JPS60185296A - Non-volatile randum access memory device - Google Patents

Non-volatile randum access memory device

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JPS60185296A
JPS60185296A JP59038829A JP3882984A JPS60185296A JP S60185296 A JPS60185296 A JP S60185296A JP 59038829 A JP59038829 A JP 59038829A JP 3882984 A JP3882984 A JP 3882984A JP S60185296 A JPS60185296 A JP S60185296A
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capacitor
transistor
node
cell section
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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

Abstract

PURPOSE:To increase the layout freedom of a memory cell and to reduce its occuplied area by using only one node output of an FF of a non-volatile memory cell by utilizing the fact that signal inversion forms the other information. CONSTITUTION:A non-volatile RAM is formed by a non-volatile memory cell 1 and a non-volatile memory cell 3 and the output of one node N1 of the FF forming the cell 1 is supplied to the cell 3. The 3rd TRT11 of the cell 3 is turned on when the output of the node N1 is at high level and the stored information is ''1'', and when the stored information is ''0'' and the output is inverted, turned off. Information is transferred from the cell 1 to the 3rd capacitor TC11 of a floating gate circuit element through the 4th TRT12, the 1st and 2nd capacitors C12, C13 and the 5th TRT15, a capacitor C15, etc. of the cell 3. The transfer of the information in the cell 3 to the cell 1 is executed similarly, so that the layout freedom of the memory cells is increased and the occupied area is reduced by using only one output of the node of the FF.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は不揮発性ランダムアクセスメモリ装置に関し、
特に揮発性メ4+)セルにフローティングゲート回路素
子を用いた不揮発性メモリセル部を組合わせて構成され
た不揮発性ランダムアクセスメモリ装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to non-volatile random access memory devices;
In particular, the present invention relates to a nonvolatile random access memory device configured by combining a volatile memory cell with a nonvolatile memory cell section using a floating gate circuit element.

技術の背景 最近、スタテイライ形うンダムアクセスメモリ装置にお
いて、揮発性メモリセルにフローティングデート回路素
子を組合わせることにより不揮発性メモリセルを作成し
、このような不揮発性メモリセルを用いて不揮発性メモ
リ装置を構成することが行われている。このよう々スタ
ティックランダムアクセスメモリ装置においては、各メ
モリセルの回路構成が複雑になシ各メモリセルの大きさ
が大きくなる傾向にある。このような傾向はメモリ装置
の信頼性および集積度の低下を招くので、回路構成の工
夫によって、その改善が望まれる。
Background of the Technology Recently, in state-of-the-art non-access memory devices, non-volatile memory cells have been created by combining volatile memory cells with floating date circuit elements, and non-volatile memory devices using such non-volatile memory cells have been developed. is being configured. In such static random access memory devices, the circuit configuration of each memory cell tends to be complicated and the size of each memory cell tends to increase. Since this tendency leads to a decrease in the reliability and degree of integration of memory devices, it is desired to improve this by devising a circuit configuration.

従来技術と問題点 第1図には従来形の不揮発性スタティックランダムアク
セスメモリ装置に用いられているメモリセルが示される
。このメモリセルは揮発性スタティックメモリセル部1
および不揮発性メモリセル部2を具備する。
Prior Art and Problems FIG. 1 shows a memory cell used in a conventional non-volatile static random access memory device. This memory cell is volatile static memory cell part 1
and a nonvolatile memory cell section 2.

揮発性スタティックメモリセル部1は通常の揮発性スタ
ティックランダムアクセスメモリ装置に用いられている
ものと同様な7リツプフロツプ形の構成である。揮発性
スタティックメモリセル部1はノードN、およびN2に
接続されたトランス7アゲート用トランジスタを介して
、データの書き込みおよび読み出しが行われる。
The volatile static memory cell section 1 has a seven-lip-flop configuration similar to that used in a typical volatile static random access memory device. Data is written and read in the volatile static memory cell section 1 via the agate transistor of the transformer 7 connected to nodes N and N2.

不揮発性メモリセル部2は、MIS (金属−絶i物−
金属)トランジスタT5、T6およびT7、キャパシタ
モジュールCM1、キャパシタC1、C2およびC3、
およびフローティングゲート回路素子としてのトンネル
キャパシタTC1を具備する。キャパシタモジュールC
M、は電極り、と他の電極lD2およびD3の間に静電
容量を有する。キャノくシタモジュールCM1の電極間
容量およびキャパシタC3の容量はトンネルキャパシタ
TC1の静電容量に比べて充分大きく選択されている。
The non-volatile memory cell section 2 is an MIS (metal-insulator)
metal) transistors T5, T6 and T7, capacitor module CM1, capacitors C1, C2 and C3,
and a tunnel capacitor TC1 as a floating gate circuit element. Capacitor module C
M has a capacitance between the electrode and the other electrodes 1D2 and D3. The capacitance between the electrodes of the canopy module CM1 and the capacitance of the capacitor C3 are selected to be sufficiently larger than the capacitance of the tunnel capacitor TC1.

