JPS6188556A - 半導体メモリセル - Google Patents

半導体メモリセル

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JPS6188556A
JPS6188556A JP59210741A JP21074184A JPS6188556A JP S6188556 A JPS6188556 A JP S6188556A JP 59210741 A JP59210741 A JP 59210741A JP 21074184 A JP21074184 A JP 21074184A JP S6188556 A JPS6188556 A JP S6188556A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
type
memory cell
substrate
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP59210741A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Terada
寺田 和夫
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS6188556A publication Critical patent/JPS6188556A/ja
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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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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は小型化してもアルファ粒子などの放射性粒子に
よって引き起されるソフトエラー〇発笠が少ない半導体
メモリセルに関するものである。
(従来技術) アルファ粒子などの放射性粒子が半導体内に入射すると
、半導体内部には多量の電荷が生成される0これらの電
荷が半導体メモリセル内部の定色に流入すると、その電
極の電位を変化させ、その結果ソフトエラーを起す。半
導体メモリセル内の電極が取9扱う電荷量が大きい時は
、このような内部生成電荷の流入の影響は小さく、この
メモリセルがソフトエラーを起すことは少ない。しかし
、半導体メモリセルが小型化されると、メモリセル内電
極の取シ扱う電荷量が減少するため、ソフトエラーの問
題が重大となる。
従来の半導体メモリセルでは、メモリセル内電極の溝造
を改良し、放射性粒子によって生成される電荷のこの′
a、%への流入を少なくすること、この電極の取シ扱う
電荷量を流入電荷量以上に保つことによってソフトエラ
ーを防いでいた。
’I;Jえば1981年’AFgCL子素子会Q (I
nterna−tional Blectrou De
vices Meeting )においてM、Lワルデ
マン(M、R,Wordeman )らによって発表さ
れた論文” A Buried N−Grid for
Protection Against Radiat
ion InducedCharge Co11ect
ion in Electrouic C1rcuit
s’で提案されているN型埋め込みbなどをメモリセル
内部電極下に形成する方法がある口しかしこの方法では
、N型埋め込み層をらまシメモリセル内部電極に近づけ
ることができない上、N型埋め込み層とメモリセル内部
電極間のメモリセル内部電極側に発生したα粒子等生成
電荷を取シさることはできない。
そのためメモリセル内電極へ流入する電荷量を減らすこ
とには限界があり、その電極で取シ扱う電荷量をある値
以上に保たなければならなかった口その結果、従来の半
導体メモリセルではその大きさも、その消費電力もある
値以上に保たなければならなかった。このことは、この
半導体メモリセルの小型化およびこの半導体メモリセル
を使ったメモリ装置の果状化にとって大きな障害となっ
ていた0 (発明の目的) 本発明の目的はアルファ粒子などの放射性粒子によって
引き起されるソフトエラーの発生が極めて少なく、ン7
トエラ一対策のために小型化、集精化が制限されること
の少ない手樽体メモリセルを提供することである。
(発明の構成) 本発明による半導体メモリセルは、−導電型半導体基板
の一表面に形成された絶琢体模と、該絶縁体膜上に形成
された導電体と、該導気体に一方の電極を電源に他方の
電極を凄続した抵抗と、前記−導電型半導体基板内部に
形成された逆導電型キャリヤの吸収体と、スイッチ用素
子を備えたことft特徴とする。
(実施例(1):構成) 次の図を参照しながら、本発明の半導体メモリセルの構
成動作原理および効果を説明する。第1図は本発明のメ
モリセルの?J、lff1の一例を示す。この図の10
1はp型シリコン結晶基板、102は酸化シリコンg、
103は低抵抗ポリシリコン膜、104は電源端子、1
05は抵抗、106はN型低抵抗埋め込み層をそれぞれ
示す) 108. 109. 110はスイッチ用MO
8)ランジスタfc構成し、108はゲート電極となる
導電体、109は通電電極となるN梨領域、110はゲ
ート絶縁体膜をそれぞれ示す。
