JPS58147890A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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Publication number
JPS58147890A
JPS58147890A JP57032017A JP3201782A JPS58147890A JP S58147890 A JPS58147890 A JP S58147890A JP 57032017 A JP57032017 A JP 57032017A JP 3201782 A JP3201782 A JP 3201782A JP S58147890 A JPS58147890 A JP S58147890A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
terminal
diode
semiconductor integrated
integrated circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP57032017A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Shinohara
尋史 篠原
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP57032017A priority Critical patent/JPS58147890A/ja
Publication of JPS58147890A publication Critical patent/JPS58147890A/ja
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/412Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger using field-effect transistors only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)

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】 この発明は半導体集積回路、特にスタチック型ランダム
アクセスメモリー(以下5−RAΔ重と略する)のメモ
リセル等を構成する、データ保持特性の優れたフリップ
・フロップ回路に関するものである。
従来の5−RAMのメモ1ルセルとして第1図に示すも
のがあった。図において、(1)はフ1ノツプ・フロッ
プ回路から成るメモリーセル、(2a )(2b )l
!ポ1ノSi又は電界効果型トランジスタ(以下FET
と略f)から成る負荷抵抗素子(8a )(8b )(
4a )(4b )i、tエンノ1ンスメント型FET
である。(8a)(8b)のドレイン(よ各々相補デー
タIj (Bit)(Bit)ic接続され、(8a)
(8b)のソースは各々(4a)(4b)のドレインと
接続され、(4a)(4b)のソースは接地電位に接続
され、(8a)(8b)のゲートは共通の行選択信号線
(WL )iこ接続され、(4a)(4b)の≠−トは
各々(8b)のソースと(4b′KDドレインの共通節
点(5b)と(8a)のソースと(4a’)f7)ドレ
インの共通節点(5a)に交差接続されている。負荷抵
抗素子(2a)(2b)の一端は各々(5a)(5b)
の一端は各々(5a)(5b))こ接続され、他端Cよ
電源電圧に接続されている。一対のデータ線(Bi t
 )(Bit)には複数のメモリーセル(1)力5接続
されており、その一端にFET(6a ) (6b )
のソースが接続されれており、(6a)(6b)のゲー
トは基準電圧(VR)lこ接続されている。
次に動作について説明する。メモリーセルの状態として
(I)ストア、(厘)読み出し、(■)t!き込みの8
つの状態がある。(1)ストア時は、行選択信号線(W
L)は“I、11レベルでFET (8a)(8b)は
オフしている。
したがってメモリーセルの動作は(2a)を負荷素子、
(4a)を駆動素子とするインバータと(2b)を1荷
素子、(4b)を駆動素子とするインノ〈−夕で説明で
きる。第2図に共通接点(5b)を入力とし共通接点(
5a)を出力とする前者のインノ(−夕伝達曲線(7a
)と(5a)を入力としく5b)を出力とする後者のイ
ンノ(−タ伝達曲線(7b)を示す。図で(7a)と(
7b)の交点(A)(1−1)が安定点であり、動作点
が(A)にあればデータ“1”ストアに、(B)にあれ
ばデータ“0”ストアに対応する。
(璽)読み出し時には、行選択信号線(WL)は“H1
lレベルでFET (8a)(8b)はオンしている。
(6a)(8a)(6b)(8b)のオン抵抗値は(2
a)(2b)の抵抗値に比べてはるかに小さいため、メ
