KR830001767B1 - Non-Destructive Stop Isostatic Memory - Google Patents
Non-Destructive Stop Isostatic Memory Download PDFInfo
- Publication number
- KR830001767B1 KR830001767B1 KR1019800000256A KR800000256A KR830001767B1 KR 830001767 B1 KR830001767 B1 KR 830001767B1 KR 1019800000256 A KR1019800000256 A KR 1019800000256A KR 800000256 A KR800000256 A KR 800000256A KR 830001767 B1 KR830001767 B1 KR 830001767B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- destructive
- floating gate
- memory
- ram
- capacitor
- Prior art date
Links
- 230000015654 memory Effects 0.000 title claims description 66
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 103
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims description 85
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 46
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 37
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 19
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 14
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 14
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 claims 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 35
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 27
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 26
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 12
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 10
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 9
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 206010073306 Exposure to radiation Diseases 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005513 bias potential Methods 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C14/00—Digital stores characterised by arrangements of cells having volatile and non-volatile storage properties for back-up when the power is down
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
- G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
- G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/788—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with floating gate
- H01L29/7881—Programmable transistors with only two possible levels of programmation
- H01L29/7883—Programmable transistors with only two possible levels of programmation charging by tunnelling of carriers, e.g. Fowler-Nordheim tunnelling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Static Random-Access Memory (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1도는 공지된 것에 금속 접점 및 상호 연결이 침착되어 구성되어 있는 본 발명에 의한 비소멸성 정지형 등속호출 기억 단위 소자의 평면도.1 is a plan view of a non-destructive stationary constant speed call memory unit element according to the present invention in which metal contacts and interconnects are deposited on a known one.
제2도는 제1도에 예시한 기억소자중 비소멸성 세편(細片)소자의 반평면도.FIG. 2 is a half plan view of non-destructive fragment elements of the memory elements illustrated in FIG.
제3도는 제2도의 선3-3에서 취한 비소멸성 세편소자의 단면도.3 is a cross-sectional view of the non-destructive segment element taken in line 3-3 of FIG.
제4도는 제2도의 선4-4에서 취한 비소멸성 세편 소자의 단면도.4 is a cross-sectional view of the non-destructive fragment element taken at line 4-4 of FIG.
제5도는 제1도에 예시한 비소멸성 정지형 등속호출 기억세편의 회로도.5 is a circuit diagram of a non-destructive stationary constant velocity call memory piece shown in FIG.
본 발명은 MOS(metal-oxide-semiconductor)로 된 등속호출 기억 계통(RAMS : randon access memory system)즉 MOS RAMS에 관한 것으로, 특히 통합 부동(浮動)게이트 회로소자를 결합시킨 비소멸성 정지형 RAM 계통에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a randon access memory system (RAMS) made of metal-oxide-semiconductor (MOS), or MOS RAMS, and more particularly to a non-destructive stationary RAM system incorporating an integrated floating gate circuit. It is about.
여러가지 정지형 RMAS는 이진 데이터(1과 0) 측적용 기억세편으로서 플립-플롭(flip-flop)회로와 같은 쌍안정(雙安定) 반도체 회로를 사용하고 있다. 이러한 정보축적용 정지형 기억세편에 있어서 전원에서 오는 전류는 두개의 교차 결합된 분기회로(分岐回路)중의 한 회로에서 계속하여 흐르고 있어야 하며, 또한 비교적 다른 분위기와는 교접이 되지 않는 것이어야 한다.Various stationary RMASs use bistable semiconductor circuits such as flip-flop circuits as storage pieces for binary data (1 and 0) measurement. In such static storage pieces for information storage, the current from the power supply must continue to flow in one of the two cross-coupled branch circuits and must not be in a different atmosphere.
따라서 두개의(이진) 정보축적용 구별되는 기억상태를 전도성 및 비전도성 분기에 따라 부여하게 된다. 그러므로 만일 전력이 소멸되면 전류 구별을 하는 기억상태가 분기회로 중의 전류에서 이동이 중지되므로서 세편중의 정보가 상실되기 때문에 이러한 반도체 기억세편은 소멸성이 있는 것이다. 이러한 소멸성은 종래의 반도체 기억계통에서 나타나는 결점이므로 전력이 소멸되더라도 반도체 회로에 지구성(持久性)을 줄수 있는 회로소자와 구조를 개발하고자 상당한 노력을 이미 기울여오고 있는 터이다. 〔E. 하라리등, "256-비트 비소멸성 정지형 RAM", 1978년 IEEE 고체회로 국제회의 다이제스트, 108-109페이지 : F. 베렌가 등, "E2-PROM TV 합성장치", 1978년 IEEE 고체회로 국제회의 다이제스트, 196-197페이지 : M. 호너등, "군용 1024-비트 비소멸성 반도체 RAM", IEEE 전자장치 보고서 ED-25권, 8호(1978), 1061-1065페이지 : Y. 유히다 등, "반도체로 된 1K용 비소멸성 읽기/쓰기 RAM", IEEE 전자장치보고서, ED-25권, 8호(1978), 1065-1070페이지 : D. 프로만 "완전 디코우드 된 2048-비트 전기 프로그램식 MOS-ROM", 1971년 IEEE 고체회로 국제회의 다이제스트 80-81페이지 : 미국특허 제3,660,819호 : 미국 특허 제4,099,196호 : 미국 특허 제3,500,142호 : 디메리아 등, "다결정질 실리콘에서 성장시킨 산화물의 전도성의 표면돌기 메카니즘에 대한 관찰", '응용 물리(Appl Phys)' 저어널, 48권, 11호(1977), 48344836페이지〕.Thus, two (binary) information accumulation applications impose distinct memory states according to the conductive and non-conductive branches. Therefore, if the power is dissipated, the semiconductor memory fragments are extinct because the information in the fragments is lost because the memory state that distinguishes the current stops moving in the current in the branch circuit. Since such extinction is a drawback in the conventional semiconductor memory system, considerable efforts have already been made to develop circuit elements and structures that can give endurance to semiconductor circuits even when power is lost. [E. Harari et al., "256-Bit Non-Destructive Static RAM," IEEE IEEE Solid State Circuit Digest, 1978, pp. 108-109: "E 2 -PROM TV Synthesizer," IEEE Solid State Circuit International Conference, 1978. Digest, pp. 196-197: "Military 1024-Bit Non-Destructive Semiconductor RAM," IEEE Electronics Report ED-25, No. 8 (1978), pp. 1061-1065: Y. Yuhida et al., " Non-Destructive Read / Write RAM for 1K in Semiconductors ", IEEE Electronics Report, ED-25, No. 8 (1978), 1065-1070: D. Promann" Full Decoded 2048-Bit Electrical Programmable MOS " -ROM ", Digest International Conference of IEEE Solid-State Circuits, 1971 Page 80-81: U.S. Patent No. 3,660,819: U.S. Patent No. 4,099,196: U.S. Patent No.3,500,142: Dimera et al.," Conductivity of Oxides Grown in Polycrystalline Silicon Observation of Surface Protrusion Mechanisms "," Appl Phys "Journal, Vol. 48, No. 11 (1977), 48344836].
MOS 부동(floating) 게이트 구조에 입각한 장치는 장기 데이터 보관이 되는 계통에 종래부터 사용되고 있다. 부동(浮動)게이트는 전도체군으로서 기질과는 전기절연은 되어 있지만 기질에 용량결합이 되어있는 것이어서 MOS 트랜지스터의 게이트를 형성한다. 이러한 부동게이트에 전하의 존재여부에 따라 MOS 트랜지스터는 전도성(ON)이 되던지 부전도성(OFF)이 되므로 해서 부동게이트에 하전존재 여하에 상응하는 이진 "1"또는 "0" 데이터에 대한 기억축적장치의 기본이 된다.Devices based on the MOS floating gate structure have been conventionally used in systems for long term data storage. The floating gate is a group of conductors that is electrically insulated from the substrate but capacitively coupled to the substrate to form the gate of the MOS transistor. Depending on the presence or absence of charge in the floating gate, the MOS transistor becomes either conductive (ON) or non-conductive (OFF), so that the storage of the binary "1" or "0" data corresponding to the presence of charge on the floating gate. It is the basis of the device.
부동(浮動 : flcating) 게이트로부터 신호전하를 도입하고 제거하는 여러가지 장치가 나와 있다. 일단 게이트에 전하가 있게 되면 부동 게이트의 방전에 대해 장벽으로 작용하는 절연물질로 부동게이트가 완전히 두럴싸이게 되므로 전하는 영구히 트랩(trap)이 된다.Various devices are shown for introducing and removing signal charge from a floating gate. Once the gate is charged, the charge is permanently trapped because the floating gate is completely surrounded by an insulating material that acts as a barrier to the discharge of the floating gate.
고온의 전자분사나 터널링 메카니즘(tunneling mechanism)을 이용하여 부동게이트로 전하를 도입할 수 있다. 방사선(자외선, X선)에 노출시키든가 또는 터널링효과에 의해 부동게이트로부터 전하를 제거할 수 있다. 여기서 터널링이란 말은 도체면으로부터의 전자가 에너지 장벽을 넘어 인점한 절연체로 방사되어지는 것을 포함하는 넓은 범위에서 사용되어진다.Charge can be introduced into the floating gate using high temperature electron injection or a tunneling mechanism. The charge can be removed from the floating gate by exposure to radiation (ultraviolet, X-ray) or by a tunneling effect. The term tunneling is used here in a wide range, including the electrons from the conductor plane being radiated across the energy barrier into the insulated dots.
비소멸성 정지형 RAM 기억장치는 공지의 것으로 되어 있는데, 이것은 극히 두께가 얇은 게이트 산화 물을 사용하여 부동게이트의 비소멸성 소자를 결합한 것이지만 이러한 장치는 여러가지 단점을 가지고 있다. 전하는 비교적 얇은(50-200Å) 산화물을 통하여 양방향(兩方向)으로 부동게이트를 출입하는데, 이러한 산화물은 정확한 치수로 신빙성있게 제조하기가 곤란하다. 극히 박막인 터널산화물의 양방향성으로 인하여 비소멸성 RAM 세편은 그 축적내용을 상실하게 되는 문제점을 혼란시킬 수도 있다.Non-destructive stationary RAM memories are well known, which combines non-destructive elements of floating gates using extremely thin gate oxides, but these devices have several disadvantages. The charge enters and exits the floating gate in both directions through a relatively thin (50-200 μs) oxide, which is difficult to reliably manufacture with accurate dimensions. Due to the bi-directional nature of the ultrathin tunnel oxide, non-destructive RAM fragments can disrupt the problem of losing their accumulation.
특히 이러한 문제점 가운데는 읽기 사이클 회수에 제한이 오게 됨과 아울러 인접 세편의 작동에 의해 초래되는 세편의 기억내용에 혼란이 온다는 등이 포함된다.In particular, these problems include a limitation on the number of read cycles, and confusion in three memory contents caused by the operation of adjacent three pieces.
