JPH0766301A - Semiconductor element, memory cell using it, and semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor element, memory cell using it, and semiconductor storage device

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JPH0766301A
JPH0766301A JP5214486A JP21448693A JPH0766301A JP H0766301 A JPH0766301 A JP H0766301A JP 5214486 A JP5214486 A JP 5214486A JP 21448693 A JP21448693 A JP 21448693A JP H0766301 A JPH0766301 A JP H0766301A
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JP
Japan
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mos transistor
conductivity type
memory cell
gate
diffusion layers
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JP5214486A
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Inventor
Teruo Kato
輝男 加藤
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a high-speed memory cell without increasing the cell area. CONSTITUTION:An NMOS 61 and PMOS 62 formed in parallel in a laminated structure constitute a transfer gate 60. Another NMOS 71 and PMOS 72 similarly formed in parallel in a laminated structure constitute another transfer gate 70. Depending upon the potential across word lines WL and WL/, the transfer gates 60 and 70 electrically connect the input-output nodes N1 and N2 of a data holding section to bit lines BL and BL/, respectively. The on resistances of the gates 60 and 70 are the resultant resistances of their laminated NMOSs and PMOSs and are stabilized regardless of the potentials at the nodes N1 and N2. Therefore, the potentials across the bit lines BL and BL/ symmetrically changes with respect to the half level of the power supply voltage at a high speed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体メモリ等に用い
られる積層構造の半導体素子とその半導体素子を用いた
メモリセル及び半導体記憶装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor element having a laminated structure used for a semiconductor memory or the like, a memory cell using the semiconductor element, and a semiconductor memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は、従来のスタティックランダムア
クセスメモリ(以下、SRAMという)のメモリセルの
構成例を示す回路図である。図2のメモリセルは、6個
のMOSトランジスタ1〜6を有したSRAMであり、
データを保持する保持部を構成するインバータ10,2
0と、ワード線WLの電位に基づき開閉してビット線B
L及びBL/とメモリセルとを接続するトランスファゲ
ートであるNMOS31,32で構成されている。イン
バータ10は、ドレイン同志がノードN1で接続された
PMOS11とNMOS12を有し、各PMOS11,
NMOS12のソースは、電源電位VCCと接地電位G
NDにそれぞれ接続されている。ノードN1はNMOS
32を介してビット線BL/に接続され、PMOS11
及びNMOS12のゲート電極は、NMOS31を介し
てビット線BLに接続されている。同様に、インバータ
20は、ドレイン同志がノードN2で接続されたPMO
S21とNMOS22を有し、各PMOS21,NMO
S22のソースは、電源電位VCCと接地電位GNDに
それぞれ接続されている。ノードN2はNMOS31を
介してビット線BLに接続され、PMOS21及びNM
OS22のゲート電極は、NMOS32を介してビット
線BL/に接続されている。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a memory cell of a conventional static random access memory (hereinafter referred to as SRAM). The memory cell in FIG. 2 is an SRAM having six MOS transistors 1 to 6,
Inverters 10, 2 forming a holding unit for holding data
0 and the bit line B is opened / closed based on the potential of the word line WL.
It is composed of NMOSs 31 and 32 which are transfer gates for connecting L and BL / to the memory cell. The inverter 10 has a PMOS 11 and an NMOS 12 whose drains are connected to each other at a node N1.
The source of the NMOS 12 has a power supply potential VCC and a ground potential G.
It is connected to each ND. Node N1 is NMOS
32 is connected to the bit line BL / via 32
The gate electrodes of the NMOS 12 and the NMOS 12 are connected to the bit line BL via the NMOS 31. Similarly, the inverter 20 has a PMO whose drains are connected to each other at the node N2.
S21 and NMOS22, each PMOS21, NMO
The source of S22 is connected to the power supply potential VCC and the ground potential GND, respectively. The node N2 is connected to the bit line BL via the NMOS 31, and is connected to the PMOS 21 and NM.
The gate electrode of the OS 22 is connected to the bit line BL / via the NMOS 32.

【0003】ビット線BLは、メモリセルに対する書き
込み用または読出し用データを伝送し、ビット線BL/
は、ビット線BLとは位相の反転した書き込み用または
読出し用データを伝送する。インバータ10の出力点で
あるノードN1は、インバータ20のPMOS21及び
NMOS22のゲート電極に接続され.かつインバータ
20の出力点であるノードN2は、インバータ10のP
MOS11及びNMOS12のゲートに接続されてい
る。そのため、インバータ10,20は、データを保持
するフリップフロップとなり、NMOS31,32を介
してビット線BL,BL/からのデータを保持すると共
にNMOS31,32を介してビット線BL,BL/に
データを出力する構成である。図2のメモリセルからデ
ータを読み出す場合、ワード線WLが図示しないアドレ
スデコーダによって選択的に活性化され、“H”レベル
となる。これによって、NMOS31,32はオン状態
となり、フリップフロップに保持されていたデータがビ
ット線BL,BL/に読み出される。このとき、NMO
S31,32は半導体スイッチであるため、NMOS3
1,32の各オン抵抗は、ワード線WL及びビット線B
L,BL/の電圧の影響を受ける。
The bit line BL transmits write or read data to / from the memory cell, and the bit line BL /
Transmits write or read data whose phase is opposite to that of the bit line BL. The node N1, which is the output point of the inverter 10, is connected to the gate electrodes of the PMOS 21 and the NMOS 22 of the inverter 20. The node N2, which is the output point of the inverter 20, is
It is connected to the gates of the MOS 11 and the NMOS 12. Therefore, the inverters 10 and 20 function as flip-flops that hold data, hold the data from the bit lines BL and BL / via the NMOSs 31 and 32, and store the data in the bit lines BL and BL / via the NMOSs 31 and 32. It is a configuration to output. When reading data from the memory cell of FIG. 2, the word line WL is selectively activated by an address decoder (not shown) and becomes "H" level. As a result, the NMOSs 31 and 32 are turned on, and the data held in the flip-flop is read to the bit lines BL and BL /. At this time, NMO
Since S31 and S32 are semiconductor switches, the NMOS3
The ON resistances of 1 and 32 are the word line WL and the bit line B, respectively.
It is affected by the voltages of L and BL /.

