DE10211337B4 - Circuit arrangement and method of operating a circuit arrangement - Google Patents

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Abstract

Schaltkreis-Anordnung
• mit einer SRAM-Speicherzelle
– mit Vertikal-Transistoren, die derart eingerichtet sind, dass sich der Kanal-Bereich orthogonal zu der Oberfläche eines Substrats erstreckt, in und/oder auf dem die Schaltkreis-Anordnung gebildet ist;
– mit einem ersten Speicher-Knoten, an den ein Signal anlegbar ist, und mit einem zweiten Speicher-Knoten, an den das dazu inverse Signal anlegbar ist;
• mit einem Zwischenspeicher-Schaltkreis
– mit einer ersten nichtflüchtigen Speicherzelle, die mit dem ersten Speicher-Knoten koppelbar ist;
– mit einer zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle, die mit dem zweiten Speicher-Knoten koppelbar ist;
• die derart eingerichtet ist, dass in einem
– ersten Betriebszustand
– ein erstes elektrisches Potential, auf dem einer der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dadurch dauerhaft in einen ersten physikalischen Zustand gebracht wird,
– ein zweites elektrisches Potential, auf dem der andere der Speicher-Knoten...
Circuit arrangement
• with an SRAM memory cell
With vertical transistors arranged such that the channel region extends orthogonal to the surface of a substrate in and / or on which the circuit arrangement is formed;
- With a first memory node to which a signal can be applied, and with a second memory node to which the inverse signal can be applied;
• with a buffer circuit
- With a first non-volatile memory cell, which is coupled to the first memory node;
- With a second non-volatile memory cell, which is coupled to the second memory node;
• which is set up so that in one
- first operating state
A first electrical potential on which one of the memory nodes is located is provided in such a way to the nonvolatile memory cell coupled thereto, thereby permanently bringing this nonvolatile memory cell into a first physical state,
A second electrical potential on which the other of the memory nodes ...

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltkreis-Anordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Schaltkreis-Anordnung.The The invention relates to a circuit arrangement and a method for operating a circuit arrangement.

Drei Grundtypen von Halbleiterspeichern sind statische, dynamische und nichtflüchtige Speicher.Three Basic types of semiconductor memories are static, dynamic and nonvolatile Storage.

Eine statische Halbleiterzelle (”static random access memory”, SRAM-Zelle) ist ein statischer Halbleiterspeicher, dessen Speicherinhalt nicht dauernd neu aufgefrischt werden muss. SRAM-Speicher weisen den Vorteil einer hohen Schnelligkeit zum Programmieren bzw. Lesen von Informationen auf, allerdings geht eine eingeschriebene Information verloren, wenn die Vorsorgungsspannung abgeschaltet wird. Zwei wichtige Realisierungen einer SRAM-Speicherzelle sind einerseits eine SRAM-Speicherzelle, die sechs Transistoren aufweist, und andererseits eine SRAM-Speicherzelle, die vier Transistoren und zwei ohmsche Widerstände aufweist. Eine Übersicht über SRAM-Speicherzellen gibt beispielsweise [1].A static semiconductor cell ("static random access memory ", SRAM cell) is a static semiconductor memory whose memory contents does not have to be constantly refreshed. Have SRAM memory the advantage of a high speed for programming or reading of information, however, is a registered information lost when the supply voltage is switched off. Two important ones Implementations of an SRAM memory cell are, on the one hand, an SRAM memory cell, having the six transistors, and on the other hand, an SRAM memory cell, the has four transistors and two ohmic resistors. An overview of SRAM memory cells is available for example [1].

Eine dynamische Halbleiterzelle (”dynamic random access memory”, DRAM-Zelle) weist als Speicherzelle einen Kondensator auf, in dessen Ladungszustand die zu speichernde Information kodiert ist. Die Adressierung einer solchen Speicherzelle erfolgt zumeist über einen Transistor-Schalter, mit dem eine bestimmte Speicherzelle einer Anordnung von Speicherzellen ausgewählt wird. Aufgrund von Rekombinations- und Leck-Strömen geht die gespeicherte Information einer DRAM-Speicherzelle allerdings mit der Zeit verloren, so dass die gespeicherte Information immer wieder aufgefrischt werden muss. Daher weist ein dynamischer Halbleiterspeicher vergleichsweise langsame Programmier- und Lesezeiten auf, und der Energiebedarf zum Betreiben eines dynamischen Halbleiterspeichers ist hoch.A dynamic semiconductor cell ("dynamic random access memory ", DRAM cell) has as a memory cell a capacitor in which Charge state the information to be stored is coded. The addressing Such a memory cell is usually via a transistor switch, with a particular memory cell of an array of memory cells selected becomes. Due to recombination and leakage currents, the stored information goes However, a DRAM memory cell lost over time, so that the stored information must always be refreshed. Therefore has a dynamic semiconductor memory comparatively slow Programming and reading times on, and the energy needs to operate a dynamic semiconductor memory is high.

Ein Beispiel für einen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher ist ein EEPROM (”electrically erasable and programmable read only memory”). Ein EEPROM gestattet dem Benutzer häufig wiederholbares Lesen, Löschen oder Programmieren. Ein wichtiges Beispiel für einen EEPROM ist der sogenannte Floating-Gate-Speicher. Bei einem Floating-Gate-Speicher wird die elektrische Ladung in dem Floating-Gate, einer von der Umgebung elektrisch entkoppelten Polysilizium-Struktur, gespeichert. Das Umladen erfolgt mittels Elektronen, die eine dünne Gate-isolierende Schicht zwischen dem Halbleiter und dem Floating-Gate durchtunneln. Eine besonders platzsparende nichtflüchtige Speicherzelle ist die Flash EEPROM-Zelle, bei der mittels Tunnelns heißer Elektronen (”channel hot electron tunneling”) oder mittels Fowler-Nordheim-Tunnelns Elektronen in eine Gate-isolierende Schicht tunneln. Grundlagen der EEPROM-Technologie sind beispielsweise in [2] beschrieben. EEPROM-Speicher weisen allerdings den Nachteil auf, dass hohe elektrische Spannungen insbesondere zum Programmieren der Information in die Speicherzellen erforderlich sind, was viel Abwärme und einen hohen Energiebedarf zur Folge hat.One example for a non-volatile one Semiconductor memory is an EEPROM ("electrically erasable and programmable read only memory "). An EEPROM allows the user often repeatable reading, Clear or programming. An important example of an EEPROM is the so-called floating gate memory. In a floating gate memory, the electric charge in the Floating gate, an electrically decoupled from the environment polysilicon structure, saved. The reloading is done by means of electrons, which are a thin gate-insulating Tunnel through layer between the semiconductor and the floating gate. A particularly space-saving non-volatile memory cell is the Flash EEPROM cell, in which by means of tunneling of hot electrons ("channel hot electron tunneling ") or using Fowler-Nordheim tunneling electrons in a gate-insulating Layer the layer. Bases of EEPROM technology are, for example described in [2]. EEPROM memory, however, have the disadvantage on that high electrical voltages especially for programming the information needed in the memory cells is what a lot waste heat and a high energy demand.

Ein weiteres Beispiel für eine bekannte nichtflüchtige Speicherzelle ist die sogenannte PLED-Speicherzelle (”planar localized electron devices”), die beispielsweise in [3], [4], [5] beschrieben ist. Bei einem PLED-Speicher ist ein Floating-Gate zum Speichern von elektrischen Ladungsträgern von dessen Umgebung durch alternierende Schichten aus intrinsischem Silizium und einer Tunnelschicht getrennt. Mittels Anlegens einer elektrischen Spannung an ein Seiten-Gate kann an seitlichen Bereichen die Anordnung aus intrinsischen Siliziumschichten und Tunnelschichten elektrisch leitfähig gemacht werden, so dass in die Floating-Gate-Schicht elektrische Ladungsträger injiziert werden können. Nach Abschalten der Seiten Gate-Spannung ist die Ladung dauerhaft in der Floating-Gate-Schicht gespeichert. Eine derart programmierte Information ist auslesbar, indem die elektrische Leitfähigkeit eines Kanal-Bereichs, der von der Floating-Gate-Schicht durch eine elektrisch isolierende Schicht getrennt ist, erfasst wird.One another example of a known non-volatile Memory cell is the so-called PLED memory cell ("planar localized electron devices "), which is described, for example, in [3], [4], [5]. For a PLED memory is a floating gate for storing electrical charge carriers therefrom Environment through alternating layers of intrinsic silicon and a tunnel layer separated. By applying an electrical Voltage to a side gate At lateral areas, the arrangement of intrinsic silicon layers and tunneling layers are made electrically conductive, so that into the floating gate layer electric charge carriers can be injected. After switching off the side gate voltage, the charge is permanent stored in the floating gate layer. Such a programmed Information is readable by the electrical conductivity a channel region separated from the floating gate layer by an electrically conductive layer insulating layer is separated, is detected.

Allerdings weisen nichtflüchtige Speicher den Nachteil auf, im Vergleich zu dynamischen und statischen Halbleiterspeichern eine wesentlich längere Schreib- und Lesezeit zu haben, falls die nichtflüchtigen Speicherzellen eine ausreichend lange Haltezeit aufweisen sollen. Mit anderen Worten ist es schwierig, bei einer nichtflüchtigen Speicherzelle eine lange Haltezeit mit einer kurzen Programmier- und Lesezeit zu kombinieren.Indeed have non-volatiles Memory the disadvantage, compared to dynamic and static Semiconductor store a much longer write and read time to have, if the non-volatile Memory cells should have a sufficiently long hold time. In other words, it is difficult in a non-volatile Memory cell a long hold time with a short programming and To combine reading time.

Ein weiterer Typ eines Halbleiter-Speichers ist die FRAM-Speicherzelle (”ferroelectric random access memory”). Grundlagen über eine FRAM-Speicherzelle sind in [6] zusammengefasst. Gemäß einem Beispiel einer FRAM-Speicherzelle wird ein Aufbau wie bei der oben beschriebenen DRAM-Speicherzelle verwendet, mit dem Unterschied, dass zwischen den Kondensator-Elektroden anstelle eines Dielektrikums ein Ferroelektrikum (z. B. Bleizirkonat-Titanat, Pb(Zr1-xTix)O3, PZT) verwendet wird. Aus der Hysteresekurve eines Ferroelektrikums kann gefolgert werden, dass das Ferroelektrikum eine positive bzw. eine negative permanente Polarisation aufweist, je nachdem, ob beim Programmieren eine positive oder negative Feldstärke (bzw. Spannung) angelegt wird. Das Auslesen erfolgt mittels Anlegens einer positiven Spannung an die Bit-Leitung. Ist im Ferroelektrikum eine negative Polarisation enthalten, so erfolgt eine Umpolarisation, so dass eine Ladungsmenge zur Bit-Leitung fließt. Bei positiver permanenter Polarisation ändert sich die Polarisation nur wenig, so dass fast keine Ladung zur Bit-Leitung fließt.Another type of semiconductor memory is the FRAM memory cell ("ferroelectric random access memory"). Basics about an FRAM memory cell are summarized in [6]. According to an example of a FRAM memory cell, a structure similar to that of the DRAM memory cell described above is used, except that a ferroelectric (eg, lead zirconate titanate, Pb (Zr 1-x) is used between the capacitor electrodes instead of a dielectric Ti x ) O 3 , PZT) is used. From the hysteresis curve of a ferroelectric, it can be concluded that the ferroelectric has a positive or a negative permanent polarization, depending on whether a positive or negative field strength (or voltage) is applied during programming. Reading is done by applying a positive voltage to the bit line. If a negative polarization is contained in the ferroelectric, there is a repolarization, so that a charge quantity flows to the bit line. With positive permanent polarization, the polarization changes only slightly, so that almost no charge flows to the bit line.

Bei dem sogenannten MRAM (”magnetic random access memory”) wird der Riesenmagnetowiederstandseffekt (XMR-Effekt) ausgenutzt, wobei die Funktionsweise einer MRAM-Speicherzelle beispielweise in [7] beschrieben ist. Eine MRAM-Speicherzelle weist eine weichmagnetische Elektrode, eine hartmagnetische Elektrode und eine dazwischen angeordnete Tunnelschicht auf. Mittels Ummagnetisierens der weichmagnetischen Elektrode wird eine zu speichernde Information in die MRAM-Speichereinheit eingeschrieben. Diese Information kann unter Verwendung des Effektes ausgelesen wird, dass die MRAM-Speicherzelle einen wesentlich höheren ohmschen Widerstand bei zueinander antiparalleler Orientierung der Magnetisierungsrichtungen der beiden ferromagnetischen Schichten aufweist verglichen mit dem Fall einer parallelen Orientierung der Magnetisierungsrichtungen der beiden ferromagnetischen Schichten.at the so-called MRAM ("magnetic random access memory ") the giant magnetoresistance effect (XMR effect) is exploited, wherein the operation of an MRAM memory cell, for example in [7]. An MRAM memory cell has a soft magnetic Electrode, a hard magnetic electrode and an interposed Tunnel layer on. By means of magnetizing the soft magnetic Electrode becomes information to be stored in the MRAM memory unit enrolled. This information can be obtained using the effect read out that the MRAM memory cell a much higher ohmic Resistance in mutually antiparallel orientation of the magnetization directions of the two ferromagnetic layers compared with the Case of a parallel orientation of the magnetization directions the two ferromagnetic layers.

Bezugnehmend auf die obige Beschreibung weist eine SRAM-Zelle den Vorteil einer kurzen Programmier- und Lesezeit auf, wohingegen sie den Nachteil aufweist, dass bei Abschalten der Versorgungsspannung die in der SRAM-Speicherzelle gespeicherte Informationen verloren geht. Dagegen weist ein nichtflüchtiger Speicher den Vorteil auf, auch in Abwesenheit einer Versorgungsspannung den Speicherinhalt für eine ausreichend lange Haltezeit zu speichern. Allerdings ist die Programmier- und Lesezeit einer nichtflüchtigen Speicherzelle häufig nicht ausreichend kurz.Referring In the above description, an SRAM cell has the advantage of short programming and reading time, whereas they have the disadvantage has that when switching off the supply voltage in the SRAM memory cell stored information is lost. In contrast, points a non-volatile Memory the advantage, even in the absence of a supply voltage the Memory content for to store a sufficiently long hold time. However, that is Programming and reading time of a non-volatile memory cell often not short enough.

Die Firma ST MicroelectronicsTM verfolgt den Ansatz, eine SRAM-Speicherzelle mit einer Lithium-Batterie zu betreiben, um eine dauerhafte Energieversorgung des SRAM-Speichers zu gewährleisten. Allerdings kann, wenn die Lithium-Batterie ausfällt oder leer ist, der Speicherinhalt der SRAM-Zelle verloren gehen.ST Microelectronics TM is pursuing the approach of operating an SRAM memory cell with a lithium battery in order to ensure a sustainable power supply for the SRAM memory. However, if the lithium battery fails or is empty, the memory contents of the SRAM cell may be lost.

Ferner wird versucht, eine statische Speicherzelle mit einer nichtflüchtigen Speicherzelle zu koppeln, um beim Abschalten oder beim Ausfall einer Versorgungsspannung die in der SRAM-Speicherzelle gespeicherte Information auf der nichtflüchtigen Speicherzelle zwischenzuspeichern, und bei wieder zur Verfügung stehender Versorgungsspannung die Information zurückzuschreiben. In diesem Zusammenhang ist aus [8] bekannt, eine SRAM-Speicherzelle mit einem nichtflüchtigen SNOS-Speicher (”silicon-nitride-oxide-semiconductor”) zu koppeln, bei dem eine Information mittels Tunnelns von Ladungsträgern in einer Siliziumnitrid-Schicht gespeichert werden kann. Bei der aus [8] bekannten Architektur wird eine SRAM-Speicherzelle mit vier Transistoren und zwei Widerständen verwendet, die gegenüber dem Konzept mit sechs Transistoren als nachteilhaft angesehen werden (siehe [1]). Insbesondere wird die Skalierbarkeit einer Vier-Transistor-SRAM-Zelle für einen CMOS-Prozess mit Strukturdimensionen von weniger als 100 nm als schwierig angesehen, so dass eine fortgesetzte Miniaturisierung problematisch ist. Auch ist es mit dem in [8] beschriebenen Verfahren schwierig, eine Speicherzelle mit einer ausreichend schnellen Programmier- und Lese-Zeit zu erhalten. Auch ist die Verlustleistung bei der aus [8] bekannten Speicherzelle relativ groß.Further An attempt is made to use a static memory cell with a non-volatile one To couple memory cell to shutdown or failure of a supply voltage those in the SRAM memory cell to buffer stored information on the nonvolatile memory cell, and when available again standing supply voltage to write back the information. In this connection, it is known from [8] an SRAM memory cell with a non-volatile Coupling SNOS ("silicon-nitride-oxide-semiconductor") memory, in which information by means of tunneling of charge carriers in a silicon nitride layer can be stored. At the [8] known architecture is an SRAM memory cell with four Transistors and two resistors used that opposite the Concept with six transistors are considered disadvantageous (see [1]). In particular, the scalability of a four-transistor SRAM cell for one CMOS process with structure dimensions of less than 100 nm as difficult viewed, allowing continued miniaturization is problematic. It is also with the method described in [8] difficult to find a memory cell with sufficiently fast programming and to get reading time. Also, the power loss in the from [8] known memory cell relatively large.

Bei einer aus [9] bekannten Speicherzelle wird eine SRAM-Speicherzelle mit einer FRAM-Speicherzelle gekoppelt, um beispielsweise beim Abschalten oder beim Ausfall einer Versorgungsspannung die in der SRAM-Speicherzelle gespeicherte Information auf den ferroelektrischen Kapazitäten zwischenzuspeichern.at a memory cell known from [9] is an SRAM memory cell with a FRAM memory cell coupled, for example, when switching off or in case of failure of a supply voltage in the SRAM memory cell to store stored information on the ferroelectric capacitances.

Insbesondere weisen die aus [8] und [9] bekannten Speicherzellen den Nachteil auf, dass eine angestrebte Miniaturisierung der Speicherzellen nur sehr beschränkt möglich ist. Die minimal erreichbare Strukturdimension der erhaltenen Speicheranordnung ist insbesondere durch die technologischen Grenzen bei den zur Verfügung stehenden Maskierungs-Techniken zum Ausbilden der Halbleiterspeicher beschränkt. Insbesondere sind die Transistoren der Speicheranordnung nicht ausreichend klein ausbildbar, um eine ausreichend hohe Integrationsdichte von Speicherzellen zu erhalten.Especially the memory cells known from [8] and [9] have the disadvantage on that a desired miniaturization of the memory cells only very limited possible is. The minimum achievable structural dimension of the memory arrangement obtained is in particular due to the technological limitations in the available Masking techniques for forming the semiconductor memory limited. Especially the transistors of the memory device are not sufficiently small can be formed to a sufficiently high integration density of memory cells to obtain.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Speicherzelle zu schaffen, die ausreichend schnelle Programmier- und Lese-Zeiten aufweist und sicher vor einem Informationsverlust infolge Abschaltens einer Versorgungsspannung geschützt ist, und mit der eine ausreichend hohe Integrationsdichte von Speicherzellen einer Speicherzellen-Anordnung erreichbar ist.Of the The invention is based on the problem of providing a memory cell, which has sufficiently fast programming and reading times and safe from one Information loss due to switching off a supply voltage protected is, and with a sufficiently high density of integration of memory cells a memory cell array is reached.

Das Problem wird durch eine Schaltkreis-Anordnung und durch ein Verfahren zum Betreiben einer Schaltkreis-Anordnung mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.The Problem is solved by a circuit arrangement and by a method for operating a circuit arrangement having the features according to the independent claims.

Die erfindungsgemäße Schaltkreis-Anordnung hat eine SRAM-Speicherzelle mit Vertikal-Transistoren, mit einem ersten Speicher-Knoten, an den ein Signal anlegbar ist, und mit einem zweiten Speicher-Knoten, an den das dazu inverse Signal anlegbar ist. Ferner weist die Schaltkreis-Anordnung einen Zwischenspeicher-Schaltkreis auf, mit einer ersten nichtflüchtigen Speicherzelle, die mit dem ersten Speicher-Knoten koppelbar ist und mit einer zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle, die mit dem zweiten Speicher-Knoten koppelbar ist. Die erfindungsgemäße Schaltkreis-Anordnung ist derart eingerichtet, dass in einem ersten Betriebszustand ein erstes elektrisches Potential, auf dem einer der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dadurch dauerhaft in einen ersten physikalischen Zustand gebracht wird, und dass ein zweites elektrisches Potential, auf dem der andere der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten anderen nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dauerhaft in einen zweiten physikalischen Zustand gebracht wird. Ferner ist die erfindungsgemäße Schaltkreis-Anordnung derart eingerichtet, dass in einem zweiten Betriebszustand unter Verwendung des physikalischen Zustands der ersten nichtflüchtigen Speicherzelle der erste Speicher-Knoten auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem dieser in dem ersten Betriebszustand befindlich war, und dass unter Verwendung des physikalischen Zustandes der zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle der zweite Speicher-Knoten auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem dieser in dem ersten Betriebszustand befindlich war.The inventive circuit arrangement has a SRAM memory cell with vertical transistors, with a first memory node, to which a signal can be applied, and with a second memory node, to which the inverse signal can be applied. Furthermore, the circuit arrangement comprises a latch circuit having a first nonvolatile memory cell which is connectable to the first memory node and a second nonvolatile memory cell which is connectable to the second memory node. The circuit arrangement according to the invention is set up in such a way in a first operating state, a first electrical potential, on which one of the memory nodes is located, being provided in such a way to the nonvolatile memory cell coupled therewith, thereby permanently bringing this nonvolatile memory cell into a first physical state, and a second electrical potential, on the other is the memory node, is provided to the so coupled other non-volatile memory cell, that this non-volatile memory cell is permanently brought into a second physical state. Furthermore, the circuit arrangement according to the invention is set up in such a way that in a second operating state, using the physical state of the first nonvolatile memory cell, the first memory node is brought to the electrical potential on which it was located in the first operating state and using of the physical state of the second nonvolatile memory cell, the second memory node is brought to the electrical potential on which it was in the first operating state.

