JPH1092954A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JPH1092954A
JPH1092954A JP8246697A JP24669796A JPH1092954A JP H1092954 A JPH1092954 A JP H1092954A JP 8246697 A JP8246697 A JP 8246697A JP 24669796 A JP24669796 A JP 24669796A JP H1092954 A JPH1092954 A JP H1092954A
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esaki
voltage
terminal
diffusion layer
sram cell
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Junji Koga
淳二 古賀
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a low power consumption and high operation speed by providing gate electrodes through a gate insulation film on the sbstrate surface at two sandwiched regions to form 3-terminal Esaki tunnel elements and by forming circuits with loads each connected to a drain diffusion layer at one end and high level voltage source at the other end. SOLUTION: On the surface of a p-type Si substrate 1, an n<+> type source diffusion layer 2 and a p<+> type drain diffusion layer 3 are selectively formed, gate electrodes 5 are disposed through a gate insulation film 4 on the substrate surface at regions held between the diffusion layers 2, 3 to form 3-terminal Esaki tunnel elements ET, which form a circuit along with loads L where one end of each tunnel element ET is connected to the drain diffusion layer 3 and the other end of each tunnel element ET connected to a high level voltage source Vdd. Thus the low power consumption and high speed operation are realized at once.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
係わり、特に記憶信号を蓄積するところの記憶信号蓄積
部に特徴がある半導体記憶装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device characterized by a storage signal storage unit for storing a storage signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体記憶装置の1つとして記憶信号を
スタティックに記憶するSRAMが広く用いられてい
る。そのSRAMセルとしては、6個のMOSトランジ
スタにより構成されているものや、4個のMOSトラン
ジスタと2個の高抵抗素子により構成されているものが
知られている。いずれのSRAMセルも6個の素子を用
いる必要がある。
2. Description of the Related Art An SRAM that statically stores a storage signal is widely used as one of semiconductor storage devices. As the SRAM cell, there is known an SRAM cell composed of six MOS transistors and a SRAM cell composed of four MOS transistors and two high resistance elements. Each SRAM cell requires the use of six elements.

【0003】これに対して、SRAMセルが3個の素子
(2個のエサキ・ダイオード、1個のMOSトランジス
タ)で構成された高集積化に有効なSRAMセルが提案
されている(特開昭58−153295号公報)。図2
9に、このSRAMセルの等価回路図を示す。
On the other hand, there has been proposed an SRAM cell in which the SRAM cell is composed of three elements (two Esaki diodes and one MOS transistor) and which is effective for high integration (Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho. 58-153295). FIG.
FIG. 9 shows an equivalent circuit diagram of this SRAM cell.

【0004】このSRAMセルは、高レベルの電圧電源
Vddと低レベルの電圧電源Vssとの間に順方向接続され
た2個のエサキ・ダイオードED1,ED2と、一方の
ソース・ドレインがエサキ・ダイオードED1,ED2
の接続点N、他方のソース・ドレインがビット線BL、
ゲートがワード線WLに接続されたMOSトランジスタ
Trとにより構成されている。
This SRAM cell has two Esaki diodes ED1 and ED2 which are connected in a forward direction between a high level voltage power supply Vdd and a low level voltage power supply Vss, and one of the sources and drains is an Esaki diode. ED1, ED2
And the other source / drain is a bit line BL,
The MOS transistor Tr has a gate connected to the word line WL.

【0005】図30に、このように構成されたSRAM
セルにおけるエサキ・ダイオードED1,ED2の電流
・電圧特性を示す。
FIG. 30 shows an SRAM constructed as described above.
4 shows current-voltage characteristics of Esaki diodes ED1 and ED2 in a cell.

【0006】エサキ・ダイオードED1の特性曲線とエ
サキ・ダイオードED2の特性曲線との交点A0 ,A1
で状態が安定し、ラッチ特性を示す。このSRAMセル
はこれら2つの安定した状態を記憶信号に利用してい
る。
The intersection points A 0 and A 1 between the characteristic curve of the Esaki diode ED1 and the characteristic curve of the Esaki diode ED2
, The state is stabilized and the latch characteristics are exhibited. The SRAM cell uses these two stable states for a storage signal.

【0007】記憶信号の書き込み、読み出し、および信
号電荷の保持(待機)は、MOSトランジスタTrによ
り行なう。
The writing and reading of the storage signal and the holding (standby) of the signal charge are performed by the MOS transistor Tr.

【0008】すなわち、書き込みの場合は、MOSトラ
ンジスタTrをオン状態にして、選択されたビット線B
Lと接続点Nとを電気的に接続する。この結果、接続点
Nにはその寄生容量とビット線BLの電圧との積に対応
した記憶信号としての電荷が蓄積される。ビット線BL
の電圧は、系が交点A0 または交点A1 に対応した安定
した状態となるように選ばれている。
That is, in the case of writing, the MOS transistor Tr is turned on, and the selected bit line B
L and the connection point N are electrically connected. As a result, a charge as a storage signal corresponding to the product of the parasitic capacitance and the voltage of the bit line BL is accumulated at the connection point N. Bit line BL
Voltage is chosen to be a stable state in which the system is to correspond to the intersection A 0 or intersection A 1.

【0009】また、読み出しの場合は、MOSトランジ
スタTrをオン状態にして、記憶信号としての接続点N
に蓄積された電荷を選択されたビット線BLから読み出
す。そして、待機の場合、MOSトランジスタをオフ状
態にすることにより行なう。しかしながら、このSRA
Mセルには以下のような問題があった。
In the case of reading, the MOS transistor Tr is turned on to connect the connection point N as a storage signal.
Is read out from the selected bit line BL. In the case of standby, the operation is performed by turning off the MOS transistor. However, this SRA
The M cell has the following problems.

【0010】すなわち、このSRAMセルは、常に一定
レベルの駆動電流(トンネル電流)I0 が流れるため
に、待機時の消費電力および記憶信号の読み出し速度を
同時に改善することが困難であった。何故なら、待機時
の消費電力を抑えるためには駆動電流I0 を小さくする
必要があるのに対して、読み出し速度を速くするために
は駆動電流I0 を大きくする必要があるからである。
[0010] That is, the SRAM cell, in order to always flow a constant level of the driving current (tunnel current) I 0, it is difficult to improve the reading speed of the power consumption and the memory signal during standby at the same time. This is because the drive current I 0 needs to be reduced in order to suppress the power consumption during standby, whereas the drive current I 0 needs to be increased in order to increase the reading speed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のエ
サキ・ダイオードを用いたSRAMセルは、高集積化の
点では優れたメモリセルであるが、低消費電力化と高速
動作化とを同時に図ることが困難であるという問題があ
った。
As described above, a conventional SRAM cell using an Esaki diode is an excellent memory cell in terms of high integration, but simultaneously achieves low power consumption and high speed operation. There was a problem that it was difficult to achieve.

