of metal lines and the M read-write lines are composed of doped silicon regions. 7. Speicherzelle in einem Speicherfeld, dadurch gekennzeichnet, daß die dotierten Siliciumbereiche auf einem isolierten Substrat angeordnet sind.7. memory cell in a memory field, characterized in that that the doped silicon regions are arranged on an insulated substrate. 509810/0683509810/0683 LeerseiteBlank page
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