Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0817038B2 - Semiconductor device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0817038B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH0817038B2
JPH0817038B2 JP60281031A JP28103185A JPH0817038B2 JP H0817038 B2 JPH0817038 B2 JP H0817038B2 JP 60281031 A JP60281031 A JP 60281031A JP 28103185 A JP28103185 A JP 28103185A JP H0817038 B2 JPH0817038 B2 JP H0817038B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drain
transistor
transistors
semiconductor device
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60281031A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62140457A (en
Inventor
幸人 大脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP60281031A priority Critical patent/JPH0817038B2/en
Publication of JPS62140457A publication Critical patent/JPS62140457A/en
Publication of JPH0817038B2 publication Critical patent/JPH0817038B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、MOSトランジスタを用いたセンス回路を含
む半導体装置に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor device including a sense circuit using a MOS transistor.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

近年、MOS型半導体メモリ等の集積回路の高集積化,素
子の微細化が急速に進んでいる。
In recent years, high integration of integrated circuits such as MOS semiconductor memory and miniaturization of elements have been rapidly advanced.

MOS型半導体メモリにおいて、一対のMOSトランジスタ
を用いてそのコンダクタンスの差を利用して微少な電位
差を検知するセンス回路が、例えばアドレスバッファな
どに多く用いられている。
In a MOS type semiconductor memory, a sense circuit that uses a pair of MOS transistors to detect a minute potential difference by utilizing the difference in conductance is often used, for example, in an address buffer.

第4図はその様なセンス回路の基本構成を示す。第1
のMOSトランジスタQ1及び第2のMOSトランジスタQ2は、
ソースが共通接続され、ドレイン,ゲートが互いに交差
接続されていて、それぞれのゲート即ちノードN1,N2
入る電位の差を、これらMOSトランジスタQ1,Q2のコンダ
クタンスの差を利用して検知するようになっている。
FIG. 4 shows the basic configuration of such a sense circuit. First
The MOS transistor Q 1 and the second MOS transistor Q 2 of
The sources are commonly connected and the drains and gates are cross-connected to each other. The difference in the potentials at the gates, that is, the nodes N 1 and N 2 is calculated by using the difference in conductance between the MOS transistors Q 1 and Q 2. It is designed to detect.

第5図はこの様なセンス回路の半導体基板上でのレイ
アウト例を示す。51,52がそれぞれMOSトランジスタQ1,Q
2のゲート電極であり、通常多結晶シリコン膜により形
成される。53,54は各MOSトランジスタQ1,Q2のドレイン
となるn+型層、55は共通ソースとなるn+型である。n+
53,54,55は通常ゲート電極51及び52をマスクとしたイオ
ン注入を利用して自己整合的に形成される。
FIG. 5 shows a layout example of such a sense circuit on a semiconductor substrate. 51 and 52 are MOS transistors Q 1 and Q, respectively
The second gate electrode is usually formed of a polycrystalline silicon film. 53 and 54 each of the MOS transistors Q 1, the drain to become n + -type layer of Q 2, 55 is an n + -type as a common source. n + type
53, 54 and 55 are usually formed in a self-aligned manner by using ion implantation using the gate electrodes 51 and 52 as a mask.

ところで現在、MOS型半導体メモリは、ゲート長2μ
m程度まで微細化が進んでいるが、近い将来にはこれが
1μm程度まで縮小されようとしている。この様にゲー
ト長が短くなると、ドレイン近傍の高電界によりホット
キャリアが生成され、これがゲート絶縁膜中に注入され
てMOSトランジスタの特性変動をもたらす。これはいわ
ゆるホットキャリア効果と呼ばれ、MOS集積回路の信頼
性上大きな問題となることが分っている。この問題を解
決する一つの有効な方法は、MOSトランジスタのソー
ス,ドレイン領域のチャネル領域側に低不純物濃度層を
設けるLDD構造あるいはGDD構造等を採用することであ
る。
By the way, at present, MOS semiconductor memory has a gate length of 2μ.
Although the miniaturization is progressing to about m, it is about to be reduced to about 1 μm in the near future. When the gate length is shortened in this way, hot carriers are generated due to the high electric field in the vicinity of the drain, and these are injected into the gate insulating film, causing variation in the characteristics of the MOS transistor. This is called the so-called hot carrier effect, and has been found to be a serious problem in the reliability of MOS integrated circuits. One effective method for solving this problem is to adopt an LDD structure or a GDD structure in which a low impurity concentration layer is provided on the channel region side of the source and drain regions of a MOS transistor.

