DE2363089C3 - Speicherzelle mit Feldeffekttransistoren - Google Patents
Speicherzelle mit FeldeffekttransistorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Speicherzeile mit einem über einen Feldeffekttransistor aufladbaren Speicherkondensator,
dessen mindestens zwei unterschiedliche Ladungszustände die vorzugsweise binäre Speicherinformation
repräsentieren.
Speicherzellen mit Feldeffekttransistoren lassen sich einteilen in statische Speicherzellen, die im wesentlichen
auf dem P-inzip des bistabilen Flipflops beruhen, und in dynamische Speicherzellen, die auf der Ladungsspeicherung
in Kondensatoren basieren. Die Erfindung betrifft solche dynamischen Speicherzellen. Der Vorteil dynamischer
Speicherzellen liegt in der kleineren Zellfläche bei ihrer Ausführung in monolithischer Technik sowie in
der regelmäßig niedrigeren Verlustleistung, so daß sich Speicher sehr großen Fassungsvermögens integriert
aufbauen lassen, deren Speicherinformation allerdings aufgefrischt, d. h. regeneriert werden muß.
Aus der US-Patentschrift 33 87 286 ist bereits eine
solche dynamische Speicherzelle bekannt, die mit nur einem einzigen Feldeffekttransistor (FET) sowie einer
Kapazität aufgebaut werden kann. Der Speicherzustand bestimmt sich durch das Vorhandensein oder Fehlen
von Ladung auf den Kondensator. Zum Schreiben wird der Kondensator über den FET je nach der zu
speichernden Information aufgeladen oder nicht. Das Auslesen geschieht einmal zerstörungsbehaftet durch
Entladung des Kondensators über den genannten FET. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird in der
genannten Patentschrift statt eines diskreten Kondensatorbauelementes ein zweiter FET benutzt, dessen
Kapazität zwischen Gate und Substrat als Speicherkondensator ausgenutzt wird. Zum Auslesen einer derart
aufgebauten Speicherzelle wird die Eigenschaft ausgenützt, daß je nach dem Ladungszustand dieser
Gate-Substrat-Kapazität des zweiten Feldeffekttransistors, dieser zweite FET einen leitenden Kanal aufweist,
durch den ein Lesestrom fließen bzw. nicht fließen kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige
dynamische Speicherzellen weiter zu verbessern.
Insbesondere soll als Lesestrom ein Gleichstrom erzielbar sein. Ferner soll die anzugebende Schaltung in
einer noch weiter flächenverminderten monolithisch integrierten Speicherzelle ausführbar sein. Zur Lösung
dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Speicherzelle der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Art vor.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Haüptgesichtspunkt der Erfindung besteht darin.
Ein Haüptgesichtspunkt der Erfindung besteht darin.
daß der über den Schreibtransistor erzielte Ladungszustand des Speicherkondensators direkt die Substratspannung
des als Lesetransistor vorgesehenen Feldeffekttransistors und damit dessen Schwellenspannung
bestimmt Entsprechend den mindestens zwei unterschiedlichen Ladungszuständen, die die jeweiligen
binären Informationszustände kennzeichnen, weist der Lesetransistor demnach zwei unterschiedliche Schwellenspannungen
auf. Wird an die Gate-Elektrode des Lesetransistors eine Spannung, z. B. über die WorMeitung,
angehgt, die größer ist als die untere Schwellenspannung,
jedoch kleiner als die obere Schwellenspannung, wird in dem einen Fall dieser Lesetransistor
leitend sein, bzw. im anderen Fall (hoher Schwellenspannungswert) gesperrt bleiben. Das Auslesen der gespeicherten
Information ist damit zerstörungsfrei möglich. Als besonders vorteilhaft ist es anzusehen, daß der
Schreib- und der Lese-Transistor zueinander komplementär ausgelegt werden können, so daß die Gate-Elektroden
beider Transistoren mit derselben Wortleitung und damit mit demselben Wortleitungspolential verbunden
werden können, wodurch gewährleistet ist, daß z. B. beim Einschreiben einer Information der Lesetransistor
