JP4339169B2 - Semiconductor memory device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体記憶装置に関し、特に、SRAM(Static Random Access Memory)を備える半導体記憶装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device including an SRAM (Static Random Access Memory).
近年、SRAMの集積度の向上に伴い、ソフトエラーの防止対策が重要となっている。このようなソフトエラーの防止対策としては、時定数を利用して記憶ノードの電位を支えるものがある(特許文献1参照)。しかし、時定数を利用することは、メモリセルのアクセス時の動作速度の低下を引き起こす要因になる。また、半導体装置の微細化に伴い、十分な容量の確保が困難となっており、他の要素技術と併用した対策では大幅なプロセス変更を強いられ、コストアップが避けられない。また、ソフトエラー耐性の向上技術の一つとしてSOI技術の適用が提案されているが、SOI技術のみでは十分な耐性向上の効果は得られていない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ソフトエラー耐性を向上させつつ高速動作が担保できる半導体記憶装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor memory device capable of ensuring high-speed operation while improving soft error resistance.
(1)本発明は、1対の記憶ノードを介して相互に接続された1対のインバータと、ソース及びドレインが前記インバータの記憶ノードとビット線との間に接続され、ゲートがワード線に接続される1対の第1導電型の転送トランジスタと、を含むメモリセルがSOI(Silicon On Insulator)基板に形成された半導体記憶装置であって、前記インバータは、ソースが高電位電源線に接続される第2導電型の負荷トランジスタと、ソースが低電位電源線に接続される第1導電型の駆動トランジスタと、ソース及びドレインが前記記憶ノードと前記駆動トランジスタのドレインとの間に接続され、ゲートが前記ワード線に接続される第1導電型の抵抗付加トランジスタと、を含み、前記第1導電型の抵抗付加トランジスタは、ゲート電圧が前記低電位電源線に供給される所定の電源電圧の場合にソース−ドレイン間が導通している半導体記憶装置に関するものである。 (1) In the present invention, a pair of inverters connected to each other via a pair of storage nodes, a source and a drain are connected between the storage node of the inverter and a bit line, and a gate is a word line A semiconductor memory device in which a memory cell including a pair of connected first conductivity type transfer transistors is formed on an SOI (Silicon On Insulator) substrate, wherein the inverter has a source connected to a high potential power supply line A second conductivity type load transistor, a first conductivity type drive transistor whose source is connected to the low-potential power line, a source and a drain connected between the storage node and the drain of the drive transistor, And a first conductivity type resistance addition transistor having a gate connected to the word line, wherein the first conductivity type resistance addition transistor has a gate voltage of the low potential. The present invention relates to a semiconductor memory device in which a source and a drain are electrically connected in the case of a predetermined power supply voltage supplied to a power supply line.
本発明によれば、抵抗付加トランジスタは、ゲートがワード線に接続されているため、メモリセルへのアクセス時には低抵抗となり、非アクセス時には、アクセス時に比べて高抵抗となる。また、第1導電型の抵抗付加トランジスタは、ゲート電圧が前記低電位電源線に供給される所定の電源電圧の場合に(メモリセルの非アクセス時に)ソース−ドレイン間が導通しているため、メモリセルを構成するインバータラッチのループを切断することがない。このため、本発明によれば、メモリセルの非アクセス時に高抵抗となる抵抗付加トランジスタを設けているにも関わらず、データ保持動作を確実に担保することができる。そして、本発明によれば、メモリセルの非アクセス時にデータ保持動作が行われている場合には、抵抗付加トランジスタが高抵抗であるため、この抵抗付加トランジスタのソース−ドレイン間抵抗によって、α線などの入射によるデータ反転を防止することができる。さらに、メモリセルのアクセス時には、ワード線からのセル選択信号の印加により抵抗付加トランジスタのソース−ドレイン間は、非アクセス時に比べて低抵抗状態となるため、書き込み/読み出し動作の速度が低下することがない。 According to the present invention, since the gate of the resistance-added transistor is connected to the word line, the resistance-added transistor has a low resistance when accessing the memory cell, and has a higher resistance when not accessing than when accessing. In addition, the first conductivity type resistance addition transistor is conductive between the source and the drain when the gate voltage is a predetermined power supply voltage supplied to the low potential power supply line (when the memory cell is not accessed). The loop of the inverter latch constituting the memory cell is not cut. Therefore, according to the present invention, the data holding operation can be reliably ensured despite the provision of the resistance-added transistor that has a high resistance when the memory cell is not accessed. According to the present invention, when the data holding operation is performed when the memory cell is not accessed, the resistance-added transistor has a high resistance. It is possible to prevent data reversal due to incidence such as. In addition, when the memory cell is accessed, the resistance between the source and drain of the resistance-added transistor is reduced by applying a cell selection signal from the word line as compared to when the memory cell is not accessed, so that the speed of writing / reading operation is reduced. There is no.
