[发明专利]半导体存储装置

权利要求书

1.一种半导体存储装置，包括：

多个存储单元，每一个都具有MISFET和电阻变化元件，所述 MISFET具有与半导体衬底电隔离的沟道体，所述电阻变化元件具有一 个端子与所述MISFET的漏极电连接的二端子结构，其中

所述MISFET起易失性存储元件的作用，用于储存第一状态和第 二状态，在所述第一状态下，所述沟道体中积蓄多数载流子，在所述 第二状态下，所述沟道体中的多数载流子被释放，

所述电阻变化元件起非易失性存储元件的作用，用于保持具有不 同电阻值的两个或更多个状态以及用于在施加电压时以可逆方式在所 述状态之间切换，

所述存储单元被布置成矩阵，

排列在同一行中的所述MISFET的栅极电极与在行方向上延伸的 公共字线相连，

具有与排列在同一列中的所述MISFET的漏极区域相连的所述一 个端子的所述电阻变化元件的其他端子与在列方向上延伸的公共位线 相连，

所述MISFET的源极区域连接到源极线，

在设置操作模式下，作为所述电阻变化元件的电阻状态而储存的 数据被传送到所述MISFET作为所述MISFET的沟道体中多数载流子 的积蓄状态，从而所述存储单元作为易失性存储装置工作，并且

在重置操作模式下，作为所述MISFET的沟道体中多数载流子的 积蓄状态而储存的数据被传送到所述电阻变化元件并被储存作为所述 电阻变化元件的电阻状态。

2.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其中

所述MISFET具有源极、漏极和沟道体区域以及栅极电极，所述 源极、漏极和沟道体区域在利用绝缘膜而与所述半导体衬底电隔离的 半导体层内，所述栅极电极形成在所述沟道体区域上方，并且在所述 栅极电极与所述沟道体区域之间具有第二绝缘膜。

3.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其中

所述MISFET依次具有源极区域、沟道体区域和漏极区域，所述 源极区域、沟道体区域和漏极区域中的每一个都被形成为所述半导体 衬底上的在深度方向上的柱状区域内的层，所述沟道体区域的侧壁由 绝缘膜完全覆盖，以便与所述半导体衬底电隔离，并且在所述沟道体 区域的侧面形成有栅极电极，而且在所述沟道体区域与所述栅极电极 之间具有绝缘膜。

4.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其中

所述MISFET的源极线接地或连接到固定电位。

5.根据权利要求1所述的半导体存储装置，其中

所述设置操作模式具有第一设置操作模式和第二设置操作模式，

在所述第一设置操作模式下，通过给所述存储单元的字线和位线 以及源极线施加各自的预定电压，将作为所述电阻变化元件的电阻状 态而储存的数据复制作为所述MISFET的沟道体中的多数载流子的积 蓄状态，所述预定电压允许多数载流子在其中所述电阻变化元件处于 低阻状态的所述存储单元的所述MISFET的沟道体中积蓄，但不允许 多数载流子在其中所述电阻变化元件处于高阻状态的所述存储单元的 所述MISFET的沟道体中积蓄，并且

在所述第二设置操作模式下，通过选择其中所述电阻变化元件处 于高阻状态的所述存储单元并给所选存储单元的字线和位线以及源极 线施加各自的预定电压，将所述电阻变化元件的状态从高阻状态切换 到低阻状态。

6.根据权利要求5所述的半导体存储装置，其中

所述电阻变化元件的电阻状态在所述第一设置操作模式下不切 换。

7.根据权利要求5所述的半导体存储装置，进一步包括

负载晶体管，经由位线而与所述存储单元内的所述MISFET和所 述电阻变化元件串联连接，其中

在所述第二设置操作模式下，在所述电阻变化元件处于高阻状态 时施加给所述电阻变化元件的电压中的一部分，在所述电阻变化元件 转变到低阻状态时被施加到所述负载晶体管，从而施加在所述MISFET 的源极和漏极之间的电压等于或小于用于对所述沟道体感生多数载流 子的阈值。