JPS59127424A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS59127424A
JPS59127424A JP58003096A JP309683A JPS59127424A JP S59127424 A JPS59127424 A JP S59127424A JP 58003096 A JP58003096 A JP 58003096A JP 309683 A JP309683 A JP 309683A JP S59127424 A JPS59127424 A JP S59127424A
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JP
Japan
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circuit
transistor
shows
input
channel
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Application number
JP58003096A
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English (en)
Inventor
Michio Ouchi
大内 陸夫
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS59127424A publication Critical patent/JPS59127424A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00346Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents
    • H03K19/00361Modifications for eliminating interference or parasitic voltages or currents in field effect transistor circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/0948Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET using CMOS or complementary insulated gate field-effect transistors

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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】 本発明は半導体装置に関する。
近年、低消費電力、高速動作という利点から相補型電界
効果トランジスタ(0MO8)を用いた集積回路装置(
IC)が市場に出回り民生機器市場で急成長を遂げてい
る。又市場拡大に供い、個人の携帯用電子機器への使用
が増加している為単一低電源駆動、高信頼性が必要条件
となっている。
低電源における正確動作と(・う点で雑音余裕度が掲げ
られる。
0MO8では、一般に直流靴音余裕保証値は電砕電圧の
30チであり、余裕度は高(・が、IC外部の雑音に対
する相対的余裕度は、低電源になるに従い、減少する。
0MO8の論理回路においてNOR。
NANDなどの基本ゲートは第1.3.5図の様な構成
であり、第2.4.6図に示す様な伝達特性を有する。
(第2.4.6図の特性曲線の番号は第1.3.5図の
端子番号にそれぞれ対応する。)これらの伝達特性から
回路のしき(・値電圧の差が入力端子間にあり、又入力
数が増大すると、最大最小の回路のしきい値電圧の差が
増大することがわかる。回路のしきい値に差があること
から、スイッチング速度にも差が生じ、回路設計上、信
号のタイミング見積りに問題がある。以上のことから負
荷素子、駆動素子に直列接続のゲート群を・使用すると
、IC設計上難点があるということが′埋解できる。
CMOSマスタースラスイス方式のゲートアレイなどで
は、チャネル幅、チャネル長、しきい値電圧が画一化し
たP形及びN形のトランジスタが一対になっている基本
セルの接続によって論理を構成する為、専用半導体集積
回路に比べ、基本ゲート回路の最大、入力数がより限定
される。
本発明の目的は、負荷素子及び駆動素子に直列接続した
P形及びN形のMOS)ランジスタを使用した場合の基
本ゲート回路、及び準する複合ゲート回路における入力
端子間の回路のしきい値電圧の差を減少させることで、
雑音余裕度を向上させ、又、入力端子間のスイッチング
速度の差の減少させることで、半導体集積回路の設計を
簡便化することにある。
本発明の特徴は、複数個のPチャネル形MOSトランジ
スタ又はNチャネル型MOS)ランジスタの直列接続で
構成されたトランジスタ群1と、同種、同数の直列接続
で構成されたトランジスタ群2を並列に、接続し、それ
ぞれのゲートをトランジスタ群間で和文わる方向に接続
し、負荷素子又は駆動素子として基本ゲート回路、及び
複合ゲート回路を構成する回路方式を使用した半導体装
置にある。そして、この半導体装置が、マスタースライ
ス方式にて設計されることが望ましい。
