JPS6149758B2 - - Google Patents

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JPS6149758B2
JPS6149758B2 JP56137924A JP13792481A JPS6149758B2 JP S6149758 B2 JPS6149758 B2 JP S6149758B2 JP 56137924 A JP56137924 A JP 56137924A JP 13792481 A JP13792481 A JP 13792481A JP S6149758 B2 JPS6149758 B2 JP S6149758B2
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JP
Japan
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mos transistor
word line
potential
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vcc
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JP56137924A
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JPS5841488A (ja
Inventor
Setsushi Kamuro
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Priority to US06/412,378 priority patent/US4536859A/en
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Publication of JPS6149758B2 publication Critical patent/JPS6149758B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/412Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using field-effect transistors only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体メモリ装置に関し、更に詳しく
は2個のインバータをクロスカツプル接続したフ
リツプフロツプを情報の記憶部とするスタテイツ
クRAM用メモリ装置に関する。
従来からスタテイツクRAMの代表的なセル構
造として第1図a〜cに示すように、2個のイン
バータをクロスカツプル接続したフリツプフロツ
プをデータ保持用とするものがある。第1図a〜
cのセル構造の違いはフリツプフロツプの負荷素
子をそれぞれ高抵抗素子、エンハンスメント形
MOSトランジスタ或いはデプリージヨン形MOS
トランジスタで構成している点であり、反面いず
れのセル構造もデータの書込み/読出し用のトラ
ンスフアゲートMOSトランジスタが高レベル信
号のデータ線及び低レベル信号のデータ線の夫々
に1個ずつ計2個設けられている点で共通してい
る。
処で半導体回路の集積化が活発に行われ、特に
半導体メモリにおいては高集積密度が要求されて
おり、素子自身の形状を小さくするだけではなく
構成素数をできるだけ減少させた回路の開発が望
まれている。
本発明は上記従来のメモリ装置における要望に
鑑みてなされたもので、構成素子数の減少を図つ
たメモリセル構造及びそれ等を確実に動作させ得
る信号発生回路をもつ半導体メモリ装置を提供す
るものである。以下に実施例を挙げて本発明を詳
細に説明する。
まずメモリセル構造を、前記負荷素子の種類に
対応させて第2図a,b,cに示す。以下の説明
においては、高抵抗素子R1,R2を負荷素子とし
た第1図aに対応する第2図aを用いて説明す
る。
第2図aにおいて、高抵抗素子R1にMOSトラ
ンジスタQ1が接続されてなるインバータと、高
抵抗素子R2にMOSトランジスタQ2が接続されて
なるインバータがクロスカツプル接続されてデー
タ保持用のフリツプフロツプが構成され、Vccと
接地レベル間に接続されている。このようなフリ
ツプフロツプに対してデータの書込み/読出し用
のトランスフアゲートMOSトランジスタQ0が1
個接続され、該トランスフアゲートMOSトラン
ジスタQ0の他端はデータ線に接続されて、書込
むためのデータの供給及びフリツプフロツプから
読出されたデータがのせられ、ゲートにはワード
線が接続されてセルが選択される。即ち本実施例
のメモリセル構造は、高レベル信号・低レベル信
号に拘わらず1個のトランスフアゲートMOSト
ランジスタQ0を介してデータ保持用フリツプフ
ロツプがデータ線に接続される。
ここで上記セル構造において、ワード線に第1
図aに示した従来のセル構造の場合と同じワード
線信号を供給した場合には、メモリセルに高レベ
ルデータを書込むことは困難である。そのため実
施例の回路においては、データ書込みの時のワー
ド線信号のレベルVWを読出し時のワード線信号
レベルVRに比べて高く(VW>VR)設定する。
読出し時のワード線信号レベルVRを電源Vccに
選んだとすると、後述する説明から容易に理解し
得るが、例えば書込み時のワード線信号レベルV
Wは(Vcc+Vth)に設定する。ただしVthはトラ
ンスフアゲートMOSトランジスタQ0のしきい値
電圧とする。
次に第3図の電圧−電流特性図を用いて、上記
セル構造でワード線信号VW,VRによつてデータ
の書込み及び読出し動作が可能であることを説明
する。第3図の曲線1はトランスフアゲート
MOSトランジスタQ0を無視した場合のデータ保
持用フリツプフロツプ上のA点における電圧−電
流特性で、電流の極性はA点からMOSトランジ
スタQ1に流れ込む方向を正とする。フリツプフ
ロツプを構成するMOSトランジスタQ1,Q2の形
状及び抵抗素子R1,R2の抵抗値によつて曲線1
