JPH0318274B2 - - Google Patents

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JPH0318274B2
JPH0318274B2 JP58179609A JP17960983A JPH0318274B2 JP H0318274 B2 JPH0318274 B2 JP H0318274B2 JP 58179609 A JP58179609 A JP 58179609A JP 17960983 A JP17960983 A JP 17960983A JP H0318274 B2 JPH0318274 B2 JP H0318274B2
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JP
Japan
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semiconductor memory
memory element
bistable circuit
output node
drain
Prior art date
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JP58179609A
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Takeshi Watanabe
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0318274B2 publication Critical patent/JPH0318274B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は不揮発性半導体メモリ素子を用いた不
揮発性ランダムアクセス半導体メモリに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a nonvolatile random access semiconductor memory using a nonvolatile semiconductor memory element.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、半導体メモリの代表的なものとして、絶
縁ゲート型電界効果トランジスタ(以下、
IGFETという。)を6素子用いることによるフリ
ツプフロツプ回路の如き、双安定回路により構成
されるスタテイツク型のランダムアクセスメモリ
(以下、RAMという。)がある。
Traditionally, insulated gate field effect transistors (hereinafter referred to as
It is called IGFET. ) There is a static random access memory (hereinafter referred to as RAM) constructed from a bistable circuit such as a flip-flop circuit using six elements.

ところでこのRAMには、メモリセルに蓄えら
れた情報は、そのメモリ機能からして、電源を降
下又は遮断すると、消えるという欠点があつた。
最近、電源を降下又は遮断しても情報が消えない
不揮発性RAMが提供され始めているが、構成に
要するIGFETの数が多く、更に不揮発性半導体
メモリ素子の書込み及び消去方法などの使用方法
が難しいという欠点があつた。
By the way, this RAM has the disadvantage that the information stored in the memory cells disappears when the power is turned off or cut off, due to its memory function.
Recently, non-volatile RAM that does not lose information even when the power is turned off or cut off has begun to be provided, but it requires a large number of IGFETs to configure, and it is also difficult to write and erase non-volatile semiconductor memory elements. There was a drawback.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記欠点を除去することによ
り、構成に必要なIGFETの数が少く、不揮発性
半導体メモリ素子への書込み・消去を同時に行う
ことが可能で、不揮発性半導体メモリ素子から
RAMへの情報の読出しの容易な、かつ電源を降
下又は遮断しても情報の消えないところの不揮発
性ランダムアクセス半導体メモリを提供すること
及び単一5V電源使用で書込み・消去が実現でき
る機能の付加された不揮発性ランダムアクセス半
導体メモリを提供する事にある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, reduce the number of IGFETs required for the configuration, make it possible to simultaneously write and erase data to a non-volatile semiconductor memory element,
To provide a non-volatile random access semiconductor memory in which information can be easily read from RAM and in which information does not disappear even when the power is turned off or cut off, and a function that allows writing and erasing using a single 5V power supply. The purpose of the present invention is to provide an additional non-volatile random access semiconductor memory.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本第1の発明の不揮発性ランダムアクセス半導
体メモリは、一対の出力節点を備えた双安定回路
と、該双安定回路の各出力節点と一対のデータ線
との間にそれぞれ対応して接続された第1、第2
のスイツチ手段と、ドレインが前記双安定回路の
一方の出力節点にゲートが前記双安定回路の他方
の出力節点にソースがソース電源にそれぞれ接続
された不揮発性半導体メモリ素子とを含む事から
構成される。
The non-volatile random access semiconductor memory of the first invention includes a bistable circuit having a pair of output nodes, each output node of the bistable circuit being connected to a pair of data lines in a corresponding manner. 1st, 2nd
and a nonvolatile semiconductor memory element whose drain is connected to one output node of the bistable circuit, whose gate is connected to the other output node of the bistable circuit, and whose source is connected to a source power supply. Ru.

又、本第2の発明の不揮発性ランダムアクセス
半導体メモリは、双安定回路と、該双安定回路の
一対の出力節点と一対のデータ線間にそれぞれ接
続された第1、第2のスイツチ手段と、書込選択
信号によりオン、オフす第1、第2の書込み選択
手段と、ドレインが前記第1の書込み選択手段を
介し前記双安定回路の一方の出力節点にゲートが
前記第2の書込み選択手段を介して前記双安定回
路の他方の出力節点にソースがソース電源にそれ
ぞれ接続された不揮発性半導体メモリ素子と、該
不揮発性半導体メモリ素子のドレイン及びゲート
と書込み用電源との間にそれぞれ接続された第
1、第2の容量とを含む事から構成される。
Further, the nonvolatile random access semiconductor memory of the second invention includes a bistable circuit, and first and second switch means respectively connected between a pair of output nodes of the bistable circuit and a pair of data lines. , first and second write selection means that are turned on and off by a write selection signal; a non-volatile semiconductor memory element whose sources are respectively connected to the source power supply at the other output node of the bistable circuit through means, and connections between the drain and gate of the non-volatile semiconductor memory element and the write power supply, respectively; the first and second capacitances.