Anschaulich ist in der SRAM-Speicherzelle eine zu speichernde Information redundant bzw. doppelt, d. h. auf dem ersten Speicher-Knoten und (als dazu inverse Information) auf dem zweiten Speicher-Knoten gespeichert. Soll in der SRAM-Speicherzelle beispielsweise eine Information mit einem logischen Wert ”1” gespeichert werden, so wird beispielsweise der erste Speicher-Knoten auf ein ”hohes” elektrisches Potential gebracht, und es wird der zweite Speicher-Knoten zugehörig auf ein ”niedriges” (d. h. niedriger als das hohe Potential) Potential gebracht. Diese in den elektrischen Potentialen der beiden Speicher-Knoten gespeicherte Information kann in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis zwischengespeichert werden, indem die elektrische Ladung auf dem ersten Speicher-Knoten auf einen Knoten der ersten nichtflüchtigen Speicherzelle und indem die elektrische Ladung auf dem zweiten Speicher-Knoten auf einen Knoten der zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle transferiert wird. Die Ladungszustände der Knoten der beiden nichtflüchtigen Speicherzellen sind daher anschaulich in dem beschriebenen Beispiel der ”physikalische Zustand” der nichtflüchtigen Speicherzellen. Wird die auf den Knoten der nichtflüchtigen Speicherzellen zwischengespeicherte Ladung auf den ersten bzw. zweiten Speicher-Knoten der SRAM-Speicherzelle zurücktransferiert, so werden basierend auf den physikalischen Zuständen der nichtflüchtigen Speicherzellen die Speicher-Knoten auf die zuvor eingenommenen elektrischen Potentiale zurückgebracht, d. h. die gespeicherte Information wird in die SRAM-Speicherzelle zurückgeschrieben.clear In the SRAM memory cell, information to be stored is redundant or double, d. H. on the first memory node and (as to that inverse information) is stored on the second memory node. Should be in the SRAM memory cell For example, information with a logical value "1" stored For example, the first memory node becomes "high" electrical Potential is brought, and it will belong to the second memory node a "low" (i.e. lower than the high potential) potential. These in the stored electrical potentials of the two memory nodes Information can be cached in the cache circuit Be the electric charge on the first memory node to a node of the first nonvolatile memory cell and by the electric charge on the second memory node on a Node of the second nonvolatile memory cell is transferred. The charge states of the nodes of the two non-volatile ones Memory cells are therefore illustrative in the example described the "physical State "the non-volatile memory cells. Is the cached on the nodes of the non-volatile memory cells Charge on the first and second memory node of the SRAM memory cell transferred back, so be based on the physical states of nonvolatile Memory cells, the memory node to the previously occupied electrical potentials brought back, d. H. the stored information is stored in the SRAM memory cell written back.

Erfindungsgemäß ist eine Speicherzelle geschaffen, die eine Kombination aus einer SRAM-Speicherzelle mit Vertikal-Transistoren und nichtflüchtigen Speicherzellen darstellt. Die Transistoren der SRAM-Speicherzelle sind Vertikal-Transistoren, das heißt Transistoren, bei denen der leitende Kanal orthogonal zu der Oberfläche eines Substrats verläuft, in bzw. auf dem die Schaltkreis-Anordnung ausgebildet ist. Ein Vertikal-Transistor ist in verringerter Dimension ausbildbar. Da die funktionsrelevanten Parameter (z. B. Gate-Länge) eines Vertikal-Transistors mittels eines Abscheide- statt eines Strukturierungs-Verfahrens eingestellt werden, ist eine wesentlich höhere Genauigkeit beim Einstellen der Parameter erreichbar. Beispielsweise ist mit dem ALD-Verfahren (”Atomic Layer Deposition”) die vertikale Dicke einer Schicht bis auf wenige Angström Genauigkeit einstellbar, wohingegen die geringste erreichbare horizontale Strukturdimension bei einem Strukturierungs-Prozess bei aktuellen CMOS-Prozessen in der Größenordnung von 100 nm liegt. Dies ermöglicht neben einer erhöhten Zuverlässigkeit eine fortgesetzte Miniaturisierung und verkürzte Schreib- und Lesezeiten. Ferner ist es unter Verwendung vertikaler MOSFETs als Transistoren für eine SRAM-Speicherzelle erfindungsgemäß ermöglicht, ein kompaktes Layout mit einem Flächenbedarf von 80.5 F2 für eine Speicherzelle zu erreichen. Dabei steht F für die im Rahmen einer bereitgestellten Technologie kleinstmöglichen Strukturdimension, das heißt, dass 1 F2 in einer 100 nm Technologie einer Grundfläche der Speicheranordnung von (100 nm)2 entsprechen würde. Daher ist mit einem Flächenbedarf, der dem einer herkömmlichen 6T-SRAM-Zelle entspricht, ein Speicherelement mit einer SRAM-Speicherzelle geschaffen, die um die Funktionalität einer nichtflüchtigen Speicherzelle erweitert ist. Dadurch sind die Vorteile einer SRAM-Speicherzelle, insbesondere eine schnelle Zugriffszeit, mit den Vorteilen einer nichtflüchtigen Speicherzelle, welche die gespeicherten Informationen selbst bei einem Ausfall oder beim Abschalten einer Versorgungsspannung aufrechterhält, kombiniert. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Schaltkreis-Anordnung als Speicherzelle verwendbar, die in einem Niedrigenergiemodus betrieben werden kann. In diesem Niedrigenergiemodus werden die auf Speicher-Knoten der SRAM-Speicherzelle gespeicherten Informationen auf den nichtflüchtigen Speicherzellen zwischengespeichert, dann kann die Versorgungsspannung abgeschaltet werden. Zu einem späteren Zeitpunkt kann die Versorgungsspannung wieder eingeschaltet werden und die auf den nichtflüchtigen Speicherzellen zwischengespeicherte Information in die SRAM-Speicherzelle zurückgeschrieben werden. Mit anderen Worten ist während des Niedrigenergiemodus der Energiebedarf der Schaltkreis-Anordnung wesentlich reduziert, wodurch vorteilhafterweise die anfallende Abwärme verringert ist. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Schaltkreis-Anordnung mit einem geringen Aufwand herstellbar, da beim Herstellungs-Verfahren auf ausgereifte, halbleitertechnologische Standardverfahren wie Abscheide-, Lithographie- und Ätz-Verfahren zurückgegriffen werden kann.According to the invention, a memory cell is provided which represents a combination of an SRAM memory cell with vertical transistors and nonvolatile memory cells. The transistors of the SRAM memory cell are vertical transistors, that is, transistors in which the conductive channel is orthogonal to the surface of a substrate in which the circuit arrangement is formed. A vertical transistor can be formed in a reduced dimension. Since the function-relevant parameters (eg, gate length) of a vertical transistor are set by means of a deposition instead of a structuring method, a significantly higher accuracy can be achieved when setting the parameters. For example, with the Atomic Layer Deposition (ALD) method, the vertical thickness of a layer can be adjusted down to a few Angstrom accuracy, whereas the smallest achievable horizontal structure dimension in a structuring process is on the order of 100 nm in current CMOS processes. This allows, in addition to increased reliability, continued miniaturization and shortened read and write times. Further, using vertical MOSFETs as transistors for an SRAM memory cell, according to the invention, it is possible to achieve a compact layout with an area requirement of 80.5 F 2 for a memory cell. In this case, F stands for the smallest possible structure dimension in the context of a technology provided, that is, 1 F 2 in a 100 nm technology would correspond to a base area of the memory arrangement of (100 nm) 2 . Therefore, with a footprint equivalent to that of a conventional 6T SRAM cell, a memory element having an SRAM memory cell extended with the functionality of a nonvolatile memory cell is provided. Thereby, the advantages of a SRAM memory cell, in particular a fast access time, are combined with the advantages of a nonvolatile memory cell which maintains the stored information even in the event of a failure or shutdown of a supply voltage. Moreover, the circuit arrangement according to the invention can be used as a memory cell which can be operated in a low-power mode. In this low power mode, the information stored on memory nodes of the SRAM memory cell is cached on the nonvolatile memory cells, then the supply voltage can be turned off. At a later time, the supply voltage can be switched on again and the information cached on the nonvolatile memory cells can be written back into the SRAM memory cell. In other words, during the low power mode, the power consumption of the circuit arrangement is substantially reduced, thereby advantageously reducing the waste heat generated. In addition, the circuit arrangement according to the invention can be produced with little effort, since in the manufacturing process to mature, semiconductor standard techniques such as deposition, lithography and etching process can be used.

Anschaulich ist erfindungsgemäß eine aus vertikalen MOSFETs gebildete SRAM-Speicherzelle mit nichtflüchtigen Speicherzellen, beispielsweise EEPROM-, MRAM- oder PLED-Speicherzellen unter Verwendung eines vorteilhaften Layouts und mit einer geschickten Verdrahtung derart kombiniert, dass ein funktional integriertes Bauelement erhalten ist, das in seiner Kompaktheit mit einer herkömmlichen planaren Sechs-Transistor-SRAM-Zelle vergleichbar ist, das allerdings über eine permanente Speicherfunktion verfügt. Mögliche Anwendungsgebiete sind schnelle Cache-Speicher, Mikroprozessoren oder Digitalsignalprozessoren (DSP). Die kombinierte Speicherzelle kann auch in einem mobilen elektronischen Gerät (beispielsweise Mobiltelefon, Laptop, ”personal digital assistant” (PDA)) eingesetzt werden. Ein solches Gerät kann abgestellt werden und bei einem erneuten Einschalten an der gleichen Stelle wie vor dem Ausschalten weiter arbeiten, ohne dass ein zeitaufwändiger Boot-Vorgang erforderlich ist. Mit anderen Worten kann die erfindungsgemäße Speicherzelle in einem Niedrigenergiemodus (Power-Down-Modus) betrieben werden. In einem derartigen Power-Down-Modus sind alle Verlustleistungskomponenten (beispielsweise Leckströme) des SRAM-Zellenfeldes eliminiert. Auch erlaubt das lokale Speichern von Daten dem nichtflüchtigen Speicher einen schnellen Wechsel der Betriebszustände Power-Down- und Aktiv-Modus, da die Daten nicht durch die vollständige Speicherhierarchie in einen nichtflüchtigen Speicher einer Festplatte geleitet werden müssen. Dadurch wird Energie eingespart, da globale Kapazitäten (beispielsweise von Bus-Leitungen) bzw. externe Kapazitäten (Off-Chip-Kapazitäten) nicht umgeladen werden müssen. Der Programmier- und Aktivierungs-Vorgang wird vorzugsweise für alle Speicherzellen eines Speicherzellenfeldes gleichzeitig durchgeführt, da die Daten lokal in einer jeweiligen nichtflüchtigen Speicherzelle zwischengespeichert werden, wodurch ein serieller Programmier- bzw. Lese-Zyklus zum Sichern und Rückschreiben der Daten über den Daten-Bus vermieden wird.clear is according to the invention one of vertical MOSFETs formed SRAM memory cell with nonvolatile memory cells, such as EEPROM, MRAM or PLED memory cells using a favorable layout and with a skillful Wiring combined in such a way that a functionally integrated Component obtained in its compactness with a conventional planar Six-transistor SRAM cell comparable, but with a permanent memory function features. Possible Areas of application are fast cache memories, microprocessors or digital signal processors (DSP). The combined memory cell can also be used in a mobile electronic device (eg mobile phone, Laptop, "personal digital assistant "(PDA)) be used. Such a device can be turned off and when switching on again in the same place as before Power off working without a time-consuming boot process is required. In other words, the memory cell according to the invention be operated in a low power mode (power-down mode). In such a power-down mode, all power loss components are (eg leakage currents) of the SRAM cell array. Also allows local saving data non-volatile Memory a quick change of operating states power-down and active mode because the data is not covered by the full memory hierarchy in a non-volatile Memory of a hard drive must be routed. This will be energy saved as global capacity (for example, bus lines) or external capacities (off-chip capacity) not must be reloaded. The programming and activation process is preferably for all memory cells a memory cell array performed simultaneously because the data is stored locally in a respective non-volatile Memory cell to be cached, creating a serial Programming or reading cycle for backing up and writing back the data via the Data bus is avoided.

Der Energiesparmodus kann auch dann zur Anwendung kommen, wenn gewisse Bereiche eines Speicherzellenfeldes in einem Betriebszustand nicht aktiv verwendet werden. Die Speicherfunktion wird in diesem Fall von dem nichtflüchtigen Speicheranteil erfüllt. Vorteilhafterweise können die SRAM-Transistoren mit sehr niedrigen Einsatzspannungen und Schwellenspannungen ausgeführt werden, was die Zugriffszeiten in dem aktiven Zustand beschleunigt. Verwendet man als nichtflüchtiges Speicherelement eine PLED-Speicherzelle, so können beispielsweise die Tunnelbarrieren (z. B. Dicke und Material) der PLED-Speicherzelle hinsichtlich Zugriffszeit und Speicherzeit an die Anforderungen des SRAM-Zellenfeldes flexibel angepasst werden. Beispielsweise kann eine dünne Barriere für einen schnellen Wechsel in den Energiesparmodus und für eine niedrige Programmier-Zeit eingestellt werden. Die gemäß dem Stand der Technik erforderliche Ansteuerung der nichtflüchtigen Speicherzelle mit hohen elektrischen Spannungen (teilweise über 10 V) ist erfindungsgemäß vermieden, da beispielsweise eine optimierte PLED-Zelle mit einer Spannung zwischen 1.5 V bis 3 V betrieben werden kann. Dies ist insbesondere hinsichtlich der Tatsache vorteilhaft, dass integrierte Schaltkreis-Komponenten empfindlich gegenüber einer hohen elektrischen Spannung sind und bei einer zu hohen elektrische Spannung zerstört werden können. Dadurch ist eine Kompatibilität mit CMOS-Prozessen und Logikschaltkreisen gegeben. Der Zeitpunkt zum Aktivieren des Energiesparmodus kann beispielsweise extern mittels einer Software-basierten Ansteuerung oder mittels eines Hardwareimplementierten Verfahrens erfolgen, und kann jeweils an die aktuellen Leistungserfordernisse des Systems bzw. an ein Anwenderprofil angepasst werden. Auch ist es möglich, dass der Energiesparmodus benutzerdefiniert von dem Benutzer aktiviert wird.Of the Energy saving mode can also be used if certain Areas of a memory cell array in an operating state not active be used. The memory function is in this case of the nonvolatile Storage share met. Advantageously, can the SRAM transistors with very low threshold voltages and threshold voltages, which accelerates the access times in the active state. used one as non-volatile Memory element, a PLED memory cell, such as the tunnel barriers (eg, thickness and material) of the PLED memory cell in terms of access time and storage time to the requirements of the SRAM cell array flexible be adjusted. For example, a thin barrier for a quick change to energy-saving mode and for a low programming time be set. The according to the state the technology required control of non-volatile Memory cell with high electrical voltages (in some cases over 10 V) is avoided according to the invention for example, an optimized PLED cell with a voltage between 1.5 V to 3 V can be operated. This is special in terms of the fact that integrated circuit components are advantageous sensitive to a high electrical voltage and at a high electrical Tension to be destroyed can. This is a compatibility given with CMOS processes and logic circuits. Point of time To activate the power saving mode, for example, externally using a software-based control or by means of a hardware-implemented Procedure, and can each comply with the current performance requirements of the system or adapted to a user profile. Also is it is possible that the energy-saving mode is user-activated by the user.

Wenn die erfindungsgemäße Schaltkreis-Anordnung in einem energiesparenden Niedrigenergiemodus betrieben wird, kann die Versorgungsspannung des SRAM-Zellenfeldes abgeschaltet werden, nachdem die gespeicherte Information zuvor lokal in die nichtflüchtigen Speicherzellen für die Dauer des Power-Down-Modus zwischengespeichert worden ist.If the circuit arrangement according to the invention is operated in a low-power, energy-saving mode the supply voltage of the SRAM cell array is switched off, after the stored information was previously stored locally in the non-volatile Memory cells for the Duration of power-down mode has been cached.

Es ist zu betonen, dass die Integrationsdichte des SRAM-Zellenfeldes aufgrund eines kompakten Layouts erhöht ist, wobei ein Flächenbedarf von 80.5 F2 (7 F × 11.5 F) aufgrund des Verwendens von Vertikal-Transistoren erreichbar ist. Die funktionale Erweiterung resultiert aus dem zusätzlichen nichtflüchtigen Speicherteil. Durch dieses neue funktional integrierte Bauelement werden die Vorteile einer Sechs-Transistor-SRAM-Zelle (geringe Programmier- und Lese-Spannungen, schnelle Zugriffszeiten) mit Vorteilen nichtflüchtiger Speicherzellen wie beispielsweise EPROM, PLED, MRAM, FRAM, etc. (lange Haltezeit auch ohne Versorgungsspannung) kombiniert werden.It should be emphasized that the integration density of the SRAM cell array is increased due to a compact layout, with an area requirement of 80.5 F 2 (7 F × 11.5 F) achievable due to the use of vertical transistors. The functional extension results from the additional non-volatile memory part. This new functionally integrated device has the advantages of a six-transistor SRAM cell (low programming and reading voltages, fast access times) with advantages of nonvolatile memory cells such as EPROM, PLED, MRAM, FRAM, etc. (long hold time even without Supply voltage) can be combined.

Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung mit den oben beschriebenen Merkmalen bereitgestellt. Gemäß dem Verfahren werden in die SRAM-Speicherzelle Informationen programmiert, gelesen oder gelöscht, oder es werden in die SRAM-Speicherzelle programmierte Informationen in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis zwischengespeichert, oder es wird die SRAM-Speicherzelle abgeschaltet, oder es wird in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis zwischengespeicherte Information in die SRAM-Speicherzelle zurückprogrammiert.Furthermore, a method for operating the circuit arrangement according to the invention with the features described above is provided according to the invention. According to the method, information is programmed, read or erased into the SRAM memory cell, or information programmed into the SRAM memory cell is latched in the latch circuit, or the SRAM memory cell is turned off, or it is latched in the latch circuit cached Informa programmed back into the SRAM memory cell.

Bevorzugte Weiterbildung der Schaltkreis-Anordnung der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.preferred Development of the circuit arrangement of the invention will become apparent from the dependent ones Claims.

Vorzugsweise weist mindestens eine der nichtflüchtigen Speicherzellen mindestens einen Vertikal-Transistor auf.Preferably has at least one of the nonvolatile memory cells at least a vertical transistor.

Gemäß einer solchen Architektur sind vorzugsweise alle Transistoren der Schaltkreis-Anordnung als Vertikal-Transistoren ausgebildet, so dass sich die oben beschriebenen Vorteile, die daraus resultieren, dass für die SRAM-Speicherzelle Vertikal-Transistoren verwendet werden, auch für die nichtflüchtigen Speicherzellen gelten.According to one Such architectures are preferably all transistors of the circuit arrangement as vertical transistors designed so that the advantages described above, resulting from it that result for the SRAM memory cell Vertical transistors are used, even for the nonvolatile Memory cells apply.

Vorzugsweise weist die SRAM-Speicherzelle sechs Transistoren auf.Preferably The SRAM memory cell has six transistors.

Zwar ist die Erfindung nicht auf eine SRAM-Speicherzelle mit sechs Transistoren beschränkt und ist beispielsweise auch auf eine SRAM-Speicherzelle mit vier Transistoren und zwei Widerständen anwendbar, allerdings ist es besonders vorteilhaft, die SRAM-Speicherzelle mit sechs Transistoren auszubilden, da sich in einem solchen Szenario ein besonders günstiges Layout der Schaltkreis-Anordnung ergibt.Though the invention is not limited to a six transistor SRAM memory cell limited and is also for example a SRAM memory cell with four Transistors and two resistors applicable, however, it is particularly advantageous, the SRAM memory cell train with six transistors, as in such a scenario a very cheap Layout of the circuit arrangement results.

Die Vertikal-Transistoren der Speicherzellen können auf einer rechteckigen, insbesondere quadratischen Grundfläche ausgebildet sein.The Vertical transistors of the memory cells may be on a rectangular, be designed in particular square base.

Zumindest ein Teil der Transistoren können Feldeffekt-Transistoren und/oder Bipolar-Transistoren sein.At least some of the transistors may be field effect transistors and / or Be bipolar transistors.

Vorzugsweise ist das erste elektrische Potential das elektrische Potential einer Versorgungsspannung (d. h. ein oberes Referenz-Potential) und das zweite elektrische Potential das Massepotential (d. h. ein unteres Referenz-Potential).Preferably the first electrical potential is the electrical potential of a Supply voltage (i.e., an upper reference potential) and the second electrical potential is the ground potential (i.e., a lower one) Reference potential).

Mindestens eine der nichtflüchtigen Speicherzellen der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung ist vorzugsweise eine PLED-Speicherzelle, eine EEPROM-Speicherzelle, eine MRAM-Speicherzelle oder eine FRAM-Speicherzelle.At least one of the non-volatile Memory cells of the circuit arrangement according to the invention is preferably a PLED memory cell, an EEPROM memory cell, an MRAM memory cell or an FRAM memory cell.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass das erfindungsgemäße Konzept auf ganz unterschiedliche nichtflüchtige Speicherzellen anwendbar und erweiterbar ist, so dass die Aufzählung nichtflüchtiger Speicherzellen hier nur beispielhaft und nicht abschließend ist. In der Figurenbeschreibung werden praktische Realisierungen des erfindungsgemäßen Konzepts exemplarisch für einige der genannten Typen von nichtflüchtigen Speicherzellen beschrieben.It is an advantage of the invention that the inventive concept applicable to very different non-volatile memory cells and expandable, allowing the enumeration of nonvolatile memory cells Here is only an example and not exhaustive. In the description of the figure become practical implementations of the inventive concept exemplary for some of the mentioned types of nonvolatile memory cells are described.

