JPH0158592B2 - - Google Patents
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- JPH0158592B2 JPH0158592B2 JP57005919A JP591982A JPH0158592B2 JP H0158592 B2 JPH0158592 B2 JP H0158592B2 JP 57005919 A JP57005919 A JP 57005919A JP 591982 A JP591982 A JP 591982A JP H0158592 B2 JPH0158592 B2 JP H0158592B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、シヨツトキ・ゲート型電界効果トラ
ンジスタ(以下、シヨツトキFETと略す)を用
い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 using a shot gate type field effect transistor (hereinafter abbreviated as shot FET).
近年、バイポーラ・トランジスタの動作速度を
凌ぐ三端子能動素子として、GaAs結晶よりなる
MES(Metal Semiconductor)・FETが注目さ
れ、これらFETを集積化したGaAs集積回路が精
力的に試作されている。 In recent years, GaAs crystals have been developed as three-terminal active devices that surpass the operating speed of bipolar transistors.
MES (Metal Semiconductor) FETs have attracted attention, and GaAs integrated circuits that integrate these FETs are being actively prototyped.
本発明は、メモリセルにノーマリオフ型シヨツ
トキFETを使用するとともに周辺回路にノーマ
リオン型シヨツトキFETを使用し、周辺回路で
発生された高速信号を効率よくセルアレーに供給
するようにしたものである。 The present invention uses a normally-off type stopper FET in the memory cell and a normally-on type stopper FET in the peripheral circuit, so that high-speed signals generated in the peripheral circuit are efficiently supplied to the cell array.
ノーマリオン型シヨツトキFETを用いた回路
と、ノーマリオフ型シヨツトキFETを用いた回
路では、電源電圧、信号振幅が異なり、これらを
同一基板上に集積化した場合、両者間を直接結合
できない。しかも、大面積のセルアレーを駆動す
る場合、セルアレーの両端での電位差を極力おさ
える必要がある。本発明によればレベルクランプ
用ダイオードを用いて、前記両者間を直接接続
し、しかもそれを付加する位置を特定することに
より、アレー内電位差を極力おさえた半導体記憶
装置が得られる。 A circuit using a normally-on type shotgun FET and a circuit using a normally-off type shotgun FET have different power supply voltages and signal amplitudes, and when they are integrated on the same substrate, they cannot be directly coupled. Furthermore, when driving a large-area cell array, it is necessary to suppress the potential difference between both ends of the cell array as much as possible. According to the present invention, by directly connecting the two using a level clamp diode and specifying the position where it is added, a semiconductor memory device can be obtained in which the potential difference within the array is suppressed as much as possible.
半導体メモリにおいては、メモリセルはマトリ
ツクス状に配置されており、その周辺にセルを選
択する回路、選択されたセルを駆動する回路、セ
ルからの読み出し信号を増幅する回路等が配置さ
れている。第1図に半導体メモリの概略図を示
す。本図は、半導体メモリ集積回路装置のチツプ
内における各回路の配置を示したものであり、図
において、100はメモリセルをマトリツクス状
に配置したセルアレー、101は外部から供給さ
れるセルアレー100の列方向を選択するための
信号をチツプ内部信号に変換する信号変換回路、
102は、信号変換回路101の出力信号に応じ
てセルアレーの列方向においてどれか1列を選択
する列選択回路、103は列選択回路120によ
つて選択された列方向に接続されたメモリセルを
駆動する駆動回路である。なお、図において、セ
ルアレー100の内に示した〇印、たとえば10
8はメモリセルを意味し、列方向の線、たとえば
109は、選択されたセルに駆動回路103から
の駆動信号を送るための列線である。セル駆動信
号が、選択された列線に印加されると、その列線
に接続されたメモリセルすべてから信号が読み出
され、行方向の線たとえば110等の行線を通し
て信号増幅回路104に供給される。信号増幅器
104で増幅された読み出し信号は行選択回路1
05で選択され、1本の行線に相当する読み出し
信号のみが出力バツフア107を通してチツプ外
に出力されるようになつている。また、106
は、外部から供給されるセルアレーの行方向を選
択するための信号をチツプ内部信号に変換する信
号変換回路で、その出力は行選択回路105に供
給されている。以上が読み出し動作を簡単に説明
したものであるが、書き込み動作についても列
線、行線の選択動作は同じであり、選択された行
線にのみ書き込み情報が供給され、メモリセルに
情報が書き込まれるようになつている。なお、信
号変換回路106には、チツプ外部から供給され
る信号に対応して、チツプ内部の書き込み信号、
書き込み情報信号を発生する回路も含まれてい
る。 In a semiconductor memory, memory cells are arranged in a matrix, and around them are arranged circuits for selecting cells, circuits for driving selected cells, circuits for amplifying read signals from the cells, and the like. FIG. 1 shows a schematic diagram of a semiconductor memory. This figure shows the arrangement of each circuit in a chip of a semiconductor memory integrated circuit device. In the figure, 100 is a cell array in which memory cells are arranged in a matrix, and 101 is a column of the cell array 100 supplied from the outside. a signal conversion circuit that converts the signal for selecting the direction into a chip internal signal;
