JPS63299266A - Memory device - Google Patents

Memory device

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JPS63299266A
JPS63299266A JP62133992A JP13399287A JPS63299266A JP S63299266 A JPS63299266 A JP S63299266A JP 62133992 A JP62133992 A JP 62133992A JP 13399287 A JP13399287 A JP 13399287A JP S63299266 A JPS63299266 A JP S63299266A
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松下 孟史
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Abstract

PURPOSE:To realize a high density of a memory cell or the like by a method wherein the memory cell is constituted by the following: an MIS transistor whose source and drain are connected to a word line and a bit line, respectively; a diode which is connected between its gate and the bit line; a switching means which impresses a prescribed potential on the gate. CONSTITUTION:A first impurity diffusion region 11 is connected to a word line ML; a second impurity diffusion region 12 is connected to a bit line BL. As a result, if a PMOS transistor 1 as an MIS transistor is in an ON state, the word line WL and the bit line BL are conductive; if it is in an OFF state, the word line WL and the bit line BL are not conductive. An electric charge is stored in the parasitic capacitance of a gate 13 via a diode 2; a connection or a disconnection between the word line WL and the bit line BL is controlled by using this stored electric charge. The PMOS transistor 1 has an amplification function corresponding to a potential of the gate 13. Accordingly, it is possible to obtain a sufficient output of a cell without expanding an area of a capacitor or the like.

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、半導体素子を用いて所定の情報を記憶するD
RAM (ダイナミックRAM)等のメモリ装置に関し
、特に情報を増幅し読み出し動作する所謂ゲインセル構
造のメモリ装置に間する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to a method of storing predetermined information using a semiconductor element.
The present invention relates to memory devices such as RAM (dynamic RAM), and particularly to memory devices having a so-called gain cell structure that amplifies and reads information.

B6発明の概要 本発明は、半導体素子を用いて所定の情報を記憶するメ
モリ装置において、そのメモリセルを、ソース、ドレイ
ンがそれぞれワード線、ビット線に接続されるMIS)
ランジスタと、そのMISトランジスタのゲートとビッ
ト線との間に接続するダイオードと、そのゲートに所定
電位を与えるスイッチ手段とにより構成することにより
、メモリ装置のメモリセル等の高密度化等を実現するも
のである。
B6 Summary of the Invention The present invention relates to a memory device that stores predetermined information using a semiconductor element, in which the memory cell is connected to an MIS (MIS) whose source and drain are connected to a word line and a bit line, respectively.
By constructing a transistor, a diode connected between the gate of the MIS transistor and the bit line, and a switch means for applying a predetermined potential to the gate, it is possible to increase the density of memory cells, etc. of a memory device. It is something.

C1従来の技術 メモリ装置の一例として、メモリセル内のキャパシタに
情報を記憶するDRAMが広く知られている。
C1 Prior Art As an example of a memory device, a DRAM that stores information in a capacitor within a memory cell is widely known.

ここで、一般的なりRAMのメモリセルの構造について
説明すると、まずメモリセルは1つのメモリセルに1つ
のアクセストランジスタと1つのキャパシタを有する構
成とされ、例えば、ワード線がアクセストランジスタの
ゲートとされて、ピント線がそのアクセストランジスタ
の一方の不純物拡散領域に接続すると共に、キャパシタ
がそのアクセストランジスタの他方の不純物拡散領域に
接続される。
Here, to explain the structure of a general RAM memory cell, first, each memory cell has one access transistor and one capacitor, and for example, the word line is the gate of the access transistor. The focus line is connected to one impurity diffusion region of the access transistor, and the capacitor is connected to the other impurity diffusion region of the access transistor.

そして、読み出し時や書き込み時には、ワード線に所定
の信号が供給されて、上記アクセストランジスタがオン
状態とされ、メモリセルのキャパシタがビット線と導通
して、所定の読み出し動作や書き込み動作が行われる。
When reading or writing, a predetermined signal is supplied to the word line, the access transistor is turned on, the capacitor of the memory cell is electrically connected to the bit line, and a predetermined read or write operation is performed. .

また、記憶保持動作を行う時では、ワード線の信号より
アクセストランジスタがオフ状態とされ、ビット線との
間が遮断されてなるキャパシタに情報が電荷のかたちで
蓄積されることになる。
Furthermore, when performing a memory retention operation, the access transistor is turned off by a signal from the word line, and information is stored in the form of charge in a capacitor that is disconnected from the bit line.

また、このようなメモリセルの構造を有するメモリ装置
のセルの配列としては、フォールディトビットライン構
成の他に、センスアンプを中心に左右に一対のビット線
を振り分けた構成のオープンビットライン構成が知られ
ている。そして、このようなオープンビットライン構成
を採用することで、メモリセルを高密度に配列すること
が可能となる。
In addition to the folded bit line configuration, the cell arrangement of a memory device having such a memory cell structure includes an open bit line configuration in which a pair of bit lines are distributed to the left and right around a sense amplifier. Are known. By adopting such an open bit line configuration, it becomes possible to arrange memory cells at high density.

D8発明が解決しようとする問題点 一般的に、DRAM等のメモリ装置においては、その高
密度化、微細化が要求されている。
D8 Problems to be Solved by the Invention In general, memory devices such as DRAM are required to have higher density and miniaturization.

