TW463379B - Semiconductor MOS/BIPOLAR composite transistor and semiconductor memory device using the same - Google Patents
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Description
4B 33 7 9 蛵濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1 ) 發明蔽同 本發明係關於一種半導體裝置：特別是關於一種在高速 操作之半導體金氧半導體/雙極性混合電晶體及使用其之 半導體記憶裝置。 志前技藝説明 圖1顯示一傳統電壓感測放大器的電路圖。圖2係一波 形’顯示一傳統電壓感測放大器的操作特徵。如專精於此 技藝的人所熟知者，電壓感測放大器感測位元線B l與位 元線桿（bit line bar)/BL之間的小電壓差，且將差轉換成一 全擺幅數位信號。如圖1所示，傳統電壓感測放大器包含 * ^ PM〇S(P型金屬氧化物半導體）電晶體⑼與^及N型 MOS(金屬氧化物半導體）電晶體no與n 1。可看到，電壓 感測放大器設有閂鎖電路’其具有一使用CMOS(互補式金 屬氧化物半導體）反相器的正回授架構。 電壓感測放大器之一操作將參考圖1及2而説明。 首先’ 一預充電信號PRE設定爲高位準，且N型金屬氧 化物半導體電晶體N 2啓動，導致使—第一輸出V〇+與一 第二輸出VO-等化爲一預定位準。預定位準由p型金屬氧 化物半導體電晶體P0與P 1及N型金屬氧化物半導體電晶體 NO與N1的裝置參數諸如槽道長度、槽道寬度等所決定， 典型上約爲供應電位之半（〇.5Vdd)。其次，一字線之—^ 準升至預定位準，其對應於一供應電位（Vdd)與—門限電 壓（Vt)之和，且一單元電晶體（eentransist〇r)選擇性啓動， 以致於存取一對應的記憶單元。.然後，一對應於所選擇記 ----------- --------訂---------战 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 ^只--!'言-%^?| 局員二·"費合^社幻- 463379 Λ7 m 五、發明說明（2 ) ΙΛ帑元之資抖的電懕C诜ΙΊ所if扦之記拉苹元傳送至一位 元哚B h與一 U元線彳T / BL '. Μ卟，Μ充電信眈PRE設定爲 低位肀儿感测放大芯間妁橾作〜此處，電源苋位（Veld)施 加全一檔示A PLAT的端子，其耦合至P型金屬氧化物半導 艏t品體P0與丨Μ。一接地電位施加至另一標示爲NLAT的 瑞予，K，耦合至N型金屬氣化物半峰體電晶體NO與N h 參考闷2，其顯示當感測到一岛位準資料時之個別信號 的波形，一感測放大器的’4·壓信號依據位元線B L與位元 哚桿/BL上的資料而展開，然後，第一輸出VO+與第二輸 出VO-改變。可以看到，在預充電信號PRE設定爲低位 ;r、第一輸出V 0 +與第二輸出V 0 -完全展開以後，時間延 遲約爲3.2毫微秒。由於此時間延遲，記憶裝置的操作速 度可以是慢的。即，因爲電壓感測放大器依存在於位元線 B L與位元線桿/ B L上的電容負載而定，故時間延遲發 生，直到一對應於電容負載的線電容器完全充電爲止，其 中線電容器依R C時間常數而定。所以，已經有一問題， 即，感測放大器操作緩慢。 發明梃述 所以，本發明之一目的係提供一種在高速操作之半導體 金氧半導體/雙極性混合電晶體及使用其之丰導體記憶裝 依據本發明之一實斿例，提供一種金氧半導體/雙極性 混合電晶體，其具有一與金氧半導體電晶體並聯的水平寄 生雙極性接面電晶體，包括：一第一導電型半導體基材·, -5- (CNS)A4 ^^(2]〇χ297 ) I I I I ---*!1111 > ] I I I I _ _ T 'll — I — — I,龟 05 ^5σ ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 463379 A7 U7 mm ' --.- 五、發明說明（3 ) 形成於半導體基材中之第二導電型的二活性區域，其中二 活性區域以預定|!ί]隔互相隔離；—問絕緣層，其形成於二 活性區域之間的半淨體基材上；及一閘電極，其形成於問 絕緣層上’其中閘電極電連接至半導體基材，使第一導電 型的一槽道形成於二活性區域之間而在閘絕緣層下方，以 形成一金氧半導體電晶體，同時，水平寄生雙極性接面電 晶體由第一導電型半導體基材與第二導電型的二活性區域 形成。 經-部智慧財產局員工消費合作社印製 依據本發明之另一實施例，提供一種半導體記憶裝置， 包含一具備複數記憶單元的記憶單元陣列及一感測放大 器，其偵測且放大一來自記憶單元陣列的資料信號，以輸 出一全擺幅信號’感測放大器包括：耦合至記憶單元的一 位元線與一仏元線彳干，一資料線與—反相資料線，用於傳 送感測放大器之一輸出；一第一 ρ型金氧半導體/雙極性混 合電晶體，其具有一耦合至一第—位準電位的源/射極、 一轉合至反相資料線的閘/基極及—耦合至資料線的戌/集 極；一第二ρ型金氧丰導體/雙極性混合電晶體，其具有— 耦合至一第一位準電位的源/射極、—耦合至資料線的閘/ 基極及一摘合至反相資料線的戌/集極；一第一 Ν型金氧 半導體/雙極性混合電晶體，其具有—耦合至資料線的洩/ 不極及一辖合至反相資料線的閘/基祐；—第二Ν型金氧 半導體/雙極性混合電晶體，其具有—耦合至反相資料線 的洩/集極及一耦合至資料線的閘/基極；一第一負載，其 耦s至第一 Ν型金氧半導體/雙極性混合電晶體的源/射極 本紙張尺度適用中舀國家標準（cxs)Aj規格（2〗0 χ 297公釐） 463379 Λ7 B7 五、發明說明（4 與一第二位準览位之間：及一第二負載，其耦合至第 蜇金氧半導雔/嗖極性浞合電晶體的源/射極與第二位準電 位之問。 