다른 비소멸성 RAM 장치는 부동게이트를 사용하지 않고 오히려 전하가 질화규소, 이산화규소의 계면에서 보존되는 MNOS(metal nitride-oxide semiconductor) 구조를 사용하고 있다. 그러나 이러한 MNOS 장치도 쓰기 사이클은 물론이거니와 읽기 사이클에서 제한을 받는 문제점을 가지고 있기 때문에 MNOS 장치를 광범위하게 사용하는데 제한을 받고 있다.Other non-destructive RAM devices do not use floating gates, but rather use a metal nitride-oxide semiconductor (MNOS) structure in which charge is preserved at the interface of silicon nitride and silicon dioxide. However, these MNOS devices are also limited to the wide use of MNOS devices because of their limitations in read cycles as well as read cycles.
비소멸성 소자를 RAM 회로에 접속시켜 반도체 기억기 배열에 지구성을 주는 것이 필요하다. 그러나 공지의 접속장치는 여러가지 단점을 가지고 있다. 예를 들자면 이러한 접속은 정지형 RAM 세편내에 교차결합된 두개의 분기 사이의 비소멸성 소자에 의해 나타나는 콘덕턴스의 불균형이 얻어져 접속이 이뤄진다. 그러나 이러한 콘덕턴스의 불균형으로 인해 교차 결합된 정지형 RAM 세편이 DC 보상전류를 가지게 되는데, 세편이 정상적인 RAM 작동방식에 있을때는 이 전류를 극복해내야 하며, 이러한 불균형은 전체적인 기억회로의 읽기 쓰기에 혼란을 가져오며, 더욱이 제조수득율에 제한이 오고 시험상 문제점이 노출된다.It is necessary to connect the non-destructive element to the RAM circuit to give endurance to the semiconductor memory array. However, known connection devices have various disadvantages. For example, such a connection is achieved by obtaining an imbalance in conductance exhibited by a non-destructive element between two branches that are cross-coupled within the stationary RAM segment. However, this unbalanced conductance causes three cross-coupled static RAMs to have a DC compensation current, which must overcome this current when the three are in normal RAM operation, and this imbalance can confuse the read and write of the entire memory circuit. In addition, the manufacturing yield is limited and the test problem is exposed.
정지형 RAM 세편에 비소멸성 소자를 접속시키는데 있어서 다른 중요한 인자는 밀집성과 단순성을 장치 설계시에 부여하는 것인데 이들 인자는 회로의 규모와 경비에 영향을 주는 것들이다.Another important factor in connecting non-destructive devices to static RAM segments is to provide density and simplicity in the device design, which affects the size and cost of the circuit.
그러나 공지의 접속계통은 제어신호와 특이한 트랜지스터에 있어서 복잡성을 가져오는데 이것은 대형의 비소멸성 정지형 RAM 회로 규모가 크고 이에 따른 경비가 많이 소요된다는데 이유가 있다.However, the known connection system introduces complexity in control signals and unusual transistors, which is a reason for the large size of the non-destructive stationary RAM circuit and its high cost.
여러가지 공지의 비소멸성 정지형 RAM 장치 역시 작업시에 전류 소모가 많고 고전압을 필요로 한다는 단점이 있다. 이러한 조건으로 인해 장치의 동력과 속도 및 복합적인 회로 설계에 실제적으로 제한을 주게 된다. 마찬가지로 각종 공지의 비소멸성 정지형 RAM 장치도 비소멸성 기억요소를 프로그래밍할때 주요소로서 반도체 기질을 사용하고 있는데, 여기에는 RAM 출력선에 고전압을 가하여 비소멸성 요소 축적이 되게 하므로 RAM 세편 설계와 조립과정을 비소멸성 요소설계 및 조립과정과 구분하여 독자적으로 적정화시키기가 어렵다.Many known non- destructive stationary RAM devices also suffer from the drawback of high current consumption and high voltage during operation. These conditions place practical limits on the power and speed of the device and on the complex circuit design. Similarly, various well-known non-destructive static RAM devices use a semiconductor substrate as a main element when programming non-destructive memory elements, which apply a high voltage to the RAM output line to accumulate non-destructive elements. It is difficult to optimize it independently from the non-destructive element design and assembly process.
더욱이 비소멸성 축적요소에 들어있는 데이터가 RAM 세편에 회복되어질때 비소멸성 요소에 최초에 기록된 것과는 반대상태로 RAM 세편에 데이터가 인가되어지게 된다. 따라서 만일 이러한 종래의 플립-플롭 RAM 세편에 있는 전도성의 1차분기와 부전도성 2차분기로 나타내어지는 이진 "0"이 비소멸성 소자에 기록이 되고 이어서 RAM 세편에 다시 기록이 되면 RAM 세편의 1차분기는 부전도성이 되고 2차분기는 전도성으로 되어 이진 "1"로 나타난다. 직접적이며 참(true)상태 회복보다는 이러한 반대상태로의 회복은 불편한 것이다.Moreover, when the data contained in the non-destructive accumulator is recovered to the RAM fragments, the data is applied to the RAM fragments in the opposite state as originally written to the non-destructive components. Thus, if the binary "0" represented by the conductive first and nonconductive second branches in these conventional flip-flop RAM pieces is written to the non-destructive device and then written back to the RAM piece, then one of the three pieces of RAM is returned. The second branch becomes non-conductive and the second branch becomes conductive and appears as binary "1". Restoring to this opposite state is more inconvenient than direct and true recovery.
따라서 본 발명의 목적은 개량된 비소멸성 정지형 등속호출 기억세편과 기억장치를 제조함과 아울러 콘덕턴스 또는 DC 평형이 되며, 정지형 RAM 세편과 세편의 비소멸성 요소와의 사이의 접속관계에 있어서 정지형 RAM 세편에 용량 불균형 또는 동적인 불균형을 주는 장치에 비소멸성의 정지형 RAM 장치 및 기억배열을 구성하여 주는 것이다. 또한 본 발명의 목적으로서는 기억세편의 정지 RAM 부분과 비소멸성 부분이 각각 적정하게 분리되는 비소멸성 정지형 등속호출 기억세편 및 장치를 만듬과 아울러 비교적 단순하고 제조경비가 저렴한 밀집형의 고밀도의 비소멸성 정지형 RAM 세편을 제조함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to manufacture an improved non-destructive stationary constant speed call memory piece and a memory device, and to have conductance or DC equilibrium, and to provide a stationary RAM in the connection relationship between the stationary RAM piece and the three non-destructive elements. A non-destructive stationary RAM device and a memory array are constructed in a device that gives capacity or dynamic imbalance to three pieces. In addition, an object of the present invention is to create a non-destructible stationary constant velocity calling memory fragment and a device in which the stationary RAM portion and the non-destructive portion of the memory fragments are appropriately separated, and the compact, high density, non-destructive stationary type with relatively simple manufacturing cost In manufacturing RAM fragments.
본 발명의 또 다른 목적으로는 고전압 공급시의 프로그래밍 도중 DC 전류를 유발하지 않는 비소멸성의 정지형 RAM을 제조함에 있다.Another object of the present invention is to manufacture a non-destructive stationary RAM that does not cause DC current during programming at high voltage supply.
본 발명을 첨부된 도면에 따라 상술하기로 한다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
일반적으로 본 발명은 두개의 회로 기억상태중 한가지로서 이진 데이터를 축적하는 반도체로 된 소멸성 쌍안정의 기억세편과 쌍안정의 소멸성 반도체 기억세편에 대해 이진데이터를 쓰고 읽어낼 수 있는 변지지 정장치 및 소멸성 기억세편의 기억상태와는 무관계한 부동(浮動)게이트의 두가지 전위중 한가지로서 이진 데이터를 축적할 수 있는 비소멸성 기억소자로 구성된 비소멸성 반도체 기억장치에 관한 것이다.In general, the present invention is one of the two circuit memory state, and a variable point fixing device capable of writing and reading binary data to and from a decay bistable memory piece of semiconductor and a bistable decay semiconductor memory piece that accumulates binary data and BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-destructive semiconductor memory device composed of a non-destructive memory element capable of accumulating binary data as one of two potentials of a floating gate irrelevant to the memory state of the volatile memory fragment.
더욱이 본 발명에 의한 장치는 부동게이트의 기억소자에 소멸성 기억세편을 용량 결합시키며, 부동게이트 소자에 쌓안정의 기억세편의 기억상태를 복제하고, 소멸성 반도체 기억세편과 부동게이트 소자를 용량 결합시키므로 소멸성 기억세편에 전력을 가할때 소멸성 세편에 비소멸성 소자인 부동게이트의 기억상태를 복제하는 장치로 구성되어 있다.Furthermore, the device according to the present invention capacitively couples volatile memory pieces to the floating gate memory elements, replicates the memory state of stacked stable memory pieces to the floating gate elements, and capacitively couples the volatile semiconductor memory pieces to the floating gate elements. It is composed of a device that duplicates the memory state of a non-destructive floating gate, which is a non-destructive element, when power is applied to the memory fragments.
부동게이트 소자에 쌍안정 기억세편의 기억상태를 복제하는 장치와 쌍안정의 기억세편에 부동게이트 소자의 기억상태를 복제하는 장치는 모두가 부동게이트 소자에 쌍안정 세편의 최초 회로의 기억상태를 복제한 후 소멸성 세편에 부동게이트 소자의 기억상태를 복제함으로써 쌍안정 세편이 최초의 기억상태로 복귀하도록 작동이 되는 것이다. 쌍안정의 소멸성 기억세편은 정지형 MOS로 된 4-6 트랜지스터로서 교체결합된 플립-플롭 회로 소자이며, 본 발명에 의한 장치는 등속회출 기억배열을 종래의 방법에 따라 기억배열증에 구성한 것이다.A device that duplicates the memory state of a bistable memory piece on a floating gate element and a device that duplicates the memory state of a floating gate element on a bistable memory piece both duplicate the memory state of the first circuit of a bistable piece on a floating gate element. Then, by copying the memory state of the floating gate element to the destructive pieces, the bistable pieces are operated to return to the original memory state. The bistable volatile memory fragments are flip-flop circuit elements that are interchangeably coupled as 4-6 transistors of stationary MOS, and the device according to the present invention is configured of a constant velocity memory array in a memory array according to a conventional method.
본 발명에서 대체적으로 기술이 되겠지만 제1도에서부터 제5도에 예시된 특수한 예에 대해 특히 상술하기로 한다. 제1도-제5도에 예시된 것은 본 발명에 의한 비소멸성 정지형 등속호출 기억세편(10)이다.As will be generally described in the present invention, the particular examples illustrated in FIGS. 1 through 5 will be specifically described. Illustrated in FIGS. 1 to 5 is a non-destructive stationary constant velocity calling memory piece 10 according to the present invention.
