DE19727262B4 - Halbleiterspeichervorrichtung mit über Leckdetektionsmittel gesteuerter Substratspannungserzeugungsschaltung - Google Patents

Halbleiterspeichervorrichtung mit über Leckdetektionsmittel gesteuerter Substratspannungserzeugungsschaltung Download PDF

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Abstract

Halbleiterspeichervorrichtung, mit
einer Speicherzelle, die auf einem Halbleitersubstrat (1a) ausgebildet ist, und
einer Substratspannungssteuerschaltung (100, 101, 103, 200; 101, 104, 300, 200), die eine erste Dummy-Speicherzelle (A10, A11, A12, A13), die auf dem Halbleitersubstrat in derselben Weise wie die Speicherzelle ausgebildet ist,
ein erstes Leckdetektionsmittel (100, 101, 102, 103) zum, Detektieren einer Leckage von der Dummy-Speicherzelle und zum Erzeugen eine Steuersignals (MC, MC'') , das den Betrag der Leckage darstellt, und
ein Substratspannungserzeugungsmittel (200; 300, 200) zum Steuern einer Substratspannung (VBB), die an das Halbleitersubstrat angelegt ist, zum Reduzieren des Betrages der Leckage von der Speicherzelle in Abhängigkeit vom ersten Steursignal (MC, MC'') aufweist

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterspeichervorrichtung.
  • Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine dynamische Speichervorrichtung mit wahlfreiem Zugriff, die Speicherauffrischbetriebsabläufe benötigt.
  • Bei einer dynamischen Speichervorrichtung mit wahlfreiem Zugriff (DRAM) als eine Art von Halbleiterspeichervorrichtung leckt eine elektrische Signalladung, die in einer der Elektroden eines MOS-Transistors, der als Speicherzelle verwendet wird, gespeichert ist, mit dem Lauf der Zeit, d.h. fließt im Lauf der Zeit durch einen Leckstrom ab. Es ist daher notwendig, die elektrische Signalladung zu regenerieren, das heißt einen Auffrischbetrieb auszuführen. Während eines Auffrischbetriebes kann ein Betrieb zum Schreiben oder Lesen eines Signals nicht ausgeführt werden. Es ist daher wünschenswert, einen langen Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgend benötigten Auffrischbetriebsabläufen zu haben. Anders gesagt, es ist wünschenswert, nur einen kleinen Betrag des Leckstroms der gespeicherten elektrischen Signalladung zu haben.
  • Bei dem herkömmlichen DRAM und anderen Halbleiterspeichervorrichtungen, die Auffrischbetriebsabläufe benötigen, variiert die Haltezeit der elektrischen Signalladung von Vorrichtung zu Vorrichtung aufgrund von, neben anderen Gründen, Variationen in den Parametern des Vorrichtungsherstellungsprozesses. In einigen Fällen kann die elektrische Signalladung wahrscheinlich nicht so lange gesichert bzw. gehalten werden, wie die vorgeschriebene Haltezeit für eine Vorrichtung ist, so daß der Auffrischbetrieb für die Vorrichtung nicht effektiv ist. Eine solche Vorrichtung wird unweigerlich als nicht effektiv betrachtet. In einem solchen Fall wird leicht das gesamte Los als nicht effektiv betrachtet, was zu einer niedrigen Ausbeute (bei der Herstellung) führt.
  • 11 ist eine Darstellung, die einen Querschnitt eines Aufbaues eines MOS-Transistors, der eine Speicherzelle eines DRAM bildet, zeigt. In der Figur sind ebenfalls Bestimmungen bzw. Richtungen gezeigt, in die die elektrische Ladung aus der Speicherzelle leckt bzw. durch den Leckstrom abfließt.
  • Wie in 11 gezeigt ist, sind n+-Typ Bereiche 2 bis 5 als eine Source oder ein Drain in einem p-Typ Halbleitersubstrat 1 ausgebildet. Eine Elementtrennungsisolierschicht (eine Oxidschicht) 6 von zum Beispiel dem LOCOS-Typ ist auf dem p-Typ Halbleitersubstrat 1 ausgebildet. Eine Gateisolierschicht (eine Oxidschicht) 7 ist auf der Oberfläche des p-Typ Halbleitersubstrates 1 ausgebildet. Jeweilige Gateelektroden 8 bis 10 sind auf der Gateisolierschicht 7 ausgebildet und dienen als eine Wortleitung. Jeweilige Speicherknoten 11 und 12 sind jeweils als eine der Elektroden eines Kondensators zum Sammeln einer elektrischen Ladung ausgebildet. Des weiteren ist eine Zwischenschicht-Oxidschicht 13 auf der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrates ausgebildet. Bei dem in 11 gezeigten Beispiel ist die Speicherzelle auf dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß eine Spei cherzelle ebenso auf einem Wannenbereich in dem Halbleitersubstrat ausgebildet sein kann. Zum Zwecke der Erläuterung, die folgt, ist die in 11 gezeigte Speicherzelle, die auf dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet ist, repräsentativ. Es sollte ebenfalls bemerkt werden, daß die Strukturabschnitte der Speicherzelle, die andere als die in 11 gezeigten Abschnitte sind, sich nicht direkt auf die folgende Beschreibung beziehen und daher in 11 zur Vereinfachung weggelassen sind.
  • In einer Speicherzelle mit einer solchen Struktur wird Information als elektrische Ladung in den Speicherknoten 11 und 12, die mit den n+-Bereichen 3 bzw. 4 verbunden sind, gespeichert. Jedoch leckt die elektrische Ladung mit dem Lauf der Zeit. Zu Beginn wird eine Betrachtung des Leckstroms der elektrischen Ladung, die in dem n+-Bereich 3 gespeichert ist, gegeben. An erster Stelle leckt die elektrische Ladung aus dem n+-Bereich 3 in einer Richtung, die durch den Pfeil ➀ angezeigt ist, bezüglich des p-Typ Substrates 1, an das eine Substratspannung VBB angelegt ist. Zusätzlich wird ebenfalls ein Leckstrom in einer Richtung erhalten, durch einen Pfeil ➁ angezeigt ist. In diesem Fall leckt die elektrische Ladung von dem n+-Bereich 3 zu dem n+-Bereich 2 durch einen Substratabschnitt unter der Gateelektrode 8. Des weiteren wird außerdem ein Leckstrom in einer Richtung erhalten, die durch einen Pfeil ➂ angezeigt ist. In diesem Fall leckt die elektrische Ladung von dem n+-Bereich 3 zu dem benachbarten n+-Bereich 4 durch einen Substratabschnitt unter dem Elementtrennungsbereich 6, der durch eine LOCOS-Oxidschicht ausgebildet ist. Auf diese Art und Weise wird die angesammelte elektrische Ladung aufgrund von Lecks bzw. Leckströmen in drei Typen von Leckmodi verloren. Darum muß der Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Auffrischbetriebsabläufen verkürzt werden, um zu verhindern, daß sich die Wirksamkeit der Auffrischbetriebsabläufe vermindert.
