JPS59116987A - Semiconductor memory - Google Patents
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- JPS59116987A JPS59116987A JP57225550A JP22555082A JPS59116987A JP S59116987 A JPS59116987 A JP S59116987A JP 57225550 A JP57225550 A JP 57225550A JP 22555082 A JP22555082 A JP 22555082A JP S59116987 A JPS59116987 A JP S59116987A
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- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、セル内部に電流利得を持ち、蓄積電荷量を見
掛は上利得分だけ大きくする形式のグイナミソク・ラン
ダム・アクセス・メモリ (d−RAM)を有する半導
体記憶装置の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to a random access memory (d-RAM) having a current gain inside the cell and increasing the amount of stored charge by the amount of the gain. The present invention relates to an improvement of a semiconductor memory device having the following.
従来技術と問題点
従来、d−RAMセルは1個のスイ・ノチンク・トラン
ジスタと1個の蓄積キャパシタとで構成されたメモリ・
セルで成り立っているものが多い。Prior Art and Problems Traditionally, a d-RAM cell is a memory cell consisting of one switching transistor and one storage capacitor.
Many things are made up of cells.
そして、この形式のメモリ・セルの出力電圧は、蓄積キ
ャパシタの電荷をビ・ノド線寄生容量とメモリ・セル自
体の蓄積容量とで分割した形で読み出すようにしている
ので、電源電圧の1/20以下の小さい値となってしま
う。The output voltage of this type of memory cell is read by dividing the charge of the storage capacitor by the bi-node line parasitic capacitance and the storage capacitance of the memory cell itself, so the output voltage is 1/1/1 of the power supply voltage. This results in a small value of 20 or less.
この為、高感度のセンス増幅器を必要とすることの外、
センス動作中はフローティング状態にあるビット線に混
入する雑音信号の為、読み出されたデータが誤って増幅
されたりする。近年、特に問題とされているのは、メモ
リを実装したノ(・ノケ−ジから発するα線に依る少数
キャリヤの発生であり、これはビット線に対し大きな雑
音成分を生ずる。Therefore, in addition to requiring a highly sensitive sense amplifier,
During sensing operation, read data may be erroneously amplified due to noise signals mixed into the floating bit line. In recent years, a particular problem has been the generation of minority carriers due to alpha rays emitted from memory-mounted chips, which produce large noise components on bit lines.
また、メモリの集積ビット数が増加するにつれて、ビッ
ト線に接続されるセル数も増加する傾向にある為、ビッ
ト線寄生容量はパターンの微細化が進む割には殆ど減少
しない。これに対し、メモリ・セルの面積は縮小される
方向にあるので、蓄積キャパシタは単位面積当りより多
くの電荷を蓄え得るようにする必要があり、その結果、
蓄積キャパシタの誘電体膜は次第に薄くせさるを得ない
状況にある。この為、いずれは、蓄積キャパシタの誘電
体膜の薄さの限界が要因となってメモリの集積度が制限
されることになろう。この薄さの限界とは、誘電体膜(
絶縁膜)がキャリヤのトンネ、リングに依って絶縁効果
を示さなくなる状態である。具体的には、この厚さは二
酸化シリコン膜であれば50〔人〕程度と考えられる。Further, as the number of integrated bits of a memory increases, the number of cells connected to a bit line also tends to increase, so the bit line parasitic capacitance hardly decreases even as patterns become finer. In contrast, as the area of memory cells continues to shrink, storage capacitors must be able to store more charge per unit area;
It is inevitable that the dielectric film of a storage capacitor will become thinner and thinner. For this reason, the degree of integration of memories will eventually be limited by the limit in the thickness of the dielectric film of the storage capacitor. This thinness limit is the dielectric film (
This is a state in which the insulating film (insulating film) no longer exhibits an insulating effect due to carrier tunnels and rings. Specifically, this thickness is considered to be about 50 [people] if it is a silicon dioxide film.
また、このような物理的限界に先立って、統計的耐圧分
布からすると、絶縁膜が信頼性良く形成されるためには
、現状の製造技術に依るものとして一般的には4倍以上
の膜厚が必要とされ、この限界は既に迫っている。Furthermore, prior to such physical limits, based on the statistical breakdown voltage distribution, in order to form an insulating film with good reliability, it is generally necessary to have a film thickness four times or more based on current manufacturing technology. is needed, and this limit is already approaching.