102 is a column selection circuit that selects one column in the column direction of the cell array according to the output signal of the signal conversion circuit 101; 103 is a column selection circuit that selects a memory cell connected in the column direction selected by the column selection circuit 120; This is a drive circuit for driving. In addition, in the figure, the circle indicated in the cell array 100, for example, 10
8 means a memory cell, and a line in the column direction, for example 109, is a column line for sending a drive signal from the drive circuit 103 to a selected cell. When a cell drive signal is applied to a selected column line, signals are read out from all memory cells connected to that column line and supplied to the signal amplification circuit 104 through a row line such as 110 in the row direction. be done. The read signal amplified by the signal amplifier 104 is sent to the row selection circuit 1
05, and only the read signal corresponding to one row line is outputted to the outside of the chip through the output buffer 107. Also, 106
A signal conversion circuit converts a signal for selecting the row direction of the cell array supplied from the outside into a chip internal signal, and its output is supplied to the row selection circuit 105. The above is a simple explanation of the read operation, but for the write operation, the column line and row line selection operations are the same, and the write information is supplied only to the selected row line, and the information is written to the memory cell. It's starting to become easier. Note that the signal conversion circuit 106 receives write signals inside the chip, corresponding to signals supplied from outside the chip,
Also included is circuitry for generating write information signals.
以上、半導体メモリの読み出し、書き込み作を
簡単に述べたが、メモリセルについては、チツプ
上に多くの数を集積化することが、重要であり、
できるだけ簡潔な回路で占有面積を小さくする必
要がある。そのためには、レベルシフト回路が不
要で簡潔な回路構成ができるノーマリオフ型シヨ
ツトキFETを使用することが有効である。一方、
各列線に接続された多数のメモリセルを駆動する
回路は、列線に付随する大きな負荷容量を駆動す
るため、ある程度回路が複数になつても、大電流
を流し得る素子が必要であり、ノーマリオン型シ
ヨツトキFETを使用することが有効である。第
2図にノーマリオフ型シヨツトキFETの断面図、
第3図にノーマリオン型シヨツトキFETの断面
図を示す。第2図において200はGaAs半絶縁
性基板、201は、ソース、ドレイン部の高濃度
N型イオン打込層、202はチヤネル形成部の低
濃度N型イオン打込層である。203はシヨツト
キゲート電極であり、N型イオン打込層202と
シヨツトキ接触となるような金属群(例えばAl
など)によりパターン形成される。204はドレ
イン電極、205はソース電極であり、共にN型
イオン打込層201と抵抗性接触となるような金
属群(例えば、Au・Ge合金など)によりパター
ン形成される。このタイプの素子は、ゲート電極
下に広がる空乏層206が、ゲート電圧により、
上下に伸び縮みし、これによつてドレイン、ソー
ス間を流れる電流が変化することにより、FET
動作が行なわれる。第2図の素子はノーマリオフ
型シヨツトキFETであるので、ゲート電圧が零
の時、空乏層206がチヤネル形成部202の下
端に達し、ドレイン・ソース間に電流は流れな
い。ドレイン・ソース間に電流が流れ始めるゲー
ト電圧をしきい電圧VTと呼んでいるが、ノーマ
リオフ型シヨツトキFETの場合、この値は約
0.1Vである。ゲート電圧がしきい電圧VT以上の
正電圧の場合は、空乏層206が縮み、ドレイ
ン・ソース間に電流が流れるようになる。一方、
第3図におけるノーマリオン型シヨツトキFET
では、300のGaAs半絶縁性基板、301の高
濃度N型イオン打込層、303のゲート電極、3
04のドレイン電極、305のソース電極はノー
マリオフ型シヨツトキFETと同様であるが、低
濃度N型イオン打込層302の厚さがノーマリオ
フ型シヨツトキFETよりも厚くなつている。従
つて、ゲート電圧が零の時でもドレイン・ソース
間に電流が流れ、ゲート電圧が負の電圧となつ
て、はじめて電流が流れなくなるという特性を示
す。ノーマリオン型シヨツトキFETのしきい電
圧VTは通常−1.0〜−2.0Vの値が用いられてい
る。同一素子寸法で、同一ゲート電圧のもとでノ
ーマリオフ型、ノーマリオン型FETのドレイ
ン・ソース間電流を比較すると、後者の方が数倍
大きな電流を流すことが可能である。 The reading and writing operations of semiconductor memory have been briefly described above, but when it comes to memory cells, it is important to integrate a large number of them on a chip.
