JP2006190363A - ゲート制御ダイオードを使用するメモリ・セルおよびこれの使用方法、半導体構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メモリ・セルは、(1)第1の端子がビットラインに結合され、制御端子が第1の制御線に結合されている書込みスイッチ1325と、(2)2端子半導体デバイスの第1の端子が書込みスイッチの第2の端子に結合され、第2の端子が少なくとも1つの第2の制御線に結合され、第2の端子に対する第1の端子の電圧が閾値電圧を超えるときのキャパシタンスが閾値電圧を超えないときのキャパシタンスよりも大きくなる2端子半導体デバイス1330と、(3)制御端子が第2の制御線に結合され、第1の端子がビットラインに結合されている読出し選択スイッチ1340と、(4)制御端子がゲート制御ダイオードの第1の端子と書込みスイッチの第2の端子とに結合され、第1の端子が読出し選択ゲートの第2の端子に結合され、さらに、第2の端子が接地されている読出しスイッチ1345と、を備える。
【選択図】図24
Description
本明細書で使用されるような「ゲート制御ダイオード」という用語は、一般にソースとゲートで構成された半導体デバイスを意味し、このデバイスでは、ゲート・ソース間電圧(Vgs)が閾値電圧を超えるとき電荷が反転層に蓄積され、そうでなければ実質的に少ない電荷が蓄積されるかまたは全く電荷は蓄積されない。ゲート制御ダイオードは、2端子半導体デバイスの例である。2端子半導体デバイスが、第2の端子に対する第1の端子の電圧が予め決められた電圧よりも大きいときある(一般に大きな)キャパシタンスを有し、第2の端子に対する第1の端子の電圧がその予め決められた電圧よりも小さいときより小さなキャパシタンス(一般に、遥かに小さなキャパシタンス)を有するという特性を有するどんな2端子半導体デバイスでも使用することができる。この予め決められた電圧は、本明細書で閾値電圧と呼ばれ、キャパシタンスの増加は、通常、この閾値電圧より小さな量の電圧上であることを必要とするだけである。したがって、2端子半導体デバイスのキャパシタンスは非直線的である。例えば、n型電界効果トランジスタ(FET)技術を使用してつくられたゲート制御ダイオードでは、閾値電圧を超える高い電圧によって、大量の電荷が反転層に蓄積されるようになり、そして、閾値電圧よりも低い電圧によって、数桁小さな実質的に少量の電荷が蓄積されるようになるかまたは全く電荷は蓄積されなくなる。将来の技術では、以下で説明するように、ゲート制御ダイオードに基づいたメモリ・セルおよび回路を実現するとき、バルク・シリコンおよびシリコン・オン・インシュレータ(SOI)の範囲を越えて、このゲート・ソース間特性を使用することができる。
本開示は、ゲート制御ダイオードを使用するメモリ・セルを説明する。メモリ・セルにおけるゲート制御ダイオードの動作を理解するために、この項で、ゲート制御ダイオード回路を示し、また解析する。
Rc=Cg_gd(オン)/CL、および
rc=Cg_gd(オフ)/CL、とする。
Cg_gd(オン)>CL>>Cg_gd(オフ)。
Cg_gd(オフ):CL:Cg_gd(オン)=1:10:20、および
Rc=2、rc=0.1。
Vout(1)=VL_ハイ+VB Rc/(1+Rc)
〜VL_ハイ+VB、 ここで、Rc>>1
Vout(0)=VL_ロー+VB rc/(1+rc)
〜VL_ロー、 ここで、rc<<1。
dVout=VL_ハイ+VB Rc/(1+Rc)-(VB rc/(1+rc)+VL_ロー)。
dVin=VL_ハイ-VL_ロー。
利得=dVout/dVin〜1+(VB/VL_ハイ)Rc/(1+Rc)>1。
例1.この場合、VB=0.8V、VL_ハイ=0.2V、VL_ロー=0。
そのとき、
ゲート制御ダイオードを使用すると、 利得=5、そして
直線コンデンサを使用すると、 利得=1。
他の例を考えよう。
例2.この場合、VB=0.8V、VL_ハイ=0.1V、VL_ロー=0。
そのとき、
ゲート制御ダイオードを使用すると、 利得=9、そして、
直線コンデンサを使用すると、 利得=1。
利得=1+Rc-(Vt_gd/VL_ハイ) Rc〜1+Rc、
ここで、Vt_gdはゲート制御ダイオードの閾値電圧である。
VB=0.8 V、
VL_ハイ=0.2 V、
VL_ロー=0、および
rc=0.1。
3トランジスタ(T)・1ダイオード(D)・ゲート制御ダイオード・メモリ・セル(3T1D)は、1個のゲート制御ダイオードと3個のFETで構成される。1つのFETはデータ値をメモリ・セルに書き込むために使用され、そしてその他のFETは書込みゲートおよび読出しゲートとして作用し、その各々は、2ポート動作を行うように書込みビットラインまたは読出しビットラインに接続している。2本のビットラインは、読出しと書込みに共用される単一ビットラインに組み合わせることができる。ゲート制御ダイオード・メモリ・セルおよびシリコン構造は、バルク・シリコン、SOI、およびデュアル・ゲート・フィンFETにおいて低ビットライン電圧(例えば、0.3〜1.0V)で動作する将来世代のシリコン技術に応用することができる。