【0004】図3は、図2のビット線の電位変化を示す
図である。例えばノードN1の電位レベルが“L”の場
合、NMOS31のオン抵抗が小さいため、ビット線B
Lのレベルは比較短時間に“L”となる。しかし、ノー
ドN2のレベルは“H”であり、NMOS32のオン抵
抗が大となる。そのため、ビット線BL/のレベルが、
“H”に上昇するのに図3のように長時間を必要とす
る。また、ビット線BL/のレベルは、長時間経過後で
電位が安定した状態でも、閾値Vth分電源電位VCC
より下回った電位までしか上昇しない。即ち、ビット線
BL,BL/間の電圧上昇には、時間が掛かる。その電
圧上昇の遅れによって生じるアクセス時間の増加を防ぐ
ために、データを読み出す前に、各ビット線BL,BL
/のレベルを“H”レベルにプリチャージしておき、ビ
ット線BL,BL/の電位が“H”から“L”に低下す
るのを図示しないセンス回路において、設定された基準
電圧Vsでレベル検出している。また、従来の半導体装
置において、トランスファゲートの構造を改良した半導
体装置も使用されている。図4は、改良されたトランス
ファゲートを示す回路図である。図4のトランスファゲ
ートでは、端子Dn ,Dn+1 間にNMOS33とPMO
S34とが並列接続され、各NMOS33,PMOS3
4のゲート電極には、相補的信号Φ、Φ/がそれぞれ入
力される。相補的信号Φ、Φ/の入力によって、各NM
OS33,PMOS34はオン状態となる。この過程
で、このトランスファゲートの抵抗は、NMOS33,
PMOS34の合成抵抗となる。図5は、図4の合成抵
抗を示す図であり、端子Dn ,Dn+1 の間の電圧に対す
る改良されたトランスファゲートの合成抵抗が、破線で
示されている。この合成抵抗は、端子Dn ,Dn+1 の間
の電圧に対して安定している。そのため、図4のトラン
スファゲートを用いた半導体装置は、高速動作を維持す
ることができる。
FIG. 3 is a diagram showing changes in the potential of the bit line in FIG. For example, when the potential level of the node N1 is "L", the on-resistance of the NMOS 31 is small, so that the bit line B
The level of L becomes "L" in a comparative short time. However, the level of the node N2 is "H", and the ON resistance of the NMOS 32 becomes large. Therefore, the level of the bit line BL /
It takes a long time to rise to "H" as shown in FIG. In addition, the level of the bit line BL / is equal to the power source potential VCC by the threshold value Vth even if the potential is stable after a long time.
It only rises to a lower potential. That is, it takes time to increase the voltage between the bit lines BL and BL /. In order to prevent an increase in access time caused by the delay in the voltage rise, each bit line BL, BL is read before reading data.
The level of / is precharged to the “H” level and the potentials of the bit lines BL and BL / drop from “H” to “L” in a sense circuit (not shown) at the set reference voltage Vs. It is detecting. Further, in the conventional semiconductor device, a semiconductor device having an improved transfer gate structure is also used. FIG. 4 is a circuit diagram showing the improved transfer gate. In the transfer gate shown in FIG. 4, the NMOS 33 and the PMO are provided between the terminals D n and D n + 1.
S34 is connected in parallel, and each NMOS33, PMOS3
Complementary signals Φ and Φ / are input to the gate electrode of No. 4, respectively. By inputting complementary signals Φ and Φ /, each NM
The OS 33 and the PMOS 34 are turned on. In this process, the resistance of this transfer gate is
It becomes a combined resistance of the PMOS 34. FIG. 5 is a diagram showing the combined resistance of FIG. 4, in which the combined resistance of the improved transfer gate with respect to the voltage between the terminals D n and D n + 1 is indicated by a broken line. This combined resistance is stable with respect to the voltage between the terminals D n and D n + 1 . Therefore, the semiconductor device using the transfer gate shown in FIG. 4 can maintain high-speed operation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体記憶装置のメモリセルにおいては、次のような課
題があった。図2のメモリセルを用いた半導体記憶装置
で、各ビット線BL,BL/のレベル検出を行うとき、
ノードN1,N2の電位は、電源電圧VCCによってき
まる。電源電圧VCCが変化すると、各ビット線BL,
BL/のレベル変化を安定して検出することができなく
なり、データの読出しが不安定になる。電源電圧VCC
の変化に際して、レベル変化検出の安定度を保つために
は、各ビット線BL,BL/のレベルの変化を大きくと
る必要がある。即ち、検出用の図3中の基準電圧Vsの
レベルを下げる必要がある。このことは、本質的に、ア
クセス時間を遅くすることとなり、この方法は高速動作
に適さなかった。また、図4に示されたトランスファゲ
ートを用いた半導体記憶装置は、個々のメモリセルの面
積が広くなり、高密度メモリセルの半導体記憶装置に
は、適していなかった。本発明は前記従来技術が持って
いた課題として、トランスファゲートにおけるオン抵抗
の変化で、データの読出しが不安定になる、また、トラ
ンスファゲートにおけるオン抵抗の変化を低減するとメ
モリセルの面積が広くなる点について解決をした半導体
記憶装置を提供するものである。
However, the memory cell of the conventional semiconductor memory device has the following problems. In the semiconductor memory device using the memory cell of FIG. 2, when the level of each bit line BL, BL / is detected,
The potentials of the nodes N1 and N2 are determined by the power supply voltage VCC. When the power supply voltage VCC changes, each bit line BL,
It becomes impossible to stably detect the level change of BL /, and the reading of data becomes unstable. Power supply voltage VCC
In order to maintain the stability of the level change detection, it is necessary to greatly change the level of each bit line BL, BL /. That is, it is necessary to lower the level of the reference voltage Vs in FIG. 3 for detection. This essentially slows down access time and this method was not suitable for high speed operation. Further, the semiconductor memory device using the transfer gate shown in FIG. 4 has a large area of each memory cell and is not suitable for the semiconductor memory device of the high density memory cell. The present invention has the problems that the prior art has, as a result of the change in the on-resistance in the transfer gate, making data reading unstable, and reducing the change in the on-resistance in the transfer gate increases the area of the memory cell. The present invention provides a semiconductor memory device that solves the above problems.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、基板または下地層に所定間隔隔てて
形成された第1,第2の拡散層、及び該第1と第2の拡
散層間上に第1のゲート絶縁膜を介して形成された第1
のゲート電極を有する第1導電型の第1のMOSトラン
ジスタを半導体素子に備えている。さらに、前記第1,
第2の拡散層とそれぞれ接続されてそれらの上でかつ前
記第1のゲート電極の上方に層間絶縁膜を介して形成さ
れた第3,第4の拡散層、及び前記第1のゲート電極の
上の前記第3,第4の拡散層間近傍に該第3,第4の拡
散層と第2のゲート絶縁膜で電気的に絶縁されかつ該第
1のゲート電極と前記層間絶縁膜で絶縁されて形成され
た第2のゲート電極を有する第2導電型の第2のMOS
トランジスタを半導体素子に備えている。第2の発明
は、第1の発明の半導体素子の前記第1及び第2の拡散
層は、単結晶の前記基板に形成し、前記第3及び第4の
拡散層は、単結晶または多結晶の半導体膜に形成してい
る。第3の発明は、出力ノードを有しデータを保持する
データ保持部と、ビット線と前記入出力ノードとの間に
並列接続され、相補的な第1及び第2のワード線の電位
に基づきそれぞれゲート制御される第1導電型の第1の
MOSトランジスタ及び第2導電型の第2のMOSトラ
ンジスタを有するトランスファゲートとを、備えたメモ
リセルにおいて、前記トランスファゲートは、第1の発
明または第2の発明の半導体素子で構成している。第4
の発明では、第3の発明の前記データ保持部は、フリッ
プフロップまたはMOSキャパシタで構成している。
In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention is to provide a first diffusion layer and a second diffusion layer which are formed on a substrate or an underlayer at predetermined intervals, and the first and second diffusion layers. A first gate insulating film formed on the second diffusion layer via a first gate insulating film;
The semiconductor element is provided with the first MOS transistor of the first conductivity type having the gate electrode. Further, the first,
Of the third and fourth diffusion layers respectively connected to the second diffusion layer and formed above them and above the first gate electrode via an interlayer insulating film, and the first gate electrode. In the vicinity of the upper third and fourth diffusion layers, the third and fourth diffusion layers are electrically insulated from the second gate insulating film, and the first gate electrode is insulated from the interlayer insulating film. Second conductivity type second MOS having a second gate electrode formed by
A semiconductor element is provided with a transistor. According to a second invention, the first and second diffusion layers of the semiconductor device of the first invention are formed on the single crystal substrate, and the third and fourth diffusion layers are single crystal or polycrystalline. Is formed on the semiconductor film. A third aspect of the invention is based on a potential of a complementary first and second word line, which is connected in parallel between a data holding unit having an output node and holding data, and a bit line and the input / output node. In a memory cell including a first MOS transistor of a first conductivity type and a second MOS transistor of a second conductivity type, each of which is gate-controlled, the transfer gate is the first invention or the first invention. It is composed of the semiconductor element of the second invention. Fourth
In the invention, the data holding unit of the third invention is composed of a flip-flop or a MOS capacitor.

