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JPH031760B2 - - Google Patents
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JPH031760B2 - - Google Patents

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JPH031760B2
JPH031760B2 JP59038828A JP3882884A JPH031760B2 JP H031760 B2 JPH031760 B2 JP H031760B2 JP 59038828 A JP59038828 A JP 59038828A JP 3882884 A JP3882884 A JP 3882884A JP H031760 B2 JPH031760 B2 JP H031760B2
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memory cell
capacitor
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C14/00Digital stores characterised by arrangements of cells having volatile and non-volatile storage properties for back-up when the power is down

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は不揮発性ランダムアクセスメモリ装置
に関し、特に揮発性ダイナミツクメモリセルとフ
ローテイングゲート回路素子とを組合せることに
より構成された不揮発性ランダムアクセスメモリ
装置に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a non-volatile random access memory device, and more particularly to a non-volatile random access memory device constructed by combining volatile dynamic memory cells and floating gate circuit elements. Regarding.

技術の背景 最近、スタテイツク形ランダムアクセスメモリ
装置において、揮発性メモリセルにフローテイン
グゲート回路素子を組合せることにより不揮発性
メモリセルを作成し、このような不揮発性メモリ
セルを用いて不揮発性メモリ装置を構成すること
が行われている。このようなスタテイツクランダ
ムアグセスメモリ装置においては、各メモリセル
の回路構成が複雑になり各メモリセルの大きさが
大きくなる傾向にある。このような傾向はメモリ
装置の信頼性および集積度の低下を招くので、回
路構成の工夫によつて、その改善が望まれる。
Background of the Technology Recently, in static random access memory devices, nonvolatile memory cells have been created by combining volatile memory cells with floating gate circuit elements, and nonvolatile memory devices using such nonvolatile memory cells have been developed. is being configured. In such a static random access memory device, the circuit configuration of each memory cell tends to become complicated and the size of each memory cell tends to increase. Since this tendency leads to a decrease in the reliability and degree of integration of the memory device, it is desired to improve the reliability and the degree of integration of the memory device by improving the circuit configuration.

従来技術と問題点 第1図には、従来形の不揮発性スタテイツクラ
ンダムアクセスメモリ装置に用いられているメモ
リセルが示される。このメモリセルは、MIS(金
属−絶縁物−半導体)トランジスタQ1,Q2,Q3
およびQ4を具備する揮発性のスタテイツクメモ
リセル部1、およびフローテイングゲートを有す
るMISトランジスタQ6等を含む不揮発性メモリ
セル部2によつて構成される。このメモリセルは
1ビツトのデータを記憶できる。不揮発性メモリ
セル部2はMISトランジスタQ6の他にMISトラ
ンジスタQ5、トンネルキヤパシタTC1および
TC2、キヤパシタモジユールCM1、およびキヤパ
シタC1およびC2を具備する。ここに電極間に電
圧を印加するとトンネル効果を生ずるキヤパシタ
をトンネルキヤパシタと言う。
Prior Art and Problems FIG. 1 shows a memory cell used in a conventional non-volatile static random access memory device. This memory cell consists of MIS (metal-insulator-semiconductor) transistors Q 1 , Q 2 , Q 3
and a volatile static memory cell section 1 including a transistor Q 4 and a non-volatile memory cell section 2 including an MIS transistor Q 6 having a floating gate. This memory cell can store 1 bit of data. In addition to the MIS transistor Q 6 , the nonvolatile memory cell section 2 includes an MIS transistor Q 5 , a tunnel capacitor TC 1 and
TC 2 , a capacitor module CM 1 , and capacitors C 1 and C 2 . A capacitor that produces a tunnel effect when a voltage is applied between its electrodes is called a tunnel capacitor.

