JPS6113389B2 - - Google Patents
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- JPS6113389B2 JPS6113389B2 JP56024299A JP2429981A JPS6113389B2 JP S6113389 B2 JPS6113389 B2 JP S6113389B2 JP 56024299 A JP56024299 A JP 56024299A JP 2429981 A JP2429981 A JP 2429981A JP S6113389 B2 JPS6113389 B2 JP S6113389B2
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
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- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は1トランジスタ型メモリ・セルに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a one-transistor memory cell.
絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下
MISFETと称す)で構成されたメモリ・セル
は、従来より種々の回路形成のものが提供されて
いる。このうち、メモリ・セルが1つのMIS構造
の容量素子(以下MIS容量素子と称す)と、書き
込み、読み出しスイツチングMISFETとからな
る1トランジスタ型メモリ・セルは、その構成素
子数が少ないということより集積度の向上が図ら
れ、大記憶容量化に適したものといえる。しか
し、この1トランジスタ型メモリ・セルは、他の
回路形式のメモリ・セルと異なり読み出し電圧を
増幅MISEFTを介して得るものではなく、直接
記憶容量素子に蓄積された電荷を読み出すもので
あるため、読み出し電圧ΔVが小さく、S/N
(信号対雑音比)が悪いという問題を有する。 Insulated gate field effect transistor (hereinafter referred to as
Memory cells configured with MISFETs have been provided with various circuit configurations. Among these, the one-transistor type memory cell, which consists of one MIS-structured capacitive element (hereinafter referred to as MIS capacitive element) and a writing/reading switching MISFET, has a small number of components, so it is highly integrated. It can be said that it is suitable for increasing storage capacity. However, unlike other circuit-type memory cells, this one-transistor type memory cell does not obtain the read voltage through amplifying MISEFT, but directly reads out the charge accumulated in the storage capacitor element. Read voltage ΔV is small, S/N
The problem is that the signal-to-noise ratio is poor.
したがつて、本発明の目的とするところは、読
み出し電圧をより大きくした1トランジスタ型メ
モリ・セルを提供することにある。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a one-transistor memory cell with a higher read voltage.
上記目的を達成するために、本発明によれば、
第1導電型の半導体基板、上記基板表面に選択的
に形成された第2導電型の第1半導体領域、上記
第1半導体領域から離間して上記基板表面に選択
的に形成された第2導電型の第2半導体領域、上
記第1半導体領域と第2半導体領域との間の上記
基板上に第1の絶縁膜を介して形成された第1の
電極、上記第2半導体領域上に第2の絶縁膜を介
して形成された第2の電極から成り、上記互いに
離間された第1半導体領域および第2半導体領域
の両端部とそれら両端部間上に形成される上記第
1の絶縁膜および第1の電極とでスイツチング
MISFETを構成し、上記第1半導体領域をビツ
トラインに、上記第1の電極をワードラインにそ
れぞれ電気的接続するように成し、上記第2半導
体領域と上記第2の絶縁膜および第2の電極とで
MIS構造の容量素子を構成し、かつ上記ビツトラ
インには、上記MIS構造の容量素子にストアされ
るべき信号電圧が印加されるように成し、上記第
2の電極には、上記第2導電型の第2半導体領域
の表面がより第2導電型化しようとするような極
性をもつ電圧を印加するように成したことを特徴
とする1トランジスタ型メモリセルとするもので
ある。 In order to achieve the above object, according to the present invention,
a semiconductor substrate of a first conductivity type; a first semiconductor region of a second conductivity type selectively formed on the surface of the substrate; a second conductivity type selectively formed on the surface of the substrate apart from the first semiconductor region; a second semiconductor region of the mold, a first electrode formed on the substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region via a first insulating film, and a second electrode formed on the second semiconductor region. a second electrode formed through an insulating film, the first insulating film formed between both ends of the first semiconductor region and the second semiconductor region spaced apart from each other; and Switching with the first electrode
A MISFET is configured, the first semiconductor region is electrically connected to a bit line, the first electrode is electrically connected to a word line, and the second semiconductor region, the second insulating film, and the second electrode are electrically connected to each other. Tode
A capacitive element having an MIS structure is configured, and a signal voltage to be stored in the capacitive element having the MIS structure is applied to the bit line, and the second conductivity type is applied to the second electrode. The one-transistor type memory cell is characterized in that a voltage having a polarity such that the surface of the second semiconductor region is more likely to be of the second conductivity type is applied thereto.
