JPS63209097A - Semiconductor nonvolatile ram - Google Patents
Semiconductor nonvolatile ramInfo
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- JPS63209097A JPS63209097A JP62041819A JP4181987A JPS63209097A JP S63209097 A JPS63209097 A JP S63209097A JP 62041819 A JP62041819 A JP 62041819A JP 4181987 A JP4181987 A JP 4181987A JP S63209097 A JPS63209097 A JP S63209097A
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- ram
- gate electrode
- nonvolatile
- mos capacitor
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- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、コンピューターなどの電子機器に用いられ
る半導体不揮発性RAM (ランダム・アクセス・メモ
リ)に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor nonvolatile RAM (random access memory) used in electronic equipment such as computers.
この発明は、半導体不揮発性RAMにおいて、揮発性メ
モリと不揮発性M OS (Metal −0xide
−3cmiconductor)キャパシタとから構
成することにより、低電力で安価な半導体不揮発性RA
Mを可能にしたものである。The present invention relates to a semiconductor non-volatile RAM that combines volatile memory and non-volatile MOS (Metal-Oxide).
-3cmiconductor) capacitor, it is a low-power and inexpensive semiconductor non-volatile RA.
This is what made M possible.
従来、第2図に示すように、インバーターを直列に接続
したスタティックRAMの出力端子に、トランジスタ八
T!と不揮発性MO3)ランジスタT3.トランジスタ
B T aを直列に接続した構成になっている。(IE
EE Journal of 5olid−3tate
Circuits、 vol、 5c−18,No5,
0CTOBER1983pp525〜532)
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の半導体不揮発性RAMは、スタティック
RAM以外に3個のトランジスタを必要としており、さ
らに、不揮発性MOSトランジスタの情報をスタティッ
クRAMに移す時に大きな直流電流が必要である欠点が
ある。Conventionally, as shown in FIG. 2, eight transistors are connected to the output terminal of a static RAM with an inverter connected in series. and non-volatile MO3) transistor T3. It has a configuration in which transistors B T a are connected in series. (IE
EE Journal of 5solid-3tate
Circuits, vol, 5c-18, No5,
0CTOBER1983pp525-532) [Problems to be solved by the invention] However, the conventional semiconductor non-volatile RAM requires three transistors in addition to the static RAM, and furthermore, the information of the non-volatile MOS transistors must be transferred to the static RAM. The disadvantage is that sometimes large direct currents are required.
そこで、この発明は従来のこのような欠点を解決するた
め、低電力で安価な半導体不揮発性RAMを得ることを
目的としている。Therefore, in order to solve these conventional drawbacks, the present invention aims to provide a low-power, inexpensive semiconductor nonvolatile RAM.
上記問題点を解決するために、この発明は揮発性RAM
に、選択トランジスタを介して不揮発性MOSキャパシ
タを接続する構成にし、低電力で安価な半導体不揮発性
RAMを可能にした。In order to solve the above problems, this invention provides volatile RAM
Additionally, a nonvolatile MOS capacitor is connected via a selection transistor, making it possible to create a low-power, inexpensive semiconductor nonvolatile RAM.
上記のように構成された半導体不揮発性RAMは、構造
がH単であり、さらに、不揮発性MOSキャパシタの情
報を揮発性RAMに移す時に、直流電流を必要としない
ために低電力で安価な半導体不揮発性RAMを実現でき
る。The semiconductor non-volatile RAM configured as described above has a single H structure, and furthermore, it is a low-power and inexpensive semiconductor because it does not require direct current when transferring information from the non-volatile MOS capacitor to the volatile RAM. Non-volatile RAM can be realized.
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第1図において、インバーター2ケを直列に接続した揮
発性RAMの出力端子Qに、選択ゲートトランジスタT
+を介して不揮発性MOSキャパシタCを設けである。In Figure 1, a selection gate transistor T is connected to the output terminal Q of a volatile RAM in which two inverters are connected in series.
A nonvolatile MOS capacitor C is provided via +.
揮発性RAMは、第1図の場合は、揮発性RAMがスタ
ティックRAMの場合の例であるが、ダイナミックRA
Mでも本発明は実施可能である。In the case of FIG. 1, the volatile RAM is a static RAM, but the volatile RAM is a dynamic RAM.