(2)本発明は、1対の記憶ノードを介して相互に接続された1対のインバータと、ソース及びドレインが前記記憶ノードとビット線との間に接続され、ゲートが第1のワード線に接続される1対の第1導電型の転送トランジスタと、を含むメモリセルがSOI(Silicon On Insulator)基板上に形成された半導体記憶装置であって、前記インバータは、ソースが高電位電源線に接続される第2導電型の負荷トランジスタと、ソースが低電位電源線に接続される第1導電型の駆動トランジスタと、ソース及びドレインが前記負荷トランジスタのドレインと前記記憶ノードとの間に接続され、ゲートが前記第1のワード線と異なる第2のワード線に接続される第2導電型の抵抗付加トランジスタと、を含み、前記第2導電型の抵抗付加トランジスタは、ゲート電圧が前記高電位電源線に供給される所定の電源電圧の場合にソース−ドレイン間が導通している半導体記憶装置に関するものである。 (2) In the present invention, a pair of inverters connected to each other via a pair of storage nodes, a source and a drain are connected between the storage node and the bit line, and a gate is a first word line And a pair of first-conductivity-type transfer transistors connected to a semiconductor memory device having a memory cell formed on an SOI (Silicon On Insulator) substrate, the source of the inverter being a high-potential power line A second conductivity type load transistor connected to the source, a first conductivity type drive transistor whose source is connected to the low-potential power line, and a source and a drain connected between the drain of the load transistor and the storage node And a second conductivity type resistance addition transistor connected to a second word line different from the first word line, wherein the second conductivity type resistance addition transistor comprises: The present invention relates to a semiconductor memory device in which a source and a drain are conductive when a gate voltage is a predetermined power supply voltage supplied to the high potential power supply line.
本発明において、第2のワード線には、第1のワード線のセル選択信号と論理反転した信号が供給される。また、第2のワード線の電位は、高電位電源線に供給されるべき電源電圧に固定されていてもよい。 In the present invention, a signal obtained by logically inverting the cell selection signal of the first word line is supplied to the second word line. Further, the potential of the second word line may be fixed to the power supply voltage to be supplied to the high potential power supply line.
本発明によれば、抵抗付加トランジスタは、ゲートがワード線に接続されているため、メモリセルへのアクセス時には低抵抗となり、非アクセス時には、アクセス時に比べて高抵抗となる。また、第2導電型の抵抗付加トランジスタは、ゲート電圧が高電位電源線に供給される所定の電源電圧の場合に(メモリセルの非アクセス時に)ソース−ドレイン間が導通しているため、メモリセルを構成するインバータラッチのループを切断することがない。このため、本発明によれば、メモリセルの非アクセス時に高抵抗となる抵抗付加トランジスタを設けているにも関わらず、データ保持動作を確実に担保することができる。そして、本発明によれば、メモリセルの非アクセス時にデータ保持動作が行われている場合には、抵抗付加トランジスタが高抵抗であるため、この抵抗付加トランジスタのソース−ドレイン間抵抗によって、α線などの入射によるデータ反転を防止することができる。さらに、アクセス時には、ワード線からのセル選択信号の印加により抵抗付加トランジスタのソース−ドレイン間は、非アクセス時に比べて低抵抗状態となるため、書き込み/読み出し動作の速度が低下することがない。 According to the present invention, since the gate of the resistance-added transistor is connected to the word line, the resistance-added transistor has a low resistance when accessing the memory cell, and has a higher resistance when not accessing than when accessing. Further, the second conductivity type resistance-added transistor is electrically connected between the source and the drain when the gate voltage is a predetermined power supply voltage supplied to the high potential power supply line (when the memory cell is not accessed). The loop of the inverter latch constituting the cell is not cut. Therefore, according to the present invention, the data holding operation can be reliably ensured despite the provision of the resistance-added transistor that has a high resistance when the memory cell is not accessed. According to the present invention, when the data holding operation is performed when the memory cell is not accessed, the resistance-added transistor has a high resistance. It is possible to prevent data reversal due to incidence such as. Further, at the time of access, the resistance between the source and drain of the resistance addition transistor becomes lower than that at the time of non-access due to the application of the cell selection signal from the word line, so that the speed of the write / read operation does not decrease.
また、本発明では、記憶ノードに対して負荷トランジスタ側に抵抗付加トランジスタを設けている。このため、素子の駆動バランスを決める転送トランジスタと駆動トランジスタとの電流増幅率の比に影響を与えることなく、メモリセルにα線などの入射時における記憶データの反転を防止する対策を施すことができる。 In the present invention, a resistance addition transistor is provided on the load transistor side with respect to the storage node. For this reason, it is possible to take measures to prevent the inversion of stored data upon incidence of α rays or the like on the memory cell without affecting the ratio of the current amplification factor between the transfer transistor and the drive transistor that determines the drive balance of the element. it can.