sicher gesperrt ist bzw. beim Auslesen nur der Lesetransistor leitend ist. Bezüglich der monolithischen
Realisierung dieser Speicherzelle lassen sich die beiden zum Schreiben bzw. Lesen vorgesehenen Feldeffekttransistoren
unter Ausnutzung gemeinsamer Halbleitergebiete sehr flächensparend realisieren. So stellt das mit
dem Speicherkondensator in Verbindung stehende Drain-Gebiet des Schreibtransislors gleichzeitig das
Substrat des komplementären Lesetransistors dar. Insgesamt wird somit eine mit komplementären
Feldeffekttransistoren aufgebaute dynamische Speicherzelle erhalten, ohne bei der Herstellung zu den J5
ansonsten erforderlichen komplizierten Verfahrenschritten greifen zu müssen, die normalerweise zur
Herstellung komplementärer FET-Schaltungen erforderlich sind
Die F.rfindurig wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 das elektrische Schaltbild einei Speicherzelle
mit einem Paar komplementärer Feldeffekttransistoren, von denen einer Ladung auf eine Kapazität schaltet und
der andere als Abfühlelement benutzt wird, dessen Schwellenspannung von dem auf der Kapazität
gespeicherten Landungsbetrag abhängig ist,
F i g. 2 einige 'Jpannungsverläufe für den Schreib- und
Lesebetrieb der Speicherzelle von F i g. t,
F i g. 3 eine Draufsicht auf die topologische Auslegung der Speicherzelle von F i g. 1 und
F i g. 4 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie 4-4 in Fig. 3, aus der die gegenseitige Anordnung der
Gate-, Diffusions- und Kanalzonen der komplementären Feldeffekttransistoren hervorgeht.
Die in F i g. 1 dargestellte Speicherzelle 1 enthält die beiden zueinander komplementären Feldeffekttransistoren
Π und 72. Eine Wortleitung (WL) 2 hi parallel
mit den Gate-Elektroden 3 bzw. 4 der FETs 71 bzw. 72
verbunden. Wegen der komplementären Charakteristik der Transistoren 7*1 und 7*2 wird ein auf der
Wortleitung 2 auftretender Spannungsimpuls entsprechend der Polarität 7*1 ein- und gleichzeitig 7*2
ausschalten. Ein Impuls von entgegengesetzter Polarität wird entsprechend 7*2 ein- und gleichzeitig 71
ausschalten. Eine Schreibleitung (SL) 5 ist mit einem Diffusionsgebiet 6 des Transistors 7*1 verbunden,
während eine Leseleitt.ng (LL) 7 wit einem Diffusionsgebiet
8 des Transistors Γ2 verbunden ist. Das Diffusionsgebiet 9 von 7*1 ist mit dem Substrat 10 des
Transistors 7*2 gekoppelt. Eine Kapazität 11, die, wie
später näher erläutert, sich als parasitäre Kapazität aus den Obergangs- und Oxydkapazitäten zusammensetzt,
ist an das Diffusionsgebiet 9 des Transistors Π und das Substrat 10 des Transistors 72 angeschlossen. Der
Kondensator 11, das Substrat 12 von 71 sowie das Diffusionsgebiet 13 von T2 liegen miteinander parallel
zum Masseanschluß 14.
Betrieben wird die Speicherzelle von Fig. 1 von den
in F i g. 2 dargestellten Spannungsverläufen, bzw. Impulsen. Die Speicherung von Information in der Form
einer binären »1« oder »0« wird in der Speicherzelle 1 derart dargestellt, daß auf dem Kondensator 11
entweder eine Ladung gespeichert ist oder nicht Der Kondensator 11 stellt demnach das eigentliche Speicherelement
der Speicherzelle 1 dar. Der Transistor T 1 kann als Schalttransistor eingestuft werden, der je nach
den Signalen auf der Wortleitung 2 und der Schreiblei tung 5 die Ladungsspeicherung im Kondensator 11
zuläßt oder nicht Der Transistor Γ2 kann als Abfühlelement angesehen werden, durch den in
Abhängigkeit von. Potential seines Substrates 10 entweder ein Gleichstrom fließen kann oder nicht,
wobei das Substratpotential seinerseits wiederum abhängig isi vom Potential des Kondensators 11. Der
Transistor 7 2 kann demnach durch Anlegen geeigneter Signale an die Wortleitung 2 und die für den Lesebetrieb
vorgesehene Bitleitung 7 eingeschaltet werden. Die Stromleitung durch den Transistor T2 hindurch nach
Masse 14 hängt von der Schwellenspannung von T2 ab, die je nach dem Potential auf dem Kondensator 11 einer!
