JPS6035757B2 - バイポーラ記憶セル - Google Patents

バイポーラ記憶セル

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Publication number
JPS6035757B2
JPS6035757B2 JP52134504A JP13450477A JPS6035757B2 JP S6035757 B2 JPS6035757 B2 JP S6035757B2 JP 52134504 A JP52134504 A JP 52134504A JP 13450477 A JP13450477 A JP 13450477A JP S6035757 B2 JPS6035757 B2 JP S6035757B2
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JP
Japan
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cell
transistor
collector
emitter
resistors
Prior art date
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Expired
Application number
JP52134504A
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JPS5467342A (en
Inventor
丞二 野久保
賢治 岡田
宏 真弓
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5467342A publication Critical patent/JPS5467342A/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
    • G11C11/411Digital 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 bipolar transistors only
    • G11C11/4116Digital 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 bipolar transistors only with at least one cell access via separately connected emittors of said transistors or via multiple emittors, e.g. T2L, ECL

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、バイポーラ記憶セルに関し、特にモノリシッ
ク集積回路に好適な、且つ高速動作に適したランダムア
クセスメモリ(RAM)の記憶セルの回路に関するもの
である。
近年/ゞィポーラRAMは驚異的な高集積化が可能にな
って釆ている。フリツプ・フロツプを用いたRAMセル
は代表的なものであるが、その高速化を計る場合重大な
障害となるのが、記憶セルのフリップ・フロップの負荷
抵抗が大きくなってしまう事である。すなわちスタティ
ックなメモリでは放熱の関係で、記憶セルの保持に割当
てられる消費電力に限りがあるので、集積ビット数の増
大に反比例して1ビットあたりの消費電力は減らさねば
ならず、したがつて、各ビットを保持するフリツプ・フ
ロツプの負荷抵抗は比例して大きくせざるを得ない。し
かしながらこの負荷抵抗が大きいと、当然記憶セルに対
する読出しアクセス速度も書込み反転時間も共に遅くな
り、記憶セルアレィの大容量化に伴なう浮遊容量の増大
と相まって、メモリ全体の高速化をむつかしくしてし、
た。この技術を第1図および第2図を参照して説明する
。かかるRAMセル10の回路構成およびチップ構成は
それぞれ第1図a,bに示す如く、2つのマルチェミッ
タトランジスタQ,,Q2および負荷抵抗R,,R2を
用いて、トランジスタQ,とQ2のコレクタとべ‐スを
交叉接続し、各コレクタに抵抗R,およびR2の一端を
それぞれ薮続して抵抗R.,R2の他端を共通ににして
端子Wとし、トランジスタQ,,Q2のそれぞれ一方の
ェミッタQ,E′を共通にして端子W′とし、他方のェ
ミッタQ,E,Q,E′をそれぞれ端子D,,D2とし
て引き出して構成される。かかる回路構成のセルは第1
図bに示す如く抵抗R,,R2を拡散抵抗として作成し
、端子W,W′を山等の金属で作って、この端子をセル
間配線に供し、抵抗R,の一端と、トランジスタQ,の
ベースQ,BおよびトランジスタQ2のコレクタQ2c
とを配線11で接続し、間線に抵抗R2の他端とQ.の
コレクタQ,c,およびQ2のベースQ2Bとを配線1
2で接続して形成される。図中点線は拡散領域を示し、
斜線部はコンタクトホールを示す。なおトランジスタQ
,のコレクタQ,。とQ2のコレクタQ2。とは周知の
分離領域によって互いに絶縁されている。第2図はこの
セルを用いて構成されるRAMで各端子W,W′:D,
,D2が各々行,列方向に共通に接続されている。定電
流源nIMは各行毎にn列の各記憶セルの端子W′に接
続してその保持電流を規定し、上述のようにアレイの大
容量化に伴なし・1ビット毎の保持電流IHの絶対値は
小さくせざるを得ない。したがって記憶セル10の負荷
抵抗R,,R2(普通同一値)の抵抗値は大きくなる。
記憶セル10の各行の選択は語線WoをRAMセル10
を動作させ得るレベルに駆動する事により選択される。
定電流源lo,,ID2は各列毎の桁線D.,D2の電
流を規定し、各列の選択された記憶セルと、その内容に
アクセスするための列回路20とを結びつける。藷線W
oの駆動源のインピーダンスが十分低い場合、セルァレ
ィの動作速度、すなわち語線駆動源から列回路までの遅
延時間は、桁線Do,,Do2の浮遊容量Co.,Co
2と抵抗R.,R2の積で決まる時定数に支配される事
は周知のとおりである。そして大容量化に伴ない、CD
,,C。2は大きくなり、R,,R2も上述のように大
きくなるのでこれで決まる時定数は大きくなる事も周知
のとおりである。
これに対する改善は、回路的には結局抵抗値Rを等価的
に小さくする以外にないが、単純にR,,R2を小さく
することは前述した如く保持電流IHを大きくしてしま
うという困難があった。かかる問題点を改良した従来例
を第3図により説明する。
ショットキィダイオードS,、S2を抵抗R,およびR
2に並列接続して用いた例で、記憶セルが選択されてあ
る程度以上負荷抵抗R,,R2に電位差が生じると、シ
ョトキィダイオードS,又はS2が○Nし、以後のイン
ピーダンスはショトキィタトィオードで決まる低い値に
なり、高速動作を可能にする。ショトキィダ、ィオード
はこの場合トランジスタQ,,Q2と同一コレクタ領域
につくれるのでチップ面積の増加は比較的小さいが、製
造プロセスがショトキィター・ィオードが製造可能な場
合に限定されてしまうという欠点があった。本発明の目
的は1ビット当りのチップ面積を小さくすると共に高速
動作に適した記憶セルを提供することにある。
本発明の他の目的は製造が容易な高速動作し得る記憶セ
ルを提供することにある。本発明によるバィポーラ記憶
セルは、ェミッタが共通に接続されて第1の電位が印加
しうるようにされ、ベースとコレクタが交叉接続された
第1,第2トランジスタと、2つのトランジスタのコレ
クタにそれぞれ一端が接続し、池端が共通に接続されて
第2の電圧が印加しうるようにされた2つの抵抗とを含
む記憶セルにおいて、ェミッタがそれぞれ2つのトラン
ジスタに接続し、ベースが共通に接続されて抵抗の他端
に接続し、コレクタに第3の電圧が共通に印放し得る如
くなされた第3,第4のトランジスタが設けられ、2つ
の内の一方の抵抗の両端間に発生した電圧差によってこ
の一方の抵抗の一端とェミッタが接続した第3又は第4
のトランジスタを導通せしめるようにしたことを特徴と
する。
この第3および第4のトランジス外ま2つのェミッタを
有する1つのマルチェミッタトランジスタによって構成
することが好ましい。さらに好ましくはこのマルチェミ
ッタトランジスタのベース領域を用いて前述の2つの抵
抗をピンチレジスタとして形成するのが適当である。す
なわち記憶セルの負荷抵抗を拡散層を用いて作った場合
、この拡散層の周囲の領域には各抵抗器間の絶縁のため
最高電圧が与えられることに着目し、拡散層をベース領
域とし、周囲の領域をコレクタ領域とし、この拡散領域
内に2つのェミッタ拡散を施すことだけで、該負荷抵抗
のインピーダンスを下げるためのマルチェミツタトラン
ジスタが得られる。同時にまたこのトランジスタのェミ
ッタ拡散直下のベース領域をピンチ抵抗として使うなら
ば、所望の高抵抗負荷抵抗が4・さな面積で得ることが
できる。次に本発明の一実施例を第4図a,bを参照し
て説明する。
本実施例による回路構成は第4図aに示す如くコレクタ
とべ−スが交叉接続され、ヱミッ夕の一方のそれぞれQ
.E′,Q2E′が共通に接続されて端子W′とされ、
ヱミッタの他方Q,E,Q28がそれぞれ読み出し/書
き込み端子D,,D2とされたトランジスタQ.,Q2
を有し、このトランジスタQ,,Q2のコレクタQ,c
,Q2cにそれぞれ一端が接続した抵抗R,,R2が設
けられ、抵抗R,およびR2の池端を共通に接続して端
子Wとする。
ここまでの構成は従来技術と同じであるが、本実施例で
はさらにヱミツタの一つE3がトランジスタQ,のコレ
クタQ,cに接続させ、ェミッタの他の一つE3をトラ
ンジスタQ2のコレクタQ2cに接続し、ベースQ筋が
端子Wに接続され、コレクタが電源Vccに接続したマ
ルチェミッタトランジスタQ3が設けられている。この
トランジスタQはトランジスタQ.,Q2で構成される
フリップフロップが動作時に導通側のトランジスタの負
荷抵抗の一端に接続したェミッタを通して負荷抵抗にお
けると同一の極性の電流を導通トランジスタのコレクタ
に供給する。従って第2図に示した容量CD,,Co2
は負荷抵抗だけで充電されるよりも早いスピード充電さ
せることができ、メモリセルの動作を高速化することが
できる。第4図bにかかる回路構成の記憶セルのセルレ
ィアウトの一例を示す。半導体チップのセル面積30内
において、周知の分離領域いよって互いに絶縁された三
つの一導電型領域41,42,43を設け、これらをそ
れぞれトランジスタQ,.Q2,Qのコレクタ領域とす
る。トランジスタQ3のコレクタ領域43は行方向(図
において横方向)にのびて同一行の他のセルのトランジ
スタQ3のコレクタと共通になるように設けられる。本
実施例では抵抗R.およびR2はQ3のコレクタ領域4
3内にそれぞれ設けた逆導電型の領域をもって構成され
る。この抵抗領域と同じ導電型のベース領域QBが抵抗
領域R,,R2の各一端に接続してQ3コレクタ領域4
3内に形成されている。このベース領域ね38内に2つ
の一導電型ェミッタ領域E3,E3が形成されている。
Q,コレクタ領域41,Q2コレク夕領域には逆導電型
のベース領域Q,B,Q班がそれぞれ設けられ、これら
のベース領域には各二つのェミッタ領域Q,E,Q,E
′およびQ2E,Q26′がそれぞれ設けられている。
抵抗R,の他橋をェミッタE3とQ,のベースQ,Bと
、Q2のコレクタQ凶とに接続する配線層13をチップ
上に設け、同様の配線層14は抵抗R2の他端をヱミツ
タE3とQ.のコレクタQ,cとQ2のベースQ密とに
接続している。なお横方向の同一行においてセルは隣接
するもの同士が左右逆のパターン(鏡像関係)になるよ
うにパターンレイアウトがされている。このようにすれ
ば例えば各桁線を接続する際に左右隣接したセルにおい
て各ェミッタQ,Eを共通接続して端子D,を,また各
ェミッタQ28を共通鞍続して端子D2をそれぞれ他の
配線層とクロスオーバーせずに形成することができる。
かかる端子D,,D2はこの場合行方向に2つのセルで
1つづつ設けられ、従ってこれらを従方向に共通接続す
る桁線(図示せず)の配線は小面積でかつ単純なパター
ン(ほぼ直線)で実現できる。このように行または列方
向に鏡像関係を有するように隣接セルのパターンを配し
、かっこの鏡像境界に近い位置に(行,列のセル間境界
に)行または列方向で各セルに共通に接続される端子を
配することはこれらの端子を実質的に行又は列方向に配
されたセル数の1′2とすることができ、かつこれらを
接続するセル間配線を容易とすることが可能である。
次に第5図に第4図aに示した回路構成を実現する他の
セルの実現例を示す。
本例では縦方向に隣接したセルとも共通に設けたQコレ
クタ領域43′内にトランジスタQ3のベース領域Q3
Bを横長に形成し、その中央部にベースQBへのコンタ
クトを設けて端子Wに接続するとともにベース領域両端
部にもコンタクトを設けベース領域の中央コンタクトと
両端コンタクトとの間にェミッタ領域E3,E3をそれ
ぞれ形成しこれらェミッタ領域の下部を通ってベース領
域の中央コンタクトと両端コンタクトとの間にそれぞれ
形成されるピンチ抵抗をもつて抵抗R,,R2としたも
のである。
本例では抵抗R,,R2のために特別のスペースを必要
とせずセルの小型化が可能であるという利点をも有する
。また本例でも前例と同様に左右に隣り合うセルのレイ
アウトはそのセル間境界線に対して鏡像関係となるよう
にすると共にさらに上下の列方向のレイアウトも鏡像パ
ターンで実現される。すなわち、セル30−1に対して
これと左右に隣り合うセル30−2,30−6,および
上下に隣り合うセル30−3,30−5はそれらとセル
30ーlとの境界線に対して対称のパターン配列、すな
わち鏡像のパターンでもつて構成されている。ここでは
端子D.,D2を行方向に、端子W,W′を列方向(上
下)方向に共通接続される場合について述べるが逆であ
っても良いのは勿論である。セル30一1,30一2,
30−5・・・・・・の上・下隣り合う2行のセルはト
ランジスタQ3のコレクタを共通として設けることがで
き、かつセル30一1,30一2および30−3,30
一4の左右の隣り合うセルにおいてそれぞれのヱミッタ
Q斑が互いに近接して配されるためにそれらを相互に接
続して端子D2を2つのセルについて1つで実現されて
いる。またェミツタQE,も左右の隣り合うセルにおい
て共通に接続されて端子D,が引き出されている。また
上下の列方向においてトランジスタQのベースQ斑とト
ランジスタQ2のェミツタQ2E′をそれぞれ上辺およ
び下辺近傍に配して端子WおよびW′をそれぞれ列方向
に隣り合う2つのセル毎に共通して設けることができる
。従って本実施例によればセルの小型化高速化と共に端
子等を含む配線面積を非常に小さくすることができる。
なお本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、
要するに負荷抵抗を有するフリップフロップ構成による
全てのタイプのものに適用し得るのは勿論であり、また
チップのレイアウトも限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bは従来のバィボーラ記憶セルの回路および
セルレイアウトをそれぞれ示す図であり、第2図はRA
M回路の構成を示す図であり、第3図は他の従来の記憶
セルの回路示す図である。 第4図a,bは本発明の一実施例の回路およびレイアウ
トをそれぞれ示す図である。第5図は本発明の他のレイ
アウトを示す図である。図中の符号、Q,〜Q3……ト
ランジスタ、W,W′,D,,○2・…・・端子、S,
,S2・・…・ショトキーダィオード、R,,R2……
抵抗、Do.,Do2・・・・・・桁線、20・・・・
・・列回路、30…・・・ベース領域。 菊’図多Z図 第3図 第4図 鈴づ図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ベースとコレクタとが交叉接続された第1および第
    2のトランジスタと、該第1および第2のトランジスタ
    のコレクタにそれぞれ一端が接続し、他端が共通に接続
    されて第1の電位が印加しうるようにされた2つの抵抗
    と、第1および第2エミツタをそれぞれ第1および第2
    のトランジスタのコレクタに接続し、ベースが前記他端
    に接続され、コレクタに第2の電位が印加し得るように
    されたマルチエミツタトランジスタとを含み、前記2つ
    の抵抗が前記マルチエミツタトランジスタのコレクタ領
    域内に形成されていることを特徴とするバイポーラ記憶
    セル。
JP52134504A 1977-11-08 1977-11-08 バイポーラ記憶セル Expired JPS6035757B2 (ja)

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JP52134504A JPS6035757B2 (ja) 1977-11-08 1977-11-08 バイポーラ記憶セル

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JPS5467342A JPS5467342A (en) 1979-05-30
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2699817B2 (ja) * 1993-07-21 1998-01-19 日本電気株式会社 半導体メモリ装置

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