JPS6410108B2 - - Google Patents
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- JPS6410108B2 JPS6410108B2 JP54019353A JP1935379A JPS6410108B2 JP S6410108 B2 JPS6410108 B2 JP S6410108B2 JP 54019353 A JP54019353 A JP 54019353A JP 1935379 A JP1935379 A JP 1935379A JP S6410108 B2 JPS6410108 B2 JP S6410108B2
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- JP
- Japan
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- field effect
- bistable circuit
- nonvolatile
- information
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B10/00—Static random access memory [SRAM] devices
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- Non-Volatile Memory (AREA)
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は不揮発性半導体メモリ装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a nonvolatile semiconductor memory device.
従来の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(以
下、IGFETという)を使用した半導体メモリ装
置は、電源遮断時に記憶していた情報が消失して
しまうという欠点をもつている。この欠点を補う
ものとして不揮発性半導体メモリ素子がいくつか
開発された。これらメモリ素子は、閾値電圧の大
小を2値情報に対応させ、電源遮断時においても
その情報を不揮発に蓄えるというものである。 Semiconductor memory devices using conventional insulated gate field effect transistors (hereinafter referred to as IGFETs) have the disadvantage that stored information is lost when the power is turned off. Several nonvolatile semiconductor memory devices have been developed to compensate for this drawback. These memory elements associate the magnitude of threshold voltage with binary information, and store this information in a non-volatile manner even when the power is cut off.
ところで、上記不揮発性半導体メモリ素子は、
書込み/消失の回数や速度等において、その実用
上通常のIGFETにはない問題がある。第1図は、
これら問題に対する解決手段として開発されてい
るもので、IGFETからなる双安定回路と不揮発
性半導体メモリ素子とを組合せ、通常は双安定回
路に情報を蓄え、電源が遮断した時に双安定回路
の情報を不揮発メモリ素子に書込んで不揮発性情
報として記憶するようにしたもので、Q1,Q2,
Q3およびQ4はエンハンスメント型IGFET、Q5お
よびQ6はデブレシヨン型IGFET、およびQ3およ
びQ4にそれぞれ並列に接続されたMT1および
MT2はMNOSメモリトランジスタで、Q1,Q2,
Q5およびQ6は通常のフリツプフロツプでスタテ
イツクメモリセルを構成している。即ち、電源印
加状態ではIGFETQ3およびQ4は導通状態にあ
り、フリツプフロツプとして動作し、電源遮断時
はフリツプフロツプの情報をMNOSメモリトラ
ンジスタMT1およびMT2に書込んで電源が遮断
する前の情報内容を不揮発に蓄えようとするもの
である。 By the way, the above nonvolatile semiconductor memory element is
In terms of write/erase times and speed, there are practical problems that ordinary IGFETs do not have. Figure 1 shows
It has been developed as a solution to these problems, and it combines a bistable circuit consisting of an IGFET with a nonvolatile semiconductor memory element. Normally, information is stored in the bistable circuit, and the information in the bistable circuit is transferred when the power is cut off. It is written in a nonvolatile memory element and stored as nonvolatile information, and Q 1 , Q 2 ,
Q 3 and Q 4 are enhancement type IGFETs, Q 5 and Q 6 are depletion type IGFETs, and MT 1 and MT connected in parallel with Q 3 and Q 4 , respectively.
MT 2 is an MNOS memory transistor, Q 1 , Q 2 ,
Q5 and Q6 are ordinary flip-flops that constitute static memory cells. That is, when the power is applied, IGFETs Q 3 and Q 4 are in a conductive state and operate as a flip-flop, and when the power is cut off, the information of the flip-flop is written to the MNOS memory transistors MT 1 and MT 2 , and the information content before the power is cut off is stored. The purpose is to store it in a non-volatile manner.
第2図は周知のPチヤネルのMNOSメモリト
ランジスタの特性で一例でゲート印加電圧VGに
対する閾値電圧Vthのヒステリシス特性を示すも
ので、ゲートに正のパルス(例えば+25V、
1msec)を印加すると、Vthは正方向に移動して
+2Vになり、負のパルス(例えば−25V、
1msec)を印加すると、Vthは負方向に移動して
−6Vになる。このように設定されたVthは基板ま
たはチヤネル電位に対してゲートに大きな電圧が
印加されない限り、不揮発に保持される。 Figure 2 shows the characteristics of a well-known P-channel MNOS memory transistor, showing the hysteresis characteristics of the threshold voltage V th with respect to the gate applied voltage V G.
