JPS5948552B2 - ダイナミツク型記憶装置 - Google Patents

ダイナミツク型記憶装置

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JPS5948552B2
JPS5948552B2 JP57085744A JP8574482A JPS5948552B2 JP S5948552 B2 JPS5948552 B2 JP S5948552B2 JP 57085744 A JP57085744 A JP 57085744A JP 8574482 A JP8574482 A JP 8574482A JP S5948552 B2 JPS5948552 B2 JP S5948552B2
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JP
Japan
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capacitor
resistance wiring
storage device
charge
time constant
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JP57085744A
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JPS58202567A (ja
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秀「そう」 藤井
幸正 内田
哲哉 飯塚
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • G11INFORMATION STORAGE
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    • G11C11/401Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Semiconductor Memories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、半導体記憶装置に係り、特にアルファ粒子
によるソフト・エラーを防止できるダイナミック型記憶
装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
従来、ダイナミック型の記憶装置は、第1図に示すよう
な単位記憶セルがマトリックス状に配設されて構成され
ている。
すなわち、ビット線BLと電源Poとの間にスイッチン
グ用のMOSトランジスタQ、およびキャパシタCが直
列接続され、上記トランジスタQ、のゲート電極はワー
ド線WLに接続される。そして、ワード線およびビット
線によつて選択された単位記憶セルのスイッチング用M
OSトランジスタがオン状態となり、キャパシタに電荷
が蓄積されて記憶保持が行なわれるとともに、キャパシ
タに蓄積された電荷はスイッチング用のトランジスタを
介してビット線上に読み出される。P型の半導体基板上
に形成されたnチャンネルダイナミック型の記憶装置に
おいては、記憶ノードNに電子の多い状態が゛゛0”
(低レベル)、電子の少ない状態が゛’1’’ (高レ
ベル)に対応する。記憶情報(“1”、゛゛0”)の判
定は、ビット線上に読み出された電荷とダミーセルの基
準電荷とがセンスアンプによつて比較してなされる。通
常、上記記憶ノードNはn型の拡散領域であり、対向電
極Pは電源電位に固定されてノードNとでMOSキャパ
シタを構成している。〔背景技術の問題点〕 ところで、上述したダイナミック型の記憶装置は、キャ
パシタに蓄えられた電荷によつて記憶情報の保持を行な
うので、リーク等によつて蓄積された電荷が失なわれる
と“1−“0”の誤判定’につながりやすい。
特に、プロセス的、設計的に対処しにくい誤動作モード
として、アルファ線によるソフト・エラーがあり、上記
第1図に示すような回路構成では、回路を高集積化する
とキャパシタに蓄積される電荷量が少なくなるため、ア
ルファ粒子等が半導体基板に当たつた場合には記憶内容
が容易にこわされる。つまり、第2図に示すように、パ
ッケージ等から半導体基板14上に入射したアルフア線
αは、飛程に沿つて多数の電子・正孔対を発生し、総電
荷量は100fC(フエムトクーロン=10−”゜C)
程度になる。発生したキヤリアのうち、移動度の大きい
電子は基板14上に形成されたn型領域15が飛程中に
あれば収集され易い。一方、アルフア線αによつて発生
したキヤリアが収集されるのは、極めて短時間のうちだ
けであることが知られている。
P型半導体基板14上のn型領域15にアルフア線αが
入射した時、生成された電子がn型領域15に流れ込む
時の電流波形は、第3図に示すように幅の狭いパルス状
電流となる。このパルス状電流の持続時間Td(0.2
〜0.3nsec)は、LSIの内部ノード時定数に比
