TW466489B - Method to operate a memory-cells-arrangement with self-amplified dynamic memory-cells - Google Patents

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A7 4 6 648 9 B7_ 五、發明說明（< ) 本發明係關於一種具有自我放大式動態記憶胞之記憶胞 配置之操作方法。 目前大部份是使州所謂單一電晶體記憶胞作爲記憶胞配 置中之記憶胞。此種記憶胞包含一個電晶體和--個電容器， 資訊以電荷之形式儲存在電容器上。藉由字元線來控制、 晶體，則可經由位元線來讀出電容器上之電荷。由於電容 器之電荷會驅動位元線且由電荷所產生之信號在背景雜訊 存在時仍應保持可辨認，則電容器必須具有一種最低容 量。此種對電容器之需求對記憶胞配置之封裝密度之提高 而言是-·種阻礙，因爲電容器不可任意變小。 上述問題亦會出現在其它記憶胞配置中，其中使用一些 所謂增益型（g a i η )晶胞（即，自我放大式動態記憶胞）作爲記 憶胞。資訊亦以電荷之形式儲存著。但電荷不必直接驅動 位元線而是儲存在記憶電晶體之閘極電極上且只用來控制 閘極電極，因此很少量之電荷即已足夠。 在歐洲專利文件Ε Ρ 5 3 7 2 0 3中描述-種記億胞配置，其中 記憶胞是一種自我放人式動態記憶胞，其包含：·個選擇電 晶體，一個記憶電晶體以及一個蕭特基（Sckottky)接面 (j n c t i ο η )。選擇電晶體之閘極電極是與字元線相連接。 選擇電晶體和記憶電晶體是串聯在位元線和電壓端（其h 施加一種操作電壓）之間。蕭特基接闻是形成在記憶電晶 體之間極電極和選擇電晶體之源極/汲極區之間。爲了寫 入資訊至記憶胞中，則相關之選擇電晶體須由所屬之字元 線來控制。位元線依據資訊之形式而被施加一種低電壓 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210^ 297公釐） --------------八'1------訂·--------線 1' (請先閱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 A7 4 6 648 9 ________B7____ 五、發明說明（） U B L或高電壓U B „。記憶電晶體（其可自我調整）之閛極電 極上之電荷是與位元線上之電壓有關且是代表種賣訊。 爲了讀出資訊，則須以字元線來控制此選擇電晶體且位元 線須施加低電壓U B L。若記憶電晶體之閛極電極先前已由 位元線上之高電壓U Β Η所充電，則在記憶電晶體之閘極電 極和源極/汲極區之間會產生一種電壓差，其較此記憶電晶 體之臨界（the rsho Id)電壓還大，因此會在電壓端和位元線 之間由於電流而形成一種信號電荷。若記憶電晶體之閘極 電極是由位元線上之低竃壓所充電，則在記億電晶體 之閘極電極和源極/汲極區之間不會產生電壓差（其較記憶 電晶體之臨界電壓還大），因此不會有電流流動。 在 M.Heshami et al “ A 250MHZ Skewed-Clock Pipelined Data Buffer ” IEEE Journal of Solid-State Circuits，Vol，31， N 0.3 ( 1 9 9 6 ) 3 7 6中描述一種記憶胞配置，其記憶胞是一·種 自我放式動態記憶胞，其包括：第一選擇電晶體，記憶電晶 體和第二選擇電晶體。第一選擇電晶體連接在第一位元線 ----------------------訂--------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 電電 極憶 閘記 之在 體接 晶連 電體 擇晶 選電 一 擇 第選 。二 間第 之。 極接 電連 極相 閘線 之元 體字 晶 I 電第 憶與 記是 和極 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第 和 區 極 汲 字 .一- 第 與 是 極極 源電 之極 體閘 晶之 元 位 連 ΠΤΤ 申 線 體源 晶 I 電另 擇之 選體 二晶 第電 。 