JPS5922359A - 集積化半導体記憶装置 - Google Patents
集積化半導体記憶装置Info
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- JPS5922359A JPS5922359A JP57132605A JP13260582A JPS5922359A JP S5922359 A JPS5922359 A JP S5922359A JP 57132605 A JP57132605 A JP 57132605A JP 13260582 A JP13260582 A JP 13260582A JP S5922359 A JPS5922359 A JP S5922359A
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- JP
- Japan
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- memory cell
- well
- voltage
- substrate
- circuit
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- Pending
Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
Landscapes
- Semiconductor Memories (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は集積化半導体記憶装置に関する。
従来、MOSFET を用いて構成した集積化半導体記
憶装置のうち、nチャネルM OS、 F E Tのみ
で構成されたメモリでは、メモリセルを構成するMOS
FET の基板と、メモリセルを駆動する周辺回路のM
OSFET の半導体基板とは同一のバイアス電圧が
印加されていた。例えば、現在、大容量ダイナミックR
AMの主流であるnチャネルMO8FETを用いた1ト
ランジスタ型ダイナミックRAMにおいては、基板は負
電圧にバイアスされている。これは情報を記憶する拡散
層と基板との間に形成される空乏層の幅を長くすること
によって、拡散層と基板との間の接合容量を小さくして
、高速動作を可能にするためと、MOSFET の閾
値電圧が基板電圧によって大きく変動しない領域でMO
SFET を安定に動作させるためである。
憶装置のうち、nチャネルM OS、 F E Tのみ
で構成されたメモリでは、メモリセルを構成するMOS
FET の基板と、メモリセルを駆動する周辺回路のM
OSFET の半導体基板とは同一のバイアス電圧が
印加されていた。例えば、現在、大容量ダイナミックR
AMの主流であるnチャネルMO8FETを用いた1ト
ランジスタ型ダイナミックRAMにおいては、基板は負
電圧にバイアスされている。これは情報を記憶する拡散
層と基板との間に形成される空乏層の幅を長くすること
によって、拡散層と基板との間の接合容量を小さくして
、高速動作を可能にするためと、MOSFET の閾
値電圧が基板電圧によって大きく変動しない領域でMO
SFET を安定に動作させるためである。
これに対し、最近、5V単一電源の大容量ダイナミック
RAMにおいて、基板電圧を0■に保持する方式も用い
られている。この方式の利点は、バイアス電圧発生回路
が不要であること、及び、拡散層と基板との間の空乏層
幅が狭くなるために、記憶容量が増大し、更に、リーク
電流の基になる再結合電流が減シ、記憶電荷の保持時間
が長くなること等の利点がある。しかし、この方式の欠
点として、基板電圧が接地電圧であるために、入力端子
にサージ電圧(負電圧)が印加されたときへ入力端子の
拡散層と基板との間が順方向バイアスされて、少数キャ
リア(電子)が基板中に注入され、メモリセル中の記憶
電荷が破壊される点である。しかし、上記の欠点は、大
規模集積回路メモリ(以下LSIメモリという)におい
て、メモリセル領域のMOSFET の基板電圧を0
■に、周辺回路のMOSFET の基板電圧を負電圧
にノくイアスすることによって、取除くどとができる。
