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JPS5833713B2 - Non-volatile memory unit cell - Google Patents
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JPS5833713B2 - Non-volatile memory unit cell - Google Patents

Non-volatile memory unit cell

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Publication number
JPS5833713B2
JPS5833713B2 JP55026400A JP2640080A JPS5833713B2 JP S5833713 B2 JPS5833713 B2 JP S5833713B2 JP 55026400 A JP55026400 A JP 55026400A JP 2640080 A JP2640080 A JP 2640080A JP S5833713 B2 JPS5833713 B2 JP S5833713B2
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JP
Japan
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transistor
region
insulating film
gate
drain
Prior art date
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JP55026400A
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Japanese (ja)
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JPS5619677A (en
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清子 永井
康夫 垂井
豊 林
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • G11C16/02Erasable programmable read-only memories electrically programmable
    • G11C16/04Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS
    • G11C16/0408Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors
    • G11C16/0441Erasable programmable read-only memories electrically programmable using variable threshold transistors, e.g. FAMOS comprising cells containing floating gate transistors comprising cells containing multiple floating gate devices, e.g. separate read-and-write FAMOS transistors with connected floating gates

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Description

【発明の詳細な説明】 半導体メモリは、蓄えられた情報が電気信号として容易
長高速度で取り出せること、集積回路(以下ICと称す
)技術の発達により犬規膜集積(以下LSIと称す)さ
れるようになり、ビット密度、信頼性が向上したこと等
の理由により、最近電子計算機の高速用メモリ装置とし
て用いられている。
[Detailed Description of the Invention] Semiconductor memories have been developed using canine integrated circuits (hereinafter referred to as LSI) due to the fact that stored information can be easily retrieved as electrical signals at high speeds and the development of integrated circuit (hereinafter referred to as IC) technology. Due to its improved bit density and reliability, it has recently been used as a high-speed memory device for electronic computers.

しかしながら半導体メモリは、磁性メモリと異なり、バ
イアス電源の供給が断たれると、記憶内容が消えてしま
う(以下揮発性と称す)という欠点を有していた。
However, unlike magnetic memories, semiconductor memories have the disadvantage that when the supply of bias power is cut off, the stored contents disappear (hereinafter referred to as volatility).

この欠点のない半導体メモリを得べく、従来、例えばカ
ルコゲナイドガラス等の半導体ガラスの記憶作用につい
ての研究がなされているが、未だ実用段階には至ってい
ない。
In order to obtain a semiconductor memory that does not have this drawback, research has been carried out on the memory function of semiconductor glasses such as chalcogenide glass, but this has not yet reached a practical stage.

又揮発性のない半導体メモリとして、シリコン半導体I
Cの分野に於て、金属(M)・シリコン窒化膜(N)・
シリコン酸化膜(0)・シリコン(S)の構成を有する
MNO8電界効果トランジスタが開発されたが、この場
合、シリコン酸化膜(S 102)を半導体表面のキャ
リアがトンネルする程度に薄くしなければならないので
、このシリコン酸化膜にピンホール等が生じ易く、しか
も記憶機構がトラップ準位によるために生産性、再現性
が劣ることとなるおそれがあり、為に電子計算機には実
用化されていない。
In addition, silicon semiconductor I is used as a non-volatile semiconductor memory.
In the field of C, metal (M), silicon nitride film (N),
An MNO8 field effect transistor with a structure of silicon oxide film (0) and silicon (S) has been developed, but in this case, the silicon oxide film (S102) must be made thin enough to allow carriers on the semiconductor surface to tunnel through. Therefore, pinholes are likely to occur in this silicon oxide film, and since the storage mechanism is based on trap levels, there is a risk that productivity and reproducibility will be poor, so it has not been put to practical use in electronic computers.

所でこれ等以外の半導体メモリの分野として、半導体メ
モリの高ビット密度、高速性を活かして固定記憶内容を
読み出す様になされた読出し専用メモリ(以下ROMと
称す)がある。
However, as a field of semiconductor memory other than these, there is a read-only memory (hereinafter referred to as ROM) which takes advantage of the high bit density and high speed of semiconductor memory to read fixed storage contents.

このROMの構成方法には2種類あり、その1つはIC
を作る際のホトエッチに用いるガラスマスクに固定情報
をもたせる方法である。
There are two ways to configure this ROM, one of which is the IC
This is a method to imbue fixed information on the glass mask used for photo-etching when manufacturing.

他の1つはICを作る際には記憶すべき内容に関係なく
一様に製作し、その後記憶すべき内容に応じて電気的に
情報を書き込む方法である。
Another method is to uniformly manufacture ICs regardless of the content to be stored, and then electrically write information in accordance with the content to be stored.

後者の方法は更に3つの方法が知られている。Three methods of the latter method are known.

すなわち、その第1の方法は配線を電流パルスで溶断す
る方法であり、第2の方法はアルミナのトラップによる
記憶特性を用いる方法であり、第3の方法はチャネル電
流が流れないときのMOSトランジスタのドレイン及び
半導体基板間接合のアバランシェ時報により、半導体基
板と同一形のキャリアを酸化膜中に注入し、このキャリ
アにより酸化膜中に埋込まれた多結晶シリコン薄膜層を
充電して情報を書き込む様になされた方法である。
That is, the first method is to fuse the wiring with a current pulse, the second method is to use the memory characteristics of alumina traps, and the third method is to cut the wiring using a MOS transistor when no channel current flows. Based on the avalanche timing of the junction between the drain and the semiconductor substrate, carriers having the same shape as the semiconductor substrate are injected into the oxide film, and the carriers charge the polycrystalline silicon thin film layer embedded in the oxide film to write information. This is how it was done.

本発明はこれ等3つの方法中の第3の方法に関連するも
ので、先ず第1図について、従来の方法を更に詳述する
The present invention relates to the third of these three methods, and the conventional method will first be described in more detail with reference to FIG.

この場合、第1図Aに示す如く。基板1に、その伝導形
とは反対の伝導形を有し且不純物濃度の大なるドレイン
領域2及びソース領域3と、ゲートシリコン酸化膜4と
、シリコン酸化膜4及び5間に埋込まれたシリコン多結
晶層6とでなる電界効果トランジスタ7を形成する。
In this case, as shown in FIG. 1A. In the substrate 1, a drain region 2 and a source region 3 having a conductivity type opposite to that of the substrate 1 and having a high impurity concentration, a gate silicon oxide film 4, and a silicon oxide film 4 and 5 are embedded. A field effect transistor 7 including a silicon polycrystalline layer 6 is formed.

この電界効果トランジスタ7に於て、ドレイン電圧を増
加して行くと、ドレイン領域2から基板1中に空乏層8
が拡がって行くが、特にシリコン多結晶層6の下の部分
9には矢示する如く電界が集中して空乏層8の他の部分
よりも高電界となって行き、遂にはなだれ降服の臨界電
界に達する。
In this field effect transistor 7, when the drain voltage is increased, a depletion layer 8 is formed from the drain region 2 into the substrate 1.
However, as shown by the arrow, the electric field is concentrated particularly in the lower part 9 of the silicon polycrystalline layer 6, and the electric field becomes higher than in other parts of the depletion layer 8, and finally reaches the critical point of avalanche deposition. reach the electric field.

このときこの部分9には第1図Bに示す如く電子10及
び正孔11の電子・正孔対が発生し、基板1が例えばn
形の場合は電界により電子10が矢12に示す如く酸化
膜4の方向へ加速され、これにより高いエネルギーを得
て酸化膜4の中へ注入される。
At this time, electron-hole pairs of electrons 10 and holes 11 are generated in this portion 9 as shown in FIG. 1B, and the substrate 1 is
In the case of a shape, the electrons 10 are accelerated by the electric field in the direction of the oxide film 4 as shown by the arrow 12, thereby gaining high energy and being injected into the oxide film 4.

この様にして注入された電子10は酸化膜4を通過して
シリコン多結晶層6に到達し、これを負に帯電させる。
The electrons 10 injected in this manner pass through the oxide film 4 and reach the silicon polycrystalline layer 6, charging it negatively.

一方正孔11は電界によって矢13の如くドレイン領域
2に運ばれる。
On the other hand, the holes 11 are transported to the drain region 2 as shown by an arrow 13 by the electric field.

かくしてシリコン多結晶層6の充電状態を得ることによ
り情報の書込みをなし得、一方かくして一旦書き込まれ
た情報は、電界効果トランジスタ7に紫外線又はX線を
照射することにより、原理的には消すことができる。
In this way, information can be written by obtaining a charged state of the silicon polycrystalline layer 6, and on the other hand, information once written in this way can, in principle, be erased by irradiating the field effect transistor 7 with ultraviolet rays or X-rays. I can do it.

しかし一般にかかる半導体メモリは、これを実際の装置
に使用する際には、パッケージ内に収納された形で装置
の筐体内に固定配線されるので、かくして装置内に組込
まれたパッケージを情報の書換え毎にその都度取り出し
てX線の照射を行うことは、実際上極めて困難であり、
更にはメモリ中の任意のビットのみを選択的に書き直し
を行うことは実際上不可能に近い。
However, when such a semiconductor memory is generally used in an actual device, it is housed in a package and fixedly wired inside the device's casing. In practice, it is extremely difficult to take out the specimen and irradiate it with X-rays each time.
Furthermore, it is virtually impossible to selectively rewrite only arbitrary bits in memory.

しかも書き込みにおいて番地選択を安定に行うことので
きるユニットセル構成も明らかでなかった。
Moreover, the unit cell configuration that can stably perform address selection during writing has not been clear.

依って本発明は上述の点を考慮し、情報を安定、確実に
書き込むことができる不揮発性メモリユニットセルの提
供を目的とする。
Therefore, the present invention takes the above-mentioned points into consideration and aims to provide a nonvolatile memory unit cell in which information can be stably and reliably written.

勿論、本発明の構成は、パッケージが装置内に組み込ま
れた場合にもそのままの状態で情報の書き直しをもなし
得る様にした不揮発性メモリユニットセルにも適用可能
である。
Of course, the configuration of the present invention can also be applied to a nonvolatile memory unit cell in which information can be rewritten as is even when the package is incorporated into a device.

本発明では以下の構成をとる。The present invention has the following configuration.

