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JPS5846864B2 - semiconductor memory - Google Patents
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JPS5846864B2 - semiconductor memory - Google Patents

semiconductor memory

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Publication number
JPS5846864B2
JPS5846864B2 JP57095048A JP9504882A JPS5846864B2 JP S5846864 B2 JPS5846864 B2 JP S5846864B2 JP 57095048 A JP57095048 A JP 57095048A JP 9504882 A JP9504882 A JP 9504882A JP S5846864 B2 JPS5846864 B2 JP S5846864B2
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JP
Japan
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region
semiconductor layer
injector
drain
source
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JP57095048A
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サントシユ・プラサド・ガウア
デービツド・ベリ・アードリ
ハーサラン・シン・バーテイア
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少数キャリア・トラップの考えをデータの記憶
に利用したダイナミック・メモリ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a dynamic memory device that utilizes the idea of a minority carrier trap for data storage.

N型シリコンの高ドープ濃度−低ドープ濃度接合を有し
、P型インジェクタ領域によってソース領域及びドレイ
ン領域を分離するようにした構造を有するダイナミック
・メモリが本出願人によって別に提案されたが、このメ
モリは2次元のメモリ・アレイを形成する場合釜メモリ
・セル毎にゲート装置として外部ダイオードを必要とす
るため、メモリ実装密度が低いという問題を有する。
A dynamic memory having a structure having a highly doped to lightly doped junction of N-type silicon with a source and drain region separated by a P-type injector region was proposed separately by the applicant; Memories have the problem of low memory packaging density because each pot memory cell requires an external diode as a gate device when forming a two-dimensional memory array.

本発明の目的は各メモリ・セル毎に外部ダイオードを必
要としないメモリ回路を提供することである。
It is an object of the present invention to provide a memory circuit that does not require external diodes for each memory cell.

他の目的はドレイン領域に低バリアのショットキ・ダイ
オードを形成してゲート機能を行なわせることによりゲ
ート素子を一体の装置要素として組込み、そして外部回
路素子の使用を回避するようにした、注入少数キャリア
・トラップ・ダイナミック・メモリを提供することであ
る。
Another objective is to integrate the gate device as an integral device element by forming a low-barrier Schottky diode in the drain region to perform the gate function, and to inject minority carriers to avoid the use of external circuit elements. - To provide trap dynamic memory.

本発明によれば、P型インジェクタ領域の下側に高ドー
プ濃度−低ドーブ濃度−高ドープ濃度のN型接合を有す
るシングル・デバイス半導体ダイナミック・メモリが形
成される。
According to the present invention, a single device semiconductor dynamic memory is formed with a heavily doped-lowly doped-highly doped N-type junction below a P-type injector region.

これらの接合は注入された少数キャリアをトラップする
These junctions trap injected minority carriers.

少数キャリアはインジェクタ領域の両側に置かれたソー
ス領域及びドレイン領域間の電流を感知することにより
検出される。
Minority carriers are detected by sensing the current between source and drain regions placed on either side of the injector region.

ソース領域及びインジェクタ領域はオーミック接点を用
い、ドレイン領域には低バリアのショットキ接点が形成
される。
Ohmic contacts are used in the source and injector regions, and a low barrier Schottky contact is formed in the drain region.

ショットキ接点の空乏領域及びインジェクタ領域の間の
分離を与えるため、高度にドープしたN型領域が設けら
れる。
A highly doped N-type region is provided to provide isolation between the Schottky contact depletion region and the injector region.

第1図は本発明によるダイナミック・メモリ・セルの断
面図を示している。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a dynamic memory cell according to the invention.

基板10、典型的にはP 型シリコン基板は]O〜20
Ω備の抵抗率を持つように形成される。
The substrate 10, typically a P-type silicon substrate, is ]O~20
It is formed to have a resistivity of Ω.

基板10の上面にはN生型半導体層20が形成され、そ
の上にN エピタキシャル層が成長されろ。
An N-type semiconductor layer 20 is formed on the top surface of the substrate 10, and an N epitaxial layer is grown thereon.

この層は後に領域+ 40.50に分割される。This layer will be added to the area + It is divided into 40.50.