  • Aus der US 5 272 676 ist eine Halbleiterspeichßrvorrichtung bekannt, die einen RAM und Dummy-Zellen aufweist, bei der ein Selbstauffrischungszeitablauf unter Verwendung der Dummy-Zellen bestimmt wird und bei der eine Substratspannunq abhängig von Fluktuationen der Versorgungsspannung gesteuert werden kann.
  • Die EP 0 267 052 A2 offenbart Dummy-Speicherzellen zur Bestimmung der Ausgabe eines Selbstauffrischungssigttals.
  • Um die oben beschriebenen Probleme, die mit der herkömmlichen Halbleiterspeichervorrichtung verbunden sind, zu lösen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiterspeichervorrichtung anzugeben, die zum Erhalten der Wirksamkeit der Auffrischbetriebsabläufe in der Lage ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Bei der Halbleiterspeichervorrichtung wird der Betrag des Leckstromes aus der Speicherzelle durch Steuern des Pegels der Substratspannung VBB vermindert und eine hohe Ausbeute wird bei der Herstellung erhalten.
  • Entsprechend eines Aspektes der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleiterspeichervorrichtung eine Speicherzelle, die auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist. Eine Dummy-Speicherzelle ist auf dem Halbleitersubstrat in derselben Weise wie die Speicherzelle ausgebildet ist. Ein Leckdetektionsmittel, das in der Halbleitervorrichtung enthalten ist, detektiert eine Leckage von der Dummy-Speicherzelle und erzeugt ein Ausgabesignal, das den Betrag der Leckage darstellt. Ein Substratvorspannungserzeugungsmittel, das in der Halbleitervorrichtung enthalten ist, steuert eine Substratspannung, die an das Halbleitersubstrat angelegt ist, derart, daß der Betrag der Leckage aus der Speicherzelle in Übereinstimmung mit dem Ausgabesignal, das dem Substratspannungserzeugungsmittel durch das Leckdetektionsmittel zugeführt wird, reduziert wird.
  • Bei einem anderen Aspekt der Halbleiterspeichervorrichtung wird die Substratspannung durch das durch das Leckdetektionsmittel erzeugte Ausgabesignal zu einem flacheren Pegel gesteuert.
  • Bei einem anderen Aspekt der Halbleiterspeichervorrichtung weist die Dummy-Speicherzelle einen MOS-Transistor, der auf einem Substratabschnitt für die Dummy-Speicherzelle ausgebildet ist, auf, und eine Leckage zwischen einem Drain des MOS-Transistors und dem Substratabschnitt wird detektiert.
  • Bei einem anderen Aspekt der Halbleiterspeichervorrichtung wird die Substratspannung durch das durch das Leckdetektionsmittel erzeugte Ausgabesignal zu einem tieferen Pegel gesteuert.
  • Bei einem anderen Aspekt der Halbleiterspeichervorrichtung weist die Dummy-Speicherzelle einen MOS-Transistor, der auf einem Substratabschnitt für die Dummy-Speicherzelle ausgebildet ist, auf, und eine Leckage zwischen einem Drain und einer Source des MOS-Transistors wird detektiert.
  • Bei einem anderen Aspekt der Halbleiterspeichervorrichtung ist eine Gateisolierschicht der Dummy-Speicherzelle als eine Elementtrennungsisolierschicht der Speicherzelle ausgebildet.
  • Entsprechend eines anderen Aspektes weist eine Halbleiterspeichervorrichtung Speicherzellen, die auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet sind, auf. Mindestens zwei Dummy-Speicherzellen sind auf dem Halbleitersubstrat in derselben Weise wie die Speicherzellen ausgebildet. Mindestens zwei Leckdetektionsmittel, die mit den Dummy-Speicherzellen verbunden sind, detektieren jeweils eine Leckage aus der entsprechenden Dummy-Speicherzelle und erzeugen ein Ausgabesignal, das den Betrag der Leckage darstellt. Ein Vergleichsmittel vergleicht die Ausgabesignale, die durch die Leckdetektionsmittel erzeugt werden, miteinander und erzeugt ein Vergleichsausgabesignal. Des weiteren steuert ein Substratspannungserzeugungsmittel eine Substratspannung, die an das Halbleitersubstrat angelegt wird, derart, daß der Betrag der Leckage aus den Speicherzellen in Übereinstimmung mit dem Vergleichsausgabesignal, das der Substratspannungserzeugungs schaltung durch das Vergleichsmittel zugeführt wird, reduziert wird.
  • In einem anderen Aspekt der Halbleiterspeichervorrichtung weisen die Dummy-Speicherzellen jeweils einen MOS-Transistor, der auf einem Substratabschnitt für die Dummy-Speicherzelle ausgebildet ist, auf, und eine Leckage zwischen einem Drain des MOS-Transistors und dem Substratabschnitt wird durch eines der Leckdetektionsmittel detektiert, während eine Leckage zwischen dem Drain und einer Source des MOS-Transistors durch das andere Leckdetektionsmittel detektiert wird.
  • Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Figuren. Von den Figuren zeigen:
  • 1 ein Schaltbild, das einen Aufbau eines Leckdetektionsmittels oder eines Speicherzellenleckmonitors zum Detektieren eines Leckstroms von elektrischer Ladung aus einer Speicherzelle in einer Halbleiterspeichervorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 eine Querschnittsansicht, die eine Verbindung einer Dummy-Speicherzelle in der in 1 gezeigten Schaltung zeigt;
  • 3 ein Schaltbild, das den Aufbau einer Substratspannungserzeugungsschaltung zum Erzeugen einer Substratspannung in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal, das dieser durch den in 1 gezeigten Speicherzellenleckmonitor zugeführt wird, zeigt;
  • 4 eine Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer Dummy-Speicherzelle zeigt, die zum Detektieren eines Leckstromes verwendet wird, der von dem n+-Drainbereich zu dem p-Typ Substrat fließt;
  • 5 eine Darstellung, die den Querschnitt und die Verbindung des MOS-Transistors in der Dummy-Speicherzelle, die in 4 gezeigt ist, zeigt;
  • 6 eine Darstellung, die einen Speicherzellenleckmonitor zum Detektieren eines Leckstromes zeigt, der von dem n+-Drainbereich zu dem n+-Sourcebereich fließt;
  • 7 eine Darstellung, die den Querschnitt und die Verbindung des MOS-Transistors in der Dummy-Speicherzelle, die in 6 gezeigt ist, zeigt;
  • 8 eine Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer Dummy-Speicherzelle zeigt, die zum Detektieren des Leckstromes verwendet wird, der von dem n+-Bereich zu dem benachbarten n+-Bereich durch einen Abschnitt unter einer Elementtrennungsschicht fließt;
  • 9 eine Darstellung, die den Querschnitt und die Verbindung des MOS-Transistors der Dummy-Speicherzelle, die in 8 gezeigt ist, zeigt;
  • 10 eine Darstellung, die eine Speicherzellenleckmonitor in einer Halbleiterspeichervorrichtung entsprechend einer abermals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • 11 eine Darstellung, die einen Querschnitt eines Aufbaues eines MOS-Transistors zeigt, der eine Speicherzelle eines DRAM bildet.
  • Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, die die Ausführungsformen zeigen, noch verständlicher.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist ein Schaltbild, das einen Aufbau eines Leckdetektionsmittels oder eines Speicherzellenleckmonitors zum Detektieren einer Leckage (Leckstrom) von elektrischer Ladung aus einer Speicherzelle in einer Halbleiterspeichervorrichtung entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist eine Querschnittsdarstellung, die eine Verbindung einer Speicherzelle in der in 1 gezeigten Schaltung zeigt. 3 ist ein Schaltbild, das den Aufbau einer Substratspannungserzeugungsschaltung zum Erzeugen einer Substratspannung in Übereinstimmung mit einem Ausgangssignal, das dieser von dem in 1 gezeigten Speicherzellenleckmonitor zugeführt wird, zeigt. Die Halbleiterspeichervorrichtung, die durch die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, bei der diese Schaltungen auf einem Halbleitersubstrat zusammen mit Speicherzellen ausgebildet sind, reduziert den Betrag einer Leckage (eines Leckstroms) von elektrischer Ladung aus jeder der Speicherzellen durch Steuerung des elektrischen Potentials des Halbleitersubstrats.
  • Zuerst wird der Aufbau des Speicherzellenleckmonitors 100, der in 1 gezeigt ist, erläutert. Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Dummy-Speicherzelle A10 zur Speicherzellenleckstromüberwachung einen MOS-Transistor N10 auf. Die Dummy-Speicherzelle A10 ist so entworfen bzw. aufgebaut, daß sie denselben Aufbau wie die Speicherzelle (des Speicherzellenfeldes) aufweist. Der Speicherzellenleckmonitor 100 weist weiterhin n-Typ MOS-Transistoren N2 und N3 und p-Typ MOS-Transistoren P1 bis P5 auf. Ein Lastwiderstand R ist mit dem Ausgabetransistor P5 verbunden, und ein Ausgabesignal MC wird von der Sourceelektrode des Ausgabetransistors P5 erzeugt. Eine Stromversorgungsspannung VCC mit einem typischen Wert von 3,3 V gegenüber dem Massepotential des Masseanschluß GND wird zugeführt. Wie in 2 gezeigt ist, ist eine Substratspannung VBB von normalerweise -2 V an das Halbleitersubstrat 1a angelegt. Bei einem solchen Schaltungsaufbau variiert der Pegel des Ausgabesignals MC, um den ermittelten Betrag des Leckstromes der elektrischen Ladung aus der Dummy-Speicherzelle A10 darzustellen. Es sollte bemerkt werden, daß, da der Betrag des Leckstromes der elektrischen Ladung von dem MOS-Transistor N10 der Dummy-Speicherzelle A10 klein ist, einige Tausend solcher MOS-Transistoren parallel geschaltet sind, um die Detektions- bzw. Ermittlungsgenauigkeit anzuheben. Zum Zwecke der Vereinfachung ist jedoch nur ein MOS-Transistor in 1 gezeigt.
  • Als nächstes zeigt 2 eine Querschnittsstruktur und eine Verbindung des MOS-Transistor N10 der Dummy-Speicherzelle A10, die in 1 gezeigt sind. Der MOS-Transistor N10 wird in derselben Weise wie eine Speicherzelle ausgebildet, um die Speicherzelle zu simulieren.
  • Wie in 2 gezeigt ist, die Dummy-Zelle A10 ist auf einem Substrat 1a, präziser auf einem p-Typ Halbleitersubstrat 1a ausgebildet. Die Dummy-Zelle A10 weist n+-Bereiche 2 bis 4, die als eine Source oder ein Drain verwendet werden, auf. Eine Ele menttrennschicht 6 aus einer Oxidschicht vom LOCOS-Typ ist auf dem Halbleitersubstrat 1a ausgebildet. Eine Gateisolierschicht 7 aus einer Oxidschicht ist auf der Oberfläche des Halbleitersubstrates 1a ausgebildet. Gateelektroden 8 und 9 sind auf der Gateisolierschicht 7 ausgebildet und dienen entsprechend als Wortleitungen. Eine Zwischenschicht-Oxidschicht 13 ist zum Bedecken der gesamten Oberfläche des Halbleitersubstrates 1a ausgebildet. Obwohl die Dummy-Zelle A10 bei dem in den 1 bis 3 gezeigten Beispiel auf dem Halbleitersubstrat 1a ausgebildet ist, sollte bemerkt werden, daß die Dummy-Zelle ebenso auf einem Wannenbereich in dem Halbleitersubstrat 1a ausgebildet sein kann. Bei der nachfolgenden Erläuterung ist die auf dem Halbleitersubstrat 1a ausgebildete Dummy-Speicherzelle repräsentativ für solche Variationen. Es sollte ebenfalls bemerkt werden, daß die strukturellen Abschnitte der Speicherzelle, die andere als die in 2 gezeigten Abschnitte sind, nicht direkt mit der nachfolgenden Beschreibung verbunden sind. Darum werden diese Abschnitte in 2 zur Vereinfachung weggelassen.
  • Wie in 2 gezeigt ist, bei dem MOS-Transistor N10 der Dummy-Speicherzelle A10 sind der n+-Sourcebereich 2 und das Gate 8 mit Masse verbunden, während die Substratspannung VBB an das p-Typ Halbleitersubstrat 1a der Dummy-Speicherzelle A10 angelegt ist. In einem solchen Zustand kann elektrische Ladung aus dem Drain 3 in den Richtungen, die durch die Pfeile 1 , 2 und 3 angezeigt sind, lecken.
  • Als nächstes wird der Betrieb des in 1 gezeigten Speicherzellenleckmonitor 100 erläutert. In 1, das Gate 8 des n-Kanal-MOS-Transistors N10 der Dummy-Speicherzelle A10 ist mit Masse GND verbunden, so daß der Transistor N10 nicht angeschaltet wird. Falls angenommen wird, daß, zu diesem Zeitpunkt, kein Leckstrom von elektrischer Ladung aus dem Drain 3, das als eine Elektrode zur Speicherung elektrischer Ladung verwendet wird, vorhanden ist, wird kein Strom in dem n-Kanal-MOS-Transistor N10 der Dummy-Speicherzelle A10 fließen. Als ein Ergebnis ist der Knoten B auf einer Schwellspannung VtP1 des p-Kanal-MOS-Transistors P1 stabilisiert.
  • Falls die Schwellspannung des p-Kanal-MOS-Transistor P2 auf denselben Wert wie diejenige des p-Kanal-MOS-Transistors P1 eingestellt ist, ist der p-Kanal-MOS-Transistor P2 ebenfalls in einem ausgeschalteten Zustand. Derart wird einem Knoten C keine Versorgungsspannung zugeführt. Als ein Ergebnis sind die n-Kanal-MOS-Transistoren N2 und N3 ebenfalls abgeschaltet. Da der n-Kanal-MOS-Transistor N3 in einem abgeschalteten Zustand ist, ist ein Knoten D auf einer Schwellspannung VtP3 des p-Kanal-MOS-Transistor P3 stabilisiert. Falls die Schwellspannung des p-Kanal-MOS-Transistor P4 auf denselben Wert wie diejenige des p-Kanal-MOS-Transistor P3 eingestellt ist, ist der p-Kanal-MOS-Transistor P4 ebenfalls in einem abgeschalteten Zustand, was einen Knoten E auf das elektrische Potential der Masse GND setzt. Als ein Ergebnis wird der p-Kanal-MOS-Transistor P5 angeschaltet, der das Signal MC auf einem fixierten elektrischen Potential bzw. Pegel ausgibt.