The present invention can also be implemented with M.
揮発性RAMの出力端子と選択ゲートトランジスタT、
と不揮発性MOSキャパシタCの断面図を第3図に示す
、P型の半導体基板!の表面に、揮発性RAMの出力端
子Qで、かつ、選択ゲートトランジスタのソース領域で
あるN″領域2が形成され、さらに、N″頚域2に直列
に選択ゲート絶縁膜3と選択ゲート電極5から成る選択
ゲートトランジスタT、を接続し、さらに、直列にゲー
ト絶縁膜4と浮遊ゲート電極6と制御ゲート電極8と消
去端子10とから成る不揮発性MOSキャパシタCを接
続している。Volatile RAM output terminal and selection gate transistor T,
A cross-sectional view of a nonvolatile MOS capacitor C is shown in FIG. 3, a P-type semiconductor substrate! An N'' region 2, which is the output terminal Q of the volatile RAM and the source region of the select gate transistor, is formed on the surface of the N'' neck region 2, and a select gate insulating film 3 and a select gate electrode are formed in series with the N'' neck region 2. 5, and a nonvolatile MOS capacitor C consisting of a gate insulating film 4, a floating gate electrode 6, a control gate electrode 8, and an erase terminal 10 is further connected in series.
不揮発性RAMの動作について説明する。The operation of nonvolatile RAM will be explained.
まず、選択ゲートトランジスタT1をOFF状態にすれ
ば、不揮発性MOSキャパシタCの影響を受けないため
に、本発明の不揮発性RAMは、通常のRAM (ラン
ダム・アクセス・メモリ)として動作することができる
。First, if the selection gate transistor T1 is turned off, the nonvolatile RAM of the present invention can operate as a normal RAM (random access memory) because it is not affected by the nonvolatile MOS capacitor C. .
次にRAMの情報を不揮発性MOSキャパシタCへ移す
、いわゆるストア動作は次のようにして行う、まず、制
御ゲート電極8に対して高い電圧を消去端子10に印加
すると、浮遊ゲート電極6と消去電極lOの間の消去ト
ンネル絶縁膜9に高電界が印加され、トンネル電流が流
れる結果、浮遊ゲート電極6の電位はプラス側に帯電す
る0次に、選択ゲート電極5に電源電圧を印加し、制御
ゲート電極8に基板lに対して高電圧を印加すると、R
AMの出力端子2が電源電圧側のレベルの場合は選択ゲ
ートトランジスタT1はOFF状態になるために、浮遊
ゲート電極6の電位は正側に帯電したままになる。逆に
、RAMの出力端子2が基板1の電位側の低いレベルの
場合は、選択ゲートトランジスタT、は充分ON状態と
なるために、浮遊ゲート電極6の下の基板表面の電位は
、RAMの出力端子2の電位に等しくなり、浮遊ゲート
電極6と基板1との間のゲート絶縁膜4に高電界が加わ
る。その結果、ゲート絶縁膜4を介してトンネル電流が
流れ、浮遊ゲート電極6は負側に帯電する。即ち、RA
Mの出力端子2が電源電圧側の場合は浮遊ゲート電極6
は正側に、出力端子2が基板1の低い電位の場合は浮遊
ゲート電極6は負側に帯電する。Next, the so-called store operation in which the information in the RAM is transferred to the nonvolatile MOS capacitor C is performed as follows. First, when a high voltage is applied to the erase terminal 10 with respect to the control gate electrode 8, the floating gate electrode 6 and the erase A high electric field is applied to the erase tunnel insulating film 9 between the electrodes IO, and as a result of a tunnel current flowing, the potential of the floating gate electrode 6 is charged to the positive side.Next, a power supply voltage is applied to the selection gate electrode 5, When a high voltage is applied to the control gate electrode 8 with respect to the substrate l, R
When the output terminal 2 of the AM is at the power supply voltage level, the selection gate transistor T1 is turned off, so the potential of the floating gate electrode 6 remains positively charged. Conversely, when the output terminal 2 of the RAM is at a lower level than the potential of the substrate 1, the selection gate transistor T is sufficiently turned on, so that the potential of the substrate surface under the floating gate electrode 6 is lower than that of the RAM. The potential becomes equal to the potential of the output terminal 2, and a high electric field is applied to the gate insulating film 4 between the floating gate electrode 6 and the substrate 1. As a result, a tunnel current flows through the gate insulating film 4, and the floating gate electrode 6 is negatively charged. That is, R.A.
