JPS61267995A - Mosダイナミツクメモリ装置 - Google Patents

Mosダイナミツクメモリ装置

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JPS61267995A
JPS61267995A JP61104817A JP10481786A JPS61267995A JP S61267995 A JPS61267995 A JP S61267995A JP 61104817 A JP61104817 A JP 61104817A JP 10481786 A JP10481786 A JP 10481786A JP S61267995 A JPS61267995 A JP S61267995A
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mos
node
mos transistor
threshold
transfer gate
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JP61104817A
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Isao Ogura
庸 小倉
Kazunori Ouchi
大内 和則
Fujio Masuoka
富士雄 舛岡
Toru Furuyama
古山 透
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は1トランジスタ/メモリセル型のMOSダイ
ナミックメモリ装置に関する。
(従来の技術) 近年、メモリ技術は高集積化の方向に進んでいる。これ
に伴って、メモリセルの小形化も進み、データ線に得ら
れる出力信号は小さくなり、センス回路としても微小信
号を高感度に検出するものが必要となっている。
従来、知られている高感度センス回路を利用したMOS
ダイナミックメモリの一例を第1図に示す0図において
、BAがセンス回路であって、一対のMOSトランジス
タQst t Q10  のゲート、ドレインを交差接
続し、共通接続したソースに信号へを入れて制御するよ
うになっている。センス回路8Aの2つのノード入、B
はそれぞれトランスファゲート用MOSトランジスタQ
*−Q−のソースに接続され、これらトランジスタQt
=Q−tのドレインがそれぞれデータ線d1 y dM
に接続されている。それぞれのデータ線dt * ’t
には、例えば16にピットのダイナミックRAMでは6
4個のメモリセルと1個のダミーセルが接続されている
0メモリセルはIWiのMOSトランジスタと1個のキ
ャパシタとからなり・図では便宜上、各データ線dly
 d!にそれぞれ1個のメモリセルM、M!を示しであ
る。
また1ダミ一セルDM1.DM、は基本的にメモリセル
と同様であるが、キャパシタの容量をメモリセルのそれ
より小さくシ、これに書込み用MOSトランジスタを付
加したものである。各データ線d1゜d、には更にプリ
チャージ用トランジスタQts*(&sが接続されてい
る。このプリチャージ用MOSトランジスタQra t
 Qaaはトランスファゲート用MOSトランジスタQ
□t t Qtt  がオンのとき、それぞれセンス回
路SAの7−ドA、Bに接続される。即ち、このとき、
センス回路8Aはプリチャージ用MOSトランジスタQ
tsyQtsを負荷とするバランス形7リツプフロツプ
と、して働くことになる。
この動作を第2図のタイムチャートを用いて説明すると
次のとおりである。なお、MOSトランジスタは全てn
チャンネル中エンハンスメントをトシ、’ME源はVD
D=12V、VSs=OV 、M板N イアスVBB=
−5vで、信号は高レベルを1”、低レベルを0” と
する。まず、プリチャージ期間t。
〜t1において、信号ψ1.ψ1.ψ、を1”とし、デ
ータ線d1 # d!およびセンス回路SAのノードA
Bを信号ψ。(通常V)n)のレベルにまでプリチャー
ジする。なお、信号ψ重、ψ、の1” レベルは電源■
DD より十分大きい値に設定する。またこの期間に信
号ψDWを1”としてダミーセル馬。
異にはVss=QVの電位を書込む。そして、ψ1が“
0”になった後、φDIFも0”となり、1本の路線、
例えばWIIllとこれと反対側のダミーセル脱出し線
ψDR,が選択されてそれぞれ1”になると、メモリセ
ルM1とダミーセルDM、の内容がそれぞれデータ線d
1 とd、に出てくる。このとき、信号φ、は電源VD
D よりも高い電圧状態にあり、データ線d1 s d
!上に現われた微小な電位変化はそれぞれトランスファ
ゲート用MOSトランジスタQ1* v Qttを介し
てノードA、Bに転送される。
その後、信号ψpが”O”となってセンス回路SAが活
性化される。このとき、ノードA、Hの電位差はMOS
トランジスタQ、、 、 Q□ の導電率の差となり、
ノードA、Bの放電速度に差が生じる。
この差によってノードA、Bの電位差は時間と共に大き
くなる。即ち、正帰還がかかって、例えば第3図に示す
ようにノードA〆1”、ノードAL”0”が現われる。
