DE2659221A1 - Integrated semiconductor circuit with MIS logic circuit - responds to at least one input signal and delivers output signal using complementary inverting stage - Google Patents
Integrated semiconductor circuit with MIS logic circuit - responds to at least one input signal and delivers output signal using complementary inverting stageInfo
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Abstract
Description
Integrierte HalbleiterschaltungIntegrated semiconductor circuit
Die Erfindung bezieht sich auf integrierte Halbleiterschaltungen, insbesondere auf eine integrierte Halbleiterschaltung mit NIS-(Netall-Isolator-Halbleiter) -Logikschaltungen, die aus MIS-Feldeffekttransistoren (FET) bestehen.The invention relates to integrated semiconductor circuits, in particular on an integrated semiconductor circuit with NIS (Netall-Isolator-Semiconductor) -Logic circuits consisting of MIS field effect transistors (FET).
Aus MIS-FETs aufgebaute Logikschaltungen können allgemein in zwei Arten unterteilt werden, nämlich sog. Verhältnis-Logik schaltungen und sog. verhältnislose Logikschaltungen. Die Verhältnis-Logikschaltung kann in Abhängigkeit vom Verhältnis der Leitfähigkeiten gm zwischen einem Belastungs- und einem Speise- oder Treiber-MIS-FET ein binäres Ausgangssignal erzeugen, wahrend die verhältnislose Logikschaltung dazu bestimmt ist, ein binäres Ausgangssignal mit zwei untersohiedlichen Pegeln zu erzeugen, indem zuvor gespeicherte Ladungen von einer Belastungskapazität über einen Schalt-MIS-FET entladen werden, der durch ein Eingangssignal gesteuert wird, Die Verhältnis-Logikschaltung hat den Nachteil, daß sie einen verhältnismäßig hohen Verbrauch an elektrischer Leistung hat, da über den Last- und den Speise-MiSFET ein Gleichstrom fließt0 Demgegenüber kann der Leistungsverbrauch bei verhältnislosen Logikschaltungen beträchtlich vermindert werden, weil die verbrauchte elektrische Leistung nur auf den Ladestrom der Belastungskapazität zurückzuführen ist. Außerdem kann die verhältnislose Logikschaltung in hoher Integrationsdichte auf einer verhältnismäßig kleinen Fläche ausgeführt werden, da das Verhältnis zwischen der Leitfähigkeit des Belastungs-MISFET und des Schalt-MISFET, dem das Eingangssignal zu r geführt wird, nicht benutzt zu werden braucht.Logic circuits made up of MIS-FETs can generally be divided into two Types are divided, namely so-called. Relation logic circuits and so-called. Relationless Logic circuits. The ratio logic circuit can depend on the ratio the conductivities gm between a load and a feed or driver MIS-FET generate a binary output signal, while the disproportionate logic circuit does this is intended to generate a binary output signal with two different levels, by removing previously stored charges from a load capacitance via a switching MIS-FET discharged, which is controlled by an input signal, the Ratio logic circuit has the disadvantage that it has a relatively high Consumption of electrical power has, since over the load and the feed MiSFET A direct current flows0 In contrast, the power consumption can be reduced when the Logic circuits are significantly reduced because the consumed electrical Power can only be attributed to the charging current of the load capacity. aside from that can use the proportionless logic circuit in high integration density on a proportionately small area, because the ratio between the conductivity of the Load MISFET and the switching MISFET to which the input signal is routed to r, need not be used.
Bei integrierten Halbleiterschaltungen ist es allgemein üblich, die Verdrahtung in Form einer Mehrschichtverdrahtung auszuführen, wobei als unterste Metallisationsschicht eine elektrisch leitfähige polykristalline Siliziumschicht verwendet wird, auf der durch einen Zwischengelegten Film aus PSG (Phosphosilikatglas) eine Metallisationsschicht aus Al mit einer Stärke von 1 bis 0.9 ; ausg##ildet wird. Infolgedessen entsteFt eire parasitäre Kapazität an der Schnittstelle der beiden Metallisationsschichten, die wegen des Ubersprechens im Falle der verhältnislosen Logikschaltung, deren Signalpegel sich in einem erdfreien oder schwimmenden Zustand befindet, zu einer fehlerhaften Wirkungsweise führen kann.In the case of integrated semiconductor circuits, it is common practice to use the Wiring to be carried out in the form of multilayer wiring, with the lowest Metallization layer an electrically conductive polycrystalline silicon layer is used, on which an interposed film made of PSG (phosphosilicate glass) a metallization layer of Al with a thickness of 1 to 0.9; is formed. As a result, parasitic capacitance arises at the intersection of the two Metallization layers, which because of the crosstalk in the case of the disproportionate Logic circuit whose signal level is in a floating or floating state can lead to incorrect operation.
