JPS594157A - Driving method for semiconductor memory device - Google Patents

Driving method for semiconductor memory device

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Publication number
JPS594157A
JPS594157A JP57113251A JP11325182A JPS594157A JP S594157 A JPS594157 A JP S594157A JP 57113251 A JP57113251 A JP 57113251A JP 11325182 A JP11325182 A JP 11325182A JP S594157 A JPS594157 A JP S594157A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
junction gate
gate
drain
transistor
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP57113251A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Taguchi
眞男 田口
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP57113251A priority Critical patent/JPS594157A/en
Publication of JPS594157A publication Critical patent/JPS594157A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices

Abstract

PURPOSE:To reduce the power consumption at the time of writing information in a memory device having dynamic random access memory cells composd of MIS transistors by limiting the threshold value current of the transistors to the range most preferable in operation. CONSTITUTION:The source 34 and the drain 33 of a buried channel MIS transistor Q having a junction gate 32 are respectively connected to word and bit lines, the gate is connected to the data line which specifies data to be written, and electrically floated. In driving, it is driven as VBB+DELTAV<=VTF, where VBB is a substrate bias voltage, VTF is threshold value of junction gate to buried channel, and DELTAV is the saturated voltage between the drain and the source when the transistor SW1 for coupling between the junction gate and the substrate is turned ON, thereby reducing the power consumption at the writing time. Since the current flowed to the word line is small, the circuit configuration of the word line driver can be simplified.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 (1) 本発明は、単一1−ランジスタで構成されたダイナミッ
ク・ランダム・アクセス・メモリ・セルを有する半導体
記憶装置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention (1) The present invention relates to an improvement in a semiconductor memory device having a dynamic random access memory cell composed of a single 1-transistor.

従来技術と問題点 現在、半導体記憶装置に於けるダイナミック・ランダム
・アクセス・メモリ・セルとしては電荷を蓄積する蓄積
キャパシタと該蓄積キャパシタへの電荷の充放電を制御
する転送トランジスタからなるメモリ・セルが主流をな
しているが、このメモリ・セルでは、キャパシタに蓄積
された電荷を直接読み出すようにしている。
Prior Art and Problems Currently, dynamic random access memory cells in semiconductor memory devices consist of a storage capacitor that stores charge and a transfer transistor that controls charging and discharging of charge to the storage capacitor. However, in this memory cell, the charge stored in the capacitor is directly read out.

ところで、一般に、限られた面積に多数のメモリ・セル
を形成するには、どうしてもメモリ・セルの占有面積を
小さくしなければならず、そのような場合には、キャパ
シタの面積が犠牲になることが多い。
By the way, in general, in order to form a large number of memory cells in a limited area, it is necessary to reduce the area occupied by the memory cells, and in such a case, the area of the capacitor may be sacrificed. There are many.

しかし、キャパシタは必要最小限の電荷を蓄積できなけ
ればならないから、その要求を充足するため、薄い良質
の絶縁膜(キャパシタの誘電体膜)を形成できるように
したり、形状を工夫したりず(2) ることが行なわれているが、これらについては限界があ
る。
However, capacitors must be able to store the minimum amount of charge necessary, so in order to meet this requirement, we have to make it possible to form a thin, high-quality insulating film (the capacitor's dielectric film), and to make the shape ( 2) Although things are being done, there are limits to these.

そこで、近年、前記従来技術の欠点を解消するものとし
て、テーパ・アイソレーテッド型ダイナミック・ゲイン
・セルと呼ばれるグイナミソク・ランダム・アクセス・
メモリ・セルを有する半導体記憶装置が開発され、特開
昭56−101689号公報に公開されている。
Therefore, in recent years, in order to solve the drawbacks of the above-mentioned conventional technology, a random access cell called a taper isolated type dynamic gain cell has been developed.
A semiconductor storage device having memory cells has been developed and disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 101689/1989.