なお電極間に電圧を印加するとトンネル効果を生ずるキ
ャノくシタをトンネルキャパシタと言う。
A capacitor that produces a tunnel effect when a voltage is applied between its electrodes is called a tunnel capacitor.

第1図の回路において、揮発性スタティックメモリセル
部1のデータを不揮発性メモリセル部2へ転送する場合
の動作を説明する。例えば、ノードN1が低レベル、ノ
ードN2が高レベルであるとする。この状態で、電源■
HHを0■から20ないし30Vに引き上げる。この時
、ノードN1が低レベルであるからトランジスタT7は
カットオフ状態になっておシ、ノードN2が高レベルで
あるからトランジスタT5はオン状態となっている。従
って、ノードN4の電位は低レベル(11ぼVS2に等
しい)になっておシ、電源VHHはキャパシタモジー−
ルCM1の電極D1とD2の間の容量、電極り。
In the circuit shown in FIG. 1, the operation of transferring data from the volatile static memory cell section 1 to the nonvolatile memory cell section 2 will be described. For example, assume that node N1 is at a low level and node N2 is at a high level. In this state, the power
Raise HH from 0■ to 20 to 30V. At this time, since the node N1 is at a low level, the transistor T7 is in a cutoff state, and since the node N2 is at a high level, the transistor T5 is in an on state. Therefore, the potential of node N4 is at a low level (approximately 11 equal to VS2), and the power supply VHH is connected to the capacitor module.
Capacitance between electrodes D1 and D2 of CM1.

トD3の間の容量およびトンネルキャパシタTC1の容
量の直列回路に印加される。前述のようにキャパシタモ
ジュールCM1の静電容量はトンネルキャパシタTC,
の静電容量よシ充分大きいから、電源VHHの大部分の
電圧はトンネルキャパシタTC4に印加される。従って
、トンネル効果によりノードN4からノードFG1へ電
子が注入され、トランジスタT6のフローティングゲー
ト回路に負の電荷が充電され、トランジスタT6がオフ
状態となシ、揮発性スタティックメモリセル部1から不
揮発性メモリセル部2へのデータの退避が完了する。
It is applied to a series circuit of the capacitance between capacitance and capacitor D3 and the capacitance of tunnel capacitor TC1. As mentioned above, the capacitance of the capacitor module CM1 is the tunnel capacitor TC,
Since the capacitance of VHH is sufficiently larger than that of VHH, most of the voltage of power supply VHH is applied to tunnel capacitor TC4. Therefore, electrons are injected from the node N4 to the node FG1 due to the tunnel effect, and the floating gate circuit of the transistor T6 is charged with negative charge, and the transistor T6 is turned off. Saving of data to the cell section 2 is completed.

これに対して、揮発性スタティックメモリセル部lのノ
ードN1が高レベル、ノードN2が低レベルの場合は、
トランジスタT7がオン、トランジスタT5がオフ状態
になる。従って、キャノ(シタC3、トンネルキャパシ
タTC4およびキャノくシタモジュールCM、の電極D
5とDlの間の容量の直列回路に電源′vI(□が印加
され、各キャパシタの容量関係から電源VHHの電圧の
大部分はトンネルキャパシタTO1に印加される。この
場合は、ノードN4側がノードN4側よシ高電圧である
から、トンネル効果によシノードFG、(トランジスタ
T6の70−ティングゲート回路)の電子がノードN4
側に抜き取られる。従って、フローティングゲート回路
すなわちノードFG1が正電荷で充電されトランジスタ
T6がオン状態になシ、揮発性スタティックメモリセル
部1から不揮発性メモリセル部2への退避が完了する。
On the other hand, when the node N1 of the volatile static memory cell portion l is at a high level and the node N2 is at a low level,
Transistor T7 is turned on and transistor T5 is turned off. Therefore, the electrode D of the capacitor C3, tunnel capacitor TC4 and capacitor module CM is
A power supply 'vI (□) is applied to the series circuit of capacitors between 5 and Dl, and most of the voltage of the power supply VHH is applied to the tunnel capacitor TO1 due to the capacitance relationship of each capacitor.In this case, the node N4 side is connected to the node Since the voltage is high on the N4 side, electrons from the synode FG (70-Ting gate circuit of transistor T6) are transferred to the node N4 due to the tunnel effect.
removed to the side. Therefore, the floating gate circuit, that is, the node FG1 is charged with positive charge, the transistor T6 is turned on, and the evacuation from the volatile static memory cell section 1 to the nonvolatile memory cell section 2 is completed.

