JPS5961957A - Semiconductor memory device - Google Patents

Semiconductor memory device

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Publication number
JPS5961957A
JPS5961957A JP57172161A JP17216182A JPS5961957A JP S5961957 A JPS5961957 A JP S5961957A JP 57172161 A JP57172161 A JP 57172161A JP 17216182 A JP17216182 A JP 17216182A JP S5961957 A JPS5961957 A JP S5961957A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
surface layer
vss
word line
write
Prior art date
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Pending
Application number
JP57172161A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Takemae
義博 竹前
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
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Priority to JP57172161A priority Critical patent/JPS5961957A/en
Publication of JPS5961957A publication Critical patent/JPS5961957A/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 prevent a semiconductor memory device from an erroneous write by a method wherein ''O'' write action is performed by making a parasitic bi- polar tansistor to ON. CONSTITUTION:At the sequence of ''O'' write action, a word line voltage (VWLS) drops to an electric power source voltage (VSS) from an electric power source voltage (VCC) at time tO, and a write line voltage (VWTL) is dropped to VSS from a voltage VM (=1/2VCC) at time t1 in succession. Then the word line is cut off from the electric power source voltage VSS once at a peripheral circuit other than the memory cell, and after then, when the voltage of the word line is forced down to VSS or less according to a capacitor, an N<-> type layer becomes also to VSS. Then, when the voltage of the write gate WTL is dropped to VSS, the voltage of a P<-> type surface layer is dropped also. At this case, because the punch through withstand voltage is sufficiently high, at least a part of the N<-> type layer remains to VSS at it is, the P<-> type surface layer and a P type substrate are isolated according to built-in potential phiB, and no implantation of holes is generated. Then the voltage of the word line WLS is made to VSS. Namely, when the voltage of the N<-> type layer is made to VSS or less according to the word line WLS to eliminate the barrier of the N<-> type layer, and to implant holes to the P<-> type surface layer from the P type substrate SUB, a ''O'' write to a selected cell is attained.

Description

【発明の詳細な説明】 (1)発明の技術分野 本発明はテーパー・アイソレーテッドRAM(Tape
r l5olated Random AccesSM
emory)に関し、特にそのデータの書込み方法に関
する。
Detailed Description of the Invention (1) Technical Field of the Invention The present invention relates to a tapered isolated RAM (Tape
r l5olated Random AccessSM
memory), and in particular, how to write the data.

(2)技術の背景 テーパー・アイソレーテッド(以下単にTI とも略称
する)メモリセルは、1トランジスター1キヤパシタの
形式を採りながら、実際には旧来の1トランジスタ型セ
ルの如き電極対向形のキャパシタなしにメモリセルを構
成するものであり、例えば■1979 IEFJ In
ternational 5olld−8tate C
1rcuits Conference:l5SCC7
9/WEDNESDAY、FEBRUARY 14 、
1979/GRANDBALLROOM/11 :45
 A、 M、 、 P、 22 、23  あるいは■
U、S、PatentJ、4,291,391において
公知になっている。このTIメモリセルは大j(U (
jtのキャパシタを必要としないことから、高集積・大
容量のメモリとして期待される。然しなから未だ十分な
検討がなされておらず、製品化までには種々改良すべき
点も多い。本発明もそのl改良案について言及するもの
である。
(2) Technical Background Tapered isolated (hereinafter simply referred to as TI) memory cells have a one-transistor, one-capacitor format, but actually do not have a capacitor with electrodes facing each other like traditional one-transistor cells. For example, ■1979 IEFJ In
international 5old-8tate C
1rcuits Conference:l5SCC7
9/WEDNESDAY, FEBRUARY 14,
1979/GRANDBALLROOM/11:45
A, M, , P, 22, 23 or ■
It is known in U.S. Patent J, 4,291,391. This TI memory cell has a large j (U (
Since it does not require a jt capacitor, it is expected to be used as a highly integrated and large capacity memory. However, sufficient studies have not yet been conducted, and there are many points that need to be improved before commercialization. The present invention also refers to an improved proposal.

(3)従来技術と問題点 第1図はT l−RAMの一部を採り出して示す回路図
である。本図において、靴はワード線、BLはビット線
であり、これらの各交点毎にTIメモリセルTCが接続
される。このようなメモリ構成自体は一般的なメモリと
変わらない。このメモリセルTCはトランジスタからな
シそのダートには岩込み#i!WTLが接続される。
(3) Prior Art and Problems FIG. 1 is a circuit diagram showing a part of the Tl-RAM. In this figure, shoes are word lines, BL are bit lines, and a TI memory cell TC is connected to each intersection of these lines. This memory configuration itself is no different from general memory. This memory cell TC is a transistor, and the dirt is filled with rocks #i! WTL is connected.

