JPS6196593A - ダイナミツク型ram - Google Patents

ダイナミツク型ram

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JPS6196593A
JPS6196593A JP59216184A JP21618484A JPS6196593A JP S6196593 A JPS6196593 A JP S6196593A JP 59216184 A JP59216184 A JP 59216184A JP 21618484 A JP21618484 A JP 21618484A JP S6196593 A JPS6196593 A JP S6196593A
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JP
Japan
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bootstrap
word line
timing signal
signal
timing
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Application number
JP59216184A
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English (en)
Inventor
Katsuyuki Sato
克之 佐藤
Kazumasa Yanagisawa
一正 柳沢
Kunio Ono
小野 邦夫
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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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に閥するもので、例
えば、矢記憶容Pで高速化を図ったダイナミック型RA
Mに利用して有効な技術に凹するものである。
C1r景技術〕 情報記憶用キャパシタとアドレス選択用のMOS F 
E Tとで構成された1MO3型メモリセルを用いたダ
イナミック型RAMにおいては、上記アドレス選択用M
OS F ETのゲートに結合されるワード線の選択レ
ベルを電源電圧以上に昇圧するツートスl−ラップ回路
が設けられる。この理由は、上記メモリセルにおけるア
ドレス選択用MOSFETのゲート(ワード線)レベル
を電源電圧以上に高くして、記憶用キャパシタへの書込
みあるいは再書込みハーイレベルが上記MOSFETの
しきい値電圧により低下してしまうのを防止すること、
及びメモリセルからの情報読み出し時に、高速にしかも
効率よく信号をデータ線に伝達するためである。
上記−1゛−トストランプ回路として、ワード線選択タ
イミング先住回路の出力によりブートストラップ容iへ
のフ゛リチャージを行うグイレクトブートストラーノブ
カ式では、大記憶客員化に伴う負荷容量の増大によって
速度が遅くなってしまう。そこで、第4図に示すような
トランスファー型ブートストラップ回路が提案されてい
る(I EEEJournal of 5olid  
5tate  C1rcu第1  VolSC16,患
5 頁492〜頁497参照)。
このブートストランプ回路は、伝送ゲートMO5FET
Q21によってブートストラップ容1cB2は、ワード
線選択タイミング発生回路φX−Gの出力から分離され
る。このブートストランプ容量は、チップ非選択状態の
時に、プリチャージパルスφpcにより動作状態にされ
るMOSFETQ23によってプリチャージが行われる
ものである。また、上記ブートストラップ容量CB2に
よって形成されたブートストラップ電圧を効率よく伝え
るため、上記伝送ゲートMOSFETQ21のゲートに
は、上記ワード線選択タイミング信号φx−Gの出力に
よりプリチャージされるブートストラップ容量CBIが
設けられる。このブートストラップ容量CBIによって
形成されたブートストラップ電圧の逆流を防ぐために、
カットMO5FETQ20を介して、そのプリチャージ
が丘われる。このブートストランプ回路では、上記ワー
ド線選択タイミング発生回路の出力には、その負荷容量
と、上記伝送ゲートMOSFETQ21の駆動電圧を形
成する比較的小さい容量値にされたブートストラップ容
量CBILか結合されないから、その立ち上がりを高速
にすることができる。
しかしながら、本願発明者において、このブートストラ
ップ回路を詳細に検討した結果、次のような問題の生じ
ることが判明した。すなわち、上記ワード線選択タイミ
ング発生回路φx−Gにより形成されたワード線選択タ
イミング信号φXがはゾ電源電圧Vccのようなレベル
に立ち上がった後に、インバータ回路IVI、IV2を
通して形成された遅延信号によってブートストラップ電
圧が発生する。このため、ブートストラップ容量CB2
により形成された昇圧電圧を伝送ゲートMOSFETQ
21を通して送出するとき、同様なタイミングで形成さ
れたブートストラップ容量CBlにより形成された昇圧
電圧に対して、MOSFETQ21のソース、ゲート間
の振り込み電圧が比較的小さくなってしまう。すなわち
、上記ブートストラップ容量CB2により形成された昇
圧電圧をワード線選択タイミング発生回路φx−Gの出
力側に伝えるので、上記MOSFETQ21は、ブート
ストラップ容量CB2に結合された電極がドレインとし
て作用し、上記出力側がソースとして作用する。これに
より、MOSFETQ21の実質的な駆動電圧は、上記
ブートストラップ容量CBIにより形成された昇圧電圧
から電源電圧VCCを差し引いた比較的小さなレベルに
される。これによって、上記MOSFETQ21を介し
て供給されるブートストラップ容1cB2の昇圧電圧の
供給が遅くなってしまう。
〔発明の目的〕 この発明の目的は、高速動作化を図ったダイナミック型
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、ワード線の選択タイミング信号を形成するタ
イミング発生回路の出力によりプリチャージされる第1
のブートストラップ容量と、チップの非選択期間にプリ
チャージされる第2のブートストラップ容量とを設け、
上記タイミング発生回路の出力の遅延信号を上記第1.