【0012】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、高集積化、低消費電力
化および高速動作化に有効な記憶信号蓄積部を含む半導
体記憶装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a semiconductor memory device including a storage signal storage unit effective for high integration, low power consumption, and high speed operation. To provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

[概要]上記目的を達成するために、本発明に係る半導
体記憶装置(請求項1)は、半導体基板と、第1の電圧
電源に接続され、前記半導体基板の表面に選択的に形成
された第1導電型のソース拡散層と、このソース拡散層
とは別の領域に前記半導体基板の表面に選択的に形成さ
れた第2導電型のドレイン拡散層と、これら2つの拡散
層に挟まれる領域の基板表面上にゲート絶縁膜を介して
配設されたゲート電極とからなる第1の3端子エサキ・
トンネル素子と、一端が前記ドレイン拡散層、他端が第
2の電圧電源に接続された負荷とにより構成された記憶
信号蓄積部を有することを特徴とする。
[Summary] In order to achieve the above object, a semiconductor memory device according to the present invention (claim 1) is connected to a semiconductor substrate and a first voltage power supply, and is selectively formed on a surface of the semiconductor substrate. A first conductivity type source diffusion layer, a second conductivity type drain diffusion layer selectively formed on a surface of the semiconductor substrate in a region different from the source diffusion layer, and sandwiched between these two diffusion layers; A first three-terminal Esaki, comprising a gate electrode disposed on the substrate surface of the region via a gate insulating film.
The storage signal storage unit includes a tunnel element and a load having one end connected to the drain diffusion layer and the other end connected to a second voltage power supply.

【0014】また、本発明に係る他の半導体記憶装置
(請求項2)は、上記半導体記憶装置(請求項1)にお
いて、前記負荷は、第2の3端子エサキ・トンネル素
子、MOSトランジスタ、エサキ・ダイオードまたは抵
抗素子であることを特徴とする。また、本発明に係る他
の半導体記憶装置(請求項3)は、上記半導体記憶装置
(請求項1)において、前記第2の3端子エサキ・トン
ネル素子もしくは前記MOSトランジスタのゲート電極
がリフレッシュ回路に接続されていることを特徴とす
る。
In another semiconductor memory device according to the present invention (claim 2), in the semiconductor memory device (claim 1), the load is a second three-terminal Esaki tunnel element, a MOS transistor, an Esaki -It is characterized by being a diode or a resistance element. In another semiconductor memory device according to the present invention (claim 3), in the semiconductor memory device (claim 1), the second three-terminal Esaki tunnel element or the gate electrode of the MOS transistor is used as a refresh circuit. It is characterized by being connected.

【0015】[作用]3端子エサキ・トンネル素子のゲ
ート電極に所定の電圧を印加して反転層を形成すると、
この反転層と該反転層とは逆導電型のソース・ドレイン
拡散層とによりエサキ・ダイオード(トンネル・ダイオ
ード)が形成される。これにより、3端子エサキ・トン
ネル素子と負荷とからなる系は複数の安定した状態を取
ることができるようになる。これら複数の安定した状態
を、従来の2つのエサキ・ダイオードからなる系の場合
と同様に、記憶信号に利用する。
[Operation] When a predetermined voltage is applied to the gate electrode of the three-terminal Esaki tunnel element to form an inversion layer,
An Esaki diode (tunnel diode) is formed by the inversion layer and a source / drain diffusion layer of the opposite conductivity type to the inversion layer. As a result, the system including the three-terminal Esaki tunnel element and the load can take a plurality of stable states. The plurality of stable states are used for a storage signal as in the case of a conventional system including two Esaki diodes.

【0016】上記エサキ・ダイオードのトンネル電流は
ゲート電圧により制御できる。すなわち、ゲート電圧の
レベルを調整して反転層のキャリア密度を高くするほ
ど、トンネル電流は大きくなる。
The tunnel current of the Esaki diode can be controlled by the gate voltage. That is, as the carrier density of the inversion layer is increased by adjusting the level of the gate voltage, the tunnel current increases.

【0017】これにより、本発明によれば、トンネル電
流(駆動電流)を大きくすることができ、記憶信号を高
速に読み出すことができる。また、本発明によれば、ト
ンネル電流(駆動電流)を小さくすることができ、待機
時の消費電力を小さくすることができる。
Thus, according to the present invention, the tunnel current (drive current) can be increased, and the stored signal can be read at high speed. Further, according to the present invention, the tunnel current (drive current) can be reduced, and the power consumption during standby can be reduced.

【0018】さらに、本発明によれば、記憶信号蓄積部
の構成要素が3端子エサキ・トンネル素子と負荷との2
つで済むので、高集積化が容易である。
Further, according to the present invention, the constituent elements of the storage signal storage section include two terminals of a three-terminal Esaki tunnel element and a load.
, It is easy to achieve high integration.

【0019】したがって、本発明によれば、高集積化、
低消費電力および高速動作に有効な記憶信号蓄積部を実
現できるようになる。
Therefore, according to the present invention, high integration,
It is possible to realize a storage signal storage unit effective for low power consumption and high-speed operation.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。
Embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.

【0021】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係るSRAMセルの記憶信号蓄積部を示す
等価回路図である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of the SRAM cell according to the embodiment.

【0022】この記憶信号蓄積部は、低レベルの電圧電
源Vss(第1の電圧電源)と高レベルの電圧電源Vdd
(第2の電圧電源)との間に順方向接続された3端子エ
サキ・トンネル素子ETと、この3端子エサキ・トンネ
ル素子ETと電圧電源Vddとの間に設けられ、3端子エ
サキ・トンネル素子ETに対して直列接続された負荷L
とにより構成されている。負荷Lとしては、例えば、3
端子エサキ・トンネル素子、MOSトランジスタ、エサ
キ・ダイオード、抵抗素子などがあげられる。
The storage signal accumulating section includes a low-level voltage power supply Vss (first voltage power supply) and a high-level voltage power supply Vdd.
(Second voltage power supply) and a three-terminal Esaki tunnel element ET, which is connected in the forward direction to the second terminal and a three-terminal Esaki tunnel element provided between the three-terminal Esaki tunnel element ET and the voltage power supply Vdd. Load L connected in series to ET
It is composed of As the load L, for example, 3
Examples include terminal Esaki tunnel elements, MOS transistors, Esaki diodes, and resistance elements.

【0023】図2に、3端子エサキ・トンネル素子の断
面斜視図および記号を示す。この素子の構造を一語でい
うと、MOSトランジスタにおいて、そのソース拡散層
およびドレイン拡散層の導電型が互いに逆導電型になっ
たものである。
FIG. 2 shows a cross-sectional perspective view and a symbol of a three-terminal Esaki tunnel element. In short, the structure of this element is a MOS transistor in which the conductivity type of the source diffusion layer and the conductivity type of the drain diffusion layer are opposite to each other.

【0024】図中、1はp型シリコン基板を示してお
り、このp型シリコン基板1の表面には高不純物濃度の
+ 型ソース拡散層2およびp+ 型ドレイン拡散層3が
選択的に形成されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a p-type silicon substrate, and an n + -type source diffusion layer 2 and a p + -type drain diffusion layer 3 having a high impurity concentration are selectively formed on the surface of the p-type silicon substrate 1. Is formed.

