JPH023180A - Mos transistor and non-volatile static ram using it - Google Patents

Mos transistor and non-volatile static ram using it

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JPH023180A
JPH023180A JP63149592A JP14959288A JPH023180A JP H023180 A JPH023180 A JP H023180A JP 63149592 A JP63149592 A JP 63149592A JP 14959288 A JP14959288 A JP 14959288A JP H023180 A JPH023180 A JP H023180A
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JP
Japan
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floating gate
drain
data
insulating film
mos transistor
Prior art date
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Application number
JP63149592A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daizaburo Takashima
大三郎 高島
Yukito Owaki
大脇 幸人
Naoko Noumi
能見 菜穂子
Toshimi Nakano
中野 聡美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH023180A publication Critical patent/JPH023180A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To attain high speed operation and to attain the non-volatile holding of data by constituting a memory cell to be composed of an FF, which uses a floating gate type MOS TR for a driver. CONSTITUTION:When the drain of one Q1 out of a pair of floating gate type MOSTe Q1 and Q2 is in H and the drain of the other Q2 is in an L condition, the drain of the TR Q1 is closed to 15V by the boosting of a power source voltage and the drain of the TR Q2 goes to be much lower. As a result, in the Q4, electron discharge is executed from a floating gate to the drain and in the Q2, electron is discharged from the drain to the floating gate. Thus, the Q1 goes to the condition of large driving ability and the Q2 goes to the condition of the small ability. The non-volatile storage of this condition change is executed even after a power source is turned off. When the power source is inputted again, the TR Q1 is turned on at first by the difference of the driving ability for the TR Q2. Namely, the automatic initial set is executed to the drain of the Q1 to L and the drain of the Q2 to H. Such a condition is reverse to a condition before the power source is turned off.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は、浮遊ゲートを有するMOSトランジスタとこ
れを用いた不揮発性スタティックRAM (SRAM)
に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Purpose of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a MOS transistor having a floating gate and a non-volatile static RAM (SRAM) using the same.
Regarding.

(従来の技術) 浮遊ゲートを持つMOSトランジスタは、データを不揮
発性に保持するEEPROMのメモリセル等に用いられ
ている。この種のEEPROMは、ゲート絶縁膜を介し
てトンネル電流により基板と浮遊ゲートの間で電荷授受
を行い、データの書込みや消去を行なう。このような動
作原理のためEEPROMは2例えば通常のMOSトラ
ンジスタを用いたフリップフロップをメモリセルとする
SRAM等に比べて、書込みや消去速度は遅い。
(Prior Art) MOS transistors with floating gates are used in EEPROM memory cells and the like that hold data in a nonvolatile manner. In this type of EEPROM, data is written or erased by transferring charges between the substrate and the floating gate using a tunnel current through a gate insulating film. Due to this principle of operation, EEPROMs have slower write and erase speeds than, for example, SRAMs whose memory cells are flip-flops using ordinary MOS transistors.

従ってEEPROMは、家電製品や各種コントローラの
状態記憶、パソコンなどの動作モードの初期値の記憶等
に用いられるが、書替えが頻繁に行われる用途には使え
ない。
Therefore, EEPROM is used to store the status of home appliances and various controllers, to store initial values of operating modes of personal computers, etc., but cannot be used for applications where rewriting is frequently performed.

一方SRAMは、書込みや読出しが高速で低消費電力で
あるため、データを頻繁に書替えるようなコンピュータ
の主記憶装置等に用いられている。
On the other hand, since SRAM can be written to and read at high speed and has low power consumption, it is used as the main storage device of computers where data is frequently rewritten.

しかしSRAMは、電源が切れるとデータが消失する。However, data in SRAM is lost when the power is turned off.

このためデータを保持したい場合には、不揮発性メモリ
にデータを書替えることが必要になる。また突然の停電
等では書込んだデータが全て消去されるてしまう、とい
った問題がある。
Therefore, if you want to retain data, it is necessary to rewrite the data in nonvolatile memory. There is also the problem that all written data will be erased in the event of a sudden power outage.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように、不揮発にデータを記憶できるEEPRO
Mは動作速度が遅く、用途が限られ。
(Problem to be solved by the invention) As mentioned above, EEPRO can store data non-volatilely.
M has a slow operation speed and has limited uses.

また高速動作が可能なSRAMは不揮発性にデータを保
持することができない、という問題があった。
Another problem is that SRAMs capable of high-speed operation cannot hold data in a non-volatile manner.

本発明は、この様な問題を解決し、高速動作が可能でし
かも不揮発にデータを保持できるSRAMを構成するに
最適なMOSトランジスタを提供することを目的とする
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve these problems and provide a MOS transistor that is optimal for constructing an SRAM that can operate at high speed and hold data in a nonvolatile manner.

