DE2245688B2 - Transistor, suitable for digital electrical memory circuits, method for operating such a transistor and application in a circuit consisting of a memory matrix and decoders - Google Patents

Transistor, suitable for digital electrical memory circuits, method for operating such a transistor and application in a circuit consisting of a memory matrix and decoders

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DE2245688B2 DE19722245688 DE2245688A DE2245688B2 DE 2245688 B2 DE2245688 B2 DE 2245688B2 DE 19722245688 DE19722245688 DE 19722245688 DE 2245688 A DE2245688 A DE 2245688A DE 2245688 B2 DE2245688 B2 DE 2245688B2
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    • H01L29/792Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with charge trapping gate insulator, e.g. MNOS-memory transistors

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor, geeignet für digitale elektrische Speicherschaltungen, mit einem Kanal und mit geschichtetem Gate-Isolator, wobei der Transistor, dessen Einsatzspannung von der in dem Gate-Isolator gespeicherten elektrischen Ladung veränderbar abhängt, in einem auf fe stern Potential liegenden Substrat angeordnet ist, wobei das Einspeichern der elektrischen Ladung bzw. das Löschen einer gespeicherten elektrischen Ladung durch Anlegen elektrischer Spannungen zwischen Gateelektrode und dem Substrat erfolgt.The invention relates to a transistor suitable for digital electrical memory circuits, with a channel and with a layered gate insulator, the transistor, its threshold voltage depends on the stored electrical charge in the gate insulator, in a star on fe Substrate lying at potential is arranged, whereby the storage of the electrical charge or the deletion of a stored electrical charge by applying electrical voltages between Gate electrode and the substrate takes place.

Die Erfindung bezieht sicii auch auf Verfahren zum Betrieb eines solchen Transistors.The invention also relates to methods of operating such a transistor.

In der Veröffentlichung Component Technology, Vol. 4, Nr. 5 vom Oktober 1970, S. 17 bis 21 ist eine Speicheranordnung, die solche Transistoren enthält, beschrieben. Die Matrix dieser Speicheranordnung besteht aus MNOS-Transistoren.In Component Technology, Vol. 4, No. 5, October 1970, pp. 17-21, there is one Memory arrangement containing such transistors described. The matrix of this memory arrangement consists of MNOS transistors.

In der USA.-Patentschrift 3 fiO4 988 ist ein Transistor mit einem geschichteten Gate-Isolator beschrieben. Dabei besieht dieser Gate-Isolator aus einer Siliziumdioxid-Schicht und aus einer Zinksulfid-Schicht. In U.S. Patent 3,04,988 is a transistor described with a layered gate insulator. This gate insulator consists of a silicon dioxide layer and a zinc sulfide layer.

Solche bekannten Anordnungen haben jedochHowever, such known arrangements have

so Nachteile. Zum Schalten der Transistoren beim Einschreiben von Information bzw. zum Lesen und Löschen von Information werden nämlich Spannungen unterschiedlicher Vorzeichen bezüglich des Halbleitersubstrats benötigt. Bei Speicheranordnungen in Einkanaltechnik müssen daher die Speichermatrix und die dazugehörigen Decodierer auf voneinander getrennten Substraten aufgebaut werden.so cons. For switching the transistors when writing information or for reading and erasing of information namely tensions of different signs with respect to the Semiconductor substrate required. In the case of memory arrangements using single-channel technology, the memory matrix and the associated decoders are built on substrates that are separate from one another.

Unter Einkanal-Halbleitertechnologie wird eine Technologie verstanden, bei der entweder nur p-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren oder nur n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren verwendet werden. Dafür wird in der Regel nur eine Diffusion im Halbleitersubstrat benötigt.
Aus der USA.-Patentschrift 3 651 490 ist ebenfalls eine Speicheranordnung bekanntgeworden, in der Transistoren mit einem geschichteten Gate-Isolator aus einer Siliziumdioxid-Schicht und aus einer Aluminiumoxid-Schicht (Al2O3) verwendet sind. Bei der
Single-channel semiconductor technology is understood to mean a technology in which either only p-channel MOS field effect transistors or only n-channel MOS field effect transistors are used. As a rule, only a diffusion in the semiconductor substrate is required for this.
A memory arrangement has also become known from US Pat. No. 3,651,490 in which transistors with a layered gate insulator made of a silicon dioxide layer and an aluminum oxide layer (Al 2 O 3 ) are used. In the

Anordnung dieser Speichertransistoren in einer Matrix werden, wie in den F i g, 6 bis 9 dargestellt ist, zum Einschreiben von Informationen bzw. zum Lesen und Löschen ebenfalls Spannungen unterschiedlicher Polaritäten benötigt,Arrangement of these memory transistors in a matrix, as shown in FIGS. 6 to 9, for writing information or for reading and erasing also different voltages Polarities required,

