JPS5824875B2 - メモリ動作方式 - Google Patents

メモリ動作方式

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JPS5824875B2
JPS5824875B2 JP55060778A JP6077880A JPS5824875B2 JP S5824875 B2 JPS5824875 B2 JP S5824875B2 JP 55060778 A JP55060778 A JP 55060778A JP 6077880 A JP6077880 A JP 6077880A JP S5824875 B2 JPS5824875 B2 JP S5824875B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体メモリに関し、更に詳細には、I2L構
造のバイポーラ・トランジスタ・フリップ・フロップ・
メモリ・セルを用いたメモリの動作方式に関する。
特開昭51−114036号によれば、バイポーラ・ト
ランジスタを用いたフリップ・フロップによりメモリ・
セルを形成しショットキー・ダイオードを読取り/書込
み用結合素子として用いる集積半導体メモリが知られて
いる。
メモリ・セルの読取り/書込みサイクルは複数位相で行
なわれるが、これはビット線及びワード線の電圧レベル
変化によって選択される。
読取り/書込み速度を高めると共に電力消費を減じるた
め、ビット線は導通したメモリ・セル・トランジスタを
介して放電される。
ビット線の放電はアースに向けて行なわれる。
読取り相の期間にビット線は極くわずかだけ再充電され
、従ってメモリ・セルに流れる再充電電流は非常に小さ
い。
過去数年間の間に、バイポーラ・メモリ技術の分野では
I2上と呼ばれる技術を用いたものがいくつか開発され
ている。
このような提案は例えば米国特許第3736477号及
び米国特許第3816748号に示されている。
バイポーラ・トランジスタを用いたこれらの技術はスイ
ッチング時間が短いという特徴があり、高集積度のメモ
リあるいは論理回路に特に適している。
I2上の構造と同様の構造を有するバイポーラ・トラン
ジスタ・メモリ・セルを用いたメモリはメモリ・セルを
選択する場合データ・ビット線及び/又は制御線の線容
量(キャパシタンス)を再充電する必要がある。
前記特開昭に示されているように、容量放電電流は選択
されたワード線のメモリ・セル及びワード線駆動器を介
してアースへ放電される。
しかしながらこの方法の場合は、マトリクスのメモリ・
セルの数が増えたとき、駆動器に必要な面積、各駆動器
の電力消費及びワード線選択期間に生じる遅延が不相応
に増大して■2L構造の利点が損われるという欠点があ
る。
この欠点を回避するため、特願昭54− 158232号は選択の前の適当な時間に選択信号の関
数として制御信号が発生されるようにした半導体メモリ
回路構成を示している。
これらの制御信号はすべてのメモリ・セルに共通な放電
回路及びスイッチング・トランジスタに同時に印加され
、データ・ビット線及び制御線の線容量の放電電流はス
イッチング・トランジスタを介して流れ。
そして放電回路を介して共通に放電される。
この回路構成の特徴は、メモリ・マトリクス内のビット
線が放電回路に接続された放電線に接続されており、そ
してすべてのワード線及び/又はビット線のスイッチン
グ・トランジスタがメモリ・チップの選択信号により制
御される制御論理回路へ接続されていることである。
この技術によれば前記特開昭の問題を解決でき、またワ
ード線に最小の電圧スイングを用いることが可能になる
が、この技術の場合は、ビット線ノ放電動作及び選択動
作の2段階の動作を続けて行なう必要があるため、アク
セス時間が長くなる。
また、このようなメモリの周辺回路に必要な構成部品の
数が非常に多い。
加えて、供給される読取り信号は読取り/書込み増幅器
からの直流電流に依存する。
従って本発明の目的は、特にI2L技術で設計されそし
てワード線とビット線の交点に配列されたメモリ・セル
を駆動器及びデコーダで選択するメモリにおいて、読取
り/書込み信号を一層大きく且つ急峻にし、読取り/書
込み回路の部品の数を少なくし且つ制御線の数を少なく
することである。
本発明によれば、読取り信号の縁を著しく急峻にし且つ
大きな絶対振幅を与えることができる。
また、感知電流及び/又は書込みのための直流電流を与
えるための部品が不要となるため、各ビット線対と関連
する読取り/書込み回路の部品の数を大幅に減じること
ができる。
従って読取り/書込み回路内の部品のための制御線の数
も著しく減少する。
この回路は低電流で動作するから、選択されたセルと選
択されないセルとの間のスプリアス注入電流が大きく減
少する。
更に、読取り/書込みのために用いられる2つのトラン
ジスタはショットキー・ダイオードによってブロックさ
れるため、本発明の回路は読取り/書込み線及びビット
線の電圧レベルに対して許容範囲が広い。
第1図は本発明によるメモリ回路を示している。
この回路の下側に示されているのが読取り/書込み増幅
回路である。
読取り/書込み増幅回路はショットキー・コレクタ・コ
