JPH0821691B2 - 半導体メモリセル - Google Patents

半導体メモリセル

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JPH0821691B2
JPH0821691B2 JP2324268A JP32426890A JPH0821691B2 JP H0821691 B2 JPH0821691 B2 JP H0821691B2 JP 2324268 A JP2324268 A JP 2324268A JP 32426890 A JP32426890 A JP 32426890A JP H0821691 B2 JPH0821691 B2 JP H0821691B2
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JP
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康弘 小西
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
    • H10B12/31DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells having a storage electrode stacked over the transistor

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  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Dram (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体中に設けた蓄積ノードに情報を記
憶する半導体メモリセルの構造に関する。
〔従来の技術〕
第5図はこの種のメモリセルとして従来用いられてい
るダイナミツクRAM(以下DRAMと称す)のメモリセル1
個の回路図および断面図である。メモリセルへの書き込
み、メモリセルからの読み出し動作を以下に説明する。
まず書き込みの場合は、外部からの書き込みデータをビ
ツト線に伝達し、次にワード線12をVcc以上に立ち上げ
てP形基板13に形成されたN形拡散領域からなる蓄積ノ
ード(ストレージノード)14にVcc(Hレベル)またはG
ND(Lレベル)の電位を書き込み、ストレージノード14
とセルプレート15で形成された蓄積容量16に電荷を蓄え
る。読み出しの場合はワード線12を立ち上げてストレー
ジノード14に蓄積された電荷をビツト線11に読み出し、
センスアンプで増幅する。なお、18はビツト線11のオー
ム接触のためのN形拡散領域、19はフイールド絶縁膜と
してのSiO2膜である。
ここで、ストレージノード14はアクセストランジスタ
17のソースに接続されているため、PN接合から基板に寄
生ダイオード20を通して微小なリーク電流が流れる。DR
AMではP形基板13は通常電源21により負電位に保たれて
いるため、“H"レベルを書き込んだストレージノード14
の電位は基板からの流入電子(矢印Aで示す)によつて
時間と共に低下していく。このため、DRAMでは所定時間
毎にリフレツシユという再書き込みをする必要がある。
これについて次に第6図および第7図を用いて説明す
る。
第6図は一般的なDRAMのメモリアレイを示したもので
あり、第7図はリフレツシユ動作を説明するためのタイ
ミング図である。リフレツシユは読み出しと同様の動作
で、先ず時刻t1にワード線12を選択的に立ち上げ、それ
に連結された複数個のメモリセル1のストレージノード
14をプリチヤージレベルに充電されたビツト線11に電気
的に接続する。各メモリセル1の蓄積容量16に蓄えられ
た電荷がビツト線11に放出された後、時刻t2にセンスア
ンプ2を活性化信号Sにより活性化してビツト線11をV
ccレベルまたはGNDレベルに増幅し、これをストレージ
ノード14に書き込む。次いで時刻t3にワード線12を立ち
下げる。この動作により、リーク電流で低下したストレ
ージノードの“H"レベルの電位をVccまで回復させるこ
とができる。
ここで、リフレツシユ動作において消費される電流を
見積つてみる。まずビツト線11の充電に必要な電荷QBL
は、ビツト線の浮遊容量をCBLとし、1回のリフレツシ
ユ動作で活性化されるビツト線の本数をN本として、Q
BL=(1/2)Vcc×CBL×Nとなる。
この他にアドレスバツフアやワード線駆動回路などで
QPの電荷が消費される。さらに、P形基板13に負電位を
与えるための基板電圧発生回路などでリフレツシユ動作
に関係なく常時I0の電流が消費される。結局、リフレツ
シユ動作の周波数をf refとすれば、リフレツシユ時の
平均電流I refは I ref=(QBL+QP)・f ref+I0 …(1) となる。式(1)の第1項と第2項の大きさの比は、例
えばf refが64kHzの場合、4MビツトDRAMでは7:3程度で
ある。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のDRAMのメモリセルのストレージノードにはP形
基板とN形拡散領域とのPN接合のみが存在していたた
め、基板からストレージノードに電子が流入し、ストレ
ージノードの電位を低下させる。このため、データを保
持するためにはリフレツシユを必要とするが、このリフ
レツシユは使用上煩雑な上に、リフレツシユ動作の度に
余分な電力を消費していた。
この発明の目的は、DRAMメモリセルにおいて、ストレ
ージノードと基板との間に流れるリーク電流によるスト
レージノードの電位の変動を抑制し、リフレツシユ動作
に伴う負担を軽減することにある。
〔課題を解決するための手段〕
この発明のメモリセルは、そのストレージノードを、
相互に電気的に接続された第1導電形(例えばP形)の
半導体領域と第2導電形(例えばN形)の半導体領域と
によつて構成し、かつ第2導電形の半導体領域は第1の
電位(例えば負電位)を印加した第1導電形の半導体で
囲み、第1導電形の半導体領域は第2の電位(例えば正
電位)を印加した第2導電形の半導体で囲むようにした
ものである。
〔作用〕
この発明のメモリセルのストレージノードは、例えば
負電位を印加されたP形半導体とそれに囲まれたN形半
