JPH0621399A - Sramメモリセル構造 - Google Patents

Sramメモリセル構造

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JPH0621399A
JPH0621399A JP4194871A JP19487192A JPH0621399A JP H0621399 A JPH0621399 A JP H0621399A JP 4194871 A JP4194871 A JP 4194871A JP 19487192 A JP19487192 A JP 19487192A JP H0621399 A JPH0621399 A JP H0621399A
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JP
Japan
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memory cell
load
cell structure
gate
sram memory
Prior art date
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JP4194871A
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English (en)
Inventor
Tadahachi Naiki
唯八 内貴
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 SRAMのソフトエラー耐性を飛躍的に改善
できるメモリセル構造であって、しかもプロセス的にも
容易に形成でき、かつセルサイズの増大もないSRAM
メモリセル構造を提供する。 【構成】 負荷素子としてPMOSトランジスタを用い
た1対のインバータを備え、一方のインバータの主記憶
ノードと他方のインバータの負荷PMOSトランジスタ
のゲートとの間に抵抗R,R′を設け、負荷PMOSト
ランジスタのドレインとゲートとの間に容量C,C′を
設け、容量は、ポリSi等の導電材料層1,1′を形成
してこの層により容量素子を形成し、及び/または抵抗
は、負荷PMOSトランジスタのゲート電極2,2′に
より構成したSRAMメモリセル構造。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、SRAMメモリセル構
造に関する。特に、負荷素子としてPMOSトランジス
タを用いた1対のインバータを備えたSRAMメモリセ
ル回路を具体化したSRAMメモリセル構造であって、
ソフトエラー耐性を飛躍的に向上したSRAMメモリセ
ル構造を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】メモリ装置に対し、自然に発生するα線
によりいわゆるソフトエラーが生ずることが知られてい
る。例えば、ICパッケージ材料にも不純物として放射
性同位元素が僅かに含まれており、この放射性同位元素
は微量のα線を放出しつつ崩壊する。α線がシリコン結
晶内に進入すると、その経路に沿って電子・正孔対が発
生する。この電子・正孔対のうち、正孔は接地レベルに
バイアスされている基板に吸収されるが、電子はSRA
Mのメモリセルなどの主記憶ノード(“1”レベルのノ
ード)へ飛び込み、その電位を低下させることによって
記憶データを破壊する。このようにα線に起因して記憶
情報が変化するのが、いわゆるソフトエラーと称される
ものである。
【0003】負荷素子としてPMOSトランジスタを用
いた1対のインバータからなる従来のSRAMメモリセ
ル回路においては、このソフトエラーを低減するため
に、1対のインバータ1,2の各主記憶ノード,間
にクロスカップリング容量CAを接続した、いわゆるク
ロス・カップル・キャパシタ方式を一般的に採ってい
た。
【0004】この従来構成の作用は次のとおりである。
主記憶ノードが“1”レベル(電源Vccレベル)、主
記憶ノードが“0”レベル(接地レベル)の記憶状態
のときに、α線が照射されると、主記憶ノードへ電子
が飛び込み、その電位を“0”レベルへ低下させる。こ
のときクロスカップリング容量CA の作用によって主記
憶ノードの電位も相対的に低下し、“−1”レベルに
なろうとするが、基板とのPN接合によりクランプされ
てしまい、−0.7Vとなる。これにより、主記憶ノー
ドと電源Vcc間よりも主記憶ノードと電源Vcc間の
方が電位差がわずか(0.7)ではあるが大きくなり、
主記憶ノードによって制御される負荷電子であるP型
TFT MOSトランジスタQ1 に同Q2 よりも大きな
復帰電流が流れる。このため、元の記憶状態に復帰で
き、ソフトエラーを防止できるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たクロス・カップル・キャパシタ方式を採用したSRA
Mメモリセル回路では、主記憶ノードの電位低下を主
記憶ノードへ十分に伝達するためには、主記憶ノード
