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JPS598911B2 - semiconductor storage device - Google Patents
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JPS598911B2 - semiconductor storage device - Google Patents

semiconductor storage device

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Publication number
JPS598911B2
JPS598911B2 JP54118423A JP11842379A JPS598911B2 JP S598911 B2 JPS598911 B2 JP S598911B2 JP 54118423 A JP54118423 A JP 54118423A JP 11842379 A JP11842379 A JP 11842379A JP S598911 B2 JPS598911 B2 JP S598911B2
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JP
Japan
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transistor
drain
line
bit line
level
Prior art date
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JP54118423A
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JPS5644193A (en
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雅彦 吉本
健治 穴見
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C11/00Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/413Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction
    • G11C11/417Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction for memory cells of the field-effect type
    • G11C11/419Read-write [R-W] circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Static Random-Access Memory (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ビットラインの読出しレベルを適当な値に
設定することによつて、読出し動作を高速にした半導体
記憶装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor memory device in which a read operation is made faster by setting the read level of a bit line to an appropriate value.

従来、この種の装置として第1図に示すものがあつた。
第1図はメモリセルアレイの1コラムにつき着目したも
ので、説明を簡単にするために1個のメモリセルを図示
したものである。第1図において、10および11はエ
ンハンスメント型のMOS型電界効果トランジスタ(以
下MOSFETという)で、MOSFETIO、11の
各ドレインはそれぞれ負荷抵抗体14、15を介して電
源端子に接続され、各ソースは接地されている。また、
MOSFETIOのゲートはMOSFET11のドレイ
ンに接続され、MOSFETI1のゲートはMOSFE
TIOのドレインに接続されて2安定回路、すなわちフ
リップフロップが形成されている。以上で1ビットのメ
モリセルが構成されて’゛る゜なお、Vssは接地電位
である。また、。この例ではMOSFETIO、11は
Nチヤン不ル型として説明する。書込みならびに読出し
の制御機能を有するゲート用のM0SFET12および
13はドレインまたはソースがそれぞれMOSFETI
OのドレインおよびMOSFETIIのドレインに接続
され(ソースまたはドレインがそれぞれビットライン2
0、21に接続され、また、ゲートはワードライン22
に接続されている。
Conventionally, there has been a device of this type as shown in FIG.
FIG. 1 focuses on one column of the memory cell array, and only one memory cell is shown to simplify the explanation. In FIG. 1, 10 and 11 are enhancement type MOS field effect transistors (hereinafter referred to as MOSFETs), each drain of MOSFETIO and 11 is connected to a power supply terminal via a load resistor 14 and 15, respectively, and each source is Grounded. Also,
The gate of MOSFETIO is connected to the drain of MOSFET11, and the gate of MOSFETI1 is connected to the drain of MOSFET11.
A bistable circuit, ie, a flip-flop, is connected to the drain of TIO. As described above, a 1-bit memory cell is configured. Note that Vss is the ground potential. Also,. In this example, MOSFETIO 11 will be explained as an N-channel non-channel type. The drains and sources of MOSFETs 12 and 13 for gates, which have write and read control functions, are MOSFET I, respectively.
connected to the drain of MOSFET II (the source or drain is connected to the bit line 2
0, 21, and the gate is connected to word line 22
It is connected to the.

同様にして複数個のメモリセルがゲート用のMOSFE
Tを介してビットラインに連結される。ビットライン2
0、21の一方の端はそれぞれエンハンスメント型のM
OSFETl8,l9のソースに接続され、MOSFE
Tl8および19のドレインとゲートは電源につながれ
る。また、ビツトライン20,21の他方の端はそれぞ
れエンハンスメント型MOSFETl6,l7を介して
I/Oラインに接続される。MOSFETl6,l7の
ゲートはコラム・デコーダ出力に接続されている。以上
の構成によりメモリセルアレイの1コラムが形成される
。次に動作について説明する。
Similarly, multiple memory cells are MOSFEs for gates.
It is connected to the bit line via T. bit line 2
One end of 0 and 21 is an enhancement type M.
Connected to the sources of OSFETs 18 and 19, and MOSFE
The drains and gates of Tl8 and 19 are connected to the power supply. Further, the other ends of the bit lines 20 and 21 are connected to the I/O line via enhancement type MOSFETs 16 and 17, respectively. The gates of MOSFETs 16 and 17 are connected to the column decoder output. With the above configuration, one column of the memory cell array is formed. Next, the operation will be explained.

