JPS60182596A - 半導体記憶回路 - Google Patents

半導体記憶回路

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JPS60182596A
JPS60182596A JP59250665A JP25066584A JPS60182596A JP S60182596 A JPS60182596 A JP S60182596A JP 59250665 A JP59250665 A JP 59250665A JP 25066584 A JP25066584 A JP 25066584A JP S60182596 A JPS60182596 A JP S60182596A
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memory
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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C7/00Arrangements for writing information into, or reading information out from, a digital store
    • G11C7/20Memory cell initialisation circuits, e.g. when powering up or down, memory clear, latent image memory

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は広(は半導体記憶回路VCI!;:iするも
のであり、記憶回路用のCMOS東積回路(で関ずく)
ものである。
〔従来技術〕
従来技術には潜像(Latent image )メモ
リ回路が開示されている。この潜像メモリ回路とは、電
力がその回路に対して印加される際の、予定の2進状態
を仮定し5るものである。バイポーラ)・ランジスクを
用いて潜像7メモリ回路を実現じたものとして米国特許
第3662351号、同第3801967号、同第38
0086号がある。
また、米国特許第3755793号VCは、潜像、メモ
リ作用を実現するためにFET (電界効果l・ランジ
スタ)とCCI) (電荷結合デバイス)とを用いたも
のが記載されている。さらにまた、米国特許第3798
621号では単一導電タイプのFETトランジスタ技術
を用いて潜像メモリ作用が実現されている。すなわち、
米国特許第3798<521号においては読み出し及び
書き込みの双方、あるいは読み出しのみの作用を達成す
るために、交差状に結合されたRAM記憶セルにFET
デバイスが選択的に加えられる・さらにノた、米国特許
第4418410号ではCMO8(相補的金属酸化半導
体)FET技術中で実施された非対称的RAMセルによ
り潜像メモリ作動が実現される◇すなわち、米国特許第
4418410号では、各記憶部位につき初期記憶状態
で永久的にプログラムするために単一の回路配置が右方
または左方に方向設定される。
しかしながら、要求されているのは相補的MO3FET
技術において実施するのに適合した、より簡単な回路配
置である。すなわち、回路の製造における早期のデバイ
ス形成段階では初期記憶状態をプログラムする必要がな
く、そのがわりに製造工程での最終段階で初期記憶状態
をプログラムすればよいようなメモリ集積回路が望まし
い〇〔発明が解決しようとする問題点〕 この発明の目的は、従来の回路よりも製造の容易な潜像
CMOSメモリセルを提供することにある0 この発明の他の目的は、製造サイクルの比較的遅い段階
で初期記憶状態をプログラムできるようすH像CM O
Sメモリセノ、しを提供することにある。
この発明のさらに他の目的は、初期記憶状態のプログラ
ムと動作とが従来のものよりも容易な潜像CMOSメモ
リセルを提供することにある。
〔問題点を解決するだめの手段〕
以下の記載では、FETメモリアレイに適用するための
潜像性をもつCMO3回路が開示される。
最小の割付り配置には交差状に結合された4個のデバイ
スからなるCMO8回路が形成され、これにより金属結