【0007】第5の発明では、第1導電型の第1のMO
Sトランジスタ及び第2導電型の第2のMOSトランジ
スタの直列回路からなる第1のインバータと第1の導電
型の第3のMOSトランジスタ及び第2の導電型の第4
のMOSトランジスタの直列回路からなる第2のインバ
ータとが第1と第2の入出力ノード間にたすき掛け接続
されたデータ保持部と、相補的な第1及び第2のビット
線の内の第2のビット線と前記第1の入出力ノードとの
間に並列接続され、相補的な第1及び第2のワード線の
電位に基づきそれぞれゲート制御される第1導電型の第
5のMOSトランジスタ及び第2導電型の第6のMOS
トランジスタを有する第1のトランスファゲートと、前
記第1のビット線と前記第2の入出力ノードとの間に並
列接続され、前記第1及び第2のワード線の電位に基づ
きそれぞれゲート制御される第1導電型の第7のMOS
トランジスタ及び第2導電型の第8のMOSトランジス
タを有する第2のトランスファゲートとを、備えたメモ
リセルにおいて、次のような手段を講じている。即ち、
本発明では、前記第1のMOSトランジスタ、第3のM
OSトランジスタ、第5のMOSトランジスタ及び第7
のMOSトランジスタをそれぞれ所定間隔隔ててほぼ同
一平面上に形成すると共に、前記第2のMOSトランジ
スタ、第4のMOSトランジスタ、第6のMOSトラン
ジスタ及び第8のMOSトランジスタをそれぞれ該所定
間隔隔ててほぼ同一平面上に形成し、かつ該第1と第2
のMOSトランジスタ、該第3と第4のMOSトランジ
スタ、該第5と第6のMOSトランジスタ、及び該第7
と第8のMOSトランジスタがそれぞれ上下に対向する
ように絶縁膜を介して積層した積層構造のメモリセルと
している。第6の発明では、第3,4または5のメモリ
セルと、前記第1及び第2のビット線間の電位差を検知
増幅するセンスアンプとを半導体記憶装置に備えてい
る。
In the fifth invention, the first conductivity type first MO is provided.
A first inverter formed of a series circuit of an S transistor and a second MOS transistor of the second conductivity type, a third MOS transistor of the first conductivity type, and a fourth MOS transistor of the second conductivity type.
A second inverter composed of a series circuit of MOS transistors, and a data holding section connected in a crossed manner between the first and second input / output nodes, and a first of the complementary first and second bit lines. A fifth MOS transistor of the first conductivity type, which is connected in parallel between two bit lines and the first input / output node and is gate-controlled based on the potentials of the complementary first and second word lines, respectively. And a sixth MOS of the second conductivity type
A first transfer gate having a transistor is connected in parallel between the first bit line and the second input / output node, and each gate is controlled based on the potentials of the first and second word lines. Seventh MOS of the first conductivity type
In the memory cell including the transistor and the second transfer gate having the eighth MOS transistor of the second conductivity type, the following measures are taken. That is,
In the present invention, the first MOS transistor, the third M
OS transistor, fifth MOS transistor and seventh
Are formed on substantially the same plane with a predetermined distance therebetween, and the second MOS transistor, the fourth MOS transistor, the sixth MOS transistor, and the eighth MOS transistor are substantially separated with the predetermined distance. Formed on the same plane, and the first and second
MOS transistor, the third and fourth MOS transistors, the fifth and sixth MOS transistors, and the seventh
And an eighth MOS transistor are laminated so as to face each other vertically with an insulating film interposed therebetween to form a memory cell having a laminated structure. According to a sixth aspect of the invention, the semiconductor memory device includes the third, fourth or fifth memory cell and a sense amplifier for detecting and amplifying the potential difference between the first and second bit lines.

