JPH0521729A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0521729A
JPH0521729A JP3197095A JP19709591A JPH0521729A JP H0521729 A JPH0521729 A JP H0521729A JP 3197095 A JP3197095 A JP 3197095A JP 19709591 A JP19709591 A JP 19709591A JP H0521729 A JPH0521729 A JP H0521729A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate electrode
region
transistor
gate
oxide film
Prior art date
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Pending
Application number
JP3197095A
Other languages
English (en)
Inventor
Kokei Komoda
弘敬 薦田
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 1つのトランジスタ領域を複数個のMOSト
ランジスタで共通にする。 【構成】 1つのトランジスタ領域2にはゲート電極4
を挾む一方の側に3個の拡散領域6a〜6cが形成さ
れ、他方の側に3個の拡散領域6d〜6fが形成されて
いる。ゲート電極4は台形状をなし、その非平行な2辺
を挾んで一方の拡散領域6a〜6cと他方の拡散領域6
d〜6fが対向している。例えば拡散領域6dを入力、
拡散領域6cを出力とした場合のトランジスタサイズは
W/L1であり、拡散領域6dを入力、拡散領域6aを
出力とした場合のトランジスタサイズはW/L2である
から、1つのトランジスタ領域でゲート電極を共通にす
るトランジスタサイズの異なるMOSトランジスタが構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体集積回路装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】MOSトランジスタは素子分離された1
つのトランジスタ領域上にゲート酸化膜を介してゲート
電極が形成されて1個のMOSトランジスタが構成され
る。したがって、複数個のトランジスタサイズの異な
る、又は等しいMOSトランジスタを得るにはその数だ
けのトランジスタ領域が必要となる。アナログ入力によ
りそれに対応するデジタル出力を得るA/Dコンバータ
は、サンプルホールド回路を備えており、アナログ信号
をデジタル信号に変換する間アナログ入力データをホー
ルドしている。MOSトランジスタではゲート電極は通
常1層の多結晶シリコンゲート電極にてなり、2層多結
晶シリコンゲート電極を備え、その両方のゲート電極を
ともに入力ゲートとするものはない。PROMやEPR
OMでは2層ゲート電極が用いられるが、そのうちの1
層はフローティングゲート電極であり、入力ゲート電極
ではない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】トランジスタサイズの
異なる複数個のMOSトランジスタを形成する場合や、
仮りにトランジスタサイズが等しくても複数個のMOS
トランジスタを得ようとすれば、その数だけのトランジ
スタ領域が必要になるので、チップ面積を小さくする上
で障害になる。そこで、本発明の第1の目的は1つのト
ランジスタ領域を複数個のMOSトランジスタで共通に
することにより、チップ面積を小さくすることである。
【0004】従来のA/Dコンバータはサンプルホール
ド回路を使用しているので、アナログ信号をデジタル信
号に変換するには時間がかかり、アナログ入力を瞬間逐
次的に変換することはできない。また、サンプルホール
ド回路を備えることにより回路が複雑化して集積度を上
げる上で妨げになる。そこで、本発明の第2の目的は瞬
間逐次的にアナログ入力をデジタル出力に変換するとと
もに、回路も簡単にして集積度の向上を図ることであ
る。本発明の第3の目的は1つのトランジスタ領域で複
数の出力を得ることのできるMOSトランジスタを得る
ことである。
【0005】
【課題を解決するための手段】1つのトランジスタ領域
を複数個のMOSトランジスタで共通にする第1の目的
を達成するために、本発明では半導体基板上にゲート酸
化膜を介してゲート電極が形成され、このゲート電極の
下側領域を含むトランジスタ形成領域にはこのゲート電
極を挾む一方の側に少なくとも1個の拡散領域が形成さ
れ、このゲート電極を挾む他方の側に少なくとも2個の
拡散領域が形成されて、このゲート電極を共通にする2
以上のMOSトランジスタが形成されている。
【0006】瞬間逐次的にアナログ入力をデジタル出力
に変換するとともに、回路も簡単にする第2の目的を達
成するために、本発明のA/Dコンバータでは半導体基
板のN型領域にゲート酸化膜を介してゲート電極が形成
され、このゲート電極の下側領域を含むトランジスタ形
成領域にはこのゲート電極を挾む一方の側に少なくとも
1個のP型拡散領域が形成され、このゲート電極を挾む
他方の側に少なくとも2個のP型拡散領域が形成され
た、ゲート電極を共通にする2以上のPMOSトランジ
スタと、同じ半導体基板のP型領域にゲート酸化膜を介
してゲート電極が形成され、このゲート電極の下側領域
を含むトランジスタ形成領域にこのゲート電極を挾む一
方の側に少なくとも1個のN型拡散領域が形成され、こ
のゲート電極を挾む他方の側に少なくとも2個のN型拡