すなわち、第1の半導体領域に形成されたドレイン領域
およびソース領域と、前記半導体領域の表面に耐着され
たゲート絶縁膜およびこれと連続した絶縁膜と、前記ゲ
ート絶縁膜およびこれと連続した絶縁膜間に埋込まれた
第1のゲート電極とを少なくとも有する記憶用不揮発性
電界効果トランジスタと、前記記憶用電界効果トランジ
スタのソースまたはドレイン領域に接続されたドレイン
またはソース領域を有する番地選択用絶縁ゲート電界効
果トランジスタとからなり、前記番地選択用電界効果ト
ランジスタのゲート絶縁膜を前記記憶用電界効果トラン
ジスタのゲート絶縁膜より厚く構成して番地選択用電界
効果トランジスタの破壊又は特性変化をなくすことによ
り、安定、確実な書き込みを可能とした不揮発性メモリ
ユニットセルである。
That is, a drain region and a source region formed in the first semiconductor region, a gate insulating film and an insulating film continuous thereto, deposited on the surface of the semiconductor region, and a gate insulating film and an insulating film continuous thereto. a memory nonvolatile field effect transistor having at least a first gate electrode embedded between the films; and an address selection insulator having a drain or source region connected to the source or drain region of the memory field effect transistor. a gate field effect transistor, and the gate insulating film of the address selecting field effect transistor is configured to be thicker than the gate insulating film of the memory field effect transistor to eliminate destruction or characteristic change of the address selecting field effect transistor. This is a non-volatile memory unit cell that enables stable and reliable writing.

本発明に用いられる記憶用不揮発性電界効果トランジス
タの第1のゲート電極へのキャリア注入方法については
、以下の方法が新規に考えられる。
Regarding the method of injecting carriers into the first gate electrode of the nonvolatile field effect transistor for storage used in the present invention, the following method can be newly considered.

たとえば、半導体基板内に得られた互に異なる符号を有
する2種のキャリアの何れか一方を、書込むべき情報に
応じて選択して、半導体基板の表面から絶縁膜内に夫々
注入することにより、夫々異なる充電状態を得る様にし
、かくして記憶内容を消去又は書直し得る様にしたもの
である。
For example, by selecting one of two types of carriers having different codes obtained in the semiconductor substrate depending on the information to be written, and injecting each carrier from the surface of the semiconductor substrate into the insulating film. , respectively, so that different states of charge can be obtained, and thus the memory contents can be erased or rewritten.

又本発明に於ては、半導体基板内のキャリアを絶縁膜内
に注入する第1の方法として、電界効果トランジスタの
チャネルのピンチオフ(高電界速度飽和)領域にてホッ
トキャリアを得てこれを注入する方法を採る。
In addition, in the present invention, as a first method for injecting carriers in a semiconductor substrate into an insulating film, hot carriers are obtained in a pinch-off (high field velocity saturation) region of a channel of a field effect transistor and then injected. Adopt a method to do so.

更に本発明に於ては、キャリアを絶縁膜内に注入する第
2の方法として、半導体基板内に2種の接合を形成し、
これ等接合に順次なだれ降服を生起せしめることにより
得られたキャリアを注入する方法を採ることもできる。
Furthermore, in the present invention, as a second method for injecting carriers into an insulating film, two types of junctions are formed in a semiconductor substrate,
It is also possible to adopt a method of injecting the carrier obtained by sequentially causing avalanche precipitation in these junctions.

かかる本発明に依るメモリユニットセル及び関連する不
揮発性電界効果トランジスタの特徴は、以下図面と共に
詳述する所より明らかとなるであろう。
The features of the memory unit cell and related nonvolatile field effect transistor according to the present invention will become clear from the detailed description below in conjunction with the drawings.

先ず第2図について本発明に用いる記憶用不揮発性電界
効果トランジスタの記憶方法の一例について述べるに、
この場合の記憶用電界効果トランジスタ21は、シリコ
ン酸化膜でなる絶縁膜27上に第2のゲート電極23を
設けたことを除いては、第1図の電界効果トランジスタ
7と同様の構成を有する。
First, referring to FIG. 2, an example of the storage method of the nonvolatile field effect transistor for storage used in the present invention will be described.
The memory field effect transistor 21 in this case has the same configuration as the field effect transistor 7 in FIG. 1, except that the second gate electrode 23 is provided on the insulating film 27 made of a silicon oxide film. .

尚第2図に於て、22はゲート絶縁膜、24は半導体基
板、25はドレイン領域、26はソース領域、27は前
記ゲート絶縁膜22に連続する絶縁膜、28は前記ゲー
ト絶縁膜22及び絶縁膜27間に埋込まれた第1のゲー
ト電極、29は空乏層を夫々示す。
In FIG. 2, 22 is a gate insulating film, 24 is a semiconductor substrate, 25 is a drain region, 26 is a source region, 27 is an insulating film continuous with the gate insulating film 22, and 28 is the gate insulating film 22 and the semiconductor substrate. The first gate electrode is buried between the insulating films 27, and 29 represents a depletion layer.

所で、電界効果トランジスタ21のゲート絶縁膜22に
基板24中のキャリアを注入するためには、キャリアに
対して基板24及び絶縁膜22間の障壁を越えるに足り
るだけのエネルギーを与える必要がある。
By the way, in order to inject carriers in the substrate 24 into the gate insulating film 22 of the field effect transistor 21, it is necessary to give enough energy to the carriers to cross the barrier between the substrate 24 and the insulating film 22. .

この為第2図の場合は、ゲート電極28の1の充電状態
を得べく、電界効果トランジスタ21をピンチオフの状
態とし、これによりキャリアをチャネルのドレイン側近
傍位置でホットキャリアとなしこれを絶縁膜22内に注
入する。
Therefore, in the case of FIG. 2, in order to obtain a charge state of 1 on the gate electrode 28, the field effect transistor 21 is put into a pinch-off state, and thereby the carriers become hot carriers at a position near the drain side of the channel and are transferred to the insulating film. Inject into 22.

一方ゲート電極28の他の充電状態を得べく、ドレイン
電圧を増大させ、ゲート電極28下の基板24の表面の
ドレイン領域25に接する部分でなだれ降服を生じさせ
、これにより第1図の場合と同様に基板24の空乏層2
9内に生じたキャリアを絶縁膜22内に注入する。
On the other hand, in order to obtain a different charging state of the gate electrode 28, the drain voltage is increased to cause avalanche breakdown at the portion of the surface of the substrate 24 below the gate electrode 28 in contact with the drain region 25, thereby causing the case shown in FIG. Similarly, the depletion layer 2 of the substrate 24
The carriers generated in 9 are injected into insulating film 22 .

この場合前者により注入されるキャリアの電荷の符号は
後者のそれとは逆符号であり、従って上述の1の充電状
態にあるゲート電極28を、これとは逆符号の他の充電
状態に転換せしめることができる。
In this case, the sign of the charge of the carriers injected by the former is opposite to that of the latter, and therefore the gate electrode 28 in the above-mentioned first charged state is converted to another charged state with the opposite sign. I can do it.

依って電界効果トランジスタ21に一旦書込まれた情報
(即ちゲート電極28が1の充電状態にある)を消して
、逆の情報を書込む(即ちゲート電極28が他の充電状
態にある)ことができ、勿論その逆もなし得る。
Therefore, the information once written to the field effect transistor 21 (i.e., the gate electrode 28 is in a state of charge of 1) is erased, and the opposite information is written (i.e., the gate electrode 28 is in a different state of charge). can be done, and of course vice versa.

以上が第2図についての不揮発性電界効果トランジスタ
の動作及びキャリア注入方法の既要であるが、次にこれ
を実現する構成と共に更に詳細に述べる。
The above is the outline of the operation of the nonvolatile field effect transistor and the carrier injection method with respect to FIG. 2, and next, it will be described in more detail along with the structure for realizing this.

第2図に於て先ずゲート電極23には埋込まれたゲート
電極28との間に矢示の如き電界を生ずる電位が与えら
れ、この電界に基づく電位が電極28に与えられる。
In FIG. 2, first, a potential is applied to the gate electrode 23 to generate an electric field as shown by the arrow between the gate electrode 23 and the buried gate electrode 28, and a potential based on this electric field is applied to the electrode 28.

一方基板24にはチャネル30が誘起され、このチャネ
ル30のドレイン領域25側近傍にピンチオフ領域31
を形成する。
On the other hand, a channel 30 is induced in the substrate 24, and a pinch-off region 31 is formed near the drain region 25 side of the channel 30.
form.

従って電極28及び基板24間には矢示の如き電界が生
じている。
Therefore, an electric field as shown by the arrow is generated between the electrode 28 and the substrate 24.

この状態に於ては、チャネル30のソース領域26側端
に於けるキャリア密度noと、ピンチオフ領域31での
キャリア密度npとの間には、チャネル30中では電流
連続の関係が略々成立つと考えられるから、 ここで、voはソース領域26側端でのキャリア速度、
Vpはピンチオフ領域31でのキャリア速度、■はチャ
ネルの電流 の関係があり、従って vp> V。
In this state, between the carrier density no at the end of the channel 30 on the source region 26 side and the carrier density np at the pinch-off region 31, a relationship of current continuity is approximately established in the channel 30. Here, vo is the carrier velocity at the side edge of the source region 26,
Vp is the carrier velocity in the pinch-off region 31, and ■ is related to the channel current, so vp>V.

となることは明らかである。It is clear that

このことは、ピンチオフ領域31では、チャネル30の
キャリアが結晶中のキャリアのうち最高のエネルギーを
持っていることを意味している。
This means that in the pinch-off region 31, the carriers in the channel 30 have the highest energy among the carriers in the crystal.

本明細書ではピンチオフ領域とはチャネルのキャリア速
度が速度飽和に近くなりいわゆるホットになったチャネ
ル領域という広義の意味を持たせる。
In this specification, the pinch-off region has a broad meaning as a channel region where the carrier velocity of the channel is close to velocity saturation and has become so-called hot.

従って領域31の電位が、絶縁膜22に埋設されている
電極28の電位に較べて、ドレイン電圧の絶対値が大き
くてもPチャネルの場合高く、又はnチャネルの場合低
いのでピンチオフ領域31でエネルギーを得たキャリア
は、ピンチオフ領域31及びピンチオフ領域31よりソ
ース側ではチャネル30又はピンチオフ領域31と電極
28との間の電界により引込まれて絶縁膜22中に注入
され、加速されて電極28に到達することになり、結局
第1のゲート電極28はチャネル30のキャリアと同符
号の極性に充電される。
Therefore, compared to the potential of the electrode 28 buried in the insulating film 22, the potential of the region 31 is higher in the case of a P channel or lower in the case of an n channel, even if the absolute value of the drain voltage is large. The obtained carriers are drawn into the pinch-off region 31 and the electric field between the channel 30 or the pinch-off region 31 and the electrode 28 on the source side of the pinch-off region 31, are injected into the insulating film 22, are accelerated, and reach the electrode 28. As a result, the first gate electrode 28 is charged to the same polarity as the carriers in the channel 30.

