JPH0158595B2 - - Google Patents

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JPH0158595B2
JPH0158595B2 JP57114927A JP11492782A JPH0158595B2 JP H0158595 B2 JPH0158595 B2 JP H0158595B2 JP 57114927 A JP57114927 A JP 57114927A JP 11492782 A JP11492782 A JP 11492782A JP H0158595 B2 JPH0158595 B2 JP H0158595B2
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JP
Japan
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bit line
memory device
semiconductor memory
capacitor
transistor
Prior art date
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JP57114927A
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Japanese (ja)
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JPS595489A (en
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Kenji Natori
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、アルフア線によるソフト・エラー
を防止できるダイナミツク型の半導体記憶装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a dynamic semiconductor memory device that can prevent soft errors caused by alpha lines.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来、ダイナミツク型の半導体記憶装置は、第
1図に示すような単位記憶セルがマトリツクス状
に配設されて構成される。すなわち、ビツト線
BLと基準電位供給源Vとの間にスイツチング用
のMOSトランジスタQおよびMOSキヤパシタC
が直列接続され、上記トランジスタQのゲート電
極はワード線WLに接続される。そして、ワード
線およびビツト線によつて選択されたメモリセル
のスイツチング用MOSトランジスタがオン状態
となり、キヤパシタに電荷が蓄積されて記憶保持
が行なわれるとともに、キヤパシタCに蓄積され
た電荷はスイツチング用のトランジスタを介して
ビツト線上に読み出される。読み出した記憶情報
の判定は、ビツト線上に読み出された電荷とダミ
ーセルの基準電荷とをセンスアンプによつて比較
してなされる。
Conventionally, a dynamic type semiconductor memory device has a structure in which unit memory cells are arranged in a matrix as shown in FIG. In other words, the bit line
A switching MOS transistor Q and a MOS capacitor C are connected between BL and the reference potential supply source V.
are connected in series, and the gate electrode of the transistor Q is connected to the word line WL. Then, the switching MOS transistor of the memory cell selected by the word line and bit line is turned on, and the charge is accumulated in the capacitor to hold the memory, and the charge accumulated in the capacitor C is transferred to the switching MOS transistor. It is read out onto the bit line via a transistor. The read storage information is determined by comparing the charge read onto the bit line with the reference charge of the dummy cell by a sense amplifier.

ところで、上述したダイナミツク型の記憶装置
は、キヤパシタに蓄えられた電荷によつて記憶情
報の保持を行なうので、リーク等によつて蓄積さ
れた電荷が失なわれると記憶情報の誤判定につな
がりやすい。特に、プロセス的、設計的に対処し
にくい誤動作モードとして、アルフア線によるソ
フト・エラーがある。これは、半導体記憶装置の
パツケージに含まれている極く微量のウラン
(U)やトリウム(Th)の原子の放出するα粒子
が半導体基板に入射した時、多数の電子一正孔対
が発生し、この発生した電子が収集されることに
よつて記憶内容がこわされるものである。
By the way, the above-mentioned dynamic type storage device retains stored information using the electric charge stored in the capacitor, so if the stored electric charge is lost due to leakage etc., it is likely to lead to misjudgment of the stored information. . In particular, a malfunction mode that is difficult to deal with in terms of process and design is soft errors caused by alpha wires. This is because when α particles emitted by extremely small amounts of uranium (U) and thorium (Th) atoms contained in semiconductor memory device packages enter the semiconductor substrate, many electron-hole pairs are generated. However, the stored contents are destroyed by collecting the generated electrons.

上述したα粒子による誤動作を防止するため
に、従来は半導体記憶装置の表面にポリ・イミド
等の樹脂をコーテイングすることが行なわれてい
る。このような構成によれば、パツケージから半
導体表面に向つてα粒子が放出されても、コーテ
イングした樹脂層でブロツクされて半導体表面に
まで達しないため、デバイス動作は影響を受けな
い。
In order to prevent malfunctions caused by the above-mentioned α particles, the surface of a semiconductor memory device has conventionally been coated with a resin such as polyimide. With this configuration, even if α particles are emitted from the package toward the semiconductor surface, they are blocked by the coated resin layer and do not reach the semiconductor surface, so device operation is not affected.