111は103と108間を絶縁するための絶縁体膜を
示す。この図の電源端子104、抵抗15は接読関係の
みを回路記号を用いて示しであるが、他の部分はその構
造を示す断面図である。今、電源端子104には5vの
電源が、p型シリコン基板101とN型埋め込み層10
6には0■の電源が接続されているものと仮定する。
第1図の構造を備えたメモリセルは、p型シリコン基板
表面のポリシリコン膜103の下に形成された反Q’D
i  107に、電荷を貯めるか否かによって2進情報
を記憶する。反転層107に電子が満ちておシ、その電
位が約OVの状態を“01状、態とする。
反転層が空でありその電位が高い状態(例えば5■を想
定する)を′″l”状態とする。(この状態を反転と呼
ばす空乏と呼ぶ場合もある。)この反転層107は同時
に108 、 109 、 110などで構成されるス
イッチ用λ10Sトランジスタの通電電極となっておシ
、読み出し書き込み動作はこのMOSトランジスタを通
して行なわれる。
N型埋め込み層106は、N型埋め込み層106と反転
層107の間の絶縁性が保たれる範囲で、出来る限シ没
い方が好ましい。例えば、p温基板11の不純物二度が
I X 1015cm−3の場合には、N pl埋め込
み層106と反転層107が3μm程離れるような深さ
に形成されるとよい。さらにNfjl埋め込み層106
と反転層107、すつわちポリシリコン膜103との位
置関係は、平面的に見てN良埋め込み層106がポリシ
リコン膜103を含むような茜係になっていることが好
ましい口ただしポリシリコン痕103の下にN型埋めこ
み層106がない部分があってもよい0また、それほど
距離が離れていなけれにポリシリコン膜103とN型埋
めこみ層106が重なっていなくてもよいコ (実施例(1):動作原理) 本メモリセルが0”を貯蔵している状態はΔ’、”qj
iであ)、α粒子等入射の彩りをほとんど受けない。
反転層107の電位(はそ○周囲の基板と同じOvであ
るため、α粒子等の生成電子は反転)jに流入すること
なく、すみ−やかK(1ナノ秒オーダ)N、J埋め込み
農106に吸い込まれ、反転層107付近よシ除去され
る。
本メモリセルが′1″を貯蔵しているとき、α粒子等が
入射すると、次のような動作が起る。α粒子等の生成電
子は反転層107に流入し、ここの電位を急激に低下さ
せる。ポリシリコンBlo3.6化シリコンw 102
、反転層107で構成される容量CMがポリシリコンg
 103と反転層107につながるその他の容量(これ
らをそれぞれC1o3.C1o7とする)よりも十分大
きく、容量C1o3.C1o7に貯蔵されている全電荷
量が反転層に流れ込もうとするα粒子等の生成電荷より
も小さく、さらに容量CMと抵抗105の抵抗値Rとの
積である時定数τ=CMSRが1ナノ秒オーダ以上の場
合を想定する。
この場合、反転層107の電位は急激(0,1ナノ秒オ
ーダ)に、周囲の基板と同じOVまで低下し、同時に容
NCMの容量結合を通してポリシリコン電極103の電
位が CM+CI(13 ぐらいまで低下する。その後、例えば時定数τが10ナ
ノ秒ならば、ポリシリコン膜103の電位はlOナノ秒
ぐらいかけて徐々に5vに戻る。このとき反転層107
の定位は、反転層周辺にα粒子等の生成電子のあるうち
はOvでとどまるが、これらの電子がすみやかに(1ナ
ノ秒オーダ)N型埋め込み眉106に吸い込まれて反転
層107付近よυ除去されると、容量CMの容量結合を
通じてポリシリコン1g103の電位上昇の影響を受け
、徐々に上昇する。例えば、反転層周辺にとどまるα粒
子等の生る0もしCMがClO3、C107よシも10
倍太きければ、この値は4v以上である。通常、このよ
うな半々)体メモリセルでは1反転層電位が完全に5■
でなければ611情報を貯、′−J、シていると見なさ
れないということはなく、この電位が3〜4v以上なら
ば”1″情報を貯蔵していると見なされる0そのため、
本半心体メモリセルは時定数τ、容量C9C1o3.C
1o7を調整することにより、α粒子が入射しても反転
層電位が3〜4v以上に保たれ@1”情報が破象されな
いメモリセルとなシ得る。
本発明のメモリセルでは、反転層107の電位を設定す
るための時間として時定数τ程度以上が必要である。さ
らに読み出し方法によっては、読み出し動作にも時定数
τ程度以上の時間が必要となる。そのため、本メモリセ
ルを使ったメモリを高速力作させるために、本メモリセ
ルの時定数τは、10ナノ秒オーダ以下であることが好
ましく、小さいほどよい。そのため、α粒子等の生成電
子がN型埋め込み層に吸い込まれるのに必要な時間は小
さいほどよい。この電子吸い込みに必要な時間はN型埋
め込み層106が反転Ft 107に近い程小さい。そ
のため、NN埋め込み層106は浅く且つ反転量107
との位Vi関係は、平面的に見て反転& 107を含む
ような関係になっている方が好ま1−い。
(実施例(2):構成) 第2図は本発明の半導体メモリセルの他の実施例を示す
断面41・ず遣口である。この図の201はp型シリコ
ン結晶基板202は酸化シリコンし!、 203゜21
4は低抵抗ポリシリコン膜、204は電源供給用アルミ
ニウム配Bl、205は高抵抗ポリシリコン荻、206
はN型低抵抗埋め込み層、207はN現た、全それぞれ
示す。 208. 209. 210はスイッチ用二・