hohen oder einen niedrigeren Wert aufweisen kann. Ist die Schwellenspannung von 72 hoch, wird 72 solange
nicht leitend, wie das über die Wortleitung 2 an die Gate-Elektrode 4 angelegte Potential diese hohe
Schwellenspannung nicht überschreitet. Im Zustand der niedrigen Schwellenspannung wird dasselbe über die
Wortleitung 2 an die Gate Elektrode 4 von 72 angelegte Potential dazu führen, daß 72 leitend wird
und ein Gleichstrom durch 72 hindurch zum Masseanschluß 14 fließt, solange das an die Gate-Elektrode 4
angelegte Potential aufrechterhallen wird.
Unter der Annahme, daß sich auf dem Kondensator
11 keine Ladung befindet, wird zum Einschreiben einer binären »1« oder »0« an die Wortleitung 2 ein in Fi g. 2
mit 20 bezeichneter negativer Spannungsimpuls angelegt.
Gleichzeitig wird entweder eine negative Spannung zur Darstellung einer binären »0« (vgl. 21 in
F i g. 2) oder Nullpotential zur Darstellung einer binären »1« (vgl. 22) an die Schreibleitung 5 angelegt, so daß 71
entweder leiten oder nicht leiten wird. Das gleichzeitige Anlegen einer negativen Spannung an die Wortleitung 2
und an die Schreibleitung 5 bewirkt, daß dcr
P-Kanal-FET 75 leitend wird und dem Kondensator 11 Ladung zuführt. Bekanntermaßen werden durch das
Anlegen einer negativen Spannung an die Gate Elek trode eines P-Kanal-FETs Elektronen von der Oberfläche
eines Substrats 12 verdrängt, wodurch sich ein P-leitfähiger-Kana! bildet der die P-Typ-Üiffusionsgebiete
6 und 9 der Transistorstruktur 7 1 verbindet, so daß ein Strom über Tl in den Kondensator ti fließen
kairi. Liegen die in Fig.2 mit 20 und 22 bezeichneten
Spannungen an der Gate-Elektrode 3, bzw. dem Diffusionsgebiet 6 von 71 an, tritt trot? des im Substrat
12 durch ein negatives Potential der Gate-Elektrode 3
gebildeten Kanals kein Stromfluß durch Tl auf, weil ein
negatives Potential am Diffusionsgebiet 6 erforderlich ist, um bei einem Nullpotenlial am Kondensator Il
einen Stromfluß zu bewirken. Wenn jedoch der Kondensator 11 bereits auf das Potential der Schreibleitung
5 aufgeladen ist und an die Schreibleitung 5 wird Nullpotential angelegt, entlädt sich der Kondensator 11
über Tl und nimmt so den gewünschten anderen Ladungszustand ein. In ähnlicher Weise kommt kein
Stromfluß zustande, wenn der Kondensator 11 auf das durch den Impuls 21 in Fig.2 repräsentierte Potential
aufgeladen ist und wenn ein ähnliches Potential an die Schreibleitung 5 angelegt wird, so daß der Kondensator
ί 1 auf seinen anfänglichen Wert aufgeladen bleibt.
Während eines solchen Schreibvorganges ist der Feldeffekttransistor T2 vom Transistor Tl und vom
Kondensator 11 abgetrennt mit der einzigen Ausnahme,
daß das Potential des Substrats 10 von T2 in jedem Zeitpunkt denselben Wert aufweist, wie das Potential
des Kondensators 11. In jedem Fall verhindert das während eines Schreibvorganges an die Wortleilung 2
angelegte negative Potential ein Leitendwerden von 72, da ein NKanal-FET ein positives Gate-Potential
benötigt, um leitend zu werden. Bekannlermaßen werden bei einem negativen Potential an der Gate-Elektrode
4 des Transistors T2 Elektronen von der Oberfläche des Substrats 10 verdrängt, so daß der
Kanalbereich stärker P-Typ-Eigenschaften bekommt. Auf der anderen Seite werden durch ein positives
Gate-Potential Elektronen im Oberflächenbereich von T2 angesammelt, so daß sich ein Kanal zwischen den
Diffusfonsgebieten 8 und 13 ausbildet. Dadurch kann T2 leitend werden, wenn das Potential an der Gate-EIektroäc
4 die Schwellenspannung überschreitet. Wie
bereits erwähnt wurde, ist die Schwellenspannung eine Funktion des Substratpotentials, daß seinerseiis durch
den ladungszustand des Kondensators Il bestimmt
wird.