【0008】[0008]

【作用】第1及び第2の発明によれば、以上のように半
導体素子を構成したので、相補的な信号を第1及び第2
のゲート電極に入力して、第1及び第2のMOSトラン
ジスタが同時にオン状態となる。この半導体素子がオン
状態の抵抗は、オン状態にある第1及び第2のMOSト
ランジスタの合成抵抗となる。第3、第4及び第5の発
明によれば、第1及び第2のワード線の電位に基づい
て、第1及び第2のトランスファゲートが導通し、第1
及び第2のビット線と第1及び第2の入出力ノードが接
続されてデータが保持部に対して入出力される。このと
きの、第1及び第2のトランスファゲートのオン抵抗
は、前記第1及び第2のMOSトランジスタの合成抵抗
となっている。第4の発明では、SRAMまたはダイナ
ミックRAMとされたメモリセルにおいて上記作用を実
施する。第5の発明では、メモリセル中のMOSトラン
ジスタがすべて積層構造となった面積の小さいメモリセ
ルにおいて上記作用を行う。第6の発明では、第3、第
4及び第5の発明のメモリセルから、第1及び第2のビ
ット線を介して読出しデータが出力され、第1及び第2
のビット線間の電位差が、センスアンプで検知増幅され
る。従って、前記課題を解決できるのである。
According to the first and second aspects of the invention, since the semiconductor element is constructed as described above, the complementary signals are transmitted to the first and second signals.
The first and second MOS transistors are simultaneously turned on by inputting to the gate electrode of the. The resistance of the semiconductor element in the on state becomes a combined resistance of the first and second MOS transistors in the on state. According to the third, fourth, and fifth inventions, the first and second transfer gates are rendered conductive based on the potentials of the first and second word lines,
The second bit line is connected to the first and second input / output nodes to input / output data to / from the holding unit. At this time, the ON resistance of the first and second transfer gates is a combined resistance of the first and second MOS transistors. According to a fourth aspect of the invention, the above operation is carried out in a memory cell that is an SRAM or a dynamic RAM. In the fifth invention, the above operation is performed in a memory cell having a small area in which all MOS transistors in the memory cell have a laminated structure. In the sixth invention, read data is output from the memory cells of the third, fourth and fifth inventions via the first and second bit lines, and the first and second
The potential difference between the bit lines is detected and amplified by the sense amplifier. Therefore, the above problem can be solved.

【0009】[0009]

【実施例】図1は、本発明の実施例のメモリセルを示す
回路図である。このメモリセルは、8個のMOSトラン
ジスタを有したSRAMであり、データ保持部を構成す
るインバータ40,50と、相補的な第1及び第2のワ
ード線WL,WL/の電位に基づき、メモリセルと相補
的な第1及び第2のビット線BL,BL/とを導通制御
する第1及び第2のトランスファゲート60,70とを
備えている。第1のインバータ40は、ドレイン同志が
第1の入出力ノードN1で接続された第2導電型のMO
SトランジスタのPMOS41及び第1導電型のMOS
トランジスタのNMOS42を有し、各NMOS41,
PMOS42のソースは、電源電位VCCとグランドG
NDにそれぞれ接続されている。ノードN1はトランス
ファゲート60を介してビット線BL/に接続され、N
MOS41及びPMOS42のゲート電極は、トランス
ファゲート70を介してビット線BLに接続されてい
る。同様に、第2のインバータ50は、ドレイン同志が
第2の入出力ノードN2で接続されたNMOS51とP
MOS52を有し、各NMOS51,PMOS52のソ
ースは、電源電位VCCとグランドGNDにそれぞれ接
続されている。ノードN2はトランスファゲート70を
介してビット線BLに接続され、NMOS51及びPM
OS52のゲート電極は、トランスファゲート60を介
してビット線BL/に接続されている。
1 is a circuit diagram showing a memory cell according to an embodiment of the present invention. This memory cell is an SRAM having eight MOS transistors, and is a memory based on the potentials of the first and second word lines WL and WL / complementary to the inverters 40 and 50 that form the data holding unit. It is provided with first and second transfer gates 60 and 70 for controlling conduction between the cell and complementary first and second bit lines BL and BL /. The first inverter 40 has a second conductivity type MO whose drains are connected to each other at the first input / output node N1.
PMOS 41 of S transistor and first conductivity type MOS
It has a transistor NMOS 42, and each NMOS 41,
The source of the PMOS 42 is the power supply potential VCC and the ground G.
It is connected to each ND. The node N1 is connected to the bit line BL / via the transfer gate 60, and N
Gate electrodes of the MOS 41 and the PMOS 42 are connected to the bit line BL via the transfer gate 70. Similarly, in the second inverter 50, the drains are connected to the NMOS 51 and P connected to each other at the second input / output node N2.
The MOS 52 is provided, and the sources of the NMOS 51 and the PMOS 52 are connected to the power supply potential VCC and the ground GND, respectively. The node N2 is connected to the bit line BL via the transfer gate 70, and the NMOS 51 and PM are connected.
The gate electrode of the OS 52 is connected to the bit line BL / via the transfer gate 60.

【0010】ビット線BLは、メモリセルに対する書き
込み用または読出し用データを伝送し、ビット線BL/
は、ビット線BLとは位相の反転した書き込み用または
読出し用データを伝送する。インバータ40の出力点で
あるノードN1は、インバータ50のNMOS51及び
PMOS52のゲート電極に接続され.かつインバータ
50の出力点であるノードN2は、インバータ40のN
MOS41及びPMOS42のゲートを電極に接続され
ている。そのため、インバータ40,50は、データを
保持するフリップフロップとなり、トランスファゲート
60,70を介してビット線BL,BL/からのデータ
を保持すると共にトランスファゲート60,70を介し
てビット線BL,BL/にデータを出力する構成であ
る。第1のトランスファゲート60は、ビット線BL/
とノードN1の間に並列接続されたNMOS61とPM
OS62を有し、NMOS61のゲート電極がワード線
WLに、PMOS62のゲート電極がワード線WL/に
それぞれ接続されている。第2のトランスファゲート
は、トランスファゲート60と同様の構成で、ビット線
BLとノードN2の間に並列接続されたNMOS71と
PMOS72を有し、NMOS71のゲート電極がワー
ド線WLに、PMOS72のゲート電極が、ワード線W
L/にそれぞれ接続されている。
The bit line BL transmits write or read data to / from the memory cell, and the bit line BL /
Transmits write or read data whose phase is opposite to that of the bit line BL. The node N1, which is the output point of the inverter 40, is connected to the gate electrodes of the NMOS 51 and the PMOS 52 of the inverter 50. The node N2, which is the output point of the inverter 50, is
The gates of the MOS 41 and the PMOS 42 are connected to the electrodes. Therefore, the inverters 40, 50 function as flip-flops for holding data, hold the data from the bit lines BL, BL / via the transfer gates 60, 70, and bit lines BL, BL via the transfer gates 60, 70. The data is output to /. The first transfer gate 60 has a bit line BL /
Between the NMOS 61 and the PM connected in parallel between the node N1 and the node N1
The gate electrode of the NMOS 61 is connected to the word line WL, and the gate electrode of the PMOS 62 is connected to the word line WL /. The second transfer gate has a structure similar to that of the transfer gate 60, and has an NMOS 71 and a PMOS 72 connected in parallel between the bit line BL and the node N2. The gate electrode of the NMOS 71 is connected to the word line WL and the gate electrode of the PMOS 72 is connected. But the word line W
Each is connected to L /.