이 세편(10)은 소멸성의 정지형 쌍안정 플립-플롭 기억세편(12)과 비소멸성의 전류교체가 가능한 부동게이트 소자(14)로 되어 있다. 이 세편(10)은 X-Y 번지지정이 가능한 등속호출 기억의 일부를 형성하므로 이러한 세편도 기타 기억장치 중에서 사용할 수 있으나 소멸성 기억세편(12)은 이후부터 정지형 RAM 세편으로 부르기로 한다.The three pieces 10 are made up of a destructible stationary bistable flip-flop storage piece 12 and a floating gate element 14 capable of non-destructive current replacement. Since the three pieces 10 form part of the constant-speed call memory capable of specifying the X-Y address, these three pieces can also be used among other memory devices, but the destructive memory pieces 12 will be referred to as static RAM pieces later.
제1도는 칩(chip)회로를 나타낸 평면도이다. 장치(10)는 폴리실리콘 전극 구조의 단위 소자를 나타내고 있다. 이 장치(10)의 회로에 대해서는 제5도에 나와 있으며, 본 발명의 목적상 제1도에 예시한 장치(10)의 회로요소는 제2도-제4도에서 다소 간소화된 형식으로 예시되어 있다.1 is a plan view showing a chip circuit. Device 10 represents a unit element of a polysilicon electrode structure. The circuit of the device 10 is shown in FIG. 5, and for the purposes of the present invention the circuit elements of the device 10 illustrated in FIG. 1 are illustrated in a somewhat simplified form in FIGS. have.
제1도에 예시된 바와 같이 세편(10)에 대한 설계는 비교적 밀집된 상태이며 단위세편의 치수가 약 82.5 마이크론×79마이크론 정도의 것으로서 등속호출 배열의 단위체이다.As illustrated in FIG. 1, the design of the three pieces 10 is relatively dense and the size of the unit pieces is about 82.5 microns x 79 microns and is a unit of the constant velocity calling arrangement.
제2도에 있어서 실리콘기질(11)의 n-배채부분은 직선으로 형성되어 교차되어 있는 곳이다.In FIG. 2, the n-slice part of the silicon substrate 11 is formed in a straight line and crosses each other.
더우기 자치(10)의 중첩구조로 된 여러가지 폴리실리콘막을 나타내기 위해 다른 선으로 나타내었다. 이러한 점에 있어서 1차 폴리실리콘막(50)모양은 직선중에 점을 찍어둔 것이다. 또한 2차 폴리실리콘막(52)은 직선중에 ×표를 해둔 것이고 3차 폴리실리콘막(54)는 점선으로 나타낸 것이다. n-채널부분에 연결된 폴리실리콘막(54)의 "매입층(埋入層)"(61,62)은 한층 더 간격을 좁게 하여 그은 사선부분이다.Moreover, in order to show the various polysilicon films of the superposition structure of the autonomous 10, it shows with the other line. In this regard, the shape of the primary polysilicon film 50 is a dot in a straight line. In addition, the secondary polysilicon film 52 has a x mark in a straight line, and the tertiary polysilicon film 54 is shown with the dotted line. The " embedded layers " 61 and 62 of the polysilicon film 54 connected to the n-channel portion are diagonal portions further narrowed in intervals.
제1도와 제2도에 있어서 금속 접착으로 연결되는 부분은 대각 연결된 사각형이다.In FIG. 1 and FIG. 2, the part connected by metal bonding is a diagonal connected rectangle.
제5도에 있어서 정지형 RAM 세편(12)과 등속호출배열은 종래의 표시방법을 따랐다. RAM 세편(12)은 적절한 번지지정을 하므로서 종래의 방법에 따라 전류상태를 감지 내지 변경시키는 세편에 기록이 되고 세편으로부터 읽을 수 있다. 또한 이것은 저장선(100), VSS전위선(102), VCC전위선(104), Y데이터선(106) 및 보완 Y데이터선(108)과 같은 적절한 RAM 배열 접속과 칩 접속을 사용해도 기록과 읽기가 가능한데. 위에 나온 이들 선들은 금속선으로서 선의 경로중에 각각 "×"표시를 하여 나타낸 각 세편에 연결되어 있는 배열(제2도)을 통하여 전력과 신호가 이동된다. VSS전위는 약 0볼트정도, VCC전위는 약 5볼트 정도, 그리고 기질의 전위 Vbb는 약 3볼트 정도이다. 비소멸성 부동케이스 소자(14)와 정지형 RAM 세편(12)은 동적 불균형 또는 용량적 불균형한 상태로 결합되어 조작자의 의도에 따라 소멸성 정지형 RAM 세편(12)의 전류기억 내용을 비소멸성 소자(14)에 저장한다. 또한 용량 결합장치를 구성하여 적절한 회로소자의 작동에 따라 필요로 하는 소멸성 정지형 RAM 세편소자(12)가 비소멸성 부동 게이트 소자(14)의 내용을 읽을 수 있게 한다.In Fig. 5, the stationary RAM fragment 12 and the constant velocity call arrangement follow the conventional display method. The RAM segment 12 is written to three segments which sense or change the current state according to the conventional method by appropriately addressing and can be read from the segment. It is also possible to use a suitable RAM array connection and chip connection, such as storage line 100, V SS potential line 102, V CC potential line 104, Y data line 106 and complementary Y data line 108. I can record and read. These lines, shown above, are metal wires that transmit power and signals through an array (figure 2) connected to each of the three segments marked with a “x” in the path. The V SS potential is about 0 volts, the V CC potential is about 5 volts, and the substrate potential V bb is about 3 volts. The non-destructive floating case element 14 and the stationary RAM fragment 12 are combined in a dynamic imbalance or a capacitive imbalance so that the current memory contents of the destructive stationary RAM fragment 12 are non-destructive element 14 according to an operator's intention. Store in In addition, the capacitive coupling device is configured so that the destructive stationary RAM fragment element 12 required by the operation of the appropriate circuit element can read the contents of the non-destructive floating gate element 14.
정지형 RAM 세편(12)과 비소멸성 소자(14)의 기억내용은 보통 특수한 복제요구의 경우를 제외하고는 서로 독립적으로 동작한다. 특히 RAM 세편(10)의 전류기억 내용은 RAM 세편(12)이 세편 번지지정 및 기록장치에 의해 기록이 되는 때면 언제나 비소멸성 기억소자(14)에 저장되는 것이 아니라 오히려 특수한 "저장" 명령에 따라 용량복제회로의 작동으로 정지형 RAM 세편의 기억내용이 비소멸성 소자(14)에 저장될 뿐이다. 실제로 비소멸성 기억소자(14)는 계통(10)에 대하여 프로그램이 가능한 "잠재 ROM"으로서 나타난다.The contents of the stationary RAM fragment 12 and the non-destructive element 14 usually operate independently of one another except in the case of special copying requests. In particular, the current memory contents of the RAM segment 10 are not always stored in the non-volatile memory element 14 whenever the RAM segment 12 is written by the segment addressing and recording device, but rather according to a special "save" command. The operation of the capacitive replication circuit only stores the contents of the three pieces of the stationary RAM in the non-destructive element 14. Indeed, the non-volatile memory element 14 appears as a "potential ROM" programmable to the system 10.
제5도에 예시한 바와 같이 장치(10)는 종래의 형식인 6-트랜지스터 정지형 RAM 세편(12)과 전류교체가 가능한 비소멸성 부동게이트 기억소자(14)로 구성된다. 부동 게이트 기억소자(14)는 본 발명에서도 인용을 하고 있는 특허출원중인 "부동케이트 기억세편이 결합된 기질"에서 상술되고 있는 형식의 것이다.As illustrated in FIG. 5, the device 10 is composed of a conventional 6-transistor stationary RAM piece 12 and a non-destructible floating gate memory element 14 capable of current replacement. The floating gate memory element 14 is of the type described in the patent application " substrate incorporating a floating gate memory fragment " which is also cited in the present invention.
본 발명에 의한 장치에서 비소멸성 기억세편 요소중 중요한 것으로는 부동게이트에 인접한 기질 표면에 있으며 기질에 대하여 반대의 전도도를 가지는 기질내에 위치한 전기절연성 바이어스 전극이다. 바이어스 전극은 산화물의 의해 격리되어진 소멸/ 저장 전극 아랫부분에 위치하므로서 부동게이트와 소멸/저장 전극 밑에 있게 된다. 바이어스 전극은 기질과는 반대되는 전도도를 가지므로 역바이어스 전위의 영향하에서 pn 접합작용에 의해 기질과는 전기절연이 되며 바이어스 전극을 절연시키는 장치를 장치중에 구성해 주어야 한다. 바이어스 전극의 기본기능은 부동게이트로 전자를 주입하는 도중(예 : 쓰기사이클도중)과 부동게이트부터 전자를 방출하는 도중(예 : 지우기 사이클)에 용량성 작용으로 부동 게이트를 알맞게 바이어스하는 것이다.An important non-destructive memory fragment element in the device according to the invention is an electrically insulating bias electrode located on the substrate surface adjacent to the floating gate and located within the substrate having opposite conductivity to the substrate. The bias electrode is located underneath the floating gate and the storage / storage electrode, which is located below the disappearance / storage electrode, which is isolated by the oxide. Since the bias electrode has a conductivity opposite to that of the substrate, it is electrically insulated from the substrate by the pn junction action under the influence of the reverse bias potential, and a device for insulating the bias electrode should be constructed in the apparatus. The basic function of the bias electrode is to capacitively bias the floating gate during capacitive injection (e.g. during write cycles) and during discharge from the floating gate (e.g. erase cycles).
바이어스 전극전위는 스위칭회로 소자 또는 장치로 제어되는데, 그 예로서 트랜지스터가 작동되면 미리 설정된 기준전압원에 바이어스 전극을 연결하는 장치의 기질중에 있는 트랜지스터로 제어를 하는 것이다.The bias electrode potential is controlled by a switching circuit element or device. For example, when the transistor is operated, it is controlled by a transistor in the substrate of the device that connects the bias electrode to a predetermined reference voltage source.
스위칭소자(즉 스위칭 트랜지스터 같은 것)가 꺼지면 부동게이트 밑에 있는 프로그래밍 전극에 대해 바이어스 전극은 충분히 '+'가 되므로 프로그래밍 전극으로부터 부동게이트쪽으로 터널링 작용으로 전자이동이 일어나며, 위에 비교적 큰 '-'가 되면 부동게이트의 전위를 변화시키게 된다. 전자이동에 의해 부동게이트의 전위가 (-)로 변하는 것은 MOS 트랜지스터 같은 적당한 감지장치로서 감지가 된다. 마찬가지로 소멸/저장 전극을 부동게이트와 최소한 일부분 중첩시키고 절연해서 소멸/저장 전극이 미리 설정된 (+) 전위까지 변할때 부동게이트로부터 소멸/저장 전극쪽으로 전자이동이 일어나게 된다. 이와 같이 부동게이트에 비교적 큰(+) 전압을 부여하므로서 이 전압을 감지트랜지스터 같은 적절한 장치로 감지할 수 있다.When the switching device (ie, switching transistor) is turned off, the bias electrode is sufficiently '+' for the programming electrode under the floating gate, so that the electrons move by tunneling from the programming electrode toward the floating gate. The potential of the floating gate is changed. The potential shift of the floating gate to negative by electron transfer is sensed by a suitable sensing device such as a MOS transistor. Similarly, at least a portion of the vane / storage electrode overlaps and insulates the floating gate so that electron transfer occurs from the floating gate to the vane / storage electrode when the vane / storage electrode changes to a predetermined positive potential. By applying a relatively large (+) voltage to the floating gate in this way, it can be detected by a suitable device such as a sense transistor.