〔実施例の説明〕[Description of Examples]

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本第1の発明の一実施例の要部を示す
回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main part of an embodiment of the first invention.

本実施例は、IGFETM1,M2,M3,M4
により構成されるフリツプフロツプ回路による双
安定回路10と、この双安定回路10の一対の出
力節点A,Bと一対のデータ線DL,間にそれ
ぞれ接続されたスイツチ手段としてのゲートを読
出し切換信号端子X1にドレインをデータ線DL,
DLにソースを出力節点A,Bにそれぞれ接続さ
れたIGFETM5,M6と、ドレインが双安定回
路10の出力節点Bに、制御電極が双安定回路1
0の出力節点Aにソースがソース電源VSにそれ
ぞれ接続された浮遊電極を有する不揮発性半導体
メモリ素子Ma1とを含むことから構成される。
In this embodiment, IGFETM1, M2, M3, M4
A bistable circuit 10 constituted by a flip-flop circuit, a pair of output nodes A and B of this bistable circuit 10, and a pair of data lines DL, read out gates serving as switching means connected between each of the bistable circuit 10 and a switching signal terminal X1. Connect the drain to the data line DL,
IGFETM5, M6 whose source is connected to the output nodes A and B respectively in DL, the drain is connected to the output node B of the bistable circuit 10, and the control electrode is connected to the bistable circuit 1.
0 output node A includes a nonvolatile semiconductor memory element Ma1 having a floating electrode whose source is connected to the source power supply V S .

すなわち、本実施例はIGFET M1〜M6から
なる公知のRAM11に浮遊電極を有する不揮発
性半導体メモリ素子Ma1 1個を付加したもの
である。
That is, in this embodiment, one nonvolatile semiconductor memory element Ma1 having a floating electrode is added to the well-known RAM 11 consisting of IGFETs M1 to M6.

ここで浮遊電極を有する不揮発性半導体メモリ
素子Ma1の構造及び動作を説明する。第2図は
不揮発性半導体メモリ素子Ma1の構造を示す模
式的断面図である。同図では、1はドレイン、2
はソース、3は浮遊電極、4は制御電極、5は半
導体基板、6は薄い絶縁膜、7はゲート絶縁膜、
8はフイールド絶縁膜である。
Here, the structure and operation of the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 having a floating electrode will be explained. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the nonvolatile semiconductor memory element Ma1. In the same figure, 1 is the drain, 2
is a source, 3 is a floating electrode, 4 is a control electrode, 5 is a semiconductor substrate, 6 is a thin insulating film, 7 is a gate insulating film,
8 is a field insulating film.

Nチヤネル型浮遊電極を有する不揮発性半導体
メモリ素子を例にとつて説明すると、ドレイン1
とソース2はN+型拡散領域、半導体基板5はP
型シリコン基板、ドレイン拡散領域上に設ける薄
い絶縁膜6は、例えば200Åの膜厚をもつシリコ
ン酸化膜、ゲート絶縁膜7は1000Åの膜厚をもつ
シリコン酸化膜である。なおこの浮遊電極を有す
る不揮発性半導体メモリ素子はF−Nトンネル電
流現象を利用した公知の素子である。
Taking a nonvolatile semiconductor memory element having an N-channel floating electrode as an example, the drain 1
and the source 2 is an N + type diffusion region, and the semiconductor substrate 5 is a P
The thin insulating film 6 provided on the mold silicon substrate and the drain diffusion region is, for example, a silicon oxide film with a thickness of 200 Å, and the gate insulating film 7 is a silicon oxide film with a thickness of 1000 Å. Note that this nonvolatile semiconductor memory element having a floating electrode is a known element that utilizes the FN tunneling current phenomenon.

次にこの不揮発性半導体メモリ素子の動作原理
を説明する。
Next, the principle of operation of this nonvolatile semiconductor memory element will be explained.