次に、不揮発性メモリセル部2のデータを揮発性スタテ
ィックメモリセル部1に転送する場合の動作を説明する
。まず、電源V。0およびvHHが共にOVの状態から
電源V。0のみを5vに上昇させる。もしノードFG、
に負電荷が充電されておればトランジスタT6がノード
N2とキャパシタC2の間を遮断する。一方ノードNは
キャパシタC1が接1 続されているため、電源V。0の引き上げによって負荷
容量の大きいノードN1側が低レベル、ノードN2側が
高レベルに7リツプフロツプ回路がセットされる。
Next, an explanation will be given of the operation when data in the nonvolatile memory cell section 2 is transferred to the volatile static memory cell section 1. First, power supply V. 0 and vHH are both OV, then the power supply V. Increase only 0 to 5v. If node FG,
If the node N2 is charged with a negative charge, the transistor T6 cuts off the connection between the node N2 and the capacitor C2. On the other hand, since the capacitor C1 is connected to the node N, the power supply V is applied. 0, the 7 lip-flop circuit is set to a low level on the node N1 side, which has a large load capacity, and a high level on the node N2 side.

逆に、もしトランジスタT6のフローティングゲートか
ら電子が抜き取られておシ、正電荷で充電されておれば
、トランジスタT6がオン状態とされ、ノードN2とキ
ャパシタC2とが接続されている。キャパシタC2の容
量はキャパシタC4の容量より大きく選んであるから、
電源V。0の引き上げによってノードN2が低レベル、
ノードN1が高レベルになるよう揮発性スタティックメ
モリセル部1のフリップフロップ回路がセットされる。
Conversely, if electrons are extracted from the floating gate of transistor T6 and it is charged with positive charge, transistor T6 is turned on and node N2 and capacitor C2 are connected. Since the capacitance of capacitor C2 is selected to be larger than that of capacitor C4,
Power supply V. By raising 0, node N2 becomes low level,
The flip-flop circuit of the volatile static memory cell section 1 is set so that the node N1 becomes high level.

上述の不揮発性スタティックランダムアクセスメモリ装
置については、特願昭58−191039号の明細書に
記載されている。
The above-mentioned nonvolatile static random access memory device is described in the specification of Japanese Patent Application No. 191039/1983.

しかしながら前述の第1図のメモリセルにおいては、ス
タティックメモリの7リツプフロツプの交差接続された
2つの接続点、すなわちノードN。
However, in the memory cell of FIG. 1 described above, two cross-connected connection points of the seven lip-flops of the static memory, ie, node N.

およびノードN2の両方の情報を不揮発性メモリセル部
へ供給しなければならず、このことはメモリセルを集積
回路に配置する場合、そのレイアウトの自由度を減少し
、その結果、各メモリセルの基板占有面積が大きくなる
という問題点があった。
and node N2 must be supplied to the non-volatile memory cell section, which reduces the degree of freedom in layout when memory cells are arranged in an integrated circuit, resulting in the There was a problem that the area occupied by the substrate became large.

発明の目的 本発明の目的は、前述の従来形の装置のメモリセルにお
ける問題点にかんがみ、揮発性スタティックメモリセル
部の7リツプフロツプの一方側のノードの情報の反転信
号から他方側の7−ドの情報を得るという着想に基づき
、該揮発性スタティックメモリセルのノードの一方の情
報のみ利用するようにし、それによシメモリセルを集積
回路に配置する場合、そのレイアウトの自由度を増加し
、各メモリセルの基板占有面積を小さくすることにある
OBJECTS OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems in the memory cells of conventional devices, it is an object of the present invention to convert information from an inverted signal at one node of a 7-lip flop in a volatile static memory cell section to a 7-channel node on the other side. Based on the idea of obtaining information on one node of the volatile static memory cell, when arranging the other memory cells on an integrated circuit, the degree of freedom in the layout is increased, and each memory cell The objective is to reduce the area occupied by the substrate.

