DD211892A1 - DYNAMIC SEMICONDUCTOR MEMORY CELL - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine dynamische Halbleiterspeicherzelle mit zwei Transistoren, wie sie in mikroelektronischen Speichern eingesetzt wird. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Speicherzelle mit zwei Transistoren derart auszugestalten, dass bei einem gespeicherten "high" auf der Speicherelektrode der Lesetransitor gesperrt bleibt. Erfindungsgemaess wird dies durch einen kapazitiven Spannungsteiler zwischen der Wortleitung, der Speicherelektrode sowie dem Substrat erzielt. Die Bitleitung ist dabei auf ein mittleres Potential im Speicherzustand vorgeladen.The invention relates to a dynamic semiconductor memory cell with two transistors, as used in microelectronic memories. The object of the invention is to configure a memory cell having two transistors in such a way that the read transistor remains blocked in the event of a stored "high" on the storage electrode. According to the invention, this is achieved by a capacitive voltage divider between the word line, the storage electrode and the substrate. The bit line is precharged to a medium potential in the memory state.
Description
Dynamische HalbleiterspeicherzelleDynamic semiconductor memory cell
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft eine Halbleiterspeicherzelle mit interner Spannungsverstärkung für dynamische Informationsspeicherung.The invention relates to a semiconductor memory cell with internal voltage gain for dynamic information storage.
Der Einsatz der Halbleiterspeicherzelle erfolgt dabei in matrixförmiger Anordnung in integrierten Halbleiterspeichern.The use of the semiconductor memory cell takes place in a matrix-like arrangement in integrated semiconductor memories.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Ss sind dynamische Halbleiterzellen mit einem Transistor gemäß US-PS 3 38 7 286 bekannt. Dabei wird das gespeicherte Signal ohne Verstärkung ausgelesen, wodurch sich nur ein kleiner Spannungshub beim Lesen auf der Lese - (Bit) Leitung einstellt. Dieser sich mit verringerter Fläche einer Speicherzelle immer mehr verkleinernde Spannungshub steht einer weiteren Integration im Wege.Ss are dynamic semiconductor cells with a transistor according to US-PS 3 38 7 286 known. The stored signal is read out without amplification, whereby only a small voltage swing occurs when reading on the read (bit) line. This with increasing surface area of a memory cell increasingly decreasing voltage swing is a further integration in the way.
Weiterhin ist eine dynamische Halbleiterspeicherzelle nach DE-OS 24 58 117 bekannt, die einen Auswahl- und einen Lesetransistor enthält, die an vier jeweils getakteten Leitungen angeschlossen sind.Furthermore, a dynamic semiconductor memory cell according to DE-OS 24 58 117 is known, which includes a selection and a read transistor, which are connected to four respective clocked lines.
Den Nachteil von vier getakteten Leitungen beseitigt teilweise die Lösung, die in der DE-OS 3 046 376 nach Fig. 8 beschrieben ist.The disadvantage of four clocked lines partially eliminates the solution described in DE-OS 3 046 376 of FIG. 8.
-3DEL 1932*052250-3DEL 1932 * 052250
Bei dieser Ausführungsform sind die beiden Transistören der Zelle mit drei getakteten Leitungen verbunden·In this embodiment, the two transistors of the cell are connected to three clocked lines.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, in einer dynamischen Ealbleiterspeicherzelle mit zwei Transistoren die Anzahl der getakteten Leitungen weiter zu verringern.The object of the invention is to further reduce the number of clocked lines in a two-transistor dynamic semiconductor memory cell.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einer dynamischen Halbleiterspeicherzelle mit zwei Transistoren durch geeignete Maßnahmen das Potential auf der Speicherelektrode und damit dem Gate des Lesetransistors soweit abzusenken, daß bei einem gespeicherten high-Pegel der Lesetransistor gesperrt bleibt«The object of the invention is to reduce the potential on the storage electrode and thus the gate of the read transistor to such an extent in a dynamic semiconductor memory cell with two transistors that the read transistor remains blocked when the high level is stored.