まず書込み動作について説明する。制御電極4
の電位を接地電位とし、ドレインに書込み電圧
VW(+15v)を印加すると浮遊電極3とドレイン
1との間に薄い絶縁膜6にドレインから見て負の
強電界が印加されF−Nトンネル電流により浮遊
電極3に正孔が注入され、注入された正孔は浮遊
電極3に蓄えられ、浮遊電極3は正電位に保たれ
る。これにより制御電極4からみたしきい値電圧
(以下、VTという。)は低くなる。実際には書込
み後のVTは−5v程度になる。(初期のVTは2v程
度)。なお制御電極4及びドレイン1の電位が共
に接地電位の場合、浮遊電極3とドレイン1との
間には電界が生じないため、電荷の移動はない。
このためこの状態ではVTの変化は生じない。
First, the write operation will be explained. Control electrode 4
The potential of
When V W (+15V) is applied, a strong negative electric field is applied to the thin insulating film 6 between the floating electrode 3 and the drain 1 when viewed from the drain, and holes are injected into the floating electrode 3 due to the F-N tunnel current. The injected holes are stored in the floating electrode 3, and the floating electrode 3 is kept at a positive potential. As a result, the threshold voltage (hereinafter referred to as VT ) seen from the control electrode 4 becomes lower. In reality, V T after writing is approximately -5v. (Initial V T is about 2v). Note that when the potentials of the control electrode 4 and the drain 1 are both ground potential, no electric field is generated between the floating electrode 3 and the drain 1, so there is no movement of charges.
Therefore, no change in V T occurs in this state.

次に消去動作について説明する。制御電極4に
消去電圧(+15v)を印加して、ドレイン1の電
位を接地電位にする。書込み動作と逆方向の電界
が印加され薄い絶縁膜6を通して電子が浮遊電極
3に注入され、浮遊電極3の電位が負電位になり
VTが高くなる(VT10v)。
Next, the erase operation will be explained. An erase voltage (+15V) is applied to the control electrode 4 to bring the potential of the drain 1 to the ground potential. An electric field in the opposite direction to the write operation is applied, electrons are injected into the floating electrode 3 through the thin insulating film 6, and the potential of the floating electrode 3 becomes a negative potential.
V T becomes high (V T 10v).

第3図に、初期のVT及び書込み後、消去後の
VTの変化を示す。なお同図は、ソース2の電位
を接地電位とし、ドレイン1に一定電圧を印加し
たときの制御電極電圧VCGとドレイン−ソース間
に流れる電流DSとの特性を示す。初期のVTであ
るVTOは2v、書込み後のVTであるVTWは−5v、消
去後のVTであるVTEは10vである。
Figure 3 shows the initial V T and after writing and erasing.
Indicates the change in V T. Note that this figure shows the characteristics of the control electrode voltage V CG and the current DS flowing between the drain and the source when the potential of the source 2 is set to the ground potential and a constant voltage is applied to the drain 1. The initial V T , V TO , is 2V, the V T after writing, V TW , is −5v, and the V T after erasing, V TE , is 10 V.

次に、このような特性をもつ浮遊電極を有する
不揮発性半導体メモリ素子を用いた本実施例の動
作について説明する。
Next, the operation of this embodiment using a nonvolatile semiconductor memory element having a floating electrode having such characteristics will be explained.

まず、IGFETM1〜M6からなるRAM11の
読出し・書込みは電源Vc.c.を5v(読出し電圧)に
設定し、ソース電源VSをOVにする。これにより
不揮発性半導体メモリ素子Ma1が接続されてい
ないと同じ状態になり、通常のRAMと同様に読
出し・書込みができる。
First, for reading and writing of the RAM 11 consisting of IGFETM1 to M6, the power supply Vc.c. is set to 5V (read voltage), and the source power supply V S is set to O V. This results in the same state as when the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 is not connected, and reading and writing can be performed in the same way as a normal RAM.

次に、RAM11の出力情報を不揮発性半導体
メモリ素子Ma1に書込む動作について説明す
る。まず読出し切換接続点X1を接地電位にす
る。次にソース電源VSを開放にして電源Vc.c.を
5vから15vに変化させる事により書込みが行なわ
れる。例えば読出し状態での出力節点Aの情報が
“0”(接地電位)で出力節点Bの情報が“1”
(電源電位)のときを考える。読出し切換接続点
X1を接地電位にする事により、この双安定回路
10はデータ線DL,から切り離される。次に
電源Vc.c.を5vから15vに変化させると出力節点A
の電位は変わらず接地電位のままであるが、出力
節点Bの電位は5vから15vに変わる。このときの
不揮発性半導体メモリ素子Ma1は、ドレインに
+15v、制御電極に接地電位が印加されるため書
込みが行なわれ、VTはVTW=−5vになる。つま
り出力節点Aが“0”の場合、不揮発性半導体メ
モリ素子Ma1に書込みが行なわれる。
Next, the operation of writing the output information of the RAM 11 into the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 will be explained. First, the read switching connection point X1 is set to ground potential. Next, open the source power supply V S and turn on the power supply Vc.c.
Writing is performed by changing the voltage from 5v to 15v. For example, in the read state, the information at output node A is “0” (ground potential) and the information at output node B is “1”.
(power supply potential). By setting the read switching connection point X1 to the ground potential, this bistable circuit 10 is disconnected from the data line DL. Next, when the power supply Vc.c. is changed from 5v to 15v, the output node A
The potential at output node B changes from 5v to 15v, although the potential remains at ground potential. At this time, since +15V is applied to the drain of the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 and the ground potential is applied to the control electrode, writing is performed, and V T becomes V TW =-5V. That is, when the output node A is "0", writing is performed in the nonvolatile semiconductor memory element Ma1.