次に、ビットラインから書込みゲート(wg)1325を介して、ゲート制御ダイオード1330に小さな電圧で書き込むことができ、そのとき、この小さな電圧は、ゲート制御ダイオードのソースの電圧を上げることで(電圧「増大」とよばれる)、一般に2〜3倍に増幅される。信号増幅は、次のように、書込み動作中または読出し動作中のどちらでも行うことができる。
・書込み電圧増大:元のデータ1の電圧が書込みサイクル中に電圧増大で増幅される場合、読出しゲート(rg)1345によるその後の読出しのために、ゲート制御ダイオード1330のゲートのより高い増大された電圧が、書込み動作後にゲート制御ダイオード1330に蓄えられる。より高い増幅されたゲート電圧は、読出し動作中に、読出しゲート1345のより大きな信号マージンおよびより大きなゲート・オーバドライブをもたらす。データ0の場合、信号増幅または電圧増大はほとんど無く、ゲート電圧はほとんどゼロのままである。
・読出し電圧増大:書込み動作中に元のデータ1のより低い電圧がゲート制御ダイオード1330に蓄えられた場合、その低い電圧は読出し動作中により高く電圧増大される。これによって、結果として、元のデータ1の信号の信号増幅および電圧利得が生じ、したがって、読出し動作中に、読出しゲート1345のより大きな信号マージンおよびより大きなゲート・オーバドライブが起こる。データ0の場合、電圧増大による信号増幅はほとんどなく、ゲート電圧はほとんどゼロのままである。
Cg_gd(オン)およびCg_gd(オフ)は、それぞれ、ゲート制御ダイオードがオンおよびオフであるときのゲート制御ダイオードのゲート・キャパシタンスであるとし、
CLは、ゲート制御ダイオード(gd)のゲートに接続された全負荷キャパシタンスであるとする。ここで、CLは、一般に、読出しゲート(rg)1345のゲート・キャパシタンス、および近くにある物に対するゲート制御ダイオード1330のゲートの漂遊キャパシタンスである。
そのとき、
Rc=Cg_gd(オン)/CL、
rc=Cg_gd(オフ)/CL。
Cg_gd(オン)>CL>>Cg_gd(オフ)。
Cg_gd(オフ):CL:Cg_gd(オン)=1:10:20、すなわち、
Rc=2、 rc=0.1。
Vt_gd=0とし、
Vt_rd=0.2Vとし、
Vcell_i=0.4V(初期セル電圧)とし、
VB=0.8V(増大電圧の大きさ、Vs=0〜>0.8V)とすると、ゲート制御ダイオードに蓄積される電荷は、次式で与えられる。
Q_蓄積=(Vcell_i-Vt_gd) Cg_gd。
Vcell_f>VB+Vt_gdであり、
CLをVB+Vt_gdに充電する電荷は、次式で与えられる。
Q_転送1=(VB+Vt_gd-Vt_rg) CL。
Q_転送2=Q_蓄積-Q_転送1
=(Vcell_i-Vt_gd)Cg_gd-(VB+Vt_gd-Vt_rg) CL、
=Vcell_i Cg_gd-VB CL+Vt_rg CL-Vt_gd(Cg_gd+CL)、
del_V1=VB+Vt_gd-Vt_rg、
del_V2=Q_転送2/(Cg_gd+CL)、
=[(Vcell_i-Vt_gd)Cg_gd-(VB+Vt_gd-Vt_rg) CL]/(Cg_gd+CL)、
=Vcell_i Rc/(1+Rc)-VB/(1+Rc)+Vt_rg/(1+Rc)-Vt_gd、
Vcell_f=Vt_rg+del_V1+del_V2、
Vcell_f=(VB+Vcell_i)Rc/(1+Rc)+Vt_rg/(1+Rc)、 (2)
(Vcell_i>Vt_gd、Rc>1、大きなRc)の場合、
利得=Vcell_f/Vcell_i〜(1+VB/Vcell_i)Rc/(1+Rc)。 (3)
利得=1+Rc
であることを示すことができる。
Vcell_i=0.4V(ビットライン電圧VBLH)、
VB=1V(VDD)、
Vt_gd=0、
Vt_rg=0.2V(読出しゲートのVt)、
Rc=10。
Vcell_f=(1+0.4)(10)/(1+10)+0.2/(1+10)=1.29V
利得=1.29/0.4=3.23。
Vcell_i=0.4(ビットライン電圧VBLH)、
VB=0.8V(VDD)、
Vt_gd=0、
Vt_rg=0.2V(RVt、読出しゲート)、
Rc=10、
Vcell_f=(0.8+0.4)(10)/(1+10)+0.2/(1+10)=1.11V
利得=1.11/0.4=2.78。
ゲート制御ダイオード・メモリ・セル1300の保持時間を改善するために、2つの主要な漏れ電流に対処しなければならない。すなわち、
・ゲート制御ダイオード1330のゲートに接続する書込みゲート1320のソースを流れるサブスレッショルド電圧電流、および
・ゲート制御ダイオード1330のゲートでのトンネルによる漏れ電流、である。