べても充分に短い。この時、多数の電子・正孔対がアル
フア線αの飛程に沿つて生成されるため、飛程の近傍は
電気伝導度が高くなり、キヤリアは飛程に沿つて基板1
4の表面のn型領域15に収集される。これはフアネリ
ング効果と呼ばれており、上記高伝導帯は、電子・正孔
対が半導体基板14中に自由拡散するために、時間Td
ほどで消失し、キヤリアの収集は起こり難くなる。以後
、この時間Tdをフアネリングの時定数と呼ぶ。記憶セ
ルについて言えば、記憶ノードNがn型領域であり、“
1”が記憶されていれば電子にとつてはポテンシヤルが
低いので流れ込み易く、この電子によつて“1”が“0
”になるという誤動作が起こる。
現在、記憶ノード容量は40fF程度であり、電源電圧
を5Vとすると、蓄積される電荷量は、「40fF×5
V=200fc」である。前述した.ように、アルフア
線の入射によつて発生する総電荷量は100fC程度で
あるので、記憶ノード容量の1/2にも達し、アルフア
線によるキヤリアによつて記憶内容がこわされる危険率
が高い。ソフト・エラー率を小さく押えるためには、蓄
積電荷容.量、つまり記憶ノード容量をアルフア線によ
るキヤリアの影響を無視できる程度の大きな値に設定す
る必要がある。しかし、容量を大きくすることは高集積
化する上で大きな障害となる。〔発明の目的〕 この発明は上記のような事情を鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、アルフア線による誤動作(ソ
フト・エラー)を防止できるダイナミツク型記憶装置を
提供することである。
〔発明の概要〕すなわち、この発明においては、上記第
1図の回路における記憶用キヤパシタCのキヤパシタゲ
ート電極を高抵抗配線層によつて形成し、この高抵抗配
線層を各記憶キヤパシタの近傍でコンタクト領域を介し
て一定電位が供給される低抵抗配線層と接続し、上記記
憶キヤパシタと高抵抗配線層による時定数をソフト・エ
ラーのフアネリング時定数より大きくなるように構成し
たものである。
フ〔発明の実施例〕以下、この発明の一実施例について
図面を参照して説明する。
第4図はその構成を示すもので、上記第1図の回路にお
けるキヤパシタCの記憶ノードNに対向する電極Pを高
抵抗配線層Rによつ・て形成し、このキヤパシタゲート
電極Pを各記憶キヤパシタの近傍でコンタクト領域を介
して、所定の電位P。が供給される低抵抗配線と接続し
たものである。そして、上記高抵抗配線層Rと記憶ノー
ド容量Cとで与えられる時定数CRを「CR>Td(フ
アネリングの時定数)」なる関係を満たすように設定す
る。第5図,第6図はそれぞれ、上記第4図の回路のパ
ターン構成例を示すもので、第5図は平面図、第6図は
第5図のA− A’線に沿つた断面構成図である。
すなわち、半導体基板11上に素子分離領域12を形成
し、キヤパシタ部13に不純物をイオン注入してn゛領
域を形成する。次に、高抵抗の第1ポリシリコン層14
を積層形成後、パターニングを行ない層間膜15を形成
する。この層間膜15にコンタクトホール21を開口し
た後、低抵抗の第2ポリシリコン層16を積層形成して
パターニングを行なう。なお、図においては第1層およ
び第2層ポリシリコン層14,16を同じパターンにし
たが、必ずしも同一のパターンである必要はない。第2
ポリシリコン層16上に層間膜17を形成し、低抵抗の
第3ポリシリコン層18を積層してパターニングを行な
う。そして、スイツチング用MOSトランジスタQ1の
ソース,ドレイン部19,19′に不純物を選択的にイ
オン注入して形成する。上記第3ポリシリコン層18上
に層間膜19を形成してコンタクトホールを開口し、こ
の上にアルミ配線20を行なう。上記のような構成にお
いて動作を説明する。メモリセルが“1”の記憶状態(
ノードNが高レベル)にあり、アルフア粒子がノードN
に当たつたとすると、ノードNは生成された電子を極め
て短時間のうちに収集して低レベルになる。この時、対
向電極Pは容量結合によりノードNに追随して電位が下
がり、抵抗Rによつて時定数CRでゆつくりと電源P。
のレベルに回復し始める。記憶ノードの電荷が失なわれ
るのはこの緩和過程である。時定数CRより充分に短い
時間では、対向電極Pはフローテイングと見なして良く
、キヤパシタCに蓄えられた電荷は、抵抗Rに電流が流
れることによつて始めて失なわれる。一方、時定数CR
に比べて短い時間Td(=0.2〜0.3nsec)た
てば、電子はもはや収集されなくなる。従つてノードN
には電流が流れ込まないため、キヤパシタCの電荷は失
なわれない。つまり、蓄積された電荷が失なわれるのは
、時間Tdの間のCR緩和によるものだけとなり、抵坑
Rの値を適切に設定することにより充分小さくできる。
上述した動作をモデル化すると第7図に示すようになる
この回路においては、アルフア線によるキヤリア発生と
収集の効果をキヤパシタCαとスイツチSでモデル化し
てある。キヤパシタCαはアルフア線によつて発生する
電荷に対応し、スイツチSは時間Tdの間だけ閉じその
後は開くものとする。動作波形を第8図に示ず。アルフ
