JPS6161293A - ダイナミツクメモリ装置 - Google Patents
ダイナミツクメモリ装置Info
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- JPS6161293A JPS6161293A JP59183074A JP18307484A JPS6161293A JP S6161293 A JPS6161293 A JP S6161293A JP 59183074 A JP59183074 A JP 59183074A JP 18307484 A JP18307484 A JP 18307484A JP S6161293 A JPS6161293 A JP S6161293A
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- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
- G11C11/401—Digital 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
- G11C11/4063—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing
- G11C11/407—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing or timing for memory cells of the field-effect type
- G11C11/4074—Power supply or voltage generation circuits, e.g. bias voltage generators, substrate voltage generators, back-up power, power control circuits
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Dram (AREA)
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕 ′
本発明は、ダイナミックメモリ装置に関し特にダイナミ
ックMO8RAMのメモリセルプレートと基板電位に関
するものである。
ックMO8RAMのメモリセルプレートと基板電位に関
するものである。
従来より、ダイナミックMOS RAM lこは、高集
積可能な1トランジスタ、1キヤパシター(以下1Tr
−10と称する)型セルが多用されている。第1図に
、その代表的断面図を示す0図中、(1)は、ビット線
電極、(2)はワード線電極、(3)はセlレプレート
電極、(4)は拡散層、(5) 、 (6)は酸化膜、
(7)はストレージノード、(8)は基板である。(1
) + (2) l (4) t(6)で、MOS)ラ
ンジスタを(3) t (a) * (7)でMO8容
量を構成している。
積可能な1トランジスタ、1キヤパシター(以下1Tr
−10と称する)型セルが多用されている。第1図に
、その代表的断面図を示す0図中、(1)は、ビット線
電極、(2)はワード線電極、(3)はセlレプレート
電極、(4)は拡散層、(5) 、 (6)は酸化膜、
(7)はストレージノード、(8)は基板である。(1
) + (2) l (4) t(6)で、MOS)ラ
ンジスタを(3) t (a) * (7)でMO8容
量を構成している。
通常、セルプレート電極は、GND(又は電源電圧)I
こ接続される。I Tr −I C型セルは、ストレー
ジノード(7)の反転層に電荷を蓄積するため島等価回
路は第2図の様になる。図中、(9)はMO8容量、α
Oは反転層と基板(8)間の接合容量である。−f:、
の他は、第1図と同じである。通常、MO8容量(9)
に対。
こ接続される。I Tr −I C型セルは、ストレー
ジノード(7)の反転層に電荷を蓄積するため島等価回
路は第2図の様になる。図中、(9)はMO8容量、α
Oは反転層と基板(8)間の接合容量である。−f:、
の他は、第1図と同じである。通常、MO8容量(9)
に対。
する接合容量00の比は約2割である。
さて、ダイナミックRAMの大容量化と伴に、セル面積
は、縮小し、MO8容i (9) 、 (1(Iは減少
する。
は、縮小し、MO8容i (9) 、 (1(Iは減少
する。
これに対して)蓄積容量を確保するために、セルプレー
ト下の酸化膜を薄膜にする試みがなされている。しかし
、その薄膜化と伴に、その耐圧は減小し、信頼性の低下
をまねている。この改善策として、セルプレート(3)
の電位をストレージノード(7)に書込まれる電位の半
分にするという手段がある。この場合、ゲート酸化膜(
6)に加わる電圧が半分(こなりその耐圧は大きく改善
されることになる。
ト下の酸化膜を薄膜にする試みがなされている。しかし
、その薄膜化と伴に、その耐圧は減小し、信頼性の低下
をまねている。この改善策として、セルプレート(3)
の電位をストレージノード(7)に書込まれる電位の半
分にするという手段がある。この場合、ゲート酸化膜(
