KR20010008608A - low power SRAM device - Google Patents

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KR20010008608A
KR20010008608A KR1019990026527A KR19990026527A KR20010008608A KR 20010008608 A KR20010008608 A KR 20010008608A KR 1019990026527 A KR1019990026527 A KR 1019990026527A KR 19990026527 A KR19990026527 A KR 19990026527A KR 20010008608 A KR20010008608 A KR 20010008608A
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KR
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gate electrode
transistor
transistors
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low power
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Application number
KR1019990026527A
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강영진
오학준
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김영환
현대전자산업 주식회사
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Abstract

PURPOSE: An SRAM device for low power is provided to realize an SRAM device for performing a stable operation under a low power. CONSTITUTION: An SRAM device for low power comprises the following structure. A couple of transmission transistors(T1,T2) transmits information to a bit line according to a word line signal. A couple of load element(R1,R2) and a couple of drive transistor(T3,T4) are connected with a power terminal and a grounding terminal in order to perform a latch function. MOS transistors(M1,M2) are connected with the transmission transistors(T1,T2). Bipolar transistors(B1,B2) comprises a base connected with a gate electrode of the MOS transistors(M1,M2) and an emitter and a collector connected with a source and drain junction region.

Description

저전원용 SRAM장치{low power SRAM device}Low power SRAM device {low power SRAM device}

본 발명은 반도체 메모리장치에 관한 것으로서, 특히 SRAM(Static Random Access Memory)장치에서 저전원 전압하에서도 안정된 동작을 구현할 수 있는 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly, to a technique capable of implementing stable operation even under a low power supply voltage in a static random access memory (SRAM) device.

일반적으로, 반도체 메모리장치인 SRAM은 DRAM(Dynamic Random Access Memory)에 비하여 메모리 용량에서는 떨어지지만, 고속으로 동작하고 사용하기 쉽기 때문에 중·소용량의 메모리 분야에서 널리 사용되고 있다.In general, SRAM, which is a semiconductor memory device, has a lower memory capacity than DRAM (Dynamic Random Access Memory), but is widely used in the medium and small memory fields because of its high speed and ease of use.

도 1은 통상적인 SRAM장치의 기본 셀 구조를 나타낸 회로도로서, 이 셀 구조는 한쌍의 전송(또는 패스) 트랜지스터(T1,T2), 한쌍의 구동(또는 풀-다운) 트랜지스터,(T3,T4) 및 한쌍의 부하소자(R1,R2)로 이루어진다. 여기서, 셀을 구성하는 트랜지스터들은 NMOS형이다.1 is a circuit diagram showing the basic cell structure of a conventional SRAM device, which has a pair of transfer (or pass) transistors T1 and T2, a pair of drive (or pull-down) transistors, and T3 and T4. And a pair of load elements R1 and R2. Here, the transistors constituting the cell are NMOS type.

그리고, 전송 트랜지스터(T1,T2)는 워드라인(W/L)에 게이트가 연결되어 있으며, 비트라인(B/L) 및 상보형 비트라인(/B/L)에 T1 내지 T2의 소스/드레인이 각각 연결되어 있다.The transfer transistors T1 and T2 have gates connected to word lines W / L, and source / drains of T1 to T2 to bit lines B / L and complementary bit lines / B / L. Are each connected.

부하 소자(R1,R2)는 전원전압(Vdd) 단자에 병렬로 연결되어 있다.The load elements R1 and R2 are connected in parallel to the power supply voltage Vdd terminal.

구동 트랜지스터(T3,T4)는 전송 트랜지스터(T1,T2)의 소스 및 부하소자(R1,R2)와 공통으로 드레인이 연결되어 있으며 각각의 게이트는 교차적으로 전송 트랜지스터의 소스에 연결되어 있으며 그 소스에는 접지전압(Vss) 단자가 연결되어 있다.The driving transistors T3 and T4 have drains connected in common to the source and load elements R1 and R2 of the transfer transistors T1 and T2, and the gates thereof are alternately connected to the source of the transfer transistor. The ground voltage (Vss) terminal is connected.