【0011】図6は、図1中のトランスファゲート60
の構造を説明する図である。単結晶のシリコン(以下、
Siという)基板80Aの表面に、第1導電型のNMO
S61のドレイン領域である第1の拡散層81aと、N
MOS61のソース領域である第2の拡散層81bが形
成されている。拡散層81a,81bの間上には、絶縁
膜であるゲート酸化膜82を介してNMOS61のゲー
ト電極である第1のゲート電極81cが形成されてい
る。第1のゲート電極81cの上方に、層間絶縁膜83
を介して第2導電型のPMOS62のゲート電極である
第2のゲート電極84cが、ゲート電極81cに対向し
て形成され、さらに、ゲート電極84c上には、ゲート
酸化膜82を介して半導体膜80Bが積層されている。
半導体膜80Bは単結晶または多結晶の半導体膜であ
り、この半導体膜80Bには第2導電型のPMOS62
のドレイン領域である第3の拡散層84aと、PMOS
62のソース領域である第4の拡散層84bが形成され
ている。第1の拡散層81aと第3の拡散層84aは対
向して形成され、かつ導電材85で接続されている。ま
た、第2の拡散層81bと第4の拡散層84bは対向し
て形成され、かつ導電材86で接続されている。即ち、
PMOS62がいわゆるSOI(Silicon on insulato
r)構造で構成されている。電気的接続されたNMOS
61、PMOS62のドレインが、例えばビット線BL
/に接続されてソースがノードN1に接続されている。
そのため、NMOS61及びPMOS62が、ビット線
BL/とノードN1間に並列に接続される。なお、第1
及び第2の拡散層81a,81bの周囲は、素子分離膜
87で他の回路と分離され、半導体膜80Bの上部に
は、保護膜88が形成されている。トランスファゲート
70も、トランスファゲート60と同様の構成であり、
NMOS71が、基板80A上に形成され、PMOS7
2が半導体膜85Bに形成されている。
FIG. 6 shows the transfer gate 60 in FIG.
It is a figure explaining the structure of. Single crystal silicon (hereinafter,
The first conductivity type NMO is formed on the surface of the substrate 80A (referred to as Si).
The first diffusion layer 81a, which is the drain region of S61, and N
A second diffusion layer 81b which is a source region of the MOS 61 is formed. A first gate electrode 81c, which is the gate electrode of the NMOS 61, is formed between the diffusion layers 81a and 81b with a gate oxide film 82, which is an insulating film, interposed therebetween. An interlayer insulating film 83 is formed above the first gate electrode 81c.
A second gate electrode 84c, which is the gate electrode of the second conductivity type PMOS 62, is formed so as to face the gate electrode 81c, and the semiconductor film is formed on the gate electrode 84c with the gate oxide film 82 interposed therebetween. 80B is laminated.
The semiconductor film 80B is a single crystal or polycrystal semiconductor film, and the semiconductor film 80B has a second conductivity type PMOS 62.
The third diffusion layer 84a which is the drain region of the
A fourth diffusion layer 84b, which is the source region of 62, is formed. The first diffusion layer 81a and the third diffusion layer 84a are formed facing each other and are connected by the conductive material 85. The second diffusion layer 81b and the fourth diffusion layer 84b are formed so as to face each other and are connected by the conductive material 86. That is,
The PMOS 62 is a so-called SOI (Silicon on insulator)
r) composed of structure. Electrically connected NMOS
61, the drain of the PMOS 62 is, for example, the bit line BL
The source is connected to the node N1 by being connected to /.
Therefore, the NMOS 61 and the PMOS 62 are connected in parallel between the bit line BL / and the node N1. The first
The area around the second diffusion layers 81a and 81b is separated from other circuits by the element isolation film 87, and the protective film 88 is formed on the semiconductor film 80B. The transfer gate 70 also has the same configuration as the transfer gate 60,
The NMOS 71 is formed on the substrate 80A, and the PMOS 7 is formed.
2 is formed on the semiconductor film 85B.

【0012】また、図1中の他のMOSトランジスタも
積層構造とされ、一体の半導体メモリセルとされてい
る。図7は、図1のメモリセルのレイアウトを説明する
図である。図1中のNMOS41及び51は、NMOS
61,71と同様にSi基板80Aに形成され、PMO
S42及び52は、PMOS62,72と同様に半導体
膜80Bに形成されている。図7の(A)は、Si基板
80Aに形成されNMOS41,51,61,71の配
置を示し、図7の(B)は、半導体膜80Bに形成され
たPMOS42,52,62,72の配置が示されてい
る。図7の(B)が図7の(A)に積層され、NMOS
41の上にPMOS42に配置され、同様に、NMOS
41上にPMOS52、NMOS61上にPMOS6
2、NMOS71上にPMOS72がそれぞれ配置され
ている。図7において斜線で囲まれた領域は、能動領域
を示し、その能動領域は、各MOSトランジスタのドレ
インまたはソース領域を示している。なお、図7に示さ
れている各ワード線WL,WL/は、Si基板80Aと
半導体膜80Bの間に設置され、ビット線BL,BL/
は、半導体膜80Bの上方に設置されている。
Further, the other MOS transistors shown in FIG. 1 also have a laminated structure to form an integrated semiconductor memory cell. FIG. 7 is a diagram illustrating the layout of the memory cell of FIG. The NMOS 41 and 51 in FIG. 1 are NMOS
Similar to 61 and 71, it is formed on the Si substrate 80A, and the PMO
S42 and S52 are formed in the semiconductor film 80B similarly to the PMOSs 62 and 72. 7A shows the arrangement of the NMOSs 41, 51, 61, 71 formed on the Si substrate 80A, and FIG. 7B shows the arrangement of the PMOSs 42, 52, 62, 72 formed on the semiconductor film 80B. It is shown. 7B is stacked on FIG. 7A, and the NMOS
Placed on the PMOS 42 above the 41, and likewise the NMOS
PMOS 52 on 41 and PMOS 6 on NMOS 61
2. The PMOS 72 is arranged on the NMOS 71. In FIG. 7, a region surrounded by diagonal lines indicates an active region, and the active region indicates a drain or source region of each MOS transistor. The word lines WL, WL / shown in FIG. 7 are provided between the Si substrate 80A and the semiconductor film 80B, and the bit lines BL, BL /
Are installed above the semiconductor film 80B.