Aus dieser USA.-Patentschrift ist außerdem eine 3dimensionale Speicheranordnung bekanntgeworden, in der, wie in den F i g. 1 und 12 dargestellt, zum Einschreiben von Information bzw, zum Lesen und Löschen nur Spannungen einer Polarität verwendet werden. In der F i g. 10 ist die Speichermatrix dieser Speicheranordnung dargestellt. Dabei besteht jedoch jeder Punkt dieser Matrix aus einem Speichertransistor mit einem geschichteten Gate-Isolator und aus einem Transistor, der keine speichernden Eigenschaften besitzt.From this United States patent there is also one 3-dimensional memory arrangement has become known in which, as shown in FIGS. 1 and 12 shown, for writing information or for reading and erasing only voltages of one polarity are used. In FIG. 10 is the memory matrix this memory arrangement shown. However, each point in this matrix consists of one Storage transistor with a layered gate insulator and made up of a transistor that is not storing Possesses properties.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transistor mit einem geschichteten Gate-Isolator für elektrische Speicherschaltungen anzugeben, bei dem, abhängig von der in dem Gate-Isolator gespeicherten elektrischen Ladung, die Einsatzspannung mit nur einer Polarität zwischen den Gate-, Source- und Drainelektroden einerseits und dem gemeinsamen Substrat andererseits verändert werden kann.An object of the invention is to provide a transistor with a laminated gate insulator for electrical Specify memory circuits in which, depending on the stored in the gate insulator electrical charge, the threshold voltage with only one polarity between the gate, source and drain electrodes on the one hand and the common substrate on the other hand can be changed.

Diese Aufgabe wird durch einen wie eingangs beschriebenen Transistor gelöst, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß sowohl zum Einspeichern als auch zum Löschen der in der Gate-Isolatorschicht gespeicherten elektrischen Ladung Spannungen gleichen Vorzeichens zwischen der Gateelektrode und dem gemeinsamen Substrat bzw. zwischen den Source- und Drainelektroden und dem gemeinsamen Substrat angelegt werden und daß die Kanallänge des Transistors kürzer als die doppelte, beim Einspeichern oder beim Löschen auftretende Sperrschichtdicke ist.This object is achieved by a transistor as described at the outset, which according to the invention characterized in that both for storing and for erasing the in the gate insulator layer stored electrical charge voltages of the same sign between the gate electrode and the common substrate or between the source and drain electrodes and the common Substrate are applied and that the channel length of the transistor is shorter than double when Storage or barrier layer thickness that occurs when deleting.

Vorzugsweise sind solche Transistoren MNOS-Transistoren, die auf einem gemeinsamen 10 Ohm cm η-leitenden Silizium-Substrat aufgebracht sind. Der Gate-Isolator der Transistoren besteht dabei aus einer etwa 2 nm dicken SiO2-Schicht und einer darauf aufgebrachten, etwa 55 nm dicken Si3N4-Schicht. Die Karallänge der Transistoren beträgt dabei vorteilhafterweise 1 bis 5 (im, und die zum Einschreiben, Auslesen und Löschen von Information verwendeten Spannungen betragen vorzugsweise 0 bzw. -40VoIt.Such transistors are preferably MNOS transistors which are applied to a common 10 ohm cm η-conductive silicon substrate. The gate insulator of the transistors consists of an approximately 2 nm thick SiO 2 layer and an approximately 55 nm thick Si 3 N 4 layer applied to it. The Karal length of the transistors is advantageously 1 to 5 (im, and the voltages used for writing, reading and erasing information are preferably 0 or -40VoIt.

Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe entsprechend don Ansprüchen 5 oder 7 gelöst.In terms of process technology, the object is achieved in accordance with claims 5 or 7.

Ein Vorteil einer Speicheranordnung mit erfin- jo dungsgemäßen Transistoren ergibt sich daraus, daß es nicht nötig ist, wie dies bei dem angegebenen Stand der Technik der Fall ist, das gemeinsame Substrat durch eindiffundierte Bereiche, wie sie in der Komplementärkanal-MOS-Technologie oder der bipolaren Technologie üblich sind, in voneinander elektrisch getrennte Abschnitte zu unterteilen.An advantage of a memory arrangement with inventions Transistors according to the invention result from the fact that it is not necessary, as is the case with the specified State of the art is the case, the common substrate by diffused areas, as they are in the Complementary channel MOS technology or the bipolar Technology are usually divided into electrically separate sections.

