JP3363038B2 - Semiconductor storage device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置に
係わり、特に記憶信号を蓄積するところの記憶信号蓄積
部に特徴がある半導体記憶装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor memory device, and more particularly to a semiconductor memory device characterized by a memory signal storage unit for storing memory signals.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体記憶装置の1つとして記憶信号を
スタティックに記憶するSRAMが広く用いられてい
る。そのSRAMセルとしては、6個のMOSトランジ
スタにより構成されているものや、4個のMOSトラン
ジスタと2個の高抵抗素子により構成されているものが
知られている。いずれのSRAMセルも6個の素子を用
いる必要がある。2. Description of the Related Art An SRAM for statically storing a storage signal is widely used as one of semiconductor memory devices. As the SRAM cell, there are known ones composed of six MOS transistors and one composed of four MOS transistors and two high resistance elements. All SRAM cells need to use 6 elements.
【0003】これに対して、SRAMセルが3個の素子
(2個のエサキ・ダイオード、1個のMOSトランジス
タ)で構成された高集積化に有効なSRAMセルが提案
されている(特開昭58−153295号公報)。図2
9に、このSRAMセルの等価回路図を示す。On the other hand, there is proposed an SRAM cell which is effective for high integration and which is composed of three elements (two Esaki diodes, one MOS transistor). 58-153295). Figure 2
9 shows an equivalent circuit diagram of this SRAM cell.
【0004】このSRAMセルは、高レベルの電圧電源
Vddと低レベルの電圧電源Vssとの間に順方向接続され
た2個のエサキ・ダイオードED1,ED2と、一方の
ソース・ドレインがエサキ・ダイオードED1,ED2
の接続点N、他方のソース・ドレインがビット線BL、
ゲートがワード線WLに接続されたMOSトランジスタ
Trとにより構成されている。This SRAM cell has two Esaki diodes ED1 and ED2 connected in a forward direction between a high level voltage power source Vdd and a low level voltage power source Vss, and one source / drain of the Esaki diode ED1. ED1, ED2
Connection point N, the other source / drain is the bit line BL,
It is composed of a MOS transistor Tr whose gate is connected to the word line WL.
【0005】図30に、このように構成されたSRAM
セルにおけるエサキ・ダイオードED1,ED2の電流
・電圧特性を示す。FIG. 30 shows an SRAM configured as described above.
The current-voltage characteristics of the Esaki diodes ED1 and ED2 in the cell are shown.
【0006】エサキ・ダイオードED1の特性曲線とエ
サキ・ダイオードED2の特性曲線との交点A0 ,A1
で状態が安定し、ラッチ特性を示す。このSRAMセル
はこれら2つの安定した状態を記憶信号に利用してい
る。Intersection points A 0 , A 1 of the characteristic curve of the Esaki diode ED1 and the characteristic curve of the Esaki diode ED2
The state stabilizes at and shows latch characteristics. This SRAM cell utilizes these two stable states for storage signals.
【0007】記憶信号の書き込み、読み出し、および信
号電荷の保持(待機)は、MOSトランジスタTrによ
り行なう。Writing and reading of a memory signal and holding (standby) of signal charges are performed by the MOS transistor Tr.
【0008】すなわち、書き込みの場合は、MOSトラ
ンジスタTrをオン状態にして、選択されたビット線B
Lと接続点Nとを電気的に接続する。この結果、接続点
Nにはその寄生容量とビット線BLの電圧との積に対応
した記憶信号としての電荷が蓄積される。ビット線BL
の電圧は、系が交点A0 または交点A1 に対応した安定
した状態となるように選ばれている。That is, in the case of writing, the MOS transistor Tr is turned on to select the selected bit line B.
The L and the connection point N are electrically connected. As a result, at the connection point N, charges as a storage signal corresponding to the product of the parasitic capacitance and the voltage of the bit line BL are accumulated. Bit line BL
The voltage is selected so that the system is in a stable state corresponding to the intersection A 0 or the intersection A 1 .
【0009】また、読み出しの場合は、MOSトランジ
スタTrをオン状態にして、記憶信号としての接続点N
に蓄積された電荷を選択されたビット線BLから読み出
す。そして、待機の場合、MOSトランジスタをオフ状
態にすることにより行なう。しかしながら、このSRA
Mセルには以下のような問題があった。In the case of reading, the MOS transistor Tr is turned on and the connection point N as a storage signal is set.
The charges stored in the bit line BL are read from the selected bit line BL. Then, in the case of standby, it is performed by turning off the MOS transistor. However, this SRA
The M cell has the following problems.
【0010】すなわち、このSRAMセルは、常に一定
レベルの駆動電流(トンネル電流)I0 が流れるため
に、待機時の消費電力および記憶信号の読み出し速度を
同時に改善することが困難であった。何故なら、待機時
の消費電力を抑えるためには駆動電流I0 を小さくする
必要があるのに対して、読み出し速度を速くするために
は駆動電流I0 を大きくする必要があるからである。That is, in this SRAM cell, since a constant level drive current (tunnel current) I 0 always flows, it is difficult to simultaneously improve the power consumption during standby and the read speed of the storage signal. This is because it is necessary to reduce the drive current I 0 in order to suppress the power consumption during standby, whereas it is necessary to increase the drive current I 0 in order to increase the reading speed.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のエ
サキ・ダイオードを用いたSRAMセルは、高集積化の
点では優れたメモリセルであるが、低消費電力化と高速
動作化とを同時に図ることが困難であるという問題があ
った。As described above, the conventional SRAM cell using the Esaki diode is an excellent memory cell in terms of high integration, but it has low power consumption and high speed operation at the same time. There was a problem that it was difficult to achieve.
【0012】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、高集積化、低消費電力
化および高速動作化に有効な記憶信号蓄積部を含む半導
体記憶装置を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor memory device including a memory signal storage section effective for high integration, low power consumption and high speed operation. To provide.
【0013】[0013]
[概要]上記目的を達成するために、本発明に係る半導
体記憶装置(請求項1)は、半導体基板と、第1の電圧
電源に接続され、前記半導体基板の表面に選択的に形成
された第1導電型のソース拡散層と、このソース拡散層
とは別の領域に前記半導体基板の表面に選択的に形成さ
れた第2導電型のドレイン拡散層と、これら2つの拡散
層に挟まれる領域の基板表面上にゲート絶縁膜を介して
配設されたゲート電極とからなる第1の3端子エサキ・
トンネル素子と、一端が前記ドレイン拡散層、他端が第
2の電圧電源に接続された負荷とにより構成された記憶
信号蓄積部を有することを特徴とする。[Outline] To achieve the above object, a semiconductor memory device according to the present invention (claim 1) is connected to a semiconductor substrate and a first voltage power supply, and is selectively formed on the surface of the semiconductor substrate. It is sandwiched between the first conductivity type source diffusion layer, the second conductivity type drain diffusion layer selectively formed on the surface of the semiconductor substrate in a region different from the source diffusion layer, and these two diffusion layers. A first three-terminal Esaki consisting of a gate electrode provided on the substrate surface in the region through a gate insulating film.