  • Falls es einen Leckstrom in der Dummy-Speicherzelle A10, die in 1 gezeigt ist, gibt, fließt ein ähnlicher bzw. der gleiche Strom ebenfalls in dem n-Kanal-MOS-Transistor N2, da die in
  • 1 gezeigte Schaltung eine Stromspiegelstruktur bildet. Zusätzlich, da ein Strom ebenfalls in dem n-Kanal-MOS-Transistor N3 fließt, fällt das Niveau bzw. der Pegel an dem Knoten D, was verursacht, daß der p-Kanal-MOS-Transistor P4 in einen angeschalteten Zustand eintritt, in dem das Niveau bzw. der Pegel des Knotens E ansteigt. Dementsprechend geht der p-Kanal-MOS-Transistor P5 von einem starken AN-Zustand in einen schwachen AN-Zustand. Als ein Ergebnis fällt der Pegel des Ausgangssignals MC in einem gewissen Ausmaß ab. Auf diese Art und Weise wird ein Ausgabesignal MC erhalten, das von dem Betrag des Leckstroms, der in der Dummy-Speicherzelle A10 auftritt, abhängig ist.
  • 3 ist eine Darstellung, die den Aufbau der Substratspannungserzeugungsschaltung 200 zeigt. Wie in 3 gezeigt ist, ein Ringoszillator 21 weist Inverter I1, I2 ..., und In auf, und eine Glättungsschaltung 22 weist einen Kondensator C und Transistoren T1 und T2 auf. Ein Eingabepulssignal ϕ wird dem Ringoszillator 21 zugeführt. Das Ausgabesignal MC, das durch den Speicherzellenleckmonitor 100, der in 2 gezeigt ist, erzeugt wird, wird dem Ringoszillator 21 als eine Stromversorgungsspannung desselben zugeführt. Eine Ausgabespannung VBB, die durch die Glättungseinheit 22 erzeugt wird, wird als eine Substratspannung an das Halbleitersubstrat der Speicherzellen angelegt.
  • Bei dem in 1 gezeigten Speicherzellenleckmonitor 100 fließt, falls angenommen wird, daß es keinen Leckstrom von elektrischer Ladung von den Drain 3 des n-Kanal-MOS-Transistors N10 der Dummy-Speicherzelle A10 gibt, kein Strom in dem n-Kanal-MOS-Transistor N10. Dementsprechend ist der Pegel des Ausgabesignals MC fixiert, wie es oben beschrieben wurde. Da das Ausgabesignal MC als eine Stromversorgungsspannung des Ringoszillators 21 der Substratspannungserzeugungsschaltung 200 verwendet wird, setzt der fixierte Pegel des Ausgabesignals MC das elektrische Substratpotential VBB, das von der Substratspannungserzeugungsschaltung 200 ausgegeben wird, ebenso auf einen fixierten Pegel bzw. ein fixiertes Niveau.
  • Bei dem Speicherzellenleckmonitor 100, der in 1 gezeigt ist, fließt, falls es einen Leckstrom von elektrischer Ladung aus dem Drain 3 des n-Kanal-MOS-Transistors N10 der Dummy-Speicherzelle A10 gibt, ein Strom in dem n-Kanal-MOS-Transistor N10, was verursacht, daß der Pegel des Ausgabesignals MC abfällt, wie es zuvor beschrieben wurde. Wenn der Pegel des Aus gabesignals MC abfällt, wird die Periode (d.h. der Schwingungszyklus) des Ringoszillators 21, der in der in 3 gezeigten Substratspannungserzeugungsschaltung 200 verwendet wird, verlängert, was den Pegel der Substratspannung, die durch die Glättungseinheit 22 ausgegeben wird, flacher macht. Das heißt, das negative elektrische Potential der Substratspannung wird in einem gewissen Ausmaß auf die positive Seite (in Richtung einer positiven Spannung) verschoben. Auf diese Art und Weise kann durch Verwendung der oben beschriebenen Mittel und Verfahren die Substratspannung VBB in Übereinstimmung mit den Eigenschaften der Speicherzelle gesteuert werden.
  • Im allgemeinen wird in einer Speicherzelle, wenn das Niveau des elektrischen Substratpotentials VBB tiefer ist, das heißt, das Niveau des elektrischen Substratpotentials VBB in der negativen Richtung nach unten gezogen wird, der Betrag des Leckstromes größer. Als ein Ergebnis wird das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgend angeforderten Auffrischbetriebsabläufen kürzer. Das heißt, die Auffrischanforderungen werden härter. Andererseits, wenn das Niveau des elektrischen Substratpotentials VBB flacher ist, das heißt, das Niveau des elektrischen Substratpotentials VBB wird in der positiven Richtung angehoben, dann wird der Betrag des Leckstromes kleiner. Als ein Ergebnis wird das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgend angeforderten Auffrischbetriebsabläufen länger. Das heißt, die Auffrischanforderung wird weniger hart. Als ein Ergebnis ist es, indem das Niveau des elektrischen Substratpotentials VBB flacher gemacht wird, das heißt durch Hochziehen des elektrischen Substratpotentials VBB in der positiven Richtung möglich, Gebrauch von einem Los bzw. einer Menge der Vorrichtung zu machen, bei denen die Anforderungen an den Auffrischbetriebsablauf aufgrund eines großen Betrages des Leckstromes von dem n+-Bereich 3, der durch den Herstellungsprozeß verursacht wird, hart ist. Derart wird die Ausbeute erhöht.
  • Zweite Ausführungsform
  • In dem Fall der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Substratspannung unter Berücksichtigung des Leckstromes, der in Speicherzellen als Ganzes auftritt, gesteuert. Bei der zweiten Ausführungsform, die im folgenden beschrieben wird, wird andererseits die Steuerung der Substratspannung in Übereinstimmung mit dem Leckstrommodus der Speicherzellen erläutert. Der Leckstrom, der in einer Speicherzelle auftritt, wird durch Leckbestimmungen in Leckmodi ➀, ➁ und ➂, wie sie in 11 gezeigt sind, klassifiziert. Die Substratspannung VBB des Halbleitersubstrates kann abhängig von den Leckmodi gesteuert werden.
  • Zuerst wird eine Betrachtung des Leckmodus , der in 11 gezeigt ist, bei dem elektrische Ladung von dem n+-Drainbereich 3 zu dem p-Typ Substrat 1 fließt, gegeben.