Unter der Annahme, daß der Kondensator 11 Mch im
geladenen Zustand oder im Zustand einer binären »0« befindet, liegt an Substrat 10 von T2 ein negatives
Potential. Um diesen Ladungszustand des Kondensator».
11 abzufühlen. wird ein in Fig. 2 mit 23 bezeichneter
positiver Spannungsimpuls beim Lesevorgang an die Wortleitung 2 angelegt. Gleichzeitig wird ein positiver
Impuls 24 an das Diffusionsgebiet 8 über die Leseleitung 7 angelegt, um T2 einzuschalten. Die an die Wortleitung
2 angelegte Spannung (vgl. 23 in F i g. 2) weist einen solchen Wert auf, daß die vom Kondensator 11
herrührende negative Spannung am Substrat 10 etwa die Schwellenspannung von T2 ausmacht, so daß kein
Stmmfiiifi 7ii<;tandekommt Wenn jeriorh die vom
Kondensator 11 an das Substrat 10 gelegte Spannung Null ist bewirkt dasselbe Potential an der Wortleitung 2.
daß Γ2 leitend wird, da das an die Gate-Elektrode 4 von T2 angelegte Potential nunmehr die Schwellenspannung
von T2 überschreitet Das während des Lesevorgangs auf der Wortleitung 2 und damit auch an der
Gate-Elektrode 3 von Tl anstehende positive Potential hall den Transistor Tl gesperrt so daß beim Abfühlen
des Speicherzustandes über T2 der Schalttransistor Tl
abgetrennt ist
Im Zusammenhang1 mit der Beschreibung der
Wirkungsweise des Ah:uhltransistors T2 ist weiter
festzustellen, daß über die Leseleitung 7 ein Strom durch
T2 zum Ma'.'unaniO't1!'. 14 fließt, und daß dieser Strom
solange aufrctlirerri«'"- rc vie die Wortleitung 2
mit dem Spannungsimpuls 23 beaufschlagt ist Deshalb sind keine Leseverstärker zum Verstärken des resultierenden
Signals erforderlich, weil bereits durch die Wahl der Transistorcharakteristiken von T2, z. B. dessen
Widerstandswert, ein Stromfluß im Bereich einiger "> hundert Milliampere eingestellt werden kann.
Wegen der internen Leckströme bezüglich des potentialmäßig nicht fixierten Substrates wird die
Information lediglich dynamisch gespeichert und muß deshalb periodisch regeneriert werden. Ein solcher
ίο Regenerier- bzw. Nachladevorgang kann beispielsweise
von dem Abfühltransistor T2 gesteuert werden.
In den Fig. 3 und 4 sind eine Draufsicht und ein
Querschnitt eines bevorzugten praktischen Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt Soweit mög-
ι1; lieh Mnd in den Fig. 3 und 4 dieselben Bezugszeichen
wie in Fig. 1 gewählt, in den Fig. 3 und 4 ist die
Schreibleilung 5 von F i g. 1 elekirisch ideniisch mit dem
Diffusionsgebiet 6 und folglich als P-Diffusionsgebiet mit der Bezeichnung SL 6 (Schreibleitung) in einem
N Substrat 30 dargestellt. Das N-Substrat 30 entspricht elektrisch dem Substrat 12, dem Diffusionsgebiet 13.