그러면, 기억정보는 셀의 노드(node)에 축적된 전하로써 보존되며, 이 전하는 일정전원(Vcc)으로부터 부하소자(R1,R2)를 통하여 항상 보충되고 있으므로, DRAM에서처럼 리프레쉬(refresh) 기능이 요구되지 않는다.Then, the stored information is preserved by the electric charge accumulated in the node of the cell, and the electric charge is always replenished from the constant power supply Vcc through the load elements R1 and R2, so that a refresh function is required as in DRAM. It doesn't work.

한편, 반도체장치의 고집적화에 따라 SRAM 셀도 스케일링 다운(scaling down) 되고 있으며, 이에 따라 전원전압(Vdd)도 낮아지므로 낮은 전원전압아래에서도 안정적으로 SRAM장치의 구동이 요구되고 있다.On the other hand, SRAM cells are also being scaled down due to the high integration of semiconductor devices. As a result, the power supply voltage Vdd is also lowered, so that the SRAM device is stably driven even under a low power supply voltage.

즉, 고집적 SRAM장치에서 셀 크기와 전원전압을 감소시키면 "하이레벨"을 저장하는 셀 노드의 전압레벨이 감소하게 되므로, 고집적화 및 저전압화 될수록 셀 동작 안정성의 확보 여부가 중요한 관건이 되고 있다.In other words, when the cell size and the power supply voltage are reduced in the highly integrated SRAM device, the voltage level of the cell node storing the "high level" is reduced. Therefore, as the integration and the low voltage become more important, it is important to secure cell operation stability.

그러나, 통상적으로 SRAM 셀과 비트라인 사이를 연결하는 전송 트랜지스터(T1,T2)는 MOS형 트랜지스터(Metal Oxide Silicon transistor: 이하 모스 트랜지스터라 함)를 사용함으로 용량성이 큰 비트라인을 충방전하는데 시간이 오래 걸려서 셀의 액세스 시간이 늦어진다. 더구나, 모스 트랜지스터는 바이폴라 정션 트랜지스터(Bipolra Junction Transistor: 이하 BJT라 함)에 비해 전달도전성(tranconductance, gm)이 작고, 전류의 구동능력이 떨어진다. 특히 트랜지스터의 구동전압인 전원 전압이 낮아질수록 그 구동 전류 또한 전원 전압에 의존하므로 셀 데이터를 빠르게 읽어내는데에 한계가 있었다.However, in general, the transfer transistors T1 and T2 connecting between the SRAM cell and the bit line use a MOS transistor (Metal Oxide Silicon Transistor), which is a time for charging and discharging a large capacitive bit line. This takes a long time and slows cell access time. In addition, the MOS transistor has a smaller transconductance (g m ) than the bipolar junction transistor (hereinafter referred to as BJT) and has a poor driving capability of current. In particular, the lower the power supply voltage, which is the driving voltage of the transistor, the more the driving current depends on the power supply voltage.

또한, 전원 전압인 Vdd가 약 1V와 같은 초저전압의 반도체장치에서는 상기와 같은 SRAM 셀의 전송 트랜시터는 대개 0.7V 정도의 Vt(문턱전압)을 갖고 있기 때문에 SRAM의 셀 데이터를 전송하는데 문제가 있었다.In addition, in an ultra-low voltage semiconductor device in which the power supply voltage Vdd is about 1 V, the transfer transceiver of such an SRAM cell usually has a threshold voltage (Vt) of about 0.7 V. Therefore, there is a problem in transferring the cell data of the SRAM. there was.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 전송 트랜지스터의 구조를 설계함에 있어서, 모스 트랜지스터의 게이트와 바이폴라 트랜지스터의 베이스가 상호 공통 연결되며 모스 트랜지스터 및 바이폴라 트랜지스터의 불순물정션을 동일하게 사용함으로써, 저전원 전압에서도 고속으로 셀의 액세스가 가능하도록 한 저전원용 SRAM장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art, in the design of the structure of the transfer transistor, the gate of the MOS transistor and the base of the bipolar transistor is mutually connected and the impurity junction of the MOS transistor and the bipolar transistor is the same. The present invention provides a low power supply SRAM device that enables a cell to be accessed at a high speed even at a low power supply voltage.