以下、実施例にそつて図面を参照し、本発明を
具体的に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to embodiments and drawings.
第1図は本発明に係るメモリ・セルを説明する
ための断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a memory cell according to the present invention.
p型基板1上に薄いSiO2膜2を介して導電性
多結晶ポリシリコン6を形成し、これをゲート電
極とし、基板電位VSS(例えば−5V)と異なる
p型基板をn型化するような電圧VDD(例えば+
12V)を上記ゲート電極6に印加して、この電極
下の基板表面に誘起チヤンネル層を形成するよう
にしたストア用MIS容量と、ドレイン3、ソース
4および導電性多結晶ポリシリコンで構成された
ゲート7からなるスイツチングMISFETとから
なる1トランジスタ型メモリ・セルにおいて、本
発明は、読み出し電圧を増大せしめるために上記
ストア用MIS容量をデイプレツシヨンモードの
MIS容量とする。このため、上記ゲート電極6下
の基板1の表面にn型不純物をイオン打ち込み法
によつて打ち込みn-層5を形成する(nチヤン
ネルMISFETとした場合)。 A conductive polycrystalline silicon 6 is formed on a p-type substrate 1 via a thin SiO 2 film 2, and this is used as a gate electrode to convert the p-type substrate, which has a different substrate potential from V SS (for example, -5V), into an n-type. voltage V DD (e.g. +
12V) is applied to the gate electrode 6 to form an induced channel layer on the substrate surface under this electrode, and a storage MIS capacitor consisting of a drain 3, a source 4, and conductive polycrystalline silicon. In a one-transistor memory cell consisting of a switching MISFET consisting of a gate 7, the present invention puts the storage MIS capacitor in depletion mode in order to increase the read voltage.
Let it be MIS capacity. For this purpose, an n-type impurity is implanted into the surface of the substrate 1 under the gate electrode 6 by ion implantation to form an n - layer 5 (in the case of an n-channel MISFET).
製造方法は、通常のデイプレツシヨン型
MISFETの場合と同じく、例えば、ゲート酸化
膜を形成した後、このゲート酸化膜を通してこの
MIS容量のゲート直下の基板表面に選択的にn型
不純物をイオン打ち込み法により導入する。その
後、ゲート酸化膜上に多結晶シリコン層を形成し
て、MIS容量のゲート、スイツチングMISEFTの
ゲートを構成し、このゲートをマスクとしてn型
不純物を拡散することによつてソース、ドレイン
を形成するものである。 The manufacturing method is the usual depression type.
As in the case of MISFET, for example, after forming a gate oxide film, this
N-type impurities are selectively introduced into the substrate surface directly under the gate of the MIS capacitor by ion implantation. After that, a polycrystalline silicon layer is formed on the gate oxide film to form the gate of the MIS capacitor and the gate of the switching MISEFT, and the source and drain are formed by diffusing n-type impurities using this gate as a mask. It is something.
実施例において、ゲート電極を導電性多結晶シ
リコン層を用いたのは、MISEFTのゲート電極
はワードラインを構成し、MIS容量は電源ライン
を構成するものであり、これらに対して、
MISFETのソース4に接続されるビツトライン
を第2図に示すように上記ワードライン、および
電源ラインに対して直交するように配さなければ
ならないため、このビツトラインをAl配線層と
する必要があるからである。このAl配線層は、
CVD等による酸化膜により導電性多結晶シリコ
ン膜と絶縁され、ワードライン等に対して電気的
に分離して直交させることができる。 In the example, the reason why a conductive polycrystalline silicon layer is used for the gate electrode is that the gate electrode of MISEFT constitutes a word line, and the MIS capacitor constitutes a power supply line.
