JPS6236796A - 半導体メモリ - Google Patents

半導体メモリ

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JPS6236796A
JPS6236796A JP60174985A JP17498585A JPS6236796A JP S6236796 A JPS6236796 A JP S6236796A JP 60174985 A JP60174985 A JP 60174985A JP 17498585 A JP17498585 A JP 17498585A JP S6236796 A JPS6236796 A JP S6236796A
Authority
JP
Japan
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column
data line
circuit
blj
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP60174985A
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English (en)
Inventor
Hirotoshi Sawada
沢田 博俊
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速で動作マージンの大きい読み出し動作を
可能にした半導体メモリに関する。
〔従来技術〕
FET (電界効果トランジスタ)を用いた半導体メモ
リは、Si(シリコン)のMOSFETが主流であるが
、高速デバイスとしてGaAs (ガリ砒素)のME 
S F ETを用いたメモリがあり、またStにおいて
も新しいゲート金属材料の採用により、MESFET系
の高速デバイスが開発されている。
これらのMESFETメモリは、MOSで用いられてい
る回路と同様な回路で構成されており、その代表的な回
路例を第3図に示す。
この第3図はアクセス時間に占める割合の大きいメモリ
セル信号の読み出し動作を行う回路部分を示したもので
あり、m行n列に配置したメモリセルMのメモリセルア
レイ1と、コラムアンプ(j列をトランジスタQc、、
〜Q (3jで示す。)を用いたマルチプレクサ2と、
作動増幅回路(トラ 、ンジスタQ□〜Q3.で構成さ
れる。)を用いたセンスアンプ3とで構成されている。
WLjはj行のワード線、sLj、BLjはj列の対の
ビット線、DL、DLは対のデータ線、Q□1、Ql1
2、はj列のビット線プルアップ用のトランジスタ、Q
I、いQD2はデータ線ブルア・7ブ用のトランジスタ
、QwtJ、、Q、□、はj列の書込みトランジスタ、
Cjはj列のコラム選択信号、CWjはj列の書込み選
択信号、VDDは高電位電源電圧、VS2は低電位電源
電圧である。
読み出し動作は、j行j列については、ワード線WLj
を選択して、メモリセル信号を各列のビット線に読み出
し、j列のコラム選択信号Cjを“旧gh”にして、そ
のj列のコラムに対応するビット線BLj、BLjの信
号をデータ線DL、DLに取り出し、そのデータ線DL
、DLの信号をセンスアンプ3で増幅することにより、
行われる。
ところで、MESFETは、ゲートが絶縁層で分離され
ていないので、ゲート電流が流れ、ゲートとソース、ゲ
ートとドレインの間は、ゲートに梳れ込む方向を順方向
とするダイオード特性を示す。このため、ビット線BL
jが“tligh”、BLjが’Lo−”、データ線D
Lが“旧gh″、DLが“Lo−″の場合を考えると、
順方向にバイアスされるトランジスタQ c r jの
ゲート・ドレイン間に電流icoが流れる。
この電流ienはデータ線DLに読み出された“Lo−
”レベルの信号電圧を上昇させて、データ線DLの信号
振幅を減少させる働きをする。コラムアンプが活性化さ
れている場合は、ソース側に流れる電流icsが大部分
を占め、電流icDの値は小さい。しかし、コラムアン
プが非活性の場合は、電流icsがOになって、電流i
GDが増加し、無視できない値となる。n行のコラム構
成では、(n−1)個のコラムアンプが非活性であり、
非選択コラムのビット線BL側のすべてが“旧gh″の
とき、データ′IaDL側に流れ込む電流値が最大で1
GDx(n−1)となる。
また、プロセスのばらつきによりビット線の信号レベル
が変動すると、トランジスタQc+j% Qczjのゲ