【0025】n+ 型ソース拡散層2は電圧電源Vss、p
+ 型ドレイン拡散層3は電圧電源Vddに接続されてい
る。また、素子の電流・電圧特性が負性微分抵抗を示す
ように、例えば、n+ 型ソース拡散層2およびp+ 型ド
レイン拡散層3の不純物濃度は1×1019個/cm3
上とする。
The n + -type source diffusion layer 2 has a voltage power supply Vss, p
+ Type drain diffusion layer 3 is connected to voltage power supply Vdd. Further, for example, the impurity concentration of the n + -type source diffusion layer 2 and the p + -type drain diffusion layer 3 is set to 1 × 10 19 / cm 3 or more so that the current-voltage characteristics of the element exhibit negative differential resistance. .

【0026】そして、n+ 型ソース拡散層2とp+ 型ド
レイン拡散層3とで挟まれた領域の基板表面上にはゲー
ト絶縁膜4を介してゲート電極5が配設されている。
A gate electrode 5 is provided on the surface of the substrate between the n + -type source diffusion layer 2 and the p + -type drain diffusion layer 3 with a gate insulating film 4 interposed therebetween.

【0027】図3に、3端子エサキ・トンネル素子の電
流・電圧特性を示す。
FIG. 3 shows the current-voltage characteristics of the three-terminal Esaki tunnel device.

【0028】ゲート電圧Vg が0Vの場合、ドレイン電
圧が一定値を越えないと、ドレイン電流、より詳細には
拡散電流は流れない。ドレイン電圧が一定値を越える
と、ドレイン電圧に比例して電流は増大する。
When the gate voltage Vg is 0 V, the drain current, more specifically, the diffusion current does not flow unless the drain voltage exceeds a certain value. When the drain voltage exceeds a certain value, the current increases in proportion to the drain voltage.

【0029】一方、ゲート電圧Vg が正電圧の場合、ゲ
ート電極3下の基板表面にn+ 型反転層6が形成され、
このn+ 型反転層6とp+ 型ドレイン拡散層3との界面
近傍にエサキ・ダイオードEDが発生する。この結果、
3端子エサキ・トンネル素子ETは、電流・電圧特性は
負性微分抵抗を示すようになる。
On the other hand, when the gate voltage Vg is a positive voltage, an n + -type inversion layer 6 is formed on the substrate surface below the gate electrode 3,
An Esaki diode ED is generated near the interface between the n + -type inversion layer 6 and the p + -type drain diffusion layer 3. As a result,
In the three-terminal Esaki tunnel element ET, the current-voltage characteristic shows a negative differential resistance.

【0030】これにより、3端子エサキ・トンネル素子
ETと負荷Lとからなる系は、複数の安定した状態を取
ることができるようになる。これら複数の安定した状態
を、従来の2つのエサキ・ダイオードからなる系の場合
と同様に、記憶信号に利用する。
As a result, the system including the three-terminal Esaki tunnel element ET and the load L can take a plurality of stable states. The plurality of stable states are used for a storage signal as in the case of a conventional system including two Esaki diodes.

【0031】また、ゲート電圧Vg の増大に伴って、n
+ 型反転層6中の電子密度が増大するので、ゲート電圧
Vg が正電圧であれば、ゲート電圧Vg が高いほどトン
ネル電流は大きくなる。
Further, as the gate voltage Vg increases, n
Since the electron density in the + type inversion layer 6 increases, if the gate voltage Vg is a positive voltage, the tunnel current increases as the gate voltage Vg increases.

【0032】したがって、記憶信号(蓄積電荷)の読み
出し時に、ゲート電圧Vg を高することにより、大きな
駆動電流が得られる。一方、待機時には、ゲート電圧V
g を低くして駆動電流を小さくすることにより、消費電
力を小さくできる。
Therefore, a large driving current can be obtained by increasing the gate voltage Vg at the time of reading a storage signal (accumulated charge). On the other hand, during standby, the gate voltage V
Power consumption can be reduced by reducing g and driving current.

【0033】また、本実施形態の記憶信号蓄積部は、3
端子エサキ・トンネル素子ETおよび負荷Lの2個の素
子により構成されている。一方、図29の従来の高集積
化に有利なSRAMセルの記憶信号蓄積部は、2個の素
子(エサキ・ダイオードED1,ED2)により構成さ
れている。したがって、本実施形態の記憶信号蓄積部
は、図29の従来のSRAMセルと同様に、高集積化に
有利なものである。
The storage signal accumulating section of the present embodiment comprises three
It is composed of two elements, a terminal Esaki tunnel element ET and a load L. On the other hand, the storage signal storage section of the conventional SRAM cell advantageous for high integration shown in FIG. 29 is composed of two elements (Esaki diodes ED1 and ED2). Therefore, the storage signal storage section of the present embodiment is advantageous for high integration, like the conventional SRAM cell of FIG.

【0034】以上述べたように、本実施形態の記憶信号
蓄積部は、高集積化、低消費電力および高速動作に関し
て有効なものである。したがって、本実施形態の記憶信
号蓄積部を用いてSRAMセルを構成すれば、高集積
化、低消費電力かつ高速動作のSRAMを実現できるよ
うになる。
As described above, the storage signal storage section of the present embodiment is effective for high integration, low power consumption and high-speed operation. Therefore, if an SRAM cell is configured using the storage signal accumulating unit of the present embodiment, an SRAM with high integration, low power consumption, and high-speed operation can be realized.

【0035】(第2の実施形態)図4は、本発明の第2
の実施形態に係るSRAMセルの記憶信号蓄積部を示す
等価回路図である。なお、以下の図において、前出した
図と同一符号のものは同一部分または相当部分を示して
おり、詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of the SRAM cell according to the embodiment. In the following drawings, those having the same reference numerals as those in the above-mentioned drawings indicate the same or corresponding portions, and detailed description thereof will be omitted.

【0036】本実施形態のSRAMセルは、第1の実施
形態のそれを具体化したもので、負荷Lとして3端子エ
サキ・トンネル素子ETL を用いた例である。3端子エ
サキ・トンネル素子ET,ETL のゲートには共通のゲ
ート電圧Vg が印加される。図5に、このように構成さ
れた記憶信号蓄積部における3端子エサキ・トンネル素
子ETL の電流・電圧特性を示す。これはゲート電極に
正電圧を印加した場合のものである。
The SRAM cell of the present embodiment is obtained by embodying it in the first embodiment, an example using a three-terminal Esaki tunnel device ET L as a load L. 3 terminal Esaki tunnel element ET, to the gate of the ET L common gate voltage Vg is applied. Figure 5 shows a current-voltage characteristic of the three-terminal Esaki tunnel device ET L in configured storage signal storage unit in this way. This is when a positive voltage is applied to the gate electrode.