依據本發明之又另一贫施例，提供—種半導體記憶裝 置’包含一具備複數記憶單元的記憶單元陣列及—感測放 大器，其偵測且放大一來自記憶單元陣列的資料信號，以 輸出一全擺幅信號’感測放大器包括：耦合至記憶單元的 一位元線與一位元線桿；一資料線與—反相資料線，輸入 /輸出資料施加至彼，一第一P型金氧半導體/雙極性混合 電晶體，其具有一耦合至一第二位準電位的源/射極、一 核合至一弟一輸出卵點的間/基極及一核合$ Λ/r . 口土 —弗一輸出 節點的洩/集極：一第二P型金氧半導體/雙極性混合電晶 體，其具有一耦合至一第一位準電位的源/射極、一耦= 至第一輸出節點的閘/基極及一耦合至第二輸出節點的沒 集極；一第一 N型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具 有一耦合至第一輸出節點的洩/集極及一耦合至第二輸出 節點的閘/基極；一第二N型金氧半導體/雙極性混合^ # <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------"· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ，其具有一耦合至第二輸出節點的洩/集極及—耦八方 第一輸出節點的閑/基極；一第一負載，其耦合至第= 型金氧半導體/雙極性混合電晶體的源/射極與—第二位 電位之間：-第二負載’其耦合至第二N型金氧半導二 雙極性混合電晶體的源/射極與第二位準電位之間. 一選擇金氧半導體/雙極性晶合電晶體，其辆合二位 與第一 N型金氧半導體/雙極性混合電晶體的源/射極之 體 463379 Λ7 IJ7_ 五、發明況明（5 ) 間，凡屮记一哫抒電，!丨，體Η應於一感測生效信竑而啓動； 一第二哫杆仝R ’Mf體/嗖捽性说合電品C，其耦合至位 元線打洱第二N切全礼體/雙極性混合屯品體的源/射 柃之叫，其屮第二選汗電品體回應於感測生效信號而啓 切；一笫一行選擇金軋半導體/雙極性混合電晶體，其搞 合至泌一枱出節點與资料線之間：及一第二行選擇電晶 體，其桃合至第二輸出節點與反相資料線之問。 Θ丨式簡琢說明 本發明之其他目的與特色由實施例的下列説明並參考附 围將可明白，其中： 囤丨係一傳统電壓感測放大器的電路圖； 圈2係圆1所示電壓感測放大器個別信號的波形： 圖3係一依據本發明一實施例之半導體N型金氧半導體/ 雙極性混合電晶體透視圖； 圖4顯示圖3所示半導體N型金氧半導體/雙極性混合電 晶體之一翰人/輸出特欲： 圖5係圖3所示丰導體X型金氧半導體/雙極性混合電晶 諠之電路符玫； 圖6係一依據衣發明另一實施例之半導體P型金氧半導體 雙極性混合電晶體透視圖； 圖7係圖6所示丰導體P型金氧半導體/雙極性混合電晶體 之電路符號： 圖8係一電路圓，繪示一電流感測放大器，其使用一依 樣本發明一實斿例之半導體金氧半導體/雙極性混合電晶 .«歿文iii气* 3 3家襟a (C.\s)-A4規络U10 X 29Γ公餐> -----------裝 *-------訂---------ί& --請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 463379 Λ7 Ιί7 五、發明說明（6 ) η ： 丨:¾ V係一電路闷’冷；ί7 —免流感測放大哭，什^ 八β，其使用一依 據冬發明Ζ —贲施例之半！f骷金氧半泽微/俾卜k r k /戈極性混合電 ϋ體； 岡丨0朔示一電流感測放大器之一特徵，其使用—半導^ 金VI半嗲髋/雙極性混合它品微。 na 較仕贫抱例詳細說明 闽3顯示一依據本發明之半導體N型金氧半導體/雙極性 迓合電品體透视圆。如围3所示，依據本發明之半導體n 型金氧半導體/雙極性混合電色體包含N+活性區域與 1 04-其形成於一 P璧半導體基材1 06中且以一預定間隔互相 择離’一閘絕緣層1 1 0 -其形成於P型半導體基材1 〇 6上，及 —問電極108-其形成於閘絕緣層丨10上。在此結構中，— N·型槽道形成於N，活性區域102與104之間而在閘絕緣看 1 10下方：此外’閘電極108連接至P型基材106。參考號碼 L指示槽道長度，而參考號碼w指示槽道寬度。結果， WP基材/ N一結構造成一水平寄生雙極性接面電晶體（BjT) 只一 X S；金氧半導禮電晶體a此時，水平寄生雙極性接面 電晶ft可以充當一電流感測型感測放大器之輸入。此一結 構’其具有與N型金氧半導體電晶體並聯之水平雙極性接 面電晶ft，具有一優點，其不需要一額外區域以形成雙極 性接靣電晶體。此後，圖3所示的此一結構稱爲N型金氧 丰導Μ /雙極性混合電晶體=圖3中，各參考號碼G代表閘 基極端子’ S代表源/射極端子，而d代表洩/集極端子。 本紙沃 家鮮(CXS)A-l^i3. (210 x 297 (請先間讀背面之it意事項再填寫本頁) --------訂 *-------*.