発明の構成 本発明においては、揮発性メモリセル部と、該揮発性メ
モリセル部の記憶情報を待避させるだめの不揮発性メモ
リセル部とが対になって1つのメモリセルが構成され、
前記揮発性メモリセル部は交差接続された第1.第2の
トランジスタを有し、前記不揮発性メモリセル部は、ゲ
ートが該第2のトランジスタのゲートに接続された第3
のトランジスタと、該第3のトランジスタのオン、オフ
に応じてオン、オフする第4のトランジスタと、該町4
のトランジスタにそれぞれ一方の電極が接続された第1
.第2のキャパシタと、該第4のトランジスタのゲート
と該第1のキャパシタの他方の電極との間に接続され、
かつ電極間でトンネル効果を生ずる第3のキャパシタと
、一方の電極が該第4のトランジスタのゲートに接続さ
れた第4のキャパシタと、該第1のキャパシタと該第3
のキャパシタとの接続点にゲートが接続されかつ該ゲー
トがフローティング状態である第5のトランジスタとを
具備し、該第2.第4のキャパシタの他方の電極に書込
み電圧を印加することで、前記揮発性メモリセル部の記
憶情報を前記不揮発性メモリセル部へ書込み、前記第5
のトランジスタからの信号を前記第2のトランジスタの
ゲートに与えることによって前記不揮発性メモリセル部
の記憶情報を前記不揮発性メモリセル部ヘリコールする
様にしたことを特徴とする不揮発性ランダムアクセスメ
モリ装置が提供される。
Structure of the Invention In the present invention, one memory cell is configured by pairing a volatile memory cell section and a nonvolatile memory cell section for saving information stored in the volatile memory cell section,
The volatile memory cell portion includes first . the nonvolatile memory cell section includes a third transistor whose gate is connected to the gate of the second transistor;
a transistor, a fourth transistor that is turned on and off according to whether the third transistor is turned on or off, and a fourth transistor that is turned on or off according to whether the third transistor is turned on or off;
The first transistor has one electrode connected to each of the transistors.
.. a second capacitor, connected between the gate of the fourth transistor and the other electrode of the first capacitor;
and a third capacitor that causes a tunnel effect between electrodes, a fourth capacitor whose one electrode is connected to the gate of the fourth transistor, the first capacitor, and the third capacitor.
a fifth transistor whose gate is connected to a connection point with the capacitor of the second transistor and whose gate is in a floating state; By applying a write voltage to the other electrode of the fourth capacitor, the storage information of the volatile memory cell section is written to the nonvolatile memory cell section, and the fifth
A nonvolatile random access memory device characterized in that information stored in the nonvolatile memory cell section is recalled to the nonvolatile memory cell section by applying a signal from the second transistor to the gate of the second transistor. provided.

発明の実施例 本発明の第1の実施例としての不揮発性ランダムアクセ
スメモリ装置に用いられるメモリセルの回路図が第2図
に示される。このメモリセルは揮発性スタティックメモ
リセル部1および不揮発性メモリセル部3を具備する。
Embodiment of the Invention A circuit diagram of a memory cell used in a nonvolatile random access memory device as a first embodiment of the invention is shown in FIG. This memory cell comprises a volatile static memory cell section 1 and a non-volatile memory cell section 3.

揮発性スタティックメモリセル部1はフリップフロップ
回路を含む従来形のスタティックメモリセルと同様であ
るので説明を省略する。このフリップフロップ回路は交
差接続された2つの接続点、すなわち第1のトランジス
タT、のドレインに接続される第1のノードN、および
第2のトランジスタT2のドレインに接続される第2の
ノードN2が高レベルであるか低レベルであるかによっ
て1ピツトのデータを蓄積する。ノードN、とN2は一
方が高レベルであれば他方は低レベルの状態をとる。
The volatile static memory cell section 1 is similar to a conventional static memory cell including a flip-flop circuit, so a description thereof will be omitted. This flip-flop circuit has two cross-connected connection points: a first node N connected to the drain of the first transistor T, and a second node N2 connected to the drain of the second transistor T2. One pit of data is accumulated depending on whether the level is high or low. When one of the nodes N and N2 is at a high level, the other is at a low level.

不揮発性メモリセル部3は、第3のトランジスタT14
、第4のトランジスタT12、第1のキャパシタC12
、第2のキャパシタC13、フローティングゲート回路
素子としての第3のキャパシタTC11、第4のキャパ
シタC14、第5のトランジスタT13、キャパシタC
およびキャパシタC45を具備する。
The nonvolatile memory cell section 3 includes a third transistor T14.
, fourth transistor T12, first capacitor C12
, second capacitor C13, third capacitor TC11 as a floating gate circuit element, fourth capacitor C14, fifth transistor T13, capacitor C
and a capacitor C45.

4 キャパシタC42およびキャパシタc1sの他方側の電
極は両者に共通となっている。キャパシタC11、C4
2およびC43の静電容量はいずれも第3のキャパシタ
であるトンネルキャパシタTC,1の静電容量よシも充
分大きく選択しである。キャパシタC45の静電容量は
キャパシタC14の静電容量よりも大きい値に選ばれて
いる。
4. The electrode on the other side of the capacitor C42 and the capacitor c1s is common to both. Capacitor C11, C4
The capacitances of both tunnel capacitors TC and C43 are selected to be sufficiently large compared to the capacitances of the third capacitors, ie, tunnel capacitors TC and 1. The capacitance of capacitor C45 is selected to be larger than the capacitance of capacitor C14.