【0013】次に、図1のメモリセルの動作を説明す
る。図1のメモリセルからデータの書き込み或いは読出
し場合、相補的なワード線WL,WL/が図示しないア
ドレスデコーダによって選択的に活性化され、例えば、
ワード線WLが“H”レベルにされると共にワード線W
L/が“L”となる。これによって、トランスファゲー
ト60中のNMOS61及びPMOS62と、トランス
ファゲート70中のNMOS71及びPMOS72と
が、オン状態となる。各トランスファゲート60,70
がオン状態となることによって、各ノードN1,N2
が、ビット線BL,BL/とそれぞれ導通し、データが
書き込み或いは読出しさされる。NMOS61,PMO
S62が並列接続されているので、トランスファゲート
60が導通状態のとき、該トランスファゲート60のオ
ン抵抗は、従来の図2のメモリセルの場合よりも小さく
なる。また、トランスファゲート60のオン抵抗は、ビ
ット線BL/とノードN1間の電圧によらず安定する。
トランスファゲート70において、NMOS71,PM
OS72が並列接続されているので、該トランスファゲ
ート70のオン抵抗は、従来の図2のメモリセルの場合
よりも小さくなり、かつビット線BLとノードN2間の
電圧によらず安定する。
Next, the operation of the memory cell of FIG. 1 will be described. When writing or reading data to or from the memory cell of FIG. 1, complementary word lines WL and WL / are selectively activated by an address decoder (not shown).
The word line WL is set to "H" level and the word line W
L / becomes "L". As a result, the NMOS 61 and the PMOS 62 in the transfer gate 60 and the NMOS 71 and the PMOS 72 in the transfer gate 70 are turned on. Each transfer gate 60, 70
Is turned on, each node N1, N2
However, it is electrically connected to the bit lines BL and BL /, respectively, and data is written or read. NMOS 61, PMO
Since S62 is connected in parallel, when the transfer gate 60 is conductive, the on-resistance of the transfer gate 60 is smaller than that of the conventional memory cell of FIG. The on resistance of the transfer gate 60 is stable regardless of the voltage between the bit line BL / and the node N1.
In the transfer gate 70, the NMOS 71, PM
Since the OS 72 is connected in parallel, the on-resistance of the transfer gate 70 is smaller than that of the conventional memory cell of FIG. 2 and is stable regardless of the voltage between the bit line BL and the node N2.

【0014】図8は、図1のビット線の電位変化を示す
図である。例えばデータの読出し時において、ノードN
1及びノードN2の電位レベルが“H”であっても
“L”であっても、トランスファゲート60,70のオ
ン抵抗は、変化が少ないので、各ビット線BL,BL/
の電位は、1/2Vccに対して対称に変化する。ま
た、トランスファゲート60,70のオン抵抗が小さい
ので、速く各ビット線BL,BL/の電位が変化し、か
つ電源電位Vccまで上昇する。各ビット線BL,BL
/の電位が、電位1/2Vccに対して対称に変化する
ので、ビット線BL,BL/間の電位差を差動増幅する
センスアンプを採用することが可能となる。図9は、セ
ンスアンプと図1のメモリセルが示されている。メモリ
セル90から読み出されたデータは、ビット線BL,B
L/を介してセンスアンプ91に伝達される。センスア
ンプ91は、ビット線BL,BL/間の電位差を差動増
幅し、設定された電位差に至った時刻t1で、読出され
たデータを判定する。この時刻t1は、従来の半導体記
憶装置のようにレベル検出する方法より高速になってい
る。即ち、高速アクセスが可能となる。以上のように、
本実施例では、NMOS61及びPMOS62、NMO
S71及びPMOS72がそれぞれ積層されたトランス
ファゲート60,70を、メモリセルに備えている。そ
の結果、メモリセルの面積を増加させること無く、高速
アクセス可能なかつ安定したデータ読出しをするメモリ
セルを実現できる。また、メモリセルを構成するMOS
トランジスタをすべて積層構造とすることによって、8
個のMOSトランジスタを4個分のMOSトランジスタ
の面積でメモリセルを形成できる。そのため、高密度の
半導体記憶装置を実現することが可能となる。
FIG. 8 is a diagram showing changes in the potential of the bit line in FIG. For example, when reading data, the node N
Since the on-resistances of the transfer gates 60 and 70 are little changed regardless of whether the potential level of 1 and the node N2 is "H" or "L", the bit lines BL and BL /
Potential changes symmetrically with respect to 1/2 Vcc. Further, since the on resistances of the transfer gates 60 and 70 are small, the potentials of the bit lines BL and BL / change rapidly and rise to the power supply potential Vcc. Each bit line BL, BL
Since the potential of / changes symmetrically with respect to the potential of 1/2 Vcc, it is possible to employ a sense amplifier that differentially amplifies the potential difference between the bit lines BL and BL /. FIG. 9 shows the sense amplifier and the memory cell of FIG. The data read from the memory cell 90 is the bit lines BL and B.
It is transmitted to the sense amplifier 91 via L /. The sense amplifier 91 differentially amplifies the potential difference between the bit lines BL and BL /, and determines the read data at time t1 when the set potential difference is reached. This time t1 is faster than the level detecting method as in the conventional semiconductor memory device. That is, high speed access is possible. As mentioned above,
In this embodiment, NMOS 61, PMOS 62, NMO
The memory cell is provided with transfer gates 60 and 70 in which S71 and PMOS 72 are laminated respectively. As a result, it is possible to realize a memory cell capable of high-speed access and stable data reading without increasing the area of the memory cell. In addition, the MOS that constitutes the memory cell
By making all transistors have a laminated structure, 8
A memory cell can be formed with the area of four MOS transistors for each MOS transistor. Therefore, it is possible to realize a high-density semiconductor memory device.