発明の目的
本発明は、記憶されたデータ、特に蓄積キャパシタに蓄
積された電荷を読み出す際、セル内に形成された電流増
幅用のトランジスタで増幅を行ない、ビット線に対し充
分大きな出力信号を与え得るようにし、前記蓄積キャパ
シタの絶縁膜に対する要求を緩和しようとするものであ
る。Purpose of the Invention The present invention amplifies stored data, especially when reading out the charge stored in a storage capacitor, using a current amplification transistor formed within the cell to provide a sufficiently large output signal to the bit line. This is intended to reduce the requirements for the insulating film of the storage capacitor.
発明の構成
本発明では、半導体記憶装置に於けるメモリ・セル内に
電流増幅用のバイポーラ・トランジスタを設け、情報読
み出し時には、蓄積キャパシタに蓄積された電@(デー
タ)をビット線に直接転送することなく、前記バイポー
ラ・トランジスタ券のベースに転送し、このバイポーラ
・トランジスタの電流利得倍だけ大きい電荷量をビ・ノ
ド線から引き抜くことに依り、大きな出力信号を得られ
るようにしたものである。従って、本発明に於けるメモ
リ・セルは見掛は上極めて大きな蓄積電荷量を持つこと
になる。Structure of the Invention In the present invention, a bipolar transistor for current amplification is provided in a memory cell in a semiconductor memory device, and when reading information, the electric current (data) accumulated in a storage capacitor is directly transferred to a bit line. A large output signal can be obtained by transferring a charge to the base of the bipolar transistor without any interference and extracting from the bi-node wire an amount of charge that is larger than the current gain of the bipolar transistor. Therefore, the memory cell according to the present invention has an apparently extremely large amount of accumulated charge.
発明の実施例 第1図は本発明−実施例の要部切断側面図である。Examples of the invention FIG. 1 is a cutaway side view of essential parts of an embodiment of the present invention.
図に於いて、1は転送トランジスタのケート電極(ワー
ド線R−WL) 、2は転送トランジスタのソース領域
であるn+型領領域3は蓄積キャパシタCmの一方の電
極、4は蓄積キャパシタCmの他方の電極、5は誘電体
膜(絶縁膜)、6は転送トランジスタのドレイン領域で
あるn+型領領域7はn+型領領域6内形成されたp型
領域、8は書き込み用転送トランジスタのケート電極(
書き込みワード線W−WL) 、9は書き込み用転送ト
ランジスタのドレイン(或いはソース)領域であるn+
型領領域IOはアルミニウムのビット線、11は絶縁膜
、12は半導体基板をそれぞれ示している。In the figure, 1 is the gate electrode (word line R-WL) of the transfer transistor, 2 is the source region of the transfer transistor, n+ type region 3 is one electrode of the storage capacitor Cm, and 4 is the other electrode of the storage capacitor Cm. 5 is a dielectric film (insulating film), 6 is a drain region of a transfer transistor, n+ type region 7 is a p-type region formed within n+ type region 6, and 8 is a gate electrode of a write transfer transistor. (
write word line W-WL), 9 is the drain (or source) region of the write transfer transistor n+
A type region IO represents an aluminum bit line, 11 represents an insulating film, and 12 represents a semiconductor substrate.
本実施例に於いて、ゲート電極1.蓄積キャパシタの一
方の電極3.同じく他方の電極4は例えば多結晶シリコ
ン膜で作られる。In this embodiment, gate electrode 1. One electrode of the storage capacitor 3. Similarly, the other electrode 4 is made of, for example, a polycrystalline silicon film.
電極3はn1型領域2にコンタクトし、電極3と誘電体
膜5を介して対向する電極4は適当な電源に接続されて
いる。Electrode 3 is in contact with n1 type region 2, and electrode 4, which faces electrode 3 with dielectric film 5 in between, is connected to a suitable power source.
転送トランジスタのドレイン領域であるn+型領領域6
半導体基板12をコレクタとし、ヒツト線IOにコンタ
クトしているp型領域7をエミ・ツタとするpnpバイ
ポーラ・トランジスタのベース領域にもなっている。従
って、蓄積キャパシタCmに於ける電荷の放電(電圧の
与え方に依っては充電)は転送トランジスタに依って制
御され、更に転送トランジスタのドレイン電流はpnp
バイポーラ・トランジスタのベース電流となるものであ
る。そして、ベース領域であるp型領域7に流れた蓄積
キャパシタCmからの電荷は、ビット線10に対しては
pnpバイポーラ・トランジスタの電流利得(h pe
)倍となって影響を与えるので、メモリ・セルは等測
的に非雷に大きなキャパシタを有している如く大きな出
力が得られるものである。このバイポーラ・トランジス
タの電流利得としては、少なく見積っても略20程度は
得られる筈である。n+ type region 6 which is the drain region of the transfer transistor
It also serves as a base region of a pnp bipolar transistor having the semiconductor substrate 12 as a collector and the p-type region 7 in contact with the human line IO as an emitter. Therefore, the discharge (charging depending on how the voltage is applied) of the charge in the storage capacitor Cm is controlled by the transfer transistor, and the drain current of the transfer transistor is pnp.