1msec), V th moves in the positive direction to +2V, and when a negative pulse (e.g. -25V,
1msec), V th moves in the negative direction to -6V. V th set in this way is held non-volatile unless a voltage larger than the substrate or channel potential is applied to the gate.
先の第1図のメモリセルは、MNOSメモリト
ランジスタMT1およびMT2の第2図に示すヒス
テリシス特性を利用して、電源が遮断する時に
IGFETQ1およびQ2のドレインN1,N2の電位に
より、MNOSメモリトランジスタMT1および
MT2に閾値電圧の相違としてフリツプフロツプ
の情報を書込み、これを不揮発に蓄え、電源が印
加したときにMT1およびMT2の情報をフリツプ
フロツプに再現させる、という動作を行うもので
ある。 The memory cell shown in Fig. 1 uses the hysteresis characteristics of the MNOS memory transistors MT 1 and MT 2 shown in Fig. 2 to respond when the power is cut off.
The potentials of the drains N 1 and N 2 of IGFETQ 1 and Q 2 cause the MNOS memory transistors MT 1 and
The operation is such that flip-flop information is written to MT 2 as the difference in threshold voltage, this is stored in a non-volatile manner, and when power is applied, the information of MT 1 and MT 2 is reproduced in the flip-flop.
ところで、第1図のメモリセルは、通常の
IGFETのみによるフリツプフロツプに比較して
素子数が4個(IGFETQ3,Q4およびMNOSトラ
ンジスタMT1,MT2)多いという欠点を有する
ためスタテイツクRAMを構成した場合、トラン
スフアゲート(図示は省略した)を含めると10素
子になり、大容量化に伴い非常に不利になる。 By the way, the memory cell in Figure 1 is a normal
Compared to a flip-flop using only IGFETs, it has the disadvantage of having four more elements (IGFETQ 3 , Q 4 and MNOS transistors MT 1 , MT 2 ), so when a static RAM is configured, a transfer gate (not shown) is required. If you include them, there will be 10 elements, which will be very disadvantageous as the capacity increases.
本発明は、上記の点に注目し、メモリセル当り
の素子を少なくし大容量化に有利な不揮発性半導
体メモリ装置を提供するものである。 The present invention focuses on the above points, and provides a nonvolatile semiconductor memory device that reduces the number of elements per memory cell and is advantageous for increasing capacity.
本発明によれば、1対の絶縁ゲート型電界効果
トランジスタを含み、一方のトランジスタのゲー
トと他方のトランジスタのドレインを相互に接続
してなる双安定回路を備え、該双安定回路の2個
のノードの間に1個の絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタを中間に介して2個の不揮発性絶縁ゲー
ト型電界効果メモリトランジスタを直列に挿入
し、前記2個の不揮発性絶縁ゲート型電界効果メ
モリトランジスタのゲートには共通な制御信号線
が接続され、前記1個の絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタのゲートには前記制御信号線の逆相と
なる他の制御信号線が接続され、両制御信号線に
所定の電圧を印加することにより前記双安定回路
の電気的情報を前記2個の不揮発性絶縁ゲート型
電界効果トランジスタに不揮発に記憶させる手段
を有するメモリセルを含むことを特徴とする不揮
発性半導体メモリ装置が得られる。 According to the present invention, there is provided a bistable circuit including a pair of insulated gate field effect transistors, in which the gate of one transistor and the drain of the other transistor are connected to each other, and two of the bistable circuits are connected to each other. Two nonvolatile insulated gate field effect memory transistors are inserted in series between the nodes with one insulated gate field effect transistor interposed between the two nonvolatile insulated gate field effect memory transistors. A common control signal line is connected to the gate, and another control signal line having an opposite phase to the control signal line is connected to the gate of the one insulated gate field effect transistor, and a predetermined signal line is connected to both control signal lines. A nonvolatile semiconductor memory device comprising a memory cell having means for nonvolatilely storing electrical information of the bistable circuit in the two nonvolatile insulated gate field effect transistors by applying a voltage of is obtained.
次に本発明の実施例を説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described.
