JPS6223396B2 - - Google Patents

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JPS6223396B2
JPS6223396B2 JP11117078A JP11117078A JPS6223396B2 JP S6223396 B2 JPS6223396 B2 JP S6223396B2 JP 11117078 A JP11117078 A JP 11117078A JP 11117078 A JP11117078 A JP 11117078A JP S6223396 B2 JPS6223396 B2 JP S6223396B2
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JP
Japan
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transistor
write
circuit
gate
read
Prior art date
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Application number
JP11117078A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5538664A (en
Inventor
Minoru Hamada
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JPS5538664A publication Critical patent/JPS5538664A/en
Publication of JPS6223396B2 publication Critical patent/JPS6223396B2/ja
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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

Landscapes

  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Read Only Memory (AREA)
  • Dram (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体不揮発性メモリ回路に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to semiconductor nonvolatile memory circuits.

半導体メモリは一般に高速での書込み、読出し
が可能であるが、電源を遮断すると記憶情報が失
われてしまうという欠点がある。この欠点を解消
するために、電源遮断にも拘らず記憶情報を保持
する不揮発性メモリが種々開発されているが、こ
の不揮発性メモリは情報の書込みにかなりの時間
を要し、また書換え回数に制約がある等の難点を
有し、通常のRWM(リード・ライト・メモリ)
の如き動作を期待し得ないのが現状である。
Semiconductor memories are generally capable of high-speed writing and reading, but have the disadvantage that stored information is lost when the power is turned off. To overcome this drawback, various types of non-volatile memory have been developed that retain stored information even when the power is turned off. Normal RWM (read/write memory) has disadvantages such as restrictions.
At present, we cannot expect such behavior.

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
つて、高速での書込み、読出しが可能であり、且
つ書換え回数の制約がない不揮発性メモリ回路を
提供することを目的とし、以下に本発明をその実
施例を示す図面に基いて詳述する。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a nonvolatile memory circuit that is capable of high-speed writing and reading and has no restriction on the number of rewrites. will be described in detail based on drawings showing examples thereof.

図面はIC化された本発明に係る不揮発性メモ
リ回路の一部、すなわちメモリアレイを構成する
セルの1ビツト分とリフレツシユ回路を示してい
る。図において11は書込みデイジツト線、12
は読出しデイジツト線、13は読出しワード線、
14は書込みワード線、15はリフレツシユ回路
であり、書込み、読出しデイジツト線11,12
に連なつている。
The drawing shows a part of a nonvolatile memory circuit according to the present invention which is integrated into an IC, that is, one bit of a cell constituting a memory array and a refresh circuit. In the figure, 11 is the write digit line, 12
is a read digit line, 13 is a read word line,
14 is a write word line, 15 is a refresh circuit, which connects write and read digit lines 11 and 12.
It is connected to.

Q1,Q2,Q3はいずれもn−チヤンネルMIS型
トランジスタよりなり、そのうちQ2はフローテ
イングゲート構造を有する不揮発性メモリトラン
ジスタである。すなわちこのトランジスタQ2
は、そのコントロールゲート17とソース16と
を共に基板電位VSとし、ドレイン18に所定の
臨界電圧VWC以上の電圧を印加すると、そのしき
い値電圧Vthは負の方向へシフトし、またソース
16とドレイン18とを基板電位VSとしてコン
トロールゲート17に所定の臨界電圧VEC以上の
電圧を印加するとしきい値電圧Vthは正の方向へ
シフトし、更にコントロールゲート17に前記臨
界電圧VECより小さい所定の電圧VSUPを与えた
状態でソース16を基板電圧VSとし、ドレイン
18にVWCより若干大きい電圧を加えてもしきい
値電圧Vthは変化しないという性質を有してい
る。
Q 1 , Q 2 , and Q 3 are all n-channel MIS type transistors, among which Q 2 is a nonvolatile memory transistor having a floating gate structure. i.e. this transistor Q 2
When the control gate 17 and the source 16 are both at the substrate potential V S and a voltage higher than the predetermined critical voltage V WC is applied to the drain 18, the threshold voltage Vth shifts in the negative direction, and the source When a voltage higher than a predetermined critical voltage V EC is applied to the control gate 17 with the substrate potential V S applied to the control gate 16 and the drain 18, the threshold voltage Vth shifts in the positive direction, and the control gate 17 is further applied with the critical voltage V EC It has a property that the threshold voltage Vth does not change even if the source 16 is set to the substrate voltage V S while a smaller predetermined voltage V SUP is applied, and a voltage slightly higher than V WC is applied to the drain 18.