第1図の回路において、スタテイツクメモリセ
ル部1は通常の揮発性スタテイツクランダムアク
セスメモリ装置に用いられているものと同じフリ
ツプフロツプ形の構成である。該スタテイツクメ
モリセル部1はノードN1およびN2に接続された
トランスフアゲート用トランジスタを介してデー
タの書き込みおよび読み出しが行われる。不揮発
性メモリセル部2においては、MISトランジスタ
Q6のゲートを含む回路が他の回路と切り離され
たフローテイング状態となつている。このフロー
テイングゲート回路に電子が注入されているか否
かによつてデータを記憶することができる。従つ
て、メモリ装置の電源VCCを遮断する前にスタテ
イツクメモリセル部のデータを不揮発性メモリセ
ル部2に転送しておき、電源VCCの投入時に不揮
発性メモリセル部2から逆にスタテイツクメモリ
セル部1にデータを転送する、すなわちリコール
するような構成を用いることにより高速度の不揮
発性メモリ装置を実現することが可能になる。
In the circuit of FIG. 1, the static memory cell section 1 has a flip-flop type configuration similar to that used in conventional volatile static random access memory devices. Data is written and read in the static memory cell section 1 through transfer gate transistors connected to nodes N1 and N2 . In the nonvolatile memory cell section 2, the MIS transistor
The circuit including the gate of Q 6 is in a floating state, separated from other circuits. Data can be stored depending on whether or not electrons are injected into this floating gate circuit. Therefore, the data in the static memory cell section is transferred to the non-volatile memory cell section 2 before the power supply V CC of the memory device is cut off, and the data is transferred from the non-volatile memory cell section 2 conversely when the power supply V CC is turned on. By using a configuration in which data is transferred to, or recalled from, the memory cell section 1, it becomes possible to realize a high-speed nonvolatile memory device.

例えば、スタテイツクメモリセル部1に所定の
データが書き込まれており、ノードN1が低レベ
ル(VSS)、ノードN2が高レベル(VCC)であるも
のとする。この状態でスタテイツクメモリセル部
1のデータを不揮発性メモリセル部2に転送する
場合は、制御用の電源VEEを通常0Vの状態から例
えば20ないし30Vに引き上げる。この時ノード
N1が低レベルであるからトランジスタQ5はカツ
トオフ状態となつており、キヤパシタモジユール
CM1の電極D1がフローテイング状態となつてい
るから電源VEEの引き上げによつて容量カツプリ
ングによりトランジスタQ6のゲートが高電圧に
引き上げられる。キヤパシタモジユールCM1
電極D1とD2の間の容量C(D1,D2)および電極
D1とD3の間の容量C(D1,D3)は共にトンネル
キヤパシタTC1およびTC2の容量よりも充分大き
くなつているため、トランジスタQ6のゲート電
圧はほぼ電源VHHに近い電圧まで引き上げられ
る。これにより、トンネルキヤパシタTC1の両端
に高電圧が印加され、トンネル現象によつて電子
が電源VSSからトランジスタQ6のフローテイング
ゲート側に注入され、該フローテイングゲートに
負電荷が充電され該トランジスタQ6がオフ状態
になる。この負電荷はメモリ装置の各電源VCC
よびVHHを遮断した後も長期間保持され、データ
の不揮発的な記憶が行われる。
For example, it is assumed that predetermined data is written in the static memory cell section 1, the node N1 is at a low level (V SS ), and the node N2 is at a high level (V CC ). If data in the static memory cell section 1 is to be transferred to the nonvolatile memory cell section 2 in this state, the control power supply VEE is raised from the normal 0V state to, for example, 20 to 30V. At this time the node
Since N 1 is at a low level, transistor Q 5 is cut off and the capacitor module
Since the electrode D1 of CM1 is in a floating state, the gate of the transistor Q6 is pulled up to a high voltage by capacitive coupling when the power supply VEE is pulled up. Capacitance C (D 1 , D 2 ) and electrode between electrodes D 1 and D 2 of capacitor module CM 1
Since the capacitance C (D 1 , D 3 ) between D 1 and D 3 is both sufficiently larger than the capacitance of tunnel capacitors TC 1 and TC 2 , the gate voltage of transistor Q 6 is almost equal to the power supply V HH. It can be raised to a similar voltage. As a result, a high voltage is applied across the tunnel capacitor TC1 , and electrons are injected from the power supply VSS to the floating gate side of the transistor Q6 due to the tunneling phenomenon, and the floating gate is charged with a negative charge. The transistor Q6 is turned off. This negative charge is retained for a long period of time even after the power supplies V CC and V HH of the memory device are cut off, and data is stored nonvolatilely.