第2のブートストラップ容量に供給することにより上記
第1のブートストラップ容量により形成されたブートス
トラップ電圧で駆動されるMOS F ETを通して上
記第2のブートストラップ容量で形成されたブートスト
ラップ電圧をワード線選択タイミング信号として送出さ
せるものである。
〔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。同図の各回路素子ない
し回路ブロックは、公知の半導体集積回路の製造技術に
よって、特に制限されないが、単結晶シリコンのような
1個の半導体基板上において形成される。
同図に示した実施例回路では、Nチャンネル間O5FE
Tを代表とするI G F E T (l n5ula
ted−Gate Field  Effect Tr
ansistor )を例にして説明する。
1ビツトのメモリセルMCは、その代表として示されて
いるように情報記憶キャパシタCsと79ドレス選択用
MOSFETQmとからなり、論理“1″、“0”の情
報はキャパシタCs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、MO5FETQmをオン状態
にしてキャパシタCsを共通のデータ線DLにつなぎ、
データ線DL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。メモリセルMCを小さく形成し、
かつ共通のデータ線DLに多(のメそりセルをつないで
高集積大容量のメモリマトリックスにしであるため、上
記キャパシタCsと、共通データ線DLの浮遊容量Co
 (図示せず)との関係は、Cs / Coの比が非常
に小さな値になる。
したがって、上記キャパシタCsにMHIされた電荷量
によるデータ線DLの電位変化は、非常に微少な信号と
なっている。
このような微少な信号を検出するための基準としてダミ
ーセルDCが設けられている。このダミーセルDCは、
そのキャパシタCdの容量値がメモリセルMCのキャパ
シタC,sのはソ゛半分であることを除き、メモリセル
MCと同じ製造条件、同じ設計定数で作られている。キ
ャパシタCdは、そのアドレッシングに先立って、タイ
ミング信号φdを受けるMOSFETQd’によって接
地電位に充電される。このように、キャパシタCdは、
その容量値がキャパシタCsの約半分の容量値に設定さ
れているので、メモリセルMCからの読み出し信号のは
ソ゛半分に等しい基準電圧を形成することになる。
同図においてSAは、上記アドレッシングにより生じる
このような電位変化の差を、タイミング信号(センスア
ンプ制御信号)φpal、φpa2で決まるセンス期間
に拡大するセンスアンプであり(その動作は後述する)
、1対の平行に配置された相補データ線DL、DLにそ
の入出力ノードが結合されている。相補データ線DL、
DLに結合されるメモリセルの数は、検出精度を上げる
ため等しくされ、DL、DLのそれぞれに1個ずつのダ
ミーセルが結合されている。また、各メモリセルMCは
、1本のワード線WLと相補対データ線の一方との交叉
点において結合される。各ワード線WLは双方のデータ
線対と交差しているので、ワード線WLに生じる雑音成
分が静電結合によりデータ線にのっても、その雑音成分
が双方のデータ線対DL、DLに等しく現れ、差動型の
センスアンプSAによって相殺される。
上記アドレッシングにおいて、相補データ線対DL、D
Lの一方に結合されたメモリセルM Cが選択された場
合、他方のデータ線には必ずダミーセルDCが結合され
るように一対のダミーワード線DWL、DWLの一方が
選択される。
上記センスアンプSAは、一対の交差結線されたMOS
FETQI、Q2を有し、これらの正帰連作用により、
相補データ線DL、DLに現れた微少な信号を差動的に
増幅する。この正帰還動作は、2段階に分けておこなわ
れ、比較的小さいコンダクタンス特性にされたMO8F
ETQ7が比較的早いタイミング信号φpalによって
