JPS61224197A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS61224197A
JPS61224197A JP60065556A JP6555685A JPS61224197A JP S61224197 A JPS61224197 A JP S61224197A JP 60065556 A JP60065556 A JP 60065556A JP 6555685 A JP6555685 A JP 6555685A JP S61224197 A JPS61224197 A JP S61224197A
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fet
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Seiji Hashimoto
征史 橋本
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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】 〈産業トの利用分野〉 この発明は、半導体基板に集積された半導体固定記憶装
置、詳しくは、同一の半導体基板上に降圧回路を形成し
、記憶セルの接続された行線には降圧回路から、T#、
流を供給し、その他の回路には基準電圧源から直接的に
fi濠衛供給し、これにより、その電流負荷を減少させ
て降圧回路を小形化し、もって、記憶セルのための面積
を増加させた半導体固定記憶装置に関する。
〈従来の技術〉 情報処理分野での、記憶装置に対する基本的要望は高速
で、かつ学位ビット当りが廉価な記憶装欝の実現であり
、かかる要望に添うべく半導体記憶装置の記憶セル密度
が絶えず増大し続けている、所定のチー7プ面積Hに高
密度の記憶セルを集積するためには、デザインルールの
緊縮を図り、n位記憶セルに要する面積を減少させるこ
とが有効である。しかしながら、デザインルールの緊縮
は、回路の電流密度のL昇をもたらすことから、半導体
記憶S置を構成する各回路へ供給される電圧の降下が図
られない限り、各回路中の素子を接続する配線の発熱め
エレクトロマイグレーシ璽ンによる断線の恐れがある。
したがって、高集積度の半導体記憶装置の使用には、シ
ステムの基準電圧を降圧させる降圧回路が必要であり、
かかる降圧回路を同一の半導体基板ヒに集積した半導体
記憶装置がIll造されるようになってきた。
かかる降圧回路を有する典嬰的な半導体記憶装置の構成
を第2図に基づいて説明すれば以下の通りである。
符号lは単一の半導体基板を模式的に示しており、この
半導体基板lには、複数の行線2.3.4と複数の列&
i5.6.7.との交点毎に記憶セル8.9.10・・
・が配設されている。各記憶セル8〜10には2値情報
のいずれかが製造時に固定的に記憶されており、具体的
には、2値情報「0」を記憶しているセル8、lOはゲ
ート、ソース、ドレインがそれぞれ列線51行線2.4
および接地電位に接続されたNチャンネル、エンハンス
メント形電界効果トランジスタ(以下、N形FET )
口。
12で構成されている。これに対し、2値情報「l」を
記憶しているセル9は、電界効果形トランジスタが形成
されない構造となるように、その半導体製造工程が用意
されている。
各行線2〜4は一端においてプリチャージ用小型FE7
13.14.15のソース・ドレイン間電流通路を介し
て降圧回路IBに接続されており、N形FET!3〜1
5のゲートはタイミング発生回路17の出力端子に接続
されている。各行線2〜4の他端はトランスフチゲート
用N形FE718.19.20のソース・ドレイン間電
流通路を介して共通バス21に接続されており、 NJ
f!!+FE718〜20の各ゲートは行デコーダ22
の出力端子に接続されている。
一方、各列線5〜7は行デコーダ22の出力端子に接続
されており、列デコーダ23および行デコーダ22の各
入力端子はアドレス端子24に接続されている。
前述の共通バス21はセンス回路25の入力端子に接続
されており、該センス回路25は共通バス21を介して
印加される行線2〜4の電圧を参照電圧と比較する。セ
ンス回路25の出力端子は出力バッファ26の入力端子
に接続されており、該出力バッファ26の出力端子はデ
