JPH09129846A - Dynamic memory element - Google Patents

Dynamic memory element

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JPH09129846A
JPH09129846A JP7283537A JP28353795A JPH09129846A JP H09129846 A JPH09129846 A JP H09129846A JP 7283537 A JP7283537 A JP 7283537A JP 28353795 A JP28353795 A JP 28353795A JP H09129846 A JPH09129846 A JP H09129846A
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JP
Japan
Prior art keywords
wiring material
transistor
dynamic memory
bit line
contact surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP7283537A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Yoneda
和浩 米田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH09129846A publication Critical patent/JPH09129846A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong the period of a refreshing operation and reduce electric consumption power, by forming a bit line of a first wiring material and a second wiring material whose Fermi level is higher than the first wiring material. SOLUTION: When a first wiring material 41 is formed of semiconductor and a second wiring material 42 is formed of metal as conductor, a current flows from the second wiring material 42 to the first wiring material 41, and a phenomenon that heat is absorbed by the contact surface of the second wiring material 42 and the first wiring material 41 is generated. By forming a bit line of the first wiring material 41 and the second wiring material 42 whose Fermi level is higher than the first wiring material 41, heat is absorbed by the contact surface 43 of them, a transistor constituting a storage cell and minute capacitor 2 are cooled, leak or escape of charges from the minute capacitor 2 is reduced, and supply period of charges (period of refreshing operation) can be prolonged. Thus a dynamic memory element whose electric consumption power is small can be obtained.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はダイナミックメモリ
素子に関し、特にダイナミックメモリ素子のリフレッシ
ュ動作の消費電力の低減に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dynamic memory device, and more particularly to reducing the power consumption of a refresh operation of a dynamic memory device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2はダイナミックメモリ素子の記憶セ
ルの等価回路図である。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a memory cell of a dynamic memory device.

【0003】ダイナミックメモリ素子は、データを記憶
する複数の記憶セルが格子状に配置され、各記憶セル
は、それぞれ1つのトランジスタ1と電荷を蓄積するた
めの微小容量12とによって構成されている。
In a dynamic memory element, a plurality of storage cells for storing data are arranged in a grid pattern, and each storage cell is composed of one transistor 1 and a minute capacitance 12 for accumulating charges.

【0004】各記憶セルのトランジスタ1の制御端子は
それぞれワード線13と共通に接続され、トランジスタ
1の一方の動作端子はそれぞれビット線14と、また他
方の動作端子は微小容量12の一端とそれぞれ接続され
ている。そして、微小容量12の他端はグランド15
(接地電位)と接続されている。
The control terminal of the transistor 1 of each memory cell is commonly connected to the word line 13, one operating terminal of the transistor 1 is the bit line 14, and the other operating terminal is one end of the minute capacitor 12. It is connected. The other end of the minute capacitance 12 is connected to the ground 15
(Ground potential).

