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JPH0632221B2 - Memory circuit - Google Patents
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JPH0632221B2 - Memory circuit - Google Patents

Memory circuit

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JPH0632221B2
JPH0632221B2 JP60048791A JP4879185A JPH0632221B2 JP H0632221 B2 JPH0632221 B2 JP H0632221B2 JP 60048791 A JP60048791 A JP 60048791A JP 4879185 A JP4879185 A JP 4879185A JP H0632221 B2 JPH0632221 B2 JP H0632221B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体メモリ回路、詳しくはMES FETを
用いたSRAMのビット線プルアップ回路に関する。
The present invention relates to a semiconductor memory circuit, and more particularly to a bit line pull-up circuit for SRAM using MES FET.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体基板にヒ化ガリウム(GaAs)を用いた半導体
装置では、MOS(Metal Oxide Semi conductor)型の
FET(電界効果トランジスタ)を作りにくいので、接
合型又はショットキバリヤ型つまりMES(Metal Sem
i-conductor)型のFETを用いる。なおこの接合型に
はPN接合型とヘテロ接合型があり、後者の一部はHE
MT(High Electron Mobility Transistor)と呼ば
れ、動作原理が異なるが、こゝではこれらを単にMES
FETという。
In a semiconductor device using gallium arsenide (GaAs) for a semiconductor substrate, it is difficult to form a MOS (Metal Oxide Semi conductor) type FET (field effect transistor). Therefore, a junction type or a Schottky barrier type MES (Metal Sem) is used.
i-conductor) type FET is used. There are PN junction type and heterojunction type in this junction type, and the latter part is HE
It is called MT (High Electron Mobility Transistor), and the operating principle is different, but in this case, these are simply MES.
It is called FET.

MES FETを用いたSRAM(Static Ramdom Acce
ss Memory)は第5図の構成を有する。Q〜Qはフ
リップフロップを構成するMES FET、Q,Q
はトランスファゲート用MES FETであり、これら
の6トランジスタで1つのメモリセルMCを構成する。
B1,B2は一対のビット線でメモリセルデータの入出
力を司どる。Wはワード線で、トランスファゲートトラ
ンジスタQ,Qの開閉を行なう。このようなビット
線対およびワード線はメモリでは多数あり、それらの各
交点にメモリセルMCが接続される。このメモリでワー
ド線Wが選択されてHレベルになりトランジスタQ
をオンにすると、そしてメモリセルMCではトラン
ジスタQがオン、Qがオフとすると、トランジスタ
,Qにより電源VDDへプルアップされているビッ
ト線B1,B2のうちB1はゲートQ、トランジスタ
を通してグランドヘプルダウンされるので電位が低
下し、B2はQ,Qを通してのプルダウンはないの
で電位は低下せず、こうしてB1,B2に電位差がつい
てセル記憶データの読出しが行なわれる。
SRAM (Static Ramdom Acce) using MES FET
ss Memory) has the configuration shown in FIG. Q 1 to Q 4 are MES FETs forming flip-flops, Q 5 and Q 6
Is a MES FET for transfer gate, and these 6 transistors form one memory cell MC.
B1 and B2 are a pair of bit lines that control the input / output of memory cell data. W is a word line, which opens and closes the transfer gate transistors Q 5 and Q 6 . There are many such bit line pairs and word lines in a memory, and a memory cell MC is connected to each intersection thereof. In this memory, the word line W is selected and becomes the H level, and the transistor Q 5 ,
When the Q 6 is turned on, and the transistor Q 1 is turned on in the memory cell MC, and when Q 2 is turned off, B1 of the transistors Q 7, the bit lines are pulled up to the power supply V DD through Q 8 B1, B2 are The potential is lowered because it is pulled down to the ground through the gate Q 5 and the transistor Q 1 , and the potential is not lowered because B 2 does not have the pull-down through Q 6 and Q 2 , thus the potential difference between B 1 and B 2 occurs and the cell storage data Read-out is performed.