기억장치의 자동조절식 보상회로의 특징은 동시 부동 게이트와 바이어스 전극 및 기질아래에 있는 영역에서 물리적으로 형성되기 때문에 전자가 프로그램 게이트로부터 부동 게이트로 이동할때 쓰기 조작 도중 부동게이트 속으로 전류펄스를 형성하게 된다. 이러한 회로 특성이 있으므로 부동게이트와 프로그래밍 게이트의 돌기물 사이에 있는 터널산화물을 통해 스트레스가 극소화된다.The feature of the self-regulating compensation circuitry of the memory is that it is physically formed in the area under the simultaneous floating gate, bias electrode and substrate, thus forming a current pulse into the floating gate during the write operation as electrons move from the program gate to the floating gate. Done. This circuit characteristic minimizes stress through tunnel oxide between the protrusions of the floating and programming gates.
그러나 상당한 작동사이클의 경과되면 산화물내에 들어있는 전하로 인하여 부동게이트에 대해 쓰기 조작을 하는데 큰 스트레스가 필요로 하게 된다. 이러한 회로는 필요에 따라 추가로 스트레스를 주게 되므로 해서 자동적으로 이 조건에 대해 조절작용이 있게 된다. 부동 게이트에 대하여 최초 스트레스를 주고 본 발명에 의한 장치의 소요 사이클수를 연장시킴에 있어서 주요 요소인 충전된 전하를 보상하기 위한 여분의 스트레스를 같이 주어야 한다. 더욱이 이러한 특징을 바이어스 전극의 반도체 전기특성과 기질의 반도체 표면 속으로 구성하므로서 극히 밀집된 양상으로 보완을 시켜주고 있다.However, after a considerable operating cycle, the charges in the oxides require a great deal of stress to write to the floating gate. These circuits are stressed as needed, so they automatically adjust to this condition. The initial stress on the floating gate and extra stress to compensate for the charged charge, which is a major factor in extending the required cycles of the device according to the present invention, must be given. Moreover, this feature is complemented by extremely dense aspects by constructing the semiconductor electrical characteristics of the bias electrode and the semiconductor surface of the substrate.
이러한 점에 있어서 전기적으로 절연된 상태에서 바이어스 전극은 부동 게이트 전위의 함수로서의 부동게이트에 대하여 소멸/저장 전극의 큰 전위부분을 용량결합시키는 가변적인 용량결합 장치로서의 기능을 한다. 이러한 관계로 부동게이트에 대한 소멸/ 저장 전극 전위의 용량성 결합은 부동게이트와 프로그래밍 전극 사이에 전위를 충분히 높여주므로 프로그래임 전극으로부터 부동게이트로 전자를 이동시키도록 한다.In this regard, in the electrically isolated state, the bias electrode functions as a variable capacitive coupling device that capacitively couples the large potential portion of the quenching / storing electrode with respect to the floating gate as a function of the floating gate potential. In this relationship, the capacitive coupling of the disappearance / storage electrode potential to the floating gate raises the potential sufficiently between the floating gate and the programming electrode, thereby moving electrons from the program electrode to the floating gate.
하지만 용량성 결합장치의 용량이 가변적이므로 부동게이트의 전위가 감소함에 따라 부동게이트에 결합된 소멸/저장 전극 전위 부분이 감소되고, 특히 바이어스 전극 전위와 부동게이트 전위 사이의 차이가 증가함에 따라 전위가 감소하게 된다. 따라서 프로그래밍 전극으로부터 부동게이트로 전하이동이 되면 용량결합이 감소되고, 따라서 부동게이트로의 전하 전달이 감소하게 된다.However, since the capacitance of the capacitive coupling device is variable, the disappearance / storage electrode potential portion coupled to the floating gate decreases as the potential of the floating gate decreases, and in particular, as the difference between the bias electrode potential and the floating gate potential increases. Will decrease. Therefore, the charge transfer from the programming electrode to the floating gate reduces the capacitive coupling, thus reducing the charge transfer to the floating gate.
도면에 예시한 바와 같이 장치의 세편 구조는 단결정질 P형 실리콘 웨이퍼 기질(11)위에 구성되어 있는데 장치(10)에 있어서 이 기질(11)은 1㎤당 약 1×1014-1×1016개의 원자수의 범위의 수용(受容) 도요핑 수준이다. 전기적으로 절연된 플리실리콘 부동게이트(2)를 기질에 인접하여 구성되는데, 이때 기질(11)내의 바이어스 전극(7)에 용량결합시킨다. 기질(11)과는 반대되는 전도도형식을 취한 기질(10)내에 바이어스 전극(7)을 형성하여 장치(10) 중에서 공여(供與)불순물 수준이 약 1×1017원자/㎤가 되게 한다.As illustrated in the figure, the three-piece structure of the device is constructed on a single crystalline P-type silicon wafer substrate 11, in which the substrate 11 is about 1 × 10 14 -1 × 10 16 per cm 3. Acceptable doping levels in the range of two atoms. An electrically insulated polysilicon floating gate 2 is constructed adjacent to the substrate, which is capacitively coupled to the bias electrode 7 in the substrate 11. A bias electrode 7 is formed in the substrate 10 taking the opposite conductivity form to the substrate 11 such that the level of donor impurities in the device 10 is about 1 × 10 17 atoms / cm 3.
종래의 구성방법에 따라 확산이나 이온주입법등을 사용하여 바이어스 전극(7)을 형성하며, 이때 형성되는 두께는 주입밀도 1×1012-1×1015원자/㎠의 공여불순물의 이온주입으로 약 1마이크론 정도되게 한다.According to the conventional construction method, the bias electrode 7 is formed by diffusion or ion implantation, etc., and the thickness formed at this time is about 1 × 10 12 -1 × 10 15 atoms / cm 2 by ion implantation of donor impurities. Make it about 1 micron.
소멸부분에 대한 전극의 가변 커패서턴스를 전극과 기질 사이의 전위에 대한 함수로 나타낼 수 있으며 〔Bayle 및 Smith(1070), "전하결합식 반도체장치", BellSystems Technical Journal, 제49권, pp 587-593참조〕, 본 발명에서는 바이어스 전극(7)에 대한 부동게이트(2)의 가변 커패시턴스(cc2)를 다음과 같이 나타낼 수 있다.The variable capacitance of the electrode relative to the extinction can be expressed as a function of the potential between the electrode and the substrate [Bayle and Smith (1070), "Charge Coupled Semiconductor Device", BellSystems Technical Journal, Vol. 49, pp 587 In the present invention, the variable capacitance cc2 of the floating gate 2 with respect to the bias electrode 7 can be expressed as follows.
위의 식에서 Co는 다음 식으로 주어지는 부동게이트(2)의 인접표면으로 형성되는 커패시터의 1㎠당 최대 커패시턴스 값이다.In the above equation, Co is the maximum capacitance value per 1 cm 2 of the capacitor formed by the adjacent surface of the floating gate (2) given by the following equation.
위의 식에서In the above expression
ε: 부동게이트(2) 와바이어스 전극(7) 사이에 있는 SiO2부분(5)의 유전상수.ε: Dielectric constant of the SiO 2 portion 5 between the floating gate 2 and the bias electrode 7.
Χ : 부동게이트(2)와 바이어스 전극(7) 사이에 있는 유전체 부분(5)의 두께.Χ: thickness of the dielectric portion 5 between the floating gate 2 and the bias electrode 7.
q : 전자하전.q: electronic charge.
Ks : 실리콘의 상대적인 유전상수.Ks is the relative dielectric constant of silicon.
Kd : 바이어스 전극(7)과 부동게이트(2)를 분리시키는 부분(5)의 상대적인 유전상수.Kd is the relative dielectric constant of the portion 5 separating the bias electrode 7 and the floating gate 2.
N : 바이어스 전극(7)의 도우밍밀도.N: Doming density of the bias electrode 7.
Δ: 바이어스 전극(7)의 전위(N+)-부동게이트(2)의 전위(VFG), 단, 이때 ΔV는 0보다 큰 값임.Δ Is the potential of the bias electrode 7 The potential V FG of the N +)-floating gate 2, provided that ΔV is greater than zero.
VFB: 플랫 밴드(flat band)전압.V FB : Flat band voltage.
따라서 CC2는 도우핑밀도(N)가 극히 높을때는 CO(상수)와 거의 동일한 값으로 되며, 도우핑 밀도(N)가 극히 낮을 때는 0에 가까이 변하게 되는데, 이때 기타 변수는 일정하다. 따라서 커패시턴스(CC2)는 부동게이트(2)가 전자를 받이(-)로 떨어짐에 따라 감소하게 된다. 그러나 ΔV가 0 이하가 되면 커패시턴스(CC2)는 비교적 일정한 최대치 Co에 있게 된다.Therefore, CC2 becomes almost the same value as CO (constant) when the doping density (N) is extremely high, and changes to near zero when the doping density (N) is extremely low, with other variables being constant. Therefore, the capacitance CC2 is reduced as the floating gate 2 falls to the electron (-). However, when ΔV becomes less than or equal to 0, the capacitance CC2 is at a relatively constant maximum Co.
가변 커패시턴스(CC2)는 바이어스 전극(7)에 부동게이트(2)가 전압연결되는 것을 제어하게 되고 이로인하여 터널링 전류를 흐르게 하는 프로그래밍 전극과 이동게이트 사이의 전위차는 바이어스 전극의 도우핑 밀도(N)를 제어함으로서 효과적으로 조절된다.The variable capacitance CC2 controls the voltage connection of the floating gate 2 to the bias electrode 7, whereby the potential difference between the programming electrode and the moving gate through which the tunneling current flows is the doping density N of the bias electrode. By controlling it is effectively adjusted.