憶 間 記 之。 線接 電電 憶擇 記選 至一 入第 寫制 訊控 資來 使線 了 元 爲字 〇 一 接第 連由 相經 端須 壓 則 ΐ 極^、 ^ 電 是極 .區ί 極之 汲1 極晶 體第 晶與 可 R 電 使 線 元 位 極線 電元 極位 閘 i 之第 體關 晶有 電壓 憶電 記之 在上 上 h· 是 即 壓與 電又 此壓 整電 阇之 4 本纸張尺度適用_國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 6 648 9 a7 _B7_ 五、發明說明（） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將寫入之資訊有關。爲了讀出資訊，則須藉由第二字元線 來控制第二選擇電晶體。依據資訊（即，記憶電晶體之閘極 電極上之電壓）之情況而使記億電晶體成爲導通或截止 (off)，β|]，電流在電壓端和第二位元線之間流動或其問並無 電流流動。 本發明之目的是提供一種具有自我放大式動態記憶胞之 記憶胞配置之操作方法，其中在一種給定之操作電壓時信 號電荷較先前技藝者還大。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此目的是藉由一種具有自我放大式動態記憶胞之記憶胞 配置之操作方法來達成，其中各記億胞分別具有至少一個 記憶電晶體。爲了使第一資訊寫入至記憶胞中之一，則須 對相關之記憶電晶體之閘極電極進行充電，使第一電壓施 加於此閘極電壓上。爲了寫入第二資訊至記憶胞，則須對 記憶電晶體之閘極電極進行充電，使第二電壓施加於此閘 極電極。爲了讀出第一資訊及第二資訊，則須分別在記憶 電晶體之第一源極/汲極區施加-種操作電壓以及在記憶 電晶體之第二源極/汲極區施加一種讀出電壓。第一電壓 位於第二電壓和該讀出電壓之間。此讀出電壓介於此種扣 除記憶電晶體之臨界電壓之後之第一電壓和此種扣除記憶 電晶體之臨界電壓之後之第二電壓之間。 此種自我放大式動態記憶胞包含一個記億電晶體，其閘 極儲存著此種以電荷形式來表示之資訊。在寫入時須調整 此種電荷，使得在第一資訊時此記憶電晶體截止㈧⑴，即， 不會有電流流經此記憶電晶體，而在第二資訊時此記憶電 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 4 6 648 9 B7 五、發明說明（4 ) 大之信號電荷可流經此記憶電晶體。相較於先前技藝而言 (其中第 '電壓等於該讀出電壓），則在相同之操作電壓時 可有較大之倍號電荷流動。相較於先前技藝（其屮第 ' 電 壓等於讀出電壓）而言，則在較小之操作電壓時可有相同之 信號甫荷流動。一般肘言，此種由信號電荷所劃分之操作 電壓較先前技藝中者還小。在操作電壓已設定時，倍號電 荷較先前技藝中者還大。讀出電壓是介於已扣除該記憶電 晶體之臨界電壓之後之第一電壓和已扣除該記憶電晶體之 臨界電壓之後之第二電壓此二個電壓之問，記億電晶體在 讀出第一資訊時因此是截止的（〇 ff)而在讀出第二資訊時 ，. 導通的。以下述事實爲基準，即：若電晶體之閘極電極和至 少一個源極/汲極區之間的電壓差較電晶體之臨界電壓還 大，則此電晶體導通。須選取上述之操作電壓，使第一電壓 施加於記憶電晶體之閘極電極時，該記憶電晶體截ih (off)。否則此記憶電晶體導通而和讀出電壓之大小無關。 若記憶電晶體是一種π -通道-電晶體（其中第一和第一源 極/汲極區是 η -摻雜的），則第二電壓大於第〜電壓且第一 電壓大於讀川電壓。此讀出電較已知扣除記憶電晶體之 臨界電壓之後的第一電壓還大而較已扣除記憶電晶體之臨 界電壓之後的第二電壓還小。臨界電壓較巳扣除該操作電 壓之後的第一電壓還大。臨界電壓較佳是較已扪除該操作 電壓之後的第一電壓還大。在此種情況下若記憶電晶體之 第二源極/汲極區未施加上述之讀出電壓時，則在記憶電晶 體之第一源極/汲極區上亦施加之操作電壓，因此該記憶電 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----- ----訂·-------線 — 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 648 9 A7 B7 五、發明說明（r ) 電壓大於讀出電壓。