JPS61190800A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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Publication number
JPS61190800A
JPS61190800A JP60030332A JP3033285A JPS61190800A JP S61190800 A JPS61190800 A JP S61190800A JP 60030332 A JP60030332 A JP 60030332A JP 3033285 A JP3033285 A JP 3033285A JP S61190800 A JPS61190800 A JP S61190800A
Authority
JP
Japan
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address
circuit
memory
gate
ary2
Prior art date
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Pending
Application number
JP60030332A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Komori
小森 和宏
Kosuke Okuyama
幸祐 奥山
Satoshi Meguro
目黒 怜
Akira Yamamoto
昌 山本
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (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】 (技術分野) この発明は、半導体集積回路装置に関するもので、例え
ば、予備メモリアレイを内蔵した半導体記憶装置に利用
して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
半導体記憶装置においては、その製品歩留りを向上させ
るために、欠陥ビット救済方式が公知である。欠陥ビッ
ト救済方式を採用するために、例えば×1ビット構成(
1ピントの単位のデータを書込み又は読み出す)の半導
体記憶装置には、メモリアレイ内の不良アドレスを記憶
する適当な記憶手段及びそのアドレス比較回路、並びに
冗長回路(予備メモリアレイ)のような付加回路が設け
られる。
上記記憶手段として、例えばポリシリコンによって形成
されたヒユーズ手段を用いて、それを電気的に溶断させ
たり、あるいはレーザー光線で切断させることが提案さ
れている。このようなヒユーズ手段を用いると、溶断又
はレーザー光線の照射のために半導体集積回路の表面保
護膜に窓開けを行う必要がある。このため、上記窓部分
から水滴等の混入によるアルミニュウム等を腐食させる
原因となり、信頼性の点で問題がある。また、レーザー
光線を用いる場合には、不良アドレスの書き込みのため
に大型の装置が必要になってしまうという問題がある。
なお、冗長回路を設けた半導体記憶装置の例として、例
えばヨ経マグロウヒル社発行r日経エレクトロニクスJ
 1980年7月21日号、頁189〜頁201がある
〔発明の目的〕
この発明の目的は、その書き込みが容易な記憶回路を含
み、高信頼性の半導体集積回路装置を提供することにあ
る。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明myの記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を藺草に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、半導体集積回路装置に内蔵される記憶回路を
構成する記憶手段としてPチャンネルMOSFETによ
って構成されたFAMOSトランジスタを用いるもので
ある。
〔実施例〕
第1図は、本発明の実施例のPチャンネルMOSFET
によって構成されたFAMO5I−ランジスタを示す、
N型半導体基板(又はP型半導体基板内に形成されたN
型ウェル)1の表面に、高濃度P十拡散領域のソース2
.ドレイン3を有し、ソース・ドレイン間の基板上にゲ
ート絶縁M’J!4を介して電荷捕獲用のフローティン
グゲート5を有し、かくその上部に眉間絶縁膜6を介し
てコントロールゲート7を有している。このFAMOS
トランジスタは、特に制限されないが、CMO3回路を
形成するための2層ポリシリコンプロセスをそのまま利
用して形成される。すなわち、フローティングゲートは
、第1層目のポリシリコン層により形成され、コントロ
ールゲートは第2層目のポリシリコン層によって形成さ
れる。このFAMOSトランジスタの動作原理を第2図
に基づき説明する。
第2図は、Pチャンネル型FAMOSI−ランジスタの
書き込み動作時におけるホットキャリアの発生量(Ie