Eine komplementäre MI S-Schaltung verbraucht im Prinzip keinen Strom und erzeugt ein Ausgangssignal mit festem Pegel, so daß die MIS-Schaltung in einem verhältnismäßig weiten Arbeitsbereich betrieben werden kann. Im allgemeinen ist es aber notwendig, n-Kanal-MISFETs in einem p-leitenden Gebiet auszubilden. Da außerdem doppelt so viele MISFETs wie Eingangssignale erforderlich sind, wird die Integrationsdichte entsprechend vermindert.A complementary MI S circuit does not, in principle, consume any power and generates a fixed level output signal, so that the MIS circuit in a relatively wide work area can be operated. In general is however, it is necessary to form n-channel MISFETs in a p-conducting region. Since also twice as many MISFETs as input signals are required the integration density is reduced accordingly.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit einer MIS-Logikschaltung zu schaffen, die mit hoher Integrationsdichte ausgeführt und mit vermindertem Leistungsverbrauch in einem erweiterten Arbeitsbereich betrieben werden kann.The invention is based on the object of an integrated semiconductor circuit arrangement with a MIS logic circuit to create that executed with high integration density and operated with reduced power consumption in an extended working range can be.
Die erfindungsgemäße integrierte Halbleiterschaltung enthält eine MIS-Logikschaltung, mit der auf wenigstens ein Eingangssignal an einer Ausgangsleitung derselben ein Ausgangssignal erzeugt werden kann, dessen Pegel durch die Gegenwart oder das Fehlen elektrischer Ladungen an einer Belastungskapazität bestimmt wird, wobei die Ausgangsleitung durch eine zweite Signalleitung gekreuzt wird. Erfindungsgemäß ist in einem mittleren Bereich oder einem Zwischenbereich der Ausgangsleitung der MIS-Logikschaltung eine komplementäre Umkehrstufe vorgesehen, deren eines Ende an das Potential einer Spannungsquelle und deren anderes Ende an ein Bezugspotential angeschlossen ist. Da lusgangsleitung wird außerhalb der Umkehrstufe durch die zweite Signalleitung gekreuzt.The semiconductor integrated circuit according to the invention includes a MIS logic circuit that responds to at least one input signal on an output line the same an output signal can be generated whose level by the presence or the lack of electrical charges on a load capacity is determined, wherein the output line is crossed by a second signal line. According to the invention is in a central area or an intermediate area of the output line of the MIS logic circuit provided a complementary inverter, one end of which is connected the potential of a voltage source and its other end to a reference potential connected. The output line is outside the reverse stage through the second Signal line crossed.
Bei dieser Anordnung der Ausgangsleitung der MIS-Logikschaltung kann ein stabilisiertes Ausgangssignal erhalten werden, wobei das übersprechen von der zweiten Signalleitung auf die Belastungskapazität unterdrückt wird.With this arrangement, the output line of the MIS logic circuit can a stabilized output signal can be obtained, the crosstalk from the second signal line is suppressed to the load capacitance.
Da die zusätzliche komplementäre Umkehrstufe nur erforderlich ist, wenn die Ausgangsleitung der MIS-Logikschaltung durch die zweite Signalleitung gekreuzt wird, kann durch Einschränkung des Gebrauchs der Inverterstufe auf eine solche MIS-Logikschaltung eine verhältnismäßig hohe Integrationsdichte beibehalten werden.Since the additional complementary reversal stage is only required when the output line of the MIS logic circuit is crossed by the second signal line by restricting the use of the inverter stage to such a MIS logic circuit a relatively high integration density can be maintained.