ータ出力端子27に接続されている。
前述の降圧回路16は直列に接続された1対のN形FE
T 28.23で構成されており、各FET28.29
のドレインはゲートに接続されている。 FET 28
のドレインは基準電圧(5v)用端子30に接続されて
おり、 FET 29のソースは前述のFET 13〜
15の他に、タイミング発生向v817、行デコーダ2
21列デコーダ23、センス回路25、出力バッフ72
6等にそれぞれ電流を供給している。これらFET 2
8.29に関しては、その閾値が約tVになるように、
ゲート酸化膜厚等が定められており、また、そのチャン
ネル比が各行線2〜4のプリチャージに加え、各回路1
7、22.23.25.26にも駆動電流を供給可能な
ように充分大きな値に選定されている。したがって、か
かる従来@置では、降圧回路1Bが多大の面積を占める
ので、記憶セル8.9・・・以外の周辺の回路18、1
7.22・・・が半導体基板IEに占める面積が全体面
積の172をはるかにh回っている。
次に、ヒ記構成に係わる半導体記憶装置の作用を第3図
のタイミングチャートを参照しつつ説明すれば以下の通
りである。2値情報rGjを記憶している記憶セル8に
アクセスする場合について説明すれば、タイミング発生
回路17はアドレス信号のエツジを検出し、まず、 F
ET 13〜15のゲートに高レベルのΦPを印加する
(時刻t1)、ゲートに高レベル信号を受けたFET 
13〜15はオン状態となり、降圧回路16からの電位
が行線2〜4に供給されて、これら行線を略3vにプリ
チャージする。
続いて、FET 13〜15の各ゲートに印加されてい
た高レベル信号が低レベルに移行するので(時刻t2)
、各FE713〜15はオフ状態に移行し、各行線2〜
4はフローティングの状態になる。この後、タイミング
発生回路からの制御信号に応答してアドレス@号が行デ
コーダ22と列デコーダ23とにより解読されて、記憶
セル8を選択すべく、列線5が高レベルに移行するので
、これ応答してFET 11がオン状態に移行すると共
に、 FET 18のゲートにアクティブ信号φAが印
加されるので、 FET 1Bがオン状態に移行する(
時刻t3) 、 FET 11がオン状態になると行!
112の漂遊容陽はFET 11のソース・ドレイン間
電液通路を介して接地されるので、行線2の電圧は徐々
に降下し、これに伴いFET 18のソース・ドレイン
電流通路を介して行線2に接続されている共通バス21
の電圧も降下する。このような共通バス21の電圧降下
はセンス回路25にて検知され、記憶セル8に記憶され
ていた2値情報が「O」であると判断される。このよう
な判断結果は出力バー、ファ26にて再び5vの出力信
号に変換されて出力端子27から出力される。
〈従来技術の問題点〉 ヒ記従来の典型的な半導体固定記憶装置は各行線2〜4
のプリチャージや、全回路17.22.23.25゜2
6の駆動のために、降圧回路1Bにて降圧された低電圧
源が使用されることから、デザインルールを緊縮させて
も1発熱やエレクトロブイグレージョンによる断線を被
ることがないものの、半導体固定記憶装置の駆動に必要
な全電力を降圧回路1Gを通して供給しなければならな
いので、 FET 28.29のチャンネル幅を著しく
拡大して多量の電流を通さなければならず、このような
チャンネル幅過大のFET 28.29を所定面積の半
導体基板上に形成すると、記憶セルの形成に割ける面積
が減少し、デザインルールの緊縮にもかかわらず、記憶
セル密度の充分な向りが図れないという問題点があった
、く閤−を解決するための手段〉 本発明は、大型の降圧回路用FETの組み込みに起因す
る記憶セルのための面積の不足という問題点に着目して
なされたものであり、各行線に接続されたトランスファ
ゲートに対しては、基準電圧を所定電圧にまで降圧させ
る降圧回路を介して低電圧を供給するが、アドレス手段
と検知手段と出力手段とに対しては、基準電圧を直接的
に供給するようにし、これにより、降圧回路を構成する
FETの小壓化を図り、もって記憶セルの占める面積を
拡張し、デザインルールの緊縮による記憶セル密度の向
ヒが充分に図れるようにしたことを要旨としている。
く作 用〉 本発明に係わる半導体固定記憶装置では、外部からアク
セス要求があると、基準電圧を所定電圧まで降圧する降