ここに開示されているメモリ・セルは、基板内に埋め込
みチャネル領域及び該チャネル領域上の接合ゲート領域
を有し、従来のメモリ・セルに於けるM積キャパシタは
存在しない。そして、記憶情報の内容は接合ゲート領域
に於ける電荷の有無に依存するが、該情報の読み出しは
、蓄積電荷を直接読むのではなく、メモリ・セル内のト
ランジスタの変換コンダクタンスが蓄積電荷に依って変
調されるのでそれを検出するようにしている。従って、
蓄積キャパシタとして大型のものは不要であり、また、
非破壊で情報の読み出しができる等多くの特徴を有して
いる。
The memory cell disclosed herein has a buried channel region in the substrate and a junction gate region above the channel region, and the M-product capacitor in conventional memory cells is absent. The content of the stored information depends on the presence or absence of charge in the junction gate region, but the information is read out not by directly reading the stored charge, but because the conversion conductance of the transistor in the memory cell depends on the stored charge. Since the signal is modulated by the signal, we are trying to detect it. Therefore,
A large storage capacitor is not required, and
It has many features such as being able to read information non-destructively.

(3) 第1図は、テーパ・アイソレーテッド型ダイナミック・
ゲイン・セルのゲーl−レ方向に直交する方向に切断し
た要部断面図である。
(3) Figure 1 shows a tapered isolated type dynamic
FIG. 3 is a sectional view of a main part of the gain cell taken in a direction perpendicular to the Gale direction.

図に於いて、1はp型半導体基板、2はフィールド絶縁
膜、3はゲート絶縁膜、4はn型埋め込みチャネル領域
、5はp型接合ゲート領域、6は多結晶シリコン・ゲー
ト電極をそれぞれ示している。尚、ここに例示した導電
型は全て逆にしても良いことは云うまでもない。
In the figure, 1 is a p-type semiconductor substrate, 2 is a field insulating film, 3 is a gate insulating film, 4 is an n-type buried channel region, 5 is a p-type junction gate region, and 6 is a polycrystalline silicon gate electrode. It shows. It goes without saying that all the conductivity types illustrated here may be reversed.

図から判るように、接合ゲート領域5は、表面をデー1
〜絶縁N’J3で、また、下面をn型埋め込みチャネル
領域で囲まれ、電気的に完全にフロートした状態にある
As can be seen, the junction gate region 5 has a surface that is
~ insulation N'J3, and the lower surface is surrounded by an n-type buried channel region, and is in a completely electrically floating state.

このセルに於けるゲート電極6はビット綿と平行に配線
されていてデータ線を構成する。接合ゲート領域5への
電荷の出し入れは、チャネル領域4をハック・ゲート、
データ線であるゲート電極6をMOSゲート、半導体基
板1をソース領域、接合ゲート領域5をドレイン領域と
して動作させれば良い。即ち、pチャネルMOSトラン
ジスタ(4) のパンチ・スルー電流をバック・ゲート電圧、従って、
チャネル領域4の電圧に依って制御するものと考えれば
良い。
The gate electrode 6 in this cell is wired parallel to the bit line and constitutes a data line. Charge is transferred into and out of the junction gate region 5 by using a hack gate and a hack gate in the channel region 4.
It is sufficient to operate the gate electrode 6, which is a data line, as a MOS gate, the semiconductor substrate 1 as a source region, and the junction gate region 5 as a drain region. That is, the punch-through current of the p-channel MOS transistor (4) is controlled by the back gate voltage, and therefore,
It may be considered that the voltage is controlled depending on the voltage of the channel region 4.

このセルに情報の書き込みを行なうには、選択されたセ
ルを有するワード線の電位を引き下げ、これに依りn型
埋め込みチャネル領域4に接するn+型ソース領域(紙
面の手前或いは裏側に位置するので図示されていない)
の電位を引き下げ、多結晶シリコン・ゲート電極6の電
位をハイ・レベルにすると、p型接合ゲート領域5に於
けるホールはn型埋め込みチャネル領域4を突き抜けて
p型半導体基板1へ流入する。即ち、前記pチャネルM
O3I−ランジスタのソース・ドレイン間にパンチ・ス
ルー電流が流れたことになり、そして、これに依り、接
合ゲート領域5はエレクトロン・リンチの状態になる。
To write information to this cell, the potential of the word line containing the selected cell is lowered, thereby reducing the n+ type source region (located on the front or back side of the paper, not shown) in contact with the n type buried channel region 4. It has not been)
When the potential of the polycrystalline silicon gate electrode 6 is lowered to a high level, the holes in the p-type junction gate region 5 penetrate through the n-type buried channel region 4 and flow into the p-type semiconductor substrate 1. That is, the p-channel M
A punch-through current flows between the source and drain of the O3I transistor, and as a result, the junction gate region 5 enters an electron lynch state.