このようにMES FETを用いたSRAMも、MOS
FETを用いたSRAMと同様な動作を行なうが、M
ES FETはゲートがダイオードであってMOS F
ETのように絶縁性ではないという特徴から、若干の相
違はある。例えば上記で、ビット線B2からQ,Q
を通ってグランドへの電流はないが、Q,,Qのゲ
ートを通ってグランドへの電流はあり、このためビット
線B2の電位はMES FETのゲートのビルトイン電
圧(約0.7V)に制限される。ゲートが絶縁性であるM
OS FET使用のメモリではこのようなことはない。
In this way, the SRAM using the MES FET also has a MOS
Same operation as SRAM using FET, but M
In the ES FET, the gate is a diode and the MOS F
There is a slight difference in that it is not insulating like ET. For example above, Q 6 from the bit line B2, Q 2
Although there is no current to the ground through the gates of Q 6 and Q 1 , there is a current to the ground through the gates of Q 6 and Q 1 , so that the potential of the bit line B 2 becomes the built-in voltage (about 0.7V) of the gate of the MES FET. Limited. M whose gate is insulating
This is not the case with memories that use OS FETs.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

トランジスタQがオン、Qがオフ、とすると、ビッ
ト線B1からの電流はトランジスタQ,Qを通して
グランドへ流れ、トランジスタQのドレイン電圧は0.
1V程度に低下するので、トランジスタQのゲート電
流は流れない。しかしビット線B1の電位が高いとトラ
ンジスタQ,Q,グランドの経路の電流は大にな
り、トランジスタQのドレイン電圧が上ってトランジ
スタQのゲート電流が流れ、該トランジスタQをオ
ンにする恐れがある。また前記のトランジスタQ,Q
のゲート、グランドの経路の電流もビット線B2の電
位が高いと大になり、トランジスタQのゲートを焼損
する恐れがある。このようにMES FETではゲート
電流が流れるので、ビット線電位は適正値に抑える必要
があり、高過ぎるとゲート焼損、記憶データ破壊などの
問題がある。
When the transistor Q 1 is turned on and Q 2 is turned off, the current from the bit line B 1 flows to the ground through the transistors Q 5 and Q 1 , and the drain voltage of the transistor Q 1 is 0.
Since it drops to about 1 V, the gate current of the transistor Q 2 does not flow. But transistors Q 5, Q 1 and a high potential of the bit line B1, current ground path becomes large, the gate current of the transistor Q 2 flows up the drain voltage of the transistor Q 1 is, the transistor Q 2 May turn on. Further, the transistors Q 6 and Q
The current of the gate and ground path of 1 also becomes large when the potential of the bit line B2 is high, and the gate of the transistor Q 1 may be burned out. As described above, since the gate current flows in the MES FET, it is necessary to suppress the bit line potential to an appropriate value. If it is too high, there are problems such as gate burnout and stored data destruction.

プルアップ回路としては図示のゲート、ソース短絡のデ
ィプリーションMES FETQ,Qを用いる代り
に、ドレイン、ゲート短絡のエンハンスメントMES
FETを使用するものもある。前者は定電流型であり、
後者は定電圧源型(ダイオードと同じ特性)である。い
ずれにしてもビット線電位を正しく所望値にするのに問
題がある。即ち前者では電位が変動し(ビット線電流が
少ないとビット線電位は電源VDDまで上る)、後者では
一定値以上の電流を流した状態で一定の電圧降下を生じ
るだけであるから、それで所望ビット線電位が得られる
ようビット線電源電圧それ自体を所望値にする、このた
めセル電源とは異なるビット線プルアップ電源を使用す
る、などが必要になる。
As the pull-up circuit, instead of using the illustrated depletion MES FETs Q 7 and Q 6 for shorting the gate and the source, an enhancement MES for shorting the drain and the gate is used.
Some use FETs. The former is a constant current type,
The latter is a constant voltage source type (having the same characteristics as a diode). In any case, there is a problem in properly setting the bit line potential to a desired value. That is, in the former, the potential fluctuates (when the bit line current is small, the bit line potential rises up to the power supply V DD ), and in the latter, a constant voltage drop is caused while a current of a constant value or more is flown. It is necessary to set the bit line power supply voltage itself to a desired value so as to obtain the bit line potential, and thus to use a bit line pull-up power supply different from the cell power supply.

