JPS6040709B2 - semiconductor storage device - Google Patents
semiconductor storage deviceInfo
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- JPS6040709B2 JPS6040709B2 JP53117249A JP11724978A JPS6040709B2 JP S6040709 B2 JPS6040709 B2 JP S6040709B2 JP 53117249 A JP53117249 A JP 53117249A JP 11724978 A JP11724978 A JP 11724978A JP S6040709 B2 JPS6040709 B2 JP S6040709B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、チャージ・ポンプング・メモリ(要すれば特
鹿昭52一70862号参照)と呼ばれる半導体記憶装
置の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement of a semiconductor memory device called a charge pumping memory (see Tokuka Sho 52-70862).
この種の記憶装置では、1個メモリ・セルが1個のSO
S型MOSトランジスタで構成されていて、そのフロー
ティング・チャネル領域に電荷が蓄積されているか否か
に依ってバック・ゲート効果で見雛上の闘値電圧y比が
変化し、ソース・ドレイン間及びソース・ゲート間に電
圧を加えた場合にドレィン電流loに差を生ずるので、
その差を読み取ることで特定セルの情報を諒し取ること
ができるようになっている。In this type of storage device, one memory cell has one SO
It is composed of an S-type MOS transistor, and the apparent threshold voltage y ratio changes due to the back gate effect depending on whether or not charge is accumulated in the floating channel region, and the voltage between the source and drain and When a voltage is applied between the source and gate, a difference occurs in the drain current lo, so
By reading the difference, it is possible to determine the information of a specific cell.
そして、書込みはチャネル領域(反転層)から鰭荷が注
入されることに依って行なわれる。ところで、このよう
な記憶菱贋では、SOS特有の大きな接合IJ−ク電流
のためにフローティング・チャネル領域の蓄積電荷が短
時間で消失してしまうことが欠点になっている。Writing is then performed by injecting fin charges from the channel region (inversion layer). By the way, a drawback of such memory counterfeiting is that the accumulated charge in the floating channel region disappears in a short time due to the large junction IJ current peculiar to SOS.
バルク型MOSトランジスタでは接合リーク電流は小さ
いので、SOS型MOSトランジスタをそれに代替させ
ようとすると、チャネル領域を基板から分離してフロー
ティングに保つための新たな接合が必要である。その接
合はソース領域及びドレィン領域も含むような大面積の
ものが必要になる。従って、接合に於ける単位面積当り
のり−ク電流はSOS型のそれに比較して小さいものの
、面積が大きいことから、全体としてのりーク電流は大
になり、電荷の保持時間を改善することはできない。本
発明は、理込み酸化層を有するトランジスタ(80MO
Sトランジスタ)を用いて装置を構成し、情報保持時間
を長くしようとするものであり、以下これを詳細に説明
する。Since junction leakage current is small in a bulk type MOS transistor, if an SOS type MOS transistor is to be replaced with it, a new junction is required to separate the channel region from the substrate and keep it floating. The junction needs to have a large area, including the source and drain regions. Therefore, although the leakage current per unit area in the junction is smaller than that of the SOS type, since the area is large, the overall leakage current is large, and it is difficult to improve the charge retention time. Can not. The present invention provides a transistor (80 MO
This is intended to extend the information retention time by configuring the device using S transistors, and this will be explained in detail below.
第1図は本発明一実施例の姿部説明図である。FIG. 1 is an explanatory view of an embodiment of the present invention.