dem masseseitigen Anschluß des Kondensators 11 sowie dem Masseanschluß 14 von Fig. 1. Das
P-Diffusionsgebiet 9 von Tl sowie das P-Substrat 10
2Ί von T2 sind in den Fig. 3 und 4 durch ein
P-Diffusionsgebiet 31 dargestellt, daß gleichzeitig mit dem Diffusionsgebiet 6 ausgebildet ist. Dieses Diffusionsgebiet
31 bildet weiterhin die andere Seite des Kondensators 11 von Fig. 1. der zusammen mit dem
Substrat 30 die Sperrschichtkapazität bildet, die ein Teil der gesamten vom Kondensator 11 repräsentierten
Schaltkreiskapazität ist. Das Diffusionsgebiet 31 kann andererseits auch als »Substrat-im-Substrat« oder als
(potentialmäßig) »schwimmender« Bereich (floating
ν, region) charakterisiert werden Die Leseleitung 7
umfaßt in den Fig. 3 und 4 das Diffusionsgebiet 8. Die Wortleitung 2 ist in den F i g. 3 und 4 als ein quer über
die .Schreibleitungen 6 verlaufender Leiterzug dargestellt,
der von der Obei fläche des Substrats 30 durch dicke und dünne dielektrische Schichten beabstandet ist.
Vv ο Jic Wortlriiiing 2 vom Substrat 30 bereichsweise
uiiifn eine nur inn e dielektrische Schicht getrennt ist,
wirken diese Bereiche als Gate-Elektroden 3 und 4 (vgl. F i g. 1). die sich über unterschiedlich leitfähigen
■n Kanalbereichen 32 bzw. 33 befinden, wie aus den F i g. 3
und 4 hervorgeht. Bezüglich der Diffusionsgebiete 6, 31, 8 und des Substrats 30 ist den Fig. 3 und 4 zu
entnehmen, daß die Gate-Elektroden 3 und 4 nebeneinander
angeordnet sind. Es ist deshalb ersichtlich, daß bei gleichzeitiger Beaufschlagung der Gate-Elektroden mit
demselben Potential in Abhängigkeit von der Polarität der Spannung an der Wortleitung 2 unterschiedliche
Kanalbereiche 32 bzw. 33 erzeugt bzw. verhindert werden. Wenn beispielsweise an der Worileitung 2 ein
negatives Potential anliegt, kann sich ein Kanal 32 unter der Gate-Elektrode 3 ausbilden, der einen Stromfluß
zwischen der Schreibleitung 6 und dem P-Diffusionsgebiet 31 zuläßt Zur gleichen Zeit ist dasselbe negative
Potential über die Gate-Bereiche 4 der Worlleitung 2
όο bezüglich des Kanalgebiets 33 vorhanden, so daß
weiterhin TZ das im Substrat 30 aus dem P-Diffusionsgebiet 31 und dem N-Diffusionsgebiet 8 gebildet ist
gesperrt ist
Die in Fig.3 mit LL7 bezeichnete Leseleitung 7
erstreckt sich von einem Diffusionsgebiet 8 zum nächstfolgenden Diffusionsgebiet so daß der in F i g. 2
mit 24 bezeichnete Spannungsimpuls parallel an alle Diffusionsgebiete 8 angelegt wird, wenn solche
Speicherzellen 1 zu einer Speicheranordnung in einem Halbleitersubstrat zusammengefaßt sind. Es fließt
demnach ein Lese-Gleichstrom zwischen dem Substrat 30 über den Kanalbereich 33 unterhalb der Gate-Bereiche
4 und dem Diffusionsgebiet 8, das seinerseits mit der Leseleitung 7 verbunden ist. Während eines Schreibvorgangs
wird an die Wortleitung 2 ein negativer Spannungsimpuls, z. B. 20 in Fi g. 2, und an das
Diffusionsgebiet 6 über die Schreibleitung 5 je nach dem zu speichernden Zustand entweder ein Spannungsimpuls
21 oder 22 angelegt, wodurch über den Kanalbereich 32 dem schwimmenden Bereich 31 entweder
Ladung zugeführt wird oder nicht.