スタテイツクメモリセル部1のノードN1が高
レベル、ノードN2が低レベルである場合は、ト
ランジスタQ5がオン状態となるから、電源VHH
例えば20ないし30Vに引上げた時にもキヤパシタ
モジユールCM1の電極D1は低レベルに維持され
る。これにより、トンネルキヤパシタTC2の両端
に高電圧がかかり、トンネル現象によつて電子が
トランジスタQ6のフローテイングゲート側から
電源VHH側に引き抜かれ、該フローテイングゲー
トに正電荷が充電される。
When the node N1 of the static memory cell unit 1 is at a high level and the node N2 is at a low level, the transistor Q5 is turned on, so even when the power supply VHH is raised to, for example, 20 to 30V, the capacitor remains Electrode D 1 of module CM 1 is maintained at a low level. As a result, a high voltage is applied across the tunnel capacitor TC2 , and electrons are extracted from the floating gate side of the transistor Q6 to the power supply VHH side due to the tunneling phenomenon, and the floating gate is charged with positive charges. Ru.

次に、例えば電源投入時等に、不揮発性メモリ
セル部2のデータを揮発性メモリセル部1に転送
する場合の動作を説明する。まず、電源VCCおよ
びVHHが共に例えば0V(=VSS)の状態から電源
VCCのみを例えば5Vに上昇させる。このとき、も
しトランジスタQ6のフローテイングゲートに電
子が蓄積されておればトランジスタQ6がカツト
オフ状態となつておりキヤパシタC2とノードN2
の間は遮断されている。ノードN1はキヤパシタ
C1と接続されているため、電源VCCの引き上げに
よつて負荷容量の大きいノードN1側が低レベル、
ノードN2側が高レベルとなるよう揮発性メモリ
セル部1のフリツプフロツプ回路がセツトされ
る。逆に、もしトランジスタQ6のフローテイン
グゲートから電子が抜きとられており、該フロー
テイングゲートに正電荷が充電されておれば、該
トランジスタQ6がオン状態とされ、ノードN2
キヤパシタC2とが接続されている。キヤパシタ
C2の容量はキヤパシタC1の容量よりも充分大き
いから、電源VCCの引き上げによつてノードN2
低レベル、ノードN1が高レベルになるよう揮発
性メモリセル部1のフリツプフロツプ回路がセツ
トされる。このようにして、トランジスタQ6
フローテイングゲートの電荷に応じたデータが揮
発性メモリセル部1にセツトされ、第1図の回路
を用いることにより不揮発性のメモリ装置を構成
する。
Next, an explanation will be given of the operation when data in the nonvolatile memory cell section 2 is transferred to the volatile memory cell section 1, for example, when the power is turned on. First, start from a state where the power supplies V CC and V HH are both 0V (= V SS ), for example.
Raise only V CC to e.g. 5V. At this time, if electrons are accumulated in the floating gate of transistor Q 6 , transistor Q 6 is in a cut-off state, and capacitor C 2 and node N 2
It is cut off between. Node N 1 is a capacitor
Since it is connected to C 1 , when the power supply V CC is raised, the node N 1 side, which has a large load capacity, goes to a low level.
The flip-flop circuit of the volatile memory cell section 1 is set so that the node N2 side is at a high level. Conversely, if electrons are extracted from the floating gate of transistor Q 6 and the floating gate is charged with positive charges, transistor Q 6 is turned on, and node N 2 and capacitor C 2 are connected. capacitor
Since the capacitance of C2 is sufficiently larger than the capacitance of capacitor C1 , the flip-flop circuit of volatile memory cell section 1 is configured such that by raising the power supply V CC , node N2 becomes low level and node N1 becomes high level. is set. In this way, data corresponding to the charge on the floating gate of the transistor Q6 is set in the volatile memory cell section 1, and by using the circuit shown in FIG. 1, a nonvolatile memory device is constructed.

しかしながら、前述の従来形の装置において
は、揮発性メモリセル部としてスタテイツク形の
フリツプフロツプ回路が用いられており、トンネ
ルキヤパシタの数も2個を必要とし回路要素の数
も多くなつて、装置の高集積化および歩留りの向
上に必ずしも適当でないという問題点があつた。
However, in the conventional device described above, a static flip-flop circuit is used as the volatile memory cell section, and the number of tunnel capacitors required is two, and the number of circuit elements increases. There was a problem that it was not necessarily suitable for achieving high integration and improving yield.

