JPS6199995A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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Publication number
JPS6199995A
JPS6199995A JP59218483A JP21848384A JPS6199995A JP S6199995 A JPS6199995 A JP S6199995A JP 59218483 A JP59218483 A JP 59218483A JP 21848384 A JP21848384 A JP 21848384A JP S6199995 A JPS6199995 A JP S6199995A
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JP
Japan
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word line
circuit
timing
signal
level
Prior art date
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Application number
JP59218483A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Shinoda
篠田 孝司
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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、半導体記憶装置に関するもので、例えば、
微細化されたMOSFET (絶縁ゲート型電界効果ト
ランジスタ)により大記憶容量化が図られた半導体記憶
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〕
ダイナミック型RAMにおけるワード線のクリアー回路
として、実公昭58−27440号公報に記載された回
路が公知である。このワード線りリア回路は、スイッチ
MOSFETを設けてワード線を選択レベルから非選択
レベルにリセットするものである。上記ワード線りリア
回路は、クロック信号を必要左するものであることの他
、チップ選択状態において上記スイッチMOS F E
Tがオフ状態にされている。したがって、フローティン
グ状態でロウレベルにされている非選択ワード線におい
ては、データ線等のカンプリングによって中間レベルに
持ち上げられてしまうという虞れがある。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、高速動作と動作の安定化を図った半
導体記憶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〕
本願においで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、ワード線の信号を受けるインバータ回路の出
力により、ワード線と回路の接地電位との間に設けたリ
セット用MO3F ET4制御するものである。
〔実施例1〕 第1図には、この発明が適用されたダイナミック型RA
M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0MO5(相補型MO5)
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、MOSFET (絶縁ゲ
ート型電界効果トランジスタ)はNチャンネルMOSF
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MOSFET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MOSFETの基体ゲートを構成する。Pチャン
ネルMOSFET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、図示しない基板バックバイアス電圧発生回路vb
b−cにより負のバンクバイアス電圧が形成され、Nチ
ャンネルMOSFETの基板ゲートに供給される。
これにより、NチャンネルMOSFET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、
回路の高速動作化が図られる。
メモリプレイ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MOSFETQmと情報記憶用
キャパシタC8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Pctは、代表として示されたMOS
FETQ5のように、相補データ線り。
丁間に設けられたスイッチMOSFET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
MOSFETQ7.99と、NチャンネルMOSFET
Q6.QB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、上記ランチ回路には、特に制
限されないが、並列形態のPチャンネルMOSFETQ
I 2.Ql 3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MOSFETQI 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MOSFETQI O,Ql 1及び
MOSFETQ12.Ql3は、同じメモリマント内の
他の同様な行に設けられたラッチ回路に対して共通に用
いられる。言い換えるならば、同じメモリマント内のラ
ンチ回路におけるPチャンネルMOS F B ’l’
とNチャンネ)vMO8FETとはそれぞれそのソース
が共通接続される。
上記MOSFETQI O,Ql 2のゲートには、動
作サ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φpa1.φpalが印加され、MOS
FETQI 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 、  $pa2が印加される。
このようにすることによって、センスアンプSAの動作
は2段階に分けられる。タイミングパルスφpaLφp
alが発生されたとき、すなわち第1段階においては、
比較的小さいコンダクタンスを持つMOSFETQIO
及びQl2による1流制限作用によってメモリセルから
の一対のデータ線間に与えられた微小読み出し電圧は、
不所望なレベル変動を受けることなく増幅される。上記
センスアンプSΔでの増幅動作によって相補データ線電
位の差が大きくされた後、タイミングパルスφpa2.
