JPS6129488A - ダイナミツク型ram - Google Patents

ダイナミツク型ram

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JPS6129488A
JPS6129488A JP14956084A JP14956084A JPS6129488A JP S6129488 A JPS6129488 A JP S6129488A JP 14956084 A JP14956084 A JP 14956084A JP 14956084 A JP14956084 A JP 14956084A JP S6129488 A JPS6129488 A JP S6129488A
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松浦 展巳
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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】 〔技術分野〕 この発明は、ダイナミック型RAM (ランダム・アク
セス・メモリ)に関するもので、例えば、ワード線を昇
圧してメモリセルに対してフルライト/フルリードを行
うものに利用して有効な技術に関するものである。
(背景技術〕 ダイナミック型RAMにおけるメモリセルMCは、情報
を電荷の形態で記憶する記憶用キャパシタCsとアドレ
ス選択用のMO3FETQmとによって構成される。、
論理“IZIIQllの情報はキャパシタC5に電荷が
有るか無いかの形で記憶される。情報の読み出しは、M
 OS F E T Q mをオン状態にしてキャパシ
タCsを共通のデータ線につなぎ、データ線の電位がキ
ャパシタCsに蓄積された電荷量に応じてどのような変
化が起きるかをセンスすることによって行われる(例え
ば特願昭56−209397号参照)。
上記のメモリセルにあっては、アドレス選択用MO3F
ETQmのしきい値電圧によって、記憶用キャパシタC
sとデータ線との電荷分散による書込み/読み出し時に
レベルの損失が生じる。そこで、上記アドレス選択用M
O3FETQmのゲートが接続されるワード線を電源電
圧以上(電源電圧に対してアドレス選択用MO3FET
Qmのしきい値電圧分)の高レベルに昇圧することが考
えられている。このような昇圧レベルを選択されたワー
ド線に伝えるため、アドレスデコーダによって選択され
た伝送ゲートMO3FETを予めオン状態にしておいて
、そのチャンネルとゲート間のMO3容量によるセルフ
ブートストラップ動作を利用することが考えられる。こ
のようなセルフブートストラップ動作は、先に上記伝送
ゲートMO3FETがオン状態になっていることが必要
である。したがって、上記伝送ゲートMO3FETを通
して伝達されるワード線選択タイミング信号は、素子の
プロセスバラツキ及び電源変動等の最悪条件を考慮して
、アドレスデコーダの選択動作に対して一定の時間マー
ジンもって発生させるものである。このため、上記時間
マージンを設ける分だけ、動作が遅くなってしまうとい
う問題が生じる。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、高速動作化と動作マージンの向上と
を実現したダイナミック型RAM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、
この明細書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
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、アドレスデコーダと類似の回路により構成さ
れたワード線選択起動回路を用いることによって、間接
的にアドレスデコーダの選択動作をモニターしてワード
線の選択タイミング信号を発生させるようにするもので
ある。
〔実施例〕
第1図には、この発明に係るダイナミック型RAMの一
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。
