JPH10223776A - Semiconductor memory device - Google Patents
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- JPH10223776A JPH10223776A JP9024169A JP2416997A JPH10223776A JP H10223776 A JPH10223776 A JP H10223776A JP 9024169 A JP9024169 A JP 9024169A JP 2416997 A JP2416997 A JP 2416997A JP H10223776 A JPH10223776 A JP H10223776A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、高集積化と高速
化に適した半導体記憶装置に関する。The present invention relates to a semiconductor memory device suitable for high integration and high speed operation.
【0002】[0002]
【従来の技術】この種の半導体記憶装置は、それぞれが
情報の記憶単位である多数のメモリセルを含んでいる。
このメモリセルの一例を図8に示す(USP35930
37を参照)。2. Description of the Related Art This type of semiconductor memory device includes a large number of memory cells, each of which is a unit for storing information.
One example of this memory cell is shown in FIG.
37).
【0003】この図8のメモリセルにおいては、データ
(1又は0)を書き込みデータ信号線101に与え、か
つ書き込みワード信号線102を通じて書き込みトラン
ジスタ103をオンにし、これによって書き込みデータ
信号線101のデータを書き込みトランジスタ103を
介して記憶用キャパシタ104に書き込み、このデータ
に応じて蓄積トランジスタ105をオン又はオフにす
る。In the memory cell shown in FIG. 8, data (1 or 0) is supplied to a write data signal line 101, and a write transistor 103 is turned on through a write word signal line 102. Is written to the storage capacitor 104 via the write transistor 103, and the storage transistor 105 is turned on or off according to this data.
【0004】この記憶用キャパシタ104に書き込まれ
たデータを読み出すには、書き込みデータ信号線101
を接地すると共に、読み出しデータ信号線106を高電
位にチャージしておき、読み出しワード信号線107を
通じて読み出しトランジスタ108をオンにする。この
とき、記憶用キャパシタ104のデータに応じて蓄積ト
ランジスタ105がオンとなっていれば、読み出しデー
タ信号線106の電荷が蓄積トランジスタ105及び読
み出しトランジスタ108を介して書き込みデータ信号
線101に放電され、この読み出しデータ信号線106
の電位が低下する。また、データに応じて蓄積トランジ
スタ105がオフとなっていれば、読み出しデータ信号
線106の電荷が放電されず、この読み出しデータ信号
線106の高電位が維持される。したがって、読み出し
トランジスタ108をオンにして、読み出しデータ信号
線106の電位を検出すれば、記憶用キャパシタ104
のデータを読み出すことができる。To read data written in the storage capacitor 104, a write data signal line 101
Are grounded, the read data signal line 106 is charged to a high potential, and the read transistor 108 is turned on through the read word signal line 107. At this time, if the storage transistor 105 is turned on in accordance with the data of the storage capacitor 104, the charge of the read data signal line 106 is discharged to the write data signal line 101 via the storage transistor 105 and the read transistor 108, This read data signal line 106
Potential drops. If the storage transistor 105 is turned off in accordance with data, the charge of the read data signal line 106 is not discharged, and the high potential of the read data signal line 106 is maintained. Therefore, when the read transistor 108 is turned on and the potential of the read data signal line 106 is detected, the storage capacitor 104
Can be read.
【0005】図9は、従来のメモリセルの他の例を示し
ている(特開平6−151759号を参照)。このメモ
リセルでは、第2トランジスタ111のしきい値Vth2
よりも第3トランジスタ112のしきい値Vth3を大き
く設定しており(Vth2<Vth3)、ワードノード113
の電圧VoをVth2<Vo<Vth3に設定することによっ
て、第2トランジスタ111のみをオンにするか、この
電圧VoをVth2<Vth3<Voに設定することによって、
第2及び第3トランジスタ111,112を共にオンに
する。FIG. 9 shows another example of a conventional memory cell (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-151759). In this memory cell, the threshold value Vth2 of the second transistor 111
The threshold value Vth3 of the third transistor 112 is set higher than that of the third transistor 112 (Vth2 <Vth3).
By setting the voltage Vo to Vth2 <Vo <Vth3 to turn on only the second transistor 111, or by setting this voltage Vo to Vth2 <Vth3 <Vo,
The second and third transistors 111 and 112 are both turned on.
【0006】データ(1又は0)をデータノード114
に与え、かつワードノード113の電圧VoをVth2<V
th3<Voに設定して、第2及び第3トランジスタ11
1,112を共にオンにすると、このデータが第2及び
第3トランジスタ111,112を介して第1トランジ
スタ115のゲートに書き込まれ、このデータに応じて
第1トランジスタ115がオン又はオフとなる。Data (1 or 0) is transferred to data node 114
And the voltage Vo of the word node 113 is set to Vth2 <V
By setting th3 <Vo, the second and third transistors 11
When both 1 and 112 are turned on, this data is written to the gate of the first transistor 115 via the second and third transistors 111 and 112, and the first transistor 115 is turned on or off according to this data.