第3図は本発明の一実施例のメモリセルの構成
を示す回路接続図で、エンハンスメント型
IGFETQ11,Q12およびデブレシヨン型
IGFETQ13,Q14は通常のスタテイツクメモリセ
ルの双安定回路を構成している。この双安定回路
を構成するIGFETQ11のドレインとQ13のソース
の接続点N11とQ12のドレインとQ14のソースの接
続点N12の間にMNOSトランジスタMT11,
MT12およびエンハンスメント型IGFETQ15を直
列に接続する。この場合Q15はMT11,MT12の間
に接続されている。MT11,MT12のゲートは制
御信号線MGに共通に接続されている。Q15のゲ
ートはMGと逆相の制御信号に接続されてい
る。 FIG. 3 is a circuit connection diagram showing the configuration of a memory cell according to an embodiment of the present invention.
IGFETQ 11 , Q 12 and depletion type
IGFETQ 13 and Q 14 constitute a bistable circuit of normal static memory cells. An MNOS transistor MT 11 is connected between the connection point N 11 between the drain of IGFET Q 11 and the source of Q 13 and the connection point N 12 between the drain of Q 12 and the source of Q 14 , which constitute this bistable circuit.
Connect MT 12 and enhancement type IGFETQ 15 in series. In this case, Q15 is connected between MT11 and MT12 . The gates of MT 11 and MT 12 are commonly connected to the control signal line MG. The gate of Q15 is connected to a control signal that is in opposite phase to MG.
電源が正常に印加されている状態では、このメ
モリセルは通常のIGFETからなる双安定回路と
してスタテイツクに動作を続けることができる。
そして、MG,に信号電圧を印加することに
より、双安定回路の情報をMT11,MT12,に記
憶することができる。MT11,MT12に記憶され
ている情報が必要になつた場合には、それを
IGFETからなる双安定回路に移し、その後は通
常のスタテイツク動作を続けられることになる。 When power is normally applied, this memory cell can continue to operate statically as a bistable circuit consisting of a normal IGFET.
By applying a signal voltage to MG, the information of the bistable circuit can be stored in MT 11 and MT 12 . When the information stored in MT 11 and MT 12 is needed, it can be used
After transferring to a bistable circuit consisting of an IGFET, normal static operation can be continued.
第3図において第2図に示すごときMNOSメ
モリトランジスタを用いた場合について、そのメ
モリ動作を次に詳細に説明する。尚、説明の便宜
上、IGFETQ11〜Q15およびMNOSメモリトラン
ジスタMT11,MT12は全てPチヤネルとする。
IGFETQ11,Q12,Q15の閾値電圧を−1.0V、基準
電位VSS=0V、電源電圧VDD=−17Vとし、
MNOSメモリトランジスタMT11,MT12の閾値
電圧VTM1,VTM2は消去状態VTH0=+2V、書込み
状態VTH1=−6Vとする。そして、VTM1=VTH0=
+2V,VTM2=VTH1=−6Vの状態を情報“1”、
逆の状態を情報“0”と定義する。一方、双安定
回路の情報は、N11,N12の電位V1,V2によつて
定義し、V1−15V,V2=0Vのとき“1”、逆
にV1=0V,V2−15Vのとき“0”とする。ま
ず電源が印加されている状態で適当な時期に、
MT11,MT12のゲートに接続された制御信号線
MGに負のパルス電圧(例えば−25V、1msec)
を、またQ15のゲートに接続された制御信号線
MGに正のパルス電圧(例えば0V、1msec)を印
加することによつて、双安定回路の情報は、
MT11,MT12へ書込まれる。すなわち、双安定
回路の情報が“1”であれば、V2=0Vであるの
で、VTM2=−6Vになる。一方V1−15VではV1
とMGの電圧差は実効的に−10V程度になるた
め、MT1への書込みは禁止され、VTM1=+2Vに
保たれる。このようにして、双安定回路の情報は
MT1,MT2に閾値電圧の差として書込まれ、不
揮発に記憶される。 In FIG. 3, a memory operation using the MNOS memory transistor shown in FIG. 2 will be described in detail below. For convenience of explanation, it is assumed that the IGFETs Q 11 to Q 15 and the MNOS memory transistors MT 11 and MT 12 are all P channels.
