JPS62128091A - 半導体メモリセル - Google Patents

半導体メモリセル

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JPS62128091A
JPS62128091A JP60268076A JP26807685A JPS62128091A JP S62128091 A JPS62128091 A JP S62128091A JP 60268076 A JP60268076 A JP 60268076A JP 26807685 A JP26807685 A JP 26807685A JP S62128091 A JPS62128091 A JP S62128091A
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JP
Japan
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fet
current
carrying electrode
memory cell
electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP60268076A
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English (en)
Inventor
Susumu Kurosawa
晋 黒澤
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS62128091A publication Critical patent/JPS62128091A/ja
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は高密度化、大容量化することに適した半導体メ
モリセルに関するものである。
(従来の技術) 2つのMOSFETで構成される半導体メモリセルが1
984年に開催された固体素子材料コンファレンスのア
ブストラクトP、 265〜268にエイチ・シチジョ
ー(H,5hichijo )等によってターfト・ラ
ム・セル(TITE RAM cell )として提案
されている。
このメモリセル(以下TIrEセルと略す)の主な特徴
は、メモリセル中に貯蔵信号を増幅する機能を持ち、メ
モリセルを微細化しても読み出し信号が低下することが
少なく、2値電圧で動作することにある。
(発明が解決しようとする問題点) TIrEセルは第3図にその等価回路を示すように第1
 FET21、第2FET22、容量23、基準電位2
4、読み出しディジット線25、書き込みディジット線
26、書き込みワード線27、読み出しワード線28か
ら構成されており、2本のディジット線と2木のワード
線が必要である。その結果セル面積が小きくできず、大
容量化が困難であるという問題が生じている。またrI
TEセルは第2 FET22を第1 FET21の上に
重ねる構造にすることでセル面積の縮小を図っているが
、第2 FET22の基板領域が電気的に浮いた状態に
なっているから第2 FET22の動作が不安定となっ
て書き込んだ情報が破壊されてしまうという危険性があ
る。
本発明の目的はメモリセルに貯蔵信号を増幅する機能を
持ち、メモリセルを微細化しても読み出し信号が低下す
ることが少なく、2値電圧で動作し、ディジット線が1
木であるためにセル面積が小きく、動作が安定な半導体
メモリセルを提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明の半導体メモリセルは、ゲート電極と第1通電電
極と第1の基準電位が供給される第2通電電極と第2の
基準電位が供給される基板領域とを有する第1 FET
と、ゲート電極と前記第1 FETの第1通電電極に直
結された第1通電電極と前記第1 FETのゲート電極
に直結されて電気的に浮いた状態にある第2通電電極と
前記第2の基準電位が供給される基板領域とを有する第
2 FETと、第1の端子を前記第2 FErの第2通
電電極に直結された容量と、前記第1 FETの第1通
1!電極と前記第2 FETの第1通電電極に接読され
書き込み時に前記第1 FETのゲート1!極の電圧を
高低いずれかに設定する書き込み信号を供給し読み出し
時に前記第1FE工の導通状態を検出するための信号を
供給するディジット線と、前記第2 FI4のゲートi
[に接読されてnき込み時に前記第2 FETをオンす
る信号を供給する書き込みワード線と、前記容量の第2
の端子に接続されて読み出し時に前記容量を介して前記
第1 FETのゲート電圧を変化させて少なくとも一方
の情報が書き込まれていた場合に前記第1 FETがオ
ンする信号を供給する読み出しワード線とから構成され
る。
(作用) 書き込み時には第2 FErを介してディジット線の情
報を電荷蓄積ノードに書き込む。読み出し時には電荷蓄