のノード容量Cs2に匹敵する大きな値のクロスカップ
リング容量CA が必要なため、セルサイズが大きくなる
という問題点があった。
【0006】また、α線のレベルが強いときには、主記
憶ノード,ともに、基板とのPN接合によるクラン
プ電位である−0.7V程度まで低下してしまい、主記
憶ノード,と電源Vcc間の電位差がほぼ等しくなる
ため、TFT MOSトランジスタQ1 ,Q2 のしきい
値電圧Vthのバラツキ等によって記憶状態が変化する場
合があり、この場合にはソフトエラーが生ずることにな
る。
【0007】
【発明の背景】そこで、従来のクロス・カップル・キャ
パシタ方式よりもセルサイズを小さくでき、かつα線に
よるソフトエラーレートを大幅に低減可能なSRAMメ
モリセル回路として、図3に示すSRAMメモリセル回
路が提案された。
【0008】このSRAMメモリセル回路は、負荷素子
としてPMOSトランジスタを用いた1対のインバータ
からなるSRAMメモリセル回路であって、一方のイン
バータの主記憶ノードと他方のインバータの負荷PMO
Sトランジスタのゲートとの間に接続された抵抗素子
R,R′と、負荷PMOSトランジスタのドレインとゲ
ートとの間に接続された容量素子C,C′とを具備した
構成となっている。
【0009】図3を参照して詳述すれば、一方のインバ
ータを構成するPMOSトランジスタTr1のドレインD
と、他方のインバータを構成するPMOSトランジスタ
Tr2のゲートG′との間に、抵抗Rが設けられる。トラ
ンジスタTr2のドレインD′とトランジスタTr1のゲー
トGとの間にも、抵抗R′が設けられる。
【0010】また、各PMOSトランジスタTr1,Tr2
のドレインD,D′とゲートG,G′の間には、それぞ
れ容量C,C′が設けられる。
【0011】この構成によれば、一方のインバータの主
記憶ノードと他方のインバータの負荷PMOSトランジ
スタのゲートとの間に抵抗素子を、負荷PMOSトラン
ジスタのドレインとゲートとの間に容量素子をそれぞれ
接続することで、強力なα線によって主記憶ノードの電
位が“1”レベルから“0”レベルとなっても、この低
下分が容量素子を介して負荷PMOSトランジスタのゲ
ート・ソース間電圧VGSを大きくし、この負荷PMOS
トランジスタによる電流注入により主記憶ノードの電位
を“1”レベルに復帰させることができる。よって、ソ
フトエラー耐性を大幅に向上できる。
【0012】このように上記の如くPMOS(例えばT
FTPMOS)負荷型SRAMのPMOSのゲート・ド
レイン間に「容量」、PMOSのゲート接続配線に「抵
抗」を付加することにより、α線入射時の記憶ノード低
下分を「容量」を介してのPMOSのVGS増大によって
ハイレベルに回復させるメモリセル回路は、SRAMの
ソフトエラー耐性を飛躍的に改善することが可能な技術
である。しかしながら、この回路を実用的に実現するS
RAMメモリセル構造は、未だ提案されていない。回路
が優れていても、それを構造的に実現するのは必ずしも
容易とは言えず、実現できてもセルサイズが大きくなっ
てしまったり、プロセスが煩雑で実用的でなかったりす
る場合がある。
【0013】
【発明の目的】本発明は、SRAMのソフトエラー耐性
を飛躍的に改善できるメモリセル構造であって、しかも
プロセス的にも容易に形成でき、かつセルサイズの増大
ももたらさない、有利なSRAMメモリセル構造を提供
することを目的とする。
【0014】
【問題点を解決するための手段】本出願の請求項1の発
明は、負荷素子としてPMOSトランジスタを用いた1
対のインバータを備えるSRAMメモリセル構造であっ
て、一方のインバータの主記憶ノードと他方のインバー
タの負荷PMOSトランジスタのゲートとの間に抵抗を
設け、前記負荷PMOSトランジスタのドレインとゲー
トとの間に容量を設けるとともに、前記容量は、導電材
料層を形成してこの層により容量素子を形成することに
より構成したことを特徴とするSRAMメモリセル構造
であって、これにより上記目的を達成するものである。
【0015】本出願の請求項2の発明は、負荷素子とし
てPMOSトランジスタを用いた1対のインバータを備
えるSRAMメモリセル構造であって、一方のインバー
タの主記憶ノードと他方のインバータの負荷PMOSト
ランジスタのゲートとの間に抵抗を設け、前記負荷PM
OSトランジスタのドレインとゲートとの間に容量を設
けるとともに、前記抵抗は、負荷PMOSトランジスタ
のゲート電極により構成したことを特徴とするSRAM
メモリセル構造であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0016】本出願の請求項3の発明は、負荷素子とし
てPMOSトランジスタを用いた1対のインバータを備
えるSRAMメモリセル構造であって、一方のインバー
タの主記憶ノードと他方のインバータの負荷PMOSト
ランジスタのゲートとの間に抵抗を設け、前記負荷PM
OSトランジスタのドレインとゲートとの間に容量を設
けるとともに、前記容量は、導電材料層を形成してこの
層により容量素子を形成することにより構成し、前記抵