It is characterized in that it has a memory signal accumulating section constituted by a tunnel element and a load having one end connected to the drain diffusion layer and the other end connected to a second voltage power supply.
【0014】また、本発明に係る他の半導体記憶装置
(請求項2)は、上記半導体記憶装置(請求項1)にお
いて、前記負荷は、第2の3端子エサキ・トンネル素
子、MOSトランジスタ、エサキ・ダイオードまたは抵
抗素子であることを特徴とする。また、本発明に係る他
の半導体記憶装置(請求項3)は、上記半導体記憶装置
(請求項1)において、前記第2の3端子エサキ・トン
ネル素子もしくは前記MOSトランジスタのゲート電極
がリフレッシュ回路に接続されていることを特徴とす
る。Another semiconductor memory device according to the present invention (claim 2) is the semiconductor memory device (claim 1), wherein the load is a second three-terminal Esaki tunnel element, a MOS transistor, an Esaki -Characterized by being a diode or a resistance element. Another semiconductor memory device according to the present invention (claim 3) is the semiconductor memory device (claim 1), wherein the gate electrode of the second 3-terminal Esaki tunnel element or the MOS transistor is a refresh circuit. It is characterized by being connected.
【0015】[作用]3端子エサキ・トンネル素子のゲ
ート電極に所定の電圧を印加して反転層を形成すると、
この反転層と該反転層とは逆導電型のソース・ドレイン
拡散層とによりエサキ・ダイオード(トンネル・ダイオ
ード)が形成される。これにより、3端子エサキ・トン
ネル素子と負荷とからなる系は複数の安定した状態を取
ることができるようになる。これら複数の安定した状態
を、従来の2つのエサキ・ダイオードからなる系の場合
と同様に、記憶信号に利用する。[Operation] When a predetermined voltage is applied to the gate electrode of the three-terminal Esaki tunnel element to form the inversion layer,
An Esaki diode (tunnel diode) is formed by the inversion layer and the source / drain diffusion layer having a conductivity type opposite to that of the inversion layer. As a result, the system composed of the three-terminal Esaki tunnel device and the load can take a plurality of stable states. These plural stable states are utilized for the storage signal, as in the case of the conventional two-Esaki diode system.
【0016】上記エサキ・ダイオードのトンネル電流は
ゲート電圧により制御できる。すなわち、ゲート電圧の
レベルを調整して反転層のキャリア密度を高くするほ
ど、トンネル電流は大きくなる。The tunnel current of the Esaki diode can be controlled by the gate voltage. That is, the tunnel current increases as the carrier density of the inversion layer is increased by adjusting the level of the gate voltage.
【0017】これにより、本発明によれば、トンネル電
流(駆動電流)を大きくすることができ、記憶信号を高
速に読み出すことができる。また、本発明によれば、ト
ンネル電流(駆動電流)を小さくすることができ、待機
時の消費電力を小さくすることができる。As a result, according to the present invention, the tunnel current (driving current) can be increased and the storage signal can be read at high speed. Further, according to the present invention, the tunnel current (driving current) can be reduced, and the power consumption during standby can be reduced.
【0018】さらに、本発明によれば、記憶信号蓄積部
の構成要素が3端子エサキ・トンネル素子と負荷との2
つで済むので、高集積化が容易である。Further, according to the present invention, the constituent elements of the memory signal accumulating section are the two-terminal Esaki tunnel element and the load.
Therefore, high integration is easy.
【0019】したがって、本発明によれば、高集積化、
低消費電力および高速動作に有効な記憶信号蓄積部を実
現できるようになる。Therefore, according to the present invention, high integration,
It becomes possible to realize a memory signal storage unit effective for low power consumption and high speed operation.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.
【0021】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係るSRAMセルの記憶信号蓄積部を示す
等価回路図である。(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of the SRAM cell according to the embodiment.
【0022】この記憶信号蓄積部は、低レベルの電圧電
源Vss(第1の電圧電源)と高レベルの電圧電源Vdd
(第2の電圧電源)との間に順方向接続された3端子エ
サキ・トンネル素子ETと、この3端子エサキ・トンネ
ル素子ETと電圧電源Vddとの間に設けられ、3端子エ
サキ・トンネル素子ETに対して直列接続された負荷L
とにより構成されている。負荷Lとしては、例えば、3
端子エサキ・トンネル素子、MOSトランジスタ、エサ
キ・ダイオード、抵抗素子などがあげられる。This memory signal storage unit includes a low level voltage power supply Vss (first voltage power supply) and a high level voltage power supply Vdd.
A three-terminal Esaki tunnel element ET connected in the forward direction with the (second voltage power supply), and a three-terminal Esaki tunnel element provided between the three-terminal Esaki tunnel element ET and the voltage power supply Vdd. Load L connected in series with ET
It is composed of and. The load L is, for example, 3
Examples include terminal Esaki tunnel elements, MOS transistors, Esaki diodes, and resistance elements.
【0023】図2に、3端子エサキ・トンネル素子の断
面斜視図および記号を示す。この素子の構造を一語でい
うと、MOSトランジスタにおいて、そのソース拡散層
およびドレイン拡散層の導電型が互いに逆導電型になっ
たものである。FIG. 2 shows a sectional perspective view and symbols of a three-terminal Esaki tunnel device. To describe the structure of this element in a word, in the MOS transistor, the conductivity types of the source diffusion layer and the drain diffusion layer are opposite to each other.
【0024】図中、1はp型シリコン基板を示してお
り、このp型シリコン基板1の表面には高不純物濃度の
n+ 型ソース拡散層2およびp+ 型ドレイン拡散層3が
選択的に形成されている。In the figure, reference numeral 1 denotes a p-type silicon substrate, and an n + type source diffusion layer 2 and a p + type drain diffusion layer 3 having a high impurity concentration are selectively formed on the surface of the p type silicon substrate 1. Has been formed.
【0025】n+ 型ソース拡散層2は電圧電源Vss、p
+ 型ドレイン拡散層3は電圧電源Vddに接続されてい
る。また、素子の電流・電圧特性が負性微分抵抗を示す
ように、例えば、n+ 型ソース拡散層2およびp+ 型ド
レイン拡散層3の不純物濃度は1×1019個/cm3 以
上とする。The n + type source diffusion layer 2 is a voltage source Vss, p
The + type drain diffusion layer 3 is connected to the voltage power supply Vdd. Further, for example, the impurity concentration of the n + type source diffusion layer 2 and the p + type drain diffusion layer 3 is set to 1 × 10 19 pieces / cm 3 or more so that the current / voltage characteristics of the element show negative differential resistance. .
【0026】そして、n+ 型ソース拡散層2とp+ 型ド
レイン拡散層3とで挟まれた領域の基板表面上にはゲー
ト絶縁膜4を介してゲート電極5が配設されている。A gate electrode 5 is provided on the substrate surface in a region sandwiched by the n + type source diffusion layer 2 and the p + type drain diffusion layer 3 with a gate insulating film 4 interposed therebetween.
【0027】図3に、3端子エサキ・トンネル素子の電
流・電圧特性を示す。FIG. 3 shows the current-voltage characteristics of the 3-terminal Esaki tunnel element.