도 1은 통상적인 SRAM장치의 기본 셀 구조를 나타낸 회로도,1 is a circuit diagram showing a basic cell structure of a conventional SRAM device;

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명에 따른 저전원용 SRAM장치의 셀 구조를 나타낸 회로도와 SRAM장치의 전송 트랜지스터의 수직 단면도,2A and 2B are circuit diagrams showing a cell structure of a low power SRAM device according to the present invention, respectively, and a vertical sectional view of a transfer transistor of the SRAM device;

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 저전원용 SRAM장치에 사용된 전송 트랜지스터내의 게이티드 수직형 바이폴라 트랜지스터의 3차원 도면 및 전송 트랜지스터의 등가회로도,3A and 3B are a three-dimensional view of an gated vertical bipolar transistor in a transfer transistor used in a low power supply SRAM device according to the present invention, and an equivalent circuit diagram of the transfer transistor;

도 4는 본 발명에 따른 저전원용 SRAM장치의 전송 트랜지스터의 시뮬레이션을 나타낸 동작 파형도.4 is an operational waveform diagram showing a simulation of a transfer transistor of a low power supply SRAM device according to the present invention;

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

T1, T2: 전송 트랜지스터T1, T2: transfer transistor

T3, T4: 구동 트랜지스터T3, T4: drive transistor

R1,R2: 부하 소자R1, R2: load element

B/L, /B/L: 비트라인B / L, / B / L: Bitline

W/L: 워드라인W / L: Wordline

M1,M2: 모스 트랜지스터M1, M2: MOS transistor

B1,B2: 바이폴라 트랜지스터B1, B2: bipolar transistor

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 워드라인 신호에 응답하여 비트라인에 정보를 인가하거나 비트라인으로부터 인가된 정보를 전송하는 한쌍의 전송 트랜지스터와, 전원 단자와 접지 단자에 각각 병렬로 연결된 한쌍의 부하소자 및 구동 트랜지스터들을 갖으며 교차된 전송 트랜지스터로부터 전송된 신호에 의해 응답하여 구동 트랜지스터가 턴온되어 교차되지 않는 전송 트랜지스터의 신호를 출력하거나 풀다운하는 SRAM 셀에 있어서, 상기 각 전송 트랜지스터의 게이트전극이 기판과 공통 연결된 모스 트랜지스터와, 상기 모스트랜지스터의 게이트전극에 공통 연결된 베이스와 상기 소스와 드레인 접합 영역에 연결된 에미터 및 콜렉터를 갖는 바이폴라 트랜지스터를 포함하여 이루어지며, 각 구동 트랜지스터가 기판과 게이트가 공통 연결된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a pair of transfer transistors that apply information to or transmit information from a bit line in response to a word line signal, and a pair of loads connected in parallel to a power supply terminal and a ground terminal, respectively. In an SRAM cell having a device and driving transistors and outputting or pulling down a signal of a transfer transistor which is turned on in response to a signal transmitted from an intersecting transfer transistor and is not crossed, the gate electrode of each transfer transistor is a substrate. And a bipolar transistor having a MOS transistor commonly connected to the gate electrode, a base connected to the gate electrode of the MOS transistor, and an emitter and a collector connected to the source and drain junction regions, wherein each driving transistor is connected to the substrate and the gate in common. that It is characterized by.