図に於いて、1はn十型半導体基板、2はェピタキシャ
ル成長のp型半導体層、3は埋込み酸化層、4はェピタ
キシャル成長のp‐型単結晶半導体層、4′は多結晶半
導体層、5は絶縁分離領域、6はゲート酸化膜、7はシ
リコン・ゲート電極、8はn十型ソース領域、9はげ型
ドレィン領域、Sはソース電極、Dはドレィン電極、G
はゲート電極である。また、ソース亀極Sはビット線B
Lに、ドレィン電極Dはプリ・チャージ線(電源)PL
に、ゲート電極Gはワード線Wにそれぞれ接続されてい
る。この装置は次のようにして動作させるものである。In the figure, 1 is an n-type semiconductor substrate, 2 is an epitaxially grown p-type semiconductor layer, 3 is a buried oxide layer, 4 is an epitaxially grown p-type single crystal semiconductor layer, and 4' is a polycrystalline semiconductor layer. 5 is an insulating isolation region, 6 is a gate oxide film, 7 is a silicon gate electrode, 8 is an n-type source region, 9 is a bald-type drain region, S is a source electrode, D is a drain electrode, G
is the gate electrode. In addition, the source Kame pole S is the bit line B
L, the drain electrode D is the pre-charge line (power supply) PL
In addition, the gate electrodes G are connected to word lines W, respectively. This device operates as follows.
尚、Vooは電源レベルを示している。ソース ゲ
ー ト ドレイン(ロゥ.レリレ) o ち
。Note that Voo indicates the power level. Source Gate Drain (Low.Relire) o Chi.
→ o書込み (立下りを遠く) VDD事
/葦らレベレ)。→ o writing (fall far away) VDD thing/Ashira level).
心D→。 〇(立下りを遅く)
読出 し O VoD VDo
上記動作例においては所謂チャージ・ポンプ効果を利用
している。Heart D→. 〇 (Slow fall) Read O VoD VDo
In the above operation example, a so-called charge pump effect is utilized.
即ち、ロウ・レベル書込時にはドレィンにVooを与え
た状態でゲート電圧を闘値以上の電圧から急激に0に落
すため、チャネル中に存在した電子がゲート下のェピタ
キシャル層2,4(以下チャネル形成領域と称する)内
に多量に残留し、その電位を変化させて、結果的にバッ
ク・ゲート効果による見頚上の閥値電圧Vthの変化を
引起すことになる。これに反してハイ・レベル書込時に
は、ゲート電圧の変化が遅いため上記の如きチャージ・
ポンプ効果は起らず、負電荷のチャネル形成領域への蓄
積も生じない。こ時ドレィンへの印加電圧は0であって
もV。Dであってもよい。議出し時にはゲ−ト及びドレ
ィンに所定の電圧V血を印加し、ソース・ドレィン間を
流れる電流を検出すれば、ロウ・レベル書込みによりバ
ック・ゲート効果が生ずる場合にはハィ・レベル書込み
状態に比較してより僅かな電流,例えば1/2しか流れ
ないことから、1,0の検出が可能である。That is, during low level writing, the gate voltage is suddenly dropped from a voltage above the threshold value to 0 with Voo applied to the drain, so that the electrons existing in the channel are transferred to the epitaxial layers 2 and 4 (hereinafter referred to as A large amount remains in the channel forming region (referred to as a channel forming region), and changes its potential, resulting in a change in the threshold voltage Vth on the neck due to the back gate effect. On the other hand, when writing to a high level, the gate voltage changes slowly, so the charge as described above occurs.
No pump effect occurs, and no negative charges accumulate in the channel forming region. At this time, the voltage applied to the drain is V even if it is 0. It may be D. At the time of writing, if a predetermined voltage V is applied to the gate and drain and the current flowing between the source and drain is detected, if a back gate effect occurs due to low level writing, the state will be set to high level writing. Since a comparatively smaller current flows, for example, only 1/2, it is possible to detect 1 and 0.
読出し終了後は、記憶の破壊を避けるためゲート電圧の
立上りは遅くしてチャージ・ポンプ効果が起らないよう
にするのがよい。After reading is completed, in order to avoid destruction of the memory, it is preferable to slow the rise of the gate voltage to prevent the charge pump effect from occurring.
