JPH01138748A - ガリウム砒素半導体メモリ集積回路 - Google Patents

ガリウム砒素半導体メモリ集積回路

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JPH01138748A
JPH01138748A JP62298127A JP29812787A JPH01138748A JP H01138748 A JPH01138748 A JP H01138748A JP 62298127 A JP62298127 A JP 62298127A JP 29812787 A JP29812787 A JP 29812787A JP H01138748 A JPH01138748 A JP H01138748A
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JP
Japan
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word line
memory cell
level
cell array
word
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Pending
Application number
JP62298127A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Makino
博之 牧野
Satoshi Takano
聡 高野
Shuichi Matsue
松江 秀一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH01138748A publication Critical patent/JPH01138748A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はガリウム砒素半導体メモリ集積回路に関する
ものである。
〔従来の技術〕
第3図は例えば昭和59年度電子通信学会総合全国大会
講演論文集P2−304記載による従来のE/D形D 
1rect Couple F E T  L ogi
c回路(以下、DCEL回路と略記する)に示された従
来のガリウム砒素半導体メモリ装置のメモリセル、ビッ
ト線ワード、及びワード線駆動回路の構成図である。
図において、(1)はメモリセルで、ノーマリオン型金
属−半導体電界効果型トランジスタ(以下。
MESF[!Tと略記する。 )(2)及び(3)を負
荷とし、ノーマリオフ型M E S F E T (4
1及び(5)をドライバとしたフリソプフロンブ回路と
ノーマリオフ型MESFETによるトランスファゲート
(6)及び(7)から構成される。また、αコはワード
線駆動回路である。ノード(N1)はメモリセルの電源
ノードで、ノード(N2)及び(N3)はデータが蓄え
られるストレージノードである。
ノード(N4)はワード線駆動回路(2)によって駆動
されるワード線でトランスファゲート(6)及び(7)
のゲートに入力する。ノード(N5)及び(N6)は1
対のビット線を構成し、それぞれトランスファゲート(
6)及び(7)に接続される。(8)及び(9)はビッ
ト線プルアンプのための抵抗性の負荷素子でプルアップ
電源であるノード(N7)とノード(N5)及びノード
(N7)とノード(N6)の間にそれぞれ接続されてい
る。また。
ノーマリオフ型MESFETQI及びODはコラム選択
のためのトランスファゲートでそれぞれノード(N5)
とノード(N8)間、ノード(N6)とノード(N9)
間に接続される。ノード(NIO)  はビット線セレ
クト信号線で上記のトランスファゲートθl及びODの
ゲートに接続される。ノード(N8)とノード(N9)
は一対のI10線を構成する。
また、第4図にメモリセルアレイの構成を示す。
メモリセルは、マトリクス状に配置され、カラム方向に
は一対のビ°フト線が接続され、ロウ方向にはワード線
駆動回路亜によって駆動されるワード線が接続される。
第3図に基いて動作を説明する。通常、ガリウム砒素に
よるE/D型DCFL回路は高レベル0.6v程度(こ
れはMESFETゲート、ソース間のショットキバリア
高さで決る。)低レベルOv程度の内部信号で動作する
。従ってメモリセル(1)は高レベル0.6V。