Merkmale der ErfindungFeatures of the invention
Die dynamische Halbleiterspeicherzelle mit zwei Transistoren besitzt einen Auswahltransistor, der in bekannter Weise mit einem Source-Drain-Gebiet an eine Bitleitung und mit dem Gate an eine Wortleitung angeschlossen ist· Ein Lesetransistor ist mit Source mit der Bitleitung verbunden, wobei das zweite Source-Drain-Gebiet des Auswahltransistors mit dem Gate des Lesetransistors gekoppelt ist. Das Gate bildet dabei mit den angrenzenden Gebieten die Speicherelektrode.The dynamic semiconductor memory cell with two transistors has a selection transistor which is connected in a known manner with a source-drain region to a bit line and the gate to a word line · A read transistor is connected to the source with the bit line, wherein the second source-drain Area of the selection transistor is coupled to the gate of the read transistor. The gate forms the storage electrode with the adjacent areas.
Srfindungsgemäß ist das Gate des Lesetransistors über einen Wortleitungskondensator mit der Wortleitung und über einen zweiten Kondensator mit Gebieten konstanten Potentials - vorzugsweise dem Substrat - verbunden. Weiterhin ist Drain des Lesetransistors mit einer Spannungsversorgtxngsleitung verbunden·According to the invention, the gate of the read transistor is connected via a word line capacitor to the word line and via a second capacitor to areas of constant potential, preferably the substrate. Furthermore, the drain of the read transistor is connected to a voltage supply line.
In Ausgestaltung der Erfindung besitzen Wortleitungskondensator und der zweite Kondensator gleiche oder nahezu gleiche Kapazitätswerte. .In an embodiment of the invention, the word line capacitor and the second capacitor have the same or almost equal capacitance values. ,
W In Ausgestaltung der Erfindung ist das jj Verhältnis des Auswahltransistors kleiner als das W VerhältnisIn an embodiment of the invention, the jj ratio of the selection transistor is smaller than the W ratio
des Lesetransistors, wodurch die Lesegeschwindigkeit steigt·of the read transistor, whereby the reading speed increases ·
In Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Source-Drain-Gebiet des Auswahltransistors mit dem Gate des Lesetransistors galvanisch gekoppelt. Die Wirkungsweise der Speicherzelle ist folgende: Im Betriebszustand "Schreiben" führt die Wortleitung das Potential "high", wodurch der Auswahltransistor leitend wird· Die Bitleitung führt dabei das Potential, welches auf der Speicherelektrode gespeichert werden soll und dem eine Binärinformation zugeordnet ist. Bei hohem Potential auf der Bitleitung führt auch die Speicherelektrode hohes Potential.In an embodiment of the invention, the second source-drain region of the selection transistor is galvanically coupled to the gate of the read transistor. The operation of the memory cell is as follows: In the operating state "write", the word line carries the potential "high", whereby the selection transistor becomes conductive. The bit line carries the potential which is to be stored on the storage electrode and to which binary information is assigned. At high potential on the bit line and the storage electrode leads high potential.
Im Betriebszustand "Speichern" führt die Wortleitung niedriges Potential. Dadurch ist der Auswahltransistor gesperrt, so daß die auf der Speicherelektrode gespeicherte Ladung eine gewisse Zeit erhalten bleibt. Über den Wortleitungskondensator und den zweiten Kondensator erfolgt dabei eine kapazitive Spannungsteilung, so daß im Speicherzustand das Potential der Speicherelektrode etwas absinkt. Bei entsprechender Dimensionierung ist der Lesetransistor im Betriebszustand "Speichern" unabhängig vom Speicherinhalt der Speicherelektrode gesperrt und die Verbindung zwischen der Spannungsversorgungsleitung und der Bitleitung unterbrochen.In the "Save" operating state, the word line leads to low potential. As a result, the selection transistor is disabled so that the charge stored on the storage electrode is maintained for a certain time. In this case, a capacitive voltage division takes place via the word line capacitor and the second capacitor, so that the potential of the storage electrode drops somewhat in the memory state. With appropriate dimensioning of the read transistor is disabled in the operating state "Save" regardless of the memory contents of the storage electrode and the connection between the power supply line and the bit line interrupted.