揮発性スタティックメモリセル部1の7リツプフロツプ
のノードN1は、トランジスタT4.のゲートおよびト
ランジスタT15のドレインへ接続される。トランジス
タT13のソースはキャパシタC45を介して電源■s
s(通常接地でOV)へ接続される。揮発性スタティッ
クメモリセル部1のノードN2はキャパシタC14を介
′して電源■ssへ接続される。キャパシタC1,の一
方の電極はトランジスタT11を介して電源Vssへ接
続されるほか、トンネルキャパシタTC41の寸、方の
電極およびトランジスタT12のゲートへ接続される。
The node N1 of the seven lip-flops of the volatile static memory cell section 1 is connected to the transistor T4. and the drain of transistor T15. The source of the transistor T13 is connected to the power supply ■s via the capacitor C45.
s (usually connected to OV at ground). Node N2 of volatile static memory cell section 1 is connected to power supply SS via capacitor C14. One electrode of the capacitor C1 is connected to the power supply Vss via the transistor T11, and is also connected to one electrode of the tunnel capacitor TC41 and the gate of the transistor T12.

高電圧電源VHHからの電圧はキャパシタC11の他方
の電極およびキャパシタC43のイ包方の電極に供給さ
れる。
A voltage from high voltage power supply VHH is supplied to the other electrode of capacitor C11 and the inner electrode of capacitor C43.

キャパシタC42およびC43の共通になっている一方
の電極はトランジスタT12を介して電源”ssへ接続
される。トンネルキャパシタTC41の他の電極はキャ
パシタC42の他方の電極およびトランジスタT、5の
ゲートと接続される。
One common electrode of capacitors C42 and C43 is connected to the power supply "ss" via transistor T12. The other electrode of tunnel capacitor TC41 is connected to the other electrode of capacitor C42 and the gate of transistor T5. be done.

前述のメモリセルの動作を説明する。揮発性メモリセル
部1のデータを不揮発性メモリセル部3へ転送する場合
は次のように行われる。揮発性スタティックメモリセル
1の7リツプフロツプのノードN、が高レベルの時は、
トランジスタT11がオン状態となシ、従ってキャパシ
タC11の一方側の電極、トンネルキャパシタTC1,
の一方の電極、およびトランジスタT+2のゲートはト
ランジスタT1.のドレインに接続されているから(こ
の接続点をノードN4.とする)、電源VSSの電圧に
ほぼ等しい低レベルとなる。これによシトランジスタT
、2はオフ状態となる。この時、電源VHHをOから約
20Vに上昇させると、約20Vの電圧はキャパシタC
13、C12およびトンネルキャパシタTC41の直列
回路に印加される。上記直列に接続された各キャパシタ
の静電容量の大小関係から約20Vの電圧は大部分トン
ネルキャパシタTC,。
The operation of the aforementioned memory cell will be explained. Transfer of data in the volatile memory cell section 1 to the nonvolatile memory cell section 3 is performed as follows. When the node N of the 7 lip-flop of volatile static memory cell 1 is at a high level,
Transistor T11 is not in the on state, so one electrode of capacitor C11, tunnel capacitor TC1,
and the gate of transistor T+2 are connected to one electrode of transistor T1. (this connection point is referred to as node N4.), the voltage is at a low level approximately equal to the voltage of the power supply VSS. For this, the transistor T
, 2 are in the off state. At this time, when the power supply VHH is increased from O to about 20V, the voltage of about 20V will be applied to the capacitor C.
13, C12 and the tunnel capacitor TC41. Due to the magnitude relationship of the capacitances of the capacitors connected in series, the voltage of about 20V is mostly applied to the tunnel capacitor TC.

の両電極間に印加される。トンネルキャパシタTC11
の両電極間に約20Vの電圧が印加されるト、トンネル
キャパシタの約150オングストロームの絶縁層に10
 MV/ cm以上の電界が印加されることになシ、ト
ンネル効果を生じ、電子がノードN、1側からトランジ
スタT13のゲート回路(ノードFG、 1 とする)
へと注入される。すなわち、負電荷で充電される。この
状態は電源が遮断されても長期間保持される。
is applied between both electrodes. Tunnel capacitor TC11
When a voltage of about 20 V is applied between both electrodes of the tunnel capacitor, a voltage of about 10
Unless an electric field of MV/cm or more is applied, a tunnel effect occurs, and electrons flow from the node N,1 side to the gate circuit of transistor T13 (node FG, 1).
injected into. That is, it is charged with a negative charge. This state is maintained for a long time even if the power is turned off.

ノードN、が低レベルの時は、トランジスタT、。When node N, is at a low level, transistor T,.