圧手段からトランスファゲートを介して行線に所定の低
電圧を供給すると共に、基*を圧により駆動されるアド
レス手段がアドレス信号に基づいて複数セル中の1つの
記憶セルを選択し、その選択された記憶セルに記憶され
ていた2値情鰭に従って行線の電圧を定める。続いて。
基準電圧により駆動される検知手段が、そのときの行線
の電圧に基づいて、その記憶セルに記憶されている2値
情報を判別し、該判別結果を表わす出力信号を基準電圧
により駆動される出力回路から外部に出力するものであ
る。
〈実施例〉 第1図は本発明の一実施例の構成を示す回路図であり、
まず、同図に基づいてその構成を説明する。なお、第1
図中従来の半導体固定記憶装置と同一構成部分は同一符
号のみ付してその説明を省略する。基準電圧(5v)用
端子30はタイミング発生回路17、行デコーダ22、
列デコーダ23、センス回路25、出力バッフ726と
共に降圧回路41に並列接続されており、該降圧回路4
1は、互いに直列に接続された2個のN yBFET 
42.43で構成されている、各FET42.43の各
ゲートはそれぞれ、当該FETのドレインに接続されて
おり、 FET 42のドレインは基Ms電圧用端子3
0に、そのソースはFET 43のドレインにそれぞれ
接続されている。 FET 42.43の各チャンネル
幅は従来の半導体固定記憶装置の降圧回路1BのFET
 28.29のそれに比べ著しく減縮されており、それ
故に、 FET 42.43が半導体基板1に占める面
積も大幅に削減されている。 FET 42,43の闇
値は略々IVに選定されているので、FET 43のソ
ース電圧は略3vに維持される。
FET43のソースはFET44.45.49のドレイ
ンに接続されており、 FET 44〜46のソースは
行線2〜4に、 FET 44〜46のゲートはFET
 18〜20のゲートにそれぞれ接続されている0行I
I 47,49.49の幅は狭小化されており、また、
記憶セル8,10.・・・を構成するFET 50.5
1のデザインルールも他の回路17.22.23.25
.28等に比べ緊縮されている。その結果。
記憶セル8.9.10.・・・が半導体基板l七に占め
る面積は、全体面積の1/2以Hに汲んでおり、したが
って、記憶セル8.9.10.・・・の敬は従来の半導
体固定記憶装置に比べ増加している。また、この場合、
 FET 50.51.・・・のチャン木ルコンダクタ
ンスはFET 44〜46のそれに比べ小さく選定され
ている。
行!!47〜49はN形FET 52〜54のドレイン
に接続されており、it FETのソースは接地されて
いる。
FET 52〜54のゲートはタイミング発生回路17
のディスチャージ指令信号ΦD…端子に接続されており
、タイミング発生回路17の他の出力端子は各デコーダ
22.23等に接続されているが第1図中ではその図示
が省略されている。
次に、上記構成の作用を第4図(A)、(B)に示され
たタイミングチャートをも参照しつつ説明すれば以下の
通りである。
まず、記憶セル8にアクセスする場合には、第4図(A
)に示されるように、タイミング発生回路17がアドレ
ス信号のエツジを検出して、まず、ディスチャージ指令
信号ΦDを高レベルに移行させ(#刻kl) 、 FE
T 52〜54をオン状態する。その結果、行線47〜
49はFE丁52〜54のソース・ドレイン間電源通路
を介して接地される0次に、ディスチャージ指令信号6
Dを低レベルに移行させた後(時刻t2)行デコーダ2
2と列レコーダ23とは、アドレス信号に応答して、ア
クティブ信号φAを高レベルに移行させてこれをFET
 50のゲートに対して選択的に供給すると共に、 F
ET 18.44のゲートに対してもそれぞれ高レベル
のアクティブ信号ΦAを選択的に供給する。(時刻t3
)、高レベルのアクティブ信号ΦAを受けてFET 4
4はオン状態になるので1行線47には、 FET 4
4のソース争ドレイン間電流通路を介して降圧回路41
からの電流が供給されるが、一方、その間、FET 5
0もオン状態に移行しているので1行線47の電圧は降
圧回路41の出力電圧(3v)をFET 44のチャン
ネル抵抗値とFET50のそれとで、按分した値に向っ
て徐々に上昇する(時刻t4)、そして、その間、FE
T 18もオン状態に移行しているので1行線47の電
圧はFET 18を介して共通バス21にトランスファ