【0037】(第3の実施形態)図6は、本発明の第3
の実施形態に係るSRAMセルの記憶信号蓄積部を示す
等価回路図である。
(Third Embodiment) FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of the SRAM cell according to the embodiment.

【0038】本実施形態のSRAMセルは、第1の実施
形態のそれを具体化したもので、負荷LとしてMOSト
ランジスタTrL を用いた例である。3端子エサキ・ト
ンネル素子ETおよびMOSトランジスタTrL のゲー
トには共通のゲート電圧Vgが印加される。
The SRAM cell of this embodiment is a specific example of that of the first embodiment, and is an example in which a MOS transistor Tr L is used as the load L. 3 to the gate terminal Esaki tunnel device ET and MOS transistor Tr L common gate voltage Vg is applied.

【0039】図7に、このように構成された記憶信号蓄
積部における3端子エサキ・トンネル素子ETおよびM
OSトランジスタTrL の電流・電圧特性を示す。これ
はゲート電極に正電圧を印加した場合のものである。
FIG. 7 shows three-terminal Esaki tunnel elements ET and M in the storage signal storage section thus configured.
4 shows current-voltage characteristics of the OS transistor Tr L. This is when a positive voltage is applied to the gate electrode.

【0040】(第4の実施形態)図8は、本発明の第4
の実施形態に係るSRAMセルの記憶信号蓄積部を示す
等価回路図である。
(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of the SRAM cell according to the embodiment.

【0041】本実施形態のSRAMセルは、第1の実施
形態のそれを具体化したもので、負荷Lとしてエサキ・
ダイオードEDを用いた例である。エサキ・ダイオード
EDは順方向に接続されている。
The SRAM cell of this embodiment is a specific example of the SRAM cell of the first embodiment.
This is an example using a diode ED. The Esaki diode ED is connected in the forward direction.

【0042】図9に、このように構成された記憶信号蓄
積部における3端子エサキ・トンネル素子ETおよびエ
サキ・ダイオードEDの電流・電圧特性を示す。これは
ゲート電極に正電圧を印加した場合のものである。
FIG. 9 shows the current-voltage characteristics of the three-terminal Esaki tunnel element ET and Esaki diode ED in the storage signal storage section configured as described above. This is when a positive voltage is applied to the gate electrode.

【0043】(第5の実施形態)図10は、本発明の第
5の実施形態に係るSRAMセルの記憶信号蓄積部を示
す等価回路図である。
(Fifth Embodiment) FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage section of an SRAM cell according to a fifth embodiment of the present invention.

【0044】本実施形態のSRAMセルは、第1の実施
形態のそれを具体化したもので、負荷Lとして抵抗素子
Rを用いた例である。
The SRAM cell of the present embodiment is a specific example of the SRAM cell of the first embodiment, and is an example in which a resistance element R is used as a load L.

【0045】図11に、このように構成された記憶信号
蓄積部における3端子エサキ・トンネル素子ETおよび
抵抗素子Rの電流・電圧特性を示す。これはゲート電極
に正電圧を印加した場合のものである。図示の如く、2
つの特性曲線の交点A0 ,A1 において状態が安定す
る。
FIG. 11 shows the current-voltage characteristics of the three-terminal Esaki tunnel element ET and the resistance element R in the storage signal storage section configured as described above. This is when a positive voltage is applied to the gate electrode. As shown, 2
The state is stabilized at the intersection points A 0 and A 1 of the two characteristic curves.

【0046】(第6の実施形態)図12は、本発明の第
6の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図であ
る。
(Sixth Embodiment) FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a sixth embodiment of the present invention.

【0047】このSRAMセルは、図1の記憶信号蓄積
部とMOSトランジスタTrとにより構成されている。
MOSトランジスタTrの一方のソース・ドレインは3
端子エサキ・トンネル素子ETと負荷Rとの接続点N、
他方のソース・ドレインはビット線BL、ゲートはワー
ド線WLに接続されている。
This SRAM cell is constituted by the storage signal storage section of FIG. 1 and the MOS transistor Tr.
One source / drain of the MOS transistor Tr is 3
A connection point N between the terminal Esaki tunnel element ET and the load R,
The other source / drain is connected to the bit line BL, and the gate is connected to the word line WL.

【0048】蓄積電荷の書き込み、読み出しおよび保持
は、MOSトランジスタTrにより行なう。
The writing, reading and holding of the stored charge are performed by the MOS transistor Tr.

【0049】すなわち、蓄積電荷を書き込むには、MO
SトランジスタTrをオン状態にして、選択されたビッ
ト線BLと接続点Nとを電気的に接続する。この結果、
接続点Nにはその寄生容量とビット線BLの電圧との積
に対応した記憶信号としての電荷が高速に蓄積され、記
憶信号が書き込まれることになる。ビット線BLの電圧
は、3端子エサキ・トンネル素子ETと負荷Lとからな
る系が安定した状態となるように選べている。
That is, to write the stored charge, the MO
The S transistor Tr is turned on to electrically connect the selected bit line BL to the connection point N. As a result,
At the connection point N, a charge as a storage signal corresponding to the product of the parasitic capacitance and the voltage of the bit line BL is accumulated at high speed, and the storage signal is written. The voltage of the bit line BL is selected so that the system including the three-terminal Esaki tunnel element ET and the load L is in a stable state.

【0050】また、蓄積電荷を読み出すには、3端子エ
サキ・トンネル素子ETのゲートに高レベルの正電圧を
印加し、トンネル電流を最大限に引き出した状態で、M
OSトランジスタTrをオン状態にする。この結果、接
続点Nに蓄積された記憶信号としての電荷がビット線B
Lから高速に読み出されることになる。
In order to read out the accumulated charge, a high level positive voltage is applied to the gate of the three-terminal Esaki tunnel element ET, and the tunnel current is drawn to the maximum.
The OS transistor Tr is turned on. As a result, the charge as the storage signal stored at the connection point N is
L will be read out at high speed.

【0051】また、蓄積電荷を保持するには、3端子エ
サキ・トンネル素子ETのゲートに低レベルの電圧を印
加し、トンネル電流を最小限に抑えた状態で、MOSト
ランジスタTrをオフ状態にする。この結果、接続点N
に蓄積された記憶信号としての電荷は低消費電力でもっ
て保持されることになる。
To hold the accumulated charge, a low-level voltage is applied to the gate of the three-terminal Esaki tunnel element ET, and the MOS transistor Tr is turned off while the tunnel current is kept to a minimum. . As a result, the connection point N
Is stored as a storage signal with low power consumption.

【0052】(第7の実施形態)図13は、本発明の第
7の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図であ
る。また、図14は、同SRAMセルの記憶信号蓄積部
の断面図である。
(Seventh Embodiment) FIG. 13 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 14 is a sectional view of a storage signal storage section of the SRAM cell.

