JPS6235191B2 - - Google Patents

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JPS6235191B2
JPS6235191B2 JP54107195A JP10719579A JPS6235191B2 JP S6235191 B2 JPS6235191 B2 JP S6235191B2 JP 54107195 A JP54107195 A JP 54107195A JP 10719579 A JP10719579 A JP 10719579A JP S6235191 B2 JPS6235191 B2 JP S6235191B2
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JP
Japan
Prior art keywords
mos
data lines
memory
data line
memory cells
Prior art date
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Expired
Application number
JP54107195A
Other languages
English (en)
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JPS5634184A (en
Inventor
Osamu Minato
Toshiaki Masuhara
Toshio Sasaki
Hideaki Nakamura
Kyobumi Uchibori
Norimasa Yasui
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.)
Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Priority to JP10719579A priority Critical patent/JPS5634184A/ja
Publication of JPS5634184A publication Critical patent/JPS5634184A/ja
Publication of JPS6235191B2 publication Critical patent/JPS6235191B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/24Memory cell safety or protection circuits, e.g. arrangements for preventing inadvertent reading or writing; Status cells; Test cells

Landscapes

  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の利用分野 本発明は、半導体メモリ、特に絶縁ゲート形電
界効果トランジスタ(以下MOSトランジスタ)
を用いて構成したスタテイツク形ランダムアクセ
スメモリ(スタテイツクRAM)に関するもので
ある。
(2) 従来技術 ランダムアクセスメモリ(RAM)は、必要な
情報を一時的に蓄え、必要な時に読み出すことが
できるメモリで、読み出し/書込みメモリと呼ば
れるものである。RAMの構成は、マトリクス状
に組まれた情報を記憶するメモリセル、外部から
特定のメモリセルを選択するためのアドレス回
路、情報の読出しおよび書込みを行なう信号処理
回路それ等の動作を制御するためのタイミング回
路よりなり、特定のメモリセルの選択はマトリク
スの交点を指定する形で行なわれる。
RAMのメモリセルとして、高集積度、低消費
電力、低価格等の面で優れた特徴を備えた点か
ら、MOSトランジスタで構成したメモリセル
(MOSメモリセル)が普及している。MOSメモリ
セルは、大別してスタテイツク方式とダイナミツ
ク方式に分けられ、それぞれ用途に応じて使いわ
けられている。
第1図は4個のMOSトランジスタと2個の負
荷抵抗からなる代表的なスタテイツク形MOSメ
モリセルである。このメモリセルにおいて、情報
は駆動用MOSトランジスタT1,T2と負荷抵抗
R1,R2からなるフリツプフロツプ回路に蓄えら
れる。T3,T4はフリツプフロツプ回路の情報を
読み出したり、または情報を書き込むための転送
用トランジスタで、このMOSトランジスタを介
して読み出し、書込みが行なわれる。第1図のフ
リツプフロツプ回路において、T2がオン状態、
T1はオフ状態とすると、T2のドレインは低レベ
ル電位(“0”状態ほぼ零電位)となり、T1のゲ
ート、T4のドレインも低レベル電位に保たれ
る。T1はゲート電位が低レベルであるため、オ
フ状態を維持し、そのドレイン電位は高レベル
(“1”状態、ほぼ電源電圧VDD)となり、この様
な状態ではT1には電流が流れずこのフリツプフ