^ •;,5-$智«.財垄一局員工消費合作.社£-?< 463379 一>:一-一|;智"--'-著|局員二消費合.^.吐--, Λ7 _l：7 _ 五、發叫況明（7 ) 岡4係N Μ舍軋芬芩體/雙托性浞合電品體之一輸出電流 Η比於一怡八電飑的岡..枱八屯粑VGS係閘至源電壓，而 抬出電流丨丨）8係戊仝源電流。可以看到，當輸入電壓VGS 到遠f) . 6伙讣以上時，水平寄生雙極性接面電晶體開始操 作〜山於水乎雙極性接而屯品雜所產生的電流，N型金氧 丰嗲體/雙極性浞合電品尥的總電流增加。所以，即使一 权合至N型仝氣：M,f體/雙極性混合電晶體的電容成分係 大的，其可快速充電。围5顯示N型金氧半導體/雙極性混 合交品體之一兔路符號。 ⑸6顯示一依據本發明之半導體p型金氧半導體/雙極性 混合免晶體透視圆。如囤6所示，依據本發明之半導體電 晶趙包含F活性區域丨22與1 24-其形成於一 N型半導體基材 1 26上，一問絕緣層1 30-其形成於一 N型半導體基材126 上，及一問電極1 28-其形成於閘絕緣層1 30上。在此結構 中，一 P型槽道形成於P，活性區域1 22與124之間而在閘絕 緣層I 3 0下方。此外，問電極1 2 8連接至N型半導體基材 1 26 :參考铳碼L指示槽道長度，而參考號碼W指示槽道寬 度：結果，P+/X基村/ P-結構造成一水平寄生雙極性接面 電晶tt (BJT)與一 P型金氧半導體電晶體。此時，水平寄生 雙極'丨生接面電晶ft可β充當一電流感測型感測放大器之輸 人：此後，圖6所示的此一結構稱爲Ρ型金氧半導體/雙極 技涊合電晶體=圖6的各參考號碼中，G代表閘/基極端 子‘ S代表源/射極端子，而0代表洩/集極端子。圖7顯示 一同於Ρ型金氧丰導體/雙極性混合電晶體的電路符號。 -10 - * S S家堞進（CXS)A4規格（210 X 29Γ公V > ----------- 裝--------訂---------" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 463379 Λ7
經濟邹智慧财產局員工消費合作钍印製 五、發明說明（8 ) 囫8顯示一感測放大器’其使用依據本發明的金氧丰導 體/雙極性混合電晶體。 參考圆8，一位元線B L與一位元線桿/ b L棋合至一記憶 單元陣列200。一 Ρ型金氧半導體/雙極性混合電晶體3 1 〇具 有一桃合至標示爲PLAT之第一端子的源/射極、一核合至 —反相資料線/丨Ο的閘/基極及一耦合至一資料線I 〇的戌/ 集極，而P型金氧半導體/雙極性混合電晶體3 12具有一概 合至第一端子PLAT的源/射極、一耦合至資料線I 〇的間/ 基極及一搞合至反相資料線/ I 〇的洩/集極。一 N型金氧半 導體/雙極性混合電晶體3 14具有一耦合至資料線I 〇的戍/ 集極及一核合至反相資料線/1 〇的閘/基極，而一 N型金氧 半導體/雙極性混合電晶體3 1 6具有一耦合至反相資料線 /1 Ο的洩/集極及一耦合至資料線I Ο的閘/基極。一負載 306耦合至N型金氧丰導體/雙極性混合電晶體3 14的源/射 極與一第二端子NLAT之間，而一負載308耦合至N型金氧 半導體/雙極性混合電晶體316的源/射極與第二端子NLA丁 之間。一選擇N型金氧半導體/雙極性混合電晶體302耦合 至位元線B L與N型金氧半導體/雙極性混合電晶體3 1 4的源 /射極之間，其閘/基極接受一感測生效信號S E，而一選 擇N型金氧半導體/雙極性混合電晶體304耦合至位元線桿 /BL與N型金氧半導體/雙極性混合電晶體3 1 6的源/射極之 間，其閘/基極接受感測生效信號S E。此處，感測放大器 之一輸出經由資料線I Ο及一反相資料線/1 0傳送至一外電 路。 -11 - 度这用國家標準（CNSM4規格（210x 297公釐） ---------1----------訂---------4¾ {靖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6 33 79 Λ7 Π7 JL、 發明況明（9 ) :嫁木發叫的β圳放大名之操作將參考圖8而説明。 mJ 丨丨-从（’虼s丨’:没成G位準時，選擇Ν型金氧半導體 Η汉合電^川2扪〇4啓私，而感測放大器3⑽電連 <WL B L 元·線样/ B L。典型上，一供應電位 ^ ^加上木,7 ,ΓΓ A l,LAT的第—端子，而一接地電位施加 又^示ANL/a，的第二端子，， 好片先，如果位元線》匕上的電壓大於位元線桿上的電 矽’\ 土广氧半導體/雙極性混合電晶體3 I 6啓動，然 上f氧半皁趙/雙極性混合電晶體3 1 4關閉，以致於 本::：科線/丨。之—位準低於^料線ί 〇。相，p型金氧 又彳2 〃生％合電晶體3 1 0啓動，然後，P型金氧半導 受極性混合電晶體312關閉，以致於資料線/丨〇之一位 斜“、,、反相資料線’1 0。最後’資料線/1 0與反相資 斗1 0疋間的屯壓差增加。結果，資料線I 0之一位準上 ,至供應電位（Vdd)，而反相資料線/[0之一位準下降至接 ^ VSSJ ^ 反圪，如果位元線桿/BL上的電壓大於位元線BL上的 0 ’則反相資料線η◦之-位準變成高料料線i〇之位 .3，二上々’因馬使用金氧半導體/雙極性混合電晶體的感 器300可以供應比僅使用傳統金氧半導體電晶體的 ,-〜大态更快的電冱，其具有之—優點爲，可以大 .〈f叫穴放大位元線B L及位元線桿/ B L·之間的電壓 差听花費的時間週期。 - -12- 一乂：Γ、、"11 5 口 ^^^"(CNS)A4 (Jl〇 X 297 )" ----------- 裝--------訂---------μ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) K -¾ < Ρ* k 琴 Pr x Ί
