JPS60179999A - 不揮発性半導体記憶装置 - Google Patents

不揮発性半導体記憶装置

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JPS60179999A
JPS60179999A JP59035116A JP3511684A JPS60179999A JP S60179999 A JPS60179999 A JP S60179999A JP 59035116 A JP59035116 A JP 59035116A JP 3511684 A JP3511684 A JP 3511684A JP S60179999 A JPS60179999 A JP S60179999A
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JP
Japan
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voltage
tunnel
electrode
cell
capacitor
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JP59035116A
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JPH0318276B2 (ja
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Hideki Arakawa
秀貴 荒川
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C14/00Digital stores characterised by arrangements of cells having volatile and non-volatile storage properties for back-up when the power is down

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  • Read Only Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

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】 発明の技術分野 本発明は不揮発性MISフローティングr−)記憶装置
(E2PROM )に関する。このE2FROMは揮発
性記憶装置たとえばスタティック形ランダムアクセスメ
モリ(SRAM )と組合せて構成される。
技術の背景 最近、SRAMセルに70−テインググートにより構成
される上記E2PROMセルを組合わせた記憶装置(N
OVRAM )が開発されている。このNOVRAMは
回路構成が複雑であると共に寸法が大きくなるという欠
点を有するが、不揮発性リード/ライトRAMに近い応
用が期待できる。
第1図は代衆的なNOVRAMセルの回路図でおる〇第
1図において、NOVRAMセルは、トランジスタQ1
〜Q4からなるSRAMセルCLlと、キャパシタモジ
ュールCMl、CM2.)ランジスタQ6〜Qs tキ
ャパシタC1*CmよりなるE2PROMセルCL3 
とから構成されている。
SRAMセルCL1は通常のセルと同様なフリップフロ
、f構成を有しており、ノードN1.N、に接続すれた
トランス7丁ダートを介してデータノ書込みおよび銃出
しが行われる。また、E2PROMセルCL、において
は、メモリモジュールCM、の電極E3.メモリモジ、
−ルCM、の電極El、およびトランジスタQ8のダー
トにより構成されるフローティングゲートに電子が注入
されているか否かKよってデータが記憶される。ここで
、SRAMセルCL t カラE2PROMセルcbz
ヘデータを転送することを“ストア”と言い、逆に、E
2PROMセルCL2からSRAMセルCLIへr−夕
を転送することを“リコール”と言う。
たとえば、SRAMセルCLIのノードN1vN*の電
位がそれぞれローレベル、ノ・イレベルであるデータl
 E2PROMセルCL、ヘスドアする場合を想定する
。この場合、電源電圧V□をQVから20〜30Vに引
上げてたとえば10m5ec間保持する。
このとき、ノードNlはローレベルであるので、トラン
ジスタQIlはオフとなり、キャノ母シタモジュールC
MIの電極Elは70−ティング状態であるから電圧V
□の上昇による容量カップリングによ?)7o−テ4 
yfl’−1(Is yell 、QVのダート)は高
電圧に引上げられる。他方、ノードN!はハイレイルで
あるのでトランジスタQ6はオンとなり、従って、キク
/4’クタCM冨の電極E4は接地電位となる。この結
果、高電圧vIIliか一電極ElsE1間の容量、電
極ElyEj間の容量、および電極E11yEA間の容
量に印加されることになるが、この場合、電極E8yE