【0005】このような構成において、データの書き込
みを行う際には、ビット線14に電圧を印加した状態
で、選択されたワード線13に電圧を印加する。このこ
とによって、選択されたワード線31に繋がる各トラン
ジスタ1の制御端子に電圧が印加され、トランジスタ1
がオンして微小容量12に電荷が充電されることで書き
込みが行われる。このときデータは微小容量12に蓄え
られる電荷によって保持される。また、データを読みだ
す際には、読み出したいワード線13に電圧を印加し、
トランジスタ1がオンした状態で各ビット線14の電位
を検出することで行われる。ここで、微小容量12に蓄
積された電荷量(電位)はビット線14の先に接続され
た(図2には示されていない)センスアンプによって検
出される。
In such a structure, when writing data, the voltage is applied to the selected word line 13 while the voltage is applied to the bit line 14. As a result, a voltage is applied to the control terminal of each transistor 1 connected to the selected word line 31 and the transistor 1
Is turned on and the minute capacitance 12 is charged with electric charge, so that writing is performed. At this time, the data is held by the electric charge stored in the minute capacitance 12. Moreover, when reading data, a voltage is applied to the word line 13 to be read,
This is performed by detecting the potential of each bit line 14 with the transistor 1 turned on. Here, the charge amount (potential) accumulated in the minute capacitance 12 is detected by a sense amplifier (not shown in FIG. 2) connected to the tip of the bit line 14.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなダイナミックメモリ素子では、微小容量に電荷が
蓄積された状態を論理”1”とした場合、論理”1”を
維持するためには電荷を維持し続けなければならない。
ところが微小容量の電荷はワード線やビット線を通し
て、あるいは微小容量の周囲へと直接逃げていくため、
やがて消失して論理”0”に反転してしまう。記憶した
論理”1”を保持するためには、微小容量の電荷が論
理”0”の電荷量と区別できるうちに、つまりセンスア
ンプが論理を判別できるうちに電荷を補充するリフレッ
シュ動作が必要である。ダイナミックメモリ素子で消費
される電力のほとんどは、このリフレッシュ動作による
電荷の補充に起因する。
However, in the dynamic memory device as described above, in the case where the state in which the electric charge is accumulated in the minute capacitance is set to the logic "1", the charge is kept in order to maintain the logic "1". You have to keep it.
However, the charge of minute capacitance escapes through the word line or bit line, or directly to the periphery of minute capacitance,
Eventually it disappears and is inverted to logic "0". In order to hold the stored logic "1", a refresh operation is necessary to supplement the charge while the minute amount of charge can be distinguished from the charge amount of logic "0", that is, while the sense amplifier can determine the logic. is there. Most of the power consumed by the dynamic memory device is due to the supplement of charges by this refresh operation.

【0007】ところで、電荷が消失するまでの時間は記
憶セルの温度と関係があり、温度が高いほど消失時間が
短くなる。従来のダイナミックメモリ素子では温度を下
げる手段を特に持っていないため、リフレッシュ動作を
行う周期が短かく、消費電力が多くなっていた。
By the way, the time until the charge disappears is related to the temperature of the memory cell, and the higher the temperature, the shorter the disappearance time. Since the conventional dynamic memory device does not have any means for lowering the temperature, the refresh operation cycle is short and the power consumption is large.

【0008】本発明は上記したような従来の技術が有す
る問題点を解決するためになされたものであり、リフレ
ッシュ動作の周期を延して消費電力を低減したダイナミ
ックメモリ素子を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the conventional technique, and an object of the present invention is to provide a dynamic memory device in which a refresh operation period is extended to reduce power consumption. And

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のダイナミックメモリ素子は、制御端子と2つの
動作端子とを備えたトランジスタ、及び前記トランジス
タの一方の動作端子に接続され、電荷を蓄積するための
微小容量からなる記憶セルと、前記トランジスタの制御
端子に接続され、前記トランジスタの2つの動作端子間
のオンオフを制御する制御電圧が印加されるワード線
と、前記トランジスタの他方の動作端子に接続される第
1の配線材料、及び前記第1の配線材料に接触面を有し
て接触し、前記第1の配線材料よりもフェルミ準位が高
い第2の配線材料からなるビット線とを有することを特
徴とする。
In order to achieve the above object, a dynamic memory device of the present invention includes a transistor having a control terminal and two operating terminals, and one operating terminal of the transistor, which is connected to an electric charge. A memory cell having a small capacity for storage, a word line connected to a control terminal of the transistor and applied with a control voltage for controlling on / off between two operation terminals of the transistor, and the operation of the other of the transistors. A bit line made of a first wiring material connected to a terminal, and a second wiring material that has a contact surface and is in contact with the first wiring material and has a higher Fermi level than the first wiring material. And having.

【0010】このとき、前記第1の配線材料と前記第2
の配線材料との接触面は、前記記憶セルに熱が伝わる時
間が最短な位置に配置されることが望ましい。
At this time, the first wiring material and the second wiring material
It is desirable that the contact surface with the wiring material is disposed at a position where heat is transmitted to the memory cell in the shortest time.