ゲート制御ダイオード・メモリ・セル1300の保持時間は、ゲート制御ダイオード1330のゲートからシリコン本体への、およびゲート・トンネルによるドレインへの全漏れ電流と、書込みゲート1325のソースからドレインおよびドレインから本体を介したサブスレッショルド漏れ電流とによって決定される。セルがデータ1のハイ電圧を蓄えているとき全漏れ電流(I_漏れ)によって電圧が放電されるという点から、セルの保持時間(T_保持)は、ある量の電荷を失う時間で決定される。保持時間が、ハイ電圧のある量V_低下を失うこと、例えば蓄えられた電圧の10パーセントを失うこととして定義される場合、
T_保持=V_低下Cg_gd(オン)/I_漏れ、となる。
V_低下=0.1 V、Cg_gd(オン)=2 fF、および
I_漏れ<V_低下 Cg_gd(オン)/T_保持
=0.1 (2e-15)/10e-6=2e-11=20 pA。
データ1に対応する電圧がゲート制御ダイオード1330のゲートに存在し、かつこの電圧がゲート制御ダイオード1330の閾値電圧よりも高いとき、ゲート・チャネルの反転層に電荷が蓄積される。データ0に対応する電圧がゲートに存在し、かつ電圧がゲート制御ダイオード1330の閾値電圧よりも低いとき、電荷はゲートに全く蓄積されないか、またはほとんど蓄積されない。ゲート・ソース間電圧(Vgs)に対するゲート制御ダイオードのキャパシタンス特性を、図5および6に示す。上で説明したように、Vgsが閾値電圧より低いときキャパシタンスは無視できるほどであり、Vgsが閾値電圧を超えるとき、キャパシタンスはVgsとともに一直線に増加し、特定の値のVgsより上で最大値に落ち着く。Vgsが閾値電圧を超えるとき、ある特定の量の電荷がゲート制御ダイオードに蓄積され、ゲート制御ダイオードはコンデンサとして作用する。Vgsが閾値電圧より低いとき、ゲート制御ダイオード1330は無視できるほどのキャパシタンスである。
Vcell_f=VB cc+Vcell_i,cc=Cg_gd/(Cg_gd+CL)、
ここで、ccは、ゲート制御ダイオード・キャパシタンスと接続ノードのキャパシタンスによってゲート制御ダイオード1330のゲートに対して形成された電圧分割器の結合係数であり、Vcell_iはゲート制御ダイオードのゲートの初期セル電圧(Vcell)であり、さらにVcell_fは、WLr1335の電圧が上昇した(「電圧増大」と呼ばれる)後のセル電圧である。
Cg_gd(オフ):CL:Cg_gd(オン)=1:10:100
VB=0.8V、VBLH=0.4V、
次の表は、データ0およびデータ1を読み出す場合のゲート制御ダイオードの電圧利得を示し、ここで、利得=(1.13−0.08)/(0.4−0)=2.63である。
図28は、書込み動作中にセル電圧を増幅する電圧増大と共に、3T1Dメモリ・セル1300の方法および書込み動作を示す。図26は、n型ゲート制御ダイオード1330を有するメモリ・セルを示す。メモリ・セルの信号および制御についての詳細は、先に説明した。
1.ゲート制御ダイオードの平板状実現
本開示で先に詳細に説明したように、ゲート制御ダイオード・メモリ・セルは、ゲートとソースだけに接続のある状態で、FETの「半分」の最も簡単な形で実現することができる。平板状ゲート制御ダイオードの場合、データ1がセルに書き込まれたとき、データ1の信号をセルにハイとして得るためには、非常に小さなVtまたはゼロVtのデバイスが有利である(Vt_gd〜0)。低レベルのドーパントのn型FETまたは空乏化されたn型FETの実現を、ゲート制御ダイオードとして選ぶことができる。図29は、n型ゲート制御ダイオードを使用してバルク・シリコンで実現された例示の3T1Dメモリ・セル1900の断面を示す。
図31は、上で図29に示した構造で構成された例示の3T1Dゲート制御ダイオード・メモリ・セル2100を示す。さらに、ゲート制御ダイオード・メモリ・セル2100は、浅いトレンチの形で実現されたゲート制御ダイオード1904を有し、そのゲートは、薄い酸化物2190で囲繞されシリコン1950でその下を隔てられた円柱状ポリシリコン・トレンチ2110で形成されている。理解すべきことであるが、ポリシリコン・トレンチは任意の断面形状を有すことができ、例示の円柱状実現に限定されない。ポリシリコン・トレンチの隣のシリコン表面の領域は、ゲート制御ダイオードのソース拡散を形成するようにより高濃度にドープされており、ポリシリコン・トレンチがゲートである。この実現は、ゲート制御ダイオードのための表面領域が比較的小さく、かつ比較的大きなキャパシタンス(Cg_gd)を生成して、データ保持および、ソフト・エラー率(SER)に対する保護の改善のために、深いところに限定された電荷転送領域で動作することができる(Rc>10〜100)という有利点を有する。このためには、プレーナ技術に加えて技術開発が必要であり、さらに標準プレーナ・シリコン技術において埋込みメモリ用の追加の処理ステップが必要である。