Im Betriebszustand "Lesen" wird die Bitleitung auf ein mittleres Potential"vorgeladen.In the "Read" operating state, the bit line is precharged to a medium potential ".
Danach steigt das Potential ,der Wortleitung allmählich, das heißt mit einer Anstieggeschwindigkeit von etwa 0,1 Y/ns an. Dabei wird das Potential der Speicherelektrode entsprechend der Spannungsteilung von Wortleitungskondensator und zweiten Kondensator erhöht. Bei einem Speicherinhalt "high" öffnet der Lesetransistor und die ein hohes positives Potential führende Spannungs— Versorgungsleitung ?;ird mit der Bitleitung verbunden. Dadurch erhöht sich das Potential der Bitleitung von etwa 2,5 "7 auf etwa 4 7 und kann mit einer an die Bitleitung angeschlossenen hier nicht weiter beschriebenen Auswertschaltung verstärkt und weitergeleitet werden. Ist dagegen ein "low" Pegel gespeichert, dann öffnet beim Lesen der Auswahltransistor. Die Speicherelektrode wird auf das Torladepotential der Bitleitung geladen und auf diesem Potential gehalten·Thereafter, the potential of the word line gradually increases, that is, at a rate of rise of about 0.1 Y / ns. In this case, the potential of the storage electrode is increased in accordance with the voltage division of the word line capacitor and the second capacitor. With a memory content "high", the read transistor opens and the voltage supply line leading to a high positive potential is connected to the bit line. This increases the potential of the bit line from about 2.5 "7 to about 4 7 and can be amplified and forwarded by means of an evaluation circuit not further described here, but if a" low "level is stored then the read opens The storage electrode is charged to the gate charging potential of the bit line and held at this potential.
Wenn die Wortleitung das maximale Potential z* B. von 5 V erreicht hat, ist der Lesevorgang in der Zelle beendet und es kann die alte Information (Eefresh) oder eine neue Information eingeschrieben werden.When the word line has reached the maximum potential z * B of 5 V, the read operation in the cell is finished, and the old information (Eefresh) or new information may be written.
In Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Source-Drain-Gebiet mit dem Gate des Lesetransistors über einen weiteren Kondensator kapazitv gekoppelt. Die weiteren Slemente der Speicherzelle sind dabei wie in der Ausführung mit galvanischer Kopplung ausgeführt.In an embodiment of the invention, the second source-drain region is capacitively coupled to the gate of the read transistor via a further capacitor. The other elements of the memory cell are designed as in the version with galvanic coupling.
Die Funktionen dieser Ausführung mit kapazitiver Kopplung sind dabei gleich den Punktionen mit galvanischer Kopplung. Der Vorteil liegt darin, daß die Dotierungskonzentration des zweiten Source-Drain-Gebietes des Auswahltransistors geringer ausgeführt werden kann·The functions of this version with capacitive coupling are the same as the punctures with galvanic coupling. The advantage is that the doping concentration of the second source-drain region of the selection transistor can be made smaller.
Dadurch, und durch den Wegfall der Kontaktierung verbessert sich das Eefresh-Verhalten der Speicherzelle. Die Halbleiterspeicherzelle wurde anhand einer n-Kanal-Technologie beschrieben«As a result, and by eliminating the contact, the Eefresh behavior of the memory cell improves. The semiconductor memory cell was described using n-channel technology «
Bei entsprechender Vorzeichenumkehr und Änderung der Dotierung ist die Speicherzelle natürlich auch in p-Kanal-Technik realisierbar.With a corresponding sign reversal and a change in the doping, the memory cell can of course also be realized in p-channel technology.