積ノードの電圧を容量カップリングで変化させ、電荷蓄
積ノードがゲート電極となっている第1 FErに流れ
る直流電流を利用して情報を読み出す。第2 FETの
基板領域には第1 FETの基板領域を介して第2の基
準電位を印加することによって、第1 FETとディジ
ット線との接読領域を第2 FETの下に形成できるか
ら、ディジット線が1本ですみ、小面積で動作が安定な
メモリセルが得られる。
(実施例) 以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例のブロック図である。
この実施例のメモリセルはゲート電極1gと第1通電電
極1aと第1の基準電位7が供給される第2通電電極1
bと第2の基準電位8が供給される基板領域1cとを有
する第1 FBI’ 1と、ゲート電極2gと前記第1
 FBI’の第1通電電極1aに直結された第1通電電
極2aと前記第1 FETのゲートを極1gに直結され
て電気的に浮いた状態にある第2通電電極2bと前記第
2の基準電位8が供給される基板領域2Cとを有する第
2 FET’ 2と、第1の端子を前記第2FETの第
2通電電極2bに直結きれた容量3と、前記第1 FE
Tの第1通電電極1aと前記第2 FETの第1通電電
極2aに接続され書き込み時に前記第1 FETのゲー
ト電極1gの電圧を高低いずれかに設定する書き込み信
号を供給し読み出し時に前記第1 FETの導通状態を
検出するための信号を供給するディジット線4と、前記
第2 FETのゲート電極2gに接続啓れて書き込み時
に前記第2 FEr 2をオンする信号を供給する書き
込みワード線5と、前記容量3の第2の端子に接続され
て読み出し時に前記容量3を介して前記第1 FET 
1のゲート電圧を変化させて少なくとも一方の情報が書
き込まれていた場合に前記第1 FET1がオンする信
号を供給する読み出しワード線6とを含んで構成きれる
。次にこの実施例の動作について説明する。ここで第1
FETI、第2 FET 2共にN型チャネルMO5F
ETとし、第1の基準電位7を5v、第2の基準電位8
をOvとし、第1 FET 1の閾値電圧を6V、第2
FE工2の閾値電圧を1vに設定した場合を想定する。
第2図は第1図に示す一実施例を動作きせるときの信号
波形図の一例である。書き込み動作時には書き込みワー
ド線電圧12を5vにし、ディジット!′Wt、JEは
書き込む2進情報に応じて”1“情報の時は13のよう
に5vにし、0”情報の時は14のようにOvにする。
この時第2FET2は導通状態になるから、第1 FE
Tのゲート電極tg、第2 FEffの第2通電電極2
bおよび容量3の第1の端子で構成される電荷蓄積ノー
ドの電圧は、ディジット線電圧に応じて“1“を書き込
んだ時は15のように5vに、0“を書き込んだ時は1
6のように0■になる。この後書き込みワード線電圧を
0■にすることによって書き込み動作が完了する。読み
出し動作時にはディジット線をセンスアンプにつなぎ、
この電圧をOvにした状態で読み出しワード線電圧11
を5vにする。この時電荷蓄積ノードの電圧は容量3を
通じての容量カップリングによって変動する。仮に容量
3が電荷蓄積ノードの全容量の50%を占めるとすると
、電荷蓄積ノードの電圧は、“1“が書き込まれていた
場合は7.5vに、“0”が書き込まれていた場合は2
.5vになる。第1 FETの閾値電圧は6■あるので
、メモリセルに”1“が書き込まれていた場合は第1F
ETのゲート電圧が7.5vのため導通状態にあり、デ
ィジット線4へ第1の基準電位7を与える電源から電流
が流れるのでディジット線電圧13は上昇する。メモリ
セルに“0”が書き込まれていた場合は第1 FETの
ゲート電圧が2.5vのため非導通状態にあり、ディジ
ット線電圧14はOvのままである。
その結果、メモリセルに書き込まれた2進情報侶号はメ
モリセル自身によって増幅きれディジット線に読み出さ
れる。
読み出しも書き込みも行なわれない非選択メモリセルで
は、読み出しワード線電圧と書き込みワード線電圧は共
に0■に保つ。その結果第1 FET1も第2 FET
 2も共に非導通状態となっている。
また第2 FETの基板領域2Cの電圧は常に0■にな
っており1、第2 FEl 2が誤動作して電荷蓄積ノ
ードの情報が破壊されることはない。
第4図Ca)、 (b) 、 (c)は、第1図に示し
た本発明の半導体メモリセルの実施例を半導体基板上で
第2 FET 2を第i FET1の上に重ねる構造で
実現したものの平面図(a)、A−A’断面図(b)及
びB−B’断面図(C)である。ここで第2 FET 
2は例えば絶縁膜上に成長させた多結晶シリコン欝や、
それを適当な方法で処理したものや、さらに適当な方法
で単結晶化させたものに形成する。
P型半導体31は第1図の第1 FETの基板領域1c
で第2の基準電位8が印加きれる。N型領域32は第1
 FETの第1通電電極1aを形成し、N型領域33.