図33は、ゲート制御ダイオード・メモリ・セルを2次元アレイに配置して形成された複数のゲート制御ダイオード・メモリ・セル2310−11から2310−NMを示し、書込みワードライン(ドライバ2320−1Aから2320−NAに結合される)および読出しワードライン(ドライバ2320−1Bから2320−NBに結合される)は、1つの方向例えば水平方向に平行して走り、そして、書込みビットライン2330−1から2330−M、読出しビットライン2340−1から2340−M、および接地(GND)線2350−1から2350−M/2は、直交して例えば垂直方向に走っている。ビットラインとワードラインの交点が、メモリ・セルの位置、すなわちデータ記憶のビットを定める。その上、書込みビットライン・ドライバ2350−1から2350−Mおよび読出しビットライン・センス増幅器2360−1および2360−Mが使用される。留意すべきことであるが、読出しビットライン2340は一般に読出し動作時に事前充電されるので、図の「BLPC」は、ビットライン事前充電を意味し、「SA」は、読出し動作時に読出しビットライン(BLr)の信号を検出するために使用される「センス増幅器」を表す。
400、500、800、900 p型ゲート制御ダイオード
105、125、205、225、405、425、505、525、605、625、705、725、805、825、905、925、1965 トレンチ分離領域
110、210、410、510、610、710、810、910、1970、1975、2220 ソース拡散領域
115、215、415、515、615、715、815、715、815、915 ゲート
120、220、420、520、620、720、820、920、1983、1990、1993、2190、2290、2583 ゲート絶縁物
130、230、430、530、630、730、830、930、1992 ウェル
245、545、745、945、1975、1970、2570 ドレイン拡散領域
250、550、750、950 相互接続
1130、1330、1904 ゲート制御ダイオード
1120、1350、1940 制御線
1300、1400、1900、2000、2100、2310−11〜2310−NM 3T1Dゲート制御ダイオード・メモリ・セル
1305、1925、2330−1〜2330−M 書込みビットライン(BLw)
1310、1915、2340−1〜2340−M 読出しビットライン(BLr)
1320、1335、1920、2520 書込みワードライン(WLw)
1335、1340、1350、1945 読出しワードライン(WLr)
1325 書込みゲートFET
1345 読出しゲートFET
1340、1902 読出し選択FET
1410 単一ビットライン
1901 書込みFET
1903 読出しFET
1910 接地
1994 (ゲートの)キャップ部分
2110、2210 円柱状ポリシリコン・トレンチ
2350−1〜2350−M/2、2350−1〜2350−M/8 接地線
G ゲート
S ソース
SA センス増幅器
STI 浅いトレンチ分離
Claims (42)
- メモリ・セルに選択的にアクセスするための第1の制御線、少なくとも1つの第2の制御線および少なくとも1つのビットラインに結合されるように構成されたメモリ・セルであって、
制御端子ならびに第1および第2の端子を有する書込みスイッチであって、前記書込みスイッチの前記第1の端子が前記少なくとも1つのビットラインに結合され、前記書込みスイッチの前記制御端子が前記第1の制御線に結合されている書込みスイッチと、
第1および第2の入力端子を有する2端子半導体デバイスであって、前記2端子半導体デバイスの前記第1の入力端子が前記書込みスイッチの前記第2の端子に結合され、そして前記2端子半導体デバイスの前記第2の入力端子が前記少なくとも1つの第2の制御線に結合されており、前記第2の入力端子に対する前記第1の入力端子の電圧が閾値電圧を超えるときのキャパシタンスが前記閾値電圧を超えないときのキャパシタンスよりも大きくなるように構成されている2端子半導体デバイスと、
制御端子ならびに第1および第2の端子を有する読出し選択スイッチであって、前記読出し選択スイッチの前記制御端子が前記少なくとも1つの第2の制御線に結合され、前記読出し選択スイッチの前記第1の端子が前記少なくとも1つのビットラインに結合されている読出し選択スイッチと、
制御端子ならびに第1および第2の端子を有する読出しスイッチであって、前記読出しスイッチの前記制御端子が前記2端子半導体デバイスの前記第1の入力端子と前記書込みスイッチの前記第2の端子とに結合され、前記読出しスイッチの前記第1の端子が前記読出し選択ゲートの前記第2の端子に結合され、そして、前記読出しスイッチの前記第2の端子が接地されている読出しスイッチと、を備えるメモリ・セル。 - 前記2端子半導体デバイスが、ゲート入力およびソース入力を有するゲート制御ダイオードを備え、前記ゲート入力が前記2端子半導体デバイスの前記第1の入力端子であり、前記ソース入力が前記2端子半導体デバイスの前記第2の入力端子である、請求項1に記載のメモリ・セル。
