JPS6275996A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPS6275996A
JPS6275996A JP60213819A JP21381985A JPS6275996A JP S6275996 A JPS6275996 A JP S6275996A JP 60213819 A JP60213819 A JP 60213819A JP 21381985 A JP21381985 A JP 21381985A JP S6275996 A JPS6275996 A JP S6275996A
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富士雄 舛岡
Kiyobumi Ochii
落井 清文
Makoto Segawa
瀬川 真
Yoichi Suzuki
洋一 鈴木
Shoji Ariizumi
有泉 昇次
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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】 (発明の技術分野) 本発明はMOS型の半導体記憶装置に関するものである
〔発明の技術的背景とその問題点〕
第5図に典型的なスタティックRAM用のメモリセルを
示す。
このセルはインバータを構成しそれぞれ負伺抵抗3.4
を伴ったMOSFET−1,2により構成されたフリッ
プフロップ回路と、その2つの入力点と列選択用MO3
F、ET7.8により選択されると共に負荷用MO8F
ET9.10を介して電源に接続された例えば第1層ア
ルミニウム配線より成るビット線11.12との間にそ
れぞれ接続された伝送ゲートMO’5FFT5.6とを
備えている。列選択用MO8F E T 7および8の
ゲートは共通接続され、列デコーダ(図示Uず)に接続
された列選択線14より列選択信号が入力される。
伝送ゲートMO8FET5.6のゲートは行デコーダ1
5に接続された例えば多結晶シリコン層より成るワード
線13に接続されている。
このようにメモリセルが行、列方向にマトリクス配置さ
れた記憶装置においては行デコーダ15によってワード
線を選択し、列デコーダによってピッ1−線を選択し、
特定のセルに対して古き込み、読み出しを行なう。
しかしながら、このような記憶装置では行デコーダ15
によってワード線13が選択されると、そのワード線に
接続されたすべてのメモリセルの伝送ゲー1〜が開ぎ、
II OII状態を紺持している側にはビット線の負荷
M OS F F T、伝送ゲートM OS F rE
T 、ドライバM OS F F Tを介して電流が流
れるため、記憶装置全体では消費電流値が非常に大きな
ものとなる。例えば64にの記憶容量を右する記憶装置
の場合、1本のワード線には256のメモリセルが接続
されているため、全演費電流は50mA以上にも達づる
消費電流を低減させるために提案されたメモリセルアレ
イの一例を第6図に示づ゛。
この例によればワード線が08個のブロックに分割され
ている。第1行を例にとって説明すると、行デコーダを
構成するNANDAND回路された行選択線22にはブ
ロック毎にAND回路21が設けられ、このAND回路
には行選択線22とブロック毎に設けられたブロック選
択線BS1〜BSnBが入力され、その出力側にはブロ
ック単位で分割されたワード線24−1〜24 = n
 Bにブロックに属するセル20が接続されている。例
えば64KRAMの場合、ブロックの数を4と寸れば1
つのブロックに属するセルの数は64となり、ブロック
選択により特定のブロックのみのワード線を選択すれば
消費電流は1/4の12.5mAまで減少させることが
できる。
しかしながら、このような構成では、行デコーダの先に
ANDゲートを備えているため、メモリセルの選択速度
が低下し動作上不利となる。
また、装置全体をnチャネル等の単チ1!ネルMO8で
構成した場合、セル部での消費電流はたしかに減少する
が、ANDゲートでの消費電流の増加を伴うため期待す
るほど消費電流が減少せず、複雑な製造工程を経るCM
OSを採用せざるを得ない。
一方CMOSメモリにおいてもCMOS特有のラッチア
ップという問題がある。
これはウェル内の高濃度不純物拡散領域、ウェル、基板
、基板内の高111度不純物拡散領域により形成される
pnpn構造がラテラルバイポーラトランジスタの組合
わせによるサイリスクを形成し、種々の原因でサイリス
クがオンとなって異常電流が流れる現象であるが、メモ
リにおいては基板電流による内部トリガが問題となる。
第7図ないし第12図は基板電流に伴うラッチアップ(
インターナルラッチアップ)を説明する図である。
第8図はCMOS型のメモリセルを示す回路図であって
、nチャネルMO8FET51.54とこれらにそれぞ
れ並列接続された負荷用nチャネルMO8FET52.