【0007】この第1トランジスタ115のゲートのデ
ータを読み出すには、ワードノード113の電圧Voを
Vth2<Vo<Vth3に設定することによって、第2トラ
ンジスタ111のみをオンにする。このとき、データに
応じて第1トランジスタ115がオン又はオフとなって
いるので、電源ノード116の電圧VDDが第1及び第2
トランジスタ115,111を介してデータノード11
4に供給されたり、供給されなかったりする。したがっ
て、このデータノード114の電圧を検出すれば、デー
タを読み出したことになる。To read the data at the gate of the first transistor 115, only the second transistor 111 is turned on by setting the voltage Vo at the word node 113 to Vth2 <Vo <Vth3. At this time, since the first transistor 115 is turned on or off according to the data, the voltage VDD of the power supply node 116 becomes the first and second voltages.
Data node 11 via transistors 115 and 111
4 or not. Therefore, if the voltage of data node 114 is detected, data has been read.
【0008】図10は、従来のメモリセルの別の例を示
している(特開平7−45716号を参照)。ここで
は、書き込みトランジスタ121のしきい値Vth21を読
み出しトランジスタ122のしきい値Vth22よりも高く
しており(Vth21>Vth22)、ワード信号線123の電
圧VoをVth22<Vo<Vth21に設定することによって、
読み出しトランジスタ122のみをオンにするか、この
電圧VoをVth22<Vth21<Voに設定することによっ
て、各トランジスタ121,122を共にオンにする。FIG. 10 shows another example of a conventional memory cell (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-45716). Here, the threshold value Vth21 of the write transistor 121 is higher than the threshold value Vth22 of the read transistor 122 (Vth21> Vth22), and the voltage Vo of the word signal line 123 is set to Vth22 <Vo <Vth21. ,
By turning on only the read transistor 122 or setting this voltage Vo to Vth22 <Vth21 <Vo, both the transistors 121 and 122 are turned on.
【0009】データ(1又は0)をデータ信号線124
に与え、かつワード信号線123の電圧VoをVth2<V
th3<Voに設定して、各トランジスタ121,122を
共にオンにすると、このデータが書き込みトランジスタ
121を介して記憶用キャパシタ125に書き込まれ、
このデータに応じて増幅トランジスタ126がオン又は
オフとなる。The data (1 or 0) is transmitted to the data signal line 124.
And the voltage Vo of the word signal line 123 is Vth2 <V
When th3 <Vo is set and each of the transistors 121 and 122 is turned on, this data is written to the storage capacitor 125 via the write transistor 121, and
The amplification transistor 126 is turned on or off according to this data.
【0010】この記憶用キャパシタ125のデータを読
み出すには、ワード信号線123の電圧VoをVth2<V
o<Vth3に設定することによって、読み出しトランジス
タ122のみをオンにする。このとき、データに応じて
増幅トランジスタ126がオン又はオフとなっているの
で、電源ノード127の電圧VDDが増幅トランジスタ1
26及び読み出しトランジスタ122を介してデータ信
号線124に供給されたり、供給されなかったりする。
したがって、このデータ信号線124の電圧を検出すれ
ば、データを読み出したことになる。In order to read the data of the storage capacitor 125, the voltage Vo of the word signal line 123 is set to Vth2 <V
By setting o <Vth3, only the read transistor 122 is turned on. At this time, since the amplification transistor 126 is turned on or off according to the data, the voltage VDD of the power supply node 127 is
26 and the data signal line 124 via the read transistor 122 or not.
Therefore, if the voltage of the data signal line 124 is detected, the data has been read.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8の
従来のメモリセルでは、書き込みデータ信号線101、
書き込みワード信号線102、読み出しデータ信号線1
06、及び読み出しワード信号線107と言う4本の信
号線を必要とし、記憶装置全体としては、信号線の数が
膨大になった。However, in the conventional memory cell of FIG. 8, the write data signal lines 101,
Write word signal line 102, read data signal line 1
06 and the read word signal line 107, which required four signal lines, and the number of signal lines in the storage device as a whole became enormous.
【0012】また、図9及び図10の従来のメモリセル
では、信号線の数が少なくなるものの、同一極性である
高低の2つのしきい値を用いるので、低い方のしきい値
を有するトランジスタのみを駆動するときには、これら
の2つのしきい値間のゲート電圧を正確に設定せねばな
らず、各トランジスタの駆動電圧の低下を図ると、これ
らの2つのしきい値間の範囲が狭まって、適正なゲート
電圧を供給することが困難になり、各トランジスタが誤
動作し易く、データディスターブが発生し易いと言う問
題があった。Further, in the conventional memory cell shown in FIGS. 9 and 10, although the number of signal lines is reduced, since two high and low thresholds having the same polarity are used, the transistor having the lower threshold is used. When only driving is performed, the gate voltage between these two thresholds must be accurately set, and when the drive voltage of each transistor is reduced, the range between these two thresholds is reduced. In addition, it is difficult to supply an appropriate gate voltage, and there is a problem that each transistor is likely to malfunction and data disturbance is likely to occur.