しかしながら、上述の如き1つのアクセストランジスタ
と1つのキャパシタからなるセル構成を有するメモリ装
置の微細化を図った場合では、サブスレショルド特性に
よりトランジスタの微小電流が増加する。このため、キ
ャパシタをより大きくする必要が生ずることになり、こ
れはメモリセルでのキャパシタの面積を増加させること
になって明らかに微細化の要求に反することになる。
However, when miniaturizing a memory device having a cell configuration consisting of one access transistor and one capacitor as described above, the small current of the transistor increases due to subthreshold characteristics. Therefore, it becomes necessary to make the capacitor larger, which increases the area of the capacitor in the memory cell, which clearly goes against the demand for miniaturization.

また、セルの情報の読み出しには、センスアンプの能力
から、例えば数+fF程度の容量が必要であり、メモリ
セルを小さくしてもキャパシタを小さくすることが困難
である。
Further, reading information from a cell requires a capacitance of, for example, several + fF due to the capacity of the sense amplifier, and it is difficult to reduce the size of the capacitor even if the memory cell is made smaller.

さらに、メモリセルを高密度に配列しようとすると、上
述のオーブンビットライン構成を採らざるを得ないが、
オーブンビットライン構成は、そのノイズマージンが小
さく、例えば64Mビットのメモリ装置に採用すること
に技術的な困難性がある。
Furthermore, if you try to arrange memory cells at high density, you will have to adopt the above-mentioned oven bit line configuration.
The oven bit line configuration has a small noise margin and is technically difficult to employ in a 64 Mbit memory device, for example.

一方、このような問題を解決するためのメモリセルの構
造として、キャパシタの信号を増幅するゲインセル構成
のメモリ装置が考えられているが、一般にゲインセルの
構成素子はその数が多く、また、構造も複雑なため、高
密度化が容易ではない。
On the other hand, a memory device with a gain cell configuration that amplifies the capacitor signal has been considered as a memory cell structure to solve this problem, but the gain cell generally has a large number of components and its structure is also small. Due to its complexity, it is not easy to increase the density.

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑み、メモリセルの
高密度化等を容易に実現するメモリ装置の提供を目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to provide a memory device that easily realizes higher density memory cells.

E9問題点を解決するための手段 本発明は、第1の不純物拡散領域がワード線に接続され
第2の不純物拡散領域がビット線に接続されるMis)
ランジスタと、上記ビット線に一方の電極が接続され上
記MIS)ランジスタのゲートに他方の電極が接続され
るダイオードと、上記MISトランジスタのゲートに所
定電位を与えるスイッチ手段よりなるメモリセルを有す
るメモリ装置により上述の問題点を解決する。
Means for Solving Problem E9 The present invention provides a method for solving problems (Mis) in which the first impurity diffusion region is connected to the word line and the second impurity diffusion region is connected to the bit line.
A memory device having a memory cell comprising a transistor, a diode having one electrode connected to the bit line and the other electrode connected to the gate of the MIS transistor, and a switch means for applying a predetermined potential to the gate of the MIS transistor. This solves the above problems.

F0作用 上記MIS)ランジスタは、ワード線とビット線に各々
不純物拡散領域が接続されており、したがって、そのゲ
ートの電位によって、ワード線とビット線の間の断続が
制御される。すなわち、読み出し時には、ゲートの電位
を上記MISI−ランジスタで増幅し、それをビット線
に伝えることができる。このため微細化を図ってもキャ
パシタ等の面積を問題にすることもなく、オープンビy
)ライン構成にできる。ゲートの電位はダイオードを介
してビット線から与えられる。ダイオードの整流作用か
らゲートの寄生容量に蓄積された電荷は、そのまま保持
され、これが記憶動作となる。
F0 action (MIS) In the transistor (MIS), impurity diffusion regions are connected to the word line and the bit line, respectively, and therefore, the disconnection between the word line and the bit line is controlled by the potential of the gate. That is, during reading, the potential of the gate can be amplified by the MISI transistor and transmitted to the bit line. Therefore, even if miniaturization is attempted, the area of capacitors, etc. does not become an issue, and open circuit y
) can be configured in line. The potential of the gate is applied from the bit line via the diode. The charge accumulated in the parasitic capacitance of the gate due to the rectification effect of the diode is held as is, and this becomes a memory operation.

書き込み時には、ゲートの寄生容量に蓄積された電荷を
リセットする必要があるが、上記スイノチ手段によって
ゲートの電位が所定の電位に制御され上記電荷はリセッ
トされる。このようなダイオードおよびスイッチ手段の
みをMISトランジスタに組み合わせたメモリセル構成
で、確実な記憶動作、読み出し書き込み動作が可能であ
り、容易な高密度化が実現される。
At the time of writing, it is necessary to reset the charges accumulated in the parasitic capacitance of the gate, but the potential of the gate is controlled to a predetermined potential by the above-mentioned switching means, and the charges are reset. With a memory cell configuration in which only such a diode and switch means are combined with an MIS transistor, reliable storage operations, read/write operations can be performed, and high density can be easily achieved.

G、実施例 本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。G. Example Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1の実施例 まず、本実施例のメモリ装置の構造について、第1図を
参照しながら説明する。
First Embodiment First, the structure of the memory device of this embodiment will be explained with reference to FIG.

本実施例のメモリ装置は、第1図にしめすように、第1
の不純物拡散領域11がワード線WLに接続され且つ第
2の不純物拡散領域12がビット線BLに接続されるM
TSトランジスタとしてのPMOS)ランジスタlと、
上記ビット線BLに一方の電極が接続され且つ上記MI
S)ランジスタのゲート13に他方の電極が接続される
ダイオード2と、上記Mis)ランジスタのゲート13
に所定電位を与えるスイッチ手段SWよりなるメモリセ
ルを有している。
As shown in FIG. 1, the memory device of this embodiment has a first
The second impurity diffusion region 11 is connected to the word line WL, and the second impurity diffusion region 12 is connected to the bit line BL.
PMOS) transistor l as a TS transistor,
One electrode is connected to the bit line BL and the MI
S) the diode 2 whose other electrode is connected to the gate 13 of the transistor; and Mis) the gate 13 of the transistor
The memory cell includes a switch means SW that applies a predetermined potential to the memory cell.

