JPS6226691A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS6226691A
JPS6226691A JP60164098A JP16409885A JPS6226691A JP S6226691 A JPS6226691 A JP S6226691A JP 60164098 A JP60164098 A JP 60164098A JP 16409885 A JP16409885 A JP 16409885A JP S6226691 A JPS6226691 A JP S6226691A
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JP
Japan
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circuit
transistor
semiconductor integrated
signal
input signals
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Application number
JP60164098A
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English (en)
Inventor
Shuichi Miyaoka
修一 宮岡
Masanori Odaka
小高 雅則
Katsumi Ogiue
荻上 勝己
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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】 〔技術分野〕 この発明は、半導体集積回路装置に関するもので、例え
ば、0MO3(相補型MO3)スタティック型RAM 
(ランダム・アクセス・メモリ)の周辺回路の一部にバ
イポーラ型トランジスタを組み込んで構成された半導体
記憶装置に利用して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
本願出願人においては、CMOSスタティック型RAM
の高速化のために、アドレスバッファ、アドレスデコー
ダ及び入出力回路の一部にバイポーラ型トランジスタを
組み込んで、その高速化を実現したRAMを既に開発し
た。そのアドレスデコーダを構成する単位回路は、第5
図に示すように、PチャンネルMOSFETQ20.Q
21とエミッタQ22.Q23からなるCMOSナンド
(NAND)ゲート回路に、バイポーラ型トランジスタ
T5.T6を用いた出力回路を設けるものである。すな
わち、NPN型の出力トランジスタT5.T6は、ブシ
ュプル形態にされる。電源電圧Vcc側のNPNトラン
ジスタT5は、そのベースに上記ナントゲート回路の出
力信号が供給される。上記トランジスタT5.T6の接
続点(out)と回路の接地電位点との間に直列形態に
NチャンネルMOSFETQ24.Q25及びQ26が
設けられる。上記MOSFETQ24.Q25のゲート
には、上記ナントゲート回路の入力信号at、ajが供
給され、MOSFETQ26のゲートは、上記接続点(
out)に結合される。上記回路の接地電位側のNPN
 トランジスタT6のベースは、上記MOSFETQ2
5.Q26の接続点に結合される。
これにより、例えば、入力信号ai及びajのうち、い
ずれか1つでもロウレベル(8i9I理“0”)のとき
、NチャンネルMOSFETQ22.Q24又はQ23
.Q25はオフ状態にされ、PチャンネルMOSFET
Q20又はQ21がオン状態にされる。これらのMOS
FETQ20又はQ21がオン状態にされると、これに
応じてトランジスタT5がオン状態にされる。したがっ
て、出力outは、ハイレベルにされる。この出力Ou
tのハイレベルによりMOSFETQ26がオン状態に
され、トランジスタT6のベースを回路の接地電位にす
るので、トランジスタT6はオフ状態にされる。このと
き、上記NチャンネルMOSFETQ24又はQ25の
うち、いずれかがオフ状態にされるので、MOSFET
Q26がオン状態にされても出力outから上記直列M
OSFETQ24〜Q26を通して電流が流れない。
上記入力信号at及びajが共にハイレベル(富命理@
1″)のとき、NチャンネルMOS F ETQ22.