(3)本発明は、1対の記憶ノードを介して相互に接続された1対のインバータと、ソース及びドレインが前記記憶ノードとビット線との間に接続され、ゲートが第1のワード線に接続される1対の第1導電型の転送トランジスタと、を含むメモリセルがSOI(Silicon On Insulator)基板上に形成された半導体記憶装置であって、前記インバータは、ソースが高電位電源線に接続される第2導電型の負荷トランジスタと、ソースが低電位電源線に接続される第1導電型の駆動トランジスタと、ソース及びドレインが前記記憶ノードと前記駆動トランジスタのドレインとの間に接続され、ゲートが前記第1のワード線に接続される第1導電型の抵抗付加トランジスタと、ソース及びドレインが前記負荷トランジスタのドレインと前記記憶ノードとの間に接続され、ゲートが前記第1のワード線と異なる第2のワード線に接続される第2導電型の抵抗付加トランジスタと、を含み、前記第1導電型の抵抗付加トランジスタは、ゲート電圧が前記低電位電源線に供給される所定の電源電圧の場合にソース−ドレイン間が導通しており、前記第2導電型の抵抗付加トランジスタは、ゲート電圧が前記高電位電源線に供給される所定の電源電圧の場合にソース−ドレイン間が導通している半導体記憶装置に関するものである。 (3) In the present invention, a pair of inverters connected to each other via a pair of storage nodes, a source and a drain are connected between the storage node and the bit line, and a gate is a first word line And a pair of first-conductivity-type transfer transistors connected to a semiconductor memory device having a memory cell formed on an SOI (Silicon On Insulator) substrate, the source of the inverter being a high-potential power line A load transistor of the second conductivity type connected to the first transistor, a drive transistor of the first conductivity type whose source is connected to the low-potential power line, and a source and a drain connected between the storage node and the drain of the drive transistor A resistance addition transistor of a first conductivity type whose gate is connected to the first word line, and a source and a drain of the drain of the load transistor and the storage node A resistance addition transistor of a second conductivity type connected between the first word line and a second word line different from the first word line, wherein the resistance addition transistor of the first conductivity type is a gate When the voltage is a predetermined power supply voltage supplied to the low-potential power supply line, the source and the drain are conductive, and the second conductivity type resistance addition transistor has a gate voltage supplied to the high-potential power supply line. The present invention relates to a semiconductor memory device in which a source and a drain are electrically connected at a predetermined power supply voltage.
本発明のように、駆動トランジスタ側に加えて、負荷トランジスタ側にも抵抗付加トランジスタを設けることによって、メモリセルを構成する全トラジスタに対するソフトエラー対策が完成し、動作速度を担保しつつα線などの入射時における記憶データの反転をより確実に防止することができるようになる。 By providing resistance addition transistors on the load transistor side in addition to the drive transistor side as in the present invention, soft error countermeasures for all the transistors constituting the memory cell are completed, and alpha rays etc. are secured while ensuring the operation speed. Inversion of stored data at the time of the incident can be more reliably prevented.
(4)本発明の半導体記憶装置において、前記抵抗付加トランジスタは、ボディ電位がフローティング状態となっていてもよい。このようにすれば、スタンバイ時に、ボディ電位が、そのドレイン電圧付近まで変化することによって、アクセス時に、メモリセルを高速動作させることができる。 (4) In the semiconductor memory device of the present invention, the resistance-added transistor may have a body potential in a floating state. In this way, the body potential changes to near the drain voltage during standby, so that the memory cell can be operated at high speed during access.
(5)本発明の半導体記憶装置において、前記負荷トランジスタ及び前記駆動トランジスタは、ソースとボディとを接続するボディコンタクトを有していてもよい。このようにすれば、インバータを構成する各トランジスタのゲート容量を増大させることによって、記憶ノードに容量を付加することができる。すなわち、α線などの入射時において記憶ノードの電位を維持するためのループ時定数を増すことができる。 (5) In the semiconductor memory device of the present invention, the load transistor and the driving transistor may have a body contact that connects a source and a body. In this way, the capacity can be added to the storage node by increasing the gate capacity of each transistor constituting the inverter. That is, the loop time constant for maintaining the potential of the storage node at the time of incidence of α rays or the like can be increased.
(6)本発明の半導体記憶装置において、前記抵抗付加トランジスタは、ボディ内にソース及びドレインと導電型が同じ不純物が導入された不純物領域を有していてもよい。このようにすれば、抵抗付加トランジスタにおいてメモリセルの非アクセス時にソース−ドレイン間を導通させるための通電領域を確保することができる。この場合において、前記不純物領域は、前記ボディのチャネル形成領域あるいは前記ボディの底部(SOI基板の絶縁層付近)に設けることができる。 (6) In the semiconductor memory device of the present invention, the resistance addition transistor may have an impurity region in which impurities having the same conductivity type as the source and drain are introduced in the body. In this way, it is possible to secure a current-carrying region for conducting between the source and the drain when the memory cell is not accessed in the resistance-added transistor. In this case, the impurity region can be provided in the channel forming region of the body or the bottom of the body (near the insulating layer of the SOI substrate).
以下、本発明に好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態の半導体記憶装置であるSRAMメモリセル(以下、単にメモリセルという)の等価回路を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an equivalent circuit of an SRAM memory cell (hereinafter simply referred to as a memory cell) which is a semiconductor memory device of the present embodiment.