6)に加わる電圧が半分(こなりその耐圧は大きく改善
されることになる。
しかしながら、電源電°圧が5v単一のダイナミックR
AMの場合、書込み電圧の半分の電位を実現する手段と
して、第8図に示される抵抗分割や、第4図に示される
MOS )ランジスタ分害M等があるが、いずれも、ダ
イナミックRAMのスタンドパイ電流の制限や、トラン
ジスタサイズの制限から、出力抵抗は、必然的に高くな
る。
AMの場合、書込み電圧の半分の電位を実現する手段と
して、第8図に示される抵抗分割や、第4図に示される
MOS )ランジスタ分害M等があるが、いずれも、ダ
イナミックRAMのスタンドパイ電流の制限や、トラン
ジスタサイズの制限から、出力抵抗は、必然的に高くな
る。
近年、主流となっている基板電圧をチップの内部で発生
するダイナミックRAMの場合、セルプレートがGND
や、電源に対して電気的に高抵抗になる時、メモリセル
情報を損失しまう欠点がある。
するダイナミックRAMの場合、セルプレートがGND
や、電源に対して電気的に高抵抗になる時、メモリセル
情報を損失しまう欠点がある。
以下、上記欠点について詳しく説明する。
通常、基板電圧は、第6図に示すチャージポンプ回路が
発生している0図中θ→は、MOSトランジスタ、(2
)は容量、Q・は発振器、VBBは基板電圧を示してい
る。チャージポンプ回路は、既成概念である故、詳しい
説明は省略するが、この回路で作られる電圧’/BBは
、外部電源で作られる電圧と異り、言わば電気的にフロ
ーティングで、容量結合等により、変動を受けやすい。
発生している0図中θ→は、MOSトランジスタ、(2
)は容量、Q・は発振器、VBBは基板電圧を示してい
る。チャージポンプ回路は、既成概念である故、詳しい
説明は省略するが、この回路で作られる電圧’/BBは
、外部電源で作られる電圧と異り、言わば電気的にフロ
ーティングで、容量結合等により、変動を受けやすい。
ダイナミックRAMの動作は、言わば充放電の繰り返え
しであり、多数のトランジスタに付随する接合容量を一
度に、充放電する時、基板電位は、その接合容量の容量
結合で、変動する。
しであり、多数のトランジスタに付随する接合容量を一
度に、充放電する時、基板電位は、その接合容量の容量
結合で、変動する。
第6図は、ダイナミックRAM動作中の基板電位の代表
的波形図を示している6図中、WLは、ワード線信号B
Eは、センス信号、VBBは基板電圧を示している。
的波形図を示している6図中、WLは、ワード線信号B
Eは、センス信号、VBBは基板電圧を示している。
外部π肩信号立下り後、ワード線WLが立上り、メモリ
七ルの情報がビット線に伝わる。この後、センス信号B
Eが立上り、ビット線をセンスする。
七ルの情報がビット線に伝わる。この後、センス信号B
Eが立上り、ビット線をセンスする。
この時、通常のダイナミックRAMでは、全ビット線が
一度にセンスされるtこめ、それに付随する大きな接合
容量の電荷が放電され、その容量結合で、基板電位VB
Bは負電位の方向(こ変動を受ける。次;こ外部孔As
信号が立上ると、ワード線WLが、立下り、その後、ビ
ット線が全てプリチャージされろ、この時、基板電位は
逆に、正電位の方向に変動を受ける。
一度にセンスされるtこめ、それに付随する大きな接合
容量の電荷が放電され、その容量結合で、基板電位VB
Bは負電位の方向(こ変動を受ける。次;こ外部孔As
信号が立上ると、ワード線WLが、立下り、その後、ビ
ット線が全てプリチャージされろ、この時、基板電位は
逆に、正電位の方向に変動を受ける。
第7図は、メモリ七ル部の電子に対するポテンシャル準
位を示している。8Nは、ストレージノード、WLはワ
ード線、BLはビット線を示す。
位を示している。8Nは、ストレージノード、WLはワ
ード線、BLはビット線を示す。
まず、変動前について説明する図中りは、低レベルの電
位が書込まれた場合で、その線まで、電子が詰っている
状態を示す。Hは、高レベルの電位が書込まれた場合で
、やはり、その線まで、電子が詰っている状態を示す、
そして、L、H状態の差が、蓄積電荷量に相等する。W
LのONは、ワード線が開いている時で、ストレジノー
ドに書込まれる高レベル但)まで、ボテンシャルが、下
ることが可能である。一方、OFFは、ワード線が閉じ
ている時で、ストレージノードとビット線をしゃ断して
いる。
位が書込まれた場合で、その線まで、電子が詰っている
状態を示す。Hは、高レベルの電位が書込まれた場合で
、やはり、その線まで、電子が詰っている状態を示す、
そして、L、H状態の差が、蓄積電荷量に相等する。W
LのONは、ワード線が開いている時で、ストレジノー
ドに書込まれる高レベル但)まで、ボテンシャルが、下
ることが可能である。一方、OFFは、ワード線が閉じ
ている時で、ストレージノードとビット線をしゃ断して
いる。
今、ヒツト線がセンスされて、低又は高レベルの信号が
、ストレージノードに蓄積されて、ワード線が閉じた時
、基板電位は、正電位へ変動するため、ストレージノー
ドの電位も、基板の変動電圧を第2図に示される接合容
量顛と、bios容量(9)の容量分割しただけ、正電
位へ変動する。この状態は第7図の変動後で示す様に、