モリーセルの動作は(6a)(8a)を負荷索子、(4
a)を駆動素子とするインノ<−タと(6b)(8b)
を負荷装子、(4b)を駆動素子とするインバータで説
明できる。これらインバータの伝達曲線を第2図(8a
)(8b)1こ示す。(])ストアの場合に比べて負荷
素子のインピーダンスが小さなためインピーダンスのゲ
インは小さく 、(8a)(8b)の傾きは(7a)C
7b)の傾きより小さくなる。この結卑、読み出し時の
1b作点はデーラダ“1°°の場合囚から(C)へ、デ
ータ“0′″の場合(Bから(D)へ移動する。
(ill)書き込み時は、行選択イご号線(WL)は“
°HパレベルでFET (8a)(8b)はオンし、(
Bi t )(Bi t )は書き込みデータ1こ応じ
て皆き込み回路(図示せず)にまり一方が゛Hパレベル
他方がL“レベルに固定され、(8a)(8b)を通じ
てデータか共通節点(5a)(5b)に伝達される。
従来の5−RAMのメモリーセルは以りのまう′町こ構
成されていたので、読み出し時にストア時と同じデータ
を保持するためには伝達特性(8a)(8b)が双安定
な交点(CHDを持つことが不可欠で、そのためには読
み出し時のインバータゲインが1以上あることが必要で
あった。また、たとえゲインが1以上でも伝達曲線の間
隔第2図へ会が短いため、ノイズや製造工程でのバラツ
キにまりデータが反転し易ずいという欠点があり、更に
この欠点を除去するにはインバータゲインを増大するた
め、過渡応答速度をぎせいにして(6a)(6b)(8
a)(8b)のコンダクタンスを低−ドさけなければな
らないという欠点があった。
この発明は上記のまうな従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、フリップ・フロップ回路の交差接
続されたドレインとゲート間にダイオードを含む2端子
回路を直列に押入することにより、データ保持時性がよ
く、かつ過渡応答の迷い半導体集積回路を提供すること
を目的としている。
以ト、この見開の一実施例を図1こついて説明する。第
8図において、(9)はこの見明の一実施例tこよるフ
リップ・フロップ回路から成るメモリーセル、(10a
)(10b)(1,0c)(10d)はダイオードであ
る。
(10a )(10b )の逆並列回路はFhT (4
a)のゲートと共通節点(5b)の交差接続間に直列に
挿入され、(loc)(10d)の逆並列回路はFET
 (4b)のゲートと共通節点(5a)の交差接続間に
直列に挿入されている。
これらのダイオードとして、GaAs等の化合物半導体
を基板として用いた場合には基板表面に設けられた導電
頭載と金属配線体との接合部に形成される寄生シ、ソト
キーダイオードを用いれば余計な製造工拌を追加するこ
とrJシに得ることができ、また、Siを基板として用
いた相補MO8(C→O8と略す)プロセスの場合には
基板表面又は基板上(こ形成されるポリSi領域に形成
される寄生Pn接合ダイオードを用いれば余計な製造工
程を追加することなしに得ることができる。
本発明の一実施例の動作を説明する前に、理解を容易に
するため、第6図に示したインバータ(6)と逆並列ダ
イオード(181)(18b)との直列回路の動作を説
明する。
入力端子α4に外部から印加する電圧を上昇させた場合
、ダイオード(18b)は逆方向となり、ダイオード(
18a)はJIl[方向となるためインバータ入力端子
Q5は(18a)を通して充電され、インバータ入力端
子(ト)の電圧はダイオードの障壁電圧Vdのオフセッ
トだけ低い値で入力端子α◆の電圧に追随する。
逆に入力端子α夷に外部から印加する電圧を下降させた
場合、ダ、イオード(18a)は逆方向となりダイオー
ド(18b)は順方向となるため、端子a5は(18b
)を通して放電し、端子μsの電圧はVdのオフセット
だけ高い値で入力端子Q41の電圧に追随する。第6図
に第5図で示した回路の入出力伝達特性を示す。
(17a )は端子05を入力とした場合の出力端子c
mの出力で、インバータ四の伝達曲線である。これに対
し、入力端子0畳を入力とした場合の伝達曲線は入力端
子Q41の電圧を上昇させろ過程では端子(至)の電圧
がVdだけ小さな値で追随するため(17a)をVdだ
け高入力電圧側lこシフトした(17b)となり、入力
端子の電圧a夷を下降させる過程では端子(ト)の電圧
がVdたけ大きな値で追随するため(17a)をVdだ
け低入力電圧側にシフトした17C)となる。すなわち
、ダイオードによる電圧オフセット効果のため伝達特性
はヒステリシス特性を帯びる。
次に、錦8図に示した本発明の一実施例の動作を第4図
iこ示した伝達特性を用いて説明する。ここで、メモリ
ーセルのデータは“1″と仮定する。
ストア時の動作点は従来回路の場合と同様点(3)にあ
る。ストア時から読み出し時に切替ると点因にあった動
作点は点(c)1こ向って移動するが、ダイオード(1
0a)(10b)(]0c)(10d)にまるオフセッ
ト効果憂こまり、共通節点(5b)を入力としく5a)
を出力とする伝達特性は共通節点(5b)の甫圧すなゎ
ち入力電圧が上昇の過程にあるので(8a)をVdだけ
高電圧側1m シフ )しり(8c)トナリ、(5a)
を入力とL (5b)&出力とする伝達特性は入力電圧
が下降の過程にあるので(8b)をVdだけ低電圧側に
シフトした(8d)となる。したがって読み出し時の動
作点は点(C)Jりも因に近い(8c)と(8d)の交
点(E)となる。点(目は点(C) Jりも(5a)の
電圧と(5b)の電圧の差が大きく、しかも伝達特性(
8c)と(8d)の距離(へ)が従来の場合らIり大き
いため、読み出し時のデータ反転は起りにくい。したが
ってゲインガ小さくても読み出し時のデータ保持特性に
マージンが確保できるので、(6a)(6b)(8a)
(8b)のコンダクタンスを大きく設計することが可能
で、過葭応答の速いものが得られる。
読み出し時からストア時に切替ると点鋤にあった動作点
は点(4)に向って移動する。この場合、ダイオード(
10a)(10b)(10c)(1(ld)によるオフ
セット効果は前述の場合と逆に作用するため共通節点(
5b)を入力としく5a)を出力とする伝達特性は(7
a)をVdだけ低電圧側にシフトした(7c)となり、
共通節点(5a)を入力とし、(5b)を出力とする伝
達特性は(7b)をVdだけ高電圧側にシフトした(7
d)となる。
(7a)のしきい値電圧は駆動素子であるFET(4a
)のしきい値電圧VTHに等しいので(7c)のしきい
値電圧はVTH−Vdとなる。ストア時の動作点が従来
と同じ点(AllこあるためfこはVTHVd>0  
を満たさねばならず、そうでないとストア時に共通節点
(5a)の電圧が著しく低下し、データ保持機能が劣化
する。
上記説明ではメモリーセルのデータを゛l′′ト仮定し
たが、0″と仮定しても同様である。
なお、土aピ実に胸では交差接続に直列に挿入する回路
として2個の逆並列接続ダイオードを使用したものを示
したが、1個のダイオード又は8個以上の直並列ダイオ
ードでもよく、また第7図、第8図に示した通り、ダイ
オードに並列に抵抗又はFETを接続して両@電圧のオ
フセットを継続的又は断続的に消滅させる放電手段を備
えてもよい。
また、5−RAhiのメモリーセルに適用した場合を示
したか、第8図+こポした通り、2つのインバータ回路
(20a )(20b)の出力が互いlこ他方の入力に
交差接続された一般のフリップフロップ回路に適用して
もまい。
以上のまうlζ、この発明lζまねば、フリップ・フロ
ップの交差接続lこダイオードを含む回路を直列lこ挿
入したので、読み出し時のデータ保持特性が優れ、読み
出し特の過渡応答の速い半導体集積回路か得られる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のフリップ・フロップ回路を示す回路図、
第2図は従来のフリップ・フロップ回路によるフリップ
フロップ回路を示す回路図、第4図は本発明の一実施例
にぼるフリップフロップ回路の伝達特性を示す図、第5
図、第6図は本発明の一実施例の動作を説明するための
回路図と伝達特性□図、箱7図は本発明に用いるダイオ
ードを含む2端子回路の他の例を示す回路図、第8図は
本発明の他の実施例にはるプリップ回路を示す回路図で
ある。 fi+−・・メモリーセル、(2a )(2b )・・
抵抗、(8a)(8b)(4a)(4b)−−FET、
  (5a)(5b)”共通節点、(6a)(6b)−
FE’r、(Bi t )(Bi t )−データ線、
(WL)・・・行選択信号線、(VR)・・・基準電圧
、(9)・・・メモリーセル、(10a)(10b)(
10c)(10ri)−ダイオード、なお、図中、同一
符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 葛野信− 第1図 第2図 共通11r、(fb)の電灰 第3図 第4図 共通Jも党(5b〕の電圧 第5図 第6図 人力鳴子(14)y7+よ(lのの亀灰第7図 第8図 手続補正書(自発) 昭和5ストロ月 1日 1、゛)G (’l: L7)表/j、     特願
昭 57−0017号2、発明の名称    半導体集
積回路3、補!■−をする者 特許請求の範囲 (1)電界効果型トランジスタ(以下FETと略す)を
主たる構成要素とする第1と第2のインバータ回路と複
数又は単数のダイオードを含む第1と第2の2端子回路
を同一半導体基板上に備え、第1のインバータ回路の出
力端子に第1の2端子回路の一端が接続されて、第2の
インバータ回路の入力端子憂ζ第1の2端子回路の他端
が接続され、第2のインバータ回路の出力端子に第2の
2端子回路の一端が接続され、第1のインバータ回路の
入力端子に第2の2端子回路の他端が接続きれているこ
とを特徴とする半導体集積回路。 (24該2端子回路の両端に抵抗体又はFETから成る
定常的又は間欠的放電手段が並列接続されていることを
特徴とする特許請求の範囲第1項の半導体集積回路。 (3)該FETのしきい値電圧の方が該ダイオードの障
壁電圧まり大きいことを特徴とする特許請求の範囲第1
項又は第2項の半導体集積回路。 (4)2種類以上の元素を主たる構成元素とする化合物
半導体が該半導体基板であり、該半導体基板表面と該表
面上に付着した金属領域との界面に形成されるショット
キー型ダイオードが該ダイオードであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項ないし第8項のいずれかに記載
の半導体集積回路。 (5)該主たる構成元素がガリウム(Ga)とヒ素(A
s )であることを特徴とする特許請求の範囲第4項記
載の半導体集積回路。 (6)シリコン(Si )が該半導体基板であり、基板
表面又は基板表面上に絶縁物を介して形成されたポリシ
リコン領域に形成されたPa台型ダイオードが該ダイオ
ードであることを特徴とする特許請求の範囲第1項ない
し第8項のいずれかIこ記載の半導体集積回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)電界効果型トランジスタ(以下FETと略す)を
    主たる構成要素とする第1と第2のインバータ回路と複
    数又は単数のダイオードを含む第1と第2の2端子回路
    を備え、第1のインバータ回路の出力端子fこ第1の2
    端子回路の一端が接続されて、第2のインバータ回路の
    入力端子に第1の2端子回路の他端が接続され、第2の
    インバータ回路の出力端子に第2の2端子回路の一端が
    接続され、第1のインバータ回路の入力端子に第2の2
    端子回路の他端が接続されていることを特徴とする半導
    体集積回路。 +21該2端子回路の両端に抵抗体又はFET 東ら成
    る定常的又は間欠的放電手段が並列接続されそいること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項の半導体IJk柚回
    路。 (3)該FETのしきい値電圧の方が該ダイオードの障
    壁電圧より大きいことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項又は第2IJtの半導体集積回路。 1412 種類以上の元素を主たる構成元素とする化合
    物半導体が該半導体基板であり、該半導体基板表面と該
    表面上に付着した金属領域との界面に形成されるシ目ッ
    トキー型ダイオードが該夕゛イオードであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項ないし第8項のいずれかに
    記載の半導体集積回路。 (5)該主たる構成元素がガリウムと(Ga )とヒ素
    (As )であることを特徴とする特許請求Q)範囲第
    4項記軟の半導体集積回路。 (6)シリコンが該半導体基板であり、基板表面又は基
    板表面上に絶縁物を介して形成されたポIノシリコン領
    域に形成されたPnn接合型ダイオードカミダイオード
    であることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
    8項のいずれか憂こ記載の半導体集積回路。
JP57032017A 1982-02-26 1982-02-26 半導体集積回路 Pending JPS58147890A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01315098A (ja) * 1988-03-18 1989-12-20 Philips Gloeilampenfab:Nv 記憶素子、桁送りレジスター及びそのような素子を具えた記憶装置
US5504703A (en) * 1995-02-01 1996-04-02 Loral Federal Systems Company Single event upset hardened CMOS latch circuit
JP2009280067A (ja) * 2008-05-21 2009-12-03 Kyokuyo Shipyard Co Ltd 低燃費型輸送船

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01315098A (ja) * 1988-03-18 1989-12-20 Philips Gloeilampenfab:Nv 記憶素子、桁送りレジスター及びそのような素子を具えた記憶装置
US5504703A (en) * 1995-02-01 1996-04-02 Loral Federal Systems Company Single event upset hardened CMOS latch circuit
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