Q24又はQ23.Q25はオン状態にされ、Pチャン
ネルMOSFETQ20又はQ21がオフ状態にされる
。上記MOSFETQ24及びQ25のオン状態によっ
て、出力outのハイレベルがトランジスタT6のベー
スに伝えられ、トランジスタT6がオン状態にされる。
これにより、ハイレベルの出力信号がロウレベルに引き
抜かれて、出力outはロウレベルにされる。なお、M
OSFETQ26のコンダクタンスは比較的小さく設定
されることにより、上記トランジスタT6の動作が妨げ
られることはない。
この回路にあっては、MOS F ETの数が比較的大
きくされる結果、その入力容量が比較的大きくされるた
め、入力信号の変化スピードが比較的遅(されてしまう
。また、上記MOS F ETの数が比較的多くされる
とともに、出力トランジスタT5とT6をそれぞれ独立
した素子分離領域に形成しなければならないから、比較
的大きな占有面積が必要になってしまう。
なお、動作の高速化のために、その一部にバイポーラ型
トランジスタを用いたCMOSスタティック型RAMに
関しては、例えば、特開昭56−58193号公報を参
照。
〔発明の目的〕
この発明の1つの目的は、高集積度を実現した大きな駆
動能力を持つ論理ゲート回路を含む半導体集積回路装置
を提供することにある。
この発明の他の目的は、高集積度と高速動作化を実現し
たスタティック型RAMを提供することになる。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、並列形態にされた複数のエミッタフォロワN
PN トランジスタのベースと、それに対応されて設け
られた直列形態の複数のNチャンネルMOSFETのゲ
ートに相補入力信号を供給して、上記トランジスタとM
OSFETの接続点から出力信号を得るものである。
〔実施例〕
第1図には、この発明が通用されるスタティック型RA
Mのブロック図が示されている。同図には、記憶容量が
約64にビット、出力が4ビツトのRAMの内部構成を
示している。同図において、破線で囲まれた各回路部は
、半導体集積回路技術によって、1個の単結晶シリコン
のような半導体基板上において形成される。
この実施例のスタティック型RAMは、それぞれが12
8列(ロウ)X128行(カラム)−16384ビツト
(約16にビット)の記憶容量を持つ4つのマトリック
ス(メモリアレイM−ARY1〜M−ARY4)を有し
、これにより合計で約64にビットの記憶容量を持つよ
うにされている。複数のメモリセルMCを有する各メモ
リアレイM−ARY1〜メモリアレイM−ARY4から
所望のメモリセルMCを選択するめのアドレス回路は、
アドレスバッファADB、  ロウアドレスデコーダR
−DCR,カラムアドレスデコーダC−DCR,カラム
スイッチCSWI〜C−5W4等から構成される。
上記メモリセルMCは、図示しないが、相互において同
じ構成とされており、特に制限されないが、そのゲート
 ドレイン間が”互いに交差結線された一対のNチャン
ネル記憶MOS F ETと、そのドレインにそれぞれ
設けられた情報保持用抵抗と、上記記憶MOSFETと
一対の相補データ線(ビット線又はディジット線)D、
Dとの間にそれぞれ設けられたNチャンネル伝送ゲート
MOSFETとで構成されている。上記メモリセルMC
は、上記抵抗の接続点に電源電圧Vccが供給されるこ
とによって記憶情報を保持する。上記抵抗は、記憶情報
の保持状態におけるメモリセルMCの消費電力を減少さ
せるため、例えば、数メグオームないし数ギガオームの
ような高抵抗値にされる。
また、上記抵抗は、メモリセルの占有面積を減少させる
ため、例えば、MOSFETを形成する半 □′導体基
板の表面に比較的厚い厚さのフィールド絶縁膜を介して
形成された比較的高抵抗のポリシリコン層から構成され
る。
情報の読み出し/書き込みを扱う信号回路は、特に制限
されないが、データ入力回路DIBI〜DIB4.デー
タ出力回路DOB 〜DOB4. センスアンプSAI
〜5A16から構成きれる。
情報の読み出し/書き込み動作を制御するためのタイミ
ング回路は、特に制限されないが、内部制御信号発生回
路COM−GE、センスアンプ選択回路GSから構成さ
れている。
ロウ系のアドレス選択線(ワード線W1〜W128)に
は、アドレス信号AO〜A6に基づいて得られる128
通りのデコード出力信号がロウデコーダR−DCRより
送出される。このデコード゛、出力信号は、特に制限さ
れないが、ロウアドレスデコーダR−DCRを中心にし
て左右に配置された2つづつのメモリアレイM−ARY
I、M−ARY2とメモリアレイM−ARY3.M−A
RY4の上記ワード線W1〜W128に対して共通に供
給される。
カラム系のアドレス選択線Y1〜Y128には、アドレ
ス信号A7〜A13に基づいて得られる128通りのデ
コード出力信号がカラムデコーダC−DCRより送出さ
れる。このデコード出力信号は、特に制限されないが、
カラムアドレスデコーダC−DCRを中心にして左右に
配置された2つづつのカラムスイッチC−3WI、C−
5W2とC−3W3.C−5W4に対して共通に供給さ
れる。
アドレスバッファADBは、外部端子から供給されたア