しかし、このような樹脂のコーテイングにはい
くつかの問題を含んでいる。まず第1に、パツケ
ージから放出されたα粒子は確かにブロツクでき
るが、コーティングした樹脂自身から放出される
α粒子が半導体表面に達して不良を起こす可能性
がある。もちろん、コーテイングする樹脂にはα
粒子を放出する元素を含まぬものを選ぶが、極く
微量に含まれている場合の検出、除去は難しい。
一方極く微量のα粒子でも不良を起こす原因とな
り、このような記憶装置を多数使用するシステム
においては大なき問題となる。また、過度に純化
された物質を用いれば不良を防止できるが、コス
トが高くなり、安価で高性能なデバイスが得られ
ない。
However, such resin coatings involve several problems. First of all, although alpha particles released from the package can certainly be blocked, alpha particles released from the coating resin itself may reach the semiconductor surface and cause defects. Of course, the coating resin has α
Choose one that does not contain elements that emit particles, but if it is contained in extremely small amounts, it is difficult to detect and remove it.
On the other hand, even a very small amount of α particles can cause defects, which poses a major problem in systems that use a large number of such storage devices. Further, if an excessively purified substance is used, defects can be prevented, but the cost will be high and an inexpensive and high-performance device cannot be obtained.

第2に、従来は1μm程度の厚さの薄膜のみを
使用していた工程に、数10μmの樹脂膜を導入す
ることになるため、その加工の方法あるいは新し
い物質がデバイスに与える影響等まだ未解決の問
題も多い。
Second, since a resin film of several tens of micrometers will be introduced into a process that previously used only thin films of about 1 micrometer, the processing method and the effect of the new material on the device are still unknown. There are many problems to be solved.

上述したソフト・エラーによる不良は、デバイ
スの高密度化、高集積化に伴なつて著しい増加を
示すことが予想されており、今後、超LSIの時代
を迎えるにあたつて深刻な問題となつている。
The defects caused by the soft errors mentioned above are expected to increase significantly as devices become denser and more integrated, and will become a serious problem as we enter the era of ultra-LSIs. ing.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明は、上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、アルフア粒
子による誤動作(ソフト・エラー)を防止できる
信頼性の高いダイナミツク型の半導体記憶装置を
提供することである。
This invention was made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a highly reliable dynamic semiconductor memory device that can prevent malfunctions (soft errors) caused by alpha particles. It is.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

すなわち、この発明においては、上記第1図の
回路構成に加えて、ビツト線BLとスイツチング
用のMOSトランジスタQとの間に抵抗素子を配
設したもので、この抵抗素子と記憶用キヤパシタ
Cとの時定数が、α線によつて発生する電流の持
続時間より大きくなるように設定したものであ
る。
That is, in this invention, in addition to the circuit configuration shown in FIG. The time constant of is set to be longer than the duration of the current generated by α rays.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、この発明の一実施例について図面を参照
して説明する。第2図はその構成を示すもので、
上記第1図の構成に加えて、ビツト線BLとスイ
ツチング用のMOSトランジスタQとの間に抵抗
素子Rを配設したものである。そして、この抵抗
素子Rと記憶用のキヤパシタCとで与えられる時
定数が、α粒子によつて発生する電流の持続時間
より大きくなるように設定する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 2 shows its configuration.
In addition to the configuration shown in FIG. 1, a resistance element R is provided between the bit line BL and the switching MOS transistor Q. Then, the time constant given by this resistance element R and the storage capacitor C is set to be longer than the duration of the current generated by the α particles.

