JP2526566B2 - Memory device - Google Patents

Memory device

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices
    • H10B10/10SRAM devices comprising bipolar components

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はメモリ装置に関し、特に集積度が高くデータ
保持特性の良好なメモリ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a memory device, and more particularly to a memory device having a high degree of integration and good data retention characteristics.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明のメモリ装置は、フリップフロップ回路を構成
するトランジスタのゲート絶縁膜をスイッチングトラン
ジスタのゲート絶縁膜よりも薄くすることにより、高集
積度かつ、良好なデータ保持特性を得ることができるよ
うにしたものである。
In the memory device of the present invention, by making the gate insulating film of the transistor forming the flip-flop circuit thinner than the gate insulating film of the switching transistor, it is possible to obtain high integration and good data retention characteristics. It is a thing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は従来のSRAMセルパターンである。なお図面の
第1図乃至第4図の符号において、従来例、実施例とも
共通の部分は同一の符号を用いることにする。
FIG. 4 shows a conventional SRAM cell pattern. It should be noted that, in the reference numerals of FIGS. 1 to 4 of the drawings, the same reference numerals are used for the portions common to the conventional example and the embodiment.

フリップフロップ回路とスイッチングトランジスタで
構成されたメモリ装置には、例えばスタティックMOS RA
M(SRAM)などがあり、これは第3図のSRAMの回路図に
示す如く、データ保持を行う2個のドライバトランジス
タT1,T2、メモリセルにデータを読み書きする2個のア
クセストランジスタT3,T4および2個の負荷抵抗R1,R2
ら構成されている。
A memory device including a flip-flop circuit and a switching transistor includes, for example, a static MOS RA.
There are M (SRAM) and the like. As shown in the SRAM circuit diagram of FIG. 3, these are two driver transistors T 1 and T 2 for holding data, and two access transistors T for reading and writing data in the memory cells. It is composed of 3 , T 4 and two load resistors R 1 , R 2 .

従来のSRAMセルパターンは第4図に示す如きもので、
トランジスタのチャネル幅をW、チャネル長をLとする
と(図中アクティブ領域は砂地、第1ポリシリコン部分
は太線枠、ゲート絶縁膜の面積部分はハッチングで表し
てあり、Wはアクティブ領域の幅、Lは第1ポリシリコ
ンの幅に相当する。)、従来はアクセストランジスタ
T3,T4とドライバトランジスタT1,T2のLをほぼ同じに
し、Wを変えて、即ち面積比をとって、トランジスタの
電流駆動能力比を得ていた。例えば通常は、ドライバト
ランジスタT1,T2のWをアクセストランジスタT3,T4のW
よりも2.5倍以上大きくしてトランジスタの面積比を2.5
倍以上とることが行われている。
The conventional SRAM cell pattern is as shown in FIG.
Assuming that the channel width of the transistor is W and the channel length is L (the active region in the figure is sand, the first polysilicon portion is a thick frame, the area of the gate insulating film is hatched, W is the width of the active region, L corresponds to the width of the first polysilicon.) Conventionally, access transistor
The current driving capability ratio of the transistors is obtained by making L of T 3 and T 4 and L of the driver transistors T 1 and T 2 substantially the same and changing W, that is, the area ratio. For example, normally, the W of the driver transistors T 1 and T 2 is set to the W of the access transistors T 3 and T 4 .
More than 2.5 times larger than the transistor area ratio of 2.5
It is being done more than twice.

これはトランジスタのゲート絶縁膜の面積比をとるこ
とによって、データの読み書きをするアクセストランジ
スタT3,T4の電流駆動能力よりも、データを保持するド
ライバトランジスタの電流駆動能力を大きくしておかな
いと、ワード線でメモリセルを活性化した際に、メモリ
セルの情報を入出力させるビット線の電位の影響をドラ
イバトランジスタが受け、保持データが反転するおそれ
があるためである。
This is because by taking the area ratio of the gate insulating film of the transistor, the current drivability of the driver transistor holding the data is not made larger than the current drivability of the access transistors T 3 and T 4 for reading and writing data. When the memory cell is activated by the word line, the driver transistor may be affected by the potential of the bit line for inputting / outputting information of the memory cell, and the held data may be inverted.

トランジスタの電流駆動能力は次式のチャネルコンダ
クタンス(g)で表すことができ、Wはトランジスタの
アクティブ領域の幅、Lはトランジスタのポリシリコン
の幅、μは電子の移動度、Coxはゲート酸化膜(絶縁
膜)の静電容量、VGはゲートに引加される電圧、VTH
トランジスタがONするしきい値電圧である。
The current drive capability of a transistor can be expressed by the following channel conductance (g), where W is the width of the active region of the transistor, L is the width of the polysilicon of the transistor, μ is the mobility of electrons, and Cox is the gate oxide film. The capacitance of (insulating film), V G is the voltage applied to the gate, and V TH is the threshold voltage at which the transistor turns on.