예시되어 있는 등속호출기억 세편(12)은 종래의 MOS RAM식으로서 정지형의 6-트랜지스터 플립-플롭 기억소자를 형성하기 위해 결합시킨 두개의 교차 결합된 정지형 인버어터(inverter) 회로로 구성되어 있다. 이러한 관계로 RAM 기억소자(12)는 각각의 데이터 절합점(29,30)을 통하여 감소 풀업(pull up) 트랜지스터(31,32)에 각각 연결되는 교차 결합 플립-플론 트랜지스터(27,28)로 구성된다.The illustrated constant speed recall memory piece 12 consists of two cross coupled stationary inverter circuits combined to form a stationary 6-transistor flip-flop memory device as a conventional MOS RAM type. In this relationship, the RAM memory 12 is connected to the cross-coupled flip-flon transistors 27 and 28 connected to the reduction pull-up
플립-플롭 트랜지스터(27,28)는 기저 단자(24)에 연결되는 반면 감소 풀업 트랜지스터(31,32)는 RAM출력 단자(cc)에 연결된다.The flip-flop transistors 27 and 28 are connected to the
배열("행(行)"또는 "단어") "X"선택 트랜지스터 (33,34)도 마찬가지로 장치 (10)가 일부를 형성하는 전체 기억배열중에 배열을 선택할 목적으로 데이터 절합점(29,30)에 연결된다. 각 세편의 배열중에 있는 세편(12)의 선택은 X번지지정 트랜지스터(33,34)중 하나와 Y〔"열(列)"〕번지지정 선중의 하나를 연결하는 게이트에cc의 전위를 가하므로서 가증한데, 종래의 RAM조작 및 설계관례에 따라 기억배열 중의 "비트(bit)"선과 Y 및에 번지지정된 세편(12)의 플립-플롭 절합점을 연결하고 X번지지정 트랜지스터를 작동시키도록 보충데이터 출력절합점(35,36)에 Y 번지지정선을 연결한다.Array ("row" or "word") "X"
번지가 지정된 세편(12)의 읽기는 값이 큰 저항을 통하여, 전위(cc)측에 "비트"선을 연결하여 둠으로 가능하게 된다. 플립-플롭의 상태에 따라〔트랜지스터(27)이나 (28)은 ON에 있게 되고 다른 것은 OFF가 될때〕전류는 "비트"선의 한곳 또는 다른 곳으로 흐르게 되며 읽기는 이 미분전류를 감지함으로서 가능해진다. 세편(12)에의 기록은 세편(12)을 번지지정하고 한개의 "비트"선을 전위(cc)에 두고 다른 "비트"선을 기질의 전위(ss)에 두므로서 종래의 방식으로 할 수 있게 된다.The reading of the three pieces 12 having a designated address is performed through a large value resistor, It is possible to connect the "bit" line to the cc) side. Depending on the state of the flip-flop (when transistors 27 or 28 are on and others are off), current flows to one or the other of the "bit" lines and reading is possible by sensing this differential current. . Writing to three pieces 12 specifies that three pieces 12 are spread and one "bit" line cc) and another "beat" line to the substrate potential ( ss), the conventional method is possible.
세편(12)는 "단어" "X" 트랜지스터(33,34)를 통하여 Y절합점(35)와절합점(36)에 각각 나타나는 데이터 및 콜플리먼트 데이터와 함께 호출이 된다. 종래의 RAM읽기/ 쓰기 조작은 데이터 절합점(35,36)을 통해 실시되고 있는 것이다. 전력(cc)이 계속적으로 세편(12)의 단자(26)에 공급되는 한 절합점(29,30)에서 나타나는 콤플리먼트 상태를 가진 트랜지스터(27,28,31,32)에 의해 교차 결합된 정지형 플립-플롭이 형성된다.Segment 12 is connected to
정지형 RAM세편(12)은 공지의 반도체 가공법과 사진평판법으로 만들 수 있다. 본 발명에 의한 장치(10)중에 특정한 정지형 RAM이 나와 있는데, 여기서 알 수 있는 것은 다른 적당한 사용할 수 있다는 점이다. 예를 들자면 장치(10)에 있어서 감쇠장치중에 트랜지스터(31,32)가 예시되어 있으나 기타 장치에 있어서는 이들 트랜지스터는 적당한 저항으로 대체할 수 있다.The stationary RAM pieces 12 can be made by known semiconductor processing methods and photolithography. Certain stationary RAMs are shown in the device 10 according to the present invention, where it can be appreciated that other suitable uses are possible. For example, in the device 10,
앞서 나온 바와 같이 RAM 세편은 비소멸성 기억소자(14)와 접속된다. 도면에 예시된 비소멸성 세편소자(14)는 부동 게이트(2), 전자를 부동게이트(2)로 전달하는 장치 및 부동 게이트로부터 전자를 제거시키는 장치로 되어 있다. 더욱이 세편소자(14)는 자동자체 조정회로를 가지고 있어서 비소멸성 소자(14)중에서의 쓰기사이클 회수를 향상시킨다. 실제 조작에 있어서 부동게이트에 있는 비교적 (-)전위를 가진 기억 상태를 부여하기 위해 부동게이트로 전달되는 전자와 비교적 (+)전위를 가진 기억상태를 부여하기 위해 부동게이트로부터 나오는 전자는 비소멸성 축적장치(14)에 대해 기억축적을 하는 기초를 형성한다.As described above, the RAM fragments are connected to the non-volatile memory device 14. The non-destructive fragment element 14 illustrated in the figure is composed of a floating gate 2, a device for transferring electrons to the floating gate 2, and a device for removing electrons from the floating gate. Furthermore, the fragment element 14 has an autonomous adjustment circuit to improve the number of write cycles in the non-destructive element 14. In practical operation, electrons transferred to the floating gate to impart a relatively negative potential storage state at the floating gate and electrons exiting the floating gate to impart a relatively positive potential storage state are non-destructive. A foundation for storing storage of the device 14 is formed.
부동 게이트로부터 전하를 전달 또는 제거하자면 전자터널링을 이용하는데, 이렇게 함으로서 사실상 고전압 프로그래밍 공급원으로부터 하등의 DC 전류가 송출되지 않는다. 고전압 공급원에 대해 소량의 전류가 있게 되면 이 전압에서 온 칩(on Chip) 상태가 발생되며 이는 이 분야에서 중요한 진전이다.Electronic tunneling is used to transfer or remove charges from the floating gate, which virtually eliminates any DC current from the high voltage programming source. The presence of a small amount of current for a high voltage source results in an on chip state at this voltage, which is an important advance in this field.
비소명성 소자에 있는 예리한 돌리물이 터널링 전류를 조장하게 되므로 비교적 두꺼운 산화물을 사용하여 세편의 터널링 요소를 분리시킬 수 있고 또한 적정한 전압에서 부동 게이트로 출입하는 상당량의 터널링 전류를 송출할 수 있게 된다.The sharp dolly in the non-obscurable device encourages tunneling currents, allowing the use of relatively thick oxides to separate the three tunneling elements and to deliver a significant amount of tunneling current entering and exiting the floating gate at a suitable voltage.
돌기물의 다른 특성으로는 주로 단일방향으로 터널전류를 전도시키고 역방향의 전기장에 대해서는 대칭적인 양방향성 전류이동 특성을 나타내지 않는다는 점이다. 이러한 결과는 비소멸성소자(14)가 읽기 조작 또는 인접한 세편의 조작시에 나오는 불필요한 조기 전자 전하 방출로 인하여 기억상태에 대해 비교적 영향을 받지 않기 때문이다. 비소멸성 기억소자의 성능은 기질(이것은 기질내의 형상에 의해 크게 제어되는 정지형 RAM 세편을 가진 것임) 위에 위치한 폴리실리콘 소자 사이에 나타나는 터널링 특성에 따라 제어 되는 것이므로 정지형 RAM과 비소명성 소자를 각각 독립적으로 적정화시킬 수 있다. 따라서 정지형 RAM 세편과 비소멸성 소자를 합성시킬 때는 여러가지 다른 방법도 쉽게 사용되어질 수 있다.Another characteristic of the projection is that it mainly conducts tunnel current in a single direction and does not exhibit symmetric bidirectional current movement for the reverse electric field. This result is because the non-destructive element 14 is relatively unaffected by the memory state due to unnecessary early electron charge emission from the read operation or the operation of adjacent three pieces. The performance of non-destructive memory devices is controlled by the tunneling characteristics appearing between the polysilicon devices located above the substrate (which has static RAM fragments largely controlled by the shape of the substrate), so that the static RAM and non-non-volatile devices are independently controlled. Can be optimized. Therefore, many other methods can be easily used to synthesize static RAM fragments and non-volatile devices.
용량결함을 시킴에 있어서 RAM 세편(12)에 있는 절합점(29)중의 하나를 C1의 용량을 가지는 커패시턴스 회로 소자(23)와 트랜지스터(8)을 통해 비소멸성 기억소자(14)와 용량 결합된다. 콤플리먼트데이터 절합점(30)도 C2의 용량을 가진 용량회로소자(17)에 트랜지스터(20)를 결합하여 비소멸성소자(14)에 용량결합시킨다.Capacitive coupling causes one of the junctions 29 in the RAM segment 12 to be capacitively coupled to the non-volatile memory 14 via a capacitance circuit element 23 and a transistor 8 having a capacitance of C 1 . do.
여러가지 다른 회로결바소자에 대해서는 상술하겠지만 여기서 중요한 것은 정지형 RAM 세편(12)을 비소멸성 소자(14)에 용량 결합시킬 뿐이라는 점이다. 비소멸성 소자(14)와의 접합으로 플립-플롭 데이터 절합점(29 또는 30)에 하등의 DC 보상전류가 흐르지 않으므로 정지형 RAM 세편(12)는 정상상태에서 평형상태에 있게 된다. 이점이 종래의 방법보다 중요한 개선이 된 것으로 조작시간도 개선이 된다.Various other circuit-binding elements will be described above, but it is important to note that the static RAM fragment 12 is only capacitively coupled to the non-destructive element 14. Since no DC compensation current flows through the flip-flop
제1도에는 장치(10)의 전극과 부동게이트 구조가 예되어 있으며, 제2도는 비교적 적절한 크기를 가진 여러가지 트랜지스터와 커패스턴스 소자와 더불어 정지형 RAM 세편(12) 및 장치(10)중의 전류교체가 가능한 비소멸성 요소를 가지는 비소멸성소자(14)와 RAM 세편(12)에 대한 지형도를 간단히 나타낸 것이다.Figure 1 illustrates the electrode and floating gate structures of device 10, while Figure 2 illustrates the replacement of current in stationary RAM fragment 12 and device 10, along with a variety of transistors and capacitance elements of relatively suitable size. A topographic view of a non-destructive element 14 and a RAM segment 12 having a non-destructive element is shown.
제3도와 제4도는 제2도에서 선택한 소자의 단면도인데, 이것은 종래의 가공 및 배열방법에 따라 장치조립에 사용되는 추가적인 유전체 및 금속용착만을 사용하여 소위 "소오드-드레인 도우핑(source-drain doping)"법이라 불리어지는 장치조립법에 따른 것이다. 비소멸성 소자(14)의 구조와 조작은 현재 출원중인 특허(제(344,354호)의 내용에 따라 정지형 RAM 세편(12)에 대한 접속을 형성하는 몇가지 부가적인 요소로 된다. 장치(10)에 있는 비소멸성 세편(14)은 조립시에 각종 기질요소 및 격리용 유전체와 더불어 세가지 폴리실리콘막(50,52,54)을 활용한 것이다. 비소멸성 세편(14)을 포함하는 장치(10)이 n채널 MOS 법으로 구성되어져 있지만 기타 다른 구조 및 설계 역시 사용가능하다.3 and 4 are cross-sectional views of the device selected in FIG. 2, which is a so-called "source-drain doping" using only additional dielectric and metal deposition used for device assembly in accordance with conventional processing and alignment methods. doping) is a device assembly method called. The structure and operation of the non-destructive element 14 are several additional elements that form a connection to the stationary RAM fragment 12 in accordance with the contents of the currently pending patent (No. 344,354). The non-destructive fragment 14 utilizes three polysilicon films 50, 52, and 54 together with various substrate elements and isolation dielectrics during assembly, where the device 10 comprising the non-destructive fragment 14 is n. It is composed of channel MOS method, but other structures and designs are also available.
