JPH0459718B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0459718B2 JPH0459718B2 JP62120273A JP12027387A JPH0459718B2 JP H0459718 B2 JPH0459718 B2 JP H0459718B2 JP 62120273 A JP62120273 A JP 62120273A JP 12027387 A JP12027387 A JP 12027387A JP H0459718 B2 JPH0459718 B2 JP H0459718B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bit line
- node
- low level
- potential
- memory device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Static Random-Access Memory (AREA)
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装置に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to a gallium arsenide semiconductor memory device.
第2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型ダイレクト カツプル FET ロジツ
ク(Direct Couple FET Logic)回路(以下
DCFL回路と略記する。)によるガリウム砒素半
導体メモリ装置のメモリセル及びワード線、ビツ
ト線の構成を示している。図中、1はメモリセル
で、これは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MESFETと略記する。)2
及び3を負荷としノーマリオフ型MESFET4及
び5をドライバとしたフリツプフロツプ回路と、
ノーマリオフ型MESFETによるトランスフアゲ
ート6及び7とから構成されている。ノードN1
はメモリセルの電源ノードで、ノードN2及びN
3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はワード線でトランスフアゲート
6及び7のゲートに接続されている。ノードN5
及びN6は一対のビツト線を構成し、それぞれト
ランスフアゲート6及び7に接続されている。8
及び9はビツト線プルアツプのための抵抗性の負
荷素子で、プルアツプ電源であるノードN7、ビ
ツト線ノードN5間及び電源ノードN7、ビツト
線ノードN6間にそれぞれ接続されている。ま
た、ノーマリオフ型MESFET10及び11はコ
ラム選択のためのトランスフアゲートでそれぞれ
ノードN5、ノードN8間、及びノードN6、ノ
ードN9間に接続されている。ノードN10はビ
ツト線セレクト信号線で上記トランスフアゲート
10及び11のゲートに接続されている。またこ
こでノードN8とノードN9とは一対のI/O線
を構成している。
Figure 2 shows, for example, a conventional E/D type direct couple FET logic (Direct Couple FET Logic) circuit (hereinafter referred to as "Direct Couple FET Logic") described in Proceedings of the National Conference of the Institute of Electronics and Communication Engineers in 1985, P2-304.
It is abbreviated as DCFL circuit. ) shows the configuration of memory cells, word lines, and bit lines of a gallium arsenide semiconductor memory device. In the figure, 1 is a memory cell, which is a normally-on metal-semiconductor field effect transistor (hereinafter abbreviated as MESFET) 2
and 3 as a load, and a flip-flop circuit with normally-off type MESFETs 4 and 5 as drivers,
It is composed of transfer gates 6 and 7 using normally-off MESFETs. Node N1
is the power supply node of the memory cell, and nodes N2 and N
3 is a storage node where data is stored. Node N4 is connected to the gates of transfer gates 6 and 7 by a word line. Node N5
and N6 constitute a pair of bit lines, which are connected to transfer gates 6 and 7, respectively. 8
and 9 are resistive load elements for pulling up the bit line, which are connected between the pull-up power supply node N7 and the bit line node N5, and between the power supply node N7 and the bit line node N6, respectively. Further, normally-off type MESFETs 10 and 11 are transfer gates for column selection, and are connected between nodes N5 and N8, and between nodes N6 and N9, respectively. Node N10 is connected to the gates of transfer gates 10 and 11 by a bit line select signal line. Further, node N8 and node N9 constitute a pair of I/O lines.
次に第2図に基づいて動作を説明する。 Next, the operation will be explained based on FIG.
通常、ガリウム砒素によるE/D型DCFL回路
はハイレベル0.6V程度(これはMESFETのゲー
ト、ソース間のシヨツトキバリア高さで決る。)、
ローレベル0V程度の内部信号で動作する。従つ
てメモリセル1は、ハイレベル0.6V、ローレベ
ル0Vのワード線N4とビツト線セレクト信号線
N10とが共にハイ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1.0Vとする。 Normally, an E/D type DCFL circuit using gallium arsenide has a high level of about 0.6V (this is determined by the height of the shot barrier between the gate and source of the MESFET).
It operates with an internal signal of low level around 0V. Therefore, the memory cell 1 is selected when the word line N4, which has a high level of 0.6V and a low level of 0V, and the bit line select signal line N10 both become high level. Further, the power supply voltages of nodes N1 and N7 are both 1.0V.