この式から、従来はゲート絶縁膜の面積を広くとるこ
とによって、トランジスタのチャネルの幅Wを増やし、
トランジスタの電流駆動能力比をとっていることがわか
る。
From this equation, conventionally, by increasing the area of the gate insulating film, the channel width W of the transistor is increased,
It can be seen that the current drive capability ratio of the transistor is taken.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記の如く従来のメモリ装置は、メモリセルの保持デ
ータの反転を防止するためアクセストランジスタT3,T4
よりもドライバトランジスタT1,T2のチャネル幅Wを2.5
倍以上とって電流駆動能力比をとる必要があった。この
ためメモリのセル面積が大きくなり、集積度が低下する
という問題があった。
As described above, the conventional memory device has access transistors T 3 , T 4 in order to prevent inversion of the data held in the memory cells.
Than the channel width W of the driver transistors T 1 and T 2 is 2.5
It was necessary to take more than twice the current drive capacity ratio. Therefore, there is a problem that the cell area of the memory becomes large and the degree of integration is lowered.

本発明は上記問題点に鑑みて創作されたもので、本発
明の目的は、集積度が高くデータ保持特性の良好なメモ
リ装置を提供することにある。
The present invention was created in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a memory device having a high degree of integration and good data retention characteristics.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記問題点を解決するため、本発明のメモリ装置は、
メモリセルが少なくともフリップフロップ回路とスイッ
チングトランジスタで構成されたメモリ装置において、
上記フリップフロップ回路を構成するトランジスタのゲ
ート絶縁膜が上記スイッチングトランジスタのゲート絶
縁膜よりも薄い構成とする。
In order to solve the above problems, the memory device of the present invention is
In a memory device in which the memory cell is composed of at least a flip-flop circuit and a switching transistor,
The gate insulating film of the transistor forming the flip-flop circuit is thinner than the gate insulating film of the switching transistor.

本発明の構成は第1図及び第2図でみると、フリップ
フロップ回路を構成するトランジスタT1,T2のゲート絶
縁膜2a,2bがスイッチングトランジスタT3,T4のゲート絶
縁膜3a,3bよりも薄いものである。
Configuration of the present invention as viewed in FIGS. 1 and 2, the gate insulating film 2a of the transistors T 1, T 2 constituting the flip-flop circuit, 2b the switching transistor T 3, T 4 of the gate insulating film 3a, 3b Is thinner than.

従来はトランジスタのゲート電極の面積比によって電
流駆動能力比(2.5倍以上)を得ていたが、上記本発明
の構成の如くゲート絶縁膜の膜厚を薄くする手段によっ
ても静電容量(Cox)が大きくなるので電流駆動能力を
高められ、所望の電流駆動能力比が得られることがわか
った。
Conventionally, the current driving capability ratio (2.5 times or more) is obtained by the area ratio of the gate electrode of the transistor, but the capacitance (Cox) can also be obtained by the means for reducing the film thickness of the gate insulating film as in the configuration of the present invention. It has been found that the current drive capacity can be increased because of a large value and a desired current drive capacity ratio can be obtained.

つまり、従来広くとっていたトランジスタT1,T2のゲ
ート絶縁膜の面積をスイッチングトランジスタT3,T4
同じ面積に縮小しても、ゲート絶縁膜2a,2bと3a,3bとの
膜厚比を2:5(2.5倍)とすることによって所望の電流駆
動能力比が得られ、良好なデータ保持特性が維持できる
ことになる。
In other words, even if the area of the gate insulating film of the transistors T 1 and T 2 which is conventionally wide is reduced to the same area as the switching transistors T 3 and T 4 , the film thickness of the gate insulating films 2a, 2b and 3a, 3b is reduced. By setting the ratio to 2: 5 (2.5 times), a desired current drivability ratio can be obtained, and good data retention characteristics can be maintained.

〔作用〕[Action]

本発明のメモリ装置は、フリップフロップ回路を構成
するトランジスタT1,T2のゲート絶縁膜2a,2bをスイッチ
ングトランジスタT3,T4のゲート絶縁膜3a,3bよりも薄く
することによって、トランジスタの電流駆動能力が向上
し、データ保持特性を良好にするため、トランジスタの
セル面積を小にして集積度を上げることができる。
Memory device of the present invention, the gate insulating film 2a of the transistors T 1, T 2 constituting the flip-flop circuit, the gate insulating film 3a of 2b the switching transistor T 3, T 4, by thinning than 3b, transistor Since the current driving capability is improved and the data retention characteristic is improved, the cell area of the transistor can be reduced and the degree of integration can be increased.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に
説明する。なお当然のことであるが、以下の実施例は一
例であり、この例にのみ限定されない。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Of course, the following embodiment is an example, and the present invention is not limited to this example.