低レベルOvのワード線信号(N4)とビット線セレク
ト信号(NIO)が共に高レベルとなることにより選択
される。また、ノード(N1)及び(N7)の電源電圧
は、共に1.Ovとする。まず、読出し動作について説
明する。ワード線及びビット線セレクト信号が共に低レ
ベルのとき、トランスファゲート(6)と(7)及び0
φとαUは全て非導通状態となり、ストレージノード(
N2)及び(N3)はビット線(N5)及び(N6)か
らそれぞれ遮断される。メモリセル(1)はフリップフ
ロップ回路で構成されているため、このときストレージ
ノード(N2)と(N3)には一対のデータが蓄えられ
る。すなわちノード(N2)が高レベル(0,6V)の
ときはノード(N3)が低レベル(Ov)となり、逆に
ノード(N2)が低レベルのときはノード(N3)が高
レベルとなる。今仮にノード(N2)に高レベル、ノー
ド(N3)に低レベルが蓄えられているとする。このと
きドライバF E T (41は非導通状態、ドライバ
FET(5)は導通状態である0次にワード線(N4)
が高レベル(0,6V)になると、トランスファゲート
(6)と(7)が導通状態となりノード(N2)及びノ
ード(N3)の電位がノード(N5)及びノード(N6
)に読み出されこのとき、高レベル側のビット線(N5
)の電位はドライバF E T (41が非導通状態と
なっているため、ビット線負荷(8)とトランスフ1ゲ
ート(6)及びドライバF E T (51のゲート、
ソース間のショットキダイオードの電位分割で決まり1
通常ショットキバリア高さ0.6Vよりもやや高い値と
なる。今この値を0゜7vとする。一方低レベル側のビ
ット線(N6)の電位はドライバF E T f51が
導通状態となっているため。
ビット線負荷(9)とトランスファゲート(7)及びド
ライバF E T f5)の電位分割で決まり2通常接
地レベルOvとショットキバリア高さ0.6Vの間の値
となる。
今この値を0.2Vとする。すなわち、ワード線(N4
)が立上がることによりメモリセル(1)からビット線
に高レベル0.7V、低レベル0,2vのデータが読出
される0次にビット線セレクト(NIO)が高レベル(
0゜6V)になるとトランスファゲートO1及びODが
導通状態となりビット線(N5)及び(N6)のデータ
がそれぞれI10線(N8)及び(N9)に読出される
。このとき、高レベル側のI10線(N8)の電位は、
ビット線セレクト信号(0,6V)からトランスフアゲ
−) Qlのしきい値電圧VthlOを引いた値0.6
V −VthlOまでしか上がらない。なぜならば、■
10線(N8)の電位が0.6v −vthlO以上に
なるとトランスファゲートαΦが非導通状態となるから
である。今VthlOを0.1vとするとI10線(N
8) ノミ位は0.6V−0,IV=0.5Vとなる。
一方低レベル側のI10線(N9)の電位はピント線(
N26)の電位がそのまま伝えられ0.2vとなる。以
上より、読出し時にはワード線(N4)及びビット線セ
レクト(NIO)の両方が高レベルとなることによりメ
モリセル(1)が選択され、ビット線には高レベル0.
7V、低レベル0.2vのデータが読出され、さらにI
10線には高レベル0.5V、低レベル0.2vのデー
タが読出される事がわかる。ワード&9(N4)及びビ
ット線セレクト(NIO)のどちらか一方が低レベルな
らば、メモリセル(1)のデータはr10線には読出さ
れない。また、!10線に読出されたデータは、センス
アンプ及びデータ出力回路を経てメモリ外部へ出力され
る。次に書き込み動作を説明する。初期条件としてノー
ド(N2)が低しヘ/L/ (OV) 、ノード(N3
)が高レベル(0,6V)とし、これに対しくN2)に
高レベル(N3)に低レベルを書き込む動作を考える。
書き込み時も読出し時と同様ワード&51(N4)とビ
ット線セレクト(NIO)  の両方を高レベル(0,
6V)としてメモリセル(1)を選択状tmとり、 さ
らにI10線(N8)を電源電位(1,OV) 。
(N9)を接地電位(OV)にする。このとき高レベル
側のトランスフアゲ−) (IIはビット&?1(N5
)が0.5V以上では非導通状態となるため、ビット線
(N5)の電位はO,SVとなる。これと同時にピント
線(N6)の電位は、ビット線負荷(9)の電流供給能
力よりもトランスファゲートαDを経た電流引き抜き能
