TW418395B - Reduced stand by power consumption in a dram - Google Patents

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418395 Λ7 B7 五、發明説明（/ 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 链明^持術領域 本發明有關動態隨機存取記憶體（DRAM),且尤其有關 在待機模式之期間減少電力之消耗。 發1宽_[ 一種稱為隨機存取記憶體（RAM)之電腦之工作記憶體 提供目前有用於系統處理器之程式的儲存及欲處理之資 料的儲存，同時，該RAM提供了顯示於使用者之，資訊的 儲存。典型地，該工作記憶體含有動態随機存取記億體 ICs DRAMs,此係由於它們相當低之價格及相當高的性 能。 為了維持儲存於其內之資訊，DRAMs需要恆常地再新其 單元，此種再新係在記憶體控制器之控制下發生。用K 再新該等記憶體單元之種種技術係週知的。 該等DRAM單元之再新需乘會消耗相當大量的電力，此 種電力之消耗提出了 一個問題，特別是手提式電腦，因 為此電腦需要較大的電池容量。減少電力消耗之一種技 術係在於提供操作該電腦之"待機模式”。當在待機模式 中之時，在DRAMs中之電腦資料並不會再新，藉此減少 該条統所使用之電力，而可藉種種諸如活化，暫息，或 自動進人之技術來激活該待機模式。 DRAM單元之一種型式包含溝渠電容器，其係電氣地耦 合於電晶體。 溝渠電容器DRAM單元係描繪於例如，tfelf, Silicon Processing for the VLSI Era, V o 1 . 2, Lattice P r - -3 本紙張尺度適用申國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 請 先 聞 背 £ι 之 注 意 事 項 再 填ί( 頁 1Τ 線 418395五、發明説明（ Λ7 137 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 ess(1995),其係结合於本文中供各種參考。在NMOSFET 型溝渠式DRAM單元中，ri通道電晶體之p型阱一般係偏 壓於負電壓以減少基片之靈敏度及擴散電容。進一步地 ,提供來電氣連接電容器之埋入板之η型阱則典型地偏 壓於大約VDD / 2處。然而，此等DRAM單元在待機模式之期 間會蒙受漏電電流流動之增加，而所增加之漏電電流的 流動會造成更大的電力消耗，此係不企望的，且在若干 情況中係無法接受的。 從上述說明，係企望於提供一種用於具有減少漏電電 流之DRAMs之操作的待機模式。 發明槪诚 本發明有關在待機模式期間減少D R A Μ中之待楗電流。 於一實施例中，當偵測出D R A Μ係於待機模式中之時，則 關閉到該D R AM之記憶體陣列之一第一電源，該第一電源 例如係連接至該陣列之η -阱，藉關閉至該η -阱之該電源 ，會在特機模式之期間達成減少之電流消耗。 第1圖顯示一習知之溝渠式DRAM單元； 第2圖顯示在待機橫式期間之漏電機構； 第3圖顯示根據本發明一實施例之操作的待機橫式； 第4圖顯示一用Μ確定待機模式之監看電路；以及 第5圖顯示一用以控制至陣列之電壓的調整電路。 菇明詳·細說明 本發明有關具有減少之電流消耗之操作的待機橫式之 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（210Χ 297公漦） 請 閲 讀 背 之 注 3 頁 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ί 418395 Λ7 . 五、發明説明（—） DRAMs。琨有多種型式之待機模式，若干型式會要求資 .料儲存於非揮發性記憶體中，且當再繼鑛正常之操作時 恢復至其預待機之模式，而在各型式中，DRAM並不會再 新。本發明係描繪關於DRAM積體電路（1C),其中記憶體 單元使用溝渠電容器。為了易於理解本發明，將提供習 知溝渠式D H A Μ單元之說明。 參閱第1圖，顯示一習知之溝渠電容器DRAM單元100, 此種習知溝渠電容器DRAM單元例如，係描繪於Nesbit等 人之”具有自行對齊之埋入帶（BEST)之0.6平方微米256 百萬位元（Mb)之溝渠式DRAM單元”，IEDM93-627,其將结 合於本文中供各種參考。