A間の容量を池の容量に比べて非常に小さく設定しであ
る。従って、電極E@vE4間にはほぼ電圧vHIKに
近い電圧が印加され、トンネル現象により電子が電極E
4から電極E6すなわちブローティングゲートに注入さ
れ、トランジスタQ丁がオフ状態となる。このフローテ
ィングダートの負電荷は電源電圧vccc、■□が共に
し中断された後にも保持され、不揮発性記憶が行われる
また、SRAMセルCL1のノードN1pN!の電位が
それぞれハイレイル、ローレベルでおるデータをE2P
flセルCL!ヘスドアする場合を想定する・このとき
、ノードN&はローレベルであるので、トランジスタQ
6はオフとなり、キャパシタモジ、−ルCM、の電極E
4はフローティング状態であるから電圧V□の上昇によ
る容量カップリングにより電極E4は高電圧に引上げら
れる。他方、ノードN1はハイレイルでめるのでトラン
ジスタQsはオンとなシ、従うて、キャパシタCM、の
電極El’は接地電位となる。この結果、高電圧V□が
、電極E5eE4間の容量、電極E4.Eg間の容量、
および電極ES+1:1間の容量に印加されることにな
るが、この場合も、電極E4.E6間の容量を他の容量
に比べて非常に小さく設定しであるので′陽極ga、F
、a間にはほぼ電圧vIiIlに近い電圧が印加され、
トンネル現象によυ電子が電極E6すなわち70−ティ
ングダートから電極E4へ引抜かれてトランジスタQγ
がオン状態となる。
次に、電子が70−チイングf−)に蓄積されているE
2PROMセルCL2のデータをSRAMセルCLIに
リコールする場合を想定する。この場合、電源電圧vI
IIIをOvに保持しfcまま電源電圧vcccを一旦
6vに落とし、続いてたとえば5vに上昇せしめる。ま
た、同時に、プレイリコール信号ARをハイレイルにし
てトラン・ゾスタQ@をオン状態にする。このとき、ト
ランジスタQ丁はオフ状態であるので、 SRAMセル
CL1にとっては、キャパシタCIの分だけノードN1
側の負荷容量がノードN3側の負荷容量より大きい。従
って、負荷容量の大きいノードN1はローレベルに、負
荷容にの小さいノードN2はハイレベルとなる。逆に、
電子がフローティングr−)から引抜かれているE2P
ROM *k CL2 ノy” −11” SRAM 
セk CLl ic リコールする場合は、トランジス
タQγがオン状態である。従って、この場合、キャノヤ
シタC2の容量をキヤ/ぐシタC1の容量より大きく設
定しておけば、ノードN2側の負荷容量がノードN1側
の負荷容量よυ大きくなり、この結果、ノードN1はハ
イレイルに、ノードN2はローレイルとなる。
第1図に示すg2PROMセルCL2のメモリモジュー
ルCM、、CM、は半導体基板と金属層たとえばポリク
リコン層により構成される。たとえば、電極E1.E4
はP−形半導体基板内の別々のN形不純物拡散領域によ
り構成され、70−チイングr−トはこれらN形不純物
拡散領域の上方に容量的にすなわち絶縁膜を介して接続
されている。また、電極E!+”Sは互いに電気的に接
続されやはり上記N形不純物拡散領域の上方に容量的に
接続されている。従って、SRAMセルCLHのデータ
をE2PROMセルCL2にストアする場合に、電極E
ipE4のいずれかにほぼvHIiに近い電圧が印加さ
れるが、この場合、基板内から電子が電極としてのN形
不純物拡散領域に注入され、つまり、ジャンクションリ
ークにより電極E1もしくはE4の電位が時間とともに
低下していく。この結果、ストア時の電極E4 e 8
6間の電圧も低下してトンネル効率が減少し、これによ
り、E2FROMの記憶効率が低下するという問題点が
ある。また、トンネル効果によりEaeEm間で電子が
移動するのもF、4,86間の電圧を低下させる。
発明の目的 本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、トンネル現象を
利用したF、”FROMの記憶効率を向上せしめること
Kある。
発明の構成 上述の目的を達成するために、E2PRCMの書込み時
(上記ストア時に相当)に書込み電圧vHBを数回に分
けて印加する手段を設け、これにより、1回目の上昇の
後上記電圧V□□がOvになったときにはジャンクシ、
ンリークにより電極E1もしくはE4の電位が負電圧側
に1〜5v程度振れても、トランジスタQs もしくは
Q6がオンとなって電流が流れ、結局、電極E! もし
くはE4の電位は−0,4〜−0,7V程度に回復し、
従って、2回目以降の電圧上昇時には回復分だけトンネ
ル効率を向上させるようKしたものである。
発明の実施例 第2図以降の図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明の詳細な説明するだめの回路図である。
第2図において、フローティングダート部FGのチャー
ジにより、ノードN’s z N24間のオン、オフに
より記憶情報を揮発性メモリ部に不揮発性メモリデータ
を転送するようにしている。こノ不揮発データは、トン