Der Vorteil liegt darin, daß nur zwei getaktete Leitungen an die Halbleiterspeicherzelle geführt werden· Weiterhin ist von Vorteil, daß die Schwellspannung des Lesetransistors gleich der des Auswahltranistörs ist.The advantage is that only two clocked lines are led to the semiconductor memory cell. It is furthermore advantageous that the threshold voltage of the read transistor is equal to that of the selection transistor.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung ist anhand zweier Ausführungsbeispiele und zweier Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigenThe invention is explained in more detail with reference to two embodiments and two drawings. Show
Pig· 1: den elektrischen Aufbau der Halbleiterspeicherzelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;Pig · 1: the electrical construction of the semiconductor memory cell according to the first embodiment;
Pig· 2: das lay-out des ersten Ausführungsbeispieles; Pig· 3J cLea Querschnitt durch Pig. 2 längs A-A;Pig * 2: the lay-out of the first embodiment; Pig · 3 J cLea Cross section through Pig. 2 along AA;
Pig. 4: den elektrischen Aufbau der Halbleiterspeieherzeile gemäß dem zweiten Ausführungsbeispieles;Pig. FIG. 4 shows the electrical construction of the semiconductor memory line according to the second embodiment; FIG.
Pig. 3'· das lay-out des zweiten Ausführungsbeispieles; Pig. 6i den Querschnitt durch Pig. 5 1-ängs B-BPig. 3 '· the lay-out of the second embodiment; Pig. 6i is the cross section through Pig. 5 1-BB
Die in Pig. 1 dargestellte dynamische Halbleiterspeicherzelle enthält einen Auswahltransistor 1 und einen Lesetransistor 2. Sin erstes Source-Drain-Gebiet 3 äes Auswahltransistors ist mit einer Bitleitung (BL) 4, das ^ate 3 mit einer Wortleitung (WL) 6 und ein zweites Source-Drain-Gebiet 7 mit dem Gate 3 des Lesetransistors 2 verbunden. Weiterhin ist der Lesetransistor 2 mit Source 9 an dar Bitleitung 4 und mit Drain 10 an einer Spannungsversorgungsleitung (U ) 11 angeschlossen.The one in Pig. 1 comprises a selection transistor 1 and a read transistor 2. A first source-drain region 3 of a selection transistor is provided with a bit line (BL) 4, the data 3 with a word line (WL) 6 and a second source drain. Area 7 connected to the gate 3 of the read transistor 2. Furthermore, the read transistor 2 with source 9 is connected to the bit line 4 and drain 10 to a voltage supply line (U) 11.
Das Gate 8 des Lesetransistors.2 bildet mit den angrenzenden Gebieten die Speicherelektrode 12, die über einen Wortleitungskondensator 13 mit der Wortleitung 6 und über einen zweiten Kondensator 14 mit dem Substrat als einem Gebiet mit konstantem Potential verbunden*The gate 8 of the read transistor 2 forms, with the adjacent regions, the storage electrode 12 which is connected to the word line 6 via a word line capacitor 13 and to the substrate via a second capacitor 14 as a constant potential region.
In Fig. 2 ist das lay-out des ersten Ausführungsbeispieles und in Fig· 3 ein Querschnitt längs der Linie A - A in Fig· 2 dargestellt. Dabei ist eine n-Eanal-Technologie mit zwei polykristallinen Schichten und einer Leitbahnebene verwendet worden.In Fig. 2, the lay-out of the first embodiment and in Fig. 3 is a cross-section along the line A - A in Fig. 2 is shown. In this case, an n-Eanal technology has been used with two polycrystalline layers and a Leitbahnebene.
Die Speicherelektrode 12 sowie,das damit verbundene Gate 8 bestehen aus einer ersten Schicht polykristallinen Silizium. Die Speicherelektrode 12 ist dabei über einen Kontakt 16 mit dem zweiten Source-Drain-Gebiet 7 des Auswahltransistors 1 verbunden.The storage electrode 12 and the gate 8 connected thereto consist of a first layer of polycrystalline silicon. The storage electrode 12 is connected via a contact 16 with the second source-drain region 7 of the selection transistor 1.