以下の説明において、特に説明しない場合、MOSFE
T (絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)はNチャン
ネルMOS F ETである。なお、同図において、ソ
ース・ドレイン間に直線が付加されたMOSFETはP
チャンネル型である。
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MOS
 F ET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MO3FET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MOSFET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MO3FETの基体ゲートを構成する。Pチャンネ
ルMO3FETの基板ゲートすなわちN型ウェル領域は
、第1図の電源端子Vccに結合される。
第1図において、基板バックバイアス電圧発生回路vb
b−cは、集積回路の外部端子を構成する電源端子Vc
cと基準電位端子もしくはアース端子との間に加えられ
る+5vのような正電源電圧に応答して、半導体基板に
供給すべき負のバンクバイアス電圧vbbを発生する。
これによって、NチャンネルMOSFETの基板ゲート
にバンクバイアス電圧が加えられることになり、そのソ
ース。
ドレインと基板間の寄生容量値が減少させられるため、
その高速動作化が図られる。
メモリアレイM−ARYは、その一対の行が代表として
示されており、一対の平行に配置された相補データ線り
、Dに、アドレス選択用MO3FETQmと情報記憶用
キャパシタC3とで構成された複数のメモリセルのそれ
ぞれの入出力ノードが同図に示すように所定の規則性を
もって配分されて結合されている。
プリチャージ回路PCIは、代表として示されたMOS
FETQ5のように、相補データ線り。
0間に設けられたスイッチMOS F ETにより構成
される。
センスアンプSAは、代表として示されたPチャンネル
MO3FETQ7.Q9と、NチャンネルMO3FET
Q6.Q8とからなるCMOSラッチ回路で構成され、
その一対の入出力ノードが上記相補データ線り、Dに結
合されている。また、上記ラッチ回路には、特に制限さ
れないが、並列形態(DPチャ:JネルMOS F E
TQ 12.  Q 13を通して電源電圧Vccが供
給され、並列形態のNチャンネルMO3FETQI O
,Ql 1を通して回路の接地電圧Vssが供給される
。これらのパワースイッチMO3FETQI O,Ql
 1及びMO3FETQ12.Q13は、特に制限され
ないが、他の同様な行に設けられたセンスアンプSAに
対して共通に用いられる。
上記MO3FE’rQ10.Ql 2のゲートには、動
作量イクルではセンスアンプSAを活性化させる相補タ
イミングパルスφpal 、  φpalが印加され、
MO3FETQI 1.Ql 3のゲートには、上記タ
イミングパルスφpal 、  φpalより遅れた、
相補タイミングパルスφpa2 +  φpa2が印加
される。この理由は、メモリセルからの微小読み出し電
圧でセンスアンプSAを動作させたとき、データ線のレ
ベル落ち込みを比較的小さなコンダクタンス特性のMO
5FETQIO,Q12により電流制限を行うことによ
り防止する。そして、上記センスアンプSAでの増幅動
作によって相補データ線電位の差を大きくした後、比較
的大きなコンダクタンス特性のMO3FETQI 1.
Ql 3をオン状態にして、その増幅動作を速(する。
このように2段階に分けて、センスアンプSAの増幅動
作を行わせることによって、相補データ線のハイレベル
側の落ち込みを防止しつつ、高速読み出しを行うことが
できる。
ロウデコーダR−DCRは、2分割されたロウデコーダ
R−DCRI、R−DCR2によって構成される。同図
には、第2のロウデコーダR−DCR2の1回路分(ワ
ード線4本分)が代表として示されており、例えば、ア
ドレス信号a2〜a6を受けるNチャンネルMO3FE
TQ32〜Q36と、プリチャージ信号φを受けるPチ
ャンネルMO3FETQ37とで構成されたCMOS回