はオフ状態となシ、ノードN、1は70−ティング状態
となる。ここで電源vHHを0から約20Vに上昇させ
ると、キャパシタC11の容量結合により、ノードN1
1の電圧は約20Vとなる。従ってトランジスタT、2
はオン状態となり、トランジスタT12のドレインおよ
びこれに接続されたキャパシタC42およびC13の一
方の電極はほぼOVの電圧となる。この結果、約20V
の電圧はキャパシタC11、トンネルキャパシタTC1
4、およびキャパシタC12の直列回路に印加されるこ
とになる。これらのキャパシタの間の静電容量の大きさ
の関係から、約20Vの電圧の大部分はトンネルキャパ
シタTC11の両電極間に印加されることになり、トン
ネル効果によりノードFG、1側からノードN1゜側へ
電子が注入され、ノードFG、、は正電荷で充電される
。この状態は電源が遮断されても長期間保持される。ノ
ードFG、、が正電荷で充電されていればトランジスタ
T13はオン状態となシ、ノードFG4.が負電荷で充
電されていればトランジスタT、3はオフ状態となる。
is in the OFF state, and the node N,1 is in the 70-Ting state. When the power supply vHH is increased from 0 to approximately 20V, the capacitive coupling of the capacitor C11 causes the node N1 to
The voltage of 1 is approximately 20V. Therefore transistor T,2
is turned on, and the drain of the transistor T12 and one electrode of the capacitors C42 and C13 connected thereto have a voltage of approximately OV. As a result, approximately 20V
The voltage of capacitor C11, tunnel capacitor TC1
4, and a series circuit of capacitor C12. Due to the relationship between the capacitance sizes between these capacitors, most of the voltage of approximately 20V is applied between both electrodes of the tunnel capacitor TC11, and the tunnel effect causes the voltage to be applied from the node FG, 1 side to the node N1. Electrons are injected to the ° side, and nodes FG, , are charged with positive charges. This state is maintained for a long time even if the power is turned off. If nodes FG, . If T is charged with a negative charge, the transistor T, 3 is turned off.

不揮発性メモリセル部3に蓄積されたデータ(ノードF
G11の充電状態によシ決められる)を揮発性スタティ
ックメモリセル部1へ転送する場合は次のように行われ
る。フリップフロップの電源VCoがOから5Vに上昇
されると、ノードFG、。
Data accumulated in the nonvolatile memory cell section 3 (node F
(determined by the charging state of G11) to the volatile static memory cell unit 1 is performed as follows. When the power supply VCo of the flip-flop is increased from O to 5V, the node FG,.

が正電荷で充電されていればトランジスタT13がオン
状態であシ、キャパシタC15がノードN、に接続され
ているから、フリップフロップのノードN1側が低レベ
ルにセットされる。すなわちキャパシタC55の静電容
量がキャパシタC14の静電容量よシも大きく決められ
ているからノードN1 側の負荷容量が大きく、低レベ
ルにセットされる。ノードFG、1が負電荷で充電され
ていれば、トランジスタT、3がオフ状態であシ、キャ
パシタC15がノードN、から切離されているから、フ
リップフロップのノードN1側が高レベルにセットされ
る。
If the transistor T13 is charged with a positive charge, the transistor T13 is on, and since the capacitor C15 is connected to the node N, the node N1 side of the flip-flop is set to a low level. That is, since the capacitance of capacitor C55 is set to be larger than that of capacitor C14, the load capacitance on the node N1 side is large and is set to a low level. If node FG,1 is charged with a negative charge, transistor T,3 is off and capacitor C15 is disconnected from node N, so the node N1 side of the flip-flop is set to a high level. Ru.

すなわちキャパシタC14が接続されているノードN2
の方が負荷容量が大きいので低レベルにセットされ、従
ってノードN、は高レベルにセットされる。
In other words, the node N2 to which the capacitor C14 is connected
Since the load capacitance is larger, it is set to a low level, and therefore the node N, is set to a high level.

本発明の第2の実施例としての不揮発性ランダムアクセ
スメモリ装置に用いられるメモリセルの回路図が第3図
に示される。本実施例は、揮発性スタティックメモリセ
ル部1および不揮発性メモリセル部4を具備する。揮発
性スタティックメモリセル部1は第1の実施例と同様で
ある。不揮発性メモリセル部4は第1の実施例と比較し
てキャパシタC15の代りにトランジスタT14がトラ
ンジスタT、3のノードN1側に設けられる点が異なる
A circuit diagram of a memory cell used in a nonvolatile random access memory device according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG. This embodiment includes a volatile static memory cell section 1 and a nonvolatile memory cell section 4. The volatile static memory cell section 1 is similar to the first embodiment. The nonvolatile memory cell section 4 differs from the first embodiment in that a transistor T14 is provided on the node N1 side of the transistors T and 3 instead of the capacitor C15.