此讀出電壓較已知扣除記憶電晶體之 臨界電壓之後的第…電壓還大而較已扣除記億電晶懸之險 界電壓之後的第二電壓還小。臨界電壓較巳扣除該操作電 壓之後的第一電壓還大。臨界電麼較佳是較已扣除該操作 電壓之後的第二電壓還大=在此種情況下若記憶電晶體之 第二源極/汲極區未施加上述之讀出電壓時，則在記憶電晶 體之第一源極/汲極區上亦施加之操作電壓，因此該記憶電 晶體不會導通。 類似情況適用於記憶電晶體是P-通道-電晶體之此種記 憶胞配置中，此時該記憶電晶體之第一源極/汲極區和第二 源極/汲極區都是P -摻雜的•此時只有電壓之符號須改變。 第.一.電壓例如較第·電壓還小，第一電壓較上述之讀出電 壓還小。 “電壓X幾乎等於Y ”在下文中所表示之意義是：X儘可 能接近Y，使得一種習知之條件恰巧仍可滿足。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 該讀出電壓較佳是幾乎等於已扣除記憶電晶體之臨界電 壓之後的第一電壓，即，其大小仍須足夠大，使得第一電壓施 加於記憶電晶體之閘極電極時，在讀出過程中仍不會有電 流流經此記憶電晶體。由讀出電壓和臨界電壓所構成之和 (SUm)因此接近於0伏特。在讀出第一資訊时記憶電晶體 截止時，則第二電壓和讀出電壓之間的電壓差在此情況中 是具有最大値，使記憶電晶體允許最多之電流流過。信號 電荷因此特別大。 第一電壓例如是〇 V «在此種情況下該讀出電壓較佳是 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46 648 9 A7 _ B7 五、發明說明u ) 幾乎等於記憶電晶體之臨界電壓之負値。若記億電晶體是 一種η -通道-電晶體，則讀出電壓較臨界電壓之負値略大。 例如若臨界電壓之値是]V (伏特），則讀出電壓之値例如是 -0.8 V。 此種記億胞可包含至少-.個選擇電晶體，其第一源極/汲 極區是與位元線相連接，其第二源極/汲極區是與記憶電晶 體之閘極電極相連接且其閘極電極是與字元線相連接。爲 了寫入第一資訊，須控制字元線，使記憶電晶體之閘極電極 在電性上與位元'線相連接。在該位元線上施加第一位元線 電壓，以便在記憶電晶體之閘極電極上存在著第-電壓。 爲了寫入第二資訊至記憶胞，須控制字元線，使記憶電晶體 之閘極電極在電性上是與位元線相連接。在位元線上施力u 第二位元線電壓，使記億電晶體之閘極電極上存在著第二 電壓。 第二位元線電壓可等於該操作電壓。 爲了簡化起見，以下將以記億電晶體作爲參考，其是一種 η-通道·電晶體。但類似情況亦適用於記憶體是p_通道_電 晶體之情況中，此時只須改變電壓之符號即可。 在記億電晶體是一種η-通道-電晶體時，則選擇電晶體較 佳亦是一種η -通道-電晶體。 在第一·種情況中，在寫入第二資訊時可對字元線進行控 制，此時字元線須施加-種電壓，此種電壓等於該操作電壓 以及選擇電晶體之臨界電壓此二個電壓之和（sum)。只要 該選擇電晶體之閘極電極和第—源極/汲極區（或第二源極 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） n I n I - [I _ϋ ϋ ϋ I · n I^eJ· n n n n I I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6 648 9 A7 B7 五、發明說明（7 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) /汲極區）之間的電壓差較該選擇電晶體之臨界電壓還大， 則此選擇電晶體即保持導通狀態。由於在該選擇電晶體之 閘極電極上存在著此操作電壓及臨界電壓之和（s u m )且位 元線上存在著該操作電壓，則電流可·直流通著，直至記憶 電晶體之閘極電極上同樣存在著該操作電壓。因此在此種 第…情況中第二電壓等於操作電壓。 在第二種情況中，在寫入第二資訊時可對字元線進行控 制，此時字元線須施加一種操作電壓。在此種情況下在寫 入第二資訊時電流流經選擇電晶體之期間只至記憶電晶體 之閘極電極上所出現之電壓是該操作電壓扣除該選擇電晶 體之臨界電壓所得到之値時爲止。此時記億電晶體之閘極 電極上之電荷較第一情況中者還少。