【0028】ゲート電圧Vg が0Vの場合、ドレイン電
圧が一定値を越えないと、ドレイン電流、より詳細には
拡散電流は流れない。ドレイン電圧が一定値を越える
と、ドレイン電圧に比例して電流は増大する。When the gate voltage Vg is 0V, the drain current, more specifically, the diffusion current does not flow unless the drain voltage exceeds a certain value. When the drain voltage exceeds a certain value, the current increases in proportion to the drain voltage.
【0029】一方、ゲート電圧Vg が正電圧の場合、ゲ
ート電極3下の基板表面にn+ 型反転層6が形成され、
このn+ 型反転層6とp+ 型ドレイン拡散層3との界面
近傍にエサキ・ダイオードEDが発生する。この結果、
3端子エサキ・トンネル素子ETは、電流・電圧特性は
負性微分抵抗を示すようになる。On the other hand, when the gate voltage Vg is a positive voltage, the n + type inversion layer 6 is formed on the substrate surface below the gate electrode 3,
An Esaki diode ED is generated near the interface between the n + type inversion layer 6 and the p + type drain diffusion layer 3. As a result,
The current / voltage characteristics of the 3-terminal Esaki / tunnel element ET exhibit a negative differential resistance.
【0030】これにより、3端子エサキ・トンネル素子
ETと負荷Lとからなる系は、複数の安定した状態を取
ることができるようになる。これら複数の安定した状態
を、従来の2つのエサキ・ダイオードからなる系の場合
と同様に、記憶信号に利用する。As a result, the system composed of the three-terminal Esaki tunnel element ET and the load L can take a plurality of stable states. These plural stable states are utilized for the storage signal, as in the case of the conventional two-Esaki diode system.
【0031】また、ゲート電圧Vg の増大に伴って、n
+ 型反転層6中の電子密度が増大するので、ゲート電圧
Vg が正電圧であれば、ゲート電圧Vg が高いほどトン
ネル電流は大きくなる。Further, as the gate voltage Vg increases, n
Since the electron density in the + type inversion layer 6 increases, if the gate voltage Vg is a positive voltage, the tunnel current increases as the gate voltage Vg increases.
【0032】したがって、記憶信号(蓄積電荷)の読み
出し時に、ゲート電圧Vg を高することにより、大きな
駆動電流が得られる。一方、待機時には、ゲート電圧V
g を低くして駆動電流を小さくすることにより、消費電
力を小さくできる。Therefore, a large drive current can be obtained by increasing the gate voltage Vg at the time of reading the memory signal (accumulated charge). On the other hand, during standby, the gate voltage V
Power consumption can be reduced by lowering g and reducing the drive current.
【0033】また、本実施形態の記憶信号蓄積部は、3
端子エサキ・トンネル素子ETおよび負荷Lの2個の素
子により構成されている。一方、図29の従来の高集積
化に有利なSRAMセルの記憶信号蓄積部は、2個の素
子(エサキ・ダイオードED1,ED2)により構成さ
れている。したがって、本実施形態の記憶信号蓄積部
は、図29の従来のSRAMセルと同様に、高集積化に
有利なものである。Further, the storage signal accumulating unit of this embodiment has three units.
It is composed of two elements, a terminal Esaki tunnel element ET and a load L. On the other hand, the memory signal storage portion of the conventional SRAM cell of FIG. 29, which is advantageous for high integration, is composed of two elements (Esaki diodes ED1 and ED2). Therefore, the storage signal storage unit of the present embodiment is advantageous for high integration, like the conventional SRAM cell of FIG.
【0034】以上述べたように、本実施形態の記憶信号
蓄積部は、高集積化、低消費電力および高速動作に関し
て有効なものである。したがって、本実施形態の記憶信
号蓄積部を用いてSRAMセルを構成すれば、高集積
化、低消費電力かつ高速動作のSRAMを実現できるよ
うになる。As described above, the memory signal storage unit of this embodiment is effective in terms of high integration, low power consumption and high speed operation. Therefore, by configuring the SRAM cell using the memory signal storage unit of the present embodiment, it becomes possible to realize a highly integrated SRAM with low power consumption and high speed operation.
【0035】(第2の実施形態)図4は、本発明の第2
の実施形態に係るSRAMセルの記憶信号蓄積部を示す
等価回路図である。なお、以下の図において、前出した
図と同一符号のものは同一部分または相当部分を示して
おり、詳細な説明は省略する。(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of the SRAM cell according to the embodiment. In the following drawings, the same reference numerals as those used in the previous drawings indicate the same or corresponding parts, and detailed description thereof will be omitted.
【0036】本実施形態のSRAMセルは、第1の実施
形態のそれを具体化したもので、負荷Lとして3端子エ
サキ・トンネル素子ETL を用いた例である。3端子エ
サキ・トンネル素子ET,ETL のゲートには共通のゲ
ート電圧Vg が印加される。図5に、このように構成さ
れた記憶信号蓄積部における3端子エサキ・トンネル素
子ETL の電流・電圧特性を示す。これはゲート電極に
正電圧を印加した場合のものである。The SRAM cell of the present embodiment is a specific version of the SRAM cell of the first embodiment, and is an example in which a 3-terminal Esaki tunnel element ET L is used as the load L. A common gate voltage Vg is applied to the gates of the three-terminal Esaki tunnel elements ET and ET L. FIG. 5 shows the current-voltage characteristics of the three-terminal Esaki tunnel element ET L in the memory signal storage section configured as described above. This is when a positive voltage is applied to the gate electrode.
【0037】(第3の実施形態)図6は、本発明の第3
の実施形態に係るSRAMセルの記憶信号蓄積部を示す
等価回路図である。(Third Embodiment) FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of the SRAM cell according to the embodiment.
【0038】本実施形態のSRAMセルは、第1の実施
形態のそれを具体化したもので、負荷LとしてMOSト
ランジスタTrL を用いた例である。3端子エサキ・ト
ンネル素子ETおよびMOSトランジスタTrL のゲー
トには共通のゲート電圧Vgが印加される。The SRAM cell of the present embodiment is a modification of the SRAM cell of the first embodiment, and is an example in which a MOS transistor Tr L is used as the load L. A common gate voltage Vg is applied to the gates of the three-terminal Esaki tunnel element ET and the MOS transistor Tr L.
【0039】図7に、このように構成された記憶信号蓄
積部における3端子エサキ・トンネル素子ETおよびM
OSトランジスタTrL の電流・電圧特性を示す。これ
はゲート電極に正電圧を印加した場合のものである。FIG. 7 shows the three-terminal Esaki tunnel elements ET and M in the memory signal accumulating section thus constructed.
The current / voltage characteristics of the OS transistor Tr L are shown. This is when a positive voltage is applied to the gate electrode.
【0040】(第4の実施形態)図8は、本発明の第4
の実施形態に係るSRAMセルの記憶信号蓄積部を示す
等価回路図である。(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of the SRAM cell according to the embodiment.
【0041】本実施形態のSRAMセルは、第1の実施
形態のそれを具体化したもので、負荷Lとしてエサキ・
ダイオードEDを用いた例である。エサキ・ダイオード
EDは順方向に接続されている。The SRAM cell of this embodiment is a modification of the SRAM cell of the first embodiment.