’55とが交差接続されてフリップ70ツブを構成して
おり、両入力端子には伝送ゲートであるnチャネルM 
OS F E T 53 。
56を介してビット線11.12がそれぞれ接続され、
MO8FFT5’3.56のゲートにはワード線13が
接続されている。
いま、MO8F[ET51側が”O” を記!しrおり
、ワード線13の選択が行なわれたとすれば、ビット線
に充電された電荷はMO8FET51を介してグランド
線に放電される。このとき、第7図の断面図に示すよう
にnチャネルMO8FETのドレイン41から■ssバ
イアス点43に向ってホール44が多数キャリアとして
p型基板あるいはpウェル中を流れ、その電位を上昇さ
せ、この電位上昇によって寄生バイポーラトランジスタ
をオンさけてしまい、ラッチアップを発生する。なお、
大ぎな容量を右】るピッ1へ線に対しメモリセルの駆動
能力は小さいため第9図に示すようにV の上昇に対し
てvDSの降下は緩慢となり、こS のJζうイ【状態のとぎに基板電流が流れやすい。メモ
リでは多数のセルが同時に動作するため、このj:うな
基板電流の累積が生じ特にラッチアップが生じやづい。
第10図はドレイン電圧をパラメータとしたゲート電圧
VGS(V)と基板電流I  との関係を示5(A) すグラフであってY軸は対数目盛である。これにより、
ドレイン電圧が高いほど基板電流が大きいことがわかる
第12図は第11図に示すCMOSメモリセルにおいて
16セル分の距1ift L−だけ離れて基板バイアス
がとられた場合の各位置におG′Jる基板電位上昇へV
(V)を表わしたグラフである。なお第11図ではウェ
ル領域30の両側16個ずつ並列配置されたnチャネル
トランジスタ領域2〇−1a〜2O−16aおよび20
−1 b 〜2O−16bによってセルブロックが形成
され、ウェル領域上をワード線24が通り、セルブロッ
ク間には基板バイアス点31が設けられている。
第12図を参照すると、一般に寄生バイポーラトランジ
スタをオンさせるようなペースエミッタ間電圧は−0,
6vとされているため、電源電圧が8v以上ではラッチ
アップが生じうろことがわかる。ここで点線はp型基板
のバイアス点間隔を1/4の4セル間隔としたときの電
位上昇のピーク値を示しており基板の電位上昇が著しく
低下したことがわかる。
〔発明の目的〕
本発明はこのような問題を解決するためなされたもので
、消費電力が小さくまた、ラッチアップが起りにくい半
導体記憶装置を提供することを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的達成のため、本発明にかかる半導体記憶装置に
おいては、マトリクス状に配設されたメモリセルと、こ
のメモリセルのうちの同一行における同数のメモリセル
より成るセルブロックに接続するにうに分割された複数
のワード線と、この分割されたワード線のうちのいくつ
かに共通接続されたワード線選択線と、このワード線選
択線のうちの1本を直接選択する行選択回路と、を備え
ており、rt費電電流減少さけることができる。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照しながら本発明の実施例のいくつかを詳
細に説明する。
第1図は本発明にかかる半導体記憶装置の一実施例を示
づ゛説明図であって、2つの128列×256行のマト
リクスから成る8ビツト構成の64− K RA Mの
セルアレイ200を示している。
このセルアレイ200に対して行選択を行なう行デコー
ダ100が左右のセルアレイの中央部に設(プられてい
る。この行デコーダからは例えば第2層のアルミニウム
配線で成る4本のワード線選択線202,203,20
4.205が引き出されている。第1図の左半分に示さ
れるように8セルごとにワード線206または207を
介してそれぞれワード線選択線202または203に交
互に接続されている。
このような構成では行デコーダによって4つの選択線の
一つを選択することにより、1つの行に属する全セルの
1/4のみを選択することができ、消費電流を1/4に
減少させることができる。
また、第1図においては16セルおきに太い実線で示さ
れた基板バイアス点208が設c)られている。この実
施例においてはこの基板バイアス点間隔内で異なるワー
ド線に接続された2つのセルブロックが設けられている
ことになる。