Q1はトランジスタQ2への書込みを制御する書
込み選択トランジスタであつて、トランジスタ
Q2のコントロールゲート17と書込みデイジツ
ト線11及び書込みワード線14とに接続されて
いる。またQ3はトランジスタQ2の読出しを制御
する読出選択トランジスタであつて、トランジス
タQ2のドレイン18と読出しデイジツト線12
及び読出しワード線13とに接続されている。
Q 1 is a write selection transistor that controls writing to transistor Q 2 ;
The control gate 17 of Q 2 is connected to the write digit line 11 and the write word line 14 . Further, Q 3 is a read selection transistor that controls the readout of the transistor Q 2 and connects the drain 18 of the transistor Q 2 and the read digit line 12.
and the read word line 13.

而してこの回路はダイナミツクメモリ動作と不
揮発性メモリ動作との両モードで動作する。まず
トランジスタQ2のしきい値電圧Vthを前述の如く
して正の方向にシフトしてVth>0(エンハンス
メント型)にするとダイナミツクメモリ動作のモ
ードとなる。そしてこのモードの場合は従来のダ
イナミツクリードライトメモリと全く同じ動作を
行う。すなわちトランジスタQ2のコントロール
ゲート17が有する浮遊容量に蓄積された電荷に
応じたトランジスタQ2のオン又はオフの2値情
報を読出選択トランジスタQ3を介して読出しデ
イジツト線12に導いて読出しを行い、また書込
みデイジツト線11の電位を書込選択トランジス
タQ1を介してトランジスタQ2のコントロールゲ
ート17に導いた後、トランジスタQ1をオフす
ることによつて書込み又はリフレツシユを行う。
なおこのダイナミツクメモリ動作に用いられる回
路各部の電圧は前記VWC,VECよりも小さいため
トランジスタQ5は通常のMISトランジスタと全く
同様に動作することになる。但しコントロールゲ
ート17の浮遊容量に蓄積する電荷の電圧は2値
のデータ“1”、“0”に対応してVボルト(但
し、VEC>V>VSUP)及び基板電位VSとする。
Thus, this circuit operates in both dynamic memory operation and non-volatile memory operation modes. First, when the threshold voltage Vth of the transistor Q2 is shifted in the positive direction as described above to make Vth>0 (enhancement type), a dynamic memory operation mode is established. In this mode, it operates exactly the same as a conventional dynamic read/write memory. In other words, the binary information of ON or OFF of the transistor Q 2 corresponding to the charge accumulated in the stray capacitance of the control gate 17 of the transistor Q 2 is read out via the read selection transistor Q 3 and guided to the read digit line 12. Further, after the potential of the write digit line 11 is introduced to the control gate 17 of the transistor Q2 via the write selection transistor Q1 , writing or refreshing is performed by turning off the transistor Q1 .
Note that since the voltages of various parts of the circuit used for this dynamic memory operation are lower than the above-mentioned V WC and V EC , the transistor Q 5 operates in exactly the same way as a normal MIS transistor. However, the voltage of the charge accumulated in the stray capacitance of the control gate 17 is set to V volts (V EC >V>V SUP ) and the substrate potential V S corresponding to binary data "1" and "0".