上記PMOSトランジスタlは、その第1の不純物拡散
領域11がワード線WLに接続され、第2の不純物拡散
領域12がビット線BLに接続される。このため当冨亥
PMO3)ランジスタ1がオン状態である時は、ワード
線WLとビット線BLが導通することになり、PMOS
)ランジスタ1がオフ状態である時は、ワード線WLと
ビット線BLは非導通の状態となる。このPMO3I−
ランジスタをオン状態とするかオフ状態とするかは、P
MOS )ランジスタ1の上記ダイオード2に接続する
ゲート13の電位で決まる。すなわち、ゲート13の寄
生容量には、上記ダイオード2を介して電荷が蓄積され
、その蓄積された電荷を用いてビット線BLへのワード
線WLの断続を制御している。このようにPMOS )
ランジスタ1には、ゲート13の電位に応じた増幅機能
があり、したかって、キャパシタ等の面積を増大させる
こともなく、十分なセルの出力を得ることができる。ま
た、その増幅機能から、読み出しに十分な出力信号をビ
ット線を現すことができ、オーブンビットライン構成と
してもノイズマージンが十分に確保される。なお、ゲー
トの容量は大きい方が好ましく、例えば他の容量の10
倍程度とすることが動作上有利である。
The PMOS transistor 1 has its first impurity diffusion region 11 connected to the word line WL, and its second impurity diffusion region 12 connected to the bit line BL. Therefore, when PMO3) transistor 1 is on, word line WL and bit line BL are electrically connected, and PMOS
) When the transistor 1 is in the off state, the word line WL and the bit line BL are in a non-conducting state. This PMO3I-
Whether the transistor is turned on or off is determined by P
MOS) is determined by the potential of the gate 13 of the transistor 1 connected to the diode 2. That is, charges are accumulated in the parasitic capacitance of the gate 13 via the diode 2, and the accumulated charges are used to control connection and disconnection of the word line WL to the bit line BL. In this way PMOS)
The transistor 1 has an amplification function according to the potential of the gate 13, and therefore a sufficient cell output can be obtained without increasing the area of a capacitor or the like. Further, due to its amplification function, an output signal sufficient for reading can be generated on the bit line, and a sufficient noise margin can be ensured even in an oven bit line configuration. Note that it is preferable that the gate capacitance is large, for example, 10% of the other capacitance.
It is operationally advantageous to approximately double the amount.

上記ダイオード2は、上記ビット線BLに一方の電極で
あるP型不純物拡散領域が接続され且つ上記PMO3)
ランジスタのゲート13に他方の電極であるN型不純物
拡散領域が接続される。したがって、ダイオードの整流
機能から、電流はビット線BLからPMOS )ランジ
スタ1のゲート13側へと流れ、これが上記PMOS 
)ランジスタ1のゲート13の容量に蓄積されることに
なる。
The diode 2 has a P-type impurity diffusion region, which is one electrode, connected to the bit line BL, and the PMO 3).
The other electrode, an N-type impurity diffusion region, is connected to the gate 13 of the transistor. Therefore, due to the rectifying function of the diode, current flows from the bit line BL to the gate 13 side of the PMOS transistor 1, which is then transferred to the PMOS transistor 1.
) will be accumulated in the capacitance of the gate 13 of the transistor 1.

すなわち、ビット線BLの電位を当該ダイオード2を介
してPMOS )ランジスタ1のゲート13に保持させ
ることができる。
That is, the potential of the bit line BL can be held at the gate 13 of the PMOS transistor 1 via the diode 2.

上記スイッチ手段SWは、本実施例においては、接地電
位をPMOS )ランジスタ1のゲート13に与えるこ
とができる。PMOS)ランジスタ1のゲート13は、
前述のように、情報信号に応じた電荷が上記ダイオード
2を介して蓄積されるが、記憶内容を書き換える時では
、その蓄積された電荷をリークさせる必要があり、この
ためスイッチ手段SWが設けられている。スイッチ手段
SWがオン状態とされた時では、上記PMO3)ランジ
スタ1のゲート13の電位は接地電位となり、ゲート1
3に蓄積された情報信号はリセットされた状態となる。
In this embodiment, the switch means SW can apply a ground potential to the gate 13 of the PMOS transistor 1. PMOS) The gate 13 of transistor 1 is
As described above, charges corresponding to the information signal are accumulated through the diode 2, but when rewriting the memory contents, it is necessary to leak the accumulated charges, and for this purpose, the switch means SW is provided. ing. When the switch means SW is turned on, the potential of the gate 13 of the PMO transistor 1 becomes the ground potential, and the potential of the gate 13 of the transistor 1 becomes the ground potential.
The information signal stored in 3 is in a reset state.

また、スイッチ手段SWがオフ状態とされた時では、上
記PMOSトランジスタ1のゲート13の電位はそのま
ま情報信号に応じた電位を保持する。なお、スイッチ手
段としては、MoSトランジスタやバイポーラトランジ
スタを用いることができ、他の断続機能を有する素子で
あっても良い。
Further, when the switch means SW is turned off, the potential of the gate 13 of the PMOS transistor 1 remains at the potential corresponding to the information signal. Note that as the switch means, a MoS transistor or a bipolar transistor can be used, and other elements having an on/off function may also be used.