This is an example using a diode ED. The Esaki diode ED is connected in the forward direction.
【0042】図9に、このように構成された記憶信号蓄
積部における3端子エサキ・トンネル素子ETおよびエ
サキ・ダイオードEDの電流・電圧特性を示す。これは
ゲート電極に正電圧を印加した場合のものである。FIG. 9 shows the current / voltage characteristics of the three-terminal Esaki tunnel element ET and the Esaki diode ED in the memory signal accumulating unit thus configured. This is when a positive voltage is applied to the gate electrode.
【0043】(第5の実施形態)図10は、本発明の第
5の実施形態に係るSRAMセルの記憶信号蓄積部を示
す等価回路図である。(Fifth Embodiment) FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage portion of an SRAM cell according to a fifth embodiment of the present invention.
【0044】本実施形態のSRAMセルは、第1の実施
形態のそれを具体化したもので、負荷Lとして抵抗素子
Rを用いた例である。The SRAM cell of the present embodiment is a concrete example of the SRAM cell of the first embodiment, and is an example in which a resistance element R is used as a load L.
【0045】図11に、このように構成された記憶信号
蓄積部における3端子エサキ・トンネル素子ETおよび
抵抗素子Rの電流・電圧特性を示す。これはゲート電極
に正電圧を印加した場合のものである。図示の如く、2
つの特性曲線の交点A0 ,A1 において状態が安定す
る。FIG. 11 shows the current-voltage characteristics of the three-terminal Esaki tunnel element ET and the resistance element R in the memory signal storage section thus configured. This is when a positive voltage is applied to the gate electrode. 2 as shown
The state becomes stable at the intersections A 0 and A 1 of the two characteristic curves.
【0046】(第6の実施形態)図12は、本発明の第
6の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図であ
る。(Sixth Embodiment) FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a sixth embodiment of the present invention.
【0047】このSRAMセルは、図1の記憶信号蓄積
部とMOSトランジスタTrとにより構成されている。
MOSトランジスタTrの一方のソース・ドレインは3
端子エサキ・トンネル素子ETと負荷Rとの接続点N、
他方のソース・ドレインはビット線BL、ゲートはワー
ド線WLに接続されている。This SRAM cell is composed of the storage signal storage section of FIG. 1 and the MOS transistor Tr.
One source / drain of the MOS transistor Tr is 3
Connection point N between terminal Esaki tunnel element ET and load R,
The other source / drain is connected to the bit line BL, and the gate is connected to the word line WL.
【0048】蓄積電荷の書き込み、読み出しおよび保持
は、MOSトランジスタTrにより行なう。Writing, reading and holding of the accumulated charges are performed by the MOS transistor Tr.
【0049】すなわち、蓄積電荷を書き込むには、MO
SトランジスタTrをオン状態にして、選択されたビッ
ト線BLと接続点Nとを電気的に接続する。この結果、
接続点Nにはその寄生容量とビット線BLの電圧との積
に対応した記憶信号としての電荷が高速に蓄積され、記
憶信号が書き込まれることになる。ビット線BLの電圧
は、3端子エサキ・トンネル素子ETと負荷Lとからな
る系が安定した状態となるように選べている。That is, to write the accumulated charge, MO
The S transistor Tr is turned on to electrically connect the selected bit line BL and the connection point N. As a result,
At the connection point N, charges as a storage signal corresponding to the product of the parasitic capacitance and the voltage of the bit line BL are accumulated at high speed, and the storage signal is written. The voltage of the bit line BL is selected so that the system including the 3-terminal Esaki tunnel element ET and the load L is in a stable state.
【0050】また、蓄積電荷を読み出すには、3端子エ
サキ・トンネル素子ETのゲートに高レベルの正電圧を
印加し、トンネル電流を最大限に引き出した状態で、M
OSトランジスタTrをオン状態にする。この結果、接
続点Nに蓄積された記憶信号としての電荷がビット線B
Lから高速に読み出されることになる。Further, in order to read the accumulated charge, a high level positive voltage is applied to the gate of the 3-terminal Esaki tunnel element ET to maximize the tunnel current, and then M
The OS transistor Tr is turned on. As a result, the charge as the storage signal accumulated at the connection point N is transferred to the bit line B.
The data is read from L at high speed.
【0051】また、蓄積電荷を保持するには、3端子エ
サキ・トンネル素子ETのゲートに低レベルの電圧を印
加し、トンネル電流を最小限に抑えた状態で、MOSト
ランジスタTrをオフ状態にする。この結果、接続点N
に蓄積された記憶信号としての電荷は低消費電力でもっ
て保持されることになる。In order to retain the accumulated charge, a low level voltage is applied to the gate of the 3-terminal Esaki tunnel element ET to turn off the MOS transistor Tr with the tunnel current kept to a minimum. . As a result, the connection point N
The electric charge as the storage signal accumulated in the memory is retained with low power consumption.
【0052】(第7の実施形態)図13は、本発明の第
7の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図であ
る。また、図14は、同SRAMセルの記憶信号蓄積部
の断面図である。(Seventh Embodiment) FIG. 13 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a seventh embodiment of the present invention. Further, FIG. 14 is a cross-sectional view of the storage signal storage portion of the SRAM cell.
【0053】本実施形態のSRAMセルは、第6の実施
形態のそれを具体化したもので、記憶信号蓄積部として
図4の構成のものを用いた例である。記憶信号蓄積部は
SOI基板に形成され、その埋込み酸化膜7は薄くして
ある。これは蓄積ノード(接続点N)における容量を大
きくして、記憶信号としての蓄積電荷の量を大きくする
ためである。これによりリーク電流が多少生じても記憶
信号が失われることはない。The SRAM cell of the present embodiment is a modification of the SRAM cell of the sixth embodiment, and is an example in which the memory signal storage unit having the configuration of FIG. 4 is used. The storage signal storage portion is formed on the SOI substrate, and the buried oxide film 7 is thin. This is because the capacitance at the storage node (connection point N) is increased to increase the amount of stored charge as a storage signal. As a result, even if some leakage current is generated, the stored signal is not lost.
【0054】また、蓄積ノードにおける容量を大きくす
るために、反転層の形成領域にp-型不純物拡散層8を
設けている。このp- 型不純物拡散層8によりpn接合
の空乏層幅が狭くなり、蓄積ノードにおける容量が大き
くなる。なお、状況に応じて、DRAMセルの場合と同
様にキャパシタを形成することで、蓄積電荷の量を多く
しても良い。なお、図中、9はn+ 型ソース拡散層2と
p+ 型ドレイン拡散層3とを短絡する配線(電極)であ
る。Further, in order to increase the capacitance at the storage node, the p -- type impurity diffusion layer 8 is provided in the formation region of the inversion layer. This p − type impurity diffusion layer 8 narrows the width of the depletion layer of the pn junction and increases the capacitance at the storage node. Depending on the situation, the amount of accumulated charge may be increased by forming a capacitor as in the case of the DRAM cell. In the figure, 9 is a wiring (electrode) for short-circuiting the n + type source diffusion layer 2 and the p + type drain diffusion layer 3.