導通し始めると同時に開始され、アドレッシングによっ
て相補データ線DL、DLに与えられた電位差に基づき
高い方のデータ線電位は遅い速度で、低い、方のそれは
速い速度で共にその差が広がりながら下降していく。こ
の時、上記差電位がある程度大きくなったタイミングで
比較的大きいコンダクタンス特性にされたMOSFET
QBがタイミング信号φpa2によって導通するので、
上記低い方のデータ線電位が急速に低下する。このよう
に2段階に分けてセンスアンプSAの動作を行わせるこ
とによって、上記高い方の電位落ち込みを防止する。
こうして低い方の電位が交差結合MO5FETのしきい
値電圧以下に低下したとき正帰還動作が終了し、高い方
の電位の下降は電源電圧Vccより低く上記しきい値電
圧より高い電位に留まるとともに、低い方の電位は最終
的に接地電位(0■)に到達する。
上記のアドレッシングの際、一旦破壊されかかったメモ
リセルMCの記憶情報は、このセンス動作によって得ら
れたハイレベル若しくはロウレベルの電位をそのまま受
は取ることによ゛って回復する。しかしながら、前述の
ようにハイレベルが電源電圧Vccに対して一定以上落
ち込むと、何回かの読み出し、再書込みを繰り返してい
るうちに論理“0”として読み取られるところの誤動作
が生じる。この誤動作を防ぐために設けられるのがアク
ティブリストア回路ARである。このアクティブリスト
ア回路ARは、ロウレベルの信号に対して何ら影響を与
えずハイレベルの信号にのみ選択的に電源電圧Vccの
電位にブーストする働きがある。このようなアクティブ
リストア回路ARの具体的回路構成は、この発明に直接
関係ないのでその詳細な説明を省略する。
同図において代表として示されているデータ線対DL、
DLは、カラムスイッチCWを構成するMOSFETQ
、Q4を介してコモン相補データ線対CDL、CDLに
接続される。他の代表として示されているデータ線対に
ついても同様なMO5FETQ5.Q6を介してコモン
相補データ線対CDL、CDLに接続される。このコモ
ン相補データ線対CDL、CDLには、出力アンプを含
むデータ出カバソファDOBの入力端子とデータ人力バ
ッファDIBの出力端子に接続される。
ロウデコーダ及びカラムデコーダR,C−DCRは、ア
ドレスバッファADBで形成された内部相補アドレス信
号を受けて、1本のワード線及びダミーワード線並びに
カラムスイッチ選択信号を形成してメモリセル及びダミ
ーセルのアドレッシングを行う。すなわち、ロウアドレ
スストローブ信号RASにより形成されたタイミング信
号φarに同期して外部アドレス信号AXO−AXiを
アドレスバッファR’−ADBに取込み、ロウデコーダ
R−DCRに伝えるとともに、ワード線選択タイミング
信号φXにより上記アドレスデコーダ出力に従った所定
のワード線及びダミーワード線の選択動作を行う。
また、カラムアドレススト・ローブ信号CASにより形
成されたタイミング信号φacに同期して外部アドレス
信号AYO〜AYiをアドレスバッファC−ADBに取
込み、カラムデコーダC−DCRに伝えるとともに、デ
ータ線選択タイミング信号φyによりデータ線の選択動
作を行う。
タイミング制御回路TCは、外部端子から供給されたロ
ウアドレスストローブ信号RAS、カラムアドレススト
ローブ信号CAS及びライトイネーブル信号WEを受け
、上記代表として例示的に示されたタイミング信号の他
、メモリ動作に必要な他の各種タイミング信号を形成す
る。
第2図には、上記タイミング制御回路TC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示
されている。
タイミング発生回路φx−Gは、ロウアドレスストロー
ブ信号RASに基づいて形成された所定の内部タイミン
グ信号を受け、ワード線の選択を行わせるタイミング信
号Aを発生させる。このりイミング信号Aは、伝送ゲー
トMOSFETQIOを通して第1のブートストラップ