MES FET使用SRAMのビット線電位は上記ゲー
ト電流を阻止する観点から最高でもビルトレン電圧程度
であるのがよく、また読出し書込みを行なう必要からビ
ット線をトランジスタでグランドへ接続すればその電位
は0V(グランドレベル)程度に下る必要があり、プル
アップ回路はかゝる機能を備えることが望まれる。本発
明はかゝる機能を持つビット線プルアップ回路を提供し
ようとするものである。
It is preferable that the bit line potential of the SRAM using the MES FET is at most about the built-in voltage from the viewpoint of blocking the above gate current, and if the bit line is connected to the ground with a transistor because it is necessary to read and write, the potential is 0V ( The pull-up circuit is required to have such a function. The present invention is intended to provide a bit line pull-up circuit having such a function.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、MES FETで構成されるフリップフロッ
プおよび該フリップフロップの一対の入出力端を一対の
ビット線へ接続するトランスファゲートからなるメモリ
セルを備える半導体メモリ回路において、該一対のビッ
ト線を電源ヘプルアップする回路を、ゲート、ソース短
絡のディプリーション型MES FETと、該MES
FETのゲートとグランドとの間に、陽極をゲート側に
して接続されるダイオードとで構成したことを特徴とす
るものである。
The present invention relates to a semiconductor memory circuit including a memory cell including a flip-flop composed of an MES FET and a transfer gate connecting a pair of input / output terminals of the flip-flop to a pair of bit lines, and the pair of bit lines is supplied with power. A depletion type MES FET having a gate and a source short-circuited,
It is characterized in that it is composed of a diode connected between the gate of the FET and the ground with the anode on the gate side.

〔作用及び実施例〕[Operation and Example]

本発明では第1図に示すようにゲート、ソース短絡のデ
ィプリーション型MES FET Q,Qのゲート
を図示極性のダイオードD,Dよりグランドへ接続
する。このようにすればビット線B1,B2の電位は該
ダイオードの順方向電圧(0.6〜0.7V)に制限され、そ
れ以上には上昇しない。またワード線WがHレベルにな
ってトランジスタQ,Qがオンになり、メモリセル
MCが選択されると、このメモリセルではトランジスタ
がオン、Qがオフとすればビット線B1はQ
の経路でグランドへ落され、トランジスタQの電
圧降下でビット線は0V(実際には0.1V程度)に下
る。ビット線B2ではQ,Qによるプルダウンはな
いから0.6〜0.7Vの非選択レベルを保つ。
In the present invention, as shown in FIG. 1, the gates of the depletion type MES FETs Q 7 and Q 8 with the gate and the source short-circuited are connected to the ground through the diodes D 1 and D 2 having the polarities shown. By doing so, the potentials of the bit lines B1 and B2 are limited to the forward voltage (0.6 to 0.7 V) of the diode and do not rise further. When the word line W becomes H level and the transistors Q 5 and Q 6 are turned on and the memory cell MC is selected, if the transistor Q 1 is turned on and Q 2 is turned off in this memory cell, the bit line B 1 is turned on. Is Q 5 ,
It is dropped to the ground through the path of Q 1 , and the voltage of the transistor Q 7 drops to 0V (actually about 0.1V) on the bit line. Keeping the non-selection level of 0.6~0.7V since no pull-down due to the bit line B2 in Q 6, Q 2.