また消去を行なうためには、例えばソース・ドレイン間
にアバランシェを起すだけの電圧を印加してチャネル形
成領域へ正孔をアバランシェ注入し、蓄積した電子を打
消すようにすれば良い。尚、チャネル形成領域への電荷
の注入朗ち書込みにはチャージ・ポンプ効果以外に形成
のアバランシェ注入等も利用でき、書込み議出し動作は
上記例に限定されるものではない。In order to perform erasing, for example, a voltage sufficient to cause an avalanche may be applied between the source and drain to inject holes into the channel forming region by avalanche, thereby canceling out the accumulated electrons. In addition to the charge pump effect, formation avalanche injection or the like can also be used for injecting charge into the channel forming region and writing, and the write initiation operation is not limited to the above example.
本実施例では、チャネル形成領域を基板1から分離する
ための接合がチャネル領域の下側のみに形成されている
ので、その面積は通常のバルク型MOSトランジスタに
於いて同機のpn接合分離を図った場合に比べ著しく小
さく、そして、接合に於ける単位面積当りのりーク電流
は通常のバルク型MOSトランジスタと同様に小さい。In this embodiment, since the junction for separating the channel formation region from the substrate 1 is formed only on the lower side of the channel region, its area is smaller than that of a normal bulk MOS transistor when attempting to separate the pn junction of the same device. In addition, the leakage current per unit area in the junction is as small as in a normal bulk type MOS transistor.
次に本発明一実施例を製造する場合について既括的に説
明する。第2図参照
‘1’例えば0.5〔Q・弧〕、(100)、n十型シ
リコン半導体基板1に約2〔0・肌〕、p型シリコン半
導体層2を5000〔A〕程度にェピタキシヤル成長さ
せる。Next, a case of manufacturing an embodiment of the present invention will be briefly described. See Figure 2 '1' For example, 0.5 [Q arc], (100), about 2 [0 skin] for the n-type silicon semiconductor substrate 1, and about 5000 [A] for the p-type silicon semiconductor layer 2. grow epitaxially.
■ 例えば窒化膿マスクを用いて選択的に熱酸化を行な
い基板1に達する酸化層3を形成する。(2) Selective thermal oxidation is performed using, for example, a nitrification mask to form an oxide layer 3 that reaches the substrate 1.
これが理込み酸化層になる。第3図参照
【31例えば約20〔Q・肌〕、p‐型シリコン半導体
層をェピタキシャル成長させる。This becomes an oxidized layer. Refer to FIG. 3. [31 For example, a p-type silicon semiconductor layer is epitaxially grown to about 20 [Q/skin].
これに依り、半導体層2上には単結晶半導体4が、また
、酸化層3上には多結晶半導体層4′が成長する。【4
1 多結晶半導体層4′を選択的に酸化して絶縁分離領
域5を形成する。これに依り、各メモリ・セルは独立す
る。【51 この後は通常の技法、即ち、シリコン・ゲ
ートnチャネルMOSトランジスタを形成する技法を適
用して第1図に見られるような装置を完成させるもので
ある。As a result, a single crystal semiconductor 4 is grown on the semiconductor layer 2, and a polycrystalline semiconductor layer 4' is grown on the oxide layer 3. [4
1. Selectively oxidize polycrystalline semiconductor layer 4' to form insulating isolation region 5. This makes each memory cell independent. [51] Thereafter, conventional techniques, ie, techniques for forming silicon gate n-channel MOS transistors, are applied to complete the device as seen in FIG.