N 型領域20はセルを誘電体分離する酸化物領域30
により区切られている。
The N-type region 20 is an oxide region 30 that dielectrically isolates the cell.
separated by.

N エピタキシャル層の上には400〜500Xの薄い
酸化物層が熱成長される。
A 400-500X thin oxide layer is thermally grown on top of the N epitaxial layer.

領域22に対応する部分に開口を形成するためフォトレ
ジスト・+ マスクが用いられる。
A photoresist mask is used to form an opening in a portion corresponding to region 22.

りんのイオン注入によりN領域22が形成される。N region 22 is formed by ion implantation of phosphorus.

次にフォトレジストが除去され、8102層60が付着
される。
The photoresist is then removed and the 8102 layer 60 is deposited.

層60の典型的な厚さは300 oAの程度である。A typical thickness of layer 60 is on the order of 300 oA.

N+領域22はN エピタキシャル領域を2つの部分4
0゜50に分離する。
The N+ region 22 divides the N epitaxial region into two parts 4.
Separate at 0°50.

Si02層60には開孔62゜64.66が形成される
Openings 62°64.66 are formed in the Si02 layer 60.

開孔62はN+ソース領域68を定め、開孔64にはP
+インジェクタ領域72及びこれを取巻くN+領域70
が設けらレル。
Aperture 62 defines an N+ source region 68 and aperture 64 defines a P source region 68.
+injector region 72 and surrounding N+ region 70
There is a rail provided.

ソース領域68及びインジェクタ領域72には金属線7
4.76が蒸着される。
A metal wire 7 is provided in the source region 68 and the injector region 72.
4.76 is deposited.

N+領領域例えばりん又はひ素のイオン注入により、P
+領域はほう素のイオン注入により形成で・きる。
In the N+ region, for example, by ion implantation of phosphorus or arsenic, P
The + region can be formed by boron ion implantation.

開孔66はドレイン領域に対応する。Opening 66 corresponds to the drain region.

本発明の特徴はN十分離領域即ちリーチスルー領域22
を有する点及びエピタキシャル領域50のドレイン部分
にN十領域を持たない点である。
The feature of the present invention is the N sufficient distance area, that is, the reach-through area 22.
and that there is no N0 region in the drain portion of the epitaxial region 50.

ドレイン部分にN+領領域形成する代わりに、本発明ば
N−エピタキシャル領域50と接触シテトレイン開孔6
6に低バリヤのショットキ・バリア・ダイオード(SB
D)80を用いるーダイオード80の上には、ドレイン
接点を形成するため金属線82が蒸着される。
Instead of forming an N+ region in the drain region, the present invention forms an N- epitaxial region 50 and a contacting site train opening 6.
Low barrier Schottky barrier diode (SB
D) Using 80 - A metal line 82 is deposited on top of the diode 80 to form the drain contact.

低バリアのショットキ・ダイオードは、チタン、タング
ステン、チタン及びタングステンの合金、クロム、タン
タル、又はN−型シリコンに対し約0.55 eVより
も小さなバリア・ハイドを有する他の金属を用いて形成
される。
Low barrier Schottky diodes are formed using titanium, tungsten, alloys of titanium and tungsten, chromium, tantalum, or other metals that have a barrier hide of less than about 0.55 eV relative to N-type silicon. Ru.

プレイ中のソース、インジェクタ及びドレインを結合す
るための金属化は周知の技術を用いて遠戚される。
The metallization to join the source, injector and drain during play is done using well known techniques.

ソース領域を結合する金属線はX方向に延び、インジェ
クタ及びドレインを結合する金属線はY方向に延びろ。
The metal line coupling the source region extends in the X direction, and the metal line coupling the injector and drain extends in the Y direction.

第1図に示されるようにソース領域及び〈ンジエクタ領
域にはオーミック接点が形成されるが、ドレイン領域に
はショットキ接点が形成される。
As shown in FIG. 1, ohmic contacts are formed in the source and conductor regions, while Schottky contacts are formed in the drain region.