また、同様にして、多結晶シリコン・ゲート電極6の電
位のみをロウ・レベルにするとホールの注入は起きない
。このようなホールの注入の有無に依りメモリ・セルを
成すMOS)ランジスタの(5) しきい値は変化するので、これを情報の“1”及び0”
に対応させるものである。
Similarly, when only the potential of the polycrystalline silicon gate electrode 6 is brought to a low level, hole injection does not occur. The (5) threshold value of the MOS transistor that forms the memory cell changes depending on the presence or absence of hole injection, so this is used as information "1" and "0".
This corresponds to

ところで、前記したテーパ・アイソレーテッド型ダイナ
ミック・ゲイン・セルの駆動方法に於いては、大容量メ
モリに要求される低消費電力化に対する考慮が一切なさ
れていない。次にこの点を詳細に説明する。
By the way, in the method for driving the tapered isolated type dynamic gain cell described above, no consideration is given to the reduction in power consumption required for large-capacity memories. Next, this point will be explained in detail.

さて、前記したように、セルに情報の書き込みした際、
接合ゲート領域5と半導体基板1とは同一の電位になる
べきであるが、本発明者の実験に依れば、完全に同一に
なることはなく、必ず若干の電位差△Vを生じる。
Now, as mentioned above, when writing information to a cell,
Although the junction gate region 5 and the semiconductor substrate 1 should have the same potential, according to the inventor's experiments, they are never completely the same, and a slight potential difference ΔV always occurs.

この理由は、当該pチャネルMO3)ランジスタに流れ
る電流は通常のMOS−FETの如く反転層をチャネル
とした電流ではなく、該pチャネルMO3)ランジスタ
のソース領域である接合ゲート領域5からチャネル領域
4内に注入されるキャリヤ(ホール)の走行に依って生
じる電流であって、その電流はドレイン電圧(この場合
は半導体基板1がドレイン領域)の指数関数に比例し、
(6) ドレイン・ソース間に電位差が少なくなると、その電流
が極端に減少するからである。通常のMOS−FETの
電流がドレイン・ソース間の電圧の幕乗に比例するのと
比べると電圧依存性が急激であることが理解できよう。
The reason for this is that the current flowing through the p-channel MO3) transistor is not a current using the inversion layer as a channel like in a normal MOS-FET, but rather from the junction gate region 5, which is the source region of the p-channel MO3) transistor, to the channel region 4. A current generated by the movement of carriers (holes) injected into the drain, and the current is proportional to an exponential function of the drain voltage (in this case, the semiconductor substrate 1 is the drain region).
(6) This is because when the potential difference between the drain and source decreases, the current decreases extremely. It will be understood that the voltage dependence is steeper than that of a normal MOS-FET, where the current is proportional to the voltage multiplied by the drain-source voltage.