発明の目的 本発明の目的は、前述の従来形における問題点
にかんがみ、揮発性のダイナミツクランダムアク
セスメモリセルに不揮発性メモリセル部を付加す
るという構想に基づき、メモリ装置における回路
要素の数を減少し、トンネルキヤパシタの数を1
個としメモリ装置の高集積化および歩留りの向上
を実現することにある。
OBJECTS OF THE INVENTION In view of the problems with the conventional type described above, an object of the present invention is to reduce the number of circuit elements in a memory device based on the concept of adding a non-volatile memory cell section to a volatile dynamic random access memory cell. Reduce the number of tunnel capacitors by 1
The object of the present invention is to realize high integration and yield improvement of individual memory devices.

発明の構成 本発明においては、揮発性メモリセル部と、該
揮発性メモリセル部の記憶情報を待避させるため
の不揮発性メモリセル部とが対になつて1つのメ
モリセルが構成され、前記揮発性メモリセル部
は、記憶すべき情報に応じた電荷量を蓄積するキ
ヤパシタ部と、該キヤパシタ部の情報をビツト線
へ転送するための第1のトランジスタと、該キヤ
パシタ部へゲートが接続され、該キヤパシタ部に
記憶された情報に応じてオン、オフする第2のト
ランジスタとを有し、前記不揮発性メモリセル部
は、ゲートがフローテイング状態にある第3のト
ランジスタと、前記揮発性メモリセル部の情報を
前記不揮発性メモリセル部へ書込むときに一方の
電極に書込み用電圧が印加される第1、第2のキ
ヤパシタと、電極間でトンネル効果を生じ、かつ
前記第3のトランジスタのゲートと、該第1のキ
ヤパシタの他方の電極との間に接続された第3の
キヤパシタと、該第2のキヤパシタの他方の電極
及び前記第2のトランジスタにゲートが接続さ
れ、該第2のトランジスタのオン、オフに応じて
前記第1、第3のキヤパシタの共通接続点の電位
を変えるための第4のトランジスタと、前記第3
のトランジスタと前記キヤパシタ部との間に接続
され、前記不揮発性メモリセル部の情報を前記揮
発性メモリセル部へリコールするときに導通せし
められる第5のトランジスタとを具備することを
特徴とする不揮発性ランダムアクセスメモリ装置
が提供される。
Structure of the Invention In the present invention, one memory cell is configured by pairing a volatile memory cell section and a nonvolatile memory cell section for saving storage information in the volatile memory cell section, and The digital memory cell section includes a capacitor section that stores an amount of charge according to information to be stored, a first transistor that transfers the information in the capacitor section to the bit line, and a gate connected to the capacitor section. a second transistor that is turned on or off according to information stored in the capacitor section; the nonvolatile memory cell section includes a third transistor whose gate is in a floating state; A tunnel effect occurs between the first and second capacitors, to which a write voltage is applied to one electrode when writing information of the section into the nonvolatile memory cell section, and the third transistor. a third capacitor connected between the gate and the other electrode of the first capacitor; the gate is connected to the other electrode of the second capacitor and the second transistor; a fourth transistor for changing the potential of a common connection point of the first and third capacitors according to whether the transistor is turned on or off;
and a fifth transistor connected between the transistor and the capacitor section and made conductive when information in the nonvolatile memory cell section is recalled to the volatile memory cell section. A random access memory device is provided.

発明の実施例 本発明の一実施例としての不揮発性ランダムア
クセスメモリ装置に用いられるメモリセルが第2
図に示される。このメモリセルは揮発性ダイナミ
ツクメモリセル3および不揮発性メモリセル部5
を具備する。揮発性ダイナミツクメモリセル3は
第1のトランジスタQ11および第2のトランジス
タQcから構成される。トランジスタQcのゲート
容量がこのセルのキヤパシタ部を構成し、揮発性
ダイナミツクメモリセル3のデータを蓄積する。
キヤパシタ部としては破線で示されるように別に
専用のキヤパシタを設けてもよい。トランジスタ
Q11のドレインはビツトラインBLに接続され、ソ
ースはトランジスタQcのゲートへ接続される。
トランジスタQ11のゲートにはワードラインWL
が接続される。トランジスタQcのソースは電源
VSS(通常0V)へ接続される。トランジスタQ11
ソースとトランジスタQcのゲートとの接続点を
ノードN11とする。
Embodiment of the Invention A memory cell used in a nonvolatile random access memory device as an embodiment of the invention is a second memory cell.
As shown in the figure. This memory cell includes a volatile dynamic memory cell 3 and a nonvolatile memory cell section 5.
Equipped with. The volatile dynamic memory cell 3 consists of a first transistor Q11 and a second transistor Qc . The gate capacitance of the transistor Q c constitutes the capacitor section of this cell and stores data in the volatile dynamic memory cell 3 .
As the capacitor section, a separate dedicated capacitor may be provided as shown by the broken line. transistor
The drain of Q11 is connected to the bit line BL, and the source is connected to the gate of transistor Qc .
On the gate of transistor Q11 is the word line WL
is connected. The source of transistor Q c is the power supply
Connected to V SS (usually 0V). The connection point between the source of transistor Q11 and the gate of transistor Qc is designated as node N11 .

