JPS59114865A - Semiconductor memory cell - Google Patents

Semiconductor memory cell

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Publication number
JPS59114865A
JPS59114865A JP57224703A JP22470382A JPS59114865A JP S59114865 A JPS59114865 A JP S59114865A JP 57224703 A JP57224703 A JP 57224703A JP 22470382 A JP22470382 A JP 22470382A JP S59114865 A JPS59114865 A JP S59114865A
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JP
Japan
Prior art keywords
word line
potential
line
data
data lines
Prior art date
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Pending
Application number
JP57224703A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeo Fujii
藤井 威男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS59114865A publication Critical patent/JPS59114865A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices

Abstract

PURPOSE:To simplify the constitution and thus obtain a semiconductor memory whose manufacturing process is short and which actions stably by using a word line at a ground potential as a cell pair pole. CONSTITUTION:Data lines D and D' are connected to the drains of MISFET's Q3 and Q4 having gate electrodes connected to the word line WL1, the sources of these FET's are connected to data accumulated capacitors C3 and C4, and the pair poles of the C3 and C4 are connected to the other word line WL2 adjacent to the word line WL1. The word line WL1 is kept at a positive potential, and then ''1'' is written by giving a power source potential VCC to the line D and a ground potential to the line D'. At this time, the word line WL2 is kept at the ground potential. Next, the word line WL1 is turned to the ground potential, a terminal phi2 is turned to a positive potential, and the data lines D and D' are balanced by means of a balancing transistor QB, resulting in data holding state. The potential of the data lines D and D becomes approx. 1/2VCC. Then, when it is in a readout cycle, a positive potential is given again to the word line WL1, thus reading cell information out to the data lines D and D'.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体メモリセルに関するものである。[Detailed description of the invention] The present invention relates to semiconductor memory cells.

半導体メモリは、急速に大記憶容量化が進み、特に、高
密度化に適した、1トランジスタ型メモリセルを用いた
ダイナミック型ランダムアクセスメモリ(R,AM)に
関しては、さまざまな工夫がなされ、微細パターン形成
技術や、構造の多層化などによシ、多くの小さなメモリ
セルが発表されている。すなわち、従来は、小さなメモ
リセルを開発し、チップ面積を小さくすることによって
、製造歩留シを向上させ、コストを下げたシ、生産量を
増大させたりするという考え方が一般的であった0 確かにチップ面積が比較的小さい場合は、さらにチップ
面積を小さくすることは、製造歩留の向上に大きな効果
を示したが、現在のように大記憶容量化によシチップ面
積が、40〜50朋2にも達している場合には、チップ
面積の小型化による歩留り向上の効果は小さく、かえっ
て小型化に伴ない構造が複雑化し、製造工程が長くなっ
てしまっている。たとえば、フォトレジスト(PR)工
程の数で比較すると、本来絶縁ゲート電界効果型(MI
S型)集積回路を構成するためには、5工程で可能であ
るのに対し、9工程から12工程必要となってし壕って
いるのが現状であハチツブ面積が大きい場合は、チップ
面積の小型化よ)も製造工程を簡単化し、工期短縮をは
かる方がX要となりっつある。
Semiconductor memories are rapidly increasing in storage capacity, and in particular, various improvements have been made to dynamic random access memories (R, AM) that use one-transistor memory cells and are suitable for high density. Many small memory cells have been announced using patterning technology and multilayer structures. In other words, in the past, the general idea was to improve manufacturing yields, lower costs, and increase production volume by developing smaller memory cells and reducing the chip area. It is true that when the chip area is relatively small, further reducing the chip area has a great effect on improving the manufacturing yield, but today, when increasing the memory capacity, the chip area is 40 to 50 If it reaches 2, the effect of improving yield by reducing the chip area is small, and on the contrary, the structure becomes more complicated and the manufacturing process becomes longer due to the reduction in size. For example, when comparing the number of photoresist (PR) processes, it is found that
In order to construct an integrated circuit (type S), it is possible to construct an integrated circuit in 5 steps, but the current situation is that 9 to 12 steps are required.If the integrated circuit is large, the chip area It is becoming increasingly important to simplify the manufacturing process and shorten the construction period.