Im Weiteren werden Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung beschrieben. Ausgestaltungen der Schaltkreis-Anordnung gelten auch für das Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung.in the Further embodiments of the method according to the invention for operating the circuit arrangement according to the invention. Embodiments of the circuit arrangement also apply to the method for operating the circuit arrangement according to the invention.

Gemäß dem Verfahren kann in die SRAM-Speicherzelle programmierte Information in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis zwischengespeichert werden, indem ein erstes elektrisches Potential, das auf dem einen der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dauerhaft in einen ersten physikalischen Zustand gebracht wird, bzw. indem ein zweites elektrisches Potential, das auf dem anderen der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten anderen nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dadurch dauerhaft in einen zweiten physikalischen Zustand gebracht wird.According to the procedure can in the SRAM memory cell programmed information in the Caching circuit to be cached by a first electrical potential on one of the memory nodes is located, so the coupled non-volatile Memory cell is provided that this non-volatile memory cell permanently brought into a first physical state, or by placing a second electrical potential on the other the memory node is located, so the coupled therewith other non-volatiles Memory cell is provided that this non-volatile memory cell permanently brought into a second physical state becomes.

Die in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis gespeicherte Information kann in den SRAM-Speicher zurückprogrammiert werden, indem unter Verwendung des physikalischen Zustands der ersten nichtflüchtigen Speicherzelle der erste Speicher-Knoten auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem der erste Speicher-Knoten vor dem Zwischenspeichern der in dem SRAM-Speicher programmierten Informationen in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis befindlich war. Ferner kann unter Verwendung des physikalischen Zustandes der zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle der zweite Speicher-Knoten auf das elektrische Potential gebracht werden, auf dem der zweite Speicher-Knoten vor dem Zwischenspeichern der in dem SRAM-Speicher programmierten Information in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis befindlich war.The information stored in the latch circuit programmed back into the SRAM memory by using the physical state of the first nonvolatile Memory cell of the first memory node is brought to the electric potential on which the first memory node before caching the ones programmed in the SRAM memory Information was located in the cache circuit. Further, using the physical state of the second nonvolatile Memory cell of the second memory node to the electrical potential placed on the second memory node before caching programmed in the SRAM memory Information was located in the latch circuit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the figures and will be discussed below explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Schaltkreis-Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a circuit arrangement according to a first embodiment of the invention,

2A einen Schaltplan einer Schaltkreis-Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2A a circuit diagram of a circuit arrangement according to the first embodiment of the invention,

2B eine perspektivische schematische Ansicht einer Realisierung der in 2A gezeigten Schaltkreis-Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 B a perspective schematic view of a realization of in 2A shown circuit arrangement according to the first embodiment of the invention,

2C eine schematische Layout-Draufsicht der in 2B gezeigten perspektivischen Ansicht der Schaltkreis-Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2C a schematic layout plan view of in 2 B shown perspective view of the circuit arrangement according to the first embodiment of the invention,

3A ein Schaltplan einer Schaltkreis-Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3A a circuit diagram of a circuit arrangement according to a second embodiment of the invention,

3B bis 3F schematische perspektivische Ansichten von Schichtenfolgen zu unterschiedlichen Zeitpunkten während eines Verfahrens zum Herstellen einer Schaltkreis-Anordnung, 3B to 3F schematic perspective views of layer sequences at different times during a method for producing a circuit arrangement,

3G eine perspektivische schematische Ansicht einer Realisierung der in 3A gezeigten Schaltkreis-Anordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, hergestellt gemäß dem in 3B bis 3F gezeigten Herstellungsverfahren, 3G a perspective schematic view of a realization of in 3A shown circuit arrangement according to the second embodiment of the invention, prepared according to the in 3B to 3F shown manufacturing method,

3H eine schematische Layout-Draufsicht der in 3G gezeigten perspektivischen Ansicht der Schaltkreis-Anordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3H a schematic layout plan view of in 3G shown perspective view of the circuit arrangement according to the second embodiment of the invention,

4 einen Schaltplan einer Schaltkreis-Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 a circuit diagram of a circuit arrangement according to a third embodiment of the invention.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf 1 eine Schaltkreis-Anordnung 100 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.In the following, reference is made to 1 a circuit arrangement 100 according to a first preferred embodiment of the invention.

Die Schaltkreis-Anordnung 100 weist eine SRAM-Speicherzelle 101 auf mit Vertikal-Transistoren, mit einem ersten Speicher-Knoten 102 (in 1 mit ”Q” bezeichnet), an den ein Signal anlegbar ist, und mit einem zweiten Speicher-Knoten 103 (der in 1 mit ”Q” bezeichnet ist), an dem das dazu inverse Signal anlegbar ist. Wie beispielsweise bezugnehmend auf 2A detailliert beschrieben, sind die Speicherknoten 102, 103 in geeigneter Weise mit den Vertikal-Transistoren der SRAM-Speicherzelle gekoppelt. Ferner weist die Schaltkreis-Anordnung 100 einen Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 auf mit einer ersten nichtflüchtigen Speicherzelle 105, die mit dem ersten Speicher-Knoten 102 gekoppelt ist, und mit einer zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle 106, die mit dem zweiten Speicher-Knoten 103 gekoppelt ist. Die Schaltkreis-Anordnung 100 ist derart eingerichtet, dass in einem ersten Betriebszustand das elektrisches Potential VDD 107 einer Versorgungsspannung, auf dem einer der Speicher-Knoten 102 oder 103 befindlich ist, derart der damit gekoppelten nichtflüchtigen Speicherzelle 105 oder 106 bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle 105 oder 106 dadurch dauerhaft in einen ersten physikalischen Ladungszustand gebracht wird. Ferner ist die Schaltkreis-Anordnung 100 derart eingerichtet, dass in dem ersten Betriebszustand das elektrische Massepotential VSS 108, auf dem der andere der Speicher-Knoten 102 oder 103 befindlich ist, derart der damit gekoppelten anderen nichtflüchtigen Speicherzelle 105 oder 106 bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle 105 oder 106 dadurch dauerhaft in einen zweiten physikalischen Ladungszustand gebracht wird. Ferner ist die Schaltkreis-Anordnung 100 derart eingerichtet, dass in einem zweiten Betriebszustand unter Verwendung des physikalischen Ladungszustandes der ersten nichtflüchtigen Speicherzelle 105 der erste Speicher-Knoten 102 auf das elektrische Potential (VDD oder VSS) gebracht wird, auf dem dieser in dem ersten Betriebszustand befindlich war, und dass in dem zweiten Betriebszustand unter Verwendung des physikalischen Ladungszustandes der zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle 106 der zweite Speicher-Knoten 103 auf das elektrische Potential (VDD oder VSS) gebracht wird, auf dem dieser in dem ersten Betriebszustand befindlich war.The circuit arrangement 100 has an SRAM memory cell 101 on with vertical transistors, with a first memory node 102 (in 1 labeled "Q") to which a signal can be applied and to a second memory node 103 (the in 1 is denoted by "Q"), to which the inverse signal can be applied. For example, referring to 2A described in detail, are the storage nodes 102 . 103 suitably coupled to the vertical transistors of the SRAM memory cell. Furthermore, the circuit arrangement 100 a latch circuit 104 on with a first non-volatile memory cell 105 that with the first memory node 102 coupled to a second non-volatile memory cell 106 that connected to the second memory node 103 is coupled. The circuit arrangement 100 is arranged such that in a first operating state, the electrical potential V DD 107 a supply voltage on which one of the memory nodes 102 or 103 is located, so the nonvolatile memory cell coupled thereto 105 or 106 is provided that this non-volatile memory cell 105 or 106 thereby permanently brought into a first physical state of charge. Furthermore, the circuit arrangement 100 set up such that in the first operating state, the electrical ground potential V SS 108 on which the other is the storage node 102 or 103 is located, such as the other non-volatile memory cell coupled thereto 105 or 106 is provided that this non-volatile memory cell 105 or 106 thereby permanently brought into a second physical state of charge. Furthermore, the circuit arrangement 100 arranged such that in a second operating state using the physical state of charge of the first non-volatile memory cell 105 the first storage node 102 is brought to the electrical potential (V DD or V SS ) on which it was in the first operating state, and that in the second operating state using the physical state of charge of the second non-volatile memory cell 106 the second memory node 103 is brought to the electrical potential (V DD or V SS ) on which it was in the first operating state.

Mit anderen Worten kann eine auf dem ersten Speicher-Knoten 102 gespeicherte Information, die als komplementäre Information auf dem zweiten Speicher-Knoten 103 redundant gespeichert ist, von der SRAM-Speicherzelle 101 auf die erste bzw. die zweite nichtflüchtige Speicherzelle 105, 106 des Zwischenspeicher-Schaltkreises 104 zwischengespeichert werden, beispielsweise um eine Versorgungsspannungsquelle der SRAM-Speicherzelle 101 abzuschalten, ohne dass die in der Schaltkreis-Anordnung 100 gespeicherte Information verloren geht. Diese Funktionalität wird von der nichtflüchtigen Speicherzelle 105 bzw. 106 erfüllt, welche die Eigenschaft aufweist, eine gespeicherte Information auch bei einer abgeschalteten Versorgungsspannung beizubehalten.In other words, one on the first memory node 102 stored information, which as complementary information on the second memory node 103 is stored redundantly from the SRAM memory cell 101 on the first and the second non-volatile memory cell 105 . 106 of the latch circuit 104 be buffered, for example, a supply voltage source of the SRAM memory cell 101 shut off without affecting the circuit arrangement 100 stored information is lost. This functionality is provided by the nonvolatile memory cell 105 respectively. 106 fulfilled, which has the property of maintaining a stored information even when a power supply is turned off.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf 2A bis 2C eine Schaltkreis-Anordnung 200 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Diejenigen Komponenten der Schaltkreis-Anordnung 200, die in der 1 gezeigten Schaltkreis-Anordnung 100 ein entsprechendes Element aufweisen, sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.In the following, reference is made to 2A to 2C a circuit arrangement 200 according to the first preferred embodiment of the invention described in detail. Those components of the circuit arrangement 200 in the 1 shown circuit arrangement 100 have a corresponding element, are provided with the same reference numerals.

Die erste und die zweite nichtflüchtige Speicherzelle 105, 106 sind jeweils als PLED-Speicherzelle ausgebildet. Das zweite elektrische Potential ist das Massepotential VSS 108. Das erste elektrische Potential ist das Potential VDD 107 der Versorgungsspannungsquelle.The first and second nonvolatile memory cells 105 . 106 are each formed as a PLED memory cell. The second electrical potential is the ground potential V SS 108 , The first electrical potential is the potential V DD 107 the supply voltage source.

Wie in 2A gezeigt, weist die SRAM-Speicherzelle 101 sechs Vertikal-Transistoren auf, nämlich einen als p-MOS-Transistor ausgebildeten ersten Flip-Flop-Transistor 201, einen als p-MOS-Transistor ausgebildeten zweiten Flip-Flop-Transistor 202, einen als n-MOS-Transistor ausgebildeten dritten Flip-Flop-Transistor 203, einen als n-MOS-Transistor ausgebildeten vierten Flip-Flop-Transistor 204, einen als n-MOS-Transistor ausgebildeten ersten Schalt-Transistor 205 und einen als n-MOS-Transistor ausgebildeten zweiten Schalt-Transistor 206. Die Vertikal-Transistoren der Schaltkreis-Anordnung 200 werden gemäß einem aus der Stand der Technik bekanntem Verfahren zum Herstellen von Vertikal-Transistoren, wie es in [10] beschrieben ist, hergestellt.As in 2A shows the SRAM memory cell 101 six vertical transistors, namely designed as a p-MOS transistor first flip-flop transistor 201 a second p-MOS transistor Flip-flop transistor 202 , a third flip-flop transistor designed as an n-MOS transistor 203 , a fourth flip-flop transistor formed as an n-MOS transistor 204 , a first switching transistor formed as an n-MOS transistor 205 and a second switching transistor formed as an n-type MOS transistor 206 , The vertical transistors of the circuit arrangement 200 are fabricated according to a method known in the art for fabricating vertical transistors as described in [10].

Der Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 weist eine als PLED-Speicherzelle ausgebildete erste nichtflüchtige Speicherzelle 105 und eine auch als PLED-Speicherzelle ausgebildete zweite nichtflüchtige Speicherzelle 106 auf. Die erste nichtflüchtige Speicherzelle 105 weist einen ersten PLED-Speicherzellen-Transistor 208 und eine erste PLED-Schichtenfolge 209 auf, die mittels einer ersten Seiten-Elektrode 210 ansteuerbar ist. Analog weist die als PLED-Zelle ausgestaltete zweite nichtflüchtige Speicherzelle 106 einen zweiten PLED-Speicherzellen-Transistor 211, eine zweite PLED-Schichtenfolge 212 und eine zweite Seiten-Elektrode 213 auf, mittels der die zweite PLED-Schichtenfolge 212 ansteuerbar ist. Ferner weist der Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 einen ersten Steuer-Transistor 214 und einen zweiten Steuer-Transistor 215 auf. Ferner hat der Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 eine Spannungsquelle zum Bereitstellen einer ersten Steuer-Spannung 216, eine Spannungsquelle zum Bereitstellen einer zweiten Steuer-Spannung 217 und eine Spannungsquelle zum Bereitstellen einer dritten Steuer-Spannung 218. Die SRAM-Speicherzelle 101 weist eine erste Bit-Leitung 219 und eine zweite Bit-Leitung 220 auf sowie eine Wort-Leitung 221.The cache circuit 104 has a first non-volatile memory cell designed as a PLED memory cell 105 and a second non-volatile memory cell, also designed as a PLED memory cell 106 on. The first nonvolatile memory cell 105 includes a first PLED memory cell transistor 208 and a first PLED layer sequence 209 on, by means of a first side electrode 210 is controllable. Analogously, the configured as a PLED cell second non-volatile memory cell 106 a second PLED memory cell transistor 211 , a second PLED layer sequence 212 and a second side electrode 213 on, by means of the second PLED layer sequence 212 is controllable. Furthermore, the latch circuit 104 a first control transistor 214 and a second control transistor 215 on. Furthermore, the latch circuit has 104 a voltage source for providing a first control voltage 216 a voltage source for providing a second control voltage 217 and a voltage source for providing a third control voltage 218 , The SRAM memory cell 101 has a first bit line 219 and a second bit line 220 on as well as a word line 221 ,

Die erste Bit-Leitung 219 ist mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 205a des ersten Schalt-Transistors 205 gekoppelt, dessen Gate-Anschluss mit der Wort-Leitung 221 gekoppelt ist. Ferner ist der zweite Source-/Drain-Anschluss 205b des ersten Schalt-Transistors 205 mit dem ersten Speicher-Knoten 102 gekoppelt, der ferner mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 201a des ersten Flip-Flop-Transistors 201 gekoppelt ist. An den zweiten Source-/Drain-Anschluss 201b des ersten Flip-Flop-Transistors 201 ist das elektrische Potential VDD 107 der Versorgungsspannungsquelle angelegt. Ferner ist der erste Speicher-Knoten 102 mit dem Gate-Anschluss des zweiten Flip-Flop-Transistors 202 gekoppelt, dessen erster Source-/Drain-Anschluss 202a mit dem zweiten Speicher-Knoten 103 gekoppelt ist. Ferner ist der zweite Speicher-Knoten 103 mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 206b des zweiten Schalt-Transistors 206 gekoppelt, dessen erster Source-/Drain-Anschluss 206a mit der zweiten Bit-Leitung 220 gekoppelt ist. Der Gate-Anschluss 230 des zweiten Schalt-Transistors 206 ist mit der Wort-Leitung 221 gekoppelt. Ferner ist der zweite Source-/Drain-Anschluss 202b des zweiten Flip-Flop-Transistors 202 mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 201b des ersten Flip-Flop-Transistors 201 gekoppelt. Der Gate-Anschluss des ersten Flip-Flop-Transistors 201 ist mit dem zweiten Speicher-Knoten 103 gekoppelt. Ferner ist der erste Speicher-Knoten 102 mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 203a des dritten Flip-Flop-Transistors 203 gekoppelt. An den zweiten Source-/Drain-Anschluss 203b des dritten Flip-Flop-Transistors 203 ist das elektrische Massepotential VSS 108 angelegt, das auch an den zweiten Source-/Drain-Anschluss 204b des vierten Flip-Flop-Transistors 204 angelegt ist. Der erste Source-/Drain-Anschluss 204a des vierten Flip-Flop-Transistors 204 ist mit dem zweiten Speicher-Knoten 103 gekoppelt. Die Gate-Anschlüsse des ersten Flip-Flop-Transistors 201 und des dritten Flip-Flop-Transistors 203 sind mit einem ersten Hilfs-Knoten 222 gekoppelt, und die Gate-Anschlüsse des zweiten Flip-Flop-Transistors 202 und des vierten Flip-Flop-Transistors 204 sind mit einem zweiten Hilfs-Knoten 223 gekoppelt.The first bit line 219 is with the first source / drain connection 205a of the first switching transistor 205 coupled, whose gate terminal is connected to the word line 221 is coupled. Further, the second source / drain terminal is 205b of the first switching transistor 205 with the first storage node 102 further coupled to the first source / drain terminal 201 of the first flip-flop transistor 201 is coupled. To the second source / drain connection 201b of the first flip-flop transistor 201 is the electric potential V DD 107 the supply voltage source applied. Further, the first memory node 102 to the gate terminal of the second flip-flop transistor 202 coupled, whose first source / drain terminal 202a with the second memory node 103 is coupled. Further, the second memory node 103 with the second source / drain terminal 206b of the second switching transistor 206 coupled, whose first source / drain terminal 206a with the second bit line 220 is coupled. The gate connection 230 of the second switching transistor 206 is with the word pipe 221 coupled. Further, the second source / drain terminal is 202b of the second flip-flop transistor 202 with the second source / drain terminal 201b of the first flip-flop transistor 201 coupled. The gate terminal of the first flip-flop transistor 201 is with the second storage node 103 coupled. Further, the first memory node 102 with the first source / drain connection 203a of the third flip-flop transistor 203 coupled. To the second source / drain connection 203b of the third flip-flop transistor 203 is the electrical ground potential V SS 108 This is also applied to the second source / drain connection 204b the fourth flip-flop transistor 204 is created. The first source / drain connection 204a the fourth flip-flop transistor 204 is with the second storage node 103 coupled. The gate terminals of the first flip-flop transistor 201 and the third flip-flop transistor 203 are with a first auxiliary node 222 coupled, and the gate terminals of the second flip-flop transistor 202 and the fourth flip-flop transistor 204 are with a second auxiliary node 223 coupled.

Über die ersten und zweiten Hilfs-Knoten 222, 223 ist die SRAM-Speicherzelle 101 mit dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 gekoppelt.About the first and second auxiliary nodes 222 . 223 is the SRAM memory cell 101 with the latch circuit 104 coupled.

Der erste Hilfs-Knoten 222 ist mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 215a des zweiten Steuer-Transistors 215 gekoppelt, und der zweite Source-/Drain-Anschluss 215b des zweiten Steuer-Transistors 215 ist mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 211a des zweiten PLED-Speicherzellen-Transistors 211 gekoppelt. Der zweite Source-/Drain-Anschluss 211b des zweiten PLED-Speicherzellen-Transistors 211 ist mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 208b des ersten PLED-Speicherzellen-Transistors 208 gekoppelt. An die zweiten Source-/Drain Anschlüsse 208b, 211b des ersten und zweiten PLED-Speicherzellen-Transistors 208, 211 ist das elektrische Potential VACT der dritten Steuer-Spannung 218 angelegt. An den Gate-Anschluss des zweiten Steuer-Transistors 215 und des ersten Steuer-Transistors 214 ist das elektrische Potential der ersten Steuer-Spannung 216 VREW angelegt. Der Gate-Anschluss des zweiten PLED-Speicherzellen-Transistors 211 ist mit einem Endabschnitt der zweiten PLED-Schichtenfolge 212 gekoppelt, an die seitlich die zweite Seiten-Elektrode 213 angelegt ist, die auf dem elektrischen Potential der zweiten Steuer-Spannung 217 VPRO befindlich ist. Der andere Endabschnitt der zweiten PLED-Schichtenfolge 212 ist mit dem ersten Hilfs-Knoten 222 gekoppelt. Ferner ist das elektrische Potential der zweiten Steuer-Spannung 217 VPRO auch an die erste Seiten-Elektrode 210 der ersten nichtflüchtigen Speicherzelle 105 angelegt, und der eine Endabschnitt der ersten PLED-Schichtenfolge 209 ist mit dem zweiten Hilfs-Knoten 223 gekoppelt. Der andere Endabschnitt der ersten PLED-Schichtenfolge 209 ist mit dem Gate-Bereich des ersten PLED-Speicherzellen-Transistors 208 gekoppelt, dessen erster Source-/Drain-Anschluss 208a mit dem zweiten Source-/Drain- Anschluss 214b des ersten Steuer-Transistors 214 gekoppelt ist. Der erste Source-/Drain-Anschluss 214a des ersten Steuer-Transistors 214 ist mit dem zweiten elektrischen Hilfs-Knoten 223 gekoppelt.The first auxiliary node 222 is with the first source / drain connection 215a of the second control transistor 215 coupled, and the second source / drain terminal 215b of the second control transistor 215 is with the first source / drain connection 211 of the second PLED memory cell transistor 211 coupled. The second source / drain connection 211b of the second PLED memory cell transistor 211 is with the second source / drain terminal 208b of the first PLED memory cell transistor 208 coupled. To the second source / drain connections 208b . 211b the first and second PLED memory cell transistor 208 . 211 is the electric potential V ACT of the third control voltage 218 created. To the gate terminal of the second control transistor 215 and the first control transistor 214 is the electrical potential of the first control voltage 216 V REW created. The gate terminal of the second PLED memory cell transistor 211 is with an end portion of the second PLED layer sequence 212 coupled to the side of the second side electrode 213 is applied, which is at the electrical potential of the second control voltage 217 V PRO is located. The other end portion of the second PLED layer sequence 212 is with the first auxiliary node 222 coupled. Further, the electric potential of the second control voltage 217 V PRO also to the first side electrode 210 the first nonvolatile memory cell 105 created, and the one end portion of the first PLED layer sequence 209 is with the second Auxiliary node 223 coupled. The other end portion of the first PLED layer sequence 209 is connected to the gate region of the first PLED memory cell transistor 208 coupled, whose first source / drain terminal 208a with the second source / drain connection 214b of the first control transistor 214 is coupled. The first source / drain connection 214a of the first control transistor 214 is with the second electrical auxiliary node 223 coupled.