It is necessary to make the circuit as simple as possible and occupy as little space as possible. For this purpose, it is effective to use a normally-off type shotgun FET that does not require a level shift circuit and has a simple circuit configuration. on the other hand,
The circuit that drives the large number of memory cells connected to each column line drives the large load capacitance associated with the column line, so even if there are multiple circuits to some extent, an element that can flow a large current is required. It is effective to use a normally-on type shotgun FET. Figure 2 shows a cross-sectional view of a normally-off type shotgun FET.
Figure 3 shows a cross-sectional view of a normally-on type shotgun FET. In FIG. 2, 200 is a GaAs semi-insulating substrate, 201 is a heavily doped N-type ion-implanted layer for the source and drain portions, and 202 is a lightly-doped N-type ion-implanted layer for the channel forming portion. 203 is a shot gate electrode made of a metal group (for example, Al) that makes shot contact with the N-type ion implantation layer 202.
etc.) to form a pattern. Reference numeral 204 indicates a drain electrode, and reference numeral 205 indicates a source electrode, both of which are patterned with a metal group (for example, an Au-Ge alloy) to make resistive contact with the N-type ion-implanted layer 201. In this type of device, the depletion layer 206 that spreads under the gate electrode is caused by the gate voltage.
The FET expands and contracts vertically, which changes the current flowing between the drain and source.
An action is taken. Since the device shown in FIG. 2 is a normally-off type short-circuit FET, when the gate voltage is zero, the depletion layer 206 reaches the lower end of the channel forming portion 202, and no current flows between the drain and source. The gate voltage at which current begins to flow between the drain and source is called the threshold voltage VT , and in the case of a normally-off type short-circuit FET, this value is approximately
It is 0.1V. When the gate voltage is a positive voltage equal to or higher than the threshold voltage V T , the depletion layer 206 contracts and current flows between the drain and source. on the other hand,
Normally-on type shotgun FET in Figure 3
300 GaAs semi-insulating substrate, 301 high concentration N type ion implantation layer, 303 gate electrode, 3
The drain electrode 04 and the source electrode 305 are the same as those of the normally-off type shotgun FET, but the thickness of the low concentration N-type ion implantation layer 302 is thicker than that of the normally-off type shotgun FET. Therefore, even when the gate voltage is zero, current flows between the drain and source, and the current stops flowing only when the gate voltage becomes negative. The threshold voltage V T of a normally-on type shotgun FET is normally used at a value of -1.0 to -2.0V. Comparing the drain-source current of a normally-off type FET and a normally-on type FET with the same element dimensions and the same gate voltage, the latter allows several times larger current to flow.
第4図は、ノーマリオフ型シヨツトキFETを
使用したメモリセル回路の一例であるが、このタ
イプのFETでは、レベルシフト回路を必要とせ
ず、FETを直結して回路が構成できるため、少
い素子数で回路を構成できる。第4図において、
400はワード線、401,402はデータ線で
ある。第1図で説明した列線は、本図のワード線
400に相当し、行線は、データ線401,40
2に相当する。第1図では、行線は各セルに対し
て1本で表示してあるが、実際は、第4図に示す
ように1対でデータ線を構成している。403,
404は抵抗、405,406,407,408
はノーマリオフ型シヨツトキFETである。FET
406,407のソースは共通に接地され、ドレ
インはそれぞれ抵抗403,404を介して電源
VC(例えば+0.5V)に接続され、ゲートはそれぞ
れ反対側のノード410,409に接続されてフ
リツプフロツプ回路を構成している。また、
FET405,408のドレインはそれぞれデー
タ線401,402へ接続され、ソースはそれぞ
れノード409,410へ接続され、ゲートはワ
ード線400へ接続されている。ここで、FET
406,407のうち一方がオン状態で、他方が
オフ状態であるように各抵抗値などが選ばれてお
り、FET406がオン、FET407がオフ、あ
るいは、FET406がオフ、FET407がオン
の2つの場合に対応して2値情報の“0”、“1”
が記憶される。ワード線400に駆動信号を印加
すると、FET405,408がオン状態となり、
データ線に記憶信号が読み出される。書き込み動
作は、ワード線400に駆動信号を印加して
FET405,408をオンにした後、データ線、
401,402のいずれかの電位を下げることに
よりおこなわれる。このようなノーマリオフ型
FETを用いたメモリセルを駆動するためのワー
ド線信号の振幅は、FETのしきい電圧VTとシヨ
ツトキゲートの順方向特性で制限され、約0.6V