メモリセルおよびゲート用のMOSFETl2,l3は
マトリツクス状に多数配置され、ランダムアクセル法で
所定のメモリセルを選択し、これに情報の書込みならび
に読出し動作を行わしめる。記憶状態ではワードライン
22は零に近い電位にあつてMOSFETl2,l3は
非常通状態にあり、MOSFETlO,llはビツトラ
イン20,21から絶縁されている。MOSFETlO
のゲートが′HIになつている状態が一つの安定状態で
、このときMOSFETlOを導通してそのドレインが
ゞLIにあり、従つてMOSFETllはゲート′LI
で非導通状態になり、そのドレイン1H″にある。ビツ
トライン20,21はMOSFETl8,l9によつて
(VDD−VTH)なる電位にブリチヤージされている
。ただし、Iは電位、VTHはMOSFETl8,l9
のしきい値電位である。また、通常1/OラインもVD
D近くにブリチヤージされている。この状態のメモリセ
ルから情報を読み出すためには、ワードライン22を所
定の電位まで充電する。これにより、M,OSFETl
2,l3が導通してビツトライン20,21にメモリセ
ル内の記憶情報が直ちに送り出される。同時にMOSF
ETl6,l7のゲートに入力されるコラム・デコーダ
出力が囁LI!CH″に立ち上がる。第3図に示すよう
にビツトライン20のレベルはレベル31からレベル3
2へと低下し、ビツトライン21のレベルはほぼブリチ
ヤージ電位(VDD−VTH)を維持する。コラム・デ
コーダ出力レベル35とビツトライン20のレベル32
の差がVTilとなる時点TONでMOSFETl6は
オンし、ピツトライン20の信号がI/Oラインへ伝達
される。この後、ワードライン22が放電され読出し動
作を終わる。通常、このような半導体記憶装置において
は、メモリセルのドライブ能力が小さいために読出し時
においてビツトラインのゞL″レベルが高くなりMOS
FETl6あるいは17のターン・オンが遅れ、従つて
ビツトラインからI/Oラインへの信号伝達が遅れ、最
終的にRAMのアクセスタイムを著しく遅らせるという
欠点があつた。
A large number of MOSFETs 12 and 13 for memory cells and gates are arranged in a matrix, and a predetermined memory cell is selected by the random access method and information is written and read therein. In the storage state, the word line 22 is at a potential close to zero, the MOSFETs 12, 13 are in a non-conducting state, and the MOSFETs 10, 11 are isolated from the bit lines 20, 21. MOSFETlO
One stable state is when the gate of MOSFET1O is at 'HI', and at this time MOSFET10 is conductive and its drain is at 'LI', so MOSFET11 has its gate 'LI'
The bit lines 20 and 21 are bridged to the potential (VDD-VTH) by the MOSFETs 18 and 19. Here, I is the potential and VTH is the potential of the MOSFETs 18 and 19.
is the threshold potential of Also, normally the 1/O line is also VD.
Breached near D. In order to read information from the memory cell in this state, the word line 22 is charged to a predetermined potential. As a result, M,OSFETl
2 and 13 become conductive, and the stored information in the memory cell is immediately sent to the bit lines 20 and 21. At the same time MOSF
The column decoder output input to the gates of ETl6 and l7 is whisper LI! CH". As shown in Figure 3, the level of the bit line 20 changes from level 31 to level 3.
2, and the level of bit line 21 maintains approximately the bridge charge potential (VDD-VTH). Column decoder output level 35 and bit line 20 level 32
At the time TON when the difference between the two becomes VTil, the MOSFET 16 is turned on and the signal on the pit line 20 is transmitted to the I/O line. After this, the word line 22 is discharged to end the read operation. Normally, in such a semiconductor memory device, since the drive ability of the memory cell is small, the L'' level of the bit line becomes high during reading, and the MOS
The disadvantage is that the turn-on of FET 16 or 17 is delayed, and therefore the signal transmission from the bit line to the I/O line is delayed, which ultimately significantly delays the RAM access time.