本実施例ではスタスティックMOS RAM(SRAM)を用い
て実施した。
In this embodiment, a static MOS RAM (SRAM) is used.

第1図は本発明の一実施例のメモリセルパターンであ
り、第2図は第1図のA−A′線断面図であり、第3図
はSRAMの回路図である。
1 is a memory cell pattern of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA 'of FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram of SRAM.

本実施例は、第3図の回路図に示す如く、メモリセル
1の記憶回路であるフリップフロップ回路を構成する2
個のトランジスタ(ここではドライバトランジスタを使
用)T1,T2で構成され、スイッチングトランジスタ(こ
こではアクセストランジスタを使用)はT3,T4の2個で
構成され、また負荷抵抗R1,R2やそれ以外の回路構成に
ついても従来のSRAMと同様のものとした。
In this embodiment, as shown in the circuit diagram of FIG. 3, a flip-flop circuit which is a memory circuit of the memory cell 1 is formed.
Transistors (here, driver transistors are used) T 1 and T 2 , switching transistors (here access transistors are used) T 3 and T 4 , and load resistors R 1 and R The circuit configurations of 2 and other components are the same as those of the conventional SRAM.

従来例と異なる点は、 第1図のセルパターンに示す如く、トランジスタのチ
ャネル幅をW、チャネル長をLとすると(図中アクティ
ブ領域は砂地、第1ポリシリコン部分は太線枠、ゲート
絶縁膜の面積部分はハッチングで表してあり、Wはアク
ティブ領域の幅、Lは第1ポリシリコンの幅に相当す
る。)、アクセストランジスタT3,T4とドライバトラン
ジスタT1,T2のLと同様にWもほぼ同じ長さ(面積比は
約1:1)とし、セル面積を小さくして集積度を向上させ
ていることと、 ドライバトランジスタT1,T2のゲート絶縁膜2a,2bの膜
厚を薄くしてアクセストランジスタT3,T4のゲート絶縁
膜3a,3bとの膜厚比を約2:5(2.5倍)以上とすることと により、所望のトランジスタの電流駆動能力比が得ら
れ、良好なデータ保持特性が維持できる点である。
The difference from the conventional example is that the channel width of the transistor is W and the channel length is L as shown in the cell pattern of FIG. 1 (the active region in the figure is sand, the first polysilicon part is a thick line frame, the gate insulating film is Area is indicated by hatching, W corresponds to the width of the active region, and L corresponds to the width of the first polysilicon.), The same as L of the access transistors T 3 and T 4 and the driver transistors T 1 and T 2. In addition, W has almost the same length (the area ratio is about 1: 1) to reduce the cell area to improve the degree of integration, and the film of the gate insulating films 2a and 2b of the driver transistors T 1 and T 2. By reducing the thickness and making the film thickness ratio of the access transistors T 3 and T 4 to the gate insulating films 3a and 3b about 2: 5 (2.5 times) or more, the desired transistor current drive capability ratio can be obtained. That is, good data retention characteristics can be maintained.

第1図のメモリセルパターンのA−A′線断面を示す
第2図で見られるように、アクセストランジスタT4より
もドライバトランジスタT2のゲート絶縁膜の膜厚が薄く
構成されていることがわかる。
As shown in FIG. 2 showing a cross section taken along the line AA ′ of the memory cell pattern of FIG. 1, the gate insulating film of the driver transistor T 2 may be thinner than the access transistor T 4. Recognize.

次に本実施例メモリ装置の製造工程を第2図を参照し
て簡単に説明する。
Next, the manufacturing process of the memory device of this embodiment will be briefly described with reference to FIG.

シリコン基板4表面にSiO2膜を形成し、LOCOS法によ
り更に選択酸化をおこない素子間分離領域を形成する。
A SiO 2 film is formed on the surface of the silicon substrate 4, and selective oxidation is further performed by the LOCOS method to form an element isolation region.