ンタクト846及びS49を有する2つのショットキー
・クランプ・トランジスタT46.T49よりなる。
トランジスタT46のベースはメモリ回路のすべての読
取り/書込み増幅回路に共通に用いられる線WT1に接
続され、トランジスタT49のベースは同様にメモリ回
路のすべての読取り/書込み増幅回路に共通に用いられ
る線WTOに接続されている。
トランジスタT46.T49のエミッタは共通のビット
選択線BSに接続され、ビット選択線BSは2つの直列
接続されたショットキー・ダイオードD50.D51を
介してビット・スイッチ・トランジスタT50.T51
のベースに接続されている。
トランジスタT50はビット線BLO。T51はビット
線BL1に接続され、またこれらのトランジスタT50
.T51の他の電極はビット基準線BRLに接続されて
いる。
トランジスタT50.T51のベースは抵抗R50を介
してもう1つの基準線BRBLに接続され、待機状態の
間これらのトランジスタを飽和状態に保つ電流を受取る
第1図の中心部には2つのメモリ・セルCO2C1が示
されている。
ビット線に示されているC2〜CN−1は実際にはN個
のメモリ・セルが設けられることを示している。
各セルにはワード線が設けられるが、第1図では2本の
ワード線WLO,WL1のみが示されている。
ビット線BLO、BLlには、記憶情報の感知のため、
これらのビット線間のすべてのメモリ・セルに共通な適
当な差動増幅器(図示せず)が接続される。
ショットキー・ダイオードD50゜D51及び抵抗R5
0は、知られているように、個々のメモリ動作の期間に
待機電位及び動作電位を供給し設定するように働く。
次に第2図のタイミング波形を参照して第1図の回路の
読取りサイクル及び書込みサイクルの動作について説明
する。
最初、メモリが待機状態にあるものとする、すなわち、
電力消費が非常に小さくなるようにすべての電位及び電
流が設定されているものとする。
ビット線BLO、BLlのための電流はビット線スイッ
チとして働くトランジスタT50.T51を介して供給
される。
これらの2つのトランジスタT50.T51は逆動作し
且つ高度に飽和し、これにより、ビット線電位VBLO
、VBLlが互いに極くわずかだけ(典型的には、最も
クリチカルな状態で、所与の記憶ビット・パターンに対
して3mV)異なるようにする。
ワード線電位VWLO、VWLl・・・・・・・・・は
ビット線電位よりもVBE(典型的には600mV)だ
け低い。
第1図のセルCOが読取り動作のために選択されるもの
とする。
最初、線WTO,WT1の電位が下げられ、メモリ・セ
ルCOを含むビット位置の選択はビット選択線BSの電
位を下げることにより行なわれる。
これによりビット線スイッチ・トランジスタT50.T
51がオフになり、待機電流が遮断される。
メモリ・セルCOのワード位置の選択はワード線WLO
の電位を下げることによって行なわれる。
第2図のCLはクロックを示している。
ワード線WLOの電位が急激に降下すると、選択されな
いセルの並列接続されたインジェクタ容量及びビット線
金属容量、並びに選択されたセルのインジェクタ容量は
第3図に示すように容量性分圧器を形成する。
第3図において、CEIO。CEl 1 、CF2O、
CF3I・・・・・・・・・は選択されないセルのイン
ジェクタ容量、CEOO,CEOlは選択されたセルの
インジェクタ容量、CSO。
C81はビット線金属容量を示し、夫々のビット線に関
連する全体の容量CBLO,CBLIは次のように表わ
される。
CBLO=CE10+CE20+・・・・・・・・・+
CE(N−1)0+C3OCBL1=CE11+CE2
1+・・・・・・・・・+CE (N l ) 1 +
C81このとき、選択されないセルのインジェクタ容量
即ち入力容量が放電し、選択されたセルのインジェクタ
容量即ち入力容量CEOO,CEO1にパルス形の電荷
ΔQが流れ、選択されたメモリ・セルCOのインジェク
タ電圧を増大させる。
実際のテストによると、ワード線の電圧スイングΔ■W
Lが:;400mVのとき夫々のインジェクタ容量がΔ
Q;1pAs だけ充電され、インジェクタ電圧がΔV
−;230mVだけ増大することが示された。
クロック・サイクルtcL=50nsの期間にインジェ
クタに流れる平均電荷ΔQは平均読取り電流I O−I
1−ΔQ/lCL に20μA)に対応する。
ワード線例えばWLOの電位が降下した後のΔQの動き
は非常に複雑であり、次にこれについて第3図を参照し
て説明する。
最初、インジェクタ容量CEOO,CEO1からセル内
部節点へ注入される放電電流は図示した容量CCOO,
CC01を充電する。
この期間にセルのNPN)ランジスタTO2,TO3の
ベース・エミッタ電圧が増大する。
メモリ・セルC0のオフ状態の側(この例ではトランジ
スタTO2)では、そのベース・エミッタ電圧は約20
mVの電圧から短時間で約400mVの値になり、そし
てトランジスタTO3のベース・エミッタ容量CC01
がメモリ・セルCOのオフ状態側の放電電流を流すこと
ができる程度に充電されていれば、トランジスタTO2
0ベース・エミッタ電圧はその後急速に降下する。