路によるダイナミック型のNAND (ナンド)回路で
上記4本分のワード線選択信号が形成される。
このNAND回路の出力は、CMOSインバータIVI
で反転され、カットMO3FETQ28〜Q31を通し
て、スイッチ回路としての伝送ゲートMO3FETQ2
4〜Q27のゲートに伝えられる。
また、第1のロウデコーダR−DCR1は、2ビツトの
相補アドレス信号ao、ao及びaLal(図示せず)
で形成されたデコート信号によって選択される上記同様
な伝送ゲートMO3FETとカットMO3FETとから
なるスイッチ回路を通してワード線選択タイミング信号
φXから4通りのワード線選択タイミング信号φx00
ないしφxllを形成する。これらのワード線選択タイ
ミング信号φ×00〜φxllは、上記伝送ゲート上記
MO3FETQ24〜Q27を介して各ワード線に伝え
られる。ロウデコーダR−DCR1とR−DCR2のよ
うにロウデコーダを2分割することによって、ロウデコ
ーダR−DCR2のピッチ(間隔)とワード線のピッチ
とを合わせることができるので無駄な空間が生じない。
ロウアドレスバッファX−ADBは、外部端子A O−
A 8から供給されたアドレス信号を受けて、外部端子
から供給されたアドレス信号と同相の内部アドレス信号
ao−a8と逆相のアドレス信号aO−78(以下、こ
れらを合わせてao〜a8のように表す。)を加工形成
して、後述するマルチプレクサMPXを介して上記ロウ
デコーダR−DCRに供給する。
各ワード線と接地電位との間には、MO3FETQ20
〜Q23が設けられ、そのゲートに上記NAND回路の
出力が印加されることによって、非選択時のワード線を
接地電位に固定させるものである。また、上記ワード線
には、その遠端側(デコーダ側と反対側の端)にリセ′
ット用のMO3FETQIないしQ4が設けられており
、リセットパルスφp+<を受けてこれらのMO3FE
TQI〜Q4がオン状態となることによって、選択され
たワード線がその両端から接地レベルにリセ・ノドされ
る。
カラムスイッチC−5Wは、代表として示されているM
O3FETQ42.Q43のように、相補データ線り、
Dと共通相補データ線CD、  CDを選択的に結合さ
せる。これらのMOS F BTQ42、Q43のゲー
トには、カラムデコーダC−DCRからの選択信号が供
給される。
カラムアドレスバッファY−ADBは、外部端子A9〜
A14から供給されたアドレス信号を受けて、外部端子
から供給されたアドレス信号と同相の内部アドレス信号
a9〜a14と逆相のアドレス信号T9〜114(以下
、これらを合わせて10〜土日のように表す。)を加工
形成して、上記カラムデコーダC−DCRに供給する。
上記共通相補データ線CD、CD間には、上記同様なプ
リチャージ回路を構成する”プリチャージMO3FET
Q44が設けられている。この共通相補データ線CD、
CDには、上記センスアンプSAと同様な回路構成のメ
インアンプMAの一対の入出力ノードが結合されている
読み出し動作ならば、データ出力バッファD。
Bはそのタイミング信号φr−によって動作状態にされ
、上記メインアンプMAの出力信号を増幅して外部端子
I10から送出する。なお、書込み動作なら、上記タイ
ミング信号φr−によってデータ出力バッファDOBの
出力はハイインピーダンス状態される。
書込み動作ならば、データ入カバソファDIBは、その
タイミング信号φr−によって動作状態にされ、外部端
子I10から供給された書込み信号に従った相補書込み
信号を上記共通相補データ線CD、CDに伝えることに
より、選択されたメモリセルへの書込みが行われる。な
お、読み出し動作なら、上記タイミング信号φrtwに
よってデータ入カバソファDIBのの出力はハイインピ
ーダンス状態にされる。
上記のようにアドレス選択用MO3FETQmと情報記
憶用キャパシタCsとからなるグイナミック型メモリセ
ルへの書込み動作において、情報記憶用キャパシタCs
にフルライトを行うため、言い換えるならば、アドレス
選択用MO3FETQm等のしきい値電圧により情報記
憶用キャパシタCsへの書込みハイレベルのレベル損失
が住じないようにするため、ワード線選択タイミング信
