JPH05274882A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH05274882A
JPH05274882A JP4067010A JP6701092A JPH05274882A JP H05274882 A JPH05274882 A JP H05274882A JP 4067010 A JP4067010 A JP 4067010A JP 6701092 A JP6701092 A JP 6701092A JP H05274882 A JPH05274882 A JP H05274882A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
vdd
bit line
mosfet
vth
Prior art date
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Pending
Application number
JP4067010A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasunobu Tokuda
泰信 徳田
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP4067010A priority Critical patent/JPH05274882A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体記憶装置において、高速化と動作の安定
化を図る。 【構成】ビット線負荷回路に常時導通状態の第1のMO
SFETと、少なくとも読み出し時にゲートをドレイン
と同電位にした第2のMOSFETを並列に含む。 【効果】大きな読み出し電圧が得られるためデータの増
幅が速くなり、書き込み後のプリチャージも短時間に行
なわれるため高速な記憶装置を実現できる。また、十分
なデータ振幅が安定して得られることからノイズによる
誤動作も防ぐことができ、製造上の特性のばらつきも少
なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体記憶装置に関する
ものであり。特にスタティックRAMのビット線の負荷
回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のスタティックRAMの回路を図6
に示す。相補のビット線11、12には異なるワード線
15、16につながる複数のメモリセル5、6が接続さ
れている。ここではメモリセルは2つだけしか記してい
ないが、実際はメモリセルアレイの行の数だけメモリセ
ルが接続される。ビット線11、12と電源Vddとの
間のMOSFET3、4はビット線に電流を供給するた
めの負荷回路である。スタティックRAMでは負荷回路
からビット線への電流の供給とビット線からメモリセル
への電流の流れ込みによって決まるビット線の電位状態
によりデータの読み出しが行なわれる。
【0003】図8はビット線の電圧に対するビット線負
荷回路とメモリセルに流れる電流の関係を表わす図であ
る。103は図6のMOSFET3、4を流れる電流で
ある。これらのNチャネルMOSFETはゲートがドレ
インと同じVddに接続されているためソースであるビ
ット線の電圧がVddからMOSFETのしきい値電圧
Vth以上低いときに電流が流れ、ビット線の電圧が0
Vで電流は最大になる。メモリセルの電流はメモリセル
に蓄えられたデータの状態で変わる。Hレベルを保持す
るメモリセルのノードがビット線につながった場合は電
流はほとんど0であるが、Lレベルを保持するメモリセ
ルのノードの場合は図8の105に示す電流が流れる。
データ読み出し時における最終的なビット線の電圧は負
荷回路とメモリセルの電流の交点になる。従ってデータ
がHレベル側のビット線は図8中のA、Lレベル側はB
の電圧になりこれらの差が読み出しによって得られる電
位差である。データを外部に取り出すにはこの電位差を
十分な振幅に増幅する必要がある。メモリセルへのデー
タの書き込みは相補のビット線をデータに従ってHレベ
ルとLレベルに駆動する。一般にメモリセルのノードが
Lレベルに引き込まれるとメモリセルを構成するトラン
ジスタがスイッチングを起こして状態が切り替わるた
め、書き込みのときLレベル側のビット線はほぼ0Vの
電圧にする必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】スタティックRAMの
大きな特長である高速性を実現するため読み出しデータ
は高速にかつ正確に増幅する必要がある、そのためには
読み出しデータのビット線の電位差は大きいことが望ま
しい。従来の半導体記憶装置でデータの電位差を大きく
とるにはビット線負荷回路の電流を少なくして図8のB
点の電圧を低くする手段が有効である。しかし図8の1
03の傾きが小さくなるとこの電流のわずかの変化でB
の電圧が変動して不安定になる。またBの電圧が低くな
りすぎると次のデータの読み出しのためのビット線のプ
リチャージに時間がかかりサイクルタイムが長くなって
しまう。例えば図6のメモリセル5のデータを読み出し
て引き続きメモリセル6の読み出しに移る場合、ビット
線11、12に5のデータが残っていると6のデータの