【0011】また、前記第1の配線材料は半導体で形成
され、前記第2の配線材料は導電体である金属で形成さ
れていてもよい。
Further, the first wiring material may be formed of a semiconductor, and the second wiring material may be formed of a metal which is a conductor.

【0012】上記のように構成されたダイナミックメモ
リ素子は、ビット線を構成する第1の配線材料と第2の
配線材料とに電流が流れると、ペルチェ効果によってそ
の接触面で熱を吸収する現象が発生する。したがって、
記憶セルを構成するトランジスタや微小容量が冷却さ
れ、微小容量に蓄積された電荷の漏れや逃げが低減され
るため、ダイナミックメモリ素子のリフレッシュ動作の
周期を延すことができる。
In the dynamic memory device configured as described above, when a current flows through the first wiring material and the second wiring material which form the bit line, the Peltier effect absorbs heat at the contact surface. Occurs. Therefore,
Since the transistors and minute capacitances forming the memory cell are cooled and leakage and escape of charges accumulated in the minute capacitances are reduced, the refresh operation cycle of the dynamic memory element can be extended.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】図1は本発明のダイナミックメモリ素子の
構造を示す記憶セルの断面図である。本発明のダイナミ
ックメモリ素子の等価回路は従来例で示した回路と同様
であり、その構造が従来のものと異なっている。
FIG. 1 is a sectional view of a memory cell showing the structure of the dynamic memory device of the present invention. The equivalent circuit of the dynamic memory device of the present invention is the same as the circuit shown in the conventional example, and the structure thereof is different from the conventional one.

【0015】図1において、トランジスタは、Si(シ
リコン)基板9上に形成された動作端子となる第1の電
極11及び第2の電極12と、制御端子となるワード線
3とによって構成され、ワード線3と第1の電極11ま
たはワード線3と第2の電極12との間に一定の強さ以
上の電界(電圧)が印加されることで第1の電極11と
第2の電極12との間が導通する。また、第2の電極1
2には図1に示すようにグランド線5と対向する面領域
が形成され、この面領域が微小容量2となる。第1の電
極11には第1の配線材料41が接続され、第1の配線
材料41には第2の配線材料42が接触面43によって
電気的に接続されている。これら第1の配線材料41と
第2の配線材料42とでビット線を形成している。
In FIG. 1, the transistor is composed of a first electrode 11 and a second electrode 12 which are operating terminals formed on a Si (silicon) substrate 9 and a word line 3 which is a control terminal. By applying an electric field (voltage) of a certain strength or more between the word line 3 and the first electrode 11 or between the word line 3 and the second electrode 12, the first electrode 11 and the second electrode 12 are applied. There is conduction between and. Also, the second electrode 1
As shown in FIG. 1, a surface area facing the ground line 5 is formed in the area 2, and this surface area serves as the minute capacitance 2. A first wiring material 41 is connected to the first electrode 11, and a second wiring material 42 is electrically connected to the first wiring material 41 by a contact surface 43. The first wiring material 41 and the second wiring material 42 form a bit line.

【0016】このような構成において、ビット線4に電
圧を印加した状態で、ワード線3に電圧を印加しトラン
ジスタの動作端子間を導通状態にすると、第2の配線材
料42、第1の配線材料41、及びトランジスタを経由
して電流が流れ、微小容量2に正の電荷が供給される。
In such a structure, when a voltage is applied to the bit line 4 and a voltage is applied to the word line 3 to bring the operating terminals of the transistors into conduction, the second wiring material 42 and the first wiring are formed. A current flows through the material 41 and the transistor, and positive charge is supplied to the minute capacitance 2.

【0017】ここで、第1の配線材料41を半導体で形
成し、第2の配線材料42を導電体である金属で形成す
ると、第2の配線材料42から第1の配線材料41に電
流が流れることで、第2の配線材料42と第1の配線材
料41との接触面43で熱を吸収する現象が発生する。
Here, if the first wiring material 41 is formed of a semiconductor and the second wiring material 42 is formed of a metal that is a conductor, a current flows from the second wiring material 42 to the first wiring material 41. The flow causes a phenomenon of absorbing heat at the contact surface 43 between the second wiring material 42 and the first wiring material 41.