まず、読出し動作について説明する。ワード線
N4及びビツト線セレクト信号線N10が共にロ
ーレベルのとき、トランスフアゲート6,7及び
10,11は全て非導通状態となり、ストレージ
ノードN2,N3はビツト線N5,N6からそれ
ぞれ遮断される。メモリセル1はフリツプフロツ
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,N3には一対のデータが蓄えられ
る。すなわちノードN2がハイレベル(0.6V)
のときはノードN3がローレベル(0V)となり、
逆にノードN2がローレベルのときはノードN3
がハイレベルとなる。今仮にノードN2にハイレ
ベル、ノードN3にローレベルが蓄えられている
とする。このときドライバFET4は非導通状態、
5は導通状態である。 First, the read operation will be explained. When word line N4 and bit line select signal line N10 are both at low level, transfer gates 6, 7 and 10, 11 are all non-conductive, and storage nodes N2, N3 are cut off from bit lines N5, N6, respectively. Since the memory cell 1 is composed of a flip-flop circuit, a pair of data is stored in the storage nodes N2 and N3 at this time. In other words, node N2 is at high level (0.6V)
When , node N3 becomes low level (0V),
Conversely, when node N2 is at low level, node N3
becomes high level. Assume now that a high level is stored in the node N2 and a low level is stored in the node N3. At this time, driver FET4 is in a non-conducting state,
5 is a conductive state.
次にワード線N4がハイレベル(0.6V)にな
ると、トランスフアゲート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に読出される。このとき、ハイ側
のビツト線N5の電位はドライバFET4が非導
通状態となつているため、ビツト線負荷8とトラ
ンスフアゲート6及びドライバFET5のゲート、
ソース間のシヨツトキダイオードとの電位分割で
決まり、通常シヨツトキバリア高さ0.6Vよりも
やや高い値となる。今この値を0.7Vとする。一
方ロー側のビツト線N6の電位は、ドライバ
FET5が導通状態となつているため、ビツト線
負荷9とトランスフアゲート7及びドライバ
FET5との電位分割で決まり、通常接地レベル
0Vとシヨツトキバリア高さ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N
4が立上がることによりメモリセル1からビツト
線N5,N6にハイレベル0.7V、ローレベル
0.2Vのデータが読出される。 Next, when word line N4 becomes high level (0.6V), transfer gates 6 and 7 become conductive, and the potentials of nodes N2 and N3 change to node N5.
and is read out to node N6. At this time, since the driver FET 4 is in a non-conducting state, the potential of the high side bit line N5 is set to the bit line load 8, the transfer gate 6, the gate of the driver FET 5, and the potential of the high side bit line N5.
It is determined by the potential division between the sources and the Schottky diode, and is a value slightly higher than the normal Schottky barrier height of 0.6V. Now let this value be 0.7V. On the other hand, the potential of the low-side bit line N6 is
Since FET5 is conductive, the bit line load 9, transfer gate 7 and driver
Determined by potential division with FET5, usually ground level
The value will be between 0V and shot barrier height 0.6V.
Now let this value be 0.2V. That is, word line N
4 rises, high level 0.7V and low level from memory cell 1 to bit lines N5 and N6.
0.2V data is read.
次にビツト線セレクト信号線N10がハイレベ
ル(0.6V)になるとトランスフアゲート10及
び11が導通状態となりビツト線N5及びN6の
データがそれぞれI/O線N8及びN9に読出さ
れる。このとき、ハイ側のI/O線N8の電位
は、ビツト線セレクト信号線レベル(0.6V)か
らトランスフアゲート10のしきい値電圧Vth10
を引いた値0.6−Vth10Vまでしか上がらない。な
ぜならば、I/O線N8の電位が0.6−Vth10V以
上になるとトランスフアゲート10が非導通状態
となるからである。今Vth10を0.1VとするとI/
O線N8の電位は0.6V−0.1V=0.5Vとなる。一
方ロー側のI/O線N9の電位はビツト線N6の
電位がそのまま伝えられ0.2Vとなる。 Next, when the bit line select signal line N10 goes high (0.6V), transfer gates 10 and 11 become conductive, and the data on the bit lines N5 and N6 are read out to the I/O lines N8 and N9, respectively. At this time, the potential of the high side I/O line N8 varies from the bit line select signal line level (0.6V) to the threshold voltage of the transfer gate 10, V th 10
The value obtained by subtracting 0.6−V th can only rise to 10V. This is because when the potential of the I/O line N8 becomes 0.6-V th 10V or more, the transfer gate 10 becomes non-conductive. Now if V th 10 is 0.1V, I/
The potential of the O line N8 is 0.6V-0.1V=0.5V. On the other hand, the potential of the low-side I/O line N9 is 0.2V because the potential of the bit line N6 is directly transmitted.
以上より、読出し時にはワード線N4及びビツ
ト線セレクト信号線N10の両方がハイレベルと
なることによりメモリセル1が選択され、ビツト
線N5,N6にはハイレベル0.7V、ローレベル
0.2Vのデータが読出され、さらにI/O線N8,
N9にはハイレベルの0.5V、ローレベル0.2Vの
データが読出される事がわかる。ワード線N4及
びビツト線セレクト信号線N10のどちらか一方
がローレベルならば、メモリセル1のデータは
I/O線に読出されない。また、I/O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。 From the above, during reading, memory cell 1 is selected by both the word line N4 and the bit line select signal line N10 becoming high level, and the bit lines N5 and N6 have a high level of 0.7V and a low level.