- 前記ゲート制御ダイオードが、ゲートとウェルの間に形成された絶縁物、前記絶縁物および前記ゲートの一方の側に接しかつ部分的に重なるソース拡散領域、および前記絶縁物および前記ゲートの別の側に接する浅いトレンチ分離領域を備え、前記ゲート制御ダイオードの前記ソース入力が前記ソース拡散領域に結合され、さらに、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲート入力が前記ゲートに結合されている、請求項2に記載のメモリ・セル。
- 前記ゲート制御ダイオードが、ゲートとウェルの間に形成された絶縁物、前記絶縁物および前記ゲートの一方の側に接しかつ部分的に重なる第1のソース/ドレイン拡散領域、および前記絶縁物および前記ゲートの別の側に接しかつ部分的に重なる第2のソース/ドレイン拡散領域、および前記第1のソース/ドレイン拡散領域と前記第2のソース/ドレイン拡散領域を電気的に結合する相互接続を備え、前記ゲート制御ダイオードの前記ソース入力が前記第1のソース/ドレイン拡散領域に結合され、そして、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲート入力が前記ゲートに結合されている、請求項2に記載のメモリ・セル。
- 前記ゲート制御ダイオードが、ウェルと、トレンチを備えるゲートとの間に形成された絶縁物を備え、また、前記絶縁物の一部に少なくとも接するソース拡散領域を備え、前記ゲート制御ダイオードの前記ソース入力が前記ソース拡散領域に結合され、そして、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲート入力が前記ゲートに結合されている、請求項2に記載のメモリ・セル。
- 前記ゲート制御ダイオードが、n型ゲート制御ダイオードである、請求項2に記載のメモリ・セル。
- 前記ゲート制御ダイオードが、p型ゲート制御ダイオードである、請求項2に記載のメモリ・セル。
- 前記2端子半導体デバイスが、ウェルを有するゲート制御ダイオードを備え、前記閾値電圧が、前記ゲート制御ダイオードの前記ウェルのドーパント・レベルを変えることで変化させることができる、請求項1に記載のメモリ・セル。
- 前記書込みスイッチ、前記読出し選択スイッチ、および前記読出しスイッチが、電界効果トランジスタ(FET)であり、各FETがゲートおよび2つのソース/ドレイン拡散領域を有し、それぞれのゲートがそれぞれの制御端子に結合され、そしてそれぞれのソース/ドレイン拡散領域の各々がそれぞれの第1または第2の端子のうちの1つに結合されている、請求項1に記載のメモリ・セル。
- 前記書込みスイッチ、前記読出し選択スイッチ、前記読出しスイッチ、および前記ゲート制御ダイオードが、n型FETである、請求項9に記載のメモリ・セル。
- 前記書込みスイッチ、前記読出し選択スイッチ、前記読出しスイッチ、および前記ゲート制御ダイオードが、p型FETである、請求項9に記載のメモリ・セル。
- メモリ・アレイであって、
複数の第1の制御線と、
複数の第2の制御線と、
複数のビットラインと、
複数の接地線と、
一組のメモリ・セルとを備え、前記メモリ・セルの各々が、
制御端子ならびに第1および第2の端子を有する書込みスイッチであって、前記書込みスイッチの前記第1の端子が前記ビットラインのうちの少なくとも1つに結合され、前記書込みスイッチの前記制御端子が前記第1の制御線のうちの1つに結合されている書込みスイッチと、
第1および第2の入力端子を有する2端子半導体デバイスであって、前記2端子半導体デバイスの前記第1の入力端子が前記書込みスイッチの前記第2の端子に結合され、そして、前記2端子半導体デバイスの前記第2の入力端子が前記第2の制御線のうちの1つに結合されており、前記第2の入力端子に対する前記第1の入力端子の電圧が閾値電圧を超えるときのキャパシタンスが前記閾値電圧を超えないときのキャパシタンスよりも大きくなるように構成されている2端子半導体デバイスと、
制御端子ならびに第1および第2の端子を有する読出し選択スイッチであって、前記読出し選択スイッチの前記制御端子が前記第2の制御線の1つに結合され、前記読出し選択スイッチの前記第1の端子が前記ビットラインのうちの少なくとも1つに結合されている読出し選択スイッチと、
制御端子ならびに第1および第2の端子を有する読出しスイッチであって、前記読出しスイッチの前記制御端子が前記2端子半導体デバイスの前記第1の入力端子と前記書込みスイッチの前記第2の端子とに結合され、前記読出しスイッチの前記第1の端子が前記読出し選択ゲートの前記第2の端子に結合され、さらに、前記読出しスイッチの前記第2の端子が接地線に結合されている読出しスイッチと、を備えるものであるメモリ・アレイ。 - 前記複数のビットラインが、複数の読出しビットラインおよび複数の書込みビットラインを備え、前記読出しビットラインのうちの所定のものが、前記メモリ・セルの部分集合のための前記読出し選択スイッチの前記第1の端子に結合され、さらに、前記書込みビットラインのうちの所定のものが、前記メモリ・セルの前記部分集合のための前記書込みスイッチの前記第1の端子に結合されている、請求項12に記載のメモリ・アレイ。