第1図は、最も簡単な構造をした1トランジスタ型メモ
リセルの列であフ、第2図には、その回路図を示しであ
る。実線11はフィールド領域、一点鎖線12はワード
線とセル容量の対極を構成している多結晶シリコン層、
13はトランス7アグートのドレイン領域とアルミニウ
ム配線層にょ多構成されたデータ線14とを接続するた
めの開口部、点#115はセル容量イオン注入領域をそ
れぞれ示している。これは、フィールドイオン注入ゲー
ト多結晶シリコン層・コンタクト開口部・アルミニウム
配線層・カバーの6PR工程で製造可能で、これは、前
述のとと<MIS)ランジスタを構成するのに必要な最
少限の工程数に近い。
FIG. 1 shows a row of one-transistor type memory cells having the simplest structure, and FIG. 2 shows its circuit diagram. The solid line 11 indicates the field region, the dashed line 12 indicates the word line and the polycrystalline silicon layer forming the opposite pole of the cell capacitance.
Reference numeral 13 indicates an opening for connecting the drain region of the transformer 7 and the data line 14 made up of aluminum wiring layers, and point #115 indicates a cell capacitance ion implantation region. This can be manufactured using the 6PR process of field ion implantation gate polycrystalline silicon layer, contact opening, aluminum wiring layer, and cover, which is the minimum amount necessary to construct the above-mentioned and <MIS) transistor. Close to the number of processes.

本来Nチャネル型MI8メモリでは、選択線であるワー
ド線は、選択された1本のみ正電位に充電すればよく、
他のワード線はすべて接地電位のままであることに着目
したものでこの接地電位のワード線をセル対極として用
いることにょフ非常に単純な構成となっている。
Originally, in an N-channel MI8 memory, only one selected word line, which is a selection line, needs to be charged to a positive potential.
This method focuses on the fact that all other word lines remain at ground potential, and has a very simple configuration in which this ground potential word line is used as a cell counter electrode.

しかしながら第1図、−第2図に示されるようにワード
線WLlによって選択されるメモリセルのセル容量の対
極はすべてWL2によって構成されているため、ワード
線WLlによって選択されるメモリセルのセル情報(節
点Nlの電位)がすべて接地電位である場合ワード線W
LIが上昇するとスタンバイ時に前もって充電されてい
るデータ線りから電荷が流れ込み選択されたセル全部の
節点N1の電位が上昇するため、セル容量で結合してい
るワード線WL2が瞬時的に浮き上がシ、ワード線WL
2によって選択されるメモリセルの情報を破壊してしま
う危険を生ずる。同様の理由から、接地電位のセル情報
を電源電位の情報に書きかえる場合同様の危険を生ずる
。これは、動作マージンの減少、あるいは、製造歩留の
低下をひきおこす。
However, as shown in FIGS. 1 and 2, the opposite electrode of the cell capacitance of the memory cell selected by the word line WLl is all constituted by WL2, so the cell information of the memory cell selected by the word line WLl is (potential of node Nl) is all ground potential, word line W
When LI rises, charge flows from the data line that has been charged in advance during standby, and the potential at node N1 of all selected cells rises, causing the word line WL2 connected by cell capacitance to rise instantaneously. C, word line WL
There is a risk that the information in the memory cell selected by 2 will be destroyed. For the same reason, a similar risk occurs when cell information of ground potential is replaced with information of power supply potential. This causes a decrease in operating margin or a decrease in manufacturing yield.

本発明の目的は、製造工程が短かく構造が簡単でなおか
つ安定に動作する半導体メモリを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor memory that has a short manufacturing process, a simple structure, and operates stably.

