JPS5857839B2 - フキハツセイキオクキニタイスル ダイナミツクタントランジスタキオクソシ - Google Patents
フキハツセイキオクキニタイスル ダイナミツクタントランジスタキオクソシInfo
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- JPS5857839B2 JPS5857839B2 JP50127255A JP12725575A JPS5857839B2 JP S5857839 B2 JPS5857839 B2 JP S5857839B2 JP 50127255 A JP50127255 A JP 50127255A JP 12725575 A JP12725575 A JP 12725575A JP S5857839 B2 JPS5857839 B2 JP S5857839B2
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- G11C14/0018—Digital stores characterised by arrangements of cells having volatile and non-volatile storage properties for back-up when the power is down in which the volatile element is a DRAM cell whereby the nonvolatile element is an EEPROM element, e.g. a floating gate or metal-nitride-oxide-silicon [MNOS] transistor
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- G11C11/403—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming cells needing refreshing or charge regeneration, i.e. dynamic cells with charge regeneration common to a multiplicity of memory cells, i.e. external refresh
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
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- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/07—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
- H01L27/0705—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type
- H01L27/0727—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with diodes, or capacitors or resistors
- H01L27/0733—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with diodes, or capacitors or resistors in combination with capacitors only
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は1個のトランジスタおよびそれに直列接続さ
れた1個のコンデンサから成す、トランジスタは一方に
おいてコンデンサと、他方においてビット線と接続され
、トランジスタのゲート端子は語線と接続された形式の
ダイナ□ツク単トランジスタ記憶素子に係る。
れた1個のコンデンサから成す、トランジスタは一方に
おいてコンデンサと、他方においてビット線と接続され
、トランジスタのゲート端子は語線と接続された形式の
ダイナ□ツク単トランジスタ記憶素子に係る。
ダイナミック単トランジスタ記憶素子は公知である。
例えば西ドイツ特許出願公告2148896号公報に1
個のコンデンサおよび1個の電界効果トランジスタから
成るものが記憶されている。
個のコンデンサおよび1個の電界効果トランジスタから
成るものが記憶されている。
単トランジスタ記憶素子から情報を読出すため、方にお
いてビット線、他方においてコンデンサと接続されたト
ランジスタは、選択線と接続されたトランジスタゲート
端子を経て導通される。
いてビット線、他方においてコンデンサと接続されたト