Since the bit line connected to the source 4 of the MISFET must be arranged perpendicular to the word line and power supply line as shown in Figure 2, it is necessary to use an Al wiring layer for this bit line. It is. This Al wiring layer is
It is insulated from the conductive polycrystalline silicon film by an oxide film formed by CVD or the like, and can be electrically isolated from and orthogonal to a word line or the like.
以上の構成の本発明によれば、下記の理由でそ
の目的が達成できる。 According to the present invention having the above configuration, the object can be achieved for the following reasons.
ストア電圧VSの“1”レベルをVDDとし、
“0”レベルを0Vとすると、ビツトラインBLに
得られる最大電位差ΔVは、エンハンスメント型
MIS容量を用いた従来のメモリ・セルの場合を(1)
式に示し、本発明によるものを(2)式に示す。これ
らの式において、CSはMIS容量値、CBはビツト
ラインの寄生容量値であり、QSTはMIS容量に蓄
積された電荷量である。また、VTはMISFETの
しきい値電圧である。 Let the “1” level of the store voltage V S be V DD ,
If the “0” level is 0V, the maximum potential difference ΔV obtained on the bit line BL is the enhancement type
In the case of a conventional memory cell using MIS capacity (1)
The formula according to the present invention is shown in formula (2). In these equations, C S is the MIS capacitance value, C B is the parasitic capacitance value of the bit line, and Q ST is the amount of charge accumulated in the MIS capacitance. Further, V T is the threshold voltage of the MISFET.
ΔV1nax=QST/CS+CB=CS(VDD−VT)
/CS+CB(1)
ΔV2nax=QST/CS+CB=CS(VDD+VT)
/CS+CB(2)
したがつて、本発明による読み出し電圧ΔV2
は、従来の読み出し電圧ΔV1に比して(3)式に示
すように改善される。ΔV 1nax = Q ST / C S + C B = C S (V DD - V T )
/C S +C B (1) ΔV 2nax =Q ST /C S +C B =C S (V DD +V T )
/C S +C B (2) Therefore, the read voltage ΔV 2 according to the invention
is improved compared to the conventional read voltage ΔV 1 as shown in equation (3).
ΔV2/ΔV1=VDD+|VT|/VDD−VT (3)
ただし、通常ストア電圧VSはVDDより大きく
することはないから実質的には(4)式に示すように
改善される。ΔV 2 /ΔV 1 = V DD + |V T |/V DD −V T (3) However, since the store voltage V S is not normally made larger than V DD , it is practically as shown in equation (4). will be improved.
ΔV2/ΔV1=VDD/VDD−VT (4)
なお、上式(1)〜(4)においては、ストア電圧によ
つて変化するMISFETのドレイン接合容量を省
略して説明するものである。ΔV 2 /ΔV 1 = V DD /V DD −V T (4) In the above equations (1) to (4), the drain junction capacitance of MISFET, which changes depending on the store voltage, is omitted from the explanation. It is.
