JPS5889870A - Nonvolatile variable resistance element - Google Patents
Nonvolatile variable resistance elementInfo
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- JPS5889870A JPS5889870A JP56188079A JP18807981A JPS5889870A JP S5889870 A JPS5889870 A JP S5889870A JP 56188079 A JP56188079 A JP 56188079A JP 18807981 A JP18807981 A JP 18807981A JP S5889870 A JPS5889870 A JP S5889870A
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- gate
- vth
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は抵抗値を任意の値に設定することかで勇、かつ
一旦設定したならばその後は新たに設定しなおす迄その
抵抗値を保存する、電気的に書勇かえ可能な不渾発性抵
抗素子に関するものである。[Detailed Description of the Invention] The present invention is an electronic method that allows you to set the resistance value to an arbitrary value, and once it is set, the resistance value is saved until it is reset. This invention relates to a replaceable non-returnable resistance element.
従来工・Cに於いては抵抗素子を内蔵した場合その抵抗
値はマスク上の設計及びプロセスで決まってしまい、一
旦製作したICにおいて抵樅値を可変する事はできず、
どうしても抵抗値を調整したい時には予め多数本の抵抗
体を同時に作りこみ、外部へ端子を出してそれらの抵抗
体を直列又は並列等にいろいろ組み合わせて希望の抵抗
値を得ていた。これらの結果抵抗値精度が必要なICに
おいては外部調篭端子が多数本必要となり、その煩雑さ
を避けて1はじめから外づけ抵抗体を用い3事を余儀な
くされる場合もあった。In conventional IC/C, when a resistor element is built in, its resistance value is determined by the design and process on the mask, and once the IC is manufactured, the resistance value cannot be changed.
When it was necessary to adjust the resistance value, a large number of resistors were built in advance at the same time, terminals were taken out to the outside, and the resistors were combined in series or parallel in various ways to obtain the desired resistance value. As a result, ICs that require high resistance accuracy require a large number of external control terminals, and in order to avoid this complexity, it is sometimes necessary to use external resistors from the beginning.
本発明はかかる欠点を除去し、外部へ少なくとも2本の
端子を出すことで任意の精度の抵抗値を設定でき、かつ
ICの電源を切ってもその抵抗値は保存される新しい素
子を提供せんとするものである。The present invention eliminates such drawbacks and provides a new element that allows a resistance value to be set with arbitrary accuracy by connecting at least two terminals to the outside, and that retains the resistance value even when the IC power is turned off. That is.
以下、図面を参照しながら詳細に述べる。The details will be described below with reference to the drawings.
本発明の抵抗素子はMIS型トランジスタの非、線型電
流電圧特性を用いるものである。第1図には代表的な結
線の方法を示した。なお以下では便宜のためNチャネル
型について説明するが、Pチャネル型でも全く同様に成
立する。第1図の(a)。The resistance element of the present invention uses the non-linear current-voltage characteristics of an MIS transistor. Figure 1 shows a typical wiring connection method. Note that although an N-channel type will be described below for convenience, the same holds true for a P-channel type. Figure 1 (a).
(b)はvthが正の場合つまりエンハンスメント型の
場合であり、第1図(c)はvth負つまりデプレッシ
ョン型の場合であるー。これらの電流−電圧特性は図に
示すごとく非線型でありこれを抵抗素子としてIC内部
に用いる事は既に公知となっている。(b) shows the case where vth is positive, that is, the case of enhancement type, and FIG. 1(c) shows the case where vth is negative, that is, the case of depression type. These current-voltage characteristics are nonlinear as shown in the figure, and it is already known that they are used inside an IC as a resistance element.
第2図にはMNO8構造の電気的書勇換よ可能な不揮発
メモリの構造を模式的に示した。MNOS構造の場合は
電子とホールの障壁の高さ等の差異があり一般にはPチ
ャネル型が用いられているのでこの図ではあえてPチャ
ネルで説明する。原理的にはNチャネル型でも構造上の
差異はない。FIG. 2 schematically shows the structure of a nonvolatile memory that can be electrically rewritten with an MNO8 structure. In the case of the MNOS structure, there are differences in the height of the barrier between electrons and holes, and a P-channel type is generally used, so this diagram will intentionally explain the P-channel structure. In principle, there is no structural difference between the N-channel type and the N-channel type.