0.2V data is read out, and further I/O lines N8,
It can be seen that data of high level 0.5V and low level 0.2V is read to N9. If either word line N4 or bit line select signal line N10 is at low level, data in memory cell 1 is not read out to the I/O line. Furthermore, the data read to the I/O line is output to the outside of the memory via a sense amplifier and a data output circuit.
次に書き込み動作を説明する。初期条件として
ノードN2をローレベル(0V)、ノードN3をハ
イレベル(0.6V)とし、これに対しノードN2
にハイレベル、ノードN3にローレベルを書き込
む動作を考える。書き込み時も読出し時と同様ワ
ード線N4とビツト線セレクト信号線N10の両
方をハイレベル(0.6V)としてメモリセル1を
選択状態とし、さらにI/O線N8を電源電位
(1.0V)、N9を接地電位(0V)にする。このと
き、ハイ側のトランスフアゲート10はビツト線
N5が0.5V以上で非導通状態となるため、ビツ
ト線N5の電位は0.5Vとなる。これと同時にビ
ツト線N6の電位は、ビツト線負荷9の電流供給
能力よりもトランスフアゲート11からの電流引
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
一瞬ビツト線電位としてノードN5が0.5V、ノ
ードN6が0.1Vという状態になる。メモリセル
1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、従つてこのときデータは反転する。データ反
転後はドライバFET4は非導通状態となるため、
ハイ側のビツト線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をローレベ
ルにするとストレージノードの電位は、N2が
0.6V、N3が0Vに落ち着く。こうしてデータの
書き込みが完了する。 Next, the write operation will be explained. As an initial condition, node N2 is set to low level (0V) and node N3 is set to high level (0.6V).
Consider the operation of writing a high level to node N3 and a low level to node N3. During writing as well as during reading, both word line N4 and bit line select signal line N10 are set to high level (0.6V) to select memory cell 1, and I/O line N8 is set to power supply potential (1.0V) and N9 is set to high level (0.6V). Set to ground potential (0V). At this time, the transfer gate 10 on the high side becomes non-conductive when the bit line N5 is 0.5V or higher, so the potential of the bit line N5 becomes 0.5V. At the same time, the potential of the bit line N6 becomes close to the ground potential because the ability to draw current from the transfer gate 11 is much greater than the current supply ability of the bit line load 9. Now if this
Set to 0.1V. That is, when writing reverse data, the bit line potential momentarily becomes 0.5V at node N5 and 0.1V at node N6. Memory cell 1 is normally designed so that the potential of storage node N2 is higher than the potential of N3 in this state, and therefore the data is inverted at this time. After data inversion, driver FET4 becomes non-conductive, so
The potential of the high side bit line N5 rises to 0.7V. Furthermore, when the word line N4 is set to low level after data inversion, the potential of the storage node is changed to N2.
0.6V, N3 settles to 0V. In this way, data writing is completed.
従来のガリウム砒素半導体メモリ装置は以上の
ように構成されているため、次のようなデータ読
み出しにおける問題点があつた。
Since the conventional gallium arsenide semiconductor memory device is constructed as described above, it has had the following problems in data reading.
すなわち、前に説明したように例えばビツト線
N5への読み出しのハイレベルはビツト線負荷8
とトランスフアゲート6及びドライバFET5の
ゲート、ソース間のシヨツトキダイオードとの電
位分割で決まり、またローレベルはビツト線負荷
8とトランスフアゲート6及びドライバFET4
との電位分割で決まるため、トランスフアゲート
やドライバFETの特性にばらつきがあるとビツ
ト線の読出しレベルがばらついた。通常、1対の
ビツト線は複数のメモリセルが共有しており、ま
たガリウム砒素によるE/D型DCFL回路は内部
信号の振幅が0.6V程度と小さく、特に読出し時
におけるビツト線の振幅はそれ以下となるため素
子特性のばらつきによる影響を受け易く、従つて
1対のビツト線を共有する複数のメモリセルのト
ランスフアゲートやドライバFETの特性の小さ
なばらつきに対してビツト線の読出しレベルがば
らつき易かつた。 That is, as explained earlier, for example, the high level read to the bit line N5 is caused by the bit line load 8.
The low level is determined by the potential division between the transfer gate 6 and the gate and source of the driver FET 5 and the Schottky diode.
Since it is determined by the potential division between the bit line and the bit line, if there are variations in the characteristics of the transfer gate or driver FET, the read level of the bit line will vary. Normally, a pair of bit lines is shared by multiple memory cells, and in an E/D type DCFL circuit using gallium arsenide, the amplitude of the internal signal is as small as about 0.6V, and the amplitude of the bit line especially during reading is small. The readout level of the bit line is likely to vary due to small variations in the characteristics of the transfer gates and driver FETs of multiple memory cells that share a pair of bit lines. Katta.