即ち、ゲート酸化膜6及びシリコン・ゲート電極7の形
成、ソース領域8及びドレィン領域の形成とシリコン・
ゲート電極7の導電性化等を行ない、ソース電極はビッ
ト線に、ゲート電極はワード線に、ドレイン電極をプリ
・チャージ線にそれぞれ接続する。以上の説明で判るよ
うに、本発明に依ればチャージ・ポンピング・メモリに
於いて、各メモリ・セルが埋込み絶縁層及びp・n接合
に依り、互に分離され、p・n接合はチャネル領域の下
方にのみ形成されているので、その面積は小さく、そし
て、そのp・n接合自体の単位面積当りのりーク電流は
バルク型MOSトランジスタと同様に少なく、チャネル
領域に蓄積された電荷の保持時間は長くなる。また、バ
ルク型MOSトランジスタに比較するとソース及びドレ
ィンの接合面積が小さく、フローティング・チャネル構
造にし易い利点もある。That is, the formation of the gate oxide film 6 and the silicon gate electrode 7, the formation of the source region 8 and the drain region, and the silicon
The gate electrode 7 is made conductive, and the source electrode is connected to the bit line, the gate electrode to the word line, and the drain electrode to the precharge line. As can be seen from the above description, in the charge pumping memory according to the present invention, each memory cell is separated from each other by a buried insulating layer and a p/n junction, and the p/n junction is connected to a channel. Since it is formed only below the region, its area is small, and the leakage current per unit area of the p/n junction itself is small, similar to that of a bulk type MOS transistor, and the charge accumulated in the channel region is Retention time becomes longer. Further, compared to a bulk type MOS transistor, the junction area between the source and drain is smaller, and there is an advantage that it is easier to form a floating channel structure.
第1図は本発明一実施例の要部説明図、第2図及び第3
図は前記実施例を製造する場合の工程説明図である。
図に於いて、1は基板、2は半導体層、3は埋込み酸化
層、4は単結晶半導体層、4′は多結晶半導体層、5は
絶縁分離領域、6はゲート酸化膜、7はシリコン・ゲー
ト電極、8はソース領域、9はドレィン領域、Sはソー
ス電極、Dはドレイン電極、Gはゲート電極である。
第1図
第2図
第3図Figure 1 is an explanatory diagram of the main parts of one embodiment of the present invention, Figures 2 and 3
The figure is a process explanatory diagram for manufacturing the above embodiment. In the figure, 1 is a substrate, 2 is a semiconductor layer, 3 is a buried oxide layer, 4 is a single crystal semiconductor layer, 4' is a polycrystalline semiconductor layer, 5 is an isolation region, 6 is a gate oxide film, and 7 is silicon - A gate electrode, 8 is a source region, 9 is a drain region, S is a source electrode, D is a drain electrode, and G is a gate electrode. Figure 1 Figure 2 Figure 3
Claims (1)
該領域上に設けられたゲート電極と、該ゲート電極を挾
み且つ前記領域に隣接して設けられた反対導電型半導体
領域で構成されるソース及びドレイン領域とを有し、前
記一導電型領域中の電荷蓄積の有無により記憶機能を達
成する記憶装置に於いて、前記一導電型領域が反対導電
型半導体基板上に配置されると共に前記反対導電型領域
に隣接して理設された絶縁物層で囲まれてなることを特
徴とする半導体記憶装置。1 a one-conductivity type semiconductor region in a floating state;
a gate electrode provided on the region, and a source and drain region composed of opposite conductivity type semiconductor regions sandwiching the gate electrode and adjacent to the region, and the one conductivity type region In a memory device that achieves a memory function depending on the presence or absence of charge accumulation therein, the region of one conductivity type is disposed on a semiconductor substrate of an opposite conductivity type, and an insulator is provided adjacent to the region of the opposite conductivity type. A semiconductor memory device characterized by being surrounded by layers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53117249A JPS6040709B2 (en) | 1978-09-22 | 1978-09-22 | semiconductor storage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53117249A JPS6040709B2 (en) | 1978-09-22 | 1978-09-22 | semiconductor storage device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5543885A JPS5543885A (en) | 1980-03-27 |
| JPS6040709B2 true JPS6040709B2 (en) | 1985-09-12 |
Family
ID=14707075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53117249A Expired JPS6040709B2 (en) | 1978-09-22 | 1978-09-22 | semiconductor storage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6040709B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5066995A (en) * | 1987-03-13 | 1991-11-19 | Harris Corporation | Double level conductor structure |
-
1978
- 1978-09-22 JP JP53117249A patent/JPS6040709B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5543885A (en) | 1980-03-27 |
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