典型地，單元之陣列係由字元 線及位元線互連而彤成DRAM晶片。 該DRAM單元100包含一彤成於基片101中之溝渠電容器 160,該基Η係微摻雜有諸如硼（B>之P型摻雜物（P—)。 典型地，該溝渠係充填以重摻雜有諸如砷Us)或磷（P) 之η摻雜物（η + )的多晶矽（p 1 〇 y )。該多晶矽稱為”儲存 電極”，其作為該電容器之一板。摻雜有例如As之埋入板 165係配置於基片中而包圍該溝渠之下方部分。該As係 從一接雜物源擴散進人該矽基片中，該摻雜物源可為一 形成在該溝渠之側壁上之As摻雜之矽酸鹽玻璃（ASG)。 同時，該DRAM單元包含一電晶體110,該電晶體含有 一閘極1 1 2 ,源極1 1 3 ,及汲極1 1 4。該電晶體之閛極代表 字元線，因為該.電晶體係連接於電容器，故稱為”活化 字元線”，該汲極及源極係藉佈植諸如磷（P)之η型摻雑 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS > Α4規格（210 X 297公浼） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 、-0· 線 Λ7 B7 418395 五、發明説明（4 物所彩成，該電晶體到電容器之連接係經由一擴散區1 2 5 所達成，稱為”節點擴散"之擴散區係藉外擴散摻雜物自 該溝渠之多晶矽透過埋入帶所形成的，該帶係藉提供外 擴散自該溝渠中之砷（As)或磷（P)摻雜之多晶矽之As或P 之摻雜物所形成。 軸環1 6 8係彤成於溝渠之上方部分，如本文中所使用 者，溝渠之上方部分稱為含有軸環之部分而下方部分含 有低於該軸環之部分，該軸環預防節點接茴至埋人板之 漏電，漏電係非企離的，例如它會劣化單元之保持時間 。如圖示，該軸環结合了埋人帶之底部及埋人'板之頂部。 含有諸如P (磷）或As (砷）之摻雜物的埋人阱170係配置 於基片的表面下方，在該埋入阱中之摻雑物的最高濃度 稍微地低於軸環之底部，同時，該埋入阱稱為” η -帶”， 作用為連接陣列中之諸DRAM單元之埋入板。 淺溝渠隔離物（STIU80偽配置Μ隔離DRAM單元與其他 單元或装置。如圖示，字元線120係形成在溝渠上方且藉 STI而與該處隔離，字元線120係稱為”通過字元線”，此種 架構係稱為折蠱位元線架構。 層間電介質層1 8 9係彤成於該等字元線上，該層間電介 質例如含有諸如硼磷矽酸鹽玻璃（B P S G )之摻雜的矽酸鹽 玻璃，其他諸如磷矽酸鹽玻璃（PSG)或硼矽酸鹽玻璃（BS G)亦係有效，替換性地，可使用諸如TE0S之未摻雜的矽 酸鹽玻璃。形成位元線之導電層係形成於層間電介質層 上。位元線接點開口 1 8 6則提供於層間電介質層之中Μ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210 X 297公楚） 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 再 頁 線 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 Λ7 418395 B7 五、發明説明（r ) 連接源極η 3於位元線。 藉提供適當電壓於源極與閘極處之電晶體的激活使資 料能寫入或讓取自溝渠電容器。根據是否執行讀取或寫 入及資料之狀態，源極及汲極會變化於金元線與節點擴 散之間。 如前述，在待機橫式期間，該等DRAM單元在漏電流之 流動中會出現增加，我們已發現到此種漏電流之流動增 加係由該等D R A Μ單元之p阱相對於η阱間大的差動所造 成。 第2圖係一部分之溝渠式電容器DRAM單元之圖示，描 繪待機模式之期間造成漏電之機構。如圖示，該單元含 有一溝渠電容器，該溝渠電容器具有重摻雜之η型摻雜 物於其中且隔離該節點擴散於埋入板。軸環2 6 8係提供 於該溝渠之上方部分來隔離Ρ阱與儲存節點。在該Ρ阱 下方係一 η阱或η帶區，其連接該電容器之埋入板265與 該陣列中其他DRAM單元之埋入板。描繪性地，該Ρ阱係 偏壓於-1 . 0伏特而η阱則偏壓於0 . 7 5伏特。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印策 中餅對 渠 Ρ 相 溝之點 在特節 ，伏存 時α儲 元-1故 單約， 等大特 該壓伏 新電75 再漏ο 未下約 當向於 ，地壓 間終偏 期最係 之矽帶 式晶 c 模多為 機之因 待雜。 