不揮発性メモリセル部5は第3のトランジスタ
Q12、第4のトランジスタQ21、第5のトランジ
スタQ13、第1のキヤパシタC21、第3のキヤパシ
タとしてのトンネルキヤパシタTC21、およびキ
ヤパシタモジユールCM21を具備する。キヤパシ
タモジユールCM21は3つの電極D21,D22および
D23を有し、電極D21とD22の間の静電容量が第2
のキヤパシタとして用いられる。電極D21とD23
の間にも静電容量が存在する。トランジスタQ12
のドレインは電源VCC(通常+5V)へ接続され、
ソースはトランジスタQ13のドレインへ接続さ
れ、この接続点をノードN13とする。このトラン
ジスタQ12のドレインンへ接続される電圧は電源
VCCのような固定電源でなくてもよく、リコール
の時だけVCCのレベルに上昇するものであればよ
い。
The nonvolatile memory cell section 5 is a third transistor.
Q 12 , a fourth transistor Q 21 , a fifth transistor Q 13 , a first capacitor C 21 , a tunnel capacitor TC 21 as a third capacitor, and a capacitor module CM 21 . The capacitor module CM 21 has three electrodes D 21 , D 22 and
D 23 and the capacitance between electrodes D 21 and D 22 is the second
used as a capacitor. Electrodes D 21 and D 23
There is also capacitance between them. Transistor Q 12
The drain of is connected to the power supply V CC (typically +5V),
The source is connected to the drain of transistor Q13 , and this connection point is designated as node N13 . The voltage connected to the drain of this transistor Q12 is the power supply
It does not have to be a fixed power supply like V CC , it only needs to rise to the level of V CC at the time of recall.

トランジスタQ13のソースは揮発性メモリセル
のノードN11へ接続される。キヤパシタC21の一
方の端子には書き込み用高電圧VHHが印加され
る。キヤパシタC21の他方の端子はトンネルキヤ
パシタTC21の一方の電極と接続され、この接続
点をノードN21とする。キヤパシタモジユール
CM21に含まれるキヤパシタおよびキヤパシタC21
の静電容量はトンネルキヤパシタTC21の静電容
量に比べて充分大きく選択されている。キヤパシ
タモジユールCM21の電極D21はトランジスタQc
のドレインおよびトランジスタQ21のゲートに接
続され、この接続点をノードN12とする。キヤパ
シタモジユールCM21の電極D22は高電圧VHHへ接
続され、電極D23はトンネルキヤパシタTC21の他
方の電極およびトランジスタQ12のゲートに接続
され、こ接続点をノードN22とする。トランジス
タQ21のドレインはノードN21に接続され、ソー
スは電源VSS(通常0V)へ接続される。トランジ
スタQ13のゲートにはリコール(RC)信号が供給
される。
The source of transistor Q13 is connected to node N11 of the volatile memory cell. A high voltage for writing VHH is applied to one terminal of the capacitor C21 . The other terminal of capacitor C21 is connected to one electrode of tunnel capacitor TC21 , and this connection point is designated as node N21 . capacitor module
Capacitor included in CM 21 and capacitor C 21
The capacitance of is selected to be sufficiently large compared to the capacitance of the tunnel capacitor TC 21 . Electrode D 21 of capacitor module CM 21 is transistor Q c
is connected to the drain of transistor Q21 and the gate of transistor Q21 , and this connection point is designated as node N12 . Electrode D 22 of capacitor module CM 21 is connected to the high voltage V HH , electrode D 23 is connected to the other electrode of tunnel capacitor TC 21 and to the gate of transistor Q 12 , and this connection point is connected to node N 22 . do. The drain of transistor Q 21 is connected to node N 21 and the source is connected to the power supply V SS (usually 0V). A recall (RC) signal is supplied to the gate of transistor Q13 .