본 발명의 SRAM의 전송 트랜지스터 구조는, 제 1도전형 기판 내에 형성된 제 2도전형 웰과, 제 2도전형 웰내에 형성된 제 1도전형 웰과, 제 1도전형 웰의 기판 상부에 형성된 게이트전극과, 게이트전극 하부의 웰 내에 게이트전극을 사이에 두고 이격되어 형성되며 제 2도전형 불순물이 주입된 소스/드레인 내지 에미터/콜렉터용 접합 영역과, 접합 영역들 중에서 어느 하나에 대해 소정 거리 이격되며 제 1도전형 불순물이 주입된 베이스용 접합영역을 구비하며 게이트전극과 베이스용 접합 영역이 서로 연결된 것을 특징으로 한다.The transfer transistor structure of the SRAM of the present invention includes a second conductive well formed in the first conductive substrate, a first conductive well formed in the second conductive well, and a gate electrode formed on the substrate of the first conductive well. And a junction region for the source / drain to emitter / collector in which the gate electrode is disposed in the well below the gate electrode with the gate electrode interposed therebetween and implanted with the second conductive impurity, and a predetermined distance from any one of the junction regions. And a base junction region into which the first conductive type impurity is implanted, and the gate electrode and the base junction region are connected to each other.

본 발명의 원리에 따르면, 전송 트랜지스터를 이루는 전달 컨덕턴스와 콜렉터 전류가 큰 바이폴라 트랜지스터와 모스 트랜지스터를 동시에 활성화시켜 전송 트랜지스터를 통해서 다량의 전류를 흐르게 한다. 또한, 본 발명의 전송 트랜지스터는 양전위의 저전압(워드라인 전압)이 게이트 전극에 인가될 경우 문턱전압이 낮아져서 저전압에서도 셀의 데이터 액세스 동작이 안정되게 이루어진다.According to the principles of the present invention, a large amount of current flows through a transfer transistor by simultaneously activating a bipolar transistor and a MOS transistor having a large transfer conductance and a collector current constituting the transfer transistor. In addition, in the transfer transistor of the present invention, when a low voltage (word line voltage) of positive potential is applied to the gate electrode, the threshold voltage is lowered, so that the data access operation of the cell is stable even at a low voltage.

이하, 첨부한 도면을 첨부하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고, 종래 기술과 동일한 부분에 대해서는 동일 참조 부호를 사용한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same reference numerals are used for the same parts as in the prior art.

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명에 따른 저전원용 SRAM장치의 셀 구조를 나타낸 회로도와 SRAM장치의 전송 트랜지스터의 수직 단면도이다.2A and 2B are circuit diagrams showing a cell structure of a low power SRAM device according to the present invention, respectively, and a vertical cross sectional view of a transfer transistor of the SRAM device.

도 2a를 참조하면, 본 발명은 워드라인(W/L) 신호에 응답하여 비트라인(B/L,/B/L)으로 인가된 정보를 전송하는 한쌍의 전송 트랜지스터(T1,T2)와, 래치기능을 수행하도록 전원 단자(Vdd)와 접지 단자(Vss)에 각각 병렬로 연결된 한쌍의 부하소자(R1)(R2) 및 구동 트랜지스터(T3)(T4)를 갖는 SRAM장치의 셀에 있어서, 각 전송 트랜지스터(T1,T2)의 게이트전극이 기판과 공통 연결된 모스 트랜지스터(M1)(M2)와, 모스트랜지스터의 게이트전극에 공통 연결된 베이스와 상기 소스와 드레인 접합 영역에 연결된 에미터 및 콜렉터를 갖는 바이폴라 트랜지스터(B1)(B2)를 포함한다.Referring to FIG. 2A, the present invention provides a pair of transfer transistors T1 and T2 for transmitting information applied to bit lines B / L and / B / L in response to a word line (W / L) signal; In a cell of an SRAM device having a pair of load elements R1 (R2) and driving transistors T3 (T4) connected in parallel to the power supply terminal Vdd and the ground terminal Vss, respectively, to perform a latch function, Bipolar having MOS transistors M1 and M2 having the gate electrodes of the transfer transistors T1 and T2 commonly connected to the substrate, a base commonly connected to the gate electrode of the MOS transistor, and an emitter and collector connected to the source and drain junction regions. Transistors B1 and B2.