【0053】本実施形態のSRAMセルは、第6の実施
形態のそれを具体化したもので、記憶信号蓄積部として
図4の構成のものを用いた例である。記憶信号蓄積部は
SOI基板に形成され、その埋込み酸化膜7は薄くして
ある。これは蓄積ノード(接続点N)における容量を大
きくして、記憶信号としての蓄積電荷の量を大きくする
ためである。これによりリーク電流が多少生じても記憶
信号が失われることはない。
The SRAM cell of this embodiment is a specific example of that of the sixth embodiment, and is an example in which the storage signal storage section shown in FIG. 4 is used. The storage signal storage section is formed on the SOI substrate, and the buried oxide film 7 is thin. This is to increase the capacitance at the storage node (connection point N) to increase the amount of charge stored as a storage signal. Thus, the storage signal is not lost even if some leakage current occurs.

【0054】また、蓄積ノードにおける容量を大きくす
るために、反転層の形成領域にp-型不純物拡散層8を
設けている。このp- 型不純物拡散層8によりpn接合
の空乏層幅が狭くなり、蓄積ノードにおける容量が大き
くなる。なお、状況に応じて、DRAMセルの場合と同
様にキャパシタを形成することで、蓄積電荷の量を多く
しても良い。なお、図中、9はn+ 型ソース拡散層2と
+ 型ドレイン拡散層3とを短絡する配線(電極)であ
る。
In order to increase the capacitance at the storage node, a p -type impurity diffusion layer 8 is provided in the region where the inversion layer is formed. The p -type impurity diffusion layer 8 reduces the width of the depletion layer of the pn junction and increases the capacitance at the storage node. Note that, depending on the situation, the amount of accumulated charge may be increased by forming a capacitor as in the case of the DRAM cell. In the drawing, reference numeral 9 denotes a wiring (electrode) for short-circuiting the n + -type source diffusion layer 2 and the p + -type drain diffusion layer 3.

【0055】図15に、本実施形態のSRAMセルの待
機時および読み出し時における電流・電圧特性を示す。
待機時には、ゲート電圧Vg を十分に下げられるので、
図15に示すように、トンネル電流は最小限に抑えられ
る。その結果、消費電力は極めて小さくなる。
FIG. 15 shows current / voltage characteristics of the SRAM cell of this embodiment at the time of standby and at the time of reading.
During standby, the gate voltage Vg can be reduced sufficiently,
As shown in FIG. 15, tunnel current is minimized. As a result, power consumption becomes extremely small.

【0056】また、読み出し時には、ゲート電圧Vg を
十分に上げられるので、図15に示すように、トンネル
電流(駆動電流)は最大限に引き出される。その結果、
τpdが十分に小さくなり、読み出し速度は極めて速くな
る。
At the time of reading, the gate voltage Vg can be sufficiently increased, so that the tunnel current (drive current) is drawn to the maximum as shown in FIG. as a result,
τ pd becomes sufficiently small, and the reading speed becomes extremely high.

【0057】また、本実施形態のSRAMセルは、3端
子エサキ・トンネル素子ET,ETL およびMOSトラ
ンジスタTrの3個の素子により構成されている。これ
により、本実施形態によれば、従来の図29のSRAM
セルと同レベルの高集積化が可能となる。
[0057] Further, SRAM cell of the present embodiment is constituted by three elements of the three-terminal Esaki tunnel element ET, ET L and the MOS transistor Tr. Thereby, according to the present embodiment, the conventional SRAM of FIG.
The same level of integration as the cell can be achieved.

【0058】したがって、本実施形態のSRAMセルを
用いることにより、高集積化、低消費電力かつ高速動作
のSRAMを実現できるようになる。
Therefore, by using the SRAM cell of the present embodiment, it is possible to realize an SRAM with high integration, low power consumption and high-speed operation.

【0059】(第8の実施形態)図16は、本発明の第
8の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図であ
る。
(Eighth Embodiment) FIG. 16 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to an eighth embodiment of the present invention.

【0060】このSRAMセルは、第6の実施形態のそ
れを具体化したもので、記憶信号蓄積部として図6の構
成のものを用いた例である。
This SRAM cell is a specific example of that of the sixth embodiment, and is an example in which a storage signal storage unit having the configuration shown in FIG. 6 is used.

【0061】本実施形態でもゲート電圧Vg の制御によ
り、図17に示すように、待機時および読み出し時にお
いては、第6の実施形態と同様の電流・電圧特性が得ら
れるので、低消費電力および高速動作化を実現できる。
Also in the present embodiment, by controlling the gate voltage Vg, as shown in FIG. 17, the same current and voltage characteristics as those of the sixth embodiment can be obtained during standby and reading, so that low power consumption and low power consumption can be obtained. High-speed operation can be realized.

【0062】また、本実施形態のSRAMセルは、MO
SトランジスタTrL 、3端子エサキ・トンネル素子E
TおよびMOSトランジスタTrの3個の素子により構
成されている。これにより、本実施形態によれば、従来
と同レベルの高集積化が可能となる。
The SRAM cell according to the present embodiment has an MO
S transistor Tr L , 3-terminal Esaki tunnel element E
It is composed of three elements, T and a MOS transistor Tr. Thus, according to the present embodiment, it is possible to achieve the same level of high integration as before.

【0063】したがって、本実施形態のSRAMセルを
用いることにより、高集積化、低消費電力かつ高速動作
のSRAMを実現できるようになる。
Therefore, by using the SRAM cell of this embodiment, it is possible to realize an SRAM with high integration, low power consumption and high speed operation.

【0064】なお、本実施形態では、回路動作を単純化
するために、MOSトランジスタTrL のゲートと3端
子エサキ・トンネル素子ETのゲートとを共通にしてい
るが、これは、例えば、MOSトランジスタTrL のし
きい値電圧を最適化することで容易に実現できる。
In the present embodiment, to simplify the circuit operation, the gate of the MOS transistor Tr L and the gate of the three-terminal Esaki tunnel element ET are made common. It can be easily realized by optimizing the threshold voltage of Tr L.

【0065】(第9の実施形態)図18は、本発明の第
9の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図であ
る。
(Ninth Embodiment) FIG. 18 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a ninth embodiment of the present invention.

【0066】本実施形態のSRAMセルの特徴は、順方
向接続された3端子エサキ・トンネル素子ETL ,ET
のゲートが独立していることにある。すなわち、3端子
エサキ・トンネル素子ETL ,ETのゲート電圧Vg1,
Vg2はゲート電圧制御回路によりそれぞれ独立に制御で
きるようになっている。
The feature of the SRAM cell of this embodiment is that the three-terminal Esaki tunnel elements ET L and ET are connected in the forward direction.
Is that the gates are independent. That is, the gate voltages Vg1 of the three-terminal Esaki tunnel elements ET L and ET,
Vg2 can be independently controlled by a gate voltage control circuit.

【0067】本実施形態の場合、記憶信号の読み出し、
保持(待機)に関してはこれまでの実施形態と同じであ
るが、記憶信号の書き込み方法に関してはこれまでの実
施形態とは異なっている。
In the case of the present embodiment, reading of a stored signal,
The holding (standby) is the same as the previous embodiments, but the writing method of the storage signal is different from the previous embodiments.

