JPH01204295A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH01204295A
JPH01204295A JP63028511A JP2851188A JPH01204295A JP H01204295 A JPH01204295 A JP H01204295A JP 63028511 A JP63028511 A JP 63028511A JP 2851188 A JP2851188 A JP 2851188A JP H01204295 A JPH01204295 A JP H01204295A
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semiconductor memory
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Yoshimitsu Yamauchi
祥光 山内
Kenichi Tanaka
研一 田中
Keizo Sakiyama
崎山 恵三
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、揮発性半導体記憶装置と不揮発性半導体記憶
装置とを組合せた半導体記憶装置に関するものである。
(従来の技術) 一般に、電源をオフにしても記憶内容が保持されている
記憶装置(以下「メモリ」という)は、不揮発性メモリ
と呼はれ、電源をオフにすると記憶内容が消失するメモ
リは揮発性メモリと呼ばれる。これらのメモリは半導体
によって構成することができ、電気的にデータの書き換
え可能なものの中には、不揮発性メモリであるEEPR
OM、 MNOS(MIO5)等や、揮発性メモリであ
るRAMがある。
(発明が解決しようとする課題) EEPROMは、電源をオフにしても、記憶されたデー
タを長期間保持できるが、データの書き換え回数に制限
があり、また−回の書き換えに数m式の時間を必要とし
、常時データを書き換える用途には適していない。
MNOSも、電源をオフにした場合、長期間にわたって
記憶を保持できるが、書き込み時間が数十マイクロ秒を
要し、一般のRAMに比較して遅い。等価回路はEEP
ROMと同一である。
他方、RAMは、データの書き換えに要する時間は、l
 00 n5ec程度と短かく、書き換え回数に制限は
ないが、電源がオフにされると、記憶されたデータが消
失される。
(課題を解決するための手段) 本発明においては、前記の問題を解決するため、揮発性
半導体メモリと不揮発性半導体メモリとを組合せ、不揮
発性半導体メモリは記憶内容の保持の必要性に応じて動
作を切換えられるよ?KL、揮発性半導体メモリの記憶
データを不揮発性半導体メモリに転送するための電圧印
加手段を設けた。
(作用) データを長期間保存する必要のない場合は、揮発11半
導体メモリとして動作し、100 n!9ec程度でデ
ータの書き換えができる。一方、データを長期間保存す
る必要のあるときは、不揮発性半導体メモリとして動作
するようにモードを切換え、揮発性半導体メモリに記憶
されているデータを不揮発性半導体メモリに転送するた
めの電圧を印加することにより、データ量に無関係で数
m5ecの期間シでデータを転送し、長期間データを保
存できる。
(実施例) 不揮発性半導体メモリの一例としてEEFROMを用い
、揮発性半導体メモリの一例としてDRAMを用いた一
実施例の回路図を第1図に示す。EEPROM及びDR
AMは共にMOS技術によって製作されるので製造が容
易であり、DRAMは一つのメモリセルに要する素子数
が最も少ない利点がめる。
第1図において、3個のM OS トランジスタ1Vt
Tl 、 M′r2 、及びM’r3°が半導体基板の
上に直列に形成されている。実際のメモリは、この組合
せが多数配列されるのであるが、挟置上1個の単位とし
て動作する部分を取出した。MOS)ランジスタMTI
とMOS)ランジスタM T 2の中間点4には、容量
素子Cが接続され、端子5から所定の電圧が印加される
。MOS)ランジスタM ’r lの端子1は、通常半
導体基板のn層となり、メモリの列線に接続され、その
ゲートG1の端子3は、メモリの行線に接続される。M
OSトランジスタMT2は、通常の制御ゲートG2の下
方に70−ティングゲート6を設けEEPROMを構成
する。
MOS)ランジスタM’r3は、このメモリがEEPR
OMとして動作するか、DRAMとして動作するか、の
モード切換え用トランジスタであって、そのゲートG3
と、MOSトランジス、りMT2 のゲートG2には、
端子7から電圧が印加されるようになっている。MOS
)ランジスタMT3の端子2は半導体基板のn層となる
。端子1及び端子2は、一方がドレイン側となり他方が
ソース側となる。容量素子Cは半導体基板のチャネル域
を一方の電極とし、酸化膜を介して設けられたポリシリ
コンを他方の電極とすることができる。
このような装置は、次のように動作する。
(1)初期設定 動作を開始する前に、端子7に正電圧を印加し、MOS
トランジスタMT2の70−ティングゲート6に電荷を
蓄積する(このときの電荷をQpとする)。
(2)DRAM動作時 通常のDRAMとして動作させるときは、端子5及び端
子7を接地して、MOS)ランジスタM T Bをオフ
状態にする。この状態の等価回路は、第2図のようKな
り、1個の容量素子と1個のMOSトランジスタよりな
るDRAMを構成する。MOSトランジスタMTI の
ドレイン部の端子1に電圧VCCを印加した状態で、こ
のトランジスタをオン状態にすると、容量素子C(容量
をCcとする)に蓄積される電荷Qcは、 Q(=CcVcc となる。
(3)DRAMからE E P ROMへのデータ転送
前述のD RA Mに蓄積されたデータをEEFROM
に転送するときの等価回路を第8図に示す。
容量X 子CVC¥M荷Qc、70−ティングゲー)6
VC電荷QFが蓄積されている状態で、端子5に電圧v
5を印加すると、 Ct (Vv−V(() +CHVF=QF    −
−11)Cc (Vcc−Vs ) +Ct (Vcc
−vt; )=Qc =−(2)ここで、Cc:容量素
子Cの容量 CL:フローティングゲート6と基板 間の容量 CH:フローティングゲート6と制御 ゲート62間の容量 v5:端子5の電圧 vF゛フローティングゲート6の〒に位Qc:芥量素子