또한, 본 발명의 SRAM의 각 구동 트랜지스터(T3)(T4)는 공통 노드(전송 트랜지스터와 부하 및 구동 트랜지스터가 연결됨)에 인가되는 전압인 Vo+, Vo-에 의해 각각 턴온된다.In addition, each of the driving transistors T3 and T4 of the SRAM of the present invention are turned on by Vo + and Vo , which are voltages applied to a common node (transmitting transistor, load and driving transistor are connected).

Vo+, Vo-전압은 어느 한쪽이 하이레벨이면 다른 한쪽이 로우레벨이 된다. 일반적으로 로우레벨과 하이레벨의 값은 전원 전압(Vdd)의 값과 접지 전압(Vss)의 값에 따라 달라진다. 예를 들어, Vo+가 외부 데이터 기록 드라이버에 의해 조금씩 증가하다가 구동 트랜지스터 T3의 문턱 전압을 넘어서면 T3이 턴온됨과 동시에 다른 노드의 Vo-는 접지 전압(Vss)으로 낮아져서 교차 연결된 다른 구동 트랜지스터 T4가 턴오프된다. 이에 따라 Vo+의 전위는 거의 전원 전압(Vdd) 레벨에 가깝게 된다.Vo + and Vo - voltages are low level if one is high level. In general, the values of the low level and the high level depend on the value of the power supply voltage Vdd and the value of the ground voltage Vss. For example, if Vo + is increased slightly by the external data write driver and exceeds the threshold voltage of the driving transistor T3, T3 is turned on and at the same time, Vo - of the other node is lowered to the ground voltage (Vss) so that the other connected driving transistors T4 are crossed. Is turned off. As a result, the potential of Vo + is almost close to the power supply voltage (Vdd) level.

본 발명에 따른 SRAM 셀의 전송 트랜지스터(T1,T2)는 워드라인(W/L)의 구동 전압이 낮은 전압으로 인가되더라도 모스 트랜지스터(M1)(M2)에 연결된 바이폴라 트랜지스터(B1)(B2)가 동시에 활성화되어 다량의 전류가 비트라인(B/L)(/B/L)에 충방전하므로 저전원에서도 고속 동작이 가능하다.In the transfer transistors T1 and T2 of the SRAM cell according to the present invention, the bipolar transistors B1 and B2 connected to the MOS transistors M1 and M2 are applied even if the driving voltage of the word line W / L is applied at a low voltage. Simultaneously activated, a large amount of current charges and discharges the bit line (B / L) (/ B / L), enabling high-speed operation even at low power.

본 발명의 구동 트랜지스터(T3,T4)는 워드라인(W/L)에 의해 전송 트랜지스터(T1,T2)가 턴온될 경우 게이트 전극의 펄스 전압이 동시에 기판에도 가해지므로 순간적으로 문턱전압이 기판 효과에 의해 감소되어 전원 전압(Vdd)이 저전원, 예컨대 1V이하로 낮아지더라도 셀 동작을 안정하게 한다. 이때, 전원 전압이 얼마정도가 낮아지냐는 기판의 도핑 농도에 따라 다르다.In the driving transistors T3 and T4 of the present invention, when the transfer transistors T1 and T2 are turned on by the word line W / L, the pulse voltage of the gate electrode is simultaneously applied to the substrate. Is reduced to stabilize the cell operation even when the power supply voltage Vdd is lowered to a low power supply, for example, 1V or less. At this time, how much the power supply voltage is lowered depends on the doping concentration of the substrate.

