JPH11185474A - Semiconductor storage device - Google Patents

Semiconductor storage device

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JPH11185474A
JPH11185474A JP9347736A JP34773697A JPH11185474A JP H11185474 A JPH11185474 A JP H11185474A JP 9347736 A JP9347736 A JP 9347736A JP 34773697 A JP34773697 A JP 34773697A JP H11185474 A JPH11185474 A JP H11185474A
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JP
Japan
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transistor
input
bit line
output node
driver
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JP9347736A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsuguhiko Tanaka
嗣彦 田中
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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  • Static Random-Access Memory (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a degree of integration by storing data in a pair of driver transistors comprising bulk transistors, connecting a drain region of a first transistor to an input output node and a gate electrode of a second transistor and connecting a drain region of the second transistor to a gate electrode of the first transistor and one end of a load element. SOLUTION: When a memory cell MC is not selected, a word line WLi is at a low level and a bit line BLj is turned to a source potential because of a load element Q4. An off resistance of a driver transistor Q1 is sufficiently larger than a resistance value of a resistor R1, and therefore a potential of a node N2 is sufficiently higher than a threshold value Vt of a driver transistor Q2, making the driver transistor Q2 maintained in an on state. While a memory node N1 is kept at a high level, the word line WLi is at the low level and the driver transistor Q1 is kept on and the transistor Q2 is kept off, thus enabling a constitution of a four-element memory cell.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体記憶装置、
特に、スタティックランダムアクセスメモリ装置に係る
ものであり、高い集積度を有するスタティックランダム
アクセスメモリ装置を提供するものである。
The present invention relates to a semiconductor memory device,
In particular, the present invention relates to a static random access memory device, and provides a static random access memory device having a high degree of integration.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、スタティックランダムアクセス
メモリ(SRAM)は、コンピュータをはじめとする様
々な電気機器に用いられており、それらの機器に於ける
機能が向上するにつれて、使用されるメモリに於ける低
消費電力および高集積度がより強く求められるようにな
ってきている。
2. Description of the Related Art In general, a static random access memory (SRAM) is used in various electric devices such as a computer, and as the functions of those devices are improved, the static random access memory (SRAM) is used. There is an increasing demand for low power consumption and high integration.

【0003】図2は、特開平5−198183号公報に
記載された従来のSRAMのブロック図である。図2を
参照して、このSRAM1aは、行アドレス信号RA0
〜RAmを受ける行アドレスバッファ3と、列アドレス
信号CA0〜CAnを受ける列アドレスバッファ4と、
行アドレス信号をデコードし、ワード線を選択的に活性
化させる行デコーダ5と、列アドレス信号をデコード
し、ビット線を選択する列デコーダ6と、活性化させた
ワード線の電位を昇圧するワード線昇圧回路7とを含
む。多数のメモリセルMCが半導体基板上に行列状に配
置され、メモリアレイ8が構成される。1つの列内に配
置されたメモリセルは、対応する1本のビット線BL
1、BL2、…を介してYゲート回路10に接続され
る。1つの行内に配置されたメモリセルは、対応する1
本のワード線WL1、WL2、…を介してワード線昇圧
回路7に接続される。
FIG. 2 is a block diagram of a conventional SRAM disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-198183. Referring to FIG. 2, this SRAM 1a includes a row address signal RA0.
To RAm, a column address buffer 4 receiving column address signals CA0 to CAn,
A row decoder 5 for decoding a row address signal and selectively activating a word line, a column decoder 6 for decoding a column address signal and selecting a bit line, and a word for boosting the potential of the activated word line And a line boosting circuit 7. A large number of memory cells MC are arranged in rows and columns on a semiconductor substrate to form a memory array 8. The memory cells arranged in one column correspond to one corresponding bit line BL.
, BL2,... Are connected to the Y gate circuit 10. The memory cells arranged in one row have the corresponding 1
Are connected to the word line booster circuit 7 via the word lines WL1, WL2,.

【0004】ビット線BL1、BL2、…は、Yゲート
回路10及びIO線14を介してセンスアンプ9に接続
される。Yゲート回路10は、列デコーダ6から出力さ
れる列選択信号に応答して、ビット線BL1、BL2、
…のうちの1本を選択的にIO線14に接続する。セン
スアンプ9は、入力バッファ13を介して与えられる書
き込みイネーブル信号/WEに応答して活性化される。
したがって、メモリセルから読み出されたデータ信号
は、センスアンプ9により増幅された後、出力バッファ
12を介して出力データ信号Doとして出力される。一
方、書き込まれるべき入力データ信号Diは、入力バッ
ファ11、IO線14、及びYゲート回路10を介して
メモリセルに与えられる。
The bit lines BL1, BL2,... Are connected to a sense amplifier 9 via a Y gate circuit 10 and an IO line 14. Y gate circuit 10 responds to a column selection signal output from column decoder 6 to store bit lines BL1, BL2,
Are selectively connected to the IO line 14. Sense amplifier 9 is activated in response to a write enable signal / WE applied via input buffer 13.
Therefore, the data signal read from the memory cell is amplified by the sense amplifier 9 and then output as the output data signal Do via the output buffer 12. On the other hand, an input data signal Di to be written is given to a memory cell via an input buffer 11, an IO line 14, and a Y gate circuit 10.

【0005】図3は、図2に示した1つのメモリセルM
Cの回路図である。図3を参照して、メモリセルMC
は、ドライバトランジスタとしてのNチャネルMOSト
ランジスタQ1及びQ2と、負荷としての抵抗R1及び
R2と、アクセスゲートトランジスタとしてのNチャネ
ルMOSトランジスタQ3とを含む。トランジスタQ1
及び抵抗R1によって1つのインバータが構成され、一
方、トランジスタQ2と抵抗R2によってもう1つのイ
ンバータが構成される。したがって、2つのクロスカッ
プルされたインバータにより、データ記憶回路が構成さ
れる。トランジスタQ2と抵抗R2との共通ノードN1
は、データ記憶回路の単一の入出力ノードを構成する。
トランジスタQ3は、ノードN1とビット線BLjとの
間に接続され、かつワード線WLi上の信号に応答して
動作する。アクセスゲートトランジスタQ3は、ワード
線WLiを介してワード線昇圧回路7によって昇圧され
たワード線信号を受ける。
FIG. 3 shows one memory cell M shown in FIG.
It is a circuit diagram of C. Referring to FIG. 3, memory cell MC
Includes N-channel MOS transistors Q1 and Q2 as driver transistors, resistors R1 and R2 as loads, and an N-channel MOS transistor Q3 as an access gate transistor. Transistor Q1
And the resistor R1 constitute one inverter, while the transistor Q2 and the resistor R2 constitute another inverter. Therefore, a data storage circuit is constituted by the two cross-coupled inverters. Common node N1 between transistor Q2 and resistor R2
Constitute a single input / output node of the data storage circuit.
Transistor Q3 is connected between node N1 and bit line BLj, and operates in response to a signal on word line WLi. Access gate transistor Q3 receives a word line signal boosted by word line boosting circuit 7 via word line WLi.

【0006】ビット線BLjの一方端は、ビット線負荷
PチャネルMOSトランジスタQ4を介して電源電位V
DDに接続される。ビット線BLjの他方端は、図2に
示したYゲート回路10を構成するNチャネルMOSト
ランジスタQ7を介してIO線14に接続される。トラ
ンジスタQ7は、列デコーダ6から出力される列選択信
号Yjに応答して動作する。
One end of bit line BLj is connected to power supply potential V via bit line load P-channel MOS transistor Q4.
Connected to DD. The other end of bit line BLj is connected to IO line 14 via N-channel MOS transistor Q7 forming Y gate circuit 10 shown in FIG. Transistor Q7 operates in response to a column selection signal Yj output from column decoder 6.

【0007】ドライバトランジスタQ1及びQ2のソー
スは、接地電位GNDに接続される。また、抵抗R1及
びR2の他端は電源電位VDDに接続される。
The sources of driver transistors Q1 and Q2 are connected to ground potential GND. The other ends of the resistors R1 and R2 are connected to the power supply potential VDD.

【0008】図3では、1つのメモリセルMCについて
のみ示しているが、他のメモリセルも同様の回路接続を
有している。特に、1つの列内に設けられたメモリセル
は、単一のビット線BLjに共通に接続される。
FIG. 3 shows only one memory cell MC, but other memory cells have similar circuit connections. In particular, memory cells provided in one column are commonly connected to a single bit line BLj.

【0009】次に、メモリセル回路の動作を説明する。Next, the operation of the memory cell circuit will be described.

【0010】まず、書き込み動作において、書き込みの
ための行アドレス信号RAwによって選択された行にお
けるワード線WLiは、図2に示したワード線昇圧回路
7によって昇圧された高電位になる。一方、書き込みの
ための列アドレス信号CAwによって選択されたビット
線BLjは、書き込まれるべきデータ信号Diに基づい
た高電位または低電位になる。したがって、アクセスゲ
ートトランジスタQ3が強くオンし(すなわち、より低
い抵抗でオンし)、ビット線BLj上のデータ信号が入
出力ノードN1を介してデータ記憶回路に与えられる。
データ記憶回路の状態は、与えられたデータ信号に基づ
いて決定される。
First, in a write operation, a word line WLi in a row selected by a row address signal RAw for writing has a high potential boosted by the word line booster circuit 7 shown in FIG. On the other hand, the bit line BLj selected by the column address signal CAw for writing has a high potential or a low potential based on the data signal Di to be written. Therefore, access gate transistor Q3 turns on strongly (that is, turns on with a lower resistance), and the data signal on bit line BLj is supplied to the data storage circuit via input / output node N1.
The state of the data storage circuit is determined based on a given data signal.

【0011】一方、読み出し動作において、読み出しの
ための行アドレス信号RArにより選択されたワード線
WLiが高電位にもたらされる。したがって、アクセス
ゲートトランジスタQ3がオンするので、ビット線BL
jの電位がわずかに変化する。読み出しのための列アド
レス信号CArに応答して、列デコーダ6は高電位の列
選択信号YjをトランジスタQ7のゲートに与えるの
で、トランジスタQ7がオンする。したがって、ビット
線BLj上に現れた電位変化は、トランジスタQ7及び
IO線14を介して、図2に示したセンスアンプ9に与
えられる。そして、センスアンプ9によって増幅された
データ信号は、出力バッファ12を介して出力データ信
号Doとして出力される。
On the other hand, in the read operation, the word line WLi selected by the row address signal RAr for reading is brought to a high potential. Therefore, access gate transistor Q3 is turned on, so that bit line BL
The potential of j changes slightly. In response to the column address signal CAR for reading, the column decoder 6 applies a high-potential column selection signal Yj to the gate of the transistor Q7, so that the transistor Q7 is turned on. Therefore, the potential change appearing on bit line BLj is applied to sense amplifier 9 shown in FIG. 2 via transistor Q7 and IO line 14. The data signal amplified by the sense amplifier 9 is output via the output buffer 12 as an output data signal Do.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】図3に示した従来のメ
モリセルMCは、5つの素子(Q1、Q2、Q3、R
1、R2)によって構成されており、したがって、これ
ら5つの素子を形成するためには、半導体基板上で広い
領域を必要とする。特に、アクセスゲートトランジスタ
としてNチャネルMOSトランジスタQ3が必要である
ので、これを形成するために、基板上の領域が占められ
る。また、抵抗R1及びR2で示される高抵抗はポリシ
リコン抵抗で形成され、集積度を高めるための障害とな
っていた。
The conventional memory cell MC shown in FIG. 3 has five elements (Q1, Q2, Q3, R
1, R2), and therefore, forming these five elements requires a large area on the semiconductor substrate. In particular, since an N-channel MOS transistor Q3 is required as an access gate transistor, an area on the substrate is occupied to form it. In addition, the high resistances represented by the resistances R1 and R2 are formed of polysilicon resistances, and have been obstacles for increasing the degree of integration.

【0013】本発明は、かかる従来の問題点を解決すべ
くなされたものである。
The present invention has been made to solve such a conventional problem.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
半導体記憶装置は、半導体基板に形成された複数のメモ
リセルと、該メモリセルに接続されたワード線及びビッ
ト線とを備えた半導体記憶装置において、前記各メモリ
セルは、単一の入出力ノードを有し、前記入出力ノード
を介して与えられるデータ信号を記憶するデータ記憶手
段と、対応する列のビット線と前記入出力ノードとの間
に接続され、行アドレス信号に応答してオンされる単一
のスイッチング手段とを備え、前記データ記憶手段は、
前記半導体基板に形成されたバルクトランジスタから成
る1対のドライバトランジスタで構成され、前記ドライ
バトランジスタのうち、第1のトランジスタのドレイン
領域が、前記入出力ノード及び前記ドライバトランジス
タのうち、第2のトランジスタのゲート電極に接続さ
れ、前記第2のトランジスタのドレイン領域が、前記第
1のトランジスタのゲート電極及び負荷素子の一端に接
続され、前記第1及び第2のトランジスタのソース領域
が、一方の電源線に接続され、前記負荷素子の他端が他
方の電源線に接続されて成ることを特徴とするものであ
る。
A semiconductor memory device according to a first aspect of the present invention includes a plurality of memory cells formed on a semiconductor substrate, and word lines and bit lines connected to the memory cells. In the semiconductor memory device, each of the memory cells has a single input / output node, data storage means for storing a data signal provided via the input / output node, a bit line of a corresponding column, and A single switching means connected between the data storage means and a node and turned on in response to a row address signal;
A driver transistor comprising a pair of bulk transistors formed on the semiconductor substrate, wherein a drain region of a first transistor among the driver transistors is a second transistor among the input / output node and the driver transistor The drain region of the second transistor is connected to the gate electrode of the first transistor and one end of the load element, and the source regions of the first and second transistors are connected to one power supply. And the other end of the load element is connected to the other power supply line.

【0015】また、本発明の請求項2に係る半導体記憶
装置は、半導体基板に形成された複数のメモリセルと、
該メモリセルに接続されたワード線及びビット線とを備
えた半導体記憶装置において、前記各メモリセルは、単
一の入出力ノードを有し、前記入出力ノードを介して与
えられるデータ信号を記憶するデータ記憶手段と、対応
する列のビット線と前記入出力ノードとの間に接続さ
れ、行アドレス信号に応答してオンされる単一のスイッ
チング手段とを備え、前記データ記憶手段は、Pチャネ
ルトランジスタと前記半導体基板に形成されたバルクト
ランジスタから成る第1のNチャネルトランジスタとか
ら成るインバータと、バルクトランジスタから成る第2
のNチャネルトランジスタとで構成され、前記入出力ノ
ードは、前記インバータの入力及び前記第2のNチャネ
ルトランジスタのドレイン領域に接続され、前記インバ
ータの出力は、前記第2のNチャネルトランジスタのゲ
ート電極に接続され、前記第1及び第2のNチャネルト
ランジスタのソース領域が、一方の電源線に接続され、
前記Pチャネルトランジスタのソース領域が他方の電源
線に接続されて成ることを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device comprising: a plurality of memory cells formed on a semiconductor substrate;
In a semiconductor memory device provided with a word line and a bit line connected to the memory cell, each of the memory cells has a single input / output node and stores a data signal provided through the input / output node. Data storage means, and a single switching means connected between a bit line of a corresponding column and the input / output node and turned on in response to a row address signal. An inverter including a channel transistor and a first N-channel transistor including a bulk transistor formed on the semiconductor substrate; and a second inverter including a bulk transistor.
The input / output node is connected to the input of the inverter and the drain region of the second N-channel transistor, and the output of the inverter is connected to the gate electrode of the second N-channel transistor. And the source regions of the first and second N-channel transistors are connected to one power supply line,
The source region of the P-channel transistor is connected to the other power supply line.

【0016】更に、本発明の請求項3に係る半導体記憶
装置は、前記請求項1または2に係る半導体記憶装置に
おいて、待機状態、或いは非選択状態において、ビット
線を電源電圧にプリチャージし、前記スイッチング手段
のリーク電流により、前記入出力ノードの高レベルを保
持することを特徴とするものである。
Further, according to a third aspect of the present invention, in the semiconductor memory device according to the first or second aspect, the bit line is precharged to a power supply voltage in a standby state or a non-selected state. A high level of the input / output node is maintained by a leakage current of the switching means.

【0017】また、本発明の請求項4に係る半導体記憶
装置は、上記請求項1、2または3に係る半導体記憶装
置において、前記スイッチング手段が薄膜トランジスタ
で構成され、前記バルクトランジスタの上方に積層配置
されることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor memory device according to the first, second, or third aspect, the switching means is constituted by a thin film transistor, and is stacked above the bulk transistor. It is characterized by being performed.

【0018】また、本発明の請求項5に係る半導体記憶
装置は、上記請求項1に係る半導体記憶装置において、
前記負荷素子を、前記バルクトランジスタの上方に積層
配置される薄膜トランジスタで構成して成ることを特徴
とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor memory device according to the first aspect.
The load element may be constituted by a thin film transistor stacked above the bulk transistor.

【0019】更に、本発明の請求項6に係る半導体記憶
装置は、上記請求項2に係る半導体記憶装置において、
前記Pチャネルトランジスタを、前記バルクトランジス
タの上方に積層配置される薄膜トランジスタで構成して
成ることを特徴とするものである。
Further, according to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor memory device according to the second aspect,
The P-channel transistor is constituted by a thin-film transistor stacked above the bulk transistor.

【0020】ワード線を活性化して前記単一のスイッチ
ング手段をオンさせ、ビット線に一方の電源電圧を印加
することによって、前記データ記憶手段のうちの一対の
ドライバトランジスタの一方をオン状態、他方をオフ状
態にすることにより、前記データ記憶手段にデータを書
き込む。また、ビット線をプリチャージし、ワード線を
活性化して前記単一のスイッチング手段をオンさせるこ
とにより、前記データ記憶手段のデータをビット線に電
位差として読み出す。更に、待機状態、或いは非選択状
態において、ビット線を電源電圧にプリチャージし、前
記スイッチング手段のリーク電流により、前記入出力ノ
ードの高レベルを保持する。
By activating the word line to turn on the single switching means and applying one power supply voltage to the bit line, one of the pair of driver transistors of the data storage means is turned on, and the other is turned on. Is turned off to write data to the data storage means. Further, by precharging the bit line, activating the word line and turning on the single switching means, the data of the data storage means is read out to the bit line as a potential difference. Further, in a standby state or a non-selected state, the bit line is precharged to a power supply voltage, and a high level of the input / output node is maintained by a leakage current of the switching means.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0022】図1は、本発明の一実施形態であるSRA
Mに於けるメモリセルの回路構成図である。
FIG. 1 shows an SRA according to an embodiment of the present invention.
3 is a circuit configuration diagram of a memory cell at M. FIG.

【0023】図中、Q1、Q2は、メモリセルMCを構
成する一対のドライバトランジスタ(NチャネルMOS
トランジスタ)であり、半導体基板中にバルクトランジ
スタとして構成されている。Q3は、アクセスゲートト
ランジスタ(NチャネルMOSトランジスタ)であり、
バルクトランジスタの上方(例えば、トランジスタQ2
の上方)に薄膜トランジスタ(TFT)として構成され
ている。抵抗R1は、ドライバトランジスタQ1の負荷
として働く。ドライバトランジスタQ1、Q2のソース
領域は接地電位GNDに接続され、また、抵抗R1の他
端は電源電位(VDD)に接続されている。データ信号
は、記憶ノードN1に電圧として記憶され、入力データ
はビット線BLjに電圧として供給される。なお、抵抗
R1はポリシリコンから成り、バルクトランジスタの上
方(例えば、トランジスタQ1の上方)に積層形成され
てもよいし、薄膜トランジスタによって構成し、バルク
トランジスタの上方に積層形成してもよい。
In the figure, Q1 and Q2 denote a pair of driver transistors (N-channel MOS) constituting the memory cell MC.
Transistor), and is configured as a bulk transistor in a semiconductor substrate. Q3 is an access gate transistor (N-channel MOS transistor),
Above the bulk transistor (eg, transistor Q2
Is formed as a thin film transistor (TFT). The resistor R1 functions as a load for the driver transistor Q1. The source regions of the driver transistors Q1 and Q2 are connected to the ground potential GND, and the other end of the resistor R1 is connected to the power supply potential (VDD). The data signal is stored as a voltage at storage node N1, and the input data is supplied as a voltage to bit line BLj. Note that the resistor R1 is made of polysilicon and may be stacked above the bulk transistor (for example, above the transistor Q1), or may be formed of a thin film transistor and stacked above the bulk transistor.

【0024】ビット線BLjの一方端は、ビット線負荷
PチャネルMOSトランジスタQ4を介して電源電位V
DDに接続される。ビット線BLjの他方端は、図2に
示したYゲート回路10を構成するNチャネルMOSト
ランジスタQ7を介してIO線14に接続される。トラ
ンジスタQ7は、列デコーダ6から出力される列選択信
号Yjに応答して動作する。アクセスゲートトランジス
タQ3は、ワード線WLiを介して、ワード線昇圧回路
7によって昇圧されたワード線信号を受ける。なお、本
実施形態では、ワード線電圧を昇圧しているが、本発明
においては、それに限定されるものではなく、ワード線
電圧は、電源電圧VDDであってもかまわない。
One end of bit line BLj is connected to power supply potential V via bit line load P-channel MOS transistor Q4.
Connected to DD. The other end of bit line BLj is connected to IO line 14 via N-channel MOS transistor Q7 forming Y gate circuit 10 shown in FIG. Transistor Q7 operates in response to a column selection signal Yj output from column decoder 6. Access gate transistor Q3 receives a word line signal boosted by word line boosting circuit 7 via word line WLi. Although the word line voltage is boosted in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and the word line voltage may be the power supply voltage VDD.

【0025】図1では、1つのメモリセルMCについて
のみ示しているが、他のメモリセルも同様の回路接続を
有している。特に、1つの列内に設けられたメモリセル
は、単一のビット線BLjに共通に接続される。
FIG. 1 shows only one memory cell MC, but other memory cells have similar circuit connections. In particular, memory cells provided in one column are commonly connected to a single bit line BLj.

【0026】次に、本実施形態のSRAMの動作を説明
する。
Next, the operation of the SRAM of this embodiment will be described.

【0027】まず、メモリセルMCの記憶ノードN1に
低レベルが保持されている状態を考える。メモリセルM
Cが非選択の時は、ワード線WLiが低レベルで、負荷
素子Q4によりビット線BLjは電源電位となってい
る。ワード線WLiが低レベルであるから、アクセスゲ
ートトランジスタQ3の抵抗は充分大きく、オン状態の
ドライバトランジスタQ2のオン抵抗より充分大きいの
で、記憶ノードN1の電位はドライバトランジスタQ1
の閾値電圧Vtより充分低くなり、ドライバトランジス
タQ1はオフ状態を維持する。ドライバトランジスタQ
1のオフ抵抗は、抵抗R1の抵抗値より充分大きいの
で、ノードN2の電位は、ドライバトランジスタQ2の
閾値電圧Vtより充分高くなり、ドライバトランジスタ
Q2はオン状態を維持する。
First, consider a state in which a low level is held in storage node N1 of memory cell MC. Memory cell M
When C is not selected, the word line WLi is at a low level, and the load element Q4 causes the bit line BLj to be at the power supply potential. Since the word line WLi is at a low level, the resistance of the access gate transistor Q3 is sufficiently large and is sufficiently larger than the on-resistance of the driver transistor Q2 in the on-state.
, The driver transistor Q1 maintains the off state. Driver transistor Q
Since the off resistance of 1 is sufficiently larger than the resistance value of the resistor R1, the potential of the node N2 becomes sufficiently higher than the threshold voltage Vt of the driver transistor Q2, and the driver transistor Q2 maintains the on state.

【0028】メモリセルMCの記憶ノードN1に高レベ
ルが保持されている状態では、ワード線WLiが低レベ
ルで、ビット線BLjは電源電位となっており、オフ状
態のドライバトランジスタQ2のオフ抵抗は、アクセス
ゲートトランジスタQ3のオフ抵抗より充分大きいの
で、記憶ノードN1の電位は、ドライバトランジスタQ
1の閾値電圧Vtより充分高くなり、ドライバトランジ
スタQ1はオン状態を保持する。ドライバトランジスタ
Q1のオン抵抗は、抵抗R1の抵抗値より充分小さいの
で、ノードN2の電位は、ドライバトランジスタQ2の
閾値電圧Vtより充分低くなり、ドライバトランジスタ
Q2はオフ状態を保持する。
In the state where the storage node N1 of the memory cell MC holds the high level, the word line WLi is at the low level, the bit line BLj is at the power supply potential, and the off resistance of the driver transistor Q2 in the off state is , Is sufficiently larger than the off resistance of access gate transistor Q3, so that the potential of storage node N1 becomes lower than that of driver transistor Q3.
1 and becomes sufficiently higher than the threshold voltage Vt of 1, so that the driver transistor Q1 keeps the ON state. Since the on-resistance of driver transistor Q1 is sufficiently smaller than the resistance value of resistor R1, the potential of node N2 becomes sufficiently lower than threshold voltage Vt of driver transistor Q2, and driver transistor Q2 maintains the off state.

【0029】高レベルを保持する記憶ノードN1は、ド
ライバトランジスタQ2のリーク電流によって、電圧低
下しようとするが、アクセスゲートトランジスタQ3の
サブスレッショールドリーク電流が、電源電位となって
いるビット線BLjから高レベルを維持できるように供
給され、高レベルを保持する。
The voltage of the storage node N1 holding the high level tends to decrease due to the leak current of the driver transistor Q2, but the bit line BLj in which the sub-threshold leak current of the access gate transistor Q3 is at the power supply potential. Is supplied so that a high level can be maintained from the high level.

【0030】現在、チャネル長0.8〜1μm、チャネ
ル幅2〜3μmのN型バルクトランジスタのオン状態の
内部抵抗と、オフ状態の内部抵抗の比は、1:1×10
9程度となる。そして、上記バルクトランジスタをドラ
イバトランジスタとして構成したメモリセルの記憶ノー
ドN1のリーク電流は数pA程度である。これに比べ、
現状の薄膜トランジスタのオン状態の内部抵抗と、オフ
状態の内部抵抗の比は、1:1×106程度である。し
たがって、アクセスゲートトランジスタQ3として薄膜
トランジスタを用い、そのオン状態の電流供給能力を1
00〜150μA程度に設定すれば、そのオフ時のサブ
スレッショールドリーク電流は、100〜150pA程
度となり、記憶ノードN1のリーク電流を上回り、記憶
ノードN1を高レベルに保持できる。
At present, the ratio of the on-state internal resistance to the off-state internal resistance of an N-type bulk transistor having a channel length of 0.8 to 1 μm and a channel width of 2 to 3 μm is 1: 1 × 10
It will be about 9 . The leakage current of the storage node N1 of the memory cell in which the bulk transistor is configured as a driver transistor is about several pA. By comparison,
The ratio between the on-state internal resistance and the off-state internal resistance of the current thin film transistor is about 1: 1 × 10 6 . Therefore, a thin film transistor is used as the access gate transistor Q3, and the current supply capability in the ON state is 1
If it is set to about 00 to 150 μA, the sub-threshold leakage current at the time of OFF becomes about 100 to 150 pA, which exceeds the leakage current of storage node N1, and can keep storage node N1 at a high level.

【0031】記憶ノードN1に低レベルが保持されてい
る状態からデータを読み出す場合には、ビット線BLj
がVccの電位にプリチャージされ、ワード線WLiが
高レベルになると、アクセスゲートトランジスタQ3が
導通し、アクセスゲートトランジスタQ3とドライバト
ランジスタQ2の経路に電流が流れる。この電流によ
り、ビット線BLjの電位がわずかに下降する。読み出
しのための列アドレス信号に応答して、列デコーダ6
は、高レベルの列選択信号Yjを、トランジスタQ7の
ゲートに与えるので、トランジスタQ7がオンする。し
たがって、ビット線BLj上に現れた電位変化は、トラ
ンジスタQ7及びIO線14を介して、図2に示したセ
ンスアンプ9に与えられる。センスアンプ9によって増
幅されたデータ信号は、出力バッファ12を介して出力
データ”0”として出力される。
When data is read from a state where the low level is held in the storage node N1, the bit line BLj
Is precharged to the potential of Vcc and the word line WLi goes high, the access gate transistor Q3 conducts, and a current flows through the path between the access gate transistor Q3 and the driver transistor Q2. This current causes the potential of the bit line BLj to slightly decrease. In response to a column address signal for reading, the column decoder 6
Supplies a high-level column selection signal Yj to the gate of the transistor Q7, so that the transistor Q7 is turned on. Therefore, the potential change appearing on bit line BLj is applied to sense amplifier 9 shown in FIG. 2 via transistor Q7 and IO line 14. The data signal amplified by the sense amplifier 9 is output as output data “0” via the output buffer 12.

【0032】記憶ノードN1に高レベルが保持されてい
る状態からデータを読み出す場合には、アクセスゲート
トランジスタQ3とドライバトランジスタQ2の経路に
電流が流れないため、ビット線BLjの電位は変化しな
い。したがって、センスアンプ9によって増幅されたデ
ータ信号は、記憶ノードN1に低レベルが保持されてい
る状態に対して反転し、出力データ”1”として出力さ
れる。
When data is read from a state where the high level is held in the storage node N1, no current flows through the path between the access gate transistor Q3 and the driver transistor Q2, so that the potential of the bit line BLj does not change. Therefore, the data signal amplified by the sense amplifier 9 is inverted with respect to the state where the low level is held in the storage node N1, and is output as output data "1".

【0033】メモリセルMCにデータ”1”を書き込
む、すなわち、記憶ノードN1に高レベルを書き込む場
合には、ビット線BLjに電源電位(VDD)が供給さ
れ、ワード線WLiが高レベルになると、アクセスゲー
トトランジスタQ3の抵抗が充分に下がり、記憶ノード
N1に高レベルが書き込まれる。この高レベル電位は、
ドライバトランジスタQ1の閾値電圧Vtより充分高い
ため、ドライバトランジスタQ1はオン状態となり、ド
ライバトランジスタQ1のオン抵抗は、抵抗R1の抵抗
値より充分小さいので、ノードN2の電位は、ドライバ
トランジスタQ2の閾値電圧Vtより充分低くなるた
め、ドライバトランジスタQ2はオフ状態となる。
When data "1" is written to the memory cell MC, that is, when a high level is written to the storage node N1, when the power supply potential (VDD) is supplied to the bit line BLj and the word line WLi becomes a high level, The resistance of access gate transistor Q3 is sufficiently reduced, and a high level is written to storage node N1. This high level potential is
Since the threshold voltage Vt of the driver transistor Q1 is sufficiently higher, the driver transistor Q1 is turned on. Since the on-resistance of the driver transistor Q1 is sufficiently smaller than the resistance value of the resistor R1, the potential of the node N2 becomes equal to the threshold voltage of the driver transistor Q2. Since the voltage is sufficiently lower than Vt, driver transistor Q2 is turned off.

【0034】メモリセルMCにデータ”0”を書き込
む、すなわち、記憶ノードN1に低レベルを書き込む場
合には、ビット線BLjに接地電位が供給され、ワード
線WLiが高レベルになると、アクセスゲートトランジ
スタQ3の抵抗が充分に下がり、記憶ノードN1に低レ
ベルが書き込まれる。この低レベル電位は、ドライバト
ランジスタQ1の閾値電圧Vtより充分低いため、ドラ
イバトランジスタQ1はオフ状態となり、ドライバトラ
ンジスタQ1のオフ抵抗は、抵抗R1の抵抗値より充分
大きいので、ノードN2の電位は、ドライバトランジス
タQ2の閾値電圧Vtより充分高くなるため、ドライバ
トランジスタQ2はオン状態となる。
When data "0" is written to the memory cell MC, that is, when a low level is written to the storage node N1, a ground potential is supplied to the bit line BLj, and when the word line WLi goes to a high level, the access gate transistor The resistance of Q3 drops sufficiently, and a low level is written to storage node N1. Since this low-level potential is sufficiently lower than the threshold voltage Vt of the driver transistor Q1, the driver transistor Q1 is turned off, and the off resistance of the driver transistor Q1 is sufficiently larger than the resistance value of the resistor R1, so that the potential of the node N2 becomes Since the voltage is sufficiently higher than the threshold voltage Vt of the driver transistor Q2, the driver transistor Q2 is turned on.

【0035】次に、このメモリセルMCが非選択の時
に、同じビット線BLjにつながる他のメモリセルに逆
のデータが書き込まれる場合について考える。前述した
ように、ビット線BLjが低レベルになると、記憶ノー
ドN1の高レベルは、薄膜トランジスタで構成されたア
クセスゲートトランジスタQ3のサブスレッショルドリ
ークにより、レベルが低下し始める。前述したように、
薄膜トランジスタQ3のサブスレッショルドリーク電流
を100pA程度とし、記憶ノードN1の寄生容量を1
0fF程度とすると、記憶ノードN1の電圧が1V低下
するまでに104秒オーダかかる。したがって、非選択
メモリセルMCの高レベル記憶ノードN1は、ビット線
BLjが低レベルに移行する影響を殆ど受けず、デー
タ”1”を保持できる。逆に、記憶ノードN1が低レベ
ルの時に、ビット線BLjが高レベルになっても、薄膜
トランジスタで構成されたアクセスゲートトランジスタ
Q3のオフ抵抗は、ドライバトランジスタQ2のオン抵
抗より十分大きいため、記憶ノードN1が低レベルから
高レベルへ遷移することはない。
Next, consider the case where, when this memory cell MC is not selected, the opposite data is written to another memory cell connected to the same bit line BLj. As described above, when the bit line BLj goes low, the high level of the storage node N1 starts to drop due to the sub-threshold leakage of the access gate transistor Q3 formed by a thin film transistor. As previously mentioned,
The sub-threshold leakage current of the thin-film transistor Q3 is set to about 100 pA, and the parasitic capacitance of the storage node N1 is set to 1
If it is about 0 fF, it takes about 10 4 seconds until the voltage of the storage node N1 drops by 1V. Therefore, the high-level storage node N1 of the non-selected memory cell MC can hold the data "1" without being substantially affected by the shift of the bit line BLj to the low level. Conversely, even when the bit line BLj goes high when the storage node N1 is low, the off resistance of the access gate transistor Q3 formed of a thin film transistor is sufficiently larger than the on resistance of the driver transistor Q2. N1 does not transition from low to high.

【0036】図4は、本発明の他の実施形態であるSR
AMに於けるメモリセルの回路構成図である。
FIG. 4 shows an SR according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a memory cell in AM.

【0037】図中、Q1、Q2、及びQ5は、メモリセ
ルMCを構成するドライバトランジスタであり、このう
ち、Q1及びQ2は、半導体基板中にNチャネルバルク
トランジスタとして構成されており、Q5は、半導体基
板中にPチャネルバルクトランジスタとして構成されて
いる。Q3は、アクセスゲートトランジスタであり、バ
ルクトランジスタの上方(例えば、トランジスタQ2の
上方)に薄膜トランジスタ(TFT)として構成されて
いる。なお、PチャネルバルクトランジスタQ5は、バ
ルクトランジスタの上方(例えば、トランジスタQ1の
上方)に積層されるPチャネル薄膜トランジスタ(TF
T)によって置き換えてもよい。ドライバトランジスタ
Q1、Q2のソースは接地電位に接続されている。ま
た、ドライバトランジスタQ5のソースは電源電位に接
続されている。データ信号は記憶ノードN1に電圧とし
て記憶され、入力データはビット線BLjに電圧として
供給される。記憶ノードN1は、直列接続されるNチャ
ネルトランジスタQ1とPチャネルトランジスタQ5に
よって構成されるインバータの入力に接続されるべく、
トランジスタQ1とQ5のそれぞれのゲートに接続され
る。前記インバータの出力ノードN2は、Nチャネルト
ランジスタQ2のゲートに接続され、トランジスタQ2
のドレインは記憶ノードN1に接続される。
In the figure, Q1, Q2, and Q5 are driver transistors constituting the memory cell MC. Among them, Q1 and Q2 are formed as N-channel bulk transistors in a semiconductor substrate, and Q5 is It is configured as a P-channel bulk transistor in a semiconductor substrate. Q3 is an access gate transistor, and is configured as a thin film transistor (TFT) above the bulk transistor (for example, above the transistor Q2). The P-channel bulk transistor Q5 is a P-channel thin film transistor (TF) stacked above the bulk transistor (for example, above the transistor Q1).
T). The sources of the driver transistors Q1 and Q2 are connected to the ground potential. The source of the driver transistor Q5 is connected to the power supply potential. The data signal is stored as a voltage at storage node N1, and input data is supplied as a voltage to bit line BLj. The storage node N1 is connected to the input of an inverter composed of an N-channel transistor Q1 and a P-channel transistor Q5 connected in series.
Connected to the respective gates of transistors Q1 and Q5. An output node N2 of the inverter is connected to the gate of an N-channel transistor Q2.
Is connected to storage node N1.