在摻位 所電 流 電 機 待 致 導 D 增 快 對 .7配Μ洞 乡之 位中 電 1 的29 間區 之乏 帶空 面 於表 特 伏 成 造 會 一811^ 差 的 大 作 操 之 耗 消 流 電 少 減. 有 具 供 提 例 施 實 1 明 發 0 本 加據 增根 之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公浼） 418395 A7 R7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（ b ) 1 1 I 的 待 機 模 式 * 待 t£H 假 電 流 之減少傜在待檄模 式 之 期 間 藉 關 1 1 I 閉 提 供 適 當 電 壓 至 η 阱 之 電 壓 產 生 器 或 泵 » 此 減 少 了 P 1 1 阱 與 η 阱 間 之 電 壓 差 動 Ο 對 於 上 述 情 況 r 關 閉 η 帶 之 電 η 先 ! 壓 產 生 Be 器 會 降 低 1 _ 75伏特至 1 . 0伏特之差動， 此- P阱與η 閱 讀 1 | 背 ί 帶 間 之 電 壓 差 動 中 之 降 低 會 減 少 漏 電 電 流 〇 典 型 地 i 根 之 據 表 面 狀 態 之 密 度 • 該 漏 電 電 流 會 減 少 1至2次方 \ 之 大 小 % 事 i 1 〇 一 旦 恢 復 正 常 之 操 作 模 式 7 則 會 重 新 開 啟 η 帶. 產 生 器。 項 再 在 另 一 實 施 例 中 * 待 機 漏 電 電 流 中 之 減 少 係 藉 關 閉 提 填 窝遽 本魘 供 適 當 電 壓 至 P 阱 之 心 阱 產 生 器 來 達 成 〇 同 時 » 在 待 機 頁 、- 1 漏 電 電 流 中 之 進 一 步 之 減 少 可 藉 關 閉 η 阱 及 Ρ 阱 產 生 器 1 I 二 者 來 達 成 Ο 1 1 監 看 器 電 路 係 提 供 來 偵 測 是 否 記 憶 體 係 操 作 於 待 4£H[ m 或 1 訂 正 常 操 作 模 式 中 > 若 該 記 憶 體 係 在 待 機 模 式 中 t 則 關 閉 1 | 該D R A Μ陣列之 η 帶 電 壓 泵 1 若 該 記 憶 體 並 不 在 待 機 模 式 1 1 中 « 則 維 持 該 η 帶 電 壓 泵 開 啟 〇 1 | 在 一 實 施 例 中 J 操 作 模 式 之 確 定 係 藉監看該記憶體 之 1 再 新 活 動 性 而 達 成 Ο 如 該 項 技 術 中 已 知 > 再 新 可 經 由 多 線 )! 種 技 術 來 發 生 i 例 如 9 再 新 可 藉 由 使 列 位 址 選 通 (R AS) I 信 5庶 設 定 於 其 活 化 狀 態 (其係活化低） 而 予 Μ 觸 發 〇 其 他 ! ! 再 新 之 觸 發 含 有 一 活 化 之 行 位 址 選 通 (CAS)信號（其 亦 為 1 » L 活 化 低 )於- -活化之R A S或 CBR再新之前， 其在R A S來到低 1 I 活 化 狀 態 之 前 置 該 行 位 址 選 通. 於 活 化 低 之 狀 態 9 然 後 1 觸 發 用 於 各 列 之 位 址 的 R A S再新。 該等多樣之技術採用 1 1 軍 獨 之 活 化 RAS信號或其他信號结合之RAS信 號 來 觸 發 再 1 1 j 8 - i 1 1 本j張^適用中國國家標準(CNS ) Α·4規格（210X297公漦） Λ7 Λ18395 B7 五'發明説明（7) 新。藉此，本發明之一實施例監看該RAS信號來確定是 否該糸统係於待機或非特機之模式中。 參閱第3圖，顯示根據本發明一實施例之用以操作記 憶體之方法。在步驟310中，係監看再新之活化性，在 一實施例中，係利用該R A S信號來監看該再新之活化性， 若在一預定時間之後，偵測出沒有再新之活化性時，則 在歩驟320處關閉到該DRAM陣列之η帶產生器。在一實 施例中，該預定之時間約係大於或等於（言）諸再新之間 之最大可允許的時間。在另一實施例中，該預定之時間 約係大於或等於（£)1.5倍之諸再新之間之最大可允許的 時間。若在步驟3 3 0處偵測出一再新係在該預定時間之內 時，則維持該η帶產生器於其正常之操作準.位處。