e)及びフローティングゲートへのホットエレクトロン
の注入1It(IoG)のドレイン電圧、ゲート電圧依
存性を示す、ここでは、基板1とソース2を0■とし、
ドレインとゲートに負バイアスを印加している。Pチャ
ンネル型FAMOSトランジスタにおいても、Nチャン
ネル型FAMOSトランジスタと同様にゲート電圧を印
加した状態(〜−1,5V)でドレイン電圧を大きくす
ること(〜−TV)により、ドレイン端部でのアバラン
シェによるホットキャリアが発生し、ホットホールはド
レインに流れ、ホットエレクトロンは、主として基板に
流れ基板電流として観測される。また、ホットエレクト
ロンの一部はフローティングゲートに注入されゲート電
流(Ioo)として観測される。Pチャンネル型FAM
OSトランジスタにおいは、ホットキャリアの発生量が
最大となるゲート電圧が、ゲート注入電流が最大となる
ゲート電圧とばり等しいため基板内で発生したホットエ
レクトロンが有効にフローティングゲートに注入され、
低電圧でも書き込み効率がすぐれた記憶素子を実現でき
る。
第3図には、この発明の一実施例のダイナミック型RA
Mのブロック図が示されている。同図のダイナミック型
RAMは、特に制限されないが、8ビツトの単位でアク
セスするダイナミック型RAMであり、公知の半導体集
積回路の製造技術によって、単結晶シリコンのような半
導体基板上において形成される。
この実施例では、特に制限されないが、メモリアレイは
、M−ARYl、M−ARY2のように左右2つに分け
て配置されている。各メモリアレイM−ARYI、M−
ARY2において、8本の相補データ線対が一組とされ
、同図においては縦方向に向かうよう形成されている。
すなわち、メモリアレイを8ブロツク(マット)に分け
て構成するのではなく、8ビツトのデータ線1.同一の
メモリアレイ内の互いに隣合う8本の相補データ線対に
対して、1つのアドレスが割り当てられ、同図では横方
向に順に配置される。このようにすることによって、メ
モリアレイ及びその周辺回路の簡素化を図ることができ
る。上記メモリアレイM−ARYI、M−ARY2にマ
トリックス配置されるメモリセルは、情報記憶用のキャ
パシタとアドレス選択用のMOSFETとからなる1M
O3型のダイナミック型メモリセルが用いられる。この
メモリセルのアドレス選択用のMOSFETのゲートは
、ワード線に結合され、そのドレイン(ソース)は、デ
ータ線に結合される。
ロウ系アドレス選択1Jij (ワード線)は、上記各
メモリアレイM−ARYI、M−ARY2に対して共通
に横方向に向かうよう形成され、同図では縦方向に順に
配置される。
上記相補データ線対は、カラムスイッチC−8Wl、C
−3W2を介して8本の共通相補データ線対CDI、C
D2に選択的にf続される。同図おいては、上記共通相
補データ線対は横方向に走っている。この共通相補デー
タ線対CDI、CD2は、メインアンプMAL、MA2
の入力端子にそれぞれ接続される。
センスアンプSAI、SA2は、上記メモリアレイの相
補データ線対の微少読み出し電圧を受け、そのタイミン
グ信号φpaにより動作状態とされ上記読み出し電圧に
従って相補データ線対をノ\イレベル/ロウレベルに増
幅するものである。
ロウアドレスバッファR−ADBは、外部端子カラのm
+1ビツトのアドレス信号RADを受ケ、内部相補アド
レス信号aO〜am、aQ−zamを形成して、ロウア
ドレスデコーダR−DCHに送出する。なお、以後の説
明及び図面においては、一対の内部相補アドレス信号、
例えばao、aOを内部相補アドレス信号10と表すこ
とにする。
したがって、上記内部相補アドレス信号aQ −、−3
m9丁Q z a mは、内部相補アドレス信号aO〜
1mと表す。
ロウアドレスデコーダR−DCRは、上記アドレス信号
aQ−wamに従って1本のワード線をワード線選択タ
イミング信号φXに同期して選択する。
カラムアドレスバッファC−ADBは、外部端子からの
n+1ビットのアドレス信号CA Dを受け、内部相補
アドレス信号aOxan、aO〜anを形成して、カラ
ムアドレスデコーダC−0CRに送出する。なお、上記
内部相補アドレス信号の表し方に従って、図面及び以下
の説明では、上記内部相補アドレス信号aO〜an、a
o〜anを内部相補アドレス選択用Q 〜a nと表す
カラムアドレスデコーダC−DCRは、上記アドレス信
号10〜土nに従って8本の相補データ線対をデータ線
選択タイミング信号φyに同期した選択信号を形成する
カラムスイッチC−3W1.CSW2は、上記選択信号
を受け、上記8対の相補データ線を対応する8対の共通
相補データ線に接続する。なお、同図では、例示的に示
された上記相補データ線対及び共通相補データ線対は、
1本の線により現している。
入出力回路I10は、読み出しのためのメインアンプ及
びデータ出力バッファと、書込みのためのデータ人カバ
ソファとにより1成され、読み出し時には、動作状態に