抗は、負荷PMOSトランジスタのゲート電極により構
成したことを特徴とするSRAMメモリセル構造であっ
て、これにより上記目的を達成するものである。
【0017】本出願の請求項4の発明は、前記容量を構
成する導電材料層は、ポリSi層であることを特徴とす
る請求項1または3に記載のSRAMメモリセル構造で
あって、これにより上記目的を達成するものである。
【0018】本出願の請求項5の発明は、前記抵抗を構
成する負荷PMOSトランジスタのゲート電極は、不純
物濃度調節により該抵抗を構成したものであることを特
徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載のSRAM
メモリセル構造であって、これにより上記目的を達成す
るものである。
【0019】本出願の請求項6の発明は、負荷PMOS
トランジスタは、PMOS薄膜トランジスタであること
を特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のSR
AMメモリセル構造であって、これにより上記目的を達
成するものである。
【0020】
【作用】本出願の発明によれば、容易な導電材料層形成
という手段によって容量を構成でき、これは具体的には
例えばポリSi層を1層付加形成することによって得ら
れる。また、抵抗は、ゲート電極により構成できるの
で、これも容易に達成でき、これは例えばゲート電極の
不純物濃度調節により得ることができる。特にセルサイ
ズを大きくしなければならない構成は不要である。
【0021】よって、容易なプロセスにより、しかもセ
ルサイズの増大をもたらすことなく、飛躍的にソフトエ
ラー耐性を持ったSRAMメモリセル構造が実現でき
る。
【0022】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
して説明する。但し当然のことではあるが、本発明は図
示の実施例により限定を受けるものではない。
【0023】実施例1 この実施例は本出願の各発明を、TFTPMOS負荷型
のメモリセル構造に適用したものである。
【0024】図2に本実施例のSRAMメモリセル構造
のパターンを平面構造で示す。図2のパターンのA−
A′断面を図1(A)に示し、B−B′断面を図1
(B)に示す。図3に等価回路を示すが、図3の等価回
路の上部が、図2のパターンに対応する。
【0025】図中の符号1,2,3,1′,2′,3′
は、ポリシリコン層である。それぞれポリシリコン層1
と1′、ポリシリコン層2と2′、ポリシリコン層3と
3′は、同一層である。それぞれの用途は、ポリシリコ
ン層1,1′は、容量C,C′を形成するためのキャパ
シタの電極、ポリシリコン層2,2′は、TFTのゲー
ト電極を構成するとともに、抵抗R,R′を構成する素
子を兼ねる。ポリシリコン層3,3′は、TFTのチャ
ネル、及び電源線である。符号4,4′,5,5′はコ
ンタクトホールであり、コンタクトホール4は、1−
2′を接続し、コンタクトホール5は2′−3を接続
し、コンタクトホール4′は、1′−2を接続し、コン
タクトホール5′は2−3′を接続する。TFT、容量
(キャパシタ)、抵抗は次の表1に示すポリシリコン層
でつくられている。
【表1】
【0026】本実施例において、符号1,1′で示すポ
リシリコン層が、本発明における容量C,C′を付加す
るために追加されたものである。図2中、特に斜線を付
して、ポリシリコン層1と2間に形成された容量C、及
びポリシリコン層1′と2′間に形成された容量C′を
示す。また、図1(A)及び図1(B)に、ポリシリコ
ン層1′と2′間に構成される容量をC′で示す。
【0027】抵抗R,R′は、2,2′で示すポリシリ
コン層で形成され、各抵抗R,R′はこれらポリシリコ
ン層2,2′中を通電する間の抵抗として与えられるも
のである。図2中、各抵抗R,R′を矢印で示す。ま
た、図1(B)中、ポリシリコン層2′で構成される抵
抗をRで示す。これら抵抗R,R′は、ポリシリコン層
2,2′への不純物のドーピング量を調節することによ
りつくられる。
【0028】このように、本実施例は、負荷素子として
PMOSトランジスタTr1,Tr2を用いた1対のインバ
ータを備えるSRAMメモリセル構造であって、一方の
インバータの主記憶ノードと他方のインバータの負荷P
MOSトランジスタのゲートとの間に抵抗R,R′を設
け、負荷PMOSトランジスタTr1,Tr2のドレイン
D,D′とゲートG,G′との間に容量C,C′を設け
るとともに、この容量C,C′は、導電材料層としてポ
リシリコン層1,1′を形成してこの層1,1′により
容量素子を形成することにより構成したSRAMメモリ
セル構造である。
【0029】また本実施例は、抵抗R,R′は負荷PM
OSトランジスタTr1,Tr2のゲート電極を構成するも
のとしてのポリシリコン層2,2′により構成したもの
である。
【0030】また本実施例は、このような抵抗R,R′
を構成する負荷PMOSトランジタTr1,Tr2のゲート
電極は、不純物濃度調節により該抵抗R,R′を構成し
たものである。