程度である。以下、この制限をさらに詳しく説明
する。今、FET406がオン、FET407がオ
フで、情報“0”がセル内に記憶されているとす
る。この時、ノード409はほぼ接地電位に、一
方、ノード410は約0.5〜0.6Vになつている。
セルが非選択状態では、ノード409,410
は、データ線401,402と電気的に分離され
ている必要があるため、FET405,408を
オフ状態にしておかなくてはならない。従つて、
ワード線400の電圧を、ノード409の電位す
なわち接地電位程度に維持しておく必要がある。
次に、セルが選択状態となり、読み出し動作を行
う場合、ワード線400の電位は上昇し、FET
405,408はオン状態となるが、無制限にワ
ード線電圧を上昇させることはできない。その理
由はシヨツトキ・ゲートを使用したFETでは、
ゲート電極とソース電極、ならびにドレイン電極
とがシヨツトキ・ダイオードを構成しているた
め、ゲート電圧が、ソース、あるいはドレイン電
圧よりも約0.6V高くなるとゲートからソース、
あるいはドレイン電極へ電流が流れ始めるからで
ある。第4図のセルでこの状態を考えてみる。
今、セルに情報“0”が記憶されているとする
と、ノード409は、ほぼ接地電位であるため、
ワード線400の電位が約0.6Vとなると、ワー
ド線400からノード409に向かつて電流が流
れ始め、さらにワード線400の電位が上昇する
と、ノード409の電位が上昇し始め、最終的に
は、ノード409と410が同電位となり、情報
破壊が起つてしまう。また、書き込み時において
も読み出し時と同様の現象が発生し得る。従つ
て、セルが非選択状態の時、セル内の記憶情報を
維持し、読み出し及び、書き込み時に記憶情報を
破壊しないためには、ワード線400の信号振幅
は0.6V程度におさえなくてはならないことがわ
かる。 Figure 4 shows an example of a memory cell circuit using a normally-off type short-circuit FET. This type of FET does not require a level shift circuit and can be configured by directly connecting FETs, so it requires fewer elements. You can configure a circuit with In Figure 4,
400 is a word line, and 401 and 402 are data lines. The column lines explained in FIG. 1 correspond to the word lines 400 in this figure, and the row lines correspond to the data lines 401 and 40.
Corresponds to 2. In FIG. 1, one row line is shown for each cell, but in reality, a pair of data lines constitutes a data line as shown in FIG. 403,
404 is resistance, 405, 406, 407, 408
is a normally-off type shotgun FET. FET
The sources of 406 and 407 are commonly grounded, and the drains are connected to the power supply through resistors 403 and 404, respectively.
V C (for example, +0.5V), and its gates are connected to opposite nodes 410 and 409, respectively, to form a flip-flop circuit. Also,
The drains of FETs 405 and 408 are connected to data lines 401 and 402, respectively, the sources are connected to nodes 409 and 410, respectively, and the gates are connected to word line 400. Here, FET
The respective resistance values are selected so that one of 406 and 407 is on and the other is off, and in the case of two cases where FET 406 is on and FET 407 is off, or FET 406 is off and FET 407 is on. Binary information “0”, “1” corresponding to
is memorized. When a drive signal is applied to the word line 400, FETs 405 and 408 are turned on, and
A storage signal is read out onto the data line. A write operation is performed by applying a drive signal to the word line 400.
After turning on FET405 and 408, the data line,
This is done by lowering the potential of either 401 or 402. Normally off type like this
The amplitude of the word line signal for driving memory cells using FETs is limited by the FET threshold voltage V T and the forward characteristics of the shot gate, and is approximately 0.6V.
That's about it. This restriction will be explained in more detail below. Assume that the FET 406 is on, the FET 407 is off, and information "0" is stored in the cell. At this time, node 409 is at approximately ground potential, while node 410 is at approximately 0.5 to 0.6V.
When the cell is not selected, nodes 409 and 410
Since the FETs 405 and 408 must be electrically isolated from the data lines 401 and 402, the FETs 405 and 408 must be turned off. Therefore,
It is necessary to maintain the voltage of the word line 400 at about the potential of the node 409, that is, the ground potential.
Next, when the cell becomes selected and performs a read operation, the potential of the word line 400 rises and the FET
405 and 408 are turned on, but the word line voltage cannot be increased indefinitely. The reason for this is that in FETs using Schottki gates,
Since the gate electrode, source electrode, and drain electrode constitute a Schottky diode, when the gate voltage is approximately 0.6V higher than the source or drain voltage, the gate to source,
Alternatively, this is because current begins to flow to the drain electrode. Consider this situation using the cell in Figure 4.