- 前記複数のビットラインが、複数の単一ビットラインを備え、前記単一ビットラインの各々が、前記メモリ・セルの部分集合のための前記読出し選択スイッチの前記第1の端子と、前記メモリ・セルの前記部分集合のための前記書込みスイッチの前記第1の端子とに結合されている、請求項12に記載のメモリ・アレイ。
- 前記複数の第2の制御線が、複数の単一の第2の制御線であり、前記単一の第2の制御線の各々が前記メモリ・セルの部分集合に結合されている、請求項12に記載のメモリ・アレイ。
- 前記複数の第2の制御線が、複数の読出し選択制御線および複数の第2の書込み制御線を備え、所定の読出し選択制御線が、前記メモリ・セルの部分集合のための前記読出し選択スイッチの前記制御線に結合され、所定の第2の書込み制御線が、前記メモリ・セルの前記部分集合のための前記ゲート制御ダイオードの前記第2の端子に結合されている、請求項12に記載のメモリ・アレイ。
- 前記アレイが、行と列を備え、2つの所定の列の2個のメモリ・セルの各部分集合が、所定の接地線を共有し、2列ごとに少なくとも1つの接地線がある、請求項12に記載のメモリ・アレイ。
- 前記アレイが、行と列を備え、複数の列のメモリ・セルの各部分集合が、所定の接地線を共有し、複数の列が前記接地線の1つを共有する、請求項12に記載のメモリ・アレイ。
- 前記2端子半導体デバイスが、ゲート入力およびソース入力を有するゲート制御ダイオードを備え、前記ゲート入力が前記2端子半導体デバイスの前記第1の入力端子であり、前記ソース入力が前記2端子半導体デバイスの前記第2の入力端子である、請求項12に記載のメモリ・アレイ。
- 前記ゲート制御ダイオードが、ゲートとウェルの間に形成された絶縁物、前記絶縁物および前記ゲートの一方の側に接しかつ部分的に重なるソース拡散領域、および前記絶縁物および前記ゲートの別の側に接する浅いトレンチ分離領域を備え、前記ゲート制御ダイオードの前記ソース入力が前記ソース拡散領域に結合され、さらに、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲート入力が前記ゲートに結合されている、請求項19に記載のメモリ・アレイ。
- 前記ゲート制御ダイオードが、ゲートとウェルの間に形成された絶縁物、前記絶縁物および前記ゲートの一方の側に接しかつ部分的に重なる第1のソース/ドレイン拡散領域、および前記絶縁物および前記ゲートの別の側に接しかつ部分的に重なる第2のソース/ドレイン拡散領域、および前記第1のソース/ドレイン拡散領域と前記第2のソース/ドレイン拡散領域を電気的に結合する相互接続を備え、前記ゲート制御ダイオードの前記ソース入力が前記第1のソース/ドレイン拡散領域に結合され、さらに、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲート入力が前記ゲートに結合されている、請求項19に記載のメモリ・アレイ。
- 前記ゲート制御ダイオードが、ウェルと、トレンチを備えるゲートとの間に形成された絶縁物を備え、また、前記絶縁物の一部に少なくとも接するソース拡散領域を備え、前記ゲート制御ダイオードの前記ソース入力が前記ソース拡散領域に結合され、さらに、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲート入力が前記ゲートに結合されている、請求項19に記載のメモリ・アレイ。
- 前記ゲート制御ダイオードが、n型ゲート制御ダイオードである、請求項19に記載のメモリ・アレイ。
- 前記ゲート制御ダイオードが、p型ゲート制御ダイオードである、請求項19に記載のメモリ・アレイ。
- 第1の制御線、少なくとも1つの第2の制御線、および少なくとも1つのビットラインに結合されるように構成された所定のメモリ・セルをアクセスする方法であって、
前記少なくとも1つの第2の制御線の電圧を第1の電圧から第2の電圧に変えるステップであって、前記少なくとも1つの第2の制御線が複数のメモリ・セルのうちの前記所定のメモリ・セルに結合されているものであるステップと、
前記所定のメモリ・セルが、
制御端子ならびに第1および第2の端子を有する書込みスイッチであって、前記書込みスイッチの前記第1の端子が前記少なくとも1つのビットラインに結合され、前記書込みスイッチの前記制御端子が前記第1の制御線に結合されている書込みスイッチと、
第1および第2の入力端子を有する2端子半導体デバイスであって、前記2端子半導体デバイスの前記第1の入力端子が前記書込みスイッチの前記第2の端子に結合され、そして、前記2端子半導体デバイスの前記第2の入力端子が前記少なくとも1つの第2の制御線に結合されており、前記2端子半導体デバイスは、前記第2の入力端子に対する前記第1の入力端子の電圧が閾値電圧を超えるときのキャパシタンスが前記閾値電圧を超えないときのキャパシタンスよりも大きくなるように構成されている2端子半導体デバイスと、