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 參閱第4 _，一監看器電路401係根據本發明一實施例 而配置Κ偵測是否該系統係於待機或非待機楔式中，待 機或非待機模式則藉是否必須再新而確定。若必須再新 時，則該記憶體係於非待機模式中；而若不必再新時，則 該記憶體係於待機模式中。在一實拖例中，是否必須再 新係藉一在RAS之前之CAS(CBR)信號及一 RAS計數器（RAS conn ter)信號來確定。活化之RAScounter信號指示並沒 有再新之活化性已發生在該預定時間之内。 如第4圖中所示，該監看器電路401包含一接收CBR及 RAScounter信號作為輸人之ΝΟϋ (非或）閘。如圖示，該 C B R信號係一活化高之信號而R A S c 〇 u n t e r則係一活化低 信號。只有非活化之C B R信號及活化之R A S c o u ti t e r信號 ~ 9 ~ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 418395 Λ7 B7 五、發明説明（^ ) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 會指示該記憶體係於待機模式中。而響應於一活化之CBR 及非活化之RAScounter·信號，HOR閛會產生一活化（高）之 通過致能信號。 該通過致能信號係輸入至一調整電路之内，該調螫電 路控制至該η -阱之電壓產生器。若該通過致能信號係活 化時，則該調整電路關閉該η帶電壓產生器；相反地， 若該通過致能信號係非活化時，則維持該η帶電壓產生 器。 第5圖顯示一調整電路501之描繪性實施例。如圖示， 該調整電路501包含：一第一開關510，其控制至該記憶 體陣列550之η -阱之η帶產生器；以及一第二開關530， 其控制至該記憶體陣列之η -阱乏接地（0伏特）。例如，該 第一及第二開關包含通過電晶體，一反相器520連接於 該第一開關510,該通過致能信號係連接於該反相器及開 關530之輸人。一活化之通過致能信號從該記憶體陣列 斷接該η帶產生器而連接該η -阱至接地。一非活化之通 過致能信號則連接該η帶產生器於該陣列而從該陣列斷 接於接地。 當本發明已特別地參照種種賁施例予Μ顯示及說明時 ，該等热習於本項技術者將理解的是，諸修飾及改變可 實現於本發明而不會背雛其範嚼。因此，本發明之範嚼 不應參照上述說明予Μ確定而應參照附錄之申請専利範 園與其整個範赌之等效者予Κ確定。 10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2[0X 297公t ) 請 先 閣 讀 背 ιδ 項 再 頁 訂 線 Λ7 418395 B1 五、發明説明（9 ) 參考符號說明 100·. .DRAM (動態随機存取記憶體）單元 101 ...基片 1 1 0 ...電晶體 I 12 ...閘極 II 3 ...源極 11 4 ...汲極 1 2 0 ...字元線 125,..擴散區 160 ...溝渠電容器 1 6 1 ...多晶矽（p 0 1 y ) 1 6 5 ...埋人板 168 ...軸環 1 7 0 ...埋入阱 180 ...淺溝渠隔離物 186 ...位元線接點開口 1 8 9 ...層間電介質層 2 6 5 ...埋入板 26 8 ...環管 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 291 ...表面空乏區 401 ...監看器電路 5 0 1 ...調整電路 510 ...第一開關 52 0 ...反相器 5 3 0 ...第二開關 5 5 0 ...記憶體陣列 -η - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（210Χ 297公釐）

Claims (1)

1. ί'/ 418395 A8 B8 n$^g g8g 六、申請專利範圍 1.—種用M減少動態隨機存取記憶體（DRAM)中之待機電 流的方法，包含： 確定是否該DRAM係於操作之待機或正常模式中； 若該D R A Μ係於待機模式中，則關閉一到該D R AH中之 一陣列之第一電源；以及 若該D R AM係於正常模式中，則維持該第一電源至該 陣列。 (諳先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4現格（2丨0Χ297公釐）