次にこの充電状態に於て、第2のゲート電極23の電位
を取り除きたとえば基板24と同電位とし、ドレイン領
域25に基板24との間の降服電圧以上の電圧を与える
Next, in this charging state, the potential of the second gate electrode 23 is removed, for example, to the same potential as the substrate 24, and a voltage higher than the breakdown voltage with the substrate 24 is applied to the drain region 25.

かくすれば、ドレイン領域25及び基板24間になだれ
降服が生じ、これにより電極28及び降服点間の電界に
基づき、先にチャネル30から注入されたキャリアの電
荷の符号とは逆符号の電荷のキャリアが、電極28の方
向に加速されて絶縁膜22中に注入され、結局電極28
が先の充電状態とは逆極性に充電されることになる。
In this way, avalanche precipitation occurs between the drain region 25 and the substrate 24, which causes a charge having the opposite sign to that of the carrier charge previously injected from the channel 30, based on the electric field between the electrode 28 and the breakdown point. Carriers are accelerated in the direction of the electrode 28 and injected into the insulating film 22, eventually reaching the electrode 28.
will be charged with the opposite polarity from the previous charging state.

第2図について上述した第1の方法に依れば、情報の書
込み又は一旦書込まれた情報の書き直しを単に記憶素子
としての記憶用電界効果トランジスタのバイアス条件を
変更するだけで所望に応じて確実になし得、しかも一旦
書き込まれた情報は素子に対するバイアスを与えて置か
なくとも、そのまま保持せしめることができる。
According to the first method described above with reference to FIG. 2, information can be written or rewritten as desired by simply changing the bias conditions of the memory field effect transistor as a memory element. This can be done reliably, and the information once written can be retained without applying a bias to the element.

従ってこの第1の方法による記憶用トランジスタを有す
る多数のメモリユニットセルを実際の装置に組込んだ場
合にも、所望とするビットを選択して個別に情報の書込
み又は書直しを極めて容易になし得る。
Therefore, even when a large number of memory unit cells having storage transistors according to the first method are incorporated into an actual device, it is extremely easy to select desired bits and write or rewrite information individually. obtain.

又この第1の方法を実現する第2図の構成に依れば、電
極23を有するので、ピンチオフ領域31からのキャリ
アの注入に際して、電極28に対して注入されたキャリ
アを加速せしめる様な電位を与えることができ、これに
よりキャリアの注入速度及び効率の高い従って第1のゲ
ート電極28を十分に充電でき、従って記憶素子として
性能のよい記憶用電界効果トランジスタを得ることがで
きる。
Further, according to the configuration shown in FIG. 2 for realizing the first method, since the electrode 23 is provided, when carriers are injected from the pinch-off region 31, a potential that accelerates the injected carriers is applied to the electrode 28. As a result, the first gate electrode 28 can be sufficiently charged with a high carrier injection rate and efficiency, and a storage field effect transistor with good performance as a storage element can be obtained.

第3図は第2図の構成の変形例で、この場合、絶縁膜2
2及び27内に埋設された電極33は、チャネル領域の
一部を残した他の範囲にのみ重なる様になされた所謂オ
フセット構成となされている。
FIG. 3 shows a modification of the configuration shown in FIG. 2, in which the insulating film 2
The electrodes 33 embedded in the electrodes 2 and 27 have a so-called offset configuration in which they overlap only with a portion of the channel region.

この構成に依れば、第2図の効果を有すると共に、チャ
ネル領域の残る部分と、これに対向するゲート電極23
の部分との間に直接電界34が形成されることになるの
で、この電界によりピンチオフ領域31からのキャリア
の注入効率を更に促進し得る。
According to this configuration, the effect shown in FIG. 2 is obtained, and the remaining portion of the channel region and the gate electrode 23 opposite thereto
Since an electric field 34 is formed directly between the pinch-off region 31 and the pinch-off region 31, the efficiency of carrier injection from the pinch-off region 31 can be further promoted by this electric field.

又この場合チャネル領域の残る部分に、電界34による
チャネル35を誘起する様にし得るので、電界34を変
更制御することにより、第2図の構成よりも更に確実に
電界効果トランジスタ21のオン、オフ動作をも制御し
得る。
In this case, the electric field 34 can induce a channel 35 in the remaining portion of the channel region, so by changing and controlling the electric field 34, the field effect transistor 21 can be turned on and off more reliably than in the configuration shown in FIG. Operation can also be controlled.

又第4図は第2図の構成の他の変形例で、この場合、電
極33にその厚味を横切って透孔36を設けたので、か
くすれば、電極23及び基板24の透孔36に臨んで対
向する部分間に直接電界37が形成されるので、この電
界37により基板24の透孔36に対向する領域にチャ
ネル38が誘起されると共に、その両端位置に夫々一対
のピンチオフ領域39及び39′を形成する様にし得る
FIG. 4 shows another modification of the structure shown in FIG. 2, in which a through hole 36 is provided in the electrode 33 across its thickness, so that the through hole 36 in the electrode 23 and the substrate 24 can be Since an electric field 37 is directly formed between the opposing portions, this electric field 37 induces a channel 38 in the region of the substrate 24 facing the through hole 36, and a pair of pinch-off regions 39 are formed at both ends of the channel 38. and 39'.

従って領域39及び39′のホットキャリアは電界37
により直接加速されることになるので、キャリアの注入
速度及び効率を更に促進せしめ得る。
Therefore, the hot carriers in regions 39 and 39' are
Since the carriers are directly accelerated by the carriers, the injection speed and efficiency of the carriers can be further promoted.

更に第5図は第3図の構成の変形例で、この場合電極3
4は、第3図に示すと同様のオフセット構造と、第4図
に示すと同様の透孔36とを共に具えた構成を有し、か
くすれば第3図及び第4図について夫々上述したと同様
の効果を合せ有する。
Furthermore, FIG. 5 shows a modification of the configuration shown in FIG. 3, in which the electrode 3
4 has a configuration with both an offset structure similar to that shown in FIG. 3 and a through hole 36 similar to that shown in FIG. It also has the same effect.

同第2図乃至第5図については特に述べなかったが、こ
れ等の構成に於けるピンチオフ領域の電位を、埋設され
た第2のゲート電極に到達させるに適した電位とするた
めに、特にピンチオフ領域となる部分及びその近傍の基
板の不純物濃度を、他の部分より大きくしておくことも
有効である。
Although I did not specifically mention FIGS. 2 to 5, in order to make the potential of the pinch-off region in these configurations suitable for reaching the buried second gate electrode, It is also effective to make the impurity concentration of the substrate in the pinch-off region and its vicinity higher than in other parts.

次に上述の第1の記憶方法による記憶用トランジスタを
任意番地書込み読出しメモリ(ランダム・アクセス・メ
モリ)に適用した回路例を、第6図乃至第11図に示す
等価回路と共に述べる。
Next, a circuit example in which the storage transistor according to the first storage method described above is applied to an arbitrary address write/read memory (random access memory) will be described together with equivalent circuits shown in FIGS. 6 to 11.

第6図に於て、41は任意番地書込み読出しメモリの多
数のメモリセル中のユニットセルを示し、ユニットセル
41は「1」書込・記憶用トランジスタQ1 と、「
O」書込用トランジスタQ2 と、番地選択用トランジ
スタQ3と、「0」書込み番地選択用トランジスタQ4
とを有し、少くともトランジスタQ1及びQ2は同一半
導体基板上に形成されているものとする。
In FIG. 6, numeral 41 indicates a unit cell among a large number of memory cells of the arbitrary address write/read memory, and the unit cell 41 has a "1" write/storage transistor Q1 and a "1" write/storage transistor Q1.
0” write transistor Q2, address selection transistor Q3, and “0” write address selection transistor Q4.
It is assumed that at least transistors Q1 and Q2 are formed on the same semiconductor substrate.

トランジスタQ1は第1図の電界効果トランジスタ7で
なり、第1図のソース領域3、ドレイン領域2及びシリ
コン多結晶層6に順次対応せるソースS、ドレインd及
びゲートgを有する。
The transistor Q1 is the field effect transistor 7 shown in FIG. 1, and has a source S, a drain d, and a gate g, which correspond in sequence to the source region 3, drain region 2, and silicon polycrystalline layer 6 shown in FIG.

又トランジスタQ2は第2図の本発明による電界効果ト
ランジスタ21でなり、第2図のソース領域26、ドレ
イン領域25、第1のゲート電極28及び第2のゲート
電極23に順次対応せるソースS、ドレインd、第1の
ゲートg1及び第2のゲートg2を有する。
The transistor Q2 is a field effect transistor 21 according to the present invention shown in FIG. 2, and has a source S, which corresponds in sequence to the source region 26, drain region 25, first gate electrode 28, and second gate electrode 23 shown in FIG. It has a drain d, a first gate g1, and a second gate g2.

トランジスタQ1のドレインdはトランジスタQ3のソ
ース(又はドレイン)に接続され、トランジスタQ3の
ドレイン(又はソース)が番地選択線Xに、トランジス
タQ1のソースSが共通接地線Gに夫々接続されている
The drain d of the transistor Q1 is connected to the source (or drain) of the transistor Q3, the drain (or source) of the transistor Q3 is connected to the address selection line X, and the source S of the transistor Q1 is connected to the common ground line G.

又トランジスタQ2のソースSはトランジスタQ3のソ
ース(又はドレイン)に接続され、トランジスタQ2の
ドレインdが、ドレイン(又はソース)を番地選択線X
に、ゲートがrOJ書込番地選択線Eに夫々接続された
トランジスタQ4のソース(又はドレイン)に接続され
、一方策1のゲートg1が絶縁膜内でトランジスタQ1
のゲートgに、第2のゲ1’g2が「0」書込み番地選
択線Eに接続されている。
Also, the source S of the transistor Q2 is connected to the source (or drain) of the transistor Q3, and the drain d of the transistor Q2 connects the drain (or source) to the address selection line
, the gates are connected to the sources (or drains) of the transistors Q4 connected to the rOJ write address selection line E, and the gate g1 of the first option is connected to the transistor Q1 within the insulating film.
A second gate 1'g2 is connected to the "0" write address selection line E to the gate g.