費 合 ·' r tL 463379 Λ7 Ιί7 --^•智琴^臺局員工^費合-社^" 五，發明況明（10 …丨’，氓抒N i丨企氧’Mf微/雙描性混合電晶體3〇2與3〇4 ，'「以較代地辟山供m A Μ Μ _ ±效信 而以M hU- $雜/1極,f±品合免品雜取代。此外，當選 扦N以金氣-卜’f體/雙极性混合屯品體3〇2與3〇4關閉時，資 卿0與反相，料線/丨()設定Λ -預定電壓位準，其係由 \ 金/!. +體/义極性浞合屯晶體3丨4與3丨6及ρ型金氧半 -f體/父極性*合屯品愁3丨〇與3】2的設計規格決定，其中 m定電壓位準典型上約A供應電位之半（〇 5 Vdd)。 ⑷9係一兔路圆，燴示一依據本發明另一實施例的感測 攻大為。片了簡化起見，與圖t相同的參考號碼指示與圖 8相同的元件’而相同元件的解說省略。 參考囫9，一位元線b l及一位元線样/ B L各棋合至記憶 卫元200A與200B。一 p型金氧半導體/雙極性混合電晶體 3 !2具有一棋合至標示爲PlAt之第一端子的源/射極、一棋 合至一弟一輸出如點N2的閘/基極及一核合至第一輸出節 .¾ \:的洩/集極，而P型金氧半導體/雙極性混合電晶體3 j 〇 具有一耦合至第一端子PLAT的源/射極、一耦合至第一輸 ㈡節.¾ X,的閘/基極及一轉合至第二輸出節點n2的喪/集 接：一 >：型佥氧半導體/雙極性混合電晶體3 1 6具有一棋合 至第一輸出節點的洩/集極及一耦合至第二輸出節點％ 的間/基極，而一 N型金氧半導體/雙極性混合電晶體3 14具 克一 Μ合至第二輸出節點N 2的洩/集極及一輕合至第一輸 亡節乾\i的開/基極，一負載306Α耦合至Ν型金氧半導體/ 雙極性混合電晶體3 14的源/射極與標示爲NLAT的第二端 -13- (請先閲讀背面之;1意事項再填寫本頁) -----1--訂--------'" 太紙張气宝迂丐士33家》票進（CXS)A4規恪（21〇x；?97 ) 463379 Λ7 IJ7 五、發明況明（11 ) 介之間，-fl我30从优合至N型金氧半峰體/雙極性混合 電品艏3丨6的源/射極。一選擇N型金氧半導體/雙極性混合 電品體302M合至位元垛丨i L與N型金氧半举微/雙極性混合 屯品體316的源/射極之間，其中當一感測生效信號3£生 效時，選# N型金氧半嗲體/雙極性混合電晶體3〇2啓動。 一選擇N型金氧半導體/雙極性混合電晶體3〇4耦合至位元 垛桿/BL與Μ型金氧半導體/雙極性混合電晶體3M的源/射 極之間’其中當感測生效信號S E生效時，選擇n型金氧半 赶/义極性混合免·晶體3 0 4啓動。一行選擇n型金氧半導 體/雙極性混合電晶體326耦合^第一輸出節點％與資料線 ί 0之間，而一行選擇N型金氧半導體/雙極性混合電晶體 324耦合至第二輸出節點Ν2與反相資料線/丨〇之間。 感測放大器之一操作將參考圖9而説明。 參考圖9 ’當一行線選擇信號γi_sel係高時，行選擇Ν 型佥氧丰導體/雙極性混合電晶體324與326啓動，以致於 一第一輸出V0 +與一第二輸出V0-各傳送至一資料線1〇與 一反相資料線/1 〇 =當一預充電信號PRE1設定爲高位準 時，一:N型金氧半導體/雙極性混合電晶體3 1 8啓動，以致 於一位元線B L與一位元線桿/ B L等化。此外，當一預充 電信號PRE2設定爲高位準時，一 N型金氧半導體/雙極性 混合電晶體328啓動，以致於第一輸出V〇 +與第二輸出V0-各等化：此時，預充電信號PRE1與PRE2可以同時爲高。 而且，在預充電信號PRE 1設定爲高位準以後，預充電信 號PRE2可以設定爲高位準。雖然預充電信號PRE2用於使 -14* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
裝--------訂-------)--M ^一-^智慧^產局員工消費合作社^4·'^ 463379 Λ7 ___H7__ 五、發明說明（12 ) 笫一科第二枱出V (M ifli V()-及位元線B L與位元線桿/ B L成 Λ相H t赓，所欲者A fii充’屯C珑丨MUi丨與丨》RE2同時爲 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A，以丨.t成快边ίΓ丨充屯操作"此外，鑒於功率消耗，所欲 者Α在枳充t C躭丨丨Λ芯以後，預充屯信號PRE2爲 Α。Ν切金钆.’卜導體/雙槌性混合電晶體306Α與308Α —其 每一閘極接受約0.5伏特，即’低位準一係保持在關閉狀 態，以致於它們充當具冇線性特徵的電阻。當一控制信號 KHS設定A高位準時，N型金氧半導體/雙極性混合電晶體