本実施の形態のメモリセルは、SOI基板を用いて形成された8個のMOSトランジスタによって構成される。p型(第2導電型)負荷トランジスタTP1、n型(第1導電型)抵抗付加トランジスタTD1、及びn型駆動トランジスタTN1で第1のCMOSインバータINV1が形成される。また、p型付加トランジスタTP2、n型抵抗付加トランジスタTD2、及びn型駆動トランジスタTN2で第2のCMOSインバータINV2が形成される。p型負荷トランジスタTP1,TP2は、ソースが高電位電源線VDD(電源電圧Vdd)に接続されている。n型駆動トランジスタTN1,TN2は、ソースが低電位電源線VSS(電源電圧Vss)に接続されている。第1,第2のCMOSインバータINV1,INV2は、記憶ノードN1,N2を介して入出力ノードが相互に接続されてフリップフロップを構成する。このフリップフロップはゲートがワード線WLに接続され、所定の選択電位によってオン/オフされる1対のn型転送トランジスタTN3,TN4によりビット線BL,反転ビット線/BLに接続される。また、第1,第2のCMOSインバータINV1,INV2は、それぞれの入出力ノードが記憶ノードN1,N2を介して相互に接続されていることにより、インバータラッチのループ保持動作により記憶ノードN1,N2の電位は相補的な関係となる。 The memory cell of this embodiment is composed of eight MOS transistors formed using an SOI substrate. The p-type (second conductivity type) load transistor TP1, the n-type (first conductivity type) resistance addition transistor TD1, and the n-type drive transistor TN1 form a first CMOS inverter INV1. The p-type additional transistor TP2, the n-type resistance addition transistor TD2, and the n-type drive transistor TN2 form a second CMOS inverter INV2. The sources of the p-type load transistors TP1 and TP2 are connected to the high potential power supply line VDD (power supply voltage Vdd). The sources of the n-type drive transistors TN1 and TN2 are connected to the low potential power supply line VSS (power supply voltage Vss). The first and second CMOS inverters INV1 and INV2 are connected to input / output nodes via storage nodes N1 and N2 to form a flip-flop. This flip-flop has a gate connected to the word line WL, and is connected to the bit line BL and the inverted bit line / BL by a pair of n-type transfer transistors TN3 and TN4 which are turned on / off by a predetermined selection potential. The first and second CMOS inverters INV1 and INV2 are connected to each other via the storage nodes N1 and N2, so that the storage nodes N1 and N2 are connected by the loop holding operation of the inverter latch. Are in a complementary relationship.
本実施の形態のメモリセルは、第1,第2のCMOSインバータINV1,INV2において、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2を設けることにより、α線などの入射時において記憶データの反転を防止している。n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2は、ゲート電圧が電圧Vssの場合に、ソース−ドレイン間が導通しているMOSトランジスタである。具体的には、ゲート電圧が低電位側の電源電圧Vssの場合に、ソース−ドレイン間に数十nA〜数μA程度の電流が流れるMOSトランジスタであればよい。また、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2は、ドレインが記憶ノードN1,N2に接続され、ソースがn型駆動トランジスタTN1,TN2に接続される。そして、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2は、ゲートがワード線WLに接続されることにより、メモリセルへのアクセス時にはソース−ドレイン間が低抵抗となって動作速度を保証し、非アクセス時にはソース−ドレイン間が高抵抗となってインバータラッチのループ時定数を従来のメモリセル構造に比べて増大させることができる。そして、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2は、記憶ノードN1,N2に対してn型駆動トランジスタTN1,TN2側に設けられるため、メモリセルの記憶動作において支配的であるn型駆動トランジスタTN1,TN2にα線などが入射した場合のノード電位の変化を効果的に遅らせることができる。またこの場合に、非アクセス時のn型抵抗付加トランジスタTD1,TD2のソース−ドレイン間の抵抗値は、ソフトエラー対策に十分なループ時定数の確保が可能であって、かつインバータラッチのループを確実に維持して、データ保持動作に望ましからぬ影響を与えることがない範囲(例えば、数十kΩ〜数十MΩ)で設定することができる。 In the memory cell of the present embodiment, the first and second CMOS inverters INV1 and INV2 are provided with n-type resistance addition transistors TD1 and TD2, thereby preventing inversion of stored data at the time of incidence of α rays or the like. Yes. The n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 are MOS transistors in which the source and the drain are conductive when the gate voltage is the voltage Vss. Specifically, it may be a MOS transistor in which a current of about several tens of nA to several μA flows between the source and drain when the gate voltage is the low-potential power supply voltage Vss. The n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 have drains connected to the storage nodes N1 and N2, and sources connected to the n-type drive transistors TN1 and TN2. The n-type resistance-added transistors TD1 and TD2 have a gate connected to the word line WL, so that the resistance between the source and the drain is low when accessing the memory cell, and the operation speed is guaranteed. The resistance between the drain and the drain becomes high, and the loop time constant of the inverter latch can be increased as compared with the conventional memory cell structure. Since the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 are provided on the n-type drive transistors TN1 and TN2 side with respect to the storage nodes N1 and N2, the n-type drive transistors TN1 and TN2 that are dominant in the storage operation of the memory cell. It is possible to effectively delay the change in node potential when α rays or the like are incident on. In this case, the resistance value between the source and drain of the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 at the time of non-access can secure a loop time constant sufficient for soft error countermeasures, and the loop of the inverter latch can be secured. It can be set within a range (eg, several tens of kΩ to several tens of MΩ) that is reliably maintained and does not undesirably affect the data holding operation.