又トランジスタQ3のゲートが「1」書込及び情報読出
番地選択線Wに接続されている。
Further, the gate of the transistor Q3 is connected to the "1" write and information read address selection line W.

かかる構成に於て、トランジスタQ1に「1」情報を書
き込む場合、線XにトランジスタQ1のドレイン・基板
間降服電圧HHよりも絶対値の大きい電圧Vxを与え、
一方線Wに電圧HHよりも絶対値が大きい電圧VWを与
える。
In such a configuration, when writing "1" information to the transistor Q1, a voltage Vx whose absolute value is larger than the drain-to-substrate breakdown voltage HH of the transistor Q1 is applied to the line X,
On the other hand, a voltage VW having an absolute value larger than the voltage HH is applied to the line W.

この様なバイアス条件が与えられると、電圧■ッにより
トランジスタQ3が導通し、これを通じて電圧■、がト
ランジスタQ1のドレインdに与えられる。
When such a bias condition is applied, the voltage 1 turns on the transistor Q3, and through this, the voltage 2 is applied to the drain d of the transistor Q1.

従って第1図にて上述した様にトランジスタQ1のドレ
インd及び基板間になだれ降服が生ずることにより、そ
のゲートg及びこれに接続されたトランジスタQ2の第
1ゲートg1に電荷が充電される。
Therefore, as described above with reference to FIG. 1, avalanche breakdown occurs between the drain d and the substrate of the transistor Q1, thereby charging the gate g and the first gate g1 of the transistor Q2 connected thereto.

この場合、トランジスタQ1のゲート従ってトランジス
タQ2のゲートg1には、基板がn形のとき負電荷が、
P形のとき正電荷が、夫々充電される。
In this case, when the substrate is n-type, a negative charge is applied to the gate of the transistor Q1 and hence to the gate g1 of the transistor Q2.
When they are P-type, they are charged with positive charges.

従ってトランジスタQ2及びQlは、それ等のゲートが
夫々その充電状態を保持することにより、爾後導通状態
となされる。
Accordingly, transistors Q2 and Ql are then rendered conductive, with their respective gates maintaining their charged states.

かくしてトランジスタQ1.Q2に「1」情報が書き込
まれる。
Thus transistor Q1. "1" information is written in Q2.

次にトランジスタQ2によって「O」情報を書き込む場
合、線Xに電圧HHよりは低いがトランジスタQ2のピ
ンチオフより十分高い電圧Hを与え、一方線Eに電圧H
H程度の高い電圧を与える。
Next, when writing "O" information using transistor Q2, apply voltage H to line X, which is lower than voltage HH but sufficiently higher than the pinch-off of transistor Q2, and
Apply a high voltage of about H.

かくすれば、トランジスタQ4は十分に導通され、これ
を通じて線Xの電圧VxがトランジスタQ2のドレイン
dにトランジスタQ4をとおして与えられることにより
、第2図について上述した様に、トランジスタQ2がピ
ンチオフ状態となり、そのチャネルを流れるキャリアが
第1のゲートgi従ってトランジスタQ1のゲートに充
電される。
Transistor Q4 is then fully conductive, through which voltage Vx on line The carriers flowing through the channel are charged to the first gate gi and hence to the gate of the transistor Q1.

このときのキャリアの電荷は上述の「1」情報を書き込
む場合にトランジスタQ2及びQlのゲートに充電され
た電荷の符号とは逆符号であり、従ってトランジスタQ
1(従ってQ2 )は爾後非導通状態となされる。
The charge of the carrier at this time has the opposite sign to that of the charge charged to the gates of transistors Q2 and Ql when writing the above-mentioned "1" information, and therefore
1 (therefore Q2) is then made non-conducting.

かくしてトランジスタQ1.Q2に「0」情報が書き込
まれる。
Thus transistor Q1. "0" information is written to Q2.

この様にトランジスタQ1に記憶された「1」又は「0
」情報を読み出す場合は、線Wに電圧Hを与える。
In this way, "1" or "0" stored in transistor Q1
” When reading information, apply voltage H to line W.

かくすれば、トランジスタQ3が導通するが、この導通
時、トランジスタQ1に「1」が書込まれているときは
、トランジスタQ1が導通状態にあるので、線X−トラ
ンジスタQ3−Q1−線Gを通じて電流が流れ、一方「
O」が書き込まれているときは、トランジスタQ1が非
導通であるので、これを通じて電流が流れない。
In this way, transistor Q3 becomes conductive, but at the time of this conduction, when "1" is written in transistor Q1, since transistor Q1 is in a conductive state, a voltage is passed through line X - transistor Q3 - Q1 - line G. Current flows, while '
When "O" is written, transistor Q1 is non-conductive, so no current flows through it.

従って線X及びG間に接続された外部回路(図示せず)
により、このときの電流の有無を検出することにより、
記憶内容が読み出される。
Therefore an external circuit (not shown) connected between lines X and G
By detecting the presence or absence of current at this time,
The memory contents are read out.

以上の書込み又は読出し態様に於けるユニットセル41
のバイアス条件を第1表に要約する。
Unit cell 41 in the above write or read mode
The bias conditions are summarized in Table 1.

第7図はユニットセル41の他の実施例で、この場合第
6図に於てトランジスタQ2のソースSのトランジスタ
Q3のソース(又はドレイン)への接続をはずして、線
Gに接続したと同様の構成を有する。
FIG. 7 shows another embodiment of the unit cell 41, in which case the source S of the transistor Q2 is disconnected from the source (or drain) of the transistor Q3 and connected to the line G in FIG. It has the following configuration.

従って対応部分には同一符号を附して示すも、第6図の
場合は、「O」書込時、トランジスタQ2の第1ゲート
g1 への充電に基づき、トランジスタQ1が非導通に
なるまでこれを通じてトランジスタQ2のソースSに電
流を流す様になされているが、これに対して第7図の場
合は、ゲートgxに対する充電を線Gを通じて十分に行
い得る様にしたものである。
Therefore, although corresponding parts are shown with the same reference numerals, in the case of FIG. 6, when writing "O", based on charging to the first gate g1 of transistor Q2, this continues until transistor Q1 becomes non-conductive. In contrast, in the case of FIG. 7, the gate gx can be sufficiently charged through the line G.

第8図および第9図は、夫々第6図及び第7図のトラン
ジスタQ2及び04を、単一のトランジスタQ、に置き
換えたもので、この場合トランジスタQ、は、第3図又
は第5図にて上述した所謂オフセット構造の電界効果ト
ランジスタ21でなる。
8 and 9, transistors Q2 and 04 of FIGS. 6 and 7 are replaced with a single transistor Q, in which case transistor Q is the same as that of FIG. The field effect transistor 21 has the so-called offset structure described above.

この場合トランジスタQ5のドレインdが直接線Xに接
続されていることを除いては、夫々第6図及び第7図の
構成と同様の構成となされている。
In this case, except that the drain d of the transistor Q5 is directly connected to the line X, the configurations are similar to those in FIGS. 6 and 7, respectively.

これ等の構成に於て、トランジスタQ5は第2図につい
て上述した様に、第2ゲートg2の電圧が0のとき、チ
ャネル35(第3図)が誘起されないことにより遮断状
態となり、一方ゲートg2の電圧が電圧HHに近いとき
はチャネル35により導通状態となる。
In these configurations, as described above with reference to FIG. 2, when the voltage at the second gate g2 is 0, the transistor Q5 is cut off because the channel 35 (FIG. 3) is not induced; When the voltage is close to the voltage HH, the channel 35 becomes conductive.

従ってトランジスタQ5は、トランジスタQ2及びQ4
(第6図又は第7図)の機能の双方を果し得、依ってト
ランジスタが1個減った分ユニットセル全体としての構
成を簡易化し得る。
Therefore, transistor Q5 is similar to transistors Q2 and Q4.
Both of the functions (FIG. 6 or FIG. 7) can be achieved, and the structure of the unit cell as a whole can be simplified by reducing the number of transistors by one.

尚これ等の場合のバイアス条件は、第1表に示したもの
を適用すれば良い。
In these cases, the bias conditions shown in Table 1 may be applied.

上述した第6図乃至第9図の構成に於て、トランジスタ
Q2及びQ5のチャネル長をトランジスタQ1のチャネ
ル長より長くし、「0」書込み時の電流を予め小さい値
に制限する様にすれば、ユニットセル41全体としての
消費電力を微小化し得る。
In the configurations of FIGS. 6 to 9 described above, if the channel lengths of transistors Q2 and Q5 are made longer than the channel length of transistor Q1, and the current at the time of writing "0" is limited to a small value in advance, , the power consumption of the unit cell 41 as a whole can be miniaturized.

第10図はユニットセル41の更に他の回路例を示す。FIG. 10 shows still another example of the circuit of the unit cell 41.

この場合ユニットセル41は、番地選択及び電流制限用
トランジスタQ7と、書込み及び記憶用トランジスタQ
6 とを有する。
In this case, the unit cell 41 includes an address selection and current limiting transistor Q7, and a writing and storage transistor Q7.
6.

トランジスタQ7は通常の絶縁ゲート電界効果トランジ
スタでなり、トランジスタQ6は、第3図及び第5図に
ついて上述したオフセット構造の電界効果トランジスタ
21でなる。
Transistor Q7 is a conventional insulated gate field effect transistor, and transistor Q6 is a field effect transistor 21 with an offset structure as described above with respect to FIGS. 3 and 5.

トランジスタQ6のソースSはドレイン(又はソース)
を共通番地選択線Wに接続されたトランジスタQ7のソ
ース(又はドレイン)に接続され、ドレインdが共通番
地選択線Eに接続されている。
The source S of the transistor Q6 is the drain (or source)
is connected to the source (or drain) of the transistor Q7 connected to the common address selection line W, and the drain d is connected to the common address selection line E.

一方トランジスタQ6の第2ゲートg2は共通番地選択
線EYに、トランジスタQ7のゲートが共通番地選択接
続線Yに夫々接続されている。
On the other hand, the second gate g2 of the transistor Q6 is connected to the common address selection line EY, and the gate of the transistor Q7 is connected to the common address selection connection line Y.