【0015】なお、本発明は、上記実施例に限定されず
種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば
次のようなものがある。 (1) メモリセルはSRAMで構成したが、MOSキ
ャパシタを備えたダイナミッRAM等としても同様の効
果を発揮することができる。 (2) Si基板80Aに形成されるMOSトランジス
タをNMOS、半導体膜80Bに形成されるMOSトラ
ンジスタをPMOSとしたが、逆に形成してもよい。む
しろ、NMOSを上層側とした方がよい。この場合、S
i基板80A側のPMOSのキャリア移動度(約200
cm2 /V・s)と半導体膜80B側のNMOSのキャリ
ア移動度(約150cm2 /V・s)とが近い値となり、
オン抵抗が同程度になる。オン抵抗を同程度にすること
を考慮しても、素子の寸法を本実施例とほぼ同一にした
まま、積層することができる。 (3) 半導体膜80Bは、レーザ/電子ビームアニー
ルで作成された大結晶化膜または単結晶膜、固相成長法
による大粒径多結晶Si膜、または横方固相成長法で形
成された単結晶Si膜等としてもよい。 (4) Si基板80Aに形成されたMOSトランジス
タと半導体膜80Bに形成されたMOSトランジスタと
で構成したが、上下に対をなす形で積層されていれば良
く、その両者のMOSトランジスタが、層を異にする半
導体膜に形成された構成にしてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. The following are examples of such modifications. (1) Although the memory cell is composed of the SRAM, the same effect can be exhibited also as a dynamic RAM having a MOS capacitor. (2) Although the MOS transistor formed on the Si substrate 80A is the NMOS and the MOS transistor formed on the semiconductor film 80B is the PMOS, they may be formed in reverse. Rather, it is better to have the NMOS on the upper layer side. In this case, S
The carrier mobility of the PMOS on the i-substrate 80A side (about 200
cm 2 / V · s) is close to the carrier mobility (about 150 cm 2 / V · s) of the NMOS on the semiconductor film 80B side,
The on resistance is about the same. Even considering that the on-resistance is about the same, it is possible to stack the elements while keeping the dimensions of the element substantially the same as that of this embodiment. (3) The semiconductor film 80B is formed by a large crystallized film or a single crystal film formed by laser / electron beam annealing, a large grain polycrystalline Si film formed by a solid phase growth method, or a lateral solid phase growth method. It may be a single crystal Si film or the like. (4) The MOS transistor is formed on the Si substrate 80A and the MOS transistor is formed on the semiconductor film 80B. However, the MOS transistors may be stacked in pairs so that the two MOS transistors are layered. Different semiconductor films may be formed.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1及び第
2の発明によれば、並列接続された第1導電型の第1の
MOSトランジスタと第2導電型の第2のMOSトラン
ジスタを積層構造にしているので、形成面積を増加する
こと無く、半導体素子の抵抗変化を低減することができ
る。第2の発明では、第1のMOSトランジスタが基板
上形成されているので、少ない製造工数で上記効果を奏
する半導体素子を製造できる。第3の発明によれば、第
1または第2の発明の半導体素子が、メモリセルの第1
及び第2のトランスファゲートして用いられている。そ
のため、第1及び第2のトランスファゲートのオン抵抗
が入出力ノードの電位によらず安定し、メモリセルの面
積を増加させることなく、メモリセルにおける高速アク
セスでかつ信頼性の高い読出し動作を実現できる。第4
の発明によれば、第3の発明のメモリセル中のデータ保
持部をSRAM或いはダイナミックRAMとしても、第
3の発明と同様の効果を奏する。第5の発明によれば、
メモリセル中のMOSトランジスタをすべて積層構造と
しているので、メモリセルの形成面積を小さくすること
ができる。また、第1または第2の発明の半導体素子
が、メモリセルの第1及び第2のトランスファゲートし
て用いられているので、第3の発明の効果と同様に、メ
モリセルにおける高速アクセスでかつ信頼性の高い読出
し動作を実現できる。第6の発明は、センスアンプで第
1及び第2のビット線間の電位差を検知増幅しているの
で高速アクセスの半導体記憶装置とすることができる。
As described in detail above, according to the first and second inventions, the first conductive type first MOS transistor and the second conductive type second MOS transistor connected in parallel are provided. Since it has a laminated structure, the resistance change of the semiconductor element can be reduced without increasing the formation area. In the second invention, since the first MOS transistor is formed on the substrate, it is possible to manufacture a semiconductor element having the above effect with a small number of manufacturing steps. According to a third invention, the semiconductor element of the first or second invention is the memory cell of the first invention.
And used as a second transfer gate. Therefore, the on resistance of the first and second transfer gates is stable regardless of the potential of the input / output node, and high-speed access and highly reliable read operation in the memory cell is realized without increasing the area of the memory cell. it can. Fourth
According to the invention, even if the data holding unit in the memory cell of the third invention is an SRAM or a dynamic RAM, the same effect as the third invention can be obtained. According to the fifth invention,
Since all the MOS transistors in the memory cell have a laminated structure, the formation area of the memory cell can be reduced. Further, since the semiconductor element of the first or second invention is used as the first and second transfer gates of the memory cell, similar to the effect of the third invention, high speed access in the memory cell and A highly reliable read operation can be realized. According to the sixth aspect of the invention, since the sense amplifier detects and amplifies the potential difference between the first and second bit lines, it can be used as a high speed access semiconductor memory device.

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

【図1】本発明の実施例のメモリセルを示す回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a memory cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来のSRAMのメモリセルの構成例を示す回
路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a memory cell of a conventional SRAM.

【図3】図2のビット線の電位変化を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a potential change of a bit line in FIG.

【図4】改良されたトランスファゲートを示す回路図で
ある。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an improved transfer gate.

【図5】図4の合成抵抗を示す図である。5 is a diagram showing the combined resistance of FIG.

【図6】図1中のトランスファゲートの構造を説明する
図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a structure of a transfer gate in FIG.

【図7】図1中のMOSトランジスタのレイアウトを説
明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating the layout of the MOS transistor in FIG.

【図8】図1のビット線の電位変化を示す図であるFIG. 8 is a diagram showing a potential change of the bit line in FIG.

【図9】センスアンプと図1のメモリセルを示す構成ブ
ロック図である。
9 is a configuration block diagram showing a sense amplifier and the memory cell of FIG. 1. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40,50 第1,第2のインバータ 41,51,61,71 NMOS 42,52,62,72 PMOS 60,70 第1及び第2のトランスフ
ァゲート 81a,81b 第1,第2の拡散層 81c 第1のゲート電極 82 ゲート酸化膜 83 層間絶縁膜 84a,84b 第3,第4の拡散層 84c 第2のゲート電極 BL,BL/ 第1,第2のビット線 WL,WL/ 第1,第2のワード線 N1,N2 第1,第2の入出力ノード
40, 50 First and second inverters 41, 51, 61, 71 NMOS 42, 52, 62, 72 PMOS 60, 70 First and second transfer gates 81a, 81b First and second diffusion layers 81c First gate electrode 82 Gate oxide film 83 Interlayer insulating film 84a, 84b Third and fourth diffusion layers 84c Second gate electrode BL, BL / First and second bit lines WL, WL / First and second Word lines N1, N2 first and second input / output nodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/092 29/786 9056−4M H01L 29/78 311 C ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 27/092 29/786 9056-4M H01L 29/78 311 C