以下、本発明の一実施例を図面と共に説明する。
MOS)ランジスタの直列接続を多用するCMOSの基
本ゲート回路を例にする。NAND型回路の場合、第8
図に示す2人力NANDの様にNチキンネル形MO8)
ランジスタを入力数分の2個直列接続したトランジスタ
群を2つ並列に出カーGND間に接続し、それぞれのゲ
ートをトランジスタ群間で和文わる方向に接続し、電源
−出力間に並列に接続したPチャンネル形MO8)ラン
ジスタのゲートと接続することによって、Nチャンネル
形トランジスタの上段、下段の回路しきい僅差を相殺す
る。又NOR型回路の場合、第7図に示す2人力NOR
の様にPチャネル形トランジスタを入力数分の2個直列
接続したトランジスタ群を2つ並列に電源−出力間に並
列に接続し、それぞれのゲートをトランジスタ群間で和
文わる方向に接続し、出カーGND間に接続したNチャ
ネル形MO8トランジスタのゲートと接続し、Pチャネ
ル形トランジスタの上段、下段の入力に対する回路のし
きい値着を相殺する。第9図に3人力NOR回路の場合
を示す。直列接続の3個のPチャネル形M08トランジ
スタ群と同一のトランジスタ群を並列に電源出力間に接
続し、2人力NOR回路の場合同様、ゲートを2個のト
ランジスタ群間で和文わる方向に接続し、出カーGND
間に並列に接続したNチャネル形MOSトランジスタと
接続する。
最上段と最下段のPチャネル形MO8)ランジスタのゲ
ートを結んだ2組は、回路のしきい値電圧が相殺される
が、中段−中段のゲート接続の場合は相殺されない。こ
の為3人力NOHの場合は、2つの入力端子に対する回
路しき(・値が生じる。
第10図に3人力NAND回路の場合を示す。直列接続
の3個のNチャネル形MO8)ランジスタ群と同一のト
ランジスタ群を並列に出力=GND間に接続し、2人力
NAND回路同様ゲートを2個のトランジスタ群間で和
文わる方向に接続し、電源−出力間に並列に接続したP
チャネル形MOSトランジスタと接続する。この場合も
、前述の3人力NOR回路同様2つの入力端子に対する
回路のしき(・値電圧を生じる。奇数個の入力の基本ゲ
ートの場合、(n+1)72個の回路しきい値電圧を生
じる。第11図に4人力NOR回路の場合を示す。この
場合は2個の回路しき(・値が存在する。
第12図に4人力NAND回路の場合を示す。この場 
4人力NOR,回路同様2個の回路しきい値をもつ。偶
数入力の場合n 72個の回路しきい値をもつ。通常の
CMOSマスタースライス方式のゲートアレイでは第1
4図の様に2ゲートのPチャネル形MO8)ランジスタ
とNチャネル形MOSトランジスタを一対にしたものを
基本セルとして構成する場合が多(・。
Pチャネル形MO8)ランジスタのチャネル長を3.0
μm、Nチャネル形MO8)ランジスタのチャ木ル長を
2.5μm、Pチャネル形及びNチャネルMOSトラン
ジスタのチャネル幅を54μm。
Pチャネル形MO8)ランジスタのしき(・値電圧を−
1,IV、Nfヤネル形MO8)ランジスタのしき(・
値電圧を0.75Vとした場合の5人力NAND回路、
5入力NOR回路の前述の一般的基本セル上のレイアウ
トをそれぞれ第15図、第16図に示し、その伝達特性
を第19図、第21図にそれぞれ示す。第19図、第2
1図からそれぞれ、回路のしきい値電圧の最大最小の差
が5人力NAN D回路で0.4V、5入力NOR回路
で0.2■である。
又ACシュミレーションによる電源5.OV時17)X
イツチング速度の最大、最小の差は、52人力NAN 
D回路の立ち上り時間で1.6 N S、立ち下り時間
で0、5 N Sであり、又5入力NOR回路の立ち上
り時間で2.8NS、立ち下り時間で0.5 N Sで
ある。
マスタースライス方式のCMOSゲートアレイで本発明
を実現する為のレイアウト例を館17図、第18図に示
す。第17図は5人力NAND回路で第18図は、5入
力NOR回路である。前述のYランジスタパラメータの
中でPチャネル形及びNチャネル形MO8)ランジスタ
のチャネル長のみHの27μmで構成して、このレイア
ウト例第17図、第18図を実現した場合の伝達特性を
第20図、第22図に示す。
回路のしきい値電圧の最大と最小の差は5人力NAND
回路で0.07V、5入力NOR回路の場合、0.03
Vとなる。又Aeシュミレーションによる電源電圧5.
Ovの場合のスイッチング速度の最大と最小の差は、5
人力NAND回路の場合、立ち上り時間で0.2NS、
立ち下り時間で0.2NSであり、5入力NOR回路の
場合、立ち上り時間で0.4NS、立ち下り時間で0.
2NSと非常に改善される。
CMO8以外でも、MOSトランジスタを直列に接続し
たNAND回路にも応用できる。応用例として、第23
図にNチャネル形MOSトランジスタのエンハンス・デ
プレッション構成の 2人力NAND回路を示す。
本発明を半導体集積回路に応用すれば、その効果は明ら
かで、有効的である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の0MO8の2人力NAND回路図、第2
図は第1図の0MO8の2人力NAND回路の一般的伝
達特性、第3図は従来の0MO8の2入力NOR回路図
、第4図は第3図の0MO8の2入力NOR回路の一般
的伝達特性、第5図は従来の0MO8の4人力NAND
回路図、第6図は第5図の0MO8の4人力NAND回