RAMにおいて、基板電圧を0■に保持する方式も用い
られている。この方式の利点は、バイアス電圧発生回路
が不要であること、及び、拡散層と基板との間の空乏層
幅が狭くなるために、記憶容量が増大し、更に、リーク
電流の基になる再結合電流が減シ、記憶電荷の保持時間
が長くなること等の利点がある。しかし、この方式の欠
点として、基板電圧が接地電圧であるために、入力端子
にサージ電圧(負電圧)が印加されたときへ入力端子の
拡散層と基板との間が順方向バイアスされて、少数キャ
リア(電子)が基板中に注入され、メモリセル中の記憶
電荷が破壊される点である。しかし、上記の欠点は、大
規模集積回路メモリ(以下LSIメモリという)におい
て、メモリセル領域のMOSFET の基板電圧を0
■に、周辺回路のMOSFET の基板電圧を負電圧
にノくイアスすることによって、取除くどとができる。
最近・従来からある2値V″′″″″り°・りを皆いた
メモリセルとは違って、3値レベルのクロックを用いた
高集積高密度のLSIメモリが提案されている。その−
例として、1978年2月に開催されたアイ・イー・イ
ー・イー・インターナショナル・ソリッドステート・サ
ーキツツ・コンファレンス(1978IEEE INT
B)LNATIONALSOLII)−8TATE
CIRCUITS C0N−ル・ペーパーズ(ISS
CCDIGEST 0FTECHNICAL PAPB
R8)第24〜25頁(1978年2月会議時に同時頒
布)に掲載された「層状電荷メモリ(” 5trati
fied Charge Me −mory”)Jと題
するアープ(D 、M:、 Erb )氏の論文がある
。この論文に述べられたメモリセルは、電荷記憶領域と
電流読出し領域が縦型に集積化された小面積のメモリセ
ルであυ、大容量のLSIメモリに適している。メモリ
セルの動作は、書込み動作時にpチャネルのMOSFE
Tを導通させて、基板(OV電圧)から電荷を注入する
か、基板へ掃出すかによって、2値情報のいずれか一方
を書込み、読出し動作時には% nチャネルのMOS−
FET i用いて、電流読出しを行なう。この場合、2
値の記憶電荷量に応じて、読出し電流が変化するので、
これら両者の電流値の差を検知するととによって、2値
記憶情報の弁別が行なわれる。しかし、このセルの駆動
には、pチャネルMO8−FETとnチャネルMO8F
ETとの逆極性のMOSFETを駆動させるために、基
準電圧、nチャネルMO8FETの閾値電圧以上の電圧
(正電圧)。
メモリセルとは違って、3値レベルのクロックを用いた
高集積高密度のLSIメモリが提案されている。その−
例として、1978年2月に開催されたアイ・イー・イ
ー・イー・インターナショナル・ソリッドステート・サ
ーキツツ・コンファレンス(1978IEEE INT
B)LNATIONALSOLII)−8TATE
CIRCUITS C0N−ル・ペーパーズ(ISS
CCDIGEST 0FTECHNICAL PAPB
R8)第24〜25頁(1978年2月会議時に同時頒
布)に掲載された「層状電荷メモリ(” 5trati
fied Charge Me −mory”)Jと題
するアープ(D 、M:、 Erb )氏の論文がある
。この論文に述べられたメモリセルは、電荷記憶領域と
電流読出し領域が縦型に集積化された小面積のメモリセ
ルであυ、大容量のLSIメモリに適している。メモリ
セルの動作は、書込み動作時にpチャネルのMOSFE
Tを導通させて、基板(OV電圧)から電荷を注入する
か、基板へ掃出すかによって、2値情報のいずれか一方
を書込み、読出し動作時には% nチャネルのMOS−
FET i用いて、電流読出しを行なう。この場合、2
値の記憶電荷量に応じて、読出し電流が変化するので、
これら両者の電流値の差を検知するととによって、2値
記憶情報の弁別が行なわれる。しかし、このセルの駆動
には、pチャネルMO8−FETとnチャネルMO8F
ETとの逆極性のMOSFETを駆動させるために、基
準電圧、nチャネルMO8FETの閾値電圧以上の電圧
(正電圧)。
pチャネルMO8FETの閾値電圧以下の電圧(負電圧
)を3値レベルとするクロックが必要となる。