本発明は、一対のデータ線り、Dが、それぞれ同一のワ
ード線WLIに接続されたゲート電極を有する2つのM
IS FET Q3.Q、のドレインに接続され、該M
IS F’ETのソースはそれぞれデータ蓄積容jk 
Cs 、 C4に接続され、なおかつ、該データ蓄積容
量C,、C,の対極は、どちらも前記ワード線WLIに
近接する他のワード線WL2に接続されていることを特
徴とする半導体メモリセルである。
In the present invention, a pair of data lines D each have a gate electrode connected to the same word line WLI.
IS FET Q3. Q, connected to the drain of M
Each IS F'ET source has a data storage capacity jk
Cs, C4, and opposite electrodes of the data storage capacitors C, , C, are both connected to another word line WL2 close to the word line WLI. be.

次に本発明の一実施例を第4図に示す。第1図同様実線
41はフィールド、一点鎖線42は、ワード線とセル容
量対極を形成している多結晶シリコン層、43は開口部
、破線44はデータ線を形成しているアルミニウム層、
点線45は基板と逆導電型の不純物イオン注入層を示す
。第5図は、回路構成図を示す。
Next, an embodiment of the present invention is shown in FIG. As in FIG. 1, a solid line 41 indicates a field, a dashed line 42 indicates a polycrystalline silicon layer forming a word line and a cell capacitance counter electrode, 43 indicates an opening, and a broken line 44 indicates an aluminum layer forming a data line.
A dotted line 45 indicates an impurity ion-implanted layer having a conductivity type opposite to that of the substrate. FIG. 5 shows a circuit configuration diagram.

次にこの実施例の動作を第5図を参照しながら説明する
。ただしNチャネル型MO8)?ンジスタを使用した場
合を説明する。まずワードimWI、xを正電位に保ち
Dに電源電位VCC%Dに接地電位を与えることに、「
l」を書き込む。この時ワード線WL2は接地電位に保
っておく。次にワード線WLIを接地電位にした後、9
12を正電位にし、バランス用トランジスタQBでデー
タ#D 、 Dをバランスし、データ保持状態(スタン
バイ状態)にはいる。その結果データ線り、Dの電位は
ほぼ%Vccとなっている。次に読み出しサイクルには
いると、再びワードgWL1に正電位を与えることによ
フデータ線り、Dにセル情報を説み出す。ワード線WL
Iを正電位にした瞬間からのデータ線り、Dの電位変化
を第6図に示す。たて軸はデータ線の電位、横軸は時間
を示す。セル容量の節点N、、N、の電位変動もあわせ
て示しである。セル容量の節点N3. N、はやは勺ワ
ード線WL2と容量結合しているが一方が上昇すると他
方は常に下降し、対になって近接して配置されているた
め、ワード線WL2が浮き上がりワード線WL2によっ
て選択されるメモリセルの情報を破壊することはない。
Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to FIG. However, N-channel type MO8)? The following describes the case where a resistor is used. First, by keeping the word imWI,x at a positive potential and applying the ground potential to the power supply potential VCC%D to D,
Write "l". At this time, the word line WL2 is kept at the ground potential. Next, after setting the word line WLI to the ground potential, 9
12 is set to a positive potential, data #D and D are balanced by the balancing transistor QB, and the data holding state (standby state) is entered. As a result, the potential of the data line D is approximately %Vcc. Next, when entering the read cycle, a positive potential is again applied to the word gWL1, thereby transmitting cell information to the data line D. Word line WL
FIG. 6 shows the change in potential of the data line D from the moment when I is set to a positive potential. The vertical axis shows the potential of the data line, and the horizontal axis shows time. The potential fluctuations of the cell capacitance nodes N, , N are also shown. Cell capacity node N3. N is capacitively coupled to the first word line WL2, but when one goes up, the other always goes down, and because they are arranged close to each other in a pair, the word line WL2 rises and is selected by the word line WL2. It does not destroy the information in the memory cells.