The threshold voltage of IGFETQ 11 , Q 12 , Q 15 is -1.0V, the reference potential V SS = 0V, the power supply voltage V DD = -17V,
The threshold voltages V TM1 and V TM2 of the MNOS memory transistors MT 11 and MT 12 are assumed to be in the erased state V TH0 =+2V and in the written state V TH1 =-6V. And V TM1 = V TH0 =
+2V, V TM2 = V TH1 = -6V status is information “1”,
The opposite state is defined as information "0". On the other hand, the information of the bistable circuit is defined by the potentials V 1 and V 2 of N 11 and N 12 , and is "1" when V 1 -15V, V 2 = 0V, and conversely, when V 1 = 0V, V 2 Set to “0” at −15V. First, at an appropriate time while the power is applied,
Control signal line connected to the gates of MT 11 and MT 12
Negative pulse voltage on MG (e.g. -25V, 1msec)
, and also the control signal line connected to the gate of Q 15
By applying a positive pulse voltage (e.g. 0V, 1msec) to MG, the information of the bistable circuit is
Written to MT 11 and MT 12 . That is, if the information of the bistable circuit is "1", V 2 =0V, so V TM2 =-6V. On the other hand, at V 1 −15V, V 1
Since the voltage difference between and MG is effectively about -10V, writing to MT1 is prohibited and V TM1 is kept at +2V. In this way, the information of the bistable circuit is
It is written to MT 1 and MT 2 as a difference in threshold voltage and is stored non-volatilely.
同様にして、双安定回路の情報が“0”であれ
ば、MT11,MT12にはそれぞれ閾値電圧VTM1=
+2V,VTM2=−6Vの状態で書込まれ、これが不
揮発に記憶される。 Similarly, if the information of the bistable circuit is "0", MT 11 and MT 12 each have a threshold voltage V TM1 =
+2V, V TM2 = -6V is written, and this is stored non-volatilely.
MNOSメモリトランジスタMT11,MT12の不
揮発情報を読出して双安定回路に復帰させるに
は、制御信号線MGに0Vから+5V、制御信号線
MGに0Vから−5Vの振幅の読出し信号を印加す
る。いま、MT11,MT12が情報“1”を記憶し
ていたとすれば、VTM1=+2V,VTM2=−6Vであ
るから、MGおよびに前記の読出し信号を印
加すると、MT11にはチヤネルが形成され、
MT12にはチヤネルの形成はない。その結果、
VDD電源が復帰されると、|V1|>|V2|となり、
Q12が先に導通状態となり、負帰還作用により
Q11はオフ状態となる。すなわち、双安定回路に
情報“1”が復帰されたことになる。 To read the nonvolatile information of the MNOS memory transistors MT 11 and MT 12 and return them to a bistable circuit, connect the control signal line MG with 0V to +5V and the control signal line MG with 0V to +5V.
Apply a read signal with an amplitude of 0V to -5V to MG. Now, if MT 11 and MT 12 store information "1", V TM1 = +2V, V TM2 = -6V, so when the above read signal is applied to MG and MT 11 , the channel is is formed,
There is no channel formation in MT 12 . the result,
When the V DD power supply is restored, |V 1 |> |V 2 |,
Q12 becomes conductive first, and due to negative feedback
Q11 is in the off state. In other words, information "1" is returned to the bistable circuit.
同様にして、MT11,MT12が情報“0”を記
憶していれば、双安定回路に情報“0”が読出さ
れることになる。 Similarly, if MT 11 and MT 12 store information "0", information "0" will be read into the bistable circuit.
以上のようなメモリセル構成とすれば、従来の
第1図の構成と比較して明らかなように素子数が
少なくなる。このような素子数の減少はメモリセ
ル内部に於る信号線の減少にもつながり、集積回
路のセルサイズを縮少させ、大容量の不揮発性半
導体メモリ装置の実現を容易にすることになる。 With the memory cell configuration as described above, the number of elements is clearly reduced compared to the conventional configuration shown in FIG. Such a reduction in the number of elements also leads to a reduction in the number of signal lines inside the memory cell, which reduces the cell size of the integrated circuit and facilitates the realization of a large-capacity nonvolatile semiconductor memory device.