ロツプは安定する。
このメモリセルから情報を読み出す場合、ロー
ド線Wに例えば高電圧のパルス電圧を与え、
T3,T4のゲートを開くことによつて、フリツプ
フロツプ回路の電位状態がT3,T4を通過しデー
タ線D,に微少電位差の信号として現われる。
この電位状態は外部に設けた読出し増幅器で増幅
され、出力信号として取り出される。このメモリ
セルに情報を書込むには、ワード線Wとデータ線
D又はのいずれかにパルス電圧を与えて行な
う。
上記メモリセルにおいて、NチヤンネルMOS
トランジスタを用いると、VDDとして正電圧電
源、VSSとして負荷電圧電源、Pチヤンネル
MOSトランジスタのときは、これと電圧極性を
逆にして用いる。なお、Nチヤンネル、Pチヤン
ネルのいずれの場合においても、VSSを接地電位
として一電源タイプとして用いることもできる。
なお、負荷抵抗R1,R2としては、MOSトラン
ジスタを負荷として用いることもできる。
又、上記のMOSメモリセルの他にも、相補形
MOS回路(C MOS回路)を用いたフリツプフ
ロツプによるメモリセルも知られている。
発明の要旨 従来のMOSスタテイツク・RAMのメモリ・セ
ルを含むデータ系回路は、第2図の如くなつてい
る。ここで、1〜4は、50,52,54,5
6,58,60,62,64の転送用MOSトラ
ンジスタおよび51,53,55,57,59,
61,63,65の駆動用MOSトランジスタと
電流供給用の抵抗Rより成る先述のMOSメモ
リ・セルである。12〜15は、データ線16〜
19を一定の電位にするためのバイアス用MOS
トランジスタ、22,23は、コモンデータ線
9,10を一定の電位にするためのバイアス用
MOSトランジスタである。70〜73は、デー
タ線の信号を、コモンデータ線に転送するための
スイツチ用MOSトランジスタで、そのゲート端
子7,8はYデコーダ(列選択デコーダ)に接続
される。5,6はX系のメモリ・セル選択を行な
うワード線でXデコーダ(行選択デコーダ)に接
続される。
次に、第2図のMOSスタテイツクRAMの動作
を説明するが、ここでは、第2図のMOSトラン
ジスタをすべてNチヤンネルMOSトランジスタ
を用いて構成した場合で説明する。しかし、Pチ
ヤンネルMOSトランジスタを用いて構成した場
合も、電圧極性を反転すれば同様に説明できる。
例えば、5,8の電位が高レベルで6,7の電
位が低レベルの場合、メモリ・セル2が選択され
その情報が18,19から9,10に転送され、
センス・アンプ20に至つて出力バツフア21か
らチツプ外部に出力される。
第3図は、第2図におけるメモリ・セル4の蓄
積ノードC,Dとデータ線18,19の選択状態
(8が高レベル)の動作波形を示したものであ
る。同図は、セル2のAに“0”、Bに“1”、セ
ル4のCに“1”、Dに“0”が蓄積され、セル
2の読み出しを終えてセル4を読み出す。すなわ
ち反転読み出しを行なつた場合で、読み出し状態
のワースト・ケースにあたるものである。
一方、第2図において、非選択状態(7が低レ
ベルで70,71がOFF状態)にあるメモリ・
セル1,3は、ワード線5,6が選択されるに伴
なつて、2,4と同様に動作する。第4図は、非
選択セル3の蓄積ノードG,Hとデータ線16,
17の動作波形を示したもので、第3図と同様に
情報の反転読み出しを行なつた場合である(F,
Gに“1”、E,Hに“0”)。第3図と第4図を
比較してみると、第4図すなわち、非選択セルの
動作の方がデータ線間の電位差が大きく、選択直
後の蓄積ノード間の電位差が小さくなつている。
この理由は、選択セルの場合、8は高レベルでス
イツチMOSトランジスタ72,73がON状態に
あり、データ線18,19とコモン・データ線
9,10が導通状態となつて、バイアス用MOS
トランジスタ22,23がセル2,4の負荷とし
て働くためであり、データ線18,19間の電位
差が小さく、メモリ・セル4の情報が反転する恐
れはない。反面、非選択セル1,3の場合、負荷
は12,13のみであるから、ワード線5が高レ
ベルの時50,51を通つて流れる電流によつて
データ線16,17間に大きな電位差が生じ、つ
づいて反転情報を蓄積しているメモリ・セル3を
読み出した時、第4図に示した時に、蓄積ノード
間の電位差が小さくなつて、プロセスばらつき、
ワード線5,6の波形の重なり度合などによつて
は、情報が反転してしまう。
例えば、プロセスのばらつき(しきい電圧、加
工寸法など)の度合によつては、ワード線5,6
の波形が完全に重なる、すなわち、5の波形が低
レベルになる前に6の波形が高レベルとなつてあ
る一定の時間5,6の波形が高レベルになり、第
2図におけるセル1,3が同様に選択される(多
重選択と呼ぶ)場合が生ずる。この場合、データ
線16は50,51がON状態となつているため
低レベルに引つぱられ、16,17間に大きな電
位差が生じたままで保たれる。この時、6が高レ
ベルとなつてセル3が選択されると、Gに蓄えた