Dieser Vorteil zeigt sich insbesondere bei der Anwendung des Transistors gemäß Anspruch 4.This advantage is particularly evident when using the transistor according to claim 4.

Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Figuren bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Weiterbildungen hervor.Further explanations of the invention can be found in the description and the figures of preferred exemplary embodiments the invention and its further developments.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen MNOS-Transistor;F i g. 1 shows a schematic representation of an MNOS transistor;

Fig. 2 zeigt in ^thematischer Darstellung eine Speichermatrix aus MNOS-Transistoren; inFig. 2 shows a ^ thematic representation Memory matrix made of MNOS transistors; in

F i g. 3 sind die Speicherkennlinien eines erfindungägemäßen MNOS-Transistors mit einer kurzen Kanallänge dargestellt;F i g. 3 are the storage characteristics of an inventive MNOS transistor shown with a short channel length;

Fig,4 zeigt in scheraatischer Darstellung eine Speicheranordnung mit erfindungsgemäßen Transistoren, Fig, 4 shows a schematic representation Memory arrangement with transistors according to the invention,

In der F i g, 1 ist das Substrat des p-Kanal-Transistors, das vorzugsweise ein 10-Ohm cra-Substrat aus η-leitendem Silizium ist, mit 1 bezeichnet. Das p-leitende Source-Gebiet trägt das Bezugszeichen 2 und das p-leitende Drain-Gebiet das Bezugszeichen 3. Vorzugsweise sind diese Gebiete in das Substrat 1 eindiffundiert. Der Gate-Isolator des Transistors ist geschichtet. Er besteht vorzugsweise aus einer 2 mn dicken SiO.,-Schicht 4 und einer darauf aufgebrachten, 55 nm dicken Si„N4-Schicht 5. Die Elektrode des Source-Gebietes ist mit 22, die Elektrode des Drain-Gebietes mit 33, die Anschlußelektrode· des Substrates mit 11 und die Elektrode des Gates mit 55 bezeichnet.In FIG. 1, the substrate of the p-channel transistor, which is preferably a 10-ohm cra substrate made of η-conductive silicon, is denoted by 1. The p-conducting source region has the reference number 2 and the p-conducting drain region has the reference number 3. These regions are preferably diffused into the substrate 1. The gate insulator of the transistor is layered. It preferably consists of a 2 mm thick SiO., Layer 4 and a 55 nm thick SiN 4 layer 5 applied to it. The electrode of the source region is marked with 22, the electrode of the drain region with 33, the The connection electrode of the substrate is denoted by 11 and the electrode of the gate is denoted by 55.

Die Kanallänge 8 der erfindungsgemäßen MNOS-Transistoren ist kürzer als die doppelte Sperrschichtdicke während des Einschreibens oder Lüschens ist. Vorzugsweise beträgt die Kanallänge bei einem wie oben angegebenen und in der F i g. 1 dargestellten MNOS-Transistor 1 bis 5μΐη. Unter Sperrschichtdicke wird die Dicke der Raumladungszone im Substrat um das Source- bzw. Drain-Gebiet in Abhängigkeit von der an die Source- bzw. Drainelektrode angelegten Spannung verstanden.The channel length 8 of the MNOS transistors according to the invention is shorter than double Is the barrier layer thickness during writing or deleting. The channel length is preferably with one as indicated above and in FIG. 1 shown MNOS transistor 1 to 5μΐη. Under The barrier layer thickness is the thickness of the space charge zone in the substrate around the source or drain region understood as a function of the voltage applied to the source or drain electrode.

An der Grenzschicht zwischen der SiO2-Schicht 4 und der Si3N4-Schicht 5 befindet sich eine große Anzahl von Termen 9 (Traps), die durch unterschiedliche Spannungen gleichen Vorzeichens an Source, Drain bzw. Gate aufgeladen oder entladen werden. Dadurch weist der Transistor entweder eine hohe oder eine niedrige Einsatzspannung auf. Unter Einsatzspannung wird die Spannung am Gate verstanden, bei der der Transistor leitend wird. Diese beiden Zustände können zur Speicherung der Information »0« und »1« verwendet werden.At the boundary layer between the SiO 2 layer 4 and the Si 3 N 4 layer 5 there is a large number of terms 9 (traps) which are charged or discharged by different voltages of the same sign at the source, drain or gate. As a result, the transistor has either a high or a low threshold voltage. The threshold voltage is understood to be the voltage at the gate at which the transistor becomes conductive. These two states can be used to store the information "0" and "1".

