JPS59178687A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS59178687A
JPS59178687A JP58051532A JP5153283A JPS59178687A JP S59178687 A JPS59178687 A JP S59178687A JP 58051532 A JP58051532 A JP 58051532A JP 5153283 A JP5153283 A JP 5153283A JP S59178687 A JPS59178687 A JP S59178687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
potential
capacitor
bit line
voltage
transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP58051532A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Takemae
義博 竹前
Tomio Nakano
中野 富男
Kimiaki Sato
公昭 佐藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPS59178687A publication Critical patent/JPS59178687A/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 不発明は牛導体記憶装欣に関し、特に、1トランジスタ
1キヤパシタ形メモリセルを有するMISダイナミック
ランダムアクセスメモリ(RAM)に関する。
技術の背景 生に、MISダイナミックRAfViにおいては、集積
度の唐で有利な1トランジスタ1キヤパシタ形メモリセ
ルが用いられてbる。このメモリセルは、ビット線に接
続されたソース(もしくはドレイン)とワード線に接続
されたゲートとヲ有するトランジスタ、このトランジス
タのドレイン(もしくはソース)と所定電位に保持され
る′I′を極とにより構成されるキャパシタ全具備する
。この場合、キャパシタにおいては、トランジスタのド
レインとして作用する半導体基叛内の不純物拡散Nを一
電極とし、上述のPf+足電位を保持する電極をその対
向電極とすれば、これら2つの電極間には薄い絶縁膜た
とえば酸化膜(stot)が形成されている。そして、
情報@1”もしくは0#ばこのキャパシタに電荷が蓄積
されているか否かによって表わされる。
上述のメモリセルのキャパシタの対向電極には、通常、
電源′電圧■。Cもしくは■88が印加されるが、最近
、対向電極に印加する電圧全(Ve(! −vBB )
/2とすることにより、キャパシタ面槓ヲ縮小する方法
がとられる場合がるる。
この場合、キ〒パシタ絶縁膜の耐圧に余裕が生ずるため
、その分動縁膜の厚さを薄くすることができ、その結果
キャパシタ単位面積あたりの容量は増加する。たとえば
P縁膜の厚さ’に’&にすれば、Pfr足の容it得る
ためのキャパシタ而&は従来の半分近くですむ。つ1v
1デバイス而槓の微細化に伴うセル容重の減少という間
頭に対する有効な手段全提供することになる。
従来技術と問題点 従来の電位Vcc/2(V88二〇)全キャパシタの対
向′醒極に印刀口するダイナミックRAMにおいては、
上述の電位Vc、 / 2 を発生する手段として(3
) VQQ ”分割する分圧(ロ)路を用いている。そして
、分圧N路の抵抗値はスタンバイ電流を小さく抑えるた
めに相当大きく、たとえば数10〜数100にΩに設定
している。従って、電源投入時には、メモリセルのキャ
パシタの対向電極の電位はVc。
に比較して相当遅く立上ることになる。
他方1ピット線電位をプリチャージするブリチャージン
グ回路はピット、B電位をV。0にし、アクティブリス
トア回路は高い方のビット線電位ヲVcc葦で引上げる
のであるが、電源投入後、Vo。が所属値たとえば5v
に立上ると、ブリチャージング回路はビット線電位’I
k Voc葦でプリチャージし、しかもアクティブリス
トア回路も高い方のビット線電位ヲVccまで引上げる
ことが可能である。
従って、′電源投入時には、キャパシタの対向′成極の
電位が朱だVccに比較して低いレベルにあるにもかか
わらず、キャパシタのトランジスタ側電極の電位はVc
cKなることがある。このM来、キャパシタの絶縁膜に
はほぼV。Cの電圧が印加されることになる。しかしな
がら、この場合、キャパ(4) シタのP2縁膜の最大耐圧にV。、/2を目標に設計さ
れているので、絶今膜には最大耐圧を超える電圧が印加
されることになり、このM来、f!縁膜が破壊する恐れ
があるという問題点がある。
発明の目的 本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
ブリチャージング回路がプリチャージするピットa′#
1位およびアクティブリストア回路が引上けるピット線
電位をメモリセルのキャパシタの対向電極の電位に追@
させることにより、たとえ電源投入時にあってもメモリ
セルのキャパシタ、に印加される電圧が設計上の印加電
圧値Vco/2を大きく越えることを抑止して、キャパ
シタの破Mk防止することにある。
発明の構成 上述の目的を達成するために本発明によれば、第1.第
2の電源供給手段、複数のワード線、複数のピット線、
該ピット線と前記ワード巌との各交差点に設けられた1
トランジスタ1キヤパシタ形メモリセル、および、前8
ピ第1.第2の電源供給手段の供給電位差全分割して前
記メモリセルのキャパシタの対向電極に印加する分圧手
段全具備し、前記ビット線に供給する電位を前記分圧手
段の出力で制御するようにした半導体記憶装置が提供さ
れる。
発明の実施例 以下、図面全参照して本発明を従来形と比較して説明す
る。
第1図は従来の半導体記憶装置を示す回路図である。第
1図において、メモリセルMC+はワード線WL、とビ
ット線BLとの交差点に設けられ、メモリセルM C!
 ijワード線WL、とビットiBL  との交差点に
設けられている。メモリセルMC,。
MC2はトランジスタQ+、QtおよびキャパシタCI
、Ctを有する1トランジスタ1キヤパシタ形である。
メモリセルMC+、MCtのキャパシタCI+C3のト
ランジスタ側のノードNr 、 Ntは半導体基板内の
不純物拡散層により形成され、他方、絶縁換金挾んで形
成される対向電極は電源電圧■。Cの1/2の電位に保
持されている。すなわち、抵抗R+ −Re (R+ 
=R2)により構成される分圧回路VDの出力′電位O
Pが上1己対向電極に印加されている。また、′電源゛
亀圧V。Cによる電訛消費を抑えるために、抵抗R,,
R,の値は数10〜数100にΩに最短される。なお、
他のワード線、他のピッHM対も存在するが図示省略し
である。また、すべてのビ、ノド線は本来のメモリセル
以外に各1つのダミーセルに接続され、これらのダミー
セルはビット線BL群、ビット線BT、群毎に設けられ
たダミーワード線に接続されているが、ダミーセルおよ
びダミーワード線も図ホ省11115されている。
ピッ)緋BT、、f3L の幻は、ブリチャージング回
路PRC,アクティブリストア回MALζE1およびセ
ンスアンプ回路SAK接続されている。ここで、プリチ
ャー2フフ回路PRCおよびアクティブリストア回路A
REは亀*<’を圧V。。)に接続されている。
ブリチャージング回路PRCir、l’ランジスタQ3
Q4  により構成され、スタンバイモードにおいて、
クロック信号BPがハイになると(BP>Vcc+Vt
h :ただしVthはエンハンスメント形トランジスタ
のし言い1直電圧)、トランジスタQs 、Q4 B共
にオンとなり、従って、ビット)dBL、BLは共にv
ccにプリチャージされる。
また、アクティブリストア回路ARKはトランジスタQ
、〜Q8、キャパシタC,、C,によジ楕成され、リス
トアモードにおいてクロック信号ARがハイになると(
A R>Vc、 +Vth)、キャパシタC3,C4の
電位が押上がる。このとき、ピッH61BL、BL の
電位のいずれか一方がV。c  ”thh以上あればト
ランジスタQ5もしくはQ♂がカットオフし、従って、
ノードN3もしくはN4の電位がVcc+v、h以上と
なる。つ鷹り、ブートストラップ効果によリビッ)線B
LもしくはBLのいずれか一方がV。Cに戻ることにな
る。
センスアンプ回路SAはフリップフロップヲ構成するト
ランジスタQo 、Qto kW L、このセンスアン
プ回路SAの動作はセンスモードにおいてクロック信−
1’;LEThハイにしてトランジスタQ++t”オン
にすることによって行われる。
(7) 第2図を奈照して第1図の同略動作全説明する。
第2図には篭諒′屯圧V。0の投入時について示しであ
る。すなわち、時刻1.において、厄硼電圧Vc。
が投入されると、vocは迅速に上昇し、時刻t1にお
いて所定値たとえば5Vに到達するのに対し、対同電伶
の電位OPの立上りは分圧h1路VDの抵抗値が大きい
ために非常に遅い。
時刻t1以降電諒電圧Vccが安定化すると、ローアド
レスストローブ信号RASによジリフレツシ:L@作が
開始して時刻t、において終了する。なお、信号RAS
のm11#は外部劉倚回路によって行われる。
時刻t3において、ピット線プリチf−ジング信号BP
がハイからローへ変化すると、スタンバイモードから選
択モードに移る。この結来、たとえば、ワード線WL、
の電位が上昇してトランジスタQ1  がオンとなり、
メモリセルM C+  が選択される。このとき、メモ
リセルMC,のキャパシタC8の電荷前が0であれば、
キャパシタC8とビットHBLとの容量化に応じただけ
ビット線BLの電位(8) は低下する。他方、ビット@BLは図示しないダミーセ
ルのために情報″′1”および10#のセル読出し時の
各ビット線レベルの中間に設足された参照レベル葦で低
下する。このようにして、ビット線BL、BL 間の小
さな電位差が発生する。なお、逆に、メモリセルMCI
のキャパシタC1が充電されていればピッ)iBLの電
位はビット線BLの電位より高くなる。
次いで、時刻t4において、クロック信号LEがローか
らハイに変化すると、センスモードに移り、センスアン
プ回路SAが動作する。つ葦り、ピッ))IIBL、B
L 間の電位差が増幅される。このとき、低い方の電位
、つ葦りビット線BLの電位が01で低下する。
次に、時刻t、において、クロック信号Af?、がOか
らV。cK変化し、この結果、アクティブリストア回g
 AREが起動してリストアモードに入る。
このとき、高い方の電位、つまクビット線BLの電位が
V。oまで戻る。従って、ノードN1の電位もvcc′
1′で戻る。
すなわち、第2図に下すように、対向′α偉の′電位O
Pが未たOに近いにもかかわらず、ノードN1の電位は
V。Cとなり、キャパシタC1の絶縁膜にはほぼVcc
の電圧が印刀目されることになり、この精米、その絶縁
膜は破壊され得るといり問題点がある。
第3図は不発明に係る半導体装1怠装置の一実施例を示
す回M図であって、第1図の1ψJ路に対してデン°レ
ッション形トランジスタQ12が付刀目されている。こ
のトランジスタQ+2にあっては、電源電圧Vccがド
レインに印加され、対向電極の電位OPがゲートに印加
され、ンース′α位Vcc′がブリチャージング回路P
RCおよびアクティブリストア(ロ)路AREの゛電源
として作用する。電位V。0′はvcc′−vG−Vt
h(d) =Vo+I Vth(dl l         ・(
すただしV。はゲート′m位すなわち電位0P1Vjh
(d) i’l:デプレッション形トランジスタQst
のしきい値電圧(負の値)である、によって衣わされる
。従って、土述と同様の条件で(1、メモリセルM C
、のキャパシタCIの絶#!膜に印加される電圧は Vo−1v、h(d) I −V。
=lVth(dl             ・・・(
2)であり、、  lv、h(a)lをキャパシタの絶
縁耐圧以下に設計することにより絶縁膜の破壊は防止で
きる。
たとえば、vccの正常な値全5V、且つRs = R
2とすれば、安定な状態ではV。= 2.5 Vである
。もちろん、このときには電圧Vcc′も5V必碧であ
るので、(1)式からl Vth(d) I = 2.