【0055】図15に、本実施形態のSRAMセルの待
機時および読み出し時における電流・電圧特性を示す。
待機時には、ゲート電圧Vg を十分に下げられるので、
図15に示すように、トンネル電流は最小限に抑えられ
る。その結果、消費電力は極めて小さくなる。FIG. 15 shows current / voltage characteristics of the SRAM cell of this embodiment during standby and during reading.
During standby, the gate voltage Vg can be lowered sufficiently,
As shown in FIG. 15, the tunnel current is minimized. As a result, the power consumption is extremely small.
【0056】また、読み出し時には、ゲート電圧Vg を
十分に上げられるので、図15に示すように、トンネル
電流(駆動電流)は最大限に引き出される。その結果、
τpdが十分に小さくなり、読み出し速度は極めて速くな
る。Further, at the time of reading, the gate voltage Vg can be raised sufficiently, so that the tunnel current (driving current) is maximized as shown in FIG. as a result,
τ pd becomes sufficiently small, and the reading speed becomes extremely fast.
【0057】また、本実施形態のSRAMセルは、3端
子エサキ・トンネル素子ET,ETL およびMOSトラ
ンジスタTrの3個の素子により構成されている。これ
により、本実施形態によれば、従来の図29のSRAM
セルと同レベルの高集積化が可能となる。The SRAM cell of this embodiment is composed of three elements, namely, a three-terminal Esaki tunnel element ET, ET L and a MOS transistor Tr. As a result, according to the present embodiment, the conventional SRAM of FIG.
High integration of the same level as the cell is possible.
【0058】したがって、本実施形態のSRAMセルを
用いることにより、高集積化、低消費電力かつ高速動作
のSRAMを実現できるようになる。Therefore, by using the SRAM cell of this embodiment, it becomes possible to realize a highly integrated, low-power-consumption and high-speed operation SRAM.
【0059】(第8の実施形態)図16は、本発明の第
8の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図であ
る。(Eighth Embodiment) FIG. 16 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to an eighth embodiment of the present invention.
【0060】このSRAMセルは、第6の実施形態のそ
れを具体化したもので、記憶信号蓄積部として図6の構
成のものを用いた例である。This SRAM cell is a modification of the SRAM cell of the sixth embodiment, and is an example in which the memory signal storage unit having the structure of FIG. 6 is used.
【0061】本実施形態でもゲート電圧Vg の制御によ
り、図17に示すように、待機時および読み出し時にお
いては、第6の実施形態と同様の電流・電圧特性が得ら
れるので、低消費電力および高速動作化を実現できる。In this embodiment as well, by controlling the gate voltage Vg, as shown in FIG. 17, the current and voltage characteristics similar to those of the sixth embodiment can be obtained during standby and during reading, so that low power consumption and High-speed operation can be realized.
【0062】また、本実施形態のSRAMセルは、MO
SトランジスタTrL 、3端子エサキ・トンネル素子E
TおよびMOSトランジスタTrの3個の素子により構
成されている。これにより、本実施形態によれば、従来
と同レベルの高集積化が可能となる。In addition, the SRAM cell of this embodiment is MO
S-transistor Tr L , 3-terminal Esaki tunnel element E
It is composed of three elements of T and MOS transistor Tr. As a result, according to the present embodiment, it is possible to achieve the same level of high integration as the conventional one.
【0063】したがって、本実施形態のSRAMセルを
用いることにより、高集積化、低消費電力かつ高速動作
のSRAMを実現できるようになる。Therefore, by using the SRAM cell of this embodiment, it is possible to realize a highly integrated, low-power-consumption and high-speed operation SRAM.
【0064】なお、本実施形態では、回路動作を単純化
するために、MOSトランジスタTrL のゲートと3端
子エサキ・トンネル素子ETのゲートとを共通にしてい
るが、これは、例えば、MOSトランジスタTrL のし
きい値電圧を最適化することで容易に実現できる。In the present embodiment, in order to simplify the circuit operation, the gate of the MOS transistor Tr L and the gate of the 3-terminal Esaki tunnel element ET are made common, but this is, for example, a MOS transistor. It can be easily realized by optimizing the threshold voltage of Tr L.
【0065】(第9の実施形態)図18は、本発明の第
9の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図であ
る。(Ninth Embodiment) FIG. 18 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a ninth embodiment of the present invention.
【0066】本実施形態のSRAMセルの特徴は、順方
向接続された3端子エサキ・トンネル素子ETL ,ET
のゲートが独立していることにある。すなわち、3端子
エサキ・トンネル素子ETL ,ETのゲート電圧Vg1,
Vg2はゲート電圧制御回路によりそれぞれ独立に制御で
きるようになっている。The SRAM cell of the present embodiment is characterized in that forward-connected three-terminal Esaki tunnel elements ET L , ET
The gate is independent. That is, the gate voltage Vg1 of the three-terminal Esaki tunnel element ET L , ET,
Vg2 can be controlled independently by a gate voltage control circuit.
【0067】本実施形態の場合、記憶信号の読み出し、
保持(待機)に関してはこれまでの実施形態と同じであ
るが、記憶信号の書き込み方法に関してはこれまでの実
施形態とは異なっている。In the case of the present embodiment, the reading of the stored signal,
The holding (waiting) is the same as the previous embodiments, but the memory signal writing method is different from the previous embodiments.
【0068】すなわち、低レベルの記憶信号を書き込む
場合には、まず、3端子エサキ・トンネル素子ETのゲ
ート電圧Vg2を固定した状態で、3端子エサキ・トンネ
ル素子ETL のゲート電圧Vg1をゲート電圧Vg2よりも
十分に低くして、図19に示すように、素子ET,ET
L の特性曲線の交点AL が確実に1個となるように,つ
まり、低電圧側で1個の安定状態のみが形成されるよう
にする。That is, when writing a low-level memory signal, first, with the gate voltage Vg2 of the 3-terminal Esaki tunnel element ET fixed, the gate voltage Vg1 of the 3-terminal Esaki tunnel element ET L is changed. As shown in FIG. 19, the elements ET and ET are made sufficiently lower than Vg2.
It is ensured that the number of intersection points A L of the characteristic curve of L is one, that is, only one stable state is formed on the low voltage side.
【0069】次にゲート電圧Vg1を徐々にゲート電圧V
g2まで上昇させ、図19に示すように、素子ET,ET
L の特性曲線の交点A0 ,A1 が2個となるようにする
と、系が自動的に低電圧側において安定状態となり、低
レベルの記憶信号が書き込まれる。Next, the gate voltage Vg1 is gradually changed to the gate voltage Vg.
Ascending to g2, as shown in FIG. 19, the elements ET, ET
When the number of intersections A 0 and A 1 of the characteristic curve of L is set to two, the system automatically becomes stable on the low voltage side, and a low level memory signal is written.