)を3値レベルとするクロックが必要となる。
そのために、これらのクロックを発生させる周辺回路の
MO8’FETを、nチャネルのMOSFETで作るた
めには、基板電圧としては、3値レベルクロツクの負電
圧以下の電圧にバイアスする必要がある。つまシ、当該
メモリセルを用いたLSIメモリでは、メモリセル領域
の基板電圧をO■に。
MO8’FETを、nチャネルのMOSFETで作るた
めには、基板電圧としては、3値レベルクロツクの負電
圧以下の電圧にバイアスする必要がある。つまシ、当該
メモリセルを用いたLSIメモリでは、メモリセル領域
の基板電圧をO■に。
周辺回路のMOSFETの基板電圧を負電圧にバイアス
することが必要となる。メモリセルが負電圧にバイアス
されると拡散層と基板との間の接合容量が小さくなシ、
リーク電流の基になる再結合電流も増大し、メモリセル
の保持時間が短くなるという欠点がある。また、nチャ
ネルMO8FETを用いた1トラy°ジスタ型ダイナミ
ックRAMにおいては情報を記憶する拡散層が全くウェ
ルに囲まれていないのでα粒子の入射による情報破壊に
対して弱い欠点がある。前記アープ氏の提案せる層状電
荷メモリにおいてもpチャネルまたはnチャネルのいず
れか一方のMOSFETがウェルに囲まれていないから
、α粒子による情報破壊に対してもやはシ弱いという欠
点がある。
することが必要となる。メモリセルが負電圧にバイアス
されると拡散層と基板との間の接合容量が小さくなシ、
リーク電流の基になる再結合電流も増大し、メモリセル
の保持時間が短くなるという欠点がある。また、nチャ
ネルMO8FETを用いた1トラy°ジスタ型ダイナミ
ックRAMにおいては情報を記憶する拡散層が全くウェ
ルに囲まれていないのでα粒子の入射による情報破壊に
対して弱い欠点がある。前記アープ氏の提案せる層状電
荷メモリにおいてもpチャネルまたはnチャネルのいず
れか一方のMOSFETがウェルに囲まれていないから
、α粒子による情報破壊に対してもやはシ弱いという欠
点がある。
本発明は上記欠点を除き、保持特性が良好で、α粒子の
入射による情報破壊に対しても強い耐性を有し、しかも
大容量高集積化に適する集積化半導体記憶装置を提供す
るものである。
入射による情報破壊に対しても強い耐性を有し、しかも
大容量高集積化に適する集積化半導体記憶装置を提供す
るものである。
本発明の集積化半導体記憶装置は、第1導電型の半導体
基板と、該半導体基板の表層部に、それぞれ、分離して
設けられた第2導電型の第1及び第2のウェルと、前記
第1のウェル内の表面に形成されたメモリセルマトリッ
クスと、前記fs2のウェル内及び表面に形成されたメ
モリセル駆動回路と、前記第1及び第2のウェルにそれ
ぞれ設けられ、それぞれ異なる電圧にバイアスするため
の端子とを含んで構成される。
基板と、該半導体基板の表層部に、それぞれ、分離して
設けられた第2導電型の第1及び第2のウェルと、前記
第1のウェル内の表面に形成されたメモリセルマトリッ
クスと、前記fs2のウェル内及び表面に形成されたメ
モリセル駆動回路と、前記第1及び第2のウェルにそれ
ぞれ設けられ、それぞれ異なる電圧にバイアスするため
の端子とを含んで構成される。
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第1図は本発明の一実施例の平面図、第2図は第1図に
示す第1及び第2のウェルとその中に形成されたMo8
FETとを抜出して示した断面図である。
示す第1及び第2のウェルとその中に形成されたMo8
FETとを抜出して示した断面図である。
以下の説明において、−導電型をp型として説明する。
−導電型をn型とするときは符号を反対にすれば良い。
第1図に示すように、p型半導体基板1にn型の第1の
ウェル2と第2のウェル3とを設ける。
ウェル2と第2のウェル3とを設ける。
第1のウェル2内にはメモリセルを−r)リックス状ニ
配置したメモリセルマトリックス4を形成する。第2の
ウェル3内にXデコーダ5.Xデコーダ6、入出力制御
回路7等のメモリセル駆動回路を形成する。入出力制御
回路にはアドレスインバータ回路、入出力データバッフ
ァ回路及び制御クロック発生回路が含まれる。