비소멸성 소자 구조(제2도-제4도)는 P형 실리콘 기질(11) 위에 구성되어 있는데, 이 기질중에는 기질 (11)과는 반대되는 전도도를 가진 바이어스 전극(7)이 포함되어 있다. 확산법이나 이온주입법과 같은 종래의 방법으로 바이어스 전극을 도입한다. 종래의 방법에 따라 약 12000Å 정도의 두께를 가지도록 성장시 킨열산화물(4)을 기질(11)위에 구성하여 세편을 격리시킨다. 그 다음 이 열산화물이 부동게이트 즉 비소멸성자 전극 부분을 부식시키고 다시 얇은 산화막(5,6)을 재산화시켜 다음에 있을 세 침전층과 기질을 유전 절연시키는데, 다음의 세 침전층은 통상의 사진평판법에 의해 폴리 실리콘층이 부식되어지고 산화되어져 프로그래밍 전극(1), 부동게이트(2), 소멸/저장 전극(3) 및 기타 회로 소자와 연결도선으로 이뤄지게 된다. 폴리실리콘막과 기질을 격리시키는 열산화물(5,6)은 종래의 방법으로 약 1000Å 정도의 두께가 되게 성장시킨 것이다. 결합 트랜지스터(8) 같은 여러가지 트랜지스터의 콘트롤 게이트(control gate)아래에 있는 산화물의 두께와 기질 도우핑의 값을 적절히 선정하므로 종래의 방법에 따라 원하는 한계전압이 되게 하고 트랜지스터(8) 같은 트랜지스터의 게이트를 세편구조와 동일하게 폴리실리콘막으로 형성시킨다.The non-destructive element structure (FIGS. 2-4) is constructed on a P-type silicon substrate 11, which includes a bias electrode 7 having a conductivity opposite to that of the substrate 11. The bias electrode is introduced by a conventional method such as a diffusion method or an ion implantation method. According to the conventional method, when grown to have a thickness of about 12000 kPa, a heat-insulating oxide 4 is formed on the substrate 11 to isolate the fragments. The thermal oxide then corrodes the floating gate, or non-destructive electrode portion, and reoxidizes the thin oxide films 5 and 6 to dielectrically insulate the next three deposit layers and the substrate, the next three deposit layers being conventional By photolithography, the polysilicon layer is corroded and oxidized to form connecting leads with programming electrodes 1, floating gates 2, evanescent / storage electrodes 3, and other circuit elements. The thermal oxides 5 and 6 which isolate the polysilicon film and the substrate are grown to a thickness of about 1000 kPa by a conventional method. The oxide thickness under the control gate of various transistors such as the coupling transistor 8 and the value of the substrate doping are appropriately selected so that the desired threshold voltage is obtained according to the conventional method and the gate of the transistor such as the transistor 8 is controlled. Is formed of a polysilicon film in the same manner as the three-piece structure.
1차 폴리실리콘막의 산화온도를 1000℃로 하고 2차 폴리실리콘막에 대해서도 마찬가지로 실시하여 제3도와 제4도에 있는 톱니날로 나타낸 것처럼 폴리실리콘막의 상부표면에 돌기(56)를 형성시킨다.The oxidation temperature of the primary polysilicon film is set to 1000 ° C., and the secondary polysilicon film is similarly applied to form projections 56 on the upper surface of the polysilicon film as shown by the saw blades shown in FIGS. 3 and 4.
이러한 조건하에서 형성된 돌기는 면적밀도가 약 5×109/㎠로서 이것은 평균 바닥폭이 456Å이고 평균 높이가 762A이다.The projections formed under these conditions have an area density of about 5x10 9 / cm 2, which has an average bottom width of 456 mm 3 and an average height of 762 A.
돌기가 있으면 중첩 내지 인접된 폴리실리콘막 사이에 비교적 저전압이 가해질 때라도 극히 높은 전기장이 형성된다. 돌기가 비교적 (-)쪽으로 바이어스 되어지면 비교적 저전압하에서도(예로서 25볼트이하)비교적 두꺼운 산화물(42,43)(이것들은 두께가 800-1000Å임) 속으로 전자를 충분히 분사할 수 있게 전기장이 형성된다. 폴리실리콘막의 한곳의 인접표면에만 돌기가 있으며 이들 돌기가 상대적으로 '+'로 바이어스되어질 경우 전자의 터널링이 평평한 표면에서는 되지 않기 때문에 다이오우드(diode) 같은 효과를 나타내게 된다. 돌기는 조건에 따라 생성정도가 다르며 위에 나온 특정된 예에 한한 것은 아니다.If there is a projection, an extremely high electric field is formed even when a relatively low voltage is applied between overlapping and adjacent polysilicon films. When the projections are biased towards the negative side, the electric field is sufficiently capable of injecting electrons into relatively thick oxides (42,43) (they are 800-1000 kW), even at relatively low voltages (eg 25 volts or less). Is formed. Only one adjacent surface of the polysilicon film has protrusions, and when these protrusions are relatively biased to '+', tunneling of the electrons does not occur on the flat surface, thus exhibiting a diode-like effect. Projections vary in degree depending on conditions and are not limited to the specific examples above.
장치(10)의 부동 게이트와 전극을 형성하는 폴리실리콘의 여러가 지막(50, 52, 54)을 상호간에 SiO2유전체로 절연시킨다.The various layers of polysilicon forming the floating gate and electrodes of the device 10 are insulated from each other with a SiO 2 dielectric.
제2도-제4도에 예시한 바와 같이 부동 게이트(2)와 프로그래밍전극(1) 사이에 있는 중첩부분(18, 43)은 부동 게이트에 비교적 충분한 (+)전압이 존재할 때 절연산화물을 통하여 프로그래밍 전극으로 부터 부동 게이트로 전자가 통과하는 부분이다. 소멸/저장 게이트(3)와 보통 게이트(2) 사이에 있는 중첩부분(25)은 게이트(3)에 비교적 충분한(+) 전압이 존재할 때 격리산화물(42)을 통하여 부동 게이트로 부터 전자가 통과하는 부분이다.As illustrated in FIGS. 2 through 4, the overlapping
게이트(3)는 부분(7)과 중첩되어, 소멸/저장 게이트(3)와 바이어스 전극(7)의 전압차와 바이어스 전극의 도우핑 밀도(N)와 절연부분(6)의 두께 및 중첩면적에 의해 결정된 CC3의 용량을 가진 결합커패시터(21)를 형성한다. 부동게이트(2)도 바이어스전극(7)과 중첩되어 절연부분(5)의 중첩면적과 두께, 바이어스전극(7)에 대한 이동게이트(2)의 전압차 및 도우핑밀도(N)에 의해 결정되는 용량(CC2)을 가진 결합 커패시터(22)를 형성한다. 부분(9)은 도우핑이 많이된 기준 부분인데 가공 트랜지스터의 소오스 드레인 영역을 형성하는 가공 단계에서 대개 형성된다. CE의 용량을 가지는 케패시턴스소자(25), Csub의 용량을 가지는 커패시턴스 소자(19) 및 CP의 용량을 가지는 커패시턴스 소자(18)를 도면에 예시된 바와 같이 구성하며 이 장치(10)의 구조적인 요소에서 오는 각종 특성을 나타내게 한다. 이러한 관계로 전체용량(C1)을 가지는 분활커패시터(23)는 1차 폴리실리콘막과 3차 폴시실리콘막 사이에서 형성된다.The gate 3 overlaps the portion 7 so that the voltage difference between the extinction / storage gate 3 and the bias electrode 7, the doping density N of the bias electrode, and the thickness and overlapping area of the insulating portion 6. To form a
동작주기동안(전위 VCC를 가진 동력을 가함) 트랜지스터(8)의 게이트의 용량과 더불어 이 커패시터는 절합점(29)을 RAM 세편(12)의 절합점(30) 보다 다소 이완되게 한다. 단, 이때는 트랜지스터 (20)은 부전도상태에 있다. 용량(C2)을 가지는 커패시터(17)를 1차 폴리실리콘막과 기질부분사이 에형성시킨다. 용량(C2)의 전체커패시턴스와 트랜지스터(20)의 게이트커패시턴스는 용량(C1)의 전체 커패시턴스와 트랜지스터(8)의 게이트 커패시턴스가 동력인상도중 절합점(29)보다 절합점(30)이 다소 서서히 올라가도록 상당히 크게 고정시킨다. 용량(CP)를 가지는 커패시터(18)를 트랜지스터(20)의 폴리실리콘 부동 게이트와 1차 폴리실리콘막(50) 사이에 형성한다.In addition to the capacitance of the gate of transistor 8 during the operating cycle (powering with potential V CC ), this capacitor causes the junction point 29 to relax slightly more than the
이 커패시터는 1차 폴리실리콘막(50)의 프로그래밍 전극(1)으로 부터 부동 게이트(2)로 전자이동을 시킬 수 있는 구조를 부여한다. 프로그래밍 도중 커패시터(18)에 충분히 큰 전장이 발생되면 터널이 일어난다. 용량(CE)를 가지는 소멸 커패시터(25)를 3차폴리실리콘막(54)으로 된 소멸/저장 전극(3)과 부동 게이트(2) 사이에 형성시킨다.This capacitor imparts a structure capable of electron movement from the programming electrode 1 of the primary polysilicon film 50 to the floating gate 2. If a sufficiently large electric field is generated in the
이 커패시터(25)는 부동 게이트(2)로 부터 소멸/저장 전극(3)으로 전자를 이동시키는 구조를 부여한다 충분히 큰 전기장이 커패시터(25)에 발생되면 터널링이 일어난다. 커패시터(25)도 프로그래밍 도중부동게이트에 다소의 전위를 결합시킨다.This capacitor 25 imparts a structure for moving electrons from the floating gate 2 to the extinction / storage electrode 3. Tunneling occurs when a sufficiently large electric field is generated in the capacitor 25. Capacitor 25 also couples some potential to the floating gate during programming.