散領域が形成された、ゲート電極を共通にする2以上の
NMOSトランジスタとから、しきい値の異なる複数個
のインバータが構成され、これらの複数個のインバータ
のゲート電極をアナログ入力とするとともに、これらの
複数個のインバータの出力をデジタル出力とする組合せ
回路が設けられている。
【0007】1つのトランジスタ領域で複数の出力を得
る第3の目的を達成するために、本発明では半導体基板
の1つのトランジスタ領域上にゲート酸化膜を介して第
1のゲート電極が形成され、そのトランジスタ領域上に
はゲート酸化膜を介し、第1のゲート電極とは絶縁さ
れ、かつ直交する方向の第2のゲート電極が形成され
て、1つのトランジスタ領域に4つの拡散領域が形成さ
れている。
【0008】
【実施例】図1(A)は請求項1の発明に対応し、1つ
のトランジスタ領域でゲート電極を共通にする複数個の
MOSトランジスタを実現した実施例を表わしている。
フィールド酸化膜で分離された1つのトランジスタ領域
2上にゲート酸化膜を介して多結晶シリコンゲート電極
4が形成されている。トランジスタ領域2にはゲート電
極4を挾む一方の側に3個の拡散領域6a〜6cが形成
されており、ゲート電極4を挾む他方の側にも3個の拡
散領域6d〜6fが形成されている。各拡散領域6a〜
6fには層間絶縁膜を介して配線に接続されるコンタク
ト8a〜8fがそれぞれ設けられている。ゲート電極4
は台形状をなし、その非平行な2辺を挾んで一方の拡散
領域6a〜6cと他方の拡散領域6d〜6fが対向して
いる。
【0009】図1(A)のMOSトランジスタで、ゲー
ト電極4に入力電圧を加え、チャネルが形成された状態
で一方の側の拡散領域6a〜6cの1つを入力、他方の
側の拡散領域6d〜6fの1つを出力とすることにより
トランジスタサイズの異なる15通りのMOSトランジ
スタが実現できる。入力と出力を逆にしても同じことで
ある。いま、例えば拡散領域6dを入力、拡散領域6c
と6aをそれぞれ出力とした場合について説明する。
(B)は拡散領域6cを出力とした場合、(C)は6a
を出力とした場合の模式図である。(B)の場合のトラ
ンジスタサイズはW/L1であり、(C)の場合のトラ
ンジスタサイズはW/L2であるから、1つのトランジ
スタ領域でゲート電極を共通にするトランジスタサイズ
の異なるMOSトランジスタが構成されたことになる。
【0010】図2は請求項2に対応し、本発明をA/D
コンバータに適用した一実施例を表わしている。(A)
で、例えばP型シリコン基板のN型ウエルに形成された
一方のトランジスタ領域10にはゲート酸化膜を介して
多結晶シリコンゲート電極12が形成され、そのトラン
ジスタ領域10でゲート電極12の一方の側には1つの
P型拡散領域14aが形成され、他方の側には3つのP
型拡散領域14b〜14dが形成されて、1つトランジ
スタ領域10に複数個のPMOSトランジスタが形成さ
れている。また、同じシリコン基板にNMOSトランジ
スタを構成するために、トランジスタ領域16上にゲー
ト酸化膜を介して多結晶シリコンゲート電極18が形成
され、このトランジスタ領域16にはゲート電極18の
一方の側に1つのN型拡散領域20a、他方の側に3つ
のN型拡散領域20b〜20dが形成されて、1つトラ
ンジスタ領域16に複数個のNMOSトランジスタが形
成されている。
【0011】PMOSトランジスタでは拡散領域14a
が高電圧側電源Vccに接続されてソースとなり、拡散
領域14b〜14dがドレインとなるトランジスタサイ
ズの異なる3個のPMOSトランジスタが構成され、一
方、NMOSトランジスタでは拡散領域20aがグラン
ドに接続されてソースとなり、3つの拡散領域20b〜
20dがドレインとなるトランジスタサイズの異なる3
個のNMOSトランジスタが構成されている。拡散領域
14aと14b〜14dの間に構成される3つのPMO
Sトランジスタでは、トランジスタサイズW/Lは拡散
領域14bを用いるもので一番大きく、次に拡散領域1
4cを用いるもの、そして拡散領域14dを用いるもの
で最も小さくなる。3個のNMOSトランジスタではト
ランジスタサイズW/Lは拡散領域20bを用いるもの
で最も大きく、次に拡散領域20cを用いるもので大き
く、拡散領域20dを用いるもので最も小さくなる。
【0012】図2(A)のように結線を施すことにより
(B)の等価回路に示されるように3個のインバータ2
2a〜22cが構成され、それらのしきい値電圧はイン
バータ22a,22b,22cの順に高くなっている。
インバータの3つの出力a,b,cは排他的論理和回路
(EX・OR)による組合せ回路24に電源Vccレベ
ル及びグランドレベルとともに入力されてデジタル出力
A,B,C,Dが得られる。インバータ22a〜22c
のしきい値電圧を、(C)に示されるようにVth1
Vth3とすると、入力信号のゲート電圧Vgを上げて
いったとき、(C)の〜の各領域のゲート電圧で出
力A〜Dは表1の真理値表に示されるように変化する。
すなわち、入力電圧Vgのアナログ的な変化がデジタル
信号A〜Dに瞬間逐次的に変換される。表1で”0”は
信号がローレベルに対応し、”1”は信号がハイレベル
に対応している。
【0013】
【0014】図3は2層多結晶シリコンゲート電極をも
つMOSトランジスタに本発明を適用した実施例を表わ
す。シリコン基板にフィールド酸化膜で囲まれたトラン
ジスタ領域30には、ゲート酸化膜を介して1層目の多
結晶シリコンゲート電極32が形成され、さらにトラン
ジスタ領域30にはゲート酸化膜を介し、ゲート電極3
2上には層間絶縁膜を介してゲート電極32と直交する
方向の2層目の多結晶シリコンゲート電極34が形成さ