In der F i g. 3 sind die Speicherkennlinien eines wie oben beschriebenen erfindungsgemäßen Transistors mit einer Kanallänge von 3 μτη dargestellt. Mit 6 ist die Arbeitsgerade beim Einschreiben des Zustandes»l«, mit 7 die Arbeitsgerade beim Verhindern des Einschreibens einer »1« und mit 10 die Arbeitsgerade beim Auslesen dargestellt. Mit 19 stellt die Arbeitsgerade für das Löschen, d. h. für das Einschreiben des Zustandes »0« in einen MNOS-Transistor mit großer Kanallänge dar. Die Kurve 18 ist die Arbeitskennlinie für das Löschen bei einem erfindungsgemäßen MNOS-Transistor kurzer Kanallänge. Wie aus den Linien 19 und 18 ersichtlich ist, ist bei MNOS-Transistoren kurzer Kanallänge ein Einfluß der Drain- ^nd Sourcespannung auf die Gatespannung zu verzeichnen.In FIG. 3 shows the storage characteristics of a transistor according to the invention as described above with a channel length of 3 μτη. With 6 the working line when writing the state “1”, with 7 the working line when preventing the writing of a “1” and with 10 the working line when reading out. 19 represents the working line for erasing, ie for writing the state “0” in an MNOS transistor with a large channel length. Curve 18 is the working characteristic for erasing in an MNOS transistor according to the invention with a short channel length. As can be seen from lines 19 and 18, MNOS transistors with short channel lengths have an influence of the drain and source voltage on the gate voltage.

Zum Einschreiben einer »0« in erfindungsgemäße Transistoren werden das Gate auf 0 Volt und Source und Drain auf —40 Volt gelegt. Heim Einschreiben einer »1« liegen Source und Drain an 0 Volt, wogegen zwischen der Elektrode 11 des Substrates an dem Gate —40 Volt angelegt werden. Das Löschen von in einen Transistor eingeschriebener Information geschieht durch Herstellen des Zustandes »0«. Der Auslesevorgang entspricht dem Schreibvorgang. Jedoch beträgt die an die Gateelektrode 55 angelegte Lesespannung vorzugsweise —10 Volt.To write a “0” into transistors according to the invention, the gate is set to 0 volts and the source and drain placed at -40 volts. When writing a "1", the source and drain are at 0 volts, whereas -40 volts can be applied between electrode 11 of the substrate to the gate. Deleting Information written into a transistor is done by setting the state "0". Of the The readout process corresponds to the write process. However, that applied to the gate electrode 55 is Reading voltage preferably -10 volts.

An Hand einer Speichermatrix mit 2X2 Transisto-Using a memory matrix with 2X2 transistor

2 2413 688 ξ 2 2413 688 ξ

S 6S 6

ren soll nun die Funktionsweise einer MNOS- Ausgang des Decodiergatters wahlweise mit Hilfe Speichermatrix erläutert werden. In der Fig.2 ist eines Impulses zu invertieren. Der Decodierer beeine solche Matrix dargestellt. Die besteht aus den steht aus den Transistoren 41, 42, 43, 44, die das Transistoren 14, 15, 16 und 17. Vor Betriebsbeginn Decodiergatter bilden. Das Gatter ist »ausgewählt«, wird in alle Transistoren zunächst eine »0« einge- 5 wenn die an den Transistoren 41, 42 und 43 anlieschrieben, d. h., der ganze Speicher wird gelöscht. Zu gende Adresse, wie in der Figur dargestellt, die diesem Zweck werden die Gate-Leitungen 555 an Gate-Leitung 422 mit dem Transistor 421 auswählt. 0 Volt, die Source-Leitungen 222 und die Drain-Lei- In diesem Falle liegt das Potential des Punktes 53 an tungen 333 an - 40 Volt gelegt. dem Ausgang des Gatters. Dieser Ausgang des Gat-ren should now the functionality of an MNOS output of the decoding gate optionally with the help Storage matrix are explained. In Fig.2 a pulse is to be inverted. The decoder legs such matrix shown. The consists of the stands of the transistors 41, 42, 43, 44, which the Transistors 14, 15, 16 and 17. Form decoding gates before starting operation. The gate is "selected", a »0« is first written into all transistors 5 if they are written on transistors 41, 42 and 43, d. that is, the entire memory is erased. Address to be used, as shown in the figure, the for this purpose, gate lines 555 on gate line 422 are selected with transistor 421. 0 volts, the source lines 222 and the drain line In this case, the potential of the point 53 is present lines 333 - 40 volts applied. the exit of the gate. This output of the gate