ランジスタは、選択線と接続されたトランジスタゲート
端子を経て導通される。
之によりコンデンサ中に充電の形で記憶された情報が、
選択された電界効果トランジスタを経てビット線に流れ
るようになる。
選択された電界効果トランジスタを経てビット線に流れ
るようになる。
かかるダイナ□ツク単トランジスタ記憶素子(7)欠点
は、記憶された情報をほぼ1乃至100マイクロ秒の時
間間隔中に再生しなければならない点にある。
は、記憶された情報をほぼ1乃至100マイクロ秒の時
間間隔中に再生しなければならない点にある。
更に給電電圧の遮断の際、単トランジスタ記憶素子中に
記憶された情報が失われる欠点を持つ。
記憶された情報が失われる欠点を持つ。
この発明の目的は記憶された情報を長い時間にわたって
記憶していることができる単トランジスタ記憶素子を得
ることにある。
記憶していることができる単トランジスタ記憶素子を得
ることにある。
この目的を達成するため、冒頭に述べた形式の単トラン
ジスタ記憶素子にち・いてこの発明によれば、コンデン
サを金属−誘電体一半導体形式のコンデンサとして構成
し、その際誘電体は電荷変化可能の電荷捕獲トラップを
持ち、しかしてコンデンサのトランジスタと接続されな
い方の電極を書込線と接続するのである。
ジスタ記憶素子にち・いてこの発明によれば、コンデン
サを金属−誘電体一半導体形式のコンデンサとして構成
し、その際誘電体は電荷変化可能の電荷捕獲トラップを
持ち、しかしてコンデンサのトランジスタと接続されな
い方の電極を書込線と接続するのである。
この発明の単トランジスタ記憶素子が、同時に2個の異
なる情報を記憶できることは有利である。
なる情報を記憶できることは有利である。
この発明の記憶素子の利点は、記憶された情報を10年
にも達し得る時間にわたってエネルギー補給なしに記憶
できる点にある。
にも達し得る時間にわたってエネルギー補給なしに記憶
できる点にある。
書込みを、素子単位、行或はマトリクス毎に行うと有利
である。
である。
この発明の他の利点は、情報の消滅を、再生増幅器中の
情報の中間記憶器により行毎に行い得ることである。
情報の中間記憶器により行毎に行い得ることである。
情報の消滅はオた第2のマトリクス中の情報の中間記憶
器によりマトリクス毎にも行い得ることが有利である。
器によりマトリクス毎にも行い得ることが有利である。
次に図面についてこの発明を説明する。
第1図はこの発明のダイナミック単トランジスタ記憶素
子の接続図、第2図はこの発明の単トランジスタ記憶素
子の断面図、第3図は第1図の接続に対する制御プログ
ラムを示す。
子の接続図、第2図はこの発明の単トランジスタ記憶素
子の断面図、第3図は第1図の接続に対する制御プログ
ラムを示す。
第1図に示すようにこの発明の単トランジスタ記憶素子
は。
は。
トランジスタ1および容量2から成る。
両者は図示のように直列に接続される。トランジスタ1
ばMO8電界効果トランジスタとする。
ばMO8電界効果トランジスタとする。
この発明によれば容量2は、誘電体が電荷変化可能の電
荷捕獲トラップを持つコンデンサ。
荷捕獲トラップを持つコンデンサ。
殊にMNOSコンデンサから成る。
点12に於いてMO8電界効果トランジスタ1のドレー
ン端子がビット線31と接続される。
ン端子がビット線31と接続される。
このビット線は評価回路3と接続される。
評価回路はビット線32を経て更に図示しない単トラン
ジスタ記憶素子と接続される。
ジスタ記憶素子と接続される。
トランジスタ1のゲート端子は語線10を経て制御可能
であジ、そのために点11において語線と接続される。
であジ、そのために点11において語線と接続される。
図から分かるようにMNOSコンデンサ2の、トランジ
スタ1のソース端子13と接続されない側の電極は。
スタ1のソース端子13と接続されない側の電極は。
点21において書込線20と接続される。
記憶マトリクスの全素子の書込線は互に導電的に接続で
きる。
きる。
第2図において5は基板を示し、その上にこの発明によ
る単トランジスタ記憶素子が横取される。
る単トランジスタ記憶素子が横取される。
基板はn形シリコンから成ると良い。
基板は点4で接地すると良い。
図から分かるような仕方で基板5上にトランジスタ1お
よびコンデンサ2が配置される。
よびコンデンサ2が配置される。
P+ドープの領域31により同時にトランジスタ1のド
レーン端子釦よびビット線を表わす。
レーン端子釦よびビット線を表わす。
トランジスタ1のP+ドープのソース領域13は同時に
コンデンサ2への接続を作る。
コンデンサ2への接続を作る。
このコンデンサ2はMNOSコンデンサであると良く、
その誘導体は5i02層22およびSi3N4層23か
ら成る。
その誘導体は5i02層22およびSi3N4層23か