導体領域とからなるPN接合部より電子の流入を受ける
が、他方、正電位を印加されたN形半導体とそれに囲ま
れたP形半導体領域とからなるPN接合部より正孔の流入
を受け、その流入した電子と正孔が結合して中和するた
め、経時的に電位の変動を起こさず、そのためリフレツ
シユを行わなくてもデータを保持する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図はこの発明によるメモリセルの等価回路図で、第2
図はそれを実現したメモリセルの断面図である。
第2図において、ストレージノード14は、負の基板電
位を印加したP形基板13の中に設けられたN形拡散領域
14aと、Vcc+αを印加されたN形ウエル22の中に設けら
れたP形拡散領域14bとをアルミニウムなどの金属配線
層14cで接続したものからなつている。この2つのPN接
合の面積は同じである。P形基板13とN形ウエル22でそ
れぞれ熱的に発生する電子と正孔の数が等しい場合、ダ
イオード23で示されたN形拡散領域14aの接合からは矢
印AのようにP形基板13で発生した電子が流入し、ダイ
オード24で示されたP形拡散領域14bの接合からは矢印
BのようにN形ウエル22で発生しこ正孔が流入するが、
上述したように両方の接合の面積が等しいとすれば、流
入する電子と正孔の数はほぼ等しいと考えられ、これら
が互いに結合してストレージノードの電位は変化しな
い。また、P形基板13とN形ウエル22で発生する電荷の
数が異なる場合や、2つの接合から流入する単位面積当
たりの電流が異なる場合は、両方の接合から流入する電
流が等しくなるようにPN接合の面積の比を決定すればよ
い。仮に、ストレージノードに流入する電流を実効的に
0にすることができなくても、その場合のリーク電流値
は従来のメモリセルの電流値に比べてきわめて小さいの
で、リフレツシユの間隔を従来よりずつと長くすること
ができ、リフレツシユ電流を著しく減らすことができ
る。なお、セルプレート15はポリシリコンによつて形成
されている。
第3図はこの発明の他の実施例の断面図を示したもの
である。第2図の例ではキヤパシタとして拡散領域とポ
リシリコンのセルプレート15とからなるプレーナ形キヤ
パシタを用いたが、本実施例では基板の上部に設けられ
た配線層(ポリシリコンなど)からなるセルプレート15
と配線層14cとからなるスタツクトキヤパシタを用いて
いる。基本的な効果は第2図の場合と同じであるがN形
拡散領域14aとP形拡散領域14bとを接続する配線層(例
えばタングステン)14cをキヤパシタの1電極として兼
用しているため、メモリセルのレイアウト面積を効率的
に使うことができる。
第4図はこの発明のさらに他の実施例の断面図を示し
たものである。N形基板25にP形エピ層層26を積み、基
板表面に穴を設け、その内壁に絶縁膜27を形成し、さら
に中にP形ポリシリコン14b′を埋めこんで底面にN形
基板25との接合を設ける。一方、P形エピ層26の表面に
N形拡散領域14aを設け、ここでもPN接合を形成する。
最後に、タングステンなどの高融点金属からなる配線層
14cでP形ポリシリコン14b′とN形拡散領域14aとを接
続する。このようにトレンチ形にすれば、本発明のメモ
リセルを小さい面積で実現することができる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、DRAMのメモリセルに
おいて、そのストレージノードにN形半導体、P形半導
体の両方の領域を含ませ、例えばN形半導体の領域は負
電位を印加したP形半導体で囲み、P形半導体の領域は
正電位を印加したN形半導体で囲むようにするとともに
両領域を相互に電気的に接続したことにより、リフレツ
シユが不要か、またはリフレツシユ間隔が非常に長く、
データ保持に要する電力の非常に小さいLSI用メモリが
得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるメモリセルの等価回路図、第2
図はこの発明の一実施例を示すメモリセルの断面図、第
3図および第4図はそれぞれこの発明の他の実施例を示
すメモリセルの断面図、第5図は従来のDRAMのメモリセ
ルの等価回路図および断面図、第6図は一般的なDRAMの
メモリアレイの略図、第7図は一般的なDRAMのリフレツ
シユ動作を説明するためのタイミング図である。 13……P形基板、14……ストレージノード、14a……N
形拡散領域、14b……P形拡散領域、14b′……P形ポリ
シリコン、14c……配線層、22……N形ウエル、25……
N形基板、26……P形ウエル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体中に設けた蓄積ノードに情報を記憶
    する半導体メモリセルにおいて、蓄積ノードが、第1の
    電位を印加した第1導電形の半導体中に設けた第2導電
    形の半導体領域と、第2の電位を印加した第2導電形の
    半導体中に設けた第1導電形の半導体領域とを電気的に
    接続してなることを特徴とする半導体メモリセル。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5757693A (en) * 1997-02-19 1998-05-26 International Business Machines Corporation Gain memory cell with diode
US20040010597A1 (en) * 1999-04-22 2004-01-15 Kirschner Hope L. System and method for providing enhanced services in a multi-channel interactive distributed environment
KR100431814B1 (ko) * 2002-05-30 2004-05-17 주식회사 하이닉스반도체 메모리 소자의 제조 방법
US8542521B2 (en) * 2011-09-12 2013-09-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor storage device including memory cells capable of holding data