This is the base current of the bipolar transistor. The charge from the storage capacitor Cm flowing into the p-type region 7, which is the base region, is applied to the bit line 10 by the current gain (h pe
), so that the memory cell is isometrically as if it had a large capacitor, and a large output can be obtained. The current gain of this bipolar transistor should be about 20 at the least.
前記したところから単純に評価すると、本発明の半導体
記憶装置に於ける蓄積キャパシタでは、その誘電体膜と
して本来必要とされている厚さの20倍の厚さにしても
良いことになり、前記したように、絶縁膜としての誘電
体膜の薄さの限界を50〔人〕としても、本発明におけ
る誘電体膜5の厚さを1000 C人〕とすると等価
になる。A simple evaluation based on the above points shows that the storage capacitor in the semiconductor memory device of the present invention can be made 20 times thicker than the originally required thickness of the dielectric film. As described above, even if the limit of the thickness of the dielectric film as an insulating film is 50 [people], the thickness of the dielectric film 5 in the present invention is equivalent to 1000 [people].
そこで、これを信頼性を損なわない範囲で薄くし、例え
ば300〔人〕とすれば、従来のメモリ・セルの3倍程
度の出力が得られることになる。Therefore, if this is made as thin as possible without sacrificing reliability, for example to 300 people, an output approximately three times that of a conventional memory cell will be obtained.
さて、本発明の半導体記憶装置では、前記したようにメ
モリ・セルのデータ読み出しがハ゛イボーラ・トランジ
スタを介して行なわれている為、ビット線10に対する
セルからのデータの流れは一方向化され、従来のセルの
如く、読み出し動作を行なうことに依ってヒント線電圧
が蓄積キャパシタに再転送され、自動的にリフレッシュ
が行なわれる旨の機能は備えていない。そこで、本発明
の半導体記憶装置では、ゲート電極8及びドレイン(ま
たはソース′)領域であるn+型領領域9有する書き込
み用転送トランジスタを設けである。Now, in the semiconductor memory device of the present invention, since data reading from the memory cell is performed via the hyperbolar transistor as described above, the flow of data from the cell to the bit line 10 is unidirectional, unlike the conventional method. The cell does not have a function in which the hint line voltage is retransferred to the storage capacitor by performing a read operation and refresh is automatically performed. Therefore, in the semiconductor memory device of the present invention, a write transfer transistor having a gate electrode 8 and an n+ type region 9 which is a drain (or source') region is provided.
通常、この書き込み用転送トランジスタはオフ状態にあ
るが、書き込み時或いは読み出し後のりフレッシュ時に
は導通させビット線10の電圧を蓄積キャパシタCmに
転送するようにしている。Normally, this writing transfer transistor is in an off state, but it is made conductive during writing or refreshing after reading to transfer the voltage of the bit line 10 to the storage capacitor Cm.
ここで使用されている書き込み用転送トランジスタは従
来のメモリ・セル、には不要なものであるから、これは
メモリ・セルの面積を増大させる一因となるが、この書
き込み用転送トランジスタが存在している部分は、従来
の半導体記憶装置では隣接セルとのアイソレーションを
行なう為の厚い絶縁膜が存在している部分であるから、
これが本発明の半導体記憶装置ではトランジスタに置換
され、ソースとドレイン間でアイソレーションされるこ
とになっただけであり、著しい面積増加はない。それよ
りも、蓄積キャパシタの、特に、誘電体膜の厚さに関す
る要求が緩和されることに起因する大容量且つ高信頼性
の半導体記憶装置が得られる利点が重要である。The write transfer transistor used here is unnecessary in a conventional memory cell, and this contributes to an increase in the area of the memory cell; In conventional semiconductor memory devices, this is the area where there is a thick insulating film for isolation from adjacent cells.
In the semiconductor memory device of the present invention, this is replaced by a transistor, and only the source and drain are isolated, and there is no significant increase in area. Rather, the advantage of obtaining a large-capacity and highly reliable semiconductor memory device is that the requirements regarding the thickness of the storage capacitor, especially the dielectric film, are relaxed.