更1で、高度にドープしたN十領域22はN−エピタキ
シャル領域40内のトラップされた電荷をショットキ接
点の空乏領域51から分離する。
Additionally, highly doped N+ region 22 separates the trapped charges in N-epitaxial region 40 from Schottky contact depletion region 51.

領域22は5BD80がN−領域40の記憶電荷を除去
しないようにする。
Region 22 prevents 5BD 80 from removing the stored charge in N- region 40.

この構造によれば、2次元のメモリ・アレイを形成する
際に各メモリ・セル毎に外部ダイオードを用いる必要が
なくなる。
This structure eliminates the need for external diodes for each memory cell when forming a two-dimensional memory array.

第2図は1つのメモリ・セルの等何回路を示し、第3図
は4つのメモリ・セル11〜22を有するメモリ・アレ
イを例示している。
FIG. 2 shows a circuit of one memory cell, and FIG. 3 illustrates a memory array having four memory cells 11-22.

各メモリ・セルは単接合トランジスタを構成している。Each memory cell constitutes a single junction transistor.

動作に釦いて、第1図のP+インジェクタ領域72及び
N+ソース領域68がアース電位に保たれ、5BD80
がソースに関して順バイアスされた場合は、N−領域4
0の高抵抗のためソース・ドレイン間には小さな電流が
流れる。
When activated, the P+ injector region 72 and N+ source region 68 of FIG. 1 are held at ground potential, and the 5BD80
is forward biased with respect to the source, then N-region 4
Due to the high resistance of 0, a small current flows between the source and drain.

P+インジェクタ領域72がソース領域68に関して順
バイアスされると、P十領域72からN−領域40へ正
孔が注入される。
When P+ injector region 72 is forward biased with respect to source region 68, holes are injected from P+ region 72 into N− region 40.

N+リーチ・スルー領域22が設けられているため、記
憶電荷の損失は生じな+ い。
Since the N+ reach-through region 22 is provided, no storage charge loss occurs.

N 領域68とN−領域40の間及びN+領域70とN
lJ域400間のインターフェースには2つの高濃度−
低濃度接合がある。
Between the N region 68 and the N− region 40 and between the N+ region 70 and the N
The interface between the lJ region 400 contains two high concentrations -
There is a low concentration junction.

N+領域20とN−領域40の間にももう1つの高濃度
低濃度接合がある。
There is another high concentration low concentration junction between N+ region 20 and N− region 40.

これらの接合に存在する電界はN+領領域の正孔の移動
を阻止する傾向を有する。
The electric fields present at these junctions tend to block the migration of holes in the N+ regions.

従って、インジェクタ領域72からの注入正札はN−エ
ピタキシャル領域40に記憶される。
Therefore, the injection tag from injector region 72 is stored in N-epitaxial region 40 .

P+インジェクタ領域72がアース電位に保たれ、低バ
リアSBDを有するドレイン領域80がアース電位のソ
ース領域68に関してバイアスされた場合、この低バリ
アSBDは少数キャリアを注入しない。
If P+ injector region 72 is held at ground potential and drain region 80 with a low barrier SBD is biased with respect to source region 68 at ground potential, this low barrier SBD will not inject minority carriers.

しかしSBDとソース領域68間に存在するバイアスの
ため、ソース領域68とドレイン領域80の間では、N
−領域40に記憶された正孔により最初に大きな電流が
流れる。
However, due to the bias that exists between the SBD and the source region 68, the N
- A large current initially flows due to the holes stored in region 40.

装置を通って電流が流れると記憶電荷が除かれ、抵抗が
高くなって電流が低レベルに下がる。
When current flows through the device, the stored charge is removed, the resistance increases and the current drops to a low level.

このときの電流を感知することにより、N−領域にも・
ける記憶正孔の有無従って2進1又は2進0を調べるこ
とができる。
By sensing the current at this time, it is possible to
It is possible to check the presence or absence of storage holes in the memory hole, and therefore, whether it is a binary 1 or a binary 0.

第3図のアレイの動作において、最初、線y1及びy2
は第4図に示されるように低レベル■1に保たれる。
In operation of the array of FIG. 3, initially lines y1 and y2
is maintained at a low level ■1 as shown in FIG.