逆に読出し状態での出力節点Aの情報が“1”
(電源電位)で、出力節点Bの情報が“0”(接地
電位)のときでは、書込み状態にすると不揮発性
半導体メモリ素子Ma1のドレインには接地電
位、制御電極には+15vが印加されるため、消去
が行なわれ、VTはVTE=+10vになる。
Conversely, the information of output node A in the read state is “1”
(power supply potential) and the information at output node B is "0" (ground potential), when it is in the write state, the ground potential is applied to the drain of the nonvolatile semiconductor memory element Ma1, and +15V is applied to the control electrode. , erasure is performed and V T becomes V TE = +10v.

このように読出し状態での出力情報に対応して
書込み又は消去が行なわれる。これにより書込み
と消去を別々の動作で行なう必要がなくなり、使
用方法が非常に簡単になる。更に書込み後電源を
遮断しても、出力情膜は不揮発性半導体メモリ素
子Ma1に書込まれていて、半永久的に保持して
いる。
In this way, writing or erasing is performed in accordance with the output information in the read state. This eliminates the need to perform writing and erasing in separate operations, making the method of use extremely simple. Furthermore, even if the power is cut off after writing, the output film is written in the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 and is retained semi-permanently.

次に不揮発性半導体メモリ素子Ma1に書込ま
れている情報をRAM11に読み戻す動作につい
て説明する。読出し切換接続点X1を接地電位に
して、次に電源Vc.c.とソース電源VSをOVから読
出し電圧5vまで上昇させる事により、情報の
RAM11への読み戻しが行なわれる。上記の不
揮発性半導体メモリ素子Ma1が書込まれている
場合を考える。電源Vc.c.とソース電源VSをOV
ら5vに上昇させると、出力節点Aの電位は
IGFET M1を通して充電し、また出力節点Bの
電位はIGFET M2及び不揮発性半導体メモリ素
子Ma1を通して充電する。このときIGFET M
1,M2及び不揮発性半導体メモリ素子Ma1の
コンダクタンスgnをそれぞれgnM1,gnM2,gnMa1
として、条件gnM1<(gnM2+gnMa1)を満足する事
により、出力節点Bの方が出力節点Aより充電速
度がはやく、出力節点Bの電位がIGFET M3の
VT以以上になるとIGFET M3がオンになり出
力節点Aの電位の上昇は停止し、更に接地電位に
近ずき、出力節点Bの電位は読出し電圧に近ず
く。このようにして出力節点Aの電位は“0”
(接地電位)出力節点Bの電位は“1”(読出し電
圧)になる。
Next, the operation of reading back the information written in the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 to the RAM 11 will be explained. By setting readout switching connection point X1 to ground potential and then increasing power supply Vc.c. and source power supply V S from O V to readout voltage 5V,
Reading back to RAM 11 is performed. Consider the case where the above nonvolatile semiconductor memory element Ma1 is being written. When power supply Vc.c. and source power supply V S are increased from O V to 5V, the potential of output node A becomes
The potential of the output node B is charged through the IGFET M2 and the non-volatile semiconductor memory element Ma1. At this time, IGFET M
1, M2 and the conductance g n of the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 are g nM1 , g nM2 , g nMa1 , respectively.
By satisfying the condition g nM1 < (g nM2 + g nMa1 ), the charging speed of output node B is faster than that of output node A, and the potential of output node B is equal to that of IGFET M3.
When the voltage exceeds V T , IGFET M3 is turned on, the potential at the output node A stops rising, and approaches the ground potential, and the potential at the output node B approaches the read voltage. In this way, the potential of output node A becomes “0”
(Ground potential) The potential of output node B becomes "1" (read voltage).