オン状態の側(トランジスタT03)では、電圧は約6
00mVから約800 mVへ上昇し続いてゆっくりと
降下する。
読取り信号はメモリ・セルCOのオン状態の側及びオフ
状態の側の電荷減少の違いの結果としてビット線間に得
られる。
オフ状態の側の放電電流ハオン状態のトランジスタTO
3のコレクタ電流であり、非常に急速に降下する。
オン状態の側ではこれはオン状態トランジスタT030
ベース電流に対応する。
この電流は電流利得βUだげコレクタ電流よりも低い。
ベース電流によって放電されなかったΔQの一部はオン
状態の側のPNP トランジスタTOIに記憶電荷とし
て留まる。
この電荷部分は記憶時定数で降下し、これは一般に約3
Qnsである。
インジェクタ電圧が高いことはオン状態側の電荷が大き
いことに対応する。
このことは、メモリ・セルCOの記憶情報力ビット線B
LO,BL1の容量電流だけで、即ち読取り/書込み回
路によって発生される付加的電流を用いることなく、読
取ることができることを表わす。
第3図はメモリ・セルCLC2も含むように示されてお
り、またPNP )ランジスタT00゜TOIは等制約
に示されている。
次に書込み動作及びこの動作期間に生じる電流について
説明する1書込みの場合は、線WTO,WT1の1つが
選択されると共にビット選択線BSが付勢され、トラン
ジスタT46.T4901つが付勢される、即ちオン状
態にされる。
換言すれば、トランジスタT46がオンのときビット線
BLOが放電し、トランジスタT49がオン状態のとき
ビット線BL1が放電する。
ビット線BLO又はBLlに接続されたメモリ・セルC
Oの夫々の入力容量においては、読取り期間と同様に、
ワード線電位VWLOが低下したとき電荷ΔQが発生さ
れる。
しかし放電されたビット線の側のPNP)ランジスタは
ベース電流の供給を停止するから、コレクタに流れる電
流がオン状態のトランジスタに流れなげれば、メモリ・
セルは他方の状態へ変化し、所要の2進1又は2進0が
書込まれる。
この場合も、メモリへ情報を書込むための容量電流の他
には電流が不要であり、これにより高速且つ正確なスイ
ッチングが可能となる。
第1図かられかるように、情報の読取り及び/又は書込
みに容量電流を用いた場合は、読取り/書込み回路の構
成部品の数が非常に少な(なり、また制御線の数も少な
くなり、従って高い集積密度が得られる。
図示しなかったが、ビット線及びワード線には普通に駆
動器及びデコーダ回路が設けられることは理解されよう
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるメモリ回路を示す図、第2図は第
1図のメモリ回路の読取り/書込み動作波形図、及び第
3図はメモリ・セルの等価回路図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ワード線とビット線の交差位置にI2L構造のバイ
    ポーラ・トランジスタ・フリップ・フロップ・メモリ・
    セルを有し、ビット線に読取り/書込み回路を結合した
    半導体メモリにおいて、選択されたメモリ・セルのワー
    ド線電位を選択されないメモリ・セルのワード線電位に
    対して制御して選択されないメモリ・セルの入力容量を
    放電させその放電電流を選択されたメモリ・セルに直接
    供給することによって読取り/書込みを行なうことを特
    徴とするメモリ動作方式。
JP55060778A 1979-06-28 1980-05-09 メモリ動作方式 Expired JPS5824875B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

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DE2926050A DE2926050C2 (de) 1979-06-28 1979-06-28 Verfahren und Schaltungsanordnung zum Lesen Und/oder Schreiben eines integrierten Halbleiterspeichers mit Speicherzellen in MTL-Technik

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Publication Number Publication Date
JPS567291A JPS567291A (en) 1981-01-24
JPS5824875B2 true JPS5824875B2 (ja) 1983-05-24

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EP (1) EP0020995B1 (ja)
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DE (2) DE2926050C2 (ja)
IT (1) IT1174672B (ja)

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