線x1.x2は最初高レベルV2に保たれる。Line x1. x2 is initially kept at a high level V2.

SBDはその両側+yy2の電圧を受取るからSBDの
バイアスはゼロである。
Since the SBD receives a voltage of +yy2 on both sides thereof, the bias on the SBD is zero.

従って電流は流れず、゛出力01,02は共に高レベル
V2にある。
Therefore, no current flows and outputs 01 and 02 are both at high level V2.

これは第4図の点1の状態に対応する。各メモリ・セル
のm!抵抗値は高状態即ち記憶電荷がない状態又は低状
態即ち少数キャリア電荷が記憶された状態にある。
This corresponds to the situation at point 1 in FIG. m of each memory cell! The resistance value is in a high state, ie, no stored charge, or in a low state, ie, a minority carrier charge is stored.

動作サイクルは第4図の点2で示されるように読取り動
作で開始する。
The operating cycle begins with a read operation as shown at point 2 in FIG.

読取りばX方向の行で同時に生じるので、い1メモリ・
セル21.22について読取りを行なうものとして説明
する。
When reading, it occurs simultaneously in the rows in the X direction, so it takes up one memory space.
A description will be given assuming that cells 21 and 22 are to be read.

線X2が低レベルv1に下げられると、装置21゜22
に電流が流れるが、線X1は高レベル■2にあるから装
置11.12には電流が流れない。
When the line X2 is lowered to the low level v1, the device 21°22
Current flows through the devices 11 and 12, but since the line X1 is at the high level ■2, no current flows through the devices 11 and 12.

電流の大きさは前のサイクルで装置21.22に記憶さ
れた電荷によって決する。
The magnitude of the current is determined by the charge stored in the device 21.22 from the previous cycle.

装置21に電荷が記憶されていなければ電流は小さな値
を有し、出力01は第4図の破線のようにわずかに降下
するだけである。
If no charge is stored in the device 21, the current will have a small value and the output 01 will only drop slightly as shown by the dashed line in FIG.

装置22にも記憶電荷がなければ出力02も少し下がる
だけである。
If there is no stored charge in the device 22, the output 02 will also drop only a little.

装置21又は22に電荷が記憶されていれば大きな電流
が流れ、第4図の実線のように出力01又は02は低レ
ベルに下がる。
If a charge is stored in the device 21 or 22, a large current will flow and the output 01 or 02 will fall to a low level, as shown by the solid line in FIG.

装置21又は22に電流が流れると記憶電荷が除去され
、抵抗が増大し電流は小さな値になる。
When current flows through device 21 or 22, the stored charge is removed, the resistance increases and the current becomes a small value.

出力は破線のレベル1で上昇する。The output increases at level 1 shown by the broken line.

センス・アンプ(図示せず)は出力線01,02に接続
され、第4図の破線の出力及び実線の出力の区別を行な
う。
A sense amplifier (not shown) is connected to output lines 01 and 02 to distinguish between the outputs shown in dashed lines and the outputs shown in solid lines in FIG.

読取り動作によって記憶電荷がなくなるから、記憶電荷
が感知されたときは再書込みを行なう必要がある。
Since the read operation depletes the stored charge, a rewrite must be performed when the stored charge is sensed.

装置21に電荷を書込む場合、線y1は第4図の点3の
ように高レベル■2に上げられる。
When writing charge to device 21, line y1 is raised to a high level 2, as at point 3 in FIG.

感知の結果記憶電荷が検出され、そしてこの同じデータ
を回復させることが望1れる場合又は前のデータと関係
なく電荷を書込む場合線y1は高レベル■2にされるが
、そうでない場合は低レベルv1に保たれる。
If a stored charge is detected as a result of sensing and it is desired to recover this same data or to write the charge independently of the previous data, line y1 is brought to a high level 2, but otherwise. It is kept at low level v1.

装置22は線y2を制御することにより同時に且つ独立
的に書込むことができる。
Device 22 can write simultaneously and independently by controlling line y2.