逆に不揮発性半導体メモリ素子Ma1が消去さ
れている場合を考える。不揮発性半導体メモリ素
子Ma1はVTがVTE=+10vになつているため、読
み戻し状態では常にオフになつていて、出力節点
Aの電位はIGFET M1を通して充電し、また出
力節点Bの電位はIGFET M2を通して充電す
る。このとき条件、gnM1>gnM2を満足する事によ
り、出力節点Aの電位は“1”(読出し電圧)、出
力節点Bの電位は“0”(接地電位)になる。こ
の読み戻しを可能にするために前記2つの条件を
満足するようIGFET M1,M2の寸法を適切に
設定する必要がある。この場合出力節点A,Bの
負荷容量の大きさも考慮する必要がある。
Conversely, consider the case where nonvolatile semiconductor memory element Ma1 is erased. Since the non-volatile semiconductor memory element Ma1 has V T set to V TE = +10v, it is always off in the read-back state, the potential of the output node A is charged through the IGFET M1, and the potential of the output node B is Charge through IGFET M2. At this time, by satisfying the condition g nM1 >g nM2 , the potential of the output node A becomes "1" (read voltage) and the potential of the output node B becomes "0" (ground potential). In order to enable this read-back, it is necessary to appropriately set the dimensions of IGFETs M1 and M2 so as to satisfy the above two conditions. In this case, it is also necessary to consider the magnitude of the load capacity of the output nodes A and B.

以上のようにして、RAM11の読出し・書込
み及びRAM11から不揮発性半導体メモリ素子
Ma1への書込み・消去及び不揮発性半導体メモ
リ素子Ma1からRAM11への情報の読み戻し
が実現する。
In the above manner, reading/writing to/from the RAM 11 and transfer from the RAM 11 to the non-volatile semiconductor memory element are performed.
Writing and erasing to Ma1 and reading back information from nonvolatile semiconductor memory element Ma1 to RAM11 are realized.

第4図は本第2の発明の一実施例の要部を示す
回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a main part of an embodiment of the second invention.

本実施例は、IGFET M1,M2,M3,M4
により構成されるフリツプフロツプ回路による双
安定回路10と、この双安定回路10の一対の出
力節点A,Bと一対のデータ線DL,間にそれ
ぞれ接続されたスイツチ手段としてのゲートをそ
れぞれ読出し切換接続点X1に接続したIGFET
M5,M6と、ドレインが第1の書込み選択手段
としての書込選択用IGFET M7を介して双安定
回路10の出力節点Bに、制御電極が第2の書込
み選択手段としての書込み選択用IGFET M8を
介して双安定回路10の出力節点Aにソースがソ
ース電源VSにそれぞれ接続された浮遊電極を有
する不揮発性半導体メモリ素子Ma1と、不揮発
性半導体メモリ素子Ma1のドレインと書込み用
電源VPPとの間に接続された第1の容量としての
容量C1と、不揮発性半導体メモリ素子Ma1の
制御電極Cと書込み用電源VPPとの間に接続され
た第2の容量としての容量C2とを含む事から構
成される。なお、書込み選択用IGFET M7,M
8のゲートは書込み選択信号VWSに接続される。
又、IGFET M7のソースは不揮発性半導体メモ
リ素子Ma1のドレインに接続され節点Cを形成
し、IGFET M8のソースは不揮発性半導体メモ
リ素子Ma1の制御電極に接続され節点Dを形成
している。すなわち、本実施例の回路は第1図に
示した本第1の発明の一実施例の回路に、書込み
選択用IGFET M7,M8と、容量C1,C2が
付加されたことから構成される。
This example uses IGFETs M1, M2, M3, M4
A bistable circuit 10 constituted by a flip-flop circuit constituted by a pair of output nodes A and B of this bistable circuit 10 and a pair of data lines DL, each of which has a gate serving as a switching means connected therebetween as a readout switching connection point. IGFET connected to X1
M5, M6, and the write selection IGFET M7 whose drain is the first write selection means are connected to the output node B of the bistable circuit 10, and whose control electrode is the write selection IGFET M8 whose control electrode is the second write selection means. A non-volatile semiconductor memory element Ma1 has a floating electrode whose source is connected to the output node A of the bistable circuit 10 via the source power source V S , and the drain of the non-volatile semiconductor memory element Ma1 and the write power source V PP . and a capacitor C2 as a second capacitor connected between the control electrode C of the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 and the write power supply VPP . consists of things. In addition, IGFET M7, M for writing selection
The gate of 8 is connected to the write selection signal VWS .
Further, the source of IGFET M7 is connected to the drain of nonvolatile semiconductor memory element Ma1 to form node C, and the source of IGFET M8 is connected to the control electrode of nonvolatile semiconductor memory element Ma1 to form node D. That is, the circuit of this embodiment is constructed by adding write selection IGFETs M7 and M8 and capacitors C1 and C2 to the circuit of the embodiment of the first invention shown in FIG.

次に本実施例の動作について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be explained.