Assuming that information "0" is currently stored in the cell, the node 409 is almost at ground potential, so
When the potential of the word line 400 reaches approximately 0.6V, a current begins to flow from the word line 400 toward the node 409, and as the potential of the word line 400 further increases, the potential of the node 409 begins to increase, and finally, Nodes 409 and 410 have the same potential, causing information destruction. Furthermore, a phenomenon similar to that during reading may occur during writing as well. Therefore, when the cell is in a non-selected state, the signal amplitude of the word line 400 must be kept to about 0.6V in order to maintain the stored information in the cell and not destroy the stored information during reading and writing. I understand that.
次に、ワード線の駆動回路について述べる。先
にも述べたように、この駆動回路にはノーマリオ
ン型のシヨツトキFETを使用するのが効率的で
あり、第5図にその一例を示す。同図aは、
SDFL(Schottky Diode FET Logic)と
一般的に呼ばれている。図において500は入力
端子、501は出力端子、502,503はダイ
オード、504,505,506はノーマリオン
型のシヨツトキFETであり、FET504はレベ
ルシフト用回路、FET505,506は、出力
の電位を制御するためのものである。入力端子5
00にはダイオード502のアノードが、ダイオ
ード502のカソードにはダイオード503のア
ノードが、ダイオード502のカソードには
FET504のドレインが接続され、FET504
のゲートとソースは共通に電源Vsに接続されて
レベルシフト回路を構成している。さらにダイオ
ード503のカソードは、FET506のゲート
に接続され、FET506のドレインはFET50
5のソースとゲートに共通に接続されると共に、
出力端子501に接続されている。FET505
のドレインは電源VDに接続され、FET506の
ソースは接地されている。このように本回路は、
ノーマリオフ型のシヨツトキFETを用いた回路
と比較するとレベルシフト回路が余分に必要であ
り、その分だけ回路構成が複雑になつている。な
お、本回路におけるVDは2V、Vsは−1.5V、ノー
マリオン型シヨツトキFETのしきい電圧VTは−
1Vが一般的に用いられている。本回路の出力は、
約接地電位から、VDの電位まで変化するので、
信号振幅も約2Vとなる。入力端子500には、
出力端子501と同じ電位の信号が入力され、ダ
イオード502,503により約1.2V電位が下
がる。従つて、入力信号の“L”、“H”に対応し
てFET506がオフ、オンし、出力電位も“H”
(2V)から“L”(約0V)に変化する。この場
合、入力信号と出力信号の変化のし方はちようど
逆になる。なお、第5図aの回路においてFET
504を抵抗に置き換えても本質的に動作は同じ
である。また、第5図bの回路は、同図aの回路
をさらに低電力化するためプツシユ・プル化した
ものである。入力端子は510、出力端子は51
1で、512は入力信号を反転させるためのイン
バータである。ダイオード513,514,51
5,516、FET517,518の動作はaの
場合とほぼ同じであるが、FET519,520
のうち常にどちらか一方しかオンしないため、低
消費電力に向いている。なおbの回路では、入力
と出力の変化の方向が同一方向となる結線となつ
ている。しかしながら、aの回路の出力振幅は約
2V、bの回路の出力振幅は約1.5Vあるため、先
に述べたメモリセルとこれらの周辺回路を直結す
ることはできず何らかの工夫が必要になる。第6
図は、セルアレー700と列線駆動回路705の
境界にレベルクランプ用ダイオード706を挿入
したものである。このような回路構成とすること
により、駆動回路705の出力レベルがメモリセ
ルで許容された信号電圧約0.6Vでクランプされ
ると同時に、出力波形の立ち上がりが速い範囲で
クランプされるため、高速信号を選択された列線
に供給できる。さらに、クランプ用ダイオードを
セルアレーと駆動回路の境界に用いることによ
り、列線の近端と遠端、たとえば列線701につ
いていうと、711と707の選択時の電位を一
定に保つことができ、メモリセルの安定動作が可
能となる。今、列線701が選択状態になつたと
すると、708の電位が“H”レベルとなり、
FET709がオン、FET710がオフとなつて、
これらFETのオン、オフ関係が逆転し、列線7
01の電位が上昇し始める。そして、先にも述べ
たように約0.6Vに達した時点でダイオード70
6が動作し、波形がクランプされる。この時、
FET709からダイオード706、接地へと定
常電流が流れるが、ダイオード706をセルアレ
ー700と駆動用回路705の境界に配置してお
くことにより、この定常電流を列線701を経由
しないで流すことができる。その結果、選択時に
おいて、列線の近端と遠端で電位を一定に保つこ
とができ、メモリセルの安定動作を行うことがで
きる。 Next, the word line drive circuit will be described. As mentioned above, it is efficient to use a normally-on type shotgun FET in this drive circuit, and an example thereof is shown in FIG. Figure a is
It is generally called SDFL ( Schotky Diode FET Logic ). In the figure, 500 is an input terminal, 501 is an output terminal, 502, 503 are diodes, 504, 505, 506 are normally-on type shotgun FETs, FET 504 is a level shift circuit, and FETs 505, 506 control the output potential. It is for the purpose of Input terminal 5
00 is the anode of the diode 502, the cathode of the diode 502 is the anode of the diode 503, and the cathode of the diode 502 is the anode of the diode 502.
