JPH0453090A - スタティックram - Google Patents

スタティックram

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JPH0453090A
JPH0453090A JP2160883A JP16088390A JPH0453090A JP H0453090 A JPH0453090 A JP H0453090A JP 2160883 A JP2160883 A JP 2160883A JP 16088390 A JP16088390 A JP 16088390A JP H0453090 A JPH0453090 A JP H0453090A
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JP
Japan
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potential
memory cell
bit line
load
threshold value
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Pending
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JP2160883A
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English (en)
Inventor
Setsushi Kamuro
節史 禿
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明はスタティックRAM(以下、SRAMと省略す
る)に関するものである。
(従来の技術) 近年はメモリの容量が大きくなってきており、このよう
な大容量化に伴って動作の高速化及び低消費電力化が求
められている。このような大容量SRAMのメモリセル
部を一種類のMO3hランジスタ(一般にNチャネルM
OSトランジスタ)だはで構成した回路として、一般に
第5図に示すような駆動素子Q、、Q、に対して高抵抗
を負荷素子R−,Rmとする二つのMOSインバータを
クロス接続したフリップフロップ構成の回路が用いられ
ている。
(発明が解決しようとする問題点) このような従来の回路構成において、高抵抗負荷素子R
=、Reの抵抗値としては、A点またはB点の高電位側
の電荷が拡散領域やオフ状態の駆動素子を介して流れる
リーク電流により減少する電荷を補償することができる
範囲でできるだけ大きな値が望ましい。
しかし、従来回路における高抵抗負荷素子はポリシリコ
ンで構成され、不純物の注入によりその抵抗値を制御す
るのが一般的である。
処で、上記SRA、Mの製造工程において、高抵抗負荷
素子R,,R,の抵抗値を制御するプロセス工程と、こ
の高抵抗負荷素子が補償するべきA点またはB点の電荷
をリークさせる拡散領域やMOSトランジスタを作るプ
ロセス工程とは夫々異なる工程で行われており、そのた
めプロセスのばらつきに対してそれぞれが関係なく別々
の特性変化を呈することになる。しかも、高抵抗負荷素
子を作るために余分なポリシリコンの工程を必要とする
また上記回路構成のSRAMでは、高抵抗素子を負荷と
しているため、この負荷素子に欠陥が生じている場合、
これを検出するためには、一般に長時間の高温エージン
グを必要とする。
本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、高抵抗
ポリシリコン負荷素子を使わないで構成できるSRAM
メモリセルを提供し、また負荷素子の欠陥検出を容易に
したSRAMを提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明のSRAMは、メモリセルを構成するフリップフ
ロップのクロスに接続されたインノル−夕を、第1のし
きい値V、を有するNチャネルMOSトランジスタから
なる駆動素子と、ゲートをソースに接続し、上記駆動素
子のしきい値より小さくかつ高電位側の電荷のリーク電
流を補償する第2のしきい値V、に設定したNチャネル
MO5)ランンスタからなる負荷素子との接続により構
成する。
またメモリセルが、2つのインバータをクロスに接続し
たフリップフロップを含んでなるスタティックRAMに
おいて、第1のしきい値V、を有するNチャネルMO3
トランジスタからなる駆動素子と、ゲートをソースに接
続し、上記駆動素子のしきい値より小さくかつ高電位側
の電荷のリーク電流を補償する第2のしきい値V、に設
定したNチャネルMOSトランジスタからなる負荷素子
とを接続してインバータを構成し、上記インバータをク
ロス接続してなるフリップフロップの電源に、電源電圧
を選択的に低電位に切り換え可能な手段を接続して構成