配置したメモリセルマトリックス4を形成する。第2の
ウェル3内にXデコーダ5.Xデコーダ6、入出力制御
回路7等のメモリセル駆動回路を形成する。入出力制御
回路にはアドレスインバータ回路、入出力データバッフ
ァ回路及び制御クロック発生回路が含まれる。
第2図に示すように、第1のウェル2.第2のウェル3
にそれぞれゲート絶縁膜8を設け、その両側にそれぞれ
p型のソース及びドレイン領域9゜10.12.13を
設ける。ゲート絶縁膜8の上にゲート電極11.14を
それぞれ設け、Mo8−FETを形成する。第2図では
Mo8FET をウェル毎に1個しか示していないが、
これは代表的。
にそれぞれゲート絶縁膜8を設け、その両側にそれぞれ
p型のソース及びドレイン領域9゜10.12.13を
設ける。ゲート絶縁膜8の上にゲート電極11.14を
それぞれ設け、Mo8−FETを形成する。第2図では
Mo8FET をウェル毎に1個しか示していないが、
これは代表的。
に示したものであって、実際は多数個形成される。
第1のウェル2.第2のウェル3にそれぞれバイアス用
の端子15.16を設ける。端子15.16はそれぞれ
第1.第2のウェル2,3をバイアスする電源に接続さ
れる。このように、第1のウェル2と第2のウェル3を
設け、それぞれ電圧の異なるバイアス源に接続できるよ
うな構造にしたことがこの発明の特徴の一つである。そ
してこの構造にしたことによシ従来の欠点が解消される
のである。バイアス電圧は任意に定めることができる。
の端子15.16を設ける。端子15.16はそれぞれ
第1.第2のウェル2,3をバイアスする電源に接続さ
れる。このように、第1のウェル2と第2のウェル3を
設け、それぞれ電圧の異なるバイアス源に接続できるよ
うな構造にしたことがこの発明の特徴の一つである。そ
してこの構造にしたことによシ従来の欠点が解消される
のである。バイアス電圧は任意に定めることができる。
例えば、5V単一電源で動皐させる場合には基板1を5
■の電源に、端子15を接地電圧源に、端子16を負電
圧源に接続する。バイアス電源には一般に用いられてい
る基板バイアス発生回路を用いることができるし、この
回路を同一基板内に組込むこともできる。これらの事は
任意である。以下の説明では、基板電圧を5V、第1の
ウェル2を接地電圧、第2のウェルを負電圧(−2〜−
3V)に保持するものとする。
■の電源に、端子15を接地電圧源に、端子16を負電
圧源に接続する。バイアス電源には一般に用いられてい
る基板バイアス発生回路を用いることができるし、この
回路を同一基板内に組込むこともできる。これらの事は
任意である。以下の説明では、基板電圧を5V、第1の
ウェル2を接地電圧、第2のウェルを負電圧(−2〜−
3V)に保持するものとする。
この発明による集積化半導体記憶装置の動作方法は、従
来のものとまったく同一である。つまυ、Xデコーダ5
によって選択された1本のワード線が、該ワード線に結
合されたメモリセル4を活性化し、更に、該メモリセル
に結合されたビット線にメモリ情報が読出される。この
ビット線がXデコーダ6によって選択され、入出力制御
回路7によって出力信号として外部に情報が読出される
。
来のものとまったく同一である。つまυ、Xデコーダ5
によって選択された1本のワード線が、該ワード線に結
合されたメモリセル4を活性化し、更に、該メモリセル
に結合されたビット線にメモリ情報が読出される。この
ビット線がXデコーダ6によって選択され、入出力制御
回路7によって出力信号として外部に情報が読出される
。
メモリセルを構成するMo8FETのソース9゜ドレイ
ン10.ゲート11のうち、ドレイン10に情報が蓄え
られているとすると、このMo8−FETの基板となる
第1のウェル2はOvにノ(イアスされているので、負
電圧に)(イアスされている場合に比べて、ドレイン1
0とウェル2との間の接合容量が増大し、更に、リーク
電流の基になる再結合電流も減少するために、メモリセ
ルの保持時間が増大する。他方、メモリセル駆動回路を
構成するMo8FET12,13.14は、基板となる
第2のウェル3が負電圧に)(イアスされているため、
外部回路から入力端子に、たとえ、負のサージ電圧が印
加されたとしても、少数キャリアがウェル3に注入され
ることはない。又、メモリセル駆動回路中のMo 8
F E栄を短チヤネル化することによって、イオン衝突
等で発生したウェル3の中の少数キャリアは基板1に吸
収されてしまい、メモリセルを破壊することはない。従
って、従来の1トランジスタ型MO8RAMで見られた
メモリセル駆動回路の中で発生した少数キャリアによら
て、メモリセルの保持特性が劣化することがないので、
本実施例の半導体記憶装置のメモリセルの保持特性は格
段に長くなる。
ン10.ゲート11のうち、ドレイン10に情報が蓄え
られているとすると、このMo8−FETの基板となる
第1のウェル2はOvにノ(イアスされているので、負
電圧に)(イアスされている場合に比べて、ドレイン1
0とウェル2との間の接合容量が増大し、更に、リーク
電流の基になる再結合電流も減少するために、メモリセ
ルの保持時間が増大する。他方、メモリセル駆動回路を
構成するMo8FET12,13.14は、基板となる
第2のウェル3が負電圧に)(イアスされているため、
外部回路から入力端子に、たとえ、負のサージ電圧が印
加されたとしても、少数キャリアがウェル3に注入され
ることはない。又、メモリセル駆動回路中のMo 8
F E栄を短チヤネル化することによって、イオン衝突
等で発生したウェル3の中の少数キャリアは基板1に吸
収されてしまい、メモリセルを破壊することはない。従
って、従来の1トランジスタ型MO8RAMで見られた
メモリセル駆動回路の中で発生した少数キャリアによら
て、メモリセルの保持特性が劣化することがないので、
本実施例の半導体記憶装置のメモリセルの保持特性は格
段に長くなる。
更に、尚該装置のメモリセルは、情報を記憶する拡散層
10がウェル2によって囲まれているために、α粒子に
よる情報破壊も起こシにくい利点がある。つま−シ、α
粒子によって生成する電荷のうちで、情報破壊に寄与す
る電荷は、拡散層1゜及びウェル2の中で発生した電荷
のみであるので、ウェル2の深さを浅くしておけば、α
粒子による流入電荷量は減少し、それだけ、情報破壊が
起こりにくくなる。
10がウェル2によって囲まれているために、α粒子に
よる情報破壊も起こシにくい利点がある。つま−シ、α
粒子によって生成する電荷のうちで、情報破壊に寄与す
る電荷は、拡散層1゜及びウェル2の中で発生した電荷
のみであるので、ウェル2の深さを浅くしておけば、α
粒子による流入電荷量は減少し、それだけ、情報破壊が
起こりにくくなる。
本発明の集積化半導体記憶装置は、3値レベルクロツク
を用いるメモリセルによって構成されるMO8RAMに
も、前記と同様に適用できる。この場合にも、メモリセ
ル及びメモリセル駆動回路は前記した実施例の第1図及
び第2図の構造となシ、メモリセル4が形成される第1
のウェル2は0■に、メモリセル駆動回路5,6.7が
形成される第2のウェル3は−2〜−3■にバイアスさ
れる。
を用いるメモリセルによって構成されるMO8RAMに
も、前記と同様に適用できる。この場合にも、メモリセ
ル及びメモリセル駆動回路は前記した実施例の第1図及
び第2図の構造となシ、メモリセル4が形成される第1
のウェル2は0■に、メモリセル駆動回路5,6.7が
形成される第2のウェル3は−2〜−3■にバイアスさ
れる。
5V単一電源の場合には、3値レベルクロツクとして、
例、tば、+3V、ov、−1,5V(7)り0ツクが
入出力制御回路7の中で作られ、メモリセル4を駆動す
る。このようなMO8RAMにおいても、メモリセルと
メモリセル駆動回路が別々のウェル中で形成されるため
、メモリセル駆動回路で発生した少数キャリアがメモリ
セルを破壊することはない。又、メモリセルがウェルに
よって囲まれているために、耐α粒子性が強くなること
も前記したとおシである。
例、tば、+3V、ov、−1,5V(7)り0ツクが
入出力制御回路7の中で作られ、メモリセル4を駆動す
る。このようなMO8RAMにおいても、メモリセルと
メモリセル駆動回路が別々のウェル中で形成されるため
、メモリセル駆動回路で発生した少数キャリアがメモリ
セルを破壊することはない。又、メモリセルがウェルに