Im Weiteren wird die Funktionalität der Schaltkreis-Anordnung 200 als ”nichtflüchtige SRAM-Speicherzelle” beschrieben. Dies erfolgt anhand der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben der Schaltkreis-Anordnung 200.Below is the functionality of the circuit arrangement 200 described as a "non-volatile SRAM memory cell". This is done on the basis of the description of the method according to the invention for operating the circuit arrangement 200 ,

Gemäß dem Verfahren wird entweder in die SRAM-Speicherzelle 101 Information programmiert, gelesen oder gelöscht, oder es wird in die SRAM-Speicherzelle 101 programmierte Information in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 zwischengespeichert, oder es wird die SRAM-Speicherzelle 101 abgeschaltet, oder es wird in den Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 zwischengespeicherte Information in die SRAM-Speicherzelle 104 zurückprogrammiert.According to the method, either in the SRAM memory cell 101 Information is programmed, read or erased, or it gets into the SRAM memory cell 101 programmed information in the latch circuit 104 cached, or it becomes the SRAM memory cell 101 shut down, or it will be in the cache circuit 104 cached information in the SRAM memory cell 104 reprogrammed.

Zunächst wird beschrieben, wie in die SRAM-Speicherzelle 101 Information programmiert, gelesen oder gelöscht wird. Gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird für diesen Betriebsmodus das elektrische Potential der ersten Steuer-Spannung 216 VREW und das Potential der zweiten Steuer-Spannung 217 VPRO auf das elektrische Massepotential gesetzt. Dann sind sowohl der erste Steuer-Transistor 214 als auch der zweite Steuer-Transistor 215 als auch der erste PLED-Speicherzellen-Transistor 208 als auch der zweite PLED-Speicherzellen-Transistor 211 nichtleitend, so dass die SRAM-Speicherzelle 101 von dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 elektrisch entkoppelt ist.First, how will it be described in the SRAM memory cell 101 Information is programmed, read or deleted. According to the described embodiment, the electrical potential of the first control voltage for this operating mode 216 V REW and the potential of the second control voltage 217 V PRO set to the electrical ground potential. Then both are the first control transistor 214 as well as the second control transistor 215 as well as the first PLED memory cell transistor 208 as well as the second PLED memory cell transistor 211 non-conductive, leaving the SRAM memory cell 101 from the latch circuit 104 is electrically decoupled.

In diesem Betriebszustand kann in den ersten Speicher-Knoten 102 bzw. in den zweiten Speicher-Knoten 103 Information eingeschrieben werden. Dazu wird eine derartige elektrische Spannung an die Wort-Leitung 221 angelegt, dass der erste Schalt-Transistor 205 und der zweite Schalt-Transistor 206 leitend werden. Ferner wird an die erste Bit-Leitung 219 und an die zweite Bit-Leitung 220 ein derartiges elektrisches Signal angelegt, dass der erste Speicher-Knoten 102 bzw. der zweite Speicher-Knoten 103 auf ein gewünschtes elektrisches Potential gebracht wird. Bei dem Betrieb einer Sechs-Transistor-SRAM-Speicherzelle wird, wie in 2A gezeigt, häufig auf dem ersten Speicher-Knoten 102 eine vorgegebene Information gespeichert, und es wird auf dem zweiten Speicher-Knoten 103 eine dazu komplementäre Information gespeichert. Obwohl es nicht zwingend erforderlich ist, dass eine zu speichernde Information direkt und zusätzlich komplementär, also redundant, gespeichert wird, wird dies in der Praxis häufig so durchgeführt, um eine besonders hohe Verlässlichkeit der gespeicherten Information zu erreichen und um eine erhöhte Fehlerrobustheit der SRAM-Speicherzelle zu gewährleisten. Wird beispielsweise der erste Speicher-Knoten 102 auf ein ”hohes” elektrisches Potential gebracht, so liegt dieses elektrische Potential an den Gate-Anschlüssen des zweiten Flip-Flop-Transistors 202 und des vierten Flip-Flop-Transistors 204. Da der zweite Flip-Flop-Transistor 202 ein p-MOS-Transistor ist, ist in diesem Betriebszustand der zweite Flip-Flop-Transistor 202 nichtleitend, wohingegen der als n-MOS-Transistor ausgebildete vierte Flip-Flop-Transistor 204 leitend ist. Simultan ist der zweite elektrische Speicher-Knoten 103 auf ein ”niedriges” elektrisches Potential (d. h. niedriger als das ”hohe” elektrische Potential”) gebracht, so dass der mit dem zweiten Speicher-Knoten 103 gekoppelte Gate-Anschluss des ersten Flip-Flop-Transistor 201, der als p-MOS-Transistor ausgebildet ist, elektrisch leitend ist, wohingegen der mit dem zweiten Speicher-Knoten 103 gekoppelte Gate-Anschluss des dritten Flip-Flop-Transistor 203, der als n-MOS-Transistor ausgebildet ist, sperrt. Aufgrund der beschriebenen Leitfähigkeitszustände der ersten bis vierten Flip-Flop-Transistoren 201 bis 204 ist der erste Speicher-Knoten 102 über den ersten Flip-Flop-Transistor 201 mit dem elektrischen Potential VDD 107 der Versorgungsspannungsquelle gekoppelt, wohingegen an den zweiten Speicher-Knoten 103 über den leitenden vierten Flip-Flop-Transistor 204 das elektrische Massepotential VSS 108 angelegt ist. Wird das elektrische Potential an der Wort-Leitung 221 abgeschaltet, so dass die ersten und zweiten Schalt-Transistoren 205, 206 elektrisch nichtleitend werden, so ist die eingeprägte Information dauerhaft in dem ersten Speicher-Knoten 102 und als Komplementär-Information in dem zweiten Speicher-Knoten 103 gespeichert.In this operating state, in the first memory node 102 or in the second memory node 103 Information will be inscribed. For this purpose, such an electrical voltage to the word line 221 created that the first switching transistor 205 and the second switching transistor 206 become conductive. Further, to the first bit line 219 and to the second bit line 220 such an electrical signal is applied to the first memory node 102 or the second memory node 103 is brought to a desired electrical potential. In the operation of a six-transistor SRAM memory cell, as in 2A shown frequently on the first store node 102 a given information is stored, and it is stored on the second memory node 103 a complementary information stored. Although it is not absolutely necessary for information to be stored to be stored directly and additionally as complementary, that is to say redundantly, in practice this is frequently carried out in such a way as to achieve a particularly high reliability of the stored information and to increase the error robustness of the SRAM. To ensure memory cell. For example, becomes the first storage node 102 brought to a "high" electrical potential, so this electrical potential is located at the gate terminals of the second flip-flop transistor 202 and the fourth flip-flop transistor 204 , As the second flip-flop transistor 202 a p-MOS transistor is, in this operating state, the second flip-flop transistor 202 non-conductive, whereas formed as n-MOS transistor fourth flip-flop transistor 204 is conductive. Simultaneously, the second electrical storage node 103 brought to a "low" electrical potential (ie lower than the "high" electrical potential "), so that the one with the second memory node 103 coupled gate terminal of the first flip-flop transistor 201 , which is formed as a p-MOS transistor, is electrically conductive, whereas that with the second memory node 103 coupled gate terminal of the third flip-flop transistor 203 , which is formed as n-MOS transistor blocks. Due to the described conductivity states of the first to fourth flip-flop transistors 201 to 204 is the first storage node 102 via the first flip-flop transistor 201 with the electrical potential V DD 107 the supply voltage source coupled, whereas to the second memory node 103 via the conductive fourth flip-flop transistor 204 the electrical ground potential V SS 108 is created. Is the electrical potential at the word line 221 shut off, leaving the first and second switching transistors 205 . 206 electrically non-conductive, so the impressed information is permanently in the first memory node 102 and as complementary information in the second memory node 103 saved.

Um diese Information auszulesen, wird an die Wort-Leitung 221 ein derartiges elektrisches Signal angelegt, dass dadurch der erste und der zweite Schalt-Transistor 205, 206 leitend werden. Dadurch fließt von dem ersten Speicher-Knoten 102 in die erste Bit-Leitung 219 ein solcher elektrischer Strom, der für den Ladungszustand und für die gespeicherte Information des ersten Speicher-Knotens 102 charakteristisch ist. Analog fließt von dem zweiten Speicher-Knoten 103 über den zweiten Schalt-Transistor 206 in die zweite Bit-Leitung 220 ein solcher elektrischer Strom, der für die in dem zweiten Speicher-Knoten 103 gespeicherte Information charakteristisch ist.To read this information is to the word line 221 applied such an electrical signal that thereby the first and the second switching transistor 205 . 206 become conductive. This will flow from the first storage node 102 in the first bit line 219 such an electric current, for the state of charge and for the stored information of the first memory node 102 is characteristic. Analog flows from the second memory node 103 via the second switching transistor 206 in the second bit line 220 such an electrical current for the in the second memory node 103 stored information is characteristic.

Allerdings geht die in dem ersten und zweiten Speicher-Knoten 102, 103 gespeicherte Information verloren, wenn die elektrische Versorgungsspannung VDD 107 abgeschaltet wird. Vor einem Verlorengehen der Information ist, wie im Weiteren beschrieben wird, die Schaltkreis-Anordnung 200 geschützt.However, that goes in the first and second memory nodes 102 . 103 stored information is lost when the electrical supply voltage V DD 107 is switched off. Before the information is lost, as will be described later, the circuit arrangement 200 protected.

Vor dem Abschalten der Versorgungsspannung 107 kann die in der SRAM-Speicherzelle 101 programmierte Information in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 zwischengespeichert werden.Before switching off the supply voltage 107 can be in the SRAM memory cell 101 programmed information in the latch circuit 104 be cached.

Dies erfolgt erfindungsgemäß, indem in die SRAM-Speicherzelle 101 programmierte Information in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 zwischengespeichert wird, indem ein erstes elektrisches Potential, auf dem der erste Speicher-Knoten 102 befindlich ist, derart der damit gekoppelten nichtflüchtigen Speicherzelle 105 bereitgestellt wird, dass die erste nichtflüchtige Speicherzelle 105 dadurch dauerhaft in einen ersten Ladungszustand gebracht wird. Darüber hinaus wird die in die SRAM-Speicherzelle 101 programmierte Information in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 zwischengespeichert, indem ein zweites elektrisches Potential, auf dem der zweite Speicher-Knoten 103 befindlich ist, derart der damit gekoppelten zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle 106 bereitgestellt wird, dass die zweite nichtflüchtige Speicherzelle 106 dadurch dauerhaft in einen zweiten Ladungszustand gebracht wird.This is done according to the invention by in the SRAM memory cell 101 programmed information in the latch circuit 104 is latched by a first electrical potential on which the first memory node 102 is located, so the nonvolatile memory cell coupled thereto 105 is provided that the first non-volatile memory cell 105 is permanently brought into a first state of charge. In addition, the SRAM memory cell 101 programmed information in the latch circuit 104 cached by a second electrical potential on which the second memory node 103 is located, so coupled to the second non-volatile memory cell 106 is provided that the second non-volatile memory cell 106 thereby permanently brought into a second state of charge.

In dieser Datensicherungsphase wird die SRAM-Speicherzelle 101 nicht mehr mit Information beschrieben, das heißt, dass an die Wort-Leitung 221 kein elektrisches Signal angelegt ist. In diesem Betriebszustand ist das Potential VREW der ersten Steuer-Spannung 216 weiterhin auf einen logischen Wert ”0”, wohingegen das elektrische Potential VPRO der zweiten Steuer-Spannung 217 auf einen logischen Wert ”1” gebracht wird. Dadurch werden die erste Seiten-Gate-Elektrode 210 und die zweite Seiten-Gate-Elektrode 213 auf ein derartiges elektrisches Potential gebracht, dass die erste PLED-Schichtenfolge 209 und die zweite PLED-Schichtenfolge 212 einen Stromfluss in gemäß 2A horizontaler Richtung erlauben, so dass die in dem ersten Speicher-Knoten 102 gespeicherte Information bzw. Ladung durch die erste PLED-Schichtenfolge 209 auf einen ersten Zwischenspeicher-Knoten 224 fließt, der mit Gate-Anschluss des ersten PLED-Speicherzellen-Transistors 208 gekoppelt ist. Analog fließt die auf dem zweiten Speicher-Knoten 103 gespeicherte Information durch die elektrisch leitfähige zweite PLED-Schichtenfolge 212 auf einen zweiten Zwischenspeicher-Knoten 225, der mit dem Gate-Anschluss des zweiten PLED-Speicherzellen-Transistors 211 gekoppelt ist. Eine Rückkopplung ist währenddessen unterbrochen, da das elektrische Potential VREW der ersten Steuer-Spannung 216 auf einem logischen Wert ”0” ist. In diesem Betriebszustand ist ferner das elektrische Potential VACT der dritten Steuer-Spannung 218 auf einem logischen Wert ”0”.In this backup phase, the SRAM memory cell 101 no longer described with information, that is, to the word line 221 no electrical signal is applied. In this operating state, the potential V REW is the first control voltage 216 continue to a logical value "0", whereas the electrical potential V PRO of the second control voltage 217 is brought to a logical value "1". This will be the first side gate electrode 210 and the second side gate electrode 213 brought to such an electrical potential that the first PLED layer sequence 209 and the second PLED layer sequence 212 a current flow in accordance with 2A allow horizontal direction, so that in the first memory node 102 stored information or charge through the first PLED layer sequence 209 to a first cache node 224 flows, the gate terminal of the first PLED memory cell transistor 208 is coupled. Analogously, the flows on the second memory node 103 stored information through the electrically conductive second PLED layer sequence 212 to a second cache node 225 connected to the gate terminal of the second PLED memory cell transistor 211 is coupled. Meanwhile, feedback is interrupted because the electrical potential V REW of the first control voltage 216 is at a logical value "0". In this operating state, further, the electric potential V ACT of the third control voltage 218 at a logical value "0".

Wenn die zuvor auf dem ersten und zweiten Speicher-Knoten 102, 103 gespeicherte Information/Komplementärinformation auf den ersten bzw. zweiten Zwischenspeicher-Knoten 224, 225 zwischengespeichert ist, kann der Energiesparmodus eingeleitet werden. Dazu wird die Versorgungsspannungsquelle abgeschaltet, und es wird das Signal der zweiten Steuer-Spannung 217 auf einen logischen Wert ”0” gebracht, wodurch an der ersten und zweiten Seiten-Elektrode 210, 213 das elektrische Potential so eingestellt wird, dass die erste PLED-Schichtenfolge 209 bzw. die zweite PLED-Schichtenfolge 212 elektrisch nichtleitend werden. Dadurch ist ein Abfließen der in dem ersten bzw. des zweiten Zwischenspeicher-Knoten 224, 225 gespeicherten Ladung vermieden. In diesem Betriebszustand ist die SRAM-Speicherzelle 101 abgeschaltet, und die Information dauerhaft, das heißt anschaulich mit einer ausreichend hohen Haltezeit, auf dem ersten bzw. zweiten Zwischenspeicher-Knoten 224, 225 der nichtflüchtigen Speicherzellen 105, 106 gespeichert.If the previously on the first and second memory nodes 102 . 103 stored information / complementary information on the first and second buffer nodes, respectively 224 . 225 cached, the energy-saving mode can be initiated. For this purpose, the supply voltage source is turned off, and it becomes the signal of the second control voltage 217 brought to a logical value "0", whereby at the first and second side electrode 210 . 213 the electrical potential is adjusted so that the first PLED layer sequence 209 or the second PLED layer sequence 212 electrically non-conductive. This is a drain of the in the first and the second cache node 224 . 225 stored charge avoided. In this operating state is the SRAM memory cell 101 switched off, and the information permanently, that is vividly with a sufficiently high hold time, on the first and second cache nodes 224 . 225 the non-volatile memory cells 105 . 106 saved.

In diesem Energiesparmodus, auch Power-Down-Modus genannt, sind alle elektrischen Signale deaktiviert. Auf den internen PLED-Speicherzellen 105, 106 sind die Daten dauerhaft gespeichert. Die SRAM-Speicherzelle 101 verbraucht keinerlei Verlustleistung, da an ihren Knoten keine Potentialdifferenzen mehr anliegen.In this energy-saving mode, also called power-down mode, all electrical signals are deactivated. On the internal PLED memory cells 105 . 106 the data is stored permanently. The SRAM memory cell 101 does not consume any power loss since there are no potential differences at its nodes.

In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß dem Verfahren zum Betreiben der Schaltkreis-Anordnung 200 wird die in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 zwischengespeicherte Information in den SRAM-Speicher 101 zurückprogrammiert.In a further method step according to the method for operating the circuit arrangement 200 that will be in the latch circuit 104 cached information in the SRAM memory 101 reprogrammed.

Das Zurückprogrammieren der in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 zwischengespeicherten Information in den SRAM-Speicher 101 erfolgt, indem unter Verwendung des Ladungszustands der ersten nichtflüchtigen Speicherzelle 105 der erste Speicher-Knoten 102 auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem der erste Speicher-Knoten 102 vor dem Zwischenspeichern der in der SRAM-Speicherzelle 101 programmierten Information in den Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 befindlich war, und erfolgt, indem unter Verwendung des Ladungszustands der zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle 106 der zweite Speicher-Knoten 103 auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem der zweite Speicher-Knoten 103 vor dem Zwischenspeichern der in der SRAM-Speicherzelle 101 programmierten Informationen in den Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 befindlich war. Unter dem Ladungszustand wird die auf den ersten und zweiten Zwischenspeicher-Knoten 224 bzw. 225 gespeicherte elektrische Ladung verstanden.The reprogramming of the in the latch circuit 104 cached information in the SRAM memory 101 is done by using the state of charge of the first nonvolatile memory cell 105 the first storage node 102 is brought to the electric potential on which the first memory node 102 before caching in the SRAM memory cell 101 programmed information in the latch circuit 104 was and is done by using the state of charge of the second nonvolatile memory cell 106 the second memory node 103 is brought to the electric potential on which the second memory node 103 before caching in the SRAM memory cell 101 programmed information into the cache circuit 104 was located. Under the state of charge, the one on the first and second cache nodes 224 respectively. 225 gespeicher te electric charge understood.

Das Zurückschreiben der Daten aus den nichtflüchtigen PLED-Speicherzellen 105, 106 beginnt mit dem Reaktivieren der Versorgungsspannung VDD 107 der SRAM-Speicherzelle 104. Da die auf dem ersten Zwischenspeicher-Knoten 224 und die auf dem zweiten Zwischenspeicher-Knoten 225 gespeicherte Information komplementär zueinander ist, ist entsprechend der eingespeicherten Information entweder der erste PLED-Speicherzellen-Transistor 208 oder der zweite PLED-Speicherzellen-Transistor 211 elektrisch leitend. Das Aktivieren eines Rückschreibsignals VREW bringt den ersten und den zweiten Steuer-Transistor 214, 215 in einen leitenden Zustand und stellt eine Kopplung her zwischen dem elektrischen Potential der dritten Steuer-Spannung 218 und einem der beiden Speicher-Knoten 102 oder 103, je nachdem, welche Information in den nichtflüchtigen Speicherzellen 105, 106 zwischengespeichert ist. Mittels Auswählens eines entsprechenden elektrischen Potentials VACT als dritte Steuer-Spannung 218 kann die Spannung zwischen den beiden Source-/Drain Anschlüssen des jeweils geöffneten Transistors 208 oder 211 so eingestellt werden, dass die Unsymmetrie an den Speicher-Knoten 102, 103 der SRAM-Speicherzelle 101 ausreichend hoch ist und das Zurückschreiben mit einem verstärkten Signal erfolgt. Im Idealfall erfolgt das Setzen des SRAM-Flip-Flops (gebildet aus den vier Flip-Flop-Transistoren 201 bis 204) auf der ansteigenden Flanke der reaktivierten Versorgungsspannung VDD 107. Da die Programmierspannung VPRO der zweiten Steuer-Spannung 217 auf einem logischen Wert ”0” ist, bleibt der Speicherinhalt der nichtflüchtigen Speicherzellen 105, 106 erhalten, so dass ein verlustfreies Umspeichern der Information realisiert ist. Wenn sich die in der SRAM-Speicherzelle 101 gespeicherte Information über mehrere Verfahrenszyklen nicht verändert, wird in aufeinanderfolgenden Zyklen lediglich der für die Verlustleistungsbilanz zu vernachlässigende Anteil der verloren gegangenen Ladungsanteile auf dem PLED-Zwischenspeicher-Knoten 224 bzw. 225 ergänzt.Writing back the data from the nonvolatile PLED memory cells 105 . 106 begins with the reactivation of the supply voltage V DD 107 the SRAM memory cell 104 , Since that on the first cache node 224 and those on the second cache node 225 stored information is complementary to each other, according to the stored information is either the first PLED memory cell transistor 208 or the second PLED memory cell transistor 211 electrically conductive. The activation of a write-back signal V REW brings the first and the second control transistor 214 . 215 in a conductive state and establishes a coupling between the electrical potential of the third control voltage 218 and one of the two memory nodes 102 or 103 , depending on what information in the nonvolatile memory cells 105 . 106 is cached. By selecting a corresponding electrical potential V ACT as a third control voltage 218 may be the voltage between the two source / drain terminals of each open transistor 208 or 211 be set so that the imbalance at the memory node 102 . 103 the SRAM memory cell 101 is sufficiently high and the write-back occurs with a boosted signal. Ideally, the setting of the SRAM flip-flop (formed from the four flip-flop transistors 201 to 204 ) on the rising edge of the reactivated supply voltage V DD 107 , Since the programming voltage V PRO of the second control voltage 217 is at a logical value "0", the memory contents of the nonvolatile memory cells remain 105 . 106 received, so that a lossless storage of the information is realized. When in the SRAM memory cell 101 stored information is not changed over several cycles of the process, in successive cycles only the negligible for the power loss balance portion of the lost charge components on the PLED buffer node 224 respectively. 225 added.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf 2B eine perspektivische Ansicht einer praktischen Realisierung der in 2A gezeigten Schaltkreis-Anordnung 200 beschrieben. Entsprechende Elemente sind in 2B mit den gleichen Bezugsziffern versehen wie in 2A. Es ist anzumerken, dass in 2B zum Zwecke einer übersichtlichen Darstellung elektrisch isolierende Bereiche, die eine mechanische Stabilisierung und eine elektrische Entkopplung der elektrisch leitfähigen Komponenten der als integrierten Schaltkreis ausgebildeten Schaltkreis-Anordnung 200 voneinander bewirken, nicht gezeigt sind.In the following, reference is made to 2 B a perspective view of a practical realization of in 2A shown circuit arrangement 200 described. Corresponding elements are in 2 B provided with the same reference numbers as in 2A , It should be noted that in 2 B for the purpose of a clear representation of electrically insulating areas, the mechanical stabilization and electrical decoupling of the electrically conductive components of the integrated circuit formed as a circuit arrangement 200 cause each other, are not shown.

