JP2991399B2 - ゲートアレイ半導体装置 - Google Patents

ゲートアレイ半導体装置

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JP2991399B2 JP5324972A JP32497293A JP2991399B2 JP 2991399 B2 JP2991399 B2 JP 2991399B2 JP 5324972 A JP5324972 A JP 5324972A JP 32497293 A JP32497293 A JP 32497293A JP 2991399 B2 JP2991399 B2 JP 2991399B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はゲートアレイ半導体装置
に関し、特に基本セルで構成した基本メモリセルを有す
るゲートアレイ半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術のゲートアレイ半導体装置の構
成を示す図7を参照すると、この種の第1の従来のゲー
トアレイ半導体装置は、メモリセル703のラッチ部7
04のPチャネルトランジスタ727を2段以上にシリ
アル接続し、ラッチ部704のハイレベル(以下“H”
と記す)の駆動能力を小さくすることにより、ビット線
708のドライバー713によるラッチ部704へのデ
ータの書き込みを容易にしていた。例えば、メモリセル
703に“H”のデータが保持され次にロウレベル(以
下“L”と記す)のデータをビット線708および70
9のそれぞれからメモリセル703のラッチ部704へ
書きこむとき、ビット線ドライバー713とライトイネ
イブルWEのNチャネルトランスファートランジスタ7
12のラッチデータを“H”から“L”に反転させる駆
動能力に比べメモリセル703のラッチ部704のイン
バータ705および706のそれぞれの“H”の駆動能
力を低下させ、ラッチデータの反転を容易にしていた。
【0003】また、読み出し専用のインバータ826と
Nチャネルトランジスタ825を有するメモリセル80
3の場合の第2の従来例の2ポートRAM構成のゲート
アレイ半導体装置の回路図の一部を示す図8と参照する
と、この第2の従来のゲートアレイ半導体装置は、ラッ
チ部804のインバータ805および806のPチャネ
ルトランジスタの“H”出力駆動能力を低下させるた
め、各メモリセル803のラッチ部804のインバータ
805および806のPチャネルトランジスタ827を
2段シリアルに接続している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ゲートアレイ半導体装置では、ラッチデータの反転を容
易にするためメモリセルラッチ部のインバータのPチャ
ネルトランジスタを縦積み2段重ねにしているので、メ
モリセル毎にPチャネルトランジスタが多く必要とな
り、メモリ回路面積が大きくなるという欠点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のゲートアレイ半
導体装置は、相補型絶縁効果トランジスタ素子の複数個
を所定の配線接続をして所望の論理動作をする基本セル
および前記基本セルを複数個含み所望の論理機能動作を
するブロックセルならびに前記基本セルおよび前記ブロ
ックセルのそれぞれの出力信号を受け外部信号として出
力するまたは外部信号を受け前記基本セルおよび前記ブ
ロックセルのそれぞれへ信号伝達する入出力回路セルの
それぞれを半導体基板の一主表面上に配列して成るゲー
トアレイ半導体装置において、行および列方向のそれぞ
れにアレイ状に配置され前記相補型絶縁効果トランジス
タ素子から成る第1および第2のインバータ回路を有し
前記第1のインバータ回路の出力を前記第2のインバー
タ回路の入力に接続し前記第2のインバータ回路の出力
を前記第1のインバータ回路の入力に接続してメモリ動
作をする基本メモリセルの複数とこれら基本メモリセル
を前記列ごとに共通にそれぞれ接続する複数のビット線
対および前記行ごとに共通にそれぞれ接続する複数のワ
ード線とを含むメモリセルアレイブロックを備え、前記
基本メモリセルのデータの反転時に、このメモリセルア
レイブロックの前記列ごとに前記基本メモリセルへの供
給電圧を前記メモリセルの前記第1のインバータ回路の
出力または前記第2のインバータ回路の出力の駆動能力
を下げるよう前記ゲートアレイ半導体装置の電源電圧よ
り低い電圧に降圧する降圧回路を有する構成である。
【0006】また、本発明のゲートアレイ半導体装置の
前記降圧回路は、前記基本メモリセルへの電圧供給端子
と前記ゲートアレイ半導体装置の電源供給端子との間に
抵抗素子を有する構成とすることもできる。
【0007】さらにまた、本発明のゲートアレイ半導体
装置の前記第1および第2のインバータ回路の前記相補