第2A図は第1図中の点線で囲んだ部分の具体的構成を
示す拡大平面図である。なお、全図面を通じて同一の構
成要素には同一の参照記号を付して示す。第2A図にお
いて、ビット線BLはN+形拡散j※からなシ、ワード
線WLは例えばアルミ配線からなり、書込の線WTLは
例えばポリシリコンからなる。ワード線WLとビット線
BLが交差する部分にメモリセルTCをなすトランジス
タが形成され、そのソース(N+)はコンタクト窓cw
を介してワード線WLに接続する。
FIG. 2A is an enlarged plan view showing the specific structure of the portion surrounded by the dotted line in FIG. 1. Note that the same constituent elements are indicated with the same reference symbols throughout all the drawings. In FIG. 2A, the bit line BL is made of N+ type diffusion j*, the word line WL is made of, for example, aluminum wiring, and the write line WTL is made of, for example, polysilicon. A transistor forming a memory cell TC is formed at the intersection of the word line WL and the bit line BL, and its source (N+) is connected to the contact window cw.
It is connected to word line WL via.

第2B図は第2A図における2B−2B断面図、第2C
図は第2A図における2C−20断面図である。第2B
図において、SおよびDは前記トランジスタのソースお
よびドレインであり、N+形のドレインDはピットMB
Lと一体に形成される。
Figure 2B is a cross-sectional view of 2B-2B in Figure 2A, and Figure 2C.
The figure is a 2C-20 sectional view in FIG. 2A. 2nd B
In the figure, S and D are the source and drain of the transistor, and the N+ type drain D is the pit MB.
It is formed integrally with L.

このトランジスタのダート(書込み線WTLと同じ)直
下には、絶縁層Isを介して、薄いP−形の表面層P−
があり、さらにその直下には薄いN−形の中間層N−が
ある。この中間層N−は表面層P−と基板P”に囲まれ
ていわゆる接合形(junctlon)FETを形成す
る。上記の構成要素は全てP形の半導体基板SUB内又
はその上方に形成される。第2C図において、CCはP
形のチャネルカット領域であり、中間層N−を他から分
離する。
Directly below the dirt of this transistor (same as the write line WTL), a thin P-type surface layer P- is provided via an insulating layer Is.
There is a thin N-type intermediate layer N- directly below it. This intermediate layer N- is surrounded by the surface layer P- and the substrate P'' to form a so-called junction FET. All the above-mentioned components are formed in or above the P-type semiconductor substrate SUB. In Figure 2C, CC is P
A channel-cut region of the shape separating the intermediate layer N- from the others.

TIメモリセルTCにおいてデータ″′1#。Data "'1#" in TI memory cell TC.

′0#の記憶が表面層P−においてなされる。表面層P
−内にホール(hole)があればこのメモリセルTC
の保持データは10”、そのホールが無ければ”1 ”
である。このようにデータの′1#。
The storage of '0# is done in the surface layer P-. surface layer P
- If there is a hole in this memory cell TC
The retained data is 10", and if there is no hole, it is "1".
It is. '1# of data like this.

“0”が保持されるのは、表面層P−が虻又はN”−形
の拡散層(S、D、N−)および絶縁層ISによって完
全に包囲されているからである。そして、表面層P−内
のホールの有無に応じて、前記接合形FETにおける中
間層N−には、ドレインDがらソースSへ向って流れる
電流値が異なる(データ@0”で多、データ″1#で少
)。ここにデータの読出しがなされる。これは読出し時
の概略動作であり、書込み時等も含め、ワードmWL、
ビット線BLおよび書込み線wTLの各部の電圧条件文
ld電気的条件を下記表1に示す。
“0” is maintained because the surface layer P− is completely surrounded by the fox or N”-type diffusion layers (S, D, N−) and the insulating layer IS. Depending on the presence or absence of holes in the layer P-, the value of the current flowing from the drain D to the source S in the intermediate layer N- of the junction FET differs (the value of the current flowing from the drain D to the source S is high for data @0'', and high for data ``1#''). Data is read here.This is a general operation at the time of reading, including the time of writing, the word mWL,
Table 1 below shows voltage condition statements ld and electrical conditions for each part of the bit line BL and write line wTL.

表1 (ただし、vcc、vssは電源餉、圧、H2&まハイ
インピーダンス、vMは2 v(ICを示す。)第3図
は読出し、11”1−込み、”0”書込みの一連の動作
を分り易く示す波形図であり、上記表1t−図解的に表
わしたものに相当する。本図の1)欄はワード線WL、
2)欄は書込み線WTLに係るものであり、Rは読出し
、W″1″はデータ@1#の書込み、W″′0#はデー
タ″′0”の1込みであり、その他の期間は当該ワード
線が非選択の期間(上記表1中の「保持」に相当)であ
る。
Table 1 (However, vcc, vss are power supply voltage, pressure, H2 &amp; high impedance, vM is 2 V (indicates an IC).) Figure 3 shows the series of operations of reading, 11"1-writing, and "0" writing. This is a waveform diagram that is easy to understand, and corresponds to the diagrammatic representation of Table 1t above.
2) The column is related to the write line WTL, R is read, W″1″ is writing data @1#, W″′0# is including 1 of data “′0”, and other periods are This is a period in which the word line is not selected (corresponding to "hold" in Table 1 above).