ドレス信号AO〜A13を受け、これに基づいた内部相
補アドレス信号aO〜a13を形成する。なお、内部相
補アドレス信号土0は、アドレス信号AOと同相の内部
アドレス信号aOと、アドレス信号AOに対して位相反
転された内部アドレス信号aOとにより構成される。残
りの内部相補アドレス信号i1〜113についても同様
に、同相の内部アドレス信号a1〜a13と位相反転さ
れた内部アドレス信号11〜a13とにより構成される
アドレスバッファADHによって形成された内部相補ア
ドレス信号aO−a13のうち、特に制限されないが、
内部相補アドレス信号上7〜土13は、カラムアドレス
デコーダC−DCRに供給される。カラムアドレスデコ
ーダC−DCRは、これらの内部相補アドレス信号17
〜土13を解読(デコード)し、デコードによって得ら
れた選択信号(デコード出力信号)を、カラムスイッチ
C−5WI〜C−3WA内のスイッチ用MOSFET 
(絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)Q6゜Q6〜Q
7.Q7等のゲートに供給する。
各メモリアレイM−ARY 1〜メモリアレイM−AR
Y4におけるワード線W1〜W128のうち、外部から
のアドレス信号AO−A6の組み合わせによって指定さ
れた1本のワード線が上述したロウアドレスデコーダR
−DCHによって選択され、上述したカラムアドレスデ
コーダC−DCRによって、外部からのアドレス信号A
7〜A13の組み合わせによって指定された1対の相補
データ線が128対の相補データ線のなかから選択され
る。これにより、各メモリアレイM−ARY1〜M−A
RY4において、選択されたワード線と選択された相補
データ線との交点に配置されたそれぞれ1個のメモリセ
ルMCが選択される。
上記アドレスデコーダC−DCR及びR−DCRは、そ
の動作の高速化のために、それを構成する論理ゲート回
路として、後述するようなNチャンネルMOS F E
TとNPNトランジスタとが組み合わせれて構成される
上記選択されたメモリセルMCから読み出された記憶情
報は、4対のサブコモン相補データ線CDI、CDI〜
CD4.CD4のうちの1つに現れる。すなわち、サブ
コモン相補データ線CD1゜CDI〜CD4.(、D4
は、代表として示されたメモリアレイM−ARYIのよ
うに、128対の相補データ線が32対づつに分割され
たメモリブロックM1〜M4に対応している。センスア
ンプSAIないしSA4は、上記分割されたサブコモン
相補データ線CD1.CDl−CD4.CD4に対応し
てそれぞれ設けられる。
この様にサブコモン相補データ線CDI、CD1〜CD
4. σ百4に分割し、それぞれにセンスアンプSAI
ないしSA4を設けたねらいは、コモン相補データ線の
寄生容量を分割(低減)し、メモリセルからの情報読み
出し動作の高速化を図ることるある。
センスアンプ選択回路GSは、上記アドレス信号A12
.A13に基づいて4つの組合せに解読し、センスアン
プ選択信号m1〜m4を形成する。
上記4個のセンスアンプSAI〜SA4 (SA5〜S
A8、SA9〜5A12及び5A13〜5A16)のう
ち、それぞれカラムスイッチによって選択された相補デ
ータ線に対応した1つのセンスアンプが選択信号m1〜
m4とタイミング信号Sacによって動作状態にされ、
その出力をコモン相補データ線CDL、CDLに伝える
このコモン相補データ線CDL、CDLは、データ出力
回路DOBの入力端子とデータ入力回路DIBの出力端
子に結合される。なお、書き込み動作にあっては、上記
分割されたサブコモン相補データ線CDI、CDI〜C
D4.CD4は、書き込み制御信号weを受ける伝送ゲ
ートMOSFETQ1.Ql〜Q5.Q5によって短絡
させられる。
内部制御信号発生回路COM−GSは、2つの外部制御
信号CS <チップセレクト信号)、 WE(ライトイ
ネーブル信号)を受けて、内部チップ選択信号csl、
sac (センスアンプ動作タイミング信号)、we(
書込み制御信号)、dic(データ入力制御信号)及び
doc (データ出力制御信号)等を送出する。
第2図には、上記アドレスデコーダ等を構成する論理ゲ
ート回路の具体的一実施例の回路図が示、されている。
NPN トランジスタT1.T2は、そのコレクタとエ
ミッタが共通接続されて並列形態にされる。
上記トランジスタT1.T2のコレクタには、電源電圧
Vccが供給される。上記トランジスタTl。
T2のエミッタと回路の接地電位点との間には、直列接
続されたNチャンネルMOSFETQ14とQ15が設
けられる。ナンド(NAND)ゲート構成とする場合、
上記NチャンネルMOSFETQ14とQ15のゲート
には、入力信号ajとaiがそれぞれ供給される。上記
MOSFETQ14及びQ15にそれぞれ対応されたN
PN トランジスタT2.TIのベースには、上記入力
信号aj及びaiを受けるCMOSインバータ回路によ
り形成されたそれぞれの反転信号が供給される。
上記入力信号at(aj)の反転信号を形成するCMO
Sインバータ回路は、PチャンネルMOSFETQI 
O(Ql 2−)とNチャンネルMo5FETQI 1
  (Ql 3)とによりそれぞれ構成される。