する。
(作用) ゲートをソースに接続したNMOSトランジスタは、マ
クロに見ればオフ状態であるが、ミクロに見れば微少な
サブスレッショルド電流か流れる。
このインバータを構成する負荷素子のカブスレッショル
ド電流を負荷電流として利用する。
つぎに、テスト時にはメモリセルの電源vおを例工ば接
地レベルのような低電位にし、かつ、方のビット線電位
を高電位に設定する。この状態で、選択されたメモリセ
ルの負荷素子が断線していなければ、高電位ビット線側
の負荷素子であるNMOSトランジスタはオン状態とな
り、高電位ビット線電位を低電位に設定した電源V。に
向かって引き下げるように作用する。その結果、高電位
ビット線の電位はもとの電位より低くなるので、この電
位を検出してメモリセルの負荷素子が正常であることを
判定する。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例のSRAMメモリセル回路図
である。Q1〜Q6は総てNMO5トランジスタであり
、駆動素子であるドライバートランジスタQ1に対して
、ゲートをソースに接続したトランジスタQ5を負荷素
子として一方のインバータを構成する。次に、ドライバ
ートランジスタQ2に対してゲートをソースに接続した
トランジスタQ6を負荷素子とする他のインノ・−夕を
設け、相互にクロス接続し、てフリップフロップを構成
している。上記インバータを構成するMOSトランジス
タは、ドライバートランジスタQi、  Q2がしきい
値V、に設定されているのに対して、負荷素子Q5.Q
6は後述するように、■、より小さいしきい値V、に設
計されている。
トランジスタQ3とQ4は上記フリップフロップにデー
タを書き込んだり、データを読み出したりするためにビ
ット線との間でデータのやり取りをするメモリセル選択
用のトランジスタで、両トランジスタQ3.Q4のゲー
トは共にメモリセルを選択するためのワード線につなが
っている。
第2図はMOSトランジスタのサブスレッショルド特性
の説明図である。横軸にゲート電圧V GS、縦軸に対
数でドレイン電流Insをとり、それぞれしきい値の異
なる4種類の特性曲線を示している。
図から明らかなように、同じゲート印加電圧Vcsにお
いても、しきい値の異なるMOS)ランンスタでは異な
るドレイン電流11.5が流れることが判る。
処で上記第1図のメモリセルにおける負荷素子Q5とQ
6はともにゲートをソースに接続しているためゲート・
ソース電圧VCSはOボルトとなり、第2図におけるV
。SがOボルトの場合に対応する微少なサブスレッショ
ルド特性が、負荷電流1ゎ、としてトランジスタQ5と
Q6を流れる。この電流Iゎ、はMOSトランジスタの
チャネル部作成時に行うイオン注入プロセスなどにより
容易に制御可能であり、本実施例では、メモリセルを構
成するフリップフロップの高電位側の電荷が拡散領域や
オフ状態のトランジスタを介して流れるリーク電流によ
り減少する電荷を補償し得るサブスレッソゴルド電流を
呈するしきい値V、をもつMOSトランジスタとして設
計する。
次に上記回路からなるメモリセル1の負荷素子に生じる
断線等の欠陥をテストするための動作について、第3図
を用いて説明する。第3図は上記メモリセル1およびそ
の周辺制御回路図でアルv、4はメモリセル1の電源で
あり、第4図に示すようなPMOSMOSトランジスタ
TFとNMOSトランジスタT1.お下構成される切り
換え回路2を介して供給される。この切り換え回路2の
入力信号Tは通常“O″レベルあり、電源vMには高電
位が供給されている。テスト時にはT入力が“1”レベ
ルになり、vMは接地電位になり、電源vXへの印加電
圧が切り換えられる。
NMOSトランジスタTkLOとTl1LIはそれぞれ
ビット線B koおよびB klのプルアップトランジ
スタである。コラムアドレス信号CJkによりビット線
選択トランジスタT、kOおよびTjk、を選択してビ
・/ト線BkDとBk、をそれぞれデータ線DkOおよ
びD klに接続する。
データ線制御回路3..3tに含まれたNMOSトラン
ジスタTtn+o詠TDk11は、テスト時(Tが論理
“1”の時)または非テスト時(Tが論理“じの時)に
かかわらず、チップ選択信号C8と書き込み信号Wが共
に論理“1”の時、データ入力信号りの論理レベルに応
じてオンかオフの状態となる。NMOSトランジスタT
 photとTpiutは非テスト時にチップ選択信号
C8と書き込み信号Wか共に論理“1”のとき、データ
人ツノ信号りの論理レベルに応じてオンかオフの状態と
なる。
たとえば、データ入力信号りの論理レベルがO″のとき
、データ線制御回路3..3.のトランジスタTDk、
、とTDk+!は共にオフでTDkOlとTDKIIは
共にオン状態である。データ入力信号りの論理レベルが
1″のときはそれぞれのトランジスタは逆の状態になる
。NMOSトランジスタT□0.とTDk13はテスト
時にチップ選択信号C8と書き込み信号Wが共に論理“
1”のとき、データ入力信号りの論理レベルに応じてオ
ンかオフの状態となる。たとえば、テスト時で、チップ
選択信号C8と書き込み信号Wが共に論理“1”のとき
、データ入力信号りの論理レベルが“0”であればTゎ
、。3とTD□1は共にオン状態となり、TDIiOl
とTDk13は共にオフ状態となる。データ入力信号り
が論理レベル“ビであれば、これらのトランジスタはそ
れぞれ逆の状態となる。非テスト時におけるデータ線制
御回路3.、.3.のトランジスタTflkfll。
TDkJt、Tpkl+およびTDkl?の動作は通常
のSRA、Mにおけるテータ書き込み動作と同様てあリ
、以下の説明は省く。
上記ビット線B 5For  B K lのレベルを検
出するための検出回路4は、インバータI NVKo、
 I NVつ。
及び各インバータの出力をゲートに入力したPMO8T
xpo、 T KP+を含み、上記PMO3トランジス
タのドレインをプルダウン抵抗RLが接続された検出線
L lltに接続して構成されている。
次に上記メモリセル及び周辺制御回路からなるSRAM
の負荷素子の欠陥テストの動作を説明する。
テスト時(Tが論理“1″の時)で、チップ選択信号C
8と書き込み信号Wが共に論理“1”の時を考える。デ
ータ入力信号りの論理レベルが“○”であれば、トラン
ジスタTDk(NとTゎk13はオフ状態で、T ok
osとT。23.はオン状態である。
この状態でデータ線DkCとビット線B、。は高電位に
なり、データ線Dklとビット線Bklは低電位になる
。選択されたワード線により選択されたメモリセルでは
、そのメモリセル選択用トランジスタQ3と04はオン
状態にあり、ビット線B koからQ3と負荷素子Q5
を介して接地電位の■9に向かって電流が流れ、ビット
線B8゜の電位を下げる。
ここでビット線Bxoの電位低下の度合は、データ線制
御回路のトランジスタT工。5、プルアップトランジス
タT kLfl、ビット線選択)−ランジスタT3、。
、メモリセル内のトランジスタQ3およびQ5の設計に
より適当に設定できる。この低下した電位を検出回路4
のインバータINVmoにより論理“0”レベルの入力
と判定させる。一方、ビット線Bklはもともと低電位
であるのでインバータINVk、の入力も論理“0”レ
ベルである。この結果、PMO8トランジスタT kP
oとTkPlは共にオフである。他のコラムでも正常で
あれば、検出線L dtにつながっているPMO3I−
ランシスタはすべてオフであり、プルダウン抵抗RLに
より検出線L dlは低電位であり、アンプT AJI
Pを介して検出信号T。u7に論理“0”を出力し、正
常であることを示す。
次に、選択されたメモリセルの負荷素子Q5のケートま
たはソースか断線している場合を考える。
ビット線Bkgが高電位であっても、今回は負荷素子Q
5を介して接地電位のVMに電流が流れないので、ビッ
ト線B kQの電位は高電位のままであり、インバータ
INVk、の出力は低電位となり、PMOSトランジス
タTkpoがオンとなる。この結果、検出線L 111
は高電位となり、検出信号T。IJTに論理“1”を出
力し、メモリセル内の負荷素子の異常を示す。
以上の説明は、データ入力信号りの論理レベルが“0”
の場合について述べたが、データ入力信号りの論理レベ
ルが“1”の場合にも、データ線やビット線の左右の動
作を反転して考えれば同様である。
以上の説明では、テスト時に本来高電位であるはずのビ
ット線電位の電圧低下を検出する回路としてインバータ
INV、、とI NVk、、PMO3トランジスタTt
ipゎとTうPlおよびプルダウン抵抗R。
を使用しているが、インバータの代わりにノンインバー
タを使い、PMOSトランジスタのわりにNMOSトラ
ンジスタを使い、そのソースを接地電位にして、プルダ
ウン抵抗の代わりにプルアップ抵抗を使用してもT。L
ITの極性が反転するだけで同様の効果を得ることがで
きるし、当然、その他の方法でビット線電位の電圧低下
を検出しても構わない。また、抵抗RLは便宜上抵抗と
して示しであるが、抵抗成分を持つものであればMOS
トランジスタであってもその他のもので実現しても構わ
ない。
(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、メモリセルを構成す
るフリップフロップを、総てNMOSトランジスタで構
成することができ、高抵抗ポリシリコン負荷素子を要素
とするメモリセル構造に比べ、回路設計が容易になるだ
けでなく特性の安定したSRAMを得ることができ、実
用的に極めて有効である。
またメモリセルにおける負荷素子の断線などの検出のた
めに従来必要とした長時間の高温エージングをなくすこ