本発明は主としてTIメモリにおける1込み方法につい
て言及するので、この畳込みについてもう少し補足する
。@1″書込みの場合、ワード線WLを”ssにして先
ず選択し、次に1゛込+線WTLをVccにして、表面
層P−からホールを放出させる(ホールの放出はデータ
″′1#書込み)。なぜなら基板SUBはvs8にある
からである。この場合、表面層P−がP形、中間層N−
がN形、基板SUBがP形であるから(第2B図参照)
、これらの間にPNPの寄生パイI−ラトランノスタを
形成する。つまり表面層P−はコレクタ、中間層N−は
ペース、基板SUBはエミッタでちる。このバイポーラ
トランジスタは、“1#書込みの状態において、ペース
がVBBCなぜなら、今ワード)ljjWL(すなわち
ソースS)がVB8だから)、エミッタがV88であっ
て、コレクタ(表面層P−)がV。Cへ向って上昇する
から(vccへ上昇する書込み線WTLとのコンデンサ
カップリングによシ)、コレクターペース接合が順方向
にバイアスされてオンする。
Since the present invention mainly refers to the 1-convolution method in TI memory, we will provide a little more information about this convolution. In the case of @1'' write, the word line WL is set to ``ss'' to select it first, and then the 1''+ line WTL is set to Vcc to release holes from the surface layer P- (holes are released from the data ``'1''). #Write) because the substrate SUB is in vs8. In this case, the surface layer P- is P type, the middle layer N-
is N-type, and the substrate SUB is P-type (see Figure 2B).
, forming a parasitic pi-I-latrannosta of PNP between them. That is, the surface layer P- is a collector, the intermediate layer N- is a paste, and the substrate SUB is an emitter. In this bipolar transistor, in the state of "1# write, the pace is VBBC because the current word) ljjWL (that is, the source S) is VB8), the emitter is V88, and the collector (surface layer P-) is V.C. (due to capacitor coupling with write line WTL rising to vcc), the collector paste junction is forward biased and turned on.

このオンによシホールは表面層P−(コレクタ)から中
間層N”−(ペース)へ抜ける。この@1#岩込みにつ
いては何ら問題はない。
This on-off hole escapes from the surface layer P- (collector) to the intermediate layer N''- (pace). There is no problem with this @1# rock inclusion.

ところが’0”書込みには問題がある。′0′■゛込み
とは表面層P−へホールを注入することをいう(既述)
。そして上記表1および第3図に示すとおり、書込み線
WTLをVB8へ降下させることにより行う。つまり鳩
込み線WTLとコンデ7+1−カップリングする表面層
P−の電位を下げることにより行う。このとき前記寄生
バイポーラトランジスタにはA?ンチスルー(punc
h through)が生じ、このパンチスルーによっ
て、表面層Plコレクタ)へのホールの注入が行われる
。一般にノクンチスルー効果とは、コレクタ・ペースの
逆方向印加重圧を上げてゆくと、コレクタ接合の空間電
荷層の幅がペース領域に広がってゆき、ついにエミッタ
接合に到達すると、エミッタ・コレクタ間が短絡状態と
なることをいい周知である。このパンチスルーを起させ
るようなコレクタ・エミッタ電圧をノぐンチスルー電圧
と呼んでいるがその値は製造条件に応じて大きく変動す
ることが知られている。このような変動を考慮すると、
均一な書込みは望めない。つまυ、ノクンチスルー電圧
が高くパラついたときは選択されたTIメモリセルにす
ら”0”1込みが困難となる。逆にその・やンテスルー
電圧が低くバラついたときは選択されたTIメモリセル
は勿論、非選択のTIメモリセルにまでも“O#■゛込
みがなされてしまう(後に詳述)。これが従来技術の問
題点である。
However, writing '0' has a problem. Writing '0' means injecting holes into the surface layer P- (as described above).
. Then, as shown in Table 1 and FIG. 3, the write line WTL is lowered to VB8. That is, this is done by lowering the potential of the surface layer P- which couples with the dovetail line WTL and the capacitor 7+1-. At this time, the parasitic bipolar transistor has A? punch through
h through) occurs, and this punch-through causes holes to be injected into the surface layer Pl collector). In general, the Nokunchi-through effect means that as the pressure applied in the reverse direction of the collector paste increases, the width of the space charge layer at the collector junction expands into the paste region, and when it finally reaches the emitter junction, the emitter and collector become short-circuited. It is well known that The collector-emitter voltage that causes this punch-through is called the punch-through voltage, and it is known that its value varies greatly depending on manufacturing conditions. Considering these variations,
Uniform writing cannot be expected. Finally, when the no-kunchi through voltage is high and fluctuates, it becomes difficult to write "0" and "1" into even the selected TI memory cell. On the other hand, when the through voltage is low and varies, "O#■" is applied not only to the selected TI memory cell but also to unselected TI memory cells (details will be explained later). This is a technical problem.