第2図に於いてG、D、S、Bは夫々ゲート、′ドレイ
ン、ソース、基板であり、1はごく薄い酸化膜、2は窒
化膜である。この構造において、例えば基板を接地とな
し、ゲートに十分な値のプラス電位を与えれば、基板よ
り電子がゲート膜(ごく薄い酸化膜1と窒化膜2)へ注
入され、このMNOSトランジスタのvthは正側ヘシ
フトする。In FIG. 2, G, D, S, and B are the gate, drain, source, and substrate, respectively, 1 is a very thin oxide film, and 2 is a nitride film. In this structure, for example, if the substrate is grounded and a sufficient positive potential is applied to the gate, electrons will be injected from the substrate into the gate film (very thin oxide film 1 and nitride film 2), and the vth of this MNOS transistor will be Shift to the positive side.
又逆にゲートG、に十分な値のマイナス電位を与えると
先程の注入された電子が再び基板側へ放出され、vth
は負側ヘシフトする。これらの現象はすでに公知のこと
である。この場合においてドレイン、ソースの電位は本
質的に問題にされていなかった。ここでドレイン、ソー
スの電位をかえるとどうなるかを実験してまとめると次
の様になる。Conversely, when a sufficient negative potential is applied to the gate G, the previously injected electrons are emitted to the substrate side again, causing vth
shifts to the negative side. These phenomena are already known. In this case, the drain and source potentials were essentially not a problem. Here, we conducted an experiment to see what happens when we change the potentials of the drain and source, and the results are summarized as follows.
(1)基板に対しゲートを十分な値のプラス電位にする
場合に1ハ、ドレイン、ソース共基板電位とゲート電位
の間にある限り本質的に影響を与えない。(1) When the gate is set to a sufficiently positive potential with respect to the substrate, there is essentially no effect as long as the drain and source are both between the substrate potential and the gate potential.
(匈基板に対しゲートを+1分な値のマイナス電位にす
る場合には、−ドレイン、ソースの電位は大角な影響を
及ぼす。ドレイン、ソースは第2図で見てわかる通り対
線であり交換可能であるので、いずれか一方例えばドレ
インをopen とし、ソースの電位をかえてゆくと
、ゲートとソース間の電位差が同じならば、同じような
りthシフトをおこす。(When setting the gate to a negative potential of +1 with respect to the substrate, the -drain and source potentials have a large influence. As you can see in Figure 2, the drain and source are paired wires and are exchanged. This is possible, so if one of them, for example, the drain, is opened and the potential of the source is changed, the same th shift will occur if the potential difference between the gate and the source is the same.
その様子を模式的に第一3図に示した。The situation is schematically shown in Figure 13.
第3図は例えばソース電位を接地と考えてみるとわがり
やすい。この時Qcsはゲート電位(基板に対して)で
あるから、ある一定の値(イ)迄はvthは全く変化せ
ず更に−vGSをかけてゆくと指数的にvthかかわっ
てゆく(ロ)領域がある(この場合負へ、@<)。つま
りはじめは仲々vthかかわらないがどんどん−vGS
′tましてゆくとvthはどんどんかわってゆくがやが
て飽和値に達する領域(ハ)になる。一般にはMNOS
メモリはこの飽和値に達した所で用いられている。Fig. 3 is easy to understand if we consider, for example, that the source potential is grounded. At this time, since Qcs is the gate potential (with respect to the substrate), vth does not change at all up to a certain value (a), and when -vGS is applied further, vth becomes exponentially related (region b). (to negative in this case, @<). In other words, at first, Nakama doesn't care about vth, but gradually -vGS
As t continues, vth changes rapidly, but eventually reaches the region (c) where it reaches a saturation value. In general, MNOS
Memory is being used once this saturation value has been reached.