ート・ドレイン間電圧が変わり、その結果、電流iaD
の大きさも変動することになる。
以上説明したように、従来では、非選択のビット線の信
号レベルの変動により、データ線の実効的な信号量が減
少し、読み出し動作マージンを著しく低下させていた。
上記ゲート電流がデータ線に流れ込むのを防止するため
には、コラムアンプ(j列の例)に第4図に示すように
トランジスタQc4J、QcSjを追加した回路を用い
、当該コラム非選択時にトランジスタQcaj−,Qc
sjを非導通にする方法が考えられる。しかしながら、
この方法は、大きな負荷容量のデータ線を駆動する必要
のあるコラムアンプの駆動力を低下させるので、高速な
読み出し動作には適さない。
〔発明の目的〕
本発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、その
目的は、動作マージンが大きく、且つ高速な読み出し動
作を可能にした半導体メモリを提供することである。
〔発明の概略〕
本発明は、レベルシフト回路を用いることにより、デー
タ線の信号レベルをセンスアンプの入力信号レベルと独
立に変えることができるようにした点に特徴がある。従
来の技術とは、データ線の信号レベルをセンスアンプの
入力信号レベルヨリも高く設定できるようにして、デー
タ線の信号量を低下させていたゲート電流i、Dが流れ
ないようにできる点が異なる。
(実施例) 以下、本発明の実施例について説明する。第1図はその
一実施例を示すものであり、前記した第3図におけるも
のと同一のものには同一の符号を附した。本実施例では
、マルチプレクサ2とセンス7ンプ3との間に、1対の
レベルシフト回路41%4□を介在させている。一方の
レベルシフト回路4、は、ショットキダイオードD I
 I〜D□と抵抗として機能するトランジスタQv1と
の直列回路で構成され、他方のレベルシフト回路4□も
、ショットキダイオードD□〜D2にと抵抗として機能
するトランジスタQvtとρ直列回路で構成されている
メモリセル信号の読み出し動作は、j行j列については
、j行のワード線WLjの電位を立上げることにより、
そのj行のメモリセルの信号が各列の対のビット線BL
j、BLjに読み出され、コラム選択信号Cjによって
j列のコラムアンプが活性化され、j列の対のビット線
BLj、BLjの信号が対のデータvADL、DLに読
み出され、レベルシフト回路42.4□によりそのデー
タ線DL、DLの信号レベルが変換され、その変換され
た信号がセンスアンプ3で増幅されることにより、行わ
れる。
センスアンプ3の入力信号レベルは、トランジスタQs
1% C15zのゲート・ソース間にショットキ電位障
壁以上の電圧を印加することができないので、低い入力
信号となる。従来のレベルシフト回路を用いない構成で
は、データ線の信号レベルをセンスアンプの入力信号レ
ベルに一致させる必要があるので、データ線の信号レベ
ルを高くすることができないが、本実施例の構成では、
レベルシフト回路において直列接続したダイオードの個
数を変えることにより、センスアンプ3の入力信号レベ
ルに拘わらず、データ線の信号レベルを任意に設定する
ことが可能となる。データ線の信号レベルをピント線の
信号レベルよりも高電位になるように設定すると、コラ
ムアンプのトランジスタQc0、QCzJのドレイン・
ゲート間のショットキ電位障壁が常に逆バイアス状態と
なり、ビット線からデータ線には電流が流れ込まなくな
る。
従って、このように構成することにより、前記した第4
図に示したようなトランジスタQC4,、Qc5.を追
加したコラムアンプを用いなくても、高い動作マージン
を確保することが可能となり、高速な読み出し動作も可
能となる。
本発明のもう1つの大きな利点は、高速な読み出し動作
が可能なビット線、データ線の小振幅動作に有利となる
ことである。ビット線プルアンプトランジスタ(j列は
Qm+i % Qazj)とデータ線プルアップトラン
ジスタQD1% Q112のチャンネル幅を大きくする
ことにより、信号振幅を小さくできるが、このとき信号
レベルも高く設定されることになる。
従来の構成では、データ線プルアップトランジスタのチ
ャンネル幅でセンスアンプの入力レベルを設定する必要
があり、センスアンプの入力レベルが低いために、デー
タ線を十分小振幅させることができなかった。また、ビ
ット線からデータ線に流れ込む電流により実効的な信号
振幅が低下するため、小振幅動作による高速化はそれほ
ど有効でな(、大振幅動作により低速ではあるが動作マ
ージンの大きい読み出し系回路を構成していた。
ところが、本実施例によれば、データ線とビット線の信
号レベルをそれぞれ最適なレベルに設定することができ
、更にビット線からデータ線に流れ込む電流を防止して
十分な動作マージンを確保しているため、ビット線、デ
ータ線を小振幅動作させることによる高速な読み出し動
作が可能となる。
なお、レベルシフト回路は、第2図に示すように、トラ
ンジスタQ52と抵抗Rを用いたソースホロワ形式の回
路を用いても構成することができるが、第1図に示した
回路の方がショットキダイオードを用いているので、動
作遅延が小さい。
レベルシフト回路41.4□のショットキダイオードは
、MESFETを用いて構成することも可能であり、こ
の場合ME S F ETのゲートがダイオードのアノ
ードに対応し、ソースとドレインを共通に接続した端子
がカソードに対応する。
レベルシフト回路49.4□のトランジスタQVI、Q
vtは、ポリシリコン、拡散層等により構成した抵抗素
子と置換することもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、レベルシフト回路をマ
ルチプレクサとセンスアンプとの間に介在させているの
で、そのレベルシフト回路によりデータ線の信号レベル
を高電位に設定することができ、非選択のビット線から
データ線に電流が流れることを防止し、動作マージンの
大きな読み出し動作が可能どなる。
また、そのレベルシフト回路には、ショットキダイオー
ドを用いてこれを構成すれば、レベルシフト動作による
遅延は小さく、ショソトキダイオ−ドの個数により最適
なデータ線信号レベルとセンスアンプ入力レベルを設定
することかできるので、高速な読み出し動作が可能とな
る。
更に、従来のMESFETメモリは、動作マージンを確
保するために読み出し系回路を大振幅動作させる必要が
あったが、本発明では小振幅動作が可能であり、高速、
高動作マージンのMESFETメモリを実現することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のMESFETメモリの回路
構成図、第2図はソースホロワ形式のレベルシフト回路
の回路構成図、第3図は従来のMESFETメモリの回
路構成図、第4図はコラムアンプの回路図である。 1・・・メモリセルアレイ、2・・・マルチプレクサ、
3・・・センスアンプ、4+ 、4z・・・レベルシフ
ト回路、WLj・・・ワード線、BLj、BLj・・・
ビット線、DL、DL・・・データ線、Q□= 、Qs
zi 、Qc+J〜Q(3j % Qw+j 、Qwt
j 、Qs+〜Q 33 ・・・エンハンスメント型M
 E S F E T、 QoいQD!、Q、4、Qs
s% qvl、 QVZ・・・デプレッション型MES
FET、Cj・・・j列のコラム選択信号。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、行列にメモリセルを配置したメモリセルアレイ
    と、各列のビット線に読み出したメモリセル信号をデー
    タ線に出力するマルチプレクサと、該データ線の信号を
    増幅するセンスアンプとを有する半導体メモリにおいて
    、 上記マルチプレクサと上記センスアンプとの間にレベル
    シフト回路を設けたことを特徴とする半導体メモリ。
  2. (2)、上記レベルシフト回路が、1個或いは複数個の
    ダイオードと抵抗とを直列接続して構成されることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体メモリ。
JP60174985A 1985-08-10 1985-08-10 半導体メモリ Pending JPS6236796A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0278096A (ja) * 1988-06-01 1990-03-19 Nec Corp 半導体メモリ回路
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5658193A (en) * 1979-10-16 1981-05-21 Nec Corp Semiconductor memory device

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