第2図は半導体基板1と接合ゲート領域5との間のボー
ルに対するポテンシャル分布を示したものであり、書き
込み時の当初に於ける接合ゲート領域5中のホール11
は、ワード線電圧を低下させボールを1!11止してい
たポテンシャル障壁12を低下させると、半導体基板1
側に流れ、接合ゲート領域5が半導体基板1の電圧に近
付くことが示されている。この場合でも、ホールを阻止
していたポテンシャル障壁12は完全に消滅す、る訳で
はなく、僅かに残留するので、前記したように接合ゲー
ト領85の電圧は半導体基板1よりも若干高くなるので
ある。この電圧ぼ基板バイアスVBBが零の場合は比較
的小さな値にすることが可能である。その理由は、書き
込み動作時には、ワード線電圧が基板電圧と等しくなる
ため、パンチ・スル(7) 一電流が流れるチャネル領域4に於けるホールに対する
ポテンシャル障壁は空乏化した該チャネル領域4中のド
:P禾純物原子の電荷に依って生ずる分だけであるのに
対し、基板バイアスVBB(この場合のVBBは負)を
与えた場合、書き込み時に於ける基板に対するチャネル
領域4のポテンシャル障壁はドア未純物原子の電荷と相
対的にVB11相当のバイアス電圧が存在するn+型ソ
ース領域(前記したようにワード線が接続された部分で
あって、pチャネルMO3)ランジスタに関するもので
はない)がら空乏化したチャネル領域4中のボールに対
するポテンシャル障壁ミニマム点に及ぼす静電的ポテン
シャルの影響が重なり合い、ホール注入に対する障壁が
高くなる為である。
FIG. 2 shows the potential distribution for the ball between the semiconductor substrate 1 and the junction gate region 5, and shows the potential distribution for the ball between the semiconductor substrate 1 and the junction gate region 5.
When the word line voltage is lowered to lower the potential barrier 12 that stopped the ball 1!11, the semiconductor substrate 1
It is shown that the junction gate region 5 approaches the voltage of the semiconductor substrate 1. Even in this case, the potential barrier 12 that was blocking holes does not completely disappear, but remains slightly, so the voltage in the junction gate region 85 becomes slightly higher than that in the semiconductor substrate 1, as described above. be. This voltage can be set to a relatively small value when the substrate bias VBB is zero. The reason for this is that during a write operation, the word line voltage becomes equal to the substrate voltage, so the potential barrier for holes in the channel region 4 through which a current flows is the potential barrier for holes in the depleted channel region 4. :The potential barrier of the channel region 4 with respect to the substrate during writing is equal to that of the door when a substrate bias VBB (VBB in this case is negative) is applied. Depletion occurs in the n+ type source region (the part to which the word line is connected as described above, and is not related to the p-channel MO3 transistor) where a bias voltage equivalent to VB11 exists relative to the charge of the impurity atoms. This is because the effects of the electrostatic potential on the potential barrier minimum point for the ball in the channel region 4 that has become saturated overlap, and the barrier to hole injection becomes higher.

この様な現象に対し、本発明者はホール注入制御部のト
ランジスタをディプレッション型として注入障壁を下げ
る方法を提案した(要すれば特願昭56−42692号
参照)。しかし、この場合であっても、完全に基板1の
電圧と接合デーl−領域5のそれとが等しくなる保証は
ない。
In response to this phenomenon, the present inventor proposed a method of lowering the injection barrier by using a depletion type transistor in the hole injection control section (refer to Japanese Patent Application No. 1983-42692). However, even in this case, there is no guarantee that the voltage on the substrate 1 and the voltage on the junction area 5 will be completely equal.

(8) 発明の目的 本発明ば、前記の如き半導体記憶装置に於いて、転送ト
ランジスタである埋め込みチャネル型MISトランジス
タのしきい値電流を動作上置も好ましい範囲に制限する
ことに依り、メモリ・セルへの情報書き込み時に於ける
消費電力を低減させるものである。
(8) Purpose of the Invention The present invention provides a semiconductor memory device as described above, in which the threshold current of the buried channel MIS transistor, which is a transfer transistor, is limited to a range that is preferable from an operational point of view. This reduces power consumption when writing information to cells.

発明の構成 本発明では、前記半導体記憶装置に於いて、基板バイア
ス電圧を与えた場合、埋め込みチャネル型MIS)ラン
ジスタの接合ゲート領域がデータ書き込み時に基板バイ
アスと同じ値になる性質を利用して、その埋め込みチャ
ネル領域を書き込み状態に於いてカット・オフするもの
である。
Structure of the Invention In the present invention, in the semiconductor memory device, when a substrate bias voltage is applied, the junction gate region of the buried channel type MIS transistor has the same value as the substrate bias during data writing. The buried channel region is cut off in the write state.