まずRAM11の読出し・書込みは電源Vc.c.を
5v(読出し電圧)に設定、書込み選択信号VWS
OVに設定する事により行なわれる。書込み選択
信号VWSをOVにする事により、不揮発性半導体メ
モリ素子Ma1及びIGFET M7,M8が双安定
回路10から切り離されたと同じことになり、通
常のRAMと同様に読出し・書込みができる。
First, read/write to RAM11 by using the power supply Vc.c.
Set the write selection signal V WS to 5v (read voltage)
This is done by setting it to OV . By setting the write selection signal V WS to O V , it is the same as if the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 and IGFETs M7 and M8 were separated from the bistable circuit 10, and reading and writing can be performed in the same way as a normal RAM.

次にRAM11の出力情報を不揮発性半導体メ
モリ素子Ma1の書込む動作について説明する。
まず読出し切換接続点X1を接地電位にする。次
に書込み選択信号VWSを+5vにする。更にソース
電源VSをOVにした後書込み用電源VPPをOVから
+15vに変化させる。読出し切換接続点X1を接
地電位による事により、このRAM11はデータ
線DL,から切り離される。例えば読出し状態
での出力節点Aの情報が“0”(接地電位)で出
力節点Bの情報が“1”(電源電位)のときを考
える。書込み選択信号VWSを+5vにする事により
出力節点A,Bの情報は節点D,Cにとり込まれ
る。節点Cの電位は(Vc.c.−VT)で約3v、節点
Dの電位はOVになる。次に書込み用電源VPPをOV
から+15vに変化させると、節点Cの電位は容量
C1を介して押し上げられ約18vになる。又節点
Dの電位は容量C2を介して押し上げられるが、
押し上げられた電荷はIGFET M8,M3を通し
て放電され、OVになる。このときの不揮発性半
導体メモリ素子Ma1は、ドレイン(節点C)に
+18v、制御電極(節点D)に接地電位が印加さ
れるため、書込みが行なわれVTはVTW=−5vに
なる。つまり出力節点Aが“0”の場合、不揮発
性半導体メモリ素子Ma1に書込みが行なわれ
る。
Next, the operation of writing the output information of the RAM 11 into the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 will be explained.
First, the read switching connection point X1 is set to ground potential. Next, set the write selection signal VWS to +5v. Furthermore, after setting the source power supply V S to O V , the write power supply V PP is changed from O V to +15V. By setting the read switching connection point X1 to the ground potential, this RAM 11 is disconnected from the data line DL. For example, consider a case where the information at the output node A in the read state is "0" (ground potential) and the information at the output node B is "1" (power supply potential). By setting the write selection signal VWS to +5v, the information of the output nodes A and B is taken into the nodes D and C. The potential at node C is (Vc.c.-V T ), approximately 3V, and the potential at node D is O V. Next, turn the write power supply V PP to O V
When the voltage is changed from +15v to +15v, the potential at node C is pushed up through capacitor C1 and becomes approximately 18v. Also, the potential at node D is pushed up via capacitor C2,
The pushed up charge is discharged through IGFETs M8 and M3 and becomes O V. At this time, since +18V is applied to the drain (node C) of the nonvolatile semiconductor memory element Ma1 and the ground potential is applied to the control electrode (node D), writing is performed and V T becomes V TW =-5V. That is, when the output node A is "0", writing is performed in the nonvolatile semiconductor memory element Ma1.

逆に読出し状態での出力節点Aの情報が“1”
(電源電位)で、出力節点Bの情報が“0”(接地
電位)のときでは書込み状態にすると、不揮発性
半導体メモリ素子Ma1のドレインには接地電
位、制御電極には+18vが印加されるため消去が
行なわれVTはVTE=+10vになる。このように
RAM11の読出し状態での出力情報に対応して
書込み又は消去が行なわれる。
Conversely, the information of output node A in the read state is “1”
(power supply potential) and the information at output node B is "0" (ground potential), when the write state is entered, the ground potential is applied to the drain of the nonvolatile semiconductor memory element Ma1, and +18V is applied to the control electrode. Erasing occurs and V T becomes V TE =+10v. in this way
Writing or erasing is performed in accordance with the output information of the RAM 11 in the read state.