さらに詳しく説明すると第3図a〜cはビツト
線のローレベルにばらつきがあつた場合のビツト
線レベルの時間変化を示しており、連続する2つ
の読出しサイクルで互いに逆のデータを読出した
場合を示している。図中Aは前サイクルのローレ
ベルが後サイクルのローレベルと同じ場合の波
形、Bは前サイクルのローレベルが後サイクルの
ローレベルよりも高い場合の波形、Cは前サイク
ルのローレベルが後サイクルのローレベルよりも
低い場合の波形を表わす。この図からわかるよう
にビツト線のローレベルが前、後サイクルで同じ
場合に比べ、前サイクルのローレベルが後サイク
ルより高い場合はビツト線の交点は速い方へ移動
し、前サイクルのローレベルが後サイクルより低
い場合はビツト線の交点は遅い方へ移動する。こ
のようにビツト線読出し電位のローレベルがばら
つくことによつてビツト線の交点の位置にばらつ
きが生じ、これはアクセスタイムのバラツキの原
因となる。ハイレベルのばらつきに対しても同様
のことが言える。以上のように従来の構成ではメ
モリセルのトランスフアゲートやドライバFET
の特性のばらつきによつてビツト線レベルにばら
つきが生じアクセスタイムがばらつくという問題
点があつた。 To explain in more detail, Figures 3a to 3c show the time change of the bit line level when there is variation in the low level of the bit line, and the case where mutually opposite data are read in two consecutive read cycles is shown. It shows. In the figure, A is the waveform when the low level of the previous cycle is the same as the low level of the next cycle, B is the waveform when the low level of the previous cycle is higher than the low level of the next cycle, and C is the waveform when the low level of the previous cycle is the same as the low level of the next cycle. It represents the waveform when the voltage is lower than the low level of the cycle. As can be seen from this figure, compared to when the low level of the bit line is the same in the previous and subsequent cycles, when the low level of the previous cycle is higher than the subsequent cycle, the intersection of the bit lines moves faster, and the low level of the previous cycle If is lower than the later cycle, the bit line intersection will move later. This variation in the low level of the bit line read potential causes variation in the positions of the bit line intersections, which causes variation in access time. The same can be said for high-level variations. As mentioned above, in the conventional configuration, the memory cell transfer gate and driver FET
There was a problem in that the bit line level varied due to variations in the characteristics of the bit line, resulting in variations in access time.
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、メモリセル間でのアクセスタ
イムのばらつきを低減することができる半導体メ
モリ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to obtain a semiconductor memory device that can reduce variations in access time between memory cells.
この発明に係る半導体メモリ装置は、シヨツト
キダイオードを有しそのシヨツトキバリア高さに
よつて電源電圧をクランプするクランプ回路を設
け、読出し時、該クランプ電圧をローレベル読出
し電位としてビツト線に印加するようにしたもの
である。
The semiconductor memory device according to the present invention is provided with a clamp circuit that has a shot diode and clamps the power supply voltage according to the height of the shot barrier, and when reading, the clamp voltage is applied to the bit line as a low level read potential. This is what I did.
この発明においてはシヨツトキダイオードのシ
ヨツトキバリア高さによつて電源電圧をクランプ
しこのクランプ電圧をローレベル読出し電位とし
てビツト線に印加するようにしたから、ビツト線
のローレベルをメモリセルを構成する素子の特性
のばらつきにかかわらず一定に保つことができ、
これによりメモリセル間でのアクセスタイムのば
らつきを低減することができる。
In this invention, the power supply voltage is clamped by the height of the shot barrier of the shot shot diode, and this clamp voltage is applied to the bit line as a low level read potential. can be kept constant regardless of variations in the characteristics of
This makes it possible to reduce variations in access time between memory cells.
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図はこの発明の一実施例による半導体メモ
リ装置のメモリセル及びワード線、ビツト線の構
成を示す回路図であり、この回路は半絶縁性ガリ
ウム砒素基板上に形成されている。第1図におい
て、メモリセル1及びワード線、ビツト線の構成
は第2図と全く同様であり、20はノーマリオフ
型MESFET12、第1及び第2のシヨツトキダ
イオード13及び14から構成された第1のビツ
ト線クランプ回路で、ノーマリオフ型MESFET
12はドレインが電源ノードN11に、ソースが
ノードN12に接続され、第1のシヨツトキダイ
オード13はアノードがノードN12に、カソー
ドが接地電位に接続され、第2のシヨツトキダイ
オード14はアノードがノードN12に、カソー
ドがビツト線ノードN5に接続されている。ま
た、30はノーマリオフ型MESFET15、第1
及び第2のシヨツトキダイオード16及び17か
ら構成された第2のビツト線クランプ回路で、ノ
ーマリオフ型MESFET15はドレインが電源ノ
ードN11に、ソースがノードN13に接続さ
れ、第1のシヨツトキダイオード16はアノード
がノードN13に、カソードが接地電位に接続さ
れ、第2のシヨツトキダイオード17はアノード
がノードN13に、カソードがビツト線ノードN
6に接続されている。また、ノーマリオフ型
MESFET12及び15のゲートN14には書き
込み読出し制御信号が入力される。 FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of memory cells, word lines, and bit lines of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, and this circuit is formed on a semi-insulating gallium arsenide substrate. In FIG. 1, the configuration of the memory cell 1, word line, and bit line is exactly the same as in FIG. Normally-off type MESFET with bit line clamp circuit
12 has its drain connected to the power supply node N11 and its source connected to the node N12; the first shottock diode 13 has its anode connected to the node N12 and its cathode connected to the ground potential; and the second shottock diode 14 has its anode connected to the node N12. N12 has its cathode connected to bit line node N5. In addition, 30 is a normally-off type MESFET15, the first
In the second bit line clamp circuit, the normally-off type MESFET 15 has its drain connected to the power supply node N11 and its source connected to the node N13. The second shotgun diode 17 has its anode connected to the node N13 and its cathode connected to the ground potential, and its anode connected to the node N13 and its cathode connected to the bit line node N1.