ら成る。
5i02層の厚さはほぼl乃至3ナノメータ、Si3N
4層の厚さはほぼ30乃至60ナノメータであると良い
。
4層の厚さはほぼ30乃至60ナノメータであると良い
。
第2図の各部には第1図に対応する参照数字をつけであ
る。
る。
次に第1固転よび第2図についてこの発明の単トランジ
スタ記憶素子の2つの作用を説明する。
スタ記憶素子の2つの作用を説明する。
第1の作用を第3図を参照して説明する。
第3図は書込線20に印加される電位を示す。
例えばビット線31耘よびトランジスタ1を経て情報+
1 、 jlをコンデンサ2中に書込む場合、1ずトラ
ンジスタ1を語線10を経て導通状態にもたらす。
1 、 jlをコンデンサ2中に書込む場合、1ずトラ
ンジスタ1を語線10を経て導通状態にもたらす。
その11MNOsコンデンサの、トランジスタ1と接続
された電極の電位は、トランジスタとしてPチャンネル
トランジスタを使用する際はぼ一15Vにある。
された電極の電位は、トランジスタとしてPチャンネル
トランジスタを使用する際はぼ一15Vにある。
さて時刻t1において書込線20にほぼ一30Vの書込
電圧が印加された場合、MNOSコンデンサの下にほぼ
一15Vにある反転線層が形成される。
電圧が印加された場合、MNOSコンデンサの下にほぼ
一15Vにある反転線層が形成される。
コンデンサの電荷捕獲トラップは電荷変化できず、従っ
てMNOSコンデンサ2のフラットバンド電圧は変化で
きない。
てMNOSコンデンサ2のフラットバンド電圧は変化で
きない。
何となればMNOSコンデンサ2のゲ・−ト絶縁部の合
成電位はほぼ15Vに過ぎないが、変化にはほぼ30V
が必要だからである。
成電位はほぼ15Vに過ぎないが、変化にはほぼ30V
が必要だからである。
この電位はコンデンサの電極に印加された電位の差から
与えられる。
与えられる。
之に反しビット線31、および語線10により導通され
たトランジスタ1を経て情報“O”を書込む場合、MN
OSコンデンサ2のトランジスタ1と接続された電極に
釦ける電位はほぼOVである。
たトランジスタ1を経て情報“O”を書込む場合、MN
OSコンデンサ2のトランジスタ1と接続された電極に
釦ける電位はほぼOVである。
さて書込線20に印加されたほぼ一30Vの書込電圧は
ゲート絶縁部に完全に作用する。
ゲート絶縁部に完全に作用する。
このことはMNOSコンデンサの電荷捕獲トラップの電
荷が変化され、コンデンサのフラットバンド電圧がシフ
トすることを意味する。
荷が変化され、コンデンサのフラットバンド電圧がシフ
トすることを意味する。
時刻t2において書込線20を経てコンデンサ2に例え
ば−8Vの読出電圧を印加する際、コンデンサ中に情報
”1″が記憶されている場合、シリコン表面に反転線層
が形成される。
ば−8Vの読出電圧を印加する際、コンデンサ中に情報
”1″が記憶されている場合、シリコン表面に反転線層
が形成される。
之に反しコンデンサ2中に情報fl O″′が記憶され
ている場合、MNOSコンデンサ2のシリコン表面に空
乏層のみが存在する。
ている場合、MNOSコンデンサ2のシリコン表面に空
乏層のみが存在する。
この2つの状態の評価は、単トランジスタ記憶素子にお
いて一般に公知のようにフリップフロップによって行わ
れる。
いて一般に公知のようにフリップフロップによって行わ
れる。
之は第1図に破線3で示すのみである。
MNO8容量2中に記憶された情報を消滅させたい場合
には、書込線20にほぼ+30Vの大きさでほぼ10μ
Sの巾の正電圧パルスを印加する。
には、書込線20にほぼ+30Vの大きさでほぼ10μ
Sの巾の正電圧パルスを印加する。
之は第3図において時刻t3に対応する。
記憶素子のこの発明による第2の作用において。
素子は書込線における特に例えば−15Vの印加電圧に
よる普通の動作に対し、反転線層コンデンサを持つ普通
の単トランジスタ記憶素子のように書込オれおよび読出
される。
よる普通の動作に対し、反転線層コンデンサを持つ普通
の単トランジスタ記憶素子のように書込オれおよび読出
される。
記憶器中に保有されたデータを例えは給電の遮断に対し
て不揮発に記憶する披裂がある場合、素子中に保有され
た情報を書込線20における対応する電圧パルスにより
、MNOSコンデンサ中に不揮発に書込む。
て不揮発に記憶する披裂がある場合、素子中に保有され
た情報を書込線20における対応する電圧パルスにより
、MNOSコンデンサ中に不揮発に書込む。
そのために前述のように書込線20を一30Vに置く。
0″が書込寸れである素子中で反転線層の表面電位はO
Vに置かれる。
Vに置かれる。
従って記憶コンデンサの誘導体中の電荷捕獲トラップの
電荷変化が行われ、之によりフラットバンド電圧はシフ
トされる。
電荷変化が行われ、之によりフラットバンド電圧はシフ