この正帰還は一方のノードBの電位がMOSトランジス
タのしきい値V、以下になったときに止まり、ノードA
の1”レベルはそのIIEHに保持され、ノードBの0
” レベルはoVになるまで下がる。この場合、トラン
スファゲート用MOSトランジスタQ口tQttは、m
 号% t)’″O″になる同期してψ、がVDIIよ
り十分高い状態からVDD付近まで低下する。従って一
方のMOSトランジスタQ1.は”1”状態になってい
るノードAとデータ線d1とを電気的に切離してデータ
線d8の電位低下を防止するバリアとして働き、メモリ
セルへの1”レベルの再書込みi!王の低下を防止して
いる。また、もう一方のMOSトランジスタQnは01
1状態のノードBとデータ線d、とを電気的に接続した
状態に保ち、データ線d、の電荷をセンス回路SAのM
OSトランジスタQ鵞重を介して放電する。こうして、
特別な再書込み回路を製せず、再書込みを行うようにな
っている。
ところで、このような放電形のセンス回路の場合、上述
のように7−ドA、Bは共に放電されるため〜センス後
に1”となったレベルがプリチャージレベルより低下す
ることが問題となる。第3図はその様子を示しているが
、これはデータ線寄生容量約0.55Pr、メモリセル
容量0.054PF、ダミーセル容量0.019PFの
場合に、ブリ°チャージレベルを12Vとし、データ線
dI側の10.5Vが記憶内容として書込まれたメモリ
セルとデータ線d、側のダミーセルとをセンスしたとき
の状態を電子計算機シミュレーションにより求めたもの
である。図から明らかなように、″1tルベルのデータ
線は12Vから8.8vまで下がっている。この場合、
メモリセルへの再書込み電圧は8.8vとなる。
従って、センス回路としては8.8vの再書込み量でも
十分に”1” としてセンスできるような感度を持たな
ければならない。また感度が十分でないとすると、その
分だけメモリセルの容量を大きくしなければならず、こ
のことはメモリセルサイズの増大、メモリチップサイズ
の増大につながり1当然製造コストの上昇をもたらす。
更に、再書込み電圧が低いことは製品の信頼性に大きく
影響する。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は上記した点に鑑みてなされたもので、再書込
みの1”レベルの低下を防止することを目的とするもの
である。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明に係るMOSダイナミックメモリ装置は、一対の
データ線と、この一対のデータ線それぞれに接続された
複数のメモリセルおよびダミーセルと、前記一対のデー
タ線それぞれに接続されたプリチャージ用MOSトラン
ジスタと、一対のMOSトランジスタのゲートとドレイ
ンを交差接続したセンス回路と、このセンス回路の各ノ
ードと前記一対のデータ線との間にそれぞれ接続された
トランスファゲート用MOSトランジスタとを備え、前
記トランスファゲート用MOSトランジスタのしきい値
を前記プリチャージ用MOSトランジスタのしきい値よ
りも大きくしたことを特徴とするものである。
(作用) 本発明によれば、トランスファゲート用MOSトランジ
スタのしきい値をプリチャージ用MOSトランジスタの
しきい値よりも大きくしたため、センス時に1”レベル
側のトランスファゲート用MOSトランジスタを非導通
状態とすることができる。
(実施例) 以下に本発明の一実施例を図面を用いて説明する。本実
施例のMOSダイナミックメモリ装置の基本的な構成は
第1図のものと同様である。ただし、トランス7アーゲ
ート用MOSトランジスタQ1* e Qmt  のし
きい値VT を他のMOSトランジスタのそれより高く
する。いま、イオン注入法を利用してトランスファゲー
ト用MOSトランジスタ% * Qttのチャネル領域
にホロンを打込み、他のMOSトランジスタのしきい値
1vに対して1これらトランスファゲート用MOSトラ
ンジスタQtt t Q箆のしきい値を約3vにした場
合につI/)で考える。このとき、バックバイアス効果
により1しきい値はみかけ1約4.5vになる。
先に説明したと同様のデータ読出し動作により、センス
回路SAの一方のノードAが1”、他方ノ7−ドBが0
”になったとする0このとき1ノ一ド人の電位Vム= 
V (1)は第3図より8.6vであるOまだ、トラン
スファゲート用MOSトランジスタQ、ノケ)電位は、
信号ψ、によりセンス回路8Aが活性化されるとVψ、
=12Vとなる。従って、このトランスファゲート用M
OSトランジスタQ1゜か1 は、ゲートφソース間電EE♂、4vであってしきい値
4.5vより小さいから、非導通状態に保たれる。
このため、ノードCの電位、即ちデータ線d1の電位は
殆んど低下することなく、センス動作開始前の状態を保
持する。この様子を第3図に破線で示しである。
他方、″0”となったノードB側は、ノード電位VBが
8vになると、トランスファゲート用MOSトランジス
タq、のゲート・ソース間電圧が基板バイアス効果を考