6. Also, normally-off type
A write/read control signal is input to gates N14 of MESFETs 12 and 15.
次に第1図に基づいて本実施例回路の動作を説
明する。 Next, the operation of the circuit of this embodiment will be explained based on FIG.
ここでも従来回路と同様、メモリセル1は、ハ
イレベル0.6V、ローレベル0Vのワード線N4と
ビツト線セレクト信号線N10とが共にハイレベ
ルとなることにより選択される。ノードN1,N
7及びN11の電源電圧は全て1.0Vとする。 Here, as in the conventional circuit, the memory cell 1 is selected when the word line N4, which has a high level of 0.6V and a low level of 0V, and the bit line select signal line N10 both become high level. Node N1,N
The power supply voltages of 7 and N11 are all 1.0V.
まず、ビツト線クランプ回路の動作を説明す
る。ノードN14の書き込み読出し制御信号は、
読出し時にはハイレベル(1.0V、これは前段が
電源電圧1.0VのE/Dインバータであれば自然
に実現される。)、書き込み時にはローレベル
(0V)となる。ここで、第1のシヨツトキダイオ
ード13及び16のシヨツトキバリア高さを通常
の0.6Vとし、これに対し第2のシヨツトキダイ
オード14及び17はシヨツトキベリア高さを
0.3Vとする。これはガリウム砒素半導体基板の
不純物密度やアノードの金属を適当に選ぶことに
より可能である。 First, the operation of the bit line clamp circuit will be explained. The write/read control signal of node N14 is
When reading, it becomes a high level (1.0V, which is naturally achieved if the previous stage is an E/D inverter with a power supply voltage of 1.0V), and when writing, it becomes a low level (0V). Here, the shot barrier height of the first shot diodes 13 and 16 is set to the normal 0.6V, whereas the shot barrier height of the second shot diodes 14 and 17 is set to 0.6V.
Set to 0.3V. This can be achieved by appropriately selecting the impurity density of the gallium arsenide semiconductor substrate and the metal of the anode.
読出し時、すなわちノードN14の書き込み読
出し制御信号がハイレベル(1.0V)のとき、ノ
ーマリオフ型MESFET12及び15は導通状態
となりノードN12及びN13はそれぞれシヨツ
トキダイオード13及び16によつて共に0.6V
にクランプされる。このときビツト線ノードN5
及びN6は、それぞれノードN12及びN13の
電位0.6Vからシヨツトキダイオード14及び1
7のシヨツトキバリア高さである0.3Vを引いた
値、すなわち0.3Vよりも低くなることはできな
い。なぜなら、0.3Vよりも低くなるとシヨツト
キダイオード14及び17が導通してビツト線電
位が0.3Vまで引き上げられるからである。一方
書き込み時、すなわちノードN14の書き込み読
出し制御信号がローレベル(0V)のとき、ノー
マリオフ型MESFET12及び15は非導通状態
となりノードN12及びN13はフローテイング
状態となる。このとき、ノードN12及びN13
はビツト線ノードN5及びN6には全く影響を及
ぼさない。従つて、書き込み時はビツト線クラン
プ回路が無い状態と同じになる。 During reading, that is, when the write/read control signal at node N14 is at high level (1.0V), normally-off MESFETs 12 and 15 are conductive, and nodes N12 and N13 are both set to 0.6V by shot diodes 13 and 16, respectively.
be clamped to. At this time, bit line node N5
and N6 are connected to shot diodes 14 and 1 from the potential 0.6V of nodes N12 and N13, respectively.
It cannot be lower than the value minus 0.3V, which is the shot barrier height of 7, that is, 0.3V. This is because when the voltage drops below 0.3V, shot diodes 14 and 17 become conductive and the bit line potential is raised to 0.3V. On the other hand, during writing, that is, when the write/read control signal at node N14 is at a low level (0V), normally-off type MESFETs 12 and 15 are in a non-conductive state, and nodes N12 and N13 are in a floating state. At this time, nodes N12 and N13
has no effect on bit line nodes N5 and N6. Therefore, during writing, the state is the same as without the bit line clamp circuit.