  • 4 ist eine Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer Dummy-Speicherzelle A11 zeigt, die zum Detektieren eines Leckstromes verwendet wird, der bei dem in 11 gezeigten Leckmodus ➀ auftritt, bei dem elektrische Ladung von dem n+-Bereich 3 zu dem p-Typ Substrat 1 fließt. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Source 2 und das Drain 3 des MOS-Transistors N11 kurzgeschlossen, und die Gateelektrode desselben ist mit Masse verbunden. Ein Speicherzellenleckmonitor 101 kann durch Ersetzen der Dummy-Speicherzelle A10 aus der in 1 gezeigten Schaltung durch die in 4 gezeigte Dummy-Speicherzelle A11 erhalten werden.
  • 5 ist eine Darstellung, die den Querschnitt und die Verbindung des MOS-Transistors N11 der Dummy-Speicherzelle A11, die in 4 gezeigt ist, zeigt. In 5, der n+-Sourcebereich 3 und der n+-Drainbereich 3 sind kurzgeschlossen, was den Leckstrom zwischen diesen eliminiert. Als ein Ergebnis wird der Leckstrom, der in dem Modus ➀ auftritt, dominant. Der Leckstrom dieser Art beeinflußt einen Pause-Auffrisch-Zeitraum, in dem Schreib/Lese-Betriebsabläufe nicht ausgeführt werden, nach einer Ansammlung von elektrischer Ladung in dem n+-Drainbereich 3.
  • Wenn der Leckstrom des Modus ➀ der in 4 gezeigten Dummy-Speicherzelle A11 existiert oder nicht, ist der Betrieb des Speicherzellenleckmonitor 101, der in 1 gezeigt ist, derselbe wie derjenige der ersten Ausführungsform, die früher beschrieben wurde. Darum wird die Erläuterung des Betriebes hier nicht wiederholt.
  • Auf diese Weise kann, durch Verwendung der Dummy-Speicherzelle A11 wie derjenigen, die in 4 gezeigt ist, zur Leckstromüberwachung, der Pegel der Substratspannung VBB durch Detektieren nur des Leckstroms des Modus ➀ gesteuert werden. Als ein Ergebnis ist es möglich, Gebrauch von einem Herstellungslos zu machen, bei dem die Anforderung für den Auffrischbetrieb aufgrund eine großen Betrages des Leckstromes aus dem n+-Bereich 3 in das Substrat 1 hart ist. Derart wird die Herstellungsausbeute verbessert.
  • Dritte Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine Betrachtung des Leckstromes gegeben, der in einer Speicherzelle in dem in 11 gezeigten Modus 0 auftritt, bei dem elektrische Ladung von dem n+-Bereich 3 zu dem n+-Bereich 2, der dem n+-Bereich 3 gegenüberliegt, durch einen Substratabschnitt unter der Gateelektrode 8 fließt.
  • 6 ist eine Darstellung, die einen Speicherzellenleckmonitor 102 für den Leckstrom, der im Modus ➁ auftritt, zeigt. Wie in 6 gezeigt ist, weist eine Dummy-Speicherzelle A12 für die Leckstromüberwachung einer Speicherzelle einen MOS-Transistor N 12 auf. Die Dummy-Speicherzelle A12 ist so entworfen bzw. ausgebildet, daß sie dieselbe Struktur wie eine Speicherzelle aufweist. Wie in 6 gezeigt ist, sind jedoch das Drain 3, die Gateelektrode 8 und das Substrat 1a für die Dummy-Speicherzelle A12 mit Masse verbunden.
  • Der Speicherzellenleckmonitor 102, der in 6 gezeigt ist, weist n-Kanal-MOS-Transistoren N2 und N3 und p-Kanal-MOS-Transistor P1 bis P4 auf. Mit einer angelegten Stromversorgungsspannung VCC wird ein Ausgabesignal MC (mit einem dazugefügten Querstrich) durch den Speicherzellenleckmonitor 102 erzeugt. Der Pegel des Ausgabesignals MC fluktuiert zur Anzeige des Betrages des Leckstromes, der in der Dummy-Speicherzelle A12 detektiert wird. Aufgrund desselben Aufbaues wie bei der in 2 gezeigten Schaltung, ausgenommen, daß der Abschnitt nach dem Knoten E des p-Kanal-MOS-Transistors P4 eliminiert ist, wird eine detaillierte Erläuterung dieser Schaltung weggelassen. Die Logik des Ausgabesignals MC, das durch den in 6 gezeigten Speicherzellenleckmonitor 102 erzeugt wird, ist die Invertierung der Logik des Ausgabesignals MC, das durch den in 1 gezeigten Speicherzellenleckmonitor 100 erzeugt wird.
  • 7 ist eine Darstellung, die den Querschnitt und die Verbindung des MOS-Transistors N12 der in 6 gezeigten Dummy-Speicherzelle A12 zeigt. Wie in 7 gezeigt ist, das Substrat 1a für die Dummy-Speicherzelle A12 ist mit Masse verbunden, so daß die Spannungsdifferenz zwischen dem n+-Bereich 3 und dem Substrat 1a reduziert ist. Darum nimmt der Betrag des Leckstromes in das Substrat 1a ab, was den Leckstrom, der in dem Modus ➁ auftritt, dominant macht. Durch Verwendung der Dummy-Speicherzelle A12, die in 6 gezeigt ist, zur Leckstromüberwachung, kann eine Leckdetektion ausgeführt werden, die auf den Leckstrom fokussiert ist, der in dem Modus ➁ auf tritt. Ein solcher Leckstrom hat eine Wirkung auf einen Auffrischzeitraum, in dem Schreib- und Lese-Betriebsabläufe, die in einer Speicherzelle ausgeführt werden, durch eine nahe Signalleitung beeinflußt werden. Ein solcher Zeitraum ist als ein sogenannter Störungs-Auffrischzeitraum bekannt.
  • Derart wird das Ausgabesignal/MC, das durch den in 6 gezeigten Speicherzellenleckmonitor 102 erzeugt wird, als eine Stromversorgung des Ringoszillators 21 verwendet, der in der in 3 gezeigten Substratspannungserzeugungsschaltung 200 verwendet wird. In einem solchen Aufbau steigt, wenn der Strom, der durch den Leckstrom verursacht wird, der im Modus ➁ auftritt, ansteigt, der Pegel des Ausgabesignals/MC an, was die Periode des Ringoszillators 21 verkürzt. Als ein Ergebnis wird die Substratspannung VBB, die an das Halbleitersubstrat 1 angelegt ist, tiefer. Das heißt, das negative elektrische Potential der Substratspannung VBB wird in einem gewissen Ausmaß weiter nach unten zu der negativen Seite gezogen. So wie die Substratspannung VBB in der negativen Richtung heruntergezogen wird, steigt die Schwellspannung des MOS-Transistors der Speicherzelle an, was es dem Leckstrom von der Source zu dem Drain schwierig macht, aufzutreten.