Da weiter der Leistungsverbrauch der komplementären Umkehrstufe theoretisch gleich Null ist, ist die Hinzufügung einer solchen Umkehrstufe nicht von einem erhöhten Leistungsverbrauch begleitet. Da der Einfluß des Übersprechens wirksam unterdrückt wird, kann die Schaltung in einem weiten Arbeitsbereich betrieben werden.As further the power consumption of the complementary Reverse stage is theoretically zero, the addition of such an inverse step is not accompanied by increased power consumption. Because the influence of crosstalk is effectively suppressed, the circuit can be operated in a wide operating range will.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltbild einer Schaltungsanordnung entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer allgemeinen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, Fig. 3 das Schaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß einer zweiten Aus fuhrirngs form der Erfindung und Fig. 4 das Muster bzw. die schematische, vergrößerte Draufsicht einer integrierten Halbleiterschaltung mit dem Schaltungsaufbau gemäß Fig. 3.Based on the embodiments shown in the drawing the invention explained in more detail. 1 shows the circuit diagram of a circuit arrangement according to an embodiment of the invention, Fig. 2 is a block diagram for Explanation of a general circuit arrangement according to the invention, FIG. 3 the Circuit diagram of a circuit arrangement according to a second embodiment of the form of the Invention and FIG. 4 shows the pattern or the schematic, enlarged plan view of a Integrated semiconductor circuit with the circuit structure according to FIG. 3.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem n-Kanal-NISFET Q1, der eine Schalteinrichtung bildet und von einem Taktimpuls W1 zum Vorladen eines Belastungskondensators C1 ge.#%-eitor# wird. Ein Kanal-MISFET Q5 bildet eine Entladungs-Schalteinrichtung, die von einem Taktimpuls #2 gesteuert wird und einen Entladeweg für im Belastungskondensator cl gespeicherte Ladungen bildet. Die Phasen der Taktimpulse pl, und liegen zueinander so, daß der MISFET Q1 ein- oder ausgeschaltet wird, wenn der MISFET Q5 aus- oder eingeschaltet wird. Zwischen die MISFETs Q1 und Q5 sind p-Kanal-NISFETs Q2 und Q3 in Reihe geschaltet; parallel zu diesen MISFETs liegt ein p-Kanal-NISFET Q4. Die NIS-FETs Q2, Q3 und Q4, denen die Eingangssignale A, B bzw.1 shows a circuit arrangement according to the invention with an n-channel NISFET Q1, which forms a switching device, and a clock pulse W1 for precharging a Load capacitor C1 ge. #% - eitor # becomes. A channel MISFET Q5 forms a discharge switching device, which is controlled by a clock pulse # 2 and a discharge path for in the load capacitor cl forms stored charges. The phases of the clock pulses pl, and are to each other so that the MISFET Q1 is turned on or off when the MISFET Q5 is turned off or off is switched on. Between MISFETs Q1 and Q5 are p-channel NISFETs Q2 and Q3 connected in series; parallel to these MISFETs is a p-channel NISFET Q4. the NIS-FETs Q2, Q3 and Q4 to which the input signals A, B and
C zugeführt werden, bilden einen Logikblock; bei positiver Logik kann von dieser Logikschaltung ein Ausgangssignal A B+C erhalten werden. Der Pegel des Ausgangssignals wird dadurch bestimmt, ob die Logikschaltung der p-Kanal-MISFETs Q2 bis Q4 den Entladestromweg für den Belastungskondensator C1 bildet oder nicht, wenn der p-Kanal-MISFET Q5 durch den Taktimpuls ~2 eingeschaltet wird. Wenn der MISFET Q5 eingeschaltet ist, werden die im Belastungskondensator C1 gespeicherten Ladungen entladen, wenn der Strompfad besteht; sie werden gehalten, wenn der Strompfad nicht besteht. Der Pegel des Ausgangssignals wird gehalten, bis der MISFET Q1 nach dem Ausschalten des MISFETs Q5 durch den Taktimpuls #l eingeschaltet wird. Wenn entsprechend eine Ausgangsleitung, an die der Belastungskondensator ci angeschlossen ist, von einer anderen Signalleitung 12 gekreuzt wird und kapazitiv mit dieser gekoppelt ist, so wird der Belastungskondensator C1 mit einer Signalspannung der schneidenden oder kreuzenden Signalleitung 12 über eine Koppelkapazität C2 geladen, wenn der MISFET Q5 ausgeschaltet und der ) Belastungskondensator C1 entladen wird. Somit entsteht ein Ausgangssignal mit einem Bezugspotentialpegel (Massepegel) Erfindungsgemäß wird ein solches übersprechen durch eine komplementäre Gleichstrom-Umkehrstufe verhindert, die aus einem n-Kanal-MISFET Q6 und einem p-Kanal-MISFET Q7 besteht, sowie dadurch, daß das logische Ausgangssignal von der komplementären Umkehrstufe abgegriffen wird.C are supplied to form a logic block; with positive logic can an output signal A B + C can be obtained from this logic circuit. The level of the Output signal is determined by whether the logic circuit of the p-channel MISFETs Q2 through Q4 is the discharge current path for the load capacitor C1 forms or not when the p-channel MISFET Q5 through the clock pulse ~ 2 is switched on. If the MISFET Q5 is on, it will be discharge the charges stored in the loading capacitor C1 when the current path consists; they are held when the current path fails. The level of the output signal is held until the MISFET Q1 after the MISFET Q5 is switched off by the clock pulse #l is turned on. If accordingly an output line to which the load capacitor ci is connected, is crossed by another signal line 12 and capacitive coupled to this, the load capacitor C1 is supplied with a signal voltage the cutting or crossing signal line 12 is charged via a coupling capacitance C2, when the MISFET Q5 is turned off and the) load capacitor C1 is discharged. An output signal with a reference potential level (ground level) is thus produced according to the invention such crosstalk is prevented by a complementary DC inverter, which consists of an n-channel MISFET Q6 and a p-channel MISFET Q7, and thereby, that the logical output signal is tapped from the complementary inverter.