Infolge der überlagernden Darstellung der Einzelkomponenten der Schaltkreis-Anordnung 200 aus 2B ist die genaue Struktur und Kopplung der Transistoren 201 bis 206, 208, 211, 214, 215 nicht für jeden einzelnen der Transistoren genau ersichtlich. Diesbezüglich sei auf die Ausführungen hinsichtlich des Herstellens eines ebenfalls als integrierten Schaltkreis ausgebildeten anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung verwiesen, welches Herstellungsverfahren in Zusammenhang mit 3B bis 3G beschrieben wird.Due to the superimposed representation of the individual components of the circuit arrangement 200 out 2 B is the exact structure and coupling of the transistors 201 to 206 . 208 . 211 . 214 . 215 not exactly apparent to each one of the transistors. In this regard, reference is made to the statements regarding the production of another embodiment of the circuit arrangement according to the invention, which is likewise designed as an integrated circuit, which production method is associated with FIG 3B to 3G is described.

In 2B sind ein erstes und zweites Kopplungsmittel 230, 231 zum elektrischen Koppeln der Gate-Anschlüsse des ersten und zweiten Schalt-Transistors 205, 206 mit der Wort-Leitung 221 gezeigt. Das erste Kopplungsmittel 230 ist aus Polysilizium hergestellt, wohingegen das zweite Kopplungsmittel aus einem geeigneten metallischen Material hergestellt ist. Die Komponenten der Schaltkreis-Anordnung 200 sind auf einer elektrisch isolierenden Siliziumdioxid-Grundschicht 232 ausgebildet, welche auf einem Silizium-Substrat (nicht gezeigt) abgeschieden ist. Auf der Siliziumdioxid-Grundschicht 232 ist eine weitere Silizium-Schicht (wahlweise auch eine Silizid-Schicht) angeordnet, so dass das Silizium-Substrat, die Siliziumdioxid-Grundschicht 232 und das darauf angeordnete Silizium eine SOI-Schichtenfolge (”silicon an insulator”) bilden. Mittels Strukturierens der oberen Silizium-Schicht der SOI-Schichtenfolge ist ein drittes Kopplungsmittel 233 ausgebildet, mittels welchem der zweite Source-/Drain-Anschluss 205b des ersten Schalt-Transistors 205, der erste Source-/Drain-Anschluss 203a des dritten Flip-Flop-Transistors 203, der erste Source-/Drain-Anschluss 201a des ersten Flip-Flop-Transistors 201, und der erste Source-/Drain-Anschluss 214a des ersten Steuer-Transistors 214 miteinander elektrisch gekoppelt sind. Ferner ist mittels des dritten Kopplungsmittels 233 der erste Source-/Drain-Anschluss 214a des ersten Steuer-Transistors 214 mit einer Mesa-Struktur 234 gekoppelt. Eine Mesa-Struktur ist eine Schicht-Anordnung aus mehreren Einzelschichten, in welche mittels selektiven Ätzens Insel-Bereiche strukturiert sind, so dass dadurch integrierte Bauelemente ausgebildet sind. Bezugnehmend auf die Schaltkreis-Anordnung 200 sind mittels der Mesa-Struktur 234 die erste PLED-Schichtenfolge 209 und die zweite PLED-Schichtenfolge 212 ausgebildet.In 2 B are a first and second coupling means 230 . 231 for electrically coupling the gate terminals of the first and second switching transistors 205 . 206 with the word line 221 shown. The first coupling agent 230 is made of polysilicon, whereas the second coupling means is made of a suitable metallic material. The components of the circuit arrangement 200 are on an electrically insulating silicon dioxide base layer 232 formed on a silicon substrate (not shown) is deposited. On the silica base layer 232 a further silicon layer (optionally also a silicide layer) is arranged, so that the silicon substrate, the silicon dioxide base layer 232 and the silicon disposed thereon form an SOI layer sequence ("silicon on insulator"). By structuring the upper silicon layer of the SOI layer sequence is a third coupling agent 233 formed, by means of which the second source / drain terminal 205b of the first switching transistor 205 , the first source / drain terminal 203a of the third flip-flop transistor 203 , the first source / drain terminal 201 of the first flip-flop transistor 201 , and the first source / drain terminal 214a of the first control transistor 214 are electrically coupled together. Further, by means of the third coupling means 233 the first source / drain connection 214a of the first control transistor 214 with a mesa structure 234 coupled. A mesa structure is a layer arrangement of a plurality of individual layers, in which island areas are structured by means of selective etching, so that integrated components are thereby formed. Referring to the circuit arrangement 200 are by means of the mesa structure 234 the first PLED layer sequence 209 and the second PLED layer sequence 212 educated.

Es ist anzumerken, dass der erste PLED-Speicherzellen-Transistor 208 und der zweite PLED-Speicherzellen-Transistor 211 gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht als Vertikal-Transistoren ausgebildet sind. Wie in 2B gezeigt, sind die beiden Source-/Drain-Anschlüsse 208a, 208b des ersten PLED-Speicherzellen-Transistors 208 in Oberflächen-Bereichen der Mesa-Struktur 234 ausgebildet. Der Gate-Anschluss des ersten PLED-Speicherzellen-Transistors 208 ist zwischen der Mesa-Struktur 234 und der ersten PLED-Schichtenfolge 209 und zwischen den Source-/Drain-Anschlüssen 208a, 208b angeordnet und in 2B nicht separat dargestellt. Gemäß 2B verläuft daher der Kanal-Bereich des ersten PLED-Speicherzellen-Transistors 208 horizontal. Für den zweiten PLED-Speicherzellen-Transistor 211, von dem in 2B nur der zweite Source-/Drain-Anschluss 211b gezeigt ist, wohingegen die anderen Komponenten verdeckt sind, gilt Entsprechendes.It should be noted that the first PLED memory cell transistor 208 and the second PLED memory cell transistor 211 are not formed as vertical transistors according to the described embodiment. As in 2 B shown are the two source / drain connections 208a . 208b of the first PLED memory cell transistor 208 in surface areas of the mesa structure 234 educated. The gate connection of the first PLED memory cell transistor 208 is between the mesa structure 234 and the first PLED layer sequence 209 and between the source / drain terminals 208a . 208b arranged and in 2 B not shown separately. According to 2 B Therefore, the channel region of the first PLED memory cell transistor runs 208 horizontal. For the second PLED memory cell transistor 211 of which in 2 B only the second source / drain connection 211b While the other components are hidden, the same applies.

Der erste Steuer-Transistor 214 ist, wie in 2B teilweise gezeigt, als eine Art Vertikal-Transistor ausgebildet. Wie in 2B gezeigt, sind die beiden Source-/Drain-Anschlüsse 214a, 214b in unterschiedlichen Schichtebenen ausgebildet und sind zusätzlich auch in horizontaler Richtung gegeneinander versetzt. Mittels des dritten Kopplungsmittels 233 ist der erste Source-/Drain-Bereich 214a mit einer gemäß 2B linken Seitenwand der Mesa-Struktur 234 gekoppelt. Eine Gate-isolierende Schicht ist auf der Seitenwand der Mesa-Struktur 234 zwischen den beiden Source-/Drain-Anschlüssen 214a, 214b vorgesehen. Auf der Gate-isolierenden Schicht ist seitlich der Gate-Anschluss des ersten Steuer-Transistors 214 angeordnet (nicht gezeigt), in Kopplung mit einem fünfzehnten Kopplungsmittel 246, mittels welchem an den Gate-Anschluss des ersten Steuer-Transistors 214 das Potential VREW anlegbar ist. In ähnlicher Weise ist der in 2B größtenteils verdeckte zweite Steuer-Transistor 215 ausgebildet.The first control transistor 214 is how in 2 B partially shown, formed as a kind of vertical transistor. As in 2 B shown are the two source / drain connections 214a . 214b formed in different layer planes and are also offset in the horizontal direction against each other. By means of the third coupling agent 233 is the first source / drain region 214a with one according to 2 B left sidewall of the mesa structure 234 coupled. A gate insulating layer is on the sidewall of the mesa structure 234 between the two source / drain terminals 214a . 214b intended. On the gate-insulating layer is laterally the gate terminal of the first control transistor 214 arranged (not shown) in coupling with a fifteenth coupling means 246 , by means of which to the gate terminal of the first control transistor 214 the potential V REW can be applied. Similarly, the in 2 B mostly concealed second control transistor 215 educated.

Der erste Source-/Drain-Anschluss 208a des ersten PLED-Speicherzellen-Transistors 208 und der zweite Source-/Drain-Anschluss 214b des ersten Steuer-Transistors 214 sind einstückig ausgebildet.The first source / drain connection 208a of the first PLED memory cell transistor 208 and the second source / drain terminal 214b of the first control transistor 214 are integrally formed.

Ferner ist mittels eines vierten Kopplungsmittels 235 der zweite Source-/Drain Bereich 206b des zweiten Schalt-Transistors 206 mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 204a des vierten Flip-Flop-Transistors 204, mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 202a des zweiten Flip-Flop-Transistors 202 und mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 215a des zweiten Steuer-Transistors 215 gekoppelt. Ferner ist in 2B ein fünftes Kopplungsmittel 236 gezeigt, mittels dem der erste Source-/Drain-Anschluss 205a des ersten Schalt-Transistors 205 mit der ersten Bit-Leitung 219 gekoppelt ist. Der erste Source-/Drain-Anschluss 206a des zweiten Schalt-Transistors 206 ist mittels eines sechsten Kopplungsmittels 237 mit der zweiten Bit-Leitung 220 gekoppelt. Mittels eines siebten Kopplungsmittels 238 aus Polysilizium sind der Gate-Anschluss des dritten Flip-Flop-Transistors 203, der Gate-Anschluss des ersten Flip-Flop-Transistors 201 und der zweite Source-/Drain-Anschluss 206b des zweiten Schalt-Transistors 206 gekoppelt. Mittels eines achten Kopplungsmittels 239 sind die Gate-Anschlüsse des zweiten Flip-Flop-Transistors 202 und des vierten Flip-Flop-Transistors 204 miteinander sowie mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 205b des ersten Schalt-Transistors 205 gekoppelt. Ferner ist ein neuntes Kopplungsmittel 240 vorgesehen, mittels dem der zweite Source-/Drain-Anschluss 203b des dritten Flip-Flop-Transistors 203 und der zweite Source-/Drain-Anschluss 204b des vierten Flip-Flop-Transistors 204 miteinander gekoppelt sind, und mittels dem an die genannten Anschlüsse das Massepotential 108 anlegbar ist. Mittels eines zehnten Kopplungsmittels 241 sind die zweiten Source-/Drain Anschlüsse 201b, 202b des ersten und des zweiten Flip-Flop-Transistors 201, 202 miteinander gekoppelt, und mittels des zehnten Kopplungsmittels 241 ist an die genannten Anschlüsse das elektrische Potential VDD der Versorgungsspannung 107 anlegbar. Ferner ist ein elftes Kopplungsmittel 242 bereitgestellt, mittels dem die erste Seiten-Elektrode 210 und die zweite Seiten-Elektrode 213 ausgebildet sind, wobei das elfte Kopplungsmittel 242 aus Polysilizium-Material mit einem zwölften Kopplungsmittel 243 aus einem metallischen Material gekoppelt ist, mittels welchem zwölften Kopplungsmittel 243 die Seiten-Gate-Elektroden 210, 213 mit der Spannungsquelle zum Bereitstellen der zweiten Steuer-Spannung 217 koppelbar ist.Furthermore, by means of a fourth coupling means 235 the second source / drain region 206b of the second switching transistor 206 with the first source / drain connection 204a the fourth flip-flop transistor 204 , with the first source / drain connection 202a of the second flip-flop transistor 202 and with the first source / drain terminal 215a of the second control transistor 215 coupled. Furthermore, in 2 B a fifth coupling agent 236 shown by means of which the first source / drain terminal 205a of the first switching transistor 205 with the first bit line 219 is coupled. The first source / drain connection 206a of the second switching transistor 206 is by means of a sixth coupling agent 237 with the second bit line 220 coupled. By means of a seventh coupling agent 238 polysilicon are the gate terminal of the third flip-flop transistor 203 , the gate terminal of the first flip-flop transistor 201 and the second source / drain terminal 206b of the second switching transistor 206 coupled. By means of an eighth coupling agent 239 are the gate terminals of the second flip-flop transistor 202 and the fourth flip-flop transistor 204 together and with the second source / drain terminal 205b of the first switching transistor 205 coupled. Further, a ninth coupling agent 240 provided by means of which the second source / drain terminal 203b of the third flip-flop transistor 203 and the second source / drain terminal 204b the fourth flip-flop transistor 204 coupled to each other, and by means of the said terminals, the ground potential 108 can be applied. By means of a tenth coupling agent 241 are the second source / drain connections 201b . 202b the first and the second flip-flop transistor 201 . 202 coupled together, and by means of the tenth coupling means 241 is at the said connections the electrical potential V DD of the supply voltage 107 applied. Further, an eleventh coupling agent 242 provided by means of which the first side electrode 210 and the second side electrode 213 are formed, wherein the eleventh coupling agent 242 of polysilicon material with a twelfth coupling agent 243 is coupled from a metallic material, by means of which twelfth coupling agent 243 the side gate electrodes 210 . 213 with the voltage source for providing the second control voltage 217 can be coupled.

Ferner sind die erste PLED-Schichtenfolge 209 und die zweite PLED-Schichtenfolge 212 in 2B gezeigt. Der erste Source-/Drain-Anschluss 214a des ersten Steuer-Transistors 214 ist über ein dreizehntes Kopplungsmittel 244 mit einem Endabschnitt der ersten PLED-Schichtenfolge 209 gekoppelt. Über ein vierzehntes Kopplungsmittel 245, das in 2B größtenteils von der ersten Bit-Leitung 219 verdeckt ist und eine ähnliche Struktur aufweist wie das dreizehnte Kopplungsmittel 244, ist der erste Source-/Drain-Anschluss 215a des zweiten Steuer-Transistors 215 mit einem Endabschnitt der zweiten PLED-Schichtenfolge 212 gekoppelt. Mittels des fünfzehnten Kopplungsmittels 246 aus Polysilizium und mittels eines sechzehnten Kopplungsmittels 247 aus einem geeigneten metallischem Material sind die Gate-Anschlüsse des ersten Steuer-Transistors 214 und des zweiten Steuer-Transistors 215 miteinander gekoppelt und ist an beide Gate-Anschlüsse das von der ersten Steuer-Spannung 216 bereitgestellte Potential anlegbar. Ferner ist mittels eines siebzehnten Kopplungsmittels 248 der zweite Source-/Drain-Anschluss 208b des ersten PLED-Speicherzellen-Transistors 208 mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 211b des zweiten PLED-Speicherzellen-Transistors 211 gekoppelt, und es ist das elektrische Potential der dritten Steuer-Spannung 218 an die genannten Anschlüsse anlegbar. Die genannten Kopplungsmittel sind in 2A mit Bezugszeichen versehen.Furthermore, the first PLED layer sequence 209 and the second PLED layer sequence 212 in 2 B shown. The first source / drain connection 214a of the first control transistor 214 is about a thirteenth coupling agent 244 with an end portion of the first PLED layer sequence 209 coupled. About a fourteenth coupling agent 245 , this in 2 B mostly from the first bit line 219 is concealed and has a similar structure as the thirteenth coupling agent 244 , is the first source / drain terminal 215a of the second control transistor 215 with an end portion of the second PLED layer sequence 212 coupled. By means of the fifteenth coupling agent 246 of polysilicon and by means of a sixteenth coupling agent 247 of a suitable metallic material are the gate terminals of the first control transistor 214 and the second control transistor 215 coupled to each other and is at both gate terminals that of the first control voltage 216 provided potential applied. Further, by means of a seventeenth coupling means 248 the second source / drain terminal 208b of the first PLED memory cell transistor 208 with the second source / drain terminal 211b of the second PLED memory cell transistor 211 coupled, and it is the electrical potential of the third control voltage 218 can be applied to the named connections. The mentioned coupling agents are in 2A provided with reference numerals.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf 2C eine Layout-Draufsicht der Schaltkreis-Anordnung 200 gemäß der in 2C gezeigten Realisierung beschrieben. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.In the following, reference is made to 2C a layout plan view of the circuit arrangement 200 according to the in 2C shown realization. The same components are provided with the same reference numbers.

Wie in 2C gezeigt, ist die Ausdehnung der Schaltkreis-Anordnung 200 in gemäß 2C horizontaler Richtung 7 F, wohingegen die Ausdehnung der Schaltkreis-Anordnung 200 in gemäß 2C vertikaler Richtung 11.5 F ist. Daraus resultiert ein Flächenbedarf der Schaltkreis-Anordnung 200 von 7 F × 11.5 F = 80.5 F2.As in 2C shown is the extent of the circuit arrangement 200 in accordance with 2C horizontal direction 7 F, whereas the extent of the circuit arrangement 200 in accordance with 2C vertical direction 11.5 F is. This results in an area requirement of the circuit arrangement 200 of 7 F × 11.5 F = 80.5 F 2 .

In 2C sind die n-MOS-Vertikal-Transistoren als Balken und die p-MOS-Vertikal-Transistoren als Doppelbalken dargestellt. Erste Polysilizium-Elemente 250 und zweite Polysilizium-Elemente 260 sind in der Legende von 2C definiert. Ferner sind Silizid-Bereiche in der Legende von 2C mit Bezugsziffer 270 versehen. Darüber hinaus ist in der Legende von 2C die Darstellung der Mesa-Strukturen 234 definiert. Metall-Kontaktierungen in einer zu der Papierebene von 2C orthogonalen Richtung sind mit Kreuzen 280, 281, 282 gekennzeichnet. Es ist anzumerken, dass in der Layout-Ansicht von 2C insbesondere das mittels eines selbstjustierenden Prozesses ausgebildete fünfzehnte Kopplungsmittel 246 nur schematisch gezeigt ist.In 2C the n-MOS vertical transistors are shown as bars and the p-MOS vertical transistors as double bars. First polysilicon elements 250 and second polysilicon elements 260 are in the legend of 2C Are defined. Furthermore, silicide areas are in the legend of 2C with reference number 270 Mistake. In addition, in the legend of 2C the representation of the mesa structures 234 Are defined. Metal contacts in one to the paper plane of 2C orthogonal direction are with crosses 280 . 281 . 282 characterized. It should be noted that in the layout view of 2C in particular, the fifteenth coupling means formed by means of a self-aligning process 246 only shown schematically.

Zusammenfassend sind bei der Schaltkreis-Anordnung 200 die Vorteile einer Sechs-Transistor-SRAM-Zelle 101 mit den Vorteilen eines PLED-Permanentspeichers 104 kombiniert, wobei eine Optimierung der Zellstruktur und des Layouts erreicht ist, wodurch eine Schaltkreis-Anordnung mit einer rechteckigen Grundfläche mit einem Flächenbedarf von 80.5 F2 auf der Oberfläche eines Substrats erhalten wird. Es ist anzumerken, das die Herstellung der vertikaler MOSFETs nicht notwendigerweise gemäß dem in [10] beschriebenen Verfahren, sondern auch gemäß einem kompatiblen alternativen Verfahren durchgeführt werden kann. Die Wahl des Herstellungsverfahrens der Vertikal-Transistoren der nichtflüchtigen Speicherzellen des Zwischenspeicher-Schaltkreises hängt davon ab, welche Art von nichtflüchtigen Speichern für den Zwischenspeicher-Schaltkreis der erfindungsgemäßen Schaltkreis-Anordnung verwendet wird. Das Ausbilden kann wahlweise vor, nach oder zeitlich simultan mit den Vertikal-Transistoren der SRAM-Speicherzelle erfolgen.In summary, the circuit arrangement 200 the benefits of a six-transistor SRAM cell 101 with the advantages of a permanent PLED memory 104 with optimization of the cell structure and layout, resulting in a circuit array having a rectangular footprint with an area requirement of 80.5 F 2 on the surface of a substrate. It should be noted that the fabrication of the vertical MOSFETs may not necessarily be performed according to the method described in [10], but also according to a compatible alternative method. The choice of the fabrication method of the vertical transistors of the nonvolatile memory cells of the latch circuit depends on which type of nonvolatile memory is used for the latch circuit of the circuit arrangement according to the invention. The forming can optionally be done before, after or in time simultaneously with the vertical transistors of the SRAM memory cell.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf 3A eine Schaltkreis-Anordnung 300 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Solche Komponenten, für die in den Schaltkreis-Anordnungen 100 und 200 gemäß der obigen Beschreibung ein entsprechendes Element vorgesehen ist, sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.In the following, reference is made to 3A a circuit arrangement 300 described according to a second embodiment of the invention. Such components, for those in the circuit arrangements 100 and 200 According to the above description, a corresponding element is provided, are provided with the same reference numerals.