次に、第2図及び第3図を参照しつつ第1図に関して説
明したメモリ・セルの動作を解説する。Next, the operation of the memory cell described in connection with FIG. 1 will be explained with reference to FIGS. 2 and 3.
第2図は第1図に示した本発明−実施例の等価回路図で
あり、第1図に関して説明した部分と同部分は同記号で
指示しである。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, and the same parts as those explained in connection with FIG. 1 are indicated by the same symbols.
図に於いて、Qlはゲートが読み出し用ワード線R−W
Lで駆動される転送トランジスタ、Q2はエミッタがビ
ット線10に接続され蓄積キャパシタからの電流を増幅
するバイボニラ・トランジスタ、Q3はゲートが書き込
み用ワード線w−wLで駆動される書き込み用転送トラ
ンジスタ、Nは蓄積キャパシタCmの蓄積ノードをそれ
ぞれ示している。尚、蓄積キャパシタC,mは適当な電
源、例えば接地回路に接続される。また、トランジスタ
Q2は隣接セルと共通で使用するとレイアウト上の効率
が良い。In the figure, Ql has a gate connected to the read word line R-W.
Q2 is a bibonilla transistor whose emitter is connected to the bit line 10 and amplifies the current from the storage capacitor; Q3 is a write transfer transistor whose gate is driven by the write word line w-wL; N indicates a storage node of storage capacitor Cm, respectively. It should be noted that the storage capacitors C, m are connected to a suitable power source, for example a ground circuit. Further, if the transistor Q2 is used in common with adjacent cells, layout efficiency is improved.
第3Fgは第2図に見られる回路の動作タイミングを表
わすタイミング・チャートであり、書き込みに続き保持
、続いて読み出し、リフレッシュを行なう場合を示して
いる。3Fg is a timing chart showing the operation timing of the circuit shown in FIG. 2, and shows a case where writing is followed by holding, followed by reading, and refreshing.
「読み出し動作」
先ず、蓄積キャパシタCmの蓄積ノードNが接地電位(
V ss )に在るとする。非選択セルはトランジスタ
Q1及びQ3ともにオフである為、蓄積ノードはフロー
ティング状態にある。選択されたセルは読み出しワード
線R−WLが駆動され、トランジスタQ1がオンとなる
。このとき、ビット線10は予め高レベルにブリ・チ十
−ジしておくとトランジスタQ1がオフしている内はト
ランジスタQ2のベースもフローティング状態であるが
らヒツト線1o全体がフローティング状態になっている
1、トランジスタQ1がオンとなってビット線の電荷は
トランジスタQ2のベース・エミッタ接合、トランジス
タQ1のドレイン・ソース間を通じて蓄積キャパシタC
mの蓄積ノードNを充電し、この電位を引き上げる。蓄
積ノードNの電位をVsとすると、蓄積ノードNに流れ
る電流は、VpC−△Vbl−Vbe−Vsh−Vss
・・・11)となるまで流れる。ここで、VpCは
ビット線1゜のプリ・チャージ電圧であり、通當はトレ
イン側供給電源電圧VOOと考えて良い。また、△Vb
lは読み出しに依って生じたビット線10の電圧降下で
ある。また、VbeはトランジスタQ2のベース・エミ
ッタ間順方向電圧降下であり、シリコンを材料とした場
合は0.65 (V)程度である。また、Vshは蓄積
ノードNに於ける最高レヘル電圧である。読み出しの初
期状態から式tl+が成立するまでの間、トランジスタ
Q2のベース電流となる電荷量QIlは、
QB =Cm (Vsh−V5s) ・□
・・(21として表わされる。従って、トランジスタ
Q2のエミッタには、該トランジスタQ2のエミッタ接
地電流増幅率をhpe(hp□−△1c/△IB)とし
て増幅された電荷QEが流れる。電荷Qεは、QE =
(1+hpg) Cm (Vsh−Vss)・ ・
・ ・ (3)
と表わすことができる。ビット線10の寄生容量をC,
とし、ビット線10の電圧降下を△Vblとすると、
QE、−C−Il △Vbl ・
・ ・ ・(4)である。また、△VblとVshの関
係は式(1)で表されるので、式(3)及び(4)より
、
・ ・ ・ ・ (5)
これを解くと
・・・・(6)
と表される。"Reading operation" First, the storage node N of the storage capacitor Cm is connected to the ground potential (
V ss ). In the unselected cell, both transistors Q1 and Q3 are off, so the storage node is in a floating state. In the selected cell, the read word line R-WL is driven and the transistor Q1 is turned on. At this time, if the bit line 10 is bridged to a high level in advance, while the transistor Q1 is off, the base of the transistor Q2 is also in a floating state, but the entire bit line 1o is in a floating state. 1, transistor Q1 is turned on, and the charge on the bit line is transferred to the storage capacitor C through the base-emitter junction of transistor Q2 and the drain-source of transistor Q1.