このような欠点を除去するためビツトラインの負荷トラ
ンジスタのゲートに、電源位置よりも低い所定の電圧を
印加することにより、読出し時におけるビツトラインの
SH″およびSLIレベルを低電位へシフトさせること
により、コラム・デコーダ出力に接続されたMOSFE
Tのターン・オンを早め、読み出し速度を向上させるこ
とのできる半導体記憶装置が提案されている。即ち、第
2図において、第1図と同一符号は同一部分を示す。
In order to eliminate this drawback, by applying a predetermined voltage lower than the power supply level to the gate of the load transistor of the bit line, the SH'' and SLI levels of the bit line at the time of reading are shifted to a lower potential.・MOSFE connected to decoder output
A semiconductor memory device has been proposed that can speed up the turn-on of T and improve the read speed. That is, in FIG. 2, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts.

エンハンスメント型のMOSFET23,24のゲート
、およびドレインは電源端子に接続され、ソースはMO
SFETl8,l9のゲートに接続されている。他は第
1図と同じ構成である。このような回路構成における動
作を第3図を参照して説明する。
The gates and drains of the enhancement type MOSFETs 23 and 24 are connected to the power supply terminal, and the sources are connected to the MOSFETs 23 and 24.
It is connected to the gates of SFETs 18 and 19. The rest of the configuration is the same as in FIG. 1. The operation of such a circuit configuration will be explained with reference to FIG.

記憶状態においてMOSFETlOがオンし、MOSF
ETlOのドレインは零に近い電位にあつてSO″を記
憶し、また、MOSFETllがオンし、MOSFET
llのドレインは電源電圧に近い電位にあつてSI″を
記憶している。ビツトライン20,21は第3図のレベ
ル33で示す(VDD−2TH)なる電位にブリチヤー
ジされている。また、通常、I/OラインはVDD近く
にブリチヤージされている。ワードライン22が充電さ
れ、読出し動作が開始されると、MOSFETl2,l
3がオンし、第3図に示すようにビツトライン20の電
位は1L″レベルとなり、ビツトライン21は′H″レ
ベルとなる。この場合、2つのMOSFETl8,23
によるビツトライン20の負荷のインピーダンスが大き
いので、ビツトライン20は従来の構成で得られるレベ
ルよりも低い電位のレベル34となるらまた、ビツトラ
イン21はほぼレベル33で示すブリチャージ電位(V
DD−2VTH)を維持し、従来の構成で得られるレベ
ル(DD{TH)よりも低い電位となるために、ビツト
ラインの振幅を増大させないで1L″レペルを低下させ
たことになる。従つて、上昇するコラム・デコーダ出力
レベルとビツトラインのSL″レベルの差がVTHとな
る時点t′0N&CMOsFETl6はオンし、従来の
構成よりも速くビツトライン20,21の信号をI/0
ラインに伝達することができる。この後、ワードライン
22が放電され、読出し動作を終る。ところで、上述し
た第2図の回路は一段のMOSFET23と負荷用MO
SFETl8とによりビツトライン20の電位をDD−
2VTHまでしか下げることができない欠点があつた。
In the memorized state, MOSFETlO is turned on and the MOSFET1O is turned on.
The drain of ETlO is at a potential close to zero and stores SO'', and MOSFETll is turned on and the MOSFET
The drain of ll stores SI'' at a potential close to the power supply voltage. The bit lines 20 and 21 are bridged to a potential (VDD-2TH) shown at level 33 in FIG. The I/O line is bridged near VDD. When word line 22 is charged and a read operation is initiated, MOSFET l2, l
3 is turned on, and as shown in FIG. 3, the potential of the bit line 20 goes to the 1L" level and the bit line 21 goes to the 'H" level. In this case, two MOSFETs l8, 23
Since the impedance of the load on the bit line 20 is large, the bit line 20 is at a potential level 34, which is lower than that obtained in the conventional configuration, and the bit line 21 is approximately at the precharge potential (V
DD-2VTH) and the potential is lower than the level (DD{TH) obtained with the conventional configuration, which means that the 1L'' level has been lowered without increasing the bit line amplitude. Therefore, At the point in time when the difference between the rising column decoder output level and the SL'' level of the bit line becomes VTH, t'0N & CMOS FET 16 turns on and transfers the signals on bit lines 20 and 21 to I/O faster than in the conventional configuration.
Can be transmitted to the line. After this, the word line 22 is discharged, ending the read operation. By the way, the circuit shown in FIG. 2 described above has one stage of MOSFET 23 and a load MO
The potential of the bit line 20 is set to DD- by SFETl8.
There was a drawback that the voltage could only be lowered to 2VTH.