35を介してディジット線4に接aすれる。N型領域3
3は第1 FETの第1通電電極1aと第2 FETの
第1通電電極2aとを接続する領域である。N型領域3
4は第1 FETの第2通電電極1bを形成し、第1の
基準電位7が印加きれる。N型領域35は第2FETの
第1通電電極1aを形成し、ディジット線4に接続され
る。P型領域36は第2 FE’Iの基板領域を形成し
、P壁領域38を介してP型半導体基板31に接続され
る。N型領域37は第1 FETのゲート電極1gと第
2 FETの第2通電電極2bと容量3の第1の端子を
兼ねる。P壁領域38は第2 FETの基板領域2Cと
第1 FETの基板領域ICとを接続する領域である。
導体層39は第2 FETのゲート電極2gと書き込み
ワード線5を兼ねる。導体層40は容量3の第2の端子
と読み出しワードfIA6を兼ねる。導体層41はディ
ジット線4を形成し、N型領域35に接続される。42
は絶縁膜である。第4図(a)の一点鎖線は半導体基板
内の能動素子に対する活性領域と不活性領域とを分けて
おり、これらの図で周囲部が不活性領域である。
以上説明の便宜上第1FETI、第2 FET 2共に
N型チャネルMO5FETを使用した実施例を用いたが
、本発明は他のFETを用いた場合にも適用できる。
また第2 FETを絶縁膜上に成長許せた多結晶シリコ
ン層や、それを適当な方法で処理したものや、さらに適
当な方法で単結晶化させたものに形成した実施例を用い
たが、他の方法で形成した半導体や他の半導体物質に形
成しても実現できる。
容量3が電荷蓄積ノードの全容量の50%の場合を考え
て、各FETの閾値電圧として適当な値を用いたが、こ
れらもこれらの値に限るわけではない。また動作電圧と
してOvと5vを用いて説明したが、これらも他の値で
あっても構わない。
(発明の効果) 本発明の半導体メモリセルではメモリセル中に貯蔵信号
を増幅する機能を持ち、メモリセルを微細化しても読み
出し信号が低下することが少なく、2値電圧で動作する
。各FETの基板領域には常に基f1電位が印加される
からFETが誤動作する危険性がなく安定な動作が得ら
れる。さらにデ、fジット線が1本ですむので従来のI
ITEセルと比較してセル面積が20%から30%減少
するのでこの効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
第1図実施例を力作させるときのその実施例の各部信号
の波形図、第3図は従来のIIrEセルの等価回路図で
ある。また、第4VJ(a)は半導体基板上で実現した
第1図実施例の平面口、同図(b)は同図(a)のA 
−A ’矢視断面図、同図(C)は同図(−8)の8−
8’矢矢視面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ゲート電極と第1通電電極と第1の基準電位が供給され
    る第2通電電極と第2の基準電位が供給される基板領域
    とを有する第1FETと、ゲート電極と前記第1FET
    の第1通電電極に直結された第1通電電極と前記第1F
    E工のゲート電極に直結されて電気的に浮いた状態にあ
    る第2通電電極と前記第2の基準電位が供給される基板
    領域とを有する第2FETと、第1の端子を前記第2F
    ETの第2通電電極に直結された容量と、前記第1FE
    Tの第1通電電極と前記第2FETの第1通電電極に接
    続され書き込み時に前記第1FETのゲート電極の電圧
    を高低いずれかに設定する書き込み信号を供給し読み出
    し時に前記第1FETの導通状態を検出するための信号
    を供給するディジット線と、前記第2FETのゲート電
    極に接続されて書き込み時に前記第2FETをオンする
    信号を供給する書き込みワード線と、前記容量の第2の
    端子に接続されて読み出し時に前記容量を介して前記第
    1FETのゲート電圧を変化させて少なくとも一方の情
    報が書き込まれていた場合に前記第1FETがオンする
    信号を供給する読み出しワード線とを備えたことを特徴
    とする半導体メモリセル。
JP60268076A 1985-11-28 1985-11-28 半導体メモリセル Pending JPS62128091A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012015498A (ja) * 2010-06-04 2012-01-19 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
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