かかる構成に於て、トランジスタQ6に「1」情報を書
込む場合、「0」情報を書込む場合及び読出す場合の夫
々について、第2表の如きバイアス条件を与える。
In this configuration, bias conditions as shown in Table 2 are applied when writing "1" information to transistor Q6, when writing "0" information, and when reading out information.

かくすれば「1」書込み時にはトランジスタQ6のソー
スS及び基板間のなだれ降服が生じ、その結果注入され
たキャリアにてゲートg1を充電することにより「1」
書込みがなされ、又10J書込みは線EYに犬なる値の
電圧が与えられてトランジスタQ6がピンチオフとなさ
れ、その結果注入されたキャリアにてゲートg1を充電
することによりなされ、更に読出しは、トランジスタQ
7を導通させ、その結果トランジスタQ6に電流が流れ
るか否かに応じて、流れれば「1」情報を、流れなけれ
ば「O」情報を夫々読出すものである。
In this way, when writing "1", avalanche breakdown occurs between the source S and the substrate of the transistor Q6, and as a result, the injected carriers charge the gate g1, thereby writing "1".
A write is performed, and a 10J write is performed by applying a dog voltage to line EY to pinch off transistor Q6, thereby charging gate g1 with injected carriers, and a read is performed by applying a dog voltage to line EY, pinching off transistor Q6, and charging gate g1 with the resulting injected carriers.
7 is made conductive, and as a result, depending on whether or not current flows through the transistor Q6, "1" information is read out if current flows, and "O" information is read out if it does not.

第10図の構成に依れば、トランジスタの数が単に3個
だけで済むので、ユニットセル41の簡易化を更に促進
し得る。
According to the configuration of FIG. 10, the number of transistors is only three, so that the unit cell 41 can be further simplified.

第11図はユニットセル41の更に他の実施例で、この
場合、トランジスタQ8と並列にこれと同じチャネル形
のトランジスタQ9を接続し、トランジスタQ、のゲー
トをW線に、トランジスタQ8のゲートg2とQ8のゲ
ートとをY線に夫々接続し、X線EYを省略したことを
除いては第10図の構成と同様の構成を有する。
FIG. 11 shows still another embodiment of the unit cell 41. In this case, a transistor Q9 having the same channel type as the transistor Q8 is connected in parallel, the gate of the transistor Q is connected to the W line, and the gate g2 of the transistor Q8 is connected to the W line. It has the same configuration as the configuration shown in FIG. 10, except that the gates of Q8 and Q8 are connected to the Y line, respectively, and the X-ray EY is omitted.

かかる構成に於て、トランジスタQ6に情報を書込み、
又はこれを読出す場合のバイアス条件を第3表に示す関
係とする。
In such a configuration, information is written to the transistor Q6,
Alternatively, the bias conditions for reading this are set as shown in Table 3.

ここで、トランジスタQ6は、そのソースSに線Wの電
圧■ッが与えられた「1」書込み時に於て、Y線の電圧
■7従って第2ゲートg2の電圧がOの場合に比し、H
−HHの場合のソース接合のなだれ降服電圧が、H−H
Hの数分の1に相当する様な程度だけ大きくなる様にな
されている。
Here, when writing "1" when the voltage of the line W is applied to the source S of the transistor Q6, the voltage of the Y line is 7 and therefore the voltage of the second gate g2 is O. H
-H
It is designed to increase by an amount corresponding to a fraction of H.

そして線Yには共通線Wに接続されている全てのユニッ
ト中「1」書込みをすべきユニットを除く他のユニット
の線YにはH又はHHの電圧■Yが与えられ、指定され
た番地の線YのみにO又は逆符号の電圧■工が与えられ
る様になされている。
Then, a voltage of H or HH is applied to the line Y of all the units connected to the common line W, excluding the unit to which "1" should be written, and the specified address is The arrangement is such that a voltage of O or of the opposite sign is applied only to the line Y.

従って11」書込時トランジスタQ9が導通してこれを
通じて線Wの電圧■ッがトランジスタQ6のソースSに
与えられ五線Yの電圧■工が第2ゲートg2に与えられ
てトランジスタQ6に「1」が書込まれる。
Therefore, when writing 11'', the transistor Q9 becomes conductive, through which the voltage on the line W is applied to the source S of the transistor Q6, and the voltage on the fifth line Y is applied to the second gate g2, and the voltage on the line W is applied to the source S of the transistor Q6. " is written.

又「0」書込みは線Yの電圧■工によりトランジスタQ
6及びQ8を導通状態にして更に線Eの電圧■EをH状
態にしてトランジスタQ6のピンチオフ状態を得、更に
読出しはトランジスタQ8を導通させ、その結果トラン
ジスタQ6に電流が流れるか否かに応じて、流れれば「
1」を、流れなければrOJを読出すものである。
Also, when writing "0", the transistor Q is
6 and Q8 are made conductive, and the voltage on line E is set to H to obtain the pinch-off state of transistor Q6.Furthermore, for readout, transistor Q8 is made conductive, and as a result, current flows through transistor Q6 or not. If it flows,
1", and if it does not flow, rOJ is read.

以上第1の記憶方法に依り埋込ゲート電極に2種のキャ
リアを必要に応じて到達させるにつき、ドレイン及び半
導体基板間又はソース及び基板間接合のなだれ降服によ
るキャリアの注入と、半導体表面のチャネルのピンチオ
フ領域からのキャリアの注入との何れかを、書込むべき
情報に応じて生じさせることによって不揮発性メモリの
記憶をなし得ることが明かとなった。
In order to allow two types of carriers to reach the buried gate electrode as needed according to the first storage method, carrier injection by avalanche of the junction between the drain and the semiconductor substrate or between the source and the substrate, and the channel on the semiconductor surface are performed. It has become clear that nonvolatile memory storage can be achieved by injecting carriers from the pinch-off region depending on the information to be written.

又第2図〜第11図についてこの記憶方法を具現化する
為の記憶用トランジスタ及びユニットセルを説明したが
1次に本発明において使用可能な第2の記憶方法につい
て詳述する。
Although the memory transistors and unit cells for implementing this memory method have been described with reference to FIGS. 2 to 11, a second memory method that can be used in the present invention will now be described in detail.

第2の記憶方法は絶縁物中に埋込まれた物質に順次2種
の電荷を充電するにつき、埋込まれた物質下に不純物濃
度関係又は材料関係の異なる2種の接合を設け、これ等
接合のなだれ降服によって絶縁物中に互に異なる2種の
キャリアを夫々注入せしめる様にするものである。
The second storage method involves sequentially charging two types of charges to a substance embedded in an insulator, and creating two types of junctions with different impurity concentrations or materials under the embedded substance. Two different types of carriers are injected into the insulator by avalanche breakdown of the junction.

かかる方法を実現する記憶用電界効果トランジスタの一
例を第12図に符号45にて示す。
An example of a storage field effect transistor implementing such a method is shown at 45 in FIG.

トランジスタ45は半導体基板24とは逆符号の伝導形
のソース領域26及びドレイン領域25を有し、基板2
4上のゲート絶縁膜22及びこれと連続する絶縁膜27
間に第1のゲート電極28が埋込まれていることは、第
1図の構成と同様である。
The transistor 45 has a source region 26 and a drain region 25 of conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate 24, and
Gate insulating film 22 on 4 and insulating film 27 continuous thereto
The first gate electrode 28 is buried in between, which is similar to the configuration shown in FIG. 1.

所でこの場合は、ソース領域26内にこのソース領域2
6とは伝導形が異なり且濃度の濃い不純物を有する領域
46を形成するものである。
However, in this case, this source region 2 is placed in the source region 26.
A region 46 having a conductivity type different from that of 6 and having a high concentration of impurities is formed.

これに対しソース領域26の不純物濃度はゲート電極2
8の厚さよりも厚い空乏層47がソース領域26の間に
拡がる様に低い値に選ぶ。
On the other hand, the impurity concentration of the source region 26 is the same as that of the gate electrode 2.
The thickness is selected to be low so that the depletion layer 47, which is thicker than the thickness of 8, extends between the source regions 26.

上述の構成に於て、ドレイン領域25及び基板24間の
接合に於けるゲート電極28下の基板表面近傍の領域に
於てなだれ降服を生起すれば、第1図について上述した
と同様にして、その領域から絶縁膜22中に基板24の
キャリアが注入され、これにより電極28が1の充電状
態に充電される。
In the above configuration, if avalanche occurs in the region near the surface of the substrate under the gate electrode 28 at the junction between the drain region 25 and the substrate 24, it will occur in the same manner as described above with reference to FIG. Carriers from the substrate 24 are injected into the insulating film 22 from that region, thereby charging the electrode 28 to a 1 charge state.

一方間様にして、ソース領域26及びその中に形成され
た領域46間の接合に於ける電極28下の領域48に於
てなだれ降服を生起すれば、この領域48から絶縁膜2
2中に、ソース領域26のキャリア(その電荷は基板2
4から注入されたキャリアの符号とは逆符号)が注入さ
れ、これにより電極28が他の充電状態に充電されるこ
とになる。
On the other hand, if avalanche occurs in the region 48 under the electrode 28 at the junction between the source region 26 and the region 46 formed therein, the insulating film 2
2, the carriers in the source region 26 (their charges are
(sign opposite to that of the carriers injected from 4) is injected, thereby charging the electrode 28 to another charging state.

この様に互に異なる充電状態が得られることにより、こ
の電界効果トランジスタ45に依っても情報の書込みを
なし得、しかも電極28の1の充電状態は他の充電状態
(又はその逆)に再充電するごとにより、必要に応じて
任意に記憶内容を書き直すことができる。
By obtaining different states of charge in this manner, information can be written using this field effect transistor 45, and the state of charge of one of the electrodes 28 can be rewritten to another state of charge (or vice versa). Each time you charge the battery, you can rewrite the memory contents as needed.

依ってこの第2の方法に依っても上述の第1の方法と同
様の効果を得ることができる。
Therefore, the same effects as the above-mentioned first method can be obtained using this second method as well.

尚第12図の構成に於て、領域46を半導体基板24、
ソース領域26とは異なる物質にて形成したヘテロ接合
、ショットキ接合等により接合を得る様にしても、上述
の場合と同様の効果を得ることができることは明らかで
あろう。
In the configuration shown in FIG. 12, the region 46 is the semiconductor substrate 24,
It is obvious that the same effect as described above can be obtained even if the junction is formed by a heterojunction, a Schottky junction, or the like formed of a material different from that of the source region 26.