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板または下地層に所定間隔隔てて形成
された第1,第2の拡散層、及び該第1と第2の拡散層
間上に第1のゲート絶縁膜を介して形成された第1のゲ
ート電極を有する第1導電型の第1のMOSトランジス
タと、 前記第1,第2の拡散層とそれぞれ接続されてそれらの
上でかつ前記第1のゲート電極の上方に層間絶縁膜を介
して形成された第3,第4の拡散層、及び前記第1のゲ
ート電極の上の前記第3,第4の拡散層間近傍に該第
3,第4の拡散層と第2のゲート絶縁膜で電気的に絶縁
されかつ該第1のゲート電極と前記層間絶縁膜で絶縁さ
れて形成された第2のゲート電極を有する第2導電型の
第2のMOSトランジスタとで、 構成したことを特徴とする半導体素子。
1. A first and a second diffusion layers formed on a substrate or an underlayer with a predetermined space therebetween, and a first gate insulating film formed between the first and second diffusion layers. A first MOS transistor of a first conductivity type having a first gate electrode, and an interlayer insulating film connected to the first and second diffusion layers, respectively, and above the first gate electrode. And the third and fourth diffusion layers formed on the first gate electrode, and the third and fourth diffusion layers and the second gate near the third and fourth diffusion layers on the first gate electrode. A second MOS transistor of a second conductivity type, which is electrically insulated by an insulating film and has a second gate electrode formed by being insulated by the first gate electrode and the interlayer insulating film. A semiconductor element characterized by.
【請求項2】 前記第1及び第2の拡散層は、単結晶の
前記基板に形成し、前記第3及び第4の拡散層は、単結
晶または多結晶の半導体膜に形成したことを特徴とする
請求項1記載の半導体素子。
2. The first and second diffusion layers are formed on the single crystal substrate, and the third and fourth diffusion layers are formed on a single crystal or polycrystal semiconductor film. The semiconductor element according to claim 1.
【請求項3】 入出力ノードを有しデータを保持するデ
ータ保持部と、ビット線と前記入出力ノードとの間に並
列接続され、相補的な第1及び第2のワード線の電位に
基づきそれぞれゲート制御される第1導電型の第1のM
OSトランジスタ及び第2導電型の第2のMOSトラン
ジスタを有するトランスファゲートとを、備えたメモリ
セルにおいて、 前記トランスファゲートは、請求項1または2記載の半
導体素子で構成したことを特徴とするメモリセル。
3. A data holding unit having an input / output node for holding data, and a parallel connection between a bit line and the input / output node, based on complementary potentials of the first and second word lines. First M of the first conductivity type, each of which is gated
A memory cell comprising an OS transistor and a transfer gate having a second MOS transistor of the second conductivity type, wherein the transfer gate is composed of the semiconductor element according to claim 1 or 2. .
【請求項4】 前記データ保持部は、フリップフロップ
またはMOSキャパシタで構成したことを特徴とする請
求項3記載のメモリセル。
4. The memory cell according to claim 3, wherein the data holding unit is composed of a flip-flop or a MOS capacitor.
【請求項5】 第1導電型の第1のMOSトランジスタ
及び第2導電型の第2のMOSトランジスタの直列回路
からなる第1のインバータと第1の導電型の第3のMO
Sトランジスタ及び第2の導電型の第4のMOSトラン
ジスタの直列回路からなる第2のインバータとが第1と
第2の入出力ノード間にたすき掛け接続されたデータ保
持部と、 相補的な第1及び第2のビット線の内の第2のビット線
と前記第1の入出力ノードとの間に並列接続され、相補
的な第1及び第2のワード線の電位に基づきそれぞれゲ
ート制御される第1導電型の第5のMOSトランジスタ
及び第2導電型の第6のMOSトランジスタを有する第
1のトランスファゲートと、 前記第1のビット線と前記第2の入出力ノードとの間に
並列接続され、前記第1及び第2のワード線の電位に基
づきそれぞれゲート制御される第1導電型の第7のMO
Sトランジスタ及び第2導電型の第8のMOSトランジ
スタを有する第2のトランスファゲートとを、 備えたメモリセルにおいて、 前記第1のMOSトランジスタ、第3のMOSトランジ
スタ、第5のMOSトランジスタ及び第7のMOSトラ
ンジスタをそれぞれ所定間隔隔ててほぼ同一平面上に形
成すると共に、前記第2のMOSトランジスタ、第4の
MOSトランジスタ、第6のMOSトランジスタ及び第
8のMOSトランジスタをそれぞれ該所定間隔隔ててほ
ぼ同一平面上に形成し、かつ該第1と第2のMOSトラ
ンジスタ、該第3と第4のMOSトランジスタ、該第5
と第6のMOSトランジスタ、及び該第7と第8のMO
Sトランジスタがそれぞれ上下に対向するように絶縁膜
を介して積層構造としたことを特徴とするメモリセル。
5. A first inverter composed of a series circuit of a first MOS transistor of the first conductivity type and a second MOS transistor of the second conductivity type and a third MO of the first conductivity type.
A second inverter formed by a series circuit of an S-transistor and a fourth MOS transistor of the second conductivity type is connected between the first and second input / output nodes by a data holding section, and a complementary first and second data holding section. It is connected in parallel between the second bit line of the first and second bit lines and the first input / output node, and is gate-controlled based on the complementary potentials of the first and second word lines, respectively. A first transfer gate having a fifth MOS transistor of a first conductivity type and a sixth MOS transistor of a second conductivity type, and a first transfer gate connected in parallel between the first bit line and the second input / output node. A seventh MO of the first conductivity type which is connected and is gate-controlled based on the potentials of the first and second word lines, respectively.
A memory cell comprising an S transistor and a second transfer gate having an eighth MOS transistor of a second conductivity type, wherein the first MOS transistor, the third MOS transistor, the fifth MOS transistor and the seventh MOS transistor are provided. Are formed on substantially the same plane with a predetermined distance therebetween, and the second MOS transistor, the fourth MOS transistor, the sixth MOS transistor, and the eighth MOS transistor are substantially separated with the predetermined distance. Formed on the same plane, the first and second MOS transistors, the third and fourth MOS transistors, and the fifth
And a sixth MOS transistor, and the seventh and eighth MO transistors
A memory cell having a stacked structure in which S transistors are vertically opposed to each other with an insulating film interposed therebetween.
【請求項6】 請求項3,4または5記載のメモリセル
と、前記第1及び第2のビット線間の電位差を検知増幅
するセンスアンプとを備えたことを特徴とする半導体記
憶装置。
6. A semiconductor memory device comprising the memory cell according to claim 3, 4 or 5, and a sense amplifier for detecting and amplifying a potential difference between the first and second bit lines.
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