低、高レベル共に、ポテンシャルが下ることになる。そ
して、次のサイクルで、ワード線が立上る時、ワード線
のポテンシャ/しは、変動前の高しペ/L/(H)まで
しか下らない故、変動後の読み出し電荷量は、スツチン
グで示す様に、減少する。この減少は1当然基板型位の
変動が大きい#1ど大きい。基板電位の変動の大きさは
、容量結合を生じろ接合容量と、基板自体のGND間や
電源間浮遊容量に依存する。即ち、その浮遊容量が大き
いほど、基板電位の変動は小さくなる。そして基板自体
の持つ浮遊容量は、GND線、電源線の拡散層の接合容
量、ビット線の接合容量を介したGND間の容量、スト
レージノードの接合容量を介したGND間の容量の総和
である。
、ストレージノードに蓄積されて、ワード線が閉じた時
、基板電位は、正電位へ変動するため、ストレージノー
ドの電位も、基板の変動電圧を第2図に示される接合容
量顛と、bios容量(9)の容量分割しただけ、正電
位へ変動する。この状態は第7図の変動後で示す様に、
低、高レベル共に、ポテンシャルが下ることになる。そ
して、次のサイクルで、ワード線が立上る時、ワード線
のポテンシャ/しは、変動前の高しペ/L/(H)まで
しか下らない故、変動後の読み出し電荷量は、スツチン
グで示す様に、減少する。この減少は1当然基板型位の
変動が大きい#1ど大きい。基板電位の変動の大きさは
、容量結合を生じろ接合容量と、基板自体のGND間や
電源間浮遊容量に依存する。即ち、その浮遊容量が大き
いほど、基板電位の変動は小さくなる。そして基板自体
の持つ浮遊容量は、GND線、電源線の拡散層の接合容
量、ビット線の接合容量を介したGND間の容量、スト
レージノードの接合容量を介したGND間の容量の総和
である。
その中で、大容量メモリでは、ストレージノードの接合
容量を介した容量が占める割合が、約半分と太きい。
容量を介した容量が占める割合が、約半分と太きい。
第2図のメモリ七ル等価回路で示す様に、基板のストレ
ージノードの接合容量を介したGND間のメモリセル1
個小すの容量は、接合容量QOとMO8容量(9)の直
列和であるが、接合容1Q(Iは、MO8容量(9)の
2割程度であるので、GND間の容量は、はぼ接合容[
0(Iに等しくなる。しかし、魯込み電圧の半分の電圧
を、セルプレートに印加する場合、セルプレートが、G
ND+こ対して電気的に、高抵抗になることは既に述べ
た。その場合、実効的をζGNDに対するへIO8容f
fi (9)の大きさが小さくなりMO8容量(9)が
無視できなくなる。その結果基板のストレージノードの
接合容量を介したGND flj (7) 71モリセ
tV 1個当り容量は、接合容量゛αOより大きく減少
する。
ージノードの接合容量を介したGND間のメモリセル1
個小すの容量は、接合容量QOとMO8容量(9)の直
列和であるが、接合容1Q(Iは、MO8容量(9)の
2割程度であるので、GND間の容量は、はぼ接合容[
0(Iに等しくなる。しかし、魯込み電圧の半分の電圧
を、セルプレートに印加する場合、セルプレートが、G
ND+こ対して電気的に、高抵抗になることは既に述べ
た。その場合、実効的をζGNDに対するへIO8容f
fi (9)の大きさが小さくなりMO8容量(9)が
無視できなくなる。その結果基板のストレージノードの
接合容量を介したGND flj (7) 71モリセ
tV 1個当り容量は、接合容量゛αOより大きく減少
する。
これにより、基板自体の浮遊容量は・減少し1ビツト線
の充放電による基板電位の変動は大きくなる。そしてそ
の変動の大きさは、2〜8倍にも達することがある。
の充放電による基板電位の変動は大きくなる。そしてそ
の変動の大きさは、2〜8倍にも達することがある。
以上の原因で、基板電位発生回路を内蔵し書込み電圧の
半分の電圧をセルプレートに印加する場合は、蓄積電荷
量を損失し、ダイナミックRAMの動作マージンを減少
させる欠点があった。
半分の電圧をセルプレートに印加する場合は、蓄積電荷
量を損失し、ダイナミックRAMの動作マージンを減少
させる欠点があった。
本発明は、上記のような従来のものの欠点を除去するた
め(こなされたもので、書込み電圧の半分の電圧をセル
プレートに印加しても(蓄積電荷量を損失せずに、ゲー
ト酸化膜の耐圧を向上できるダイナミックRAMを提供
することを目的としている。
め(こなされたもので、書込み電圧の半分の電圧をセル
プレートに印加しても(蓄積電荷量を損失せずに、ゲー
ト酸化膜の耐圧を向上できるダイナミックRAMを提供
することを目的としている。
以下、本発明の一実施例について説明する。第8図は、
本発明の一実施例で、図中の番号は、第2.8図と同等
である。セルプレートは、抵抗(2)。
本発明の一実施例で、図中の番号は、第2.8図と同等
である。セルプレートは、抵抗(2)。
亜により、書込み電圧の半分が与えられ、基板電位(8
)はGNHに固定されている。
)はGNHに固定されている。
基板が、GNDに固定されているので、基板電位の変動
はない、従って、蓄積電荷量の損失はなく、セルプレー
トの電位は、書き込み電圧の半分であるので、酸化膜の
耐圧を増大するダイナミックRAMを実現することがで