φpa2が発生されると、すなわち第2段階に入ると、
比較的大きなコンダクタンスを持っMOSFETQI 
1.Ql 3がオン状態にされる。
センスアンプSAの増1tiTh作ハ、MOS F E
TQll、Ql3がオン状態にされることによって速く
される。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、相補データ線の不
所望なレベル変化を防止しつつ、データの高速読み出し
を行うことができる。
ロウデコーダR−DCRは、特に制限されないが、2分
割されたロウデコーダR−DCR1とR−DCR2との
組み合わせ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
、アドレス信号丁2〜T6を受けるNチャンネルMOS
FETQ32〜Q36と、PチャンネルMOSFETQ
37〜Q41とで構成された0M03回路によるNAN
D (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IVO
で反転され、カットM OS F E T Q 28〜
Q31を通して、スイッチ回路としての伝送ゲー)MO
SFETQ24〜Q27(7)ゲートに伝えられる。
第1のロウデコーダR−DCR1は、その具体的回路を
図示しないが、2ビツトの相補アドレス。
信号aO,ao及びal+丁1で形成されたデコード信
号によって選択される上記同様な伝送ゲー)MOSFE
TとカットMOS F ET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φ×00ないしφχ11を形
成する。これらのワード線選択タイミング信号φx00
〜φxllは、上記伝送ゲート上記MOSFETQ24
〜Q27を介して各ワード線に伝えられる。ロウデコー
ダR−DCRI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Ff5>とワード線のピンチとを合わせるこ
とができる。その結果、無駄な空間が半導体基板上に生
じない。
各ワード線と接地電位との間には、MOSFETQ20
〜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、上記各ワード
線の遠端側、言い換えるならば、上記ロウデコーダR−
DCR2の出峰   力端子が接続されたワード線の端
と反対側とされた端には、選択されたワード線を高速に
非選択レベルにクリアするため、次のようなワード線の
クリア回路が設けられる。すなわち、この実施例のクリ
ア回路は、代表として示ているようにワード線のレベル
を受けるCMOSインバータ回路Ivl〜IV4等と、
この出力信号を受け、ワード線と回路の接地電位点との
間に設けられたリセット用MOSFETQI〜Q4とに
より構成される。
例えば、ワード線が選択されてハイレベルにされると、
このハイレベルを受けるCMOSインバータ回路IVI
の出力はロウレベルになって上記リセット用M OS 
F E T Q 1をオフ状態にする。残りのワード線
は、フローティング状態でロウレベルにされる。上記C
MOSインバータ回路IV2〜IV4は、上記ロウレベ
ルを受けてハイレベルの出力信号を形成する。これによ
りMOS F ETQ2〜Q4はオン状態になり、上記
非選択のワード線を回路の接地電位に固定する。
図示しないロウアドレスバッファX−ADBは、例えば
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丁0−a8(
以下、これらを合わせてaO〜OsO4うに表す、)を
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−OCRに供給する。
カラムスイッチC−5Wは、代表として示されているM
OSFETQ42.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M OS F E T Q。
42.043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。
カラムデコーダC−DCRは、その動作がデータIjI
i’i!i択タイミング信号φyとカラムアドレスバッ
ファY−ADBから供給される内部アドレス信号a9〜
a14と逆相のアドレス信号79〜T14をデコードす
ることによってカラムスイッチC−5Wに供給すべき選
択信号を形成する。
図示しないカラムアドレスバッファY−ADBは、例え
ば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τ9〜丁
14(以下、これらを合わせて一19〜土14のように
表す。)を形成して、上記カラムデコーダC−DCHに
供給する。
上記共通相補デーク線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MOSFETQ
44が設けられている。この共通相補データ線CD、C
D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DOBはその
タイミング信号ψrtt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I/’
0から送出する。なお、書込み動作なら、上記タイミン
グ信号φrw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、データ入力バッファDIBは、その
タイミング信号φrwによって動作状態にされ、外部端