Anschließend wird nun zeilenweise in die Matrix io ters führt auf ein exklusives ODER, das von den eingeschrieben, wozu in bestimmten Transistoren Transistoren 7*45, T48, T47, T48 und T49 gebildet wird, einer Zeile die dort herrschende »0« in eine »1« um- Betrachtet man das ausgewählte Gatter und liegen geschrieben wird. Soll beispielsweise in den Transi- OVoIt an dem Eingang 54 des exklusiven ODER stör 15 eine »1« eingeschrieben werden, so wird an an, so sind, da der Transistor 46 leitend ist, die Transeine Gate-Leitung und auch an die Gate-Leitung 15 sistoren 48 und 410 gesperrt, d. h., über den Eingang des Transistors 14 das Potential —40 Volt angelegt. 56 und den Transistor 411 liegt die Schreibspannung An der Drainleitung 333 liegt die Versorgungsspan- an der ausgewählten Gate-Leitung 422, die mit dem nung VD, die vorzugsweise etwa — 20 Volt beträgt. Gate des Transistors 421 verbunden ist, an. An allen Die Source-Leitungen 222 können über die Schalter nicht ausgewählten Gate-Leitungen liegt keine 12 und 13 an Masse gelegt werden. Um das Ein- ao Schreibspannung an, da diese dann durch die leitenschreiben einer »1« in den Transistor 14 zu verhin- den Transistoren 410 kurzgeschlossen sind,
dem, wird der entsprechende Schalter 12 in der Der Transistor 419 dient zum Einschreiben der In-Source-Leitung offen gelassen. Somit liegt die Inver- formation. Soll eine »1« eingeschrieben werden, so sionsschicht des Transistors 14 auf dem Potential der wird die Source-Leitung der betreffenden Speicher-Versorgungsspannung Vn. Die Gate-Spannung an der as spalte auf Masse gelegt. Soll eine »0« beibehalten Leitung 555 des Transistors 14 reicht nicht aus, um werden, so wird die Source-Leitung der entsprechenden Transistor 14 in den Zustand »1« zu schalten. Er den Speicherspalte unterbrochen. Dieser Transistor bleibt im »0«-Zustand. Der Schalter 13 in der Source- 419 entspricht den Schaltern 12 und 13 der F i g. 2.
Leitung 222 des Transistors 15 ist geschlossen; zwi- Der Lesevorgang entspricht dem Schreibvorgang, sehen dem Gate und dem Substrat Hegt die volle 30 Hier wird jedoch die Lesespannung, die vorzugsweise Gate-Spannung. Der Transistor 15 wird in den Zu- etwa -10 Volt beträgt, über den Transistor 412 an stand »1« geschaltet. Somit wird in den Transistor 15 die ausgewählte Gate-Leitung gelegt. Während des selektiv eine »1« eingeschrieben, wohingegen alle an- Lesevorganges wird der Transistor 420 über den Hinderen Transistoren in ihrem Zustand »0« bleiben, gang 57 leitend gemacht. Es liegen dann alle
Then line by line in the matrix io ters leads to an exclusive OR, which is written by the, including transistors 7 * 45 , T 48 , T 47 , T 48 and T 49 in certain transistors, a line that has »0 «To a» 1 «- if you look at the selected gate and write it. If, for example, a "1" is to be written into the Transi-OVoIt at the input 54 of the exclusive OR disruptor 15, an is on, so since the transistor 46 is conductive, the transe is a gate line and also to the gate line 15 transistors 48 and 410 blocked, that is, applied to the input of transistor 14, the potential -40 volts. 56 and the transistor 411 is the write voltage. The supply voltage is applied to the drain line 333 and is connected to the selected gate line 422, which has the voltage V D , which is preferably approximately −20 volts. Gate of transistor 421 is connected to. The source lines 222 cannot be connected to ground via the switches, gate lines not selected, no 12 and 13 can be connected to ground. In order to apply the ao write voltage, since these are then short-circuited by the conductive writing of a "1" in transistor 14, transistors 410,
the corresponding switch 12 in the transistor 419 is used to write the in-source line is left open. Thus, the information lies. If a “1” is to be written, the sion layer of the transistor 14 is at the potential of the source line of the relevant memory supply voltage V n . The gate voltage at the as column is connected to ground. If a “0” is to be retained. Line 555 of transistor 14 is not sufficient to switch the source line of the corresponding transistor 14 to the “1” state. He interrupted the storage column. This transistor remains in the "0" state. Switch 13 in source 419 corresponds to switches 12 and 13 in FIG. 2.
Line 222 of transistor 15 is closed; Between the read process corresponds to the write process, see the gate and the substrate Hests the full 30 Here, however, the read voltage, preferably the gate voltage. The transistor 15 is switched to about -10 volts via the transistor 412 to stand "1". The selected gate line is thus placed in transistor 15. During the selectively a "1" is written, whereas in all read-on operations, the transistor 420 remains in its "0" state via the other transistors, and passage 57 is made conductive. Then they all lie