この発明はMOSFET23を多段接続することにより
、読出時におけるビツトラインのレベルをより低電位に
シフトさせ得るようにし、それによつて読出速度をより
一層向上させることができる半導体記憶装置を提供する
ものである。
This invention provides a semiconductor memory device in which the level of the bit line during reading can be shifted to a lower potential by connecting MOSFETs 23 in multiple stages, thereby further improving the reading speed. .

以下、第4図に示すこの発明の一実施例について説明す
る。
An embodiment of the present invention shown in FIG. 4 will be described below.

第4図に於て、25,27,29及び26,28,30
は多段縦列接続されたMOSFETである。
In Figure 4, 25, 27, 29 and 26, 28, 30
are MOSFETs connected in series in multiple stages.

第2図のMOSFET23,24と同様に、各MOST
Eはゲートとドレインが短絡されていてもよいし、チツ
プ内部で発生された基準電圧でバイアスされていてもよ
い。ゲートとドレインが短絡されている場合には、この
実施例における読出時に於けるビツトラインのレベルは
DD−(n+1)TH(nは負荷MOSFETl8,l
9のゲートに直列接続されたMOSFETの個数)とな
り、より速い続出速度が得られることとなる。
Similarly to MOSFETs 23 and 24 in Fig. 2, each MOST
The gate and drain of E may be short-circuited, or it may be biased with a reference voltage generated inside the chip. When the gate and drain are short-circuited, the level of the bit line during reading in this embodiment is DD-(n+1)TH (n is the load MOSFET l8, l
The number of MOSFETs connected in series to the gates is 9), and a faster successive output speed can be obtained.

なお、上記実施例では、MOSFETはNチヤンネル型
を用いたが、全く同様にPチヤンネル型を使用すること
ができる。
In the above embodiment, an N-channel MOSFET is used, but a P-channel MOSFET can be used in the same manner.