装置21.22に関する読取り、書込み動作の量線X1
は高レベル■2に保たれ、セル11゜12のSBDは順
バイアスされないから、セル11.12ばこれらの動作
によって乱されない。
Quantity curve X1 of read and write operations for device 21.22
Cells 11 and 12 are not disturbed by these operations because they are kept at a high level ■2 and the SBDs of cells 11 and 12 are not forward biased.

セル11,12は線X1を低レベルにし線X2を高レベ
ルにすることにより、読取り、書込みのために選択され
る。
Cells 11 and 12 are selected for reading and writing by bringing line X1 low and line X2 high.

以上の説明から明らかなように、N+リーチスルー領域
22はN−エピタキシャル層を2つの別別の領域40.
50に分離し、記憶電荷を領域40内に封じ込めるよう
に働く。
As is clear from the above description, the N+ reach-through region 22 separates the N- epitaxial layer into two separate regions 40.
50 and serves to confine the storage charge within region 40.

これにより、データ保持期間中の記憶電荷の損失が防止
される。
This prevents loss of storage charge during the data retention period.

N+バリア領域22がないと、少数キャリアがSBDの
空乏領域へ拡散し損失が生じる。
Without the N+ barrier region 22, minority carriers would diffuse into the depletion region of the SBD, causing loss.

また本発明はSBD接点の利用によって各セルの個別的
外部ダイオードを除去したことにより高密度のメモリ・
プレイを形成することができる。
The present invention also enables high density memory storage by eliminating individual external diodes for each cell through the use of SBD contacts.
You can shape the play.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明圧よるダイチ□ツク・メモリ・セルの集
積回路断面図、第2図は第1図のメモリ・セルの等価回
路図、第3図は2×2メモリ・アレイ回路図、及び第4
図は第3図のメモリ・アレイの動作を示すタイミング図
である。 10・・・基板、20・・・N+領領域22・・・N−
分離領域、40.50・・・N−エピタキシャル領域、
68・・・N+ソース領域、70・・・N十領域、72
・・・P+インジェクタ領域、80・・・ショットキ接
点(ドレイン領賊)。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an integrated circuit of a memory cell according to the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the memory cell of FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram of a 2×2 memory array. and the fourth
The figure is a timing diagram showing the operation of the memory array of FIG. 3. 10...Substrate, 20...N+ region 22...N-
isolation region, 40.50...N-epitaxial region,
68...N+ source region, 70...N10 region, 72
...P+injector area, 80...Schottky contact (drain pirate).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 基板と、前記基板上に形成された一導電型の第1半
導体層と、前記第1半導体層上に形成された、これより
もドープ濃度の低い前記−導電型の第2半導体層と、前
記第2半導体層を第1及び第2の領域に分離する手段と
、前記第1領域の表面に形成された反対導電型のインジ
ェクタ領域と、前記インジェクタ領域を取囲むように形
成された、前記第2半導体層よりもドープ濃度の高い前
記−導電型の領域と、前記第1領域に形成されたソース
領域と、前記第2領域に形成された、ドレインを与える
ショットキ接点とを有する半導体メモリ。
1 a substrate, a first semiconductor layer of one conductivity type formed on the substrate, and a second semiconductor layer of the - conductivity type formed on the first semiconductor layer and having a lower doping concentration than the first semiconductor layer; means for separating the second semiconductor layer into first and second regions; an injector region of opposite conductivity type formed on a surface of the first region; and a means for separating the second semiconductor layer into first and second regions; A semiconductor memory comprising: a - conductivity type region having a higher doping concentration than a second semiconductor layer; a source region formed in the first region; and a Schottky contact providing a drain formed in the second region.
JP57095048A 1981-08-14 1982-06-04 semiconductor memory Expired JPS5846864B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US26341381A 1981-08-14 1981-08-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5833866A JPS5833866A (en) 1983-02-28
JPS5846864B2 true JPS5846864B2 (en) 1983-10-19

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ID=23001676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57095048A Expired JPS5846864B2 (en) 1981-08-14 1982-06-04 semiconductor memory

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62154267U (en) * 1986-03-24 1987-09-30
JPS63109224A (en) * 1986-10-24 1988-05-13 Yanmar Diesel Engine Co Ltd Multiple cylinder internal combustion engine

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