発明の実施例 前記した半導体記憶装置に基板バイアス電圧■IlBを
り、え、前記の如く書き込みを行なう為、ワード線電圧
をVss(これは接地電位零(V)としても良い)に低
下したとき、接合ゲート領域5の電圧vpcはワード線
電圧Vssに対して等しくはなら(9) ず、僅かに高い電圧vtte+△Vとなる。そして、埋
め込みチャネルM I S +−ランジスタのしきい値
VTPに対して、少なくとも、VBIl十△V≦VTF
であれば、該埋め込みMIS)ランジスタは、如何なる
情報を保持していても書き込み動作に入ると直ちにオフ
し、ドレイン・ソース間には電流が流れず、従って、書
き込み時に於けるセルの直流的消費電力は零にできる。
Embodiment of the Invention When the substrate bias voltage IlB is applied to the semiconductor memory device described above, and the word line voltage is lowered to Vss (this may be set to the ground potential of zero (V)) in order to write as described above. , the voltage vpc of the junction gate region 5 is not equal to the word line voltage Vss (9), but becomes a slightly higher voltage vtte+ΔV. Then, with respect to the threshold value VTP of the embedded channel M I S +− transistor, at least VBIl+△V≦VTF
If so, no matter what information the embedded MIS) transistor holds, it will be turned off immediately upon entering the write operation, and no current will flow between the drain and source, so there will be no direct current consumption of the cell during write. Power can be reduced to zero.

しきい値VTFが前記条件以外の場合はセルに電流が流
れるが、実際の書き込みには支障はない。その理由は、
書き込み期間中、ビット線電圧が高レベルに保たれる様
にプル・アンプ素子を接続しておけば、ビット線電圧の
降下に伴う非選択メモリ・セルへの誤り書き込みは生じ
ないからである。しかし、セル数が少ない場合は良いが
、64に以上では、ワード線1本当り256セル以上の
セルが接続され、これらのセルが書き込み時に導通した
場合の消費電力は無視できない。従って、しきい値V。
When the threshold value VTF is outside the above conditions, current flows through the cell, but there is no problem with actual writing. The reason is,
This is because if the pull amplifier element is connected so that the bit line voltage is maintained at a high level during the write period, erroneous writing to unselected memory cells due to a drop in the bit line voltage will not occur. However, although it is good when the number of cells is small, when the number of cells is 64 or more, 256 or more cells are connected to one word line, and the power consumption when these cells are made conductive during writing cannot be ignored. Therefore, the threshold value V.

Pは前記条件とすることに依って書き込み時の直流的電
力消費はなくなり、高築積メモリが実現できる。
By setting P to the above-mentioned conditions, direct current power consumption during writing is eliminated, and a high-density memory can be realized.

(10) 只、問題は八Vが構造的パラメータから容易には求めら
れないことである。これは、接合ゲート領域へのホール
注入を制御するポテンシャル障壁の高さは素子内の三次
元的ポテンシャル分布によって決定される為、−次元的
近似計算では求められない為である。
(10) However, the problem is that 8V cannot be easily determined from the structural parameters. This is because the height of the potential barrier that controls hole injection into the junction gate region is determined by the three-dimensional potential distribution within the element and cannot be determined by -dimensional approximate calculation.

そこで、本発明では、次のような方法を採って実用的に
判別している。
Therefore, in the present invention, the following method is adopted for practical discrimination.

第3図は、メモリ・セルの等価回路を示し、31はデー
タ線に接続されたMOSゲート、32はフローティング
の接合ゲート、33はドレイン、34はソース、Qは接
合ゲート32を有する接合型FET、SWIはソース3
4の電圧に依ってオン・オフされて接合ゲート32と半
導体基板間のホール注入を制御するトランジスタ、CI
はMO8容量をそれぞれ示す。尚、ドレイン33はビッ
ト線に、34はワード線にそれぞれ接続される。
FIG. 3 shows an equivalent circuit of a memory cell, where 31 is a MOS gate connected to a data line, 32 is a floating junction gate, 33 is a drain, 34 is a source, and Q is a junction FET having junction gate 32. , SWI is source 3
A transistor CI that is turned on and off depending on the voltage of 4 to control hole injection between the junction gate 32 and the semiconductor substrate.
indicate the MO8 capacity, respectively. Note that the drain 33 is connected to a bit line, and the drain 34 is connected to a word line.