第2図はこれをグランドで示す図で、C1は非選択側ビ
ット線本例ではB2の電位変化を、C2は選択側ビット
線本例ではB1の電位変化を示す。この図の縦軸はビッ
ト線電位を、横軸はワード線電位を示す。ワード線のド
ライバもMES FETで構成されるので選択Hレベル
はビルトイン電圧程度本例では0.5Vであり、非選択L
レベルは0〜0.1Vである。こゝで数値例を挙げると、
エンハンスメント(E)型MES FET Q,Q
,Qの闘値電圧Vthは+0.1V±0.05V、ディプ
リーション(D)型MES FET Q,Q,Q
のVthは−0.5V±0.1V、電源VDDの電圧は2Vで
ある。ダイオードD,DはトランジスタQ,Q
のゲートに合わせて、該ゲートのダイオードが接合型な
ら接合型、ショントキバリヤ型ならショットキバリヤ型
にするとよい。
FIG. 2 is a diagram showing this in the ground. C1 shows the potential change of B2 in this example of the non-selected side bit line, and C2 shows the potential change of B1 in this example of the selected side bit line. In this figure, the vertical axis represents the bit line potential and the horizontal axis represents the word line potential. Since the word line driver is also composed of MES FETs, the selected H level is about the built-in voltage, which is 0.5 V in this example, and the non-selected L level.
The level is 0-0.1V. Here's a numerical example:
Enhancement (E) type MES FET Q 1 , Q 2 ,
The threshold voltage Vth of Q 5 and Q 6 is + 0.1V ± 0.05V, and the depletion (D) type MES FETs Q 3 , Q 4 and Q 7 ,
Vth of Q 8 is -0.5V ± 0.1V, the voltage of the power supply V DD is 2V. Diodes D 1 and D 2 are transistors Q 1 and Q 2
If the diode of the gate is a junction type, it may be a junction type, and if it is a Schottky barrier type, it may be a Schottky barrier type.

MES FET使用SRAMのセンスアンプは第3図に
示すようにE型MES FET Q11,Q12,ゲートソ
ース短絡のD型MES FET Q13、及び抵抗R
からなる差動アンプで構成される。このアンプの正
電源VDDはやはり2V、そして負電源Vssは−1Vであ
る。このセンスアンプを第4図のようにE−D型インバ
ータ2個で構成すると、ビット線プルアップ回路のダイ
オードD,Dは不要になる。この第4図でQ14
15はE型MES FET,Q16,Q17はゲート
ソース短絡のD型MES FETであり、Q16,Q
17とQ14,Q15はそれぞれ直列に接続されて2つ
のE−Dインバータを形成する。この型のセンスアンプ
ではドライバトランジスタQ14,Q15のゲート、ソ
ースがビット線をグランドへ接続するダイオードになる
から、ダイオードD,Dは不要である。また第3図
のように定電流源トランジスタQ13を設ける必要はな
いので、負電源Vssを設ける必要はなくて、ドライバト
ランジスタQ14,Q15のソースは単にグランドへ接
続することができる。唯、トランジスタQ14,Q15
のゲートは常時電流を流すから、この通電に耐えられる
ように大型にする必要はある。センスアンプはメモリセ
ルとは異なり、各ビット線対従って各コラムに1つ設け
られるだけであるから、サイズを若干大きくしてもそれ
程集積度にはひびかない。
As shown in FIG. 3, the sense amplifier of the SRAM using the MES FET has E-type MES FETs Q 11 and Q 12 , a gate-source shorted D-type MES FET Q 13 and a resistor R 1 .
It is composed of a differential amplifier composed of R 2 . The positive power supply V DD of this amplifier is also 2V and the negative power supply V ss is -1V. If this sense amplifier is composed of two ED type inverters as shown in FIG. 4, the diodes D 1 and D 2 of the bit line pull-up circuit become unnecessary. In this FIG. 4, Q 14 ,
Q 15 is an E-type MES FET, Q 16 and Q 17 are gate-source short-circuited D-type MES FETs, and Q 16 and Q
17 and Q 14 , Q 15 are respectively connected in series to form two E-D inverters. In this type of sense amplifier, the gates and sources of the driver transistors Q 14 and Q 15 are diodes that connect the bit line to the ground, and therefore the diodes D 1 and D 2 are not necessary. Since it is not necessary to provide the constant current source transistor Q 13 as in FIG. 3, it is not necessary to provide the negative power source V ss, and the sources of the driver transistors Q 14 and Q 15 can be simply connected to the ground. Only the transistors Q 14 and Q 15
Since the gate of (2) always passes current, it must be large enough to withstand this energization. Unlike the memory cell, the sense amplifier is provided only for each bit line pair and therefore for each column, so that even if the size is increased slightly, the degree of integration is not so serious.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明によれば極めて簡単な手段に
よりビット線電位過大によるゲート焼損、記憶データの
破壊などを防止することができる。またビット線プルア
ップ電源としてはメモリセル電源と同じ電源VDDを使用
するので電源種類数の増加を招くことがなく、また必要
な電圧0.6〜0.7Vより充分高い電圧2.0Vを使用し、そ
れをトランジスタQ,QとダイオードDでい
わば安定化して該必要電圧を得るようにしているので高
安定度が得られ、甚だ有効である。
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the gate from being burned and the stored data from being destroyed due to the excessive potential of the bit line by an extremely simple means. Further, since the same power source V DD as the memory cell power source is used as the bit line pull-up power source, the number of power source types does not increase, and the voltage 2.0 V which is sufficiently higher than the required voltage 0.6 to 0.7 V is used. Is stabilized by the transistors Q 7 and Q 8 and the diodes D 1 and 2 to obtain the required voltage, so that high stability can be obtained, which is very effective.