Zum Auslesen der Information wird an die betref- 35 Source-Leitungen der einzelnen Transistoren einerTo read out the information, one is attached to the relevant source lines of the individual transistors

fende Gate-Leitung die Lesespannung, vorzugsweise Speicherspalte an Masse an. Der Transistor 414 be-fende gate line to the read voltage, preferably storage column to ground. The transistor 414 is

die Spannung —10 Volt angelegt. Die Source-Lei- findet sich während des Lesevorganges, über denthe voltage -10 volts applied. The source line is found during the reading process via the

tung wird beim Lesevorgang auf 0 Volt und die Eingang 58 gesteuert, auch im leitenden Zustand, sodevice is controlled during the reading process to 0 volts and the input 58, even in the conductive state, see above

Drain-Leitung auf vorzugsweise —20 Volt gelegt. daß sich, je nachdem, ob sich der SpeichertransistorDrain line placed at preferably -20 volts. that depending on whether the memory transistor

Die Transistoren im »0«-Zustand sind dann leitend, 4° 421 im »0«- oder »1 «-Zustand befindet, an dem Aus-The transistors in the "0" state are then conductive, 4 ° 421 is in the "0" or "1" state, where the output

die Transistoren im »1 «-Zustand sind gesperrt. gang 59 die Ausgangsspannung 0 Volt oder die Span-the transistors in the "1" state are blocked. output 59 the output voltage 0 volts or the voltage

Bei Speichern mit hoher Kapazität ist es notwen- nung des Punktes 60, vorzugsweise -10 Volt, ein-For storage with high capacity it is necessary to use point 60, preferably -10 volts,

dig, vor die einzelnen Gate-Leitungen, die die Gate- stellt.dig, in front of the individual gate lines that the gate represents.

elektroden einer Zeile der Speichermatrix verbinden, Beim Löschvorgang wird durch einen Impuls anConnect the electrodes of a row of the memory matrix. During the erasure process, a pulse is applied

einen Decodierer zu legen, damit die Zahl der An- 45 dem Eingang 51 der Transistor 417 leitend gemacht,to put a decoder so that the number of terminals 45 at input 51 of transistor 417 is made conductive,

Schlußleitungen n^drig gehalten werden kann. In d. h., die Source- und Drain-Leitungen der Tr. nsisto-Closing lines n ^ drig can be kept. In d. i.e., the source and drain lines of the Tr. nsisto-

einer Matrix mit Decodierer führen die Gate-Leitun- ren einer Matrixspalte werden kurzgeschlossen. Diea matrix with a decoder, the gate lines of a matrix column are short-circuited. the

gen zu eindiffundierten Gebieten und bilden mit dem Löschspannung wird über den Transistor 418, dergen to diffused areas and form with the erase voltage is via the transistor 418, the

Substrat einen pn-übergang. Bei Einkanal-Technik über den Eingang 52 gesteuert wird, an die Source-Substrate a pn junction. In the case of single-channel technology, it is controlled via input 52, to the source

in Massivsilizium, d. h. wenn nur p- oder n-Kanal- 50 und Drain-Leitungen angelegt. Der Transistor 414in solid silicon, d. H. if only p- or n-channel 50 and drain lines are applied. The transistor 414

Transistoren auf einem Chip angeordnet sind, kön- bleibt gesperrt, damit die hohe Löschspannung nichtTransistors arranged on a chip can remain blocked so that the high erase voltage does not occur

nen in bezug auf das Substrat nur Spannungen einer am Ausgang 59 auftritt. Die Transistoren 419 undWith respect to the substrate, only one voltage occurs at the output 59. The transistors 419 and

Polarität angelegt werden, da sonst die pn-Übergänge 420 bleiben gesperrt, damit die Löschspannung nichtPolarity must be applied, otherwise the pn junctions 420 remain blocked, so that the erase voltage does not

in Durchlaßrichtung gepolt wurden. gegen Masse kurzgeschlossen wird. Gleichzeitig wirdwere polarized in the forward direction. is short-circuited to ground. At the same time will

Bei einer Speicheranordnung mit erfindungsgemä- 55 die Adreß-Leitung ausgewählt. An dem Eingang 54In a memory arrangement with the invention, the address line is selected. At the entrance 54