路の一般的伝達特性、第7図は本発明実施例の0MO8
の2入力NOR回路、第8図は本発明実施例のC−MO
8の2/VINAND回路、第9図は本発明実施例の0
MO8の3入力NOR。 回路、第10図は本発明実施例の0MO8の3人力NA
ND回路、第11図は本発明実施例の0MO8の4入力
NOR回路、第12図は本発明実施例の0MO8の4人
力NAND回路、第13図は本発明実施例の0MO8の
5人力NAND回“路、第14図はマスタースライス方
式ゲートアレイに用いる一般的CMOS基本セルの部分
平面図、第15図は従来の一般的CMOSマスタースラ
イス基本セルを用(・た5人力NAND回路レイアウト
、第16図は従来の一般的CMOSマスタースライス基
本セルを用いた5入力NOR回路レイアウト、第17図
は本発明を実現する為に構成したCMOSマスタースラ
イス基本セルを用(・た5人力NAND回路レイアウト
、第18図は本発明を実現する為に構成したCMOSマ
スタースライス基本セルを用いた5入力NOR回路レイ
アウト、(特許例)第19図は第15図の5人力NAN
D回路の伝達特性、第20図は第17図の5人力NAN
D回路の伝達特性、第21図は第16図の5入力NOR
回路の伝達特性、第22図は第18図の5入力NOR回
路の伝達特性、第23図は本発明実施例のNチャネル形
MO8,E/D構成の2人力NAND回路、である。 なお図にお(・て、1・・・・・・電源アルミニウム配
線、2・・・・・・P型拡散層、3・・・・・・N型拡
散層、4・・・・・・GNDアルミニウム配線、5・・
・・・・コンタクト部、6・・・・・・ゲートポリシリ
コン、である。 VDD 第1図          第2図 第3図        第4聞 第7図       第■ 第2 図 第1/図 め79図 第72図 6 第77図 第18図 Vin(〆2 ペサ  7. てλ Vin(V〕 Vin(V) 第27図 tプ(〆り 病?2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 複数個のトランジスタの直列接続で構成された第1のト
    ランジスタ群と、複数個のトランジスタの直列接続で構
    成された第2のトランジスタ群とを並列に接続し、それ
    ぞれのゲートをトランジスタ群間で和文わる方向に接続
    し、負荷素子又は、駆動素子として基本ゲート回路及び
    複合ゲート回路を構成することを特徴とする半導体装置
JP58003096A 1983-01-12 1983-01-12 半導体装置 Pending JPS59127424A (ja)

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JP58003096A JPS59127424A (ja) 1983-01-12 1983-01-12 半導体装置

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JP58003096A JPS59127424A (ja) 1983-01-12 1983-01-12 半導体装置

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ID=11547807

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JP (1) JPS59127424A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6218053A (ja) * 1985-07-17 1987-01-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路装置
JPS62104153A (ja) * 1985-10-30 1987-05-14 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 集積論理回路
US4835419A (en) * 1987-10-30 1989-05-30 International Business Machines Corporation Source-follower emitter-coupled-logic receiver circuit
JPH02309815A (ja) * 1989-05-25 1990-12-25 Nec Corp 多入力cmosゲート回路
US5347178A (en) * 1992-01-23 1994-09-13 Mitsubishi Denki Kaisha Kitaitami Seisakusho CMOS semiconductor logic circuit with multiple input gates

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US4835419A (en) * 1987-10-30 1989-05-30 International Business Machines Corporation Source-follower emitter-coupled-logic receiver circuit
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