용량(CC3)를 가진 커패시터(21)를 소멸/저장 전극(3)과 기질에 n주입형을 한 바이어스전극(7) 사이에 형성시킨다. 이 커패시터는 프랜지스터(8)가 OFF 될 때 커패시터(22)를 통하여 이동게이트(2)에 전위 결합을 제공한다. 용량(CC2)를 가진 커패시터(22)를 부동 게이트(2)와 바이어스 전극(7)의 기질에 n형 주입 부분 사이에 형성시킨다. 트랜지스터(8)가 부전도상태에 있게 되면 전위는 소멸/저장 전극(3)으로 부터 〔커패시터(21)를 통하여〕 바이어스전극(7)으로 결합이 된 후 다시 바이어스 전극(7)으로 부터 〔커패시턴스(22)를 통하여〕바이어스전극(7)으로 결합이 된 후 다시 바이어스 전극(7)으로 부터〔커패시턴스(22)를 통하여〕부동 게이트(2)로 결합된다. 만일 트랜지스터(8)가 전동상태에 있게 되어 전극(3)에 전압이 가해지면 바이어스 전극(7)은 기저전위에 있게되고 커패시턴스(22)는 부동 케이트의 전위를 낮게 유지 되게되어 큰 전기장이 커패시터(25)를 통해 발생된다. 용량(Csub)를 가지는 커패시터(19)는 불필요한 기생(寄生) p-n접합 커패시터인데 프로그래밍 도중 소멸/저장 전극(3)으로 부터 커패시터(22)와 커패시터(21)를 소멸하게 된다. 따라서 이커패시터를 최소로 만들어야 한다.A
트랜지스터(8)는 RAM 세편(12)의 상태를 감지하며 비소멸성소자(14)로 하여금 RAM 세편(12)의 기억 상태에 따라 "프로그램" 또는 "소멸"을 하도록 지시하므로서 RAM 세편의 기억상태를 복제할 수 있는 트랜지스터이다.The transistor 8 senses the state of the RAM fragments 12 and instructs the non-destructive element 14 to " program " or " disappear " in accordance with the storage state of the RAM fragments 12 and thereby It is a transistor that can be duplicated.
또한 트랜지스터(20)는 RAM 세편(12)에 비소멸성소자(14)의 상태를 연결시키는 트랜지스터이다. 이들 커패시턴스와 커패시터(21, 22, 17) 및 트랜지스터(8, 20)의 기능을 세편 조작시에 상호 관련을 가지도록 세심한 주의를 기울여 만든다.In addition, the
n채널의 실리콘게이트로 된 세층 폴리실리콘 조립법을 사용하여 마이크로콤퓨터에 사용할 수 있는 밀집형의 조작이 용이한 비소멸성 정지형 RAM 장치(10)를 만들 수 있다.A three-layer polysilicon assembling method of n-channel silicon gates can be used to create a dense, easy-to-operate, non-destructive stationary RAM device 10 for use in microcomputers.
기억장치의 배열을 동력 강하시 데이터 저장 능력을 가진 종래의 RAM으로서도 사용할 수 있는데 이는 즉 비소멸성 ROM과 함께 있는 소멸성 RAM으로 사용할 수 있다. 세편은 두가지의 각각 독립된 데이터비트를 저장할 수 있는데, 그 하나는 RAM 부분(12)에, 또 하나는 각 세편의 비소멸성 부분(14)에 저장한다.The arrangement of storage devices can also be used as conventional RAM with data storage capability at power down, i.e. as a destructive RAM with non-destructive ROM. The three pieces can store two separate data bits, one in the RAM portion 12 and one in each of the three non-destructive portions 14.
RAM 세편(12)은 ROM 세편(14)과는 가능한 독립된 것이며 비소멸성 저장은 종래의 모든 RAM "쓰기"사이클에서 나타나는 것처럼 반드시 그렇게 할 필요가 없다는 점이 중요하다. 그 대신에 "저장"명령이 기억배열에 하달 될 때문 비소멸성 축적이 일어난다. 장치(10)의 RAM 배열에 있어서 RAM 데이터 패턴을 각각에 상응하는 비소멸성 부동 게이트 소자에 배치할 수 있는 계통으로서 사용할 수 있다. 이러한 관계로 배열중의 각각 상응하는 비소멸성 소자 부분은 전류교체가 가능한 읽기전용기억기(ROM : read only memory)로서의 기능을 한다.It is important to note that the RAM segment 12 is as independent of the ROM segment 14 and that non-volatile storage does not necessarily have to do so, as seen in all conventional RAM "write" cycles. Instead, non-destructive accumulation occurs because the "save" command is put on the memory array. In the RAM arrangement of the device 10, it is possible to use the RAM data pattern as a system capable of placing each corresponding non-destructive floating gate element. In this relationship, each corresponding non-destructive element portion of the array functions as a read-only memory (ROM) that can be replaced with a current.
비소멸성 소자(14)를 표현상 간소화를 위해 ROM으로 나타내기로 한다. RAM세편(12)으로 복귀흘 위해 비소멸성 ROM 소자(14)에 데이터가 저장되기 때문에 전체동력강하 경우나 종래의 RAM이 그 데이터를 회복불가능할 정도로 상실하게 되는 경우 대비하여 이러한 데이터 축적 기능을 쓸모 있게 활용할수 있다.The non-destructive element 14 will be referred to as ROM for the sake of simplicity. Because data is stored in the non-destructive ROM element 14 for the return to the RAM segment 12, this data accumulation function is useful in case of a total power loss or when the conventional RAM loses the data irretrievably. Can be used.
더우기 장치(10)에서 RAM 부분(12)과 ROM 부분(14)은 상호간에 "투명"하기 때문에 RAM 부분은 ROM부분의 데이터 상태와는 무관하게 작용하게 된다. 이러한 특성이 있고 또한 동력인상시에 ROM부분의 참(眞) 데이상태를 RAM부분이 복제하기 때문에 마스크(mask)프로그램식 ROM 기억기에 저장되는 임의의 출발 프로그램을 계통의 동력이 복귀될 때 자동적으로 장치(10)의 기억배열의 RAM 배열부분에 들어가게 할 수 있다. ROM의 프로그램 또는 저장된 데이터는 시간에 제한받지 않고 보존되어 상응하는 RAM 세편으로 복귀시킨다.Moreover, since the RAM portion 12 and the ROM portion 14 are " transparent " mutually in the device 10, the RAM portion acts irrespective of the data state of the ROM portion. Because of this characteristic and the RAM part duplicates the true day state of the ROM part during power up, any starting program stored in the mask programmable ROM memory is automatically restored when the system power is restored. The RAM array portion of the storage array of the device 10 can be entered. The program or stored data in the ROM is preserved without time limitation and returned to the corresponding RAM fragment.
전위 Vcc에서의 동력을 RAM 세편(12)으로 공급을 계속하면서 장치(10)를 조작함에 있어서 정지형 RAM 부분(12)의 기억상태 내용을 ROM 부분(14)으로 복제하는데, 이때 온-칩 또는 오프-칩(off-chip)여하에 따라 적절한 제어회로(도면에 예시되지 않았음)를 이용하여 소멸/저장 전극(3)에 약 25볼트정도의 단일 "저장" 명령 펄스를 가함으로서 복제가 된다. 동력을 RAM 세편(12)으로 부터 제거하면 ROM(14)는 데이터를 무한정 유지하던지 사용시까지 그 데이타를 유지한다. 조작동력(VCC)을 다시 정지형 RAM(12)에 가하면 ROM 부분(14)의 데이터가자 동적으로 복제된다. 따라서 RAM(12)은 동력이 제거되거나, 한층더 정확하게 말해서 25볼트의 "저장" 명령펄스가 최후에 나타난 데이터 상태를 기억하게 된다.In operating the device 10 while continuing to supply the power at the potential V cc to the RAM segment 12, the contents of the storage state of the stationary RAM portion 12 are copied to the ROM portion 14, wherein the on-chip or Depending on the off-chip, it is reproduced by applying a single "store" command pulse of about 25 volts to the decay / storage electrode 3 using an appropriate control circuit (not illustrated). . When power is removed from the RAM segment 12, the ROM 14 retains the data indefinitely or until used. When the operating power V CC is applied to the stationary RAM 12 again, the data of the ROM portion 14 is automatically duplicated. Thus, the RAM 12 may be powered off, or more accurately, to store the data state in which the 25 volt "save" command pulse last appeared.
조작시에 쌍안정 RAM 세편(12)의 절합점(29)은 전위상태가 높은 상태나 또는 낮은 상태에 있게 되고, 이 때 절합점(30)은 반대의 전위상태를 가지게 된다. RAM 세편(12)을 비소멸성소자(14)에 결합시키는 용량결합 장치를 부착시켜 RAM 세편(12)의 기억상태를 감지하게 하므로서 부등 게이트(2)로 전자를 분사할 것인가 게이트(2)로 부터 전자를 제거할 것인지를 결정하도록 하여 RAM 세편(12)의 기억상태를 복제할 수 있다. 이러한 관계로 절합점(29)이 높으면 트랜지스터(8)는 전도성이 되고 트랜지스터(8)의 드레인(drain) 단자는 커패시터(21, 22)의 큰 역전판(n형)을 접지시킨다. 만일 약 25볼트의 "저장"펄스가 소멸/저장 전극(3)에 가해지면 전기장은 커패시터(25)에서 발생되어 부동 게이트(2)로 부터 전극(3)으로 전자를 충분히 통과시킬 수 있다. 이 부동 게이트(2)는 트랜지스터(20)의 게이트가 된다. 만일 전체 회로(10)가 동력강하 되고(모든 전압이 없어짐) 그 후 RAM 공급전압(Vcc)이 다시 약 5볼트정도까지 동력인상이 되면 비소멸성 소자(14)의 상태는 RAM 세편(12)에 복제된다.In operation, the junction point 29 of the bistable RAM fragment 12 is in a high state or a low state, and at this time, the
이렇게 되면 감소 부하 트랜지스터(31, 32)는 절합점(29, 30)을 각각풀업(pull up)하게 된다. 그러나 트랜지서터(20)는 전도성이고 (이것의 게이트는 +전하를 가질 때) 절합점(30)의 용량과 커패시터(17)의 용량(C2) 및 트랜지스터(20)의 게이트 용량은 절합점(29)의 용량 및 커패시터(23)의 용량(C1) 및 트랜지스터(8)의 게이트 용량보 다커지게 되기 때문에 절합점(29)이 1볼에 가깝게 되어 교차 결합된 증폭기가 절해점(29)을 높게 고정하고 절합점(30)을 낮게 고정할 때는 장치중의 절합점(29)보다 이완되게 한다.In this case, the reduced
하편, 절합점(29)이 최초부터 낮으면 트랜지스터(8)는 OFF가 되고(부전도성), 바이어스 전극(7)의 커패시터(21, 22)에 있는 큰 n형 역전판은 부동을 하게 된다. 만일 약 25볼트 정도의 "저장" 펄스를 소멸/저장 전극(3)에 가하면 커패시터(21)는 커패시터(22)를 통해 부동 게이트(2)에 전위를 결합시킨다.On the other hand, when the junction point 29 is low from the beginning, the transistor 8 is turned off (non-conductive), and the large n-type reverse plate in the
마찬가지로 25볼트의 "저장" 전압펄스는 커패시터(25)를 통하여 부동 게이트(2)에 결합이 된다. 순수한 효과로 나타나는 것은 커패시터(18)에서 프로그래밍 전극(1)에서 부터 부동 게이트(2) 속으로 전자를 이동시켜 부동 게이트를 (-)가 되게할 수 있는 충분한 전기장을 가지도록 하는 것이다. 부동 게이트가(-)가 되면 트랜지스터(20)는 OFF(부전도성)가 된다.Likewise a 25 volt "store" voltage pulse is coupled to the floating gate 2 via a capacitor 25. The net effect is to have a sufficient electric field in the
따라서 전회로는 동력강하가 되고 VCC공급전압은 상승된다. 트랜지스터(31, 32)는 절합점(29, 30)을 각각 풀업시킨다. 그러나 이 경우에 있어서 절합점(29)의 용량 및 커패시터(23)의 용량(C1)및 트랜지스터(8)의 게이트 용량은 절합점(30)의 커패시턴스 보다 커진다. 〔트랜지스터(20)는 OFF〕.Thus, the entire circuit is powered down and the V CC supply voltage is raised.