容1cB1の一方の電圧に伝えられる。上記伝送ゲート
MOSFETQIOのゲートには、カット用MOSFE
TQIIを介してタイミング信号φが供給される。
上記力・7ト用MOSFETQI 1のゲートは、定常
的に電源電圧Vccに接続される。
昇圧されたワード線選択タイミング信号φXを形成する
ため、第2のブートストラップ容量CB2の一方の電極
は、プリチャージパルスφpcを受けるプリチャージM
OSFETQI 3を介して電源電圧Vccに接続され
る。上記プリチャージパルスφ匹は、電源電圧Vcc以
上に高くされたレベルにされる。これによって、チップ
非選択状態の時、上記ブートストラップ容f!kCB2
の一方の電極には、はゾ電源電圧Vccが供給される。
上記タイミング信号Aは、縦列形態のインバータ回路I
VI、IV2によって遅延され、上記ブートストラップ
容量CB1.CB2の他方の電極に共通に供給される。
上記mlのブートストラップ容1cB2によって形成さ
れたブートストラップ電圧は、上記ブートストランプ容
IcBIによって形成されたブートストラップ電圧によ
って駆動される伝送ゲートMOSFETQ12を介して
ワード線選択タイミング信号φXとして送出される。上
記ブートストラップ電圧?cB1は、特に制限されない
が、MO3容量により構成され、上記M OS F E
 T Q 12の昇圧された駆動電圧を形成するもので
あるので、その容量値は、比較的小さな容量値にされる
。一方、昇圧されたワード線選択夕・fミング信号φX
を形成するためのブートストラップ容RCB2は、特に
制限されないが、上記同様なMO3容量によって構成さ
れるが、その容量値は、ワード線の選択レベルを所望の
高レベルにするよう、負荷側の寄生容量値とはり同じか
それよりも大きい比較的大きな容量値に設定される。
この実施例のワード線選択タイミング発生回路の動作を
第3図に示したタイミング図に従って説明する。
ロウアドレスストローブ信号RASがハイレベルの非選
択状態では、プリチャージパルスφpcは、電源電圧以
上の高レベルにされている。これにより、プリチャージ
MOSFETQI 3を通して第2のブートストラップ
容1)CB2の一方の電極の電位りは、はソ゛電源電圧
Vccにプリチャージされる。
次に、ロウアドレスストローブ信号RASがロウレベル
に変化すると、これに従って上記プリチャージパルスφ
pcはロウレベルにされる。これにより上記プリチャー
ジMOSFETQI 3は、オフ状態にされる。
また、上記ロウアドレスストローブ信号RASのロウレ
ベルへの変化により、ロウアドレスバッファR−ADB
と、ロウアドレスデコーダR−DCHの動作タイミング
信号が形成され、ワード線とダミーワード線のデコード
出力が形成される(図示せず)。
上記アドレスバッファとアドレスデコーダの動作タイミ
ングに合わせて、タイミング発生回路φx−Gは、起動
タイミング信号Aをハイレベルにする。これによりへ伝
送ゲートMOSFETQIOを通して第1のブートスト
ラップ容(JCBIへのプリチャージが行われる。この
時、タイミング信号φによってMOSFETQIOは、
予めオフ状態にされていたので、そのゲート・チャンネ
ル間のMO3容量によるセルフブートストラップ作用に
よってゲート電圧が昇圧される。したがって、上記タイ
ミング信号Aは、レベル損失な(ブートストラップ容量
CBIに伝えられるので、その電圧Bはは奮′電源電圧
VCCのようなレベルにされる。
このようなプリチャージの過程において、MOSFET
Q12は、オン状態にされるのでブートストランプ容1
CB2と負荷容量(図示せず)との電荷分散が開始され
、その電圧りは若干紙(される。これに伴い、ワード線
選択タイミング信号φXは、回路の接地電位より少し高
いレベルにされる。プリチャージの終了タイミングに合
わせ′ζ、上記タイミング信号φはロウレベルにされる
。これによって、上記Mo5FE’l’Q10は、オフ
状態にされる。上記タイミング信号Aの立ち上がりから