れている。2つのゲート電極32と34の交差部分の下
側の領域にはフィールド酸化膜36が設けられている。
この2つのゲート電極32と34によってトランジスタ
領域30が4つの領域に分割されており、各領域には不
純物が導入されてソース・ドレインとなっている。4つ
の領域をそれぞれ記号d,e,f,gと表わす。1層目
のゲート電極を記号b、2層目を記号cと表わす。
【0015】このMOSトランジスタの動作について説
明する。d〜gの4つの拡散領域のうちの1つを入力と
し、他の3つを出力とする。どの拡散領域を入力にして
もよいが、いま、拡散領域dを入力とする。このMOS
トランジスタがNチャネルの場合の真理値表を表2に示
す。
【0016】
【0017】また、このMOSトランジスタがPチャネ
ルである場合の真理値表を表3に示す。
【0018】
【0019】表2及び表3中で、L,H,Zは論理値を
表わし、それぞれ”0”、”1”、”Hi−Z(不
定)”状態の意味である。図3によれば1入力3出力の
MOSトランジスタが実現される。
【0020】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、1つのトラン
ジスタ領域でトランジスタサイズの異なる、又はトラン
ジスタサイズの同じ2以上のMOSトランジスタを実現
することができ、小さな面積で所望の回路を構成するこ
とができる。請求項2の発明によれば、アナログ入力を
直接MOSトランジスタのゲート電圧として供給し、複
数個のしきい値電圧の異なるインバータと組合せ回路に
よりデジタル出力を得ることのでる瞬間逐次的動作を行
なうA/Dコンバータを実現することができる。また、
構成が簡単であるため集積度を向上させることができ
る。請求項3の発明によれば、1つのトランジスタ領域
で複数の出力をもつスイッチング回路などが実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例を示す図であり、(A)は概略平
面図、(B)及び(C)は動作の一例を示す概略平面図
である。
【図2】第2の実施例を示す図であり、(A)は一部を
回路図で示す概略平面図、(B)は等価回路図、(C)
は動作を示す図である。
【図3】第3の実施例を示す概略平面図である。
【符号の説明】
2,10,16,30 トランジスタ領域 4,12,18,32,34 ゲート電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にゲート酸化膜を介してゲ
    ート電極が形成され、このゲート電極の下側領域を含む
    トランジスタ形成領域にはこのゲート電極を挾む一方の
    側に少なくとも1個の拡散領域が形成され、このゲート
    電極を挾む他方の側に少なくとも2個の拡散領域が形成
    されて、このゲート電極を共通にする2以上のMOSト
    ランジスタが形成されている半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板のN型領域にゲート酸化膜を
    介してゲート電極が形成され、このゲート電極の下側領
    域を含むトランジスタ形成領域にはこのゲート電極を挾
    む一方の側に少なくとも1個のP型拡散領域が形成さ
    れ、このゲート電極を挾む他方の側に少なくとも2個の
    P型拡散領域が形成された、ゲート電極を共通にする2
    以上のPMOSトランジスタと、同じ半導体基板のP型
    領域にゲート酸化膜を介してゲート電極が形成され、こ
    のゲート電極の下側領域を含むトランジスタ形成領域に
    このゲート電極を挾む一方の側に少なくとも1個のN型
    拡散領域が形成され、このゲート電極を挾む他方の側に
    少なくとも2個のN型拡散領域が形成された、ゲート電
    極を共通にする2以上のNMOSトランジスタとから、
    しきい値の異なる複数個のインバータが構成され、これ
    らの複数個のインバータのゲート電極をアナログ入力と
    するとともに、これらの複数個のインバータの出力をデ
    ジタル出力とする組合せ回路が設けられているA/Dコ
    ンバータ。
  3. 【請求項3】 半導体基板の1つのトランジスタ領域上
    にゲート酸化膜を介して第1のゲート電極が形成され、
    前記トランジスタ領域上にはゲート酸化膜を介し、前記
    第1のゲート電極とは絶縁され、かつ直交する方向の第
    2のゲート電極が形成されて、1つのトランジスタ領域
    に4つの拡散領域が形成されている半導体装置。
JP3197095A 1991-07-10 1991-07-10 半導体装置 Pending JPH0521729A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5726458A (en) * 1994-11-15 1998-03-10 Advanced Micro Devices, Inc. Hot carrier injection test structure and technique for statistical evaluation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5726458A (en) * 1994-11-15 1998-03-10 Advanced Micro Devices, Inc. Hot carrier injection test structure and technique for statistical evaluation

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