さて、第3図の回路に於いて、メモリに於けるデータ“
0”の書き込み状態と同様にMOSゲート31が接続さ
れたデータ線を接地電位に、ソース34も接地電位に、
ドレイン33を電源電位にそれぞれ接続してドレイン電
流の計測を行なう。
Now, in the circuit shown in Figure 3, the data in the memory "
0'' write state, the data line connected to the MOS gate 31 is set to the ground potential, the source 34 is also set to the ground potential,
Drain currents are measured by connecting the drains 33 to the power supply potential.

この時、光が照射されていたり、バイアスを与えて充分
な時間を経過させれば本発明に依存しな(てもドレイン
電流は零になって見掛は−ヒでは書き込み時の直流的消
費電力を零とすることば設計上容易である。
At this time, if light is irradiated or a bias is applied and sufficient time has elapsed, the present invention does not depend on the present invention (even if the drain current becomes zero and the apparent It is easy to design words that require zero power.

この理由は、前記のような状態では接合ゲート32の電
位が略完全に基板バイアス電圧vanと等しくなってい
て、トランジスタQのゲートが深くバイアスされる為で
ある。しかし、この場合、実際のメモリの書き込み動作
に於いては、接合ゲート32の電位が完全に基板バイア
スと等しくなる前に読み出し動作が行なわれるため電力
消費が発生する。即ち、短いサイクルの過渡的状態では
前記へVが存在し、接合ゲート32の電位が基板電位よ
り高い為である。
The reason for this is that in the above state, the potential of the junction gate 32 is almost completely equal to the substrate bias voltage van, and the gate of the transistor Q is deeply biased. However, in this case, in an actual memory write operation, a read operation is performed before the potential of the junction gate 32 becomes completely equal to the substrate bias, resulting in power consumption. That is, in a short cycle transient state, the voltage V exists and the potential of the junction gate 32 is higher than the substrate potential.

本発明に依れば、メモリ動作に於いても、直流的消費電
力を零とすることができ、書き込み状態のバイアスにし
たメモリ・セルのデータ線電圧をステップ状に接地電位
から適当な電位、例えば、電源電圧まで引き上げた際、
ステップ・パルスの立ちヒが幻から多くとも2(ms)
経過後にドレイン電流が略完全に零になっていることで
特徴づけられ、従来技術と区別される。
According to the present invention, direct current power consumption can be reduced to zero even in memory operation, and the data line voltage of the memory cell biased in the write state is stepped from the ground potential to an appropriate potential. For example, when raised to the power supply voltage,
Step pulse standing distance is at most 2 (ms) from illusion.
This method is characterized by the drain current becoming almost completely zero after a certain period of time, and is distinguished from the prior art.

第4図は、前記特徴を実証するためのメモリ内部説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the inside of the memory for demonstrating the above feature.

図に於いて、41はデータ線に接続されたMOSゲート
、42はフローティングの接合ゲート、43はドレイン
、44はソース、45はパルス、Qば接合ゲート42を
有するトランジスタ、CIはMO3容量、Rはパンチ・
スルーするトランジスタの内部抵抗、△■は該トランジ
スタがオンした際にドレイン・ソース間に残留する飽和
電圧である。尚、飽和電圧△Vは充分な時間が経過した
後は零になる。
In the figure, 41 is a MOS gate connected to the data line, 42 is a floating junction gate, 43 is a drain, 44 is a source, 45 is a pulse, Q is a transistor having a junction gate 42, CI is MO3 capacitance, and R is a punch
The internal resistance of the through transistor, Δ■, is the saturation voltage that remains between the drain and source when the transistor is turned on. Note that the saturation voltage ΔV becomes zero after a sufficient amount of time has passed.

