■半導体メモリ
− EEPROM, FLASH
EEPROMとFLASH
電源を切るとデータが失われてしまう揮発性のRAMと、電源を切ってもデータは保持されるが書き換えが行えない、もしくは行いにくいMROM/PROM/EPROMなどの弱点を克服したのが、「EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read
Only Memory)」と「FLASH、フラッシュ」の二つのメモリである。EPROMの消去には紫外線照射という特殊な装置が必要だったのに対し、EEPROMやFLASHは電気によって書きこみも消去も行える。
EEPROMもFlashもほとんど似た原理だが、EEPROMが1バイトごとにしか書きこみや消去が行えないのに対し、Flashはいくつかのブロックでまとめて書きこみや消去が行えるので処理が速い。ここではEEPROMの構造、原理に注目する。
EEPROMの構造
EEPROMの基本構造は「FLOTOX(FLOating gate Tunnel OXide)」と呼ばれるもので、メモリセル部の断面図は左図に示す通りである。FLOTOXセルはスタックド・ゲート型メモリセルトランジスタと、これに直列接続された選択トランジスタで構成されている。メモリセルトランジスタのゲート酸化膜は、ドレイン領域上で局所的に薄くなっている。この部分を「トンネルSiO2膜」と呼んでいる。
書き込みの原理
このメモリセルトランジスタに書き込みを行うには、選択トランジスタのゲートを"H"、ドレインを"L"にし、メモリセルトランジスタのCGに高電圧をかける。すると選択トランジスタがオンになり、メモリセルトランジスタのドレインが"L"なので、FGとドレインとの間の薄いトンネルSiO2膜に高電圧がかかる。このときドレインからFGに電子が注入されて、FGが帯電するのでメモリセルトランジスタのスレッショールド電圧がVth0からVth1へ上がる。
読み出しの原理
メモリセルトランジスタのCGを"H"にして、選択トランジスタのゲートとドレインを"H"にしたときにビット線に電流が流れれば"1"、流れなければ"0"と区別できる。
消去の原理
CGをグラウンドにした状態で、選択トランジスタのゲートとドレインに高電圧をかける。すると選択トランジスタがオンになり、メモリセルトランジスタのドレインに高電圧がかかる。このときドレインとFG間のトンネルSiO2膜の高電界により、FGから電子が引き抜かれ、メモリセルトランジスタのスレッショールド電圧がVth1からVth0に下がる。
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