次に、第2図および第3図を参照しながら、本実施例の
メモリ装置の動作について説明する。なお、信号ΦSW
はスイッチ手段SWに供給される信号であり、信号ΦW
Lはワード線WLの信号(電位)であり、信号ΦBLは
ビット線の信号(Ti位)である。また、Fは第1図中
のF点(PMOSトランジスタのゲート13)の電位を
示す。
Next, the operation of the memory device of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 2 and 3. In addition, the signal ΦSW
is a signal supplied to the switch means SW, and the signal ΦW
L is a signal (potential) of the word line WL, and signal ΦBL is a signal (Ti level) of the bit line. Further, F indicates the potential at point F (gate 13 of the PMOS transistor) in FIG.

まず、第2図を参照しながら、本実施例のメモリ装置の
書き込み時の動作の一例について説明すると、当初、Φ
SWはオフとされる電位であり、ビット線BLの信号Φ
BLは”L”レベル(ローレベル:接地電圧)であり、
ワード線WLの信号ΦWLは“H”レベル(ハイレベル
;電fi電圧)である、また、この時、F点の電位は前
の情報信号に応じて“H”レベル(図中実線で示す。)
若しくは“’2 H”レベル(H”レベルの約2倍の電
位1図中破線で示す、)の何れかになる。
First, an example of the write operation of the memory device of this embodiment will be explained with reference to FIG.
SW is a potential that is turned off, and the signal Φ of the bit line BL
BL is “L” level (low level: ground voltage),
The signal ΦWL on the word line WL is at "H" level (high level; electric fi voltage), and at this time, the potential at point F is at "H" level (indicated by a solid line in the figure) in accordance with the previous information signal. )
Alternatively, it becomes either the "'2 H" level (a potential approximately twice the H level, indicated by the broken line in Figure 1).

次に、時刻t1で、信号ΦSWがオフの電位からオンの
電位へと変化し、上記スイッチ手段swがオン状態とな
る。すると、PMOSトランジスタ1のゲート電位であ
るF点の電位は接地電圧すなわちuL”レベルにされる
。このようにF点の電位が°L”レベルとなった場合に
は、いっでもダイオード2を介してビット線BLの電位
(信号ΦBL)を蓄積して行くことが可能となる。そし
て、上記ワード線WLの電位である信号ΦWLが°“H
ルベルから“°L″レベルへと変化し、時刻tπではメ
モリセルの全域が゛L′°レベルの電位とされ、リセッ
トの状態となる。
Next, at time t1, the signal ΦSW changes from an off potential to an on potential, and the switch means sw is turned on. Then, the potential at point F, which is the gate potential of PMOS transistor 1, is set to the ground voltage, that is, uL" level. When the potential at point F reaches °L" level in this way, it is necessary to It becomes possible to accumulate the potential of the bit line BL (signal ΦBL). Then, the signal ΦWL, which is the potential of the word line WL, is “H”.
The voltage level changes from the level to the "°L" level, and at time tπ, the entire area of the memory cell is brought to the "L'° level potential, resulting in a reset state.

次に、スイッチ信号ΦSWはオフの電位とされ、F点は
接地とは非導通とされる。そして時刻も3でビット線B
Lに書き込み信号(信号ΦBL)が供給される。信号Φ
BLが“L”レベルである時(図中、実線で示す、)に
は、F点の電位はそのまま“L″レベルままにされる。
Next, the switch signal ΦSW is set to an off potential, and the point F is not electrically connected to the ground. And the time is also 3 and bit line B
A write signal (signal ΦBL) is supplied to L. signal Φ
When BL is at the "L" level (indicated by a solid line in the figure), the potential at point F remains at the "L" level.

このときPMOSトランジスタは、ソース、ドレイン、
ゲートの全てが“″L″レベルであるため、導通しない
At this time, the PMOS transistor has a source, a drain,
Since all of the gates are at "L" level, they are not conductive.

逆に、信号ΦBLが”H”レベルとなる時(図中、破線
で示す、)には、F点の電位は°゛L°゛L°゛レヘル
H”レベルに変動する(図中破線で示す)。
Conversely, when the signal ΦBL goes to the "H" level (indicated by the broken line in the figure), the potential at point F changes to the °゛L°゛L°゛level H level (indicated by the broken line in the figure). show).

これはビット線BLの電荷がダイオード2を介してF点
に流れ込むからである。このときPMOSトランジスタ
1は、ビット線BLと接続する第2の不純物拡散領域が
”H”レベルであって、ワード線WLと接続する第1の
不純物拡散領域が“L”レベルであるが、ゲートが“H
”レベルとされてオフ状態になる。このように、時刻t
、では、F点の電位が情報信号に応じて変動し、これが
ゲート容量として蓄積される。また、PMO3トランジ
スタ1は、ゲートの電位に拘わらず常にオフ状態にされ
る。
This is because the charge on the bit line BL flows into point F via the diode 2. At this time, in the PMOS transistor 1, the second impurity diffusion region connected to the bit line BL is at the "H" level, the first impurity diffusion region connected to the word line WL is at the "L" level, but the gate is “H”
” level and turns off. In this way, at time t
, the potential at point F fluctuates in accordance with the information signal, and this is accumulated as gate capacitance. Further, the PMO3 transistor 1 is always turned off regardless of the gate potential.