次に、メモリ回路の読出し動作について説明す
る。ワード線N4及びビツト線セレクト信号線N
10が共にローレベルのとき、トランスフアゲー
ト6,7及び10,11は全て非導通状態とな
り、ストレージノードN2及びN3はビツト線N
5及びN6からそれぞれ遮断される。メモリセル
はフリツプフロツ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には従来例
と同様に一対のデータが蓄えられる。仮にノード
N2にハイレベル、ノードN3にローレベルが蓄
えられているとする。このときドライバFET4
は非導通状態、5は導通状態である。 Next, a read operation of the memory circuit will be explained. Word line N4 and bit line select signal line N
10 are both at low level, transfer gates 6, 7 and 10, 11 are all non-conductive, and storage nodes N2 and N3 are connected to bit line N
5 and N6, respectively. Since memory cells are composed of flip-flop circuits,
At this time, a pair of data is stored in storage nodes N2 and N3 as in the conventional example. Assume that a high level is stored in the node N2 and a low level is stored in the node N3. At this time, driver FET4
5 is a non-conductive state, and 5 is a conductive state.
次にワード線N4がハイレベル(0.6V)にな
ると、トランスフアゲート6及び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N
5及びノードN6に読出される。このとき、ハイ
側のビツト線N5の電位はドライバFET4が非
導通状態となつているため、ビツト線負荷8とト
ランスフアゲート6及びドライバFET5のゲー
ト、ソース間のシヨツトキダイオードとの電位分
割で決まり、0.7Vとなる。この場合上記第1の
ビツト線クランプ回路20はこのハイレベルの値
には影響を与えない。一方ロー側のビツト線N6
には、ドライバFET5が導通状態となつている
ため、ビツト線負荷9とトランスフアゲート7及
びドライバFET5との電位分割で決まる値であ
る0.2Vが読出されようとするが、上記第2のビ
ツト線クランプ回路30により0.3Vに引き上げ
られ、0.3V一定となる。すなわち、ワード線N
4が立上がることによりメモリセル1からビツト
線N5,N6にハイレベル0.7V、ローレベル
0.3Vのデータが読出され、このローレベルはメ
モリセルの特性のばらつきによらず、0.3V一定
となる。 Next, when word line N4 becomes high level (0.6V), transfer gates 6 and 7 become conductive, and the potentials of nodes N2 and N3 change to node N
5 and node N6. At this time, the potential of the high-side bit line N5 is determined by the potential division between the bit line load 8, the transfer gate 6, and the Schottky diode between the gate and source of the driver FET 5, since the driver FET 4 is in a non-conducting state. , becomes 0.7V. In this case, the first bit line clamp circuit 20 does not affect this high level value. On the other hand, the low side bit line N6
Since the driver FET 5 is in a conductive state, 0.2V, which is a value determined by the potential division between the bit line load 9, the transfer gate 7, and the driver FET 5, is about to be read out. The voltage is pulled up to 0.3V by the clamp circuit 30 and remains constant at 0.3V. That is, word line N
4 rises, high level 0.7V and low level from memory cell 1 to bit lines N5 and N6.
Data of 0.3V is read, and this low level remains constant at 0.3V regardless of variations in the characteristics of the memory cells.
次にビツト線セレクト信号線N10がハイレベ
ル(0.6V)になるとトランスフアゲート10及
び11が導通状態となりビツト線N5及びN6の
データがそれぞれI/O線N8及びN9に読出さ
れる。このとき、ハイ側のI/O線N8の電位
は、ビツト線セレクト信号線レベル(0.6V)か
らトランスフアゲート10のしきい値電圧Vth10
(0.1V)を引いた値0.6−0.1=0.5Vまでしか上が
らない。なぜならば、I/O線N8の電位が
0.5V以上になるとトランスフアゲート10が非
導通状態となるからである。一方ロー側のI/O
線N9の電位はビツト線N6の電位がそのまま伝
えられ0.3Vとなる。 Next, when the bit line select signal line N10 goes high (0.6V), transfer gates 10 and 11 become conductive, and the data on the bit lines N5 and N6 are read out to the I/O lines N8 and N9, respectively. At this time, the potential of the high side I/O line N8 varies from the bit line select signal line level (0.6V) to the threshold voltage of the transfer gate 10, V th 10
(0.1V) minus 0.6 – 0.1 = 0.5V. This is because the potential of I/O line N8 is
This is because when the voltage exceeds 0.5V, the transfer gate 10 becomes non-conductive. On the other hand, the low side I/O
The potential of the line N9 is 0.3V because the potential of the bit line N6 is directly transmitted.