次に不揮発性メモリ動作への移行は以下の如く
して行われる。すなわち上述の如くして書込み又
はリフレツシユを行つた後、読出しデイジツト線
12に臨界電圧VWCを越える電圧のパルス(以下
書込みパルスという)を印加し、これと同時に読
出選択トランジスタQ3をオンさせるそうすると
トランジスタQ2のコントロールゲート17にV
ボルトの電荷が蓄積されている場合は、すなわち
記憶情報が“1”である場合は、V<VECであ
り、ドレイン18にトランジスタQ3経由で加わ
る書込みパルスの電圧がVWCより大であるので、
前述の理由によりトランジスタQ2のしきい値電
圧Vthの変化は起らない。またトランジスタQ2
コントロールゲート17が基板電位VSにある場
合、すなわち記憶情報が“0”である場合は、ド
レイン18に加わる書込みパルスの電圧がVWC
り大であるので前述の理由によりトランジスタ
Q2のしきい値電圧Vthは負の方向へシフトするこ
とになる。このようにトランジスタQ2において
はダイナミツク動作時のコントロールゲートに蓄
積された電荷、すなわちダイナミツクメモリ動作
時の記憶情報に対応して、しきい値電圧Vthの変
化が生じず、又は変化が生じることになる。この
ようにして定まつた各セルのトランジスタQ2
しきい値電圧Vthは電源を遮断した場合にも保持
される。すなわち2値情報はしきい値電圧Vthの
相異る2つの値として不揮発的に記憶される。そ
してこのしきい値電圧Vthの相違はトランジスタ
Q1をオンとし、書込みデイジツト線11に上述
の2値のしきい値電圧Vthの間にある電圧VR
与え、これによりトランジスタQ2のオン・オフ
をトランジスタQ3を介して読出しデイジツト線
12に導くことによつて読出し得ることになる。
Next, transition to nonvolatile memory operation is performed as follows. That is, after writing or refreshing as described above, if a pulse of voltage exceeding the critical voltage VWC (hereinafter referred to as a write pulse) is applied to the read digit line 12, and at the same time the read selection transistor Q3 is turned on. V to the control gate 17 of transistor Q2
When a charge of volts is stored, that is, when the stored information is "1", V< VEC , and the voltage of the write pulse applied to the drain 18 via the transistor Q3 is greater than VWC . So,
For the reason mentioned above, no change occurs in the threshold voltage Vth of transistor Q2 . Furthermore, when the control gate 17 of the transistor Q 2 is at the substrate potential V S , that is, when the stored information is "0", the voltage of the write pulse applied to the drain 18 is higher than V WC , so the transistor
The threshold voltage Vth of Q 2 will shift in the negative direction. In this way, in transistor Q2 , the threshold voltage Vth does not change or does change in response to the charge accumulated in the control gate during dynamic operation, that is, the stored information during dynamic memory operation. become. The threshold voltage Vth of the transistor Q2 of each cell determined in this manner is maintained even when the power is turned off. That is, binary information is stored nonvolatilely as two different values of threshold voltage Vth. And this difference in threshold voltage Vth is due to the difference in threshold voltage Vth between transistors.
Q 1 is turned on, a voltage V R between the above-mentioned binary threshold voltages Vth is applied to the write digit line 11, and the on/off state of the transistor Q 2 is read out via the transistor Q 3 and the digit line 12, it can be read out.

而して上述の如き不揮発性メモリ動作から前述
のダイナミツクメモリ動作への復帰は以下の如く
して行う。すなわちトランジスタQ2のしきい値
電圧Vth、つまり記憶データを読出してリフレツ
シユ回路15にラツチし、書込みデイジツト線1
1に臨界電圧VECを越える電圧のパルス(以下消
去パルスという)を印加してトランジスタQ1
オンし、該トランジスタQ1経由で、消去パルス
をトランジスタQ2のコントロールゲート17に
加える。これによりトランジスタQ2のしきい値
電圧Vthを正の方向にシフトさせ、ダイナミツク
メモリ動作に必要な正の値に揃える。然る後リフ
レツシユ回路15にラツチされたデータを書込み
データとしてトランジスタQ2のダイナミツクメ
モリ動作を開始させる。斯かる動作を各ワード
夫々について行うことにより、この回路はダイナ
ミツクメモリ動作に復帰することになる。
The return from the above-described nonvolatile memory operation to the above-described dynamic memory operation is performed as follows. That is, the threshold voltage Vth of the transistor Q2 , that is, the stored data is read out and latched in the refresh circuit 15, and the write digit line 1 is
A pulse of voltage exceeding the critical voltage V EC (hereinafter referred to as an erase pulse) is applied to the transistor Q 1 to turn on the transistor Q 1 , and the erase pulse is applied to the control gate 17 of the transistor Q 2 via the transistor Q 1 . This shifts the threshold voltage Vth of transistor Q2 in the positive direction, and makes it equal to the positive value required for dynamic memory operation. Thereafter, the data latched in the refresh circuit 15 is used as write data to start the dynamic memory operation of the transistor Q2 . By performing this operation for each word, the circuit returns to dynamic memory operation.

このように本発明回路はMIS型トランジスタの
ゲートが有する浮遊容量に電荷を蓄積することを
利用した半導体ダイナミツクメモリ回路におい
て、前記MIS型トランジスタとして半導体不揮発
性メモリトランジスタを用い、ダイナミツクメモ
リ動作の結果としての蓄積電荷の有無に応じて該
半導体不揮発性メモリトランジスタへの情報の書
込みが抑制され又は抑制されないことを利用し、
ダイナミツクメモリ動作の結果を不揮発化するこ
とを特徴とするものであるから、従来のダイナミ
ツクメモリの難点であるデータの揮発性、従来の
不揮発性メモリの難点である書込時間の長いこと
及び書換回数の制約が一挙に解消できる。またこ
の回路はリフレツシユ回路にラツチ及び書込み・
消去パルス発生回路等、若干の回路を付加するの
みで簡単に実現できる利点がある。
As described above, the circuit of the present invention uses a semiconductor non-volatile memory transistor as the MIS type transistor in a semiconductor dynamic memory circuit that utilizes the accumulation of charge in the stray capacitance of the gate of an MIS type transistor. Utilizing that writing of information to the semiconductor nonvolatile memory transistor is suppressed or not suppressed depending on the presence or absence of accumulated charge as a result,
Since it is characterized by making the results of dynamic memory operations nonvolatile, it overcomes the drawbacks of conventional dynamic memory, such as data volatility, and the drawbacks of conventional nonvolatile memory, such as long write times and Restrictions on the number of rewrites can be eliminated at once. This circuit also latches and writes to the refresh circuit.
This has the advantage that it can be easily realized by adding a few circuits such as an erase pulse generation circuit.