この場合、電圧の極性などが逆になる。負荷として抵抗
体を用いたが、抵抗体の代わりにMOSFETを使用す
ることもできる。以上説明したようにこの発明によれば
、ビツトラインの負荷トランジスタのゲートと電源端子
との間に多段縦列接続されたMOSトランジスタを接続
したので、ビツトラインのレベルを任意の低レベルへ正
確にシフトさせることができるため、ビツトラインの振
幅を増大させることなく、ビツトラインの蓼L〃レベル
を低下させることができ高速読出し動作を実現すること
ができる利点を有する。
In this case, the polarity of the voltage is reversed. Although a resistor is used as the load, a MOSFET can also be used instead of the resistor. As explained above, according to the present invention, since the MOS transistors connected in series in multiple stages are connected between the gate of the load transistor of the bit line and the power supply terminal, it is possible to accurately shift the level of the bit line to an arbitrary low level. Therefore, there is an advantage that the lower level of the bit line can be lowered without increasing the amplitude of the bit line, and high-speed read operation can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の半導体記憶装置の回路図、第2図はこの
発明を説明するための半導体記憶装置の回路図、第3図
は回路動作の説明図、第4図はこの発明の一実施例を示
す半導体記憶装置の回路図である。 図中、10,11,12,13,16,17,18,1
9,23,24,25〜30,36〜41はエンハンス
メント型のMOSFET,l4,l5は抵抗器、20,
21はビツトライン、22はワードライン、31は従来
の構成におけるビツトラインのSH″レベル、32は従
来の構成におけるビツトラインのゞL〃レベル、33は
第2図の構成におけるビツトラインのSH″レベル、3
4は第2図の構成におけるビツトラインのSLllレベ
ルである。 35はコラムデコーダ出力レベルである。
FIG. 1 is a circuit diagram of a conventional semiconductor memory device, FIG. 2 is a circuit diagram of a semiconductor memory device for explaining the present invention, FIG. 3 is an explanatory diagram of circuit operation, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram of a semiconductor memory device showing an example. In the figure, 10, 11, 12, 13, 16, 17, 18, 1
9, 23, 24, 25-30, 36-41 are enhancement type MOSFETs, l4, l5 are resistors, 20,
21 is a bit line, 22 is a word line, 31 is the SH'' level of the bit line in the conventional configuration, 32 is the L level of the bit line in the conventional configuration, 33 is the SH'' level of the bit line in the configuration shown in FIG.
4 is the SLll level of the bit line in the configuration shown in FIG. 35 is the column decoder output level.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 第1および第2トランジスタで2安定回路を構成し
たメモリセルと、この第1および第2トランジスタの各
ドレインにソースまたはドレインをそれぞれ接続したゲ
ート用の第3および第4トランジスタと、この第3およ
び第4トランジスタのドレインまたはソースにそれぞれ
接続された書き込み情報線ならびに読出し情報線を共通
にしたビットラインと、前記第3および第4トランジス
タのゲートに接続された書込みならびに読出し選択線を
共通にしたワードラインと、前記ビットラインの負荷ト
ランジスタのゲートに電源電圧より低い所定の電位を直
流的に印加するための定電圧発生手段とを備えた半導体
記憶装置に於て、前記定電圧発生手段として多段縦列接
続されたMOSトランジスタを設け、このMOSトラン
ジスタのゲート電極は各々のドレイン電極または所定電
位に接続されると共にこのMOSトランジスタ群の最上
段トランジスタのドレインを電源端子に、最下段トラン
ジスタのソースをビットラインの負荷トランジスタのゲ
ートにそれぞれ接続したことを特徴とする半導体記憶装
置。
1 A memory cell in which a first and second transistor constitute a bistable circuit, a third and fourth transistor for a gate whose source or drain is connected to each drain of the first and second transistors, and this third transistor. and a bit line having a common write information line and a read information line connected to the drain or source of the fourth transistor, respectively, and a common write and read selection line connected to the gates of the third and fourth transistors. In a semiconductor memory device comprising a word line and a constant voltage generating means for DC-applying a predetermined potential lower than a power supply voltage to the gate of a load transistor of the bit line, the constant voltage generating means includes a multi-stage MOS transistors connected in series are provided, and the gate electrodes of the MOS transistors are connected to respective drain electrodes or a predetermined potential, and the drain of the topmost transistor of this MOS transistor group is connected to the power supply terminal, and the source of the bottommost transistor is connected to the bit. A semiconductor memory device characterized in that each line is connected to the gates of load transistors.
JP54118423A 1979-09-14 1979-09-14 semiconductor storage device Expired JPS598911B2 (en)

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