号φXによって起動されるワード線ブートストランプ回
路(図示せず)が設けられる。ごのワード線ブートスト
ラップ回路は、後述するようにワード線選択タイミング
信号φXとその遅延信号を用いて、ワード線選択タイミ
ング信号φXのバーfレベルを電源電圧Vc、c以上の
高レベルとする。
上述した各種タイミング信号は、次の各回路ブロックに
より形成される。
回路記号ATDで示されているのは、特に制限されない
が、アドレス信号aO〜a8(又はπ0〜a8)とアド
レス信号a9〜a14(又は:9〜a14)を受けて、
その立ち上がり又は立ち下がりの変化検出するアドレス
信号変化検出回路である。上記アドレス信号変化検出回
路ATDは、特に制限されないが、アドレス信号aO〜
a14と、その遅延信号とをそれぞれ受ける排他的論理
和回路と、これらの排他的論理和回路の出力信号を受け
る論理和回路とによって構成される。すなわち、アドレ
ス信号とそのアドレス信号の遅延信号とを受ける排他的
回路が各アドレス信号に対して設けられている。この場
合、合計15個の排他的論理和回路が設けられており、
これらの15個の排他的論理和回路の出力信号が論理和
回路に入力されている。このアドレス信号変化検出回路
ATDは、アドレス信号aO−a14のうちいずれか1
つでも変化すると、その変化タイミングに同期したアド
レス信号変化検出パルスφを形成する。
回路記号TGで示されているのは、タイミング発生回路
であり、上記代表として示された主要なタイミング信号
等を形成する。すなわち、このタイミング発生回路TG
は、アドレス信号変化検出パルスφの他、外部端子から
供給されるライトイネーブル信号WE、チップ選択信号
C8を受けて、上記一連のタイミングパルスを形成する
回路記号REFで示されているのは、自動リフレッシュ
回路であり、フレッシュアドレスカウンタ、タイマー等
を含んでおり、外部端子からのリフレッシュ信号RES
Hをロウレベルにすることにより起動される。
すなわち、チップ選択信号C8がハイレベルのときにリ
フレッシュ信号RESHをロウレベルにすると自動リフ
レッシュ回路REFは、制御信号φrefによってマル
チプレクサMPXを切り換えて、内蔵のリフレッシュア
ドレスカウンタからの内部アドレス信号をロウデコーダ
R−DCHに伝えて一本のワード線選択によるリフレッ
シュ動作(オートリフレッシュ)を行う。また、リフレ
ッシュ信号RESHをロウレベルにしつづけるとタイマ
ーが作動して、一定時間毎にリフレッシュアドレスカウ
ンタが歩進させられて、この間連続的なリフレッシュ動
作(セルフリフレッシュ)を行う。
第2図には、上記タイミング発生回路TGに含まれるワ
ード線選択タイミング発生回路の一実施例の回路図が上
記第1図に示したアドレスデコーダ回路R−DCR2と
ともに示されている。
この実施例では、ワード線選択タイミング信号φXを形
成する起動回路は、上記アドレスデコーダR−DCR2
とはソ゛類似の回路が利用される。
すなわち、プリチャージ信号φを受けるPチャンネルM
O3FETQ37°には、次の回路が直列に設けられる
。直列形態にされたNチャンネルMO3FETQ32”
〜Q35′のゲートには、電源電圧Vccが定常的に供
給される。また、上記MO3FETQ35° と回路の
接地電位点との間には、特に制限されないが、アドレス
信号aOと、その逆相のアドレス信号aOとをそれぞれ
受けるNチャンネルMO3FETQ36’ とQ36″
とが並列形態に設けられる。そして、上記MO3FET
Q32’  とMO8FETQ37’ の接続点から得
られる出力信号は、CMOSインバータ回路IVI’ 
を介して次のワード線選択タイミング信号φXの出力回
路に供給される。
この出力回路は、次のようなブートストラップ回路を含
んでいる。すなわち、上記起動回路の出力信号は、その
ソースが電源電圧Vccに接続されたPチャンネルMO
3FETQ38のゲートと、そのソースが回路の接地電
位点に接続されたNチャンネルMO3FF、TQ41の
ゲートに供給される。これらのMO3FETQ38とQ
41との間に、直列形態とされたNチャンネルMO3F
ETQ39.Q40が設けられる。上記MO5FETQ
39のゲートには、伝送ゲートMO3FET (カッ1
−MOSFET>を介して後述するワード線選択タイミ
ング信号φXの遅延信号が供給される。
上記MO3FETQ40と伝送ゲートMo5FETQ4
2のゲートには、電源電圧Vccが定常的に供給される
。このMO3FETQ40は、回路の接地電位側に設け
られたMO3FETQ41とともに昇圧されたワード線
選択タイミング信号φXを分担して受は持つことによっ
て、その高耐圧化を図るものである。
ワード線選択タイミング信号φXは、上記MO3FET
Q39とQ40の接続点から送出される。
この接続点には、プートストラップ容量CBの一方の電
極が接続される。また、このプートストラップ容量CB
の他方の電極には、上記ワード蝉選択タイミング信号φ
Xを受け、縦列形態にされたCMOSインバータ回路I
V2〜IV5によって形成されたワード線選択タイミン
グ信号φXの遅延信号が供給される。この遅延信号は、
CMOSインバータ回路IV6によって反転され、上記
伝送ゲートMO3FETQ42を通して上記MO3FE
TQ39のゲートに伝えられる。
この実施例回路の動作を次に説明する。
チップ選択信号C8がロウレベルの選択状態にされると
、プーリチャージ信号φがハイレベルに変化して、プリ
チャージMO3FETQ37.Q37°をオフ状態にす
る。そして、その動作サイクルにより指定されたアドレ
ス信号がアドレスバッファ回路X−ADBを通して上記
アドレスデコーダ及び起動回路に伝えられる。この場合
、指定されたアドレス信号がロウレベルからハイレベル
に変化する。例えば、図示のアドレスデコーダR−DC
R2に供給されるアドレス信号a2〜a6が全てハイレ
ベルにされると、インバータ回路IV1の入力信号はロ
ウレベルにされるので、その出力信号をハイレベルにし
て、カットMOS F ETQ28〜Q31を通して伝
送ゲートMO5FETQ24〜Q27をオン状態にする
このようなアドレスデコーダの選択動作と同期して起動
回路も動作する。すなわち、上記アドレス信号の供給に
よって、常にアドレス信号aO又はioはハイレベルに
されるので、MO3FETQ36°又はQ36″がオン
状態にされる。これにより、インバータ回路IVI“の
入力のプリチャージレベルがロウレベル放電され、その
出力信号をハイレベルにする。このインバータ回路IV
1°の出力信号のハイレベルによって、PチャンネルM
O3FETQ38がオン状態にされる。これにより、ワ
ード線選択タイミング信号φXは、上記MO3FETQ
38と、この時には未だロウレベルにされているワード
線選択タイミング信号φXの遅延信号によってオン状態
にされているNチャンネルMO3FETQ3を通してハ
イレベルに立ち上がる。このワード線選択タイミング信
号φXの立ち上がりが、上記アドレスデコーダの動作よ
り早くならないよう、上記起動回路ないし出力回路の素
子特性が設定されている。これにより、アドレスデコー
ダによる選択動作が終了したのち、言い換えるならば、
そのアドレスデコーダ出力信号によってス′ン状態にさ
れる伝送ゲートMO3FETQ24〜Q27等のゲート
電圧が電源電圧Vccのようなハイレー\ルにされた後
、上記ワード線選択タイミング信号φXがハイレベルに
されるものである。これによって、アドレスデコーダR
−DCR2と類似の回路で構成されたアドレスデコーダ
R−DCR1を通してワード線選択タイミング信号φX
から1つのワード線選択タイミング信号φX00〜φx
llがレベル損失なくワード線に伝えられる。
次に、上記インバータ回路IV2〜IV5によって形成
された遅延信号がハイレベルにされると、この遅延信号
のハイレベルとブートストラップ容量CBに蓄積された
レベルとが加算されることによって昇圧されたワード線
選択タイミング信号φXが形成される。この昇圧された
ワード線選択タイミング信号φXは、上記同様に伝送ゲ
ー)MOSFETのセルフブートストラップ作用によっ
て選択されたワード線にレベル損失なく伝えられる。
この時、上記遅延信号のハイレベルにより、インバータ
回路IV6の出力信号はロウレベルにされるため、MO
3FETQ39がオフ状態にされる。
これにより、上記昇圧されたワード線選択タイミング信
号φXが電源電圧Vce側に逆流してしまうのを防止す
るものである。
〔効 果〕
+11ワ一ド線選択タイミング信号をアドレスデコーダ
の類似の回路によって形成するものであるので、プロセ
スバラツキ又は電源電圧の変動等によりアドレスデコー
ダによる選択動作が変動しても、これに追随して上記ワ
ード線選択タイミング信号を発生させることができる。
これによって、必要最少の時間設定によりワード線選択
タイミング信号を発生させることができるから、動作の
高速化を実現することができるという効果が得られる。
(2)上記(1)によりワード線選択タイミング信号は
、常にアドレスデコーダの選択動作に追随させて発生さ
せることができるから、ワード線選択L/ベルは常に所
望の高いレベルにすることができる。これによって、そ
の動作マージンの拡大を図ることができるという効果が
得られる。
以−ヒ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
るものではなく、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。例えば、アドレスデ
コーダは、プリチャージMO3FETに代え、それぞれ
のゲートにアドレス信号が供給され、並列形態にされた
PチャンネルMO3FETを用いたCMOSスタティッ
ク型回路であってもよい。この場合には、上記ワード線
選択タイミング発生回路に用いられる起動回路もこれと
類似の回路を用いるものである。さらち、アドレスデコ
ーダは、ナンド回路の化ノア(N0R)回路により構成
するものであってもよい。
この場合のワード線選択タイミング発生回路に用いられ
る起動回路もこれと類似のノア回路を用いるものである
ことはいうまでもないであろう。また、上記ダイナミッ
ク型RAMを構成する他の周辺回路の具体的回路構成は
、種々の実施形態を採ることができるものである。例え
ば、アドレス信号は、共通のアドレス端子からアドレス
ストローブ信号RASとCASに同期して多重化して供
給するもの、メモリセルの読み出しのための基’AN圧
はダミーセルを用いて形成するもの、データ線のプリチ
ャージはaSSSS圧用ベルるもの等であってもよい。
なお、自動リフレッシュ回路は、特に必要とされるもの
ではない。
〔利用分野〕
この発明は、ダイナミック型RAMに広く利用できるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示すの回路図、第2図
は、ワード線選択タイミング発生回路とアドレスデコー
ダの一実施例を示す回路図である。 M−ARY・・メモリアレイ、PCI・・プリチャージ
回路、SA・・センスアンプ、C−5W・・カラムスイ
ッチ、R−DCR・・ロウアドレスデコーダ、C−DC
R・・カラムアドレスデコーダ、PO2・・プリチャー
ジ回路、MA・・メインアンプ、ATD・・アドレス信
号変化検出回路、TO・・タイミング発生回路、REF
・・自動リフレッシュ回路、DOB・・データ出カバソ
ファ、DIB・・データ人力バッファ、MPX・・マル
チプレクサ、IVI〜IV6・・CMOSインバータ回

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アドレスデコーダと類似の回路により構成されたワ
    ード線選択起動回路と、このワード線選択起動回路の出
    力信号を受け、ワード線の選択レベルを電源電圧以上の
    高レベルに昇圧するワード線選択タイミング発生回路と
    を含むことを特徴とするダイナミック型RAM。 2、情報記憶のためのメモリセルは、情報記憶用キャパ
    シタと、アドレス選択用のMOSFETとにより構成さ
    れ、このメモリセルの書込み及び読み出しのための周辺
    回路は、CMOS回路で構成されるものであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のダイナミック型R
    AM。
JP14956084A 1984-07-20 1984-07-20 ダイナミツク型ram Granted JPS6129488A (ja)

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