JPS5826114B2 - バイポ−ラ・トランジスタ・メモリ・セル - Google Patents

バイポ−ラ・トランジスタ・メモリ・セル

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JPS5826114B2
JPS5826114B2 JP55076768A JP7676880A JPS5826114B2 JP S5826114 B2 JPS5826114 B2 JP S5826114B2 JP 55076768 A JP55076768 A JP 55076768A JP 7676880 A JP7676880 A JP 7676880A JP S5826114 B2 JPS5826114 B2 JP S5826114B2
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JP
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sense
transistor
memory cell
line
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ベルナール・アルベール・デウニ
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    • G11C8/16Multiple access memory array, e.g. addressing one storage element via at least two independent addressing line groups
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B10/00Static random access memory [SRAM] devices
    • H10B10/10SRAM devices comprising bipolar components

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はランダム・アクセス・メモリ・セルに関し、更
に詳細には、読取り特性が改善され且つノイズによって
影響されないメモリ・セルに関する。
MT L (Merged Transistor L
ogic )メモリ・セル又はI ” L (I nt
egrated I njection Logic
)メモリ・セルと呼ばれるメモリ・セルはIBMTec
hnical Disclosure Bulleti
n 、 Vol 、 21゜&1、June 1978
、 231に示されていp・ る。
簡単にいうと、MTLメモリ・セルはフリップ・フロッ
プのように交差結合された2つの縦方向NPN)ランジ
スタ・インバータよりなる。
フリップ・フロップの節点は夫々の横方向PNP )ラ
ンジスタによってビット・センス線に結合される。
横方向トランジスタのコレクタ及び対応する縦方向トラ
ンジスタのベースは併合され、同じP型半導体領域を共
有する。
更に横方向トランジスタのベース及び縦方向トランジス
タのエミッタは併合され、同じN型埋込み半導体領域を
共有する。
この領域はワード線に接続される。
縦方向トランジスタは逆モードで動作される、即ち、エ
ミッタは埋込み領域によって形成され、コレクタは半導
体基板の表面領域によって形成される。
MTLセルからのセンス電流はビット線間に電圧の変化
(、aV)を与え、これはセルの状態を判定する為に検
出される。
JVの大きさは、特にノイズの存在下でセルの状態を感
知するときの信頼性及び速度を決める。
MTLセルはセル選択の後ある待ち時間を経過しなげれ
ば、記憶データを確実に読取ることができない。
この待ち時間は大抵の場合許容可能であるが、MTLセ
ルの適用範囲を拡大するためには読取り時間を一層減少
させるのが望ましい。
更にこの様な性能の改善を達成しつつセンス電圧、(V
を増大させることも望ましい。
本発明によれば、読取り時間の減少およびセンス電圧の
増大は4トランジスタのMTLメモリ・セルにもう1つ
のバイポーラ・トランジスタを付加することによって達
成される。
この付加トランジスタのエミッターコレクタ路はセンス
線と一方のセル節点とのあいだに接続される。
アドレスされたセルが一方の状態にあるとき付加トラン
ジスタがオンになって低インピーダンス路をあたえ、セ
ンス線電圧を急速に減少させる。
センス線の電圧変化分(センス電圧)は通常のMTLセ
ルを用いた場合よりも数段太きい。
加えてセンス電圧の極性はセンス電圧が定常状態値にな
るまでの遷移時間の間同じままである。
これとは対照的に通常のMTLセルの場合は対応する遷
移時間にセンス電圧に短時間の極性反転が生じる。
従って従来はセンス電圧のサンプルを行なう前に待ち時
間を置く必要があったが、本発明によればこのような待
ち時間を減じることができる。
次に図面を参照して説明する。
第1図は従来のMTLメモリ・セルを示している。
既に述べたようにこのMTLセルの特徴は読取り時に記
憶データのセンス電圧が短時間反転することである。
ビット線間で測定されるセンス電圧の極性が記憶データ
の値を表わす。
次に従来のMTLメモリ・セルの動作及びその問題点に
ついて説明する。
メモリ・セルは交差結合された縦方向NPN)ランジス
タTI、T2を有し、夫々のベースは横方向PNP )
ランジスタT3.T4によってビット線BL t BR
に接続されている。
横方向トランジスタ(例えばT3)のコレクタを対応す
る縦方向トランジスタ(例えばTI)のベースと併合し
同じP型半導体領域として形成することにより高密度な
セル・レイアウトを達成できる。
同様に、横方向トランジスタT3.T4のベースを縦方
向トランジスタTI 、T2のエミッタ及びワード線w
Lと併合し同じN型埋込み半導体を共有するように形成
される。
メモリ・セルに前に記憶されたデータを読取る場合ワー
ド線WLは約0.4 V下げられ約o■にされる。
選択されたビット線には等しい一定の読取り電流が印加
される。
感知時にT1がオンでT2がオフであるものとすると、
T3が飽和状態に置かれ、エミッタ電圧及びコレクタ電
圧は約0.8 Vの同じ電圧になる。
ビット線BLからの電流はT3の拡散容量CDEj c
ncを介して流れる。
T3のコンデンサCDE、CDcはエミッタ電極及びコ
レクタ電圧が同電位(O,SV)であるから、並列に接
続されていると考えることができる結果としてワード線
WLとビット線BLとの間に比較的大きな結合容量が生
じる。
拡散容量の大きさはそれに流れる電流に比較し、また前
述したように、ビット線BLからセルに入る電流のすべ
ては並列な拡散容量CDE 、CDCを介して流れる。
セルの反対側ではT4もオンであるがこれは飽和状態に
ない。
そのエミッタ電圧およびコレクタ電圧は夫々例えば0.