次に、時刻t4で、ワード線WLの信号ΦWLが“°L
”レベルから°’H”レベルへと変化する。
Next, at time t4, the signal ΦWL of the word line WL becomes “°L”.
The level changes from "level" to "°'H" level.

このようにワード線WLの電位を“H゛レベルすること
で、上記ゲートの容量に蓄積された情報信号が保持され
る。すなわち、ワード線WLの電位を“H”レベルへと
変化させることで、ゲートの電位(F点の電位)はワー
ド線WLの信号ΦWLに追従し、F点の電位が゛°H°
ルベルであった場合には“2Hパレベルまで電位が上昇
しく図中破線で示す。)、F点の電位が“L”レベルで
あった場合には°“H″レベルで電位が上昇する(図中
実線で示す。)ことになる。
By changing the potential of the word line WL to the "H" level in this way, the information signal stored in the capacitance of the gate is held. That is, by changing the potential of the word line WL to the "H" level, the information signal stored in the capacitance of the gate is held. , the gate potential (potential at point F) follows the signal ΦWL of word line WL, and the potential at point F becomes ゛°H°
If the potential at point F is at the "L" level, the potential rises to the "H" level (as shown by the broken line in the diagram). (indicated by a solid line).

このようにF点の電位を”H″レベル若くは″2H″レ
ベルに保持することで、ビット線BLの電位(”L”レ
ベルから゛°H″レベルの間でスイングする。)に拘わ
らずダイオード2は導通せず、確実に情報は保持される
。また、PMOSトランジスタ1もオフ状態であり続け
、したがって、同じビット線のメモリセルが選択されて
いるときに、そのビット線を介してワード線同士が導通
することもない。
By keeping the potential at point F at the "H" level or "2H" level in this way, regardless of the potential of the bit line BL (which swings between the "L" level and the "°H" level) Diode 2 does not conduct, ensuring that information is retained. PMOS transistor 1 also remains off, so when a memory cell on the same bit line is selected, the word There is no conduction between the wires.

なお、上述の書き込み時の動作において、ピント線BL
へ情報信号を現せるタイミングは上記時刻Lゴに限らず
、それ以前の時刻とすることもできる。また、ダイオー
ド2と直列に抵抗を入れること等で、ワード線WLを“
L“レベルにするタイミングを遅らせることも可能であ
る。また、保持動作の際には、PMO3)ランジスタ1
およびダイオード2がオフ状態とされるため、ピント線
イコライズ等も可能である。
Note that in the write operation described above, the focus line BL
The timing at which the information signal can appear is not limited to the above-mentioned time Lgo, but may also be at a time earlier than that. Also, by inserting a resistor in series with diode 2, the word line WL can be
It is also possible to delay the timing of setting the L" level. Also, during the holding operation, the PMO3) transistor 1
Since the diode 2 is turned off, focus line equalization and the like are also possible.

次に、第3図を参照しながら、読み出し時の動作の一例
について説明する。
Next, an example of the operation at the time of reading will be described with reference to FIG.

まず、読み出し時においては、スイッチ手段SWは常に
オフ状態とされ、信号ΦSWは常にオフの電位である。
First, during reading, the switch means SW is always in an off state, and the signal ΦSW is always at an off potential.

また、当初ワード線WLの電位としての信号ΦWLは“
H゛レベルされ、ビット41Lの電位である信号ΦBL
は゛H゛レベルにリセットされる。PMOSトランジス
タlのゲートの電位であるF点の電位は、上述のように
“H”レベル(図中実線で示す。)若しくは“2H”レ
ベル(図中破線で示す。)とされ、この時ダイオード2
及びPuO2)ランジスタ1は常にオフ状態とされてい
る。
Additionally, the signal ΦWL as the potential of the word line WL is “
The signal ΦBL which is at the high level and has the potential of bit 41L
is reset to 'H' level. As mentioned above, the potential at point F, which is the potential of the gate of PMOS transistor l, is at the "H" level (indicated by the solid line in the figure) or the "2H" level (indicated by the broken line in the figure), and at this time, the diode 2
and PuO2) The transistor 1 is always in an off state.

次に、時刻も、で、ワード線WLの信号ΦWLを“H”
レベルから“°L”レベルに変動させる。
Next, at the time, the signal ΦWL of the word line WL is set to “H”.
level to “°L” level.

すると、上記F点の電位はその信号ΦWLの変動に追従
して゛2H″レベルであった時は″H″レベルにされ(
図中破線で示す、)、“H”レベルであった時はL”レ
ベルにされる(図中実線で示す、)。
Then, the potential at the above point F follows the fluctuation of the signal ΦWL, and when it was at the "2H" level, it becomes the "H" level (
(indicated by the broken line in the figure), and when it is at the "H" level, it is set to the "L" level (indicated by the solid line in the figure).

このようなF点の電位によって、まず、F点の電位が“
H″レベルなった時では、PMOSトランジスタ1のソ
ース、ドレイン、ゲートは全て”H”レベルの電位にあ
り、このためPMOSトランジスタlはオフ状態とされ
て、ビット線BLの電位の変動はな(、図中破線で示す
如く信号ΦBLは″Hルベルのままである。逆に、F点
の電位がL“レベルとされた場合では、PMOSトラン
ジスタ1はオン状態とされ、さらにダイオード2もオン
状態とされる。すなわち、F点の電位をPuO2)ラン
ジスタ1が増幅する状態にされる。すると、ビット線B
Lの信号ΦBLは、PMO3I−ランジスタ1を介して
“L″レベル引っ張られ、当該ビット線りには電位差が
生じて所定の読み出しが行われることになる。
Due to this potential at point F, the potential at point F first becomes “
When the voltage reaches the H'' level, the source, drain, and gate of the PMOS transistor 1 are all at the H level potential, so the PMOS transistor l is turned off, and the potential of the bit line BL does not fluctuate ( , as shown by the broken line in the figure, the signal ΦBL remains at the "H" level. Conversely, when the potential at point F is set to the "L" level, the PMOS transistor 1 is turned on, and the diode 2 is also turned on. In other words, the potential at point F is amplified by PuO2) transistor 1. Then, bit line B
The L signal ΦBL is pulled to the "L" level via the PMO3I-transistor 1, and a potential difference is generated on the bit line, so that a predetermined readout is performed.