The drain of FET504 is connected, and FET504
The gate and source of are commonly connected to the power supply Vs to form a level shift circuit. Furthermore, the cathode of the diode 503 is connected to the gate of the FET 506, and the drain of the FET 506 is connected to the FET 50.
Commonly connected to the source and gate of 5,
It is connected to the output terminal 501. FET505
The drain of FET 506 is connected to the power supply V D , and the source of FET 506 is grounded. In this way, this circuit is
Compared to a circuit using a normally-off type short-circuit FET, an extra level shift circuit is required, and the circuit configuration is accordingly more complicated. In this circuit, V D is 2V, V s is -1.5V, and the threshold voltage V T of the normally-on type shotgun FET is -
1V is commonly used. The output of this circuit is
Since it changes from approximately ground potential to V D potential,
The signal amplitude will also be approximately 2V. The input terminal 500 has
A signal with the same potential as the output terminal 501 is input, and the potential is lowered by about 1.2V by the diodes 502 and 503. Therefore, the FET 506 turns off and on in response to the input signal "L" and "H", and the output potential also becomes "H".
(2V) to “L” (approximately 0V). In this case, the way the input signal and output signal change are exactly opposite. Note that in the circuit of Figure 5a, the FET
Even if 504 is replaced with a resistor, the operation is essentially the same. The circuit shown in FIG. 5b is a push-pull version of the circuit shown in FIG. 5a to further reduce the power consumption. Input terminal is 510, output terminal is 51
1, and 512 is an inverter for inverting the input signal. Diodes 513, 514, 51
5,516, FET517, 518 operations are almost the same as in case a, but FET519,520
Since only one of them is always on, it is suitable for low power consumption. Note that in the circuit b, the connections are such that the input and output change directions are in the same direction. However, the output amplitude of circuit a is approximately
Since the output amplitude of the 2V,b circuit is approximately 1.5V, it is not possible to directly connect the memory cells mentioned above to these peripheral circuits, and some kind of contrivance is required. 6th
In the figure, a level clamp diode 706 is inserted at the boundary between a cell array 700 and a column line drive circuit 705. With this circuit configuration, the output level of the drive circuit 705 is clamped at the signal voltage of approximately 0.6V allowed by the memory cell, and at the same time, it is clamped within the range where the output waveform rises quickly, so that high-speed signals can be can be supplied to the selected column line. Furthermore, by using a clamping diode at the boundary between the cell array and the drive circuit, the potentials at the near and far ends of the column line, for example, the column line 701, when selected, can be kept constant. Stable operation of the memory cell becomes possible. Now, if the column line 701 is in the selected state, the potential of the column line 708 becomes "H" level,
FET709 is on, FET710 is off,
The on/off relationship of these FETs is reversed, and the column line 7
The potential of 01 begins to rise. Then, as mentioned earlier, when the voltage reaches about 0.6V, the diode 70
6 operates and the waveform is clamped. At this time,
A steady current flows from the FET 709 to the diode 706 to the ground, but by placing the diode 706 at the boundary between the cell array 700 and the driving circuit 705, this steady current can flow without passing through the column line 701. As a result, during selection, the potential can be kept constant at the near and far ends of the column line, allowing stable operation of the memory cell.
以上述べたように、ノーマリオフ型のシヨツト
キFETをスタテイツク型メモリセルに用い、さ
らに列線の駆動回路にノーマリオン型のシヨツト
キFETを用い、この両者の境界部分にクランプ
用ダイオードを配置する回路構成をとることによ
り、高集積でかつ、高速でしかも安定動作の可能
な半導体記憶装置を実現できる。 As mentioned above, we have developed a circuit configuration in which a normally-off type stopper FET is used for the static memory cell, a normally-on type stopper FET is used for the column line drive circuit, and a clamping diode is placed at the boundary between the two. By doing so, it is possible to realize a highly integrated, high-speed, and stable semiconductor memory device.