本発明はまた。その様なMOSトランジスタを用いて構
成した不揮発性SRAMを提供することを目的とする。
The present invention also includes: It is an object of the present invention to provide a nonvolatile SRAM configured using such MOS transistors.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明にかかるMOSトランジスタは、ゲート絶縁膜中
に浮遊ゲートを埋設して構成される。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A MOS transistor according to the present invention is constructed by embedding a floating gate in a gate insulating film.

但し、従来のEEFROM等に用いられている浮遊ゲー
ト型MOSトランジスタとは異なり、浮遊ゲートはチャ
ネル領域をチャネル幅方向に部分的に覆い、チャネル長
方向には少なくともドレイン領域に隣接するように配設
される。浮遊ゲート下には1部分的にまたは全面にトン
ネル絶縁膜が設けられる。
However, unlike floating gate MOS transistors used in conventional EEFROMs, etc., the floating gate partially covers the channel region in the channel width direction, and is arranged so as to be at least adjacent to the drain region in the channel length direction. be done. A tunnel insulating film is provided partially or entirely under the floating gate.

本発明にかかる不揮発性SRAMは、この様な浮遊ゲー
ト型MOSトランジスタの一対をドライバとしてフリッ
プフロップを構成したメモリセルを用いて、データに応
じて一方の浮遊ゲートに電荷を注入することにより、そ
のデータを不揮発に保持するように構成したことを特徴
とする。
The nonvolatile SRAM according to the present invention uses a memory cell configured as a flip-flop using a pair of such floating gate MOS transistors as a driver, and injects charge into one of the floating gates according to data. It is characterized by being configured to hold data in a non-volatile manner.

本発明にかかる不揮発性SRAMはまた。この様なメモ
リセルを用いた場合に不揮発にデータを書き込んだ時に
データが反転することを考慮して。
The nonvolatile SRAM according to the present invention also includes: When using such a memory cell, take into account that the data will be inverted when writing non-volatile data.

メモリセルアレイの入出力部にデータ反転制御回路を設
け、またこれらのデータ反転制御回路を制御する不揮発
性2進カウンタフラッグ回路を設けたことを特徴とする
The present invention is characterized in that a data inversion control circuit is provided at the input/output section of the memory cell array, and a nonvolatile binary counter flag circuit is provided to control these data inversion control circuits.

(作用) 本発明による浮遊ゲート型MOSトランジスタは、トン
ネル注入を利用して浮遊ゲートと基板の間で電荷の授受
を行なうことにより、その特性を変化させ、かつその変
化させた特性を不揮発に保持することができる。通常の
E E P ROMに用いられる浮遊ゲート型MOSト
ランジスタの場合浮遊ゲートに電荷を注入した状態とそ
の電荷を放出した状態とでは、しきい値が大きく異なる
ようになっており、このしきい値の差が情報として用い
られる。しかしこのEEFROMの浮遊ゲート型MOS
トランジスタは、書込み状態と消去状態との間でしきい
値の差および駆動能力の差が大きく、これをそのままS
RAMのドライバに用いた場合には、SRAMとしての
正常動作ができなくなる。本発明の浮遊ゲート型MOS
トランジスタ構造では、浮遊ゲートはチャネル幅方向に
は部分的にしかチャネル領域を覆わないから、浮遊ゲー
トへの電荷注入の有無により、しきい値は殆ど変化させ
ることなく、その駆動能力を変化させることができる。
(Function) The floating gate MOS transistor according to the present invention changes its characteristics by transferring charge between the floating gate and the substrate using tunnel injection, and maintains the changed characteristics in a non-volatile manner. can do. In the case of a floating gate MOS transistor used in a normal EEPROM, the threshold value is greatly different between the state in which charge is injected into the floating gate and the state in which the charge is released. The difference between them is used as information. However, the floating gate type MOS of this EEFROM
Transistors have a large difference in threshold value and drive ability between the written state and the erased state, and these differences can be directly applied to S
If used as a RAM driver, normal operation as an SRAM will no longer be possible. Floating gate type MOS of the present invention
In a transistor structure, the floating gate only partially covers the channel region in the channel width direction, so depending on whether or not charge is injected into the floating gate, its driving ability can be changed with almost no change in the threshold value. I can do it.

また、浮遊ゲートのチャネル領域を覆う面積を適当に設
定することにより、書込み状態と消去状態の駆動能力の
差を適当に設定することができる。従ってこの様な浮遊
ゲート型MOSトランジスタをドライバとして用いてフ
リップフロップを構成し、これをメモリセルとしてSR
AMを構成すれば、SRAMとしての正常動作を妨げる
ことなく、そのデータを不揮発に保持できるSRAMが
実現できる。
Further, by appropriately setting the area covering the channel region of the floating gate, it is possible to appropriately set the difference in drive capability between the written state and the erased state. Therefore, such a floating gate type MOS transistor is used as a driver to configure a flip-flop, and this is used as a memory cell in the SR.
By configuring AM, it is possible to realize an SRAM that can hold data in a non-volatile manner without interfering with normal operation as an SRAM.