5 Vと設計されることになる。
以下、第4図を参照して第3図のNW&動作′に説明す
る。
電位Vcc′は電位OPK対してデプレッション形トラ
ンジスタQ+tのしきい値電圧I Vth (d) I
  だけシフトした値で変化する。従って、電位OPが
ほぼOであれば、Voc′は時刻t、以降はぼI Vt
h (d) 1で推移する。
時刻t3以前のスタンバイモードにあっては、ブリチャ
ージング回路PRCI7)電蝕電圧はvdでめり、従っ
て、ピッ) 巌B L 、 B Lの電位もVc; で
める0 時刻t3において、選択モードに入ると、ビット線BL
、BL の電位ばVcc′を基準として第2図の場合と
同様に低下する。
時刻t4において、センスモードに入ると、低い方のビ
ット線BLの電位は0に低下する。
時刻t、において、リストアモードに入っても、筒い方
のビット線BLの電位U Vcc′”!でしか上昇しな
い。
このように、ピッ)[BL、BL の電位はいかなる場
合にもVcc′を超えることはなく、従って、ノードN
1の電位もVc(?紫超えることはない。このMAL 
mliのごとく、メモリセル内のキャパシタの絶縁膜に
は電圧I V、h(d) 1  以上は印加されない。
発明の詳細 な説明したように不発明によれば、キャパシタの対向′
亀倹の電位にブリチャージング(ロ)路およびアクティ
ブリストア1回路の電#!電圧を追随させているので、
電源投入時の対向′電極の電位が低い状態にあって絖出
し動作が行われても、キャパシタの絶縁膜には過度の電
圧が印加されることがなく、従って、絶縁族の破壊は防
止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の牛導体記憶装e全示す回路図、第2図は
第1図の装置の回路動作全説明するためのタイミング図
、第3図は本発明に係る半導体装置の一実施例を示す回
路図、第4図は第3図の装−置の回路動作を説明するた
めのタイミング図である。 Voo;第1の電力供給手段、 Vss(=O):第2の電源供給手段、BL菫、WLt
: ワード線、 BL、BL  :ビット線、 ■D;分圧手段、 PRO:プリチャージング手段、 AREニアクチイブリストア手段、 Q+t ;デプレッション形トランジスタ(電位追随手
段)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1.第2の’Iit源供給手段、複数のワード線
    、摺数のビット線、該ビット線と前記ワード線との谷交
    差点に設けられた1トランジスタ1キヤパシタ形メモリ
    セル、および、i’iiJg己i1 、i2の電源供給
    手段の供給電位差を分割して前記メモリセルのキャパシ
    タの対向電極に印加する分圧手段を具備し、前d己ビッ
    ト線に供給する電位を前記分圧手段の出力で制御抑する
    ようにした半導体記憶装置。 2・ 前記ビット線に供給する電位制御のためのデプレ
    ッション形トランジスタ金具IS L、g トランジス
    タが、ffrJ記第1の電源供給手段に接続されたドレ
    イン、前記分圧手段の出力に接続されたゲート、および
    、前ルビピント巌に供給する電位全発生するソース全具
    圃する特許請求の範囲第1項に記載の半導体記憶装置。
JP58051532A 1983-03-29 1983-03-29 半導体記憶装置 Pending JPS59178687A (ja)

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JP58051532A JPS59178687A (ja) 1983-03-29 1983-03-29 半導体記憶装置

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JP (1) JPS59178687A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5446694A (en) * 1993-04-28 1995-08-29 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor memory device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5446694A (en) * 1993-04-28 1995-08-29 Oki Electric Industry Co., Ltd. Semiconductor memory device

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