は変化し得るが、フリツプフロツプが構成されれ
ば曲線1は決定される。A点では電流の増加に伴
つて電位が上昇し、A点にゲートが接続された
MOSトランジスタQ2を含む側のインバータが反
転する過程では電流は急激に減少し、一旦電流0
になつた後高抵抗素子R1が接続されていること
からわずかに逆方向に流れ、極めてゆるやかな変
化を示して電流は再び電位Vccで0になる。
上記のような電圧−電流特性を持つデータ保持
用フリツプフロツプのA点に対して、トランスフ
アゲートMOSトランジスタQ0の電圧−電流特性
を選ぶことによつて動作点を変化させて書込み/
読出し、特に高いレベルのデータの書込みを可能
にする。
今第2図aに回路において、フリツプフロツプ
のデータをデータ線に読出す場合の動作を考え
る。
読出し時に、データ線の電位及びワード線信号
レベルにVccの信号が印加されると、トランスフ
アゲートMOSトランジスタQ0はA点に対して負
荷となり、電圧−電流特性は第3図の曲線2のよ
うに低電位側12及び高電位側13で曲線1に交
わる曲線になる。その結果読出し動作においては
曲線1と曲線2の交点12又は13において安定
状態となる。つまりA点が低電位である場合、低
電位側の交点12が安定状態となり、データ保持
用フリツプフロツプのA点の低電位は保たれるこ
とになり、メモリデータが破壊される惧れはな
い。またA点が高電圧である場合には、高電位側
の交点13で安定状態となり、やはり保持されて
いるデータが破壊されることはない。即ち読出し
動作にあたつては、ワード線にVccの電位を印加
することにより、低電位及び高電位のいずれのデ
ータも破壊されることなくデータ線に読み出され
る。
次にデータの書込み動作を説明する。書込み動
作の場合にはワード線に印加する信号レベルを、
前記読出し時の信号レベルVccより高く、前述の
ようにトランスフアゲートMOSトランジスタQ0
のしきい値Vthを加えた(Vcc+Vth)程度とし、
トランスフアゲートMOSトランジスタQ0の電圧
−電流特性の曲線勾配を急峻にする。
まず低電位データをフリツプフロツプに書込む
場合、データ線の電位を低電位VBにすると、こ
のときトランスフアゲートMOSトランジスタQ0
の電圧−電流特性は曲線4に示すような、上記低
電圧VBより更に低い電圧14でのみ曲線1と交
わる変化を示す。従つて入力されたデータ線の低
電位VBにより、フリツプフロツプは元の状態と
無関係に交点14で安定状態となる。結局フリツ
プフロツプのA点に低電位データが書込まれたこ
とになる。また高電位データをフリツプフロツプ
に書込む場合、データ線には高電位のVccを与え
られ、ワード線には同様に(Vcc+Vth)程度の
電位が与えられる。このときトランスフアゲート
MOSトランジスタQ0の電圧−電流特性は曲線3
のように、高電位Vccでのみ曲線1と交わる(図
中13)。この結果フリツプフロツプのA点には
高電位データが書込めたことになる。即ちトラン
スフアゲートMOSトランジスタQ0の電圧−電流
特性がデータ保持用フリツプフロツプの電圧−電
流特性に対して、上述のように書込み時に夫々低
電圧位側、高電位側で夫々1つの交点を生じさせ
るように各トランジスタ及びワード線信号レベル
を選ぶことにより、データの書込み及び読出しを
行わせることができる。上記のような交点を持つ
ようにMOSトランジスタ等によりメモリセルを
設計することは容易に実現できる。
次に上記書込み/読出し動作を実行させるため
の、ワード線信号発生回路を第4図a,bを用い
て説明する。
即ち、上記メモリセル構造を用いてデータの読
出し/書込み動作を確実に行うためには、読出し
状態でほぼ電源電圧レベルVcc、書込み状態では
より高いVcc+Vth程度の電位となるワード線信
号を発生するデコーダ駆動回路が必要となる。
第4図aにおいて、メモリセル選択信号を印加
する入力端20にはインバータ21を介して
MOSトランジスタ22が接続され、該MOSトラ
ンジスタ22の他端はエンハンスメントMOSト
ランジスタ23のゲートに接続されている。該エ
ンハンスメントMOSトランジスタ23は一端が
電源Vccに接続され、他端がワード線信号出力端
子outとして導出されている。該出力端子outには
MOS構造をもつ第1のブースト用容量24が接
続され、該容量24の他方の電極には書込み動作
のときにのみ発生する書込み信号Wが与えられ
る。また上記エンハンスメントMOSトランジス
タ23の他端とアース間には駆動用MOSトラン
ジスタ25が接続され、ゲートにはインバータ2
1の出力信号を更にインバータ26で反転させた
メモリセルセレクト信号が与えられている。該メ
モリセルセレクト信号は分岐されてインバータ2
7を介して、MOS構造からなる第2のブースト
用容量28に印加されている。該第2のブースト
用容量28の他方の電極は、上記MOSトランジ
スタ22とエンハンスメントMOSトランジスタ
23のゲートとの接続点に接続され、該接続点に
は更にMOSトランジスタ29のゲート及び一端
が接続され、該MOSトランジスタ29の他端
は、MOSトランジスタ22のゲート及びエンハ
ンスメントMOSトランジスタ23の一端と共に
電源Vccに接続されている。
上記ワード線信号発生回路において、読出し/
書込み動作時にメモリセルを選択するべくメモリ
セル選択信号が与えられると、第4図bの各点の
信号波形図30〜34、Wに示す如く、インバー
タ21を介した発転信号30に基いて、出力端子
outに波形34に示すVccレベルの読出し信号が
導出され、メモリセル選択期間中の書込みタイミ
ングは、書込み信号Wにより書込み信号レベルV
Wが導出される。
ここで第4図aの回路においては、エンハンス
メントMOSトランジスタ23のゲート・電源間
にソース・ドレインが接続されたMOSトランジ
スタ29を挿入し、該MOSトランジスタ29の
ゲートをエンハンスメントMOSトランジスタ2
3のゲートに接続して構成することにより、両ゲ
ート接続点33の電位がVcc+Vth′以上にならな
いことである。尚Vth′はエンハンスメントMOS