322與320各連接位元線B L與第一輸出VO-及位元線桿/b L 與第二輸出VO-。當控制信號RES設定爲低位準時，n型 • ^ 金氧半導體/雙極性混合屯晶體322與320各使位元線B L與 位元線桿/ B L隔離於第一與第二輸出v〇十與VO-。在一寫 八操作時，控制信號RES設定爲高位準，以啓動N型金氧 半導體/雙極性；昆合電晶體3 2 0與3 2 2。即，在完成一感測 與放大操作以後，當第一輸出VO+與第二輸出V0_各再寫 八記憶單元200B與200A時，控制信號RES設定爲高位準， 括以啓動λ'型金氧半導體/受極性混合電晶體3 2 〇與3 2 2。 同時，如圖9所示’較佳者爲以依據本發明的ν型或ρ型 金氧半導體/雙極性混合電晶體實行記憶單元。雖然包含 一電晶體舆一電容器的動態隨機存取記憶單元2〇〇Α與2〇〇β 顯示於圖9，但其也可應用至諸如靜態隨機存取記憶体的 其匕圮憶單元=參考號碼2〇〇Α與2〇ΟΒ指示記憶單元陣列， PHI—WLO、PHI—DWL、PHI —WL64指示字線，而 νρ丨指示一 板電整=記憶單元的讀取/窝入操作由傳統方法執行。反 -15- iiS ^ ^ (CXS)A4 (2lCf χ 297 ) 4 633 79 A7 B7 五、發明說明（13 ) 相器402與404及反相器406與408各充當緩衝器，用以回應 於一寫入生效信號W E而接受資料及使資料反相。 例如，當一约5伏特的電壓Vp 1施加至一電容器C S時， N型金氧半導體/雙極性混合電晶體3〇2啓動，且一充電電 流Ιιη流至N型金氧半導體/雙極性混合電晶體3 1 6之一來 源。此時’所欲者爲’一對應於N型金氧半導體/雙極性 混合電晶體3 16之在節點n a的阻抗遠小於對應於n型金氧 半導m /雙極性；昆合電晶體3 〇 8 A者。所以，包含p型金氧 半導體/雙極性混合電晶體3 1 〇與3】2及N型金氧半導體/雙 極性混合電晶體3 14與3 16的互式金氧半導體閂鎖電路由 於充電電流Iin而觸發，以致於電流感測放大器開始操作。 圖1 0顯示圖9所示一感測放大器之—特徵。參考號碼u 與L2指示依據本發明之感測放大器的輸出，而參考號 與L4指示依據先前技藝之感測放大器的輸出^可以看^L3 與先前技藝相比’依據本發明之感測放大 ’ ,„ 益丹有改進的回 應時間’減少時間延遲至8〇%。 雖然本發明已經只相關於特定較佳實施例而說明，
作其他修改與改變，而不偏離揭示於下 B
丨甲胡專利範圍中 之本發明的精神與範疇。 网T ------------ 裝--------訂---------·" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16 本紙張尺度適用中國國象標準（CNS)A4規格（210 X 297公发
Claims (1)
- 463379 A'S ίΑ (S 六m利範則 1. 一朴全a卞嗲體/嗖牦性浞合t品體，具冇一與金氧半 j參體t品體並聨的水平岑生雙極性接面屯晶體，包 u- 一笫一唪t切半嗲體基材： 形成於半嗲體丛村中之第二導電型的二活性區域， 二活性區域以预定叫隔互相隔離； 一閘絕緣層，其形成於二活性區域之間的半導體基 材上：及 一問電極，其形成於閘絕緣層上，閘電極電連接至 半導體基材， _ 使一第一導電型槽道形成於二活性區域之間而在閘 絕缘層下方，以形成一金氧半導體電晶體，同時，水 平寄生雙極性接面電晶體由第一導電型半導體基材與 第二導電型的二活性區域形成。 2. —種感測放大器，於一包含一具有複數記憶單元的記 .:¾單元陣列及一感測放大器之半導體記憶裝置中，其 馈測且放大一來自記憶單元陣列的資料信號，以輸出 一全擺幅信號，感測放大器包括： 耦合至記憶單元的一位元線與一位元線桿； 一資料線與一反相資料線，用於傳送感測放大器之 一輸出： 一第一 P型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 一耦合至一第一位準電位的源/射極、一耦合至反相資 料線的閘/基極及一耦合至資枓線的洩/集極； -17 - =·； tii * - S 3 (CNS)A-l ^J5- (2Η ^ ) ----------- 肝衣--------訂---------'^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) V--二一一：--^;'1-'8二9^貧合·----" 4 經濟郯智慧財產局員工消費合作社印製 63379 ^ C8 m 六、申請專利範圍 一第二p型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 一耦合至第一位準電位的源/射極、一耦合至資料線的 閘/基極及一耦合至反相資料線的洩/集極； 一第一 N型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 一耦合至資料線的洩/集極及一耦合至反相資料線的閘/ 基極； 一第二N型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 一耦合至反相資料線的洩/集極及一耦合至資料線的閘/ 基極； —第一負載，其耦合至第二N型金氧半導體/雙極性 混合電晶體的源/射極與一第二位準電位之間·，及 一第二負載，其耦合至第二N型金氧半導體/雙極性 混合電晶體的源/射極與第二位準電位之間， 藉以當感測放大器生效時，使第一與第二N型金氧半 導體/雙極性混合電晶體每一者的源/射極耦合至位元線 與位元線桿。 3. 