【0013】そこで、この発明の課題は、この様な従来
技術の課題を解決するものであって、信号線の数が少な
く、かつトランジスタを駆動するゲート電圧を十分に低
くしても、データディスターブを招かずに済む半導体記
憶装置を提供することを目的とする。An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art. Even if the number of signal lines is small and the gate voltage for driving the transistor is sufficiently reduced, the data disturbance may occur. It is an object of the present invention to provide a semiconductor memory device which does not cause the problem.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の半導体記憶装置においては、基準電位と
読み出しデータノード間に、蓄積スイッチング素子及び
読み出しスイッチング素子を直列接続して挿入し、書き
込みデータノードと蓄積スイッチング素子のゲート間
に、読み出しスイッチング素子とは相補的に動作する書
き込みスイッチング素子を挿入し、読み出しスイッチン
グ素子及び書き込みスイッチング素子の各ゲートをワー
ドノードに共に接続し、ワードノードの信号によって、
読み出しスイッチング素子及び書き込みスイッチング素
子を相補的に動作させている。In order to solve the above problems, in a semiconductor memory device according to the present invention, a storage switching element and a read switching element are connected in series between a reference potential and a read data node, and inserted. A write switching element that operates complementarily to the read switching element is inserted between the write data node and the gate of the storage switching element, and the gates of the read switching element and the write switching element are connected together to the word node. Depending on the signal
The read switching element and the write switching element are operated complementarily.
【0015】この様な構成は、この半導体記憶装置の各
メモリセルに対して与えられる。ここでは、読み出しス
イッチング素子及び書き込みスイッチング素子は、相補
的に動作する。つまり、ワードノードの正電圧及び負電
圧に応答して、読み出しスイッチング素子及び書き込み
スイッチング素子のうちの一方がオンのときに他方がオ
フとなり、一方がオフのときに他方がオンとなる。Such a configuration is provided for each memory cell of the semiconductor memory device. Here, the read switching element and the write switching element operate complementarily. That is, in response to the positive voltage and the negative voltage of the word node, when one of the read switching element and the write switching element is on, the other is off, and when one is off, the other is on.
【0016】データを書き込むときには、読み出しスイ
ッチング素子をオフに、書き込みスイッチング素子をオ
ンにし、かつデータを書き込みデータノードに供給す
る。この書き込みデータノードのデータは、書き込みス
イッチング素子を介して蓄積スイッチング素子のゲート
に伝達され、このゲートに書き込まれる。このデータに
応じて、蓄積スイッチング素子がオン又はオフとなる。When writing data, the read switching element is turned off, the write switching element is turned on, and the data is supplied to the write data node. The data at the write data node is transmitted to the gate of the storage switching element via the write switching element, and is written to this gate. The storage switching element is turned on or off according to this data.
【0017】また、この蓄積スイッチング素子のゲート
のデータを読み出すには、読み出しスイッチング素子を
オンに、書き込みスイッチング素子をオフにする。この
とき、データに応じて蓄積スイッチング素子がオンにな
っていれば、基準電位が蓄積スイッチング素子及び読み
出しスイッチング素子を介して読み出しデータノードに
供給され、またデータに応じて蓄積スイッチング素子が
オフになっていれば、基準電位が読み出しデータノード
に供給されない。この読み出しデータノードの電位を検
出すれば、データを読み出したことになる。To read data from the gate of the storage switching element, the read switching element is turned on and the write switching element is turned off. At this time, if the storage switching element is turned on according to the data, the reference potential is supplied to the read data node via the storage switching element and the read switching element, and the storage switching element is turned off according to the data. If so, the reference potential is not supplied to the read data node. If the potential of the read data node is detected, the data has been read.
【0018】先に述べた様に、読み出しスイッチング素
子及び書き込みスイッチング素子は、正電圧及び負電圧
に応答して、相補的に動作する。例えば、読み出しスイ
ッチング素子が正電圧のしきい値Vthr以上でオンとな
り、書き込みスイッチング素子が負電圧のしきい値−V
thw以下でオンとなる。したがって、読み出しスイッチ
ング素子の駆動電圧をしきい値Vthr以上に設定すると
共に、書き込みスイッチング素子の駆動電圧を−Vthw
以下に設定すれば良い。このため、これらの駆動電圧の
設定が容易であって、これらの駆動電圧にバラツキがあ
っても、これらのスイッチング素子の誤動作を招き難
い。As described above, the read switching element and the write switching element operate complementarily in response to the positive voltage and the negative voltage. For example, the read switching element is turned on when the threshold voltage of the positive voltage is equal to or higher than the threshold value Vthr, and the write switching element is turned on when the threshold voltage of the negative voltage is −V
Turns on at thw or less. Therefore, the drive voltage of the read switching element is set to be equal to or higher than the threshold value Vthr, and the drive voltage of the write switching element is set to -Vthw.
The following can be set. Therefore, it is easy to set these drive voltages, and even if these drive voltages vary, it is unlikely that these switching elements will malfunction.
【0019】また、読み出しデータノード、書き込みデ
ータノード、及びワードノードには、3本の信号線を接
続しなければならないものの、基準電位については、多
数のメモリセル間で共通化することができるので、図8
の従来のメモリセルと比較すると、記憶装置全体の信号
線の数を減少させることができる。Although three signal lines must be connected to the read data node, the write data node, and the word node, the reference potential can be shared among many memory cells. , FIG.