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

第1図は本発明の実施例を説明する回路図、第2図はビ
ット線電位の変化を示すグラフ、第3図はセンスアンプ
の回路図、第4図は本発明の他の実施例を示す回路図、
第5図は従来例を示す回路図である。 図面でQ〜Qはフリップフロップを構成するMES
FET、Q,Qはトランスファゲートを構成する
MES FET、B1,B2は一対のビット線、MCは
メモリセル、Q,Qはプルアップ回路のMES F
ET、D,Dは同ダイオード、Q14,Q15はイ
ンバータ型センスアンプのドライバを形成するMES
FETである。
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing changes in bit line potential, FIG. 3 is a circuit diagram of a sense amplifier, and FIG. 4 is another embodiment of the present invention. Circuit diagram,
FIG. 5 is a circuit diagram showing a conventional example. In the drawing, Q 1 to Q 4 are MESs forming a flip-flop.
FETs, Q 5 and Q 6 are MES FETs forming a transfer gate, B1 and B2 are a pair of bit lines, MC is a memory cell, and Q 7 and Q 8 are pull-up circuit MES Fs.
ET, D 1 and D 2 are the same diode, and Q 14 and Q 15 are MES forming a driver of an inverter type sense amplifier.
It is a FET.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】MES FETで構成されるフリップフロ
ップおよび該フリップフロップの一対の入出力端を一対
のビット線へ接続するトランスファゲートからなるメモ
リセルを備える半導体メモリ回路において、 該一対のビット線を電源ヘプルアップする回路を、ゲー
ト、ソース短絡のディプリーション型MES FET
と、該MES FETのゲートとグランドとの間に、陽
極をゲート側にして接続されるダイオードとで構成した
ことを特徴とする半導体メモリ回路。
1. A semiconductor memory circuit comprising a memory cell composed of a flip-flop composed of an MES FET and a transfer gate connecting a pair of input / output terminals of the flip-flop to a pair of bit lines. Depletion type MES FET with shorted gate and source
And a diode connected between the gate of the MES FET and the ground, with the anode on the gate side, and a semiconductor memory circuit.
【請求項2】ダイオードが、センスアンプを構成する一
対のインバータのドライバを形成するMES FETの
ゲート及びソースで構成されたことを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載のメモリ回路。
2. The memory circuit according to claim 1, wherein the diode is composed of a gate and a source of a MES FET forming a driver of a pair of inverters forming a sense amplifier.
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