また本発明によるSRAMは、電源がオフする際にその
時のデータに応じてドライバMO8トランジスタの一方
の浮遊ゲートに電荷を注入することにより、ドライバM
OSトランジスタの駆動能力の差として電源オフの間デ
ータを不揮発に保持することができる。前述のように、
データの書込み状態によってドライバMOSトランジス
タのしきい値は殆ど変化がな(、駆動能力が適当に変化
するだけであるので、SRAMとして正常な高速読出し
、書込みが可能な状態を保ってしかも、不揮発性を持た
せることができる。
Furthermore, when the power is turned off, the SRAM according to the present invention injects charge into one floating gate of the driver MO8 transistor according to the data at that time.
Data can be held in a non-volatile manner while the power is turned off due to the difference in driving ability of the OS transistors. As aforementioned,
The threshold value of the driver MOS transistor hardly changes depending on the data write state (the drive capacity changes only appropriately), so it maintains the normal high-speed read and write state as an SRAM, and is non-volatile. can have.

ところで本発明のSRAMでは、電源オフ時に一方のM
OSトランジスタで浮遊ゲートに電荷注入を行い、その
駆動能力を低くしてデータを不揮発に保持した場合、電
源を再投入した時にデータが反転する。具体的に例えば
nチャネルを考えると、電源電圧を高くした時にドレイ
ンが“L”レベル、ゲートが“H”レベル側のMOSl
−ランジスタにおいて、浮遊ゲートに電子が注入される
By the way, in the SRAM of the present invention, when the power is turned off, one M
If charge is injected into the floating gate using an OS transistor and data is held in a non-volatile manner by lowering its driving capability, the data will be inverted when the power is turned on again. Specifically, if we consider an n-channel, for example, when the power supply voltage is increased, the drain is at the “L” level and the gate is at the “H” level.
- In a transistor, electrons are injected into the floating gate.

この結果このMOSトランジスタでは、浮遊ゲート下の
しきい値が高くなるが、浮遊ゲートはチャネル領域全体
を覆っていないから、トランジスタ全体としてはしきい
値は殆ど変らず、実効的にチャネル幅が狭くなって駆動
能力が低下する。そして電源の再投入時は、この駆動能
力の低下した側のMOSトランジスタのドレイン電圧は
他方のMOSトランジスタに比べて下がり難いから、電
源オフ前の状態とは逆の安定状態に初期化されることに
なる。
As a result, in this MOS transistor, the threshold value under the floating gate becomes high, but since the floating gate does not cover the entire channel region, the threshold value of the transistor as a whole does not change much, and the channel width is effectively narrowed. As a result, the driving ability decreases. When the power is turned on again, the drain voltage of the MOS transistor on the side where the driving ability has decreased is less likely to drop than that of the other MOS transistor, so it is initialized to a stable state that is opposite to the state before the power was turned off. become.

そこで本発明のSRAMでは、メモリセルアレイの入出
力部にデータ反転回路を設け、かつこれを制御する不揮
発性2進カウンタフラッグ回路を設けて、再書込み時に
入出力データを反転させることにより、正しい読出し、
書込みが行われることになる。
Therefore, in the SRAM of the present invention, a data inverting circuit is provided in the input/output section of the memory cell array, and a nonvolatile binary counter flag circuit is provided to control the circuit, and input/output data is inverted during rewriting, so that correct reading can be performed. ,
Writing will be performed.

(実施例) 以下9本発明の実施例を図面を参照して説明する。(Example) Hereinafter, nine embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、一実施例の浮遊ゲート型MOSトランジスタ
である。(a)は平面図を示し。
FIG. 1 shows an embodiment of a floating gate MOS transistor. (a) shows a plan view.