【0038】ビット線BLj、ビット線負荷Pチャネル
トランジスタQ4、ワード線WLi、ワード線昇圧回路
7、Yゲート回路を構成するMOSトランジスタQ7、
IO線14、列デコーダ6、及び列デコーダ6から出力
される列選択信号Yjについては、図1と同様である。
すなわち、ビット線BLjの一方端は、ビット線負荷P
チャネルMOSトランジスタQ4を介して電源電位VD
Dに接続される。ビット線BLjの他方端は、図2に示
したYゲート回路10を構成するNチャネルMOSトラ
ンジスタQ7を介してIO線14に接続される。トラン
ジスタQ7は、列デコーダ6から出力される列選択信号
Yjに応答して動作する。アクセスゲートトランジスタ
Q3は、ワード線WLiを介して、ワード線昇圧回路7
によって昇圧されたワード線信号を受ける。なお、本実
施形態では、ワード線電圧を昇圧しているが、本発明に
おいては、それに限定されるものではなく、ワード線電
圧は、電源電圧VDDであってもかまわない。
The bit line BLj, the bit line load P-channel transistor Q4, the word line WLi, the word line boosting circuit 7, the MOS transistor Q7 forming the Y gate circuit,
The IO line 14, the column decoder 6, and the column selection signal Yj output from the column decoder 6 are the same as those in FIG.
That is, one end of the bit line BLj is connected to the bit line load P
Power supply potential VD via channel MOS transistor Q4
D is connected. The other end of bit line BLj is connected to IO line 14 via N-channel MOS transistor Q7 forming Y gate circuit 10 shown in FIG. Transistor Q7 operates in response to a column selection signal Yj output from column decoder 6. Access gate transistor Q3 is connected to word line booster circuit 7 via word line WLi.
Receives the word line signal which has been boosted. Although the word line voltage is boosted in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and the word line voltage may be the power supply voltage VDD.

【0039】図4では、1つのメモリセルMCについて
のみ示しているが、他のメモリセルも同様の回路接続を
有している。特に、1つの列内に設けられたメモリセル
は、単一のビット線BLjに共通に接続される。
FIG. 4 shows only one memory cell MC, but other memory cells have similar circuit connections. In particular, memory cells provided in one column are commonly connected to a single bit line BLj.

【0040】次に、本実施形態のSRAMの動作を説明
する。
Next, the operation of the SRAM of this embodiment will be described.

【0041】まず、メモリセルMCの記憶ノードN1に
低レベルが保持されている状態を考える。メモリセルM
Cが非選択の時は、ワード線WLiが低レベルで、負荷
素子Q4によりビット線BLjは電源電位となってい
る。ワード線WLiが低レベルであるから、アクセスゲ
ートトランジスタQ3の抵抗は充分大きく、オン状態の
ドライバトランジスタQ2のオン抵抗より充分大きいの
で、記憶ノードN1の電位はドライバトランジスタQ1
の閾値電圧Vtより充分低くなり、ドライバトランジス
タQ1はオフ状態を維持し、ドライバトランジスタQ5
はオン状態を維持する。したがって、ノードN2の電位
は、ドライバトランジスタQ2の閾値電圧Vtより充分
高くなり、ドライバトランジスタQ2はオン状態を維持
する。
First, consider a state in which a low level is held in storage node N1 of memory cell MC. Memory cell M
When C is not selected, the word line WLi is at a low level, and the load element Q4 causes the bit line BLj to be at the power supply potential. Since the word line WLi is at a low level, the resistance of the access gate transistor Q3 is sufficiently large and is sufficiently larger than the on-resistance of the driver transistor Q2 in the on-state.
Becomes sufficiently lower than the threshold voltage Vt, the driver transistor Q1 maintains the off state, and the driver transistor Q5
Maintain the ON state. Therefore, the potential of node N2 becomes sufficiently higher than threshold voltage Vt of driver transistor Q2, and driver transistor Q2 maintains the on state.

【0042】メモリセルMCの記憶ノードN1に高レベ
ルが保持されている状態では、ワード線WLiが低レベ
ルで、ビット線BLjは電源電位となっており、オフ状
態のドライバトランジスタQ2のオフ抵抗は、アクセス
ゲートトランジスタQ3のオフ抵抗より充分大きいの
で、記憶ノードN1の電位は、ドライバトランジスタQ
1の閾値電圧Vtより充分高くなり、ドライバトランジ
スタQ1はオン状態を維持し、ドライバトランジスタQ
5はオフ状態を維持する。したがって、ノードN2の電
位は、ドライバトランジスタQ2の閾値電圧Vtより充
分低くなり、ドライバトランジスタQ2はオフ状態を保
持する。
When a high level is held at the storage node N1 of the memory cell MC, the word line WLi is at a low level, the bit line BLj is at the power supply potential, and the off resistance of the driver transistor Q2 in the off state is , Is sufficiently larger than the off resistance of access gate transistor Q3, so that the potential of storage node N1 becomes lower than that of driver transistor Q3.
1 becomes sufficiently higher than the threshold voltage Vt, the driver transistor Q1 maintains the on state, and the driver transistor Q1
5 maintains the off state. Therefore, the potential of node N2 becomes sufficiently lower than threshold voltage Vt of driver transistor Q2, and driver transistor Q2 maintains the off state.

【0043】高レベルを保持する記憶ノードN1は、ド
ライバトランジスタQ2のリーク電流によって、電圧低
下しようとするが、アクセスゲートトランジスタQ3の
サブスレッショールドリーク電流が、電源電位となって
いるビット線BLjから高レベルを維持できるように供
給され、高レベルを保持する。
The voltage of the storage node N1 holding the high level tends to decrease due to the leak current of the driver transistor Q2, but the bit line BLj having the sub-threshold leak current of the access gate transistor Q3 at the power supply potential. Is supplied so that a high level can be maintained from the high level.

【0044】現在、チャネル長0.8〜1μm、チャネ
ル幅2〜3μmのN型バルクトランジスタのオン状態の
内部抵抗と、オフ状態の内部抵抗の比は、1:1×10
9程度となる。そして、上記バルクトランジスタをドラ
イバトランジスタとして構成したメモリセルの記憶ノー
ドN1のリーク電流は数pA程度である。これに比べ、
現状の薄膜トランジスタのオン状態の内部抵抗と、オフ
状態の内部抵抗の比は、1:1×106程度である。し
たがって、アクセスゲートトランジスタQ3として薄膜
トランジスタを用い、そのオン状態の電流供給能力を1
00〜150μA程度に設定すれば、そのオフ時のサブ
スレッショールドリーク電流は、100〜150pA程
度となり、記憶ノードN1のリーク電流を上回り、記憶
ノードN1を高レベルに保持できる。
At present, the ratio of the on-state internal resistance to the off-state internal resistance of an N-type bulk transistor having a channel length of 0.8 to 1 μm and a channel width of 2 to 3 μm is 1: 1 × 10
It will be about 9 . The leakage current of the storage node N1 of the memory cell in which the bulk transistor is configured as a driver transistor is about several pA. By comparison,
The ratio between the on-state internal resistance and the off-state internal resistance of the current thin film transistor is about 1: 1 × 10 6 . Therefore, a thin film transistor is used as the access gate transistor Q3, and the current supply capability in the ON state is 1
If it is set to about 00 to 150 μA, the sub-threshold leakage current at the time of off becomes about 100 to 150 pA, which exceeds the leakage current of the storage node N1, and can keep the storage node N1 at a high level.

【0045】記憶ノードN1に低レベルが保持されてい
る状態からデータを読み出す場合には、ビット線BLj
がVccの電位にプリチャージされ、ワード線WLiが
高レベルになると、アクセスゲートトランジスタQ3が
導通し、アクセスゲートトランジスタQ3とドライバト
ランジスタQ2の経路に電流が流れる。この電流によ
り、ビット線BLjの電位がわずかに下降する。読み出
しのための列アドレス信号に応答して、列デコーダ6
は、高レベルの列選択信号Yjを、トランジスタQ7の
ゲートに与えるので、トランジスタQ7がオンする。し
たがって、ビット線BLj上に現れた電位変化は、トラ
ンジスタQ7及びIO線14を介して、図2に示したセ
ンスアンプ9に与えられる。センスアンプ9によって増
幅されたデータ信号は、出力バッファ12を介して出力
データ”0”として出力される。
When data is read from a state where the low level is held in the storage node N1, the bit line BLj
Is precharged to the potential of Vcc and the word line WLi goes high, the access gate transistor Q3 conducts, and a current flows through the path between the access gate transistor Q3 and the driver transistor Q2. This current causes the potential of the bit line BLj to slightly decrease. In response to a column address signal for reading, the column decoder 6
Supplies a high-level column selection signal Yj to the gate of the transistor Q7, so that the transistor Q7 is turned on. Therefore, the potential change appearing on bit line BLj is applied to sense amplifier 9 shown in FIG. 2 via transistor Q7 and IO line 14. The data signal amplified by the sense amplifier 9 is output as output data “0” via the output buffer 12.

【0046】記憶ノードN1に高レベルが保持されてい
る状態からデータを読み出す場合には、アクセスゲート
トランジスタQ3とドライバトランジスタQ2の経路に
電流が流れないため、ビット線BLjの電位は変化しな
い。したがって、センスアンプ9によって増幅されたデ
ータ信号は、記憶ノードN1に低レベルが保持されてい
る状態に対して反転し、出力データ”1”として出力さ
れる。
When data is read from a state where the high level is held in the storage node N1, no current flows through the path between the access gate transistor Q3 and the driver transistor Q2, so that the potential of the bit line BLj does not change. Therefore, the data signal amplified by the sense amplifier 9 is inverted with respect to the state where the low level is held in the storage node N1, and is output as output data "1".

【0047】メモリセルMCにデータ”1”を書き込
む、すなわち、記憶ノードN1に高レベルを書き込む場
合には、ビット線BLjに電源電位(VDD)が供給さ
れ、ワード線WLiが高レベルになると、アクセスゲー
トトランジスタQ3の抵抗が充分に下がり、記憶ノード
N1に高レベルが書き込まれる。この高レベル電位は、
インバータの反転電圧より充分高いため、ドライバトラ
ンジスタQ1はオン状態、ドライバトランジスタQ5は
オフ状態となり、ノードN2の電位は、接地電位になる
ため、ドライバトランジスタQ2はオフ状態となる。
When data "1" is written to the memory cell MC, that is, when a high level is written to the storage node N1, the power supply potential (VDD) is supplied to the bit line BLj and the word line WLi becomes high. The resistance of access gate transistor Q3 is sufficiently reduced, and a high level is written to storage node N1. This high level potential is
Since the voltage is sufficiently higher than the inverted voltage of the inverter, driver transistor Q1 is turned on, driver transistor Q5 is turned off, and the potential of node N2 becomes the ground potential, so that driver transistor Q2 is turned off.

【0048】メモリセルMCにデータ”0”を書き込
む、すなわち、記憶ノードN1に低レベルを書き込む場
合には、ビット線BLjに接地電位が供給され、ワード
線WLiが高レベルになると、アクセスゲートトランジ
スタQ3の抵抗が充分に下がり、記憶ノードN1に低レ
ベルが書き込まれる。これにより、ドライバトランジス
タQ1はオフ状態、ドライバトランジスタQ5はオン状
態となり、ノードN2の電位は、電源電位(VDD)に
なるため、ドライバトランジスタQ2はオン状態とな
る。
When data "0" is written to the memory cell MC, that is, when a low level is written to the storage node N1, a ground potential is supplied to the bit line BLj, and when the word line WLi becomes a high level, the access gate transistor The resistance of Q3 drops sufficiently, and a low level is written to storage node N1. As a result, the driver transistor Q1 is turned off, the driver transistor Q5 is turned on, and the potential of the node N2 becomes the power supply potential (VDD), so that the driver transistor Q2 is turned on.

【0049】次に、このメモリセルMCが非選択の時
に、同じビット線BLjにつながる他のメモリセルに逆
のデータが書き込まれる場合について考える。前述した
ように、ビット線BLjが低レベルになると、記憶ノー
ドN1の高レベルは、薄膜トランジスタで構成されたア
クセスゲートトランジスタQ3のサブスレッショルドリ
ークにより、レベルが低下し始める。前述したように、
薄膜トランジスタQ3のサブスレッショルドリーク電流
を100pA程度とし、記憶ノードN1の寄生容量を1
0fF程度とすると、記憶ノードN1の電圧が1V低下
するまでに104秒オーダかかる。したがって、非選択
メモリセルMCの高レベル記憶ノードN1は、ビット線
BLjが低いレベルに移行する影響を殆ど受けず、デー
タ”1”を保持できる。逆に、記憶ノードN1が低レベ
ルの時に、ビット線BLjが高レベルになっても、薄膜
トランジスタで構成されたアクセスゲートトランジスタ
Q3のオフ抵抗は、ドライバトランジスタQ2のオン抵
抗より十分大きいため、記憶ノードN1が低レベルから
高レベルへ遷移することはない。
Next, consider the case where, when this memory cell MC is not selected, the opposite data is written to another memory cell connected to the same bit line BLj. As described above, when the bit line BLj goes low, the high level of the storage node N1 starts to drop due to the sub-threshold leakage of the access gate transistor Q3 formed by a thin film transistor. As previously mentioned,
The sub-threshold leakage current of the thin-film transistor Q3 is set to about 100 pA, and the parasitic capacitance of the storage node N1 is set to 1
If it is about 0 fF, it takes about 10 4 seconds until the voltage of the storage node N1 drops by 1V. Therefore, the high-level storage node N1 of the non-selected memory cell MC can hold the data "1" without being substantially affected by the shift of the bit line BLj to a low level. Conversely, even when the bit line BLj goes high when the storage node N1 is low, the off resistance of the access gate transistor Q3 formed of a thin film transistor is sufficiently larger than the on resistance of the driver transistor Q2. N1 does not transition from low to high.