状態になるまでに時間がかかり最悪時には6のデータ状
態が11、12を通して反転される。6のデータの読み
出し以前にビット線は負荷回路を通して十分なレベルま
でプリチャージされ電位差が残らないようにしておかな
くてはならない。以上の問題は書き込み時においても同
じである。特に書き込み時はビット線の電圧が0V近く
まで下げられているためプリチャージはさらに長い時間
を要することになる。
【0005】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、ビット線の読み出し電位差を大きく得
るとともに短時間でビット線のプリチャージを行なうこ
とで高速で高い安定性を持ったスタティックRAMを提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、複数のメモ
リセルが接続されたビット線と該ビット線の電圧供給線
との間に、第1のソースと第1のドレインが接続され第
1のゲ−トが一定の電位にある常時導通状態の第1のM
OSFETと、第2のソ−スと第2のドレインが接続さ
れ第2のゲートが少なくともメモリセルからのデ−タの
読みだし時には前記第2のドレインと同電位になる第2
のMOSFETを並列に含むことで達成される。
【0007】
【作用】本発明は以上の構成を有するのでデータの読み
出し時においてビット線のHレベルは常時導通状態の第
1のMOSFETにより高い電圧に保持され、Lレベル
はHレベルからしきい値電圧以上低くなったとき導通す
る第2のMOSFETにより必要以上に電圧が低くなる
ことが防止されて十分なデータの電位差が安定して得ら
れる。書き込み後のプリチャージも第2のMOSFET
を通して急速に行なうことができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0009】図1は本発明の第1の実施例を示すスタテ
ィックRAMの回路図である。ビット線の負荷回路はP
チャネルMOSFET1、2とNチャネルMOSFET
3、4で構成されている。1、2のゲートは接地電位V
ssに固定されているためビット線11、12の電圧が
VssからVddにわたって常に導通状態にある。3と
4のゲートはドレインと同じVddに接続され、図6の
3、4と同様にソースであるビット線の電圧がVdd−
Vth以上では電流は流れず、Vdd−Vth以下で電
圧が低くなるに従って電流が増加する。図7は図1の回
路のビット線の電圧に対する電流を表わしている。10
5はLレベル側のメモリセルに流れる電流であり、10
1は図1のPチャネルMOSFET1、2の電流、10
3はNチャネルMOSFET3、4の電流を示す。ビッ
ト線の負荷の電流は101と103の和になり図中の1
00で示す特性になる。この特性は図からも明らかなよ
うにビット線の電圧がVddからVdd−Vthにかけ
てはPチャネルMOSFETの電流101に依存した少
ない電流でその傾きも小さいが、Vdd−Vthから0
VにかけてはNチャネルMOSFETの電流103が支
配的になり大きな電流が流れる。105との交点からL
レベル側のビット線電圧はBになり、Hレベル側は10
0の電流が0になるAである。図8と比較してAとBの
電圧差すなわちデータの読み出し電圧は大きな値が得ら
れる。またB以下で100の電流は急に立ち上がってい
るためBの電圧は変動しにくい。
【0010】図2は本発明に係る別の実施例である。N
チャネルMOSFETのゲートはVddに固定されず、
制御信号13が与えられている。前述のようにメモリセ
ルにデータを書き込むときはビット線の電圧を0V近く
に引き下げる必要があるがMOSFET3、4に大きな
電流が流れてこれを妨げるため、書き込み時に13をL
レベルにして3、4を非導通にしている。また書き込み
サイクル中にアドレスが変わってもビット線を一旦プリ
チャージして次のメモリセルに移るように、アドレスが
変化したときに発生するパルス信号ATDを与えて3、
4を導通させている。これにより書き込みの行なわれな
いビット線はリセットされメモリセルのデータが破壊さ
れることがない。図2の回路ではプリチャージ時間を短
縮するために3、4の電流能力を上げても大きな読み出
しの電位差が得られると共に、書き込みの妨げにならな
い。
【0011】図3は3、4にPチャネルのMOSFET
を使用した場合の本発明の例である。3、4のゲートは
ドレインと同じビット線11、12に接続されソースの
電圧がVddに固定されている。3、4に電流が流れる
のは11、12の電圧がVdd−Vth以下のときであ
るが、図1と異なりソースがPチャネルMOSFETの
基板であるVddと同電位であるためVthはMOSF
ETのバックゲート効果を含まない安定した値になる。
またビット線の負荷回路がPチャネルMOSFETだけ
で構成されるため1、2のMOSFETとチャネルのタ
イプを分けるための分離領域の面積を節減できる。
【0012】図4は図3の3、4を書き込み時に非導通
にするための制御機能を加えた実施例である。読み出し
時には13をVddにし、書き込み時にはVssにす
る。書き込みのとき3、4のソース13がVssである
のに対してゲート11、12が高電位にあるためMOS
FETは非導通になる。
【0013】これまでの実施例では読み出しのHレベル
