JPS60106098A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS60106098A
JPS60106098A JP58211893A JP21189383A JPS60106098A JP S60106098 A JPS60106098 A JP S60106098A JP 58211893 A JP58211893 A JP 58211893A JP 21189383 A JP21189383 A JP 21189383A JP S60106098 A JPS60106098 A JP S60106098A
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transistor
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Tetsuya Iizuka
飯塚 哲哉
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Toshiba Corp
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Static Random-Access Memory (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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、例えばD RAM (Dynamic R
andomAccess Memory )におけるリ
フレッシュの不要な、フリ、プ・フロップ回路の2つの
安定状態の1つに・IN報を蓄える2安定回路からなる
SRAM(5tatic Random Access
 Memory )$の半導体i+己憶装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
一般に、任意の番地に対して、書き込みおよび読み出し
が、高速に行なえる半導体記憶装置4を% RAM (
Random Access Memory )と4示
し、このRAMは、リフレッシュを必要とするD RA
Mと、リフレッシュを必要としないS RAMとに分か
れる。上記D RAMは、例えば第1図に示すように、
ワード+iJ (A iR+S ) WLとビット線(
データ線)BLとの間に、それぞれダート電極Gとソー
ス′電極Sとが接続された1つのトランジスタQと、そ
のドレイン電極りに接続された1つのキャパ7りCとで
;j4成されている。このD RAMのキャノ々7りC
は、しUえば第2図に示すように、半導体基&110表
面に形成される開口部12の壁面部分に形成されるもの
で、これにより、D RAM全体の高集積度を得るよう
にしている。
しかしながら、このようなり RAMでは、高集積度は
得ることができるが、16報をキャパシタCに電イdj
で畜える形で保持するため、漏れ電匠が生じるという欠
点がある。このため、このD RAMでは、常に、読み
出し、督き込み動作とは別に、−尾時間毎にリフレッシ
ュを必要とする問題がある。
一方、このようなりフレッシュを必要とせず、且つ高速
動作が可能な半導体記憶装置として、第3図に示すよう
なS RAMが考えられている。
このS RAMは、主に、メモリ・セルとしての4つの
トランジスタQl−Q4 と、2つの負荷素子R1+R
zとから構成され、それぞれ2本のa ilLfm V
cc * Vssとビット線BL 、 BLとを必要と
する。このようなS RAMにおける読み出し動作は、
まず、ワード線WLを高電位にしてメモリ・セルを選択
する。そして、それぞれの負荷素子およびトランジスタ
R1r Q 2 とR2Q3とで構成されるフリツノ・
フロップの保持するデータを、それぞれ、トランジスタ
Q!とQ4とを介してビット線BLとBLとに転送する
ことにより、データの読み出しを行なっている。また、
このS RAMによる書き込み動作は、まず、上記読み
出しの場合とは逆に、ビット線BL、BLに対して、そ
れぞれ書き込みデータに応じた高低の・11位を加える
。そして、上記と同様に、それぞれのトランジスタQ1
1Q4を介して、フリツノ・フロ、グR1r Q zお
よびR,Q、の状pすを定めることにより、データの誉
き込与を行なっている。
〔α景技術の間、1λ点〕 しかしこのように構成されるS−RAMでは、メモリ・
セルに4つものトランジスタQl−Q4を用いることと
、各′電源線VCCl vssおよびピッ) +fll
JI BL 、 BLの配線が必要となるため、高集積
度を得ることができないという問題がある。
ここで、SRAMの果債度は、上述したD RAMに比
奴して4分の1程度である。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので、
I!/lJえぼりフレッシュを必決としない負荷素子と
トランジスタとの組み合わせにより構成する場合でも、
4つものトランジスタr必費とすることなく、高集積度
を得ることができるようになる半導体記憶装置を提供す
ることを目的とする。
〔発明の概要〕
すAわちこの発明に係る半導体記憶装置は、主に記憶デ
ータ読み出し信号用の谷吐素子とスタンバイ時にデータ
を保持しりフレッシュを不要にするため九つのトランジ
スタとを組み台わせ構成するようにしたものである。
〔発明の実施例〕
以下図面によりこの発明の一実施例を説明するO 第4図はその回路構成を示すもので、この記憶装置は、
レリえば縦横に交差して配線されるワード線WLとビッ
ト線BLとを備えている。このワードIHwLとビット
線BLとの交差部分には、それぞれ第1のトランジスタ
QIのダート電極G1とドレイン電極D1とを接続し、
そのソース電極S1を第1の負1に工素子at を介し
てビット線BLに接続すると共に、第2のトランジスタ
Q2のゲート電極G2に接続する。次に、この第2のト
ランジスタQ2のノース電極S2を、第2の負荷素子R
2を介して上記ビット線BLに接続し、また、そのドレ
イン電極D2を上記ワード1fMWLに接続する。
さらに、この第2のトランジスタQ2のソース′電極S
2とダート電極G2との間には、それぞれ第3のトラン
ジスタQ3のダート電極G3とソース電極S3とを接続
し、そのドレイン電極9・を、7:3o負荷素子1・を
介じ接地す6・そして、1記第2のトランジスタQ2と
第2の負荷素子R2との接続点N1と、第3のトランジ
スタQ3と第1の負荷素子R1との接続点N2との間に
は、容−敗素子Cを介在して構成する。
この場合、上記第3のトランジスタQ3の導通状態にお
いて、接続点N2と接地点V88との間の抵抗値と、容
量素子Cの答址直とによって設定される時定数を、この
実施例における記憶装置のデータ読み出し時間よりも充
分長くなるような所定直に選定する。
第5図はとの半4体記憶装置の素子構造を示すもので、
まず、N ’1半導体基板21の表面には、N−型拡散
層22を形成し、さらにその表面にはP型拡散層23を
形成する。次に、このP屋拡散層23には、上記N−型
拡散層22に連通する開口部24を形成し、また、その
表面には、上記第4図における第1のトランジスタQ+
に対応するN+型ドレイン拡散領域25およびN型ソー
ス拡散領域26を形成する。上記開口部24の内部には
、絶縁膜を介して第3のトランジスタQ3に対応するダ
ート須域27を、例えば多結晶シリコンによって形成し
、そのソース+ 領域とドレイン領域とが、それぞれ、上記N型ソース拡
散領域26とN−型拡赦1¥J22とで構成されるよう
にする。このN−型拡故)$22は、上記第4図におけ
る第3の負荷素子R3に対応するもの乙つまり、N型半
導体基板21は接地電位v118ニバイアスされる。こ
こで、容量素子Cは、上記第3のトランジスタQ3のダ
ート領域27とN+型ンソー拡散領域26との間で形成
される。
そして、第2のトランジスタQ2のソース領域28とド
レイン領域29とを、それぞれ上記ダート領域27と同
様の多結晶シリコン層に選択的に拡散形成し、そのダー
ト領域が上記第1のトランジスタQlのN型ソース拡散
領域26で構成されるようにする。ここで、上記第2の
トランジスタQ2のドレイン4域29には、IAIのト
ランジスタQ+のダート−極30を接続して構成する。
すなわちこのようにイ1り成される半導体記憶装置にお
いて、通常、ワード@ WLは接地社位V8Jlにあシ
、選択時にのみ、第6図に示すように、パルス状信号が
与えられる。このパルス状信号の高電位Hレベルは、電
源電圧VCCよジもMOS トランジスタのしきい値′
電圧VTH程高い電圧値vcc+vTHに設定される。
また、ビット線BLは、通常、高電位Hレベル(vcc
)に保持される。ここで、ビット線BLにおける破線は
、l”データの書き込み状態を、また、実服は0”デー
タの書き込み状態を示す。すなわち、″l#データの誓
き込みを行なう場合には、まず、ビット線BLを高電位
H(VCC)保持状態にする。
この場合、例えば、第3のトランジスタQ3が導通状態
であったとしても、第3のトランジスタQ3と第3の負
荷素子R3とで構成される直列回路のコンダクタンスよ
りも、第1のトランジスタQ1のコンダクタンスの方が
大きくしであるので、メモリ・ノードN、の電位は、略
、ビット、l+1iIBLの電位に等しい高電位H(v
CC)に充電されるようになる。この後、ワードil 
WLカ高屯位H(Vcc +vTH)から低電位L(V
ss)に下がり、メモリ・ノードN、は第2のトランジ
スタQ2を介して低電位L(V2O)に下がる。
これにより、メモリ・ノードN1=v8BまたNZ”’
VCCとなり、この記憶装置には″1#データが潜き込
まれるようになる。
次に、′0″データの書き込みを行なう場合には、まず
、ワード?fJWLが高′亀位H(Vcc +Vtu)
を保持した状態で、ビット線BLが高電位u (vcc
 )に設定されるので、メモリ・ノードN、は、上記“
1#データの書き込み動作と同様にして、略、高電位H
(VCC)に充電される。ここで、メモリ・ノードN、
の電位は、第2のトランジスタQ2を介してvcc−V
オに充電される。この後、ワード線WLが高電位H(V
(、c+ Vyn )を保持する状態で、ピッ)線BL
が低電位L(Vss)に下がり、メモリ・ノードN2は
@1のトランジスタQ+ を介して低電位L(V+ss
)に下がる。ここで、第2のトランジスタQ2がオフ状
態となり、ワード線WLが低電位L(Vss)に下がる
これKより、メモリ・ノードN1=vcc−vTHまた
N2=v8sとな9、この記憶装置には″′o#データ
が書き込まれるようになる。この後、ビット線BLが低
電位L(Vss)状態から高電位H(vcc)状態に復
帰する。
次に、上記のような書き込み動作後における、データの
保持動作について説明する。前述したように、通常、ビ
ット線BLの′電位は高電位H(VCC)にあり、また
、ワード線WLの電位は低電位L(Vss)にある。こ
のため、メモリ・ノードN、およびN2に1き込まれた
電位は、第2のトランジスタQ2と鴫2の負荷素子R2
とで構成されるインバータと、第3のトランジスタQ3
と第1の負荷素子R1とで構成されるインバータとをク
ロスカッノルしたフリツノ・フロップによシ、それぞれ
高電位Hおよび低電位りもしくは低’+fL位りお工び
高゛電位Hに設定された状態で保持されるようになる。
そして、次に、各データの読み出し動作について説明す
る。まずはじめに、メモリ・ノードN1 、N、の高電
位レベルは、スタンバイ(保持)時間が長ければ、第1
および第2の負荷素子R1、R2によシ元金に電源′電
位VCCまで上昇するが、前述したように、書き込み動
作の直後では、Nl −VCCVTHI N2 ””V
C(! に設定される。ここで、例えば°t Onデー
タの読み出しを行なう場合には、それぞれのメモリ・ノ
ードN、およびN2の電位はVcc−v、HおよびVS
Sとなっている。まず、ワード線WI、が低電位L(V
、、)から高1位HCVcc +VT、または”cc)
に上昇すると、メモリ・ノードNl 、N2間に介在し
た′!4量素子Cには、ビット線BLから第1のトラン
ジスタQl を介して電流が流入する。
このため、ビット線BLL7)電位が下がり、その下降
状態は図示しないセンス・アンプによシ倹知されるもの
で、これによりセンス・アンプはビット、1がBLのt
i、j位金強制的に低電位L(V8s)葦でドげ、メモ
リ・ノードN2をV8S’[位にする。つまり、ピット
+1tJBLには、メモリ・ノードN2から0”データ
が、尻み出されたことになる。
次に、″′1″データのω゛Vみ出し4行なう、場合に
は、それぞれのメモリ・ノーi・“NlおよびN2の電
位は、vs8およびVCCとなっている。まず、ワード
、dJ WLが低電位L(Vss)から高電位H(vc
c+vT1.またはVcc)に上昇すると、メモリ・ノ
ードNl の電位は低電位L(Vss)から高電位H(
Vcc Vrn)に上昇し、第3のトランジスタQ3は
導通状態となる。この場合、第3の負荷素子R3をよん
だ、メモリ・ノードN2と接地点vssとの間の抵抗直
と1.接値素子Cの谷−破値との債(RN2−v88・
C)によって設定される時定数を、この記・1.は装置
によるデータ読み出し時間よりも、充分長くなるように
選定したため、メモリ・ノードN2の電位は徐々にしか
下がらない状態となり、略、高電位H(Vcc)のまま
保持されるようになる。このため、ビット線BL(7)
電位は下がらず、その電位保持状態は図示しないセンス
・アンプによりME知されるもので、これにより、セン
ス・アンプはビット線BLの1L位を強制的に高電位H
(Vcc)に固定する。この後、フード#WLは低電位
L(V、、)にFがり、ピッ)森BLには″1″データ
が読み出されたことになる。
したがってこのように構成される半導体記1.ハ装置に
よれば、3つのトランジスタQl−Q3と接値素子Cと
の藺単な組み合わせにより、確実なデータの書き込みお
よび読み出し動作が可能となり、従来のメモリ機能を維
持する状態で果績度を向上することができる。
尚、上記実施例では、第1および第2の負荷素子R1、
R2を、それぞれピッ)蔵BLに接続して構成したが、
例えば、第7図に示すように、この第1および第2の負
荷素子RI 、R2の一端は、高電位電源線vccに接
続して溝成してもよい。この揚台、容量素子Cを、メモ
リ゛ノードN2と他の電位供給源VB(例えば、高′電
位屯源Vcc、接地亀源”ssあるいはワード線WI。
等)との間に介在し、筐た、第3の負荷素子R3をメモ
リ・ノードN2と第3のトランジスタQ3との間に介在
してもよい。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、例えばリフレッシュを
必要としない負荷素子とトランジスタ素子との狙み合わ
せにより構成する場合でも、4つものトランジスタを必
要とすることなく、3つのトランジスタから構成するこ
とができ、大幅な高集イIt度化が可能になる。これに
より、この半導体i+t21.は装置の集積両度は、例
えば、従来比で約2〜2.5倍にも向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図はD RAM (Dynamic Random
 AccessMemory)を示す等画回路構成図、
第2図は上記D RAMの素子構造を示す断面構成図、
第3図は従来のS RAM (5tatic Rand
om Acctss Memory ) f示す等価回
路構成図、第4図はこの発明の一実施例に係る半導体記
憶装置を示す等価回路構成図、第5図は上記実施例にお
ける半導体6己憶装置の素子(4′q造を示す断面構成
図、第6図は上り己実鵬例における半導体記憶装置の沓
き込み動作を示すワード線およびビット編のタイミング
チャート、第7図はこの発明の他の実施例を示す等洒回
路(イ4成図である。 WL・・・ワード線、 BL・・・ピッ ト組、Ql・
・・第1のトランジスタ、Q2・・・第2のトランジス
タ、Q3・・・第3のトランジスタ、R1・・・第1の
負荷素子、R2・・・第2の負荷素子、R3・・・第3
の負荷素子、C・・・容量素子、vcc・・・高d位供
給源、vss・・・接地6位供給源。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 H’J第1図 第2因 第3図 第4図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (υ ワードがd七ビット線とにそれ一ゼれケ”−計電
    極とドレイン1゛1シ極とが接続されそのソース電極が
    第1の負荷素子を介して゛電位供給源に接続される第1
    のトランジスタと、このε’fr 1のトランジスタの
    ソースiff極と土日己ワード庫とにそれぞれケ゛−ト
    iLさ、1徂とドレイン祇乍匹とがil fl売されそ
    のソース五71愼が第2の負荷素子を介して上記電位供
    給源に接続される第2のトランジスタと、この第2のト
    ランジスタのソース−極とダート’i;ij: 極とに
    それぞれゲート電極とソース「L極とが接続されそのド
    レイン電極が接地される弔3のトランジスタと、この第
    3のトランジスタのソースミ電極と上記第1の負荷素子
    との接続点にその一端が接続される容量素子とを具11
    mシ、上記接続点と接地点、A1に存在する抵抗値と上
    記容量素子のdl値とにより設定される時定数を所定の
    直に、・水足したことヲ!tテ畝とする半導体記憶−装
    置。 (2)上記電位供給源はビット尿であることを特徴とす
    る特許請求の・11α囲第1項記載の半導体d己1意装
    置痘 。 ′(3)上記「電位供給源は電源線であることをtr与
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。
JP58211893A 1983-11-11 1983-11-11 半導体記憶装置 Granted JPS60106098A (ja)

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JPH0330236B2 JPH0330236B2 (ja) 1991-04-26

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100512545B1 (ko) * 2002-03-28 2005-09-07 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 리프레쉬 동작이 불필요한 메모리 셀을 구비하는 반도체기억 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100512545B1 (ko) * 2002-03-28 2005-09-07 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 리프레쉬 동작이 불필요한 메모리 셀을 구비하는 반도체기억 장치

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