トされる。
”1″が書込筐れた素子中で表面電位は例えば−15V
の負値にある。
の負値にある。
書込線に印加されたほぼ一30Vの電圧は、フラットバ
ンド電圧のシフトを引き起さない。
ンド電圧のシフトを引き起さない。
この不揮発性記憶状態の書込みは素子単位、行或はマト
リクス毎に行うことができる。
リクス毎に行うことができる。
読出しのために2つの変形が可能である。
第1の変形において書込線の電圧は、電荷捕獲トラップ
の電荷が変化されない素子においてのみ反転線層が形成
される如き大きさに選定される。
の電荷が変化されない素子においてのみ反転線層が形成
される如き大きさに選定される。
著しく迅速な第2形式の読出しは下記のように行われる
。
。
すなわち情報の再生のために書込線20に、単トランジ
スタ素子において普通である一15Vの電圧を印加し、
次いで選択トランジスタ1を経て、ビット線31に印加
されたやはりほぼ一15Vの電圧を反転線層に与えるの
である。
スタ素子において普通である一15Vの電圧を印加し、
次いで選択トランジスタ1を経て、ビット線31に印加
されたやはりほぼ一15Vの電圧を反転線層に与えるの
である。
その際記憶コンデンサ2の領域における反転線層の表面
電位は、中性の電荷捕獲トラップにおいてはほぼ一15
Vに調整されるが、電荷変化される電荷捕獲トラップに
おいてフラットバンド電圧のシフトの値だけ高い(例え
ば−8V)。
電位は、中性の電荷捕獲トラップにおいてはほぼ一15
Vに調整されるが、電荷変化される電荷捕獲トラップに
おいてフラットバンド電圧のシフトの値だけ高い(例え
ば−8V)。
かかる相違する表面電位はやはう単トランジスタ素子に
おいて普通の形式で、所要の場合には補償記憶素子の補
助により読出しおよび再生することができる。
おいて普通の形式で、所要の場合には補償記憶素子の補
助により読出しおよび再生することができる。
MNOSコンデンサ中に不揮発に記憶された情報の繰返
し読出後に、次に不能な不揮発性記憶の書込み過程の準
備のため、コンデンサの記憶を消滅しなければならない
。
し読出後に、次に不能な不揮発性記憶の書込み過程の準
備のため、コンデンサの記憶を消滅しなければならない
。
この消滅は語線に並列に走る書込線を経て、それに+3
0Vを印加して語毎に行うことができる。
0Vを印加して語毎に行うことができる。
その際情報は読出し一再生増幅器中に中間記憶させるこ
とができる。
とができる。
他の可能性はマトリクス毎の消滅であり、之は全書込線
を導電的に接続し、従ってマトリクスに対しチップの外
部に単一の端子が必要であるのみの利点を持つ。
を導電的に接続し、従ってマトリクスに対しチップの外
部に単一の端子が必要であるのみの利点を持つ。
この場合マトリクス中に記憶された情報を、例えば他の
チップ上の他のマトリクス中に中間記憶させねばならな
い。
チップ上の他のマトリクス中に中間記憶させねばならな
い。
上記の単トランジスタ記憶素子の普通の動作、および不
揮発性記憶器に対する書込みおよび読出しを行う第2の
作用は、特別な利点としてMNO8配置の不揮発性と関
連して、普通のダイナ□ツク半導体記憶器と同じに高速
度を与える。
揮発性記憶器に対する書込みおよび読出しを行う第2の
作用は、特別な利点としてMNO8配置の不揮発性と関
連して、普通のダイナ□ツク半導体記憶器と同じに高速
度を与える。
その際不揮発性の情報に対する記憶コンデンサ2の誘電
体に関する要求は、普通の電気的にプログラム可能の記
憶器より著しく低く、従って電気的にプログラム可能の
記憶器におけるような読出し或は書込み過程に対する強
い制限を考慮することも必要で無い。
体に関する要求は、普通の電気的にプログラム可能の記
憶器より著しく低く、従って電気的にプログラム可能の
記憶器におけるような読出し或は書込み過程に対する強
い制限を考慮することも必要で無い。
この発明の記憶素子の利点はまた素子当りの所要面積が
小さいことにもある。
小さいことにもある。
トランジスタ1としてnチャネルMOSトランジスタを
使用する際、上記と反対の極性の電位を対応する仕方で
用いる。
使用する際、上記と反対の極性の電位を対応する仕方で
用いる。
第1図はこの発明によるダイナ□ツク単トランジスタ記
憶素子の回路図、第2図はその単トランジスタ記憶素子
の断面図、第3図は第1図の回路における制御プログラ
ムを示す。 図において1はMO8電界効果トランジスタ、2はMN
OSコンデンサ、5はn形シリコン基板、10は語線、
13はトランジスタのソース領域並びにコンデンサへの
接続部、20は書込線、22ば5i02層、23は同じ
<Si3N4層、31はトランジスタのドレーン領域並
びにビット線を示す。
憶素子の回路図、第2図はその単トランジスタ記憶素子
の断面図、第3図は第1図の回路における制御プログラ