(4)発明の目的 したがって、本発明は上記問題点に鑑み誤宿込全目的と
するものである。
(4) Purpose of the Invention Therefore, in view of the above-mentioned problems, the purpose of the present invention is to solve the problem.

(5)発明の構成 上記目的を達成するため本発明は、0”書込みの動作を
、前記寄生バイポーラトランジスタにおけるiPンチス
ルーによることを止め、該寄生バイポーラトランジスタ
をオンさせることにより行うようにしたことを特徴とす
るものである。このときのオンの条件は、書込み線がV
B2、基板がvl!8、中間JPN−が”ss−である
。V2O−とはVss以下であることを意味する。
(5) Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that the 0" write operation is performed by turning on the parasitic bipolar transistor instead of using the iP pinch-through in the parasitic bipolar transistor. The ON condition at this time is that the write line is V.
B2, the board is vl! 8. Intermediate JPN- is "ss-." V2O- means below Vss.

(6)発明の実施例 第4A図は第2B図における中央部分を縦に切断して且
つ横置きにした概略レイアウトを示す模式図である。本
図において、C,BおよびEは前記寄生パイ7ノ?−ラ
トランジスタの各コレクタ、ペースおよびエミッタを示
す。その他の記号の意味は既に説明したとおシである。
(6) Embodiment of the Invention FIG. 4A is a schematic diagram showing a general layout in which the central portion of FIG. 2B is cut vertically and placed horizontally. In this figure, C, B, and E represent the parasitic pie 7? - Indicates the collector, pace and emitter of each transistor. The meanings of the other symbols have already been explained.

又、第4B図は第4A図のレイアウトの各部と対応させ
て示すポテンシャル図テアリ、ポテンシャルφHeV(
エレクトロンデルト)で示す。又、ここではホールを扱
っているからバレンスパント(valence ban
d)  @描く。第4B図中の実線は読出し時@)の各
部のポテンシャル分布を示し、点線は’o’6込み時(
W”0′)の各部のポテンシャル分布を示す。
In addition, FIG. 4B is a potential diagram showing the potential φHeV(
electron delt). Also, since we are dealing with holes here, we will use a valence bant.
d) @Draw. The solid line in Figure 4B shows the potential distribution of each part at the time of reading @), and the dotted line shows the potential distribution at the time of reading 'o'6 (
The potential distribution of each part of W"0') is shown.

φ8はPN接合(EB間)のピルトイy(builti
n)、]?テンシャルである。読出し時にあってはこの
φ8分のバリヤによって、基板SUBより表面層P−に
ホールの注入は行われない。次に″′0#書込み(W゛
0″)においては、前記表1ならびに第3図に示すよう
に書込み線WTLが”ssへ降下するので、コンデンサ
カップリングによって表面層P−の電位も低下する。つ
まシ寄生バイポーラトランジスタのコレクタC(表面層
p−)に対し、ノ臂ンチスルーによるホールの注入がな
される。このとき、書込み曲線(第4B図の、4線カー
ブ)にはバリヤとなるφ5が形成されない。これは表面
層P−の電位の低下によりN一層の電位も引き宵てしま
うためである(パンチスルー)、つ−!シホ−ルの注入
はスムーズである。このようなII OH1込み動作は
従来のTIメモリセルにおけるものである。又、上記動
作は選択されたTIメモリセルTCについて述べたもの
である。
φ8 is the built-in PN junction (between EB)
n),]? It is a tensile. During reading, holes are not injected from the substrate SUB into the surface layer P- due to this barrier of φ8. Next, in the "0# write (W'0"), the write line WTL drops to "ss" as shown in Table 1 and FIG. 3, so the potential of the surface layer P- also drops due to capacitor coupling. Holes are injected into the collector C (surface layer p-) of the parasitic bipolar transistor by the knee-through technique.At this time, the write curve (the 4-line curve in FIG. 4B) becomes a barrier. φ5 is not formed. This is because the potential of the N layer is also lowered due to the decrease in the potential of the surface layer P- (punch-through). The OH1 loading operation is for a conventional TI memory cell, and the above operation is described for a selected TI memory cell TC.

ところで、非選択のTIメモリセルTCについてみると
、選択ビット線BL上にある他の非選択TIメモリセル
TC(いわゆる半選択のTC)のケ゛−ト(偶込み線W
TL )にも同時に1VCCからVssへ変化する電圧
が印加されることになる。一方、これら非選択TIメモ
リセルTCのワード線WL KはVccが印加されてお
り、非選択セルTCにおけるペースB(中間層N−)に
は”ccが与えられる。然し実際には、ペースB(中間
層N)の全体に亘ってV。Cが均一に与えられず、ソー
スS(ワード線WL)から遠去かるにつれて”ccは低
下する。このような状態で、これら非選択セル、1 へ(選択セルTCのWTLか2 vCCからvssへ低
下するのに伴って)、移行すると、これら非選択セルT
Cの本来のバリヤφBが小さくなり、ホールの流れ(S
UBからP″″へ)を生ずる。これが誤書込みとなる。
By the way, regarding the unselected TI memory cell TC, the case (even line W) of the other unselected TI memory cell TC (so-called half-selected TC) on the selected bit line BL
At the same time, a voltage changing from 1VCC to Vss is also applied to TL). On the other hand, Vcc is applied to the word line WLK of these unselected TI memory cells TC, and "cc" is applied to the pace B (intermediate layer N-) in the unselected cells TC.However, in reality, the pace B V.C is not applied uniformly over the entire (intermediate layer N), and "cc" decreases as the distance from the source S (word line WL) increases. In this state, when these non-selected cells migrate to 1 (as the WTL of the selected cell TC decreases from 2 vCC to vss), these non-selected cells T
The original barrier φB of C becomes smaller, and the hole flow (S
UB to P″″). This is a writing error.

第4C図のポテンシャル図を用いてこの誤書き込みを更
に詳しく説明する。第4C図は第4B図と同様、第4A
図のレイアウトの各部を対応させたポテンシャル図であ
る。実線は完全に非選択状態(つまり保持状態)のTI
セルのポテンシャルを示している。N層は前述の説明の
とおυVゆより低下しているがまだv88より十分高ぐ
表面層P−に対して十分にバリヤーの役目をはたしてい
る。
This erroneous writing will be explained in more detail using the potential diagram shown in FIG. 4C. Figure 4C is similar to Figure 4B, and Figure 4A is similar to Figure 4B.
It is a potential diagram in which each part of the layout of the figure is made to correspond. The solid line is the TI in the completely unselected state (that is, the held state)
It shows the potential of the cell. Although the N layer has a lower value than υV as described above, it is still sufficiently higher than v88 and sufficiently functions as a barrier against the surface layer P-.

次に同一ビット線BL上に接続されている他の選択セル
に”0#書き込みが行なわれる場合を考える。この時は
非選択セルの書き込み線WTLも1Vccからvl]8
に低下する。セルの書き込み線WTL即ち、ダートのv
Ssへの低下に伴い表面層【のポテンシャルも低下し、
N一層の電位も引き下げられ低下する。この時のポテン
シャルを点線で示す。
Next, consider the case where "0# write is performed to another selected cell connected on the same bit line BL. At this time, the write line WTL of the unselected cell also changes from 1Vcc to vl]8
decreases to The write line WTL of the cell, that is, the dart v
With the decrease to Ss, the potential of the surface layer also decreases,
The potential of the N layer is also lowered and lowered. The potential at this time is shown by the dotted line.

このようにN一層のポテンシャルが低下しても、非選択
セルではN一層が表面層P−に対して十分にバリヤーと
なる必+p4がある。そのためには寄生パイポーラトラ
ンノスタにおけるノeンチスルー耐圧を低くする団はで
きない。このパンチスルー耐圧が低いと上記の半選択状
態にて基板SUBから表面層P−への・Qンチスルーに
よるホール注入を生じて誤I(込みの結果となるからで
ある。
Even if the potential of the N layer decreases in this way, there is a need for the N layer to sufficiently act as a barrier against the surface layer P- in non-selected cells +p4. For this purpose, it is impossible to lower the no-en-chill withstand voltage in the parasitic bipolar transnosta. This is because if the punch-through breakdown voltage is low, holes will be injected from the substrate SUB to the surface layer P- by Q punch-through in the half-selected state, resulting in an erroneous I (include) result.

そこで、・マンチスルー電圧を微妙に設定する必要があ
る。つ捷り、非選択セルTCのペースBの電位がvcc
より降下しくソースSから離れる程降下する)、そのコ
レクタCの電位が降下しても(1(込み線WLがLvc
cからV8Sへ降下することによって)、寄生バインj
?−ラトランソスタに必ずノ?ンチスルーを生じさせな
いようなパンチスルー電圧であり、且つ選択セルTCの
ペースBの電位がv88にあって、そのコレクタCの電
位が降下しでも(WTLが一!−vocからV2Oへ降
下することによって)、当該寄生バイポーラトランジス
タに必ずパンチスルーを生じさせるようなノクンチスル
ー電圧である。
Therefore, it is necessary to delicately set the munch through voltage. switching, the potential of pace B of unselected cell TC is vcc
Even if the potential of its collector C drops (1 (the wire WL falls below Lvc
c), parasitic bind j
? -Is it definitely for La Transosta? It is a punch-through voltage that does not cause punch-through, and even if the potential of the pace B of the selected cell TC is at v88 and the potential of its collector C drops (because WTL drops from 1!-voc to V2O) ) is a punch-through voltage that always causes punch-through in the parasitic bipolar transistor.