としてVdd、LレベルとしておよそVdd−Vthが
得られる。ビット線を選択するためのカラムゲートをP
チャネルMOFETとNチャネルMOSFETで構成し
た場合はこれらのレベルは共通データ線に伝わるが、面
積を縮小するためにNチャネルMOSFETだけで構成
した場合は共通データ線のHレベルはVdd−Vthに
とどまる。図5の本発明の実施例はHレベルとしてVd
d−Vth、LレベルとしておよそVdd−2Vthを
得ることができる。Vddとビット線の共通ノード10
との間にゲートをVddに接続したNチャネルMOSF
ET7が入り、10からPチャネルMOSFET1、2
とNチャネルMOSFET3、4を通してビット線1
1、12に接続されている。10の電圧はVdd−Vt
hに制限され1、2を通してビット線のHレベルもVd
d−Vthになる。また3、4が導通するのはさらにV
th低い電圧以下であるからLレベルはおよそVdd−
2Vthにクランプされる。
【0014】
【発明の効果】本発明により大きな読み出し電圧が得ら
れるためデータの増幅が速くなり、書き込み後のプリチ
ャージも短時間に行なわれるため高速な記憶装置を実現
できる。また、十分なデータ振幅が安定して得られるこ
とからノイズによる誤動作も防ぐことができ、製造上の
特性のばらつきも少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体記憶装置の第1の実施例を
示す回路図。
【図2】本発明による半導体記憶装置の第2の実施例を
示す回路図。
【図3】本発明による半導体記憶装置の第3の実施例を
示す回路図。
【図4】本発明による半導体記憶装置の第4の実施例を
示す回路図。
【図5】本発明による半導体記憶装置の第5の実施例を
示す回路図。
【図6】従来の半導体記憶装置の回路図。
【図7】本発明による半導体記憶装置のビット線負荷回
路とメモリセルの電流特性を示す図。
【図8】従来の方法による半導体記憶装置のビット線負
荷回路とメモリセルの電流特性を示す図。
【符号の説明】 1、2、3、4 ビット線負荷回路のMOSFET 5、6 メモリセル 11、12 ビット線 15、16 ワード線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のメモリセルが接続されたビット線
    と該ビット線の電圧供給線との間に、第1のソースと第
    1のドレインが接続され第1のゲ−トが一定の電位にあ
    る常時導通状態の第1のMOSFETと、第2のソ−ス
    と第2のドレインが接続され第2のゲートが少なくとも
    メモリセルからのデ−タの読みだし時には前記第2のド
    レインと同電位になる第2のMOSFETを並列に含む
    ことを特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】 メモリセルへのデータの書き込み時にお
    いて前記第2のMOSFETを非導通にするための制御
    手段を備えることを特徴とする請求項1記載の半導体記
    憶装置。
JP4067010A 1992-03-25 1992-03-25 半導体記憶装置 Pending JPH05274882A (ja)

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JP4067010A JPH05274882A (ja) 1992-03-25 1992-03-25 半導体記憶装置

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JP4067010A JPH05274882A (ja) 1992-03-25 1992-03-25 半導体記憶装置

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JPH05274882A true JPH05274882A (ja) 1993-10-22

Family

ID=13332528

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JP4067010A Pending JPH05274882A (ja) 1992-03-25 1992-03-25 半導体記憶装置

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JP (1) JPH05274882A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07130177A (ja) * 1993-11-02 1995-05-19 Nec Corp 半導体記憶装置
US11561216B2 (en) 2012-02-13 2023-01-24 Oxford Nanopore Technologies Plc Apparatus for supporting an array of layers of amphiphilic molecules and method of forming an array of layers of amphiphilic molecules

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