【0068】すなわち、低レベルの記憶信号を書き込む
場合には、まず、3端子エサキ・トンネル素子ETのゲ
ート電圧Vg2を固定した状態で、3端子エサキ・トンネ
ル素子ETL のゲート電圧Vg1をゲート電圧Vg2よりも
十分に低くして、図19に示すように、素子ET,ET
L の特性曲線の交点AL が確実に1個となるように,つ
まり、低電圧側で1個の安定状態のみが形成されるよう
にする。
[0068] That is, when writing low-level storage signal is first 3 while fixing the gate voltage Vg2 of the terminal Esaki tunnel element ET, 3 terminal Esaki tunnel device ET gate voltage of the gate voltage Vg1 of the L Vg2, and the devices ET and ET, as shown in FIG.
It is ensured that the number of intersections A L of the characteristic curve of L is one, that is, only one stable state is formed on the low voltage side.

【0069】次にゲート電圧Vg1を徐々にゲート電圧V
g2まで上昇させ、図19に示すように、素子ET,ET
L の特性曲線の交点A0 ,A1 が2個となるようにする
と、系が自動的に低電圧側において安定状態となり、低
レベルの記憶信号が書き込まれる。
Next, the gate voltage Vg1 is gradually increased to the gate voltage Vg.
g2, and as shown in FIG.
When the number of intersections A 0 and A 1 of the L characteristic curve is set to two, the system automatically becomes stable on the low voltage side, and a low-level storage signal is written.

【0070】高レベルの記憶信号を書き込む場合には、
まず、3端子エサキ・トンネル素子ETのゲート電圧V
g2を固定した状態で、3端子エサキ・トンネル素子ET
L のゲート電圧Vg1をゲート電圧Vg2よりも十分に高く
して、図20に示すように、素子ET,ETL の特性曲
線の交点AH が確実に1個となるように,つまり、高電
圧側で1個の安定状態のみが形成されるようにする。
When writing a high-level storage signal,
First, the gate voltage V of the three-terminal Esaki tunnel element ET
With g2 fixed, 3-terminal Esaki tunnel element ET
L the gate voltage Vg1 of sufficiently higher than the gate voltage Vg2, as shown in FIG. 20, element ET, as intersection A H characteristic curve of ET L is one securely, that is, high voltage Only one stable state is formed on the side.

【0071】次にゲート電圧Vg1を徐々にゲート電圧V
g2まで降下させ、図20に示すように、素子ET,ET
L の特性曲線の交点A0 ,A1 が2個となるようにする
と、系が自動的に高電圧側において安定状態となり、高
レベルの記憶信号が書き込まれる。
Next, the gate voltage Vg1 is gradually increased to the gate voltage Vg.
g2, and as shown in FIG.
When the number of intersections A 0 and A 1 of the L characteristic curve is set to two, the system automatically becomes stable on the high voltage side, and a high-level storage signal is written.

【0072】なお、交点AL ,AH の2つの安定状態を
それぞれ低レベル、高レベルの記憶信号とすることも可
能であるが、この場合、低レベル、高レベルの記憶信号
に対応した2つの電圧を電圧発生回路を用いて生成する
必要がある。
Note that the two stable states at the intersections A L and A H may be low-level and high-level storage signals, respectively. In this case, the two stable states correspond to the low-level and high-level storage signals. It is necessary to generate two voltages using a voltage generation circuit.

【0073】また、図13のSRAMセルの場合と同様
に、MOSトランジスタTrを用いて記憶信号の書き込
みを行なうことも可能であるが、この場合も、電圧発生
回路を用いて2つの電圧を生成する必要がある。
As in the case of the SRAM cell of FIG. 13, it is possible to write a storage signal using MOS transistor Tr. In this case, too, two voltages are generated using a voltage generation circuit. There is a need to.

【0074】また、本実施形態では、ゲート電圧Vg2を
固定した場合の記憶信号の書き込みについて説明した
が、ゲート電圧Vg1を固定しても同様に記憶信号の書き
込みを行なうことができる。ゲート電圧Vg1を固定した
場合の図19、図20に相当する電流・電圧特性図をそ
れぞれ図21、図22に示しておく。
Further, in the present embodiment, the writing of the storage signal when the gate voltage Vg2 is fixed has been described. However, the writing of the storage signal can be performed in the same manner even when the gate voltage Vg1 is fixed. Current-voltage characteristics corresponding to FIGS. 19 and 20 when the gate voltage Vg1 is fixed are shown in FIGS. 21 and 22, respectively.

【0075】なお、従来のエサキ・ダイオードを用いた
SRAMでは、ゲート電極がなく、したがって、ゲート
電圧により電流・電圧特性を変えることができないの
で、本実施形態のような書き込み方法は不可能である。
In the SRAM using the conventional Esaki diode, there is no gate electrode, and therefore, the current / voltage characteristics cannot be changed by the gate voltage. Therefore, the writing method as in this embodiment is impossible. .

【0076】(第10の実施形態)図23は、本発明の
第10の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図
である。
(Tenth Embodiment) FIG. 23 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a tenth embodiment of the present invention.

【0077】本実施形態のSRAMセルは、図13に示
した第7の実施形態のそれにリフレッシュ回路11を設
けた構成になっている。待機時に、リフレッシュ回路1
1により、一定の周期でもってゲートにパルス電圧を印
加して、記憶信号を回復させるという、いわゆるリフレ
ッシュ動作を行なう。これにより、接続点Nに蓄積され
た記憶信号としての電荷がリーク電流のかたちで失われ
ることによる記憶信号の破壊を効果的に防止できる。こ
の形態を図16に示した第8の実施形態へ同様に適用す
ることもできる。
The SRAM cell of this embodiment has a configuration in which a refresh circuit 11 is provided in the SRAM cell of the seventh embodiment shown in FIG. During standby, refresh circuit 1
According to 1, a so-called refresh operation of recovering a stored signal by applying a pulse voltage to the gate at a constant cycle is performed. This effectively prevents the storage signal from being destroyed due to the loss of the charge as the storage signal stored at the connection point N in the form of a leak current. This embodiment can be similarly applied to the eighth embodiment shown in FIG.

【0078】図24に、SRAMセルアレイの一例を示
す。SRAMセル(cell)はマトリクス状に配列形
成されており、同じ行のSRAMセル(cell)は同
じワード線WLに接続され、同じ列のSRAMセル(c
ell)は同じビット線BLに接続されている。このS
RAMセルアレイは高集積化に優れているため、1ギガ
以上の集積度を達成することが可能である。
FIG. 24 shows an example of the SRAM cell array. The SRAM cells (cells) are arranged in a matrix, and the SRAM cells (cell) in the same row are connected to the same word line WL, and the SRAM cells (c) in the same column.
ell) are connected to the same bit line BL. This S
Since a RAM cell array is excellent in high integration, it is possible to achieve an integration degree of 1 giga or more.