なお、本発明上記実施例に限定されず、例えば
双安定回路のQ13,Q14をエンハンスメント型と
した構成も可能である。また、MNOS構造の他
にMIOS構造やフローテイングゲートを有するト
ンネル注入形のもの等を用いることができること
は改めて説明するまでもない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, a configuration in which Q 13 and Q 14 of the bistable circuit are of the enhancement type is also possible. Further, it is needless to explain that in addition to the MNOS structure, an MIOS structure, a tunnel injection type structure having a floating gate, etc. can be used.
その他、本発明は使用する素子をnチヤネルに
してもよいことはいうまでもない。 In addition, it goes without saying that the device used in the present invention may be an n-channel device.
第1図は従来の不揮発性半導体メモリセルの回
路接続図、第2図はPチヤネルMNOSメモリト
ランジスタのヒステリシス特性を示す図、第3図
は本発明の一実施例を示すメモリセルの回路接続
図である。
Q11,Q12,Q15……エンハンスメント型
IGFET、Q13,Q14……デブレシヨン型IGFET、
MT11,MT12……閾値可変MNOSメモリトラン
ジスタ、VDD……電源電圧、VSS……基準電位、
MG……制御信号線、……MGと逆相の制御
信号線。
FIG. 1 is a circuit connection diagram of a conventional nonvolatile semiconductor memory cell, FIG. 2 is a diagram showing hysteresis characteristics of a P-channel MNOS memory transistor, and FIG. 3 is a circuit connection diagram of a memory cell showing an embodiment of the present invention. It is. Q 11 , Q 12 , Q 15 ... Enhancement type
IGFET, Q 13 , Q 14 ... Debretion type IGFET,
MT 11 , MT 12 ... Variable threshold MNOS memory transistor, V DD ... Power supply voltage, V SS ... Reference potential,
MG...Control signal line...Control signal line with opposite phase to MG.
Claims (1)
一方のトランジスタのゲートと他方のトランジス
タの出力端とを相互に接続してなる双安定回路
と、該双安定回路の各出力端間に第1の不揮発性
絶縁ゲート型電界効果トランジスタと、絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタと、第2の不揮発性絶
縁ゲート型電界効果トランジスタとがこの順に直
列に接続された直列回路とを有し、前記第1およ
び第2の不揮発性絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタの各ゲートには前記双安定回路に記憶されて
いる情報を書き込むための書き込み電圧および書
き込まれた情報を前記双安定回路に読み出すため
の読み出し電圧が印加され、これらの中間に位置
する前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲ
ートには前記書き込み電圧および前記読み出し電
圧と逆相の電位が印加されることを特徴とする不
揮発性半導体メモリ装置。1. A bistable circuit formed by interconnecting the gate of one transistor and the output terminal of the other transistor of a pair of insulated gate field effect transistors, and a first nonvolatile circuit between each output terminal of the bistable circuit. a series circuit in which a nonvolatile insulated gate field effect transistor, an insulated gate field effect transistor, and a second nonvolatile insulated gate field effect transistor are connected in series in this order; A write voltage for writing information stored in the bistable circuit and a read voltage for reading the written information into the bistable circuit are applied to each gate of the nonvolatile insulated gate field effect transistor, A nonvolatile semiconductor memory device characterized in that a potential opposite in phase to the write voltage and the read voltage is applied to the gate of the insulated gate field effect transistor located between these.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1935379A JPS55111174A (en) | 1979-02-21 | 1979-02-21 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1935379A JPS55111174A (en) | 1979-02-21 | 1979-02-21 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55111174A JPS55111174A (en) | 1980-08-27 |
| JPS6410108B2 true JPS6410108B2 (en) | 1989-02-21 |
Family
ID=11997010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1935379A Granted JPS55111174A (en) | 1979-02-21 | 1979-02-21 | Nonvolatile semiconductor memory device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55111174A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2091510B (en) * | 1981-01-09 | 1984-06-20 | Plessey Co Ltd | Non-volatile static ram element |
| US4420821A (en) * | 1982-02-19 | 1983-12-13 | International Business Machines Corporation | Static RAM with non-volatile back-up storage and method of operation thereof |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5372429A (en) * | 1976-12-09 | 1978-06-27 | Toshiba Corp | Non-volatile semiconductor memory unit |
-
1979
- 1979-02-21 JP JP1935379A patent/JPS55111174A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55111174A (en) | 1980-08-27 |
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