ネルキャパシタ電極間に高電圧を印加してのエレクトロ
ン注入による。また、フローティングダー)部FGへの
エレクトロン注入、フローティングダート部FGからの
エレクトロン放出は、揮発性メモリ部の状態に応じてノ
ードI’hlに高電圧を印加するかノード?(tzに高
電圧を印加するかによって決定される。なお、補′助キ
ャパシタ容量〉トンネルキャノクシタ容量とする。ノー
ド1’J*t j N2@への高電圧もしくはOv印加
は、すべて容量カッブリングで行なうか、あるいは、チ
ャージ閉じ込め方式で行なうかして、高電圧DC電流(
少なくとも0.1msは定常的に流している)を流さな
いようにしである。このよう圧して、少なくともノード
NUあるいはN、への高電圧印加を複数回に分けて行な
うようにしたものである。
第3図は本発明の一実施例としての不揮発性半導体装置
を含むNOVRAMの全体構成図である。第3図におい
て、1は第1図のメモリセルCLI、CL。
が各ワード線Wlおよび各ピット線対Bj、Jの交差点
に設けられたメモリセルアレイである。2はXアドレス
信号Ai(l=0〜n)を受信するアドレスバッファ、
3はXデコーダ、4はYアドレス信号A1′(l=0〜
.X受信するアドレスバッファ、5はYデコーダ、6は
SRAMからのセンスアングアおよびSRAMへのライ
トイネーブル回路8をメモリセル1へ選択的に接続する
Yゲート、9は出力データDOの出力バッファ、10は
入力データDIO入力パッ7アである。11はチッグセ
レクト信号σ1、SRAMに対するライトイネ−ゾル信
号WE。
E2FROMに対するストア信号S T、E2PRCM
に対するプレイリコール信号r1を受信して動作モード
を選択するモードセレクト回路でおる。
つまり、ストア時(BT=″1″)には、モードセレク
ト回路11は、昇圧回路12、タイマー13、カウンタ
14を同時に動作状態にする。そして、昇圧回路12は
内部クロックを用いて20〜25Vの電圧V工をE2P
RoMセルCL、に送出するが、このとき、タイマー1
3は所定時間たとえば5m5ecカウント後に外圧回路
12の内部クロックの供給を停止してV□を一旦QVに
する。その後、再び昇圧回路12は20〜25Vの電圧
V□をE2PROMセルCL2に送出する。以上の繰返
し動作はカウンタ14によって計数され、カウンタ14
がたとえば2回計数したときにカウントアッf@号とし
てストアリセット信号をモードセレクト回路11に送出
する。この結果、SRAMセルからE2PROMセルへ
のデータストア動作は完了する。
他方、アレイリコール信号ARが61″となったとき(
K1=″0”)Kは、モードセレクトリコール回路15
を動作状態にする。この結果、アレイリコール信号A、
RがE2PROMセルCL、のトランジスタQs (第
1図)をオンにし、さらに、vccスイッチ16を動作
させる。このV。Cスイッチ16は電圧vcccを一且
QVにした後に再び5■に艮フせ−る−を藷によってE
2PROMセルCL2のデータをSRAMセルCLIに
リコールさせるものである。
なお、上述の実施例においては、ストア時すなわちE 
2FROMセルの書込み時における電源電圧V□を持続
時間5m5ecを2回繰返しているが、持続時間も変更
できるし、また、緑返し回数も3以上になし得る。
発明の効果 第4図(A) F (B)は本発明の効果を説明するだ
めのグラスである。第4図(A) 、 (B)において
、VN 5 、vN S’は第1図のトランジス296
17時のノードN3の電位であって、VN5は電極g4
.g6間にトンネル現象がない場合、vN、′はトンネ
ル現象がおる場合を示す。vF、■2′はフローティン
ダr−トの電位であって、やはり、■、が電極E4yE
6間にトンネル現象がない場合、vF′が電極E4vE
G間にトンネル現象がおる場合を示す。前述のように、
トンネル現象があると、ノードN3の電位はvN3→y
N3/’に低下し、その分、フローティングf−)の電
位はv、 −+ V、’に上昇する。このようにして、
たとえハ、初期の70−ティングダートの電位が一3v
であるのに対し、10m5aeのV□(22V)印加後
の70−チイングf−)の電位は+1.2vとなり、デ
ータの1.替えが行われたことを意味する。
第4図(B)は不発EIIIKよるものである。つまり
、5m5ecのV□(22V)を2回印加しである。ト
ンネル現象がある場合、1回目のV□印加後にはフロー
ティングゲートの電位は+1v程度があるが、2回目の
V□印加後にはフローティングダートの電位は+2.6
vとなり、第3図(4)の従来形の場合における+1.
2vに比較して著しい向上が見られる。
上述の効果はg2FROMの書込み時に発生するジャン
クションリークによるVN3の低下の補償に関しても全
く同様であって、E2FROMのトンネル効率の低下を
防止でき、従って、E2PROMの記憶効率を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は代表的なNOVRAMセルの回路図、第2図は