型絶縁効果トランジスタ素子のそれぞれはオン電流がほ
ぼ等しいPチャネル型MOSトランジスタおよびNチャ
ネル型MOSトランジスタから構成することもできる。
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0009】図1は本発明の第1の実施例のゲートアレ
イ半導体装置のメモリ回路図の一部である。
【0010】この実施例のゲートアレイ半導体装置のメ
モリセル3はラッチ部4と、Nチャネルトランスファー
トランジスタ11と、ビット線8および9とワード線1
0で構成され、列7単位ごとにメモリセル3のラッチ部
4の電源端子18と外部電源端子17との間に抵抗素子
1を設置している。
【0011】さらに、ラッチ部4のインバータ回路5お
よび6のPチャネルトランジスタのオン電流は等しく設
定されている。
【0012】次に、本発明に係る回路動作について図2
のタイミングチャートを参照して説明する。
【0013】図2(a)〜図2(f)はメモリセル3に
データを書き込む時の図1に示す第1の実施例のゲート
アレイ半導体装置における各節点のタイミングチャート
である。
【0014】部分図図2(a)はWE端子19のタイミ
ングチャートであり、図2(b)はビット線ドライバー
端子14及びビット線9のタイミングチャートであり、
図2(c)はビット線8のタイミングチャートであり、
図2(d)はアクセスされたワード線10のタイミング
チャートであり、図2(e)はラッチ部16のタイミン
グチャートであり、図2(f)はラッチ部15のタイミ
ングチャートをそれぞれ示している。
【0015】最初に、WE端子19が“H”のままで、
(図2(a)参照)時刻t1でビット線ドライバ端子1
4が“L”から“H”に変化すると、ビット線8は
“H”から“L”に変化し、ビット線9は“L”から
“H”に変化する(図2(b)および図2(c)参
照)。
【0016】次に、あるメモリセルのワード線10が時
刻t2で“L”から“H”に変化すると(図2(d)参
照)、変化したワード線10に接続されているNチャネ
ルトランスファートランジスタ11がオン状態になり、
ビット線ドライバ13がラッチ部15および16のそれ
ぞれの保持電位を変化させようとする。この時、ラッチ
部15に注目すると、Pチャネルトランジスタ2で構成
された抵抗素子1により、ラッチ部3のインバータ5の
“H”出力の駆動能力が小さくなり、ビット線ドライバ
ー13によるラッチ部15の“H”から“L”の反転を
容易にしている。ラッチ部15の“H”から“L”の変
化により、ラッチ部16は“L”から“H”へ変化する
(図2(e)および図2(f)参照)。
【0017】同様に、時刻t3ではビット線ドライバ端
子14が“H”から“L”に変化し、時刻t4でワード
線10が“L”から“H”に変化すると、ビット線ドラ
イバ13がラッチ部15および16のそれぞれ保持電位
を変化させようとする時、抵抗素子1によりインバータ
6の“H”出力駆動能力が小さくなり、ビット線ドライ
バ13によるラッチ部16の“H”から“L”の反転を
容易にしている。
【0018】次に、本発明の第2の実施例のゲートアレ
イ半導体装置について説明する。
【0019】第2の実施例のゲートアレイ半導体装置の
回路図である図3を参照すると、この実施例のゲートア
レイ半導体装置は抵抗素子301を構成するPチャネル
トランジスタ302を3段にしているため、第1の実施
例のゲートアレイ半導体装置と比べ、ラッチ部304の
インバータ305および306のそれぞれの“H”出力
の駆動能力がより小さくなり、ビット線ドライバ313
によるラッチデータの反転をより容易にしている。
【0020】次に、本発明の第3の実施例のゲートアレ
イ半導体装置の読み出し専用回路の設置されているメモ
リセルの回路図である図4を参照すると、この第3の実
施例のゲートアレイ半導体装置のメモリセルは、ラッチ
用インバータ405および406と、書きこみ用Nチャ
ネルトランスファーゲート424と、読み出し用インバ
ータ26と、読み出し用Nチャネルトランスファーゲー
ト425と、書きこみ用デジット線421および22
と、読み出し用デジット線423と、書きこみ用ワード
線427と、読み出し用ワード線420とから構成され
ている。
【0021】図4に示すメモリセルでは、読み出しおよ
び書き込み動作でワード線およびデジット線が分離され
ているため、2portRAMが構成しやすくかつ、読
み出しのスピードが低下しないという利点がある。
【0022】図5は図4に示す回路の一部のレイアウト
平面図である。
【0023】図6は図4に示すメモリセルを適用した時
の2ポートRAMの回路の一部を示す図である。
【0024】以上の説明のとおり、本発明を0.5μm
ルールのSOG型(Sea ofGate)のゲートア
レイ半導体装置に適用すると上記メモリ回路の半導体チ