第6図にLDD構造のMOSトランジスタを示す。61はp型
Si基板であり、63はこの基板上にゲート酸化膜62を介し
て形成された多結晶シリコン膜によるゲート電極であ
り、67,68はソース,ドレインとなるn+型層であって、
これらはゲート電極63の側壁部に反応性イオンエッチン
グ(RIE)による側壁残しにより選択的に自己整合絶縁
膜64を形成した状態(図示せず)でイオン注入を行って
形成する。これらn+型層67,68のチャネル領域端部には
ゲート電極63をマスクとしてイオン注入を行って低不純
物濃度のn-型層65,66が形成されている。
FIG. 6 shows an LDD structure MOS transistor. 61 is p-type
63 is a Si substrate, 63 is a gate electrode made of a polycrystalline silicon film formed on the substrate via a gate oxide film 62, and 67 and 68 are n + type layers serving as a source and a drain,
These are formed by performing ion implantation in a state (not shown) in which the self-aligned insulating film 64 is selectively formed on the side wall of the gate electrode 63 by leaving the side wall by reactive ion etching (RIE). At the ends of the channel regions of the n + type layers 67 and 68, ion implantation is performed using the gate electrode 63 as a mask to form n type layers 65 and 66 having a low impurity concentration.

この様なLDD構造あるいはGDD構造のMOSトランジスタ
を用いて、先に第4図,第5図に示したようなセンス回
路を構成した場合、MOSトランジスタのゲート長が現在
より更に短くなると、次のような問題が大きく顕在化す
る。前述のようにソース,ドレイン領域は、ゲート電極
をマスクとしてイオン注入により形成されるが、イオン
注入は通常基板でのチャネリング現象を防止するために
その注入方向を基板面に対して所定角度(7°)傾けて
行われる。その様子を第7図に示す。67がイオン注入方
向である。この様なイオン注入によりソース,ドレイン
のn-型層65,66を形成すると、ゲート電極63の影になる
側ではn-型層65とゲート電極63の間に図示のような距離
dのオフセットが生じる。このオフセットが生じた後の
熱工程で不純物は拡散するが、不純物分布はソース,ド
レインで非対称となることは避けられない。この結果第
6図に示す理想的な場合に比べて、オフセットを生じて
いた側では寄生抵抗が大きくなる。よく知られているよ
うにMOSトランジスタはソース寄生抵抗が大きいと相互
コンダクタンスが小さくなる。つまり第7図のような構
造では、ソース,ドレインが対称ではなく、オフセット
を生じた側をソースとして使う場合とドレインとして使
う場合とで特性が異なることになる。従って第5図に示
したような従来のレイアウトで第4図に示すセンス回路
を構成した場合、対をなすMOSトランジスタQ1,Q2の間に
特性のアンバランスが生じる。この結果、電位差に対す
るセンス感度が大きく劣化する。このセンス感度劣化
は、素子が微細になればなる程大きいものとなる。
When the sense circuit as shown in FIGS. 4 and 5 is constructed by using the MOS transistor having the LDD structure or the GDD structure, if the gate length of the MOS transistor becomes shorter than the current one, Such problems will become more serious. As described above, the source and drain regions are formed by ion implantation using the gate electrode as a mask. In order to prevent the channeling phenomenon on the substrate, the ion implantation is performed at a predetermined angle (7) with respect to the substrate surface. °) Tilt is done. This is shown in FIG. 67 is the ion implantation direction. When the source and drain n type layers 65 and 66 are formed by such ion implantation, an offset of a distance d as shown in the figure is provided between the n type layer 65 and the gate electrode 63 on the side shaded by the gate electrode 63. Occurs. Impurities diffuse in the thermal process after the offset occurs, but the impurity distribution is unavoidably asymmetric between the source and the drain. As a result, the parasitic resistance becomes larger on the side where the offset occurs than in the ideal case shown in FIG. As is well known, a MOS transistor has a small transconductance when the source parasitic resistance is large. That is, in the structure as shown in FIG. 7, the source and drain are not symmetrical, and the characteristics differ when the offset side is used as the source and the drain. Therefore, when the sense circuit shown in FIG. 4 is constructed in the conventional layout as shown in FIG. 5, a characteristic imbalance occurs between the paired MOS transistors Q 1 and Q 2 . As a result, the sense sensitivity to the potential difference is greatly deteriorated. This deterioration in sense sensitivity becomes greater as the element becomes finer.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は上記問題を解決したセンス回路を有する半導
体装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a sense circuit that solves the above problems.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は上記トランジスタドレイン電流の非対称性の
ゲートバイアス依存性に着目し、その最適動作電圧で動
作させるようにした事を骨子とする。
The gist of the present invention is to pay attention to the gate bias dependence of the asymmetry of the transistor drain current, and to operate at the optimum operating voltage.