第3図ではソース電位をかえていっても、例えばソース
電位Ovでゲート電位−30Vの時のvthの変化は、
ソース電位−5vの時はゲート電位−35Vにすれば同
様になることを示している。In Fig. 3, even if the source potential is changed, for example, when the source potential Ov and the gate potential are -30V, the change in vth is as follows.
It is shown that when the source potential is -5V, the same result can be obtained by setting the gate potential to -35V.
実験的にはこれらの関係は再現性よく得られている。こ
のメカニズムは詳しくは断定することはでもないが従来
から例えばソース電位を十分に負、例えば−2“OV程
度にかけておくとゲートに七通常の負電圧例’(B−a
ovではキャリアの基板側への放出はおこらず、これは
ソース・基板間の′逆バイアスにより空乏層がで勇て、
その空乏層によりキャリヤ放出が妨げられると言われて
もたのと定性的には同じである゛と考えられる。本発明
ではこの関係を定量的に把握した所第3図の関係がある
ことを見出しこれを利用せんとする所に特徴がある。Experimentally, these relationships have been obtained with good reproducibility. This mechanism cannot be determined in detail, but conventionally, for example, if the source potential is applied to a sufficiently negative level, for example, around -2 OV, the gate is applied with a normal negative voltage (B-a).
In OV, carriers are not ejected to the substrate side, and this is because a depletion layer is formed due to the reverse bias between the source and the substrate.
This is considered to be qualitatively the same as it has been said that the depletion layer prevents carrier emission. The present invention is characterized in that it quantitatively understands this relationship, finds the relationship shown in FIG. 3, and attempts to utilize this relationship.
第4図は本発明の実施例、である。前記し九MNO8構
造のMO8)ランジスタ4においてソースとゲートにス
イッチsw、 、 sw、 を設けた。通常はG’
、S’を第1図に示すような結線方法を用いて非線型抵
抗素子として用いる。抵抗値を変えたい時はsw、、s
w2によりG“、S“を選択して、このG“、Sl/に
第3図に従って適当な電位差を与えれば任意のvth値
を設定でき、従って第1図の電流−電圧特性をかえるこ
とかで勇抵抗体としての特性をかえることができる。FIG. 4 shows an embodiment of the present invention. In the above-mentioned MO8) transistor 4 having the MNO8 structure, switches sw, , sw, were provided at the source and gate. Usually G'
, S' are used as nonlinear resistance elements using the wiring method shown in FIG. When you want to change the resistance value, use sw,,s
By selecting G" and S" by w2 and applying an appropriate potential difference to G" and Sl/ according to Fig. 3, it is possible to set an arbitrary vth value. Therefore, it is possible to change the current-voltage characteristics shown in Fig. 1. You can change the characteristics of a brave resistance body.
sW、 、sw、としてはMOSトランジスタの哀イツ
チ等を利用することかで真る。This can be achieved by using a MOS transistor or the like as sW, , sw.
第3図の特性はPチャネルMNO8構造のMOSトラン
ジスタについてのみ述べたが、Nチャネル。Although the characteristics in FIG. 3 are described only for a P-channel MNO8 structure MOS transistor, they are for an N-channel.
、MNoSill造のMO−8)ランジスタについても
同様であること既に述べた通りである。又第3図の特性
がソースと基板間の逆バイアスによる空乏層の効果のた
めであるので、例えばフローティングゲート型やアバラ
ンシェ型の電気的に書専かえ可能なメモリで、ゲート側
からキャリアを基板へ放出する事を利用するメモリには
等しく同様の特性が出る事は容易に理解される。As already mentioned, the same applies to the MO-8) transistor manufactured by MNoSill. Furthermore, the characteristics shown in Figure 3 are due to the effect of a depletion layer caused by reverse bias between the source and the substrate. It is easy to understand that a memory that utilizes discharging to a memory will have equally similar characteristics.