然し疫から、このように・ぐンチスルー電圧を微妙に設
定することは、製造条件のバラツキからみて極めて困難
であシ、歩留りも悪化する。
However, it is extremely difficult to delicately set the through voltage in this way due to variations in manufacturing conditions, and the yield rate also deteriorates.

そこで本発明は、0”誓込み動作をパンチスルーに依存
させない全く新規な手法を採る。なお、TIメモリセル
の構造はそのままとする。このときの・ぐンチスルー電
圧は十分高く設定する。これにより非選択メモリセルT
Cでの前述した誤引、込みは生じ得ない。然しパンチス
ルー電圧を十分高く設定すると、本来”on書込みすべ
き選択セルTCに“0”書込みができなくなるという不
都合が伴うように思われる。ところがこのような不都合
は生じない。なぜなら、本発明の“0”祖4込みは最早
そのようなA’ンチスルーによらないからである。
Therefore, the present invention adopts a completely new method that does not make the 0'' pledge operation dependent on punch-through.The structure of the TI memory cell remains unchanged.The punch-through voltage at this time is set to a sufficiently high value. Unselected memory cell T
The above-mentioned misdirection and confusion in C cannot occur. However, if the punch-through voltage is set high enough, there seems to be an inconvenience that "0" cannot be written to the selected cell TC, which should originally be "ON" programmed. However, this inconvenience does not occur. This is because the "0" ancestor 4-inclusive no longer relies on such A' through.

本発明における読出し、■゛込み、保持動作における条
件は上記表1と異なり下記表2の如くなる。
The conditions for read, write, and hold operations in the present invention are as shown in Table 2 below, which is different from Table 1 above.

以下ぷ白 表2 表1と異なるのは*を付した部分であり、癲込み時にV
BB−’fcワード線WLに印加する。■88−はVs
S以下である。々お、“1”書込み時は従来どおりV8
sの寸までも良いが、1゛込データの“1″。
The following Puhaku Table 2 differs from Table 1 in the parts marked with *, and when
BB-'fc applied to word line WL. ■88- is Vs
S or less. When writing “1”, V8 is used as before.
Even the size of s is good, but "1" is included in the data.

0”に応じて、vs8−とVssとを切シ換えるのは煩
雑であるし、又、”1”1込み時に”8g−とじても表
面層P−からのホールの放出には何ら支障とならない。
It is troublesome to switch between vs8- and Vss according to "1", and even if "8g-" is set when "1" is included, there is no problem in emitting holes from the surface layer P-. No.

本発明は既述のように、ノやンチスルーではなく寄生バ
イポーラトランジスタのオン・オフによって1込みの有
無を定める。したがって、ペースB(中間層N”−)を
エミッタである基板SUBの電位vs8よりも深< (
Vss−)する必要があり、基本的にはVCClvss
 l ”8B−の3電源で動作することになる。然し、
このような3′蝦源を導入することは明らかに不利であ
り、従来の2電源の寸まで等測的にv8s−を生成でき
れば好都合である。第5図は本発明による″tall書
込み動作の好適な一例を示すシーケンス図である。本図
において、カーブVWL8は選択ワード線の電圧、カー
ブVWL iは非選択ワード線の電圧、vwTLは書込
み線W’I’ Lの電圧をそれぞれ時間の経過とともに
示す。時刻t。
As described above, the present invention determines whether 1 is included or not by turning on and off the parasitic bipolar transistor, rather than by turning on or through. Therefore, the pace B (intermediate layer N''-) is set to a depth < (
Vss-), basically VCClvss
It will operate with 3 power supplies of 8B-. However,
Introducing such a 3' source is clearly disadvantageous, and it would be advantageous to be able to generate v8s- isometrically to the size of a conventional two-power source. FIG. 5 is a sequence diagram showing a preferred example of the "tall write operation" according to the present invention. In this figure, curve VWL8 is the voltage of the selected word line, curve VWL i is the voltage of the unselected word line, and vwTL is the write line. The voltage of W'I'L is shown over time. Time t.

でワード線電圧(vwLS)はVccからvssへ降下
する。そしてこれに引続いて、書込みW%t、圧(Vv
VrL)を時刻t1で”M(−2”cC)からvssへ
落す。
Then, the word line voltage (vwLS) drops from Vcc to vss. And following this, write W%t, pressure (Vv
VrL) is dropped from "M(-2"cC) to vss at time t1.