Die in den F i g. 3 und 4 dargestellte Anordnung kann in konventioneller Weise hergestellt werden, ohne zu
besonderen für komplementäre Anordnungen ansonsten erforderliche Herstellungstechniken greifen zu
müssen. So wird eine Maskierschicht, z. B. aus Siliziumdioxyd, über einem geeigneten Halbleitersubstrat,
z. B. aus Silizium, Germanium oder Galliumarsenid unter Einsatz bekannter Fotolithographie-, Maskierungs-
und Ätztechniken aufgebracht. Soweit erforderlich können in dieser Maskierschicht öffnungen
ausgebildet werden, um P- bzw. N-Dotierstoffe einzubringen. Ein möglicher Weg besteht darin, die
freigelegten Halbleiterbereiche mit -einem geeigneten Dotierungsstoff, z. B. Bor, zu belegen und unter Einsatz
bekannter Diffusions- und sogenannter drive-in-Schritte die Diffusionsgebiete 6 und 31 gleichzeitig auszubilden.
Wenn ein N-Diffusionsgebiet 8 gleichzeitig mit den P-Diffusionsgebieten 6 und 31 ausgebildet werden soll,
kann ein N-Dotierstoff, z. B. Arsen, gleichzeitig auf den freigelegten Haibleiterbereich aufgebracht und mit den
P-Dotierstoffen eindiffundiert werden. Die erwünschte Diffusionsstruktur wird dann erreicht aufgrund der
verschiedenen Diffusionsgeschwindigkeiten der P- und N-Dotierungsstoffe, die nach entsprechenden Gesichtspunkten
auszuwählen sind. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das N-Gebiet 8 mittels Ionenimplantation
zu dotieren. Nach diesen Dotierungsschritten wird wiederum ein dickes Oxyd über den öffnungen mittels
bekannter Maßnahmen erzeugt Anschließend werden in diesem Oxyd über den Kanalbereichen 32 und 33
öffnungen vorgesehen, um in diesen ein dünnes Oxyd vorzusehen. Nachdem über den Kanalbereichen 32 und
33 ein dünnes Oxyd thermisch aufgewachsen ist, wird eine Schicht Aluminium oder eines anderen geeigneten
leitfähigen Materials auf den dicken und dünnen Oxydbereichen niedergeschlagen. Das gewünschte
Metallisierungsmuster für die Wortleitungen 2 und die Verbindungen der Leseleitungen zwischen den Diffusionsgebieten
8 wird schließlich mittels bekannter Fotolithographie- und Ätztechniken ausgebildet.
Aus den vorhergehenden Ausführungen ist ersichtlich,
daß die in den F i g. 3 und 4 dargestellte Anordnung in einfacher Weise hergestellt werden kann, ohne zu
Herstellungsverfahren greifen zu müssen, die für derartige komplementäre Strukturen ansonsten erforderlich
sind, wobei gleichzeitig jedoch eine Speicherzelle erhalten wird, die aus komplementären Bauelementen
mit all den damit in Verbindung stehenden Vorteilen erhalten wird. Bei einer aus solchen Speicherzellen
aufgebauten Speicheranordnung stellt es einen besonderen Vorteil dar, daß ein Gleichstrom als Lesestrom
erhalten wird, so daß keine aufwendigen Leseverstärker zusätzlich erforderlich sind. Als Folge davon können auf
einem Halbleiterplättchen nunmehr die früher für derartige Leseverstärker benötigten Flächenbereiche
freigesetzt werden. Typische Potentialwerte für den Schreibvorgang sind 8 bis 10 V auf der Schreibleitung 5
und 10 bis 12 V auf der Wortleitung 2. Zum Lesen reicht im wesentlichen eine Spannung von etwa 3 bis 4 V auf
der Wortleitung, um einen auswertbaren Lesestrom zu erzielen. Die Spannungs- und Stromwerte hängen
natürlich von einer Anzahl unabhängiger Parameter, z. B. der Oxyddicke, der Substratdotierumg usw. ab.
Bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels wurde für 7Ί ein PNP-Transistor und T2 ein
NPN-Transistor angenommen. Dabei ist die Erfindung jedoch nicht auf diese spezielle Ausführung beschränkt,
sondern die komplementären Transistoren können gegeneinander vertauscht werden. In diesem Fall
müßten in gleicher Weise die Signalspannungen (F i g. 2) in ihrer Polarität umgekehrt werden. Bezüglich der
Herstellung müßte dann ein N-Dotierungsstoff gewählt werden, der gegenüber dem P-Material eine höhere
Diffusionsgeschwindigkeit aufweist
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Speicherzelle mit einem Ober einen ersten Feldeffekttransistor aufladbaren Speicherkondensator,
dessen mindestens zwei unterschiedliche Ladungszustände die vorzugsweise binäre Speicherinformation
repräsentieren, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein zweiter FET (72) vorgesehen ist, dessen Substrat (10) mit dem
Speicherkondensator (11) derart gekoppelt ist, daß sich entsprechend der jeweiligen Speicherinformation
unterschiedliche Schwellenspannungswerte für den zweiten FET (72) ergeben, und daß zum
Auslesen der Speicherinformation an die Gate-Elektrode (4) des zweiten FET (72) eine Spannung
anlegbar ist, die in Abhängigkeit von dessen jeweiliger Schwellenspannung einen Stromfluß
durch den zweiten FET (72) zur Folge hat.
2. Speicherzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkondensator (11)
durch die schaltungsinternen Kapazitäten der Feldeffekttransistoren dargestellt ist.
3. Speicherzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkondensator (11)
durch die Kapazität des Halbleiterüberganges zwischen dem Drain-Gebiet (31 in F i g. 4) des ersten
FET (71) und dessen Substrat (30) dargestellt ist
4. Speicherzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drain-Gebiet
(9 in Fig. 1) des ersten FET (Γ1) und das Substrat (10) des zweiten FET (72) durch eine
gemeinsame Halbleiterzone (31 in Fig.4) gebildet
ist.
5. Speicherzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste
FET (71) zum Einschreiben der Speicherinformation sowie der zweite FET (72) zum Auslesen
zueinander komplementäre Feldeffekttransistoren sind.
6. Speicherzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einer
Matrix-Speicheranordnung die Gate-Elektroden (3, 4) des ersten und zweiten FETs (71, 72) eines
Wortes mit einer gemeinsamen Wortleitung (WL 2) in Verbindung stehen, daß die dem Speicherkondensator
(11) abgewandten gesteuerten Elektroden (6) der ersten FETs (71) mit einer Schreibleitung (SL 5)
und jeweils eine (8) der beiden gesteuerten Elektroden (8,13) der zweiten FETs (72) mit einer
Leseleitung (LL 7) verbunden sind, und daß das Substrat (12) der ersten FETs (71), die eine Seite
der Speicherkondensatoren (11) sowie die jeweils verbleibenden gesteuerten Elektroden (13) der
zweiten FETs (72) miteinander auf einem festen Bezugspotential (Masse) liegen (F i g. 1).
7. Speicherzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
Halbleitersubstrat (30 in Fig.4) zwei zueinander komplementäre Feldeffekttransistoren (71, 72)
derart ausgebildet sind, daß das Drain-Gebiet (31) des ersten FETs (71) das Substrat eines zweiten
FETs (72) und das Substrat des ersten FETs (71) das Source-Gebiet des zweiten FETs (72) bildet.
8. Speicherzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
Halbleitersubstrat (30 in Fig.3,4) vom ersten Leitfähigkeitstyp (N) mindestens zwei Dotierungs-
gebiete (SLo, 31) vom dazu entgegengesetzten Leilfähigkeitstyp (P) als Source und Drain in einem
Abstand angeordnet sind, der die Länge des Kanalbereiches (32) des ersten FETs (71) bestimmt,
daß in dem einen (31) dieser Dotierungsgebiete (SL 6, 31) ein weiteres Dotierungsgebiet (8) vpm
gleichen Leitfähigkeitstyp (N) wie das Substrat (30) vorgesehen ist, das zusammen mit dem Substratmaterial
im Kanalbereich (32) des ersten FETs (71) sowie dem einen Dotierungsgebiet (31) den zweiten
FET (72) vom zum ersten FET (71) komplementären Typ darstellt, und daß vom Halbleitergrundkörper
durch eine Isolierschicht getrennt eine gemeinsame Metallisierung (IVL 2) die Kanalbereiche (32,
33) der komplementären FET-Strukturen (71, 72) als deren Gate-Elektroden (3,4) bedeckt.
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| US319402A US3919569A (en) | 1972-12-29 | 1972-12-29 | Dynamic two device memory cell which provides D.C. sense signals |
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