この実施例回路の動作は、次の通りである。
入力信号ai、ajのうち、いずれか一方がロウレベル
(論理“0”)のとき、NチャンネルMo3FETQI
 4又はQl5はオフ状態にされる。
NPN トランジスタT1又はT2は、上記ロウレベル
の入力信号at又はajを受けるCMOSインバータ回
路の出力信号がハイレベルにされるので、それに応じて
オン状態にされる。これによって、その出力outは、
ハイレベル(論理“1”)にされる。一方、入力信号a
i、ajが共にハイレベル(論理″1”)のとき、Nチ
ャンネルMOSFETQI 4及びQl5は共にオフ状
態にされる。NPN トランジスタT1及びT2は、上
記ハイレベルの入力信号ai及びajを受けるCMOS
インバータ回路の出力信号が共にロウレベルにされるの
で、共にオフ状態にされる。これによって、その出力o
utは、ロウレベル(論理″0”)にされる。以上の動
作により、出力outは、入力信号aiとajのナンド
出力(at−aj)となる。
第3図には、上記アドレスデコーダ等を構成する論理ゲ
ート回路の他の一実施例の回路図が示されている。
上記第2図と同様な並列形態のNPNトランジスタTl
、T2と、直列形態のNチャンネルMo5FETQI 
6.Ql 7とによりオア(OR)ゲート動作を行わせ
る場合、上記第2図の回路とは逆に、NPNトランジス
タT3.T4のベースには、入力信号ajとaiがそれ
ぞれ供給される。
上記NPN トランジスタT3及びT4にそれぞれ対応
されたNチャンネルMOSFETQ1?、Ql6のゲー
トには、上記入力信号ai及びajを受けるCMOSイ
ンバータ回路IV2.IVIにより形成されたそれぞれ
の反転信号が供給される。
上記入力信号aj(aj)の反転信号を形成するCMO
Sインバータ回路IV2.IVIは、上記第2図と同様
な回路により構成される。
この実施例回路の動作は、次の通りである。
入力信号at、ajのうち、いすもか一方が71イレベ
ル(論理“1”)のとき、NPN トランジスタT3又
はT4はオン状態にされる。上記ハイレベルの入力信号
ai又はajを受けるCMOSインバータ回路IV2又
はIVIの出力信号がロウレベルにされるので、それに
対応されたNチャンネルMo3FETQI 5又はQl
4はオフ状態にされる。これによって、その出力out
は、ハイレベル(論理″1“)にされる、一方、入力信
%a ’+  aJが共にロウレベル(論理″O″)の
とき、これに応じてNPN )ランジス久T3及びT4
は共にオフ状態にされる。上記ロウレベルの入力信号a
l及びajを受けるCMOSインバータ回路IV2及び
IVIの出力信号が共にハイレベルにされるので、これ
に応じてNチャンネルMo3FETQI 7及びQl6
は共にオン状態にされる゛。これによって、その出力o
utは、ロウレベル(論理″0”)にされる0以上の動
作により、出力outは、入力信号atとajのオア出
力(aL+aj)となる。
第4図には、上記論理ゲート回路を構成するNチャンネ
ルMOSFET (NMO3) 、PチャンネルMOS
FET (PMO5)及びバイポーラ型トランジスタ(
Tl、T2)の一実施例の概略構造断面図が示されてい
る。
この実施例では、P型半導体基板1が用いられ、その表
面に公知の半導体集積回製造方法により次  。
の各半導体層等が形成される。
上記基板1の表面の素子形成領域に選択的にいわゆるN
+コレクタ埋込層2が形成される。このコレクタ埋込層
2を含む上記基板1の表面にN−エピタキシアル成長層
が形成され、このエピタキシアル成長層は、P十素子分
離領域4により3a及び3bのような素子形成領域とし
て互いに電気的に分離される。
素子形成領域3a中には、センスアンプSAIや他の0
M03回路を構成するNチャンネル間O5FET (N
MO5)とPチャンネルMOSFET (PMO3)が
形成される。Nチャンネル間O5FET (NMO3)
は、ウェル領域を構成するP型半導体領域内に形成され
たN生型のソースS。
ドレインD領域と、この半導体基板の表面にゲート絶縁
膜を介して形成されたゲー)1!1tiGとによって構
成さる。PチャンネルMOSFET (PMO3)は、
上記素子形成領域3aに形成されたP+型のソースS、
ドレインD領域と、この半導体基板の表面にゲート絶縁
膜を介して形成されたゲート電極Gとによって構成され
る。
トランジスタT1とT2のコレクタは、共通に電源電圧
Vccが供給されることより、素子形成領域3b中に共
通に形成される。すなわち、この素子形成領域3bは、
両トランジスタTI、T2のコレクタ領域を構成し、こ
の素子形成領域3b中にそれぞれ形成されたP型領域は
、ペニスBを構成し、このP型頭域中に形成されたN中
型領域は、エミッタEを構成する。なお、この素子形成
領域3b中に形成されたN中型領域は、コレクタCのオ
ーミックコンタクト領域を構成する。
この実施例では、上記実施例のように、公知のバイポー
ラ型半導体集積回路装置の製造方法とはり同じ製造技術
によりMOS F ETと、バイポーラ型トランジスタ
とを同一の半導体基板上に形成することができる。
〔効 果〕 (1) N P N型のエミッタフォロワトランジスタ
を並列形態として、これに直列形態にNチャンネル間O