(b)、(C)はそれぞれ(a)のA−A’、B−B’
断面を示す。p型SL基板1に素子分離絶縁膜2が形成
され、素子分離絶縁膜2で囲まれた領域にゲート絶縁膜
5を介してゲート電極6が形成されている。このゲート
電極6に自己整合的にn十型のソース、ドレイン領域7
.8が形成されている。ゲート絶縁間5中には、チャネ
ル領域を部分的に覆い、一部素子分離領域上に延在する
ように浮遊ゲート4が埋め込まれている。即ち浮遊ゲー
ト4は、チャネル幅方向には、全体のチャネル幅w、+
w2に対して幅W1の部分を覆い、チャネル長方向につ
いては全体のチャネル長L1+L2に対してチャネル長
L1の部分を覆うようにパターン形成されている。但し
、浮遊ゲート4のドレイン側端部はドレイン領域7に隣
接して設けられる。浮遊ゲート4の下のチャネル領域上
には薄いトンネル絶縁膜3が形成されている。
(b) and (C) are AA' and BB' of (a), respectively.
A cross section is shown. An element isolation insulating film 2 is formed on a p-type SL substrate 1, and a gate electrode 6 is formed in a region surrounded by the element isolation insulating film 2 with a gate insulating film 5 interposed therebetween. An n+ type source and drain region 7 is self-aligned to this gate electrode 6.
.. 8 is formed. A floating gate 4 is embedded in the gate insulating space 5 so as to partially cover the channel region and partially extend over the element isolation region. That is, the floating gate 4 has a total channel width w, + in the channel width direction.
The pattern is formed so as to cover a portion of width W1 with respect to w2, and to cover a portion of channel length L1 with respect to the entire channel length L1+L2 in the channel length direction. However, the drain side end of the floating gate 4 is provided adjacent to the drain region 7. A thin tunnel insulating film 3 is formed on the channel region under the floating gate 4.

第2図は、この浮遊ゲート型MOSトランジスタの特性
を示すゲート電圧Vg−ドレイン電流IDの関係である
。浮遊ゲートへの電子注入、放出を行なわない限り1曲
線(イ)の特性を示す。
FIG. 2 shows the relationship between gate voltage Vg and drain current ID, which shows the characteristics of this floating gate type MOS transistor. As long as electrons are not injected into or emitted from the floating gate, it exhibits the characteristic of curve 1 (A).

これは通常のMOSトランジスタと同じである。This is the same as a normal MOS transistor.

ゲートに正の高電位(例えば15v)を印加し。Apply a high positive potential (eg 15v) to the gate.

ソース、ドレインを低電位(例えばOV)とすると、浮
遊ゲート4にトンネル絶縁膜3を介して電子が注入され
る。この結果MOSトランジスタは。
When the source and drain are set to a low potential (for example, OV), electrons are injected into the floating gate 4 via the tunnel insulating film 3. As a result, the MOS transistor.

浮遊ゲート4の下のしきい値が高くなり、実効的なチャ
ネル幅がW 1 + W 2からW2に減少して駆動能
力が低下する。従って曲線(ロ)のように特性が変化す
る。MOSトランジスタ全体としてのしきい値は、チャ
ネル幅W2の部分が変化しないため殆ど変化がない。次
にゲートとソースを低電位とし、ドレインに正の高電位
を与えると、浮遊ゲート4からドレインに電子の放出が
起り、浮遊ゲート4の下のしきい値電圧が低下する。こ
れにより特性は曲線(ハ)のようになる。この時もトラ
ンジスタ全体としてのしきい値変化は殆どない。
The threshold value under the floating gate 4 becomes high, the effective channel width decreases from W 1 + W 2 to W2, and the driving capability decreases. Therefore, the characteristics change as shown by curve (b). The threshold value of the MOS transistor as a whole hardly changes because the channel width W2 does not change. Next, when the gate and source are set to a low potential and a positive high potential is applied to the drain, electrons are emitted from the floating gate 4 to the drain, and the threshold voltage under the floating gate 4 decreases. As a result, the characteristics become as shown in curve (c). At this time, there is almost no change in the threshold value of the transistor as a whole.

こうしてこの実施例のMOSトランジスタでは。Thus, in the MOS transistor of this embodiment.

しきい値電圧を殆ど変化させることなく、駆動能力を変
化させ、しかもその状態を不揮発に保持することができ
る。
The driving ability can be changed without changing the threshold voltage, and the state can be maintained in a non-volatile manner.

第3図は、他の実施例のMOSトランジスタを第1図に
対応させて示したものである。第1図と異なる点は、浮
遊ゲート4がチャネル長方向に関してはゲート電極6と
同様、チャネル領域全体を覆うようにした点である。
FIG. 3 shows a MOS transistor of another embodiment corresponding to FIG. 1. The difference from FIG. 1 is that, like the gate electrode 6, the floating gate 4 covers the entire channel region in the channel length direction.

第4図は、このMOSトランジスタの特性を第2図に対
応させて示す。電子を浮遊ゲート4に注入することによ
り1曲線(イ)から曲線(ロ)に特性が変化する。この
時しきい値の変化はほとんどない。ここまでは先の実施
例と同様である。浮遊ゲート4の電子放出動作を行なう
と、浮遊ゲート4下の低いしきい値で全体のしきい値が
決まるため、しきい値が負方向に移動して曲線(ハ)の
ような特性になる。
FIG. 4 shows the characteristics of this MOS transistor in correspondence with FIG. 2. By injecting electrons into the floating gate 4, the characteristics change from curve 1 (a) to curve (b). At this time, there is almost no change in the threshold value. The process up to this point is the same as the previous embodiment. When the floating gate 4 performs an electron emission operation, the overall threshold value is determined by the low threshold value under the floating gate 4, so the threshold value moves in the negative direction, resulting in a characteristic like the curve (c). .