トランジスタTi4のゲートにはアレイリコール信号A
Rが供給される。アレイリコール信号は不揮発性メモリ
セル部4からデータを揮発性スタティックメモリセル部
1へ転送する場合に、電源V。0が0から5■へ上昇す
るタイミングに対応して短時間高レベルを供給する。
Array recall signal A is applied to the gate of transistor Ti4.
R is supplied. The array recall signal is applied to the power supply V when data is transferred from the nonvolatile memory cell section 4 to the volatile static memory cell section 1. A high level is supplied for a short time corresponding to the timing when 0 rises from 0 to 5■.

第2の実施例について動作を説明する。揮発性スタティ
ックメモリセル部1からデータを不揮発性メモリセル部
4へ転送する動作は第1の実施例と同様であるので省略
する。またメモリセルの各要素の参照符号についても第
2図と同様な要素には同一の参照符号が用いられている
The operation of the second embodiment will be explained. The operation of transferring data from the volatile static memory cell section 1 to the non-volatile memory cell section 4 is the same as that in the first embodiment, and will therefore be omitted. Also, regarding the reference numerals of each element of the memory cell, the same reference numerals are used for the same elements as in FIG.

不揮発性メモリセル部4から揮発性スタティックメモリ
セル部1にデータを転送する場合は次のように行われる
。ノードFG11が正電荷で充電されている場合はトラ
ンジスタT13がオン状態であり、電源V。0が0から
5■まで上昇する時、信号ARが短時間高レベルとされ
るとトランジスタT14はオン状態となり、ノードN1
 が短時間電源VsSのレベルにされ、フリップ70ン
プのノードN1が低レベルとなるようセットされる。ノ
ードFG11が負電荷で充電されている時は、トランジ
スタT、3はオフ状態であり、トランジスタT14の状
態にかかわらずノードN、は電源vsSから切離されて
おυ、一方ノードN2にはキャパシタC14が接続され
ているから、電源■。0が0から5vへ上昇する際ノー
ドN2が低レベル、すなわちノードN、が高レベルにセ
ットされる。この実施例によればキャパシタC15を用
いることなく不揮発性メモリセル部のデータを揮発性メ
モリセル部に転送することが可能となシ、メモリセルの
専有面積を少なくすることが可能となる。またトランジ
スタT14がカットオフしている時はトランジスタT、
3のドレイン電圧が低レベルとなるため、ドレインから
ゲートにホットエレクトロンがとび込むこトカなくなシ
、フローティングゲート回路の電荷量の変動が防止され
長時間にわたり安定にデータ保持を行うことが可能とな
る。
Data is transferred from the nonvolatile memory cell section 4 to the volatile static memory cell section 1 as follows. When the node FG11 is charged with positive charge, the transistor T13 is on, and the power supply V is applied. When 0 rises from 0 to 5■, if the signal AR is made high for a short time, the transistor T14 is turned on, and the node N1 is turned on.
is brought to the level of the power supply VsS for a short time, setting the node N1 of the flip 70 amplifier to a low level. When node FG11 is charged with a negative charge, transistor T,3 is in an off state, and node N, is disconnected from the power supply vsS, υ, regardless of the state of transistor T14, while node N2 is connected to a capacitor. Since C14 is connected, power supply ■. When 0 rises from 0 to 5v, node N2 is set to a low level, ie, node N is set to a high level. According to this embodiment, data in the nonvolatile memory cell section can be transferred to the volatile memory cell section without using the capacitor C15, and the area occupied by the memory cell can be reduced. Also, when the transistor T14 is cut off, the transistor T,
Since the drain voltage of 3 is at a low level, there is no possibility of hot electrons jumping from the drain to the gate, and fluctuations in the amount of charge in the floating gate circuit are prevented, making it possible to stably hold data for a long time. Become.

発明の効果 本発明によれば、揮発性スタティックメモリセルの交差
接続されたノードの一方の情報のみを利用してメモリセ
ルを構成することができ、それによシメモリセルを集積
回路に配置する場合、そのレイアウトの自由度を増加し
、各メモリセルの基板占有面積を小さくすることができ
る。
Effects of the Invention According to the present invention, a memory cell can be configured using information from only one of the cross-connected nodes of a volatile static memory cell. The degree of freedom in layout can be increased, and the area occupied by each memory cell on the substrate can be reduced.