とかでき、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のメモリセルの回路図、第2図はMOS
トランジスタのサブスレッショルド特性の説明図、第3
図は本発明のメモリセルとその周辺制御回路図、第4図
は第3図の電源VWの切り替え回路図、第5図は従来の
高抵抗負荷素子によるSRAMメモリセルの回路図であ
る。 Q、、Q、ニドライバートランジスタ Q、、Q@:負荷素子 1:メモリセル 2:切り換え回路 4:検出回路 代理人 弁理士 梅1)勝(他2名) 43all 第1図 ゲート転 V雫、(V) 第2図 114図 @5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)メモリセルが、2つのインバータをクロスに接続し
    たフリップフロップを含んでなるスタテイックRAMに
    おいて、 第1のしきい値V_1を有するNチャネルMOSトラン
    ジスタからなる駆動素子と、ゲートをソースに接続し、
    上記駆動素子のしきい値より小さくかつ高電位側の電荷
    のリーク電流を補償する第2のしきい値V_2に設定し
    たNチャネルMOSトランジスタからなる負荷素子とを
    接続してインバータが構成されてなることを特徴とする
    スタティックRAM。 2)メモリセルが、2つのインバータをクロスに接続し
    たフリップフロップを含んでなるスタティックRAMに
    おいて、 第1のしきい値V_1を有するNチャネルMOSトラン
    ジスタからなる駆動素子と、ゲートをソースに接続し、
    上記駆動素子のしきい値より小さくかつ高電位側の電荷
    のリーク電流を補償する第2のしきい値V_2に設定し
    たNチャネルMOSトランジスタからなる負荷素子とを
    接続してインバータを構成し、上記インバータをクロス
    接続してなるフリップフロップの電源に、電源電圧を選
    択的に低電位に切り換え可能な手段を接続したことを特
    徴とするスタティックRAM。
JP2160883A 1990-06-19 1990-06-19 スタティックram Pending JPH0453090A (ja)

Priority Applications (1)

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JP2160883A JPH0453090A (ja) 1990-06-19 1990-06-19 スタティックram

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JP2160883A JPH0453090A (ja) 1990-06-19 1990-06-19 スタティックram

Publications (1)

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JPH0453090A true JPH0453090A (ja) 1992-02-20

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ID=15724435

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JP2160883A Pending JPH0453090A (ja) 1990-06-19 1990-06-19 スタティックram

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JP (1) JPH0453090A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7019369B2 (en) 1998-10-05 2006-03-28 Sharp Kabushiki Kaisha Static random access memory and semiconductor device using MOS transistors having channel region electrically connected with gate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7019369B2 (en) 1998-10-05 2006-03-28 Sharp Kabushiki Kaisha Static random access memory and semiconductor device using MOS transistors having channel region electrically connected with gate

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