更に、2種のPn接合としてトランジスタのエミッタ接
合とコレクタ接合を用いる場合の実施例を第13図に示
す。
Further, FIG. 13 shows an embodiment in which an emitter junction and a collector junction of a transistor are used as two types of Pn junctions.

図において埋込電極28はゲート絶縁膜22を介してエ
ミッタ領域106とベース領域105との間の接合(エ
ミッタ接合と呼ぶ)の半導体表面と接した部分の一部1
09と、ベース領域105の表面の一部とベース領域1
05とコレクタ領域102との間の接合(コレクタ接合
と呼ぶ)の半導体表面と接した部分の一部108とを覆
うように配置され、埋込電極28はゲート絶縁膜22と
それと連結した絶縁膜27の中に埋め込まれている。
In the figure, the buried electrode 28 is a part 1 of the junction between the emitter region 106 and the base region 105 (referred to as an emitter junction) in contact with the semiconductor surface via the gate insulating film 22.
09, a part of the surface of the base region 105 and the base region 1
The buried electrode 28 is disposed so as to cover a part 108 of the junction between the gate insulating film 22 and the collector region 102 (referred to as the collector junction) in contact with the semiconductor surface, and the buried electrode 28 is connected to the gate insulating film 22 and the insulating film connected thereto. It is embedded in 27.

エミッタ領域106をベース領域105に関して逆バイ
アスし、エミッタ接合の表面部分109においてアバラ
ンシェ降服を生じせしめることにより、ベース領域10
5における多数キャリア(npnトランジスタにおいて
は正孔、pnp t’ランジスタにおいては電子)が絶
縁膜22に注入され、埋込電極28を充電する。
By reverse biasing the emitter region 106 with respect to the base region 105 and causing avalanche breakdown at the surface portion 109 of the emitter junction, the base region 106
Majority carriers at 5 (holes in an npn transistor, electrons in a pnp t' transistor) are injected into the insulating film 22 and charge the buried electrode 28.

ベース領域105をコレクタ領域102に関して逆バイ
アスして、コレクタ接合の表面部分108においてアバ
ランシェ降服を生じせしめることにより、コレクタ領域
102における多数キャリアが絶縁膜22に注入され、
埋込電極28を上述とは逆の符号の方向に充電する。
By reverse biasing the base region 105 with respect to the collector region 102 and causing avalanche breakdown at the surface portion 108 of the collector junction, majority carriers in the collector region 102 are injected into the insulating film 22;
The embedded electrode 28 is charged in a direction with a sign opposite to that described above.

これらの2つの充電状態をそれぞれ情報の「1」又は「
O」とに対応させて、蓄積すべき又は書き込むべき情報
に応じて、アバランシェ降服を生じせしめる接合を選ぶ
These two charging states are set to "1" or "1" in the information, respectively.
A junction that causes avalanche surrender is selected depending on the information to be stored or written.

情報の検出方法は、一定のベース電流を流したときのコ
レクタ電流の大、小で「1」「」Oを判定する。
The information detection method is to determine "1" or "O" based on the magnitude of the collector current when a constant base current is passed.

これはバイポーラ・トランジスタの電流増幅率がベース
領域の表面状態に蓄しく依存することを用いている。
This takes advantage of the fact that the current amplification factor of a bipolar transistor strongly depends on the surface condition of the base region.

すなわち、埋込電極28の充電状態に、その下のベース
領域表面の状態が依存することを用いている。
In other words, the fact that the state of the surface of the base region below the buried electrode 28 depends on the charged state of the buried electrode 28 is used.

埋込電極がより正に充電されているときは、他の充電状
態にくらべてnpnトランジスタでは電流増幅率が小さ
く、したがってコレクタ電流の値も他の充電状態にくら
べて小さい。
When the buried electrode is more positively charged, the current amplification factor of the npn transistor is smaller than in other charging states, and therefore the value of the collector current is also smaller than in other charging states.

pnp トランジスタの場合はこの逆となる。第13
図に示すバイポーラトランジスタ構造例では、すくなく
とも埋込電極28下のエミッタ領域106、ベース領域
105、コレクタ領域102はこの順序で不純物濃度が
小さくなるように作られる必要がある。
The opposite is true for pnp transistors. 13th
In the bipolar transistor structure example shown in the figure, at least the emitter region 106, base region 105, and collector region 102 under the buried electrode 28 must be formed in this order so that the impurity concentration becomes smaller.

空乏層がエミッタ接合ではよりベース領域の方へ、コレ
クタ接合ではよりコレクタの方へ夫々広がり、そこから
キャリアが注入される必要があるからである。
This is because the depletion layer spreads further toward the base region at the emitter junction and toward the collector at the collector junction, and carriers need to be injected from there.

しかし埋込ゲート電極28下以外の部分ではコレクタコ
ンタクト107コレクタ埋込層101のようにベース領
域105より不純物濃度が濃くてもよい。
However, the impurity concentration may be higher in the portions other than under the buried gate electrode 28 than in the base region 105, such as in the collector contact 107 and the collector buried layer 101.

なお、104はベースコンタクトのためおよびチャネル
(領域105上に生ずる可能性のある)遮断のための領
域であり、103は分離層、100は基板である。
Note that 104 is a region for base contact and for blocking a channel (which may occur on region 105), 103 is a separation layer, and 100 is a substrate.

尚第13図は分離されたトランジスタ構造を示している
が、分離層103とコレクタ埋込層101がなく基板か
らのコレクタ領域102が構成された場合でも記憶素子
としての機能は充分果すことが可能である。
Although FIG. 13 shows an isolated transistor structure, even if the isolation layer 103 and the collector buried layer 101 are not present and the collector region 102 is formed from the substrate, it is possible to fully perform the function as a memory element. It is.

次に第12図について上述した記憶方法による記憶用ト
ランジスタを任意番地書込み読出しメモリに適用した例
を、第14図乃至第16図と共に述べる。
Next, an example in which the storage transistor according to the storage method described above with reference to FIG. 12 is applied to an arbitrary address write/read memory will be described with reference to FIGS. 14 to 16.

第14図に於て、50はメモリ中の多数のメモリユニッ
トセルの一つを示シ、ユニットセル50は、番地選択用
トランジスタQllと、記憶用トランジスタQIOと、
電流制限用トランジスタQ1□とを有する。
In FIG. 14, 50 indicates one of the many memory unit cells in the memory, and the unit cell 50 includes an address selection transistor Qll, a storage transistor QIO,
It has a current limiting transistor Q1□.

トランジスタQIOは第14図に対応せしめて第15図
に示す如く、ドレイン領域25、ソース領域26及び第
1のゲート電極28に順次対応するドレインd1ソース
S及びゲートg1 を有する。
As shown in FIG. 15 corresponding to FIG. 14, the transistor QIO has a drain d1, a source S, and a gate g1 corresponding to a drain region 25, a source region 26, and a first gate electrode 28 in this order.

この場合トランジスタQ12はトランジスタQ1oのソ
ース領域26(第15図)内にその伝導形とは異なる伝
導形の領域51を形成し、この領域51をドレインd、
領域46をソース、ゲート絶縁膜52上のゲート電極5
3をゲートとした電界効果トランジスタでなる。
In this case, the transistor Q12 forms a region 51 of a conductivity type different from that of the source region 26 (FIG. 15) of the transistor Q1o, and uses this region 51 as a drain d,
The region 46 is the source, and the gate electrode 5 on the gate insulating film 52
It consists of a field effect transistor with 3 as the gate.

尚上述にて明らかな様に第15図の構成はソース領域2
6内にトランジスタQ1□を構成したことを除いては、
第12図と同様の構成を有するものである。
As is clear from the above, the configuration in FIG.
Except for configuring the transistor Q1□ in 6.
It has the same configuration as FIG. 12.

トランジスタQIOのドレインdは、ドレイン(又はソ
ース)を共通書込線Wに、ゲートを共通番地選択線Yに
夫々接続されたトランジスタQ11のソース(又はドレ
イン)に接続され、又ソースSが共通接地線Gに接続さ
れている。
The drain d of the transistor QIO is connected to the source (or drain) of a transistor Q11 whose drain (or source) is connected to a common write line W and whose gate is connected to a common address selection line Y, and whose source S is connected to a common ground. Connected to line G.

又ソースをしてトランジスタQ1oのソースS内に形成
接続されたトランジスタQ12のドレインdと、そのゲ
ートgとが共通消去線Eに接続されている。
Further, the drain d of the transistor Q12, whose source is formed and connected within the source S of the transistor Q1o, and its gate g are connected to the common erase line E.

第14図の構成に於て、ユニットセル50に対して第4
表に示す如きバイアス条件を与えるものである。
In the configuration shown in FIG. 14, the fourth
The bias conditions shown in the table are given.

尚第4表に於て、H++は領域46傑15図)の接合の
半導体表面における降服電圧よりも高い電圧を示し、H
−−は絶対値がトランジスタQIOのドレイン接合の降
服電圧よりも大きな負の電圧を示し、H−は絶対値がト
ランジスタQ1oのドレイン接合の降服電圧よりも小さ
い負の電圧を示す。
In Table 4, H++ indicates a voltage higher than the breakdown voltage at the semiconductor surface of the junction in region 46 (Figure 15);
-- indicates a negative voltage whose absolute value is larger than the breakdown voltage of the drain junction of transistor QIO, and H- indicates a negative voltage whose absolute value is smaller than the breakdown voltage of the drain junction of transistor Q1o.

又第4表に於ては、トランジスタQ、O及びQllがp
チャネル、Q1□がnチャネルの場合を示したが、これ
等チャネルの符号が逆の場合は、電圧■ッ、■E及びv
Yの符号を逆にすれば良い。
Also, in Table 4, transistors Q, O and Qll are p
Although the case where the channel and Q1□ are n channels is shown, if the signs of these channels are reversed, the voltages ■, ■E, and v
Just reverse the sign of Y.

かくすれば、「1」書込時トランジスタQ1□が導通し
、これを通じて、線Wの電圧VWがトランジスタQ1o
のドレインdに与えられることにより、そのドレイン接
合になだれ降服が生じてトランジスタQ1oが「1」の
充電状態となる。
In this way, when writing "1", the transistor Q1□ becomes conductive, and through this, the voltage VW of the line W becomes the transistor Q1o.
is applied to the drain d of the transistor Q1o, causing an avalanche breakdown at its drain junction, and the transistor Q1o becomes charged to "1".