由於在讀出第二資訊 時記憶電晶體之閘極電極和第二源極/汲極區之間的電壓 較第一情況中者還小，流經記憶電晶體之電流因此較第一 情況中者還小。信號電荷因此較小。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了簡化本方法，則有利的方式是：字元線在寫入第一資 訊時所施加之電壓是與在寫人第二資訊時所施加之電壓相 同。在第二種情況中，在寫入第一資訊時選擇電晶體之閘 極電極和其第一源極/汲極區之間的電壓差較第·情況中 者還小，使選擇電晶體之閘極介電質可較薄《閘極介電質 之厚度較小是有利的，這是因爲其可造成·種較大之斜度 以及使選擇電晶體有較佳之性能。選擇電晶體之效率特性 値由於閘極介電質有較小之厚度而較佳，使選擇電晶體可 符合還邏輯電路中之電晶體所需之需求。記憶胞配置中之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 46648 9 A7 B7 五、發明說明（ί ) 電晶體以及邏輯電路之電晶體因此可同時產生在晶片上u 字元線上之電壓値可依據各別之需求而調整。信號電荷 越大，則電壓須選得越大。此電壓較佳是不大於上述第一'' 種情況中者，這足·因爲記憶電晶體之閘極電極上之第二® 壓可不超過第二位元線電壓。閘極介電質越薄，則電壓須 選得越小。本發明之範圍亦包括：須達成一種折衷方式，使 字元線上之電壓介於該操作電壓和此種由此操作電壓，臨 界電壓所構成之和（S U m )之間。 爲了在製造記憶胞配置時使製程上之費用變小，則該選 擇電晶體和記憶電晶體同時產生是有利的，則它們之閘極 介電質具有相同之厚度。選擇電晶體和記憶電晶體可具有 相同之臨界電壓。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 t請先蘭讀背面工注意事頊存填寫_本貢> 記憶胞可包含至少.一個二極體，其連接在選擇電晶體之 第二源極/汲極區和記憶電晶體之閘極電極之間，使電荷不 易由記憶電晶體之閘極電極流至選擇電晶體之第二源極丨 汲極區。二極體之截止（〇 ff)方向因此是由記憶電晶體之 閘極電極至選擇電晶體之第二源極/汲極區。選擇電晶體 之第二源極/汲極區是與記億電晶體之第二源極/汲極區相 連接。須分別控制字元線使選擇電晶體用作讀出電晶體以 便讀出第-資訊及第二資訊=每個記憶胞因此只設有一條 位元線一條字元線。在選取該選擇電晶體之閘極介電質之 厚度時，不只須考慮字元線上之電壓和第一位元線電壓之 間的差，且須考慮字元線上之電壓和讀出電壓之間的差。 就一種具有二極體之記憶胞而言，此槪念”選擇電晶體” 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） A7 4 6 6 4 8 9 B7_ 五、發明說明（9 ) 在文中可和此槪念”讀出電晶體”互換。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 此種記憶胞配置能以特別簡易之方式構成，若字元線在 寫入及讀出時施加相同之電壓。 在上述情況中，在選擇電晶體之閘極電極和第一·源極/汲 極區之問的最大電壓差等於操作電壓和臨界電壓之和（s 11 m ) 扣除上述讀出電壓之後之値此電壓差因此幾乎等於操作 電壓以及二倍之臨界電壓之和（s U m )。在上述第二種情況 中，選擇電晶體之閘極電極和第一源極/汲極區之間的最大 電壓差等於操作電壓扪除該讀出電壓之後之値。電壓差因 此幾乎等於操作電壓和記憶電晶體之臨界電壓之和 (sum)° 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此種記憶胞可以是三電晶體記億胞，如上述 M .Hesham i et a I論文中所述者。此種記憶胞例如可包含一個讀出電 晶體，其第一源極/汲極區是與記憶電晶體之第二源極/汲 極區相連接。爲了分別讀出第一資訊及第二資訊，須控制 該讀出電晶體之閘極電極。讀出電晶體之閘極電極例如是 與另一條字元線相連接。讀出電晶體之第二源極/汲極可 與另一條位元線相連接，信號電荷是由此條位兀線所決定， 該字元線和上述之另一條字元線可以是相同的。在此種情 況下該位元線和上述之另一條位元線是不同的。