ßen MNOS-Transistoren kurzer Kanallänge erfolgt wird eine Spannung angelegt, und über den Transi-With MNOS transistors of short channel length, a voltage is applied and the transi-

das Einschreiben von Information in den Speicher stör 411 wird an alle Gate-Leitungen eine Schreib-the writing of information in the memory disturb 411 a write-

mit einer Spannung eines vorgegebenen Potentials spannung angelegt. In dem exklusiven ODER, daswith a voltage of a predetermined potential applied voltage. In the exclusive OR that

und nur einer vorgegebenen Polarität an dem Gate, zum ausgewählten Gatter gehört, leiten die Transi-and only a given polarity on the gate belonging to the selected gate, conduct the transi-

während beim Löschen der Information das Gate auf 60 stören 49 und 48, die Schreibspannung wird kurzge-while 49 and 48 interfere with the gate on 60 when erasing the information, the write voltage is short-circuited

0 Volt Massepotential gehalten wird und Source und schlossen, und die Gate-Leitung liegt praktisch aul0 volts ground potential is held and source and closed, and the gate line is practically aul

Drain auf ein entsprechend hohes Potential der glei- 0 Volt. In den nicht ausgewählten Gatc-LeitungerDrain to a correspondingly high potential of the same 0 volts. In the unselected Gatc manager

chen Polarität gelegt werden. dagegen bleiben die Transistoren 49 und 410 gethe polarity. on the other hand, the transistors 49 and 410 remain ge

In der Fig.4 ist eine Speicheranordnung, die aus sperrt, die hohe Schreibspannung ist an allen GateIn the Fig.4 is a memory arrangement, which blocks off, the high write voltage is on all gate

MNOS-Transistoren kurzer Kanallänge aufgebaut ist 65 Leitungen wirksam. Dadurch liegen an den SpeicherMNOS transistors constructed with short channel lengths, 65 lines are effective. This is due to the memory

und aus der Speichermatrix, Decodiergattern und ex- transistoren dieser Zeilen Source, Drain und Gatiand from the memory matrix, decoding gates and ex-transistors of these lines source, drain and gate

klusivem ODER besteht, dargestellt. Das exklusive auf dem gleichen Potential. Der Zustand dieser EIeinclusive OR is shown. The exclusive on the same potential. The condition of this egg