さて、データ線にパルス45を印加するとMO8容量C
□は充電され、充電電流は接合ゲートと半導体基板間の
パンチ・スルー電流に依って流れる。データ線にステッ
プ電圧を印加した当初はゲ(13) 一ト電流が抵抗Rに流れることに依り生ずる電圧及び八
Vに依ってトランジスタQのゲート42がバイアスされ
瞬時的にドレイン電流が流れる。しかし、MO5容量C
Iが充電完了した時点で本発明に於けるトランジスタの
ドレイン電流!、は略零になる。因に、前記した、見掛
は上、書き込み時に直流的消費電力がないメモリ・セル
では、△Vの効果に依ってドレイン電流IOが流れ続け
、充分な時間経過に依りΔ■が零になって初めてドレイ
ン電流IDが零となるものである。この「充分な時間」
とは、メモリのりフレッシュ周期に依って決定される。
Now, when pulse 45 is applied to the data line, MO8 capacitance C
□ is charged, and the charging current flows depending on the punch-through current between the junction gate and the semiconductor substrate. When a step voltage is initially applied to the data line, the gate 42 of the transistor Q is biased by the voltage generated by the current flowing through the resistor R and 8V, and a drain current flows instantaneously. However, MO5 capacity C
The drain current of the transistor in the present invention when I is fully charged! , becomes approximately zero. Incidentally, in the memory cell described above, which has a good appearance but does not consume DC power during writing, the drain current IO continues to flow due to the effect of ΔV, and Δ■ becomes zero after a sufficient period of time has passed. The drain current ID becomes zero for the first time. This “sufficient time”
is determined depending on the memory refresh cycle.

メモリのリフレッシュ時間は、現在、便宜的に2(ms
)〜4(ms)を採っているが、将来、長くなる傾向に
ある。従って、データ線にパルスを印加してから2(m
s)経過した時点で顕著にドレイン電流Itlが流れて
いれば実効的に書き込み消費電力の低減はできず、この
点で本発明とは大きく相違する。
The memory refresh time is currently set to 2 (ms) for convenience.
) to 4 (ms), but there is a tendency for it to become longer in the future. Therefore, after applying a pulse to the data line, 2(m
s) If the drain current Itl is flowing significantly after the lapse of time, it is not possible to effectively reduce the write power consumption, and this point is largely different from the present invention.

本発明に好適なメモリ・セルは、埋め込みチャネル領域
の不純物濃度、該埋め込みチャネル領域(14) の厚さ、電気的にフローティングしている接合デー1〜
領域の不純物濃度を最適化することで実現できる。
A memory cell suitable for the present invention is characterized by the impurity concentration of the buried channel region, the thickness of the buried channel region (14), the electrically floating junction data 1-
This can be achieved by optimizing the impurity concentration in the region.

第5図は、そのようなメモリ・セルを解説する為の説明
図であり、第1図に関して説明した部分と同部分は同記
号で指示しである。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining such a memory cell, and the same parts as those explained with respect to FIG. 1 are indicated by the same symbols.

図に於いて、dlはチャネルと基板間接合に於ける基板
内に延びる空乏層の幅、d2はチャネル内に延びる空乏
層の幅、d3は接合ゲートとチャはチャネルの厚さをそ
れぞれ示す。
In the figure, dl represents the width of the depletion layer extending into the substrate at the junction between the channel and the substrate, d2 represents the width of the depletion layer extending into the channel, d3 represents the junction gate, and CH represents the thickness of the channel, respectively.

このメモリ・セルに於いて、接合ゲートにへV1基板に
VBllを印加した時、 do≦dl+d3 であれば本発明に使用できるメモリ・セルが実現される
。八Vが不明の場合は、これを仮に零とすれば、このと
きの空乏層幅をd2′として、do<d2’→−d3 が必要条件となる。
In this memory cell, when VBll is applied to the junction gate to V1 to the substrate, if do≦dl+d3, a memory cell that can be used in the present invention is realized. If 8V is unknown, if it is set to zero, then the necessary condition is do<d2'→-d3, assuming that the depletion layer width at this time is d2'.