次に、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2について図2(A)に示される断面図を用いてより詳細に説明する。n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2は、SOI基板を構成する絶縁膜10上に、p型半導体層からなるボディ11と、ボディ11の両側に設けられるn型半導体層からなるソース/ドレイン12とが形成されている。ボディ11の上には、ゲート絶縁膜13を介してポリシリコンなどからなるゲート14が形成されている。なお、各トランジスタは、STI16により素子分離されている。また、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2は、ボディ11のゲート絶縁膜13直下のチャネル形成領域にn型不純物が導入された不純物領域15が設けられている。不純物領域15は、図2(A)に示すように、ボディ11内のチャネルが形成される領域に設けられてもよいし、図2(B)に示すように、ボディの底部(SOI基板の絶縁膜10付近)に設けられてもよい。これにより、本実施の形態のメモリセルでは、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2において非アクセス時にソース−ドレイン間を導通させるための通電領域を確保することができる。
Next, the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 will be described in more detail with reference to the cross-sectional view shown in FIG. In the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2, a
また、抵抗付加トランジスタTD1,TD2は、SOI基板上に形成されることにより、図2(A)及び図2(B)に示すように、ボディ11の電位がフローティング状態となるフローティングボディ型のMOSトランジスタとなる。このように、抵抗付加トランジスタTD1,TD2としてフローティングボディ型のMOSトランジスタを採用すれば、スタンバイ時にボディ11の電位が、そのドレイン電圧付近まで変化することによって、アクセス時にn型駆動トランジスタTN1,TN2側へ電流を急峻に引き込むことができるためメモリセルを高速動作させることができる。
Further, the resistance addition transistors TD1 and TD2 are formed on the SOI substrate, and as shown in FIGS. 2A and 2B, the floating body type MOS in which the potential of the
なお、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2は、ソースとボディとを接続するボディコンタクトを有していてもよい。このようなボディコンタクトを設けた場合には、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2のボディ11の電位をスイッチング動作に関係なく安定化させることができる。このため、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2を設けることにより素子の駆動バランスを決めるn型駆動トランジスタTN1,TN2とn型転送トランジスタTN3,TN4との電流増幅率の比に与える影響を軽減することができる。
The n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 may have a body contact that connects the source and the body. When such a body contact is provided, the potential of the
また、本実施の形態のメモリセルは、第1,第2のCMOSインバータINV1,INV2において、p型負荷トランジスタTP1,TP2とn型駆動トランジスタTN1,TN2とは、ボディとソースが接続されたボディコンタクトを有することができる。このようにすれば、各トランジスタのゲート容量を増大させることによって、記憶ノードN1,N2に容量を付加することができる。すなわち、α線などの入射時において記憶ノードN1,N2の電位を維持するためのループ時定数を増すことができる。なお、この場合においてn型転送トランジスタTN3,TN4についてもボディを低電位電源線VSSに接続するボディコンタクトを有していることが望ましいが、n型転送トランジスタTN3,TN4のパスゲートリークやn型駆動トランジスタTN1,TN2との関係における電流増幅率比が問題とならない場合には、n型転送トランジスタTN3,TN4のボディがフローティング状態であってもよい。 Further, in the memory cell of the present embodiment, in the first and second CMOS inverters INV1 and INV2, the p-type load transistors TP1 and TP2 and the n-type drive transistors TN1 and TN2 have a body and a source connected to each other. You can have contacts. In this way, it is possible to add capacity to the storage nodes N1 and N2 by increasing the gate capacity of each transistor. That is, it is possible to increase the loop time constant for maintaining the potentials of storage nodes N1 and N2 at the time of incidence of α rays or the like. In this case, it is desirable that the n-type transfer transistors TN3 and TN4 also have a body contact that connects the body to the low-potential power supply line VSS. When the current amplification factor ratio in relation to the drive transistors TN1 and TN2 does not matter, the bodies of the n-type transfer transistors TN3 and TN4 may be in a floating state.
次に、図3を用いて本実施の形態のメモリセルにおけるソフトエラー対策の効果を説明する。 Next, the effect of the soft error countermeasure in the memory cell of this embodiment will be described with reference to FIG.