As compared with the conventional memory cell, the number of signal lines in the entire storage device can be reduced.
【0020】更に、読み出しデータノードと書き込みデ
ータノードを交互に用いるので、これらのノードを共通
化することも可能であり、この場合には、信号線の数を
更に減少させることができる。Further, since the read data node and the write data node are used alternately, these nodes can be shared, and in this case, the number of signal lines can be further reduced.
【0021】一方、蓄積用スイッチング素子、読み出し
スイッチング素子、及び書き込みスイッチング素子をS
OI構造上に形成したり、あるいは該各スイッチング素
子を薄膜トランジスタとして形成すれば、この半導体記
憶装置におけるメモリセルのサイズを小さくして、その
集積密度を十分に向上させることができる。On the other hand, the storage switching element, read switching element, and write switching element are S
If the switching element is formed on an OI structure or each switching element is formed as a thin film transistor, the size of the memory cell in the semiconductor memory device can be reduced, and the integration density can be sufficiently improved.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を添付
図面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0023】図1は、この発明の半導体記憶装置の実施
形態として、この半導体記憶装置を構築する多数のメモ
リセルのうちの1つを示している。FIG. 1 shows, as an embodiment of the semiconductor memory device of the present invention, one of a large number of memory cells constituting the semiconductor memory device.
【0024】同図において、基準電位ノード1nと読み
出しデータノード2n間には、Nチャネルの蓄積MOS
トランジスタ3及びNチャネルの読み出しMOSトラン
ジスタ4を直列接続して挿入している。基準電位ノード
1nは、基準電位線1上に在り、基準電位ノード1n並
びに基準電位線1には基準電位VDDを供給している。読
み出しデータノード2nは、読み出しデータ信号線2上
に在り、読み出しデータノード2n並びに読み出しデー
タ信号線2からはデータを読み出す。In FIG. 1, an N-channel storage MOS is provided between a reference potential node 1n and a read data node 2n.
The transistor 3 and the N-channel read MOS transistor 4 are connected in series and inserted. The reference potential node 1n is on the reference potential line 1, and supplies the reference potential VDD to the reference potential node 1n and the reference potential line 1. The read data node 2n is on the read data signal line 2, and reads data from the read data node 2n and the read data signal line 2.
【0025】また、書き込みデータノード5nと蓄積M
OSトランジスタ3のゲートG3間に、Pチャネルの書
き込みMOSトランジスタ6を挿入している。書き込み
データノード5nは、書き込みデータ信号線5上に在
り、書き込みデータノード5n並びに書き込みデータ信
号線5にはデータを与える。The write data node 5n and the storage M
A P-channel write MOS transistor 6 is inserted between the gate G3 of the OS transistor 3. The write data node 5n is on the write data signal line 5, and supplies data to the write data node 5n and the write data signal line 5.
【0026】更に、読み出しMOSトランジスタ4及び
書き込みMOSトランジスタ6の各ゲートG4,G6をワ
ードノード7nに共に接続している。ワードノード7n
は、ワード信号線7上に在り、ワードノード7n並びに
ワード信号線7には負電圧及び正電圧のうちのいずれか
の駆動電圧を供給する。Further, the gates G4 and G6 of the read MOS transistor 4 and the write MOS transistor 6 are both connected to the word node 7n. Word node 7n
Is provided on the word signal line 7 and supplies one of a negative voltage and a positive voltage to the word node 7n and the word signal line 7.
【0027】読み出しMOSトランジスタ4は、Nチャ
ネルであって、そのしきい値Vth4が正電圧であるた
め、このしきい値Vth4以上の駆動電圧Vnをゲートに印
加すると、このトランジスタ4がオンとなる。例えば、
基準電位ノード1nの基準電位VDDとして5Vを設定す
る場合は、読み出しMOSトランジスタ4のしきい値V
th4を0.6V〜0.7V程度に設定し、また基準電位ノ
ード1nの基準電位VDDとして3Vを設定する場合は、
読み出しMOSトランジスタ4のしきい値Vth4を0.5
V程度に設定するので、これらのしきい値Vth4以上の
駆動電圧Vnを設定する。Since the read MOS transistor 4 is an N channel and has a positive threshold voltage Vth4, when a drive voltage Vn higher than the threshold Vth4 is applied to the gate, the transistor 4 is turned on. . For example,
When 5 V is set as the reference potential VDD of the reference potential node 1n, the threshold V
When th4 is set to about 0.6 V to 0.7 V and 3 V is set as the reference potential VDD of the reference potential node 1n,
The threshold value Vth4 of the read MOS transistor 4 is set to 0.5
Since the voltage is set to about V, the drive voltage Vn that is equal to or higher than the threshold value Vth4 is set.