  • Mit diesem Verfahren ist es möglich, den Pegel der Substratspannung VBB mit Fokussierung auf den Leckstrom, der in dem Modus ➁ auftritt, zu steuern. Als ein Ergebnis ist es möglich, Gebrauch von einem hergestellten Los zu machen, in dem die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes aufgrund eines großen Betrages des Leckstromes des Modus ➁, der von dem n+-Bereich 3 zu dem n+-Bereich 2, der dem n+-Bereich 3 gegenüberliegt, durch den Substratabschnitt unter der Gateelektrode 8 fließt, welcher durch Variationen in den Parametern des Herstellungsprozesses verursacht wird, verlorengegangen ist bzw. zu verlierengehen droht. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Vierte Ausführungsform
  • Als nächstes wird eine Betrachtung des Leckstromes gegeben, der in einer Speicherzelle in dem Modus ➂, der in 11 gezeigt ist, auftritt, bei dem elektrische Ladung von dem n+-Bereich 3 zu dem benachbarten n+-Bereich 4 durch einen Substratabschnitt unter der LOCOS-Elementtrennungsoxidschicht 6 fließt.
  • 8 ist eine Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer Dummy-Speicherzelle A13 zeigt, die in diesem Fall verwendet wird. Wie in 8 gezeigt ist, die Source- und die Gateelektrode sind mit Masse verbunden. Zusätzlich ist das Substrat 1a für eine Dummy-Speicherzelle A13 ebenfalls mit Masse verbunden. Eine dicke Gateoxidschicht ist ausgebildet, die später beschrieben wird. Ein Speicherzellenleckmonitor 103 kann durch Ersetzen der Dummy-Speicherzelle A12 in der Schaltung, die in 6 gezeigt ist, durch die Dummy-Speicherzelle A13, die in 8 gezeigt ist, erhalten werden.
  • 9 ist eine Darstellung, die den Querschnitt und die Verbindung des MOS-Transistors N13 der Dummy-Speicherzelle A13, die in 8 gezeigt ist, zeigt. Wie oben beschrieben worden ist, sind der n+-Sourcebereich 2, die Gateelektrode 8 und das Substrat 1a für die Dummy-Speicherzelle A13 mit Masse verbunden. Zusätzlich ist die dicke Gateoxidschicht 7 in demselben Zustand wie die Elementtrennungsoxidschicht 6 ausgebildet. Bei diesem Aufbau fließt elektrische Ladung von dem n+-Bereich 3 zu dem benachbarten n+-Bereich 4 durch einen Substratabschnitt unter der LOCOS-Elementtrennungsoxidschicht 6, was den Leckstrom, der in dem Modus ➂, der in 11 gezeigt ist, auftritt, simuliert. Wie in 9 gezeigt ist, das Substrat 1a ist mit Masse verbunden, so daß die Differenz im elektrischen Potential zwischen dem n+-Bereich 3 und dem Substrat 1a reduziert ist. Darum wird der Betrag des Leckstromes in das Substrat 1a redu ziert, was den Leckstrom, der in dem Modus ➂ auftritt, dominant macht. Durch Verwendung der in den 8 und 9 gezeigten Dummy-Speicherzelle A13 zur Leckstromüberwachung kann eine Leckdetektion mit Fokussierung auf den Leckstrom, der in dem Modus ➂ auftritt, ausgeführt werden. Der Leckstrom dieser Art hat einen Effekt auf einen Auffrischzeitraum, wenn Schreib- und Lese-Betriebsabläufe in einer Speicherzelle ausgeführt werden, die durch nahe Signalleitung beeinflußt werden. Wie früher beschrieben wurde, ist eine solche Periode als der sogenannte Störungs-Auffrischzeitraum bekannt.
  • Derart wird das Ausgabesignal/MC, das durch den in 6 gezeigten Speicherzellenleckmonitor 103 erzeugt wird, als eine Stomversorgung des Ringoszillators 21 verwendet, der in der in 2 gezeigten Substratspannungserzeugungsschaltung 200 verwendet wird. In einem solchen Aufbau steigt, wenn der Strom, der durch den Leckstrom verursacht wird, der in dem Modus auftritt, ansteigt, der Pegel des Ausgabesignals /MC an, was die Periode des Ringoszillators 21 verkürzt. Als ein Ergebnis wird die Substratspannung VBB, die an das Halbleitersubstrat 1 angelegt ist, tiefer. Das heißt, das negative elektrische Potential der Substratspannung VBB wird in einem gewissen Ausmaß weiter nach unten zu der negativen Seite gezogen. So wie die Substratspannung VBB in der negativen Richtung heruntergezogen wird, wird der Leckstrom in dem Modus ➂, der in 11 gezeigt ist, der von dem n+-Bereich 3 zu dem benachbarten n+-Bereich 4 durch einen Substratabschnitt unter der LOCOS-Elementtrennungsoxidschicht 6 fließt, unterdrückt.
  • Mit diesem Verfahren ist es möglich, den Pegel der Substratspannung VBB unter Fokussierung auf den Leckstrom, der in dem Modus ➂ auftritt, zu steuern. Als ein Ergebnis ist es außerdem möglich, Gebrauch von einem hergestellten Los zu machen, in dem die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes aufgrund eines großen Betrages des Leckstromes von dem n+-Bereich 3 zu dem benachbarten n+-Bereich 4 durch einen Substratabschnitt unter der LOCOS-Elementtrennungsoxidschicht 6 in dem Modus ➂ aus 11, der durch Variationen in den Parametern des Herstellungsprozesses verursacht wird, verlorengeht bzw. zu verlierengehen droht. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Fünfte Ausführungsform
  • 10 ist eine Darstellung, die einen Speicherzellenleckmonitor in einer Halbleiterspeichervorrichtung entsprechend einer abermals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Wie aus den bisher beschriebenen Ausführungsformen zu verstehen ist, wird in dem Fall eines Leckstromes, der in einer Speicherzelle in dem in 11 gezeigten Modus ➀ auftritt, in dem elektrische Ladung von dem n+-Bereich 3 zu dem Halbleitersubstrat 1 fließt, die Substratspannung VBB so gesteuert, daß der Pegel derselben in einer Richtung angehoben wird, in der er flacher wird. Andererseits wird in dem Fall eines Leckstromes, der in einer Speicherzelle in dem Fall eines Leckstromes, der in einer Speicherzelle in dem in 11 gezeigten Modus ➁ auftritt, bei dem elektrische Ladung von dem n+-Bereich 3 zu dem n+-Bereich 2, der dem n+-Bereich 3 gegenüberliegt, durch einen Substratabschnitt unter der Gateelektrode 8 fließt, und in dem Fall eines Leckstromes, der in einer Speicherzelle in dem in 11 gezeigten Modus ➂ auftritt, in dem elektrische Ladung von dem n+-Bereich 3 zu dem benachbarten n+-Bereich 4 durch einen Substratabschnitt unter der LOCOS-Elementtrennungsoxidschicht 6 fließt, die Substratspannung VBB so gesteuert, daß der Pegel derselben in einer Richtung erniedrigt wird, in der er tiefer (d.h. größer) wird. Auf diese Art und Weise wird die Richtung, in die die Substratspannung VBB gesteuert wird, ent sprechend des Modus des Leckstromes umgekehrt. Es ist daher effektiv, die Steuerung durch Detektion des vorherrschenden bzw. dominanten Modus des Leckstromes zu implementieren. Bei der durch die vorliegende Ausführungsform bereitgestellten Halbleitervorrichtung ist eine solche Steuerung implementiert.