図3の実線は、α線が単発で入射した場合のメモリセル内の記憶ノードN1(あるいはN2)の電位変化を示している。ノード電位がHIGH(電圧Vdd)であったとき、α線などが単発でn型駆動トランジスタTN1(TN2)に入射すると、極めて短時間だけ、LOW(電圧Vss)に変化する。その後、発生した電荷は再結合などで急速に消えてゆくが、一旦ノード電位が逆転すると、メモリセルの記憶データが反転してしまうことがある。このような現象は、電源電圧が低電圧化するほど顕著になる。 The solid line in FIG. 3 shows the potential change of the storage node N1 (or N2) in the memory cell when the α ray is incident in a single shot. When the node potential is HIGH (voltage Vdd), when α rays or the like are incident on the n-type drive transistor TN1 (TN2) in a single shot, the voltage changes to LOW (voltage Vss) for a very short time. Thereafter, the generated charges disappear rapidly due to recombination or the like, but once the node potential is reversed, the data stored in the memory cell may be reversed. Such a phenomenon becomes more prominent as the power supply voltage is lowered.
しかし、本実施の形態のメモリセルでは、非アクセス時にデータ保持動作が行われている場合に、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2が高抵抗である。このため、図3の破線で示すように、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2のソース−ドレイン間抵抗によってインバータラッチのループ時定数を増大させて、α線などの入射時に記憶ノードN1,N2のノード電位が低電位側の電源電圧Vss側に変化する時間を遅らせることができる。すなわち、記憶データの反転を効果的に防止することができる。 However, in the memory cell of the present embodiment, the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 have high resistance when the data holding operation is performed at the time of non-access. Therefore, as shown by the broken line in FIG. 3, the loop time constant of the inverter latch is increased by the source-drain resistance of the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2, and the storage nodes N1 and N2 are The time for the node potential to change to the power supply voltage Vss side on the low potential side can be delayed. That is, it is possible to effectively prevent the stored data from being inverted.
また、本実施の形態のメモリセルによれば、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2は、ゲートがワード線WLに接続されているため、メモリセルへのアクセス時には低抵抗となり、非アクセス時には、アクセス時に比べて高抵抗となる。また、n型抵抗付加トランジスタTD1,TD2は、ゲート電圧が低電位側の電源電圧Vssの場合に(メモリセルの非アクセス時に)ソース−ドレイン間が導通しているため、メモリセルを構成するインバータラッチのループを切断することがない。従って、本実施の形態のメモリセルによれば、非アクセス時に高抵抗となるn型抵抗付加トランジスタTD1,TD2を設けているにも関わらず、データ保持動作を確実に担保することができる。さらに、本実施の形態のメモリセルでは、アクセス時においてワード線WLからのセル選択信号の印加によりn型抵抗付加トランジスタTD1,TD2のソース−ドレイン間は、非アクセス時に比べて大幅に低抵抗状態となるため、書き込み/読み出し動作の速度が低下することはない。また、本実施の形態のメモリセルでは、n型駆動トランジスタTN1,TN2とn型抵抗付加トランジスタTD1,TD2とがスタック構成となることにより、配線量の増大を抑えてレイアウト設計の自由度も確保することができる。 Further, according to the memory cell of the present embodiment, since the gates of the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 are connected to the word line WL, the resistance is low when accessing the memory cell, and the access is performed when not accessing. High resistance compared to sometimes. The n-type resistance-added transistors TD1 and TD2 are connected to each other between the source and the drain when the gate voltage is the low-potential power supply voltage Vss (when the memory cell is not accessed). Does not break the latch loop. Therefore, according to the memory cell of the present embodiment, the data holding operation can be surely ensured despite the provision of the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 that have high resistance when not accessed. Further, in the memory cell according to the present embodiment, the resistance between the source and drain of the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 is significantly lower than that in the non-access state due to the application of the cell selection signal from the word line WL during access. Therefore, the speed of the write / read operation does not decrease. Further, in the memory cell of the present embodiment, the n-type drive transistors TN1 and TN2 and the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 have a stack configuration, thereby suppressing an increase in the amount of wiring and ensuring flexibility in layout design. can do.