このようなセルブロック、ワード線、ワード線選択線、
基板バイアス点の関係は第4図の平面図に示されている
すなわち、8つの隣接配置されたセル201−1〜20
1−8から成るセルブロックが配設され、このセルブロ
ックの上をワード線207および2本のワード線選択線
202および203が通っている。このセルブロックの
左側には同様のセルブロックが形成されており、このセ
ルブロックはワ−ド線206に接続されている。セルブ
ロック間のスペースは基板バイアス点208になってい
ると共にワード線206,207をそれぞれワード線選
択線202.203に接続する接続点どなっている。
なお、このような分割されたワード線とワード線選択線
とを接続するための面積は従来例におけるA N +)
回路よりも小さく形成でき、特に多ビツト構成の場合に
接続点が増加したとしても面積の増加が小さく、高集積
化上有利である。
また、このように基板バイアス点間隔内でワード線が分
割されてセルが接続されているため、CMOS構成のメ
モリにおいては基板電位の上昇が抑制され、ラッチアッ
プの原因になりにくい。
第2図はこのようなワード線選択線のうらの一つを選択
する行デコーダの詳細を示す回路図である。この回路は
1行分の構成を示しており、プリれぞれプリコート信号
線117,118゜137.138から受けとり、ワー
ド線選択線202.203,204,205のうちのい
ずれかに有効な選択情報を出力するものである。
第2図の右半分は左半分と全く同じ構成で同時に動作し
、かつ参照番号が20異なるだけであるので、以下にお
いては左半分のみについて説明をする。
他のアドレス信号A5/A5〜A12/AI2のそれぞ
れのいずれかがドライバトランジスタ160に接続され
ていずれかの信号が゛1′ルベルのときはNORゲート
を構成するドライバトランジスタ160のいずれかがオ
ンとなっているため行デコーダ100は非選択となる。
ドライバトランジスタに接続されている信号のすべてが
″゛0″0″状態たときには、ロードを構成するトラン
ジスタ108.109から、トランジスタ1o1.io
3,106,126゜123.121のゲートを共通接
続しているノードが充電されてハイレベルになり、浅い
D型]−ランジスタ113およびD型トランジスタ11
5、E型トランジスタ114および116により構成さ
れるインバータによってその出力は“O″となり、トラ
ンジスタ112はオフとなる。トランジスタ108およ
び109は容量115をあらかじめ充電しており、また
E型1ヘランジスタ102゜104.107がオフとな
るから、容量105の容量によってブートストラップ作
用が生じ、E型トランジスタ101,103.106は
オンとなってプリデコード線の内容がワード線選択線に
そのまま出力されることになる。したがって、前述した
4つのプリデコード信号のうちの1つだけが選択レベル
になっているから、以上のような動作によりワード線選
択線のうちの1本だけが選択レベルになる。
このようにして分割されたワード線が選択されると行選
択ににり電流の流れるセルの数は1/4になるため、消
費電流はそれに応じて減少する。
第3図はCMOS構成の行デコーダを示す回路図であっ
てドライバトランジスタ170に接続されている他のア
レトス線150の信号A5/A5〜A12/A12がす
べてO″であることを条件に作動し、プリコート信号A
3・A/I、A3・A4、A3・A4、A3・A4をそ
れぞれ1〜ランジスタ181および182.183おJ
:び184.191および192.193および194
より成るCMOSインバータ並びにトランジスタ185
゜187.195..197によってプリデコード信号
からワード線選択線202,203,204゜205の
一つに有効な信号を出力するようにしたものである。
信号A4をゲート入力され、ワード線選択線202およ
び203にそれぞれドレインが接続されたnチャネルM
OSトランジスタ186および188、並びにワード線
選択線204および205にそれぞれドレインが接続さ
れ1= nチャネルMoSトランジスタ196おにび1
98はCMOSインバータにおいてpチャネルMO8l
−ランジスタのソースがO″となった時にそのドレイン
電位を確実に降下させるために設けられたものである。
以上の実施例においてはワード線の1/4が選択される
J、うにしているが、これに限ることなく、伯の2のべ
き乗の数に分割覆ることが可能である。
なお、分割数が多くなればイれに応じて行選択時の消費
電流は減少覆るが、デコーダやプリコート信号の発生手
段の構成は多少複雑となる。
また、分割されたワード線に接続されるメモリセルの数
は実施例では8であったが、これに限らない。
さらに、ビット線、ワード線、ワード線選択線はすべて
アルミニウム配線を用いたり、ワード線選択線のみを多
結晶シリコン配線としてもよい。
〔発明の効果〕
以ト実施例にもとづいて詳細に説明したように、本発明
によれば、ワード線をIZルブロックごとに分割し、こ
の分割されたワード線をワード線選択線を用いて行デコ
ーダににり直接選択するようにしているので、選択され
るセルの数が減少し、消費電力を減少させることができ
る。また、ブロック選択のための消費電力の多いAND
ゲートを必要としないため、0MO3のみならず単チャ
ネルMO8でも形成することができ、設計の自由度が大
ぎい。さらに従来のANDゲートを使用する場合よりも
高集積化が可能である。
また、CMOS構成の半導体記憶装置においてあらかじ
め定められた基板バイアス点間隔内でワード線が複数に
分割された本発明の実施態様においては、基板電位が上
昇しにくくラッチアップ耐量の高いCMO8半導体記憶
装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる半導体記憶装置の構成を示す説
明図、第2図は第1図中の行デコーダの詳細構成を示す
回路図、第3図CMO8構成の行デコーダの構成を示す
回路図、第4図はセルブロック、ワード線、ワード線選
択線球板バイアス魚の関係を示す説明図、第5図はメモ
リセルの構成を示す回路図、第6図は従来のメモリセル
アレイの構成を示す回路図、第7図はラッチアップの原
理を示す説明図、第8図はセル内の電流経路を示す回路
図、第9図は基板電流の流れやすい時点を示覆゛グラフ
、第10図はゲート電圧と基板電流との関係を示すグラ
フ、第11図はCMOSメモリセルにお1プる基板バイ
アスの様子を承り説明図、第12図はバアイス点間の基
板電位上昇の様子を示すグラフである。 100・・・行デコーダ、200・・・セルアレイ、2
01・・・セル、202,203,204.205・・
・ワード線選択線、206.207・・・ワード線、2
08・・・基板バイアス点。 出願人代理人  佐  藤  −雄 第9図 第12図 手続補正書 昭和60年1り月〕9日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、マトリクス状に配設されたメモリセルと、このメモ
    リセルのうちの同一行における同数のメモリセルより成
    るセルブロックに接続するように分割された複数のワー
    ド線と、 この分割されたワード線のうちのいくつかに共通接続さ
    れたワード線選択線と、 このワード線選択線のうちの1本を直接選択する行選択
    回路と、 を備えた半導体記憶装置。 2、ワード線の分割数が2のべき乗である特許請求の範
    囲第1項記載の半導体記憶装置。 3、行選択回路が列方向アドレス信号をプリデコードし
    た信号によりワード線選択線の選択を行うものである特
    許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。 4、ワード線の分割があらかじめ定められた間隔に形成
    された基板バイアス点間隔内で複数に分割されたもので
    ある特許請求の範囲第1項記載の半導体記憶装置。 5、メモリセルおよび行選択回路がCMOS構成で成る
    特許請求の範囲第4項記載の半導体記憶装置。
JP60213819A 1985-09-27 1985-09-27 半導体記憶装置 Granted JPS6275996A (ja)

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JPH0477399B2 JPH0477399B2 (ja) 1992-12-08

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0444695A (ja) * 1990-06-12 1992-02-14 Toshiba Corp 半導体記憶装置
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