第5図は更に他の実施例のMOSトランジスタを第1図
に対応させて示したものである。先の二つの実施例では
、浮遊ゲート4の下金面をトンネル絶縁膜としているの
に対し、この実施例では。
FIG. 5 shows a MOS transistor of yet another embodiment, corresponding to FIG. 1. In the previous two embodiments, the lower gold surface of the floating gate 4 is used as a tunnel insulating film, whereas in this embodiment.

浮遊ゲート4の一部をドレイン領域7上に張り出させて
、ドレイン領域7上に部分的にトンネル絶縁膜9を設け
ている。この実施例によっても、電子の授受領域が局在
化するだけで先の第1図のMOSトランジスタと同様の
特性が得られる。
A part of the floating gate 4 is made to protrude above the drain region 7, and a tunnel insulating film 9 is partially provided on the drain region 7. In this embodiment as well, the same characteristics as the MOS transistor shown in FIG. 1 can be obtained only by localizing the electron exchange region.

次に9以上のような本発明のMOSトランジスタを用い
てSRAMを構成した実施例を説明する。
Next, an example will be described in which an SRAM is constructed using MOS transistors of the present invention as described above.

第6図〜第8図は2本発明のSRAMのメモリセル構成
例である。第6図は負荷に抵抗R1+R2を用いたE/
R型、第7図は負荷にpチャネルMO3I−ランジスタ
Q5.Q6を用いたCMO3型、第8図は負荷にDタイ
1MO3トランジスタQ7.Q8を用いたE/D型とし
たものである。これらのメモリセルにおいていずれも。
FIGS. 6 to 8 show two examples of memory cell configurations of the SRAM of the present invention. Figure 6 shows an E/
R type, FIG. 7 has a p-channel MO3I-transistor Q5. The CMO3 type using Q6, FIG. 8 shows a D-tie 1MO3 transistor Q7. It is an E/D type using Q8. In any of these memory cells.

一対のドライバMOSトランジスタQ1.Q2が。A pair of driver MOS transistors Q1. Q2 is.

前述した浮遊ゲート型MOSトランジスタである。This is the floating gate type MOS transistor mentioned above.

またr  Q 3 +  04はメモリノードをビット
線に接続するスイッチングMOSトランジスタである。
Further, r Q 3 + 04 is a switching MOS transistor that connects the memory node to the bit line.

具体的なSRAMメモリセルのパターン例を第9図に示
す。これは、第8図のE/D型メセメモリセル合の例で
ある。ここでは、浮遊ゲート型のドライバMOSトラン
ジスタQl、Q2は、浮遊ゲート4をゲート電極6から
一部ドレイン領域側に張り出させた構造としている。
A specific example of a pattern of an SRAM memory cell is shown in FIG. This is an example of the E/D type mesememory cell combination shown in FIG. Here, the floating gate type driver MOS transistors Ql and Q2 have a structure in which the floating gate 4 partially extends from the gate electrode 6 toward the drain region side.

この様なメモリセルを集積形成することにより、SRA
Mが得られる。このSRAMは通常のSRAMと同様、
高速の読出し、書込みができる。
By integrating such memory cells, SRA
M is obtained. This SRAM is similar to normal SRAM,
Capable of high-speed reading and writing.

その動作は周知であるので説明を省く。Since its operation is well known, its explanation will be omitted.

このSRAMの電源をオフにする場合には、そのときの
各メモリセルの状態を不揮発に記憶する。
When the SRAM is powered off, the state of each memory cell at that time is stored in a non-volatile manner.

これは、電源電圧Vl)l)を通常の動作電源電圧(例
えば5V)に対して高電圧(例えば15v)に上げるこ
とにより行われる。具体的に例えば、第6図のメモリセ
ルを用いて説明すると、いま一方のトランジスタQlの
ドレインが“H”レベル、他方のトランジスタQ2のド
レインが“L″レベル状態にある場合、電源電圧の上昇
により、トランジスタQ1のドレインは15Vに近付き
、トランジスタQ2のドレインはより低くなる方向に変
化する。この結果、トランジスタQ1では浮遊ゲートか
らドレインへの電子放出が生じ、トランジスタQ2では
ドレインから浮遊ゲートに電子が注入される。これによ
り、トランジスタQ1は駆動能力の大きい状態(第2図
の曲線(ハ)の状態)となり、トランジスタQ2は駆動
能力の小さい状Wi(第2図の曲線(ロ)の状態)にな
る。これらの状態変化は既に説明したように、電源がオ
フ1、なった後も不揮発に記憶される。
This is done by raising the supply voltage Vl) to a high voltage (eg 15V) with respect to the normal operating supply voltage (eg 5V). Specifically, for example, using the memory cell shown in FIG. 6, when the drain of one transistor Ql is at "H" level and the drain of the other transistor Q2 is at "L" level, the power supply voltage increases. As a result, the drain of transistor Q1 approaches 15V, and the drain of transistor Q2 changes to become lower. As a result, electrons are emitted from the floating gate to the drain of the transistor Q1, and electrons are injected from the drain to the floating gate of the transistor Q2. As a result, the transistor Q1 becomes in a state with a high driving ability (the state shown by the curve (c) in FIG. 2), and the transistor Q2 becomes in a state Wi where the driving ability is small (the state shown by the curve (b) in FIG. 2). As already explained, these state changes are stored in a non-volatile manner even after the power is turned off.