Bei der Schaltkreis-Anordnung 300 sind die nichtflüchtigen Speicherzellen 105, 106 als FRAM-Zellen (”ferroelectric random access memory”) ausgebildet. Dies ist in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 aus 3A dadurch angedeutet, dass die ersten und zweiten nichtflüchtigen Speicherzellen 105, 106 mit dem Schaltungssymbol einer veränderbaren Kapazität dargestellt sind. Die Funktionalität einer FRAM-Speicherzelle ist oben beschrieben und beruht im Wesentlichen darauf, dass mittels Anlegens eines geeigneten elektrischen Feldes an einen Kondensator mit einem Dielektrikum aus einem ferroelektrischen Material ein permanentes elektrisches Dipolmoment der ferroelektrischen Dielektrika erzeugt wird und auf diese Weise das angelegte elektrische Feld anschaulich ”abgespeichert” wird.In the circuit arrangement 300 are the non-volatile memory cells 105 . 106 designed as FRAM cells ("ferroelectric random access memory"). This is in the latch circuit 104 out 3A indicated that the first and second non-volatile memory cells 105 . 106 are shown with the circuit symbol of a variable capacitance. The functionality of an FRAM memory cell is described above and is essentially based on the fact that by applying a suitable electric field to a capacitor with a dielectric of a ferroelectric material, a permanent electric dipole moment of the ferroelectric dielectrics is generated and in this way the applied electric field is clear Is "saved".

Die SRAM-Speicherzelle 101 der Schaltkreis-Anordnung 300 ist genauso ausgebildet wie jene der Schaltkreis-Anordnung 200. Die Kopplung zwischen der SRAM-Speicherzelle 101 und dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 erfolgt wiederum mittels des ersten Hilfs-Knotens 222 bzw. des zweiten Hilfs-Knotens 223. Der erste Hilfs-Knoten 222 ist mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 301a eines ersten Steuer-Transistors 301 gekoppelt, dessen zweiter Source-/Drain-Anschluss 301b mit dem zweiten Zwischenspeicher-Knoten 225 gekoppelt ist. Der zweite Zwischenspeicher-Knoten 225 ist mit einem Anschluss der als FRAM-Zelle, das heißt als mit einem ferroelektrischen Dielektrikum gefüllten Kondensator, ausgebildeten zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle 106 gekoppelt, an deren anderen Anschluss das elektrische Massepotential VSS 108 angelegt ist. Der zweite Hilfs-Knoten 223 ist mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 302a eines zweiten Steuer-Transistors 302 gekoppelt, dessen zweiter Source-/Drain-Anschluss 302b mit dem ersten Zwischenspeicher-Knoten 224 gekoppelt ist. Der erste Zwischenspeicher-Knoten 224 ist mit einem Anschluss der als FRAM-Speicherzelle ausgebildeten ersten nichtflüchtigen Speicherzelle 105 gekoppelt, an deren anderen Anschluss das elektrische Massepotential VSS 108 angelegt ist. Eine erste Steuer-Spannung VRW 303 ist mit den Gate-Anschlüssen des ersten und des zweiten Steuer-Transistors 302 gekoppelt.The SRAM memory cell 101 the circuit arrangement 300 is the same as that of the circuit arrangement 200 , The coupling between the SRAM memory cell 101 and the latch circuit 104 again takes place by means of the first auxiliary node 222 or the second auxiliary node 223 , The first auxiliary node 222 is with the first source / drain connection 301 a first control transistor 301 coupled, whose second source / drain terminal 301b with the second cache node 225 is coupled. The second cache node 225 is connected to a terminal of the second non-volatile memory cell formed as a FRAM cell, that is, as a capacitor filled with a ferroelectric dielectric 106 coupled, at the other terminal, the electrical ground potential V SS 108 is created. The second auxiliary node 223 is with the first source / drain connection 302a a second control transistor 302 coupled, whose second source / drain terminal 302b with the first cache node 224 is coupled. The first cache node 224 is connected to one terminal of the first nonvolatile memory cell configured as an FRAM memory cell 105 coupled, at the other terminal, the electrical ground potential V SS 108 is created. A first control voltage V RW 303 is connected to the gate terminals of the first and the second control transistor 302 coupled.

Im Weiteren wird die Funktionalität der Schaltkreis-Anordnung 300 beschrieben, soweit sie von der Funktionalität der Schaltkreis-Anordnung 200 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel abweicht.Below is the functionality of the circuit arrangement 300 as far as they are concerned by the functionality of the circuit arrangement 200 differs according to the first embodiment.

Das Programmieren, Lesen und Löschen von Informationen in die FRAM-Speicherzelle 101 erfolgt wie oben beschrieben.The programming, reading and erasing of information in the FRAM memory cell 101 takes place as described above.

Um den Niedrigenergiemodus mit den oben beschriebenen Eigenschaften einzuleiten, wird die in dem ersten Speicher-Knoten 102 gespeicherte Information bzw. die in dem zweiten Speicher-Knoten 103 gespeicherte dazu komplementäre Information in den ersten Zwischenspeicher-Knoten 224 bzw. in den zweiten Zwischenspeicher-Knoten 225 zwischengespeichert. Es ist anzumerken, dass die als FRAM-Speicherzellen ausgebildeten ersten und zweiten nichtflüchtigen Speicherzellen 105, 106 jeweils als Stapel-Kondensatoren (”stacked capacitor”) ausgebildet sind, der in bzw. auf dem Substrat ausgebildet ist. Um die in den Speicher-Knoten 102, 103 gespeicherten Informationen in die FRAM-Speicherzellen 105, 106 zwischenzuspeichern, werden vor dem Abschalten der Versorgungsspannung VDD 107 der SRAM-Speicherzelle 101 die beiden als n-MOS-Transistoren ausgebildeten Steuer-Transistoren 301, 302 in einen leitenden Zustand gebracht, indem die erste Steuer-Spannung 303 geeignet eingestellt wird. Dadurch ist ein Stromfluss, d. h. ein Transport elektrischer Ladungsträger von dem ersten Speicher-Knoten 102 durch den zweiten Steuer-Transistor 302 auf den ersten Zwischenspeicher-Knoten 224 bzw. auf den gemäß 3A oberen Anschluss der als FRAM-Kondensator ausgebildeten nichtflüchtigen Speicherzelle 105 ermöglicht. Ferner ist ein Augleich der elektrischen Ladung zwischen dem zweiten Speicher-Knoten 103 durch den ersten Steuer-Transistor 301 auf den zweiten Zwischenspeicher-Knoten 225 bzw. auf den gemäß 3A oberen Anschluss der als FRAM-Kondensator ausgebildeten nichtflüchtigen Speicherzelle 106 ermöglicht. Anschaulich sind Betrag und Vorzeichen des permanenten elektrischen Dipolmoments des ferroelektrischen Dielektrikums des FRAM-Kondensators 105 bzw. 106 ein charakteristisches Maß für die an dem zugehörigen Speicher-Knoten 102 oder 103 zuvor anliegenden elektrischen Ladungsträger. Daher ist die Information des ersten bzw. zweiten Speicher-Knotens 102, 103 in den nichtflüchtigen Speicherzellen 105 bzw. 106 zwischengespeichert.To the low energy mode with the above the properties described in the first memory node 102 stored information or in the second memory node 103 stored complementary information in the first cache node 224 or in the second cache node 225 cached. It should be noted that the first and second nonvolatile memory cells formed as FRAM memory cells 105 . 106 are each formed as stacked capacitors ("stacked capacitor"), which is formed in or on the substrate. To the in the memory node 102 . 103 stored information in the FRAM memory cells 105 . 106 be temporarily store, before switching off the supply voltage V DD 107 the SRAM memory cell 101 the two designed as n-MOS transistors control transistors 301 . 302 brought into a conductive state by the first control voltage 303 is set appropriately. This is a current flow, ie a transport of electrical charge carriers from the first storage node 102 through the second control transistor 302 on the first cache node 224 or to the according to 3A upper terminal of the designed as FRAM capacitor non-volatile memory cell 105 allows. Further, an equalization of the electrical charge between the second memory node 103 through the first control transistor 301 to the second cache node 225 or to the according to 3A upper terminal of the designed as FRAM capacitor non-volatile memory cell 106 allows. Clearly, the magnitude and sign of the permanent electric dipole moment of the ferroelectric dielectric of the FRAM capacitor 105 respectively. 106 a characteristic measure for those at the associated memory node 102 or 103 previously applied electrical charge carriers. Therefore, the information of the first or second memory node is 102 . 103 in the nonvolatile memory cells 105 respectively. 106 cached.

In dem beschriebenen Betriebszustand ist die zuvor in die Speicher-Knoten 102, 103 programmierte Information auf die Zwischenspeicher-Knoten 225, 224 übertragen und dort zwischengespeichert, und es kann nach Abschalten des elektrischen Potentials VRW der ersten Steuer-Spannung 303 auch die elektrische Versorgungsspannung VDD 107 abgeschaltet werden. In diesem Zustand fällt keinerlei Verlustleistung an und die Information ist in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 dauerhaft gespeichert.In the described operating state, the previously in the memory node 102 . 103 programmed information on the cache nodes 225 . 224 transferred and cached there, and it can after switching off the electrical potential V RW of the first control voltage 303 also the electrical supply voltage V DD 107 be switched off. In this state, no power dissipated and the information is in the latch circuit 104 permanently saved.

Vor Beginn der Rückschreibphase werden die Steuer-Transistoren 301, 302 wieder in einen leitfähigen Zustand gebracht, indem als erste Steuer-Spannung 303 ein entsprechendes elektrisches Signal eingestellt wird. Dann wird das Potential VDD der Versorgungsspannung 107 eingeschaltet. Während der ansteigenden Flanke des elektrischen Potentials VDD 107 der Versorgungsspannungsquelle bewirken die ungleichen FRAM-Kapazitäten (infolge der unterschiedlichen elektrischen Dipolmomente der ferroelektrischen Schichten darin) eine stärkere oder schwächere Kopplung des ersten Knotenpunktes 102 bzw. des zweiten Knotenpunktes 103 zu dem elektrischen Massepotential VSS 108 entsprechend der unterschiedlichen Leitfähigkeitszustände des dritten und des vierten Flip-Flop-Transistors 203, 204. Dadurch entsteht eine Unsymmetrie der elektrischen Ladung an dem ersten Speicher-Knoten 102 und an dem zweiten Speicher-Knoten 103 entsprechend der an diesen Knoten zuvor gespeicherten Informationen. Hierdurch wird die Sechs-Transistor-SRAM-Speicherzelle 101 wieder in den ursprünglichen Zustand zurückgeschaltet, sobald VDD den vollen Spannungshub erreicht hat.Before the write-back phase begins, the control transistors become 301 . 302 brought back into a conductive state by acting as the first control voltage 303 a corresponding electrical signal is set. Then the potential V DD becomes the supply voltage 107 switched on. During the rising edge of the electrical potential V DD 107 the supply voltage source cause the unequal FRAM capacitances (due to the different electrical dipole moments of the ferroelectric layers therein) a stronger or weaker coupling of the first node 102 or the second node 103 to the electrical ground potential V SS 108 according to the different conductivity states of the third and the fourth flip-flop transistor 203 . 204 , This creates an asymmetry of the electrical charge at the first memory node 102 and at the second memory node 103 according to the information previously stored at this node. This becomes the six-transistor SRAM memory cell 101 switched back to the original state as soon as V DD has reached the full voltage swing.

Wie aus dem einfachen Aufbau der Schaltkreis-Anordnung 300 hervorgeht, ist bei einer Ausgestaltung der nichtflüchtigen Speicherzellen als FRAM-Speicherzellen eine wenig aufwändige Schaltungsarchitektur erreicht. Es ist darauf hinzuweisen, dass die beschriebene Speicherzelle auch ohne den ersten Steuer-Transistor 301 und den zweiten Steuer-Transistor 302 realisiert werden kann. In einem solchem Fall kann eine Schaltung mit besonders geringem Aufwand erreicht werden. Ein Vorteil bei der Verwendung von Steuer-Transistoren 301, 302 besteht darin, dass im normalen SRAM-Betrieb eine sichere elektrische Entkopplung der SRAM-Speicherzelle 101 von dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 realisiert ist, wodurch sich verringerte Kapazitäten an dem ersten Speicher-Knoten 102 und dem zweiten Speicher-Knoten 103 ergeben. Daher sind die Schreib- und Lesezeiten im normalen SRAM-Betrieb kürzer, da lediglich die Gate-/Drain-Kapazitäten des ersten und des zweiten Steuer-Transistors 301, 302 wirksam sind. In einer Schaltkreis-Anordnung ohne Steuer-Transistoren 301, 302 wäre stets die volle FRAM-Kapazität wirksam. Es ist ferner zu beachten, dass aufgrund der Stapelkondensator-Anordnung der FRAM-Speicherzellen 105, 106 eine flächeneffiziente Umsetzung gewährleistet ist.As from the simple structure of the circuit arrangement 300 As can be seen, in a design of the nonvolatile memory cells as FRAM memory cells, a less complex circuit architecture is achieved. It should be noted that the memory cell described also without the first control transistor 301 and the second control transistor 302 can be realized. In such a case, a circuit can be achieved with very little effort. An advantage of using control transistors 301 . 302 is that in the normal SRAM operation a secure electrical decoupling of the SRAM memory cell 101 from the latch circuit 104 is realized, resulting in reduced capacity at the first memory node 102 and the second memory node 103 result. Therefore, the write and read times are shorter in the normal SRAM operation, since only the gate / drain capacitances of the first and the second control transistor 301 . 302 are effective. In a circuit arrangement without control transistors 301 . 302 the full FRAM capacity would always be effective. It should also be noted that due to the stacked capacitor arrangement of the FRAM memory cells 105 . 106 an area-efficient implementation is ensured.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf 3B bis 3G ein Verfahren zum Herstellen einer Schicht-Anordnung 300 beschrieben, die eine Realisierung des oben bezugnehmend auf 3A beschriebenen Schaltbilds darstellt.In the following, reference is made to 3B to 3G a method for producing a layer arrangement 300 described an implementation of the above with reference to 3A represents the circuit diagram described.

Um die in 3B gezeigte Schichtenfolge 310 zu erhalten, wird zunächst ein SOI-Substrat hergestellt. Zu diesem Zweck wird auf einem Silizium-Substrat (nicht gezeigt in 3B) eine Siliziumdioxid-Schicht aufgebracht und auf dieser Siliziumdioxid-Schicht wird eine weitere Silizium-Schicht (oder alternativ eine Silizid-Schicht) aufgebracht. Dadurch erhält man eine SOI-Schichtenfolge (”silicon an insulator”), welche im Weiteren unter Verwendung eines Lithographie- und eines Ätz-Verfahrens strukturiert wird. Mittels Strukturierens der SOI-Schichtenfolge wird zunächst eine rechteckige, elektrisch isolierende Grundfläche 311 aus Siliziumdioxid-Material erhalten, die in 3B gezeigt ist. Die auf der rechteckigen elektrisch isolierenden Siliziumdioxid-Grundschicht 311 angeordnete obere Silizium-Schicht wird derart strukturiert, dass dadurch ein erstes elektrisches Kopplungsmittel 314 und ein zweites elektrisches Kopplungsmittel 315 ausgebildet wird. Auf bzw. in den derartig erhaltenen ersten und zweiten Kopplungsmitteln 314, 315 werden die Transistoren 201 bis 206, 301, 302 der Schaltkreis-Anordnung 300 als Vertikal-Transistoren ausgebildet.To the in 3B Layer sequence shown 310 To obtain an SOI substrate is first prepared. For this purpose, on a silicon substrate (not shown in FIG 3B ) a silicon dioxide layer is applied and on this silicon dioxide layer another silicon layer (or alternatively a silicide layer) is applied. This results in an SOI layer sequence ("silicon an insu Lator "), which is further structured using a lithography and an etching process. By means of structuring the SOI layer sequence, initially a rectangular, electrically insulating base area is formed 311 Of silicon dioxide material obtained in 3B is shown. The on the rectangular electrically insulating silicon dioxide base layer 311 arranged upper silicon layer is patterned such that thereby a first electrical coupling agent 314 and a second electrical coupling means 315 is trained. On or in the thus obtained first and second coupling agents 314 . 315 become the transistors 201 to 206 . 301 . 302 the circuit arrangement 300 designed as vertical transistors.

Es ist anzumerken, dass in 3B zusätzlich zu der Schichtenfolge 310 eine Vielzahl weiterer Vertikal- Transistoren (beispielsweise der weitere Vertikaltransistor 312) gezeigt sind, die zu weiteren Schaltkreis-Anordnungen gehören, die gemeinsam mit der Schaltkreis-Anordnung 300 auf bzw. in dem Substrat ausgebildet werden, wodurch eine Speicherzellen-Anordnung ausgebildet wird. Die weiteren Vertikal-Transistoren sind in 3B eingezeichnet, um das Prinzip einer Anordnung mehrerer Schaltkreis-Anordnungen auf einem Substrat darzustellen, und sind zum Zwecke einer vereinfachten Darstellung in 3C bis 3G nicht dargestellt.It should be noted that in 3B in addition to the layer sequence 310 a plurality of further vertical transistors (for example the further vertical transistor 312 ) associated with other circuit arrangements common to the circuit arrangement 300 be formed on or in the substrate, whereby a memory cell array is formed. The other vertical transistors are in 3B in order to illustrate the principle of arranging a plurality of circuit arrangements on a substrate, and for the purpose of a simplified illustration in FIG 3C to 3G not shown.

Im Weiteren wird bezugnehmend auf 3B der Aufbau des weiteren Vertikal-Transistors 312 exemplarisch beschrieben. Jeder der Vertikal-Transistoren der Schaltkreis-Anordnung 300 kann ausgestaltet sein wie der weitere Vertikal-Transistor 312 aus 3B. Der Vertikal-Transistor 312 hat einen ersten Source-/Drain-Anschluss 312a und einen zweiten Source-/Drain-Anschluss 312b, einen ersten Source-/Drain-Bereich 312c und einen zweiten Source-/Drain-Bereich 312d. Zwischen dem ersten Source-/Drain-Bereich 312c und dem zweiten Source-/Drain-Bereich 312d ist eine undotierte Zwischenschicht 312e aus einem halbleitenden Material angeordnet. In gemäß 3B vertikaler Richtung ist die Schicht-Anordnung aus dem ersten Source-/Drain-Bereich 312c, der Zwischenschicht 312e und dem zweiten Source-/Drain-Bereich 312d entlang der Umfangsoberfläche mit einer dünnen Gate-isolierenden Schicht ummantelt (nicht gezeigt in 3B), und diese Gate-isolierende Schicht ist von einer Gate-Elektrode ummantelt (nicht gezeigt in 3B). Mittels Anlegens einer geeigneten elektrischen Spannung an die Gate-Elektrode wird in der Zwischenschicht 312e ein leitfähiger Kanal erzeugt, so dass die Schicht-Anordnung 312 aus 3B die Funktionalität eines Feldeffekt-Transistors erfüllt, dessen leitender Kanal in gemäß 3B vertikaler Richtung verläuft.In the following, reference is made to 3B the structure of the other vertical transistor 312 described by way of example. Each of the vertical transistors of the circuit arrangement 300 can be configured as the other vertical transistor 312 out 3B , The vertical transistor 312 has a first source / drain connection 312a and a second source / drain terminal 312b , a first source / drain region 312c and a second source / drain region 312d , Between the first source / drain region 312c and the second source / drain region 312d is an undoped intermediate layer 312e arranged from a semiconductive material. In accordance with 3B vertical direction is the layer arrangement of the first source / drain region 312c , the intermediate layer 312e and the second source / drain region 312d sheathed with a thin gate insulating layer (not shown in FIG 3B ), and this gate insulating layer is covered by a gate electrode (not shown in FIG 3B ). By applying a suitable electrical voltage to the gate electrode is in the intermediate layer 312e creates a conductive channel, so that the layer arrangement 312 out 3B fulfills the functionality of a field effect transistor whose conducting channel in accordance with 3B vertical direction.

Wie in 3B gezeigt, sind ferner die Vertikal-Transistoren 201 bis 206, 301, 302 auf der rechteckigen elektrisch isolierenden Grundfläche 311 ausgebildet. Entsprechend des Schaltbildes aus 3A sind der erste Source-/Drain-Anschluss 201a des ersten Flip-Flop-Transistors 201, der erste Source-/Drain-Anschluss 203a des dritten Flip-Flop-Transistors 203, der erste Source-/Drain-Anschluss 302a des zweiten Steuer-Transistors 302 und der zweite Source-/Drain-Anschluss 205b des ersten Schalt-Transistors 205 mittels des zweiten Kopplungsmittels 315 aus Silizid-Material gekoppelt. Ferner sind der erste Source-/Drain-Anschluss 202a des zweiten Flip-Flop-Transistors 202, der erste Source-/Drain-Anschluss 204a des vierten Flip-Flop-Transistors 204, der erste Source-/Drain-Anschluss 301a des ersten Steuer-Transistors 301 und der zweite Source-/Drain-Anschluss 206b des zweiten Schalt-Transistors 206 mittels des ersten Kopplungsmittels 314 gekoppelt. Ferner sind in 3B weitere Vertikal-Transistoren 312 von Schaltkreis-Anordnungen gezeigt, die der Schaltkreis-Anordnung 300 nicht zugehörig sind.As in 3B are also shown the vertical transistors 201 to 206 . 301 . 302 on the rectangular electrically insulating base 311 educated. According to the circuit diagram 3A are the first source / drain connection 201 of the first flip-flop transistor 201 , the first source / drain terminal 203a of the third flip-flop transistor 203 , the first source / drain terminal 302a of the second control transistor 302 and the second source / drain terminal 205b of the first switching transistor 205 by means of the second coupling means 315 coupled from silicide material. Further, the first source / drain terminal 202a of the second flip-flop transistor 202 , the first source / drain terminal 204a the fourth flip-flop transistor 204 , the first source / drain terminal 301 of the first control transistor 301 and the second source / drain terminal 206b of the second switching transistor 206 by means of the first coupling means 314 coupled. Furthermore, in 3B further vertical transistors 312 of circuit arrangements shown in the circuit arrangement 300 are not affiliated.