、上記プリチャージ動作の終了までに要する時間だけ遅
れて、インバータIV1.IV2により形成された遅延
タイミング信号Cはハイレベルにされる。
上記遅延タイミング信号Cのハイレベルによって、ブー
トストラップ容量CBI、CB2の一方の電極の電圧B
、Dは共に昇圧される。この時、出力側のレベル、言い
換えるならばMOSFETQI2のソース電位は、上記
回路の接地電位より少し高くされたレベルであったので
、MOSFETQI2のゲート、ソース間に供給される
駆動電圧(振り込み電圧)は、はり、上記ブートストラ
ンプ動作によって形成された高いレベルにされる。
したがって、MOSFETQI 2は大きなコンダクタ
ンスでオン状態にされ、ブートストラップ容1cB2に
よって形成された昇圧電圧りを出力側の負荷容量に伝え
る。これにより、ワード線選択タイミング信号φXは、
高速に所定の昇圧されたレベルまでいつきに立・ち上げ
られる。
〔効 果〕
(1)ワード線選択タイミング発生回路は、伝送ゲート
MOSFET等のゲート電圧を昇圧させるような小さな
負荷容量を駆動するものであり、高速にそのタイミ〉′
グ信号を立ち上がらせることができるから、ブートスト
ラップの起動タイミングが早くできる。また、昇圧され
たワード線11択タイミング信号φXば、予めプリチャ
ージされたブートストラップ容量により形成された昇圧
重圧をタイミング信号によって形成されたブーl−ス【
う・/プ電圧で動作状態にされる伝送ゲートMO3FF
、Tを介してワード線選択タイミング信号φXとして送
出するものであるので、低インピーダンスで負荷容量を
駆動することができる。これによって、ワード線の選択
動作を高速化することができるという効果が得られる。
(2)上記伝送ゲートM OS F E Tを通して回
路の接地電位に近い低いレベルとされた負荷に対して、
昇圧された高電圧を同作に昇圧された駆動電圧を送出す
るものであるので、上記MOSFETの振り込み電圧が
大きくできる。これによって、比較的小さな素子サイズ
の伝送ゲートMO5FETを用いても高速に上記ワード
線選択タイミング信号φXを発生させることができると
いう効果が得られる。
(3)ワード線選択タイミング信号φXは、予めプリチ
ャージされた電荷を利用したブートストラップ電圧によ
り形成するものであるので、ワード線選択タイミングに
おいて電源線(Vcc)にピーク電流が流れない、これ
によって、メモリセルからの読み出しが行われるタイミ
ングでの電源ノイズの低減化が図られるから、動作マー
ジンの拡大をも図ることができ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
ものではなく、その要旨を逸説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、第2図の実施
例回路において、プリチャージパルスφpcは、ブート
ストラップの起動タイミング直前にロウレベルにしてプ
リチャージMOSFETQ13をオフ状態にするもので
あってもよい。これによって、上記ブートストラップ容
量CBIへのプリチャージによってMOSFETQI2
がオン状態になった時の電荷分散によるブートストラン
プ容1cB2のプリチャージレベルの低下を防止するこ
とができる。また、上記伝送ゲートMOSFETQI 
Oは、省略するものであってもよい、この場合、タイミ
ング先生回路   φx−G側に、ブートストラップ容
1cB1によで形成された昇圧電圧が電源電圧Vcc側
に抜けてしまうのを防止する回路を設けるものとすれば
g二い。また、ダイナミ・ツク型RA Mを構成するメ
モリセルの読み出しのための基¥電圧は、ダミーセルを
用いるものの(l、ハイインピーダンス状態でハイレベ
ルとロウレベルとされた相補データ線を短絡することに
よって形成された中間Lノベルとするもの等であっても
よい。また、アドレスバッファ、アドレスデコーダ等の
周辺回路をCM OSスタティック型回路により構成す