制御端子ならびに第1および第2の端子を有する読出し選択スイッチであって、前記読出し選択スイッチの前記制御端子が前記少なくとも1つの第2の制御線に結合され、前記読出し選択スイッチの前記第1の端子が前記少なくとも1つのビットラインに結合されている読出し選択スイッチと、
制御端子ならびに第1および第2の端子を有する読出しスイッチであって、前記読出しスイッチの前記制御端子が前記2端子半導体デバイスの前記第1の入力端子と前記書込みスイッチの前記第2の端子とに結合され、前記読出しスイッチの前記第1の端子が前記読出し選択ゲートの前記第2の端子に結合され、そして前記読出しスイッチの前記第2の端子が接地に結合されている読出しスイッチと、を備える方法。 - 前記方法が、前記所定のメモリ・セルを読み出す方法であって、
前記少なくとも1つのビットラインの状態に対応するデータ値を決定するステップをさらに備える、請求項25に記載の方法。 - 前記方法が、前記少なくとも1つのビットラインを予め決められた電圧に充電するステップをさらに備え、
前記少なくとも1つのビットラインの状態に対応するデータ値を決定する前記ステップが、前記少なくとも1つのビットラインの状態の変化を決定することをさらに備え、それによって、第1のデータ値に割り当てられる状態の変化がなく、状態の変化が第2のデータ値に割り当てられる、請求項26に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの制御線が単一制御線である、請求項26に記載の方法。
- 前記第1の電圧が、予め決められた、前記第2の電圧よりも低い電圧である、請求項28に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの制御線が、書込み制御線および読出し選択制御線を備える、請求項25に記載の方法。
- 前記変えるステップが、さらに、
電圧を予め決められた低い電圧から予め決められた高い電圧に上げることによって、前記書込み制御線を変えるステップと、
電圧を予め決められた低い電圧から予め決められた高い電圧に上げることによって、前記読出し選択制御線を変えるステップとを備える、請求項30に記載の方法。 - 前記方法が、信号を前記少なくとも1つの信号線に加えるステップをさらに備え、
前記変えるステップが、
前記書込み制御線の電圧を予め決められた高い電圧から予め決められた低い電圧に下げるステップと、
前記書込み制御線の電圧を前記予め決められた低い電圧から前記予め決められた高い電圧に上げるステップとをさらに備え、そして、
前記方法が、前記信号を前記少なくとも1つの信号線から除去するステップをさらに備え、前記信号を除去する前記ステップが、電圧を下げる前記ステップの後で行われる、請求項30に記載の方法。 - 少なくとも1つの半導体メモリ・デバイスを備える半導体構造であって、前記少なくとも1つの半導体メモリ・デバイスは、前記少なくとも1つの半導体メモリ・デバイスに選択的にアクセスするための第1の制御線、少なくとも1つの第2の制御線および少なくとも1つのビットラインに結合されるように構成されており、前記少なくとも1つの半導体メモリ・デバイスが、
ゲートとウェルの間に形成された絶縁物、前記ゲート、前記ゲートの側に形成された第1および第2のソース/ドレイン拡散領域を備える書込みトランジスタであって、前記書込みトランジスタの前記第1のソース/ドレイン拡散領域が少なくとも1つのビットラインに結合され、前記書込みトランジスタの前記ゲートが前記第1の制御線に結合されている書込みトランジスタと、
ゲートとウェルの間に形成されたゲート制御ダイオード絶縁物、前記ゲート、および前記ゲート制御ダイオード絶縁物の一部に少なくとも接するソース拡散領域を少なくとも備える2端子半導体デバイスであって、前記2端子半導体デバイスの前記ゲートが前記書込みスイッチの前記第2のソース/ドレイン拡散領域に結合され、そして前記2端子半導体デバイスの前記ソース拡散領域が前記少なくとも1つの第2の制御線に結合されている2端子半導体デバイスと、
ゲートとウェルの間に形成された絶縁物、前記ゲート、および前記ゲートの側に形成された第1および第2のソース/ドレイン拡散領域を備える読出し選択トランジスタであって、前記読出し選択スイッチの前記ゲートが前記少なくとも1つの第2の制御線に結合され、前記読出し選択トランジスタの前記第1のソース/ドレイン拡散領域が前記少なくとも1つのビットラインに結合されている読出し選択トランジスタと、さらに、
ゲートとウェルの間に形成された絶縁物、前記ゲート、および前記ゲートの側に形成された第1および第2のソース/ドレイン拡散領域を備える読出しトランジスタであって、前記読出しトランジスタの前記ゲートが前記ゲート制御ダイオードの前記第1の端子と前記書込みトランジスタの前記第2のソース/ドレイン拡散領域とに結合され、前記読出しトランジスタの前記第1のソース/ドレイン拡散領域が前記読出し選択ゲートの前記第2のソース/ドレイン拡散領域に結合され、前記読出しトランジスタの前記第2のソース/ドレイン拡散領域が接地に結合されている読出しトランジスタと、を備える半導体構造。 - 前記2端子半導体デバイスがゲート制御ダイオードであり、