以上より、読出し時にはワード線N4及びビツ
ト線セレクト信号線N10の両方がハイレベルと
なることによりメモリセル1が選択され、ビツト
線N5,N6にはハイレベル0.7V、ローレベル
0.3Vのデータが読出され、さらにI/O線N8,
N9にはハイレベル0.5V、ローレベル0.3Vのデ
ータが読出される事がわかる。ローレベルの
0.3Vはメモリセルによるばらつきがなく、極め
て均一性が良い。また従来回路と同様にワード線
N4及びビツト線セレクト信号線N10のどちら
か一方がローレベルならば、メモリセル1のデー
タはI/O線には読出されない。また、I/O線
に読出されたデータは、センスアツプ及びデータ
出力回路を経てメモリ外部へ出力される。一方メ
モリセルへの書き込み動作については、上述した
ように第1、第2のビツト線クランプ回路20,
30は書き込み時には全く書き込み動作に影響を
及ぼさない。従つて、書き込み動作は上述の従来
回路の場合と全く同様である。 From the above, during reading, memory cell 1 is selected by both the word line N4 and the bit line select signal line N10 becoming high level, and the bit lines N5 and N6 have a high level of 0.7V and a low level.
0.3V data is read out, and further I/O lines N8,
It can be seen that data of high level 0.5V and low level 0.3V is read to N9. low level
0.3V has no variation depending on memory cells and has extremely good uniformity. Further, as in the conventional circuit, if either the word line N4 or the bit line select signal line N10 is at a low level, the data in the memory cell 1 is not read out to the I/O line. Furthermore, the data read to the I/O line is output to the outside of the memory via a sense up and data output circuit. On the other hand, regarding the write operation to the memory cell, as described above, the first and second bit line clamp circuits 20,
30 does not affect the write operation at all during writing. Therefore, the write operation is exactly the same as in the conventional circuit described above.
このように本実施例では第2のシヨツトキダイ
オード14,17を有しそのシヨツトキバリア高
さ0.3Vを用いてビツト線N5,N6の読み出し
ローレベルを0.3Vに固定する第1、第2のビツ
ト線クランプ回路20,30を設けたので、ワー
ド線N4が立上ることによりロー側のビツト線N
5あるいはN6に読み出されるローレベルを常に
0.3Vとでき、これによりアクセスタイムのばら
つきを抑えることができる。 In this way, this embodiment has the second shot diodes 14 and 17, and uses their shot barrier height of 0.3V to fix the read low level of the bit lines N5 and N6 to 0.3V. Since the line clamp circuits 20 and 30 are provided, when the word line N4 rises, the low side bit line N
Always keep the low level read to 5 or N6.
0.3V, which can suppress variations in access time.
なお、上記実施例では第2のシヨツトキダイオ
ード14及び17のシヨツトキバリア高さが
0.3Vの場合を示したが、必要に応じてこのシヨ
ツトキバリア高さを変化させることによつてビツ
ト線の読出しローレベルを任意に調節してもよ
い。 In the above embodiment, the shot barrier height of the second shot diodes 14 and 17 is
Although the case of 0.3V is shown, the reading low level of the bit line may be arbitrarily adjusted by changing the height of this shot barrier as necessary.
以上のように、この発明によればシヨツトキダ
イオードのシヨツトキバリア高さによつて電源電
圧をクランプし、このクランプ電圧をローレベル
読出し電位としてビツト線に印加するようにした
ので、ビツト線の読み出しローレベルを個々のメ
モリセルの素子特性のばらつきによらず一定に保
つことができ、これによりメモリセル間でのアク
セスタイムのばらつきの小さい半導体メモリ装置
を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the power supply voltage is clamped by the shot barrier height of the shot diode, and this clamp voltage is applied to the bit line as a low level read potential. The level can be kept constant regardless of variations in element characteristics of individual memory cells, thereby making it possible to obtain a semiconductor memory device with small variations in access time between memory cells.