電源の再投入時、トランジスタQ1.Q2はその駆動能
力の差により、前者が先にオンとなる。
When the power is turned on again, transistor Q1. Due to the difference in driving ability of Q2, the former turns on first.

即ち、トランジスタQ1のドレインが“L゛レベルトラ
ンジスタロ2ドレインが“H0レベルに自動的に初期設
定される。この状態は、電源オフ前の状態と逆である。
That is, the drain of the transistor Q1 is automatically initialized to the "L" level, and the drain of the transistor Q1 is automatically initialized to the "H0" level. This state is the opposite of the state before the power was turned off.

なお、電源をオフにする場合に電源電圧をその直前に上
昇させる方法は、SRAM内部に電源スィッチと連動す
る昇圧回路を設ける方法や外部から電源を供給する方法
等、如何なる方法でもよい。
Note that any method may be used to raise the power supply voltage immediately before turning off the power, such as providing a booster circuit in conjunction with a power switch inside the SRAM or supplying power from the outside.

また、突然の停電事故にも対応できるように、電源オフ
の自動検出回路を設けることが有用である。
Furthermore, it is useful to provide an automatic power-off detection circuit so as to cope with sudden power outage accidents.

こうして本発明のメモリセルでは1通常は高速の読出し
、書込みができ、電源オフ時にその直前の情報を不揮発
に記憶することができる。しかも、ドライバトランジス
タに特殊構造の浮遊ゲート型MOSトランジスタを用い
ることで1通常のSRAMと変らないトランジスタ数で
不揮発性を持たせたSRAMを得ることができる。但し
、不揮発に記憶した情報は電源再投入時に反転するため
、実際のSRAMの構成においてはこれを補償する手段
を必要とする。
In this manner, the memory cell of the present invention can normally perform high-speed reading and writing, and can non-volatilely store the immediately preceding information when the power is turned off. Furthermore, by using a floating gate type MOS transistor with a special structure as a driver transistor, it is possible to obtain a nonvolatile SRAM with the same number of transistors as a normal SRAM. However, since the information stored in a non-volatile manner is reversed when the power is turned on again, an actual SRAM configuration requires a means to compensate for this.

第10図は、データ反転を補償する回路を付加した本発
明のSRAMの構成例を示す。S RAMメモリセルア
レイ11に対して入力回路12.出力回路13.入力バ
ッファ14.出力バツフア15等が通常と同様に設けら
れる。入力回路12と入力バッファ14の間には、入力
信号反転制御回路16が、また出力回路13と出力バッ
ファ15の間には出力信号反転制御回路17がそれぞれ
設けられる。これらの制御回路16.17は。
FIG. 10 shows an example of the configuration of an SRAM of the present invention to which a circuit for compensating for data inversion is added. An input circuit 12 for the SRAM memory cell array 11. Output circuit 13. Input buffer 14. Output buffers 15 and the like are provided in the same way as usual. An input signal inversion control circuit 16 is provided between the input circuit 12 and the input buffer 14, and an output signal inversion control circuit 17 is provided between the output circuit 13 and the output buffer 15. These control circuits 16,17.

2進カウンタフラッグ回路18により制御されて。Controlled by binary counter flag circuit 18.

反転または非反転の切替えが行われるようになっている
。フラッグ回路18はこの実施例では、メモリセルと同
様にドライバに浮遊ゲート型MOSトランジスタを用い
たフリップフロップにより構成して、メモリアレイ11
でのデータの不揮発書込み時には同時に不揮発書込みが
行われる不揮発性2進カウンタとなっている。
Switching between inversion and non-inversion is performed. In this embodiment, the flag circuit 18 is constituted by a flip-flop using a floating gate type MOS transistor as a driver like the memory cell, and is connected to the memory array 11.
It is a non-volatile binary counter in which non-volatile writing is performed at the same time when data is non-volatile written.