すなわち、本発明によれば、ビツトラインに印
加される信号電圧(VS)(状報電圧)が+VDDボ
ルト(“1”レベル)と0ボルト(“0”レベル)
である場合、メモリセルのMIS容量のゲート電極
6とn-層5との間に印加される電圧は、ゲート
電極6が基準電位(アース電位)に対し予め+V
DDボルトにバイアスされているので、VS=+VD
Dボルトのときに0ボルトとなり、VS=0ボルト
のときに+VDD(ゲート電極6がn-層5をさら
にn型化する方向の極性をもつ電圧)となり、こ
のときのMIS容量に蓄積される電荷QSTはn-層
によつてMIS容量のしきい値電圧が従来のVTHE
からVTHDに変化しているから、しきい値電圧の
影響を受けることなく、QST=CSVDDとなり、
蓄積できる電荷量を従来のものCS(VDD−VTH
E)より増加させることができる。このとき、
MIS容量の容量対電圧特性(C−V特性)は、上
記ゲート電極6へのバイアス電圧のために容量変
化のの少ない領域にあるので、信号電圧変化によ
る蓄積電荷量を一層大きくすることができる。 That is, according to the present invention, the signal voltage (V S ) (report voltage) applied to the bit line is +V DD volts (“1” level) and 0 volts (“0” level).
In the case of
Since it is biased to DD volts, V S = +V D
When the voltage is D volts, it becomes 0 volts, and when V S = 0 volts, it becomes +V DD (voltage with a polarity in the direction that the gate electrode 6 further changes the n - layer 5 to n-type), and the voltage is accumulated in the MIS capacitance at this time. The charge Q
Since it changes from to V THD , Q ST = C S V DD without being affected by the threshold voltage.
The amount of charge that can be stored is compared to the conventional one C S (V DD −V TH
E ) can be increased. At this time,
The capacitance versus voltage characteristic (C-V characteristic) of the MIS capacitor is in a region where there is little change in capacitance due to the bias voltage applied to the gate electrode 6, so the amount of accumulated charge due to a change in signal voltage can be further increased. .
これらのことは定性的には次のように説明され
る。 These matters can be explained qualitatively as follows.
第3図に示すように、書き込み電圧Vに対する
蓄積電荷Qは、MIT容量がエンハンスモードの
場合は、チヤンネル誘起に要する電圧、すなわち
しきい値電圧VTHE分だけストア電圧に損失があ
るから、曲線l1に示すようになる。これに対し
て、デイプレツシヨンモードの場合は、この曲線
l1が最大ストア電圧VDD+|VTHD|まで平行移
動した曲線l2となる。このため最大ストア電荷は
Q2と増大するものである。これらのことは
MISFETのゲート電圧−ドレイン電流特性から
容易に理解されよう。 As shown in Figure 3, when the MIT capacitor is in enhancement mode, the accumulated charge Q with respect to the write voltage V is curved because there is a loss in the store voltage by the voltage required for channel induction, that is, the threshold voltage V THE . l It becomes as shown in 1 . On the other hand, in depression mode, this curve
The curve l 2 is obtained by moving l 1 in parallel to the maximum store voltage V DD + |V THD |. Therefore, the maximum stored charge is
Q2 . These things are
This can be easily understood from the gate voltage-drain current characteristics of MISFET.
本発明は前記実施例に限定されず、以下のよう
な他の実施例においても同様な効果を得ることが
できる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and similar effects can be obtained in other embodiments as described below.
例えば、n型基板を用いてpチヤンネル型
MISFETでメモリセルを構成してもよい。 For example, using an n-type substrate to create a p-channel type
The memory cell may be configured with MISFET.
この場合、MIS容量を構成するゲート電極に
は、n型基板をp型化するような極性の電圧、例
えば−12Vを印加するものとする。本発明におい
ては、MIS容量をデイプレツシヨン化する手段は
何んであつてもよく、またチヤンネル層下のp+
領域を形成する方法は何んであつてもよい。さら
に、MISFET、MIS容量のゲート電極はAlで層構
成してもよいが、二重配線構造としなければなら
ないことに注意しなければならない。さらに、そ
の配線パターンは種々の変形を採ることができる
ものである。 In this case, a voltage with a polarity that changes the n-type substrate to p-type, for example, -12V, is applied to the gate electrode constituting the MIS capacitor. In the present invention, any means for depleting the MIS capacitance may be used, and the p +
Any method may be used to form the regions. Furthermore, although the gate electrodes of MISFETs and MIS capacitors may be composed of layers of Al, it must be noted that they must have a double wiring structure. Furthermore, the wiring pattern can be modified in various ways.