Dme Wortleitung 6 besteht aus einer zweiten Schicht polykristallinem Silizium· Der Wortleitungskondensator 13 entsteht durch die Überlappung 15 von Wortleitung 6 und Speicherelektrode 12. Der zweite Kondensator 14 entsteht durch die Überlappung 17 der Speicherelektrode 12 über Substratgebiete und über Drain 10 des Lesetransistors 2 sowie durch den PH-Übergang des Kontaktes 16. Die Überlappung 17 liegt dabei teilweise unter der Überlappung 15» Die Bitleitung 4 und die Spannungsversorgungsleitung 11 bestehen aus Aluminium. Die Bitleitung 4 ist über einen Kontakt 18 mit dem ersten Source-Drain-Gebiet 3 des Auswahltransistors 1 sowie mit Source des Lesetransistors 2 verbunden. Die Spannungsversorgungsleitung 11 ist ubeT einen Kontakt 19 mit Drain des Lesetransistors verbunden. In Fig. 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt. Diese Ealbleiterspeicherzelle enthält die Elemente des ersten Ausführungsbeispieles nach Fig. 1.. Lm .Unterschied dazu ist das zweite Source—Drain-Sebiet 7 des Lesetransistors 1 über einen weiteren Kondensator 2:1 mit der Speicherelektrode 12 verbunden.The word line capacitor 13 is formed by the overlap 15 of word line 6 and storage electrode 12. The second capacitor 14 is formed by the overlap 17 of the storage electrode 12 over substrate regions and via drain 10 of the read transistor 2 and through the PH transition of the contact 16. The overlap 17 is partially under the overlap 15 »The bit line 4 and the power supply line 11 are made of aluminum. The bit line 4 is connected via a contact 18 to the first source-drain region 3 of the selection transistor 1 and to the source of the read transistor 2. The power supply line 11 is connected to a contact 19 connected to the drain of the read transistor. 4, a second embodiment is shown. In contrast to this, the second source-drain region 7 of the read transistor 1 is connected to the storage electrode 12 via a further capacitor 2: 1.
In Fig« 5 ist das lay-out des zweiten Ausführungsbeispieles und in Fig. 6 ein Querschnitt längs der Linie B - B in Fig. 5 dargestellt. Dabei ist ebenfalls eine n-Kanal-Technoiogie mit zwei polykristallinen Schichten und einer Leitbahnebene verwendet.In Fig. 5, the lay-out of the second embodiment and in Fig. 6 is a cross-section along the line B - B in Fig. 5 is shown. In this case, an n-channel technology with two polycrystalline layers and a Leitbahnebene is also used.
Die Lage der einzelnen Elemente ist dabei die gleiche -wie in Fig. 2 und Fig. 3 im ersten Ausführungsbeispiel. Lediglich der Kontakt 16 ist hierbei durch den Kondensator 21 ersetzt, indem die SiC^-Schicht sich überall zwischen der Speicherelektrode 12 und dem Substrat erstreckt«The position of the individual elements is the same-as in Fig. 2 and Fig. 3 in the first embodiment. Only the contact 16 is replaced by the capacitor 21 in that the SiC ^ layer extends everywhere between the storage electrode 12 and the substrate. "
Um eine stabile Kopplung zu erhalten, wird unter die Speicherelektrode 12 eine flache n-Dotierung 20 eingebracht, die sich als zweites Source-Drain-Gebiet 7 des Auswahltransistors 1 bis geringfügig unter das Gate 5 erstreckt·In order to obtain a stable coupling, a flat n-doping 20 is introduced under the storage electrode 12, which extends as a second source-drain region 7 of the selection transistor 1 to slightly below the gate 5 ·
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DD24552682A DD211892A1 (en) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | DYNAMIC SEMICONDUCTOR MEMORY CELL |
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Publications (1)
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|---|---|
| DD211892A1 true DD211892A1 (en) | 1984-07-25 |
Family
ID=5542971
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DD24552682A DD211892A1 (en) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | DYNAMIC SEMICONDUCTOR MEMORY CELL |
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| DD (1) | DD211892A1 (en) |
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- 1982-12-03 DD DD24552682A patent/DD211892A1/en not_active IP Right Cessation
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Legal Events
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| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |