JPH0636316B2 - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH0636316B2
JPH0636316B2 JP63194423A JP19442388A JPH0636316B2 JP H0636316 B2 JPH0636316 B2 JP H0636316B2 JP 63194423 A JP63194423 A JP 63194423A JP 19442388 A JP19442388 A JP 19442388A JP H0636316 B2 JPH0636316 B2 JP H0636316B2
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power supply
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公三郎 栗田
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバイポーラトランジスタとMOSトランジスタ
とを同一基板上に混在した半導体集積回路装置に係り、
特に多ビット出力を有する半導体記憶装置に好適な半導
体記憶装置の書き込み回路に関する。
〔従来の技術〕
バイポーラトランジスタとMOSトランジスタとを同一
基板上に混在した半導体集積回路装置の半導体記憶装置
では、データを記憶するメモリセルに高集積なMOS回
路を用い、メモリセルアレイ周辺のアドレスデコーダ回
路、センス回路、書き込み回路等に高速なバイポーラ・
MOS混在回路を用いて、高速、高集積を実現してい
る。特に、センス回路は入力段にバイポーラトランジス
タの差動対を用いるため、高速化の効果は大きい。しか
し、バイポーラトランジスタはベース電位をコレクタ電
位よりも高くすると飽和し、バイポーラトランジスタの
スイッチング時間に悪影響をおよぼす。このため、書き
込み回路はその出力電位によつてセンス回路が飽和しな
いような回路構成が必要となる。従つて、従来の書き込
み回路は特開昭60−136989号記載のように、バイポーラ
トランジスタとMOSトランジスタを多数使用した構成
となつていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は回路規模の点について配慮がされておら
ず、特に多ビット出力のRAMのようにセンス回路や書
き込み回路がビツト数だけ必要となる場合は、回路規模
が大きくなり、結果としてチツプサイズが増大するとい
う問題があつた。
本発明の目的は、回路規模の小さい書き込み回路を提供
することにより、小型のRAMを実現することにある。
また本発明の他の目的は、書き込み回路のハイ側出力レ
ベルを電源電圧の半分程度の電位として、センス回路の
入力段のバイポーラトランジスタの差動対を飽和させな
いようにすることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明はドレインとゲート
を電源に接続したMOSトランジスタと、コレクタを上
記電源に接続し、ベースを上記MOSトランジスタのソ
ースに接続したバイポーラトランジスタによってエミッ
タ電位を出力し、書き込み制御信号と書き込みデータに
応じてオン・オフ制御されるスイッチ素子により、上記
バイポーラトランジスタのエミッタ電位と接地電位を差
動出力することを特徴とする。
〔作用〕
書き込み回路のロウ側出力レベルを接地電位とし、ハイ
側出力レベルをバイポーラトランジスタのエミッタ電位
とする。このエミッタ電位は、ドレインとゲートを電源
に接続したダイオード接続のMOSトランジスタと、コ
レクタを上記電源に接続し、ベースを上記MOSトラン
ジスタのソースに接続したバイポーラトランジスタによ
って出力される。書き込み制御信号が書き込み禁止状態
のときは書き込み回路の差動出力両者と、接地とエミツ
タとを接続したMOSトランジスタをオフとしてハイイ
ンピーダンスとする。書き込み制御信号が書き込み状態
のときは書き込みデータに応じて差動出力の一方と、接
地とエミッタとを接続したMOSトランジスタの前者を
オン、後者をオフとし、差動出力の他方と、接地とエミ
ツタとを接続する。
MOSトランジスタの前者をオフ、後者をオンとするこ
とにより、差動出力を接地電位とエミツタ電位とになり
メモリセルへ書き込みを行なう。すなわち、書き込み回
路を1つのNMOSトランジスタと1つのバイポーラト
ランジスタと複数のMOSトランジスタとそのMOSト
ランジスタのオン、オフを制御する手段とで構成出来る
ため、回路規模は小さい。また、書き込み回路のハイ側
出力レベルは、電源電位からダイオード接続したNMO
Sトランジスタの端子間電圧とバイポーラトランジスタ
のベース・エミツタ間電圧だけが下がつた電位となる。
ダイオード接続したNMOSトランジスタの端子間電圧
は一端を電源に接続したときは基板効果でしきい値電圧
が大きくなるため1.8V程度であり、バイポーラのベ
ース・エミツタ間電圧は0.8V程度のため、電源電圧
を5Vとした場合、ハイ側出力レベルは2.4V程度と
電源電圧の半分程度の電位となり、センス回路の入力段
のバイポーラトランジスタの差動対を飽和させることは
ない。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を説明する。
第2図は本実施例のnビツトの出力をもつRAMの全体ブ
ロツクである。10はアドレスデコーダ回路、20はメ
モリセルアレイ、30はセンス回路、40は書き込み回
路、ADRはアドレス信号、D,D
…,Dはデータ線対、Dw0,Dw1,…,D
wnは書き込みデータ、Doat0,Dout1,…,
oatnはRAM出力データ、WE又は▲▼は書
き込み制御信号である。▲▼がハイ(WEがロウ)
のときは書き込み禁止状態でRAMの読み出しを行な
う。すなわち、入力されたADRを10がデコードして
各20で、1つのメモリセルを選択し、選択された各メ
モリセルはD,D,…Dに微
小振幅の差動信号を出力し、30でレベル変換してD
out0,Dout1,…,Doutnを出力する。一
方▲▼がロウ(WEがハイ)のときは書き込み状態
である。すなわち、入力されたADRを10がデコード
して各20で1つのメモリセルを選択し、選択した各メ
モリセルに、40がDw0,Dw1,…,Dwnに応じ
てD,D,…,Dに差動信号
を出力することによつて書き込みを行なう。
第3図は20の一構成例を示すブロツク図で21はメモ
リセル22はYセレクト用のNMOSトランジスタ、X
,X,…,XはXセレクト信号、Y01,Y
…,YはYセレクト信号、b,b
…,bはビツト線対である。X,X,…,
とM,Y,…,Yとは各々1つだけハイとな
り他はロウであり、ハイとなるXと接続し、かつハイ
となるYに接続した22と接続したbに接続
する21が選択される。
第4図は21の一構成例を示す回路図で、CMOSインバー
タ回路のフリツプフロツプとbとをXで制御
されるNMOSトランジスタで接続することにより、X
がハイのときフリツプフロツプの差動ノードとb
とが接続される。
第5図は30の一構成例を示す回路図でDi,▲▼
の微小振幅の差動信号をバイポーラトランジスタの差動
対で受け、その出力をバイポーラトランジスタのエミツ
タフロアでレベルシフトし、その出力をCMOS回路で
シングルエンドとして論理振幅のDoutiまでレベル
変換する。
第1図は40の一構成例を示す回路図で、41,43〜
46はMOSトランジスタ、42はNPNバイポーラトラ
ンジスタ、47,48は2NOR回路、49はインバー
タ回路である。ベースにドレインとゲートとを電源に接
続した41のソースを接続し、コレクタに電源を接続し
た、42のエミツタと接地とを43〜46によりDi,
▲▼に接続する。43,46のゲートは▲▼と
DWiとを入力とする47の出力で制御し、44,45
のゲートは▲▼とDWiを49により反転した信号
とを入力とする48の出力で制御する。すなわち、▲
▼がハイの書き込み禁止状態では48,47出力はロ
ウのため、43〜46はオフとなり40はDi,▲
▼に対してハイインピーダンスとなり、書き込みは行な
わない。一方、▲▼がロウの書き込み状態では、D
Wiがハイのときは47出力はロウ、48出力はハイの
ため、43,46はオフ、44,45はオンとなり、▲
▼は接地電位、Diは42のエミツタ電位とする。
従つて、DiとDiに接続されるメモリセルをDi,▲
▼の電位関係の状態に変化させることにより書き込
みを行なう。逆にDwiがロウのときはメモリセルをD
wiがハイのときとは逆の状態へ変化させる。ところ
で、40のハイ側出力レベルとなる42のエミツタ電位
は電源電圧からダイオード接続した41の2端子間電圧
と42のベース・エミツタ間電圧だけ下がつた電位であ
る。ダイオード接続したNMOSトランジスタの2端子
間電圧は一端を電源電圧とした場合は基板効果によりし
きい値電圧が大きくなるため、NMOSトランジスタに
流れる電流が微小でも1・8V程度である。バイポーラ
トランジスタのベース・エミツタ間電圧は0.8V程度
のため、42のエミツタ電位は電源電圧が5Vの場合
2.4V程度までしか上昇しない。従つて、Di,▲
▼に接続したセンス回路の入力段のバイポーラトラン
ジスタの差動付を飽和させることはない。更に、40の
ハイ側出力は42のエミツタ出力のため、ハイ側とする
データ線の電位がハイ側出力レベルの2.4Vより低い
場合は42が電流を流し込み、データ線電位を2.4V
まで急激に立ち上げることが可能で、メモリセルへの書
き込み時間も早くなる。
以上、本実施例では書き込み回路を5つのNMOSトラ
ンジスタと1つのNPNバイポーラトランジスタと2つ
の2NOR回路と1つのインバータ回路だけで構成出来
るため、回路構成が簡潔となる。
第6図は40の他の構成例を示す回路図で、第1図と同
一符号は同一部分、同一動作を行なう。第6図において
第1図と異なる点は、43,46のゲートをDwiをイ
ンバータ回路63により反転した信号で制御し、44,
45のゲートをDwiで制御し、Di,▲▼と43
〜46の間に書き込み制御信号WEでゲートを制御した
NMOSトランジスタ61,62を挿入したことであ
る。WEがロウの書き込み禁止状態では61,62がオ
フで40はDi,▲▼に対してハイインピーダンス
となり、書き込みは行なわない。一方、WEがハイの書
き込み状態では61,62がオンで、Dwiのデータに
より第1図と同じ状態を実現出来る。
以上、本実施例では書き込み回路を7つのNMOSトラ
ンジスタと1つのNPNバイポーラトランジスタと1つ
のインバータ回路だけで構成出来るため、回路構成が簡
潔となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、書き込み回路の回路規模を小さくでき
るので、多ビツト出力のRAMを小型に実現できる効果
がある。また、書き込み回路のハイ側出力レベルを電源
電圧の半分程度の電位とすることにより、センス回路の
入力段のバイポーラトランジスタの差動付を飽和させな
いため、RAMを読み出すときの遅延時間を常に一定に
出来る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の書き込み回路図、第2図は多ビ
ツトRAMの全体図、第3図はメモリセルアレイの構成
図、第4図はメモリセルの構成図、第5図はセンス回路
の構成図、第6図は本発明の他の実施例の書き込み回路
図である。 40……書き込み回路、41,43〜46……NMOSトラ
ンジスタ、42……バイポーラトランジスタ、48,4
7……2NMR回路、49……インバータ回路、Di,
▲▼……データ線対、DWi……書き込みデータ、
▲▼……書き込み制御信号。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MOSトランジスタとバイポーラトランジ
    スタとを同一基板に混在した半導体記憶装置において、 ドレインとゲートを電源に接続したMOSトランジスタ
    と、 コレクタを上記電源に接続し、ベースを上記MOSトラ
    ンジスタのソースに接続したバイポーラトランジスタに
    よってエミッタ電位を出力し、 書き込み制御信号と書き込みデータに応じてオン・オフ
    制御されるスイッチ素子により、上記バイポーラトラン
    ジスタのエミッタ電位と接地電位を差動出力することを
    特徴とする半導体記憶装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、 上記スイッチ素子はMOSトランジスタであることを特
    徴とする半導体記憶装置。
JP63194423A 1988-08-05 1988-08-05 半導体記憶装置 Expired - Lifetime JPH0636316B2 (ja)

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JPH0244596A JPH0244596A (ja) 1990-02-14
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