ップ上の占有面積はメモリ構成が512word×8b
itであると8.19mm2 の面積削減となる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ゲートア
レイ半導体装置のメモリ回路において、列単位でメモリ
セルラッチ部の電源電圧を外部電源より小さい電圧に降
圧する回路または列単位でメモリラッチ部の電源端子と
外部電源端子との間に抵抗素子を内蔵しているので、メ
モリ回路の面積の増大を小さく抑え、全てのメモリセル
のラッチ部インバータの駆動能力を小さくし、ラッチデ
ータの反転を容易にするという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のゲートアレイ半導体装
置のメモリ回路図である。
【図2】図1に示すゲートアレイ半導体装置の各節点の
タイミングチャートである。
【図3】本発明の第2の実施例のゲートアレイ半導体装
置のメモリ回路図である。
【図4】本発明の第3の実施例のゲートアレイ半導体装
置の読み出し専用回路付きメモリセル回路図である。
【図5】図4に示すメモリセルのレイアウトを示す平面
図である。
【図6】図4に示すメモリセルを使用したゲートアレイ
半導体装置のメモリ回路図である。
【図7】第1の従来のゲートアレイ半導体装置のメモリ
回路図である。
【図8】第2の従来のゲートアレイ半導体装置のメモリ
回路図である。
【符号の説明】
1,301,401 抵抗素子 2,302 抵抗素子用Pチャネルトランジスタ 3,303,403,703,803 メモリセル 4,304,404,704,804 ラッチ部 5,6,305,306,405,406,705,7
06,805,806ラッチ部インバータ 7,307,407,707,807 列ブロック 8,9,308,309,408,409,708,7
09,808,809ビット線 10,310,410,710,810 ワード線 11,311,411,711,811 Nチャネル
トランスファトランジスタ 12,312,412,712,812 WENチャ
ネルトランスファトランジスタ 13,313,413,713,813 ビット線ド
ライバ 14,314,414,714,814 ビット線ド
ライバ端子 15,16,315,316,415,416,71
5,716,815,816 ラッチ部節点 17,317 外部電源端子 18,318 ラッチ部電源端子 19,319,419,719,819 WE端子 20,320,420,720,820 読み出し用
ワード線 21,22,321,322,421,422,82
1,822 書き込み用ビット線 23,323,423,723,823 読み出し用
ビット線 24,324,424,724,824 Nチャネル
トランスファトランジスタ 25,325,425,725,825 読み出し用
Nチャネルトランスファトランジスタ 26,326,426,726,826 インバータ 27,327,427 書き込み用ワード線 727,827 Pチャネルトランジスタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相補型絶縁効果トランジスタ素子の複数
    個を所定の配線接続をして所望の論理動作をする基本セ
    ルおよび前記基本セルを複数個含み所望の論理機能動作
    をするブロックセルならびに前記基本セルおよび前記ブ
    ロックセルのそれぞれの出力信号を受け外部信号として
    出力するかまたは外部信号を受け前記基本セルおよび前
    記ブロックセルのそれぞれへ信号伝達する入出力回路セ
    ルのそれぞれを半導体基板の一主表面上に配列して成る
    ゲートアレイ半導体装置において、行および列方向のそ
    れぞれにアレイ状に配置され前記相補型絶縁効果トラン
    ジスタ素子から成る第1および第2のインバータ回路を
    有し前記第1のインバータ回路の出力を前記第2のイン
    バータ回路の入力に接続し前記第2のインバータ回路の
    出力を前記第1のインバータ回路の入力に接続してメモ
    リ動作をする基本メモリセルの複数とこれら基本メモリ
    セルを前記列ごとに共通にそれぞれ接続する複数のビッ
    ト線対および前記行ごとに共通にそれぞれ接続する複数
    のワード線とを含むメモリセルアレイブロックを備え、
    このメモリセルアレイブロックの前記列ごとに前記基本
    メモリセルへの供給電圧を前記ゲートアレイ半導体装置
    の電源電圧より低い電圧に降圧する降圧回路を有し、前
    記降圧回路は、前記基本メモリセルへの電圧供給端子と
    前記ゲートアレイ半導体装置の電源供給端子との間に抵
    抗素子を有することを特徴とするゲートアレイ半導体装
    置。
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