トランジスタ23のしきい値である。
もし接続33の電位がVcc+Vth′以上になる
と、MOSトランジスタ29が導通状態となつて
電源Vcc側へ電流が流れて結局接続点33の電位
はVcc×Vth′に落着く。
接続点33の電位がVcc+Vth′であればワード
線出力端子34はほぼVccレベルとなり、書込み
信号Wが与えられることにより、容量24の作用
によりワード線電位34をVWへつき上げる。
このときエンハンスメントMOSトランジスタ
23はカツトオフ状態になる。
もし上記MOSトランジスタ29が接続されて
いなければ、接続点33の電位はVcc+Vth′にな
る可能性があり、書込み信号Wが与えられてワー
ド線電位をつき上げようとしてもエンハンスメン
トMOSトランジスタ23がカツトオフ状態とな
らず、ワード線電位が高くならない可能性があ
る。
以上本発明によれば、メモリセルを構成する素
子の減少を図ると共に、メモリセルの書込み及び
読出し動作を制御するための制御信号線数の減少
を図ることができ、メモリ装置の高密度化を達成
することができる。またメモリセルへのデータの
書込み、読出し動作の制御は、ワード線信号のレ
ベルの違いによつて行なうが、このような異なる
レベルをもつ信号を簡単な信号発生回路によつて
構成することができ、全体として高密度メモリ装
置に好適のセル構造及び駆動回路を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜cは従来のメモリセル構造を示す回
路図、第2図a〜cは本発明によるメモリセル構
造を示す回路図、第3図は同メモリセルの動作を
説明するための電圧−電流特性図、第4図a,b
は本発明によるワード線信号発生回路図及び同回
路の各点における信号波形図である。 Q1,Q2:フリツプフロツプに含まれたMOSト
ランジスタ、Q0:トランスフアゲートMOSトラ
ンジスタ、23:エンハンスメントMOSトラン
ジスタ、24,28:ブースト用容量、29:
MOSトランジスタ、W:書込み信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 MOSトランジスタを含む2個のインバータ
    をクロスカツプルして固定電源に接続したフリツ
    プフロツプを備え、該フリツプフロツプとデータ
    線との間に、データの読出し/書込み用に1個の
    トランスフアゲートMOSトランジスタを接続
    し、該トランスフアゲートMOSトランジスタの
    ゲートをワード線とするメモリセルと、 電源Vccと上記ワード線間に挿入されたエンハ
    ンスメントMOSトランジスタと、 該エンハンスメントMOSトランジスタのゲー
    トにゲート及びソース(ドレイン)が接続され、
    ドレイン(ソース)が電源Vccに接続されたMOS
    トランジスタと、 該MOSトランジスタとエンハンスメントMOS
    トランジスタの両ゲートの接続点に一方の電極が
    接続され、他方の電極にメモリセル選択信号が与
    えられてワード線にほぼ電源電圧Vccに近い電位
    を発生させるブースト用第1容量と、 上記ワード線に一方の電極が接続され、他方の
    電極に与えられる書込み信号でワード線の電位に
    読出し時のワード線電位以上の電位を与えるため
    のブースト用第2容量とを備えてなることを特徴
    とする半導体メモリ装置。
JP56137924A 1981-08-31 1981-08-31 半導体メモリ装置 Granted JPS5841488A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56137924A JPS5841488A (ja) 1981-08-31 1981-08-31 半導体メモリ装置
US06/412,378 US4536859A (en) 1981-08-31 1982-08-27 Cross-coupled inverters static random access memory

Applications Claiming Priority (1)

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JP56137924A JPS5841488A (ja) 1981-08-31 1981-08-31 半導体メモリ装置

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JP57098181A Division JPS5839117A (ja) 1981-08-31 1982-06-07 Mosトランジスタ駆動回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5841488A JPS5841488A (ja) 1983-03-10
JPS6149758B2 true JPS6149758B2 (ja) 1986-10-30

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JP56137924A Granted JPS5841488A (ja) 1981-08-31 1981-08-31 半導体メモリ装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4750155A (en) * 1985-09-19 1988-06-07 Xilinx, Incorporated 5-Transistor memory cell which can be reliably read and written
JPH056675A (ja) * 1991-06-27 1993-01-14 Nec Corp スタテイツク型半導体メモリ装置

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JPS5841488A (ja) 1983-03-10

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