第1図は本発明の一実施例に従つたメモリセル
の断面図、第2図は1トランジスタ型メモリ・セ
ルの回路図、第3図は本発明を説明するための特
性図である。
1……基板、2……SiO2膜、3……ドレイ
ン、4……ソース、5……チヤンネル領域、6,
7……ゲート電極。
FIG. 1 is a sectional view of a memory cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a one-transistor type memory cell, and FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining the present invention. 1...Substrate, 2...SiO 2 film, 3...Drain, 4...Source, 5...Channel region, 6,
7...Gate electrode.
Claims (1)
択的に形成された第2導電型の第1半導体領域、
上記第1半導体領域から離間して上記基板表面に
選択的に形成された第2導電型の第2半導体領
域、上記第1半導体領域と第2半導体領域と間の
上記基板上に第1の絶縁膜を介して形成された第
1の電極、上記第2半導体領域上に第2の絶縁膜
を介して形成された第2の電極から成り、上記互
いに離間された第1半導体領域および第2半導体
領域の両端部とそれら両端部間上に形成される上
記第1の絶縁膜および第1の電極とでスイツチン
グMISFETを構成し、上記第1半導体領域をビ
ツトラインに、上記第1の電極をワードラインに
それぞれ電気的接続するように成し、上記第2半
導体領域と上記第2の絶縁膜および第2の電極と
でMIS構造の容量素子を構成し、かつ上記ビツト
ラインには、上記MIS構造の容量素子にストアさ
れるべき信号が印加されるように成し、上記第2
の電極には、上記第2導電型の第2半導体領域の
表面がより第2導電型化しようとするような極性
をもつ電圧を印加するように成したことを特徴と
する1トランジスタ型メモリセル。1 a first conductivity type semiconductor substrate; a second conductivity type first semiconductor region selectively formed on the surface of the substrate;
a second semiconductor region of a second conductivity type selectively formed on the surface of the substrate apart from the first semiconductor region; a first insulating region on the substrate between the first semiconductor region and the second semiconductor region; a first electrode formed through a film, and a second electrode formed on the second semiconductor region through a second insulating film, the first semiconductor region and the second semiconductor spaced apart from each other; A switching MISFET is configured by both ends of the region, the first insulating film and the first electrode formed between the two ends, and the first semiconductor region is used as a bit line, and the first electrode is used as a word line. The second semiconductor region, the second insulating film, and the second electrode constitute a capacitive element of an MIS structure, and the bit line has a capacitor of the MIS structure. a signal to be stored in the element is applied to the second element;
A one-transistor memory cell characterized in that a voltage having a polarity such that the surface of the second semiconductor region of the second conductivity type is more likely to become the second conductivity type is applied to the electrode. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2429981A JPS56124260A (en) | 1981-02-23 | 1981-02-23 | 1-transistor type memory cell |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2429981A JPS56124260A (en) | 1981-02-23 | 1981-02-23 | 1-transistor type memory cell |
Related Parent Applications (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPS56124260A JPS56124260A (en) | 1981-09-29 |
JPS6113389B2 true JPS6113389B2 (en) | 1986-04-12 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2429981A Granted JPS56124260A (en) | 1981-02-23 | 1981-02-23 | 1-transistor type memory cell |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS56124260A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61145395U (en) * | 1985-02-26 | 1986-09-08 | ||
JPH0260982U (en) * | 1988-10-27 | 1990-05-07 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2507292B2 (en) * | 1984-09-14 | 1996-06-12 | 株式会社東芝 | Dynamic memory cell |
-
1981
- 1981-02-23 JP JP2429981A patent/JPS56124260A/en active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61145395U (en) * | 1985-02-26 | 1986-09-08 | ||
JPH0260982U (en) * | 1988-10-27 | 1990-05-07 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPS56124260A (en) | 1981-09-29 |
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