【0028】また、書き込みMOSトランジスタ6は、
Pチャネルであって、そのしきい値−Vth6が負電圧で
あるため、このしきい値−Vth6以下の駆動電圧−Vpを
ゲートに印加すると、このトランジスタ6がオンとな
る。例えば、書き込みデータノード5nのデータ(1又
は0)を示す各電位のうちの低い方の電位として−5V
を設定する場合は、書き込みMOSトランジスタ6のし
きい値Vth6を−0.6V〜−0.7V程度に設定し、ま
た低い方の電位として−3Vを設定する場合は、書き込
みMOSトランジスタ6のしきい値Vth6を−0.3V程
度に設定するので、これらのしきい値Vth6以下の駆動
電圧−Vpを設定する。The write MOS transistor 6 is
The transistor 6 is turned on when a drive voltage -Vp equal to or less than the threshold value -Vth6 is applied to the gate because the threshold voltage -Vth6 is a negative voltage. For example, the lower potential of each of the potentials indicating the data (1 or 0) of the write data node 5n is -5V
Is set, the threshold value Vth6 of the write MOS transistor 6 is set to about -0.6 V to -0.7 V. When the lower potential is set to -3 V, the threshold voltage Vth6 of the write MOS transistor 6 is set to Since the threshold value Vth6 is set to about -0.3 V, the driving voltage -Vp below these threshold values Vth6 is set.
【0029】ここで、読み出しMOSトランジスタ4の
しきい値Vth4及び駆動電圧Vn、書き込みMOSトラン
ジスタ6のしきい値−Vth6及び駆動電圧−Vpを比較す
ると、駆動電圧Vn>しきい値Vth4>しきい値−Vth6
>駆動電圧−Vpの関係にある。Here, comparing the threshold value Vth4 and the drive voltage Vn of the read MOS transistor 4 with the threshold value -Vth6 and the drive voltage -Vp of the write MOS transistor 6, the drive voltage Vn> threshold value Vth4> threshold. Value-Vth6
> Drive voltage-Vp.
【0030】したがって、読み出しMOSトランジスタ
4及び書き込みMOSトランジスタ6の各ゲートG4,
G6に共に接続されているワードノード7nに、駆動電
圧Vn及び駆動電圧−Vpのいずれかを選択的に印加する
と、これらのトランジスタ4,6が相補的にオンオフす
る。しかも、駆動電圧Vn及び駆動電圧−Vpは、相互に
逆極性であるため、これらの駆動電圧の設定範囲が広
く、これらの駆動電圧のバラツキによる各トランジスタ
4,6の誤動作を招き難い。Therefore, the gates G4, G4 of the read MOS transistor 4 and the write MOS transistor 6
When either the drive voltage Vn or the drive voltage -Vp is selectively applied to the word node 7n connected to G6, these transistors 4 and 6 are turned on and off complementarily. In addition, since the driving voltage Vn and the driving voltage −Vp have mutually opposite polarities, the setting range of these driving voltages is wide, and it is difficult for the transistors 4 and 6 to malfunction due to variations in these driving voltages.
【0031】この様な構成において、データを書き込む
ときには、このデータを書き込みデータノード5nに与
え、かつ駆動電圧−Vp(<しきい値Vth6)をワードノ
ード7nに印加して、読み出しMOSトランジスタ4を
オフにすると共に、書き込みMOSトランジスタ6をオ
ンにして、書き込みデータノード5nのデータを書き込
みMOSトランジスタ6を介して蓄積MOSトランジス
タ3のゲートG3に印加し、このデータを該ゲートG3に
書き込み、このデータに応じて蓄積MOSトランジスタ
3をオン又はオフにする。In such a configuration, when data is written, the data is applied to the write data node 5n, and a driving voltage -Vp (<threshold value Vth6) is applied to the word node 7n, thereby causing the read MOS transistor 4 to operate. At the same time, the write MOS transistor 6 is turned on, the data at the write data node 5n is applied to the gate G3 of the storage MOS transistor 3 via the write MOS transistor 6, and the data is written to the gate G3. The storage MOS transistor 3 is turned on or off according to.
【0032】また、データを読み出すときには、駆動電
圧Vn(>しきい値Vth4)をワードノード7nに印加し
て、読み出しMOSトランジスタ4をオンにすると共
に、書き込みMOSトランジスタ6をオフにする。この
とき、ゲートG3のデータに応じて蓄積MOSトランジ
スタ3がオンとなっていれば、基準電位ノード1nの基
準電位VDDが蓄積MOSトランジスタ3及び読み出しM
OSトランジスタ4を介して読み出しデータノード2n
に供給される。また、ゲートG3のデータに応じて蓄積
MOSトランジスタ3がオフとなっていれば、基準電位
ノード1nと読み出しデータノード2n間が遮断され、
この基準電位VDDが読み出しデータノード2nに供給さ
れることはない。したがって、駆動電圧Vn(>しきい
値Vth4)をワードノード7nに印加して、読み出しM
OSトランジスタ4をオンにしたときに、読み出しデー
タノード2nの電位を検出すれば、蓄積MOSトランジ
スタ3のゲートG3のデータを読み出したことになる。When reading data, a drive voltage Vn (> threshold value Vth4) is applied to the word node 7n to turn on the read MOS transistor 4 and turn off the write MOS transistor 6. At this time, if the storage MOS transistor 3 is turned on in accordance with the data of the gate G3, the reference potential VDD of the reference potential node 1n becomes the storage MOS transistor 3 and the read M
Read data node 2n via OS transistor 4
Supplied to If the storage MOS transistor 3 is turned off according to the data of the gate G3, the connection between the reference potential node 1n and the read data node 2n is cut off,
This reference potential VDD is not supplied to the read data node 2n. Therefore, the drive voltage Vn (> threshold value Vth4) is applied to the word node 7n to read M
If the potential of the read data node 2n is detected when the OS transistor 4 is turned on, the data of the gate G3 of the storage MOS transistor 3 has been read.