された一方のメインアンプMAI又はMA2を増幅して
外部端子DAに送出する。また、書込み動作時には、そ
の書込み出力を上記共通相補データ線対CDI、CD2
に供給する。同図では、この書込み用の信号経路を省略
して描かれている。
内部制御信号発生回路TGは、2つの外部制御信号C3
(チップセレクト信号) 、 WE (ライトイネーブ
ル信号)と、特に制限されないが、上記アドレス信号a
O〜am及びaO〜anを受けるアドレス信号変化検出
回路ATDで形成されたアドレス信号の変化検出信号φ
とを受けて、メモリ動作に必要な各種タイミング信号を
形成して送出される。上記のようなアドレス信号変化検
出回路ATDにより形成された検出信号φに基づいて内
部動作のための一連のタイミングを形成することにより
RAMを内部同期式により動作させる。これにより、上
記のようなダイナミック型メモリセルを用いたにもかか
わらず、外部からはスタティック型RAMと同じように
アクセスすることができるくいわゆる、擬似スタテイ・
ツク型RAMを構成するものである)、このような動作
のために、上記アドレスバッファR−ADB、C−AD
B及びアドレスデコーダR−DCR,C−DCRI。
C−DCR2等の周辺回路は、後述するような0MO3
(相補型MO3)スタティック型回路によって構成され
る。
上記メモリアレイM−ARYI、メモリアレイM−AR
Y2における欠陥を救済するため、これらのメモリアレ
イM−ARYI、M−ARY2に対して予備メモリアレ
イYR−ARYI、YR−ARY2がそれぞれ設けられ
る。これらの予備メモリアレイYR−ARYIとYR−
ARY2への切り換えを行うため、不良アドレス信号と
不良ビットアドレスとを記憶するアドレス記憶手段と、
この不良アドレス信号とアドレスバッフyC−ADBか
ら供給されたアドレス信号aOmanとを比較して記憶
された不良アドレスが入力されたことを検出するカラム
アドレス比較回路とからなるアドレスコンベアACが設
けられる。このアドレスコンベアACは、不良アドレス
に対する選択を検出して、上記冗長用メモリアレイYR
−ARY1 (又はYR−ARY2)のデータ線を上記
不良ビットのアレイに代えて共通相補データ線に接続さ
せるという選択動作に切り換える。
なお、ワード線に対しても同様な冗長用メモリアレイが
設けられるものであるが、はり類似の構成とされるから
同図においては省略して描かれている。
第4図には、上記アドレスコンベアACの要部一実施例
の回路図が示されている。同図の各回路素子は、公知の
0MO3(相補型MO3)集積回路の製造技術によって
、1個の単結晶シリコンのような半導体基板上において
形成される。
特に制限されないが、集積回路は、単結晶P型シリコン
からなる半導体基板に形成される。Nチャンネル間O3
FETは、かかる半導体基板表面に形成されたソース領
域、ドレイン領域及びソース領域とドレイン領域との間
の半導体基板表面に薄い厚さのゲート絶縁膜を介して形
成されたポリシリコンからなるようなゲート電極から構
成される。PチャンネルMOS F ETは、上記半導
体基板表面に形成されたN型ウェル領域に形成される。
これによって、半導体基板は、その上に形成された複数
のNチャンネル間O8FETの共通の基板ゲートを構成
する。N型ウェル領域は、その上に形成されたPチャン
ネルMOSFETの基体ケートを構成する。
上記1組のアドレスコンベアは、アドレス信号のビット
数(n+1)に応じた数だけの不良アドレスの記憶回路
及びアドレス比較回路と、1つのイネーブル回路とによ
り構成される。
不良アドレスの記憶回路は、第1図に示したようなPチ
ャンネル型のFAMOS トランジスタQ1が用いられ
る。このFAMOSトランジスタQ1のソースは、電源
電圧Vccに接続され、そのドレインと回路の接地電位
点間には抵抗R3が設けられる。このFAMO3I−ラ
ンジスタQ1のコントロールゲートは、プルアンプ抵抗
R1を介して電源電圧Vccに接続され、書込み電圧制
御抵抗R2を介して書き込み電極POに接続される。ま
た、上記FAMOSトランジスタQ1への書き込み電流
を形成するため、上記抵抗R3には、並列形態にNチャ
ンネルMOSFETQ2が設けられる。
このMOSFETQ2のゲートには、不良アドレスの書
き込み時にハイレベルにされるプログラム制御信号PG
が供給される0例えば、端子POにロウレベルの書き込
み信号を供給すると、このF  ・AMO3I−ランジ
スタQ1に論理11″の書き込みが行われる。すなわち
、電源電圧Vccを7V程度に上げた状態で上記端子P
Oをロウレベルにすると、FAMOS l−ランジスタ
Q1は、ゲートが抵抗R1,R2によりVcc−1,5
V程度バイアスされるためオン状態にされ、このFAM
OSトランジスタQ1と上記オン状態にされたMOSF
ETQ2を通して書き込み電流が流れる。この電流によ
り、上記FAMOSトランジスタQ1のフローティング
ゲートには、電子のアバランシェ注入が行われる。これ