도 2b를 참조하면, 본 발명의 SRAM의 전송 트랜지스터 구조가 도시되어 있으며 이때 전송 트랜지스터는 NMOS이다.Referring to FIG. 2B, the transfer transistor structure of the SRAM of the present invention is shown wherein the transfer transistor is an NMOS.

본 발명의 전송 트랜지스터 수직 구조는, 제 1도전형으로서, p형 불순물로 도핑된 기판(10) 내에 형성된 제2도전형인 n형 불순물이 저농도로 주입된 n-웰(12)과, n-웰(12)내에 형성된 제 1도전형 불순물이 저농도로 주입된 p-웰(14)과, p-웰(14)의 기판 상부에 형성된 게이트전극(16)과, 게이트전극(16) 하부의 웰(14) 내에 게이트전극을 사이에 두고 이격되어 형성되며 제 2도전형인 n형 불순물이 주입된 소스/드레인 내지 에미터/콜렉터용 접합 영역(18)과, 접합 영역들(18) 중에서 어느 하나에 대해 소정 거리 이격되며 제 1도전형인 p형 불순물이 주입된 베이스용 접합영역(20)으로 구성되어 있다.The vertical structure of the transfer transistor of the present invention is a n-well 12 in which a n-type impurity of a second conductivity type formed in a substrate 10 doped with a p-type impurity is implanted at a low concentration, and an n-well as a first conductivity type. The p-well 14 into which the first conductive type impurity formed in (12) is injected at low concentration, the gate electrode 16 formed on the substrate of the p-well 14, and the well below the gate electrode 16 ( 14, the junction region 18 for the source / drain to emitter / collector implanted with a gate electrode therebetween and implanted with a second conductivity type n-type impurity, and one of the junction regions 18 It is composed of a base junction region 20 in which a p-type impurity of a first conductivity type is spaced apart from a predetermined distance.

그리고, 게이트전극(16)과 베이스용 접합 영역(20)이 서로 연결된 라인에는 워드라인(W/L)의 전압이 인가된다.The voltage of the word line W / L is applied to a line where the gate electrode 16 and the base junction region 20 are connected to each other.

미설명된 도면 부호 15는 게이트산화막을 나타낸 것이다.Unexplained reference numeral 15 denotes a gate oxide film.

그러면, 본 발명에 따른 전송 트랜지스터에서 p-웰(14)이 바이폴라 트랜지스터의 베이스 역할을 하는데, p형 기판(10)과 p-웰(14) 사이에 n-웰(12)이 형성되어 있어 베이스를 분리하는 역할을 한다. 또한, 본 발명의 전송 트랜지스터에 있어서, MOS 트랜지스터로 사용되는 드레인과 소스(18)는 바이폴라 트랜지스터의 콜렉터와 에미터 역할도 동시에 한다. 여기에서, 콜렉터와 에미터는 종래 바이폴라 트랜지스터와는 달리 완전 대칭으로서, 어느 정션쪽도 에미터 또는 콜렉터가 된다.Then, in the transfer transistor according to the present invention, the p-well 14 serves as a base of the bipolar transistor, and the n-well 12 is formed between the p-type substrate 10 and the p-well 14, so that the base It serves to separate. In the transfer transistor of the present invention, the drain and the source 18 used as the MOS transistor also serve as the collector and emitter of the bipolar transistor. Here, the collector and the emitter are completely symmetrical, unlike the conventional bipolar transistors, and either junction becomes an emitter or a collector.

한편, p-웰 형성시 리트로그레이드 웰(retrograde well)을 만들어서 수직형 바이폴라 트랜지스터의 β(전류전달 증폭율)가 작아도 전송 트랜지스터의 모스 트랜지스터가 동시에 동작하기 때문에 문제가 없다.On the other hand, there is no problem because the MOS transistor of the transfer transistor operates simultaneously even if the β (current transfer amplification factor) of the vertical bipolar transistor is small because a retrograde well is formed during p-well formation.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 저전원용 SRAM장치에 사용된 전송 트랜지스터내의 게이티드 수직형 바이폴라 트랜지스터의 3차원 도면 및 전송 트랜지스터의 등가회로도이다.3A and 3B are a three-dimensional diagram of an gated vertical bipolar transistor in a transfer transistor used in a low power supply SRAM device according to the present invention, and an equivalent circuit diagram of the transfer transistor.