きる。
はない、従って、蓄積電荷量の損失はなく、セルプレー
トの電位は、書き込み電圧の半分であるので、酸化膜の
耐圧を増大するダイナミックRAMを実現することがで
きる。
通常のダイナミックRAMは負のスパイク電圧、負の入
力電圧に起因した周辺回路からメモリ化〜への電子の注
入を防ぐために、拡散層に対する逆バイアス電圧を基板
に与えている。基板をGNDに固定する場合、電子の注
入のおそれがあるが1その様な電子は基板深くを伝わる
ため、第9図に示す実施例の様に基板自体に電子に対す
る再結合中心の多い材質例えばP+層(ト)を使用し、
エピタキシャル等でP一層aηを成長させ表面に素子領
域を作れば、電子注入の問題は解消される。
力電圧に起因した周辺回路からメモリ化〜への電子の注
入を防ぐために、拡散層に対する逆バイアス電圧を基板
に与えている。基板をGNDに固定する場合、電子の注
入のおそれがあるが1その様な電子は基板深くを伝わる
ため、第9図に示す実施例の様に基板自体に電子に対す
る再結合中心の多い材質例えばP+層(ト)を使用し、
エピタキシャル等でP一層aηを成長させ表面に素子領
域を作れば、電子注入の問題は解消される。
又、第8図の実施例では、基板をGNDに接続したが5
v単一電源を限定しなければ、基板電圧を外部電源で与
えても同様の効果があることは言うまでもない。
v単一電源を限定しなければ、基板電圧を外部電源で与
えても同様の効果があることは言うまでもない。
以上の様に、本発明によれば基板を安定した電位にした
ので、セルプレートの電位を書込み電圧の半分にしても
基板電位の変動による蓄積電荷量の損失はなく、ゲート
酸化膜の耐圧が増大し、信頼性や動作マージンの大きい
ダイナミックRAMを実現することができる。
ので、セルプレートの電位を書込み電圧の半分にしても
基板電位の変動による蓄積電荷量の損失はなく、ゲート
酸化膜の耐圧が増大し、信頼性や動作マージンの大きい
ダイナミックRAMを実現することができる。
第1図は従来の1トランジスタlキヤパシタ型セルの断
面図、第2図は従来技術であるセルプレート電位をGN
Dにした場合のメモリ七ル部等価回路、第3図、支び第
4図は従来の書込み電圧の半分の電圧を出力する電源を
実現するための回路、第6図は従来からのチャージポン
プ回路、第6図は基板電位の変動を説明する波形図、第
7図は基板電位の変動がある時の蓄積電荷の損失を説明
する電子に対するポテンシャル図、第8図は本発明の一
実施例である書込み電圧の半分の電圧をセルプレートに
印加すると共に基板電位をGNDにした場合の1トラン
ジスタ1キヤパシタ型セルの断面図、第9図は本発明の
他の実施例であるエピタキシャル成長させた基板にセル
を作った場合の1トランジスタ1キヤパシタ型セルの断
面図である。 図中、(1)はビット線端子、(2)はワード線端子、
(3)はセルフレート端子、(4)はソース・ドレイン
拡散層、(s) 、 (a)はゲート酸化膜、(7)は
ストレージノード、(8)は基板、(9)はMO8容量
、αOは接合容量、aυ、(2)は抵抗体、α3はMO
S トランジスタ、αηはエピタキンヤル成長したP一
層、(至)はF+M板を示す。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
面図、第2図は従来技術であるセルプレート電位をGN
Dにした場合のメモリ七ル部等価回路、第3図、支び第
4図は従来の書込み電圧の半分の電圧を出力する電源を
実現するための回路、第6図は従来からのチャージポン
プ回路、第6図は基板電位の変動を説明する波形図、第
7図は基板電位の変動がある時の蓄積電荷の損失を説明
する電子に対するポテンシャル図、第8図は本発明の一
実施例である書込み電圧の半分の電圧をセルプレートに
印加すると共に基板電位をGNDにした場合の1トラン
ジスタ1キヤパシタ型セルの断面図、第9図は本発明の
他の実施例であるエピタキシャル成長させた基板にセル
を作った場合の1トランジスタ1キヤパシタ型セルの断
面図である。 図中、(1)はビット線端子、(2)はワード線端子、
(3)はセルフレート端子、(4)はソース・ドレイン
拡散層、(s) 、 (a)はゲート酸化膜、(7)は
ストレージノード、(8)は基板、(9)はMO8容量
、αOは接合容量、aυ、(2)は抵抗体、α3はMO
S トランジスタ、αηはエピタキンヤル成長したP一
層、(至)はF+M板を示す。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (4)
- (1)1Tr−1C型ダイナミックメモリセルにおいて
、そのセルプレートに書込み電圧の半分の電圧を与える
と共に、基板に、一定電圧を与えたことを特徴とするダ
イナミックメモリ装置。 - (2)基板に与える一定電圧が外部電源より与えられる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のダイナミ
ックメモリ装置。 - (3)基板に与える一定電圧をGNDにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載のダイナミックメモリ