【0070】高レベルの記憶信号を書き込む場合には、
まず、3端子エサキ・トンネル素子ETのゲート電圧V
g2を固定した状態で、3端子エサキ・トンネル素子ET
L のゲート電圧Vg1をゲート電圧Vg2よりも十分に高く
して、図20に示すように、素子ET,ETL の特性曲
線の交点AH が確実に1個となるように,つまり、高電
圧側で1個の安定状態のみが形成されるようにする。When writing a high level memory signal,
First, the gate voltage V of the 3-terminal Esaki tunnel element ET
3 terminal Esaki tunnel device ET with g2 fixed
The gate voltage Vg1 of L is made sufficiently higher than the gate voltage Vg2 so that the number of intersections A H of the characteristic curves of the elements ET and ET L is exactly one, that is, the high voltage, as shown in FIG. Only one stable state is formed on the side.
【0071】次にゲート電圧Vg1を徐々にゲート電圧V
g2まで降下させ、図20に示すように、素子ET,ET
L の特性曲線の交点A0 ,A1 が2個となるようにする
と、系が自動的に高電圧側において安定状態となり、高
レベルの記憶信号が書き込まれる。Next, the gate voltage Vg1 is gradually increased to the gate voltage Vg.
20. As shown in FIG. 20, the elements ET and ET are lowered to g2.
When the number of intersections A 0 and A 1 of the characteristic curve of L is set to two, the system automatically becomes stable on the high voltage side, and a high level memory signal is written.
【0072】なお、交点AL ,AH の2つの安定状態を
それぞれ低レベル、高レベルの記憶信号とすることも可
能であるが、この場合、低レベル、高レベルの記憶信号
に対応した2つの電圧を電圧発生回路を用いて生成する
必要がある。It is possible to set the two stable states of the intersections A L and A H as low-level and high-level storage signals, respectively. In this case, the two stable states corresponding to the low-level and high-level storage signals are used. It is necessary to generate two voltages using a voltage generation circuit.
【0073】また、図13のSRAMセルの場合と同様
に、MOSトランジスタTrを用いて記憶信号の書き込
みを行なうことも可能であるが、この場合も、電圧発生
回路を用いて2つの電圧を生成する必要がある。As in the case of the SRAM cell of FIG. 13, it is possible to write the storage signal by using the MOS transistor Tr. In this case as well, two voltages are generated by using the voltage generating circuit. There is a need to.
【0074】また、本実施形態では、ゲート電圧Vg2を
固定した場合の記憶信号の書き込みについて説明した
が、ゲート電圧Vg1を固定しても同様に記憶信号の書き
込みを行なうことができる。ゲート電圧Vg1を固定した
場合の図19、図20に相当する電流・電圧特性図をそ
れぞれ図21、図22に示しておく。In this embodiment, the memory signal is written when the gate voltage Vg2 is fixed, but the memory signal can be similarly written even when the gate voltage Vg1 is fixed. FIGS. 21 and 22 show current / voltage characteristic diagrams corresponding to FIGS. 19 and 20 when the gate voltage Vg1 is fixed.
【0075】なお、従来のエサキ・ダイオードを用いた
SRAMでは、ゲート電極がなく、したがって、ゲート
電圧により電流・電圧特性を変えることができないの
で、本実施形態のような書き込み方法は不可能である。In the conventional SRAM using the Esaki diode, there is no gate electrode, and therefore the current / voltage characteristics cannot be changed by the gate voltage, so the writing method of this embodiment is not possible. .
【0076】(第10の実施形態)図23は、本発明の
第10の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図
である。(Tenth Embodiment) FIG. 23 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a tenth embodiment of the present invention.
【0077】本実施形態のSRAMセルは、図13に示
した第7の実施形態のそれにリフレッシュ回路11を設
けた構成になっている。待機時に、リフレッシュ回路1
1により、一定の周期でもってゲートにパルス電圧を印
加して、記憶信号を回復させるという、いわゆるリフレ
ッシュ動作を行なう。これにより、接続点Nに蓄積され
た記憶信号としての電荷がリーク電流のかたちで失われ
ることによる記憶信号の破壊を効果的に防止できる。こ
の形態を図16に示した第8の実施形態へ同様に適用す
ることもできる。The SRAM cell of this embodiment has a structure in which the refresh circuit 11 is provided in addition to the structure of the seventh embodiment shown in FIG. During standby, refresh circuit 1
1, the pulse voltage is applied to the gate at a constant cycle to restore the memory signal, so-called refresh operation is performed. As a result, it is possible to effectively prevent the destruction of the storage signal due to the loss of the charge as the storage signal accumulated at the connection point N in the form of a leak current. This mode can also be applied to the eighth embodiment shown in FIG.
【0078】図24に、SRAMセルアレイの一例を示
す。SRAMセル(cell)はマトリクス状に配列形
成されており、同じ行のSRAMセル(cell)は同
じワード線WLに接続され、同じ列のSRAMセル(c
ell)は同じビット線BLに接続されている。このS
RAMセルアレイは高集積化に優れているため、1ギガ
以上の集積度を達成することが可能である。FIG. 24 shows an example of the SRAM cell array. The SRAM cells (cells) are arranged in a matrix, and the SRAM cells (cells) in the same row are connected to the same word line WL and the SRAM cells (c) in the same column are connected.
(ell) are connected to the same bit line BL. This S
Since the RAM cell array is highly integrated, it is possible to achieve an integration degree of 1 giga or more.
【0079】図25に、センス方式の一例を示す。これ
は、SRAMセル(cell)から読み出された記憶信
号の電圧(記憶電圧)とダミーセル(dummy)から
読み出された基準信号の電圧(基準電圧)との大小関係
の比較を差動増幅器(検出回路)により行ない、そし
て、例えば、記憶電圧が基準電圧より大きければ“1”
が検出され、記憶電圧が基準電圧より小さければ“0”
が検出される。FIG. 25 shows an example of the sensing method. This is a comparison of the magnitude relationship between the voltage (memory voltage) of the storage signal read from the SRAM cell (cell) and the voltage (reference voltage) of the reference signal read from the dummy cell (dummy) by comparing the differential amplifier ( Detection circuit) and, for example, "1" if the storage voltage is greater than the reference voltage.
Is detected and the stored voltage is lower than the reference voltage, it is "0".
Is detected.
【0080】図24のSRAMセルアレイに適用する場
合には、例えば、図26に示すように、各ワード線WL
にダミーセルを設ける。差動増幅器は共通である。そし
て、カラムレコーダとロウレコーダを用いてSRAMセ
ルを順次センスする。When applied to the SRAM cell array of FIG. 24, for example, as shown in FIG.
A dummy cell is provided. The differential amplifier is common. Then, the SRAM cells are sequentially sensed using the column recorder and the row recorder.
【0081】(第11の実施形態)図27は、本発明の
第11の実施形態に係るSRAMセルを示す等価回路図
である。(Eleventh Embodiment) FIG. 27 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to the eleventh embodiment of the present invention.
【0082】これまでの実施形態では2値メモリについ
て説明したが、例えば、図27に示すSRAMセルを用
いた場合であれば、ゲート電圧Vg1,Vg2を以下に示す
ように制御することにより、図28に示すように、接続
点Nの電圧Vout として4つの異なる電圧が得られる。
このため、図13に示すセル構成、図26に示すセンス
方式を用いることで、4値メモリが可能となる。Although the binary memory has been described in the above embodiments, for example, in the case of using the SRAM cell shown in FIG. 27, the gate voltages Vg1 and Vg2 are controlled as follows, As shown at 28, four different voltages are obtained as the voltage Vout at the connection point N.