5FETを設けるとともに、それぞれ対応されたトラン
ジスタとMOSFETに互いに逆相にされた相補入力信
号を供給することによって、ナンド又はオア論理回路を
構成することができる。エミッタフォロワトランジスタ
は、その電流供給能力がPチャンネルMOS F ET
に比べて格段に大きいから、動作の高速化を実現できる
という効果が得られる。
(2)並列形態のトランジスタと直列形態のMOSFE
Tに、それぞれの入力信号の反転信号を形成するインバ
ータ回路とにより構成できるから、素子数が低減され、
その入力容量を減らすことができる。これにより、入力
信号の変化速度が速くされるため、上記(1)の効果と
相俟って、動作の高速化を実現できるという効果が得ら
れる。
(3) t−ランジスタは、そのコレクタを共通化でき
るから、半導体基板上において同じ素子形成領域内に形
成でき、MOS F ETの素子数が低減できることと
相俟って、その占有面積を削減できるという効果が得ら
れる。
(4)上記(11ないしく3)により、スタティック型
RAMにおけるアドレスデコーダに適用した場合には、
そのメモリセルの選択動作を速くできること、その占有
面積が小さくできることから、大記憶容量化と動作の高
速化を実現したスタティック型RAMを得ることができ
るという効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。例えば、第2図又は第
3図の実施例回路において、アドレスバッファから送出
される内部相補アドレス信号が送出される場合、CMO
Sインバータ回路を省略できるものである。このような
内部相補アドレス信号を直接供給することによって、い
っそうの回路の簡素回路と動作の高速化を実現できるも
のである。また、第1図に示したスタティック型RAM
において、メモリセルMCは、抵抗に代えてPチャンネ
ルMOSFETを用いたCMOSMOSフリツブフロッ
プ用いるものであってもよい。
また、スタティック型RAMを構成する他の周辺回路の
具体的回路構成は、種々の実施形態を採ることができる
〔利用分野〕
以上の説明では、この発明をその背景となったバイポー
ラ型トランジスタを組み込んだCMOSスタティック型
RAMに通用した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、CMOSゲートアレイ等のように
論理ゲート回路を含む各種半導体集積回路装置に広く利
用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示すスタティック型R
AMのブロック図、 第2図は、そのアドレスデコーダの単位回路を構成する
ナンドゲーI−回路の一実施例を示す回路図、 83図は、そのアドレスデコーダの単位回路等を構成す
る他の一実施例を示すオアゲート回路の回路図、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、並列形態にされた複数のエミッタフォロワNPNト
    ランジスタと、直列形態に設けられた複数のNチャンネ
    ルMOSFETと、上記NPNトランジスタのベースと
    それに対応されたNチャンネルMOSFETのゲートに
    相補入力信号を供給して、上記トランジスタとMOSF
    ETの接続点から出力信号を得るものとした論理ゲート
    回路を含むことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、上記トランジスタのベースとそれに対応されたMO
    SFETのゲートに供給される相補入力信号は、入力信
    号とそれを受けるCMOSインバータ回路の出力信号で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体集積回路装置。 3、上記半導体集積回路装置は、スタティック型RAM
    を構成するものであり、上記論理ゲート回路は、そのア
    ドレスデコーダであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1又は第2項記載の半導体集積回路装置。
JP60164098A 1985-07-26 1985-07-26 半導体集積回路装置 Pending JPS6226691A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5250856A (en) * 1989-12-28 1993-10-05 North American Philips Corp. Differential input buffer-inverters and gates

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5250856A (en) * 1989-12-28 1993-10-05 North American Philips Corp. Differential input buffer-inverters and gates

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