位元線和 上述之另一條位元線可以相同，在此種情況下字元線和另 一條字元線是不同的= 若此記憶胞包含一個二極體，則當字元線在讀出時所施 加之電壓較寫入時所施加者還小時，則選擇電晶體之閘極 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 648 9 A7 _______ B7 五、發明說明（，。） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 介電質可特別薄。字元線上之電壓較佳是對應於讀出電壓 來調整，使選擇電晶體之閘極介電質上之電壓降在寫入及 讀出時成爲相同。在上述第一種情況中字元上之電壓在讀 出時等於操作電壓，臨界電壓和讀出電壓之和（sum),使選 擇南晶體之閘極電極和第一源極/汲極區之間的最大電壓 差（其在操作記憶胞配置時下降於該選擇電晶體之閘極介 電質上）等於該操作電壓和臨界電壓之和（s u m )。在讀出時 該字元線上之電壓幾乎等於該操作電壓。在上述之第二種 情況中'，字元線之電壓在讀出時等於該操作電壓和讀出電 壓之和（sum)，使該選擇電晶體之閘極電極和第一源極/汲 極區之間的最大電壓差（其在操作記憶胞配置時下降於選 擇電晶體之閘極介電質上）等於該操作電壓。字元線之電 壓在讀出時幾乎等於操作電壓扣除該讀出電晶體之臨界電 壓後之値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此在基板（其中配置該讀出電晶體之第…源極/汲極區） 和選擇電晶體之第一源極/汲極區之間在該讀出電壓存在 時不會產生較高之漏電流，若基板上存在一種電壓（其不大 於該讀電壓），則這樣是有利的。基板和各電晶體之第二源 極/汲極區之間的P - η -接面則極化成截面（〇 ff)方向= 記憶電晶體之第一源極/汲極區可和電壓端相連接，電壓 端固定地保持在操作電壓處。 本發明之實施例以下將依據圖式來詳述°圖式簡單說明 如下： 第1圖第一實施例中在寫入第一資訊時記憶胞之電路 12 ^氏張尺度_中_家鮮（CNS)A4規格c 297公® ) 4 6 648 9 A7 B7 五、發明說明o) 圖。 第2圖第一實施例中在讀出第·資訊時記憶胞之電路 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖。 第3圖第-_·實施例中在寫入第…資訊時記憶胞之電路 圖。 第4圖第一實施例中在讀出第二資訊時記憶胞之電路 圖。 第5圖在第一實施例中在讀出另一記憶胞之資訊時記憶 胞之電路圖。 第6圖第二實施例中在寫入第一資訊時記憶胞之電路 圖。 第7圖第二實施例中在寫入第一資訊時記憶胞之電路 圖。 第8圖第二實施例中在讀出第一資訊時記憶胞之電路 _。 第9圖第二實施例中在讀出第二資訊時記憶胞之電路 圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第1 0第二實施例中在讀出另-記憶胞之資訊時記憶胞 之電路圖。 這些實施例是由一種具有自我放大式動態記憶胞之記憶 胞配置開始，其中各記憶胞分別含有：記憶電晶體S，選擇電 晶體A和二極體D。選擇電晶體A和記憶電晶體s串聯 連接在電壓端Q和位元線B之間。記憶電晶體S之第一 源極/汲極區是與電壓端Q相連接。選擇電晶體A之第一 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 466489 ____B7__ 五、發明說明（& ) 源極/汲極區是與位元線B相連接。選擇電晶體A之第二 源極/汲極區是與記憶電晶體S之閘極電極相連接且是與 記憶電晶體S之第二源極/汲極區相連接。在選擇電晶體 A之第二源極/汲極區和記憶電晶體S之閘極電極之間須 連接一個二極體D ,使電荷不易屮記憶電晶體S之閛極電 極流至選擇電晶體 A之第二源極/汲極區。電壓端固定保 持在操作電壓VDD(其値是2V)處。選擇電晶體A及記憶 電晶體S之源極/汲極區是η -摻雜的，即，選擇電晶體A及 記憶電晶體S是η -通道-電晶體。選擇電晶體A之臨界電 壓ντ和記憶電晶體S之臨界電壓ντ大約是IV。選擇電 晶體Α和記憶電晶體S之源極/汲極區配置在基板中，基板 上施加-1 V之電壓。 在第一實施例中，爲了寫入第一資訊（其等於邏輯値0)， 則字元線W須施加上述之操作電壓VDD，使選擇電晶體A 導通。位元線B上須施加一種第一位元線電壓（其等於〇)， 使第一電壓（其亦等於〇 )可在記憶電晶體S之閘極電極上 調整。由於第一電壓小於臨界電壓，則記憶電晶體S截止 (〇 ff)。在電壓端Q和位元線B之間不會有電流流動（第1 圖）。 爲了讀出第一資訊，字元線W須施加一種電壓，其等於該 操作電壓vDD扣除臨界電壓vT後之値，則選擇電晶體A導 通。位元線B須施加一種讀出電壓，其等於選擇電晶體A 之臨界電壓V τ之負値。二極體D極化成截止方向，使只有 一種很小之電荷由記憶電晶體S之閘極電極流至位元線 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） n n n n n ί I ^OJ n n I I. .. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .. _K_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 466489 五、發明說明（4) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) B。讀出電壓小於記憶電晶體S之閘極電極上之第一電壓， 它們之差値小於該臨界電壓V 使記憶電晶體截止且不會 有電流由電壓端Q流至位元線B。選擇電晶體A之閘極 電極和源極/汲極區之間的電壓差決不會大於上述之操作 電壓VDD(第2圖）。 爲了寫入第二資訊（其對應於邏輯値1 )，則字元線W須 施加上述之操作電壓VDD，使選擇電晶體A導通。位元線 B上施加該操作電壓VDD，使第二電壓（其等於操作電壓VDD 扣除此臨界電壓VT)在記憶電晶體S之閘極電極上調整。 第二電壓不等於此操作電壓VDD，這是因爲選擇電晶體A 只有在選擇電晶體A之閘極電極和源極/汲極區之間的電 壓差較臨界電壓VT還大時才導通（第3圖）。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了讀出第二資訊，則字元線W須施加一種電壓，其等於 該操作電壓VDD扣除該臨界電壓VT後之値。在位元線B 上施加上述之讀出電壓。二極體D極化成截止方向，使電 荷只緩慢地由記億電晶體S之閘極電極流至位元線B。由 於該讀出電壓較第二電壓還小且其差値（即，記憶電晶體S 之閘極電極和位元線B之間的電壓差）較臨界電壓V τ還大 (即，等於操作電壓V D D )，則記憶電晶體S導通且電流由電 壓端Q流至位元線B (第4圖）。在所形成之信號電荷上可 辨認：其是與第二資訊有關的。記憶電晶體S之閘極電極 和其源極/汲極區之間的電壓差決不會大於該操作電壓 VDD » 在讀出另-記憶胞（其位元線上存在著該讀出電壓）之資 15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 466489 五、發明說明（κ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訊時，字元線w上須施加一種電壓，此種電壓較佳是等於記 憶電晶體s之臨界電壓V T之負値。選擇電晶體A之第一 源極/汲極區和其閘極電極之間.的電壓差在此情況下是最 小的，使流經該讀出電晶體之漏電流同樣是最小的。若第 二資訊儲存在記憶胞中，則選擇電晶體A之閘極電極和第 二源極/汲極區之間的電壓差等於該操作電壓 V D D(第5 圖）° 資訊不寫入記憶胞時或資訊由記憶胞讀出時，則字元線 W上存在負的臨界電壓而位元線B上則存在0V。 由於選擇電晶體Α之閘極電極和其源極/汲極區之間的 電壓差以及記憶電晶體S之閘極電極和其源極/汲極區之 間的電壓差決不會大於該操作電壓 VDD,則選擇電晶體 A 和記億體S之閘極介電質可具有較小之厚度。在本實施 例中閘極介電質之厚度大約是4nm且由Si02構成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在基板（其上配置著記憶胞配置）上亦配置一種邏輯電 路。