CK蓄積された電荷 QFニア0−ティングゲート6に蓄積 されている電荷 +1) 、 (2)式より、フローティングゲート6と
、容量素子の一方の7Ti罎を構成する拡散層との間に
印加される電圧Vは、下式で表わされる。
V=VcC−VF ところで、上記初期設定において、 QF=−CI”ΔVTH−(4) の電荷が蓄積されている。
ΔVT)l:初期設定にてフローティングゲート6に蓄
積された電荷により MOS)ランジスタMT2のし きい値のシフト値 又、容h1素子CにVCCを印加することによりQc=
CcVcc  −(5) の電荷が蓄積される。
(:う島(4)、及び(5)式から フローティングゲ−)6に注入される電流密度jpは、
ブローティングゲート6と半導体基板の拡散領域間に印
加された電界EoXで決まり、Jp=AE□)(”ex
p(−B/Box)  −17)となる。A、Bは定数
である。
Eox=− 【Ox で表わされる。ここでtOXはフローティングゲート6
と拡散領域間の薄い酸化膜の厚さである。
容を木子Cンこ電荷Qc=CcVccが蓄積されている
状態及び蓄積されていない状態(Qc=O)のEOXを
それぞれ、E oxr 、 E oxo  とすると、
ΔEox = EOXI −E ox。
で表わされる。
負′54図は、第3図に示される等価回路の容t1木子
CとMOSトランジスタM’r2の一部分の実際の素子
の略断面図である。容量素子Cの電(仮8の端子5VC
マに圧v5  を印加することにより、フローティング
グー)6に正孔を注入する場合、容量素子Cに電荷Qc
=CcVccが蓄積されているときは、蓄積されていな
い状態よりも、(9)式に示すΔEOXだけ強い電界で
、正孔が注入されることになる。第4図において、半導
体基板90表面VCは酸化膜が設けられ、グー)G2.
フ【7−ティングゲート6、’j[i8等は酸化膜で覆
われている。フローティングゲート6の下部及び電極8
の下部の半導体基板9表面には、例えばn型の拡散層I
Oが設けられている。
フローティングゲート6と拡散層10との間の前記の正
孔注入の為の薄い酸化膜の厚さをtOXとするとき、実
施例において tox=soA C(=50fF CH”81F CL = 3 rF VCC=5V であるとする。
このとき、(9)式にそれぞれの数値を入れ、ΔEOX
を求めると、 ΔEOX = 4.36 (M V/cm )であり、
フローティングゲート6と拡散層10との間に印〃口さ
れる電界がEOXI及びEOXOのとキンこ、フローテ
ィンググー)6に流れる′醒流密度金JFI + JF
Oとすれば、 JFI/ Jpo# 107 程度となり、容量素子Cに電荷が蓄積されている(Qc
=CcVcc)状態では、間荷が蓄積されていない(Q
c=0)状、態に比較し、多量の正ボ荷が蓄積されるこ
とが判る。
また、Jyl/JFO=107という値は、MOSトラ
ンジスタM’r2 ’zEEPROMとして動作させる
のに充分な値である。
本実施例では、MOsトランジスタMT2の制御ゲート
G2を接地し、容量素子Cの一方のT【極VC電圧v5
を印加したが、容量素子Cの一方の電極を接地し、端子
7に電圧を印加しても、同様なことができる。
以上のようにして、容量素子Cに蓄積されているデータ
を、端子5又は端子7に電圧を印加することにより、フ
ローティングゲート6に蓄積されるデータとして転送す
ることができる。
前記の構成の記憶素子が多数接続されている場合でも、
共通の端子5又は端子7に電圧を印加することにより、
DRAMとして蓄積された大容量のデータr1すべて一
括してEEPROMへ高速で転送することができる。M
OS)ランジスタM′r2のチャネルのN、流の大小、
又は制御ゲートG2から見たゲートしきい値電圧の変化
によって、EEPROMのデータが判別される。
(発明の効果) 本発明によれば、揮発性半導体記憶装置と不揮発性半導
体記憶装置とを組合わせ、必要に応じ記憶の書換え又は
保存ができる。MO3DRAM及びEEPROMを使用
するときは、高湊積化に適し特に便利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路図、第2図はDRAM
として動作する場合の等価回路、第3図はDRAMから
EEFROMへデータを転送するときの等価回路、第4
図は本発明を実施したICの要部断面略図である。 MTl、 M’r2 、八(’r3−M OS )ラン
ジスタGl、G2.G3・・・制御ゲート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、揮発性半導体記憶装置と、不揮発性半導体記憶装置
    と、半導体記憶装置のモードを切換える半導体装置と、
    揮発性半導体装置に記憶されたデータを不揮発性半導体
    記憶装置に転送するための電圧印加手段とを有すること
    を特徴とする半導体記憶装置。
JP2851188A 1988-01-09 1988-02-09 半導体記憶装置 Expired - Lifetime JPH0799622B2 (ja)

Priority Applications (4)

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JP2851188A JPH0799622B2 (ja) 1988-02-09 1988-02-09 半導体記憶装置
US07/308,854 US5075888A (en) 1988-01-09 1989-02-09 Semiconductor memory device having a volatile memory device and a non-volatile memory device
US07/490,042 US5043946A (en) 1988-02-09 1990-03-07 Semiconductor memory device
US07/687,243 US5140552A (en) 1988-02-09 1991-04-18 Semiconductor memory device having a volatile memory device and a non-volatile memory device

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