JPS6043693B2 - drive circuit - Google Patents

drive circuit

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JPS6043693B2
JPS6043693B2 JP50115135A JP11513575A JPS6043693B2 JP S6043693 B2 JPS6043693 B2 JP S6043693B2 JP 50115135 A JP50115135 A JP 50115135A JP 11513575 A JP11513575 A JP 11513575A JP S6043693 B2 JPS6043693 B2 JP S6043693B2
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JP
Japan
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mos transistor
type
load
drive circuit
type mos
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JP50115135A
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JPS5239354A (en
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捷行 土井
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04Modifications for accelerating switching
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/637Lateral IGFETs having no inversion channels, e.g. buried channel lateral IGFETs, normally-on lateral IGFETs or depletion-mode lateral IGFETs
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/17Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
    • H10D62/213Channel regions of field-effect devices
    • H10D62/221Channel regions of field-effect devices of FETs
    • H10D62/235Channel regions of field-effect devices of FETs of IGFETs
    • H10D62/299Channel regions of field-effect devices of FETs of IGFETs having lateral doping variations

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  • Electronic Switches (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はMOSトランジスタを用いた駆動回路に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a drive circuit using MOS transistors.

メモリの語線駆動用に用いられるMOSトランジスタか
らなる駆動回路は、一般に第1図のように構成されてい
る。
A drive circuit made of MOS transistors used for driving word lines of a memory is generally configured as shown in FIG.

即ち、駆動用MOSトランジスタQ、のゲートにはイン
バータ11を介して入力信号が供給され、また負荷抵抗
としてのMOSトランジスタQ。には入力信号が直接供
給されるような、プッシュ・プル構成をとつている。通
常、駆動用MOSトランジスタQ1にはエンハンスメン
ト(E)型が用いられるが、負荷用MOSトランジスタ
Q2としては、E型、デプレション(D)型のどちらの
場合もある。ところで、負荷用MOSトランジスタQ。
That is, an input signal is supplied to the gate of the driving MOS transistor Q through an inverter 11, and the MOS transistor Q serves as a load resistor. The device has a push-pull configuration in which the input signal is directly supplied to the device. Usually, an enhancement (E) type is used as the drive MOS transistor Q1, but either an E type or a depletion (D) type can be used as the load MOS transistor Q2. By the way, the load MOS transistor Q.

がE型の場合、信号の伝播速度(立上り)が遅く、また
出力がアクティブ(’’1’’)のときに十分な出力レ
ベルが得られないという欠点がある。一方、負荷用MO
SトランジスタQ2がD型の場合は、伝播速度は速く、
’’1’’レベルも十分出るが、’’0’’のときの消
費電力が大きいという難点がある。メモリの語線駆動回
路は語線の数だけ必要であり、しかもこの場合、複数の
駆動回路のうち、出力が“’1’’になるのは通常は1
個だけで残りは1’“o’’になる。
When is of type E, there are disadvantages in that the signal propagation speed (rise) is slow and a sufficient output level cannot be obtained when the output is active (``1''). On the other hand, MO for load
When the S transistor Q2 is a D type, the propagation speed is fast;
Although the ``1'' level is sufficient, the problem is that the power consumption at ``0'' is large. Memory word line drive circuits are required as many as the number of word lines, and in this case, out of the multiple drive circuits, normally only one of the multiple drive circuits outputs “1”.
The remaining number is 1'"o".