また本発明においてはダイナミツクメモリとし
ての動作時のみならず、不揮発性メモリとしての
動作時においてもトランジスタQ2の記憶内容の
読出しが可能であり、その場合にはリフレツシユ
が不要である。
Furthermore, in the present invention, the storage contents of transistor Q2 can be read out not only when operating as a dynamic memory but also when operating as a nonvolatile memory, and in that case, refreshing is not necessary.

なお本発明回路はPチヤネル型ICにおいても
同様に実現できる外、不揮発性メモリトランジス
タとしてはドレインからの書込みをコントロール
ゲートの電圧によつて抑制し得るタイプのもので
あればよく、前述の如きフローテイングゲート型
のものに限らないことは勿論である。更に、メモ
リセルの形式も図示のものに限らずMIS型トラン
ジスタのゲートが有する浮遊容量に電荷を蓄積し
得る形式のダイナミツクメモリであればよい。
Note that the circuit of the present invention can be similarly implemented in a P-channel type IC, and the non-volatile memory transistor may be of a type in which writing from the drain can be suppressed by the voltage of the control gate. Of course, it is not limited to the Teing gate type. Further, the format of the memory cell is not limited to that shown in the drawings, but may be any type of dynamic memory that can store charges in the stray capacitance of the gate of the MIS transistor.

このように本発明による場合は書込み、読出し
が高速で行え、且つ書換回数に制約のない不揮発
性メモリが実現できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a nonvolatile memory in which writing and reading can be performed at high speed and there is no restriction on the number of times of rewriting.

また本発明回路においては不揮発性メモリトラ
ンジスタに記憶されている情報をそれ自体にて不
揮発化するので記憶内容を他素子に退避させるも
のに比して使用素子数が少なく、また回路構成が
簡潔であり、その分小型化が可能であり、また信
頼性が高い等、本発明は優れた効果を奏する。
In addition, in the circuit of the present invention, since the information stored in the nonvolatile memory transistor is made nonvolatile by itself, the number of elements used is smaller than in a circuit in which the memory contents are saved to another element, and the circuit configuration is simpler. The present invention has excellent effects such as being able to be miniaturized and having high reliability.

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

図面は本発明に係る不揮発性メモリ回路の一部
を略示する回路図である。 Q1,Q2,Q3……MIS型トランジスタ、11…
…書込みデイジツト線、12……読出しデイジツ
ト線、13……読出しワード線、14……書込み
ワード線、15……リフレツシユ回路。
The drawing is a circuit diagram schematically showing a part of a nonvolatile memory circuit according to the present invention. Q 1 , Q 2 , Q 3 ...MIS type transistor, 11...
...Write digit line, 12...Read digit line, 13...Read word line, 14...Write word line, 15...Refresh circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 そのゲートが有する浮遊容量に電荷を蓄積す
ることによつて記憶動作をするMIS型の不揮発性
メモリトランジスタと、該不揮発性メモリトラン
ジスタのゲートに選択的に電荷を与えるべく該ゲ
ートに接続された書込トランジスタとを具備し、
前記不揮発性メモリトランジスタのドレインに所
定電圧を印加してダイナミツクメモリ動作の結果
としての蓄積電荷の有無に応じてそのしきい値電
圧を変化させず又は変化させて、ダイナミツク動
作の結果を不揮発化すべくなしたことを特徴とす
る不揮発性メモリ回路。
1. An MIS type non-volatile memory transistor that performs a memory operation by accumulating charge in the stray capacitance of its gate, and an MIS-type non-volatile memory transistor connected to the gate of the non-volatile memory transistor to selectively apply charge to the gate. a write transistor;
A predetermined voltage is applied to the drain of the nonvolatile memory transistor, and the threshold voltage thereof is kept unchanged or changed depending on the presence or absence of accumulated charge as a result of the dynamic memory operation, thereby rendering the result of the dynamic memory operation nonvolatile. A non-volatile memory circuit that is characterized by its unique characteristics.
JP11117078A 1978-09-08 1978-09-08 Nonvolatile memory circuit Granted JPS5538664A (en)

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JPS5538664A JPS5538664A (en) 1980-03-18
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