子X10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φr鍔によってデータ入力バッファDIBのの
出力はハイインピーダンス状態にされる。
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i0〜a8)とアド
レス信号a9〜alt(又は19〜a 14)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a 
O=a 14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&J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15fll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TO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
CSを受けて、上記一連のタイミングパルスを形成する
Igl路記号REFで示されているのは、自動リフレッ
シュ信号であり、フレッシュアドレスカウンタ、タイマ
・−等を含んでおり、外部端子からのりフレッシェ信号
RESHをロウレベルにすることにより起動される。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信号
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力1〉ンタからの内
部アドレス信号をロウデコーダR−DCR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(M 号RE S
 H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ト【・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。
次に、第2図に示したタイミング図を参照して、読み出
し動作を例にして、第1図のダイナミック型RAMの動
作を説明する。
チップ選択信号C8がロウレベルになると、図示しない
アドレスバッファ回路が動作状態になり外部端子からの
アドレス信号を受は取る。外部端子から供給されるいず
れかのアドレス信号Aiが変化すると、アドレス信号変
化検出回路ATDによりアドレス信号変化検出検出パル
スφが形成される。タイミング発生回路TGは、このア
ドレス信号変化検出パルスφに同期して、メモリアレイ
M −A RYの選択回路を一旦リセットする。
すなわち、このタイミング発生回路TOは、上記エツジ
検出パルスφにより、タイミングパルスφpal+φp
a2をロウレベル(タイミングパルスφpaLφpa2
をハイレベル)にしてセンスアンプSへのパワースイッ
チMOSFETQI ONQl 3をオン状態にし、相
補データ線り、Dを以前の動作に従ったハイレベル(V
ccレベル)、ロウレベル(Vssレベル)をフローテ
ィング状態で保持させる。また、ワード線選択タイミン
グ信号φXをロウレベルにして選択状態のワード線をロ
ウレベルにする。このとき、選択状態のワード線の遠端
側のレベルがCM OSインパーク回路のロジンクスレ
ッシデルド電圧以下に低下すると、その出力信号がハイ
レベルに切り替わる。これにより、リセットMOSFE
TQ1等がオン状態となり、ワード線の遠端側からもチ
ャージを引き抜くので、高速にワード線がリセット状態
にされる。このよ ゛・うにすることによって、次のプ
リチャージタイミングを早くすることができる。
次に、プリチャージパルスφpcnをハイレベルにして
、プリチャージMOSFETQ5をオン状態にすること
により、相補データ線り、Dを短絡してVcc/2レベ
ルにプリチャージする。上記相補データ線り、Dが共に
Vcc/2のプリチャージレベルになる時間を待って上
記プリチャージパルスφpce1はロウレベルにされる
。そして、次にワード線選択タイミング信号φXをハイ
レベルに立ち上げる。このワード線選択タイミング信号
φXの立ち上がりに同期してマルチプレクサMPXを通
して供給される相補アドレス信号互0〜18によって決
まる1つのワード線Wがハイレベルに立ち上がり選択状
態にされる。これにより、選択されたワード線に結合さ
れた複数のメモリセルが選択され、この各メモリセルの
情報記憶用キャパシタCsがアドレス選択用M OS 
F B T Q mを介してデータ線D(又はD)に結
合される。すなわち、各相補データ線り、Dの1つのメ
モリセルの入出力ノードが一方のデータ線D(又はD)
に結合される。したがうて、メモリセルの蓄積電荷とそ
のデータ線りのプリチャージ電荷との電荷分散により、
そのデータ線D(又はD)に読み出しレベルが現れる。
なお、他方のデータ線′″5(又はD)は、メモリセル
が結合されないので、上記プリチャージレベルのままで
ある。
次に、比較的早いタイミングでタイミングパルスφpa
1をハイレベルにし、タイミングパルスTpal  (
図示せず)をロウレベルにしてセンス7ンブSΔを動作
させる。これにより、上記相補データ線り、 Dは、上
記情報記憶用キ中パシクCsの記tt電荷に従−りたロ
ウレベル、ハイレベルに増幅される。そして、上記増@
動作によつ相補データ線り、Dのレベル差が比較的大き
くなっi、:後、タイミングパルスφpa2  (φp
a2 )がハイレベル(ロウレベル)になって、高速増
幅動作を行うものである。このようなセンスアンプSA