Um die in 3C gezeigte Schichtenfolge 320 zu erhalten, wird ein drittes Kopplungsmittel 321 aus Polysilizium-Material derart abgeschieden, dass dadurch die Gate-Anschlüsse des ersten und des zweiten Schalt-Transistors 205, 206 gekoppelt werden. Ferner wird ein viertes Kopplungsmittel 322 abgeschieden, wodurch die Gate-Anschlüsse des ersten und zweiten Steuer-Transistors 301, 302 miteinander gekoppelt werden. Darüber hinaus wird ein fünftes Kopplungsmittel 323 abgeschieden, wodurch die Gate-Anschlüsse des ersten und des dritten Flip-Flop-Transistors 201, 203 gekoppelt werden, und wodurch ferner die genannten Gate-Anschlüsse mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 202a des zweiten Flip-Flop-Transistors 202 gekoppelt werden. Darüber hinaus wird ein sechstes Kopplungsmittel 324, auch aus Polysilizium-Material derart auf der Schichtenfolge abgeschieden, dass dadurch die Gate-Anschlüsse des zweiten und des vierten Flip-Flop-Transistors 202, 204 miteinander gekoppelt werden, und wodurch ferner die genannten Gate-Anschlüsse mit dem ersten Source-/Drain-Bereich 203a des dritten Flip-Flop-Transistors 203 gekoppelt werden.To the in 3C Layer sequence shown 320 to receive, becomes a third coupling agent 321 Of polysilicon material deposited such that thereby the gate terminals of the first and the second switching transistor 205 . 206 be coupled. Furthermore, a fourth coupling agent 322 deposited, whereby the gate terminals of the first and second control transistor 301 . 302 be coupled with each other. In addition, a fifth coupling agent 323 deposited, whereby the gate terminals of the first and the third flip-flop transistor 201 . 203 and further providing said gate terminals to the first source / drain terminal 202a of the second flip-flop transistor 202 be coupled. In addition, a sixth coupling agent 324 , Also of polysilicon material deposited on the layer sequence such that thereby the gate terminals of the second and fourth flip-flop transistor 202 . 204 are coupled together, and further comprising said gate terminals to the first source / drain region 203a of the third flip-flop transistor 203 be coupled.

Um die in 3D gezeigte Schichtenfolge 330 zu erhalten, werden ein erster und ein zweiter Stapel-Kondensator 331, 332 ausgebildet. Jeder dieser Stapel-Kondensatoren weist zwei elektrisch leitfähige Kondensator-Elemente (anschaulich das Analogon zu Kondensator-Platten bei makroskopischen Kondensatoren) und eine dazwischen angeordnete ferroelektrische Dielektrikums-Schicht (z. B. Bleizirkonat-Titanat, Pb(Zr1-xTix)O3, PZT) auf. Mit anderen Worten bilden der erste und der zweite Stapel-Kondensator 331, 332 die beiden SRAM-Speicherzellen 105, 106. Wie in 3D gezeigt, wird der erste Stapel-Kondensator 331 mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 302b des zweiten Schalt-Transistors 302 gekoppelt, und es wird der zweite Stapel-Kondensator 332 mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 301b des ersten Steuer-Transistors 301 gekoppelt.To the in 3D Layer sequence shown 330 to obtain a first and a second stack capacitor 331 . 332 educated. Each of these stack capacitors has two electrically conductive capacitor elements (illustratively the analog to capacitor plates in macroscopic capacitors) and a ferroelectric dielectric layer interposed therebetween (eg lead zirconate titanate, Pb (Zr 1 -x Ti x ) O 3 , PZT). In other words, the first and second stacking capacitors form 331 . 332 the two SRAM memory cells 105 . 106 , As in 3D shown, the first Sta pel capacitor 331 with the second source / drain terminal 302b of the second switching transistor 302 coupled, and it becomes the second stack capacitor 332 with the second source / drain terminal 301b of the first control transistor 301 coupled.

Um die in 3E gezeigte Schichtenfolge 340 zu erhalten, wird ein siebtes Kopplungsmittel 341 auf dem ersten Source-/Drain-Anschluss 206a des zweiten Schalt-Transistors 206 abgeschieden. Ferner wird ein achtes Kopplungsmittel 342 auf einem Teilbereich des dritten Kopplungsmittels 321 abgesetzt. Darüber hinaus wird ein neuntes Kopplungsmittel 343 auf dem ersten Source-/Drain-Anschluss 205a des ersten Schalt-Transistors 205 abgesetzt. Ein zehntes Kopplungsmittel 344 wird auf einem Teilbereich des vierten Kopplungsmittels 322 abgesetzt. Ein elftes Kopplungsmittel 345 wird in der in 3E gezeigten Weise abgeschieden und mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 203b des dritten Flip-Flop-Transistors 203, mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 204b des vierten Flip-Flop-Transistors 204 und mit den gemäß 3E jeweils oberen elektrisch leitfähigen Kondensator-Elementen des ersten und des zweiten Stapel-Kondensators 331, 332 gekoppelt. Mittels des elftes Kopplungsmittels 345 kann an die vier genannten Komponenten jeweils das elektrische Massepotential VSS angelegt werden (vgl. 3A). Ferner wird ein zwölftes Kopplungsmittel 346 derart auf der Schichtenfolge abgeschieden, dass dadurch eine elektrische Kopplung zwischen dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 202b des zweiten Flip-Flop-Transistors 202 und dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 201b des ersten Flip-Flop-Transistors 201 realisiert wird.To the in 3E Layer sequence shown 340 to become a seventh coupling agent 341 on the first source / drain terminal 206a of the second switching transistor 206 deposited. Further, an eighth coupling agent 342 on a portion of the third coupling means 321 discontinued. In addition, a ninth coupling agent 343 on the first source / drain terminal 205a of the first switching transistor 205 discontinued. A tenth coupling agent 344 is on a portion of the fourth coupling agent 322 discontinued. An eleventh coupling agent 345 will be in the in 3E shown deposited and with the second source / drain connection 203b of the third flip-flop transistor 203 , with the second source / drain connection 204b the fourth flip-flop transistor 204 and with the according to 3E each upper electrically conductive capacitor elements of the first and second stacked capacitor 331 . 332 coupled. By means of the eleventh coupling agent 345 can be applied to the four components mentioned in each case the electrical ground potential V SS (see. 3A ). Furthermore, a twelfth coupling agent 346 deposited on the layer sequence such that thereby an electrical coupling between the second source / drain terminal 202b of the second flip-flop transistor 202 and the second source / drain terminal 201b of the first flip-flop transistor 201 is realized.

Um die in 3F gezeigte Schichtenfolge 350 zu erhalten, wird die erste Bit-Leitung 219 derart ausgebildet, dass sie mit dem neunten Kopplungsmittel 341 gekoppelt ist. Ferner wird die zweite Bit-Leitung 220 derart ausgebildet, dass diese mit dem siebten Kopplungsmittel 341 elektrisch gekoppelt ist. Darüber hinaus wird ein dreizehntes Kopplungsmittel 351 auf dem achten Kopplungsmittel 342 ausgebildet, und es wird ein vierzehntes Kopplungsmittel 352 auf dem zehnten Kopplungsmittel 344 ausgebildet.To the in 3F Layer sequence shown 350 get the first bit line 219 designed such that it with the ninth coupling means 341 is coupled. Further, the second bit line becomes 220 formed such that this with the seventh coupling means 341 is electrically coupled. In addition, a thirteenth coupling agent 351 on the eighth coupling agent 342 trained, and it becomes a fourteenth coupling means 352 on the tenth coupling agent 344 educated.

Um die in 3G gezeigte Schaltkreis-Anordnung 300 zu erhalten, wird die Wort-Leitung 221 auf dem dreizehnten Kopplungsmittel 351 ausgebildet, und es wird ein fünfzehntes Kopplungsmittel 360 auf dem vierzehnten Kopplungsmittel 352 abgesetzt, wobei mittels des fünfzehnten Kopplungsmittels 360 das elektrische Potential VRW an die Gate-Anschlüsse des ersten und zweiten Steuer-Transistors 301, 302 angelegt werden kann.To the in 3G shown circuit arrangement 300 get the word line 221 on the thirteenth coupling agent 351 trained, and it becomes a fifteenth coupling agent 360 on the fourteenth coupling agent 352 settled, by means of the fifteenth coupling agent 360 the electric potential V RW to the gate terminals of the first and second control transistor 301 . 302 can be created.

In 3G ist eine integrierte Schaltkreis-Anordnung 300 als Realisierung des Schaltbildes aus 3A gezeigt. Die Kopplungselemente aus 3G, die einer in 3A eingezeichneten Verbindungsleitung entsprechen, sind dort mit dem entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.In 3G is an integrated circuit arrangement 300 as realization of the circuit diagram 3A shown. The coupling elements off 3G one in 3A correspond to marked connection line are marked there with the corresponding reference numeral.

In 3H ist eine Layout-Draufsicht der Schaltkreis-Anordnung 300 gezeigt, welche der perspektivischen Darstellung von 3G entspricht.In 3H is a layout plan view of the circuit arrangement 300 shown which of the perspective view of 3G equivalent.

Die Transistoren und Leitungen sind in 3H mit den gleichen Bezugsziffern versehen wie in 3G. Insbesondere sei auf die Legende von 3H verwiesen, bei der als Umriss 370 die Flächenausdehnung der Schaltkreis-Anordnung 300 ersichtlich ist. Ferner sind Polysilizium-Elemente 371 in der Legende gezeigt, mittels welcher insbesondere die Kopplungen zwischen Gate-Anschlüssen der beteiligten Transistoren in der in 3A, 3G gezeigten Weise realisiert sind. Silizid-Elemente 372 sind ferner in der Legende gezeigt, mittels derer insbesondere die Source-/Drain Anschlüsse der beteiligten Transistoren miteinander gekoppelt werden. Ferner sind erste, zweite und dritte Metall-Kontaktierungen 373, 374, 375 gezeigt, die entsprechende elektrische Kopplungen in der Richtung senkrecht zu der Papierebene von 3H in der dort gezeigten Weise bewerkstelligen. Auch sind in 3H die Wort-Leitung 221, die Bit-Leitungen 219, 220 sowie jene Leitungen 360, 345, 346 gezeigt, mittels derer die elektrischen Potentiale VRW, VSS und VDD an die entsprechenden Anschlüsse der Komponenten der Schaltkreis-Anordnung 300 angelegt werden.The transistors and wires are in 3H provided with the same reference numbers as in 3G , In particular, be on the legend of 3H referenced, as an outline 370 the surface area of the circuit arrangement 300 is apparent. Further, polysilicon elements 371 in the legend, by means of which in particular the couplings between gate terminals of the transistors involved in the in 3A . 3G shown manner are realized. Silicide elements 372 are further shown in the legend, by means of which in particular the source / drain terminals of the transistors involved are coupled together. Furthermore, first, second and third metal contacts 373 . 374 . 375 shown the corresponding electrical couplings in the direction perpendicular to the paper plane of 3H in the way shown there. Also are in 3H the word line 221 , the bit lines 219 . 220 as well as those lines 360 . 345 . 346 by means of which the electrical potentials V RW , V SS and V DD to the corresponding terminals of the components of the circuit arrangement 300 be created.

Im Weiteren wird Bezugnehmend auf 4 eine Schaltkreis-Anordnung 400 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.Further, referring to FIG 4 a circuit arrangement 400 described according to a third embodiment of the invention.

Die SRAM-Speicherzelle 101 der Schaltkreis-Anordnung 400 ist genauso ausgebildet wie die SRAM-Speicherzelle 101 der Schaltkreis-Anordnung 200. Daher werden Struktur und Funktionalität der SRAM-Speicherzelle 101 im Weiteren nicht detailliert beschrieben.The SRAM memory cell 101 the circuit arrangement 400 is designed in the same way as the SRAM memory cell 101 the circuit arrangement 200 , Therefore, structure and functionality of the SRAM memory cell 101 not described in detail below.

Allerdings ist der Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 der Schaltkreis-Anordnung 400 anders als in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen derart ausgebildet, dass der Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 der Schaltkreis-Anordnung 400 zwei MRAM-Speicherzellen (”magnetic random access memory”) aufweist. Anschaulich ist eine MRAM- Speicherzelle ein veränderbarer ohmscher Widerstand, der, wie oben beschrieben, häufig aus zwei durch eine Tunnelschicht voneinander getrennten ferromagnetischen Schichten besteht. Der ohmsche Widerstand einer solchen Schichtanordnung ist höher, wenn die beiden ferromagnetischen Schichten zueinander antiparallel orientierte Magnetisierungsrichtungen aufweisen als im Falle zueinander parallel orientierter Magnetisierungsrichtungen beider ferromagnetischer Schichten.However, the cache circuit is 104 the circuit arrangement 400 Unlike in the previously described embodiments designed such that the latch circuit 104 the circuit arrangement 400 has two MRAM memory cells ("magnetic random access memory"). Illustratively, an MRAM memory cell is a variable ohmic resistor which, as described above, often consists of two ferromagnetic layers separated by a tunnel layer. The ohmic resistance of such a layer arrangement is higher when the two ferromagnetic layers have mutually antiparallel oriented magnetization directions than in the case parallel to each other oriented magnetization directions of both ferromagnetic layers.

Der erste Hilfs-Knoten 222 ist mit der als MRAM-Speicherzelle ausgestalteten zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle 106 gekoppelt, die ferner mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 401a eines ersten Steuer-Transistors 401 gekoppelt ist. Der zweite Source-/Drain-Anschluss 401b des ersten Steuer-Transistors 401 ist mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 402a eines zweiten Steuer-Transistors 402 gekoppelt. An den zweiten Source-/Drain-Anschluss 402b des zweiten Steuer-Transistors 402 ist das elektrische Massepotential VSS 108 angelegt. Dagegen ist der Gate-Anschluss des zweiten Steuer-Transistors 402 mit der Versorgungsspannung VDD gekoppelt. Ferner ist der zweite Source-/Drain-Anschluss 401b des zweiten Steuer-Transistors 401 mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 403b eines dritten Steuer-Transistors 403 gekoppelt, dessen erster Source-/Drain-Anschluss 403a mit der ebenfalls als MRAM-Speicherzelle ausgebildeten ersten nichtflüchtigen Speicherzelle 105 gekoppelt ist. Die erste nichtflüchtige Speicherzelle 105 ist ferner mit dem zweiten Hilfs-Knoten 223 gekoppelt. Eine erste Steuer-Spannung 404 ist an die Gate-Anschlüsse des ersten und des dritten Steuer-Transistors 401, 403 angelegt. Ferner weist der Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 einen vierten Steuer-Transistor 405 auf, an dessen Gate-Anschluss eine zweite Steuer-Spannung VPRO1 406 angelegt ist. An den ersten Source-/Drain-Anschluss 405a des vierten Steuer-Transistors 405 ist das elektrische Potential VDD 107 der Versorgungsspannungsquelle angelegt. Der zweite Source-/ Drain-Anschluss 405b des vierten Steuer-Transistors 405 ist derart mit den veränderbaren Widerständen R1 und R2 der zweiten bzw. ersten nichtflüchtigen Speicherzelle 106 bzw. 105 gekoppelt, dass bei einem vorgegebenen Stromfluss durch den vierten Steuer-Transistor 405 der elektrische Widerstand der veränderbaren Widerstände R1 und R2 der zweiten bzw. ersten nichtflüchtigen Speicherzelle 106, 105 auf einen vorgegebenen Wert eingestellt werden kann. Ferner weist der Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 einen fünften Steuer-Transistor 407 auf, an dessen ersten Source-/Drain-Anschluss 407a das Potential VDD 107 der elektrischen Versorgungsspannungsquelle angelegt ist, und dessen Gate-Anschluss mit dem ersten elektrischen Hilfs-Knoten 222 gekoppelt ist. Der zweite Source-/Drain-Anschluss 407b des fünften Steuer-Transistors 407 ist mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 408b eines sechsten Steuer-Transistors 408 und mit dem ersten Source-/Drain-Anschluss 409a eines siebten Steuer-Transistors 409 gekoppelt. An den ersten Source-/Drain-Anschluss 408a des sechsten Steuer-Transistors 408 ist das elektrische Massepotential VSS 107 angelegt. Der Gate-Anschluss des sechsten Steuer-Transistors 408 ist mit dem ersten Hilfs-Knoten 222 gekoppelt. An den Gate-Anschluss des siebten Steuer-Transistors 409 ist eine dritte Steuer-Spannung VPRO2 410 angelegt. Der zweite Source-/Drain-Anschluss 409b des siebten Steuer-Transistors 409 ist sowohl mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 411b eines achten Steuer-Transistors 411 als auch mit dem zweiten Source-/Drain-Anschluss 412b eines neunten Steuer-Transistors 412 gekoppelt.The first auxiliary node 222 is with the designed as an MRAM memory cell second non-volatile memory cell 106 further coupled to the first source / drain terminal 401 a first control transistor 401 is coupled. The second source / drain connection 401b of the first control transistor 401 is with the first source / drain connection 402a a second control transistor 402 coupled. To the second source / drain connection 402b of the second control transistor 402 is the electrical ground potential V SS 108 created. In contrast, the gate terminal of the second control transistor 402 coupled to the supply voltage V DD . Further, the second source / drain terminal is 401b of the second control transistor 401 with the second source / drain terminal 403b a third control transistor 403 coupled, whose first source / drain terminal 403a with the first non-volatile memory cell, which is likewise designed as an MRAM memory cell 105 is coupled. The first nonvolatile memory cell 105 is also connected to the second auxiliary node 223 coupled. A first control voltage 404 is to the gate terminals of the first and the third control transistor 401 . 403 created. Furthermore, the latch circuit 104 a fourth control transistor 405 at whose gate terminal a second control voltage V PRO1 406 is created. To the first source / drain connection 405a of the fourth control transistor 405 is the electrical potential V DD 107 the supply voltage source applied. The second source / drain connection 405b of the fourth control transistor 405 is such with the variable resistors R 1 and R 2 of the second and first non-volatile memory cell 106 respectively. 105 coupled, that at a given current flow through the fourth control transistor 405 the electrical resistance of the variable resistors R 1 and R 2 of the second and first non-volatile memory cell 106 . 105 can be set to a predetermined value. Furthermore, the latch circuit 104 a fifth control transistor 407 on, at its first source / drain terminal 407a the potential V DD 107 the electrical supply voltage source is applied, and its gate terminal to the first auxiliary electrical node 222 is coupled. The second source / drain connection 407b of the fifth control transistor 407 is with the second source / drain terminal 408b a sixth control transistor 408 and with the first source / drain terminal 409a a seventh control transistor 409 coupled. To the first source / drain connection 408a of the sixth control transistor 408 is the electrical ground potential V SS 107 created. The gate terminal of the sixth control transistor 408 is with the first auxiliary node 222 coupled. To the gate terminal of the seventh control transistor 409 is a third control voltage V PRO2 410 created. The second source / drain connection 409b of the seventh control transistor 409 is both with the second source / drain connection 411b an eighth control transistor 411 as well as with the second source / drain connection 412b a ninth control transistor 412 coupled.

Es ist anzumerken, dass der fünfte Steuer-Transistor 407 und der achte Steuer-Transistor 411 als Feldeffekt-Transistoren des p-Leitungstyps ausgebildet sind, wohingegen alle anderen Steuer-Transistoren des Zwischenspeicher-Schaltkreises 104 als Feldeffekt-Transistoren des n-Leitungstyps ausgebildet sind.It should be noted that the fifth control transistor 407 and the eighth control transistor 411 are formed as field-effect transistors of the p-type conductivity, whereas all other control transistors of the latch circuit 104 are formed as field effect transistors of the n-type conductivity.

Die Gate-Anschlüsse des achten und neunten Steuer-Transistors 411, 412 sind mit dem zweiten Hilfs-Knoten 223 gekoppelt, und an den ersten Source-/Drain-Anschluss 411a des achten Streuertransistors 411 ist das elektrische Potential VDD 107 der Versorgungsspannungsquelle angelegt. An den ersten Source-/Drain-Anschluss 412a des neunten Steuer-Transistors 412 ist das elektrische Massepotential VSS 108 angelegt.The gate terminals of the eighth and ninth control transistors 411 . 412 are with the second auxiliary node 223 coupled, and to the first source / drain terminal 411a the eighth spike transistor 411 is the electrical potential V DD 107 the supply voltage source applied. To the first source / drain connection 412a of the ninth control transistor 412 is the electrical ground potential V SS 108 created.

Im Weiteren wird die Funktionalität der Schaltkreis-Anordnung 400 beschrieben.Below is the functionality of the circuit arrangement 400 described.

In einem Betriebszustand, in dem nur die SRAM-Speicherzelle 101 betrieben werden soll (beispielsweise zum Lesen oder Programmieren von Informationen) sind insbesondere der erste und der dritte Steuer-Transistor 401, 403 nichtleitend, was mittels geeigneten Einstellens des Werts der ersten Steuer-Spannung 404 eingestellt wird.In an operating state in which only the SRAM memory cell 101 to be operated (for example, for reading or programming information) are in particular the first and the third control transistor 401 . 403 non-conductive, which can be adjusted by appropriately adjusting the value of the first control voltage 404 is set.