よって囲まれているために、耐α粒子性が強くなること
も前記したとおシである。
以上詳細に説明したように、本発明は、従来の1トラン
ジスタ型ダイナミックRAMのみならず、3値レベルク
ロツクを用いる高密度メモリセルによる大容量高集積L
SIメモリにも適用でき、その結果、外部雑音に強く、
且つ、保持特性が長くなること、更には、α粒子に強い
集積化半導体記憶装置を得ることができるという効果を
有する。
ジスタ型ダイナミックRAMのみならず、3値レベルク
ロツクを用いる高密度メモリセルによる大容量高集積L
SIメモリにも適用でき、その結果、外部雑音に強く、
且つ、保持特性が長くなること、更には、α粒子に強い
集積化半導体記憶装置を得ることができるという効果を
有する。
第1図は本発明の一実施例の平面図、第2図は第1図に
示す第1及び第2のウェルとその中に形成されたMOS
FETとを抜出して示した断面図である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・第1のウェ
ル、3・・・・・・第2のウェル、4・・・・・・メモ
リセルマトリックス、5・・・・・・Xデコーダ、6・
・・・・・Xデコーダ、7・・・・・・入出力制御回路
、8・・・・・・ゲート絶縁膜、9・・・−′:・ソー
ス、10・・・・・・ドレイン、11・・・・・・ゲー
ト、12・・・・・・ソース、13・・・・・・ドレイ
ン、14・・川・ケート、15.16・・・・・・端子
。
示す第1及び第2のウェルとその中に形成されたMOS
FETとを抜出して示した断面図である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・第1のウェ
ル、3・・・・・・第2のウェル、4・・・・・・メモ
リセルマトリックス、5・・・・・・Xデコーダ、6・
・・・・・Xデコーダ、7・・・・・・入出力制御回路
、8・・・・・・ゲート絶縁膜、9・・・−′:・ソー
ス、10・・・・・・ドレイン、11・・・・・・ゲー
ト、12・・・・・・ソース、13・・・・・・ドレイ
ン、14・・川・ケート、15.16・・・・・・端子
。
Claims (1)
- 第1導電型の半導体基板と、該半導体基板の表層部にそ
れぞれ分離して設けられた第2導電型の第1及び第2の
ウェルと、前記第1のウェル内の表面に形成されたメモ
リセルマトリックスと、前記第2のウェル内の表面に形
成されたメモリセル駆動回路と、前記第1及び第2のウ
ェルにそれぞれ設けられ、それぞれ異なる電圧にバイア
スするだめの端子とを含むことを特徴とする集積化半導
体記憶装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57132605A JPS5922359A (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | 集積化半導体記憶装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57132605A JPS5922359A (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | 集積化半導体記憶装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5922359A true JPS5922359A (ja) | 1984-02-04 |
Family
ID=15085238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57132605A Pending JPS5922359A (ja) | 1982-07-29 | 1982-07-29 | 集積化半導体記憶装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5922359A (ja) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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