【0033】この様なメモリセルの動作を整理すると、
次の表1の様になる。The operation of such a memory cell is summarized as follows.
Table 1 below.
【0034】[0034]
【表1】 [Table 1]
【0035】この様に実施形態の装置では、相互に逆極
性の各駆動電圧−Vp,Vnに応答して、読み出しMOS
トランジスタ4及び書き込みMOSトランジスタ6を相
補的にオンオフさせている。これらの駆動電圧−Vp,
Vnは、その設定範囲が広く、容易に設定することがで
きる。また、これらの駆動電圧のレベルのバラツキによ
る各トランジスタ4,6の誤動作が発生し難く、データ
ディスターブが抑制される。As described above, in the device according to the embodiment, the read MOS is read in response to the drive voltages -Vp, Vn having mutually opposite polarities.
The transistor 4 and the write MOS transistor 6 are turned on and off complementarily. These drive voltages −Vp,
Vn has a wide setting range and can be easily set. In addition, malfunctions of the transistors 4 and 6 due to variations in the levels of these drive voltages are unlikely to occur, and data disturbance is suppressed.
【0036】また、この実施形態の装置を図8の従来の
メモリセルと比べると、記憶装置全体の信号線の数を減
少させることができる。あるいは、読み出しデータノー
ド2nと書き込みデータノード5nを交互に用いるの
で、これらのノードを共通化することも可能であり、こ
の場合には、信号線の数を更に減少させることができ
る。Further, when the device of this embodiment is compared with the conventional memory cell of FIG. 8, the number of signal lines in the entire storage device can be reduced. Alternatively, since the read data node 2n and the write data node 5n are used alternately, these nodes can be shared, and in this case, the number of signal lines can be further reduced.
【0037】図2は、図1の半導体記憶装置における1
つのメモリセルを示す平面図、図3は、図2のA−Aに
沿う断面図である。FIG. 2 is a circuit diagram of the semiconductor memory device shown in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing one memory cell, and FIG. 3 is a cross-sectional view along AA in FIG.
【0038】図2及び図3から明らかな様に、この半導
体記憶装置は、SOI構造を有している。このSOI構
造を形成するための方法としては、特に限定されず、イ
オン注入法、基板張り合わせ法(シリコン基板を張り合
わせた後に一方のシリコン基板を薄膜状に研磨する)等
を例示することができる。As apparent from FIGS. 2 and 3, this semiconductor memory device has an SOI structure. The method for forming the SOI structure is not particularly limited, and examples thereof include an ion implantation method, a substrate bonding method (polishing one silicon substrate into a thin film after bonding a silicon substrate), and the like.
【0039】ここでは、Si基板11上に、絶縁層12
を積層し、更に各MOSトランジスタ3,4,6のソー
スとドレインを含む半導体層13を形成し、この上にゲ
ート酸化膜14を介してポリシリコンからなるワード信
号線7(各MOSトランジスタ4,6のゲートG4,G6
を含む)、及び同じくポリシリコンからなる短絡線15
(MOSトランジスタ3のゲートG3を含む)を形成
し、この後にサリサイド構造16を形成し、更に短絡線
17を形成して、蓄積MOSトランジスタ3のゲートG
3を短絡線17を介して書き込みMOSトランジスタ6
のドレインに接続している。蓄積MOSトランジスタ3
のソースは、基準電位信号線1に接続されている。Here, the insulating layer 12 is formed on the Si substrate 11.
And a semiconductor layer 13 including a source and a drain of each of the MOS transistors 3, 4, and 6 is formed. A word signal line 7 made of polysilicon (on each of the MOS transistors 4 and 4) is formed on the semiconductor layer 13 via a gate oxide film 14. 6 gates G4, G6
And a short-circuit line 15 also made of polysilicon.
(Including the gate G3 of the MOS transistor 3), a salicide structure 16 is formed thereafter, a short-circuit line 17 is formed, and the gate G of the storage MOS transistor 3 is formed.
3 is written through the short-circuit line 17 to the write MOS transistor 6
Connected to the drain. Storage MOS transistor 3
Are connected to the reference potential signal line 1.
【0040】そして、層間絶縁層18を積層し、各コン
タクトホール19,19を形成してから、読み出しデー
タ信号線2及び書き込みデータ信号線5を形成し、読み
出しデータ信号線2をコンタクトホール19を介して読
み出しMOSトランジスタ4のドレインに接続すると共
に、書き込みデータ信号線5をコンタクトホール19を
介して書き込みトランジスタ6のソースに接続してい
る。Then, after laminating the interlayer insulating layer 18 and forming the respective contact holes 19, 19, the read data signal line 2 and the write data signal line 5 are formed, and the read data signal line 2 is connected to the contact hole 19. The write data signal line 5 is connected to the source of the write transistor 6 through the contact hole 19 while being connected to the drain of the read MOS transistor 4 through the write transistor 6.