m's storage node N is charged and its potential is raised. When the potential of the storage node N is Vs, the current flowing through the storage node N is VpC-△Vbl-Vbe-Vsh-Vss
...11). Here, VpC is the pre-charge voltage of the bit line 1°, which can generally be considered as the train side supply power supply voltage VOO. Also, △Vb
l is the voltage drop on the bit line 10 caused by reading. Further, Vbe is a forward voltage drop between the base and emitter of the transistor Q2, which is about 0.65 (V) when silicon is used as the material. Further, Vsh is the highest level voltage at the storage node N. From the initial state of reading until the formula tl+ is established, the amount of charge QIl that becomes the base current of the transistor Q2 is: QB = Cm (Vsh - V5s) ・□
... (represented as 21. Therefore, the charge QE amplified with the common emitter current amplification factor of the transistor Q2 as hpe (hp□-△1c/△IB) flows through the emitter of the transistor Q2. The charge Qε is ,QE=
(1+hpg) Cm (Vsh-Vss)・・
・ ・ (3) It can be expressed as: The parasitic capacitance of the bit line 10 is C,
If the voltage drop on the bit line 10 is △Vbl, then QE, -C-Il △Vbl ・
・ ・ ・(4). Also, the relationship between △Vbl and Vsh is expressed by equation (1), so from equations (3) and (4), ・ ・ ・ ・ (5) Solving this, it is expressed as (6) Ru.
具体的な例として、
hFE=20
Vpc=5(V)
Cm / CB= 1 /30
Vbe=0.65 (V)
とすると、式(6)から△Vbl=1.79、■ 〔■
〕を得ることができる。若し、従来のメモリ・セルであ
ると、良く知られた計算式
を用い、△Vblとして0.1613(V)が得られる
。これと前記本発明のメモリ・セルの出力と比較すれば
、その差は歴然たるものである。Cm/Cゎ一1/30
なる割合は、従来のメモリ・セルでは実用にならない値
であったが、本発明に依れば充分な出力となる。逆に、
△Vbl=0.5 (V)程度で良いとすると、所要の
Cm/Cgは式(6)から、1/161.7で良いこと
になる。ビット線容量を例えば0.7(pF)とすれば
、蓄積キャパシタCmは4.33 (fF)(f=10
−IJである。キャパシタ面積を10 〔μm2〕とす
れば、蓄積キャパシタCmは二酸化シリコン膜を誘電体
膜として膜厚777 〔人〕で充分である。この値は、
現在の技術で問題なく高い信頼性で製造できる膜厚であ
り、本発明のメモリ・セルが如何に蓄積キャパシタに対
する条件を緩和しているかが理解されよう。若し、従来
のメモリ・セルであれば、△Vbl=0.5 (V)
を得る為には、面積10〔μm2〕の蓄積キャパシタに
対してCm/CB=1/9が要求され、誘電体膜の膜厚
は、計算上、二酸化シリコン膜では43.26 (人
〕となり、これは実際には実現不可能である。As a specific example, if hFE = 20 Vpc = 5 (V) Cm / CB = 1 /30 Vbe = 0.65 (V), then from equation (6) △Vbl = 1.79, ■ [■
] can be obtained. If it is a conventional memory cell, 0.1613 (V) can be obtained as ΔVbl using a well-known calculation formula. If this is compared with the output of the memory cell of the present invention, the difference is obvious. Cm/Cwaichi 1/30
This ratio was an impractical value for conventional memory cells, but the present invention provides a sufficient output. vice versa,
If ΔVbl=0.5 (V) or so is sufficient, the required Cm/Cg can be 1/161.7 from equation (6). For example, if the bit line capacitance is 0.7 (pF), the storage capacitor Cm is 4.33 (fF) (f=10
-IJ. Assuming that the capacitor area is 10 μm 2 , a film thickness of 777 μm is sufficient for the storage capacitor Cm using a silicon dioxide film as a dielectric film. This value is
It will be appreciated how the memory cell of the present invention relaxes the requirements for storage capacitors, with film thicknesses that can be easily and reliably manufactured with current technology. If it is a conventional memory cell, △Vbl=0.5 (V)
In order to obtain this, Cm/CB = 1/9 is required for a storage capacitor with an area of 10 [μm2], and the thickness of the dielectric film is calculated to be 43.26 (people) for a silicon dioxide film. , which is not actually possible.