10S)ランクδりを招成し、208はゲート電12と
なる導電体、209は通?Z電極となるN型領πλ、 
210はゲート絶縁体膜をそれぞれ示す。211 H2
12。
213は各領域間を絶線する絶縁体i模、215はピン
ト線となるアルミニウム配線ヲ示す。この図の実施例で
は高抵抗ポリシリコン膜205が第1図の叉施例の抵抗
105に対応したポリシリコン抵抗になっている。
第2図の実施例の半導体メモリセルでは、Nhノ音20
7かその周囲領域との間に形成する容量に、′j。
荷を貯めるか否かによって、2進情報を記憶する。
そのためアルミニウム配:1呆204に供給されるl:
j ’+1’+電位に制限はなく、p型基板201に供
給される:、シ源電位と同じでもかまわない。このN型
層207 ii同時に208. 209. 210など
で構成されるスイッチ用λ1on)ランジスタの通電電
さとなっており、読み出し書き込み動作はこのMOS)
ランジスタを通して行なわれる。
電子の吸引体であるN型埋め込み層206は、第1図の
実施例同様、ある電位に保たれていてもよいが、もしN
型埋め込み層206につながる容量が大きいときは、電
気的に浮いていても構わない。
またN型埋め込み層206とN型層207との位置関係
は第1図の実施例と同様である。
以上本発明の半導体メモリセルを説明するためにρ型半
導体を基板とする実施例を用いたが、これはN型半導体
でももちろん構わない。また、電子の吸引体としてN型
埋め込み層を用いたが、これは他の物、例えば再結合中
心が高濃度に存在する12型半導体領域などであっても
構わない。
(発明の効果) 以上説明したように本発明のメモリセルではアルファ粒
子等の放射性粒子が入射しても、保持している情報が破
壊されない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体メモリセルの構成の一例を示す
区。第2図は本発明の半導体メモリセルの他の実施例を
示す図。 101、 201・・・?型シリコン結晶基板、102
、 202・・・酸化シリコン膜。 103、 203. 214・・・低抵抗ポリシリコン
膜、104・・・電源端子。 204・・・電源供給用アルミニウム配繰、105・・
・抵 抗 205・・・ポリシリコン抵抗。 106、 206・・・N盃低抵抗埋め込み層、108
 、 208・・・?vi OS トランジスタのゲー
ト電極、109、 209・・−hi08)ランジスタ
の通電電極り/□+1 代理人弁理士 内 原  署し 、。 ・ぐ− オ 1 図 +01−−− P型シリコン結晶基板 +02−m−酸化シリコン膜 +03−−一低抵抗ポリシリコン膜 +04−−−電源端子 +05−m−抵抗 106−7− N型低抵抗埋め込み層 +07−−−反転層 +08−−− MOS  トランジスタのゲート電極+
09−−− MOS f−ランジスタの通電電巧オ 2
 図 20+  −−−P型シリコン結晶基板202 −−一
酸化シリコン膜 203.214−一低抵抗ポリシリコン膜204 −−
一電源供給用アルミニウム配線205 −m−ポリシリ
コン抵抗 206 −−−N型低抵抗埋め込み層 207 −−−N型層 208 −−−MOS  l−ランジスタのゲート電極
209 −−−MOS  I−ランジスタの通電電極手
続補正書(方式) 昭和  年60°狗゛10 日 1、事件の表示   昭和59年 特許 願第2107
41号2、発明の名称  半導体メモリセル 3、補正をする者 事件との関係       出 願 人東京都港区芝五
丁目33番1号 (423)   日本電気株式会社 代表者 関本忠弘 4代理人 〒108  東京都港区芝五丁目37番8号 f主友三
田ビル電話 東京(03)456−3111(大代表)
(連絡先 日本電気株式会社特許8) 6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の程 7、補正の内容 (1)明細書第2頁第18行目に「論文″’A Bur
ied Jとあるのを次のように補正する。 [論文ア ベリイド エヌグリッド フォア プロテク
ション アゲインスト ラデイエーション インデユー
スト チャージ コレクション インエレクトロニック
 サーキッツ(A Buried j(2)明細書第2
頁第20行目の最後に「”」とあるのを「)」と補正す
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  一導電型半導体基板の一表面に形成された絶縁体膜と
    、該絶縁体膜上に形成された導電体と、該導電体に一方
    の電極を電源に他方の電極を接続した抵抗と、前記一導
    電型半導体基板内部に形成された逆導電型のキャリヤの
    吸収体と、スイッチ用素子を備えたことを特徴とする半
    導体メモリセル。
JP59210741A 1984-10-08 1984-10-08 半導体メモリセル Pending JPS6188556A (ja)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55146961A (en) * 1979-05-02 1980-11-15 Hitachi Ltd Semiconductor memory device
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