【0079】図25に、センス方式の一例を示す。これ
は、SRAMセル(cell)から読み出された記憶信
号の電圧(記憶電圧)とダミーセル(dummy)から
読み出された基準信号の電圧(基準電圧)との大小関係
の比較を差動増幅器(検出回路)により行ない、そし
て、例えば、記憶電圧が基準電圧より大きければ“1”
が検出され、記憶電圧が基準電圧より小さければ“0”
が検出される。
FIG. 25 shows an example of the sensing method. This is based on the comparison of the magnitude relationship between the voltage of the storage signal (storage voltage) read from the SRAM cell (cell) and the voltage (reference voltage) of the reference signal read from the dummy cell (dummy). Detection circuit) and, for example, "1" if the storage voltage is higher than the reference voltage.
Is detected, and if the storage voltage is smaller than the reference voltage,
Is detected.

【0080】図24のSRAMセルアレイに適用する場
合には、例えば、図26に示すように、各ワード線WL
にダミーセルを設ける。差動増幅器は共通である。そし
て、カラムレコーダとロウレコーダを用いてSRAMセ
ルを順次センスする。
When applied to the SRAM cell array of FIG. 24, for example, as shown in FIG.
Are provided with dummy cells. The differential amplifier is common. Then, the SRAM cells are sequentially sensed using the column recorder and the row recorder.

【0081】(第11の実施形態)図27は、本発明の
第11の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図
である。
(Eleventh Embodiment) FIG. 27 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to an eleventh embodiment of the present invention.

【0082】これまでの実施形態では2値メモリについ
て説明したが、例えば、図27に示すSRAMセルを用
いた場合であれば、ゲート電圧Vg1,Vg2を以下に示す
ように制御することにより、図28に示すように、接続
点Nの電圧Vout として4つの異なる電圧が得られる。
このため、図13に示すセル構成、図26に示すセンス
方式を用いることで、4値メモリが可能となる。
In the embodiments described so far, the binary memory has been described. For example, if the SRAM cell shown in FIG. 27 is used, the gate voltages Vg1 and Vg2 are controlled as shown below, thereby As shown at 28, four different voltages are obtained as the voltage Vout at the connection point N.
Therefore, by using the cell configuration shown in FIG. 13 and the sensing method shown in FIG. 26, a four-valued memory can be realized.

【0083】ゲート電圧Vg1,Vg2は以下のように制御
する。
The gate voltages Vg1 and Vg2 are controlled as follows.

【0084】ゲート電圧Vg1,Vg2を制御して、3端子
エサキ・トンネル素子ETL をオフ状態、3端子エサキ
・トンネル素子ETをオン状態にする。この場合、接続
点Nの電圧Vout は第2の電圧電源Vssと等しい値とな
る。
[0084] by controlling the gate voltages Vg1, Vg2, 3 terminal Esaki tunnel device ET L in the off state, to the ON state 3 pin Esaki tunnel device ET. In this case, the voltage Vout at the connection point N has a value equal to the second voltage power supply Vss.

【0085】また、ゲート電圧Vg1,Vg2を制御して、
3端子エサキ・トンネル素子ETLをオン状態、3端子
エサキ・トンネル素子ETをオフ状態にする。この場
合、接続点Nの電圧Vout は第1の電圧電源Vddと等し
い値となる。
Also, by controlling the gate voltages Vg1 and Vg2,
3 terminal Esaki tunnel device ET L ON state, to turn off the three-terminal Esaki tunnel device ET. In this case, the voltage Vout at the connection point N has a value equal to the first voltage power supply Vdd.

【0086】また、ゲート電圧Vg1,Vg2を制御して、
3端子エサキ・トンネル素子ETLをオン状態、3端子
エサキ・トンネル素子ETをオン状態にする。この場
合、これまでの実施形態と同様に2つの安定な状態(l
atch1,latch2)が生じるので、接続点Nの
電圧Vout として、2つの異なる電圧が得られることに
なる。これら電圧は電圧電源Vssと電圧電源Vddとの間
の電圧である。
Also, by controlling the gate voltages Vg1 and Vg2,
3 terminal Esaki tunnel device ET L ON state, to turn on the 3 pin Esaki tunnel device ET. In this case, as in the previous embodiments, two stable states (l
(atch1 and latch2), two different voltages are obtained as the voltage Vout at the connection point N. These voltages are voltages between the voltage power supply Vss and the voltage power supply Vdd.

【0087】このようにゲート電圧Vg1,Vg2を制御す
ることにより、接続点Nの電圧Vout としては合計4つ
の異なる電圧が得られ、4値メモリが可能となる。
By controlling the gate voltages Vg1 and Vg2 in this way, a total of four different voltages can be obtained as the voltage Vout at the connection point N, and a four-valued memory can be realized.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、3
端子エサキ・トンネル素子と負荷とからなる記憶信号蓄
積部を用いることにより、記憶信号蓄積部の高集積化、
低消費電力化および高速動作化を同時に実現できるよう
になる。
As described in detail above, according to the present invention, 3
By using a storage signal storage unit consisting of a terminal Esaki tunnel element and a load, high integration of the storage signal storage unit is achieved.
Low power consumption and high-speed operation can be realized simultaneously.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係るSRAMセルの
記憶信号蓄積部を示す等価回路図
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of an SRAM cell according to a first embodiment of the present invention.

【図2】3端子エサキ・トンネル素子の断面斜視図およ
び記号を示す図
FIG. 2 is a sectional perspective view of a three-terminal Esaki tunnel element and a diagram showing symbols.

【図3】3端子エサキ・トンネル素子の電流・電圧特性
を示す特性図
FIG. 3 is a characteristic diagram showing current-voltage characteristics of a three-terminal Esaki tunnel device.

【図4】本発明の第2の実施形態に係るSRAMセルの
記憶信号蓄積部を示す等価回路図
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of an SRAM cell according to a second embodiment of the present invention.

【図5】図4の記憶信号蓄積部における3端子エサキ・
トンネル素子の電流・電圧特性を示す特性図
FIG. 5 shows a three-terminal Esaki in the storage signal storage section of FIG.
Characteristic diagram showing current-voltage characteristics of tunnel element

【図6】本発明の第3の実施形態に係るSRAMセルの
記憶信号蓄積部を示す等価回路図
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of an SRAM cell according to a third embodiment of the present invention.

【図7】図6の構成された記憶信号蓄積部における3端
子エサキ・トンネル素子およびMOSトランジスタの電
流・電圧特性を示す特性図
FIG. 7 is a characteristic diagram showing current / voltage characteristics of a three-terminal Esaki tunnel element and a MOS transistor in the storage signal storage unit configured in FIG. 6;

【図8】本発明の第4の実施形態に係るSRAMセルの
記憶信号蓄積部を示す等価回路図
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage section of an SRAM cell according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】図8の記憶信号蓄積部における3端子エサキ・
トンネル素子およびエサキ・ダイオードの電流・電圧特
性を示す特性図
FIG. 9 shows a three-terminal Esaki in the storage signal storage unit of FIG.
Characteristic diagram showing current-voltage characteristics of tunnel element and Esaki diode

【図10】本発明の第5の実施形態に係るSRAMセル
の記憶信号蓄積部を示す等価回路図
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage section of an SRAM cell according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】図10の記憶信号蓄積部における3端子エサ
キ・トンネル素子および抵抗素子の電流・電圧特性を示
す図
11 is a diagram showing current-voltage characteristics of a three-terminal Esaki tunnel element and a resistance element in the storage signal storage section of FIG.