装置。 - (4)素子領域を除く基板自体を、電子に対する再結合
中心の多い材質にしたことを特徴とする特許請求の範囲
第(3)項記載のダイナミックメモリ装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59183074A JPH0782753B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | ダイナミックメモリ装置 |
DE19853530777 DE3530777A1 (de) | 1984-08-31 | 1985-08-28 | Dynamische speichervorrichtung |
US06/771,023 US4712123A (en) | 1984-08-31 | 1985-08-30 | Dynamic memory device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59183074A JPH0782753B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | ダイナミックメモリ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6161293A true JPS6161293A (ja) | 1986-03-29 |
JPH0782753B2 JPH0782753B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=16129293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59183074A Expired - Lifetime JPH0782753B2 (ja) | 1984-08-31 | 1984-08-31 | ダイナミックメモリ装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4712123A (ja) |
JP (1) | JPH0782753B2 (ja) |
DE (1) | DE3530777A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02214323A (ja) * | 1989-02-15 | 1990-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | 適応型ハイパスフィルタ |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2655859B2 (ja) * | 1988-02-03 | 1997-09-24 | 株式会社日立製作所 | 半導体記憶装置 |
JPH0262073A (ja) * | 1988-08-26 | 1990-03-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体記憶装置 |
US5554883A (en) * | 1990-04-28 | 1996-09-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
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JPS5894190A (ja) * | 1981-11-27 | 1983-06-04 | Mitsubishi Electric Corp | Mosダイナミツクメモリ |
JPS59117258A (ja) * | 1982-12-24 | 1984-07-06 | Hitachi Ltd | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US424002A (en) * | 1890-03-25 | Fruit-grader | ||
US4240092A (en) * | 1976-09-13 | 1980-12-16 | Texas Instruments Incorporated | Random access memory cell with different capacitor and transistor oxide thickness |
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1984
- 1984-08-31 JP JP59183074A patent/JPH0782753B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-08-28 DE DE19853530777 patent/DE3530777A1/de not_active Withdrawn
- 1985-08-30 US US06/771,023 patent/US4712123A/en not_active Expired - Lifetime
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