センス回路を構成する第1及び第2のMOSトランジス
タがソース,ドレイン形成のイオン注入工程での注入方
向の傾きの影響を受けたとき、ソース及びドレイン寄生
抵抗がアンバランスになった結果、ドレイン電流値が電
流の方向によって異なる値を示すが、第2図にそのアン
バランスの程度のゲートバイアス依存性を示す。
When the first and second MOS transistors forming the sense circuit are affected by the inclination of the implantation direction in the ion implantation process for forming the source and drain, the source and drain parasitic resistances become unbalanced, resulting in the drain current. The values show different values depending on the direction of the current, and FIG. 2 shows the gate bias dependence of the degree of the imbalance.

この実測結果及び2次元シミュレーション結果によれ
ば、アンバランスの程度は非常に大きなゲートバイアス
依存性をもちセンスアンプがB領域で動作される場合は
アンバランスの程度が大きくさらにゲートバイアスの低
いA領域ではかなりアンバランスの程度が低いことが判
った。
According to this measurement result and the two-dimensional simulation result, the unbalance has a very large degree of gate bias dependency, and when the sense amplifier is operated in the B area, the unbalance is large and the area of the gate bias is lower. Then, it turns out that the degree of imbalance is quite low.

ここでB領域とは VGSVT+0.4V (VT:MOSトランジスタのしきい値) A領域とは VGS<VT+0.4Vである。Here, the B region is V GS V T + 0.4V (V T : threshold value of MOS transistor) and the A region is V GS <V T + 0.4V.

このA領域でのセンスアンプ動作を行なうことにより
センス回路はアンバランスによるセンス感度の悪化が抑
制される。
By performing the sense amplifier operation in the area A, the sense circuit is prevented from deteriorating the sense sensitivity due to imbalance.

第3図にA,Bそれぞれの領域で動作させた場合のセン
ス感度の実測の一例を示す。4〜5倍センス感度が良く
なっている。この様な効果は、ゲート長が1μm以下に
なると特に大きい。
FIG. 3 shows an example of actual measurement of the sense sensitivity when operated in the regions A and B respectively. Sense sensitivity is improved 4 to 5 times. Such an effect is particularly large when the gate length is 1 μm or less.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の実施例を示す。本実施例では、センス
アンプ回路を構成するトランジスタQ1、Q2の各々のゲー
ト端子、及びこのゲート端子と共通接続されている相対
するトランジスタのドレイン端子と容量CBとの間にトラ
ンジスタを挿入した構成としている。この位置に挿入さ
れることでトランジスタは容量CBからトランジスタQ1、Q
2のゲート及びドレイン端子への電流流入の障壁となる
バリアトランジスタとして働く。
Examples of the present invention will be shown below. In this embodiment, a transistor is inserted between the gate terminal of each of the transistors Q 1 and Q 2 forming the sense amplifier circuit, and the drain terminal of the opposite transistor commonly connected to this gate terminal and the capacitance C B. It has been configured. By inserting in this position, the transistor will change from capacitance C B to transistor Q 1 , Q
It functions as a barrier transistor that acts as a barrier to the flow of current into the gate and drain terminals of 2 .

第1図にセンスアンプ回路にバリアトランジスタを導
入した実施例を示す。第1図は、トランジスタQ1、Q2
うち電位が高いビット線にドレイン端子が接続し対向す
る電位の低いビット線にゲート端子が接続したトランジ
スタにおいて、センス開始と同時にφSを引き下げた後
の時間の経過に併うドレイン電圧VDSとゲート電圧VGS
軌跡を示している。この第1図において着目すべき点は
φSを引き下げた後にVGSがどの程度高い値(ピーク)ま
で上昇するかということである。
FIG. 1 shows an embodiment in which a barrier transistor is introduced in the sense amplifier circuit. Figure 1 in a transistor having a gate terminal connected to the lower bit line potentials of the drain terminal potential is high bit lines of the transistors Q 1, Q 2 are opposed to connect, after lowered simultaneously phi S and sense start The loci of the drain voltage V DS and the gate voltage V GS are shown over time. The point to be noted in FIG. 1 is how high V GS (peak) rises after φ S is lowered.