るもの、さらにはXアドレス信号とYアドレス信号とを
それぞれ独立した外部端子から供給するとともに、アド
レス信号の変化タイミングを検出回路を設けて、この検
出出力により内部回路の動作に必要な各種タイミング信
号を発生させるもの等種々の実施形態を採ることができ
るものである。また、各種リフレッシュ回1/8を内蔵
させるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は5、この発明の一実施例を示す回路図、第2図
は、そのワード線選択タイミング発生回路の一実施例を
示す回路図、 第3図は、その動作を説明するためのタイミング図、 第4図は、従来のワード線選択タイミング発生回路の一
例を示す回路図である。 MC・・メモリセル、DC・・ダミーセル、CW・・カ
ラムスイッチ、SA・・センスアンプ、AR・・アクテ
ィブリストア回路、R,C−DCR・・ロウ/カラムデ
コーダ、ADB・・アドレスバッフ1、DOB・・デー
タ信号バッファ、DIB・・データ入カバ7フア、TC
・・タイミング制御回路、φx−G・・タイミング発生
回路第1図 ^YO〜^Y1 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ワード線とデータ線の交叉点に情報記憶用キャパシ
    タとアドレス選択用MOSFETからなるメモリセルが
    配置されたメモリアレイと、上記メモリセルのアドレス
    選択用MOSFETのゲートに結合されたワード線の選
    択タイミング信号を形成するタイミング発生回路と、こ
    のタイミング発生回路の出力によりプリチャージされる
    第1のブートストラップ容量と、ワード線の非選択期間
    にプリチャージされる第2のブートストラップ容量と、
    上記タイミング発生回路の出力を受けて、その遅延信号
    を上記第1、第2のブートストラップ容量に供給する遅
    延回路と、上記第1のブートストラップ容量により形成
    されたブートストラップ電圧で駆動され、上記第2のブ
    ートストラップ容量で形成されたブートストラップ電圧
    をワード線選択タイミング信号として送出させるMOS
    FETとからな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、上記タイミング発生回路の出力と第1のブートスト
    ラップ容量との間には、所定のタイミング信号によりオ
    フ状態にさせられる伝送ゲートMOSFETが設けられ
    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
    載のダイナミック型RAM。 3、上記第2のブートストラップ容量にプリチャージ電
    圧を供給するプリチャージMOSFETは、電源電圧以
    上の高いレベルに昇圧されたタイミング信号によって駆
    動され、そのプリチャーシレベルをほゞ電源電圧レベル
    にするものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    又は第2項記載のダイナミック型RAM。
JP59216184A 1984-10-17 1984-10-17 ダイナミツク型ram Pending JPS6196593A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63129596A (ja) * 1986-11-18 1988-06-01 Nec Corp デコ−ダ回路
JPH01140698U (ja) * 1988-03-18 1989-09-26
KR100490298B1 (ko) * 1997-12-31 2005-08-12 주식회사 하이닉스반도체 워드라인부트스트랩회로

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