高レベルの電位はセル1の50,51が導通して
いるため低下し、G,H間の電位差は、第4図に
示した電位差よりもさらに小さくなり、最終的に
は、情報が反転してしまう。これらの現象は、デ
ータ線16,17間の読み出し時の電位差が小さ
ければ回避できる問題である。
(3) 発明の目的 本発明は、上述の従来技術の欠点を改善し、非
選択メモリセルにおける情報反転の恐れのない
MOSスタテイツクRAMを提供することを目的と
する。
すなわち、本発明の目的は、高い動作マージン
と信頼性を有するMOSスタテイツクRAMである
半導体メモリを提供することにある。
(4) 実施例 以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明す
る。
第5図は、本発明の第1の実施例を示す図であ
り、メモリセルがNチヤンネルMOSトランジス
タで構成されたスタテイツクRAMのデータ出力
系回路を示す。第5図において、70〜73は列
選択スイツチ用NチヤンネルMOSトランジス
タ、101〜104は、読み出し時における非選
択メモリセルの負荷として働くNチヤンネル
MOSトランジスタで、端子105,106に
は、それぞれ端子7,8と逆相の信号が入力され
る。又、22,23はコモンデータ線9,10の
バイアス用NチヤンネルMOSトランジスタであ
る。データ線16〜19のバイアス用Nチヤンネ
ルMOSトランジスタも、ここでは図示されてい
ないが、必要である。
第5図に示した本発明の効果は以下の如くであ
る。すなわち、7が低レベルで3の非選択セルの
場合、第4図の説明と同じ説明を行なわせると、
端子105は高レベルとなつてトランジスタ10
1,102が導通状態となり、メモリ・セルの負
荷となる。結果として、第6図に示した様にデー
タ線16,17間の電位差および蓄積ノードG,
H間の電位差は選択メモリ・セルの場合(第3
図)と同程度となる。
上述した如く、本発明によれば、メモリ・セル
の動作マージンを飛躍的に向上させることがで
き、高い信頼性を有するスタテイツクRAMをえ
ることができる。
ここで、“メモリ・セルの動作マージン”は、
例えば第2図に示すメモリ・セルの蓄積ノード
E,F又はG,H間の非選択読み出し時の電位差
を言う。この電位差は、各種の実験結果より2V
以上の値が望ましく、この条件では、たとえ、多
重選択などが生じても、メモリ・セルの情報が反
転することはない。読み出し時の理想的な蓄積ノ
ードの電位は、低レベルが駆動MOSトランジス
タ(例えば、59,61など)のしきい電圧以下
の電位、高レベルが電源電圧レベル(VCC)であ
る。
第7図に、本発明の半導体メモリ(スタテイツ
ク形MOS、RAM)の周辺回路を含めた構成をブ
ロツク図で示す。第7図において、702はメモ
リセル701がマトリクス状に配列されたメモリ
マトリクス、703はマトリクス内の行選択を行
なうメデコーダ、704はマトリクス内の列選択
を行なうYデコーダ、705はYデコーダの信号
によりデータ線を選択する列選択回路、706は
データ線負荷回路、707はYデコーダからの選
択信号の反転信号により制御されるデータ線負荷
回路である。又、第7図において、708はデー
タ入力端子DIN、709はデータ入力回路、71
0はセンスアンプ、711は出力バツフア回路、
712はデータ出力端子D0、713はアドレス
入力端子、714はアドレスバツフア回路、71
5はチツプセレクト信号端子CS、716はライ
ト・イネーブル信号端子WE、717はインバー
タ、718はワード線、719,720はデータ
線、720,721はNAND回路、722はコモ
ンデータ線バイアス用MOSトランジスタであ
る。
第7図では非同期形のスタテイツクMOS・
RAMを示したが、同期形のスタテイツクMOS・
RAMに対しても本発明を同様に適用できる。
第8図は、本発明による第2の実施例を示す図
であり、メモリセルがNチヤンネルMOSトラン
ジスタで構成されたMOSスタテイツクRAMのデ
ータ出力系回路を示す。ここで、110〜113
はPチヤンネルMOSトランジスタ、22,2
3,70〜73,114,115はNチヤンネル
MOSトランジスタである。本実施例において、
データ線にバイアス用負荷は省略してあるが、必
要であることは言うまでもない。トランジスタ1
10〜113のゲートには7,8の信号が入力さ
れる。7が低レベルでメモリセル3が非選択の場
合、110,111は導通状態、又8が高レベル
でセル4が選択の場合、112,113は非導通
状態となり、動作は第1実施例と同じである。本
実施例によれば、第1の実施例に比べ、Nチヤン
ネルMOSトランジスタのしきい電圧のばらつき
によるデータ線16,17の電圧のばらつきを無
くすることができ、また、データ線間に配置され
る信号線も1本で済むことから、レイアウトが容
易で、回路の占有面積も小さくなる。という大き
な利点がえられる。
以上の各実施例において、NチヤンネルMOS