慮したしきい値に達し、このMOSトランジスタQ0は
導通する。そして、ノードBの電位が低下するに従って
MOSトランジスタの導通状態は深くなり、ノードDの
電位、即ちデータ線d、の電位が次第に低下し、Ovま
で下がる。
以上のようにして、再書込みの1”しセルの低下を防止
することができる。従って、センス回路の感度が同じで
あればメモリセルの容量を従来より小さくすることがで
きる。より具体的に説明すると、この実施例では1”レ
ベル側のデータ線電位をVDD=12Vに保持すること
ができ、メモリセルへの書込み量は、メモリセルのMO
Sトランジスタのしきい値約1.5v分だけ下がった1
0.5Vである。従来の再書込み量が9vであったとす
ると、この実施例のものでは従来より約17%相当込み
量が増加している。従って、従来と同じセンスマージン
を保証するとすれば、メモリセルの容量を約17−小さ
くすることができる。
このことは、メモリセルの面積の縮小に直接つながり、
例えば従来、メモリセルサイズが14.51tnX30
.5μmでメモリセルのキャパシタ面積が112μmで
あったものが1メモリセルサイズを14.5gmX29
.0μm1メモリセルのキャパシタ面積を92μm”に
するこ七ができる。そして、メモリチップ内の他の内部
信号発生回路やデコーダを同じに作ったとして、従来の
チップサイズが3.11111X5.77鶴であったも
のを3.1 tm X 5.57mにすることができ、
メモリチップ面積にして約3.5%の縮少になる。
また、メモリセルサイズやメモリチップサイズを従来と
同じにすれば、1”に対するセンスマージンは1”書込
み量が増えた分だけ改善され、ダイナミックRAMに必
然的に付匣するチャージ・ディティに対するマージンも
大きく改善され、製品の信頼性は向上する。
なお、以上の説明では、トランスファゲート用MOSト
ランジスタのしきい値を高くする手段として、チャネル
領域へのボロンのイオン注入法を挙げたが、ゲート酸化
膜を厚くすることでもしきい値を上げることができる。
特に最近は多層配線技術が進歩し、シリコンゲート・プ
ロセスでは二層のポリシリコン膜を用いる方法が一般的
になりつつある。既に商品化された16にダイナミック
RAMでは実際に二層構造ポリシリコンによるメモリセ
ルが用いられており、トランスファゲート用MOSトラ
ンジスタについて、他のM’08 トランジスタより厚
いゲート酸化膜とすることは極めて容易である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、′1”レベル側のデータ線電位の低下
を防ぎ、再書込みの′l”レベルの低下を防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術およびこの発明を説明するためのMO
8ダイナミックR,AMの一例を示す図、第2図はその
動作タイミングチャート、第3図は同じくセンス動作開
始後の各ノード電位変化の様子を示す図である。 dl * ’t・・・データ線 Ml、M、・・・メモリセル D M * −D M t・・・ダミーセルSA・・・
センス回路 Qx*e Q*t −)ランスファゲート用MOSトラ
ンジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 一対のデータ線と、この一対のデータ線それぞれに接続
    された複数のメモリセルおよびダミーセルと、前記一対
    のデータ線それぞれに接続されたプリチャージ用MOS
    トランジスタと、一対のMOSトランジスタのゲートと
    ドレインを交差接続したセンス回路と、このセンス回路
    の各ノードと前記一対のデータ線との間にそれぞれ接続
    されたトランスファゲート用MOSトランジスタとを備
    え、前記トランスファゲート用MOSトランジスタのし
    きい値を前記プリチャージ用MOSトランジスタのしき
    い値よりも大きくしたことを特徴とするMOSダイナミ
    ックメモリ装置。
JP61104817A 1986-05-09 1986-05-09 Mosダイナミツクメモリ装置 Granted JPS61267995A (ja)

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JPH0156474B2 JPH0156474B2 (ja) 1989-11-30

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5287328A (en) * 1975-12-29 1977-07-21 Mostek Corp Dynamic random access memory

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5287328A (en) * 1975-12-29 1977-07-21 Mostek Corp Dynamic random access memory

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