次に本実施例のメモリセルについてその動作を
説明する。揮発性ダイナミツクメモリセル3はノ
ードN11に電荷を蓄積することによつて1ビツト
の記憶をする。まず揮発性ダイナミツクメモリセ
ル3の記憶内容を不揮発性メモリセル部5へ転送
する場合について述べる。ワードラインが低レベ
ルであるとトランジスタQ11はカツトオフであ
る。ノードN11に電荷が蓄積されていて高レベル
の場合には、トランジスタQcはオン(導通)状
態となりノードN12は低レベルとなる。トランジ
スタQ21はカツトオフ状態となり、ノードN21
フローテイング状態となる。高電圧VHHを0Vから
25Vに上昇させると、フローテイングゲート(ノ
ードN22)はキヤパシタモジユールCM21の電極
D21と電極D23の間の静電容量の結合により、低
レベル(数ボルト)となり、ノードN21はキヤパ
シタC21により、およそ22Vとなる。このように
して、トンネルキヤパシタTC21の両端間には
20V程度の電位差が生ずる。トンネルキヤパシタ
の両極間の絶縁層の厚さは約150オングストロー
ムであるから、この絶縁層には10MV/cm以上の
電界が印加されることになりトンネル効果を生ず
る。トンネル効果により、電子がノードN22から
ノードN21へと注入され、高電圧VHHが除かれる
とノードN22は正電荷で充電される。
Next, the operation of the memory cell of this embodiment will be explained. Volatile dynamic memory cell 3 stores one bit by accumulating charge at node N11 . First, the case where the storage contents of the volatile dynamic memory cell 3 are transferred to the nonvolatile memory cell section 5 will be described. When the word line is low, transistor Q11 is cut off. When the charge is stored at the node N11 and is at a high level, the transistor Qc is turned on (conducting) and the node N12 is at a low level. Transistor Q21 is in a cut-off state, and node N21 is in a floating state. High voltage V HH from 0V
When raised to 25V, the floating gate (node N 22 ) connects to the electrode of capacitor module CM 21.
The capacitive coupling between D 21 and electrode D 23 results in a low level (several volts), and node N 21 is at approximately 22V due to capacitor C 21 . In this way, between the ends of the tunnel capacitor TC 21
A potential difference of about 20V occurs. Since the thickness of the insulating layer between the two electrodes of the tunnel capacitor is approximately 150 angstroms, an electric field of 10 MV/cm or more is applied to this insulating layer, causing a tunnel effect. Due to the tunneling effect, electrons are injected from node N 22 to node N 21 and node N 22 is charged with positive charge when the high voltage V HH is removed.

ノードN11が低レベルの場合には、トランジス
タQcがカツトオフ状態となり、ノードN12はフロ
ーテイングの状態となる。ここで高電位VHHを0
から25Vに上昇させると、ノードN12はキヤパシ
タモジユールCM21の電極D21と電極D22の間の静
電容量の結合によつて、およそ22Vとなる。従つ
てトランジスタQ21はオン状態となり、ノード
N21は低レベル(0V)となる。さらにキヤパシタ
モジユールCM21の電極D21と電極D23の間の静電
容量による結合でフローテイングゲート(ノード
N22)はおよそ20Vとなる。これによりトンネル
キヤパシタTC21の両極には20V程度の電位差が
印加され、トンネル効果により電子がノードN21
からノードN22へと注入され、高電位VHHが除か
れるとノードN22は負電荷で充電される。このよ
うに充電された正または負の電荷は電源が遮断さ
れても長期間保持され、不揮発性メモリに用いる
ことができる。
When the node N11 is at a low level, the transistor Qc is cut off and the node N12 is in a floating state. Here, the high potential V HH is set to 0
to 25V, node N 12 will be approximately 22V due to the capacitive coupling between electrodes D 21 and D 22 of capacitor module CM 21 . Therefore, transistor Q 21 is turned on and the node
N 21 becomes low level (0V). Furthermore , the floating gate (node
N 22 ) will be approximately 20V. As a result, a potential difference of about 20V is applied to both poles of tunnel capacitor TC 21 , and electrons are transferred to node N 21 due to the tunnel effect.
is injected into node N22 , and when the high potential VHH is removed, node N22 is charged with negative charge. The positive or negative charge charged in this way is retained for a long period of time even if the power is cut off, and can be used for nonvolatile memory.