力の方がはるかに大きくとられているために接地電位に
近い値となる。今仮にこれを0.1Vとする。すなわち
逆データ書き込み時には一瞬ビット線電位として(N5
)が0.5V、 (N5)が0.1vという状態にる。
メモリセルillは通常この状態でストレージノード(
N2)の電位が(N3)の電位よりも高くなるように設
計されており、従ってこのときデータは反転する。デー
タ反転後はドライバF E T f41は非B1ff1
状態となるため、高レベル側のビット線(N5)の電位
は0.7vまで上昇する。また、データ反転後ワード線
(N4)を低レベルにするとストレージノードの電位は
、 (N2)が0.6V、 (N3)がOvに落ち着く
。こうしてデータの書き込みが完了する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のガリウム砒素半4体メモリVat lは、以上の
ように構成されているため、次のような問題点があった
。すなわち、ワード線ドライバ@の出力であるワード線
(N4)が高レベルになり、これに接続されるロウが選
択状態になると、ワード線ドライバ03からトランスフ
ァゲート(6)あるいは(7)を通じてメモリセル・\
流れる貫通電流の経路が存在する。仮に、ノード(N2
)に低レベル、ノード(N3)に高レベルのデータが蓄
えられているとするとワード線(N4)が高レベルにな
ると、トランスファゲート(6)におけるゲート(N4
)とソース(N2)間の寄生ショットキダイオードが導
通状態となり、またドライバF E T (41も導通
状態となっているため、ワード線ドライバ03からのワ
ード線(N4)を通じ、トランスファゲート(6)のゲ
ート(N4)からソース(N2)へ、さらにドライバF
 E T f41のドレイン(N2)からソース(接地
)へと電流が流れる。通常、−本のワード線には複数個
のメモリセルが接続され、さらに集積度が高まるとこの
個数はさらに大きくなる。
従って集積度が高まるにつれて選択時にワード線を流れ
る電流が増大する。これに対し、ワード線そのものは、
メモリセルサイズが縮小されるため、線幅を太くするこ
とができず、かえって細くなる傾向がある。このためワ
ード線の抵抗値を低下させることができず、ワード線電
流による電圧降下が無視できなくなる。ワード線におけ
る電圧降下のために、メモリセル毎にワード線しヘルが
異なると、ロウの選択に要する時間やビット線の読出し
レベルにメモリセル毎のばらつきが生じるようになる。
これらのばらつきは、動作マージンを低下させ、アクセ
スタイムのバラツキの原因となる。
以上のように、従来のガリウム砒素半導体メモリ装置で
はワード線を流れる電流による電圧降下のためにワード
線のレベルにメモリセル毎のばらつきが生じ、アクセル
タイムがばらつくという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ワード線レベルのばらつきを低減し、動作マ
ージンが広くアクセスタイムのばらつきの小さいガリウ
ム砒素半導体メモリ集積回路を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るガリウム砒素半4体メモリ集積回路は、
ワード線の駆動回路をメモリセルアレイの両側に配置し
、−本のワード線を2個のワード線駆動回路でメモリセ
ルアレイの両側から駆動する構成としたものである。
〔作用〕
この発明におけるワード線駆動方式によって、ワード線
電流によるワード線の電圧降下を低減でき、ワード線レ
ベルのメモリセル毎のばらつきが低減されることにより
、動作マージンが拡大され、アクセスタイムのばらつき
が低減される。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明によるメモリセル、ビット線、ワード線及
びワード線駆動回路の構成図であり、図において、10
はメモリセル、(8)及び(9)は抵抗性の負荷素子、
α〔及びaυはカラム選択用のトランスファゲートであ
り、これらは従来例と同様である。
0焉及び04)はワード線駆動方式で、これらはワード
&II(N4)の両端にそれぞれ接続される。すなわら
、−本のワード線をメモリセルアレイの両側から駆動す
る構成になっている。
第2図はこの発明によるメモリセルアレイの構成図であ