かくしてトランジスタQIOに「1」情報が書込まれる
In this way, "1" information is written into transistor QIO.

一方rOJ書込時トランジスタQ1□が導通状態となり
、これを通じてソース領域26(第15図)内の領域4
6に線Eの電圧■Eが与えられることによりソース領域
26及び46間の接合になだれ降服が生じ、トランジス
タQIOが「O」の充電状態となる。
On the other hand, during rOJ writing, the transistor Q1□ becomes conductive, and through this, the region 4 in the source region 26 (FIG. 15)
The application of voltage 1E on line E to 6 causes avalanche breakdown at the junction between source regions 26 and 46, causing transistor QIO to be in the "O" charging state.

これ等の充電状態は互に他の充電状態に転換されるまで
そのまま保持される。
These states of charge are maintained as they are until they are switched to other states of charge.

又読出し時トランジスタQllが導通されるもこの場合
はW線に印加される電圧が小さいのでトランジスタQ1
oのドレイン接合にはなだれ降服が生ぜず、その結果ト
ランジスタQloを通じて電流が流れれば、「1」を読
出し、流れなければ、「0」を読出し得る。
Also, during reading, transistor Qll is turned on, but in this case, since the voltage applied to the W line is small, transistor Q1
No avalanche breakdown occurs at the drain junction of o, so that if current flows through transistor Qlo, a ``1'' can be read, and if no current flows, a ``0'' can be read.

この様に、第2の記憶方法に依るメモIJ ユニ’、:
/トセルによっても、第1の方法について上述したと同
様の効果を得ることができる。
In this way, the memo IJ Uni' according to the second storage method:
The same effect as described above with respect to the first method can also be obtained by using /tocell.

尚第14図に於てはトランジスタQ1□のゲートを線E
に接続したが、これに代え、ゲートを別途設けられた他
の番地選択線に接続する様にしても良いことは明らかで
あろう。
In Fig. 14, the gate of transistor Q1□ is connected to line E.
However, it will be obvious that the gate may be connected to another separately provided address selection line instead.

第16図は第15図の変形例で、この場合第15図のソ
ース領域26の周囲にドレイン領域25と同じ不純物濃
度の拡散層54を設けたものである。
FIG. 16 shows a modification of FIG. 15, in which a diffusion layer 54 having the same impurity concentration as the drain region 25 is provided around the source region 26 of FIG.

かくすれば、第15図の構成と同様の作用効果を得るこ
とができると共に、更に寄性チャネルが形成されるおそ
れを有効に回避し得る。
In this way, it is possible to obtain the same effects as the configuration shown in FIG. 15, and also to effectively avoid the possibility that a parasitic channel will be formed.

尚この場合拡散層54からコンタクトをとる様にしても
良い。
In this case, contact may be made from the diffusion layer 54.

これまでは本発明のユニットセルで用いることのできる
記憶の方法、及び不揮発性電界効果トランジスタ、不揮
発生バイポーラトランジスタメモリ、各種ユニットセル
の例を述べてきた。
So far, we have described storage methods that can be used in the unit cell of the present invention, as well as examples of nonvolatile field effect transistors, nonvolatile bipolar transistor memories, and various unit cells.

さて、本発明では第1ゲート電極を有する記憶用電界効
果トランジスタが形成されたのと同一の半導体基板に、
その他のトランジスタを形成してメモリユニットセルを
構成せしめる様な場合、埋め込まれた第1ゲート電極を
有するトランジスタのゲート絶縁膜の厚さより、その他
の埋め込まれたゲート電極を有しない番地選択用のトラ
ンジスタのゲート絶縁膜の厚さを厚くするのである。
Now, in the present invention, on the same semiconductor substrate on which the memory field effect transistor having the first gate electrode is formed,
When forming a memory unit cell by forming other transistors, the thickness of the gate insulating film of the transistor having a buried first gate electrode is larger than that of the address selection transistor having no buried first gate electrode. The thickness of the gate insulating film is increased.

かくすれば番地選択用のトランジスタのドレイン接合降
服電圧を第1ゲートを有するトランジスタの降服電圧よ
り大きくすることができるため、情報の書き込みに際し
て記憶用トランジスタのドレイン又はソース接合等をな
だれ降服させた場合も番地選択用のトランジスタはなだ
れ降服を起さず、安定に、しかも充分情報の書き込みを
行うことができる。
In this way, the drain junction breakdown voltage of the address selection transistor can be made higher than the breakdown voltage of the transistor having the first gate, so when the drain or source junction of the storage transistor is avalanche breakdown when writing information. The transistor for address selection does not cause avalanche breakdown and can stably and sufficiently write information.

第12図に示した不揮発性トランジスタを用いた本発明
のユニットセル50の実施例の回路図を第17図に、断
面図を第18図に示す。
A circuit diagram of an embodiment of the unit cell 50 of the present invention using the nonvolatile transistor shown in FIG. 12 is shown in FIG. 17, and a cross-sectional view is shown in FIG. 18.

この場合ユニットセル50は記憶用トランジスタQ13
と、番地選択及び電流制限用トランジスタQ1、及びQ
14とを有する。
In this case, the unit cell 50 is a memory transistor Q13.
, address selection and current limiting transistors Q1 and Q
14.

実際上このユニットセル50の多数を第18図に示す如
く共通の半導体基板60上に集積して集積回路を構成す
ることができる。
In fact, a large number of unit cells 50 can be integrated on a common semiconductor substrate 60 as shown in FIG. 18 to form an integrated circuit.

トランジスタQ13は、ソース領域26内の領域46が
その延長部61を介して基板60に電気的に接続されて
いることを除いては第12図の電界効果トランジスタ4
5と同様の構成を有する。
Transistor Q13 is similar to field effect transistor 4 of FIG. 12, except that region 46 within source region 26 is electrically connected to substrate 60 via its extension 61.
It has the same configuration as 5.

トランジスタQllはそのソース領域をトランジスタQ
13のドレイン領域25と共通となされ、ドレイン領域
62と、ゲート絶縁膜63と、ゲート電極64とでなる
Transistor Qll has its source region connected to transistor Q
It is common to the drain region 25 of No. 13, and consists of a drain region 62, a gate insulating film 63, and a gate electrode 64.

又トランジスタQ14はトランジスタQ13のソース領
域26の一縁部に形成されたドレイン領域65と、ソー
ス領域66と、ゲート電極67と、ゲート絶縁膜68と
でなる。
Further, the transistor Q14 includes a drain region 65 formed at one edge of the source region 26 of the transistor Q13, a source region 66, a gate electrode 67, and a gate insulating film 68.

トランジスタQ13のドレインdはトランジスタQll
を介して共通「1」書込線Wに、ソースSはトランジス
タQ14を介して共通接地・書込線Eに夫々接続され、
又トランジスタQll及びQ14のゲートは夫々共通番
地選択線Y及びEYに接続されている。
The drain d of the transistor Q13 is the transistor Qll.
The source S is connected to the common "1" write line W through the transistor Q14, and the source S is connected to the common ground/write line E through the transistor Q14.
Further, the gates of transistors Qll and Q14 are connected to common address selection lines Y and EY, respectively.

上述の構成のユニットセル50に於て、これに対し、第
5図に示すバイアス条件を与えるものである。
In the unit cell 50 having the above-described structure, the bias conditions shown in FIG. 5 are applied.

かくすれば、「1]書込時はトランジスタQllを介し
てトランジスタQ13に「1」を書込み、又「0」書込
時はトランジスタQ14を介して「O」を書込み、更に
読出し時はトランジスタQll及びQ14を共に導通状
態として、トランジスタQ13に電流が流れれば「1」
情報を、流れなければ「0」情報を夫々読出すことがで
きる。
In this way, when writing "1", "1" is written to transistor Q13 via transistor Qll, when writing "0", "O" is written via transistor Q14, and when reading, transistor Qll is written. and Q14 are both in a conductive state, and if current flows through transistor Q13, it becomes "1".
If the information does not flow, "0" information can be read respectively.

この場合トランジスタQll及びQ14はトランジスタ
Q13のドレイン接合及び領域46の接合に流れる電流
を制限する。
In this case, transistors Qll and Q14 limit the current flowing to the drain junction of transistor Q13 and the junction of region 46.

尚第12図及び第18図の構成に於て、トランジスタ4
5及びQ13の絶縁膜27上に、例えば第2図に於ける
第2のゲート電極23と同様の第2ゲート電極を設けて
も良く、この場合は上述の効果に加えて更にこのゲート
電極による電界によって、なだれ降服にて生じたキャリ
アを加速し、これにより書込み速度を向上せしめる様に
することができる。
Note that in the configurations shown in FIGS. 12 and 18, the transistor 4
For example, a second gate electrode similar to the second gate electrode 23 in FIG. 2 may be provided on the insulating film 27 of Nos. The electric field can accelerate the carriers produced by avalanche, thereby increasing the writing speed.

上記実施例においては本発明は以下に述べるように具体
的に説明される。
In the above embodiments, the present invention will be specifically explained as follows.

すなわち、第1ゲート電極28を有する記憶用電界効果
トランジスタか形成されたと同一の半導体基板に、その
他のトランジスタを形成してメモリユニットセルを構成
せしめる様な場合、例えば第18図に示した様な場合は
埋め込まれた第1ゲート電極28を有するトランジスタ
Q13のゲート絶縁膜22の厚さより、その他の埋め込
まれたゲート電極を有しない番地選択用のトランジスタ
Qll及びQ14のゲート絶縁膜63及び68の厚さを
厚くするものである。
That is, when forming a memory unit cell by forming other transistors on the same semiconductor substrate on which the memory field effect transistor having the first gate electrode 28 is formed, for example, as shown in FIG. In this case, the thickness of the gate insulating films 63 and 68 of the other address selection transistors Qll and Q14 which do not have a buried gate electrode is greater than the thickness of the gate insulating film 22 of the transistor Q13 having the buried first gate electrode 28. It thickens the texture.

かくすれば他のトランジスタQ11及びQ14のドレイ
ン接合降服電圧を第1ゲートを有するトランジスタQ1
3の降服電圧よりも高くすることができることにより、
動作の安定なメモリユニットセルを得ることができる。
This will reduce the drain junction breakdown voltage of the other transistors Q11 and Q14 to the transistor Q1 with the first gate.
By being able to make the breakdown voltage higher than the breakdown voltage of 3,
A memory unit cell with stable operation can be obtained.