線を用いることによって予め調整された2進′11′ま
たは′0″の状態に回路をプログラムすることが可能と
なる。この予備調整された2進状態は、その回路に対し
て電力が入力される際に回路によって仮定される。その
あと、回路は通常の1″及び0“の選択信号によってア
クセスされるが、このアクセスは、交差状に結合された
従来のCMO8記憶回路と比較して動作特性が劣ること
はない。この回路は2つのCMOS反転回路を持ち、そ
れぞれの反転回路は正電圧端子とアース端子との間に直
列接続されたPチャネ。
ルFETとNチャネルF、E Tとを備えて℃・る。各
CMOS反転回路の出力ノードは他方の反転回路のNチ
ャネルFETデバイスのゲートに接続されている。その
回路中の4つのFETデバイスを接続する金属化結線中
には選択的に切断可能な4つのノードが設けられている
。これにより第1のCMOS反転回路中のPチャネルF
F:、Tデバイスのゲートがアース端子と選択的に接続
可能となり、また第2のCMOS反転回路中のPチャネ
ルFETデバイスのゲートが第1のCMOS反転回路の
出力ノードに選択的に接続可能となる。この接続配置に
おいては、回路に電圧が印加された際に第1のPチャネ
ルFETデバイスが第2のPチャネルFETデバイスよ
りもよ(導通し、これにより第1のCMOS反転回路の
出力ノードが第2のCMOS反転回路の出力ノードより
も電圧が高くなり、こうして回路の初期記憶状態が明白
になる。
この初期記憶状態は、回路に電力が加えられたときは何
時でも生じる、永久的に記憶された2進状態である。ま
た、4つのFETデバイスに対する金属化結線の切断可
能なノードの配置は、別な形態に、すなわちはじめに電
力を加えたとき第2のCMOS反転回路の出力ノードの
方が、第1のCMOS反転回路の出力ノードよりも電圧
が高(なるように切断することもできる。このように、
同一の構成によりメモリアレイのすべての記憶位置が形
成できるのみならず、回路に金属化結線が被着された後
まで各記憶位置に対する初期記憶状態のプログラムを行
う必要がない。それゆえ、本発明の回路は従来のものと
比較製造しやすく、プログラムが容易である。
〔実施例〕
第1図の、メモリアレイには第1の記憶状態をもつ第1
の予備調整された回路セル10と、第1の回路セルとは
逆の記憶状態をもつ第2の予備調整された回路セル20
の2つの記憶部位が示されている。総体的には、このメ
モリセルは垂直方向に向けられた2対のビットラインB
L及びBL’が設げらオtでいる。これらのビットライ
ンBL及びB L″はビットライン駆動回路(図示しな
い)K接続されて(・る。ビットライン駆動回路は、従
来周知のようυて、ビットラインBLの正、圧を立ち上
がらせ、ビットラインB L”の電圧を立ち下がらぜる
ことにより第1の2進状態の書ぎ込みを行う・尚、l 
−B L・門のように2進変数のあとにつげた「■」と
℃・5シンボルは変数BLの補数をあられすものとする
・ビットラインBL及びBL″は感知増幅器にも接続さ
れ、これにより読み取り期間には、第1の記憶部位に記
憶されてし・る第7の記憶状態がビットライン13 L
のうちの一方の電位を立ち土がらぜ、他方のビットライ
ンBL”の電位を立ち下がらせる。伺、これもまた従来
より周知でル)る。
、メモリアレイは記憶部位を、ワードラインWLK沿う
水平な配列に構成されたものである。ワードラインWL
は特定の列に沿うすべての記憶セルをそれらの記憶セル
が占める個々のカラム中の各ビットラインの対に選択的
に接続する。これと同様に、FETメモリアレイ中でピ
ッ[・ラインとワードラインとを直交に交差された構成
は、例えば本願出願人の所有する米国特許第37986
21号に開示されている。
第1図の予備調整された記憶セル10はNチャネルの隔
離用FETデバイスT5.T6を介して各ビットライン
BL、BL″゛に接続されている。
そしてワードラインWLに正の電位を力nえることによ
り、ワードラインWLは回路10のノードQをビットラ
インBLI/j、 また回路10のノードQ7をビット
ラインBL″−にそれぞれ導通させる効果をもつ。尚、
予備調整された記憶セル10の物理的なレイアウトは第
4.5図に示されている0また、記憶セル10の構成及
び作用の説明を容易に1′るため、記憶セル10を単独
で第2図に示してJ’l 7.)。第2図に示した予備
調整された記憶回路セル10は、4つのデバイスセルで
ある。この4つのデバイスセルには2つの相補的M O
S F E T反転回路12及び14が含まれている・
ム〕1の反転回路12は、正電圧端子Vdとアース端子
との間に出力ノード13を中上・(・こして直列接続さ
れたPチャネルF E TデバイスT1とNチャネルF
ETデバイス゛J’ 2とからなる。第2の反転回路1
4け、I[″?¥i、川錨(1用ldとアース端子との
間(・て出力ノート15を中心(てして論外接続された
PチャネルFETデバイスT3とNチャネルF E T
 デバイスT4とから/fろ。この回路のQノードであ
4)出力ノート′1ろtj: NブヤネルFETデバイ
スT4のゲートて接続さノU1 この回路のQ′ノート
゛てA;)る出力ノード15はNチャネルFETデバイ
ス′F2のケートに接続されイ)。
この発明によれば、第2図の回路1oは、PチャネルF
ETデバイスT1のゲートな選択的シτアースに接続し
、PチャネルFETデバイスT3のゲートを選択的に出
力ノード1贋で接わX;することにより第1の初期状態
に選択的にプログラムされる。すなわち、このように1
−ることにより、端子Vdを介して回路に正電圧が加え
らねた時に、1)チャネルFETデバイスT1がPチャ
イ、ルI” I=; TデバイスT3よりも、よく導通
ずる。J:5になる。
そして、PチャネルFETデバイスT1がよりよく導通
ずることから、ノード15の71う、位はノー 1・1
5の電位よりも高速に立ち上がり、こねKよりNチャネ
ルFETデバイスT4のゲートニは、NチャネルFET
デバイスT2のケートよりも高速で正電圧が印加される
。このよ′5tτ、NチャネルFETデバイスT4はN
チャネルF E TデバイスT2よりも速くオン(でな
るので、端子’Jdf介してこの回h¥rK最初に正電
圧が加えられたII4′妬、出力ノード15がアースに
接続される。すると、これによりNチャネルFETデバ
イスT2けオフ状態にとどまるので、この回路のノート
1ろの1EtL:位状態が確保される。このように、端
子Vdを介してこの回路に最初に正電圧が加えられると
、第2図の予備調整された記憶セル10は、ノード13
(ノードQ)の電位かノード15(ノードQ“)の電位
よりも高いという予めプログラムされた第1の初期記憶
状態をとることになる0すなわち、その動作の開始時点
あるし・は電力の中断後に回路に電力を印加すると、隔
離用トランジスタT5、T6を介してビットラインBL
、BL”Kより回路10の2進状態を読み取ることによ
り、金属結線により初期の段階でこの回路にプログラム
されていた状態が開示されることになろう。尚、金属結
線層についてはまたあとで説明する。
第1図の予備調整された記憶回路セル20は、初期記憶
状態を設定するために金属化結線層をブロクラムする以
前は記憶回路セル10と物理的に同一であったものであ
る。しかし、初期記憶状態を設定してからは、予備調整
された記憶回路セル20は記憶回路セル10とは反対の
2進状態を有している。そこで、回路セル20における
デバイスを回路セル10のデバイスと識別するために、
回路セル20中の、回路セル10のデバイスに対応する
デバイスにはプライム記号を伺することにする。例えば
、回路10中のFETデバイスT2は、回路20中のF
ETデバイスT2′に対応する。
回路20の物理的レイアウトは第4.5図に示すとおり
である。しかしながら、回路20の構成と作用の説明を
容易にするため、回路20を単独で第3図に図示しであ
る。
第3図において、回路20は第1のCMO8反転回路1
2′と第2のCMO3反転回路14′とからなって℃・
る。これらの反転回路は金属化結線層のプログラムを施
される以前は、本来回路10の第1のCMO3反転回路
12及び第2のCMO3反転回路14と同じものである
。第3図における回路20は、回路10中のFETデバ
メスT1に対応するFETデバイスTI’を備えて℃゛
る0そして、そのFETデバイスTI’のゲートは出力
ノード15′(ノードQ”′)に接続されるように選択
的にプログラムされている。また、それに対応してFE
TデバイスT3’のゲートは接地されて℃・る。回路2
0をこのよう′VC構成したことにより、Daili子
Vdを介して回路20に正の電圧“を加えると、Pチャ
ネルFETデバイスT3’がPチャネルFETデバイス
TI’ よりもよ(導通する。これにより、ノード15
′(ノードQ″′)が初期記憶状態にお(・てノード1
5′(ノードQ’)よりも高い電位を有することになる
。このよう如、端子Vdを介して回路20上にはじめに
正の電圧が加えられたあとでは、ワードラインWL’が
7・イレベルになると、隔離用トランジスタ15′及び
T6’がそれぞれ、ノードQ′、Q”′とビットライン
BL、BL”とを接続し、これによりビットラインBL
” 上の正電位はビットラインBL上の正電位よりも高
(なる。これは回路10の記憶された2進状態とは反対
の2進状態である。
回路の物理的レイアウト 第4図は、予備調整された記憶回路セル10に対する、
拡散領域と多結晶シリコン結線の物理的レイアウトをあ
られしている。尚、第4図において参照符号にプライム
が付してあれば、そのレイアウトは第1,3図の回路2
0にも適用されることになろう。拡散領域と多結晶シリ
コン上には金属化レベルが重ねられている0その金属化
レベルのバクーンは第5図に示されてυ・る。また、拡
散領域と、多結晶シリコン結線と、金属化結線の相対的
なレベルをより明確に図示するために、それらの断面図
が第8.9図に示されている・予備調整された記憶回路
セル10に対して初期記憶状態を選択する方法は金属化
ノード81 B’ を選択的に切断することにより実行
される0第5図の8−8′断面図である第8図は第5図
のレイアウト中に示された金属化ノードBの構造を示し
ている・この金属化ノードBは第1図にも概要的に図示
されている。第5図において金属化アース線30には小
さい突出部32が形成されており、その突出部32は金
属化ノードAである細首部Aに接続される。この金属化
ノードAはレーザー書き込み、化学的湿式エツチング、
ドライエツチングなどの周知の半導体切断技術を用いて
選択的に切断可能である。その部分Aは、非切断状態で
は金属化結線54(第5図)K接続されており、金属化
結線ろ4は第8図の断面図中に示した接点部分36と接
続されている。さらに接点部分36は上層の金属化レベ
ルを、中間の多結晶シリコン結線とともに多結晶導電層
38に接続する。多結晶シリコン導電層58はさらにF
ETデバイスT1の多結晶シリコンゲート39に接続さ
れる。第8図の断面図においては、拡散領域37の端部
がゲート39と整合していることが見てとれよう。また
、Qノードの拡散領域ろ5の断面図も示されている。金
属接点36は金属化線40として、切断可能な金属化ノ
ードBに連続している。金属化ノードBは、第1図及び
第2図の回路10を実現するために、ノードB′ととも
に選択的に切断可能である。この金属化された、選択的
に切断可能なノードBは金属化線40.42の細首部で
ある。つぎに金属化線42は金属接点部42上へと延長
される。金属接点部42は中間レベル上で多結晶シリコ
ン結線46に接触する役割を果たす。多結晶シリコン線
46はFETデバイスT2のゲート48に接続されてい
る。第8図においては拡散領域47がゲート48と整合
していることが見てとれよう。金轡接点44は次に金属
接点50上に延長される・金属接点50は絶縁層16を
貫通して下方に進み、半導体基板18中の拡散領域52
に達してし・る。
第5図に示した金属化結線ノードB、B’またはA、A
’間を切断するだめの選択的切断技術は米国特許第41
98696号に記載されている。第4図と第5図の物理
的レイアウトは回路10に対応する第1の初期記憶状態
または回路20に対応する第2の初期記憶状態のうちの
どれかに選択的にプログラムすることができる。そのプ
ログラムは例えば、レーザービームを照射して、金属化
結線の切断可能な部分に隣接する部分を溶断し分離する
ことによって、金属化ノードB、B’または金属化ノー
ドA、 A’を選択的に切断することにより達成される
。その金属化層の組成は典型的にはアルミニウムであり
、そのアルミニウム層には周知のとおり微量の銅または
シリコンをドープしてもよい。このように、第4、岬図
に示した物理的レイアウトの実施例から回路10を形成
するためには、ノードB、B’が選択的に切断され、ノ
ートA、A’は切断されないまま残される。これにより
、PチャネルFETデバイスT1のゲートはアースされ
、PチャネルFETデバイスT3のゲートはノードQに
接続されることになろう。それゆえ、端子Vdを介して
回路に正の電圧が加えられると、ノードQが高レベルの
電位を有し、ノードQ”が低レベルの電位を翁すること
になる。
あるいは、第4.5図に示した物理的レイアウトの実施
例から、ノードA、A’を選択的に切断し、ノードB、
B’を切断しなし・まま残すことにより第5図の回路2
0を実現するように選択的にプログラムすることもでき
る。すなわち、このことによりPチャネルFETデバイ
スT3’のケートがアースに接続され、PチャネルFE
TデバイスTI’のゲートがノードQ”′に接続される
。すると、端子Vdを介して回路に正の電圧が加えられ
たときに、ノードQ′が相対的に低レベルの電位を有し
、ノードQ が相対的に高レベルの電位を有することに
なる。
〔作用〕
予備調整された記憶回路セル10の作用は第6図のタイ
ムチャートに関連して説明される。このとき、電力中断
状態を表示するために、第1図のリセット回路22が設
けられる0リセット回路22はPチャネルデバイスとN
チャネルデノ〈イスとからなるCMO8反転回路であり
、それぞれのデバイスのゲートにはリセットパルスが供
給されるOまた、リセット回路22の出力ノードはVd
正電圧としてライン24により回路10と回路20とに
それぞれ接続される。第6図のリセット信号の波形は回
路10への正電圧の供給が中断された場合の事象の系列
をあられすものである0第6図において見てとれるよう
に、正の電圧VdがオフになったときにはQノードとQ
7ノードの両電圧はアース電位に下降する・回路10に
正の電圧Vdが再び供給されたあとでは、PチャネルF
ETデバイスT1がPチャネルFETデフくイスT5よ
りもよく導通するようになり、それゆえノードQの電位
が相対的にノードQ7の電位よりも高(なる。
このことは第6図のタイムチャートから見てとれよう。
もしこのことが、例えば電力の欠陥であったならば、然
るべき起動手続が実行されることになろう。すなわち、
その起動手続においては、メモリアレイ中の記憶セルの
初期記憶状態に永久的に記憶された情報が読み出され、
この情報により、データプロセッサを作動させるための
初期プログラムロード条件が与えられる。この予備調整
された状態の読み取りは第6図のタイムチャートに示さ
れており、すなわちそのときワードラインWLかターン
され、高レベルにあるビットラインBLと低レベルにあ
るビットラインBLXの状態が読み取られて感知増幅器
(図示しない)に供給される。そして、これにより、こ
の回路の初期記憶状態であるところの、回路の読み取り
専用部分の2進状態の読み取りが達成されるのである。
データプロセッサがメモリアレイ中のセルの初期記憶状
態の読み取りから初期プログラムロードを達成したあと
は、回路10は通常の読み取り及び書き込み可能ないわ
ゆるランダl、アクセスメモリ(RAM )として使用
可能となる。このことは書き込み動作により開始される
。すなわち、書き込み動作にお(・ては、ワードライン
WLに正のパルスが供給され、それからビットラインB
L、BL”の各々の状態が、隔離用FETデバイスT5
.T6を介してノードQとノードQ”とにそれぞれ転送
される。そのあと、回路10の現在の記憶状態を読み出
すことが要望されるなら、第6図のピントラインプリチ
ャージ段階でビットラインBLとBL7とがともに高レ
ベルとなるよ5に設定される・そしてデバイスT5.T
6を導通状態にするためにワードラインWLの電位が高
レベルに設定される。次に、ノードQ、Q”の各電圧が
それぞれビットラインBL、BL”−に加えられ、これ
ら2つの電圧は周知の方法で感知増幅器により感知され
る。
一方、回路20VCついての同様なタイムチャートは第
7図に示すようになるが、その基本的動作は第6図と1
9しいので説明を省略する。
f”’] 、−1−記実施例は特にメモリ7ルイに本発
明を74用したものであるが、本発明の原ア11はメモ
リアレイ中て使用されて℃・ない、例えばフリップフロ
ップやシントレジスクラッチなどにも適用可能であるこ
とを」11解されたい。
〔発明の効果〕
以上のよつ((、この発明に基づ(CMO8記憶回路は
、製造の最終工程で金属化結線を切断することにより、
きわめて容易に潜像′I(り回路が実現できると(・う
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に基づくメモリアレイ中の2つの記憶
部位を示す概要図、 第2図は、第1図における予備調整された記憶回路セル
10の概要回路図、 第3図は、第1図における予備調整された記憶回路セル
20の概要回路図、 第4図は、本発明に基づく予備調整された記憶回路セル
の拡散領域と多結晶シリコン結線の物理的レイアウトを
示す図、 紀5図は、第4図と同様なレイアウトにおし・て、拡散
領域と多結晶シリコン結線上の金属化結線の配置を示す
)1 第6図は、回路10の動作のタイムチャート、第7図は
、回路20の動作のタイムチャート、第8図は、切断可
能なノードBを詳細に図示する、笛5図の8−8′線断
面図、 第9図は、切断可能なノードBを詳細に図示する、第5
図の9−9′線断面図である。 TI(T3’)・・・・菓1のPチャネルFETデバイ
ス、T2(T4’)・・・・第1のNチャネルFETデ
バイス、T3(TI’)・・・・第2のPチャネルFE
Tデバイス、T4(T2′ル・・・第2のNチャネル2
ETデバイス、Q (Q’)、Q”(Q”)・・・・第
1及び第2のノード、Vd・・・・正のドレイン電圧供
給端子。 ヒツトライン ビ・/トうイン FT6. 1 FIG、’4 FIG、5 リセット ’Ig1+oJIJ [8−B’ 切断)’mlkリ 
’ Ii友みl 1 誂&す1 1 1 1 FIG、6 リセット d ヒ゛°・ンドライン フ0り子キーソ 1 1 1 1 1 I 1 1 FIG、7

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ゲートを接地し、ドレインとソース間の経路を正
    のドレイン電圧供給端子と第1のノードの間に接続し7
    てなる第1のPチャネルFETデバイスと、 ドレインとノース間の経路を上記第1のノードノーアー
    スの間に接続(7、ゲートを第2のノートに接続してな
    る第1のNチャネルFETデバイスと、ドレインと)−
    ス間の経路を正のトレイン電圧供給端子と上記第2のノ
    ードとの間に接続し、ゲートを十記第1のノードに接続
    してなる第2のPチャネルFETテハー17と、 ドレインとソース間の経路を上記第2のノードとアース
    の間に接続し、ゲートを」二記第1のノードに接続して
    なる第2のNチャネルF’ E Tデバイスとを具備す
    る半導体記憶回路3、
JP59250665A 1984-02-27 1984-11-29 半導体記憶回路 Granted JPS60182596A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/584,033 US4584669A (en) 1984-02-27 1984-02-27 Memory cell with latent image capabilities
US584033 1996-01-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60182596A true JPS60182596A (ja) 1985-09-18
JPH0217875B2 JPH0217875B2 (ja) 1990-04-23

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ID=24335628

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59250665A Granted JPS60182596A (ja) 1984-02-27 1984-11-29 半導体記憶回路

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US (1) US4584669A (ja)
EP (1) EP0156135A3 (ja)
JP (1) JPS60182596A (ja)

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