【0041】この様なSOI構造を適用することによっ
て、メモリセルのサイズを小さくして、その集積密度を
高くすることができる。By applying such an SOI structure, the size of the memory cell can be reduced and the integration density thereof can be increased.
【0042】図4は、図1の半導体記憶装置の変形例を
示している。ここでは、2つのメモリセル21,22を
上下対称に配置し、各メモリセル21,22の読み出し
データ信号線2を共通化すると共に、各メモリセル2
1,22の書き込みデータ信号線5を共通化している。FIG. 4 shows a modification of the semiconductor memory device of FIG. Here, the two memory cells 21 and 22 are arranged vertically symmetrically, the read data signal line 2 of each memory cell 21 and 22 is shared, and each memory cell 21 and 22 is shared.
The write data signal lines 5 for 1 and 22 are shared.
【0043】図5は、図4の各メモリセル21,22を
示す平面図、図6は、図5のB−Bに沿う断面図、図7
は、図5のC−Cに沿う断面図である。FIG. 5 is a plan view showing each of the memory cells 21 and 22 of FIG. 4, FIG. 6 is a sectional view taken along the line BB of FIG.
FIG. 6 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 5.
【0044】この半導体装置においては、各メモリセル
21,22の各MOSトランジスタ3,4,6を薄膜ト
ランジスタとして形成している。すなわち、基板23の
表面に、各MOSトランジスタ3,4のソースとドレイ
ンを含む半導体層24を形成し、ポリシリコンからなる
短絡線25(2つのMOSトランジスタ6のソースとド
レイン及び2つのMOSトランジスタ3のゲートG3を
含む)、及び同じくポリシリコンからなる2つのワード
信号線7(2つのMOSトランジスタ4のゲートG4及
び2つのMOSトランジスタ6のゲートG6を含む)を
形成している。各読み出しMOSトランジスタ4,4の
ソースと各蓄積MOSトランジスタ3,3のドレイン
は、共通化されている。In this semiconductor device, each MOS transistor 3, 4, 6 of each memory cell 21, 22 is formed as a thin film transistor. That is, a semiconductor layer 24 including the source and the drain of each of the MOS transistors 3 and 4 is formed on the surface of the substrate 23, and a short-circuit line 25 made of polysilicon (the source and the drain of the two MOS transistors 6 and the two And two word signal lines 7 (including the gate G4 of the two MOS transistors 4 and the gate G6 of the two MOS transistors 6) also formed of polysilicon. The sources of the read MOS transistors 4 and 4 and the drains of the storage MOS transistors 3 and 3 are shared.
【0045】そして、層間絶縁層26を積層し、各コン
タクトホール27,28を形成してから、読み出しデー
タ信号線2及び書き込みデータ信号線5を形成し、読み
出しデータ信号線2をコンタクトホール28を介して各
読み出しMOSトランジスタ4,4のドレインに接続す
ると共に、書き込みデータ信号線5をコンタクトホール
27を介して各書き込みトランジスタ6,6のソースに
接続している。Then, after laminating the interlayer insulating layer 26 and forming the contact holes 27 and 28, the read data signal line 2 and the write data signal line 5 are formed, and the read data signal line 2 is connected to the contact hole 28. The write data signal line 5 is connected to the sources of the write transistors 6 and 6 via the contact holes 27, respectively.
【0046】この様な薄膜トランジスタを適用すること
によって、メモリセルの集積密度を高くすることができ
る。By applying such a thin film transistor, the integration density of memory cells can be increased.
【0047】なお、この発明は、上記実施形態に限定さ
れるものでなく、多様に変形することができる。例え
ば、蓄積MOSトランジスタ3と書き込みMOSトラン
ジスタ6の各チャネルの種類を相互に入れ替えても構わ
ない。また、基準電位VDDを接地電位を含む範囲で適宜
に設定することができる。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified. For example, the type of each channel of the storage MOS transistor 3 and the write MOS transistor 6 may be interchanged. Further, the reference potential VDD can be appropriately set within a range including the ground potential.
【0048】[0048]
【発明の効果】以上説明した様に、この発明によれば、
読み出しスイッチング素子及び書き込みスイッチング素
子の相補的な動作に伴って、データを書き込んだり、デ
ータを読み出している。このため、例えば読み出しスイ
ッチング素子の駆動電圧を正のしきい値以上に設定する
と共に、書き込みスイッチング素子の駆動電圧を負のし
きい値以下に設定すれば良く、これらの駆動電圧の設定
が容易であって、これらのスイッチング素子の誤動作を
招き難い。As described above, according to the present invention,
With the complementary operation of the read switching element and the write switching element, data is written or data is read. For this reason, for example, the drive voltage of the read switching element may be set to be equal to or higher than the positive threshold value, and the drive voltage of the write switching element may be set to be equal to or lower than the negative threshold value. Therefore, it is difficult for these switching elements to malfunction.