If the output terminal 2 of M is on the power supply voltage side, the floating gate electrode 6
is charged to the positive side, and when the output terminal 2 is at a low potential of the substrate 1, the floating gate electrode 6 is charged to the negative side.
浮遊ゲート電極6が正側に帯電すれば、浮遊ゲート電極
6の下が強反転するために多くの電荷を浮遊ゲート電極
6下の基板1の表面に蓄積できる。If the floating gate electrode 6 is positively charged, a large amount of charge can be accumulated on the surface of the substrate 1 under the floating gate electrode 6 because the area under the floating gate electrode 6 is strongly inverted.
すなわち、選択ゲートトランジスタT1に大きなコンデ
ンサが接続されたことと等価になる。このコンデンサは
、基板表面と基板間及び制御ゲート電極間の容量値であ
る。浮遊ゲート電極6が負側に帯電している時は、浮遊
ゲート電極6の下の基板1の表面は電荷をM積できない
ために、選択ゲートトランジスタT1に何も接続してい
ないことと等価になる。In other words, this is equivalent to connecting a large capacitor to the selection gate transistor T1. This capacitor is the capacitance value between the substrate surface and the substrate and between the control gate electrode. When the floating gate electrode 6 is negatively charged, the surface of the substrate 1 under the floating gate electrode 6 cannot accumulate M charges, so this is equivalent to not connecting anything to the selection gate transistor T1. Become.
以上説明したように、ストア動作によって、RAMの出
力端子2が高い電位の場合は選択ゲートトランジスタT
Iを介して大きな容量のコンデンサが、逆にRAMの出
力端子2が低い電位の場合(基板1の側)は選択ゲート
トランジスタT1を介して小さな容量のコンデンサが接
続したことになる。この選択ゲートトランジスタT、に
接続したコンデンサは、RAMの情報によって容■を変
可してストアすることができさらに不揮発性である。従
って、この基板1とゲート絶縁膜4と浮遊ゲート電極6
と制御ゲート電極8と消去電極lOとから成るコンデン
サは、不揮発性MOSキャパシタCとなる。As explained above, when the output terminal 2 of the RAM is at a high potential due to the store operation, the selection gate transistor T
A capacitor with a large capacitance is connected through I, and conversely, when the output terminal 2 of the RAM is at a low potential (substrate 1 side), a capacitor with a small capacitance is connected through the selection gate transistor T1. The capacitor connected to this selection gate transistor T can change its capacity and store it according to the information in the RAM, and is non-volatile. Therefore, this substrate 1, gate insulating film 4, and floating gate electrode 6
A capacitor consisting of the control gate electrode 8 and the erase electrode lO becomes a nonvolatile MOS capacitor C.
次に、不揮発性MOSキャパシタCの情報をRAMに移
す、いわゆる、リコール動作については次のようにする
0選択ゲートトランジスタT1をON状態にして、出力
端子2に大きなコンデンサが接続した場合は、出力端子
の電位が電源電圧側のレベルになり、小さなコンデンサ
が接続した場合は、出力端子の電位が基板1と同じ低い
レベルになるようにRAMを設計する。このように設計
すると、不揮発性MOSキャパシタの情報をRAMヘリ
コールできる。リコールする時、選択ゲートトランジス
タTIには不揮発性MOSキャパシタCが接続している
ために、直流電流が流れない。Next, the so-called recall operation that transfers the information of the nonvolatile MOS capacitor C to the RAM is as follows.If the 0 selection gate transistor T1 is turned on and a large capacitor is connected to the output terminal 2, the output The RAM is designed so that the potential of the output terminal is at the same low level as the substrate 1 when the potential of the terminal is at the level of the power supply voltage and a small capacitor is connected. With this design, information on the nonvolatile MOS capacitor can be recalled to the RAM. At the time of recall, since the nonvolatile MOS capacitor C is connected to the selection gate transistor TI, no direct current flows.