によって、PチャンネルMOSFETを用いたFAMO
S トランジスタにあっては、Nチャンネル間O3FE
Tを用いたFAMOSトランジスタに比べ、7V程度の
比較的低い電源電圧Vccのもとでもその書き込みを行
うことができる。なお、上記論理“1”書き込みを行わ
ない場合、上記端子POはハイレベルにされる。これに
よって、FAMOSトランジスタQ1はオフ状態にされ
るので、上記のような書き込みが行われない。
上記記憶情報の読み出しにおいて、端子POはプルアン
プ抵抗R1によりて、ハイレベルにされる。したがって
、上記のような書き込みが行われないFAMO5トラン
ジスタQ1はオフ状態になり、上記書き込みが行われた
FAMOSトランジスタQ1はオン状態にされる。また
、上記プログラム制御信号PCはロウレベルにされるの
で、上記MOSFETQ2はオフ状態にされる。したが
って、上記FAMOSトランジスタQ1への書き込みの
有無に従って、FAMOSトランジスタQ1の出力は、
ハイレベル/ロウレベルにされる。
この出力は、PチャンネルMOSFETQ3とNチャン
ネルMOSFETQ4とからなるCMOSインバータ回
路の入力に供給され、このCMOSインバータ回路の出
力から、反転不良アドレス信号70′が形成される。ま
た、同様なCMOSインバータ回路夏VIにより、非反
転不良アドレス信号aO°が形成される。
アドレス比較回路は、直列形態とされたPチャンネルM
OSFETQ5.Q6とNチャンネルMOSFETQ7
.Q8及び直列形態とされたPチャンネルMO5FET
Q9.QIOとNチャンネルMOSFETQI 1.Q
l 2とCMOSインバータIV2とにより構成される
上記MOSFETQ6.Q7のゲートには、メモリアク
セスのためアドレスバッファを通して入力されたアドレ
ス信号70が供給され、これと対応するMOSFETQ
I O,Ql 1のゲートには、インバータIV2によ
り反転されたアドレス信号aOが供給される。また、上
記記憶回路により記憶された不良信号aO°0丁O°が
上記MOSFETQ5.Q12及びQB、Q9のように
PチャンネルMOSFETとNチャンネルMOSFET
に対して交差的に供給される。
今、不良アドレスとして、ハイレベル(論理11”)の
アドレスをFAMOSトランジスタQlに記憶させる場
合、上述のような書き込みによってこのFAMOSトラ
ンジスタQ1はオン状態にされる。これによって、上記
アドレス比較回路に供給される非反転の不良アドレス信
号aQ’ は、ハイレベルに、反転の不良アドレス信号
丁0゛はロウレベルになっている。したがうて、アドレ
ス比較回路は、そのNチャンネルMO5FETQI2と
PチャンネルMOSFETQ9とがオン状態にされる。
そして、メモリアクセスにより入力されたアドレス信%
aQがロウレベルならPチャンネルMOSFETQ6は
オン状態にされ、インバータIv2で反転されたアドレ
ス信号aOのハイレベルによりNチャンネルMOSFE
TQI 1はオン状態にされる。このように、両アドレ
ス信号aQ’ とaQが一致したときには、上記オン状
態にされたNチャンネルMOSFETQI 1.Ql 
2によりアドレス比較出力acQをロウレベル(論理0
)にする。
一方、メモリアクセスにより入力されたアドレス信号a
QがハイレベルならNチャンネルMO5FETQ7はオ
ン状態に、インバータIV2で反転されたaOのロウレ
ベルによりPチャンネルMOSFETQIOはオン状態
にされる。このように、両アドレス信号aO° とaO
とが不一致のときには、上記オン状態にされたPチャン
ネルMOSFETQ9.QIOによりアドレス比較出力
acOをハイレベル(論理l)にする。
アドレス信号の全ビットについてのアドレス比較出力a
cOxacnは、ノア(NOR)ゲート回路NORの入
力に供給される。このゲート回路NOHの出力の論理“
1”によって上記メモリアレイM−ARYI  (M−
ARY2)における選択動作の禁止と、予備メモリアレ
イYR−ARYI(YR−ARY2)の選択動作が行わ
れる。すなわち、アドレス信号の全ピントについてのア
ドレス比較出力aCO〜acnが論理“0”の時、上記
のようなアドレスの切り換えが行われる。
なお、図示しないイネーブル回路は、その書き込みを行
わないことによって、メモリアレイM−ARYI、M−
ARY2に欠陥が無い時、上記のようなアドレスの切り
換えが行われないようにする。すなわち、その論理“1
”出力によってゲート回路NORを閉じさせてしまうも
のである。
〔効 果〕
(1) Pチャンネル型のFAMOSトランジスタを用
いることによって、比較的低い電源電圧により、その書
き込みを行うことができる。これにより、Nチャンネル
型のFAMOSトランジスタを用いたEFROM装置の
ように特別な高電圧及び書き込み回路が不要になるので
、極めて簡単な構成により、不良アドレスの記憶回路を
構成することができるという効果が得られる。
(2)不良アドレス信号は、書き換えを行う必要がない