され、該バスの電圧がセンス回路25に供給される。セ
ンス回路25は共通バス21にトランスファされた行線
47の定常状態での電圧と参照電圧との大小関係を判別
し、これにより、記憶セル8に記憶されている2値情報
を判別し、その判別結髪を表わす出力信号を出力バッフ
ァ26を介して出力端子27に出力する。上記動作例で
は1行IQ47の電圧が、 FET 50,44により
按分されて、参照電圧よりも低い按分電圧に保たれてい
るので、記憶セル8の2値情報は「0」と判別される。
一方、記憶セル9にアクセスした場合には、行線49に
は接地に向う電路の形成がないので、第4図CB)に示
されているように1行線49の電圧が降圧回路41の出
力電圧(3v)に向って上昇し。
(時刻t4)これに応答してセンス回路25では、記憶
セル9の2値情報が「1」と判別され、その結果、出力
バッファ26で再び基準電圧(5v)に昇圧された出力
信号が出力される。その他の作用に関しては、前記記憶
セル8にアクセスする場合と同様である。
く効 果〉 以H説明してきたように、大発明によれば1行線には、
降圧手最により所定電圧まで降圧した低電圧を供給し、
アドレス手段、検知手段には、基準電圧を直接的に供給
するように構成したことにより、降圧回路の電流負荷を
大幅に削減することができるので、降圧回路を含む、記
憶セル以外の回路の半導体基板−Hに占める面積を著し
く減少させ、これにより、発熱等による断線を回避しつ
つ、残余の半導体基板上に高密度に記憶セルを形成する
ことがせきるという優れた効果が得られる。
加えて1本発明の一実施例では、アドレス信号で指定さ
れた記憶セルが接続されている行線に対してのみ降圧回
路からの電流を供給するように構成したことにより、降
圧回路の電流負荷をより一層削減することができるので
、記憶セルの形成可能な半導体基板上の面積をさらに増
加でき、記憶セルの密度を一層向上させることができる
という実益が有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す電気回路図。 第2図は従来の典型例を示す電気回路図、第3図は第2
図で示した回路のタイミングチャート、第4図(A) 
(B)は第1図で示した回路のタイミングチャートであ
る。 ■・・・・・・・・・・・・半導体基板  5〜7・・
・・・・列線8〜】0・・・・・・記憶セル 18〜20.22.23・・・・・・アドレス手段(ト
ランス2アゲート、行デコーダ。 列デコーダ) 25・・・・・・・・・・・・検知手段(センス回路)
26・・・・・・・・・・・・出力手段(出力バッファ
)41・・・・・・・・・・・・降圧手段(降圧回路)
44〜46・旧・・トランスファゲート(NJ!!! 
F E T)47〜49・・・・・・行線 特許出願人 8木テキサス・インスッルメンツ株式会社 第3図 ■ ↑ 第4図 (A) (B)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  複数の行線47〜49と複数の列線5〜7との各交点
    に設けられ2値情報のいずれか一方を固定的に記憶する
    複数の記憶セル8〜10と、行線を電圧源に接続するト
    ランスファゲート44〜46と、外部から印加されるア
    ドレス信号に基づいて複数の記憶セルから1つの記憶セ
    ルを選択し該選択された記憶セルに記憶されている2値
    情報に従って行線の電圧を定めるアドレス手段18〜2
    0、22、23と、行線の電圧に基づいて選択された記
    憶セルに記憶されていた2値情報を判別する検知手段2
    5Cと、該検知手段の判別結果に基づいて選択された記
    憶セルに記憶されていた2値情報を表わす出力信号を出
    力する出力手段26とを半導体基板1上に集積した半導
    体固定記憶装置において、前記半導体基板に外部から供
    給される基準電圧を所定電圧まで降下させる降圧手段4
    1を設け、該降圧手段を行線に接線されたトランスファ
    ゲートに接続する共に、アドレス手段と検知手段と出力
    手段とには基準電圧源を直接的に接続するようにしたこ
    とを特徴とする半導体固定記憶装置。
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