ここで書込み用電源VPPについて考える。書込
み用電源VPPは書込み状態では+15vにする必要
があるが、この書込み用電源VPPは容量C1,C
2を介して節点C,Dを押し上げるだけに使われ
る。このように消費される電流がない(供給電流
能力が小さくてよい)ため、通常消費電流が多い
場合には実現困難な、チツプ内で高電圧を発生す
るチヤージポンプ等の昇圧回路を用いることがで
きる。このようなことから、チツプ内に昇圧回路
を設けることにより単一5v電源のみで書込み・
消去が実現できる。
Now consider the write power supply V PP . The write power supply V PP needs to be +15V in the write state, but this write power supply V PP has a capacity of C1, C
It is used only to push up nodes C and D via 2. Since there is no current consumed in this way (the supply current capability only needs to be small), it is possible to use a boost circuit such as a charge pump that generates high voltage within the chip, which is difficult to implement when the current consumption is usually large. . For this reason, by providing a booster circuit inside the chip, it is possible to write and write data using only a single 5V power supply.
Erasure can be achieved.

このように書込みと消去を別々の動作で行なう
必要がなくなり、使用方法が非常に簡単である。
この書込み動作後電源を遮断しても出力情報は不
揮発性半導体メモリ素子に書込まれていて、半永
久的に保持する。
In this way, there is no need to perform writing and erasing in separate operations, and the method of use is very simple.
Even if the power is cut off after this write operation, the output information is written in the nonvolatile semiconductor memory element and is retained semi-permanently.

次に、不揮発性半導体メモリ素子に書込まれて
いる情報をRAMに読み戻す動作について説明す
る。この場合は書込み選択信号VWSを+5vに設定
する事により他は第1図に示した本第1の発明の
一実施例と同様にして行う事ができる。
Next, the operation of reading back information written in the nonvolatile semiconductor memory element to the RAM will be explained. In this case, by setting the write selection signal VWS to +5v, the other operations can be carried out in the same manner as in the embodiment of the first invention shown in FIG.