Therefore, by using the cell configuration shown in FIG. 13 and the sensing method shown in FIG. 26, a four-valued memory becomes possible.
【0083】ゲート電圧Vg1,Vg2は以下のように制御
する。The gate voltages Vg1 and Vg2 are controlled as follows.
【0084】ゲート電圧Vg1,Vg2を制御して、3端子
エサキ・トンネル素子ETL をオフ状態、3端子エサキ
・トンネル素子ETをオン状態にする。この場合、接続
点Nの電圧Vout は第2の電圧電源Vssと等しい値とな
る。By controlling the gate voltages Vg1 and Vg2, the 3-terminal Esaki tunnel element ET L is turned off and the 3-terminal Esaki tunnel element ET is turned on. In this case, the voltage Vout at the connection point N has a value equal to that of the second voltage power supply Vss.
【0085】また、ゲート電圧Vg1,Vg2を制御して、
3端子エサキ・トンネル素子ETLをオン状態、3端子
エサキ・トンネル素子ETをオフ状態にする。この場
合、接続点Nの電圧Vout は第1の電圧電源Vddと等し
い値となる。Further, by controlling the gate voltages Vg1 and Vg2,
The 3-terminal Esaki tunnel element ET L is turned on, and the 3-terminal Esaki tunnel element ET is turned off. In this case, the voltage Vout at the connection point N has a value equal to that of the first voltage power supply Vdd.
【0086】また、ゲート電圧Vg1,Vg2を制御して、
3端子エサキ・トンネル素子ETLをオン状態、3端子
エサキ・トンネル素子ETをオン状態にする。この場
合、これまでの実施形態と同様に2つの安定な状態(l
atch1,latch2)が生じるので、接続点Nの
電圧Vout として、2つの異なる電圧が得られることに
なる。これら電圧は電圧電源Vssと電圧電源Vddとの間
の電圧である。Further, by controlling the gate voltages Vg1 and Vg2,
The 3-terminal Esaki tunnel element ET L is turned on, and the 3-terminal Esaki tunnel element ET is turned on. In this case, the two stable states (l
2), two different voltages are obtained as the voltage Vout at the connection point N. These voltages are voltages between the voltage power supply Vss and the voltage power supply Vdd.
【0087】このようにゲート電圧Vg1,Vg2を制御す
ることにより、接続点Nの電圧Vout としては合計4つ
の異なる電圧が得られ、4値メモリが可能となる。By controlling the gate voltages Vg1 and Vg2 in this manner, a total of four different voltages can be obtained as the voltage Vout at the connection point N, and a four-valued memory becomes possible.
【0088】[0088]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、3
端子エサキ・トンネル素子と負荷とからなる記憶信号蓄
積部を用いることにより、記憶信号蓄積部の高集積化、
低消費電力化および高速動作化を同時に実現できるよう
になる。As described above in detail, according to the present invention, 3
By using the memory signal storage unit composed of the terminal Esaki / tunnel element and the load, high integration of the storage signal storage unit,
Low power consumption and high speed operation can be realized at the same time.
【図1】本発明の第1の実施形態に係るSRAMセルの
記憶信号蓄積部を示す等価回路図FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of an SRAM cell according to a first embodiment of the present invention.
【図2】3端子エサキ・トンネル素子の断面斜視図およ
び記号を示す図FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of a 3-terminal Esaki tunnel device and a diagram showing symbols.
【図3】3端子エサキ・トンネル素子の電流・電圧特性
を示す特性図FIG. 3 is a characteristic diagram showing current-voltage characteristics of a 3-terminal Esaki tunnel element.
【図4】本発明の第2の実施形態に係るSRAMセルの
記憶信号蓄積部を示す等価回路図FIG. 4 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of an SRAM cell according to a second embodiment of the present invention.
【図5】図4の記憶信号蓄積部における3端子エサキ・
トンネル素子の電流・電圧特性を示す特性図FIG. 5 is a three-terminal Esaki in the storage signal storage unit of FIG.
Characteristic diagram showing current / voltage characteristics of tunnel element
【図6】本発明の第3の実施形態に係るSRAMセルの
記憶信号蓄積部を示す等価回路図FIG. 6 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of an SRAM cell according to a third embodiment of the present invention.
【図7】図6の構成された記憶信号蓄積部における3端
子エサキ・トンネル素子およびMOSトランジスタの電
流・電圧特性を示す特性図7 is a characteristic diagram showing current-voltage characteristics of a 3-terminal Esaki tunnel element and a MOS transistor in the storage signal storage unit configured as shown in FIG. 6;
【図8】本発明の第4の実施形態に係るSRAMセルの
記憶信号蓄積部を示す等価回路図FIG. 8 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of an SRAM cell according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】図8の記憶信号蓄積部における3端子エサキ・
トンネル素子およびエサキ・ダイオードの電流・電圧特
性を示す特性図FIG. 9 is a three-terminal Esaki in the storage signal storage unit of FIG.
Characteristic diagram showing current-voltage characteristics of tunnel element and Esaki diode
【図10】本発明の第5の実施形態に係るSRAMセル
の記憶信号蓄積部を示す等価回路図FIG. 10 is an equivalent circuit diagram showing a storage signal storage unit of an SRAM cell according to a fifth embodiment of the present invention.
【図11】図10の記憶信号蓄積部における3端子エサ
キ・トンネル素子および抵抗素子の電流・電圧特性を示
す図11 is a diagram showing current-voltage characteristics of a three-terminal Esaki tunnel element and a resistance element in the memory signal storage section of FIG.
【図12】本発明の第6の実施形態に係るSRAMセル
を示す等価回路図FIG. 12 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a sixth embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第7の実施形態に係るSRAMセル
を示す等価回路図FIG. 13 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a seventh embodiment of the present invention.
【図14】図13のSRAMセルの記憶信号蓄積部の断
面図14 is a cross-sectional view of a storage signal storage unit of the SRAM cell of FIG.
【図15】図13のSRAMセルの待機時および読み出
し時における電流・電圧特性を示す特性図15 is a characteristic diagram showing current / voltage characteristics of the SRAM cell of FIG. 13 during standby and during reading.
【図16】本発明の第8の実施形態に係るSRAMセル
を示す等価回路図FIG. 16 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to an eighth embodiment of the present invention.
【図17】図16のSRAMセルの待機時および読み出
し時における電流・電圧特性を示す特性図FIG. 17 is a characteristic diagram showing current / voltage characteristics of the SRAM cell of FIG. 16 during standby and during reading.
【図18】本発明の第9の実施形態に係るSRAMセル
を示す等価回路図FIG. 18 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a ninth embodiment of the present invention.
【図19】図18のSRAMセルの低レベルの記憶信号
の書き込む時における電流・電圧特性を示す特性図FIG. 19 is a characteristic diagram showing current-voltage characteristics when the low-level storage signal of the SRAM cell of FIG. 18 is written.