蓄積キャパシタCmが高レベル(#VDD)の電位を保
持している場合のデータの読み出しは、1−ランジスタ
Qlが導通してもトランジスタQ2にベース電流が殆ど
流れないので、ビット線10はブリ・チャージされたま
まの高レベルを維持している。従って、本発明の半導体
記憶装置では、データ“0”、“1”に対応してヒ・ノ
ド線IOには大きな電圧差が得られるものである。When reading data when the storage capacitor Cm holds a high level potential (#VDD), even if the 1-transistor Ql is conductive, almost no base current flows through the transistor Q2, so the bit line 10 is It maintains a high level of charge. Therefore, in the semiconductor memory device of the present invention, a large voltage difference can be obtained on the high node line IO corresponding to data "0" and "1".
「リフレッシュ動作」
メモリ・セルのデータ読み出し後、蓄積キャパシタCm
にはビット線10の電圧を転送してリフレッシュを行な
う必要がある。即ち0、本発明に於けるメモリ・セルは
破壊読み出しを行なっているからである。然し乍ら、本
発明に於ける破壊読み出しは、従来のメモリ・セルの場
合と異なり、−度の読み出しで蓄積キャパシタCmの電
荷が全て消失するわけではなく、場合に依っては、複数
回の読み出しが可能である。"Refresh operation" After reading data from memory cell, storage capacitor Cm
It is necessary to transfer the voltage of the bit line 10 and perform refresh. That is, 0, because the memory cell in the present invention performs destructive reading. However, unlike the case of conventional memory cells, the destructive readout in the present invention does not mean that all the charge in the storage capacitor Cm disappears with -degree readout, and in some cases, multiple readouts may be performed. It is possible.
その理由は、前記した通り、読み出し後の蓄積ノードN
では、電位がVSSレベルからVshまで上昇している
が、V sh<、 V DDである為、他方のデータに
対して依然として蓄積ノードNに電位差があるからであ
る。従って、再びビット線10に対して■DDレベルに
ブリ・チャージを行なえば読み出しをすることができる
。しかし、ビット線10に対する出力は第1回目の読み
出しに比較すれば当然減少する。The reason for this is, as mentioned above, that the storage node N after reading
In this case, the potential has increased from the VSS level to Vsh, but since V sh<, V DD, there is still a potential difference at the storage node N with respect to the other data. Therefore, by recharging the bit line 10 to the ■DD level, reading can be performed. However, the output to the bit line 10 naturally decreases compared to the first read.
何れにせよ、本発明のメモリ・セルはりフレッシュを行
なう必要がある。リフレッシュをするには、トランジス
タQ3を導通させ、ビット線10の電圧を再ひ蓄積ノー
ドNに転送することで完了する。トランジスタQ3の動
作タイミングはビット線10がセンス増幅器の動作に依
って充分に高或いは低レベルに駆動された後である必要
はなく、トランジスタQ1を導通させビット線10に信
号が出たら直ちにトランジスタQ3を導通させても良い
。その理由は、蓄積キャパシタCmがヒント線に対して
然程重い負荷になっていないからであり、また、その様
にすることに依り、比較的時間(20〜30(ns))
を要するセンス増幅器の動作タイミング内にトランジス
タQ3の書き込み用転送ゲートを駆動し、センス動作の
終了と共に直ちにリフレッシュを完了させるようにすれ
ば、書き込みの為のゲートを駆動する時間はセンス増幅
器の動作タイミング内に隠れてしまい。全体の動作速度
に遅延は生しない。具体的には、書き込み時のトランジ
スタQ3に於けるケートの駆動は、トランジスタQ1の
ケートの駆動に対して20(ns)程度の遅れで駆動さ
れる。この動作時間の値はビット線10がセルに依って
駆動され、その電圧が変動し定當値に至る迄の時間に対
応する。In any case, it is necessary to refresh the memory cell of the present invention. Refreshing is completed by turning on transistor Q3 and retransferring the voltage on bit line 10 to storage node N. The operation timing of the transistor Q3 does not need to be after the bit line 10 is driven to a sufficiently high or low level by the operation of the sense amplifier, but as soon as the transistor Q1 is made conductive and a signal is output to the bit line 10, the transistor Q3 is activated. may be made conductive. The reason for this is that the storage capacitor Cm does not have a very heavy load on the hint line, and by doing so, it takes a relatively long time (20 to 30 (ns)).