上記のような構成において、第3図を参照して
その動作を説明する。P型の半導体基板11上に
n+の拡散層12,12′が形成され、拡散層12
(ドレイン)が記憶用のキヤパシタCを介して基
準電位供給源Vに接続されるとともに、拡散層1
2′(ソース)は抵抗素子Rを介してビツト線BL
に接続されている。ここで、ビツト線BLの寄生
容量CBは、記憶用キヤパシタCに比べて10倍程
度の大きさである。今、図示するようにアルフア
粒子αが入射すると、その飛跡に沿つて多数の電
子−正孔対が発生する。この電子−正孔対のう
ち、電子はアルフア粒子αの飛跡に沿つて表面の
n+拡散層12′に向つて動き、n+拡散層12′の
回路節点の電位を引き下げることになる。この
時、ビツド線BLの電位が低下するが、その変化
は抵抗Rの挿入によつてゆつくりしたものとな
る。
The operation of the above configuration will be explained with reference to FIG. on the P-type semiconductor substrate 11
n + diffusion layers 12 and 12' are formed, and the diffusion layer 12
(drain) is connected to the reference potential supply source V via the storage capacitor C, and the diffusion layer 1
2' (source) is connected to the bit line BL via the resistive element R.
It is connected to the. Here, the parasitic capacitance C B of the bit line BL is about 10 times as large as that of the storage capacitor C. Now, as shown in the figure, when an alpha particle α is incident, a large number of electron-hole pairs are generated along its trajectory. Of this electron-hole pair, the electron follows the trajectory of the alpha particle α on the surface.
It moves toward the n + diffusion layer 12', lowering the potential of the circuit node of the n + diffusion layer 12'. At this time, the potential of the bit line BL decreases, but the change becomes slow due to the insertion of the resistor R.

アルフア線による電子の動きは極めて短時間で
あることが知られており、この電流の時間変化は
第4図に示すようになる。すなわち、瞬間的には
300μA程度の電流が流れるが、3×10-10秒程度
しか持続せずたちまち減衰する。従つて、抵抗素
子Rと記憶用キヤパシタCとの時定数を上記電流
の持続時間より大きく設定すれば、アルフア線が
入射しても誤動作を生じない。
It is known that the movement of electrons by alpha rays is extremely short-term, and the time change of this current is as shown in FIG. That is, momentarily
A current of about 300 μA flows, but it lasts only about 3 × 10 -10 seconds and quickly decays. Therefore, if the time constant of the resistive element R and the storage capacitor C is set to be larger than the duration of the current, malfunction will not occur even if alpha rays are incident.

第5図は、上記抵抗素子Rの抵抗値を変化させ
てビツト線電位の低下量を測定したもので、例え
ばビツト線のレベルが250mV以上低下すると不
良を起こす回路においては、抵抗素子Rの抵抗値
を5kΩ以上とすれば誤動作等の不良は発生しな
い。
Figure 5 shows the amount of decrease in the bit line potential by varying the resistance value of the resistor R. For example, in a circuit that will fail if the bit line level drops by 250mV or more, the resistance of the resistor If the value is 5kΩ or more, malfunctions and other defects will not occur.

第6図は、抵抗素子Rの形成例を示すもので、
半導体基板11上に形成された不純物拡散層1
2′と絶縁層13を介して配設された金属配線1
4とのコンタクト抵抗を利用する。ここで不純物
拡散層12′は第3図におけるトランジスタQの
ソース領域に相当しており、コンタクト抵抗の抵
抗値は接触面積の調節あるいはこの接触部に高抵
抗層を形成して所定の抵抗値を得る。このような
構成によればメモリセルサイズを増大することな
しにソフト・エラーを防止できる。
FIG. 6 shows an example of forming the resistance element R.
Impurity diffusion layer 1 formed on semiconductor substrate 11
2' and the metal wiring 1 disposed through the insulating layer 13.
Use contact resistance with 4. Here, the impurity diffusion layer 12' corresponds to the source region of the transistor Q in FIG. obtain. With such a configuration, soft errors can be prevented without increasing the memory cell size.