次にセル以外の周辺回路においてワード線を一旦電源V
8sより切9離し、その後、コンデンサーにより”ss
以下に押し下げる。この技術はダイナミックMO8RA
Mに一般的に使用されているブートストラップと同一技
術で達成できる。かくの如く、あえてv8s−電源を用
いずに実質的にワード線WLをV8s−へ引き下げるこ
とは周知技術を適用することにより十分可能である。
Next, in the peripheral circuits other than the cell, the word line is temporarily connected to the power supply V.
Disconnect 9 from 8s, then connect "ss" with a capacitor.
Press down below. This technology is dynamic MO8RA
This can be achieved using the same bootstrapping technique commonly used for M. As described above, it is sufficiently possible to substantially lower the word line WL to V8s- without using the V8s- power supply by applying the well-known technique.

第6図は第4A図のレイアウトに対応し且つ第5図の動
作シーケンスをとった場合の選択セルにおけるポテンシ
ャル図であり、第5図における時刻to、t、およびt
2におけるそれぞれの読出し時(R)、”0”銅込み時
(W”0″)のポテンシャル分布を示す。
FIG. 6 is a potential diagram in a selected cell when the layout of FIG. 4A and the operation sequence of FIG. 5 are taken, and the times to, t, and t in FIG.
The potential distributions at the time of reading (R) and when copper is included (W"0") in 2 are shown.

選択セルの読み出し時(R)のポテンシャルを実線で示
す。ワード線WLg ’C”ssに下げる事により、N
一層もV8sとなる。この時ビルトインポテンシャルφ
8により、表面層P−と基板Pは十分に分離さハている
。次に“0″書き込み動作に移る。1ず11+き込みケ
゛−トwTLをVssに下げる。これにより表面層P−
も下げられる。従来セルではこの時、N−層モ引き下げ
られパンチスルーよりホールの注入が行なわれるが、点
線で示すポテンシャルのように本発明の場合は・Pンチ
スルー耐圧が十分に高いため、依然としてN一層の少な
くとも一部はVI]sの寸まであシ、ビルトインポテン
シャルφBにより表面層P−と基板Pは分離されており
ホールの注入はない。これは非選択セルにおいてWTL
をVssとしても0”虐込みの誤動作が無い事を示して
いる。
The potential at the time of reading (R) of the selected cell is shown by a solid line. By lowering the word line WLg to 'C''ss, N
Even more V8s. At this time, the built-in potential φ
8, the surface layer P- and the substrate P are sufficiently separated. Next, the process moves to a "0" write operation. 1. Lower the 11+ read gate wTL to Vss. As a result, the surface layer P-
can also be lowered. At this time, in conventional cells, the N-layer is pulled down and holes are injected through punch-through, but in the case of the present invention, as shown by the potential shown by the dotted line, the P-punch-through withstand voltage is sufficiently high, so holes are still injected into the N-layer at least. The surface layer P- and the substrate P are separated from each other by the built-in potential φB, and no holes are injected. This is WTL in unselected cells.
Even if Vss is set to 0, it shows that there is no malfunction due to abuse.

次にWLsを”ssにする。正確には”ss−をφ6以
下にする。この場合を□線のポテンシャルで示す。伺い
換えると、N一層をワード線WL≦によりVss以下に
し、N一層のバリヤーをなくしてP形基板SUBより表
面r@P−ヘホールを注入する。
Next, WLs is set to "ss." More precisely, "ss-" is set to φ6 or less. This case is shown by the potential of the □ line. In other words, the N layer is set below Vss by the word line WL≦, the barrier of the N layer is eliminated, and holes are injected from the P type substrate SUB into the surface r@P-.

これは寄生P−N−Pバイポーラトランジスタのペース
をエミッタ電位よシ低くする事によりバインj?−ラト
ランジスタをオンした事に相当する。
This is achieved by lowering the pace of the parasitic P-N-P bipolar transistor lower than the emitter potential. - This corresponds to turning on a transistor.

ここにホールはスムーズに基板SUBより表面層[へ注
入され、選択セルへの’Os4込みが達成される。
Here, holes are smoothly injected into the surface layer from the substrate SUB, and 'Os4 incorporation into the selected cell is achieved.

(7)発明の詳細 な説明したように本発明によれば特に0”書込み時に選
択TIメモルセルにのみ正しくデータ“0”を書込むこ
とのできるTIメモリが実現される。
(7) Detailed Description of the Invention As described above, according to the present invention, a TI memory is realized in which data "0" can be correctly written only to a selected TI memory cell especially when writing "0".

尚、本発明は所謂TIメモリセルに限らず、同等の動作
原理に基づく半導体記憶装置一般に適用して上述の効果
を達成できることは明らかである。
It is clear that the present invention can be applied not only to so-called TI memory cells but also to semiconductor memory devices in general based on the same operating principle to achieve the above-mentioned effects.