第7図は、第6図の回路における信号波形を示
したものである。aは、端子708に入力される
信号波形を示したもので、列線701が選択され
ると、信号レベルは約0Vから2Vまで上昇し、そ
の結果、列線の電位が上昇し始める。bはその様
子を示したもので、実線が第6図の回路図での波
形、破線はクランプ用ダイオード706がない場
合の波形である。この波形を見てわかるとおり、
列線の振幅は、メモリセルの許容信号振幅内にお
さえられ、しかも、駆動回路の出力信号の立ち上
がりも高速である。なお、列線の立ち上がり部に
ついては、述べなかつたが、第5図に示した駆動
回路では、立ち下がり時間は、立ち上がり時間よ
りもかなり短く、立ち上がり時間ほどは問題にな
らない。 FIG. 7 shows signal waveforms in the circuit of FIG. 6. A shows the signal waveform input to the terminal 708. When the column line 701 is selected, the signal level increases from approximately 0V to 2V, and as a result, the potential of the column line begins to rise. b shows this situation, where the solid line is the waveform in the circuit diagram of FIG. 6, and the broken line is the waveform when the clamping diode 706 is not provided. As you can see from this waveform,
The amplitude of the column line is suppressed within the permissible signal amplitude of the memory cell, and the rise of the output signal of the drive circuit is also fast. Although the rise portion of the column line has not been described, in the drive circuit shown in FIG. 5, the fall time is considerably shorter than the rise time, and is not as problematic as the rise time.
以上、本発明の一実施例について説明したが、
本発明は、化合物半導体GaAsを用いたメモリ装
置に限らず、シヨツトキ・ゲート型FETを用い
たSiメモリ装置においても有効である。また、半
絶縁性GaAs基板以外の基板、たとえばエピタキ
シヤル結晶を用いたGaAsあるいはSi半導体記憶
装置であつてもかまわない。さらに、SOS結晶を
用いたSi半導体記憶装置であつてもかまわない。
また、第5図の回路でレベルシフト回路をダイオ
ードとFETで構成したが、他の回路構成による
レベルシフト回路であつてもよい。たとえば、第
8図aに示すようにダイオードとFET、ならび
に容量からなるレベルシフト回路を用いたものは
本発明に用いて好ましい。なお、第8図aにおけ
るFET804を抵抗に置き換えた回路でも本質
的に動作は同じである。図において803の容量
は結合容量として動作しており、入力信号800
の立ち下がり時にノード808の電位を高速に放
電させるために付加されている。また、ダイオー
ド801,802、FET804は、入力信号が
定常状態になつたときに、ノード808の電位を
一定値に固定するために設けられている。さら
に、入力信号の立ち上がり時には、容量803を
介する過渡電流と、ダイオード801,802を
介する直流電流の両者によつてノード808の電
位は高速にHighレベルに変化する。この回路で
は、レベルシフト部の直流電流を少くできるの
で、第5図aに示したSDFL回路と比較して、低
消費電力、高負荷の駆動に適しているといえる。 Although one embodiment of the present invention has been described above,
The present invention is effective not only for memory devices using compound semiconductor GaAs, but also for Si memory devices using shotgun gate type FETs. Further, a substrate other than a semi-insulating GaAs substrate, for example a GaAs or Si semiconductor memory device using epitaxial crystal, may be used. Furthermore, it may be a Si semiconductor memory device using an SOS crystal.
Furthermore, although the level shift circuit in the circuit shown in FIG. 5 is constructed of diodes and FETs, the level shift circuit may be constructed using other circuit configurations. For example, as shown in FIG. 8a, a level shift circuit including a diode, a FET, and a capacitor is preferably used in the present invention. Note that the operation is essentially the same even in a circuit in which the FET 804 in FIG. 8a is replaced with a resistor. In the figure, the capacitor 803 operates as a coupling capacitor, and the input signal 803
This is added in order to discharge the potential of node 808 at high speed when the voltage falls. Further, the diodes 801, 802 and the FET 804 are provided to fix the potential of the node 808 to a constant value when the input signal reaches a steady state. Furthermore, when the input signal rises, the potential of the node 808 changes rapidly to the High level due to both the transient current flowing through the capacitor 803 and the direct current flowing through the diodes 801 and 802. Since this circuit can reduce the DC current of the level shift section, it can be said that it is suitable for driving a high load with lower power consumption than the SDFL circuit shown in FIG. 5a.