【0018】この現象は、例えば第1の配線材料41を
p型半導体とした場合、金属から半導体に正孔が流れ込
む際に、正孔はフェルミ準位の差のエネルギーと半導体
内で運動するのに必要な運動エネルギーとが必要になる
ため、エネルギーとなる熱を外部から吸収するために起
こる現象である。
This phenomenon occurs when, for example, when the first wiring material 41 is a p-type semiconductor, when holes flow from the metal into the semiconductor, the holes move in the semiconductor with the energy of the difference in Fermi level. This is a phenomenon that occurs because the kinetic energy necessary for is necessary and the heat that becomes the energy is absorbed from the outside.

【0019】このような現象はペルチェ効果と呼ばれ、
電流の供給元である第2の配線材料42の有するフェル
ミ準位が第1の配線材料41のフェルミ準位より高いた
めに発生する。
Such a phenomenon is called the Peltier effect,
This occurs because the Fermi level of the second wiring material 42, which is the source of the current, is higher than the Fermi level of the first wiring material 41.

【0020】このようにして2つの配線材料の接触面4
3からトランジスタや微小容量2の熱が奪われることで
記憶セルを構成するトランジスタ及び微小容量2が冷却
される。
In this way, the contact surface 4 of the two wiring materials
The heat of the transistor and the minute capacitance 2 is taken from 3 to cool the transistor and the minute capacitance 2 which form the memory cell.

【0021】したがって、ビット線を、第1の配線材料
41と、第1の配線材料41よりもフェルミ準位が高い
第2の配線材料42とで形成することで、それらの接触
面43で熱が吸収され、記憶セルを構成するトランジス
タや微小容量2が冷却されるため、微小容量2からの電
荷の漏れや逃げが減少し、電荷の補給周期(リフレッシ
ュ動作の周期)を延すことができるため、消費電力が少
ないダイナミックメモリ素子を得ることができる。
Therefore, by forming the bit line with the first wiring material 41 and the second wiring material 42 having a Fermi level higher than that of the first wiring material 41, heat is generated at the contact surface 43 between them. Are absorbed and the transistor and the minute capacitance 2 which form the memory cell are cooled, so that the leakage or escape of the charge from the minute capacitance 2 is reduced, and the charge replenishment cycle (refresh operation cycle) can be extended. Therefore, a dynamic memory element with low power consumption can be obtained.

【0022】なお、第1の配線材料41及び第2の配線
材料42はそのフェルミ準位の差が大きい材料を選択し
たほうが良く、このようにしてビット線を形成すると冷
却効果をより高めることができる。また、第1の配線材
料41と第2の配線材料42との接触面43で生じる熱
の吸収現象をトランジスタ1及び微小容量2の領域に効
率よく伝えるため、2つの配線材料の接触面43はトラ
ンジスタ1と微小容量2とから熱が伝わる時間が最も短
い位置に配置されることが望ましい。このような位置に
2つの配線材料の接触面43を形成することで、冷却効
果がさらに高められる。
The first wiring material 41 and the second wiring material 42 should preferably be selected from materials having a large Fermi level difference, and the cooling effect can be further enhanced by forming the bit lines in this way. it can. Further, in order to efficiently transfer the heat absorption phenomenon generated in the contact surface 43 between the first wiring material 41 and the second wiring material 42 to the region of the transistor 1 and the minute capacitance 2, the contact surface 43 of the two wiring materials is It is desirable that the heat transfer from the transistor 1 and the minute capacitance 2 is arranged at a position where the time is shortest. By forming the contact surface 43 of the two wiring materials at such a position, the cooling effect is further enhanced.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【0024】制御端子と2つの動作端子を備えたトラン
ジスタ、及びトランジスタの一方の動作端子に接続さ
れ、電荷を蓄積するための微小容量からなる記憶セル
と、トランジスタの制御端子に接続され、トランジスタ
の2つの動作端子間のオンオフを制御する制御電圧が印
加されるワード線と、トランジスタの他方の動作端子に
接続される第1の配線材料、及び第1の配線材料に接触
面を有して接触し、第1の配線材料よりもフェルミ準位
が高い第2の配線材料からなるビット線とを有すること
で、微小容量からの電荷の漏れや逃げが減少し、リフレ
ッシュ動作の周期を延すことができるため、消費電力が
少ないダイナミックメモリ素子を得ることができる。
A transistor having a control terminal and two operation terminals, a memory cell connected to one operation terminal of the transistor and having a minute capacitance for accumulating electric charges, and a control terminal of the transistor are connected to each other. A word line to which a control voltage for controlling ON / OFF between two operation terminals is applied, a first wiring material connected to the other operation terminal of the transistor, and a contact surface having a contact surface However, by having a bit line made of a second wiring material having a higher Fermi level than that of the first wiring material, leakage or escape of charges from a minute capacitance is reduced, and a cycle of refresh operation is extended. Therefore, a dynamic memory element with low power consumption can be obtained.