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

第1図はT l−RAMの一部を採シ出して示す回路図
、第2A図は第1図中の涜紳で囲んだ部分り具体的構成
を示す拡大平面図、第2B1′5Aは第2A図における
2B−2B断面図、第2C図は第2A図における2C−
2C断面図、第3図は読出し、“1″書込み、”0”書
込みの一連の動作を分り易く示す波形図、第4A図は第
2B図における中央部分を縦に切断して且つ横置きにし
た概略レイアウトを示す模式図、第4B図は第4A図の
レイアウトの各部と対応させて示すポテンシャル図、第
4C図は第4A図のレイアウトの各部と対応させて示す
ポテンシャル図、第5図は本発明による゛0″甫込み動
作の好適な一例を示すシーケンス図、第6図は第4A図
のレイアウトに対応し且つ第5図の動作シーケンスをと
った場合のポテンシャル図である。 WL・・・ワード線、BL・・・ビット線、TC・・・
TIメモリセル、w″rL・・・書込み線、D・・・ド
レイン、S・・・ソース、P−・・・表面層、N−・・
・中間層、SUB ・・・半導体基板、IS・・・絶縁
層、B・・・ベース、C・・・コレクタ、E・・・エミ
ッタ。 特許出願人 富士通株式会社 特許出動代理人 弁理士 青 木   朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 内 1)幸 男 弁理士 山 口 昭 之 第1図    第2A図 C4−1 第3図 一1″4B図 第40図
Fig. 1 is a circuit diagram showing a part of the Tl-RAM, Fig. 2A is an enlarged plan view showing the specific configuration of the part surrounded by a blank in Fig. 1, and Fig. 2B1'5A is 2B-2B sectional view in Figure 2A, Figure 2C is 2C-2B in Figure 2A.
2C is a sectional view, FIG. 3 is a waveform diagram that clearly shows the series of operations of reading, "1" writing, and "0" writing, and FIG. 4A is a waveform diagram obtained by vertically cutting the center part of FIG. FIG. 4B is a potential diagram corresponding to each part of the layout in FIG. 4A, FIG. 4C is a potential diagram corresponding to each part of the layout in FIG. 4A, and FIG. FIG. 6 is a sequence diagram showing a preferred example of the "0" loading operation according to the present invention, and FIG. 6 is a potential diagram corresponding to the layout of FIG. 4A and the operation sequence of FIG. 5. WL...・Word line, BL...Bit line, TC...
TI memory cell, w″rL...Write line, D...Drain, S...Source, P-...Surface layer, N-...
・Intermediate layer, SUB...semiconductor substrate, IS...insulating layer, B...base, C...collector, E...emitter. Patent Applicant: Fujitsu Limited Patent Attorney Akira Aoki Patent Attorney Kazuyuki Nishidate 1) Yukio Patent Attorney Akiyuki Yamaguchi Figure 1 Figure 2A Figure C4-1 Figure 3 - 1" 4B Figure 40

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、  4’f[型半導体基板内に形成されたワード線
に接続された逆導電型ンース領戦、ビット想に′#続さ
れた逆導電型ドレイン領域、これらソースおよびドレイ
ン領域間に形成され且つデータの保持部をなす一導電型
の表面層及び該表面層の直下に該表面層を囲むように形
成された逆導電型の中間層と、該半導体基板の該表面層
の上方に絶縁層を介して形成された1込み線とからなる
メモリセルを複数個有してなる半導体記憶装置において
、少なくともデータ”0”又は1”の一方の書込みの際
、選択メモリセルにおいて前記ワード線を111記半導
体基板よりも低いレベルに設定し且つ前HI2f’+込
み線の′1(1位変化によシ前記表面層のレベルを下げ
て、前記表面層をコレクタ、前記中間層をベース、iI
J記半導体基板をエミッタとする寄生パイボーラトラン
ノスタをオンとすることによって、該表面層へ一導電型
キャリアの注入を行い前記データの書込みを行うように
したことを特徴とする半導体記憶装置。
1. A reverse conductivity type drain region connected to a word line formed in a 4'f[ type semiconductor substrate, a reverse conductivity type drain region connected to a bit line, and a reverse conductivity type drain region formed between these source and drain regions. Further, a surface layer of one conductivity type forming a data holding portion, an intermediate layer of an opposite conductivity type formed immediately below the surface layer so as to surround the surface layer, and an insulating layer above the surface layer of the semiconductor substrate. In a semiconductor memory device having a plurality of memory cells each having a word line formed through a single word line, when writing at least one of data "0" or data "1", the word line is connected to the word line 111 in a selected memory cell. The level of the surface layer is set to be lower than that of the semiconductor substrate, and the level of the surface layer is lowered due to the change in the previous HI2f'+input line'1 (1), the surface layer becomes the collector, the intermediate layer becomes the base, iI
A semiconductor memory device characterized in that the data is written by injecting carriers of one conductivity type into the surface layer by turning on a parasitic pibora transnoster having the semiconductor substrate as an emitter.
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