ア線がノードNにあたると、キヤリアが生成されてキヤ
パシタCαに100fC程度の電荷が蓄積され、スイツ
チSが閉成する。この時、ノードN,Pともに直ちに低
レベルとなるが、セルに蓄積された電荷はまだ失なわれ
ない。ノードPは時定数CRに従つて回復し始めるが、
時間Td後にはスイツチSが開放され、電荷の移動は起
こらなくなる。上述した過程において、ノードNの最終
的な電位は初期電位がVNの時、「VN{1−Exp(
−Td/CR)}」だけ下がるが、「CR>Td」であ
れば充分小さい。従つて、アルフア線の入射によるソフ
ト・エラーを防止できる。なお、この発明は上記実施例
に限定されるものではなく、種々変形して実施すること
が可能であり、例えば第9図に示すように構成しても良
い。
第9図は、上記第4図の回路の他の断面構成を示すもの
で、第2ポリシリコン層16と第3ポリシリコン層18
の形成順序を入れ換えたものである。図において、第6
図と同一構成部は同じ符号を付してその説明は省略する
。このような構成においても上記実施例と同様な効果が
得られる。〔発明の効果〕以上説明したようにこの発明
によれば、アルフア線による誤動作(ソフト・エラー)
を効果的に防止できるダイナミツク型記憶装置が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のダイナミツク型記憶装置を示す回路図、
第2図および第3図はそれぞれフアネリング効果を説明
するための図、第4図はこの発明の一実施例に係るダイ
ナミツク型記憶装置を示す回路図、第5図および第6図
はそれぞれ上記第4図の回路パターン構成例を示す図、
第7図および第8図はそれぞれ上記第4図の回路にアル
フア線が入射した時の動作を説明するための図、第9図
は上記第4図の回路の他のパターン構成例を示す図であ
る。 BL・・・・・・ビツト線、WL・・・・・・ワード線
、Q1・・・・・・ノスイツチング用のMOSトランジ
スタ、C・・・・・・記憶用のMOSキヤパシタ、R・
・・・・・高抵抗配線層、PO・・・・・・電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一端がビット線に接続されワード線の電位で導通制
    御されるスイッチング用MOSトランジスタと、このト
    ランジスタの他端に接続されるキャパシタとを単位記憶
    セルとし、この単位記憶セルがマトリックス状に配設さ
    れた記憶装置において、上記記憶キャパシタのキャパシ
    タゲート電極を高抵抗配線層によつて形成し、この高抵
    抗配線層を各記憶キャパシタの近傍でコンタクト領域を
    介して一定電位が供給される低抵抗配線層と接続し、上
    記記憶キャパシタと高抵抗配線層による時定数をソフト
    ・エラーのフアネリング時定数より大きくなるように構
    成したことを特徴とするダイナミック型記憶装置。
JP57085744A 1982-04-28 1982-05-21 ダイナミツク型記憶装置 Expired JPS5948552B2 (ja)

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JP57085744A JPS5948552B2 (ja) 1982-05-21 1982-05-21 ダイナミツク型記憶装置
US06/475,554 US4641165A (en) 1982-04-28 1983-03-15 Dynamic memory device with an RC circuit for inhibiting the effects of alpha particle radiation
DE8383302285T DE3379702D1 (en) 1982-04-28 1983-04-21 Dynamic memory device
EP83302285A EP0092985B1 (en) 1982-04-28 1983-04-21 Dynamic memory device
CA000426852A CA1199725A (en) 1982-04-28 1983-04-27 Dynamic memory device

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JPS58202567A JPS58202567A (ja) 1983-11-25
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JPS6188556A (ja) * 1984-10-08 1986-05-06 Nec Corp 半導体メモリセル
WO1994022142A1 (en) * 1993-03-17 1994-09-29 Zycad Corporation Random access memory (ram) based configurable arrays

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