の動作による増’i’!信号が上記メモリセルに伝えA
れるので上記失われかかった記憶情報の再書込みがなさ
れる。
なお、これ以降の得込み又は読み出し動作は、図示しな
いが上記ワード線選択タイミング信号φXより遅れて形
成されるカラムスイッチ選択タイミングパルスφyによ
りカラムスイッチC−5Wがi!択され、タイミングパ
ルスφn+aLφmal 及びφma2.φma2 、
  φrsvにより、読み出しの時には、メインアンプ
MA、データ出力バッファDOBが動作し、書込みの時
には、データ入力バソフyDIBが動作することにより
行われる(図示せず)。
〔実施例2〕 第3図には、上記クリア回路の他の一実施例の回路図が
示されている。この実施例では、CMOSインバータ回
路を構成するPチャンネルMOSFETQ50に並列形
態にPチャンネルMOSFETQ52を付加して、その
ロジックスレッショルド電圧にヒステリシス特性を持た
せるものである。すなわち、ワード線Wがロウレベルか
らハイレベルにされワード憶選択動作においては、タイ
ミングφrにより上記PチャンネルMOSFETQ52
をオン状態にして、CMOSインバータ回路のロジック
スレッショルド電圧を比較的低いレベルにする。これに
よって、選択されたワード線の遠端が比較的低いレベル
に到達した時にCMOSインバータ回路の出力をロウレ
ベルにして上記リセットMOSFETQ1等を早いタイ
ミングでオフ状態にする。一方、非選択ワード線をリセ
ット状態にする時には、タイミングφrによりMOSF
ETQ52をオフ状態にして、上記ロジックスレッショ
ルド電圧を比較的高いレベルにする。
これによって、選択されたワード線の遠端が比較高いレ
ベルに到達した時にCMOSインバータ回路の出力をハ
イレベルにして上記リセットMOSFETQ1等を早い
タイミングでオン状態にさせる。これにより、ワード線
の選択/非選択の切り換えを高速に行うことができる。
〔効 果〕
(1)ワード線のレベルの反転増幅信号を形成して、リ
セットMOS F ETを制御する。これにより、ワー
ド線をリセット状態にするとき、タイミング信号を用い
ることなく、ワード線の両端からチャージを引き抜(こ
とによって高速動作を実現することができる。特に、上
記実施例のように、内部同期式のダイナミック型RAM
にあっては、そのプリチャージ動作のためにワード線を
リセット状態にする必要があるから、上記リセット動作
の高速化によってメモリアクセスの高速化を実現できる
ものである。
(2)ワード線のレベルの反転信号を形成してリセット
MOSFETを制御することにより、非選択のワード線
を確実に回路の接地電位に固定することができる。これ
によつて、カップリング等によって非選択のワード線が
持ち上げられることによる誤動作を防止することができ
るという効果が得られる。
(3)ワード線のレベルの反転増幅出力によりリセフ、
トMOSFETを制御するものであるので、タイミング
発生回路やその信号線が不要になり、回路の簡素化を図
ることができるという効果が得られる。
(4)ワード線のレベルを判定するインバータ回路に、
ヒステリシス特性を持たせることにより、その切り換え
動作のいっそうの高速化を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、読み出し基準
電圧はダミーセルを用いて形成するものであってもよい
、また、アドレス信号は、アドレスストローブ信号RA
S、CASに同期して共通のアドレス端子から、Xアド
レス信号とYアドレス信号とを多重化して供給するもの
等種々の実施形態を採ることができるものである。
〔利用分野〕
以上の説明では、この発明をその背景となった技術分野
である内部同期式のダイナミック型RAMに適用した場
合について説明したが、これに限定されるものではなく
、ワード線に対してクリア回路を設けたスタティック型
RAM等各種半導体記憶装置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、この発明が適用された内部同期式のダイナミ
ック型RAMの一実施例を示す回路図、第2図は上記第
1図の実施例回路の動作の一例を説明するためのタイミ
ング図、 第3図は、他の実施例の回路図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、メモリアレイを構成するワード線の信号を受けるイ
    ンバータ回路と、このインバータ回路の出力信号がゲー
    トに供給され、そのワード線と回路の接地電位との間に
    設けられたリセット用MOSFETとを具備することを
    特徴とする半導体記憶装置。 2、上記インバータ回路とリセット用MOSFETは、
    ワード線選択回路に対して遠端側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
    記憶装置。 3、上記半導体記憶装置は、ダイナミック型回路により
    構成されたメモリアレイと、その選択動作を行うCMO
    Sスタティック型論理回路とからなり、上記インバータ
    回路はCMOS回路によって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又は第2項記載の半導
    体記憶装置。
JP59218483A 1984-10-19 1984-10-19 半導体記憶装置 Pending JPS6199995A (ja)

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