以後、時刻も、でワード線WLの電位が再び“H”レベ
ルとされ、再び情報信号の保持動作の状態となる。
Thereafter, at a certain time, the potential of the word line WL is again set to the "H" level, and the information signal holding operation is resumed.

以上のような本実施例のメモリ装置は、PMOSトラン
ジスタ1によって、ゲート容量に蓄積される電荷を増幅
して読み出すことができ、したがって、キャパシタの面
積を増大させることもなく、十分なセルの出力を得るこ
とができ、メモリ装置の微細化を容易に実現させること
が可能となる。
The memory device of this embodiment as described above can amplify and read out the charge accumulated in the gate capacitance by the PMOS transistor 1, and therefore can achieve sufficient cell output without increasing the area of the capacitor. This makes it possible to easily realize miniaturization of memory devices.

また、前述のような増幅機能から、読み出しに十分な出
力信号をビット線に現すことができ、オープンビットラ
イン構成としてもノイズマージンが十分に確保されるこ
とになり、高密度化を図ることができる。
In addition, the amplification function described above allows output signals sufficient for reading to appear on the bit line, and even with an open bit line configuration, a sufficient noise margin is ensured, making it possible to achieve higher density. can.

また、特に本実施例のメモリ装置に゛おいては、ワード
線の電位操作によって、2H”レベルの如きゲート容量
の電荷を確実に保持させ、ダイオード及びPMOSトラ
ンジスタを常にオフ状態とさせる動作をさせることがで
きる。このため、情報信号は確実に記憶され、前述の増
幅機能と相まって、正確なメモリ動作が実現される。
In particular, in the memory device of this embodiment, the electric potential of the word line is manipulated to ensure that the charge of the gate capacitance, such as 2H'' level, is held, and the diode and PMOS transistor are always kept in the off state. Therefore, the information signal is reliably stored, and in combination with the amplification function described above, accurate memory operation is achieved.

第2の実施例 本実施例のメモリ装置は、第4図に示す構成を存するも
のであり、第1の実施例ではPuO2トランジスタ1と
したMis)ランジスタをNMOSトランジスタ21に
置き喚え、さらにダイオード2を反対極性としたダイオ
ード22で買換したものである。すなわち、第1の不純
物拡散領域がワード線WLに接続され且つ第2の不純物
拡散領域がピッ)!B Lに接続されるNMOSトラン
ジスタ21と、上記ビット線BLに一方の電極が接続さ
れ且つ上記NMOS)ランジスタのゲートに他方のtF
iが接続されるダイオード22と、上記NMO3)ラン
ジスタのゲートに所定電位(ta電圧Vdd)を与える
スイッチ手段SWよりなるメモリセルを有している。
Second Embodiment The memory device of this embodiment has the configuration shown in FIG. 2 was replaced with a diode 22 with the opposite polarity. That is, the first impurity diffusion region is connected to the word line WL, and the second impurity diffusion region is connected to the word line WL! An NMOS transistor 21 connected to the bit line BL, and the other tF connected to the gate of the NMOS transistor 21 whose one electrode is connected to the bit line BL
The memory cell includes a diode 22 connected to NMO3), and a switch means SW for applying a predetermined potential (ta voltage Vdd) to the gate of the transistor NMO3).

このような構成からなる本実施例のメモリ装置は、第1
の実施例と同様に、NMO3)ランジスタ21のゲート
容量に、情報信号としての電荷を蓄積させることができ
、当該NMO3)ランジスタ21の増幅機能から、キャ
パシタ等の面積を必要とせずに微細化を進めることがで
き、さらにはオープンビットライン構成にして高密度化
を実現することもできる。
The memory device of this embodiment having such a configuration has the first
Similar to the embodiment, the charge as an information signal can be accumulated in the gate capacitance of the NMO3) transistor 21, and the amplification function of the NMO3) transistor 21 allows miniaturization without requiring the area of a capacitor or the like. Furthermore, it is possible to achieve high density by using an open bit line configuration.

ここで、このような第2の実施例のメモリ装置の動作に
ついて簡単に説明すると、書き込み時では、スイッチ手
段SWがオンとされ、ゲー]・電位は“H″レベルハイ
レベル)とされてダイオード22を介して書き込みがな
される。このときワード線WLがH”レベルにされてい
るが、保持動作を行うときは、“H”レベルから“L”
レベルへ電位が変化し、ゲートの電位はこれに追従して
“°L″レベル若しくは″2L″レベル(″L″レベル
の2倍の低い電位)にされる、そして、読み出し時には
、ワード線WLの電位が“H″レベルされて、NMO3
)ランジスタ21の増幅によってビット線BLの電位が
与えられることになる。すなわち、第2の実施例のメモ
リ装置の動作は第1の実施例のメモリ装置の動作とは、
対称的な電位によって制御されることになる。
Here, to briefly explain the operation of the memory device of the second embodiment, during writing, the switch means SW is turned on, the potential is set to "H" level (high level), and the diode is turned on. Writing is done via 22. At this time, the word line WL is set to the H level, but when performing the holding operation, the word line WL is changed from the H level to the L level.
level, and the gate potential follows this and is set to the "°L" level or "2L" level (a potential twice as low as the "L" level), and at the time of reading, the word line WL The potential of NMO3 is set to “H” level, and NMO3
) The potential of the bit line BL is given by the amplification of the transistor 21. That is, the operation of the memory device of the second embodiment is different from the operation of the memory device of the first embodiment.
It will be controlled by symmetrical potentials.