ODER hat die Aufgabe, den logischen Zustand am mente wird daher nicht geändert.OR has the task of not changing the logical state of the mente.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Transistor, geeignet für digitale elektrische Speicherscbaltungen, mit einem Kanal und mit geschichtetem Gate-Isolator, wobei der Transistor, dessen Einsatzspannung von der in dem Gate-Isolator gespeicherten elektrischen Ladung veränderbar abhängt und in einem auf festem Potential liegenden Substrat angeordnet ist, wobei das Einspeichern der elektrischen Ladung bzw. das Löschen einer gespeicherten elektrischen Ladung durch Anlegen elektrischer Spannungen zwischen Gateelektrode und dem Substrat erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl zum Einspeichern als auch zum Löschen der in der Gate-Isolatorschicht gespeicherten elektrischen Ladung Spannungen gleichen Vorzeichens zwischen der Gateelektrode und dem gemeinsamen Substrat bzw. zwischen den Source- und Drainelekiroden und dem gemeinsamen Substrat angelegt werden und daß die Kanallänge des Transistors kurzer als die doppelte, beim Einspeichern oder beim Löschen auftretende Sperrschichtdicke ist.1. transistor, suitable for digital electrical Memory circuits, with one channel and with a layered gate insulator, the transistor, its threshold voltage from the electrical charge stored in the gate insulator depends changeably and is arranged in a substrate lying at a fixed potential, wherein the storage of the electrical charge or the deletion of a stored electrical charge takes place by applying electrical voltages between the gate electrode and the substrate, characterized in that both for storing and for erasing the electrical stored in the gate insulator layer Charge voltages of the same sign between the gate electrode and the common Substrate or between the source and drain electrodes and the common substrate and that the channel length of the transistor is shorter than double when storing or the thickness of the barrier layer occurring during erasure. 2. Transistor nach Anspruch ί, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Gate-Isolator aus einer Si0o-Schicht und einer darauf aufgebrachten Si3N4-Schicht besteht, wobei die SiO.,-Schicht auf dem Substrat angeordnet ist.2. Transistor according to claim ί, characterized in that the layered gate insulator consists of a Si0 o layer and a Si 3 N 4 layer applied thereon, the SiO., - Layer is arranged on the substrate. 3. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor auf einem 10-Ohmcm-Siliziuni-Subslrat aufgebracht ist, daß seine Kanallänge 1 bis 5 μν groß ist und daß der geschichtete Gate-Isolator aus einer etwa 2nm dicken SiO2-Schicht mit einer darauf aufgebrachten, etwa 55 nm dicken Si3N4-Schicht besteht.3. Transistor according to claim 2, characterized in that the transistor is applied to a 10-Ohmcm-Siliziuni-Subslrat that its channel length is 1 to 5 μν and that the layered gate insulator consists of an approximately 2 nm thick SiO 2 layer with an approximately 55 nm thick Si 3 N 4 layer applied thereon. 4. Anwendung eines Transistors nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einer elektrischen Schaltung in Einkanaltechnik, die im wesentlichen aus einer Speichermatrix und Decodieren! besteht, wobei die einzelnen Gateelektroden der Transistoren einer Zeile der Matrix über eine gemeinsame Gate-Leitung miteinander verbunden sind Und wobei die Source-Elektroden einer Spalte der Matrix über eine gemeinsame Source-Leitung Und die Drainelektroden der einzelnen Transistoren einer Spalte über eine gemeinsame Drain-Leitung miteinander verbunden sind, wobei je ein Decodierer einer Gate-Leitung zugeordnet ist.4. Use of a transistor according to one of claims 1 to 3 in an electrical circuit in single-channel technology, which essentially consists of a memory matrix and decoding! consists, the individual gate electrodes of the transistors in a row of the matrix having a common Gate lines are connected together and where the source electrodes of a column the matrix via a common source line and the drain electrodes of the individual transistors of a column are connected to one another via a common drain line, with one each Decoder is assigned to a gate line. 5. Verfahren zum Betrieb eines Transistors bzw. einer elektrischen Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß In einem Transistor der Zustand »1« eingeschrieben wird, wenn seine Source-Elektrode ungefähr liuf Substratpotential, seine Drain-Elektrode auf beliebiges Potential und seine Gate-Elektrode bei der Verwendung eines p-Ieitenden Substrates auf ein gegenüber dem Substratpotential relativ großes positives Potential und bei der Verwendung eines η-leitenden Substrates auf ein gegenüber dem Substratpotential relativ großes negatives Potential gelegt werden, wobei sämtliche Potentiale das gleiche Vorzeichen besitzen.5. A method for operating a transistor or an electrical circuit according to one of the Claims 1 to 4, characterized in that the state "1" is written into a transistor when its source electrode is about substrate potential, its drain electrode is on any potential and its gate electrode when using a p-conductive substrate a relatively large positive potential compared to the substrate potential and when in use an η-conductive substrate to a relatively large negative compared to the substrate potential Potential are placed, with all potentials having the same sign. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrat-Elektrode und die Source-Elektrode an O Volt gelegt werden und daß die Gate-Elektrode an ein Potential, das < — 30 Vol't ist, gelegt wird, wobei das Substrat ein η-leitendes Substrat ist.6. The method according to claim 5, characterized in that that the substrate electrode and the source electrode are connected to 0 volts and that the gate electrode is applied to a potential which is <-30 Vol't, the substrate is an η-conductive substrate. 7, Verfahren zum Betrieo eines Transistors bzw, einer elektrischen Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einschreiben des Zustamdes »0« in einem MNOS-Transistor bzw. zum Löschen des Zustandes »1« eines MNOS-Transistors der Speichermatrix die Gate-Elektrode ungefJUu auf Substratpotential gehalten wird und die bource- und Drain-Elektroden des Transistors auf ein im Vergleich zu dem Substratpotential relativ großes positives Potential gelegt werden, wenn das Substrat ein p-Substrat ist, und daß die Source- und Drain-Elektroden des Transistors auf ein gegenüber dem Substratpotential relativ großes negatives Potential gelegt werden, wenn das Substrat ein η-Substrat ist.7, Method of operating a transistor or an electrical circuit according to one of Claims 1 to 4, characterized in that to write the status »0« in an MNOS transistor or to delete the status "1" of a MNOS transistor in the memory matrix puts the gate electrode at about substrate potential is held and the bource and drain electrodes of the transistor on one in comparison relatively large positive potential can be applied to the substrate potential when the substrate is a p-substrate, and that the source and drain electrodes of the transistor are on one opposite the substrate potential can be placed relatively large negative potential when the substrate is an η substrate. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrat-Elektrode und die Gate-Elektrode an 0 Volt gelegt werden und daß die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode an ein Potential, das < -30 Volt ist, gelegt werden, wobei das Substrat ein η-leitendes Substrat ist.8. The method according to claim 7, characterized in that the substrate electrode and the The gate electrode is connected to 0 volts and that the source electrode and the drain electrode are connected a potential which is <-30 volts, can be applied, wherein the substrate is an η-conductive substrate.
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