センスアンプを構成するQ1及びQ2のドレインと容量CB
との間にバリアトランジスタが導入されている為、共通
ソースであるφSが引き下げられ、センス動作を開始す
る際Q1及びQ2の一のトランジスタのゲート及びこのトラ
ンジスタに相対するトランジスタのドレインの電位及び
相対するトランジスタのゲート電位がφSに充分よく追
随する為、図に示すようにバリアのない場合○印に比較
してバリアのある場合●印は、VGSのピークが1V弱の値
であり、低いVGS領域で動作させることができる。MOSト
ランジスタのコンダクタンスは有限であるため、ある速
度でΦSを引き下げるとドレイン、ΦS間に差ができる。
図1でバリアトランジスタを設けない例ではビット線容
量CBから直接センスアンプドレイン部に電荷が流入する
ため、その大量の電荷を放電しきれず、V GS=2V程度の
ピークを持つことになる。これに対し、バリアトランジ
スタを設けると電荷流入がこのバリアトランジスタによ
り制限されてドレイン電圧は低い値に抑えられ、ピーク
でも1V程度となる。このように、ドレイン電位はΦS
よく追従する。
Drain and capacitance C B of Q 1 and Q 2 that form the sense amplifier
Since a barrier transistor is introduced between and, the common source φ S is lowered, and when starting the sensing operation, the gate of one transistor of Q 1 and Q 2 and the drain of the transistor opposite to this transistor Since the potential and the gate potential of the opposing transistor follow φ S well enough, as shown in the figure, when there is no barrier, and when there is a barrier compared to ○, ● indicates the peak of V GS is less than 1V. And can be operated in the low V GS region. Since the conductance of a MOS transistor is finite, if Φ S is pulled down at a certain speed, there will be a difference between the drain and Φ S.
In the example in which the barrier transistor is not provided in FIG. 1, since the charge flows directly from the bit line capacitance CB to the drain portion of the sense amplifier, a large amount of the charge cannot be discharged, and a peak of V GS = 2V is generated. On the other hand, when a barrier transistor is provided, the inflow of charges is limited by this barrier transistor, and the drain voltage is suppressed to a low value, which is about 1 V at peak. Thus, the drain potential follows Φ S well.

これにより、Q1,Q2をVGS<VT+0.4Vの領域で動作させ
る事が出来た。そして、この領域(第2図のA領域に対
応する。)においてセンスアンプのトランジスタQ1、Q2
を動作させることで第1図○印のVGSのピーク近傍(第
2図のB領域に対応する。)において動作させた場合に
比べて第3図に示す様に4〜5倍にセンスアンプのセン
ス感度を向上させることができた。
As a result, Q 1 and Q 2 could be operated in the region of V GS <V T + 0.4V. Then, in this region (corresponding to the region A in FIG. 2), the transistors Q 1 and Q 2 of the sense amplifier are
As shown in FIG. 3, the sense amplifier is 4 to 5 times larger than the case where it is operated in the vicinity of the V GS peak (corresponding to the region B in FIG. 2) indicated by the circle in FIG. It was possible to improve the sense sensitivity of.

この様に感度を向上させることができた理由は、以下
の様に考えられる。バリアトランジスタの導入によりト
ランジスタQ1、Q2に流入する電流が抑制される。Q1、Q2
互いに異なるソース側寄生抵抗に併った各々の電位降下
量は共に低下し、互いの差が小さくなる。
The reason why the sensitivity can be improved in this way is considered as follows. The introduction of the barrier transistor suppresses the current flowing into the transistors Q 1 and Q 2 . The potential drops of Q 1 and Q 2 along with the different source-side parasitic resistances are both reduced, and the difference between them is reduced.

この様に電位降下量の差が小さくなることでトランジ
スタQ1、Q2のアンバランスの程度も小さくなり、センス
感度を4〜5倍向上できた。
By reducing the difference in the amount of potential drop in this way, the degree of imbalance between the transistors Q 1 and Q 2 is also reduced, and the sense sensitivity can be improved 4 to 5 times.