(15) 発明の効果 本発明に依れば、ソース及びドレインがそれぞれワード
線及びビット線に接続され、ゲートが書き込みデータを
特定するデータ線に接続され且つ電気的にフローティン
グしている接合ゲートを持った埋め込みチャネル型MT
Sトランジスタを有するダイナミック・ゲイン型ランダ
ム・アクセス・メモリ・セルを駆動するに際し、基板バ
イアス電圧をV9B、埋め込みチャネルに対する前記接
合ゲートのしきい値をVTF、該接合ゲートと基板間を
結ぶトランジスタがオンした時のドレイン・ソース間飽
和電圧を△Vとしたとき、VIIB+△V≦VTPとし
て駆動することに依り、書き込み動作時の消費電力を低
下させることができるので高集積化されたd−RAMを
実現でき、しかも、ワード線を流れる電流が少ないから
ワード線ドライバの回路構成が簡単になる。
(15) Effects of the Invention According to the present invention, a junction gate is provided in which the source and drain are connected to a word line and a bit line, respectively, and the gate is connected to a data line specifying write data and is electrically floating. Embedded channel type MT with
When driving a dynamic gain random access memory cell having an S transistor, the substrate bias voltage is V9B, the threshold of the junction gate with respect to the buried channel is VTF, and the transistor connecting the junction gate and the substrate is turned on. When the saturation voltage between the drain and source is △V, the power consumption during write operation can be reduced by driving as VIIB+△V≦VTP, which makes it possible to use highly integrated d-RAM. In addition, since the current flowing through the word line is small, the circuit configuration of the word line driver is simplified.

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

第1図は本発明を適用するテーバ・アイソレーテッド型
ダイナミック・ゲイン・セルの要部断面(16) 図、第2図は基板と接合ゲート間のホールに対するポテ
ンシャル分布を表わす線図、第3図はメモリ・セルの等
価回路図、第4図はメモリ・セル内の状態を解説する為
の説明図、第5図は本発明に適用して好適なメモリ・セ
ルの説明図である。 図に於いて、1はp型シリコン半導体基板、2はフィー
ルド絶縁膜、3はゲート絶縁膜、4はn型埋め込みチャ
ネル領域、5ばp型接合ゲート領域、6は多結晶シリコ
ン・ゲート電極である。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  工具 久五部 (外3名) (17) 第1図 第2図 3、−w個〜°。
Fig. 1 is a cross-sectional view (16) of a main part of a Taber isolated type dynamic gain cell to which the present invention is applied, Fig. 2 is a diagram showing the potential distribution for holes between the substrate and the junction gate, and Fig. 3 is a diagram showing the potential distribution for holes between the substrate and the junction gate. The figure is an equivalent circuit diagram of a memory cell, FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the state inside the memory cell, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a memory cell suitable for applying the present invention. In the figure, 1 is a p-type silicon semiconductor substrate, 2 is a field insulating film, 3 is a gate insulating film, 4 is an n-type buried channel region, 5 is a p-type junction gate region, and 6 is a polycrystalline silicon gate electrode. be. Patent Applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Tools: Kugobe (3 others) (17) Figure 1 Figure 2 Figure 3 -w~°.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ソース及びドレインがそれぞれワード線及びビット線に
接続されると共にゲートが書き込みデータを特定するデ
ータ線に接続され且つ電気的にフローティングしている
接合ゲートを有する埋め込みチャネル型Mis)ランジ
スタを備えたダイナミック・ゲイン型ランダム・アクセ
ス・メモリ・セルを駆動するに際し、基板バイアス電圧
をVII+!、埋め込みチャネルに対する前記接合ゲー
トのしきい値をVTp−、該接合ゲートと基板間を結ぶ
トランジスタがオンした時のドレイン゛・ソース間飽和
電圧を△Vとしたとき、 vlIB十△■≦VTF とすることを特徴とする半導体記憶装置の駆動方法。
[Claims] Buried channel type Mis) having a junction gate whose source and drain are connected to a word line and a bit line, respectively, and whose gate is connected to a data line specifying write data and is electrically floating. When driving a dynamic gain type random access memory cell equipped with a transistor, the substrate bias voltage is set to VII+! , when the threshold value of the junction gate with respect to the buried channel is VTp-, and the drain-source saturation voltage when the transistor connecting the junction gate and the substrate is turned on is △V, then vlIB+△■≦VTF. A method for driving a semiconductor memory device, characterized in that:
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