ムを示す。 図において1はMO8電界効果トランジスタ、2はMN
OSコンデンサ、5はn形シリコン基板、10は語線、
13はトランジスタのソース領域並びにコンデンサへの
接続部、20は書込線、22ば5i02層、23は同じ
<Si3N4層、31はトランジスタのドレーン領域並
びにビット線を示す。
Claims (1)
- 11個のトランジスタおよびそれに直列接続された1個
のコンデンサから成り、トランジスタは一方においてコ
ンデンサと、他方においてビット線と接続され、トラン
ジスタのゲート端子は語線と接続されるようになったダ
イナミック単トランジスタ記憶素子において、コンデン
サは金属−誘電体一半導体形のコンデンサであう、誘電
体は電荷変化可能の電荷捕獲トラップを持ち、このコン
デンサのトランジスタと接続されない側の電極を書込線
と接続することを特徴とする不揮発性記憶器に対するダ
イナミック単トランジスタ記憶素子。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19742450116 DE2450116C2 (de) | 1974-10-22 | 1974-10-22 | Dynamisches Ein-Transistor-Speicherelement für nichtflüchtige Speicher und Verfahren zu seinem Betrieb |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5165532A JPS5165532A (ja) | 1976-06-07 |
JPS5857839B2 true JPS5857839B2 (ja) | 1983-12-22 |
Family
ID=5928844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50127255A Expired JPS5857839B2 (ja) | 1974-10-22 | 1975-10-22 | フキハツセイキオクキニタイスル ダイナミツクタントランジスタキオクソシ |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4055837A (ja) |
JP (1) | JPS5857839B2 (ja) |
DE (1) | DE2450116C2 (ja) |
FR (1) | FR2289027A1 (ja) |
GB (1) | GB1517206A (ja) |
NL (1) | NL7512337A (ja) |
Families Citing this family (24)
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---|---|---|---|---|
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US4149270A (en) * | 1977-09-26 | 1979-04-10 | Westinghouse Electric Corp. | Variable threshold device memory circuit having automatic refresh feature |
JPS5457875A (en) * | 1977-10-17 | 1979-05-10 | Hitachi Ltd | Semiconductor nonvolatile memory device |
JPS56110252A (en) * | 1980-02-05 | 1981-09-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor memory device |
GB2072417B (en) * | 1980-03-19 | 1983-12-14 | Plessey Co Ltd | Semiconductor memory element |
US4363110A (en) * | 1980-12-22 | 1982-12-07 | International Business Machines Corp. | Non-volatile dynamic RAM cell |
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US4380803A (en) * | 1981-02-10 | 1983-04-19 | Burroughs Corporation | Read-only/read-write memory |
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