8 V及びOvである。
従って右側のビット線BRの電流の一部はT4のエミッ
ターコレクタ路を通って流れ、残りの電流のみがT4の
拡散容量CDEを通って流れる。
BL、BRからセルに流れる電流は等しいから、T4の
CDEを通る電流はT3のCDE及びCDCを通る型読
よりも小さい。
従ってwLとBRの間の結合容量はwLとBLの間の結
合容量よりも小さい。
結果として、右側のビット線BRの立下がり時間が左側
のビット線BLの立下り時間よりも遅くなる。
これは、第2A図に示されているワード線wLの電位の
立下りがBLに対する結合容量よりも小さな結合容量を
介してBRに結合されるという事実から生じる。
夫々のビット線BL、BRの電位は第2B図に示されて
いる。
BLの電位の方が急速に放電し、そして読取り動作の完
了時にBRの定常状態電位よりも高い電位まで回復する
回復部分を有する。
センス電圧JVは第2C図に示されており、これは2つ
のビット線BL、BRの間で測定される。
セル選択の直後では、センス電圧の極性はビット線電位
の立下りの速度によって決められる。
この極性はBLの電位の回復のため、2つのビット線が
夫々の定常状態値になるとき反転する。
BLはこの例ではオフになっている従って高電位になる
トランジスタT2のコレクタに結合されていることを思
い出されよう。
センス電圧極性が反転するため、セル状態を確実に感知
できるようになるまでには適正な時間間隔を置がなげれ
ばならない。
必要な時間間隔はセル選択の後に横方向PNP )ラン
ジスタT3が飽和電流を再び流すようになる速度に依存
する。
横方向PNP トランジスタは比較的低速なため、左側
のビット線BLの回復はワード線WLの電圧が降下した
後まで遅延される。
第1図の従来のメモリ・セルの読取り動作において、T
1がオン、T2がオフであるものとする。
セル選択はワード線wLを約0.4V下げることによっ
て行なわれる。
読取り電流はビット線から選択されたセルに送られる。
T4のエミッタ電圧及びコレクタ電圧は同じであるから
、このトランジスタは飽和モードにある。
それの順バイアスされたベース・エミッタ接合は隣接す
る共通のN型領域にキャリアを注入し、これらのキャリ
アは注入P型領域(T4のエミッタ)によって部分的に
集められる。
ビット線BRの結果として生じる電流■8はPNP )
ランジスタT4の横方向電流利得に依存し、セルの状態
を検出するために感知できる。
電流■8は次の式に従ってビット線BL。BR間に電位
差AVを生じる。
T ここで、−乏0.026V、α■は逆方向電流利得、α
Nは順方向電流利得で、典型的には夫々0.6.0.8
である。
用いられた例では、AVはわずか0.017Vである。
第3図に示される本発明による改良されたMTLセルに
よると、第1図の従来のメモリ・セルのセンス速度が改
善されるだけでなく、センス電圧の極性反転も除去され
、またノイズの存在下でも信頼性ある読取りを与えるこ
とができるようにセンス電圧JVの振巾が増大される。
第3図の本発明によるメモリ・セルはトランジスタTI
T2.T3.T4とビット線及びワード線との接続の点
では第1図の従来のメモリ・セルと同じである。
第3図のメモリ・セルは別個のセンス線及び第5のバイ
ポーラ・トランジスタT5を有する。
T5はPNP )ランジスクであり、ベース電極とコレ
クタ電極は夫々MTLセル節点に接続され、エミッタは
センス線に接続されている。
第1図の場合と同様に第3図のTI、T2は逆動作する
NPN)ランジスタであり、T3.T4は横方向PNP
)ランジスタである。
T3.T4のベース、T1.T2の実効エミッタ及びワ
ード線は1つのN型半導体領域に併合され、T3のコレ
クタ及びT2のベースは1つのP型半導体領域に併合さ
れ、T4のコレクタ及びT1のベースはもう1つのP型
半導体領域に併合される。
T5は縦方向PNPトランジスタである。
待機電流はビット線に接続された電流発生器(図示せず
)によってT3゜T4を介してセルに供給される。
読取り動作において、T1がオン、T2がオフであるも
のとする。
セル選択はワード線wLの電位を下げることによって行
なわれる。
T1のコレクタは低レベルであり、T5はオンである。
TI 、T5の両方がオンであるからワード線wLとセ
ンス線の間に低インピーダンス路が形成され、セルが選
択されたときセンス線の電位を急速に低下させる。
もしT1がオフでT2がオンであれば(逆状態)、同じ
ビット線列に接続された反対の状態のセルの数がセンス
線の電位を決める。
同じビット線列に接続された他のセルの全部が選択され
たセルの状態と反対の状態にあるとき最悪の構成が生じ