따라서 절합점(30)은 절합점(29)보다 다소커지고 이로인해서 이전의 저장 펄스 명령이 RAM 상태를 부동 게이트 소자(14)에 대해 복제하도록 하면 교차결합된 증폭기가 절합점(30)을 크게 또한 절합점(29)을 작게고정 시킨다.Thus, the
따라서 장치(10)의 조작에 있어서 RAM세편(12)이 어떤 기억상태〔절합점(29)을 크게, 절합점(30)을 작게, 또는 절합점(29)을 작게, 결합점(30)을 크게한 상태〕에 있게되면 ROM 부분(14)은 동력인상시의 RAM 세편(12)이 ROM부분(14)의 동일 상태를 직접 다시 복제하는 식으로 상태를복제 한다.Therefore, in the operation of the device 10, the RAM fragments 12 may store a certain memory state (the cutting point 29 is made larger, the
비소멸성 ROM 세편(14)으로 부터 RAM 세편(12)으로 복귀시키는 데이터에 대해서 전압공급 VCC이 다시 상승되면 여러가지 용량관계가 성립되어야만 한다. ROM 세편(14)으로 부터 RAM 세편(12)으로 트랜지스터(20)가 OFF된 회로조건하에서 데이터를 복귀할 경우 커패시터(23)의 용량(C1)와 트랜지스터(8)의 게이트 용량은 충분히 커서 절합점(29)은 항상 절합점(30)보다 훨씬 서서히 풀업되게하고 RAM 세편(12)의 교차결합된 증폭기가 절합점(29)을 작게(OFF) 또한 절합점(30)을 크게(ON) 할 수 있어야 한다.When the voltage supply V CC is raised again for the data returned from the non-destructive ROM fragment 14 to the RAM fragment 12, various capacity relationships must be established. When the data is returned from the ROM segment 14 to the RAM segment 12 under the circuit condition in which the
트랜지스터(20)가 ON에 있을 때 ROM 세편(14)으로 부터 RAM 세편(12)으로 가는 복귀 데이터에 대하여 커패시턴스(17)의 용량(C2) 및 트랜지스터(20)의 게이트 용량은 커패시터(23)의 용량(C1) 및 트랜지스터(8)의 게이트 용량 보다 RAM 세편(12)의 교차 결합된 증폭기가 절합점(30)을 작게, 그리고 절합점(29)을 크게 고정하기 위해 충분히 커야 한다.For the return data from ROM fragment 14 to RAM fragment 12 when
이들 장치(10)중의 커패시턴스에 대한 대표적인 값은 다음과 같다.Representative values for capacitance in these devices 10 are as follows.
절합점(29) : 약 0.10피코파라드(picoparad)Cutting point (29): about 0.10 picoparad
절합점(30)〔트랜지스터(20)은 ON 상태에서〕: 약 0.20피코파라드Cutting point 30 (
절합점(30)〔트랜지스터(20)은 OFF 상태에서〕: 약 0.05피코파라드Cutting point 30 (
출원중인 특허(제344, 354호)에서도 상술된 바와 같이 비소멸성 장치에서 사용 사이클수를 증가시킬 수 있는 비소멸성 장치에 자체제어 회로와 보상회로를 구성하여 주면 비소멸성 정지형 RAM 세편은 여러가지 장점을 가지게 된다.As described in the pending patent application (No. 344, 354), the self-control circuit and the compensation circuit can be configured in a non-destructive device that can increase the number of cycles of use in the non-destructive device. Have.
앞서 나온 바와 같이 이러한 기억장치를 다수가진 배열을 적절한 지원회로와 상호연결 장치를 구성하여 기질 칩에 형성하여 주어 비소멸성의 번지지정이 가능한 정지형 RAM 기억장치를 만들 수 있다. RAM 부분배열에 있는 데이터는 상응하는 ROM 부분배열에 대해 복제가 되고 RAM 배열의 동력인상시에 RAM 배열에 대해 재복제가 된다.As mentioned above, the array having a large number of these memories can be formed on a substrate chip by forming an appropriate support circuit and an interconnect device, thereby making a stationary RAM memory capable of non-destructive addressing. The data in the RAM subarray is duplicated for the corresponding ROM subarray and re-replicated to the RAM array upon power up of the RAM array.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/006,029 US4300212A (en) | 1979-01-24 | 1979-01-24 | Nonvolatile static random access memory devices |
US6029 | 2001-12-07 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR830001767B1 true KR830001767B1 (en) | 1983-09-03 |
Family
ID=21718940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019800000256A KR830001767B1 (en) | 1979-01-24 | 1980-01-24 | Non-Destructive Stop Isostatic Memory |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS55101192A (en) |
KR (1) | KR830001767B1 (en) |
BE (1) | BE881329A (en) |
DE (1) | DE3002492A1 (en) |
FR (1) | FR2447587B1 (en) |
GB (1) | GB2042296B (en) |
NL (1) | NL192015C (en) |
SE (1) | SE8000392L (en) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4486769A (en) * | 1979-01-24 | 1984-12-04 | Xicor, Inc. | Dense nonvolatile electrically-alterable memory device with substrate coupling electrode |
JPS56500109A (en) * | 1979-03-13 | 1981-02-05 | ||
JPS57199264A (en) * | 1981-06-03 | 1982-12-07 | Toshiba Corp | Semiconductor memory |
JPS57199265A (en) * | 1981-06-03 | 1982-12-07 | Toshiba Corp | Semiconductor memory |
US4388704A (en) * | 1980-09-30 | 1983-06-14 | International Business Machines Corporation | Non-volatile RAM cell with enhanced conduction insulators |
JPS5792865A (en) * | 1980-11-29 | 1982-06-09 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor memory device |
JPS5792490A (en) * | 1980-11-29 | 1982-06-09 | Toshiba Corp | Semiconductor storage device |
GB2094086B (en) * | 1981-03-03 | 1985-08-14 | Tokyo Shibaura Electric Co | Non-volatile semiconductor memory system |
US4630238A (en) * | 1983-10-14 | 1986-12-16 | Fujitsu Limited | Semiconductor memory device |
JPS60185297A (en) * | 1984-03-02 | 1985-09-20 | Fujitsu Ltd | Non-volatile random access memory device |
JPH0638502B2 (en) * | 1984-06-13 | 1994-05-18 | セイコー電子工業株式会社 | Non-volatile RAM |
US4616245A (en) * | 1984-10-29 | 1986-10-07 | Ncr Corporation | Direct-write silicon nitride EEPROM cell |
JPH07120716B2 (en) * | 1985-03-30 | 1995-12-20 | 株式会社東芝 | Semiconductor memory device |
JPS61225860A (en) * | 1985-03-30 | 1986-10-07 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device |
JPH01214993A (en) * | 1988-02-23 | 1989-08-29 | Nissan Motor Co Ltd | Data storage device |
DE10211337B4 (en) * | 2002-03-14 | 2009-12-31 | Infineon Technologies Ag | Circuit arrangement and method of operating a circuit arrangement |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4070655A (en) * | 1976-11-05 | 1978-01-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Virtually nonvolatile static random access memory device |
US4099196A (en) * | 1977-06-29 | 1978-07-04 | Intel Corporation | Triple layer polysilicon cell |
US4128773A (en) * | 1977-11-07 | 1978-12-05 | Hughes Aircraft Company | Volatile/non-volatile logic latch circuit |
-
1980
- 1980-01-16 GB GB8001429A patent/GB2042296B/en not_active Expired
- 1980-01-17 SE SE8000392A patent/SE8000392L/en not_active Application Discontinuation
- 1980-01-23 NL NL8000435A patent/NL192015C/en not_active IP Right Cessation
- 1980-01-23 FR FR8001399A patent/FR2447587B1/en not_active Expired
- 1980-01-24 JP JP738980A patent/JPS55101192A/en active Granted
- 1980-01-24 BE BE0/199093A patent/BE881329A/en not_active IP Right Cessation
- 1980-01-24 KR KR1019800000256A patent/KR830001767B1/en active
- 1980-01-24 DE DE19803002492 patent/DE3002492A1/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL192015B (en) | 1996-08-01 |
FR2447587B1 (en) | 1986-02-28 |
DE3002492C2 (en) | 1990-12-20 |
DE3002492A1 (en) | 1980-07-31 |
SE8000392L (en) | 1980-07-25 |
NL8000435A (en) | 1980-07-28 |
NL192015C (en) | 1996-12-03 |
FR2447587A1 (en) | 1980-08-22 |
GB2042296B (en) | 1983-05-11 |
BE881329A (en) | 1980-05-16 |
JPH0115959B2 (en) | 1989-03-22 |
JPS55101192A (en) | 1980-08-01 |
GB2042296A (en) | 1980-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4300212A (en) | Nonvolatile static random access memory devices | |
US4486769A (en) | Dense nonvolatile electrically-alterable memory device with substrate coupling electrode | |
US4980859A (en) | NOVRAM cell using two differential decouplable nonvolatile memory elements | |
KR830001767B1 (en) | Non-Destructive Stop Isostatic Memory | |
US4314265A (en) | Dense nonvolatile electrically-alterable memory devices with four layer electrodes | |
US5677867A (en) | Memory with isolatable expandable bit lines | |
US6034893A (en) | Non-volatile memory cell having dual avalanche injection elements | |
US5291439A (en) | Semiconductor memory cell and memory array with inversion layer | |
US4128773A (en) | Volatile/non-volatile logic latch circuit | |
US4263664A (en) | Nonvolatile static random access memory system | |
EP0762429A2 (en) | Method of programming a flash EEPROM memory cell optimized for low power consumption and a method for erasing said cell | |
KR100229961B1 (en) | Memory cell arrangement and process for operating it | |
EP0238549B1 (en) | Nonvolatile memory cell | |
JPH09509284A (en) | Capacitorless DRAM device on silicon-on-insulator substrate | |
KR0156233B1 (en) | Arrangement with self-amplifying dynamic mos transistor storage cells | |
JPH09508240A (en) | Ferroelectric memory | |
JPS627714B2 (en) | ||
EP0086991B1 (en) | Static ram with non-volatile back-up storage and method of operation thereof | |
US3911464A (en) | Nonvolatile semiconductor memory | |
US4729115A (en) | Non-volatile dynamic random access memory cell | |
EP0231507B1 (en) | An electrically alterable non-volatile memory device | |
JPH0316789B2 (en) | ||
US5247346A (en) | E2 PROM cell array including single charge emitting means per row | |
CA1114504A (en) | Capacitor memory with an amplified cell signal | |
US5859455A (en) | Non-volatile semiconductor memory cell with control gate and floating gate and select gate located above the channel |