【図12】本発明の第6の実施形態に係るSRAMセル
を示す等価回路図
FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第7の実施形態に係るSRAMセル
を示す等価回路図
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】図13のSRAMセルの記憶信号蓄積部の断
面図
14 is a cross-sectional view of a storage signal storage section of the SRAM cell of FIG.

【図15】図13のSRAMセルの待機時および読み出
し時における電流・電圧特性を示す特性図
FIG. 15 is a characteristic diagram showing current / voltage characteristics of the SRAM cell in FIG. 13 during standby and during reading;

【図16】本発明の第8の実施形態に係るSRAMセル
を示す等価回路図
FIG. 16 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to an eighth embodiment of the present invention.

【図17】図16のSRAMセルの待機時および読み出
し時における電流・電圧特性を示す特性図
FIG. 17 is a characteristic diagram showing current / voltage characteristics of the SRAM cell in FIG. 16 during standby and during reading;

【図18】本発明の第9の実施形態に係るSRAMセル
を示す等価回路図
FIG. 18 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a ninth embodiment of the present invention.

【図19】図18のSRAMセルの低レベルの記憶信号
の書き込む時における電流・電圧特性を示す特性図
FIG. 19 is a characteristic diagram showing current / voltage characteristics when a low-level storage signal is written in the SRAM cell of FIG. 18;

【図20】図18のSRAMセルの高レベルの記憶信号
の書き込む時における電流・電圧特性を示す特性図
20 is a characteristic diagram showing current / voltage characteristics when writing a high-level storage signal in the SRAM cell of FIG. 18;

【図21】図18のSRAMセルの低レベルの記憶信号
の書き込む時における電流・電圧特性を示す他の特性図
21 is another characteristic diagram showing current / voltage characteristics when writing a low-level storage signal in the SRAM cell of FIG. 18;

【図22】図18のSRAMセルの高レベルの記憶信号
の書き込む時における電流・電圧特性を示す他の特性図
22 is another characteristic diagram showing current / voltage characteristics when writing a high-level storage signal in the SRAM cell of FIG. 18;

【図23】本発明の第10の実施形態に係るSRAMセ
ルを示す等価回路図
FIG. 23 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a tenth embodiment of the present invention.

【図24】SRAMセルアレイの一例を示す図FIG. 24 is a diagram showing an example of an SRAM cell array.

【図25】センス方式の一例を示す図FIG. 25 illustrates an example of a sensing method.

【図26】図25のセンス方式を図24のSRAMセル
アレイに適用した例を説明するための図
FIG. 26 is a view for explaining an example in which the sensing method of FIG. 25 is applied to the SRAM cell array of FIG. 24;

【図27】本発明の第11の実施形態に係るSRAMセ
ルを示す等価回路図
FIG. 27 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to an eleventh embodiment of the present invention.

【図28】図27のSRAMセルの記憶信号の書き込み
方法を示す図
FIG. 28 is a diagram showing a method of writing a storage signal in the SRAM cell of FIG. 27;

【図29】従来のエサキ・ダイオードを用いたSRAM
セルの等価回路図
FIG. 29 shows a conventional SRAM using an Esaki diode.
Cell equivalent circuit diagram

【図30】図29のSRAMセルにおけるエサキ・ダイ
オードED1,ED2の電流・電圧特性を示す特性図
FIG. 30 is a characteristic diagram showing current-voltage characteristics of Esaki diodes ED1 and ED2 in the SRAM cell of FIG. 29;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Vss…低レベルの電圧電源(第1の電圧電源) Vdd…高レベルの電圧電源(第2の電圧電源) ED…エサキ・ダイオード ET…3端子エサキ・トンネル素子 ETL …3端子エサキ・トンネル素子(負荷) L…負荷 R…抵抗 Tr…MOSトランジスタ TrL …MOSトランジスタ(負荷) 1…p型シリコン基板 2…n+ 型ソース拡散層 3…p+ 型ドレイン拡散層 4…ゲート絶縁膜 5…ゲート電極 6…n+ 型反転層 7…埋込み酸化膜 8…p- 型不純物拡散層 9…配線(電極)Vss ... low-level voltage supply (first voltage supply) Vdd ... high voltage power supply (second voltage supply) ED ... Esaki diode ET ... 3 terminal Esaki tunnel device ET L ... 3 terminal Esaki tunnel device (Load) L ... Load R ... Resistance Tr ... MOS transistor TrL ... MOS transistor (load) 1 ... p-type silicon substrate 2 ... n + type source diffusion layer 3 ... p + type drain diffusion layer 4 ... gate insulating film 5 ... gate electrode 6 ... n + -type inversion layer 7 ... buried oxide film 8 ... p - -type impurity diffusion layer 9 ... wire (electrode)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板と、第1の電圧電源に接続さ
れ、前記半導体基板の表面に選択的に形成された第1導
電型のソース拡散層と、このソース拡散層とは別の領域
に前記半導体基板の表面に選択的に形成された第2導電
型のドレイン拡散層と、これら2つの拡散層に挟まれる
領域の基板表面上にゲート絶縁膜を介して配設されたゲ
ート電極とからなる第1の3端子エサキ・トンネル素子
と、一端が前記ドレイン拡散層、他端が第2の電圧電源
に接続された負荷とにより構成された記憶信号蓄積部を
有することを特徴とする半導体記憶装置。
A first conductive type source diffusion layer connected to a semiconductor substrate and a first voltage power supply and selectively formed on a surface of the semiconductor substrate; and a source diffusion layer in a region different from the source diffusion layer. A drain diffusion layer of the second conductivity type selectively formed on the surface of the semiconductor substrate, and a gate electrode disposed on the substrate surface in a region interposed between the two diffusion layers via a gate insulating film. A semiconductor signal storage device comprising: a first three-terminal Esaki tunnel device; a storage signal storage unit including one end connected to the drain diffusion layer and the other end connected to a load connected to a second voltage power supply. apparatus.
【請求項2】前記負荷は、第2の3端子エサキ・トンネ
ル素子、MOSトランジスタ、エサキ・ダイオードまた
は抵抗素子であることを特徴とする請求項1に記載の半
導体記憶装置。
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said load is a second three-terminal Esaki tunnel element, a MOS transistor, an Esaki diode, or a resistance element.
【請求項3】前記第2の3端子エサキ・トンネル素子も
しくは前記MOSトランジスタのゲート電極がリフレッ
シュ回路に接続されていることを特徴とする請求項1ま
たは請求項2に記載の半導体記憶装置。
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said second three-terminal Esaki tunnel element or a gate electrode of said MOS transistor is connected to a refresh circuit.
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