又、本明細書では一般の用語例に従いMOSトランジス
タと記したが、MOSのMは金属(アルミ、モリブデン
等)のみならずポリシリコン、金媚ンリサイド等を含む
ことは当然である。 −MISと一般的表記に従っ
たが本明細書によっても明らかなととくOは酸化膜のみ
ならず窒化膜、窒化膜、・酸化膜の合成膜、フローティ
ングゲートの如く酸化膜に金属的層を有するもの等、一
般的に絶縁膜等といえる(一般のMIS構造)。Further, in this specification, the term MOS transistor is used in accordance with the general terminology, but M in MOS naturally includes not only metals (aluminum, molybdenum, etc.) but also polysilicon, gold silicide, and the like. - Although the general notation is MIS, it is clear from this specification that O is used not only for oxide films, but also for nitride films, nitride films, composite films of oxide films, and metallic layers on oxide films such as floating gates. Generally speaking, it can be said to be an insulating film etc. (general MIS structure).
第1図はMOS)ランジスタによる非線型電流電圧特性
を有する抵抗素子の結線図及び特性図で、第1゛図(a
) 、 (b)はエンノ・/スメント型、第1図(c)
はデプレツンヨン型のMOSトランジスタの場合であ机
第2図はMNO8r造の電気的帯きかえ可能な不揮発性
メモ、りの構造1′示す断面図。
第3図は第2図におけるゲート電位を基板に対して十分
負にした時のvth変化とゲート・ソース間電位差゛の
関係を示す特性図。
第4図は本発明の1実施例の回路図。
G・・・ゲート、 B・・・基板、D・・・ドレイ
ン、SW、、S%・;・切替スイッチ、S・・・ソース
、 4・・・MNOS)ランジスタ、1・・・極薄
酸化膜 2・・・、窒化膜。Figure 1 is a wiring diagram and characteristic diagram of a resistance element having nonlinear current-voltage characteristics using a MOS transistor.
), (b) is Enno/sment type, Fig. 1 (c)
Figure 2 is a cross-sectional view showing the structure 1' of an electrically replaceable non-volatile memory made of MNO8R. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the change in vth and the gate-source potential difference when the gate potential in FIG. 2 is made sufficiently negative with respect to the substrate. FIG. 4 is a circuit diagram of one embodiment of the present invention. G...gate, B...substrate, D...drain, SW,, S%...changeover switch, S...source, 4...MNOS) transistor, 1...ultra-thin oxide Film 2..., nitride film.
Claims (2)
有すり 1、−るMOS )ランジスタに於いて、ゲート電極と
ソース電極、ドレイン電極・の少なくともいずれか一方
が外部端子に接続され、電気的書衣換え時に基板電位に
対し前記ゲート電′極とソース電極に任意の電位差を設
定できる構成として、前記MISトランジスタのスレシ
ョルド電圧を任意の値に書き換えられることを特徴とす
る不揮発性可変抵抗素子。(1) In a transistor, at least one of the gate electrode, source electrode, and drain electrode is connected to an external terminal, and an electrical A nonvolatile variable resistance element characterized in that the threshold voltage of the MIS transistor can be rewritten to an arbitrary value so that an arbitrary potential difference can be set between the gate electrode and the source electrode with respect to the substrate potential when rewriting the substrate potential. .
ジスタであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の不揮発性可変抵抗素子。(2) The nonvolatile variable resistance element according to claim 1, wherein the M-I S transistor is an MNOS transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56188079A JPS5889870A (en) | 1981-11-24 | 1981-11-24 | Nonvolatile variable resistance element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56188079A JPS5889870A (en) | 1981-11-24 | 1981-11-24 | Nonvolatile variable resistance element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5889870A true JPS5889870A (en) | 1983-05-28 |
Family
ID=16217331
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56188079A Pending JPS5889870A (en) | 1981-11-24 | 1981-11-24 | Nonvolatile variable resistance element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5889870A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51114882A (en) * | 1975-04-02 | 1976-10-08 | Seiko Epson Corp | Mos-type variable resistance element incorporated in an ic |
-
1981
- 1981-11-24 JP JP56188079A patent/JPS5889870A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51114882A (en) * | 1975-04-02 | 1976-10-08 | Seiko Epson Corp | Mos-type variable resistance element incorporated in an ic |
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