即ち、低消費電力でリコールできる。In other words, recall can be performed with low power consumption.
この発明は、以上説明したように、RAMに選択ゲート
トランジスタを介して半導体不揮発性MoSキャパシタ
を接続した構造であるために、ストア及びリコール時の
消費電力が小さく、さらに、構造が!単であるために、
低消費電力で安価な不揮発性RAMを実現できる。本発
明の説明に用いた不揮発性MOSキャパシタの構造は、
浮遊ゲート型である必要はなくMNOS型(IE[iE
Journalof 5olid−State C1
rcuits、vol、5c−15+ No3. JU
NE1980 pp346〜353)であってもよい。As explained above, this invention has a structure in which a semiconductor non-volatile MoS capacitor is connected to a RAM via a selection gate transistor, so power consumption during storage and recall is small, and the structure is simple! To be simple,
It is possible to realize an inexpensive nonvolatile RAM with low power consumption. The structure of the nonvolatile MOS capacitor used to explain the present invention is as follows:
It does not have to be a floating gate type, but an MNOS type (IE [iE
Journal of 5 solid-State C1
rcuits, vol, 5c-15+ No3. J.U.
NE1980 pp346-353).
又、制御ゲート電極、消去電極は浮遊ゲート電極の上で
なく基板の中に設けても動作は同じである。Further, the operation is the same even if the control gate electrode and the erase electrode are provided in the substrate instead of on the floating gate electrode.
第1図は、本発明にかかる半導体不揮発性RAMの回路
図であり、第2図は、従来の半導体不運発性RAMの回
路図である。第3図は、本発明の不揮発性MOSキャパ
シタの断面図である。
1・・・半導体基板
2・・・RAMの出力端子
5・・・選択ゲート電極
6・・・浮遊ゲート電極
8・・・制御ゲート電極
10・・・消去電極
以上
出願人 セイコー電子工業株式会社
本発明の手”Ff木り1梵性RAMの回路口第1図
第2図
下4′f発tiMOsキIパンタの−面図第3図FIG. 1 is a circuit diagram of a semiconductor non-volatile RAM according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional semiconductor non-volatile RAM. FIG. 3 is a cross-sectional view of the nonvolatile MOS capacitor of the present invention. 1... Semiconductor substrate 2... RAM output terminal 5... Selection gate electrode 6... Floating gate electrode 8... Control gate electrode 10... Erasing electrode and above Applicant: Seiko Electronics Co., Ltd. Hand of the Invention "Ff tree 1 Brushless RAM circuit port Figure 1 Figure 2 Lower 4'F TiMOS key - side view Figure 3
Claims (2)
タを介して不揮発性MOSキャパシタを直列接続したこ
とを特徴とする半導体不揮発性RAM。(1) A semiconductor nonvolatile RAM characterized in that a nonvolatile MOS capacitor is connected in series to an output terminal of a semiconductor volatile memory via a selection transistor.
られたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けられ
たゲート電極と、前記ゲート絶縁膜内に設けられた電荷
蓄積層から構成されていることを特徴とする請求範囲第
1項記載の半導体不揮発性RAM。(2) The nonvolatile MOS capacitor includes a gate insulating film provided on a substrate, a gate electrode provided on the gate insulating film, and a charge storage layer provided in the gate insulating film. 2. The semiconductor nonvolatile RAM according to claim 1, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041819A JPS63209097A (en) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | Semiconductor nonvolatile ram |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62041819A JPS63209097A (en) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | Semiconductor nonvolatile ram |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63209097A true JPS63209097A (en) | 1988-08-30 |
Family
ID=12618908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62041819A Pending JPS63209097A (en) | 1987-02-25 | 1987-02-25 | Semiconductor nonvolatile ram |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63209097A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0258379A (en) * | 1988-08-24 | 1990-02-27 | Sharp Corp | Semiconductor storage device |
-
1987
- 1987-02-25 JP JP62041819A patent/JPS63209097A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0258379A (en) * | 1988-08-24 | 1990-02-27 | Sharp Corp | Semiconductor storage device |
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