本発明の詳細な説明する回路図、第3図は本発明の一実
施例としての不揮発性半尋体記憶装置を含むNOVRA
Mの全体構成を示すブロック回路図1第4図(A)、第
4図(B)は本発明の詳細な説明するタイミング図であ
る◎ CLl:SRAMセル、CL、 : E2PROMセル
、El:電極(第1の電極領域)、E2:電極(高電圧
印加電極)、Es :電極(フローティンダグ9−ト)
、E4 =電極(第2の電極領域)、Es :電極(高
電圧印加電極)% g、:電極(フローティングダ))
、Qs 、Qa ニスイツチングトランジスタ、12:
昇圧回路、13:タイマー、14:カウンタ。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 内 1)幸 男 弁理士 山 口 昭 之 第1図 弗2回 第4図(A) 時間(msec) 第4図(B) 時間(m5ec) 手続補正書 昭和60年 ダ月 ノ日 特許庁長官 志 賀 学殿 1、事件の表示 昭和59年 特許願 第35116 号2、発明の名称 不揮発性半導体記憶装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名称 (522)富士通株式会社 4゜代理人 5、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 6、補正の内容 1)明細書第9頁第1行目 「記憶情報を」を削除する。 2)明細書第9頁第2行目 「メモリデータ」ヲ「メモリ部のデータ」と補正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電極間でトンネル現象を生ずるトンネルキャパシタと、
    該トンネル現象ノぐシタと直列に接続され、且つ該トン
    ネルキャパシタよりも犬なる容量匝を持つ補助キャパシ
    タと、該トンネルキャ・臂シタと該補助キヤi’?シタ
    との接続点にダートが接続されたデータ読出し用のMI
    S、)ランノスタと、該トンネルキャパシタ、該補助キ
    ャノ’?−7タ間に書込み電圧を印加する書込回路とを
    具備し、 前記書込み電圧を複数回に分けて印加し、前記接続点に
    形成されるフローティング領域へ前記トンネルキャ・臂
    シタを介して電子の注入、又は該フローティング領域か
    らの電子の放出を行なうことにより情報の書込みを行な
    うことを特徴とする不揮発性半導体記憶装置。
JP59035116A 1983-10-14 1984-02-28 不揮発性半導体記憶装置 Granted JPS60179999A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59035116A JPS60179999A (ja) 1984-02-28 1984-02-28 不揮発性半導体記憶装置
US06/659,191 US4630238A (en) 1983-10-14 1984-10-09 Semiconductor memory device
DE3486418T DE3486418T2 (de) 1983-10-14 1984-10-12 Halbleiterspeicheranordnung
DE8484306978T DE3486094T2 (de) 1983-10-14 1984-10-12 Halbleiterspeicheranordnung.
EP91121355A EP0481532B1 (en) 1983-10-14 1984-10-12 Semiconductor memory device
EP84306978A EP0147019B1 (en) 1983-10-14 1984-10-12 Semiconductor memory device
KR8406376A KR900006190B1 (en) 1983-10-14 1984-10-13 Semiconductor memory device

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JP59035116A JPS60179999A (ja) 1984-02-28 1984-02-28 不揮発性半導体記憶装置

Publications (2)

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JPS60179999A true JPS60179999A (ja) 1985-09-13
JPH0318276B2 JPH0318276B2 (ja) 1991-03-12

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63229696A (ja) * 1987-03-18 1988-09-26 Nec Corp 読み出し専用メモリを有する半導体装置

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