第8図bの回路は、第8図aの回路を基本回路
としてプツシユプル構成としたもので、入出力信
号レベルならびに、各部分の回路動作は、レベル
シフト部を除いて、第5図bの場合と同じであ
る。この回路は、第6図の列線駆動回路705と
して、そのまま用いることができ、第5図bに示
した回路より、さらに、低消費電力、高速動作を
可能にすることができる。なお、第8図におい
て、FET804,805,806,815,8
17,816,821,823,824がノーマ
リオン型のシヨツトキFETであることは勿論で
ある。 The circuit shown in FIG. 8b has a push-pull configuration based on the circuit shown in FIG. Same as in case. This circuit can be used as is as the column line drive circuit 705 in FIG. 6, and can achieve lower power consumption and higher speed operation than the circuit shown in FIG. 5b. In addition, in FIG. 8, FET804, 805, 806, 815, 8
Of course, 17, 816, 821, 823, and 824 are normally-on type shotgun FETs.
第1図は、半導体メモリ装置におけるチツプ内
回路の配置を示す概略図、第2図、第3図は、そ
れぞれGaAsシヨツトキ・ゲート型電界効果トラ
ンジスタの構成を示す断面図、第4図は、本発明
に用いられるメモリセルの一例を示す回路図、第
5図a,bは、それぞれ本発明に用いられるメモ
リセル駆動回路の一例を示す回路図、第6図は、
本発明の一実施例の要部を示す回路図、第7図
は、第6図の回路における信号波形を示す図、第
8図a,bは、それぞれ本発明に用いられるメモ
リセル駆動回路の他の例を示す回路図である。
400……ワード線(列線)、401,402
……データ線(行線)、405,406,407,
408……ノーマリオフ型のシヨツトキ・ゲート
型FET、502,503,513,514,5
15,516,801,802,812,81
3,818,819……ダイオード、504,5
05,506,517,518,519,52
0,804,805,806,815,816,
821,823,824……ノーマリオン型のシ
ヨツトキ・ゲート型FET、512……インバー
タ、706……レベルクランプ用ダイオード、8
14,820……容量。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the arrangement of circuits within a chip in a semiconductor memory device, FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views showing the configuration of a GaAs shot gate type field effect transistor, and FIG. FIGS. 5a and 5b are circuit diagrams showing an example of a memory cell used in the invention, and FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of a memory cell drive circuit used in the invention, respectively.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a main part of an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a diagram showing signal waveforms in the circuit of FIG. 6, and FIGS. FIG. 7 is a circuit diagram showing another example. 400...word line (column line), 401, 402
...Data line (row line), 405, 406, 407,
408... Normally-off shot gate type FET, 502, 503, 513, 514, 5
15,516,801,802,812,81
3,818,819...Diode, 504,5
05,506,517,518,519,52
0,804,805,806,815,816,
821, 823, 824... Normally-on shot gate type FET, 512... Inverter, 706... Level clamp diode, 8
14,820...capacity.
Claims (1)
効果トランジスタを用いたスタテイツク型メモリ
セルをマトリツクス状に配置したメモリセルアレ
ーと、該セルアレーの各列に配置されたメモリセ
ルに共通に接続された複数のワード線と、ノーマ
リオン型のシヨツトキ・ゲート型電界効果トラン
ジスタを用いた上記ワード線に駆動信号を供給す
る複数の駆動回路とからなることを特徴とする半
導体記憶装置。 2 上記複数のワード線と、上記複数の駆動回路
のそれぞれの境界にレベルクランプ用ダイオード
を設けた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。[Claims] 1. A memory cell array in which static memory cells using normally-off shot gate field effect transistors are arranged in a matrix, and a common connection to the memory cells arranged in each column of the cell array. 1. A semiconductor memory device comprising: a plurality of word lines, and a plurality of drive circuits that supply drive signals to the word lines using normally-on shot gate field effect transistors. 2. The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising a level clamp diode provided at each boundary between the plurality of word lines and the plurality of drive circuits.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57005919A JPS58125290A (en) | 1982-01-20 | 1982-01-20 | Semiconductor storage device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57005919A JPS58125290A (en) | 1982-01-20 | 1982-01-20 | Semiconductor storage device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58125290A JPS58125290A (en) | 1983-07-26 |
| JPH0158592B2 true JPH0158592B2 (en) | 1989-12-12 |
Family
ID=11624294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57005919A Granted JPS58125290A (en) | 1982-01-20 | 1982-01-20 | Semiconductor storage device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58125290A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6059589A (en) * | 1983-09-12 | 1985-04-05 | Toshiba Corp | Semiconductor memory device |
| JPH0747288Y2 (en) * | 1992-07-15 | 1995-11-01 | アサノ精機株式会社 | Directional change mechanism in powder packaging machine |
-
1982
- 1982-01-20 JP JP57005919A patent/JPS58125290A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58125290A (en) | 1983-07-26 |
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