【図20】図18のSRAMセルの高レベルの記憶信号
の書き込む時における電流・電圧特性を示す特性図FIG. 20 is a characteristic diagram showing current / voltage characteristics when the high-level storage signal of the SRAM cell of FIG. 18 is written.
【図21】図18のSRAMセルの低レベルの記憶信号
の書き込む時における電流・電圧特性を示す他の特性図FIG. 21 is another characteristic diagram showing current / voltage characteristics when the low-level storage signal of the SRAM cell of FIG. 18 is written.
【図22】図18のSRAMセルの高レベルの記憶信号
の書き込む時における電流・電圧特性を示す他の特性図22 is another characteristic diagram showing current-voltage characteristics when the high-level storage signal of the SRAM cell of FIG. 18 is written.
【図23】本発明の第10の実施形態に係るSRAMセ
ルを示す等価回路図FIG. 23 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to a tenth embodiment of the present invention.
【図24】SRAMセルアレイの一例を示す図FIG. 24 is a diagram showing an example of an SRAM cell array.
【図25】センス方式の一例を示す図FIG. 25 is a diagram showing an example of a sense system.
【図26】図25のセンス方式を図24のSRAMセル
アレイに適用した例を説明するための図26 is a diagram for explaining an example in which the sensing method of FIG. 25 is applied to the SRAM cell array of FIG. 24.
【図27】本発明の第11の実施形態に係るSRAMセ
ルを示す等価回路図FIG. 27 is an equivalent circuit diagram showing an SRAM cell according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図28】図27のSRAMセルの記憶信号の書き込み
方法を示す図28 is a diagram showing a method of writing a storage signal in the SRAM cell of FIG. 27. FIG.
【図29】従来のエサキ・ダイオードを用いたSRAM
セルの等価回路図FIG. 29 is a conventional SRAM using an Esaki diode.
Equivalent circuit diagram of cell
【図30】図29のSRAMセルにおけるエサキ・ダイ
オードED1,ED2の電流・電圧特性を示す特性図30 is a characteristic diagram showing current-voltage characteristics of the Esaki diodes ED1 and ED2 in the SRAM cell of FIG.
Vss…低レベルの電圧電源(第1の電圧電源) Vdd…高レベルの電圧電源(第2の電圧電源) ED…エサキ・ダイオード ET…3端子エサキ・トンネル素子 ETL …3端子エサキ・トンネル素子(負荷) L…負荷 R…抵抗 Tr…MOSトランジスタ TrL …MOSトランジスタ(負荷) 1…p型シリコン基板 2…n+ 型ソース拡散層 3…p+ 型ドレイン拡散層 4…ゲート絶縁膜 5…ゲート電極 6…n+ 型反転層 7…埋込み酸化膜 8…p- 型不純物拡散層 9…配線(電極)Vss ... low level voltage power supply (first voltage power supply) Vdd ... high level voltage power supply (second voltage power supply) ED ... Esaki diode ET ... 3-terminal Esaki tunnel element ET L ... 3-terminal Esaki tunnel element (Load) L ... Load R ... Resistor Tr ... MOS transistor TrL ... MOS transistor (load) 1 ... P-type silicon substrate 2 ... N + type source diffusion layer 3 ... P + type drain diffusion layer 4 ... Gate insulating film 5 ... Gate Electrode 6 ... N + type inversion layer 7 ... Buried oxide film 8 ... P -- type impurity diffusion layer 9 ... Wiring (electrode)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−41520(JP,A) 特開 平6−112438(JP,A) 特開 平5−183128(JP,A) 特開 平3−278456(JP,A) 特開 平6−61454(JP,A) 特開 平9−186251(JP,A) 特開 平9−186252(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/8244 H01L 27/11 H01L 27/10 JICSTファイル(JOIS)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-5-41520 (JP, A) JP-A-6-112438 (JP, A) JP-A-5-183128 (JP, A) JP-A-3- 278456 (JP, A) JP-A-6-61454 (JP, A) JP-A-9-186251 (JP, A) JP-A-9-186252 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/8244 H01L 27/11 H01L 27/10 JISC file (JOIS)
Claims (3)
択的に形成された第1導電型の第1のソース拡散層と、
この第1のソース拡散層とは別の領域の前記半導体基板
の表面に選択的に形成された第2導電型の第1のドレイ
ン拡散層と、これら2つの第1の拡散層に挟まれる領域
の基板表面上に第1のゲート絶縁膜を介して配設された
第1のゲート電極とからなる第1の3端子エサキ・トン
ネル素子と、 第2の電源電圧に接続され、前記第1の3端子エサキ・
トンネル素子とは別の領域の前記半導体基板の表面に選
択的に形成された第2導電型の第2のドレイン拡散層
と、この第2のドレイン拡散層及び前記第1の3端子エ
サキ・トンネル素子とは別の領域の前記半導体基板の表
面に選択的に形成され、前記第1のドレイン拡散層に接
続された第1導電型の第2のソース拡散層と、これら2
つの第2の拡散層に挟まれる領域の基板表面上に第2の
ゲート絶縁膜を介して配設された第2のゲート電極とか
らなる第2の3端子エサキ・トンネル素子と、 を具備し、前記第1及び第2のゲート電極がリフレッシ
ュ回路に接続されていることを特徴とする半導体記憶装
置。1. A semiconductor substrate, a first source diffusion layer of a first conductivity type, which is connected to a first power supply voltage and is selectively formed on a surface of the semiconductor substrate.
Wherein a first drain diffusion layer of the second conductivity type selectively formed on a semiconductor substrate surface, the region sandwiched between the first diffusion layer of the two first alternative region and a source diffusion layer A first three-terminal Esaki tunnel element composed of a first gate electrode provided on the surface of the substrate through a first gate insulating film, and connected to a second power supply voltage, 3 terminal Esaki
A second drain diffusion layer of the second conductivity type selectively formed on the surface of the semiconductor substrate in a region different from the tunnel element, the second drain diffusion layer and the first three-terminal Esaki tunnel A second source diffusion layer of a first conductivity type selectively formed on the surface of the semiconductor substrate in a region different from the element and connected to the first drain diffusion layer;
A second three-terminal Esaki tunnel element composed of a second gate electrode provided on the substrate surface in a region sandwiched by two second diffusion layers with a second gate insulating film interposed therebetween. A semiconductor memory device, wherein the first and second gate electrodes are connected to a refresh circuit.
て形成された第2導電型の半導体領域を有し、前記第1
及び第2のドレイン拡散層、前記第1及び第2のソース
拡散層は前記第2導電型の半導体領域に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。2. The semiconductor substrate has a second-conductivity-type semiconductor region formed on the substrate with an insulating film interposed therebetween.
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the second drain diffusion layer and the first and second source diffusion layers are formed in the semiconductor region of the second conductivity type.
2のゲート電極に一定の周期でパルス電圧を印加し、前
記前記第1及び第2のソース拡散層の接続点に記憶され
た記憶信号を回復させる機能を有することを特徴とする
請求項1または2に記載の半導体記憶装置。3. The memory circuit applies a pulse voltage to the first and second gate electrodes at a constant cycle, and stores a memory signal stored at a connection point of the first and second source diffusion layers. 3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the semiconductor memory device has a function of recovering.
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