り、メモ′リセル及びワード線、ビット線の構成は従来
と同様であるが、ワード線駆動回路0り及びαeがメモ
リセルアレイの両側に配置され、ワード線はそれぞれ2
個のワード線駆動回路によって両側から駆動される構成
になっている。
次に第1図に従って動作を説明する。ここで、ワード線
駆動回路α[有]及びaのは共に従来例のワード線駆動
回路(2)の半分のサイズを持ち、従ってワード線の駆
動能力も半分であるとする。
メモリセル(1)へのデータの書込み及び読出し動作に
ついては、従来例と同様であるが、ワード線(N4)の
駆動はワード線駆動回路01及びOaによって同時に行
われる。すなわち、メモリセルillが非選択状態の時
は、ワード線駆動回路α口及び00の出力は共に低レベ
ルであり、メモリセル(1)が選択状態になるとワード
線駆動回路a違及び041は共に高しヘルとなる。
ワード線(N4)が高レベルのとき、従来例の場合と同
様にワード線駆動回路+131及びOaからワード線(
N4)を通じ、トランスファゲート(6)あるいは(7
)、及びドライバF E T (41あるいは(5)を
経て接地へ流れる貫通電流が存在するが、ワード線駆動
回路a3及び04+の駆動能力が従来例の半分であるこ
とから、ワード線駆動回路α1及びOaから流れる貫通
電流はそれぞれ従来例の半分となる。さらに、ワード線
駆動回路0違及びα0は、メモリセルアレイの両側から
ワード線(N4)を駆動することから、それぞれの実際
に駆動するべきワード線の長さは出力際からメモリセル
アレイの中央までの半分ずつとなる。
従ってそれぞれが駆動するワード線の抵抗値も半分とな
る。以上のことから、ワード線における電圧降下は、電
流が半分となりかつ抵抗も半分となる′ことによって、
従来例の4分の1となる。すなわち、ワード線レベルの
ばらつきが4分の1に低減され、従ってビット線レベル
のばらつきが低減される。
なお、ワード線駆動回路03及びa船は共に従来例の半
分のサイズであることから、消費電力の増加はなく、ま
た、駆動すべきワード線の長さも従来例の半分となるこ
とから、ワード線における遅延時間も従来例より長くは
ならない。
なお、上記実施例では、ワード線がメモリセルのトラン
スファゲートに入力する構成を有する場合について述べ
たが、ワード線がロウを選択する方法が他の手段であっ
ても良く上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、−本のワード線を2
個のワード線駆動回路によってメモリセルアレイの両側
から駆動するように構成したので、消費電力やワード線
選択時間を増大させることな(、ワード線レベルのばら
つきを低減することができ、動作マージンの拡大とアク
セスタイムのばらつきの低減を図れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるメモリセル、ビット線。 ワード線及びワード線駆動回路の構成図、第2図はこの
発明によるメモリセルアレイの構成図、第3図は従来の
メモリセル、ビット線、ワード線及びワード線駆動回路
の構成図、第4図は従来のメモリセルアレイの構成図で
ある。 図において、fl)はメモリセル、+21. +31は
ノーマリオン型MES−FET 、+41〜+71.Q
l、θDはノーマリオMIiSFET、 +83.19
)は抵抗性の負荷素子、u 〜aa ハ’7−ド線駆動
回路、(N1)〜(NIO)は各ノードである。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ガリウム砒素半導体基板上に形成され、アレイ状
    に配置されたメモリセルと、ロウの選択を行う複数のワ
    ード線と、それぞれのワード線を駆動する複数のワード
    線駆動回路を有するメモリ回路において、上記ワード線
    駆動回路がメモリセルアレイの両側に配置され、1本の
    ワード線を2個のワード線駆動回路がメモリセルアレイ
    の両側から駆動する構成を有することを特徴とするガリ
    ウム砒素半導体メモリ集積回路。
JP62298127A 1987-11-25 1987-11-25 ガリウム砒素半導体メモリ集積回路 Pending JPH01138748A (ja)

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