前記ゲート制御ダイオード絶縁物の一部に少なくとも接する前記ゲート制御ダイオードの前記ソース拡散領域が、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲート制御ダイオード絶縁物の第1の側に接し、前記ゲート制御ダイオード絶縁物の前記第1の側が、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲートの2つの側のうちの第1のものであり、
前記ゲート制御ダイオードが、さらに、前記ゲート制御ダイオード絶縁物の第2の側に接している浅いトレンチ分離領域を備え、前記ゲート制御ダイオード絶縁物の前記第2の側が、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲートの2つの側のうちの第2のものである、請求項33に記載の半導体構造。 - 前記2端子半導体デバイスがゲート制御ダイオードであり、
前記ゲート制御ダイオードの前記ソース拡散領域が第1のソース/ドレイン拡散領域であり、
前記ゲート制御ダイオード絶縁物の一部に少なくとも接する前記ゲート制御ダイオードの前記第1のソース/ドレイン拡散領域が、前記ゲート制御ダイオード絶縁物の第1の側に接し、前記ゲート制御ダイオード絶縁物の前記第1の側が、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲートの2つの側のうちの第1のものであり、
前記ゲート制御ダイオードが、さらに、前記絶縁物の第2の側に接する第2のソース/ドレイン拡散領域を備え、前記ゲート制御ダイオード絶縁物の前記第2の側が、前記ゲート制御ダイオードの前記ゲートの2つの側のうちの第2のものであり、前記ゲート制御ダイオードが、さらに、前記第1のソース/ドレイン拡散領域と前記第2のソース/ドレイン拡散領域を電気的に結合する相互接続を備える、請求項33に記載の半導体構造。 - 前記2端子半導体デバイスがゲート制御ダイオードであり、そして、前記ゲート制御ダイオードのゲートが、少なくとも部分的にトレンチ中に形成され、前記絶縁物が前記トレンチを前記ウェルおよび前記ソース拡散領域から隔てている、請求項33に記載の半導体構造。
- 前記トレンチが、円柱状である、請求項36に記載の半導体構造。
- 前記ゲート制御ダイオードの前記ゲートが、前記トレンチに結合されたキャップをさらに備え、前記トレンチが前記キャップの下にあり、前記絶縁物が、前記トレンチおよび前記ウェルの上にない前記キャップの部分の間に形成される、請求項36に記載の半導体構造。
- 前記少なくとも1つの半導体メモリ・デバイスが、第1の半導体メモリ・デバイスを備え、前記ゲート制御ダイオードが、第1のソース拡散領域を有する第1のゲート制御ダイオードであり、
前記半導体が、第2のトレンチ中に少なくとも部分的に形成された第2のゲート、前記第2のトレンチと前記ウェルの間に形成された第2の絶縁物、および前記第2の絶縁物に接する第2のソース拡散領域を有する第2のゲート制御ダイオード、を備える第2の半導体メモリ・デバイスをさらに備え、
前記第1のゲート制御ダイオードの前記第1のソース拡散領域が、前記第2のゲート制御ダイオードの前記第2のソース拡散領域でもあり、それによって、前記ソース拡散領域が、前記第1の半導体メモリ・デバイスと前記第2の半導体メモリ・デバイスの間で共有される、請求項36に記載の半導体構造。 - 前記第1のゲート制御ダイオードが、第1のトレンチ、第1のゲート、および第1の絶縁物を有し、
前記第1のトレンチが、前記第1のゲートの第1のキャップ部分の下にあり、
前記第1の絶縁物が、前記第1のトレンチおよび前記ウェルの上にない前記第1のキャップの部分の間に形成され、
前記第2のトレンチが、前記第2のゲートの第2のキャップ部分の下にあり、
前記第2の絶縁物が、前記第2のトレンチおよび前記ウェルの上にない前記第2のキャップの部分の間に形成される、請求項39に記載の半導体構造。 - 前記少なくとも1つの半導体メモリ・デバイスが、第1の半導体メモリ・デバイスを備え、前記半導体が、第2の半導体メモリ・デバイスをさらに備え、前記書込みトランジスタの前記第1のソース/ドレイン拡散領域が、前記第1の半導体メモリ・デバイスと前記第2の半導体メモリ・デバイスの間で共有される、請求項33に記載の半導体構造。
- 前記読出し選択トランジスタの前記ゲートと前記2端子半導体デバイスの前記ゲートが接触しており、前記書込みトランジスタと前記2端子半導体デバイスが少なくともトレンチ分離によって隔てられている、請求項33に記載の半導体構造。
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