そして、駆動回路の消費電力の出力が’’0’’のもの
が出力’’1’’のものに比べて大きいから、多数の駆
動回路が並んだ場合、全体の消費電力は非常に大きいも
のとなる。従つて、特にメモリの語線駆動回路としては
、伝播速度も重門要であるが、メモリの規模が大きくな
る程、消費電力の小さいものが望まれることになる。こ
の発明は上記した点に鑑みてなされたものて、伝播速度
を損うことなく消費電力が低減化を図り、しかも十分な
出力レベルが得られるようにした、メモリの語線駆動用
として有用なMOSトランジスタを用いた駆動回路を提
供するものである。この発明に係る駆動回路の一例を第
2図に示す。
Also, since the power consumption of a drive circuit with an output of ``0'' is larger than that with an output of ``1'', when many drive circuits are lined up, the overall power consumption is extremely large. becomes. Therefore, although the propagation speed is also important, especially for a word line drive circuit of a memory, the larger the scale of the memory, the lower the power consumption is desired. This invention has been made in view of the above points, and is useful for word line driving of memory, which reduces power consumption without impairing propagation speed, and provides a sufficient output level. A drive circuit using MOS transistors is provided. An example of a drive circuit according to the present invention is shown in FIG.

駆動用MOSトランジスタQllはnチャネルのE型で
あつて、そのゲートと入力端の間にインバータ111を
介在させている。負荷抵抗は、2つのnチャネルMOS
トランジスタQ2l,Q2。を並列接続して構成し、か
つそれらのゲートは共通に入力端に接続している。これ
ら負荷用MOSトランジスタQ2l,Q22のうち、一
方のMOSトランジスタQ2lはチャネル幅の大きいE
型とし、他方のMOSトランジスタQ22はチャネル幅
の小さいD型とするこのようにすれば、まずD型MOS
トランジスタQ22が入つていることにより、出力゜“
1゛のレベルは十分大きくなる。
The driving MOS transistor Qll is an n-channel E type, and has an inverter 111 interposed between its gate and input terminal. The load resistance is two n-channel MOS
Transistors Q2l, Q2. are connected in parallel, and their gates are commonly connected to the input terminal. Among these load MOS transistors Q2l and Q22, one MOS transistor Q2l has a large channel width.
The other MOS transistor Q22 is a D type with a small channel width.
Due to the inclusion of transistor Q22, the output ゜“
A level of 1 is large enough.

そして、“0゛のときの消費電力によいては、このD型
MOSトランジスタQ22のチャネル幅を小さくしたこ
とにより、十分小さくすることができる。一方、D型M
OSトランジスタQ22の寸法を小さくしたことにより
伝播速度が遅くなるが、これはもう一方のE型MOSト
ランジスタQ2lのチャネル幅を大きくしたことによリ
カバーすることができる。即ち、伝播速度を小さくする
ことなく、十分大きな出力レベルが得られ、また消費電
力も低減できる。以上のことを、第3図のタイムチャー
トを用い.て説明すると次のとおりである。
The power consumption at "0" can be made sufficiently small by reducing the channel width of this D-type MOS transistor Q22.
Although the propagation speed is reduced by reducing the size of the OS transistor Q22, this can be recovered by increasing the channel width of the other E-type MOS transistor Q2l. That is, a sufficiently large output level can be obtained without reducing the propagation speed, and power consumption can also be reduced. The above is done using the time chart in Figure 3. The explanation is as follows.

図に示すように、入力端Viにステップ状の“1゛信号
が入つたとき、負荷としてのD型MOSトランジスタQ
22のみを考えると、出力端VOの電圧は曲線Aのよう
になる。即ち寸法が小さいから立上りが遅いζが、定常
状態では十分な゜“1゛レベルまで出る。一方、E型M
OSトランジスタQ2lのみを考えた場合、曲線Bのよ
うに十分な出力レベルは出ないが、寸法を大きくしたこ
とにより立上りは速い。従つて、これらD型MOSトラ
ンジスタQ22とE型クMOSトランジスタQ2lが並
列に入つている実際の回路では、曲線Cのように立上り
が速く、しかも十分なレベルの゜“1゛出力が得られる
ことになる。第2図では、負荷用MOSトランジスタQ
2l,Q2。
As shown in the figure, when a step-like "1" signal is input to the input terminal Vi, the D-type MOS transistor Q as a load
If only 22 is considered, the voltage at the output terminal VO will be as shown by curve A. In other words, ζ, which has a slow rise due to its small dimensions, reaches a sufficient level of ゜1゛ in a steady state.On the other hand, the E-type M
When only the OS transistor Q2l is considered, a sufficient output level is not produced as shown in curve B, but the rise is fast due to the increased dimensions. Therefore, in an actual circuit in which the D-type MOS transistor Q22 and the E-type MOS transistor Q2l are connected in parallel, the rise is fast as shown by curve C, and a sufficient level of ゜1゛ output can be obtained. In Figure 2, the load MOS transistor Q
2l, Q2.

は別個に示してあるが、実際に集積回路として構成する
場合には、これらは一体的に作ることができ、構造的に
は従来の第1図の場合と殆んど変らないようにできる。
このようなり型MOSトランジスタQ2。とE型MOS
トランジスタQ2lを一体的に構成するには第4図a−
cのようにすればよい。第4図aは模式的な平面パター
ンであり、同図B,cはそれぞれaの■−V1■−『断
面フ図である。即ち、p型Si基板1を用いて、n+型
ソース領域2、ドレイン領域3を形成し、ゲート酸化膜
牡多結晶シリコンゲート電極5を設けてE型nチャネル
MOSトランジスタとする。そして、このようなMOS
トランジスタのチャネル領・域の両側端部を除く領域に
例えばイオン注入によりn型反転層6を形成して、D型
チャネルMOSトランジスタのチャネル領域とする。7
はフィールド酸化膜、8はCVD酸化膜、9はアルミニ
ウム電極であつて、これらの構造は周知の方法により得
られる。
are shown separately, but when actually constructed as an integrated circuit, they can be made integrally, and the structure can be made almost the same as in the conventional case shown in FIG.
This type of MOS transistor Q2. and E-type MOS
To integrally configure the transistor Q2l, see Figure 4a-
You can do it like c. FIG. 4a is a schematic planar pattern, and FIGS. 4B and 4c are cross-sectional views taken along the line 1--V1--1 of section a, respectively. That is, using a p-type Si substrate 1, an n+ type source region 2 and a drain region 3 are formed, and a gate oxide film and a polycrystalline silicon gate electrode 5 are provided to form an E-type n-channel MOS transistor. And a MOS like this
An n-type inversion layer 6 is formed by, for example, ion implantation in a region other than both end portions of the channel region of the transistor, thereby forming a channel region of a D-type channel MOS transistor. 7
8 is a field oxide film, 8 is a CVD oxide film, and 9 is an aluminum electrode, and these structures are obtained by a well-known method.

こうして、2個の負荷用MOSトランジスタQ2l,Q
22は、ソース領域・ドレイン領域およびゲート電極を
それぞれ共有した形で、通常の1個のMOSトランジス
タ領域内に一体的に作られる。
In this way, the two load MOS transistors Q2l, Q
22 is integrally formed in one ordinary MOS transistor region, sharing the source region, drain region, and gate electrode.

そして、n型反転層6の幅を小さくすることによつて消
費電力を小さくすることができ、伝播速度は全体のチャ
ネル幅を大きくすることによつて十分速くすることがで
きる。また、E型MOSトランジスタのチャネル領域の
うちその両端部に余裕を持たせてイオン注入等によりD
型MOSトランジスタのチャネル領域を設けるので、こ
のD型MOSトランジスタのチャネル領域はイオン注入
等のマスク合せにずれがあつても、マスク精度で決まる
チャネル幅が確実に得られ、従つて設計通りの負荷特性
を確実に実現することができる。このため、駆動回路の
ロード側立上り特性を設計通りに実現することができ、
メモリの語線駆動回路として極めて有効である。なお、
この発明は上記実施例に限られるものではなく、種々変
形実施することができる。
The power consumption can be reduced by reducing the width of the n-type inversion layer 6, and the propagation speed can be made sufficiently high by increasing the overall channel width. In addition, by providing a margin at both ends of the channel region of the E type MOS transistor, D
Since the channel region of the D-type MOS transistor is provided, the channel width of the D-type MOS transistor can be reliably determined by the mask accuracy even if there is a misalignment due to mask alignment during ion implantation, etc., and therefore the load can be maintained as designed. characteristics can be realized reliably. Therefore, the load side rise characteristics of the drive circuit can be realized as designed.
It is extremely effective as a memory word line drive circuit. In addition,
This invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be modified in various ways.

例えば負荷抵抗として並列接続して用いるD型MOSト
ランジスタとE型MOSトランジスタの寸法は、駆動回
路として要求される速度、消費電力等の特性に応じて適
宜選択することができる。
For example, the dimensions of a D-type MOS transistor and an E-type MOS transistor used in parallel connection as a load resistor can be appropriately selected depending on characteristics such as speed and power consumption required of the drive circuit.

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

第1図は従来のMOSトランジスタを用いた駆動回路の
一例を示す図、第2図はこの発明に係る駆動回路の一例
を示す図、第3図はその動作特性を説明するためのタイ
ムチャート、第4図a−cは第2図における負荷用MO
SトランジスタQ2l,Q22を一体的に構成した例で
aは模式的平面図、B,cはそれぞれaのI−V,■一
■″断面図である。 Qll・・・・・・駆動用MOSトランジスタ(。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a drive circuit using conventional MOS transistors, FIG. 2 is a diagram showing an example of a drive circuit according to the present invention, and FIG. 3 is a time chart for explaining its operating characteristics. Figures 4a-c are load MOs in Figure 2.
In an example in which S transistors Q2l and Q22 are integrally configured, a is a schematic plan view, and B and c are IV, 1-2'' cross-sectional views of a, respectively. Qll... Drive MOS Transistor (.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 E型MOSトランジスタからなるドライバとこれと
同じ導電チャネルのE型MOSトランジスタ及びD型M
OSトランジスタを並列接続した負荷とを備え、上記ド
ライバとしてのE型MOSトランジスタのゲートに、上
記負荷としての各MOSトランジスタのゲートに加わる
電圧とは逆極性の電圧が印加される駆動回路であつて、
前記負荷としてのE型MOSトランジスタは一導電型半
導体層に互いに離隔した逆導電型のソース・ドレイン領
域を設け、これら両領域間のチャネル領域上にゲート絶
縁膜を介してゲート電極を設けて構成し、前記D型MO
Sトランジスタはソース・ドレイン領域およびゲート電
極をそれぞれ前記負荷としのE型MOSトランジスタの
ソース・ドレイン領域およびゲート電極と共有し、かつ
チャネル領域を前記負荷としてのE型MOSトランジス
タのチャネル領域のうちチャネル幅方向の両端部を除く
領域に局部的に設けた前記半導体層と逆の導電型層によ
り構成したことを特徴とする駆動回路。
1 A driver consisting of an E-type MOS transistor, an E-type MOS transistor with the same conductive channel, and a D-type M
A drive circuit comprising a load in which OS transistors are connected in parallel, and a voltage having a polarity opposite to the voltage applied to the gate of each MOS transistor as the load is applied to the gate of the E-type MOS transistor as the driver. ,
The E-type MOS transistor as the load is constructed by providing source and drain regions of opposite conductivity types separated from each other in a semiconductor layer of one conductivity type, and providing a gate electrode on a channel region between these two regions with a gate insulating film interposed therebetween. and the D-type MO
The S transistor shares a source/drain region and a gate electrode with the source/drain region and gate electrode of the E-type MOS transistor serving as the load, respectively, and a channel region of the E-type MOS transistor serving as the load. A drive circuit comprising a layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor layer locally provided in a region excluding both ends in the width direction.
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