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1521955A (en) * 1976-03-16 1978-08-23 Tokyo Shibaura Electric Co Semiconductor memory device
JPS544086A (en) * 1977-06-10 1979-01-12 Fujitsu Ltd Memory circuit unit
US4392210A (en) * 1978-08-28 1983-07-05 Mostek Corporation One transistor-one capacitor memory cell
JPS602780B2 (ja) * 1981-12-29 1985-01-23 富士通株式会社 半導体装置
FR2577339B1 (fr) * 1985-02-12 1991-05-10 Eurotechnique Sa Memoire dynamique en circuit integre
JP2559397B2 (ja) * 1987-03-16 1996-12-04 株式会社日立製作所 半導体集積回路装置及びその製造方法
CA1299801C (en) * 1987-03-31 1992-04-28 Chung J. Lee Soluble polyimidesiloxanes and methods for their preparation and use
US4927779A (en) * 1988-08-10 1990-05-22 International Business Machines Corporation Complementary metal-oxide-semiconductor transistor and one-capacitor dynamic-random-access memory cell and fabrication process therefor
US5204990A (en) * 1988-09-07 1993-04-20 Texas Instruments Incorporated Memory cell with capacitance for single event upset protection
US5006909A (en) * 1989-10-30 1991-04-09 Motorola, Inc. Dram with a vertical capacitor and transistor

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