る。
選択されたセルのT1のみがオンのとき最も低いセンス
線電位が生じる。
選択されたセルの状態を(最悪の構成において)感知す
るのに使用できる最小のセンス線電圧変化分JVは次の
式で表わされる。
ここで、”VWL は選択されたワード線の電位と選択
されないワード線の電位との差電圧である。
T 典型的にはAVwLは0.4V、−は0.026V、N
は選択されたセルの状態と反対の状態にあるセルの数(
例えば127)である。
従って、この例ではJVは0.274Vであり、従来の
MTLセルのJV−0,017Vに対して格段の改善を
与えることができる。
T5を通るセンス電流はセンス線の電圧AVを大巾に増
大させるだけでなく、電圧JVの極性反転を生じないと
いう利点も与える。
更にT5を通るセンス電流は選択されたセルに先夜する
状態を乱すことなく、むしろそれを補強するように作用
する。
従って、ノイズの存在下でもより高速に且つより確実に
感知動作を行なうことができる。
第4図は第3図のメモリ・セルのレイアウトを示してい
る。
これは前出のI BM TechnicalDisc
losure Bulletinに示されているものと
同様であり、異なる点はセンス線及び縦方向のPNP
)ランジスタT5が付加されていることである。
ビット線BL、BR及びセンス線はT1〜T4が形成さ
れている基板上の絶縁層の上に表面金属化によって形成
される。
T1のベース1はポリシリコン導電路(ポジSi)によ
ってT5のコレクタ6に接続され、T20ベース3は金
属によってT1のコレクタ4及びT5のベース7に接続
される。
T2のコレクタ2は金属によってT1のベース1に接続
される。
TI、T2のエミッタ、ワード線WL、及びT3.T4
のベースは同じ埋込みN型領域に形成されるため第4図
の平面図では図示されていない。
T5は更に第5図の断面図に示されている。
TI、T2と同様に、T5は埋込みエミッタ8及び基板
表面部のコレクタ6を有する。
この構成によれば、セル表面積の増加を最小に抑えて従
来のMTLメモリ・セルにT5を付加することができ且
つ製造プロセスに特別の制限を与えることな〈実施でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のMTLメモリ・セルの回路図、第2A図
〜第2C図は第1図のメモリ・セルの動作波形図、第3
図は本発明のMTLメモリ・セルの回路図、第4図は第
3図のメモリ・セル・レイアウトの平面図、第5図は第
4図の線5−5で得られる断面図である。 BL 、BR・・・・・・ビット線、wL−−−−−−
ワード線、SL・・・・・・センス線、TI、T2・・
・・・・交差接続されたトランジスタ、T3.T4・・
・・・・1対のトランジスタ、T5・・・・・・センス
・トランジスタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 11対のビット線と、ワード線と、センス線と、前記ワ
    ード線にエミッタを接続されコレクタに1対の節点を与
    える1対の交差接続されたトランジスタと、前記ワード
    線にベースを接続され前記1対の節点を前記1対のビッ
    ト線に接続する1対のトランジスタと、前記1対の節点
    の一方にコレクタを接続され、前記1対の節点の他方に
    ベースを接続され、前記センス線にエミッタを接続され
    たセンス・トランジスタとを有するバイポーラ・トラン
    ジスタ・メモリ・セル。
JP55076768A 1979-07-30 1980-06-09 バイポ−ラ・トランジスタ・メモリ・セル Expired JPS5826114B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/061,973 US4292675A (en) 1979-07-30 1979-07-30 Five device merged transistor RAM cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5622287A JPS5622287A (en) 1981-03-02
JPS5826114B2 true JPS5826114B2 (ja) 1983-05-31

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EP (1) EP0023538B1 (ja)
JP (1) JPS5826114B2 (ja)
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