また、本実施の形態のメモリセルでは、記憶ノードN1,N2に対してn型駆動トランジスタTN1,TN2側にn型抵抗付加トランジスタTD1,TD2を設けることにより、インバータラッチのループ時定数の増大を図ったが、図4に示すように、記憶ノードN1,N2に対してp型負荷トランジスタTP1,TP2側にゲートが反転ワード線/WLに接続されるp型抵抗付加トランジスタTD11,TD12を設ける構成を採用してもよい。この場合、p型負荷トランジスタTP1,TP2にα線などが入射した場合のノード電位の変化を効果的に遅らせることができる。またこの場合において、反転ワード線/WLには、ワード線WLの選択電位と論理反転した電位の電圧信号が供給される。また、反転ワード線/WLの電位は、高電位側の電源電圧Vddに固定されていてもよい。そして、p型抵抗付加トランジスタTD11,TD12は、ゲート電圧が高電位側の電源電圧Vdd時においてソース−ドレイン間が導通していることが必要である。その他の特性については、図1に示したn型抵抗付加トランジスタTD1,TD2と同様とすることができる。従って、このメモリセルにおいても図1に示したメモリセルの場合と同様のソフトエラー対策効果を得ることができる。さらに、記憶ノードN1,N2に対してp型負荷トランジスタ側にp型抵抗付加トランジスタTD11,TD12を設けているため、素子の駆動バランスを決める転送トランジスタと駆動トランジスタとの電流増幅率の比に影響を与えることなく、メモリセルにα線などが入射した際の記憶データの反転を防止する対策を施すことができる。 In the memory cell of the present embodiment, the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 are provided on the n-type drive transistors TN1 and TN2 side with respect to the storage nodes N1 and N2, thereby increasing the loop time constant of the inverter latch. As shown in FIG. 4, p-type resistance addition transistors TD11 and TD12 whose gates are connected to the inverted word line / WL are provided on the p-type load transistors TP1 and TP2 side with respect to the storage nodes N1 and N2. May be adopted. In this case, it is possible to effectively delay the change in node potential when α rays or the like enter the p-type load transistors TP1 and TP2. In this case, the inverted word line / WL is supplied with a voltage signal having a potential logically inverted from the selection potential of the word line WL. Further, the potential of the inverted word line / WL may be fixed to the power supply voltage Vdd on the high potential side. The p-type resistance addition transistors TD11 and TD12 are required to be electrically connected between the source and the drain when the gate voltage is the power supply voltage Vdd on the high potential side. Other characteristics can be the same as those of the n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 shown in FIG. Therefore, in this memory cell, the same soft error countermeasure effect as that in the memory cell shown in FIG. 1 can be obtained. Further, since the p-type resistance addition transistors TD11 and TD12 are provided on the p-type load transistor side with respect to the storage nodes N1 and N2, the ratio of the current amplification factor between the transfer transistor and the drive transistor that determines the drive balance of the elements is affected. Therefore, it is possible to take measures to prevent inversion of stored data when α rays or the like enter the memory cell.
また、本実施の形態の変形態様として、図5に示すように、記憶ノードN1,N2に対してp型負荷トランジスタTP1,TP2側にp型抵抗付加トランジスタTD11,TD12を設けるとともに、記憶ノードN1,N2に対してn型駆動トランジスタTN1,TN2側にn型抵抗付加トランジスタTD1,TD2を設ける構成を採用することもできる。このように、記憶ノードN1,N2に対してn型駆動トランジスタTN1,TN2側とp型負荷トランジスタTP1,TP2側の双方に抵抗付加トランジスタTD1,TD2,TD11,TD12を設けることによって、p型負荷トランジスタTP1,TP2及びn型駆動トランジスタTN1,TN2のいずれにα線などが入射しても記憶データの反転を確実に防止することができるようになる。 As a modification of the present embodiment, as shown in FIG. 5, p-type resistance addition transistors TD11 and TD12 are provided on the p-type load transistors TP1 and TP2 side with respect to the storage nodes N1 and N2, and the storage node N1 is provided. , N2 may be configured such that n-type resistance addition transistors TD1 and TD2 are provided on the n-type drive transistors TN1 and TN2 side. As described above, by providing the resistance addition transistors TD1, TD2, TD11, and TD12 on both the n-type drive transistors TN1 and TN2 side and the p-type load transistors TP1 and TP2 side with respect to the storage nodes N1 and N2, a p-type load is provided. Even if α rays or the like are incident on any of the transistors TP1 and TP2 and the n-type drive transistors TN1 and TN2, the inversion of stored data can be reliably prevented.
以上に本発明に好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述したものに限られず、発明の要旨の範囲内で種々の変形態様により実施することができる。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the invention.
TP1,TP2 p型負荷トランジスタ、TN1,TN2 n型駆動トランジスタ、TN3,TN4 n型転送トランジスタ、TD1,TD2 n型抵抗付加トランジスタ、INV1 第1のCMOSインバータ、INV2 第2のCMOSインバータ TP1, TP2 p-type load transistor, TN1, TN2 n-type drive transistor, TN3, TN4 n-type transfer transistor, TD1, TD2 n-type resistance addition transistor, INV1 first CMOS inverter, INV2 second CMOS inverter
Claims (8)
前記インバータは、
ソースが高電位電源線に接続される第2導電型の負荷トランジスタと、
ソースが低電位電源線に接続される第1導電型の駆動トランジスタと、
ソース及びドレインが前記記憶ノードと前記駆動トランジスタのドレインとの間に接続され、ゲートが前記ワード線に接続される第1導電型の抵抗付加トランジスタと、
を含み、
前記第1導電型の抵抗付加トランジスタは、ゲート電圧が前記低電位電源線に供給される所定の電源電圧の場合にソース−ドレイン間が導通している、半導体記憶装置。 A pair of inverters connected to each other via a pair of storage nodes, a pair of first inverters whose sources and drains are connected between the storage nodes of the inverter and the bit lines, and whose gates are connected to the word lines A semiconductor memory device in which a memory cell including a transfer transistor of one conductivity type is formed on an SOI (Silicon On Insulator) substrate,
The inverter is
A second conductivity type load transistor whose source is connected to the high potential power supply line;
A first conductivity type driving transistor whose source is connected to the low-potential power line;
A first conductivity type resistance-added transistor having a source and a drain connected between the storage node and the drain of the driving transistor, and a gate connected to the word line;
Including
The first conductivity type resistance-added transistor is a semiconductor memory device in which a source and a drain are conductive when a gate voltage is a predetermined power supply voltage supplied to the low potential power supply line.