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

第1図,第2図,第3図は本発明を説明する為の特性
図、第4図はMOSトランジスタを用いたセンス回路の基
本構成を示す図、第5図は従来のセンス回路のパターン
・レイアウト図、第6図はMOSトランジスタのLDD構造を
示す図、第7図はイオン注入方向の傾きがトランジスタ
特性に与える影響を説明するための図である。
1, 2, and 3 are characteristic diagrams for explaining the present invention, FIG. 4 is a diagram showing a basic configuration of a sense circuit using MOS transistors, and FIG. 5 is a pattern of a conventional sense circuit. Layout diagram, FIG. 6 is a diagram showing the LDD structure of the MOS transistor, and FIG. 7 is a diagram for explaining the influence of the inclination in the ion implantation direction on the transistor characteristics.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】LDD構造のソース・ドレイン領域を有し、
かつ、 ドレイン電流の値に非対称性を示す第1のMOS型トラン
ジスタを少なくとも2個用い、これら2個のトランジス
タのゲート電極に印加される電圧の大小をこれら2個の
トランジスタに流れるドレイン電流の大小により検知す
るセンス回路を具備する半導体装置であって、これら少
なくとも、2個のトランジスタのドレイン部は第2のMO
S型トランジスタを介して、それぞれ異なるノードと接
続されることを特徴とする半導体装置。
1. A source / drain region having an LDD structure,
Moreover, at least two first MOS type transistors exhibiting asymmetry in the drain current value are used, and the magnitude of the voltage applied to the gate electrodes of these two transistors is determined by the magnitude of the drain current flowing through these two transistors. A semiconductor device comprising a sense circuit for detecting by means of: a drain part of at least these two transistors;
A semiconductor device, which is connected to different nodes via S-type transistors.
【請求項2】前記挿入されたMOSトランジスタにより、
センス回路のMOS型トランジスタのドレイン部に前記配
線より流入する電荷を制限もしくは遮断することにより
前記センス回路のMOS型トランジスタのゲート/ソース
間に印加される電圧を制限する事を特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の半導体装置。
2. By the inserted MOS transistor,
A voltage applied between the gate and the source of the MOS transistor of the sense circuit is limited by limiting or blocking the electric charge flowing into the drain portion of the MOS transistor of the sense circuit from the wiring. 2. A semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】前記電圧制限値を前記センス回路のMOSト
ランジスタのしきい値より大きく、かつ前記MOS型トラ
ンジスタのソース/ドレイン電位を1V以下にする事を特
徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体装置。
3. The voltage limit value is larger than the threshold value of the MOS transistor of the sense circuit, and the source / drain potential of the MOS type transistor is set to 1 V or less. The semiconductor device described.
JP60281031A 1985-12-16 1985-12-16 Semiconductor device Expired - Lifetime JPH0817038B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60281031A JPH0817038B2 (en) 1985-12-16 1985-12-16 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60281031A JPH0817038B2 (en) 1985-12-16 1985-12-16 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62140457A JPS62140457A (en) 1987-06-24
JPH0817038B2 true JPH0817038B2 (en) 1996-02-21

Family

ID=17633324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60281031A Expired - Lifetime JPH0817038B2 (en) 1985-12-16 1985-12-16 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0817038B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5869943U (en) * 1981-11-06 1983-05-12 株式会社日立製作所 semiconductor storage device
JPS58189898A (en) * 1982-04-30 1983-11-05 Toshiba Corp Dynamic storage device
JPS60121590A (en) * 1984-05-21 1985-06-29 Nec Corp Storage integrated circuit

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62140457A (en) 1987-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6420217B1 (en) Method of an apparatus for programming an integrated fuse element to high resistance in low voltage technology
EP1204146A1 (en) Semiconductor element and semiconductor memory device using the same
US4835740A (en) Floating gate type semiconductor memory device
GB2081012A (en) Nonvolatile semiconductor memory device and a method for manufacturing the same
CN107170743B (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
US4019198A (en) Non-volatile semiconductor memory device
JPH0419711B2 (en)
JP2839375B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JPH0817038B2 (en) Semiconductor device
US4811066A (en) Compact multi-state ROM cell
JPH04264776A (en) Semiconductor device
CN101005075A (en) Non-volatile memory and its manufacturing method
JP3119902B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR930006983B1 (en) Nonvolatile semiconductor memory device
JPH07122733A (en) Charge transfer device and its manufacture
US7633115B2 (en) Electrically erasable programmable read only memory (EEPROM) cell
JPH0870122A (en) Mos transistor and its fabrication
JPH0793370B2 (en) Semiconductor device
JPS6345863A (en) Semiconductor nonvolatile memory
KR930001733B1 (en) Semiconductor memory
JPS63213970A (en) Nonvolatile semiconductor memory cell
JP2005038958A (en) Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
JPH02105566A (en) Complementary semiconductor device
JPH0642547B2 (en) Nonvolatile semiconductor memory and manufacturing method thereof
JP2948256B2 (en) Method for manufacturing semiconductor memory device

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term