【0050】以上のように、本発明においては、アクセ
スゲートトランジスタと、負荷素子を有しないドライバ
トランジスタのリーク電流の比を、10:1以上に設定
することで、アクセスゲートトランジスタがオフのとき
に、該アクセスゲートトランジスタのサブスレッショル
ドリーク電流により、記憶ノードN1の高レベルを保持
することが可能となる。また、本発明では、4素子でメ
モリセルを構成するため、必要になる負荷素子(または
Pチャネルトランジスタ)は、従来の5素子で構成する
メモリセルの1/2となり、負荷素子(またはPチャネ
ルトランジスタ)形成時の不良を減少させることが可能
となる。これにより、本発明によれば、SRAMの歩留
まり向上が可能となる。なお、本発明においては、一方
にのみ、負荷素子(またはPチャネルトランジスタ)を
形成するが、記憶ノードN1の高レベルはアクセスゲー
トトランジスタとドライバトランジスタの関係により決
定することが可能であるが、ノードN2においては、負
荷素子R1(またはPチャネルトランジスタQ5)を有
することで、ドライバトランジスタQ1がオフの時に、
高レベルの電位を供給、維持することが可能となる。
As described above, according to the present invention, by setting the ratio of the leakage current between the access gate transistor and the driver transistor having no load element to 10: 1 or more, when the access gate transistor is off, The high level of storage node N1 can be maintained by the sub-threshold leakage current of the access gate transistor. Further, in the present invention, since a memory cell is composed of four elements, the required load element (or P-channel transistor) is の of the conventional memory cell composed of five elements, and the load element (or P-channel transistor) is required. Defects during the formation of the transistor can be reduced. Thus, according to the present invention, the yield of the SRAM can be improved. In the present invention, a load element (or a P-channel transistor) is formed only on one side. The high level of the storage node N1 can be determined by the relationship between the access gate transistor and the driver transistor. In N2, by having the load element R1 (or P-channel transistor Q5), when the driver transistor Q1 is off,
A high-level potential can be supplied and maintained.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の半
導体記憶装置によれば、メモリセルが4素子で構成され
るため、従来の5素子型の半導体記憶装置と比較して、
より高集積化を図ることができるものである。特に、ア
クセスゲートトランジスタ、及び/又は負荷素子を、バ
ルクトランジスタの上方に積層形成される薄膜トランジ
スタで構成することにより、更なる高集積化を実現する
ことができるものである。
As described above in detail, according to the semiconductor memory device of the present invention, since the memory cell is composed of four elements, the memory cell is compared with the conventional five-element type semiconductor memory device.
Higher integration can be achieved. In particular, by forming the access gate transistor and / or the load element with a thin film transistor stacked above the bulk transistor, further higher integration can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態のSRAMに於けるメモリ
セルの回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a memory cell in an SRAM according to an embodiment of the present invention.

【図2】SRAMのブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an SRAM.

【図3】従来のSRAMに於けるメモリセルの回路構成
図である。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a memory cell in a conventional SRAM.

【図4】本発明の他の実施形態のSRAMに於けるメモ
リセルの回路構成図である。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a memory cell in an SRAM according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q1、Q2 Nチャネルドライバトラン
ジスタ Q5 Pチャネルドライバトラン
ジスタ R1 抵抗 Q3 アクセスゲートトランジス
タ N1 記憶ノード WLi ワード線 BLj ビット線
Q1, Q2 N-channel driver transistor Q5 P-channel driver transistor R1 Resistance Q3 Access gate transistor N1 Storage node WLi Word line BLj Bit line

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に形成された複数のメモリセ
ルと、該メモリセルに接続されたワード線及びビット線
とを備えた半導体記憶装置において、 前記各メモリセルは、単一の入出力ノードを有し、前記
入出力ノードを介して与えられるデータ信号を記憶する
データ記憶手段と、対応する列のビット線と前記入出力
ノードとの間に接続され、行アドレス信号に応答してオ
ンされる単一のスイッチング手段とを備え、 前記データ記憶手段は、前記半導体基板に形成されたバ
ルクトランジスタから成る一対のドライバトランジスタ
で構成され、前記ドライバトランジスタのうち、第1の
トランジスタのドレイン領域が、前記入出力ノード及び
前記ドライバトランジスタのうち、第2のトランジスタ
のゲート電極に接続され、前記第2のトランジスタのド
レイン領域が、前記第1のトランジスタのゲート電極及
び負荷素子の一端に接続され、前記第1及び第2のトラ
ンジスタのソース領域が、一方の電源線に接続され、前
記負荷素子の他端が他方の電源線に接続されて成ること
を特徴とする半導体記憶装置。
1. A semiconductor memory device comprising: a plurality of memory cells formed on a semiconductor substrate; and word lines and bit lines connected to the memory cells, wherein each of the memory cells has a single input / output node. A data storage means for storing a data signal applied via the input / output node, and connected between a bit line of a corresponding column and the input / output node, and turned on in response to a row address signal The data storage means is constituted by a pair of driver transistors composed of a bulk transistor formed on the semiconductor substrate, and a drain region of a first transistor among the driver transistors is A second transistor connected to a gate electrode of a second transistor among the input / output node and the driver transistor; A drain region of the first transistor is connected to a gate electrode of the first transistor and one end of a load element; source regions of the first and second transistors are connected to one power supply line; Is connected to the other power supply line.
【請求項2】 半導体基板に形成された複数のメモリセ
ルと、該メモリセルに接続されたワード線及びビット線
とを備えた半導体記憶装置において、 前記各メモリセルは、単一の入出力ノードを有し、前記
入出力ノードを介して与えられるデータ信号を記憶する
データ記憶手段と、対応する列のビット線と前記入出力
ノードとの間に接続され、行アドレス信号に応答してオ
ンされる単一のスイッチング手段とを備え、 前記データ記憶手段は、Pチャネルトランジスタと前記
半導体基板に形成されたバルクトランジスタから成る第
1のNチャネルトランジスタとから成るインバータと、
バルクトランジスタから成る第2のNチャネルトランジ
スタとで構成され、前記入出力ノードは、前記インバー
タの入力及び前記第2のNチャネルトランジスタのドレ
イン領域に接続され、前記インバータの出力は、前記第
2のNチャネルトランジスタのゲート電極に接続され、
前記第1及び第2のNチャネルトランジスタのソース領
域が、一方の電源線に接続され、前記第1のPチャネル
トランジスタのソース領域が他方の電源線に接続されて
成ることを特徴とする半導体記憶装置。
2. A semiconductor memory device comprising: a plurality of memory cells formed on a semiconductor substrate; and word lines and bit lines connected to the memory cells, wherein each of the memory cells has a single input / output node. A data storage means for storing a data signal applied via the input / output node, and connected between a bit line of a corresponding column and the input / output node, and turned on in response to a row address signal An inverter comprising a P-channel transistor and a first N-channel transistor comprising a bulk transistor formed on the semiconductor substrate;
A second N-channel transistor formed of a bulk transistor, wherein the input / output node is connected to an input of the inverter and a drain region of the second N-channel transistor, and an output of the inverter is connected to the second N-channel transistor. Connected to the gate electrode of the N-channel transistor,
A semiconductor memory, wherein the source regions of the first and second N-channel transistors are connected to one power supply line, and the source region of the first P-channel transistor is connected to the other power supply line. apparatus.
【請求項3】 待機状態、或いは非選択状態において、
ビット線を電源電圧にプリチャージし、前記スイッチン
グ手段のリーク電流により、前記入出力ノードの高レベ
ルを保持することを特徴とする、請求項1または2に記
載の半導体記憶装置。
3. In a standby state or a non-selection state,
3. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein a bit line is precharged to a power supply voltage, and a high level of said input / output node is maintained by a leakage current of said switching means.
【請求項4】 前記スイッチング手段が薄膜トランジス
タで構成され、前記バルクトランジスタの上方に積層配
置されることを特徴とする、請求項1、2または3に記
載の半導体記憶装置。
4. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said switching means comprises a thin film transistor, and is stacked above said bulk transistor.
【請求項5】 前記負荷素子を、前記バルクトランジス
タの上方に積層配置される薄膜トランジスタで構成して
成ることを特徴とする、請求項1に記載の半導体記憶装
置。
5. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein said load element is constituted by a thin film transistor stacked above said bulk transistor.
【請求項6】 前記Pチャネルトランジスタを、前記バ
ルクトランジスタの上方に積層配置される薄膜トランジ
スタで構成して成ることを特徴とする、請求項2に記載
の半導体記憶装置。
6. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein said P-channel transistor is constituted by a thin-film transistor stacked above said bulk transistor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003525512A (en) * 2000-03-03 2003-08-26 モサイド・テクノロジーズ・インコーポレイテッド Improved high density memory cell
JP2005293814A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Hynix Semiconductor Inc Dual port sram cell with six transistors

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