なお、上記実施例では6素子により構成される
フリツプフロツプ回路を双安定回路として用いた
が他の双安定回路を用いても、同様の効果があ
る。又nチヤネル型IGFETで本発明を説明した
が、pチヤネル型IGFETにより構成されても同
様である。
In the above embodiment, a flip-flop circuit composed of six elements was used as a bistable circuit, but the same effect can be obtained even if other bistable circuits are used. Further, although the present invention has been described using an n-channel type IGFET, the same applies to a configuration using a p-channel type IGFET.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上、詳細に説明したとおり、本発明の不揮発
性ランダムアクセス半導体メモリは、双安定回路
に接続された浮遊電極を有する1個の不揮発性半
導体メモリ素子を含む事で構成されるので、少い
素子数で構成できる事、電源を降下又は遮断して
も情報内容を不揮発性半導体メモリ素子に蓄え、
情報を保存する事が可能になる事、又双安定回路
を含んで構成されるRAMの読出し・書込み及び
不揮発性半導体メモリ素子への書込み・消去及び
不揮発性半導体メモリ素子からRAMへの読み戻
しのそれぞれの動作が容易に行なわれる事、更に
不揮発性半導体メモリ素子への書込み及び消去を
同時に行なうため使用方法が簡便になり操作時間
が半減する事などの効果を有している。更に書込
み選択手段と容量を付加する事により、チツプ内
に昇圧回路を設け単一5v電源使用で書込み・消
去が実現できると言う効果も付加される。
As explained above in detail, the nonvolatile random access semiconductor memory of the present invention is configured by including one nonvolatile semiconductor memory element having a floating electrode connected to a bistable circuit, and therefore requires fewer elements. It is possible to store information in a non-volatile semiconductor memory element even if the power is turned off or cut off.
It is possible to store information, and it is also possible to read and write to RAM that includes bistable circuits, write to and erase from non-volatile semiconductor memory elements, and read back from non-volatile semiconductor memory elements to RAM. Each operation is easily performed, and since writing and erasing to the nonvolatile semiconductor memory element are performed at the same time, the method of use is simple and the operating time is halved. Furthermore, by adding a write selection means and a capacitor, a booster circuit is provided within the chip, and writing and erasing can be realized using a single 5V power supply.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本第1の発明の一実施例の要部を示す
回路図、第2図及び第3図はそれぞれ不揮発性半
導体メモリ素子の構造を示す模式的断面図及び特
性曲線図、第4図は本第2の発明の一実施例の要
部を示す回路図である。 1……ドレイン、2……ソース、3……浮遊電
極、4……制御電極、5……半導体基板、6……
薄い絶縁膜、7……ゲート絶縁膜、8……フイー
ルド絶縁膜、10……双安定回路、11……
RAM、Ma1……不揮発性半導体メモリ素子、
M1,M2……デブレシヨンNチヤネル絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタ、M3〜M8……エン
ハンスメントNチヤネル絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ、C1,C2……容量、A,B……出
力節点、C,D……節点、DL,……データ
線、Vc.c.……電源、VPP……書込み用電源、VS
…ソース電源、VWS………書込み選択信号、X1
……読出し切換接続点。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a main part of an embodiment of the first invention, FIGS. 2 and 3 are a schematic cross-sectional view and characteristic curve diagram showing the structure of a nonvolatile semiconductor memory element, respectively, and FIG. The figure is a circuit diagram showing a main part of an embodiment of the second invention. 1...Drain, 2...Source, 3...Floating electrode, 4...Control electrode, 5...Semiconductor substrate, 6...
Thin insulating film, 7... Gate insulating film, 8... Field insulating film, 10... Bistable circuit, 11...
RAM, Ma1...nonvolatile semiconductor memory element,
M1, M2... Debretion N-channel insulated gate field effect transistor, M3 to M8... Enhancement N-channel insulated gate field effect transistor, C1, C2... Capacitance, A, B... Output node, C, D... Node, DL, ... data line, Vc.c. ... power supply, V PP ... power supply for writing, V S ...
…Source power supply, V WS …Write selection signal, X1
... Readout switching connection point.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一対の出力節点を備えた双安定回路と該双安
定回路の各出力節点と一対のデータ線との間にそ
れぞれ対応して接続された第1、第2のスイツチ
手段と、ドレンインが前記双安定回路の一方の出
力節点に制御電極が前記双安定回路の他方の出力
節点にソースがソース電源にそれぞれ接続された
浮遊電極を有する不揮発性半導体メモリ素子とを
含む事を特徴とする不揮発性ランダムアクセス半
導体メモリ。 2 一対の出力節点を備えた双安定回路と、該双
安定回路の各出力節点と一対のデータ線との間に
それぞれ対応して接続された第1、第2のスイツ
チ手段と、書込選択信号によりオン、オフする第
1、第2の書込み選択手段と、ドレインが前記第
1の書込み選択手段を介して前記双安定回路の一
方の出力節点に制御電極が前記第2の書込み選択
手段を介して前記双安定回路の他方の出力節点に
ソースがソース電極にそれぞれ接続された浮遊電
極を有する不揮発性半導体メモリ素子と、該不揮
発性半導体メモリ素子のドレイン及び制御電極と
書込み用電源との間にそれぞれ接続された第1、
第2の容量とを含む事を特徴とする不揮発性ラン
ダムアクセス半導体メモリ。 3 第1の書込み選択手段が、ドレインが前記双
安定回路の一方の出力点にソースが前記不揮発性
半導体メモリ素子のドレインにゲートが書込選択
信号に接続された第1の絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタからなり、第2の書込み選択手段が、
ドレインが前記双安定回路の他方の出力節点にソ
ースが前記不揮発性半導体メモリ素子のゲーート
にゲートが書込選択信号に接続された第2の絶縁
ゲート型電界効果トランジスタからなる特許請求
の範囲第2項記載の不揮発性ランダムアクセス半
導体メモリ。 4 書込み用電源が、同一チツプ内に形成され、
単一5vの入力電源から所定の書込み電圧を出力
する昇圧回路からなる特許請求の範囲第2項記載
の不揮発性ランダムアクセス半導体メモリ。
[Claims] 1. A bistable circuit having a pair of output nodes, and first and second switch means respectively connected between each output node of the bistable circuit and a pair of data lines. and a non-volatile semiconductor memory element having a drain in, a control electrode at one output node of the bistable circuit, and a floating electrode whose source is connected to the source power supply at the other output node of the bistable circuit, respectively. Characteristic non-volatile random access semiconductor memory. 2. A bistable circuit having a pair of output nodes, first and second switch means connected respectively between each output node of the bistable circuit and a pair of data lines, and a write selection. first and second write selection means that are turned on and off by a signal, and a control electrode that connects the second write selection means to one output node of the bistable circuit through the drain of the first write selection means. a non-volatile semiconductor memory element having a floating electrode whose source is connected to the source electrode at the other output node of the bistable circuit via the non-volatile semiconductor memory element, and between the drain and control electrode of the non-volatile semiconductor memory element and a write power supply; the first, each connected to
A non-volatile random access semiconductor memory comprising a second capacity. 3. The first write selection means is a first insulated gate field effect whose drain is connected to one output point of the bistable circuit, whose source is connected to the drain of the nonvolatile semiconductor memory element, and whose gate is connected to a write selection signal. The second write selection means consists of a transistor,
Claim 2 comprising a second insulated gate field effect transistor having a drain connected to the other output node of the bistable circuit, a source connected to the gate of the nonvolatile semiconductor memory element, and a gate connected to the write selection signal. Non-volatile random access semiconductor memory as described in . 4 A power supply for writing is formed within the same chip,
3. The nonvolatile random access semiconductor memory according to claim 2, comprising a booster circuit that outputs a predetermined write voltage from a single 5V input power source.
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