上述したように、半導体基板上にアルフア線が
入射してもダイナミツク型半導体記憶装置のビツ
ト線の電位はほとんど低下しないので、ビツト線
電位に起因するソフト・エラーを防止できる。ビ
ツト線以外の回路不良によるソフト・エラーも起
こり得るが、通常はソフト・エラーの大部分はビ
ツト線に起因すると考えられている。従つて、ダ
イナミツク型の記憶装置におけるソフト・エラー
を大幅に減少させ、デバイスの信頼性を格段に向
上できる。しかも、半導体記憶装置の表面に樹脂
をコーテイングしないので、樹脂の放出するアル
フア粒子に起因する不良も起こらず、さらに樹脂
の加工の問題、樹脂がデバイスに与える影響等も
考慮する必要はない。
As described above, even if alpha rays are incident on the semiconductor substrate, the potential of the bit line of the dynamic semiconductor memory device hardly decreases, so that soft errors caused by the bit line potential can be prevented. Although soft errors can also occur due to defects in circuits other than bit lines, it is generally thought that most soft errors are caused by bit lines. Therefore, soft errors in dynamic storage devices can be significantly reduced, and device reliability can be significantly improved. Moreover, since the surface of the semiconductor memory device is not coated with resin, there are no defects caused by alpha particles emitted by the resin, and there is no need to consider processing problems of the resin or the effects of the resin on the device.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したようにこの発明によれば、アルフ
ア粒子による誤動作(ソフト・エラー)を効果的
に防止できる信頼性の高いダイナミツク型の半導
体記憶装置が得られる。
As described above, according to the present invention, a highly reliable dynamic semiconductor memory device that can effectively prevent malfunctions (soft errors) caused by alpha particles can be obtained.

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

第1図は従来のダイナミツク型半導体記憶装置
における単位記憶セルを示す回路図、第2図はこ
の発明の一実施例に係るダイナミツク型の半導体
記憶装置における単位記憶セルを示す回路図、第
3図は上記第2図の回路の動作を説明するための
図、第4図はアルフア粒子が半導体基板に入射さ
れることによつて発生する電流と時間との関係を
示す特性図、第5図はアルフア粒子が半導体基板
に入射されることによつて低下するビツト線の電
位低下量と抵抗素子の抵抗値との関係を示す特性
図、第6図は抵抗素子の形成例を示す構成図であ
る。 BL……ビツト線、WL……ワード線、Q……
スイツチング用のMOSトランジスタ、C……記
憶用のキヤパシタ、R……抵抗素子、11……半
導体基板、12,12′……不純物拡散領域。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a unit memory cell in a conventional dynamic semiconductor memory device, FIG. 2 is a circuit diagram showing a unit memory cell in a dynamic semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, and FIG. is a diagram for explaining the operation of the circuit shown in FIG. 2 above, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the current generated when alpha particles are incident on a semiconductor substrate and time, and FIG. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of potential drop in the bit line that decreases when alpha particles are incident on the semiconductor substrate and the resistance value of the resistance element. FIG. 6 is a configuration diagram showing an example of forming the resistance element. . BL...Bit line, WL...Word line, Q...
MOS transistor for switching, C... capacitor for storage, R... resistance element, 11... semiconductor substrate, 12, 12'... impurity diffusion region.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一端がビツト線に接続されワード線の電位で
導通制御されるスイツチング用のMOSトランジ
スタと、このトランジスタの他端と基準電位供給
源との間に接続される記憶用のキヤパシタとを単
位記憶セルとし、この単位記憶セルがマトリツク
ス状に配設された記憶装置において、上記ビツト
線は半導体基板と離間した配線で形成され、この
ビツト線と上記スイツチング用トランジスタの一
方の不純物拡散領域との間に、記憶用キヤパシタ
との時定数が、α線によつて発生する電流の持続
時間よりも大きくなるような抵抗値を有する抵抗
素子を配設したことを特徴とする半導体記憶装
置。 2 上記抵抗素子は、ビツト線とスイツチング用
トランジスタの一方の不純物拡散領域との間のコ
ンタクト抵抗から成ることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
[Claims] 1. A switching MOS transistor whose one end is connected to a bit line and whose conduction is controlled by the word line potential, and a storage MOS transistor connected between the other end of this transistor and a reference potential supply source. In a memory device in which a capacitor is used as a unit memory cell and the unit memory cells are arranged in a matrix, the bit line is formed by a wiring spaced apart from the semiconductor substrate, and an impurity between the bit line and one of the switching transistors is formed. A semiconductor memory characterized in that a resistance element having a resistance value such that a time constant with a storage capacitor is larger than the duration of a current generated by alpha rays is disposed between the diffusion region and the storage capacitor. Device. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the resistance element is a contact resistance between the bit line and one impurity diffusion region of the switching transistor.
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