【0031】上記詳述したように、本実施例ではポリシ
リコン1層の追加のみで、セルサイズを変更しないでソ
フトエラーに強いセルがつくられる。
【0032】図1に示す本実施例の構成は、負荷トラン
ジスタをなすTFTのゲートが、チャネルより下層にく
る、すなわちいわゆるボトムゲート型の場合を示してい
るが、ゲートがチャネルより上層にくるトップゲート型
の場合にも、本発明の構造が採用できる。
【0033】トップゲート型の場合は、プロセス工程を (1)TFTチャネル(ポリSi層3,3′)形成 (2)TFTゲート(ポリSi層2,2′)形成 (3)キャパシタ電極(ポリSi層1,1′)形成 と、ボトムゲート型とは、逆にすればよい。
【0034】
【発明の効果】本発明のSRAMメモリセル構造は、セ
ルサイズの増大をもたらすことなく、SRAMのソフト
エラー耐性を飛躍的に改善できたものであり、しかもプ
ロセス的にも容易であるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のSRAMメモリセルの断面図であ
る。
【図2】実施例1のSRAMメモリセルのパターンレイ
アウトを平面で示すものである。
【図3】実施例1のSRAMメモリセルの回路図であ
る。
【符号の説明】
R,R′ 低抗 C,C′ 容量 Tr1,Tr2 負荷PMOSトランジスタ(TFT) G,G′ ゲート D,D′ ドレイン 1,1′ 容量を構成する導電材料層(ポリシリコ
ン層) 2,2′ 抵抗を構成するゲート電極(ポリシリコ
ン層)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/784

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 負荷素子としてPMOSトランジスタを
    用いた1対のインバータを備えるSRAMメモリセル構
    造であって、 一方のインバータの主記憶ノードと他方のインバータの
    負荷PMOSトランジスタのゲートとの間に抵抗を設
    け、 前記負荷PMOSトランジスタのドレインとゲートとの
    間に容量を設けるとともに、 前記容量は、導電材料層を形成してこの層により容量素
    子を形成することにより構成したことを特徴とするSR
    AMメモリセル構造。
  2. 【請求項2】 負荷素子としてPMOSトランジスタを
    用いた1対のインバータを備えるSRAMメモリセル構
    造であって、 一方のインバータの主記憶ノードと他方のインバータの
    負荷PMOSトランジスタのゲートとの間に抵抗を設
    け、 前記負荷PMOSトランジスタのドレインとゲートとの
    間に容量を設けるとともに、 前記抵抗は、負荷PMOSトランジスタのゲート電極に
    より構成したことを特徴とするSRAMメモリセル構
    造。
  3. 【請求項3】 負荷素子としてPMOSトランジスタを
    用いた1対のインバータを備えるSRAMメモリセル構
    造であって、 一方のインバータの主記憶ノードと他方のインバータの
    負荷PMOSトランジスタのゲートとの間に抵抗を設
    け、 前記負荷PMOSトランジスタのドレインとゲートとの
    間に容量を設けるとともに、 前記容量は、導電材料層を形成してこの層により容量素
    子を形成することにより構成し、 前記抵抗は、負荷PMOSトランジスタのゲート電極に
    より構成したことを特徴とするSRAMメモリセル構
    造。
  4. 【請求項4】 前記容量を構成する導電材料層は、ポリ
    Si層であることを特徴とする請求項1または3に記載
    のSRAMメモリセル構造。
  5. 【請求項5】 前記抵抗を構成する負荷PMOSトラン
    ジスタのゲート電極は、不純物濃度調節により該抵抗を
    構成したものであることを特徴とする請求項2ないし4
    のいずれかに記載のSRAMメモリセル構造。
  6. 【請求項6】 負荷PMOSトランジスタは、PMOS
    薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項1ない
    し5のいずれかに記載のSRAMメモリセル構造。
JP4194871A 1992-06-29 1992-06-29 Sramメモリセル構造 Pending JPH0621399A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020001169A (ko) * 2000-06-26 2002-01-09 박종섭 에스램의 박막 트랜지스터형 부하소자 및 그 제조방법

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020001169A (ko) * 2000-06-26 2002-01-09 박종섭 에스램의 박막 트랜지스터형 부하소자 및 그 제조방법

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