ゲート部分(ゲート絶縁膜となる2a,2b,3a,3b部分)
の絶縁膜を除去後、第1のゲート酸化を行う。(この時
点ではT4とT2のゲート絶縁膜は同じ厚さである。) レジストを用いてドライバトランジスタT1,T2領域の
ゲート絶縁膜2a,2bだけを選択的に除去し、さらに第2
のゲート酸化を行うことによりアクセストランジスタ
T3,T4は酸化が追加され、ドライバトランジスタT1,T2
りも厚いゲート絶縁膜(SiO2)が形成される。(ここで
ゲート絶縁膜の膜厚比をとる。) これ以降の工程は、従来のMOS ICの製造工程と同様で
あり、第1ポリシリコン5をCVD成長してゲート電極を
形成し、ソース,ドレインのn+領域を形成するためのリ
ン拡散を行い、ソース,ドレイン電極のコンタクト用窓
開けを行って第2ポリシリコン6を形成し、Al7のメタ
ライゼーションを行ってパターンニングして完成させ
る。層間を絶縁するSiO2膜8,9は適宜CVD成長によって形
成される。
Gate part (2a, 2b, 3a, 3b part that becomes the gate insulating film)
After removing the insulating film, the first gate oxidation is performed. (At this point, the gate insulating films of T 4 and T 2 have the same thickness.) Only the gate insulating films 2a and 2b in the driver transistor T 1 and T 2 regions are selectively removed using a resist, and Two
Access transistor by performing gate oxidation of
Oxidation is added to T 3 and T 4 , and a gate insulating film (SiO 2 ) thicker than the driver transistors T 1 and T 2 is formed. (Here, the film thickness ratio of the gate insulating film is taken.) Subsequent steps are the same as the manufacturing steps of the conventional MOS IC, and the first polysilicon 5 is grown by CVD to form the gate electrode, and the source, Phosphorus diffusion for forming the n + region of the drain is performed, contact windows of the source and drain electrodes are opened to form the second polysilicon 6, and metallization of Al 7 is performed to complete the patterning. The SiO 2 films 8 and 9 for insulating the layers are appropriately formed by CVD growth.

本実施例ではドライバトランジスタT1,T2のゲート絶
縁膜2a,2bとアクセストランジスタT3,T4のゲート絶縁膜
3a,3bとの膜厚を (1)150A:400A(約2.7倍) (2)200A:500A(2.5倍) として膜厚比をとったが(1)(2)とも所望のトラン
ジスタの電流駆動能力比が得られ、良好なデータ保持特
性が維持できると共に集積度を上げることが可能となっ
た。
The gate insulating film 2a of the present embodiment the driver transistors T 1, T 2, the gate insulating film 2b and the access transistor T 3, T 4
The film thickness ratio with 3a and 3b was set as (1) 150A: 400A (about 2.7 times) (2) 200A: 500A (2.5 times), but both (1) and (2) were driven by the current of the desired transistor. The capacity ratio was obtained, good data retention characteristics could be maintained, and the degree of integration could be increased.

セル形状を従来と同じにしてゲート絶縁膜の膜厚比を
変えることによってデータ保持特性の改善を行うことも
可能である。
It is also possible to improve the data retention characteristic by changing the film thickness ratio of the gate insulating film while making the cell shape the same as the conventional one.

本実施例では高抵抗負荷型セルで説明したが、これ以
外のFull CMOS型セルなどに対してそのまま適用するこ
とが可能である。
Although the high resistance load type cell has been described in the present embodiment, the present invention can be applied as it is to a full CMOS type cell other than this.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上記したように、本発明のメモリ装置とすることによ
って、集積度の高いデータ保持特性の良好なメモリ装置
とすることが可能である。
As described above, by using the memory device of the present invention, a memory device having a high degree of integration and good data retention characteristics can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例のメモリセルパターンであ
り、第2図は第1図のA−A′線断面図であり、第3図
はSRAMの回路図であり、第4図は従来のSRAMセルパター
ンである。 1……メモリセル、2a,2b……ゲート絶縁膜、3a,3b……
ゲート絶縁膜、T1,T2……フリップフロップ回路を構成
するトランジスタ(ドライバトランジスタ)、T3,T4
…スイッチングトランジスタ(アクセストランジス
タ)。
FIG. 1 is a memory cell pattern of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 1, FIG. 3 is a circuit diagram of SRAM, and FIG. It is a conventional SRAM cell pattern. 1 ... Memory cell, 2a, 2b ... Gate insulating film, 3a, 3b ...
Gate insulating film, T 1 , T 2 ... Transistors (driver transistors) that form a flip-flop circuit, T 3 , T 4 ...
… Switching transistor (access transistor).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】メモリセルが少なくともフリップフロップ
回路とスイッチングトランジスタで構成されたメモリ装
置において、 上記フリップフロップ回路を構成するトランジスタのゲ
ート絶縁膜が上記スイッチングトランジスタのゲート絶
縁膜よりも薄いことを特徴とするメモリ装置。
1. A memory device in which a memory cell includes at least a flip-flop circuit and a switching transistor, wherein a gate insulating film of a transistor forming the flip-flop circuit is thinner than a gate insulating film of the switching transistor. Memory device.
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