由於選擇電晶體A和記憶電晶體S之閘極介電質是 薄的，則此邏輯電路之電晶體可同時與記憶胞配置一起產 生，且邏輯電路之電晶體由於其閘極介電質之厚度較小而 具有較大之傾斜度及較高之性能° 在第二實施例中，爲了寫入第一資訊及第二資訊，字元 線W須施加一種電壓，此種電壓等於操作電壓vdd和臨界 電壓VT之和。在寫入第一資訊時，位元線B須施加0V之 電壓。選擇電晶體之閘極電極和第一源極/汲極區之間的 電壓差是VDD + VT(第6圖）。 16 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 6 6489 A7 B7_ 五、發明說明（K ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 爲了寫入第二資訊，則位元線上須施加上述之操作電壓 V D D，使操作電壓V D D可在記憶電晶體S之閘極電極上調整 (第7圖）。第二電壓在本實施例中因此較第一實施例中者 還大。 如上所述，在讀出第一資訊或第二資訊時在字元線W上 施加電壓VDD + VT(第S圖和第9圖）。在位元線B上施加 --種讀出電壓，其等於第一實施例中之讀出電壓。此種讀 出電壓因此幾乎是一 V τ »相較於第一實施例而言，記憶電 晶體S之閘極電極和位元線B之間’的電壓差在讀出第二 資訊時是VDD + VT(第9圖）》記憶電晶體S之電阻因此較 第一實施例中者小，因此有較多之電流由電壓端Q流至位 元線B，此信號電荷因此較大。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印裝 在讀出第一資訊或第二資訊時，在選擇電晶體 A之閘極 電極和位元線 B之間的電壓是 V D d + 2 V τ。由於此種較大 之電壓差，則選擇電晶體 Α之閘極介電質較第一實施例中 者還厚且大約是8 n m。在記憶電晶體S中在讀出第二資訊 時閘極電極和位元線 B之間的電壓差較第一實施例中者 大VDD + VT，因此記憶電晶體S之閘極介電質之厚度較第一 實施例中者還厚。記憶胞配置因此能以較少之製程費用來 製成，記憶電晶體S之閘極介電質之厚度等於選擇電晶體 A之閘極介電質之厚度。 讀出另一記憶胞之資訊是依據第-實施例來進行（第1〇 圖）。 資訊不寫入記憶胞時或資訊由記憶胞讀出時，則〇 V施加 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 466489 A7 ____B7 _五、發明說明（A ) 於位元線B且-V τ施加於字元線W。 可有許多不同之實施例，其同樣在本發明之範圍中。操 作電壓和臨界電壓因此可依據各別之需求來調整。在二極 體和記憶電晶體之閘極電極之間可連接一個電容器，以便 使記憶電晶體之閘極電極上之電容提高。 記憶胞可以是三電晶體記憶胞。 符號之說明 A ....選擇電晶體 B ....位元線 D ....二極體 Q ....電壓端 S ....記憶電晶體 V D D .操作電壓 VT...臨界電壓 W ...字元線 --------------(义-!-----訂------t-- <請先閱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 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公鬉）

Claims (1)

1. 90. 03 .：； ：·'

   6489 六 、 申請專利範圍 第 89102112 Dc& Wi 「具有自我放大式動態記憶胞之記憶胞配置之 操 作 方 法 」專 利 案 （90年10月修正） 串 5R 專 利範 圍 1. 一 種 具有 g 我放大式動態記憶胞之記憶胞配置之操作方法， 其 特 徵爲 - 記憶 胞 包含至少一個記憶電晶體（S)， - 爲了 寫 入第一資訊至記憶胞中之一，則須對相關記憶 電 晶 體（S)之閘極電極進行充電，使閘極電極上存在第一電 壓 9 - 爲了 寫 入第二資訊至記憶胞，則記憶電晶體（S)之閘極 電 極 須充 電 ，使其上存在第二電壓， ~ 爲了 讀 出第一資訊和第二資訊，則在記憶電晶體（S)之 第 一 源極 /汲極區施加一種操作電壓（VDD),且在記憶電晶體 (S)之第二源極/汲極區施加一種讀出電壓， - 第一 電 壓介於第二電壓和讀出電壓之間， - 讀出 電 壓介於此種扣除記憶電晶體（S)之臨界電壓（ντ) 後 之 第一 電 壓和此種扣除記憶電晶體（s)之臨界電壓（ντΗ^ 之 第 二電 壓 之間， 一 須選 取 上述之操作電壓（VDD)，使得在讀出第一資訊時 記 憶 電晶 體 (S)截止。 