如申請專利範圍第2項之感測放大器，又包括： —第一選擇金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦合 至位元線與第一N型金氧半導體/雙極性混合電晶體的 源/射極之間，其閘/基極接受一感測生效信號·，及 一第二選擇金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦合 至位元線桿與第二N型金氧半導體/雙極性混合電晶體 的源/射極之間，其閘/基極接受感測生效信號。 4. 如申請專利範圍第3項之感測放大器，其中第一與第二 -18 - 本纪張K度適用中國因家樣準（CN'S)A.l规恪（210 X 297公坌） ------------- 裝--------訂---------始 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 463379 AS hH CS l)S 六、申請專利範圍 選擇金氧半啤體/雙極性混合電晶體係N型金氧半導體/ 雙極性混合電品體。 5. 如申請專利範®第2項之感測放大器，其中第一負載係 一第三Ν型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其閘/基極 接受一低位準信號，且第二負載係一第四Ν型金氧半導 體/雙極性混合雷晶ΊΚ，其閘/基極接受一低位準信號。 6. 如申請專利範圍第2項之感測放大器，其中每一記憶單 元包含： 一電容器，電容器之一端子接受一板電壓；及 一 Ν型金氧半導體/雙極彳1混合電晶體，其中Ν型金 氧半導體/雙極性混合電晶體具有一耦合至對應字線的 閘/基極、一耦合至對應位元線的洩/集極及一耦合至電 容器另一端子的源/射極。 7. —種半導體記憶裝置，包含一具有複數記憶單元的記 憶單元陣列及一感測放大器，其偵測且放大一來自記 憶單元陣列的資料信號，以輸出一全擺幅信號，感測 放大器包括： 耦合至記憶單元的一位元線與一位元線桿： 一資料線與一反相資料線，用於傳送感測放大器之 一輸出； 一第一 Ρ型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 一核合至一第一位準電位的源/射極、一搞合至反相資 料線的閘/基極及一耦合至資料線的洩/集極： 一第二ρ型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 -19- 本纸張&度这用家標準（CXS)A丨規恪公望） in ^^1 ^^1 1-- ^p— I : I. » ^^1 ^^1 ί * - * 一·丨_' I ^1* I I ^^1 I I i ^^1 I {請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經-釕智殳財產局員工消費合作社印製 經-郜智慧討產局眞工消費合作社印製 4633 79 ΛΜ ii-S C.：H _________ UH __ 六、申請專利範圍 一耦合至一第一位準電位的源/射極、一耦合至資料線 的間/基極及一耦合至反相資料線的洩/集極； 一第一 N型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 —棘合至資料線的洩/集極及一耦合至反相資料線的閘/ 基極； —第二N型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 —鶴合至反相資料線的洩/集極及一耦合至資料線的閘I 基極； 一第一負載’其耦合至第一 N型金氧半導體/雙極性 混合電晶體的源/射極與第二位準電位之間；及 —第二負載，其耦合至第二N塑金氡半導體/雙極性 混合電晶體的源/射極與第二位準電位之間。 8. 如申請專利範園第7項之半導體記憶裝置，又包括： 一第—選擇金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦合 •位元線與第一 N型金氧半導體/雙極性混合電晶體的 源/射極之間，其閘/基極接受一感測生效信號：及 一第二選擇金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦合 至位元線桿與第二N型金氧半導體/雙極性混合電晶體 的源/射極之間，其閘/基極接受感測生效信號。 9. 如申請專利範圍第8項之半導體記憶裝置’其中第一與 第二選擇金氧半導體/雙極性混合電晶體係N型金氧半 導體/雙極性混合電晶體。 10. 如申請專利範圍第7項之半導體記憶裝置’其中第一負 載係一第三N型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其閘/ -20 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---- 訂---------镍 本紙張又.复这Ώ 家《A (〇：S)Al規格公兌> 4 6 33 7 9 AH t'H 六、中請專利範阳 基極接受一低位苹彳-ΐ竑，且第二負載係一第四N型金氧 半嗲體/雙極性说合電品體，其閘/基極接受一低位準信 蔽。 11. 如巾請專利範丨II第7项之半導體記憶裝置，其中每一記 憶革元包含： 一電容器，電容器之一端子接受一板電壓；及 一 N型金氧半（f體/雙極性混合電晶體，其中N型金 氧半導體/雙極性混合電晶體具有一耦合至對應字線的 問/基極、一耗合至對應位元線的洩/集極及一概合至電 容器另一端子的源/射極。 