不揮発性メモリセル部5から記憶内容を揮発性
メモリセルへ転送する場合は次のように行われ
る。リコール信号が高レベルとなつてトランジス
タQ13のゲートに加えられるとトランジスタQ13
はオン状態となる。ノードN22に正電荷が蓄積さ
れている場合には、トランジスタQ12もオン状態
となり、電源VCCからノードN11へ電流が通電さ
れ、トランジスタQcにより形成されるキヤパシ
タを充電する。ノードN22に負電荷が蓄積されて
いる時は、トランジスタQ12がカツトオフ状態の
ためノードN11には通電されず、トランジスタQc
には充電されない。リコールの場合は揮発性メモ
リセル3の内容ははじめすべて低レベル、ワード
ラインWLもすべて低レベルとして行う。
Transferring the stored contents from the nonvolatile memory cell section 5 to the volatile memory cell is performed as follows. When the recall signal goes high and is applied to the gate of transistor Q 13 , transistor Q 13
is in the on state. If positive charge is stored at node N22 , transistor Q12 is also turned on, and current is passed from power supply Vcc to node N11 , charging the capacitor formed by transistor Qc . When negative charge is accumulated in the node N22 , the transistor Q12 is in the cut-off state, so no current is applied to the node N11 , and the transistor Qc
is not charged. In the case of recall, all the contents of the volatile memory cells 3 are initially set to a low level, and all word lines WL are also set to a low level.

本実施例の変形例のメモリセルの回路図が第3
図に示される。この回路は第2図の回路における
ノードN12とトランジスタQcの間にトランジスタ
Q22を設け、そのゲートに電源VCCを加えるよう
にしたものである。ゲートに加える電圧は固定電
圧でなく揮発性ダイナミツクメモリセルから不揮
発性メモリセルへデータを転送する時のみVCC
ベルになる信号であればよい。このようにすれば
トランジスタQ22によりトランジスタQcのドレイ
ンに印加される電圧が制限され、トランジスタ
Qcのゲート回路へ与えるドレインの電圧の影響
を少なくすることができ、ダイナミツクメモリセ
ルへ対する悪影響(誤動作の可能性)を減少する
ことができる。トランジスタQ22によりトランジ
スタQcのドレイン電圧はVCC−Vthに抑えられる。
A circuit diagram of a memory cell according to a modification of this embodiment is shown in the third example.
As shown in the figure. This circuit has a transistor between node N12 and transistor Qc in the circuit of Figure 2.
Q 22 is provided, and the power supply V CC is applied to its gate. The voltage applied to the gate need not be a fixed voltage, but may be a signal that reaches the V CC level only when data is transferred from the volatile dynamic memory cell to the nonvolatile memory cell. In this way, the voltage applied to the drain of transistor Q c is limited by transistor Q 22 , and the voltage applied to the drain of transistor Q c is limited.
The influence of the drain voltage on the gate circuit of Q c can be reduced, and the adverse effect (possibility of malfunction) on the dynamic memory cell can be reduced. The drain voltage of transistor Q c is suppressed to V CC −V th by transistor Q 22 .

発明の効果 本発明によれば、メモリ装置における回路要素
の数を減少し、またトンネルキヤパシタの数を1
個とすることができセルサイズを小さくでき、メ
モリ装置の高集積化と歩留りの向上を実現するこ
とができる。
Effects of the Invention According to the present invention, the number of circuit elements in a memory device can be reduced, and the number of tunnel capacitors can be reduced to 1.
It is possible to reduce the cell size and achieve higher integration and yield of the memory device.