2. 如 串 請專 利 範圍第1項之方法，其中 - 由讀 出 電壓和臨界電壓所形成之和幾乎等於0伏特。 3. 如 串 請專 利 範圍第1或第2項之方法，其中 — 第一 電 壓是0伏特。 1 9a 10. 〇 x. 4 b 6489年月曰、if 六、申請專利範圍 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中 -記憶胞包含至少一個選擇電晶體（A),其第一源極/汲極 區是與位元線（B)相連接，其第二源極/汲極區是與記憶電晶 體（5)之閘極電極相連接且其閘極電極是與字元線（W)相連 接， -爲了寫入第一資訊至記憶胞，須控制字元線（W)，使記憶 電晶體（S)之閘極電極在電性上是與位元線（B)相連接，且在 位元線（B)上須施加第一位元線電壓，使記憶電晶體（S)之閘 極電極上存在著第一電壓， -爲了寫入第二資訊至記憶胞，須控制字元線（W)，使記憶 電晶體（S)之閘極電極在電性上是與位元線（B)相連接，且在 位元線（B)上須施加第二位元線電壓，使記憶電晶體（S)之閘 極電極上存在著第二電壓。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中 -第二位元線電壓等於操作電壓（VDD), -爲了控制字元線（W),在寫入第一資訊和第二資訊時，字 元線（W)須施加一種電壓，其等於操作電壓（VDD)與選擇電晶 體（A)之臨界電壓（VT)之和，使第二電壓等於操作電壓 (VDD)。 6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中 -第二位元線電壓等於操作電壓（VDD), -爲了控制字元線（W),在寫入第一資訊和第二資訊時，字 元線（W)須施加該操作電壓（VDD)，使第二電壓等於操作電壓 (VDD)扣除該選擇電晶體（A)之臨界電壓（VT)之後的電壓。 -2- 4 b 64-89

   六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第4至6項中任一項之方法，其中 -記憶胞包含至少一個二極體（D),其連接在選擇電晶體 (A)之第二源極/汲極區和記憶電晶體（S)之閘極電極之間， 使電荷不易由記憶電晶體（S)之閘極電極流至選擇電晶體 (A)之第二源極/汲極區， -選擇電晶體（A)之第二源極/汲極區是與記憶電晶體（S) 之第二源極/汲極區相連接， -爲了讀出第一資訊及第二資訊，須控制字元線，使選擇 電晶體（A)可作爲讀出電晶體用。 8. 如申請專利範圍第4,5或6項之方法，其中 -記憶胞包含一個讀出電晶體，其第一源極/汲極區是與 記憶電晶體（S)之第二源極/汲極區相連接， -爲了讀出第一資訊及第二資訊，須控制該讀出電晶體 之閘極電極。 9. 如申請專利範圍第7項之方法，其中 -爲了讀出第一資訊及第二資訊，讀出電晶體之閘極電 極須施加一種電壓，其等於該操作電壓（VDD)和讀出電壓之 和（sum)。 1〇_如申請專利範圍第8項之方法，其中 -爲了讀出第一資訊及第二資訊，讀出電晶體之閘極電 極須施加一種電壓，其等於該操作電壓（VDD)和讀出電壓之 和（sum)。 11.如申請專利範圍第7項之方法，其中 -記憶胞配置是配置在基板中，基板上存在一種電壓，此 4 b b 4 8 9丨 痛充 ’·、·____一一-一 .一·，.— 六、申請專利範圍 種電壓在該讀出電晶體是一種Π-通道-電晶體時不大於該 讀出電壓而在讀出電晶體是P-通道-電晶體時不小於該讀 出電壓。 12.如申請專利範圍第8項之方法，其中 -記憶胞配置是配置在基板中，基板上存在一種電壓，此 種電壓在該讀出電晶體是一種η-通道-電晶體時不大於該 讀出電壓而在讀出電晶體是Ρ-通道-電晶體時不小於該讀 出電壓。 如申請專利範圍第9項之方法，其中 -記憶胞配置是配置在基板中，基板上存在一種電壓，此 種電壓在該讀出電晶體是一種通道-電晶體時不大於該 讀出電壓而在讀出電晶體是Ρ-通道-電晶體時不小於該讀 出電壓。 •4-