12. —種感測放大器，於一包含一具有複數記憶單元的記 憶單元陣列及一感測放大器之半導體記憶裝置中，其 偵測且放大一來自記憶單元陣列的資料信號，以輸出 一全擺幅信號，感測放大器包括_: Μ合至記憶單元的一位元線與一位元線桿； 一資料線與一反相資料線，輸入/輸出資料施加至 彼； 一第一 Ρ型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 一耦合至一第一位準電位的源/射極、一耦合至一第二 翰出節點的閘/基極及一耦合至一第一輸出節點的洩/集 極； 一第二Ρ型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 一 Μ合至一第一位準電位的源/射極、一賴合至第一輸 出節點的閘/基極及一耦合至第二輸出節點的洩/集極； -21 - (CNS)AS (210-2y7 Ί'Ί ) (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) ^^1 1^1 it ί ^^1 n Ϊ ^ I v^i ^^1 ^^1 11 J orT^.-1: 口 女'· ii/g'f智慧时產局S工;ίί.費合作社¢-1::¾ 4633 79 ΛΗ IΗ (S ί)Η 六、屮沾專利範則 一第一 Ν型金氣半嗲微/雙極性混合電品體，其具有 一 Μ合至济一检出節點的戌/柒極及一权合至第二輸出 節％的閘/基極： 一第二Ν型金氣半（f體/雙極性混合電晶體，其具有 —Μ合至第二輸出節點的洩/集極及一耦合至第一輸出 節點的閘/基極； 一第一資載，其Μ合至第一 Ν型金氧半導體/雙極性 混合電晶體的源/射極與一第二位準電位之間；及 一第二負載，其耦合至第二Ν型金氧半導體/雙極性 混合電晶體的源/射極與第二」立準電位之間； —第一選擇電晶體，其核合至位元線與第一 Ν型金氧 半導體/雙極性混合電晶體的源/射極之間，第一選擇電 晶體回應於一感測生效信號而啓動； 一第二選擇電晶體，其耦合至位元線桿與第二Ν型金 氧半導體/雙極性混合電晶體的源/射極之間，第二選擇 電晶體回應於感測生效信號而啓動； 一第一行選擇電晶體，其韓合至第一輸出節點與資 料線之間；及 一第二行選擇電晶體，其棋合至第二輸出節點與反 相資料線之間= 13.如申請專利範圍第1 2項之感測放大器，其中第一行選 擇電晶體係X型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其閘/ 基柽接受一行選擇信號， 第二行選擇電晶體係Ν型金氧半導體/雙極性混合電 -22- 木纸張ί(CXA..V1 規咚 公兌） ------------ 裝·-------訂·-------*'^ <請先閱"背面之注意事項再填寫本頁) ί:一-;-智殳_^^.$.=-員工消費合-抂印·，^· AS RS CS ns 4633 79 六、申請專利範图 晶微，其問/基極接受行選擇信號， 第—選擇t晶體係N型金氣半導體/雙極性混合電晶 體’其閘/基極接受感測生效信號，且 第二選擇電晶體係N型金氧半導體/雙極性混合電晶 體’其閘/基極接受感測生效信號。 M.如申請專利範圍第丨2項之感測放大器，又包括： 第一預充電金氧半導體/雙極性混合電晶體，其搞 合至第一輸出節點與第二輸出節點之間；及 第一預充電金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦 合至位元線與位元線桿之間。 、 丨5.如申請專利範園第丨4項之感測放大器，其中第—與第 一預充電金氧半導體/雙極性混合電晶體係N型金氧半 導體/雙極性混合電晶體〇 16. 如申請專利範圍第12項之感測放大器，又包括： 一第—隔離金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦合 至第一輸出節點與位元線之間；及 一第二隔離金氧半導體/雙極性混合電晶體，其轉合 至第二輸出節點與位元線桿之間。 17. 如申凊專利範圍第1 2項之感測放大器，其中第—負載 係一第三N型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其閘/基 枉接定低仏準#號’且第二負載係一第四N型金氧半 導體/雙極性混合電晶體，其閘/基極接受一低位準信 號。 18. 如申请專利範圍第1 2項之感測放大器，其中每—記憶 -23- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂·--------^ 校濟釘智慧財產局員工消費合作社印以 463379 ΛΗ IW hH 六、屮M卑利苑阛 苹元包令： —電私芯，電扣芯之一端子接受一板屯壓：及 一 Ν切金氣f-嗲體/嗖極性混合電晶體，其中Ν型金 Vi _Mf體/雙槌性浞合屯品龉具冇一耦合至對應字線的 丨VI / 4極、一 Μ合至對應位元線的洩/集極及一耦合至電 容S乃一端子的源/射極… —杜半導體記憶裝冱，包含一兵備複數記憶單元的記 '[H-元陣列及一感測放大器，其偵測且放大一來自記 憶單元陣列的資料信號，以輸出一全擺幅信號，感測 放大器包括： Μ合至記憶單元的一位元線與一位元線桿： 一資料線與一反相資料線，輸入/輸出資料施加至 彼； 一第一 