【0049】また、読み出しデータノード、書き込みデ
ータノード、及びワードノードには、3本の信号線を接
続しなければならないものの、基準電位については、多
数のメモリセル間で共通化することができるので、図8
の従来のメモリセルと比較すると、記憶装置全体の信号
線の数を減少させることができる。Although three signal lines must be connected to the read data node, the write data node, and the word node, the reference potential can be shared among many memory cells. , FIG.
As compared with the conventional memory cell, the number of signal lines in the entire storage device can be reduced.
【0050】一方、蓄積用スイッチング素子、読み出し
スイッチング素子、及び書き込みスイッチング素子をS
OI構造上に形成したり、あるいは該各スイッチング素
子を薄膜トランジスタとして形成すれば、この半導体記
憶装置におけるメモリセルのサイズを小さくして、その
集積密度を十分に向上させることができる。On the other hand, the storage switching element, the read switching element, and the write switching element are S
If the switching element is formed on an OI structure or each switching element is formed as a thin film transistor, the size of the memory cell in the semiconductor memory device can be reduced, and the integration density can be sufficiently improved.
【図1】この発明の半導体記憶装置の実施形態における
メモリセルを示す回路図FIG. 1 is a circuit diagram showing a memory cell in an embodiment of a semiconductor memory device of the present invention.
【図2】図1の半導体記憶装置におけるメモリセルを示
す平面図FIG. 2 is a plan view showing a memory cell in the semiconductor memory device of FIG. 1;
【図3】図2のA−Aに沿う断面図FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2;
【図4】図1の半導体記憶装置の変形例を示す回路図FIG. 4 is a circuit diagram showing a modification of the semiconductor memory device of FIG. 1;
【図5】図4の各メモリセルを示す平面図FIG. 5 is a plan view showing each memory cell of FIG. 4;
【図6】図5のB−Bに沿う断面図FIG. 6 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 5;
【図7】図5のC−Cに沿う断面図FIG. 7 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 5;
【図8】従来の半導体装置におけるメモリセルの一例を
示す回路図FIG. 8 is a circuit diagram illustrating an example of a memory cell in a conventional semiconductor device.
【図9】従来の半導体装置におけるメモリセルの他の例
を示す回路図FIG. 9 is a circuit diagram showing another example of a memory cell in a conventional semiconductor device.
【図10】従来の半導体装置におけるメモリセルの別の
例を示す回路図FIG. 10 is a circuit diagram showing another example of a memory cell in a conventional semiconductor device.
1 基準電位信号線 1n 基準電位ノード 2 読み出しデータ信号線 2n 読み出しデータノード 3 蓄積MOSトランジスタ 4 読み出しMOSトランジスタ 5 書き込みデータ信号線 5n 書き込みデータノード 6 書き込みMOSトランジスタ 7 ワード信号線 7n ワードノード 11 Si基板 12 絶縁層 13,24 半導体層 14 ゲート酸化膜 15,17,25 短絡線 16 サリサイド構造 18,26 層間絶縁層 19,27,28 コンタクトホール 21,22 メモリセル 23 基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reference potential signal line 1n Reference potential node 2 Read data signal line 2n Read data node 3 Storage MOS transistor 4 Read MOS transistor 5 Write data signal line 5n Write data node 6 Write MOS transistor 7 Word signal line 7n Word node 11 Si substrate 12 Insulating layer 13, 24 Semiconductor layer 14 Gate oxide film 15, 17, 25 Short-circuit line 16 Salicide structure 18, 26 Interlayer insulating layer 19, 27, 28 Contact hole 21, 22 Memory cell 23 Substrate
Claims (3)
蓄積スイッチング素子及び読み出しスイッチング素子を
直列接続して挿入し、 書き込みデータノードと蓄積スイッチング素子のゲート
間に、読み出しスイッチング素子とは相補的に動作する
書き込みスイッチング素子を挿入し、 読み出しスイッチング素子及び書き込みスイッチング素
子の各ゲートをワードノードに共に接続し、 ワードノードの信号によって、読み出しスイッチング素
子及び書き込みスイッチング素子を相補的に動作させる
半導体記憶装置。1. A method according to claim 1, further comprising the step of:
A storage switching element and a read switching element are connected in series and inserted. A write switching element that operates complementarily to the read switching element is inserted between the write data node and the gate of the storage switching element. A semiconductor memory device in which each gate of an element is connected together to a word node, and a read switching element and a write switching element are operated complementarily by a signal of the word node.
ッチング素子、及び書き込みスイッチング素子は、SO
I構造上に形成される請求項1に記載の半導体記憶装
置。2. The storage switching element, the read switching element, and the write switching element, each of which includes an SO
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said semiconductor memory device is formed on an I structure.
チング素子、及び書き込みスイッチング素子は、薄膜ト
ランジスタとして形成される請求項1に記載の半導体記
憶装置。3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the storage switching element, the read switching element, and the write switching element are formed as a thin film transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9024169A JPH10223776A (en) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | Semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9024169A JPH10223776A (en) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | Semiconductor memory device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10223776A true JPH10223776A (en) | 1998-08-21 |
Family
ID=12130855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9024169A Pending JPH10223776A (en) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | Semiconductor memory device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10223776A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-02-06 JP JP9024169A patent/JPH10223776A/en active Pending
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