この様な構成として、いま電源オフとなってその時の情
報を不揮発に記憶し、電源を投入して情報を再現した時
、前述のようにメモリセルファレイ11の情報は全て反
転している。これはフラッグ回路18が判定し、ノード
N1がII HIT レベル。
With such a configuration, when the power is turned off and the information at that time is stored in a non-volatile manner, when the power is turned on and the information is reproduced, all the information in the memory cell array 11 is inverted as described above. This is determined by the flag circuit 18, and the node N1 is at II HIT level.

ノードN2が“L”レベルとなり、出力部の反転制御回
路17をインバータ動作させる。これにより正しい情報
の読出しができる。このとき、出力信号を反転させるの
で、入力部の反転制御回路16もインバータ動作させ1
本来のデータを反転してメモリセルアレイに書込む。2
回目の電源オフと再投入により、メモリセルアレイ11
の情報は再度反転して元に戻る。従ってこのときは読出
し、書込みにデータ反転は不要となる。このときフラッ
グ回路18の状態も反転して、ノードN1は“Lmレベ
ル、ノードN2は“H”レベルとなり、これにより反転
制御回路16.17はそれぞれ入力信号、出力信号をそ
のまま通過させるようになる。
The node N2 becomes "L" level, causing the inverting control circuit 17 in the output section to operate as an inverter. This allows correct information to be read. At this time, since the output signal is inverted, the inversion control circuit 16 in the input section is also operated as an inverter.
The original data is inverted and written to the memory cell array. 2
When the power is turned off and turned on again, the memory cell array 11
The information is reversed again and returned to the original state. Therefore, in this case, data inversion is not necessary for reading and writing. At this time, the state of the flag circuit 18 is also inverted, and the node N1 becomes the "Lm" level and the node N2 becomes the "H" level, so that the inversion control circuits 16 and 17 allow the input signal and output signal to pass through, respectively. .

こうして本発明によれば、電源オフにより情報を不揮発
に保持した場合のデータ反転に対するフラッグ回路を備
えて、正常動作を可能とした不揮発性SRAMを得るこ
とができる。特にフラッグ回路として、メモリセルと同
様の構成の不揮発性2進カウンタを用いることにより、
これをメモリチップ上に簡単に集積することができる。
Thus, according to the present invention, it is possible to obtain a nonvolatile SRAM that is equipped with a flag circuit for data inversion when information is held nonvolatilely when the power is turned off, and that enables normal operation. In particular, by using a non-volatile binary counter with the same configuration as a memory cell as a flag circuit,
This can be easily integrated onto a memory chip.

[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、しきい値を殆ど変化
させることなく、駆動能力を変化させることができ、し
かもその変化させた駆動能力を不揮発に記憶することを
可能とした浮遊ゲート型のMOSトランジスタを得るこ
とができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to change the driving ability without substantially changing the threshold value, and it is also possible to store the changed driving ability in a non-volatile manner. A floating gate type MOS transistor can be obtained.

また本発明は、そのような浮遊ゲート型MOSトランジ
スタをドライバに用いたフリップフロップからなるメモ
リセルを構成して、高速の読出し書込みが可能でかつ不
揮発にデータを記憶できるようにしたSRAMを実現す
ることができる。
Furthermore, the present invention realizes an SRAM that is capable of high-speed reading and writing and that can store data in a non-volatile manner by configuring a memory cell consisting of a flip-flop using such a floating gate MOS transistor as a driver. be able to.

更に本発明は、その様な不揮発性SRAMにおいて、電
源のオフ、オンによりメモリセルアレイのデータが反転
することに対処して、不揮発性2進カウンタフラッグ回
路とデータの反転制御回路を備えて正常動作を可能とし
たSRAMを実現することができる。
Furthermore, in such a nonvolatile SRAM, the present invention is equipped with a nonvolatile binary counter flag circuit and a data inversion control circuit to cope with the inversion of data in the memory cell array when the power is turned off and on. It is possible to realize an SRAM that enables this.