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

【図1】本発明のダイナミックメモリ素子の構造を示す
記憶セルの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a memory cell showing a structure of a dynamic memory device of the present invention.

【図2】ダイナミックメモリ素子の記憶セルの等価回路
図である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a memory cell of a dynamic memory device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 微小容量 3 ワード線 5 グランド線 9 Si基板 11 第1の電極 12 第2の電極 41 第1の配線材料 42 第2の配線材料 43 接触面 2 Microcapacity 3 Word line 5 Ground line 9 Si substrate 11 First electrode 12 Second electrode 41 First wiring material 42 Second wiring material 43 Contact surface

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御端子と2つの動作端子とを備えたト
ランジスタ、及び前記トランジスタの一方の動作端子に
接続され、電荷を蓄積するための微小容量からなる記憶
セルと、 前記トランジスタの制御端子に接続され、前記トランジ
スタの2つの動作端子間のオンオフを制御する制御電圧
が印加されるワード線と、 前記トランジスタの他方の動作端子に接続される第1の
配線材料、及び前記第1の配線材料に接触面を有して接
触し、前記第1の配線材料よりもフェルミ準位が高い第
2の配線材料からなるビット線と、を有することを特徴
とするダイナミックメモリ素子。
1. A transistor having a control terminal and two operation terminals, a memory cell connected to one operation terminal of the transistor and having a minute capacitance for accumulating charges, and a control terminal of the transistor. A word line that is connected and to which a control voltage for controlling on / off between the two operation terminals of the transistor is applied, a first wiring material connected to the other operation terminal of the transistor, and the first wiring material A bit line made of a second wiring material having a Fermi level higher than that of the first wiring material, the bit line being in contact with the first wiring material.
【請求項2】 請求項1に記載のダイナミックメモリ素
子において、 前記第1の配線材料と前記第2の配線材料との接触面
は、前記記憶セルに熱が伝わる時間が最短な位置に配置
されることを特徴とするダイナミックメモリ素子。
2. The dynamic memory element according to claim 1, wherein a contact surface between the first wiring material and the second wiring material is arranged at a position where heat is transferred to the memory cell for a shortest time. A dynamic memory device characterized in that
【請求項3】 請求項1または2に記載のダイナミック
メモリ素子において、 前記第1の配線材料は半導体で形成され、 前記第2の配線材料は導電体である金属で形成されてい
ることを特徴とするダイナミックメモリ素子。
3. The dynamic memory element according to claim 1, wherein the first wiring material is formed of a semiconductor, and the second wiring material is formed of a metal that is a conductor. And a dynamic memory device.
JP7283537A 1995-10-31 1995-10-31 Dynamic memory element Pending JPH09129846A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022153594A (en) * 2011-01-26 2022-10-12 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03231423A (en) * 1990-02-07 1991-10-15 Sharp Corp Manufacture of semiconductor device

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