Soll auf einen Niedrigenergiemodus (Power-Down-Modus) umgeschaltet werden, so muss die auf dem ersten Speicher-Knoten 102 gespeicherte Information bzw. die auf dem zweiten Speicher-Knoten 103 gespeicherte dazu inverse Information in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis 104 zwischengespeichert werden. Hierzu werden zunächst die beiden als nichtflüchtige Speicherelemente 105, 106 verwendeten MRAM-Speicherzellen, das heißt anschaulich die veränderbaren Widerstände R1, R2, auf einen definierten Ausgangszustand gebracht, indem mittels Anlegens eines geeigneten Potentials an den Gate-Anschluss des vierten Steuer-Transistors 405 dieser in einen leitenden Zustand gebracht wird. Dann fließt ein Strom IWR, wodurch die Widerstände R1 und R2 auf einen definierten Anfangszustand gebracht werden. Mit anderen Worten wird vor Beginn der Power-Down-Phase mittels eines elektrischen Signals mit einem logischen Wert ”1” der zweiten Steuer-Spannung VPRO1 406 ein globaler Schreibstrom für alle Schaltkreis-Anordnungen 400 (d. h. Speicherzellen) eines Speicherzellenfeldes erzeugt. In diesem Betriebszustand sind sowohl der erste Steuer- Transistor 401 als auch der dritte Steuer-Transistor 403 nichtleitend, was mittels eines elektrischen Signals mit dem logischen Wert ”0” der ersten Steuer-Spannung 404 realisiert ist.If you want to switch to a low-power mode (power-down mode), you must switch to the first memory node 102 stored information or on the second memory node 103 stored thereto inverse information in the latch circuit 104 be cached. For this purpose, the two are first as non-volatile memory elements 105 . 106 used MRAM memory cells, that is, illustratively the variable resistors R 1 , R 2 , brought to a defined output state by by applying a suitable potential to the gate terminal of the fourth control transistor 405 this is brought into a conductive state. Then, a current I WR flows , whereby the resistors R 1 and R 2 are brought to a defined initial state. In other words, before the start of the power-down phase, the second control voltage V PRO1 is generated by means of an electrical signal having a logical value "1" 406 a global write current for all circuit arrangements 400 (ie memory cell len) of a memory cell array. In this operating state, both the first control transistor 401 as well as the third control transistor 403 nonconductive, which by means of an electrical signal with the logic value "0" of the first control voltage 404 is realized.

Nun wird wie in dem ersten Speicher-Knoten 102 gespeicherte Information bzw. die in dem zweiten Speicher-Knoten 103 gespeicherte Information in die veränderbaren Widerstände R1 bzw. R2 kodiert in dem Wert des jeweiligen ohmschen Widerstands zwischengespeichert. Beispielsweise ist in einem Szenario der erste Speicher-Knoten 102 auf einem logischen Wert ”1”, wohingegen der zweite Speicher-Knoten 103 auf einem logischen Wert ”0” ist. Nun wird der Fall betrachtet, dass der siebte Steuer-Transistor 409 leitend ist, was erfüllt ist, wenn mittels der dritten Steuer-Spannung 410 VPRO2 an den Gate-Anschluss des siebten Steuer-Transistors 410 ein elektrisches Signal mit einem logischen Wert ”1” angelegt wird. In dem betrachteten Szenario ist der mit dem ersten Speicher-Knoten 102 gekoppelte achte Steuer-Transistor 411, ein p-MOS-Transistor, nicht leitend, da der erste Speicher-Knoten 102 auf dem logischen Wert ”1” ist. Im Gegensatz dazu ist der neunte Steuer-Transistor 412, ein n-MOS-Transistor, leitend, da dessen Gate-Anschluss mit dem ersten Speicher-Knoten 102 auf dem logischen Wert ”1” gekoppelt ist. Andererseits ist der zweite Steuerknoten 103 auf dem logischen Wert ”0” mit den Gate-Anschlüssen des sechsten Steuer-Transistors 408, ein n-MOS-Transistor, und des fünften Steuer-Transistors 407, ein p-MOS-Transistor, gekoppelt. Da der zweite Speicher-Knoten auf einem Potential mit einem logischen Wert von ”0” ist, ist der fünfte p-MOS-Steuer-Transistor 407 leitend, wohingegen der sechste n-MOS-Steuer-Transistor 408 nichtleitend ist. Aufgrund der beschriebenen Potentialverhältnisse fließt ein Strom von dem auf dem Potential VDD befindlichen ersten Source-/Drain-Anschluss 407a des fünften Steuer-Transistors 407 durch den leitenden fünften Steuer-Transistor 407, durch den leitenden siebten Steuer-Transistor 409 und den leitenden neunten Steuer- Transistor 412, der auf dem elektrischen Massepotential VSS 108 befindlich ist, so dass auf der lokalen Stromschleife 413 gemäß 4 ein elektrischer Strom entgegen dem Uhrzeigersinn infolge der Potentialdifferenz zwischen VDD und VSS fließt. Es ist zu betonen, dass die Richtung des elektrischen Stromflusses auf der lokalen Stromschleife 413 davon abhängt, ob der erste Speicher-Knoten 102 oder der zweite Speicher-Knoten 103 auf dem logischen Wert ”1” ist. Sind die Verhältnisse umgekehrt als im beschriebenen Szenario, so erfolgt in der Stromschleife 413 ein Stromfluss gemäß 4 im Uhrzeigersinn. Der Stromfluss auf der lokalen Stromschleife 413 erzeugt in Abhängigkeit von dessen Umlaufrichtung ein magnetisches Feld, dessen Orientierung am Ort des ersten Widerstandes R1 und am Ort des zweiten Widerstandes R2 zueinander antiparallel ist. Dadurch wird die weichmagnetische ferromagnetische Schicht der beiden MRAM-Speicherzellen 105 und 106 zueinander antiparallel orientiert, so dass in einer der MRAM-Speicherzellen 105 oder 106 der Widerstand R1 bzw. R2 einen höheren Wert einnimmt als in der anderen. Welcher Widerstand den hohen und welcher Widerstand den niedrigen elektrischen Widerstand aufweist, hängt von der Orientierung des Stromflusses auf der lokalen Stromschleife 413 und daher von der Tatsache ab, ob der erste Speicher-Knoten 102 oder der zweite Speicher-Knoten 103 auf einem logischen Wert ”1” ist. Mit anderen Worten wird die Information in Form eines hohen oder niedrigen Widerstandes in R1 oder R2 gespeichert. Die Funktionalität wird durch die beschriebene Verschaltung des vierten Steuer-Transistors 405, des fünften Steuer-Transistors 407, des achten Steuer-Transistors 411 und des neunten Steuer-Transistors 412 realisiert. Je nach dem Wert des logischen Signals auf dem ersten Speicher-Knoten 102 und auf dem zweiten Speicher-Knoten 103 fließt der Strom durch die lokale Stromschleife 413 links oder rechts herum. Der Stromfluss auf der lokalen Stromschleife 413 ist dabei von dem siebten Steuer-Transistor 409 nicht unterbrochen, da in dem beschriebenen Betriebszustand als dritte Steuer-Spannung 410 VPRO2 ein elektrisches Signal mit einem logischen Wert ”1” eingestellt ist.Now, as in the first memory node 102 stored information or in the second memory node 103 stored information in the variable resistors R 1 and R 2 encoded in the value of the respective ohmic resistance buffered. For example, in a scenario, the first store node 102 at a logical value "1", whereas the second memory node 103 is at a logical value "0". Now consider the case that the seventh control transistor 409 conductive is what is met when using the third control voltage 410 V PRO2 to the gate terminal of the seventh control transistor 410 an electrical signal with a logical value "1" is applied. In the considered scenario, the one with the first storage node 102 coupled eighth control transistor 411 , a p-MOS transistor, not conducting, since the first memory node 102 is at the logical value "1". In contrast, the ninth control transistor 412 , an n-MOS transistor, conducting, since its gate terminal to the first memory node 102 is coupled to the logical value "1". On the other hand, the second control node 103 at the logical value "0" with the gate terminals of the sixth control transistor 408 , an n-type MOS transistor, and the fifth control transistor 407 , a p-MOS transistor, coupled. Since the second memory node is at a potential having a logical value of "0", the fifth p-MOS control transistor is 407 conductive, whereas the sixth n-MOS control transistor 408 is non-conductive. Due to the described potential conditions, a current flows from the first source / drain terminal located at the potential V DD 407a of the fifth control transistor 407 through the conductive fifth control transistor 407 , through the conductive seventh control transistor 409 and the leading ninth control transistor 412 , which at the electrical ground potential V SS 108 is located, so on the local current loop 413 according to 4 an electric current flows counterclockwise due to the potential difference between V DD and V SS . It should be emphasized that the direction of electric current flow on the local current loop 413 depends on whether the first storage node 102 or the second storage node 103 is at the logical value "1". If the conditions are reversed than in the described scenario, the current loop occurs 413 a current flow according to 4 clockwise. The current flow on the local current loop 413 generates in dependence on the direction of rotation of a magnetic field whose orientation at the location of the first resistor R 1 and at the location of the second resistor R 2 is antiparallel to each other. Thereby, the soft magnetic ferromagnetic layer of the two MRAM memory cells 105 and 106 oriented antiparallel to each other, so that in one of the MRAM memory cells 105 or 106 the resistor R 1 or R 2 takes a higher value than in the other. Which resistor has the high and which resistor has the low electrical resistance depends on the orientation of the current flow on the local current loop 413 and therefore on the fact of whether the first memory node 102 or the second storage node 103 is at a logical value "1". In other words, the information is stored in the form of high or low resistance in R 1 or R 2 . The functionality is achieved by the described interconnection of the fourth control transistor 405 , the fifth control transistor 407 , the eighth control transistor 411 and the ninth control transistor 412 realized. Depending on the value of the logical signal on the first memory node 102 and on the second storage node 103 the current flows through the local current loop 413 left or right around. The current flow on the local current loop 413 is from the seventh control transistor 409 not interrupted, since in the described operating state as a third control voltage 410 V PRO2 an electrical signal with a logic value "1" is set.

Nach Abschluss dieser Zwischenspeicherphase ist die zuvor auf dem Speicher-Knoten 102, 103 gespeicherte Information und die dazu komplementäre Information auf den Widerständen R1 und R2 gespeichert, die anschaulich die Zwischenspeicher-Knoten des Zwischenspeicher-Schaltkreises 104 darstellen.After completing this caching phase, the previously on the storage node 102 . 103 stored information and the complementary information stored on the resistors R 1 and R 2 , the vividly the latch nodes of the latch circuit 104 represent.

In der Rückschreibphase wird der unterschiedliche elektrische Widerstand in R1 und R2 detektiert. Dazu wird mittels der ersten Steuer-Spannung 404 an die Gate-Anschlüsse des ersten Steuer-Transistors 401 und des dritten Steuer-Transistor 403 ein elektrisches Potential mit einem logischen Wert ”1” angelegt, so dass ein vorgegebener elektrischer Strom durch den zweiten Steuer-Transistor 402 sich auf die beiden Zweige mit dem ersten regelbaren Widerstand R1 bzw. dem zweiten regelbaren Widerstand R2 entsprechend der Werte dieser Widerstände aufteilt. Mit anderen Worten verteilt sich dieser Strom unsymmetrisch auf die Zweige der Schaltkreis-Anordnung 400, die mit dem ersten Speicher-Knoten 102 bzw. mit dem zweiten Speicher-Knoten 103 gekoppelt sind. Dadurch wird auf die beiden Speicher-Knoten 102, 103 die zuvor in den nichtflüchtigen Speicherzellen 105, 106 zwischengespeicherte Information rückgeschrieben, wodurch die Leitfähigkeit der ersten bis vierten Flip-Flop-Transistoren 201 bis 204 charakteristisch derart beeinflusst wird, dass die Zelle in den vor dem Rückschreiben herrschenden stabilen Zustand kippt. Mit anderen Worten befinden sich die Speicher-Knoten 102, 103 dann wieder auf demselben Zustand wie vor dem Zwischenspeichern, d. h. die Information ist zurückgeschrieben. Das Kippen der SRAM-Speicherzelle 104 in den zugehörigen stabilen Zustand erfolgt, wenn VDD 107 den vollen Spannungshub erreicht hat.In the write-back phase, the different electrical resistance in R 1 and R 2 is detected. This is done by means of the first control voltage 404 to the gate terminals of the first control transistor 401 and the third control transistor 403 an electric potential having a logical value "1" is applied, so that a predetermined electric current through the second control transistor 402 is divided on the two branches with the first variable resistor R 1 and the second variable resistor R 2 according to the values of these resistors. In other words, this current is distributed asymmetrically to the branches of the circuit arrangement 400 that with the first memory node 102 or with the second memory node 103 are coupled. This will point to the two memory nodes 102 . 103 the previously in the non-volatile memory cells 105 . 106 cached information is written back, whereby the conductivity of the first to fourth flip-flop transistors 201 to 204 is characteristically influenced in such a way that the cell in front of the Write-back ruling stable state tilts. In other words, there are the memory nodes 102 . 103 then back to the same state as before the caching, ie the information is written back. The tilting of the SRAM memory cell 104 in the associated stable state, if V DD 107 has reached the full voltage swing.

In diesem Dokument sind folgende Veröffentlichungen zitiert:

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Claims (10)

Schaltkreis-Anordnung • mit einer SRAM-Speicherzelle – mit Vertikal-Transistoren, die derart eingerichtet sind, dass sich der Kanal-Bereich orthogonal zu der Oberfläche eines Substrats erstreckt, in und/oder auf dem die Schaltkreis-Anordnung gebildet ist; – mit einem ersten Speicher-Knoten, an den ein Signal anlegbar ist, und mit einem zweiten Speicher-Knoten, an den das dazu inverse Signal anlegbar ist; • mit einem Zwischenspeicher-Schaltkreis – mit einer ersten nichtflüchtigen Speicherzelle, die mit dem ersten Speicher-Knoten koppelbar ist; – mit einer zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle, die mit dem zweiten Speicher-Knoten koppelbar ist; • die derart eingerichtet ist, dass in einem – ersten Betriebszustand – ein erstes elektrisches Potential, auf dem einer der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dadurch dauerhaft in einen ersten physikalischen Zustand gebracht wird, – ein zweites elektrisches Potential, auf dem der andere der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten anderen nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dadurch dauerhaft in einen zweiten physikalischen Zustand gebracht wird,; – zweiten Betriebszustand – unter Verwendung des physikalischen Zustands der ersten nichtflüchtigen Speicherzelle der erste Speicher-Knoten auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem dieser in dem ersten Betriebszustand befindlich war; – unter Verwendung des physikalischen Zustands der zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle der zweite Speicher-Knoten auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem dieser in dem ersten Betriebszustand befindlich war.Circuit arrangement • with an SRAM memory cell With vertical transistors, which are arranged such that the channel region is orthogonal to the surface of a substrate, in and / or on which the circuit arrangement is formed is; - With a first memory node to which a signal can be applied, and with a second memory node, to which the inverse signal can be applied; • with a Latch circuit - with a first non-volatile Memory cell which is coupleable to the first memory node; - with a second non-volatile Memory cell which is connectable to the second memory node; • the like that is set up in one - first operating state - a first electrical potential on which one of the memory nodes is located is thus provided to the nonvolatile memory cell coupled thereto, that this non-volatile Memory cell thereby permanently in a first physical state is brought - one second electrical potential on which the other of the memory nodes is located, so coupled with the other non-volatile Memory cell is provided that this non-volatile memory cell permanently brought into a second physical state becomes,; - second operating condition - under Use of the physical state of the first non-volatile Memory cell of the first memory node to the electrical potential is brought, on which this is in the first operating state was; - under Use of the physical state of the second non-volatile Memory cell of the second memory node to the electrical potential is brought, on which this is in the first operating state was. Schaltkreis-Anordnung nach Anspruch 1, bei der mindestens eine der nichtflüchtigen Speicherzellen mindestens einen Vertikal-Transistor aufweist.Circuit arrangement according to claim 1, wherein at least one of the non-volatile Memory cell has at least one vertical transistor. Schaltkreis-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die SRAM-Speicherzelle sechs Transistoren aufweist.Circuit arrangement according to claim 1 or 2, at the SRAM memory cell has six transistors. Schaltkreis-Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Vertikal-Transistoren der Speicherzellen auf einer rechteckigen Grundfläche ausgebildet sind.Circuit arrangement according to claim 2 or 3, at the vertical transistors of the memory cells on a rectangular Floor space are formed. Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der zumindest ein Teil der Transistoren • Feldeffekt-Transistoren oder • Bipolar-Transistoren sind.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, at least part of the transistors • field effect transistors or • bipolar transistors are. Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das erste elektrische Potential eine Versorgungsspannung und bei der das zweite elektrische Potential das Massepotential ist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, in which the first electrical potential is a supply voltage and wherein the second electrical potential is the ground potential is. Schaltkreis-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der mindestens eine der nichtflüchtigen Speicherzellen • eine PLED-Speicherzelle • eine EEPROM-Speicherzelle • eine MRAM-Speicherzelle oder • eine FRAM-Speicherzellle ist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 6, wherein at least one of the nonvolatile memory cells • a PLED memory cell • an EEPROM memory cell An MRAM memory cell or an FRAM memory cell. Verfahren zum Betreiben einer Schaltkreis-Anordnung • mit einer Schaltkreis-Anordnung – mit einer SRAM-Speicherzelle – mit Vertikal-Transistoren, die derart eingerichtet sind, dass sich der Kanal-Bereich orthogonal zu der Oberfläche eines Substrats erstreckt, in und/oder auf dem die Schaltkreis-Anordnung gebildet ist; – mit einem ersten Speicher-Knoten, an den ein Signal anlegbar ist, und mit einem zweiten Speicher-Knoten, an den das dazu inverse Signal anlegbar ist; – mit einem Zwischenspeicher-Schaltkreis – mit einer ersten nichtflüchtigen Speicherzelle, die mit dem ersten Speicher-Knoten koppelbar ist; – mit einer zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle, die mit dem zweiten Speicher-Knoten koppelbar ist; – die derart eingerichtet ist, dass in einem – ersten Betriebszustand – ein erstes elektrisches Potential, auf dem einer der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dadurch dauerhaft in einen ersten physikalischen Zustand gebracht wird, – ein zweites elektrisches Potential, auf dem der andere der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten anderen nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dadurch dauerhaft in einen zweiten physikalischen Zustand gebracht wird; – zweiten Betriebszustand • unter Verwendung des physikalischen Zustands der ersten nichtflüchtigen Speicherzelle der erste Speicher-Knoten auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem dieser in dem ersten Betriebszustand befindlich war; • unter Verwendung des physikalischen Zustands der zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle der zweite Speicher-Knoten auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem dieser in dem ersten Betriebszustand befindlich war; • wobei gemäß dem Verfahren – entweder in die SRAM-Speicherzelle Information programmiert, gelesen oder gelöscht wird; oder – in der SRAM-Speicherzelle programmierte Information in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis zwischengespeichert wird; oder – die SRAM-Speicherzelle abgeschaltet wird; oder – in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis zwischengespeicherte Information in die SRAM-Speicherzelle zurückprogrammiert wird.Method for operating a circuit arrangement • with a Circuit arrangement - With an SRAM memory cell - With Vertical transistors, which are set up so that the Extends channel region orthogonal to the surface of a substrate, in and / or on which the circuit arrangement is formed; - with a first memory node to which a signal can be applied, and with a second memory node, to which the inverse signal can be applied is; - With a latch circuit - with a first non-volatile Memory cell which is coupleable to the first memory node; - with a second non-volatile Memory cell which is connectable to the second memory node; - the like that is set up in one - first operating state - a first electrical potential on which one of the memory nodes is located is thus provided to the nonvolatile memory cell coupled thereto, that this non-volatile Memory cell thereby permanently in a first physical state is brought - one second electrical potential on which the other of the memory nodes is located, so coupled with the other non-volatile Memory cell is provided, that this nonvolatile memory cell thereby permanently brought into a second physical state; - second operating condition • under Use of the physical state of the first non-volatile Memory cell of the first memory node to the electrical potential is brought, on which this is in the first operating state was; • under Use of the physical state of the second non-volatile Memory cell of the second memory node to the electrical potential is brought, on which this is in the first operating state was; • in which according to the method - either programmed into the SRAM memory cell information, read or deleted becomes; or - in the SRAM memory cell programmed information in the latch circuit is cached; or - The SRAM memory cell switched off becomes; or - in the buffer circuit information stored programmed back into the SRAM memory cell becomes. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem in die SRAM-Speicherzelle programmierte Information in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis zwischengespeichert wird, indem • ein erstes elektrisches Potential, auf dem einer der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dadurch dauerhaft in einen ersten physikalischen Zustand gebracht wird; • ein zweites elektrisches Potential, auf dem der andere der Speicher-Knoten befindlich ist, derart der damit gekoppelten anderen nichtflüchtigen Speicherzelle bereitgestellt wird, dass diese nichtflüchtige Speicherzelle dadurch dauerhaft in einen zweiten physikalischen Zustand gebracht wird.Method according to claim 8, in the SRAM memory cell programmed information is latched in the latch circuit is by • one first electrical potential on which one of the memory nodes is located, so the coupled non-volatile Memory cell is provided that this non-volatile memory cell permanently brought into a first physical state becomes; • one second electrical potential on which the other of the memory nodes is located, so coupled with the other non-volatile Memory cell is provided that this non-volatile memory cell permanently brought into a second physical state becomes. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem in dem Zwischenspeicher-Schaltkreis zwischengespeicherte Information in die SRAM-Speicherzelle zurückprogrammiert wird, indem • unter Verwendung des physikalischen Zustands der ersten nichtflüchtigen Speicherzelle der erste Speicher-Knoten auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem der erste Speicher-Knoten vor dem Zwischenspeichern der in der SRAM-Speicherzelle programmierten Information in den Zwischenspeicher-Schaltkreis befindlich war; • unter Verwendung des physikalischen Zustands der zweiten nichtflüchtigen Speicherzelle der zweite Speicher-Knoten auf das elektrische Potential gebracht wird, auf dem der zweite Speicher-Knoten vor dem Zwischenspeichern der in der SRAM-Speicherzelle programmierten Information in den Zwischenspeicher-Schaltkreis befindlich war.Method according to claim 9, in the latch circuit cached information back into the SRAM memory cell is by • under Use of the physical state of the first non-volatile Memory cell of the first memory node to the electrical potential is brought on top of the first memory node before caching the information programmed in the SRAM memory cell into the Caching circuit was located; • under use the physical state of the second nonvolatile memory cell, the second memory node is brought to the electric potential, on which the second Memory node before caching in the SRAM memory cell programmed information in the latch circuit located was.
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