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

第1図は従来形の不揮発性スタティックランダムアクセ
スメモリ装置に用いられるメモリセルの回路図、第2図
は本発明の第1の実施例としての不揮発性ランダムアク
セスメモリ装置に用いられるメモリセルの回路図、およ
び第3図は本発明の第2の実施例としての不揮発性ラン
ダムアクセスメモリ装置に用いられるメモリセルの回路
図である。 工・・・揮発性スタティックメモリセル部、2.3.4
・・・不揮発性メモリセル部、C1、C2、C3、C1
1、C12、C15、C14、C45・・・キャパシタ
、 CM、・・・キャパシタモジュール、 Dl、D2、D5・・・電極、 T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、’r++
、T12、T13、T14・・・MIS)ランジスタ、
TCl、TCl、・・・トンネルキャパシタ。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士 青水 朗 弁理士 西舘和之 弁理士 内田幸男 弁理士 山 口 昭 之
FIG. 1 is a circuit diagram of a memory cell used in a conventional nonvolatile static random access memory device, and FIG. 2 is a circuit diagram of a memory cell used in a nonvolatile random access memory device as a first embodiment of the present invention. 3 and 3 are circuit diagrams of a memory cell used in a nonvolatile random access memory device according to a second embodiment of the present invention. Engineering: Volatile static memory cell section, 2.3.4
...Nonvolatile memory cell section, C1, C2, C3, C1
1, C12, C15, C14, C45... Capacitor, CM,... Capacitor module, Dl, D2, D5... Electrode, T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, 'r++
, T12, T13, T14...MIS) transistor,
TCl, TCl, ... tunnel capacitor. Patent applicant Fujitsu Ltd. Patent agent Akira Aomizu Patent attorney Kazuyuki Nishidate Patent attorney Yukio Uchida Akira Yamaguchi

Claims (1)

【特許請求の範囲】 揮発性メモリセル部と、該揮発性メモリセル部の記憶情
報を待避させるだめの不揮発性メモリセル部とが対にな
って1つのメモリセルが構成され、前記揮発性メモリセ
ル部は交差接続された第1゜第2のトランジスタを有し
、前記不揮発性メモリセル部は、ゲートが該第2のトラ
ンジスタのゲートに接続された第3のトランジスタと、
該第3のトランジスタのオン、オフに応じてオン、オン
する第4のトランジスタと、該第4のトランジスタにそ
れぞれ一方の電極が接続された第1、第2のキャパシタ
と、該第4のトランジスタのゲートと1 該第1のキャパシタの他方の電□極との間に接続され、
かつ電極間でトンネル効果を生ずる第3のキャパシタと
、一方の電極が該第4のトランジスタのゲートに接続さ
れた第4のキャパシタと、該第1のキャパシタと該第3
のキャパシタとの接続点にゲートが接続されかつ該ゲー
トがフローティング状態である第5のトランジスタとを
具備し、該第2.第4のキャパシタの他方の電極に書込
み電圧を印加することで、前記揮発性メモリセル部の記
憶情報を前記不揮発性メモリセル部へ書込み、前記第5
のトランジスタからの信号を前記第2のトランジスタの
ゲートに与えることによって前記不揮発性メモリセル部
の記憶情報を前記揮発性メモリセル部ヘリコールする様
にしたことを特徴とする不揮発性ランダムアクセスメモ
リ装置。
[Scope of Claims] One memory cell is constituted by a pair of a volatile memory cell section and a nonvolatile memory cell section for saving information stored in the volatile memory cell section, and the volatile memory The cell section includes first and second transistors that are cross-connected, and the nonvolatile memory cell section includes a third transistor whose gate is connected to the gate of the second transistor;
a fourth transistor that is turned on and off in accordance with the on and off states of the third transistor; first and second capacitors each having one electrode connected to the fourth transistor; and the fourth transistor. connected between the gate of 1 and the other electrode of the first capacitor,
and a third capacitor that causes a tunnel effect between electrodes, a fourth capacitor whose one electrode is connected to the gate of the fourth transistor, the first capacitor, and the third capacitor.
a fifth transistor whose gate is connected to a connection point with the capacitor of the second transistor and whose gate is in a floating state; By applying a write voltage to the other electrode of the fourth capacitor, the storage information of the volatile memory cell section is written to the nonvolatile memory cell section, and the fifth
A nonvolatile random access memory device, wherein information stored in the nonvolatile memory cell section is recalled to the volatile memory cell section by applying a signal from the second transistor to the gate of the second transistor.
JP59038829A 1983-10-14 1984-03-02 Non-volatile randum access memory device Granted JPS60185296A (en)

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US06/659,191 US4630238A (en) 1983-10-14 1984-10-09 Semiconductor memory device
EP84306978A EP0147019B1 (en) 1983-10-14 1984-10-12 Semiconductor memory device
DE3486418T DE3486418T2 (en) 1983-10-14 1984-10-12 Semiconductor memory device
DE8484306978T DE3486094T2 (en) 1983-10-14 1984-10-12 SEMICONDUCTOR MEMORY ARRANGEMENT.
EP91121355A EP0481532B1 (en) 1983-10-14 1984-10-12 Semiconductor memory device

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS644062A (en) * 1987-06-26 1989-01-09 Seiko Instr & Electronics Nonvolatile ram
US4800533A (en) * 1986-04-30 1989-01-24 Fujitsu Limited Semiconductor nonvolatile memory device

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JPS644062A (en) * 1987-06-26 1989-01-09 Seiko Instr & Electronics Nonvolatile ram

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