前記インバータは、
ソースが高電位電源線に接続される第2導電型の負荷トランジスタと、
ソースが低電位電源線に接続される第1導電型の駆動トランジスタと、
ソース及びドレインが前記負荷トランジスタのドレインと前記記憶ノードとの間に接続され、ゲートが前記第1のワード線と異なる第2のワード線に接続される第2導電型の抵抗付加トランジスタと、
を含み、
前記第2導電型の抵抗付加トランジスタは、ゲート電圧が前記高電位電源線に供給される所定の電源電圧の場合にソース−ドレイン間が導通している、半導体記憶装置。 A pair of inverters connected to each other via a pair of storage nodes, a pair of inverters having a source and a drain connected between the storage node and the bit line, and a gate connected to a first word line A semiconductor memory device in which a memory cell including a transfer transistor of a first conductivity type is formed on an SOI (Silicon On Insulator) substrate,
The inverter is
A second conductivity type load transistor whose source is connected to the high potential power supply line;
A first conductivity type driving transistor whose source is connected to the low-potential power line;
A resistance addition transistor of a second conductivity type having a source and a drain connected between the drain of the load transistor and the storage node, and a gate connected to a second word line different from the first word line;
Including
The second conductivity type resistance-added transistor is a semiconductor memory device in which a source and a drain are conductive when a gate voltage is a predetermined power supply voltage supplied to the high potential power supply line.
前記インバータは、
ソースが高電位電源線に接続される第2導電型の負荷トランジスタと、
ソースが低電位電源線に接続される第1導電型の駆動トランジスタと、
ソース及びドレインが前記記憶ノードと前記駆動トランジスタのドレインとの間に接続され、ゲートが前記第1のワード線に接続される第1導電型の抵抗付加トランジスタと、
ソース及びドレインが前記負荷トランジスタのドレインと前記記憶ノードとの間に接続され、ゲートが前記第1のワード線と異なる第2のワード線に接続される第2導電型の抵抗付加トランジスタと、
を含み、
前記第1導電型の抵抗付加トランジスタは、ゲート電圧が前記低電位電源線に供給される所定の電源電圧の場合にソース−ドレイン間が導通しており、
前記第2導電型の抵抗付加トランジスタは、ゲート電圧が前記高電位電源線に供給される所定の電源電圧の場合にソース−ドレイン間が導通している、半導体記憶装置。 A pair of inverters connected to each other via a pair of storage nodes, a pair of inverters having a source and a drain connected between the storage node and the bit line, and a gate connected to a first word line A semiconductor memory device in which a memory cell including a transfer transistor of a first conductivity type is formed on an SOI (Silicon On Insulator) substrate,
The inverter is
A second conductivity type load transistor whose source is connected to the high potential power supply line;
A first conductivity type driving transistor whose source is connected to the low-potential power line;
A resistance addition transistor of a first conductivity type having a source and a drain connected between the storage node and a drain of the driving transistor, and a gate connected to the first word line;
A resistance addition transistor of a second conductivity type having a source and a drain connected between the drain of the load transistor and the storage node, and a gate connected to a second word line different from the first word line;
Including
The resistance addition transistor of the first conductivity type is conductive between a source and a drain when a gate voltage is a predetermined power supply voltage supplied to the low potential power supply line,
The second conductivity type resistance-added transistor is a semiconductor memory device in which a source and a drain are conductive when a gate voltage is a predetermined power supply voltage supplied to the high potential power supply line.
前記抵抗付加トランジスタは、ボディ電位がフローティング状態となっている、半導体記憶装置。 In any one of Claims 1-3,
The resistance addition transistor is a semiconductor memory device in which a body potential is in a floating state.
前記負荷トランジスタ及び前記駆動トランジスタは、ソースとボディとを接続するボディコンタクトを有する、半導体記憶装置。 In any one of Claims 1-4,
The load transistor and the drive transistor have a body contact that connects a source and a body.
前記抵抗付加トランジスタは、ボディ内にソース及びドレインと導電型が同じ不純物が導入された不純物領域を有する、半導体記憶装置。 In any one of Claims 1-5,
The resistance-added transistor is a semiconductor memory device having an impurity region in which an impurity having the same conductivity type as the source and drain is introduced in the body.
前記不純物領域は、前記ボディのチャネル形成領域に設けられている、半導体記憶装置。 In claim 6,
The semiconductor memory device, wherein the impurity region is provided in a channel formation region of the body.
前記不純物領域は、前記ボディの底部に設けられている、半導体記憶装置。 In claim 6,
The semiconductor memory device, wherein the impurity region is provided at a bottom portion of the body.
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