도 3a는 모스 트랜지스터의 채널 길이(ℓch)가 바이폴라 트랜지스터의 베이스 길이를 나타내고 채널 폭(w)이 바이폴라 트랜지스터의 베이스 폭을 나타내고 있음을 나타낸 것이다. 도 3b는 전송 트랜지스터의 게이트가 기판에 직접 연결되어 있고 이와 병렬로 연결된 대칭형 게이티드 수직형 바이폴라 트랜지스터가 보여진다.3A shows that the channel length (l ch ) of the MOS transistor represents the base length of the bipolar transistor, and the channel width (w) represents the base width of the bipolar transistor. 3B shows a symmetric gated vertical bipolar transistor with the gate of the transfer transistor connected directly to the substrate and in parallel therewith.

도 4는 본 발명에 따른 저전원용 SRAM장치의 전송 트랜지스터의 시뮬레이션을 나타낸 동작 파형도로서, 가로축은 게이트-소스간 전압인 Vgs를 나타내고 세로축은 드레인-소스간 전류인 Ids를 나타낸다.4 is an operation waveform diagram showing a simulation of a transfer transistor of a low power supply SRAM device according to the present invention, in which the horizontal axis represents Vgs, which is a gate-source voltage, and the vertical axis, Ids, a drain-source current.

본 발명의 전송 트랜지스터의 동작에 있어서, 게이트전극이 기판에 직접 연결되어 있기 때문에 Vgs가 0.65V로 될 때 까지는 Ids가 모스트랜지스터의 작동(①)에 의해 제어되지만 그 이상의 전압 레벨(0.65V이상)에서는 바이폴라 트랜지스터(②)가 주도하여 구동 전류 Ids를 발생한다. 그러므로, 전체 평균화된 전류 대 전압 파형도(③)는 저전원 전압에서 높은 전류값을 나타낸다. 예컨대, Vgs가 0.35V일 때 Ids는 1㎂가 흐르는데 이 구동 전류는 주로 문턱전압 Vt가 0.7V인 MOS 트랜지스터에 의해에서 얻어진다. 반면에, Vgs=0.7V일 때 Ids는 1㎃가 흐르는데, 이것은 주로 바이폴라 트랜지스터에 의해서 얻어진다.In the operation of the transfer transistor of the present invention, since the gate electrode is directly connected to the substrate, Ids is controlled by the operation of the transistor (1) until Vgs becomes 0.65V, but more voltage levels (0.65V or more). In this case, the bipolar transistor (2) is driven to generate the driving current Ids. Therefore, the overall averaged current versus voltage waveform (③) shows a high current value at low power supply voltage. For example, when Vgs is 0.35V, Ids flows 1 kHz. This driving current is mainly obtained by the MOS transistor whose threshold voltage Vt is 0.7V. On the other hand, when Vgs = 0.7V, Ids flows 1 kHz, which is mainly obtained by bipolar transistors.

그러므로, 본 발명의 SRAM 셀의 전송 트랜지스터는 1V이하의 전원 전압에서도 정상적이게 동작이 가능하다.Therefore, the transfer transistor of the SRAM cell of the present invention can operate normally even at a power supply voltage of 1V or less.