Ρ型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 一耗合至一第一位準電位的源/射極、一核合至一第二 翰出節點的閘/基極及一耦合至一第一輸出節點的洩/集 極： —第二Ρ型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 一轉合至一第一位準電位的源/射極 '一韓合至第一輸 出節點的問/基極及一耦合至第二輸出節點的洩/集極； 一第一 Ν型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 —鎬合至第一翰出節點的洩/集極及一耦合至第二輸出 ΚΓ7黑5的1¾ /基極： 一第二X型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其具有 -24- ^^1 1U - .n· m ^^1 ^^1 I , ^ I i I— V p —I— tiL ^^1 11 ^^1 1 (請先間讀背面之;i意事項再填寫本頁) vr,ii'v"^ii:r!rH-.rr?:slo--.-1ff^:v-.rv」i7>r; 463379 ΛΗ liS CH IW 六、申請專利範圍 一耦合至第二輸出節點的淺/集極及一概合至第一輸出 節點的閘/基極； 一第一負載，其耦合至第一 N型金氧半導體/雙極性 混合電晶體的源/射極與一第二位準電位之間：及 一第二負載，其耦合至第二N型金氧半導體/雙極性 混合電晶體的源/射極與第二位準電位之間； 一第一選擇金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦合 至位元線與第一 N型金氧半導體/雙極性混合電晶體的 源/射極之間，第一選擇電晶體回應於一感測生效信號 而啓動： 一第二選擇金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦合 至位元線桿與第二N型金氧半導體/雙極性混合電晶體 的源/射極之間，第二選擇電晶體回應於感測生效信號 而啓動； 一第一行選擇金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦 合至第一輸出節點與資料線之間：及 一第二行選擇電晶體，其耦合至第二輸出節點與反 相資料線之間。 20.如申請專利範圍第1 9項之半導體記憶裝置，其中第一 行選擇電晶體係N型金氧半導體/雙極性混合電晶體， 其閘/基極接受一行選擇信號， 第二行選擇電晶體係N型金氧半導體/雙極性混合電 晶體，其閘/基極接受行選擇信號， 第一選擇電晶體係N型金氧'半導體/雙極性混合電晶 -25- 本纸張尺度这甲中S3家標準（CXS)-.\4規絡公坌） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------β 咬濟却智慧时產局員工消費合作社印製 ΛΗ t：8 ΠΗ 463379 六、申請專利範圍 0 *其閘/基彳;ίϊ接受感洲生效信號，且 第二選擇電品體係Ν型金氧半導體/雙極性混合電晶 體，其閘/基極接受感測生效信號。 21. 如申請專利範圓第1 9項之半導體記憶裝置，又包括： —第一預充t金氧半導體/雙極性混合電晶體，其镇 合至第一輸出節點與第二輸出節點之間；及 一第二預充電金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耗 合至位元線與位元線桿之間。 22. 如申請專利範圍第2 1項之半導體記憶裝置，其中第一 與第二預充電金氧半導體/ &極性混合電晶體係N型金 氧半導體/雙極性混合電晶體。 23. 如申請專利範圍第1 9項之半導體記憶裝置，又包括： 一第一隔離金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦合 至第一輸出節點與位元線之間：及 一第二隔離金氧半導體/雙極性混合電晶體，其耦合 至第二輸出節點與位元線桿之間。 24·如申請專利範圍第1 9項之半導體記憶裝置，其中第一 負載係一第三N型金氧半導體/雙極性混合電晶體，其 閘/基極接受一低位準信號，且 第二負載係一第四Ντ型金氧半導體/雙極性混合電晶 體，其閘/基極接受一低位準信號。 25.如申請專利範圍第1 9項之半導體記憶裝置，其中每一 記憶單元包含’· 一電容器，電容器之一端子接受一板電位；及 -26- (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝.-------訂.--------轉 ii;s'v=智慧財產局員工消費合作社印.¾ 4 633 79 S CS [)8 六、申請專利範圍 一 N型金氧半導體/雙極性混合電晶體，n型金氧半 導體/雙極性混合電晶體具有一耦合至對應字線的閘/基 極、一稱合至對應位元線的洩/集極及一耦合至電容器 另一端子的源/射極。 ------------时衣.-------訂.--------0 (請先閲讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -27- 本紙張尺度遺用中因固家檑準（CN'S)A.l規格（210 X 237公f )
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