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

第1図は従来形の不揮発性スタテイツクランダ
ムアクセスメモリ装置に用いられるメモリセルの
回路図、第2図は本発明の一実施例としての不揮
発性ランダムアクセスメモリ装置に用いられるメ
モリセルの回路図、および第3図は本発明の実施
例の変形を示すメモリセルの回路図である。 1…揮発性スタテイツクメモリセル部、2…不
揮発性メモリセル部、3…揮発性ダイナミツクメ
モリセル、5…不揮発性メモリセル部、C1,C2
C21…キヤパシタ、CM1,CM21…キヤパシタモジ
ユール、Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q11,Q12
Q13,Q21,Q22,Qc…MISトランジスタ、TC1
TC2,TC21…トンネルキヤパシタ。
FIG. 1 is a circuit diagram of a memory cell used in a conventional nonvolatile static random access memory device, and FIG. 2 is a circuit diagram of a memory cell used in a nonvolatile random access memory device as an embodiment of the present invention. , and FIG. 3 are circuit diagrams of a memory cell showing a modification of the embodiment of the present invention. 1... Volatile static memory cell section, 2... Nonvolatile memory cell section, 3... Volatile dynamic memory cell, 5... Nonvolatile memory cell section, C 1 , C 2 ,
C 21 ... Capacitor, CM 1 , CM 21 ... Capacitor module, Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 , Q 5 , Q 6 , Q 11 , Q 12 ,
Q 13 , Q 21 , Q 22 , Q c ... MIS transistor, TC 1 ,
TC 2 , TC 21 ...Tunnel capacitor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 揮発性メモリセル部と、該揮発性メモリセル
部の記憶情報を待避させるための不揮発性メモリ
セル部とが対になつて1つのメモリセルが構成さ
れ、前記揮発性メモリセル部は、記憶すべき情報
に応じた電荷量を蓄積するキヤパシタ部と、該キ
ヤパシタ部の情報をビツト線へ転送するための第
1のトランジスタと、該キヤパシタ部へゲートが
接続され、該キヤパシタ部に記憶された情報に応
じてオン、オフする第2のトランジスタとを有
し、前記不揮発性メモリセル部は、ゲートがフロ
ーテイング状態にある第3のトランジスタと、前
記揮発性メモリセル部の情報を前記不揮発性メモ
リセル部へ書込むときに一方の電極に書込み用電
圧が印加される第1、第2のキヤパシタと、電極
間でトンネル効果を生じ、かつ前記第3のトラン
ジスタのゲートと、該第1のキヤパシタの他方の
電極との間に接続された第3のキヤパシタと、該
第2のキヤパシタの他方の電極及び前記第2のト
ランジスタにゲートが接続され、該第2のトラン
ジスタのオン、オフに応じて前記第1、第3のキ
ヤパシタの共通接続点の電位を変えるための第4
のトランジスタと、前記第3のトランジスタと前
記キヤパシタ部との間に接続され、前記不揮発性
メモリセル部の情報を前記揮発性メモリセル部へ
リコールするときに導通せしめられる第5のトラ
ンジスタとを具備することを特徴とする不揮発性
ランダムアクセスメモリ装置。 2 該キヤパシタ部を第2のトランジスタのゲー
ト容量で構成した特許請求の範囲第1項に記載の
不揮発性ランダムアクセスメモリ装置。
[Scope of Claims] 1. One memory cell is configured by pairing a volatile memory cell section and a nonvolatile memory cell section for saving storage information in the volatile memory cell section, and The memory cell section includes a capacitor section that stores an amount of charge according to the information to be stored, a first transistor that transfers the information in the capacitor section to the bit line, and a gate connected to the capacitor section. a second transistor that is turned on or off according to information stored in the capacitor section, and the nonvolatile memory cell section includes a third transistor whose gate is in a floating state; When writing information into the nonvolatile memory cell section, a write voltage is applied to one electrode of the first and second capacitors, and a gate of the third transistor that causes a tunnel effect between the electrodes. and the other electrode of the first capacitor, the gate of which is connected to the other electrode of the second capacitor and the second transistor, and the second transistor a fourth capacitor for changing the potential of the common connection point of the first and third capacitors depending on whether the capacitor is turned on or off;
and a fifth transistor connected between the third transistor and the capacitor section and made conductive when information in the nonvolatile memory cell section is recalled to the volatile memory cell section. A nonvolatile random access memory device characterized by: 2. The non-volatile random access memory device according to claim 1, wherein the capacitor section is constituted by the gate capacitance of a second transistor.
JP59038828A 1983-10-14 1984-03-02 Non-volatile randum access memory device Granted JPS60185295A (en)

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