  • Bei einer in 10 gezeigten Schaltung weist ein Speicherzellenleckmonitor 101 die in 4 gezeigte Dummy-Speicherzelle A11 anstelle der Dummy-Speicherzelle A10 in dem in 1 gezeigten Speicherzellenleckmonitor auf. Der Speicherzellenleckmonitor 101 erzeugt ein Ausgabesignal MC. Andererseits weist ein Speicherzellenleckmonitor 104 die Dummy-Speicherzelle A12 oder A13, die in 6 oder 8 gezeigt ist, anstelle der Dummy-Speicherzelle A10 in dem in 1 gezeigten Speicherzellenleckmonitor auf. Der Speicherzellenleckmonitor 104 erzeugt ein Ausgabesignal MC'. Ein Vergleichsmittel oder ein Komparator 300 vergleicht das Ausgabesignal MC, das durch den Speicherzellenleckmonitor 101 erzeugt wird, mit dem Ausgabesignal MC', das durch den Speicherzellenleckmonitor 104 erzeugt wird. Ein Signal MC ", das durch den Komparator 300 ausgegeben wird, wird dann der in 3 gezeigten Substratspannungserzeugungsschaltung 200 als eine Stromversorgungsspannung anstelle der Stromversorgungsspannung MC zugeführt.
  • Wie in 10 gezeigt ist, der Komparator 300 wird zum Vergleichen des Ausgabesignals MC mit dem Ausgabesignal MC' verwendet. Falls das Ausgabesignal MC als größer ermittelt wird, das heißt, falls der Betrag des Leckstromes, der in dem Modus ➀ auftritt, als größer ermittelt wird, wird der Pegel des Ausgabesignals MC'', das durch den Komparator 300 erzeugt wird, erniedrigt, was die Substratspannung VBB, die an das Halbleitersubstrat 1 durch die Substratspannungserzeugungsschaltung 200 angelegt wird, flacher macht. Falls das Ausgabesignal MC' als größer befunden wird, das heißt, falls der Betrag des Leckstromes, der in dem Modus ➁ oder ➂ auftritt, als größer be funden wird, wird andererseits der Pegel des Ausgabesignals MC'', das durch den Komparator 300 erzeugt wird, angehoben, was die Substratspannung VBB, die an das Halbleitersubstrat 1 durch die Substratspannungserzeugungsschaltung 200 angelegt wird, tiefer macht. Auf diese Art und Weise ist es durch Vergleichen des Betrages des Leckstromes, der in dem Modus ➀ auftritt, mit dem Betrag des Leckstromes, der in dem Modus ➁ oder ➂ auftritt, möglich, die Substratspannung VBB auf einen solchen Pegel einzustellen, daß der Betrag des vorherrschenden bzw. dominanten Leckstromes reduziert wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, in höchst wirksamer Weise den Pegel der Substratspannung VBB durch Detektieren des Modus, in dem der dominante Leckstrom auftritt, zu steuern. In anderen Worten, es ist möglich, die Substratspannung VBB durch Vergeben einer Priorität an den Leckmodus, in dem der Betrag der Leckströme am größten ist, mittels einer Kombination von zwei Speicherzellenleckmonitoren und einem Komparator zu steuern. Als ein Ergebnis kann, wenn verschiedene unterschiedliche Modi von Lecks bzw. Leckströmen aufgrund von Variationen in den Parametern des Herstellungsprozesses auftreten, das dominante Leck bzw. der dominante Leckstrom, der durch einen der Modi erzeugt wird, am wirksamsten unterdrückt werden, was es möglich macht, Gebrauch von einem hergestellten Los zu machen, in dem die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes andernfalls verlorengehen würde. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist ein n-Kanal-MOS-Transistor als eine Speicherzelle verwendet worden. Es sollte jedoch bemerkt werden, daß der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf solche Ausführungsformen begrenzt ist. Der Umfang der vorliegenden Erfindung umfaßt korrekt modifizierte Versionen, die als ein Ergebnis einer Modifikation des Speicherzellentransistors erhalten werden.
  • Wie oben im Detail beschrieben wurde, wird eine Dummy-Speicherzelle auf einem Halbleitersubstrat in derselben Art und Weise wie eine (normale) Speicherzelle ausgebildet, und die Substratspannung, die an das Halbleitersubstrat angelegt wird, wird durch Detektieren des Betrages des Leckstromes, der in der Dummy-Speicherzelle auftritt, gesteuert, um den Betrag des Leckstromes, der in der Speicherzelle auftritt, zu reduzieren. Um genauer zu sein, der Pegel der Substratspannung VBB wird in Übereinstimmung mit der Ausführung und der Wirksamkeit des Auffrischbetriebes, der bei der Speicherzelle ausgeführt wird, gesteuert, was es erlaubt, das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Auffrischbetriebsabläufen so einzustellen, daß eine vorgeschriebene Anforderung erfüllt wird. Als ein Ergebnis ist es möglich, Gebrauch von einem hergestellten LOCOS zu machen, in dem die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes andernfalls aufgrund von Variationen in den Parametern des Herstellungsprozesses verlorengehen würde. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Zusätzlich wird, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein Ausgabesignal, das durch ein Leckdetektionsmittel erzeugt wird, zur Steuerung der Substratspannung VBB zu einem flacheren Pegel verwendet, das heißt, zur Steuerung des Pegels der Substratspannung VBB in Übereinstimmung mit der Ausführung und der Wirksamkeit des Auffrischbetriebes, der bei der Speicherzelle ausgeführt wird. Als ein Ergebnis kann das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Auffrischbetriebsabläufen so eingestellt werden, daß eine vorgeschriebene Anforderung erfüllt wird, was es möglich macht, Gebrauch von einem hergestellten Los zu machen, bei dem die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes andernfalls verlorengehen würde. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Des weiteren ist, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein MOS-Transistor für eine Dummy- Speicherzelle auf einem Substratabschnitt für die Dummy-Speicherzelle ausgebildet, und die Hauptleckage bzw. der Hauptleckstrom zwischen der Source des MOS-Transistors und dem Substratabschnitt für die Dummy-Speicherzelle wird detektiert. Als ein Ergebnis ist es möglich, Gebrauch von einem hergestellten Los zu machen, in dem die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes andernfalls aufgrund eines großen Betrages des Leckstromes von dem n+-Bereich zu dem Halbleitersubstrat verlorengehen würde. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Zusätzlich wird, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das Ausgabesignal, das durch das Leckdetektionsmittel erzeugt wird, zur Steuerung der Substratspannung verwendet, so daß der Pegel derselben tiefer wird. Als ein Ergebnis kann das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Auffrischbetriebsabläufen so eingestellt werden, daß eine vorgeschriebene Anforderung erfüllt wird, was es möglich macht, Gebrauch von einem hergestellten Los zu machen, bei dem die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes andernfalls verlorengehen würde. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Des weiteren ist, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ein MOS-Transistor für eine Dummy-Speicherzelle auf einem Substratabschnitt für die Dummy-Speicherzelle ausgebildet, und ein hauptsächlich auftretender Leckstrom zwischen der Source und dem Drain des MOS-Transistors wird detektiert. Als ein Ergebnis ist es möglich, Gebrauch von einem hergestellten Los zu machen, in dem die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes andernfalls aufgrund eines großen Betrages des Leckstromes von dem ersten n+-Bereich zu dem zweiten n+-Bereich, der dem ersten n+-Bereich gegenüberliegt, durch einen Substratabschnitt unter der Gateelektrode verlorengehen würde. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Zusätzlich ist, entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, eine Gateisolierschicht der Dummy-Speicherzelle in derselben Art und Weise wie die Elementtrennungsoxidschicht ausgebildet, und ein hauptsächlich auftretender Leckstrom, der von dem n+-Bereich des MOS-Transistors zu dem benachbarten n+-Bereich durch einen Substratabschnitt unter der LOCOS-Elementtrennungsoxidschicht 6 fließt, wird detektiert. Als ein Ergebnis ist es möglich, Gebrauch von einem hergestellten Los zu machen, bei dem die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes andernfalls aufgrund eines großen Betrages des Leckstromes, der von dem n+-Bereich des MOS-Transistors zu dem n+-Bereich durch einen Substratabschnitt unter der LOCOS-Elementtrennungsoxidschicht fließt, der durch Variationen in den Parametern des Herstellungsprozesses verursacht wird, verlorengehen würde. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Des weiteren sind, entsprechend den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, mindestens zwei Dummy-Speicherzellen auf einem Halbleitersubstrat in derselben Art und Weise wie die Speicherzelle auf dem Halbleitersubstrat ausgebildet. Eine Leckage von elektrischer Ladung, die einer der Dummy-Speicherzellen in einem Leckmodus auftritt, und eine Leckage von elektrischer Ladung, die in der anderen Dummy-Speicherzelle in einem anderen Leckmodus auftritt, werden detektiert, und die Leckagebeträge werden miteinander verglichen. Die Substratspannung des Halbleitersubstrates wird dann so gesteuert, daß die Leckage, die in dem schlimmsten Leckagemodus auftritt, unterdrückt wird. Als ein Ergebnis kann, wenn verschiedene Leckagen in unterschiedlichen Leckagemodi aufgrund von Variationen in den Parametern des Herstellungsprozesse auftreten, die vorherrschende Leckage, die durch einen der Leckagemodi verursacht wird, am wirksamsten unterdrückt werden, was es möglich macht, Gebrauch von einem hergestellten Los zu machen, bei dem andernfalls die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes verlorengehen würde. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Zusätzlich sind, entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, mindestens zwei Dummy-Speicherzellen jeweils durch einen MOS-Transistor auf einem Substratabschnitt für die zugeordnete Dummy-Speicherzelle ausgebildet, und mindestens zwei Leckdetektionsmittel sind vorgesehen. Eines der beiden Leckdetektionsmittel wird zum Detektieren von hauptsächlich einer Leckage zwischen der Source des MOS-Transistors und dem Substratabschnitt für die zugeordnete Dummy-Speicherzelle verwendet, und das andere Leckdetektionsmittel wird zum Detektieren von hauptsächlich einer Leckage zwischen der Source und dem Drain des anderen MOS-Transistors verwendet. Die Substratspannung des Halbleitersubstrat wird dann so gesteuert, daß die Leckage, die in dem schlimmsten Leckagemodus auftritt, unterdrückt wird. Als ein Ergebnis kann, wenn verschiedene Leckagen in unterschiedlichen Leckagemodi aufgrund von Variationen in den Parametern des Herstellungsprozesse auftreten, die vorherrschende Leckage, die durch einen der Leckagemodi verursacht wird, am wirksamsten unterdrückt werden. Dadurch ist es möglich, Gebrauch von einem hergestellten Los zu machen, bei dem die Wirksamkeit des Auffrischbetriebes andernfalls verlorengehen würde. Derart wird die Ausbeute verbessert.
  • Offensichtlich sind zahlreiche zusätzliche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der oben gegebenen Lehren möglich. Es ist daher zu verstehen, daß die vorliegende Erfindung auch anders ausgeführt werden kann, als es insbesondere in dieser Beschreibung beschrieben wurde.

Claims (9)

  1. Halbleiterspeichervorrichtung, mit einer Speicherzelle, die auf einem Halbleitersubstrat (1a) ausgebildet ist, und einer Substratspannungssteuerschaltung (100, 101, 103, 200; 101, 104, 300, 200), die eine erste Dummy-Speicherzelle (A10, A11, A12, A13), die auf dem Halbleitersubstrat in derselben Weise wie die Speicherzelle ausgebildet ist, ein erstes Leckdetektionsmittel (100, 101, 102, 103) zum, Detektieren einer Leckage von der Dummy-Speicherzelle und zum Erzeugen eine Steuersignals (MC, MC'') , das den Betrag der Leckage darstellt, und ein Substratspannungserzeugungsmittel (200; 300, 200) zum Steuern einer Substratspannung (VBB), die an das Halbleitersubstrat angelegt ist, zum Reduzieren des Betrages der Leckage von der Speicherzelle in Abhängigkeit vom ersten Steursignal (MC, MC'') aufweist
  2. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 1 bei der die eine oder mehreren Dummy-Speicherzellen jeweils einen MOS-Transistor, der auf einem Substratabschnitt für die Dummy-Speicherzelle ausgebildet ist, aufweisen.
  3. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 2, bei der eine Leckage zwischen einem Source-Drain des MOS-Transistors und dem Substratabschnitt durch das erste Leckdetektionsmittel detektiert wird.
  4. Halbleiterspeichervorrichtuttg nach einem der Anspruche 1 bis 3, bei der die Substratspannung durch das erste Steuersignal zu einem flacheren Pegel gesteuert wird.
  5. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruche 2, bei der eine Leckage zwischen einem Drain und einer Source des MOS-Transistors durch da erste Leckdetektionsmittel detektiert wird.
  6. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 bei der die Substratspannung durch das erste Steuersignal zu einem tieferen Pegel gesteuert wird.
  7. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruche 1 oder 2, bei der eine Gateisolierschicht (7) der Dummy-Speicherzelle (A13) wie eine Elementtrennungsisolierschicht der Speicherzelle ausgebildet ist.
  8. Halbleiterspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Substratspannungssteuerschaltung weiter eine zweite Dummy-Speicherzelle, die auf dem Substrat in derselben Weise wie die Speicherzelle ausgebildet ist, und ein zweites Leckdetektionsmittel (104) zum Detektieren einer Leckage von der zweiten Dummy-Speicherzelle und zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals (MC'), das den Betrag der Leckage darstellt, aufweist, und das Substratspannungserzeugungsmittel (300, 200) die Substratspannung (VBB) entsprechend eines Vergleichs zwischen dem ersten Steuersignal (MC) und dem zweiten Steuersignal (MC') steuert.
  9. Halbleiterspeichervorrichtung nach Anspruch 8, bei der die erste Dummy-Speicherzelle und die zweite Dummy-Speicherzelle entgegengesetzte Leckage-Eigenschaften gegen den Pegel der Substratspannung aufweisen.
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