따라서, 본 발명은 SRAM 셀의 전송 트랜지스터의 문턱전압을 낮추기 위해 활성화시 게이트전극의 순방향 전압이 기판에 가해지도록 하여 문턱전압을 낮추고 동시에 모스 트랜지스터 하부의 기생 바이폴라 트랜지스터로 동작하는 소자를 활성화시킨다.Accordingly, the present invention lowers the threshold voltage by activating the forward voltage of the gate electrode on the substrate during activation to lower the threshold voltage of the transfer transistor of the SRAM cell, and simultaneously activates the device acting as a parasitic bipolar transistor under the MOS transistor.

그러므로, 워드라인에 저전원 전압이 공급되어 SRAM 셀의 저장된 셀 데이터를 비트라인으로 전송시킬 때 낮은 전원에서도 정상적으로 전송 트랜지스터가 구동되어 셀의 액세스 시간을 빠르게 한다.Therefore, when a low power supply voltage is supplied to the word line to transfer the stored cell data of the SRAM cell to the bit line, the transfer transistor is normally driven even at a low power supply to speed up the cell access time.

Claims (2)

워드라인 신호에 응답하여 비트라인에 정보를 인가하거나 비트라인으로부터 인가된 정보를 전송하는 한쌍의 전송 트랜지스터와, 전원 단자와 접지 단자에 각각 병렬로 연결된 한쌍의 부하소자 및 구동 트랜지스터들을 갖으며 교차된 전송 트랜지스터로부터 전송된 신호에 의해 응답하여 구동 트랜지스터가 턴온되어 교차되지 않는 전송 트랜지스터의 신호를 출력하거나 풀다운하는 SRAM 셀에 있어서,A pair of transfer transistors that apply information to or transmit information from the bit line in response to the word line signal, and a pair of load elements and drive transistors connected in parallel to the power supply terminal and the ground terminal, respectively, A SRAM cell that outputs or pulls down a signal of a transfer transistor that is turned on and does not cross in response to a signal transmitted from the transfer transistor, 상기 각 전송 트랜지스터의 게이트전극이 기판과 공통 연결된 모스 트랜지스터와, 상기 모스트랜지스터의 게이트전극에 공통 연결된 베이스와 상기 소스와 드레인 접합 영역에 연결된 에미터 및 콜렉터를 갖는 바이폴라 트랜지스터를 포함하여 이루어지며;A gate electrode of each transfer transistor includes a MOS transistor commonly connected to a substrate, a bipolar transistor having a base commonly connected to the gate electrode of the MOS transistor, and an emitter and a collector connected to the source and drain junction regions; 상기 각 구동 트랜지스터가 기판과 게이트가 공통 연결된 것을 특징으로 하는 저전원용 SRAM장치.Low power supply SRAM device, characterized in that each of the driving transistor is connected to the substrate and the gate in common. 제 1항에 있어서, 상기 SRAM의 전송 트랜지스터 구조는,The transfer transistor structure of claim 1, wherein 제 1도전형 기판 내에 형성된 제 2도전형 웰;A second conductive well formed in the first conductive substrate; 상기 제 2도전형 웰내에 형성된 제 1도전형 웰;A first conductive well formed in the second conductive well; 상기 제 1도전형 웰의 기판 상부에 형성된 게이트전극;A gate electrode formed on the substrate of the first conductive well; 상기 게이트전극 하부의 웰 내에 게이트전극을 사이에 두고 이격되어 형성되며 제 2도전형 불순물이 주입된 소스/드레인 내지 에미터/콜렉터용 접합 영역; 및A junction region for a source / drain to emitter / collector formed between the gate electrode and spaced apart from each other in the well below the gate electrode, and implanted with a second conductive impurity; And 상기 접합 영역들 중에서 어느 하나에 대해 소정 거리 이격되며 제 1도전형 불순물이 주입된 베이스용 접합영역을 구비하며 상기 게이트전극과 상기 베이스용 접합 영역이 서로 연결된 것을 특징으로 하는 저전원용 SRAM장치.And a base junction region spaced a predetermined distance from any one of the junction regions and into which a first conductivity type impurity is implanted, wherein the gate electrode and the base junction region are connected to each other.
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