If the transfer gate for writing of transistor Q3 is driven within the operating timing of the sense amplifier that requires , and the refresh is completed immediately upon completion of the sensing operation, the time to drive the gate for writing will be within the operating timing of the sense amplifier. I hid inside. There is no delay in overall operating speed. Specifically, during writing, the gate of transistor Q3 is driven with a delay of about 20 (ns) relative to the gate of transistor Q1. The value of this operating time corresponds to the time it takes for the bit line 10 to be driven by the cell and for its voltage to fluctuate and reach a constant value.
「書き込み動作」
書き込みは、単にトランジスタQ3のゲートを駆動して
ビット綿10からデータを蓄積ノートに入れるだけであ
る。"Write Operation" Writing is simply driving the gate of transistor Q3 to input data from bit cotton 10 into the storage note.
第4図は周辺回路も含めて表わした本発明−実施例の要
部ブロック図である。 図に於いて、21及び2
2はセル・アレイ、23は及び24はカラム・デコーダ
、25はセンス増幅器、26及び27ばロウ・デコーダ
、28はワード線プル・ダウン信号入力端子、29及び
3゜0はデータ・バス、31はデータ出力ハフフッ回路
、32はカラム・アドレス・ストローブ(テム百)入力
端子、33はデータ出力端子、34はロウ・アドレス・
ストローブ(RAS’)信号入力端子、35は読み出し
クロック発生回路、36は遅延回路、37はライト・イ
ネイブル(WE)信号入力端子、38はライト・バッフ
ァ回路、39はオア回路、MCはメモリ・セル、DMC
はダミー−・セルをそれぞれ示している。FIG. 4 is a block diagram of the main parts of the embodiment of the present invention including peripheral circuits. In the figure, 21 and 2
2 is a cell array, 23 and 24 are column decoders, 25 is a sense amplifier, 26 and 27 are row decoders, 28 is a word line pull-down signal input terminal, 29 and 3°0 are data buses, 31 is a data output huff circuit, 32 is a column address strobe (temperature) input terminal, 33 is a data output terminal, and 34 is a row address strobe (100) input terminal.
Strobe (RAS') signal input terminal, 35 read clock generation circuit, 36 delay circuit, 37 write enable (WE) signal input terminal, 38 write buffer circuit, 39 OR circuit, MC memory cell , D.M.C.
indicate dummy cells, respectively.
本発明に用いる周辺回路は従来のものと殆ど変りない。The peripheral circuits used in the present invention are almost the same as conventional ones.
ただ、読み出しワード線R−WLが駆動されてから若干
の遅れを以て書き込みワード線W−WLを駆動する構成
にしである点が相違している。このような点でセル・サ
イズは多少大きくはなるが、従来のものと比較してセル
出力が極めて大きいので、センス増幅器に高感度のもの
は不要であり、図からも判るように単純なダイナミック
・型ラッチ回路を使用している。この為、センス増幅器
は、ピント線間の小さなピンチ内に配置する “こと
ができる。However, the difference is that the write word line W-WL is driven with a slight delay after the read word line R-WL is driven. Although the cell size is somewhat larger in this respect, the cell output is extremely large compared to the conventional one, so a highly sensitive sense amplifier is not required, and as can be seen from the figure, a simple dynamic -Uses a type latch circuit. Therefore, the sense amplifier can be placed in a small pinch between the focus lines.
発明の効果 本発明の効果を列挙すると次の通りである。Effect of the invention The effects of the present invention are listed below.
■ セル内に蓄積電荷に対する電流増幅利得があるので
小容量でもセル出力は大である。■ Since there is a current amplification gain for the accumulated charge within the cell, the cell output is large even with a small capacitance.
■ 従来の一メモ1島セルでは蓄積キャパシタの誘電体
膜の膜厚の下限に依って物理的に実現不可能となる限界
があるが本発明に依れば誘電体膜の厚さを前記限界の2
0倍程度に厚くしても同効であるし、実際上、誘電体膜
厚さに依っては制限は受けない。■ A memo of the conventional one-island cell has a limit that is physically impossible depending on the lower limit of the thickness of the dielectric film of the storage capacitor, but according to the present invention, the thickness of the dielectric film can be adjusted to the lower limit. 2
The same effect can be obtained even if the thickness is increased to about 0 times, and in practice there is no restriction depending on the dielectric film thickness.
■ 従来のメモリ・セルと同程度以上の出力を遥かに膜
厚が厚い誘電体膜を有する蓄積キャパシタで実現できる
から、その信頼性、製造歩留りは向上する。■ Since a storage capacitor with a much thicker dielectric film can achieve an output comparable to or higher than that of a conventional memory cell, its reliability and manufacturing yield will improve.