トランジスタをPチヤンネルMOSトランジスタ
とし、PチヤンネルMOSトランジスタをNチヤ
ンネルMOSトランジスタに変えても、電圧極性
を変えることによつて、本発明を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はMOSスタテイツクRAMの代表的なメ
モリセルを示す回路図、第2図は従来のMOSス
タテイツクRAMのメモリセルを含むデータ出力
系回路を示す略回路図、第3図は第2図における
選択セル4の蓄積ノードC,Dとデータ線18,
19の動作波形を示す図、第4図は第2図におけ
る非選択セル3の蓄積ノードG,Hとデータ線1
6,17の動作波形を示す図、第5図は本発明の
MOSスタテイツクRAMの実施例のデータ出力系
回路を示す略回路図、第6図は第5図における非
選択メモリセル3の蓄積ノードG,Hとデータ線
16,17の動作波形を示す図、第7図は本発明
のMOSスタテイツクRAMの実施例を示すブロツ
ク図、第8図は本発明のMOSスタテイツクRAM
の他の実施例のデータ出力系回路を示す略回路図
である。 1,2,3,4:メモリセル、5,6:ワード
線、7,8:列選択信号入力端子、9,10:コ
モン・データ線、11:電源電圧端子、12,1
3,14,15:データ線バイアス用MOSトラ
ンジスタ、16,17,18,19:データ線、
20:センスアンプ、21:出力バツフア回路、
22,23:コモン・データ線バイアス用MOS
トランジスタ、70,71,72,73:列選択
用スイツチ用MOSトランジスタ、50,52,
54,56,58,60,62,64,T3
T4:転送用MOSトランジスタ、51,53,5
5,57,59,61,63,65,T1,T2
駆動用MOSトランジスタ、R1,R2,R:負荷抵
抗(多結晶Si抵抗等)、101,102,10
3,104,110,111,112,113,
114,115:非選択データ線用負荷MOSト
ランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 MOSトランジスタから構成されたフリツプ
    フロツプからなるメモリセルを複数個マトリクス
    状に配列してなるメモリマトリクスと、該メモリ
    マトリクスの同一列上に配列されたメモリセルの
    出力端を共通接続してなる複数の一対のデータ線
    と、該複数の一対のデータ線に対する第1のバイ
    アス負荷用MOSと、該複数の一対のデータ線が
    スイツチ用MOSトランジタを介して接続される
    コモンデータ線とを有してなり、前記スイツチ
    MOSトランジスタをそのゲートに列選択信号を
    印加することにより導通させ、前記複数の一対の
    データ線のうちの1つを選択し、該選択されたデ
    ータ線に連なるメモリセルのうちの1つの記憶情
    報を前記コモンデータ線上に読み出してなる半導
    体メモリにおいて、前記複数の一対のデータ線の
    各々と電源電圧端子との間に、第2の負荷用
    MOSトランジスタを設け、前記データ線の非選
    択時に該第2の負荷用MOSトランジスタを導通
    せしめることを特徴とする半導体メモリ。
JP10719579A 1979-08-24 1979-08-24 Semiconductor memory Granted JPS5634184A (en)

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JPS5634184A JPS5634184A (en) 1981-04-06
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Families Citing this family (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59121688A (ja) * 1982-12-28 1984-07-13 Toshiba Corp スタテイツクランダムアクセスメモリ−
JPS60117490A (ja) * 1983-11-29 1985-06-24 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 半導体メモリ
JPS61264590A (ja) * 1985-05-17 1986-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 信号発生回路
JPS63144488A (ja) * 1986-12-06 1988-06-16 Fujitsu Ltd 半導体記憶装置

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JPS5634184A (en) 1981-04-06

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