データ線り、Dの電位差Sがセンスアンプ(S、A、)
の入力信号となフ、センスアンプを活性化することによ
、QDを電源電位■CCに、Dを接地電位にすることが
できる。その結果セルの情報のリフレ・ソシュが完了す
る。次に、ワード線WLIを接地電位にした後、前回同
様にL;152を正電位にすることによりバランスをと
り、再びスタンノくイ状態にはいる。この時やはクデー
タ、IJD 、 Dの電位は、はぼ%VCCである。す
なわち、本発明のメモリセルを用いたセルでは、第1図
のセルで見られたような現象は生じない。
The potential difference S between the data line and D is the sense amplifier (S, A,)
By activating the sense amplifier with an input signal, QD can be brought to the power supply potential CC and D can be brought to the ground potential. As a result, the refresh and source of information in the cell is completed. Next, after setting the word line WLI to the ground potential, balance is achieved by setting L;152 to a positive potential as in the previous time, and the state returns to the stun state. At this time, the potentials of the data, IJD, and D are approximately %VCC. That is, in the cell using the memory cell of the present invention, the phenomenon seen in the cell of FIG. 1 does not occur.

さらに、第3図は、第6図と同様、第2図においてワー
ド線WLiが正電位になってからのデータ線り、Dの電
位の変化を示したものでおる。すなわち、第2図の方式
では、データ線り、Dの初期電位が低くなると信号量が
減少するため、スタンバイ時に、データ線り、Dは、し
っかシと電源電位Vccまで充電する必要があフ、第2
図戸、は電源以上の電位を保持する必要がある。しかし
、電源以上の電位を発生させるためには、複雑な回路を
必要とし、なおかつリーク電流や、容量結合によるノイ
ズ電圧の影響を受けやすくなる。しかも、データ線り、
Dが、どちらも電源電位付近であると、バランス用のト
ランジスタQBIのゲートはしきい値付近の電位差しか
与えられない状態になることも考えられ何らかの原因、
たとえば浮遊容量結合などによるノイズなどによシデー
タ線り、Dにアンバランス電位差が生じた場合バランス
の能力が小さく誤動作することもある。
Furthermore, like FIG. 6, FIG. 3 shows changes in the potential of the data line D after the word line WLi becomes a positive potential in FIG. That is, in the method shown in Fig. 2, the signal amount decreases when the initial potential of the data line D becomes low, so it is not necessary to charge the data line D firmly to the power supply potential Vcc during standby. , second
It is necessary to maintain a potential higher than the power supply. However, in order to generate a potential higher than the power supply, a complicated circuit is required, and it becomes susceptible to leakage current and noise voltage due to capacitive coupling. Moreover, the data line,
If both D are near the power supply potential, the gate of the balancing transistor QBI may be in a state where only a potential difference near the threshold value is applied, and for some reason,
For example, if an unbalanced potential difference occurs in the data line D due to noise due to stray capacitance coupling, etc., the balance ability may be small and malfunction may occur.

これに対し、本発明によるメモリは、信号量が、データ
線り、Dの初期電位によらないため、前述のごとくバラ
ンスをとるのみでスタンバイ状態にはいれ、電源電位ま
で充電する必要がなく、非常に速くリセットが完了でき
、しかもデータ線り、Dの初期電位が低いため、バラン
ス用のトランジスタQBのゲート電位戸、は電源電位で
も十分バランスでき、ノイズに対しても強いメモリセル
となる。
On the other hand, in the memory according to the present invention, since the signal amount does not depend on the initial potential of the data line and D, it can enter the standby state simply by balancing as described above, and there is no need to charge it to the power supply potential. Since the reset can be completed very quickly and the initial potential of the data line D is low, the gate potential of the balancing transistor QB can be sufficiently balanced with the power supply potential, making the memory cell resistant to noise.

このように、本発明によれば、製造工程が非常に短かく
、構造が単純でなおかつ安定に動作するlトランジスタ
型メモリが得られる。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an l-transistor type memory which requires a very short manufacturing process, has a simple structure, and operates stably.