Mit anderen Worten, erfindungsgemäß ist bei der Schaltungsanordnung, bei der eine Signalleitung die Ausgangsleitung kreuzt, die komplementäre Umkehrstufe in einem Zwischenbereich in der Ausgangsleitung vor der Kreuzungsstelle mit der Signalleitung vorgesehen. Das eine Ende der Umkehrstufe ist an das Potential VDD einer Spannungsquelle angeschlossen, während das andere Ende mit einem Bezugs- oder mit Massepotential verbunden ist. Bei dieser Anordnung der Umkehrstufe kann der Einfluß des übersprechens wirksam verhindert werden, weil die Ausgangsleitung OUT der Umkehrstufe auf einem festen Gleichspannungspegel entsprechend dem Potential VDD der Spannungsquelle oder Massepotential liegt.In other words, according to the invention, the circuit arrangement in which a signal line crosses the output line, the complementary inverter in an intermediate area in the output line before the intersection with the Signal line provided. One end of the inverter is connected to the potential VDD connected to a voltage source, while the other end to a reference or is connected to ground potential. at this arrangement of the reversing stage the influence of crosstalk can be effectively prevented because the output line OUT of the inverter stage at a fixed DC voltage level corresponding to the potential VDD of the voltage source or ground potential.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird der n-Kanal-MISFET Q1 als Schalteinrichtung zum Ausladen des Belastungskondensators C1 verwendet, um einen hohen Signalpegel zu erreichen, indem eine hohe Ladespannung am Belastungskondensator C1 zugelassen wird.In the embodiment described above, the n-channel MISFET Q1 is used as a switching device for discharging the loading capacitor C1 in order to Achieve a high signal level by applying a high charge voltage to the load capacitor C1 is admitted.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Als Aufladeschalter kann auch ein p-Kanal-NISFET verwendet werden. In diesem Fall wird statt des Taktimpulses ~1 ein Taktimpuls 01 verwendet, dessen Polarität entgegengesetzt ist der des Taktimpuls ses Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild den allgemeinen Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Eine MIS-Logikschaltung 1 ist so ausgebildet, daß auf dae Eingangssignale A, B, C, -- ein logisches Ausgangssignal OUT' erzeugt wird. Dieses bildet ein binäres Signal, das abhängig ist von der Gegenwart oder vom Fehlen elektrischer Ladungen am Belastungskondensator C1. Wird die Ausgangsleitwzg 11 der MIS-Logikschaltung 1 von einer Signalleitung 12 gekreuzt, so muß das Ausgangssignal OUT' der MIS-Logikschaltung 1 einmal durch die komplementäre Umkehrstufe 2 laufen, deren Ausgangssignal OUT auf die von der Signalleitung 12 gekreuzte Ausgangsleitung li übertragen wird.However, the invention is not limited to such an arrangement. A p-channel NISFET can also be used as a charging switch. In this case a clock pulse 01 with opposite polarity is used instead of the clock pulse ~ 1 is that of the clock pulse ses Fig. 2 shows in a block diagram the general Structure of the circuit arrangement according to the invention. A MIS logic circuit 1 is designed so that the input signals A, B, C, - a logical output signal OUT 'is generated. This forms a binary signal that is dependent on the present or from the lack of electrical charges on the load capacitor C1. If the exit guide 11 of the MIS logic circuit 1 is crossed by a signal line 12, the output signal OUT 'of the MIS logic circuit 1 run once through the complementary reversing stage 2, its output signal OUT on the output line crossed by the signal line 12 li is transferred.
Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der die Erfindung angewandt ist auf eine komplementäre Umkehrstufe, die als Eingangs-/Ausgangsschaltung für einen kaskadenartigen Nur-Lese-Speicher oder Festspeicher (ROM) 3 verwendet wird. Drei n-Kanal-MISFETs QIS, Q16 und Q17 bilden den Festspeicher 3, während ein p-Kanal-MISFET Q8 als Ausleseelement für Festspeicher 3 dient. Eingangssignale 115, 116 und 117 werden den Steueranschlüssen der n-Kanal-NISFETs Q15 bis Q17 zugeführt, während dem Steueranschluß des p-Kanal-MISFET Q8 ein Steuersignal ~a zugeführt wird.Fig. 3 shows a circuit arrangement to which the invention is applied is on a complementary inverter that acts as an input / output circuit for a cascading read-only memory or read-only memory (ROM) 3 is used. Three n-channel MISFETs QIS, Q16 and Q17 form the read-only memory 3, while a p-channel MISFET Q8 serves as a readout element for read-only memory 3. Input signals 115, 116 and 117 are fed to the control terminals of the n-channel NISFETs Q15 to Q17, while a control signal ~ a is fed to the control terminal of the p-channel MISFET Q8.
Das Ausgangssignal OUT " wird vom Festspeicher 3 entsprechend den Eingangssignalen 115, I16 und I17, gesteuert durch das Steuersignal #a, erzeugt. MISFETs Q9, Q10, Q11 und Q12 bilden die taktgesteuerte komplementäre Umkehrstufe, die als Ausgangsschaltung für den Festspeicher 3 verwendet wird. Der an einer Seite der vom p-Kanal-MISFET Q10 und vom n-Kanal-MISFET Q11 gebildeten Umkehrstufe vorgesehene p-Kanal-MISFET Q9 ist mit einem Potential Vss verbunden; seinem Steueranschluß wird ein Steuersignal ~b zugeführt. Der an der anderen Seite der Umkehrstufe vorgesehene n-Kanal-MISFET Q12 ist weiter mit dem Potential VDD verbunden; seinem Steueranschluß wird ein Steuerimpulssignal ~a zugeführt. Der p-Kanal-NISFET Q9 und der n-Kanal-MISFET Q12 werden durch die #+euersignale ab und 4 gleichzeitig ein oder ausgeschaltet. Das Ausgangssignal OUT' wird von der taktgesteuerten komplementären Umkehrstufe erzeugt, wenn die MISFETs Q9 und Q12 gleichzeitig eingeschaltet werden. Der Pegel des Ausgangssignals OUT' kann bei ausgeschalteten MISFETs Q9 und Q12 durch die in einem Kondensator C'1 gespeicherten elektrischen Ladungen bestimmt werden, der an der Verbindungsstelle zwischen den MISFETs Q10 und Q11 angeschlossen ist.The output signal OUT "is from the read-only memory 3 in accordance with Input signals 115, I16 and I17, controlled by the control signal #a, are generated. MISFETs Q9, Q10, Q11 and Q12 form the clock-controlled complementary inverting stage, which is used as an output circuit for the read-only memory 3. The one on one side the inverting stage formed by the p-channel MISFET Q10 and the n-channel MISFET Q11 p-channel MISFET Q9 is connected to a potential Vss; its control connection a control signal ~ b is supplied. The one provided on the other side of the reversing stage n-channel MISFET Q12 is further connected to potential VDD; its control connection a control pulse signal ~ a is supplied. The p-channel NISFET Q9 and the n-channel MISFET Q12 are switched on or off at the same time by the # + control signals from and 4. The output signal OUT 'is generated by the clock-controlled complementary inverter generated when MISFETs Q9 and Q12 are turned on at the same time. The level of the output signal OUT 'can be activated with the MISFETs Q9 and Q12 switched off by the in a capacitor C'1 stored electrical charges are determined, which at connected to the junction between MISFETs Q10 and Q11.
Im Betrieb der in Fig. 3 gezeigten Schaltung wird der MISFET G8 durch den Taktimpuls ~ eingeschaltet, so daß ein an den Ausgang OUT " des Speichers 3 angeschlossener Kondensator C3 entladen wird. Wird danach der MISFET Q8 ausgeschaltet, so wird der Pegel des Ausgangssignals OUT" durch die Zustände der Eingangssignale I15 bis 117 des Speichers 3 bestimmt. Schaltet eines der Eingangssignale 115 bis 117 keinen der MISFETs Q15 bis Q17 durch, so wird der Kondensator C3 nicht aus dem Spannungsquellenpotential VDD aufgeladen. Werden dagegen sämtliche MIS-FETs Q15 bis Q17 durchgeschaltet, so wird der Kondensator CD durch diese MISFETs aus dem Spannungsquellenpotential VDD aufgeladen.In the operation of the circuit shown in FIG. 3, the MISFET G8 is through the clock pulse ~ switched on, so that a signal at the output OUT "of the memory 3 connected capacitor C3 is discharged. If the MISFET Q8 switched off, so the level of the output signal OUT "is determined by the states of the input signals I15 to 117 of the memory 3 are determined. Switches one of the input signals 115 to 117 does not pass through any of the MISFETs Q15 to Q17, the capacitor C3 does not come out of the Voltage source potential VDD charged. If, on the other hand, all MIS-FETs Q15 through to Q17, then the capacitor CD is removed by these MISFETs Voltage source potential VDD charged.
Wenn das Ausgangssignal OUT" durch die Eingangssignale 115 bis I17 stabilisiert wird, schalten die Taktimpulse und ~b die MISFETs Q9 und Q12 der taktgesteuerten komplementären Umkehrstufe durch. Im Ergebnis erscheint das invertierte Ausgangssignal OUTt'des Festspeichers 3 am Ausgang OUT' der taktgesteuerten komplementären Umkehrstufe.When the output signal OUT "passes through the input signals 115 to I17 is stabilized, the clock pulses and ~ b switch the MISFETs Q9 and Q12 of the clock-controlled complementary reversal stage. As a result, the inverted output signal appears OUTt 'of the read-only memory 3 at the output OUT' of the clock-controlled complementary reversing stage.
Bei der Schaltung der Fig. 3 ist der Ausgang OUT " des Speichers 3 über Streukapazitäten C'4 und C4 mit den Taktleitungen ~b und ~b verbunden. Trotzdem stellt das übersprechen von den Taktleitungen ~b und ~b auf den Ausgang OUT'1 Dr3ktisch keine Scfri##;Erigkeit dar, weil die Phasen. der Taktsignale ~b und ~b einander entgegengesetzt sind und das übersprechen von der Taktleitung das übersprechen von der Taktleitung ~b praktisch löscht.In the circuit of FIG. 3, the output is OUT ″ of the memory 3 Connected to the clock lines ~ b and ~ b via stray capacitances C'4 and C4. Nevertheless sets the crosstalk from the clock lines ~ b and ~ b to the output OUT'1 Dr3ktisch no scfri ##; erigkeit because the phases. of the clock signals ~ b and ~ b each other are opposite and the crosstalk from the clock line the crosstalk from the clock line ~ b practically extinguishes.
Andererseits muß, da das Ausgangssignal OUT' der taktgesteuerten komplementären Umkehrstufe unbestimmt ist, wenn die MISFETs Q9 und Q10 ausgeschaltet sind, der Einfluß des übersprechens berücksichtigt werden. Daher bilden ein p-Kanal-MISFET Q14 und ein n-Kanal-MISFET Q13' die an der Ausgangsseite der taktgesteuerten komplementären Umkehrstufe vorgesehen sind, eine komplementäre Gleichstrom-Umkehrstufe ähnlich den MISFETs Q7 und Qg, wie oben anhand Fig. 1 beschrieben. Da das Ausgangssignal OUT der komplementären Gleichstrom-Umkehrstufe über die Ausgangsleitung 11 abgegriffen wird, die die Taktleitungen ~b und ~a kreuzt, wird ein über sprechen von der kreuzenden Ausgangsleitung 11 auf den Ausgang OUT' der taktgesteuerten komplementären Umkehrstufe verhindert.On the other hand, since the output signal OUT 'of the clock-controlled complementary Inverse stage is indefinite when MISFETs Q9 and Q10 are off, the Influence of crosstalk must be taken into account. Therefore form a p-channel MISFET Q14 and an n-channel MISFET Q13 'those on the output side of the clock-controlled complementary Inverter stage are provided, similar to a complementary DC inverter stage the MISFETs Q7 and Qg, as described above with reference to FIG. Since that Output signal OUT of the complementary DC inverter stage via the output line 11 is tapped, which crosses the clock lines ~ b and ~ a, a talk about from the crossing output line 11 to the output OUT 'of the clock-controlled complementary Reverse stage prevented.