第3の実施例 本実施例は、メモリセルの構造の具体的な構造例であっ
て、本実施例を第5図および第6図を参照しながら説明
する。
Third Embodiment This embodiment is a specific example of the structure of a memory cell, and will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

すなわち、第5図は、本実施例のメモリ装置のメモリセ
ル部分の断面図であって、N型の半導体基板51の表面
にP゛型の第1の不純物拡散領域52とP・型の第2の
不純物拡散領域53が形成され、PMO3)ランジスタ
のソース・ドレイン領域とされている。この第1の不純
物拡散領域52はワード線と接続され、第2の不純物拡
散領域53は絶縁層59に囲まれたP型の不純物領域5
6を介してビット線としてのアルミ配線層57と接続す
る。上記P型の不純物領域56の一部は絶縁層54上に
延在されて上記PMO3)ランジスタのゲートとなるN
9型の半導体領域55とされ、そのN゛型の半導体領域
55とP型の不純物領域56の間のPN接合部がダイオ
ードとして機能する。上記ゲートとして機能するN゛型
の半導体領域55の上部には、所定電圧にリセットする
ためのスイッチ手段を構成するゲート58が形成されて
おり、このゲートに所定の電圧が印加されるときに、上
記N゛型の半導体領域55の電位は接地電位となる。
That is, FIG. 5 is a cross-sectional view of the memory cell portion of the memory device of this embodiment, in which a P-type first impurity diffusion region 52 and a P-type first impurity diffusion region 52 are formed on the surface of an N-type semiconductor substrate 51. 2 impurity diffusion regions 53 are formed and serve as source/drain regions of the PMO3) transistor. This first impurity diffusion region 52 is connected to a word line, and the second impurity diffusion region 53 is a P-type impurity region 5 surrounded by an insulating layer 59.
6 to an aluminum wiring layer 57 as a bit line. A part of the P-type impurity region 56 extends on the insulating layer 54 and becomes the gate of the PMO3) transistor.
A 9-type semiconductor region 55 is formed, and a PN junction between the N''-type semiconductor region 55 and the P-type impurity region 56 functions as a diode. A gate 58 constituting a switch means for resetting to a predetermined voltage is formed above the N-type semiconductor region 55 functioning as the gate, and when a predetermined voltage is applied to this gate, The potential of the N′ type semiconductor region 55 becomes the ground potential.

このN9型の半導体領域55は、本実施例において特に
電荷が蓄積される領域であり、第1の実施例のように、
その電位はワード線の電位に追従して確実な情報信号の
保持がなされることから、第1の不純物拡散領域52と
の対向する面積を大きくするように当該N゛型の半導体
領域55は形成されている。
This N9 type semiconductor region 55 is a region where charges are particularly accumulated in this embodiment, and as in the first embodiment,
Since the potential follows the potential of the word line and the information signal is reliably held, the N-type semiconductor region 55 is formed so as to increase the area facing the first impurity diffusion region 52. has been done.

第6図は、このようなメモリ装置におけるワード線と平
行した一行のメモリセルを取り出したところの平面図で
あって、基板61上に、図中縦方向に複数本(n本)設
けられた各配線はビット線BL、〜BL、である。また
、図中横方向に形成された配線は、ワード線WL、、、
WL、である。
FIG. 6 is a plan view of one row of memory cells parallel to the word line in such a memory device, in which a plurality (n) of memory cells are provided on a substrate 61 in the vertical direction in the figure. Each wiring is a bit line BL, -BL. In addition, the wiring formed in the horizontal direction in the figure is the word line WL,...
It is WL.

各ピント線B L +〜Bl、lと各コンタクトホール
64を介して接続し且つその端部で接地電位が与えられ
る半導体領域62は、それぞれビット線BL1〜B+、
の下部およびその近傍でN型の領域とされ、隣のビット
のメモリセルとは各々P型の領域で分離されている。そ
して、このような交互にN型の領域とP型の領域が設け
られた半導体領域62上には、この半導体領域62を被
うように、絶縁膜を介して半導体層63(すなわち第5
図のゲート58)が形成されている。
The semiconductor regions 62 which are connected to each of the pinto lines BL+ to Bl, l via each contact hole 64 and to which a ground potential is applied at their ends are connected to bit lines BL1 to B+, respectively.
The lower part of the bit and the vicinity thereof are N-type regions, and the memory cells of adjacent bits are separated from each other by P-type regions. Then, on the semiconductor region 62 in which N-type regions and P-type regions are provided alternately, a semiconductor layer 63 (that is, a fifth
A gate 58) shown in the figure is formed.