尚第19図に示す電界効果トランジスタ70を用いて実
験した結果、第20図に示す関係が得られた。
As a result of an experiment using the field effect transistor 70 shown in FIG. 19, the relationship shown in FIG. 20 was obtained.

この場合、半導体基板24は不純物濃度5×1013個
/−のn形シリコンでなり、ソース領域26の領域46
との接合附近の表面不純物濃度を略々1016個/誕、
ゲート絶縁膜(Sin2)22の厚さ11を約1000
人、絶縁膜(S 102)27の厚さ12を1000人
、チャネル長りを約10μとし、埋込みゲート電極(S
i)の電圧が基板24に対して、「1」書込みの場合O
■から一4V相当へ、「0」書込みの場合−4■からO
■相当へ夫々変化するに要する時間を測定し、その結果
を第2のゲート電極23 (AI )及びソース領域2
6(P)の端子電圧■G、に対する時間tとして表わし
たものである。
In this case, the semiconductor substrate 24 is made of n-type silicon with an impurity concentration of 5×10 13 /−, and the region 46 of the source region 26
The surface impurity concentration near the junction with is approximately 1016 particles/birth,
The thickness 11 of the gate insulating film (Sin2) 22 is approximately 1000 mm.
The thickness 12 of the insulating film (S 102) 27 is 1000 mm, the channel length is approximately 10 μm, and the buried gate electrode (S 102) is
When the voltage i) is “1” written to the substrate 24, O
■ to -4V equivalent, in case of "0" writing -4■ to O
■Measure the time required for the respective changes to correspond to the corresponding values, and apply the results to the second gate electrode 23 (AI) and the source region 2.
It is expressed as time t with respect to the terminal voltage ■G of 6(P).

尚第20図に於て、符号■は、ドレイン端子り及びソー
ス端子Sを接地し、基板端子Bに正バイアスを与え、ソ
ース領域26及び領域46間接合の逆方向電流を100
μAとした場合に得られた曲線を、符号■は基板端子B
を接地し、ドレイン端子りに負バイアスを与え、ソース
端子Sに少し負バイアスを与え、基板24及びドレイン
領域25間接合の逆方向電流を10μAとした場合に得
られた曲線を、夫々示す。
In FIG. 20, symbol ■ indicates that the drain terminal and the source terminal S are grounded, a positive bias is applied to the substrate terminal B, and the reverse direction current of the junction between the source region 26 and the region 46 is set to 100%.
The curve obtained when μA is the symbol ■ is the board terminal B
The curves obtained are shown in the following diagrams, in which the drain terminal S is grounded, a negative bias is applied to the drain terminal, a slight negative bias is applied to the source terminal S, and the reverse current at the junction between the substrate 24 and the drain region 25 is 10 μA.

この測定結果から、第1に「1」又はrOJ情報の何れ
をも書込み、書き直しをすることができ、しかもこれ等
の記憶は不揮発性であること、第2に第2ゲート電極2
3を設けることによって書込み時間を格段的に高速化し
得ること、第3に書込み時間は降服を起している接合の
アバランシェ電流に反比例して小さくなることが実証さ
れた。
From this measurement result, firstly, it is possible to write and rewrite either "1" or rOJ information, and these memories are non-volatile, and secondly, the second gate electrode 2
It has been demonstrated that the write time can be significantly speeded up by providing 3, and thirdly that the write time decreases in inverse proportion to the avalanche current of the junction undergoing breakdown.

上述の如く本発明に依れば、第1の半導体領域に形成さ
れたドレイン領域およびソース領域と、前記半導体領域
の表面に耐着されたゲート絶縁膜およびこれと連続した
絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜およびこれと連続した絶縁
膜間に埋込まれた第1のゲート電極とを少なくとも有す
る記憶用不揮発性電界効果トランジスタと、前記記憶用
電界効果トランジスタのソースまたはドレイン領域に接
続されたドレインまたはソース領域を有する番地選択用
絶縁ゲート電界効果トランジスタとからなり、前記番地
選択用電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を前記記憶
用電界効果トランジスタのゲート絶縁膜より厚く構成し
て不揮発性メモリユニットセルを構成するので、以下の
大きな効果が生ずる。
As described above, according to the present invention, the drain region and the source region formed in the first semiconductor region, the gate insulating film adhered to the surface of the semiconductor region and the insulating film continuous thereto, and the gate A non-volatile field effect transistor for storage having at least an insulating film and a first gate electrode embedded between the insulating film continuous with the insulating film, and a drain or a drain connected to the source or drain region of the field effect transistor for storage. an insulated gate field effect transistor for address selection having a source region, and the gate insulating film of the field effect transistor for address selection is configured to be thicker than the gate insulating film of the field effect transistor for storage to configure a nonvolatile memory unit cell. As a result, the following major effects occur.

すなわち、記憶用不揮発性電界効果トランジスタの書込
・書換え時の印加電圧を必要十分に設定できるので、記
憶用不揮発性電界効果トランジスタの書込・書換え動作
を確実にし、安定な動作をはかることができる利点を有
する。
In other words, since the voltage applied during writing and rewriting of the nonvolatile field effect transistor for storage can be set to the necessary and sufficient voltage, it is possible to ensure the writing and rewriting operations of the nonvolatile field effect transistor for storage and to ensure stable operation. It has the advantage of being able to

なお、以上の説明では記憶内容が「1」と「O」のディ
ジタル情報であったが不揮発性アナログ情報の記憶に用
いることもできることは明らかである。
In the above description, the stored content is digital information of "1" and "O", but it is clear that it can also be used to store non-volatile analog information.

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

第1図は従来の情報書込方法の説明に供する電界効果ト
ランジスタを示す断面図、第2図は本発明に用いる不揮
発性電界効果トランジスタの記憶方法の一例の説明に供
する記憶用電界効果トランジスタを示す断面図、第3図
乃至第5図は本発明方法を実現する為の記憶用電界効果
トランジスタの構成を示す断面図、第6図乃至第11図
は第2図乃至第5図に示す記憶用電界効果トランジスタ
を含んで構成したメモリユニットセルの一例を示す等価
回路図、第12図は本発明に依る不揮発性メモリの記憶
方法の他の例の説明に供する記憶用電界効果トランジス
タを示す断面図、第13図は本発明方法を実現する為の
記憶用バイポーラトランジスタの構成を示す断面図、第
14図は第12図の記憶用電界効果トランジスタを含ん
で構成したメモリユニットセルの一例を示す等価回路図
、第15図及び第16図は第14図のメモリユニットセ
ルを同一半導体基板上に形成した場合の構成を示す断面
図、第17図は第14図のメモリユニットセルの他の例
を示す等価回路図、第18図A及びBは夫々第17図の
メモリユニットセルを集積回路に構成した場合の平面図
及びそのB−B線上の断面図、第19図及び第20図は
本発明方法の一例による実験結果を示す図である。 図中、21,45,70・・・・・・記憶用電界効果ト
ランジスタ、22・・・・・・ゲート絶縁膜、23・・
・・・・第2のゲート電極、24・・・・・・半導体基
板、25・・・・・・ドレイン領域、26・・・・・・
ソース領域、27・・・・・・絶縁膜、28・・・・・
・第1のゲート電極、’29 、47・・・・・・空乏
層、30,35,3B・・・・・・チャネル、31゜3
9 、39’・・・・・・ピンチオフ領域、36・・・
・・・透孔、41.50・・・・・・メモリユニットセ
ル、Q、〜Q14・・・・・・トランジスタ。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a field effect transistor used to explain a conventional information writing method, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a field effect transistor for storage used to explain an example of a storage method of a nonvolatile field effect transistor used in the present invention. 3 to 5 are sectional views showing the structure of a memory field effect transistor for realizing the method of the present invention, and FIGS. 6 to 11 are sectional views showing the structure of a memory field effect transistor shown in FIGS. 2 to 5. FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing an example of a memory unit cell configured to include a field-effect transistor for storage, and FIG. 13 is a sectional view showing the configuration of a storage bipolar transistor for realizing the method of the present invention, and FIG. 14 shows an example of a memory unit cell configured including the storage field effect transistor of FIG. 12. Equivalent circuit diagrams, FIGS. 15 and 16 are cross-sectional views showing the configuration when the memory unit cell of FIG. 14 is formed on the same semiconductor substrate, and FIG. 17 is another example of the memory unit cell of FIG. 14. 18A and 18B are respectively a plan view and a sectional view taken along the line B-B of the memory unit cell shown in FIG. 17 in an integrated circuit, and FIGS. 19 and 20 are FIG. 3 is a diagram showing experimental results according to an example of the invention method. In the figure, 21, 45, 70... memory field effect transistor, 22... gate insulating film, 23...
...Second gate electrode, 24...Semiconductor substrate, 25...Drain region, 26...
Source region, 27...Insulating film, 28...
・First gate electrode, '29, 47... Depletion layer, 30, 35, 3B... Channel, 31°3
9, 39'...pinch-off area, 36...
...Through hole, 41.50...Memory unit cell, Q, ~Q14...Transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1の半導体領域に形成されたドレイン領域および
ソース領域と、前記半導体領域の表面に耐着されたゲー
ト絶縁膜およびこれと連続した絶縁膜と、前記ゲート絶
縁膜およびこれと連続した絶縁膜間に埋込まれた第1の
ゲート電極とを少なくとも有する記憶用不揮発性電界効
果トランジスタと、前記記憶用電界効果トランジスタの
ソースまたはドレイン領域に接続されたドレインまたは
ソース領域を有する番地選択用絶縁ゲート電界効果トラ
ンジスタとからなり、前記番地選択用電界効果トランジ
スタのゲート絶縁膜を前記記憶用電界効果トランジスタ
のゲート絶縁膜より厚く構成したことを特徴とする不揮
発性メモリユニットセル。
1 A drain region and a source region formed in a first semiconductor region, a gate insulating film and an insulating film continuous thereto, deposited on the surface of the semiconductor region, and the gate insulating film and an insulating film continuous thereto. a storage nonvolatile field effect transistor having at least a first gate electrode buried therebetween; and an address selection insulated gate having a drain or source region connected to the source or drain region of the storage field effect transistor. 1. A nonvolatile memory unit cell comprising a field effect transistor, wherein a gate insulating film of the address selection field effect transistor is made thicker than a gate insulating film of the storage field effect transistor.
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