第1図は本発明一実施例の要部切断側面図、第2図は本
発明一実施例の要部回路図、第3図は第2図に示した回
路の動作を説明するタイミング・チャート、第4図は本
発明に適用する周辺回路を説明する為の要部ブロック図
である。
図に於いて、■は転送トランジスタのゲート電極(ワー
ド線R−WL) 、2は転送トランジスタのソース領域
であるn+型領領域3は蓄積キャパシタCll1の一方
の電極、4は蓄積キャパシタCmの他方の電極、5は誘
電体膜(絶縁膜)、6は転送トランジスタのドレイン領
域であるn+型領領域7はn+型領領域6内形成された
p型領域、8は書き込み用転送トランジスタのゲート電
極(書き込みワード線W−WL)、9は書き込み用転送
トランジスタのドレイン(或いはソース)領域であるn
+型領領域10はアルミニウムのビット線、1■は絶縁
膜、12は半導体基板である。
第1図
第2図
第3図
時間−一一一一瞥FIG. 1 is a cutaway side view of essential parts of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of essential parts of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a timing chart explaining the operation of the circuit shown in FIG. 2. , FIG. 4 is a block diagram of main parts for explaining a peripheral circuit applied to the present invention. In the figure, ■ is the gate electrode of the transfer transistor (word line R-WL), 2 is the source region of the transfer transistor, n+ type region 3 is one electrode of the storage capacitor Cll1, and 4 is the other electrode of the storage capacitor Cm. 5 is a dielectric film (insulating film), 6 is the drain region of the transfer transistor, n+ type region 7 is a p-type region formed within the n+ type region 6, and 8 is the gate electrode of the write transfer transistor. (Write word line W-WL), 9 is the drain (or source) region of the write transfer transistor n
The + type region 10 is an aluminum bit line, 1 is an insulating film, and 12 is a semiconductor substrate. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Time - One glance
Claims (2)
於ける電荷の充放電を行なう転送トランジスタとからな
るメモリ・セルを有する半導体記憶装置に於いて、前記
メモリ・セル内に前記蓄積キャパシタの充放電電流を増
幅し且つエミッタ電流にてヒツト線ブリ・チャージ電荷
の充放電を行なうバイポーラ・トランジスタが形成され
てなることを特徴とする半導体記憶装置。(1) In a semiconductor memory device having a memory cell consisting of a storage capacitor and a transfer transistor that charges and discharges charge in the storage capacitor when selected, the charging and discharging current of the storage capacitor is determined in the memory cell. 1. A semiconductor memory device comprising a bipolar transistor which amplifies the voltage and charges and discharges a human line charge with an emitter current.
ン領域の一方は蓄積キャパシタに接続されると共に他方
は前記バイポーラ・トランジスタのヘース領域と共通領
域として形成され且つ該共通領域内に形成された前記バ
イポーラ・トランジスタのエミッタ領域に前記ビット線
が接続されてなることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の半導体記憶装置。(2) One of the source region and the drain region of the transfer transistor is connected to a storage capacitor, and the other is formed as a common region with the base region of the bipolar transistor, and the bipolar transistor is formed in the common region. Claim 1, wherein the bit line is connected to an emitter region of
The semiconductor storage device described in 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57225550A JPS59116987A (en) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | Semiconductor memory |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57225550A JPS59116987A (en) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | Semiconductor memory |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59116987A true JPS59116987A (en) | 1984-07-06 |
Family
ID=16831047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57225550A Pending JPS59116987A (en) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | Semiconductor memory |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59116987A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60260985A (en) * | 1984-06-07 | 1985-12-24 | 松下電器産業株式会社 | Scoring apparatus |
JPS6228996A (en) * | 1985-07-26 | 1987-02-06 | アドバンスト・マイクロ・デイバイシズ・インコ−ポレ−テツド | Memory cell of dram circuit |
WO2001003190A1 (en) * | 1999-06-30 | 2001-01-11 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device |
-
1982
- 1982-12-22 JP JP57225550A patent/JPS59116987A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60260985A (en) * | 1984-06-07 | 1985-12-24 | 松下電器産業株式会社 | Scoring apparatus |
JPH0346837B2 (en) * | 1984-06-07 | 1991-07-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | |
JPS6228996A (en) * | 1985-07-26 | 1987-02-06 | アドバンスト・マイクロ・デイバイシズ・インコ−ポレ−テツド | Memory cell of dram circuit |
WO2001003190A1 (en) * | 1999-06-30 | 2001-01-11 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device |
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