このような構造を有する本実施例のメモリ装置は、半導
体領域55(すなわち第6図の半導体領域62のN型の
領′域)に電荷が蓄積され、その電荷によってPMO3
)ランジスタを動作させて読み出し等が行われる。そし
て、特に本実施例のメモリ装置では、上記半導体領域6
3に所定の電圧が印加された場合、ビット線BL、の下
部のN型の領域からビット線BL、の下部のN型の領域
までが導通ずることになり、したがって、端部の接地電
位が当該半導体領域62の全域に行きわたってリセット
状態となる。このような構成によって各ビットに亘って
リセット動作が行われ、高速な書き込み動作等が実現さ
れることになる。
In the memory device of this embodiment having such a structure, charges are accumulated in the semiconductor region 55 (that is, the N-type region of the semiconductor region 62 in FIG. 6), and the charges cause the PMO3
) Reading is performed by operating the transistor. In particular, in the memory device of this embodiment, the semiconductor region 6
When a predetermined voltage is applied to bit line BL, conduction occurs from the N-type region at the bottom of bit line BL to the N-type region at the bottom of bit line BL, and therefore the ground potential at the end becomes The entire area of the semiconductor region 62 is in a reset state. With such a configuration, the reset operation is performed over each bit, and high-speed write operations and the like are realized.

なお、第3の実施例のメモリ装置では、それぞれP型と
N型を交換することもできる。
Note that in the memory device of the third embodiment, the P type and the N type can be exchanged.

H4発明の効果 本発明のメモリ装置は、上述のように、MISトランジ
スタを用いてゲート容量に蓄積された電荷を増幅して読
み出すことができ、したがって、キャパシタの面積を増
大させることもなく、十分なセルの出力を得ることがで
き、メモリ装置の微細化を容易に実現させることが可能
となる。また、前述のような増幅機能から、読み出しに
十分な出力信号をビット線に現すことができ、オープン
ビットライン構成としてもノイズマージンが十分に確保
されることになり、高密度化を図ることができる。
H4 Effects of the Invention As described above, the memory device of the present invention can amplify and read out the charge accumulated in the gate capacitance using the MIS transistor, and therefore the memory device of the present invention can be used without increasing the area of the capacitor. Accordingly, it is possible to obtain a cell output with a high level of cell output, and it becomes possible to easily realize miniaturization of a memory device. In addition, the amplification function described above allows output signals sufficient for reading to appear on the bit line, and even with an open bit line configuration, a sufficient noise margin is ensured, making it possible to achieve higher density. can.

また、特に本実施例のメモリ装置においては、ワード線
の電位制御によって、情報信号は確実に記憶され、前述
の増幅機能と相まって、正確なメモリ動作が実現される
Further, particularly in the memory device of this embodiment, the information signal is reliably stored by controlling the potential of the word line, and in combination with the amplification function described above, accurate memory operation is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のメモリ装置のメモリセル構造の一例を
示す回路図、第2図はその書き込み時の動作を説明する
ためのタイムチャート、第3図は上記メモリ装置の読み
出し時の動作を説明するためのタイムチャートである。 また、第4図は本発明のメモリ装置のメモリセル構造の
他の一例を示す回路図、第5図は本発明のメモリ装置の
さらに他の例の具体的構造を示す断面図、第6図は本発
明のメモリ装置のさらに他の例の上記具体的構造の平面
図である。 i −−−一・−一−−−−−−−−−−−−−・・−
・・−・−PMO3)ランジスタ21−−−一−−−−
・・・・・・・・−・−・−NMO3)ランジスタ2.
22−一・−・・・・−・・−・・−・−ダイオードB
L  ・・・・・−・−一−−−−−・・・−一−−・
−・−ビット線W L 、−−−−−−−・・・・−・
−・−・−−−−一・・ ワード線SW−・・・・−・
−・−・・−・・・・・・・・−・スインチ手段特許出
願人   ソニー株式会社 代理人弁理士 小泡 晃(他2名) 事発明の×εソ焚1め×五すセル構造の俊のイ?す第4
図 第5図
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the memory cell structure of the memory device of the present invention, FIG. 2 is a time chart for explaining the write operation, and FIG. 3 is the read operation of the memory device. It is a time chart for explanation. Further, FIG. 4 is a circuit diagram showing another example of the memory cell structure of the memory device of the present invention, FIG. 5 is a sectional view showing a specific structure of still another example of the memory device of the present invention, and FIG. is a plan view of the above-mentioned specific structure of still another example of the memory device of the present invention. i −−−1・−1−−−−−−−−−−−−・・−
...--PMO3) transistor 21--1----
・・・・・・・・・−・−・−NMO3) Transistor 2.
22-1・−・・・−・・−・・−・−Diode B
L ・・・・−・−1−−−−−・・・−1−−・
−・−Bit line W L , −−−−−−・・・・−・
−・−・−−−−1・・ Word line SW−・・・・−・
−・−・・−・・・・・・・・・・Sinch means patent applicant Akira Koba (and 2 others) Patent attorney representing Sony Corporation Shun no i? 4th
Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】  第1の不純物拡散領域がワード線に接続され、第2の
不純物拡散領域がビット線に接続されるMISトランジ
スタと、 上記ビット線に一方の電極が接続され、上記MISトラ
ンジスタのゲートに他方の電極が接続されるダイオード
と、 上記MISトランジスタのゲートに所定電位を与えるス
イッチ手段よりなるメモリセルを有するメモリ装置。
[Scope of Claims] A MIS transistor in which a first impurity diffusion region is connected to a word line and a second impurity diffusion region is connected to a bit line, and one electrode is connected to the bit line, and the MIS transistor A memory device comprising a memory cell comprising: a diode whose other electrode is connected to the gate of the MIS transistor; and a switch means for applying a predetermined potential to the gate of the MIS transistor.
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