Fig. 4 zeigt als Beispiel das Anordnungsmuster der in der unteren Hälfte der Fig. 3 gezeigten Schaltung bei Ausführung der Schaltung in Form einer integrierten Halbleiterschaltung. In Fig. 4 sind mit ausgezogenen Linien die Steueranschlüsse der MISFETs, die durch eine leitfähige polykristalline Siliziumschicht gebildet werden und eine auf einem ersten Pegel liegende Metallisationsschicht dargestellt. Die gestrichelten Linien stellen diffundierte Schichten dar, die unter Ver#j#ridung der polykristallinen Siliziurnschicht als ein Teil einer Diffusionsmaske gebildet sind. Die strichpunktierten Linien stellen Metallisationsschichten aus Al dar, die von der leitfähigen polykristallinen Siliziumsicht durch PSC-Film- isoliert sird.Fig. 4 shows, as an example, the arrangement pattern in the lower one Half of the circuit shown in FIG. 3 when the circuit is implemented in the form of a integrated semiconductor circuit. In Fig. 4 with solid lines are the control connections the MISFETs, which are formed by a conductive polycrystalline silicon layer and a metallization layer at a first level is shown. The dashed lines represent diffused layers, which under ver # j # aversion of the polycrystalline silicon layer is formed as part of a diffusion mask are. The dash-dotted lines represent metallization layers made of Al, the is isolated from the conductive polycrystalline silicon layer by PSC film.
Der Teil 4, der von einer durch doppelte Punkte unterbrochenen Linie umrandet ist, ist ein p-leitender Bereich, in dem die n-Kanal-MISFETs Q11' Q12 und Q1 ausgebildet sind. Hierzu ist die diffundierte Schicht im Bereich 4 n-leitend. Eine p+ -leitende diffundierte Schicht 5 dient als sog. Schutzring. Eine leitfähige polykristalline Siliziumschicht 6 dient als Schutzschicht zum Absperren eines Leckstroms zum p-leitenden Bereich, der die Sources oder Gates der p-Kanal-MISFETs enthält.The part 4, that of a line broken by double dots is outlined, is a p-type area in which the n-channel MISFETs Q11 'Q12 and Q1 are trained. For this purpose, the diffused layer is n-conductive in area 4. A p + -conducting diffused layer 5 serves as a so-called protective ring. A conductive one polycrystalline silicon layer 6 serves as a protective layer to shut off a leakage current to the p-conducting area, which contains the sources or gates of the p-channel MISFETs.
In Fig. 4 sind die Bezugszeichen Q8 bis Q14 auf Stellen der Gatebereiche der ausgebildeten MISFETs bezogen. Ein Kontakt CP1 verbindet die Leitungen der Spannungsquelle VDD, die durch die Metallisationsschicht aus Al gebildet sind, mit den diffundierten Schichten, die die Sources der MISFETs Q12 und Q14 bilden. Ein Kontakt CP2 dient zur Verbindung der Leitungen aus Al für die Taktsignale mit mit dem leitfähigen polykristallinen Silizium-Gatebereich des MISFET Q12° Zusätzlich ist die Metallisationsschicht aus Al über Kontakte CP4, #P10 und CP, mit dem leitfähigen polykristallinen Silizium-Gatebereich des MISFET Q11, dem leitfähigen polykristallinen Silizium-Gatebereich des MISFET Q10 bzw. der diffundierten Drainschicht des MISFET Q8 verbunden. Kontakte CP5, CP6, CP11 und cP12 verbinden die Drain des MISFET Q11, das Gate des MISFET Q14, die Drain des MISFET Q10 und das Gate des MISFET Q13 über die Metallisationsschicht aus Al miteinander. Ein Kontakt CP15 verbindet die Leitung aus Al für das Taktsignal ~6 mit dem leitfähigen polykristallinen Silizium-Gateberei# des MISFET Q6 In ähnlicher Weise verbindet ein Kontakt CP16 die Taktleitung #a mit dem Gate des MISFET Q8 während der Kontakt CP r- die Leitung aus Al, die auf dem Massepotential VSS liegt, mit der diffundierten Schicht verbindet, die eine gemeinsame Source der MISFETs Q8, Q9 und Q13 darstellt.In Fig. 4, reference characters Q8 to Q14 are at locations of the gate areas of the trained MISFETs. A contact CP1 connects the lines of the voltage source VDD, which are formed by the metallization layer made of Al, with the diffused Layers forming the sources of MISFETs Q12 and Q14. A contact CP2 is used to connect the Al lines for the clock signals with the conductive one polycrystalline silicon gate area of the MISFET Q12 ° In addition, there is the metallization layer made of Al via contacts CP4, # P10 and CP, with the conductive polycrystalline silicon gate area of the MISFET Q11, the conductive polycrystalline silicon gate region of the MISFET Q10 and the diffused drain layer of the MISFET Q8. Contacts CP5, CP6, CP11 and cP12 connect the drain of MISFET Q11, the gate of MISFET Q14, the drain of MISFET Q10 and the gate of MISFET Q13 via the metallization layer of Al together. A contact CP15 connects the line from Al for the clock signal ~ 6 with the conductive polycrystalline silicon gate area # of the MISFET Q6 in similar Way, a contact CP16 connects the clock line #a to the gate of the MISFET Q8 during the contact CP r- the line made of Al, which is at the ground potential VSS, with the diffused layer that connects a common source of the MISFETs Q8, Q9 and Q13 represents.
Kontaktbereiche CP7, CP8, CP14 und CP13 verbinden die Drain des MISFET Q14 mit der Drain des MISFET Q13' die die Ausgangsleitung darstellt. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß der Kontakt CP verwendet wird, wenn die Ausgangsleitung im oberen Bereich der Fig. 4 verdrahtet bzw. ausgebildet werden soll.Contact areas CP7, CP8, CP14 and CP13 connect the drain of the MISFET Q14 to the drain of MISFET Q13 'which is the output line. In this context it should be noted that the contact CP is used when the output line is in the upper Area of Fig. 4 is to be wired or formed.
Mit den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen kann das der Erfindung zugrundeliegende Ziel, wie beschrieben, in vorteilhafter Weise erreicht werden.With the circuit arrangements according to the invention described above can the object on which the invention is based, as described, in an advantageous manner Way to be achieved.
Im allgemeinen nimmt die ekomplementäre Gleichstrom-Umkehrstufe grundsätzlich keinen Strom auf. Entsprechend wird durch diese zusätzliche Umkehrstufe der Leistungsverbrauch nicht erhöht. Da das Ausgangssignal der Umkehrstufe ein auf das Potential VDD oder Massepotential Vss festgelegter Gleichstrompegel ist, leidet die Schaltung nicht an dem nachteiligen Einfluß des übersprechens und es besteht keine Gefahr von Betriebsfehlern der Schaltung. Entsprechend kann die Schaltung für einen erweiterten Arbeitsbereich ausgelegt werden. Da die komplementäre Gleichstrom-Umkehrstufe nur bei solchen Logikschaltungen zusätzlich vorgesehen wird, deren Ausgangsleitung andere Signalleitungen kreuzt, kann eine hohe Integrationsdichte der integrierten Halbleiterschaltung beibehalten werden. Kurz, durch die Erfindung wird eine integrierte Halbleiterschaltung mit niedrigem Leistungsverbrauch, hoher Integrationsdichte und einem weiten Arbeitsbereich bereitgestellt.In general, the e-complementary DC inverter basically takes no power on. The power consumption is correspondingly due to this additional reverse stage not increased. Since the output signal of the inverter is on the potential VDD or Ground potential Vss is a fixed DC level, the circuit does not suffer the adverse influence of crosstalk and there is no risk of operational errors the circuit. Accordingly, the circuit can be used for an extended working range be interpreted. As the complementary DC inverter stage only in such logic circuits is additionally provided, the output line of which crosses other signal lines, can maintain a high integration density of the semiconductor integrated circuit will. In short, the invention provides a semiconductor integrated circuit with low power consumption, high integration density and a wide working range provided.
Im vorstehenden wurde die Erfindung in Verbindung mit MIS-Logikschaltungen als Beispiel beschrieben. Die Erfindung ist jedoch auf die beschriahenen Ausführungsbeispiele nicht beschränkt, sondern kann in weitem Maße auf beliebige NIS-Logikschaltungen angewendet werden, mit denen ein Ausgangssignal auf einer Ausgangsleitung derselben auf wenigstens ein Eingangssignal erzeugt werden kann. Dabei wird der Pegel des Ausgangssignals durch die Gegenwart oder Abwesenheit von elektrischen Ladungen auf einer Belastungskapazität bestimmt. Die Ausgangsleitung schneidet die zweite Signalleitung bzw.->weNtere Signalleitungen.In the foregoing, the invention has been described in connection with MIS logic circuits described as an example. However, the invention is limited to the exemplary embodiments not restricted, but can be used to a large extent on any NIS logic circuit be applied, with which an output signal on an output line of the same can be generated on at least one input signal. The level of the Output signal due to the presence or absence of electrical charges a load capacity determined. The output line intersects the second signal line or -> other signal lines.
PatentanspruchClaim
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
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JP152976A JPS5285487A (en) | 1976-01-09 | 1976-01-09 | Semiconductor integrated circuit |
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Families Citing this family (1)
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