から、半導体集積回路の表面保護膜に窓開けを行う必要
がない、これによって、記憶回路を内蔵した半導体集積
回路装置の高信頼性化を図ることができるという効果が
得られる。
(3)上記低電圧のもとでも書き込みが可能であるから
、特別な書き込み装置が不要になるという効果が得られ
る。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではな(、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない0例えば、RAMにおい
ては、その書き込み又は読み出しを4ピント又は1ビツ
トの単位で行うもの等積々の実施形態を採ることができ
る。
上記FAMOSトランジスタは、より信頼性を高めるた
め、複数のFAMOSトランジスタを用いて、1つにお
いて特性劣化があっても記憶情報が失われないようにす
るものであってもよい。
また、ダイナミック型RAMの各回路ブロックの具体的
回路構成は、覆々の実施形態を採ることができるもので
ある0例えば、外部端子から供給するアドレス信号は、
共通の外部端子からロウアドレス信号とカラムアドレス
信号とを時分割方式により供給するものであってもよい
〔利用分野〕
以上本発明者によってなされた発明をその背景となった
利用分野であるダイナミック型RAM (擬似スタティ
ック型RAM)に適用した場合についてm四したが、そ
れに限定されるものではなく、例えば上記のような欠陥
救済方式を採用したスタティック型RAMあるいはプロ
グラマブルROM(リード・オンリー・メモリ)の他、
その製品コード等の各種情報を記憶させる記憶回路を含
む半導体集積回路装置に広(利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の実施例を示すPチャンネルMOS
FETによるFAMOS トランジスタの断面図、 第2図は、PチャンネルMOSFETによるFAMOS
トランジスタの書き込み動作時のホットキャリアの発生
量とゲート注入量を示す特性図、第3図は、この発明の
一実施例を示す内部構成ブロック図、 第4図は、そのアドレスコンベアの要部一実施例を示す
回路図である。 l・・N型半導体基板、2・・ソース、3・・ドレイン
、4・・ゲート絶縁膜、5・・フローティングゲート、
6・・層間絶縁膜、7・・コントロールゲート M−ARYl、M−ARY2・・メモリアレイ、SAI
、SA2・・センスアンプ、R−ADH・・ロウアドレ
スバッファ、C−5WI、C−3W2・・カラムスイッ
チ、C−ADB・・カラムアドレスバッファ、R−DC
R・・ロウアドレスデコーダ、C−DCRl、C−DC
R2・・カラムアドレスデコーダ、MAL、MA2・・
メインアンプ、TO・・内部制御信号発生回路、ATD
・・アドレス信号変化検出回路、Ilo・・入出力回路
、AC・・アドレスコンベア 第1図 第 3 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、PチャンネルMOSFETにより構成されたFAM
    OSトランジスタを記憶素子とする記憶回路を内蔵する
    ことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、上記FAMOSトランジスタは、不良アドレスを記
    憶する記憶回路を構成し、この不良アドレスに対するア
    クセスを検出して予備メモリアレイに切り換える冗長回
    路を含む半導体記憶装置に設けられるものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路
    装置。
JP60030332A 1985-02-20 1985-02-20 半導体集積回路装置 Pending JPS61190800A (ja)

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JP60030332A JPS61190800A (ja) 1985-02-20 1985-02-20 半導体集積回路装置

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JP (1) JPS61190800A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0581895A (ja) * 1991-03-29 1993-04-02 Internatl Business Mach Corp <Ibm> メモリ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0581895A (ja) * 1991-03-29 1993-04-02 Internatl Business Mach Corp <Ibm> メモリ装置

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