以上は、Nチャネル型メモリについて説明したがPチャ
ネル型にても同様のことが言える。
Although the above description has been made regarding an N-channel type memory, the same applies to a P-channel type memory.

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

第1図は従来の1トランジスタ型メモリセルの平面図、
第2図は第1図の回路構成図、第3図は第2図において
ワード線WLlが選択されたあとのデータ線の電位の変
化を示す図、第4図は本発明の一実施例を説明するため
の平面図、第5図は第4図の回路構成図、第6図は第5
図においてワード線WLIが選択されたあとのデータ線
の電位の変化を示す図、である。 なお図において、11,41・・・・・・フィールド領
域、12.42・・・・・・多結晶シリコン層、13.
43・・・・・・開口部、14,44・・・・・・デー
タ線、15.45・・・・・・セル容量イオン注入領域
、WLl、WL2・・・・・・ワード線、D、五・・・
・・・データ線、Qt 、 Q、t 、 Qs 、 Q
4・・・・・・MISFET、 C,、C,、C5,C
,・・・・・・データ蓄積容量、8A・・・・・・セン
スアンプ、である。 、4    /z t / 図 わ ? 図 Z 、3図 L4図 冗6図
Figure 1 is a plan view of a conventional one-transistor memory cell.
2 is a circuit configuration diagram of FIG. 1, FIG. 3 is a diagram showing changes in the potential of the data line after word line WLl is selected in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the present invention. A plan view for explanation, FIG. 5 is a circuit configuration diagram of FIG. 4, and FIG. 6 is a circuit diagram of FIG. 5.
7 is a diagram showing a change in the potential of the data line after word line WLI is selected in the figure. FIG. In the figure, 11, 41... field region, 12.42... polycrystalline silicon layer, 13.
43...Opening, 14,44...Data line, 15.45...Cell capacitance ion implantation region, WLl, WL2...Word line, D , five...
...Data line, Qt, Q, t, Qs, Q
4...MISFET, C,,C,,C5,C
,...Data storage capacity, 8A...Sense amplifier. , 4 /z t / figwa? Figure Z, Figure 3, Figure L4, Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体メモリセルにおいて、第1のデータ線と該第1の
データ線の反対情報を扱う第2のデータ線とを有し、該
第1のワード線に接続されたゲート電極を有する第1の
絶縁ゲート型電界効果トランジスタと第2の絶縁ゲー 
ト型電界効果トランジスタとのドレインがそれぞれ前記
第1と第2のデータ線に接続され、前記第1の絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタのソースは第1のデータ蓄積
容量対極の一方の端に、前記第2の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタのソースは第2のデータ蓄積容量対極の
一方の端にそれぞれ接続され、かつ、前記第1と第2の
データ蓄積容量の他方の対極はどちらも前記第1のワー
ド線に近接する第2のワード線に接続されていることを
特徴とする半導体メモリセル。
In a semiconductor memory cell, a first insulator having a first data line and a second data line handling opposite information of the first data line, and having a gate electrode connected to the first word line. Gated field effect transistor and second insulated gate
The drains of the first insulated gate field effect transistor are connected to the first and second data lines, respectively, and the source of the first insulated gate field effect transistor is connected to one end of the opposite electrode of the first data storage capacitor. The sources of the second insulated gate field effect transistors are each connected to one end of a second data storage capacitor opposite electrode, and the other opposite electrode of the first and second data storage capacitors are both connected to the first opposite electrode. A semiconductor memory cell, characterized in that the semiconductor memory cell is connected to a second word line adjacent to the word line.
JP57224703A 1982-12-21 1982-12-21 Semiconductor memory cell Pending JPS59114865A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5151772A (en) * 1987-09-19 1992-09-29 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device
JP2001243774A (en) * 2000-02-29 2001-09-07 Fujitsu Ltd Semiconductor memory

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5151772A (en) * 1987-09-19 1992-09-29 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit device
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