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

第1図(a)〜(c)は本発明のMOSトランジスタの
一実施例の構造を示す平面図とそのA−A′およびB−
B’断面図、第2図はそのMOSトランジスタの特性を
示す図、第3図(a)〜(C)は他の実施例のMOSト
ランジスタ構造を示す平面図とそのA−A’ およびB
−B’断面図、第4図はその特性を示す図、第5図(a
)〜(c)は更に他の実施例の平面図とそのA−A’お
よびB−B’断面図2第6図〜第8図は本発明のSRA
Mのメモリセル構成例を示す等価回路図。 第9図はSRAMメモリセル・パターン例を示す図、第
10図は本発明のSRAMの要部構成を示す等価回路図
である。 1・・・p型Si基板、2・・・素子分離絶縁膜。 3.9・・・トンネル絶縁膜、4・・・浮遊ゲート。 5・・・ゲート絶縁膜、6・・・ゲート電極、7,8・
・・ドレイン、ソース領域+  Q 1r  Q2・・
・ドライバMO3トランジスタ(浮遊ゲート型)、11
・・・メモリセルアレイ、12・・・入力回路、13・
・・出力回路、14・・・入力バッファ、15・・・出
力バッファ。 16.17・・・反転制御回路、18・・・不揮発性2
進カウンタフラッグ回路。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第2図 第 1図 第4図
FIGS. 1(a) to 1(c) are plan views showing the structure of one embodiment of the MOS transistor of the present invention, and their A-A' and B-
B' cross-sectional view, FIG. 2 is a diagram showing the characteristics of the MOS transistor, and FIGS. 3 (a) to (C) are plan views showing the MOS transistor structure of other embodiments, and their A-A' and B
-B' sectional view, Figure 4 is a diagram showing its characteristics, Figure 5 (a
) to (c) are plan views of other embodiments, and their AA' and BB' cross-sectional views 2. Figures 6 to 8 are SRAs of the present invention.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing an example of a memory cell configuration of M. FIG. 9 is a diagram showing an example of an SRAM memory cell pattern, and FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing the main part configuration of the SRAM of the present invention. 1...p-type Si substrate, 2... element isolation insulating film. 3.9...Tunnel insulating film, 4...Floating gate. 5... Gate insulating film, 6... Gate electrode, 7, 8...
...Drain, source region + Q 1r Q2...
・Driver MO3 transistor (floating gate type), 11
...Memory cell array, 12...Input circuit, 13.
...Output circuit, 14...Input buffer, 15...Output buffer. 16.17...Inversion control circuit, 18...Nonvolatile 2
Advance counter flag circuit. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 2 Figure 1 Figure 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板に所定間隔をおいてソース、ドレイン
領域が形成され、これらソース、ドレイン領域間のチャ
ネル領域上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けら
れたMOSトランジスタにおいて、ゲート絶縁膜中に、
少なくともドレイン領域に隣接し、チャネル領域をチャ
ネル幅方向に部分的に覆い、かつその下にトンネル絶縁
膜を有する浮遊ゲートが埋設されていることを特徴とす
るMOSトランジスタ。
(1) In a MOS transistor in which source and drain regions are formed at a predetermined interval on a semiconductor substrate, and a gate electrode is provided on a channel region between these source and drain regions with a gate insulating film interposed therebetween, the gate insulating film is To,
1. A MOS transistor characterized in that a floating gate is embedded at least adjacent to a drain region, partially covering a channel region in the channel width direction, and having a tunnel insulating film thereunder.
(2)一対のMOSトランジスタをドライバとするフリ
ップフロップからなるメモリセルを有するスタティック
RAMにおいて、前記一対のMOSトランジスタは、ゲ
ート絶縁膜中に、少なくともドレイン領域に隣接し、チ
ャネル領域をチャネル幅方向に部分的に覆い、かつその
下にトンネル絶縁膜を有する浮遊ゲートが埋設されてお
り、データに応じて一方の浮遊ゲートに電荷を注入する
ことにより、そのデータを不揮発に保持するように構成
したことを特徴とする不揮発性スタティックRAM。
(2) In a static RAM having a memory cell consisting of a flip-flop using a pair of MOS transistors as drivers, the pair of MOS transistors are arranged in a gate insulating film adjacent to at least a drain region and a channel region in a channel width direction. A floating gate is partially covered and has a tunnel insulating film buried thereunder, and the data is held in a non-volatile manner by injecting charge into one of the floating gates according to the data. Non-volatile static RAM featuring:
(3)一対のMOSトランジスタをドライバとするフリ
ップフロップからなるメモリセルを有するスタティック
RAMにおいて、前記一対のMOSトランジスタは、ゲ
ート絶縁膜中に、少なくともドレイン領域に隣接し、チ
ャネル領域をチャネル幅方向に部分的に覆い、かつその
下にトンネル絶縁膜を有する浮遊ゲートが埋設されてお
りデータに応じて一方の浮遊ゲートに電荷を注入するこ
とにより、そのデータを不揮発に保持するように構成さ
れ、メモリセルアレイの入出力部にデータ反転制御回路
が設けられ、これらデータ反転制御回路を制御する不揮
発性2進カウンタフラッグ回路が設けられていることを
特徴とする不揮発性スタティックRAM。
(3) In a static RAM having a memory cell consisting of a flip-flop using a pair of MOS transistors as drivers, the pair of MOS transistors are arranged in a gate insulating film adjacent to at least a drain region and a channel region in a channel width direction. The floating gate is partially covered and has a tunnel insulating film buried thereunder, and the data is held in a non-volatile manner by injecting charge into one of the floating gates according to the data. A nonvolatile static RAM characterized in that a data inversion control circuit is provided at an input/output section of a cell array, and a nonvolatile binary counter flag circuit is provided for controlling the data inversion control circuit.
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