第1図はこの発明の一実施例による半導体メモ
リ装置のメモリセル及びワード線、ビツト線の構
成を示す回路図、第2図は従来の半導体メモリ装
置のメモリセル及びワード線、ビツト線の構成を
示す回路図、第3図はビツト線の読出しのローレ
ベルがばらついた場合のビツト線の読出しレベル
の時間変化を示す図である。
図中、1はメモリセル、2,3はノーマリオン
型MESFET、4〜7,10〜12,15はノー
マリオフ型MESFET、8,9は抵抗性の負荷素
子、13,14,16,17はシヨツトキダイオ
ード、N1〜N14は各ノード、20,30は第
1、第2のビツト線クランプ回路、Aはローレベ
ルが前サイクルと後サイクルとで同じ場合のビツ
ト線レベル波形、Bは前サイクルの方が後サイク
ルよりもそのローレベルが高い場合のビツト線レ
ベル波形、Cは前サイクルの方が後サイクルより
もそのローレベルが低い場合のビツト線レベル波
形である。なお図中同一符号は同一又は相当部分
を示す。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of memory cells, word lines, and bit lines of a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of memory cells, word lines, and bit lines of a conventional semiconductor memory device. FIG. 3 is a diagram showing the change over time in the bit line read level when the bit line read low level varies. In the figure, 1 is a memory cell, 2 and 3 are normally-on MESFETs, 4 to 7, 10 to 12, and 15 are normally-off MESFETs, 8 and 9 are resistive load elements, and 13, 14, 16, and 17 are shutters. Tsutoki diodes, N1 to N14 are each node, 20 and 30 are the first and second bit line clamp circuits, A is the bit line level waveform when the low level is the same in the previous cycle and the next cycle, and B is the waveform of the previous cycle. C is the bit line level waveform when the low level is higher in the previous cycle than in the subsequent cycle, and C is the bit line level waveform when the low level is lower in the previous cycle than in the subsequent cycle. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
の半導体メモリ装置において、 シヨツトキダイオードを有しそのシヨツトキバ
リア高さによつて電源電圧をクランプするクラン
プ回路を備え、 読出し時、該クランプ電圧をローレベル読出し
電位としてビツト線に印加するようにしたことを
特徴とする半導体メモリ装置。 2 上記クランプ回路は、 ドレインが電源に接続され、ゲートにその導
通、非導通を制御する信号を受けるノーマリオフ
型MESFETと、 カソードが設置され、アノードが上記
MESFETのソースに接続された第1のシヨツト
キダイオードと、 アノードが上記第1のシヨツトキダイオードの
アノードに接続され、カソードがビツト線に接続
された第2のシヨツトキダイオードとからなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
体メモリ装置。 3 上記第2のシヨツトキダイオードのシヨツト
キバリア高さを、上記第1のシヨツトキダイオー
ドのシヨツトキバリア高さよりも低くしたことを
特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導体メ
モリ装置。 4 上記ノーマリオフ型MESFETのゲートには、
データの書き込み時に上記ノーマリオフ型
MESFETを非導通状態とする制御信号が入力さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第2項また
は第3項記載の半導体メモリ装置。[Scope of Claims] 1. A static semiconductor memory device formed on a semi-insulating substrate, comprising a clamp circuit that has a shot diode and clamps a power supply voltage according to the height of its shot barrier, and when reading, A semiconductor memory device characterized in that the clamp voltage is applied to a bit line as a low level read potential. 2 The above clamp circuit consists of a normally-off MESFET whose drain is connected to the power supply and whose gate receives a signal to control its conduction or non-conduction, a cathode, and an anode connected to the above.
A first Schottky diode connected to the source of the MESFET, and a second Schottky diode having an anode connected to the anode of the first Schottky diode and a cathode connected to the bit line. A semiconductor memory device according to claim 1. 3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the shottock barrier height of the second shottock diode is lower than the shottock barrier height of the first shottock diode. 4 The gate of the above normally-off MESFET has
The above normally-off type when writing data
4. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein a control signal is inputted to turn the MESFET into a non-conductive state.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62120273A JPS63285795A (en) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | Semiconductor memory device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62120273A JPS63285795A (en) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | Semiconductor memory device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63285795A JPS63285795A (en) | 1988-11-22 |
| JPH0459718B2 true JPH0459718B2 (en) | 1992-09-24 |
Family
ID=14782146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62120273A Granted JPS63285795A (en) | 1987-05-19 | 1987-05-19 | Semiconductor memory device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63285795A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5652723A (en) * | 1991-04-18 | 1997-07-29 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor memory device |
-
1987
- 1987-05-19 JP JP62120273A patent/JPS63285795A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63285795A (en) | 1988-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4486753A (en) | Bus line drive circuit | |
| US4879690A (en) | Static random access memory with reduced soft error rate | |
| US4240151A (en) | Semiconductor read only memory | |
| US4375600A (en) | Sense amplifier for integrated memory array | |
| GB2028046A (en) | Memory read/write circuits | |
| US4937480A (en) | BICMOS buffer circuit | |
| US4764897A (en) | Semiconductor memory device employing normally-on type GaAs-MESFET transfer gates | |
| EP0085436B1 (en) | Buffer circuits | |
| US4692642A (en) | Active pull-up circuit controlled by a single pull-up clock signal | |
| US4366397A (en) | Level conversion circuit | |
| JPH0252460B2 (en) | ||
| EP0317939A2 (en) | Input circuit incorporated in a semiconductor device | |
| US5091663A (en) | Mesfet differential amplifier | |
| JPH0459719B2 (en) | ||
| US4933903A (en) | Static memory device provided with high-speed writing circuit | |
| JPH0459718B2 (en) | ||
| US4742253A (en) | Integrated insulated-gate field-effect transistor circuit for evaluating the voltage of a node to be sampled against a fixed reference voltage | |
| JPH0516119B2 (en) | ||
| JP2515020B2 (en) | Gallium arsenide semiconductor integrated circuit | |
| JP2515021B2 (en) | Gallium arsenide semiconductor integrated circuit | |
| JPH03192595A (en) | Memory cell and memory integrated circuit | |
| JPS63314861A (en) | Compound semiconductor static memory | |
| JP2823294B2 (en) | Gallium arsenide semiconductor memory device | |
| JPS6182532A (en) | Inverter circuit | |
| JPS63104300A (en) | Voltage decision circuit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |