JP2003008359A - 増幅回路および発振回路 - Google Patents

増幅回路および発振回路

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JP2003008359A JP2001184774A JP2001184774A JP2003008359A JP 2003008359 A JP2003008359 A JP 2003008359A JP 2001184774 A JP2001184774 A JP 2001184774A JP 2001184774 A JP2001184774 A JP 2001184774A JP 2003008359 A JP2003008359 A JP 2003008359A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インバータを構成するゲート素子についての
ゲート比の割合のずれに起因する電気特性の低下および
電源ノイズに対する耐性の低下を招くことのない増幅回
路を提供する。 【解決手段】 第1のインバータ30と、該インバータ
の出力波形を整形するための第2のインバータ34とを
含む増幅回路10。前記両インバータ30および34
は、半導体基板11上に形成される複数のゲート素子T
p1〜Tp6およびTn1〜Tn6を備え、該各ゲート
素子のゲートは、相互に同一のゲート長を有しかつ相互
に同一方向に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばクロックパ
ルスのようなパルス信号を増幅するのに適した増幅回路
に関し、特に、水晶振動子あるいはセラミック振動子の
ような振動子と組み合わせて発振回路を構成するのに好
適な増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、特開平2−10869号公報お
よび特開平5−267935号公報には、ICチップに
組み込まれる従来の発振回路が開示されている。これら
従来の各発振回路は、第1のインバータ、該インバータ
に並列的に接続される帰還抵抗および前記第1のインバ
ータから出力される出力信号の波形を整形するための第
2のインバータを備える増幅回路と、該増幅回路の前記
第1のインバータに並列的に接続される振動子とを備え
る。
【0003】前記各インバータは、例えば、相互に直列
的に接続されたP型ゲート素子およびN型ゲート素子か
らなるCMOS回路で構成される。ここで、MOS型電
界効果トランジスタがゲート素子の例として説明されて
いる。第1のインバータは、振動子からのパルス信号を
受けると、該パルス信号を第1のインバータの閾値電圧
Vtと比較することにより、この閾値電圧Vtを基準と
して振幅が正および負に交互に切り替わる交番信号を出
力し、第2のインバータは、該第2のインバータの閾値
電圧Vtとの比較により、第1のインバータから出力さ
れる前記交番信号を矩形パルス状に整形する。
【0004】前記各インバータに所望の電気特性を付与
すべく、それぞれのインバータを構成する各ゲート素子
は、それらの設計段階において、それぞれのインバータ
毎に所定のゲート長およびゲート幅を有するように設計
されている。さらに、各ゲート素子は、この設計段階に
おいて、それぞれのインバータで相互に異なるパターン
寸法が与えられるように、設計されている。ところで、
各インバータの閾値電圧Vtは、各インバータを構成す
るP型及びN型ゲート素子の能力を決定する要件である
ディメンジョンで決まる。より正確には、インバータの
閾値電圧Vtは、P型ゲート素子のディメンジョンとN
型ゲート素子のディメンジョンとの割合(ディメンジョ
ン比)で決まる。
【0005】ここでディメンジョンとは、トランジスタ
のゲート長をL、ゲート幅をWとした場合に、W/Lで
定義される。以下、WpとLpは、それぞれPMOSトラ
ンジスタのゲート幅及びゲート長を意味し、WnとLn
は、それぞれNMOSトランジスタのゲート幅及びゲー
ト長を意味する。よって、上記したディメンジョン比
は、Wp/Lp:Wn/Lnで表される。
【0006】なお、本明細書中においては、MOSトラ
ンジスタがゲート素子として説明されている。トランジ
スタの能力を説明する場合には、厳密に言うと、ゲート
長Lは、ソース/ドレイン拡散層間の長さであるが、説
明を容易にするため、ゲート長Lは、チャンネル方向に
おけるゲート電極の長さとして説明されている。つま
り、本明細書で説明されているMOSトランジスタの場
合は、ゲート電極のチャンネル方向におけるゲート電極
の長さをゲート長Lと定義することができる。ゲート素
子が、オフセット構造を有するMOSトランジスタであ
る場合は、このゲート長Lは、ソース/ドレイン拡散層
間の長さに等しいものとして定義した方が好ましい。ま
た、ゲート素子が、MISトランジスタである場合は、
ゲート長Lは、ソース/ドレイン電極部間の長さに等し
いものとして定義した方が好ましい。
【0007】前記両インバータの閾値電圧Vtに相互の
ずれが生じると、増幅されたパルス波形のパルス幅およ
びパルス間隔にずれが生じ、これにより増幅された信号
に歪みが生じる。従って、歪みのない信号増幅作用を得
る上で、各インバータのP型およびN型のそれぞれのゲ
ート素子の前記したディメンジョン(Wp/LpおよびW
n/Ln)が所定の設計値を示すように、各インバータの
P型ゲート素子および各N型ゲート素子が形成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記各
インバータのそれぞれのゲート素子が設計どおりに形成
されていたとしても、前記両インバータ間で、それぞれ
の前記ゲート素子のゲート電極が半導体基板上で相互に
異なる方向に形成されている場合、前記半導体基板に例
えば反りによって伸縮が生じると、各インバータのゲー
ト素子のゲート幅もしくはゲート長に差異が生じる。
【0009】そのため、前記した半導体基板の反りによ
り、その方向に応じた、いずれか一方のインバータのゲ
ート素子のゲート幅(W)もしくはゲート長(L)が変
化することがある。このような一方のインバータのゲー
ト幅(W)もしくはゲート長(L)の変化は、該インバ
ータを構成するP型およびN型ゲート素子のディメンジ
ョン(Wp/LpおよびWn/Ln)を変化させる。これに
より、第1のインバータのディメンジョン比と第2のイ
ンバータのディメンジョン比が変化することから、前記
閾値電圧Vtが変化し、その結果、両インバータの前記
閾値電圧Vtが相互にずれることとなる。
【0010】また、前記したように、半導体基板上で前
記両インバータの各ゲート素子のゲート電極が各インバ
ータ毎で異なる方向に形成されていると、半導体基板が
加熱を受けてその温度が上昇したとき、半導体基板の結
晶方向に応じた線膨張率の差によって、両インバータの
ゲート幅もしくはゲート長にそれぞれ異なる量の変化が
生じると、このゲート幅もしくはゲート長の変化による
前記したディメンジョン比のずれにより、前記したと同
様に、両インバータ間でそれぞれの前記閾値Vtにずれ
が生じる。
【0011】さらに、前記各インバータのそれぞれのゲ
ート素子が、インバータ毎で、異なるゲート長およびゲ
ート幅を有するように形成されていると、各ゲート素子
の形成時にそれぞれのインバータで同一量の誤差が生じ
ても、両インバータ間でのディメンジョン比(Wp/L
p:Wn/Ln)にずれが生じる。
【0012】前記したようなディメンジョンのずれがも
たらす両インバータ間の閾値電圧Vtのずれは、前記増
幅回路あるいは該増幅回路を利用した前記発振回路の電
気特性の低下を招き、また電源ノイズに対する耐性を低
下させる結果となる。
【0013】従って、本発明の目的は、前記各インバー
タを構成するゲート素子の前記したディメンジョン(W
/L)の割合(Wp/Lp:Wn/Ln)のずれに起因する
電気特性の低下および電源ノイズに対する耐性の低下を
招くことのない増幅回路または発振回路を提供すること
にある。
【0014】
【課題を解決するための手段】〈構成〉本発明に係る増
幅回路は、帰還抵抗が接続される入力端子及び出力端子
を有する第1のインバータと、前記インバータの出力波
形を整形するための第2のインバータとを含む増幅回路
であって、前記両インバータは、半導体基板上のそれぞ
れの活性領域に形成された複数のゲート素子を備え、該
ゲート素子のゲートは、相互に同一のゲート長を有しか
つ相互に同一方向に形成され、前記第1のインバータの
前記ゲート素子のための活性領域におけるゲート素子の
ゲート幅を規定する寸法と、前記第2のインバータの前
記ゲート素子のための活性領域におけるゲート素子のゲ
ート幅を規定する寸法とが等しいことを特徴とする。
【0015】本発明に係る前記増幅回路によれば、前記
両インバータの各ゲート素子のゲートが同一方向に形成
されていることから、従来のように前記半導体基板に反
りあるいは熱膨張等が生じても、前記両インバータのゲ
ート幅にそれぞれほぼ同一量の変化が生じるに過ぎず、
このことから、前記両インバータの各ゲート比の割合
(Wp/Lp:Wn/Ln)に従来のような変化が生じるこ
とを防止することができ、これにより、両インバータの
理論閾値Vtのずれが防止される。
【0016】前記両インバータは、それぞれP型ゲート
素子およびN型ゲート素子の組み合わせで構成すること
ができ、前記両インバータの前記各P型ゲート素子およ
び各N型ゲート素子をそれぞれ同一基本トランジスタ寸
法に基づいて形成することができる。これにより、前記
両インバータの製造時に、各インバータのP型ゲート素
子およびN型ゲート素子に製造誤差が生じても、この製
造誤差は、両インバータのそれぞれのP型ゲート素子お
よびN型ゲート素子にほぼ均等に生じることから、それ
ぞれのP型ゲート素子およびN型ゲート素子のそれぞれ
にほぼ同一量の変化が生じるに過ぎない。
【0017】そのために、それぞれのインバータを構成
する各ゲート素子の前記ゲート比(Wp/LpおよびWn
/Ln)および、該ゲート比の割合で示される両インバ
ータ間での前記能力比では、前記した製造誤差がほぼ相
殺されることから、前記した製造誤差に拘わらず両イン
バータのP型ゲート素子およびN型ゲート素子について
の前記した能力比をほぼ同一値に保持することができ、
これにより、製造誤差による両インバータ間での理論閾
値のずれを防止することができることから、製造誤差の
有無に拘わらず、両インバータにほぼ同一の理論閾値を
与えることができる。
【0018】前記した基本トランジスタ寸法の実現のた
めに、前記各インバータのP型ゲート素子およびN型ゲ
ート素子を形成するためのそれぞれの活性領域における
ゲート素子のゲート幅を規定する寸法は、両インバータ
間の対応する活性領域で相互に等しくすることが望まし
い。また、前記半導体基板のP型およびN型の各活性領
域で、それぞれ同一のゲート幅およびゲート長を有する
複数のゲートが並列的に配列されるように、整列して形
成することができる。
【0019】少なくとも前記第1のインバータは、CM
OS回路、NAND論理回路またはNOR論理回路のい
ずれか1つの回路で構成することができる。また、前記
両インバータは、電源ノイズを相殺する上で、同一の電
力線を経て給電することが望ましい。
【0020】前記増幅回路は、これに結合コンデンサを
経てクロック信号を入力することにより、該クロック信
号を増幅することができることから、クロック信号増幅
回路として利用することができる。
【0021】また、前記第1のインバータに振動子を並
列的に接続することにより、該振動子と共同して、前記
増幅回路で発振回路を構成することができる。
【0022】本発明に係る前記発振回路は、帰還抵抗及
び振動子が接続される入力端子及び出力端子を有する第
1のインバータと、前記インバータの出力波形を整形す
るための第2のインバータとを含む発振回路であって、
前記両インバータは、半導体基板上のそれぞれの活性領
域に形成された複数のゲート素子を備え、該ゲート素子
のゲートは、相互に同一のゲート長を有しかつ相互に同
一方向に形成され、前記第1のインバータの前記ゲート
素子のための活性領域におけるゲート素子のゲート幅を
規定する寸法と、前記第2のインバータの前記ゲート素
子のための活性領域におけるゲート素子のゲート幅を規
定する寸法とが等しいことを特徴とする。
【0023】本発明が特徴とするところは、図示の具体
例に沿っての以下の説明により、さらに、明らかとなろ
う。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例1〉図1は、本発明に係る増幅回路の具体例1
を示す平面図である。本発明に係る増幅回路10は、図
1に示されているように、半導体基板11上に形成され
ており、図示の例では、半導体基板として、p型シリコ
ン半導体基板が用いられている。また、図示の例では、
図面の簡素化のために、前記基板11上の層間絶縁膜を
構成する絶縁層が省略されている。
【0025】前記基板11には、p型基板内にn型領域
を規定するための2つの矩形のウエル部12および13
が形成されている。両ウエル部12および13は、相互
に等しい縦方向寸法(W1)を有する。他方、第1のイ
ンバータのための一方のウエル部12の横方向寸法(L
1)は、図示の例では、第2のインバータのための他方
のウエル部13のそれ(L2)より大きく設定されてい
る。
【0026】両ウエル部12および13上には、前記し
た絶縁層を介して、電源電圧Vddのための一方の電力線
14が横方向に伸びる。電源電圧Vddは例えば5.0V
である。電力線14は多層配線構造の第1層目メタル配
線としてアルミニウムで構成されている。電力線14
は、前記絶縁層を貫通するそれぞれのコンタクト部15
を介して、各ウエル部12および13に形成されたオー
ミック接続を得るためのn型高濃度不純物領域16で、
各ウエル部12および13に接続されている。なお、図
示の例では、ウエル部12がウエル部13と分離して形
成されているが、両ウエル部12および13は一体的に
形成することもできる。
【0027】各ウエル部12および13上には、それぞ
れが電力線14に平行に伸長する矩形の活性領域17お
よび18が形成されている。活性領域の外形は、図示し
ないフィールド絶縁膜で規定されている。活性領域は、
素子形成領域とも呼ばれ、この活性領域にはゲート素子
としてのMOSトランジスタが形成される。活性領域1
7および18は、PMOSトランジスタのソース/ドレ
イン拡散層であるp型の領域と、ソース/ドレイン拡散
層間のチャネル領域でありウエル部12および13と同
一の導電型であるn型の領域とを有する。ウエル部12
に形成された活性領域17は、ウエル部13に形成され
た活性領域18と同一の縦方向寸法(W2)を有する
が、前者の横方向寸法(L3)は、後者のそれ(L4)よ
り大きい。
【0028】各活性領域17および18の前記した横方
向寸法(L3およびL4)は、後述するように、各活性領
域17および18上に伸びるゲート電極数に応じて、適
宜選択することができる。これに対し、各活性領域17
および18の縦方向寸法(W2)は、前記したとおり、
同一寸法を有する。
【0029】前記基板11には、該基板上の各ウエル部
12および13から間隔をおいて、各活性領域17およ
び18に対応してそれらの図中下方に位置する矩形の活
性領域19および20が形成されている。これらの両活
性領域19および20は、活性領域17および18と同
様に、それらの外形は、図示しないフィールド絶縁膜で
規定されている。これら活性領域19および20には、
ゲート素子としてのMOSトランジスタが形成される。
活性領域19および20は、NMOSトランジスタのソ
ース/ドレイン拡散層であるn型の領域と、ソース/ド
レイン拡散層間のチャネル領域であり基板11と同一の
導電型であるp型の領域とを有する。
【0030】活性領域17に対応して形成された活性領
域19は、この活性領域17の横方向寸法と同一の横方
向寸法(L3)を有し、活性領域18に対応して形成さ
れた活性領域20は、この活性領域18の横方向寸法と
同一の横方向寸法(L4)を有する。従って、これらの
両活性領域19および20は、相互に異なる横方向寸法
(L3およびL4)を有するが、両者は相互に等しい縦方
向寸法(W3)を有する。
【0031】前記基板11上には、前記絶縁層膜を介し
て、接地(GND)のための他方の電力線21が、両活
性領域19および20の図中下方で、横方向に伸びる。
他方の電力線すなわち接地線21は例えば第1層目メタ
ル配線としてのアルミニウムで構成されている。また接
地線21は、前記絶縁層を貫通するそれぞれのコンタク
ト部22を介して、前記基板11に形成されたオーミッ
ク接続を得るためのp型高濃度不純物領域23で、前記
基板11に接続されている。
【0032】前記基板11上には、入力電路24が形成
されている。入力電路24は、第1層目メタル配線とし
てのアルミニウムで構成されている。また、図示の例で
は、例えばポリシリコンで構成された帰還抵抗25が形
成されており、該帰還抵抗の一端がコンタクト部25a
を介して入力電路24に接続されている。入力電路24
は、前記活性領域17と前記活性領域19との間に向け
て伸長する。この入力電路24の端部には、第1のゲー
ト電極路26が、コンタクト部26aを介して接続され
ている。
【0033】ゲート電極27が、該活性領域17および
19を横切るように、この第1のゲート電極路26から
該活性領域上に伸長している。より詳細には、第1のゲ
ート電極路26とゲート電極27は、ポリシリコンで一
体的に形成されている。各ゲート電極27と各活性領域
17および19との間には、図示しないが従来良く知ら
れたゲート酸化膜がそれぞれ形成されている。
【0034】各ゲート電極27は、相互に同一のゲート
幅寸法を有する。図示の例では、前記活性領域17およ
び19毎に、4つのゲート電極27が、それぞれの活性
領域17および19の縦方向(W)に沿って形成されて
いる。さらに、これらゲート電極27は、相互に間隔を
おいて対応する各活性領域17および19を横切るよう
に、伸長する。各活性領域17、19のゲート電極27
の両側部分には、例えばイオン注入法により、従来よく
知られたソースまたはドレインのための不純物領域が形
成されている。
【0035】また、前記基板11上には、帰還抵抗25
の他端がコンタクト部25bを介して接続される中間接
続電路28が形成されている。中間接続電路28は、そ
の端部が活性領域17と活性領域19との間に伸長す
る。中間接続電路28は、第2層目メタル配線としての
アルミニウムで構成されている。中間接続電路28は、
前記絶縁層によって、ゲート電極路26および接地線2
1と電気的に絶縁されている。
【0036】中間接続電路28は、活性領域17と活性
領域19との間で該活性領域に沿って伸長する伸長端部
と、この伸長端部から活性領域17および19上に伸長
するドレイン電極部28aとを有する。ドレイン電極部
28aは、前記絶縁層を貫通するそれぞれのコンタクト
部29を介して活性領域17の対応する前記不純物領域
(ドレイン拡散層)に接続されている。また、ソース電
極部14aが、この電力線14から活性領域17上に伸
長している。より詳細には、このソース電極部14a
は、前述した第1層目アルミニウム配線によって、電力
線14と一体的に形成されている。ソース電極部14a
は、前記絶縁層を貫通するそれぞれのコンタクト部29
を介して活性領域17の対応する前記不純物領域(ソー
ス拡散層)に接続されている。各電極部14aおよび2
8aは、活性領域17の横方向(L)に交互に、かつそ
れらの間にゲート電極27を挟むように配列されてい
る。
【0037】中間接続電路28の活性領域19側のドレ
イン電極部28aは、前記絶縁層を貫通するそれぞれの
コンタクト部29を介して活性領域19の対応する前記
不純物領域(ドレイン拡散層)に接続されている。ま
た、ソース電極部21aが、この接地線21から活性領
域19上に伸長している。より詳細には、このソース電
極部21aは、前述した第1層目アルミニウム配線によ
って、接地線21と一体的に形成されている。ソース電
極部21aは、前記絶縁層を貫通するそれぞれのコンタ
クト部29を介して活性領域19の対応する前記不純物
領域(ソース拡散層)に接続されている。各電極部21
aおよび28aは、活性領域19の横方向(L)に交互
に、かつそれらの間にゲート電極27を挟むように配列
されている。
【0038】これにより、活性領域17には、前記各ゲ
ート電極27に対応して、該ゲート電極の横方向の寸法
で規定されるゲート長および活性領域17の縦方向寸法
(W2)で規定されるゲート幅を有するp型ゲート素子
である各p型MOSトランジスタTp1〜Tp4が形成
される。各p型MOSトランジスタTp1〜Tp4のソ
ース電極14aおよびドレイン電極28aがそれぞれ電
力線14および中間接続電路28に接続されている。即
ち、各p型MOSトランジスタTp1〜Tp4は、電力
線14および中間接続電路28のそれぞれを介して相互
に並列接続されるように、形成されている。
【0039】また、活性領域19には、前記各ゲート電
極27に対応して、該ゲート電極の横方向の寸法で規定
されるゲート長および活性領域19の縦方向寸法(W
3)で規定されるゲート幅を有するn型ゲート素子であ
る各n型MOSトランジスタTn1〜Tn4が形成され
る。各n型MOSトランジスタTn1〜Tn4のソース
電極21aおよびドレイン電極28aがそれぞれ接地線
21および中間接続電路28に接続されている。即ち、
各n型MOSトランジスタTn1〜Tn4は、接地線2
1および中間接続電路28のそれぞれを介して相互に並
列接続されるように、形成されている。
【0040】さらに、各p型MOSトランジスタTp1
〜Tp4のドレイン拡散層および各n型MOSトランジ
スタTn1〜Tn4のドレイン拡散層が中間接続電路2
8を経て相互に接続されており、また、ゲート電極路を
経てそれぞれのゲート電極27が相互に接続されている
ことから、これらp型MOSトランジスタTp1〜Tp
4およびn型MOSトランジスタTn1〜Tn4は、従
来よく知られているように、第1のインバータとして機
能するCMOS回路30を構成する。
【0041】前記中間接続電路28には、前記活性領域
18および20間に設けられたコンタクト部31aを介
して、第2のゲート電極路31が接続されている。ゲー
ト電極32が、該活性領域18および20を横切るよう
に、この第2のゲート電極路31から該活性領域上に伸
長している。より詳細には、第2のゲート電極路31と
ゲート電極32は、ポリシリコンで一体的に形成されて
いる。各ゲート電極32と各活性領域18および20と
の間には、図示しないが前記CMOS回路30の各ゲー
ト電極27におけるのと同様なゲート酸化膜がそれぞれ
形成されている。
【0042】各ゲート電極32は、図示の例では、前記
活性領域18および20毎に、2つのゲート電極32
が、それぞれの活性領域18および20の縦方向(W)
に沿って形成されている。さらにこれらゲート電極32
は相互に間隔をおいて対応する各活性領域18および2
0を横切るように、伸長する。
【0043】ゲート電極27のうち活性領域17と重な
る部分の長さ(すなわち、この長さは、p型MOSトラ
ンジスタのゲート幅であり、活性領域17の幅(W2)
である。)と、ゲート電極32のうち活性領域18と重
なる部分の長さ(すなわち、この長さは、p型MOSト
ランジスタのゲート幅であり、活性領域18の幅(W
2)である。)は、相等しい。また、ゲート電極27の
うち活性領域19と重なる部分の長さ(すなわち、この
長さは、n型MOSトランジスタのゲート幅であり、活
性領域19の幅(W3)である。)と、ゲート電極32
のうち活性領域20と重なる部分の長さ(すなわち、こ
の長さは、n型MOSトランジスタのゲート幅であり、
活性領域20の幅(W3)である。)は、相等しい。し
かしながら、ゲート電極27のうち活性領域17および
19と重ならない部分の長さ、すなわち、ゲート電極2
7のうちフィールド絶縁膜上に位置する部分の長さは、
適宜設定される。ゲート電極32のうち活性領域18お
よび20と重ならない部分の長さ、すなわち、ゲート電
極32のうちフィールド絶縁膜上に位置する部分の長さ
も同様に適宜設定される。
【0044】各活性領域18、20の各ゲート電極32
の両側部分には、前記したと同様なソースまたはドレイ
ンのための不純物領域が形成されている。前記基板11
上の活性領域18と活性領域20との間には、前記絶縁
層によってゲート電極路31に電気的に絶縁された出力
電路33が形成されている。
【0045】ドレイン電極部33aが、この出力電路3
3から活性領域18および20上に伸長している。より
詳細には、このドレイン電極部33aは、多層配線構造
の第1層目アルミニウム配線によって、出力電路33と
一体的に形成されている。ドレイン電極部33aは、前
記絶縁層を貫通するそれぞれのコンタクト部34を介し
て活性領域18の対応する前記不純物領域(ドレイン拡
散層)に接続されている。また、ソース電極部14b
が、この電力線14から活性領域18上に伸長してい
る。より詳細には、このソース電極部14bは、前述し
た第1層目アルミニウム配線によって、電力線14と一
体的に形成されている。ソース電極部14bは、前記絶
縁層を貫通するそれぞれのコンタクト部34を介して活
性領域18の対応する前記不純物領域(ソース拡散層)
に接続されている。各電極部14bおよび33aは、活
性領域18の横方向(L)に交互に、かつそれらの間に
ゲート電極32を挟むように配列されている。
【0046】縦方向寸法(W2)を有する活性領域18
に形成されたソース電極部14bおよびドレイン電極部
33aは、この活性領域18に等しい縦方向寸法(W
2)を有する活性領域17に形成された前記ソース電極
部14aおよび前記ドレイン電極部28aと同一寸法を
有する。従って、前記活性領域17上に形成された前記
各p型MOSトランジスタTp1〜Tp4と同一のp型
MOSトランジスタTp5およびTp6が、前記ゲート
電極27と同一ゲート幅寸法を有するゲート電極32に
関連して、それぞれ構成される。両p型MOSトランジ
スタTp5およびTp6は、電力線14を介して相互に
接続されたソース電極14bと、出力電路33に接続さ
れた共通ドレイン電極33aとを有する。従って、両p
型MOSトランジスタTp5およびTp6は、並列的に
接続されている。
【0047】出力電路33から活性領域20上に伸びる
ドレイン電極部33aは、前記絶縁層を貫通するそれぞ
れのコンタクト部34を介して活性領域20の対応する
前記不純物領域(ドレイン拡散層)に接続されている。
また、ソース電極部21bが、この接地線21から活性
領域20上に伸長している。より詳細には、このソース
電極部21bは、前述した第1層目アルミニウム配線に
よって、接地線21と一体的に形成されている。ソース
電極部21bは、前記絶縁層を貫通するそれぞれのコン
タクト部34を介して活性領域20の対応する前記不純
物領域(ソース拡散層)に接続されている。各電極部2
1bおよび33aは、活性領域20の横方向(L)に交
互に、かつそれらの間にゲート電極32を挟むように配
列されている。
【0048】縦方向寸法(W3)を有する活性領域20
に形成されたソース電極21bおよびドレイン電極33
aは、この活性領域20に等しい縦方向寸法(W3)を
有する前記活性領域19に形成されたソース電極21a
および電極28aと同一寸法を有する。従って、この活
性領域20には、前記ゲート電極27と同一幅寸法を有
するゲート電極32に関連して、前記活性領域19上に
形成された前記各n型MOSトランジスタTn1〜Tn
4と同一のn型MOSトランジスタTn5およびTn6
がそれぞれ構成されている。両n型MOSトランジスタ
Tn5およびTn6は、接地線21を介して相互に接続
されたソース電極21bと、出力電路33に接続された
共通ドレイン電極33aとを有する。従って、両n型M
OSトランジスタTn5およびTn6は、並列的に接続
されている。
【0049】さらに、前記活性領域18に形成された各
p型MOSトランジスタTp5およびTp6の共通ドレ
イン電極33aおよび前記活性領域20に形成された各
n型MOSトランジスタTn5およびTn6の共通ドレ
イン電極33aが、出力電路33を経て相互に接続され
ており、また、ゲート電極路31を経てそれぞれのゲー
ト電極32が相互に接続されていることから、これら両
p型MOSトランジスタTp5およびTp6と両n型M
OSトランジスタTn5およびTn6とは、第2のイン
バータとして機能するCMOS回路34を構成する。
【0050】図2は、図1に示した増幅回路10の等価
回路図である。この等価回路図からも明らかなように、
入力電路24にそれぞれのゲートが接続されたp型MO
SトランジスタTp1〜Tp4は、相互に並列接続され
ており、これらは同一ゲート幅(Wp)および同一ゲー
ト長(Lp)を有する第1の基本トランジスタの組み合
わせで構成されていることから、この基本トランジスタ
のゲート長(Lp)を有しかつそのゲート幅の4倍のゲ
ート幅(4Wp)を有するp型MOSトランジスタとし
て機能する。
【0051】同様に、入力電路24にそれぞれのゲート
が接続され、前記p型MOSトランジスタTp1〜Tp
4と共に第1のインバータ30を構成するn型MOSト
ランジスタTn1〜Tn4は、相互に並列接続され、そ
れぞれが同一ゲート幅(Wn)および同一ゲート長(L
n)を有する第2の基本トランジスタの組み合わせで構
成されていることから、この第2の基本トランジスタの
ゲート長(Ln)を有しかつそのゲート幅の4倍のゲー
ト幅(4Wn)を有するn型MOSトランジスタとして
機能する。従って、前記したとおり、前記両p型MOS
トランジスタおよびn型MOSトランジスタは、CMO
S回路からなる第1のインバータ30を構成する。
【0052】ここで、前記したとおり、第1および第2
の基本トランジスタのゲート長は、等しく設定されてい
ることから、第1のインバータ30の理論閾値Vthは、
ディメンジョンの割合すなわちp型およびn型ゲート素
子の能力比(Wp/Wn)で決まる。また、それぞれのゲ
ート素子のゲート幅は、前記したように、活性領域17
および活性領域19のそれぞれの縦方向寸法(W2およ
びW3)で規定されることから、第1のインバータ30
に所定の理論閾値Vthを与えるべく、この能力比が所定
の値を示すように、前記各活性領域17および19のそ
れぞれの縦方向寸法(W2およびW3)が設定される。
【0053】また、第2のインバータ34については、
両p型MOSトランジスタTp5およびTp6は、第1
の基本トランジスタのゲート長(Lp)を有しかつその
ゲート幅の2倍のゲート幅(2Wp)を有するp型MO
Sトランジスタとして機能し、両n型MOSトランジス
タTn5およびTn6は、第2の基本トランジスタのゲ
ート長(Ln)を有しかつそのゲート幅の2倍のゲート
幅(2Wn)を有するn型MOSトランジスタとして機
能する。
【0054】従って、第2のインバータ34の理論閾値
Vthは、前記したと同様に、活性領域18および活性領
域20の縦方向寸法の比で決まるが、前記したように、
活性領域18および活性領域20の縦方向寸法は、前記
活性領域17および活性領域19のそれら(W2および
W3)に等しく設定されている。このことから、第2の
インバータ34の理論閾値Vthは、第1のインバータ3
0の前記理論閾値Vthに等しく設定されている。
【0055】本発明に係る前記増幅回路10では、前記
したように、第1のインバータ30および第2のインバ
ータ34を構成する各ゲート素子であるp型MOSトラ
ンジスタTp1〜Tp6およびn型MOSトランジスタ
Tn1〜Tn6は、それぞれのゲート電極27および3
2が同一方向に形成されていることから、前記基板11
の一方向にたとえ伸縮が生じても、各ゲート素子のゲー
ト幅もしくはゲート長に均等な変化が生じるに過ぎな
い。そのため、前記した伸縮による前記ゲート幅もしく
はゲート長の変化は、第1のインバータ30および第2
のインバータ34における各p型およびn型ゲート素子
についての前記した能力比(Wp/Wn)に変化を与える
ことはなく、両インバータの前記理論閾値Vthが不一致
になることはない。
【0056】また、前記したとおり、例えば各活性領域
17、18、19および20のそれぞれの縦方向寸法
が、図1に示すとおり、W2およびW3で設計されている
とき、第1および第2の基本トランジスタの組み合わせ
で構成される第1のインバータ30の能力比は、次式 W2×4/W3×4 …(1) で示され、同様に、第1および第2の基本トランジスタ
の組み合わせで構成される第2のインバータ34の能力
比は、次式 W2×2/W3×2 …(2) で示される。従って、第1のインバータ30および第2
のインバータ34の能力比は、共に等しい値(W2/W
3)を示すことから、両インバータ30および34は、
共に等しい理論閾値Vthを示す。
【0057】また、その製造時において、各活性領域1
7、18、19および20のそれぞれの縦方向寸法に例
えば0.1μmの大きさの誤差が生じると、各基本トラ
ンジスタの組み合わせで構成される第1のインバータ3
0の能力比は、次式 (W2+0.1)×4/(W3+0.1)×2 …(3) で示され、また、第2のインバータ34の能力比は、次
式 (W2+0.1)×2/(W3+0.1)×2 …(4) で示されることから、前記した製造誤差に拘わらず、第
1のインバータ30および第2のインバータ34の能力
比は、共に等しい値(W2+0.1/W3+0.1)を示
す。従って、両インバータ30および34は、前記した
製造誤差に拘わらず、共に等しい理論閾値Vthを示す。
【0058】他方、前記した基本トランジスタの組み合
わせを用いることなく、第1のインバータ30および第
2のインバータ34のp型MOSトランジスタとして、
4×W2の長さ寸法のゲート幅を有するそれぞれ単一の
p型MOSトランジスタと、n型MOSトランジスタと
して、2×W3の長さ寸法のゲート幅を有するそれぞれ
単一のn型MOSトランジスタとを用いた場合、両イン
バータ30および34のそれぞれの能力比は、前記した
と同様に、設計上の理論閾値は等しい値を示す。
【0059】しかしながら、前記したと同様に、前記し
たと同様な各活性領域のそれぞれの縦方向寸法に、例え
ば0.1μmの大きさの製造誤差が生じると、第1のイ
ンバータの能力比は、次式 (4×W2+0.1)/(4×W3+0.1) …(5) で示されるが、他方、第2のインバータの能力比は、次
式 (2×W2+0.1)/(2×W3+0.1) …(6) で示される。両式(5)および(6)は、異なる値を示
すことから、このことは、製造誤差により両インバータ
の理論閾値にずれが生じることを意味する。
【0060】これに対し、本発明に係る前記増幅回路1
0によれば、前記したような基本トランジスタの組み合
わせで両インバータ30および34を構成することによ
り、前記したとおり、それらの製造誤差に拘わらず、両
インバータ30および34の理論閾値Vthを互いに等し
い値に維持することができる。また、各インバータ30
および34のp型およびn型のそれぞれのゲート素子へ
の給電のために、両インバータ間で共通の電力線14お
よび接地線21を用いることにより、雑音の影響を相殺
することができ、ノイズによる両インバータの理論閾値
のずれを防止することができる。
【0061】本発明に係る増幅回路10は、図2の仮想
線で示すように、カップリングコンデンサ35を経て、
クロックパルスのような微小振幅信号を入力電路24に
入力することにより、従来の増幅回路におけると同様
に、微小振幅信号を出力電路33の出力端33aから増
幅して出力させることができる。
【0062】すなわち、例えば、300mVの振幅を有
する(ピークトゥーボトムが300mV)クロックパル
スが、カップリングコンデンサ35へ供給される。この
ような300mVの振幅の信号は、インバータ30から
出力される信号の振幅である5.0Vに対して非常に小
さいことから、微小振幅信号と呼ばれている。カップリ
ングコンデンサ35は、この微小振幅信号の直流成分
(信号の振幅の中心の電位レベル)をカットする。従っ
て、入力電路24には、振幅の中心が第1のインバータ
30の理論閾値電圧Vthである前記微小振幅信号が現れ
る。
【0063】CMOS回路で構成される第1のインバー
タ30は、この信号成分を第1のインバータの理論閾値
電圧Vthと比較することにより、理論閾値電圧Vthを中
心として振幅が正及び負に交互に切り替わる交番信号を
出力する。第2のインバータ34は、該インバータの理
論閾値電圧Vthとの比較により、第1のインバータ30
から出力される前記交番信号を矩形パルス状に整形する
作用をなす。この第2のインバータ34から出力される
パルスは、0V〜5.0Vの振幅を有する。すなわち、
300mVの振幅を有する信号が、ほぼ5.0Vの振幅
を有する信号に増幅される。
【0064】前記したとおり、両インバータ30および
34の理論閾値の変動を防止し、両者を一致させること
ができることから、それらのずれによる整形波形のくず
れを防止して、良好な増幅作用を得ることができる。
【0065】また、本発明に係る増幅回路10は、図2
の仮想線で示すように、カップリングコンデンサ35を
結合することに代えて、水晶振動子のような振動子3
6′を第1のインバータ30に並列的に接続することに
より、従来よく知られた発振回路として利用することが
でき、これにより、波形に崩れあるいは変形を生じるこ
となく適正な矩形パルスを出力する発振回路を実現する
ことができる。
【0066】〈具体例2〉図3は、第1のインバータ3
0がNOR論理回路で構成された例を示す。図1に示し
たと同様な機能部分には、同一の参照符号が付されてい
る。
【0067】図3に示される増幅回路10では、ゲート
電極路26から活性領域17に伸びる3つのゲート電極
27に関連して、3つの相互に並列的に接続されるp型
MOSトランジスタTp1〜Tp3が形成されている。
さらに、ゲート電極27と同一幅寸法を有する3つのゲ
ート電極27′が、p型MOSトランジスタTp1〜T
p3の各ゲート電極27と、そのドレイン電極部28a
との間で、両者から間隔をおいてこれらに平行に伸長す
る。
【0068】また、ゲート電極路26から活性領域19
に伸びる3つのゲート電極27に関連して、3つの相互
に並列的に接続されるn型MOSトランジスタTn1〜
Tn3が形成されている。さらに、ゲート電極27と同
一幅寸法を有する1つのゲート電極27′が1つのドレ
イン電極部28aと1つのソース電極部21aとの間
で、両者から間隔をおいてこれらに平行に伸長する。
【0069】前記活性領域17のゲート電極27′に関
連して、各p型MOSトランジスタTp1〜Tp3のソ
ースおよびドレインを共有することにより、それらに直
列的に接続されるp型MOSトランジスタTp1′〜T
p3′が形成される。他方、活性領域19のゲート電極
27′に関連して、各n型MOSトランジスタTn1〜
Tp3に並列的に接続されるn型MOSトランジスタT
n′が形成される。
【0070】図3に示した増幅回路10の等価回路図で
ある図4からも明らかなように、それぞれが相互に対応
して直列的に接続されp型MOSトランジスタTp1〜
Tp3およびp型MOSトランジスタTp1′〜Tp
3′は、n型MOSトランジスタTn1〜Tn3および
該n型MOSトランジスタに関して並列的に接続された
n型MOSトランジスタTn′に中間接続電路28を経
て直列的に接続されていることから、これらp型MOS
トランジスタTp1〜Tp3、Tp1′〜Tp3′およ
びn型MOSトランジスタTn1〜Tn3およびTn′
により、NOR論理回路が構成される。
【0071】前記活性領域19上のn型MOSトランジ
スタTn′のためのゲート電極27′は、前記活性領域
17上の1つのゲート電極27′に連続的に形成されて
おり、これらp型MOSトランジスタTp1′〜Tp
3′およびn型MOSトランジスタTn′のための各ゲ
ート電極27′は、一方の電力線である電力線14に平
行に伸長する制御線36に接続されており、該制御線を
経て、増幅回路10の非動作時には正電圧を有するハイ
レベル(H)信号を受け、動作時に例えば零電圧を有す
るローレベル(L)信号を受ける。
【0072】p型MOSトランジスタTp1〜Tp3お
よびn型MOSトランジスタTn1〜Tn3では、図1
に示した例におけると同様に、例えば前記したようなカ
ップリングコンデンサ35を経て入力電路24に入力す
る入力信号が、ゲート電極路26を経て、それぞれのゲ
ートに入力する。他方、p型MOSトランジスタTp
1′〜Tp3′およびn型MOSトランジスタTn′の
それぞれのゲートは、前記制御線36を経て、前記した
ように、ハイレベル信号またはローレベル信号のいずれ
かを選択的に受ける。
【0073】活性領域17の縦方向寸法(W2)と同一
の縦方向寸法(W2)を有する活性領域18には、ゲー
ト電極路31から2つのゲート電極32が伸長し、該ゲ
ート電極に関連して、2つの相互に並列的に接続される
p型MOSトランジスタTp5およびTp6が形成され
ている。さらに、ゲート電極32と同一幅寸法を有する
2つのゲート電極32′が、p型MOSトランジスタT
p5およびTp6の各ゲート電極32と、その共通ドレ
イン電極33aとの間で、両者に間隔をおいてこれらに
平行に伸長する。
【0074】この活性領域18のゲート電極32′に関
連して形成される各p型MOSトランジスタTp5′お
よびTp6′は、p型MOSトランジスタTp5および
Tp6のソースおよびドレインを共有することにより、
それらに直列的に接続される。
【0075】ゲート電極32′は、前記電力線14に平
行に伸長する制御線37に接続されており、該制御線3
7を経て、増幅回路10の非動作時には正電圧を有する
ハイレベル(H)信号を受け、動作時に例えば零電圧を
有するローレベル(L)信号を受ける。
【0076】前記活性領域18と同一の横方向寸法(L
4)を有しかつ活性領域19のと同一の縦方向寸法(W
3)を有する活性領域20には、ゲート電極路31から
伸びる2つのゲート電極32に関連して、図1に示した
例におけると同様なn型MOSトランジスタTn5およ
びTn6が形成されている。
【0077】従って、p型MOSトランジスタTp5お
よびTp6と、n型MOSトランジスタTn5およびT
n6は、図1に示した例におけると同様に、中間接続電
路28を経る信号をゲート電極路31を経てそれらのゲ
ートに受ける。他方、p型MOSトランジスタTp5′
およびTp6′では、前記制御線37を経て、それぞれ
のゲートに、ハイレベル信号またはローレベル信号のい
ずれかを選択的に受ける。
【0078】図4を参照するに、具体例2の前記増幅回
路10の非動作時、各制御線36および37にはハイレ
ベル信号が供給されるが、増幅回路10の動作時には、
各制御線36および37には、ローレベル信号が供給さ
れる。そのため、具体例2の前記増幅回路10の動作時
では、制御線36および37の制御信号をそれぞれのゲ
ートに受けるp型MOSトランジスタTp1′〜Tp
3′およびp型MOSトランジスタTp5′およびTp
6′は、導通状態におかれ、他方、n型MOSトランジ
スタTn′は、非導通状態におかれる。
【0079】導通状態におかれたp型MOSトランジス
タTp1′〜Tp3′およびp型MOSトランジスタT
p5′およびTp6′は、それらのソースおよびドレイ
ン間を短絡させる。そのため、活性領域17に形成され
たp型MOSトランジスタTp1〜Tp3およびp型M
OSトランジスタTp1′〜Tp3′は、実質的に相互
に並列的に接続されたp型MOSトランジスタTp1〜
Tp3群として機能する。また、同様に、活性領域18
に形成されたp型MOSトランジスタTp5およびTp
6およびp型MOSトランジスタTp5′およびTp
6′は、実質的に相互に並列的に接続されたp型MOS
トランジスタTp5およびTp6群として機能する。
【0080】他方、非導通状態におかれたn型MOSト
ランジスタTn′は、該トランジスタ自体の遮断によ
り、n型MOSトランジスタTn1〜Tn3に何らの作
用を及ぼすことはない。
【0081】従って、具体例2の前記増幅回路10で
は、制御線36および37にローレベル信号が供給され
ることにより、NOR論理回路30は、実質的に、p型
MOSトランジスタTp1〜Tp3およびn型MOSト
ランジスタTn1〜Tn3からなる前記したと同様なC
MOS論理回路として機能し、また論理回路34は、同
様なCMOS論理回路として機能することから、それぞ
れが前記したと同様な第1のインバータ30および第2
のインバータ34として機能する。
【0082】前記増幅回路10の非動作時では、制御線
36および37の信号がハイレベル信号に切り替えられ
る。そのため、前記増幅回路10の非動作時では、両論
理回路30および34の各p型MOSトランジスタTp
1′〜Tp6′が遮断状態におかれることから、それぞ
れの論理回路30および34のスタンバイ電流をほぼ零
の値に保持することができる。
【0083】第1のインバータ30および第2のインバ
ータ34として機能する前記p型MOSトランジスタT
p1〜Tp6および前記n型MOSトランジスタTn1
〜Tn6を含む全ての前記p型MOSトランジスタTp
1〜Tp6およびTp1′〜Tp6′および全ての前記
n型MOSトランジスタTn1〜Tn6およびTn1′
〜Tn6′は、具体例1におけると同様に、それぞれの
ゲートを同一方向に整列させて形成されており、また前
記したと同様な第1および第2の基本トランジスタに基
づいて形成されている。
【0084】従って、具体例2の増幅回路10によれ
ば、具体例1におけると同様に、両インバータ30およ
び34の理論閾値の変動を防止し、両者を一致させるこ
とができることから、それらのずれによる整形波形のく
ずれを防止して、良好な増幅作用を得ることができるこ
とに加えて、前記制御線36および37の信号の制御に
より、スタンバイ電流の削減を図ることが可能となる。
【0085】〈具体例3〉図5は、第1のインバータが
NAND論理回路で構成された例を示す。図1に示した
と同様な機能部分には、同一の参照符号が付されてい
る。
【0086】図5に示される増幅回路10では、縦方向
寸法W2を有する活性領域17にゲート電極路26から
伸びる5つのゲート電極27に関連して、5つの相互に
並列的に接続されるp型MOSトランジスタTp0〜T
p4が形成されている。さらに、活性領域17の一端に
は、縦方向寸法W2よりも小さな縦方向寸法W3を有する
伸長部分17aが連続的に形成されており、この伸長部
分17aには、中間接続電路28から活性領域17に伸
長する1つのドレイン電極部28aと電力線14から前
記伸長部分17aに伸長する1つのソース電極部14a
との間で、前記ゲート電極27と同一幅寸法を有するゲ
ート電極27′が両電極28aおよび14aから間隔を
おいてこれらに平行に伸長する。
【0087】また、前記伸長部分17aの縦方向寸法W
3に等しい縦方向寸法W3を有する活性領域19にゲート
電極路26から伸びる5つのゲート電極27に関連し
て、5つの相互に並列的に接続されるn型MOSトラン
ジスタTn0〜Tn5が形成されている。さらに、ゲー
ト電極27と同一幅寸法を有する5つのゲート電極2
7′が、n型MOSトランジスタTn0〜Tn5の各ゲ
ート電極27と、そのドレイン電極部28aとの間で、
両者から間隔をおいてこれらに平行に伸長する。
【0088】前記活性領域19のゲート電極27′に関
連して、各n型MOSトランジスタTp0〜Tp4のソ
ースおよびドレインを共有することにより、それらに直
列的に接続されるn型MOSトランジスタTp0′〜T
p4′が形成される。他方、活性領域17のゲート電極
27′に関連して、各p型MOSトランジスタTn0〜
Tp4に並列的に接続されるp型MOSトランジスタT
p′が形成される。
【0089】図5に示した増幅回路10の等価回路図で
ある図6からも明らかなように、それぞれが相互に対応
して直列的に接続されたn型MOSトランジスタTn0
〜Tn4およびn型MOSトランジスタTn0′〜Tn
4′は、p型MOSトランジスタTp0〜Tp4および
該p型MOSトランジスタに関して並列的に接続された
p型MOSトランジスタTp′に、中間接続電路28を
経て直列的に接続されていることから、これらn型MO
SトランジスタTn0〜Tn4、Tn0′〜Tn4′お
よびp型MOSトランジスタTp0〜Tp4およびT
p′により、NAND論理回路が構成される。
【0090】前記活性領域17上のp型MOSトランジ
スタTp′のためのゲート電極27′は、前記活性領域
19上の1つのゲート電極27′に連続的に形成されて
おり、これらn型MOSトランジスタTn0′〜Tn
4′およびp型MOSトランジスタTp′のための各ゲ
ート電極27′は、他方の電力線である接地線21に平
行に伸長する制御線36に接続されており、該制御線を
経て、増幅回路10の動作時には正電圧を有するハイレ
ベル(H)信号を受け、非動作時に例えば零電圧を有す
るローレベル(L)信号を受ける。
【0091】p型MOSトランジスタTp0〜Tp4お
よびn型MOSトランジスタTn0〜Tn4では、図1
に示した例におけると同様に、例えば前記したようなカ
ップリングコンデンサ35を経て入力電路24に入力す
る入力信号が、ゲート電極路26を経て、それぞれのゲ
ートに入力する。他方、p型MOSトランジスタTp′
およびn型MOSトランジスタTn0′〜Tn4′で
は、前記制御線36を経て、それぞれのゲートに、ハイ
レベル信号またはローレベル信号のいずれかを選択的に
受ける。
【0092】活性領域17の縦方向寸法(W2)と同一
の縦方向寸法(W2)を有する活性領域18には、ゲー
ト電極路31から伸びる2つのゲート電極32に関連し
て、図1に示した例におけると同様なp型MOSトラン
ジスタTp5およびTp6が形成されている。
【0093】また、前記活性領域19の縦方向寸法(W
3)と同一の縦方向寸法(W3)を有する前記活性領域2
0には、ゲート電極路31から2つのゲート電極32が
伸長し、該ゲート電極に関連して、2つのn型MOSト
ランジスタTn5およびTn6が形成されている。
【0094】さらに、ゲート電極32と同一幅寸法を有
する2つのゲート電極32′が、n型MOSトランジス
タTn5およびTn6の各ゲート電極32と、その共通
ドレイン電極部33aとの間で、両者に間隔をおいてこ
れらに平行に伸長する。
【0095】この活性領域20のゲート電極32′に関
連して形成される各n型MOSトランジスタTn5′お
よびTn6′は、n型MOSトランジスタTn5および
Tn6のソースおよびドレインを共有することにより、
それらに直列的に接続される。
【0096】ゲート電極32′は、前記電力線14に平
行に伸長する制御線37に接続されており、該制御線を
経て、増幅回路10の動作時には正電圧を有するハイレ
ベル(H)信号を受け、非動作時に例えば零電圧を有す
るローレベル(L)信号を受ける。
【0097】図6を参照するに、具体例3の前記増幅回
路10の動作時、各制御線36および37にはハイレベ
ル信号が供給されるが、増幅回路10の非動作時には、
各制御線36および37には、ローレベル信号が供給さ
れる。そのため、増幅回路10の動作時では、制御線3
6および37の制御信号をそれぞれのゲートに受けるn
型MOSトランジスタTn0′〜Tn4′およびn型M
OSトランジスタTn5′およびTn6′は、導通状態
におかれ、他方、p型MOSトランジスタTp′は、非
導通状態におかれる。
【0098】導通状態におかれたn型MOSトランジス
タTn0′〜Tn4′およびn型MOSトランジスタT
n5′およびTn6′は、それらのソースおよびドレイ
ン間を短絡させる。そのため、活性領域19に形成され
たn型MOSトランジスタTp0〜Tp4およびn型M
OSトランジスタTn0′〜Tn4′は、実質的に相互
に並列的に接続されたn型MOSトランジスタTn0〜
Tn4群として機能する。また、同様に、活性領域20
に形成されたn型MOSトランジスタTn5およびTn
6およびn型MOSトランジスタTn5′およびTn
6′は、実質的に相互に並列的に接続されたn型MOS
トランジスタTn5およびTn6群として機能する。
【0099】他方、非導通状態におかれたp型MOSト
ランジスタTp′は、該トランジスタ自体の遮断によ
り、p型MOSトランジスタTp0〜Tp4に何らの作
用を及ぼすことはない。
【0100】従って、具体例3の前記増幅回路10で
は、制御線36および37にハイレベル信号が供給され
ることにより、NAND論理回路30は、実質的に、p
型MOSトランジスタTp0〜Tp4およびn型MOS
トランジスタTn0〜Tn4からなる前記したと同様な
CMOS論理回路として機能し、また論理回路34は、
同様なCMOS論理回路として機能することから、それ
ぞれが前記したと同様な第1のインバータ30および第
2のインバータ34として機能する。
【0101】前記増幅回路10の非動作時では、制御線
36および37の信号がローレベル信号に切り替えられ
る。そのため、前記増幅回路10の非動作時では、両論
理回路30および34の各p型MOSトランジスタTn
0′〜Tn6′が遮断状態におかれることから、それぞ
れの論理回路30および34のスタンバイ電流をほぼ零
の値に保持することができる。
【0102】従って、具体例3の増幅回路10によれ
ば、具体例2におけると同様に、両インバータ30およ
び34の理論閾値の変動を防止し、両者を一致させるこ
とができることから、それらのずれによる整形波形のく
ずれを防止して、良好な増幅作用を得ることができるこ
とに加えて、前記制御線36および37の信号の制御に
より、スタンバイ電流の削減を図ることが可能となる。
【0103】具体例2および3に示した増幅回路10に
ついては、具体例1に示したと同様に、振動子を接続す
ることにより、発振回路を構成することができる。ま
た、本発明に係る前記増幅回路は、前記したクロックパ
ルス信号の他、種々の微小振幅信号の増幅に用いること
ができる。さらに、本発明は、前記した回路図に示され
た各インバータを構成する論理回路に、種々の変更を施
すことができる。
【0104】
【発明の効果】本発明によれば、前記したように、第1
のインバータと、該インバータの出力波形を整形するた
めの第2のインバータを構成すべく、各ゲート素子のゲ
ートが相互に同一のゲート長を有するようかつ相互に同
一方向に配置されるよう半導体基板上に形成されてい
る。従って、前記半導体基板に従来のような反りあるい
は熱膨張等による変形が生じても、前記両インバータの
ゲート幅もしくはゲート長にそれぞれほぼ同一量の変化
が生じるに過ぎない。よって、前記第1のインバータを
構成するゲート素子のディメンジョン比(Wp1/Lp1:
Wn1/Ln1)と、前記第2のインバータを構成するゲー
ト素子のディメンジョン比(Wp2/Lp2:Wn2/Ln2)
との関係が、従来のように大きく変化することを防止す
ることができ、これにより、前記したディメンジョン比
のずれに起因する電気的特性の低下及び電源ノイズに対
する耐性の低下を招くことのない増幅回路または発振回
路を提供することができる。
【0105】また、本発明によれば、前記したように、
前記各インバータを構成するそれぞれのP型ゲート素子
およびN型ゲート素子が前記両インバータ間でそれぞれ
同一基本トランジスタ寸法に基づいて形成されている。
従って、製造誤差の有無に拘わらず、上記ディメンジョ
ン比をほぼ所定値に保持させることができる。よって、
両インバータにほぼ同一の理論閾値電圧Vthを与えるこ
とができ、これにより、前記した製造誤差に基づくディ
メンジョン比のずれに起因する電気的特性の低下および
電源ノイズに対する耐性の低下を招くことのない増幅回
路または発振回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る増幅回路の具体例1の回路パター
ンを示す平面図である。
【図2】図1に示した具体例1の回路パターンの等価回
路図である。
【図3】本発明に係る増幅回路の具体例2の回路パター
ン配線構造を示す平面図である。
【図4】図3に示した具体例2の回路パターンの等価回
路図である。
【図5】本発明に係る増幅回路の具体例3を示す回路パ
ターンの平面図である。
【図6】図5に示した具体例3の回路パターンの等価回
路図である。
【符号の説明】
10 増幅回路 11 半導体基板 14および21 電力線 30 第1のインバータ 34 第2のインバータ Tn0〜Tn6、Tp0〜Tp6、Tn0′〜Tn
6′、Tp1′〜Tp6′、Tn′、Tp′ ゲート素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5J079 AA04 AA05 BA01 BA47 FA05 FA14 FA21 FB03 GA05 GA06 GA09 GB02 KA01 5J090 AA01 CA15 CA46 DN02 FA16 FN04 FN10 HA00 HA10 HA16 HA17 HA25 HA29 KA04 KA33 MA11 MN01 QA04 SA00

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 帰還抵抗が接続される入力端子及び出力
    端子を有する第1のインバータと、前記インバータの出
    力波形を整形するための第2のインバータとを含む増幅
    回路であって、前記両インバータは、半導体基板上のそ
    れぞれの活性領域に形成された複数のゲート素子を備
    え、該ゲート素子のゲートは、相互に同一のゲート長を
    有しかつ相互に同一方向に形成され、前記第1のインバ
    ータの前記ゲート素子のための活性領域におけるゲート
    素子のゲート幅を規定する寸法と、前記第2のインバー
    タの前記ゲート素子のための活性領域におけるゲート素
    子のゲート幅を規定する寸法とが等しいことを特徴とす
    る増幅回路。
  2. 【請求項2】 前記両インバータは、それぞれP型ゲー
    ト素子およびN型ゲート素子の組み合わせで構成され、
    前記両インバータの前記各P型ゲート素子およびN型ゲ
    ート素子がそれぞれの基本トランジスタ寸法に基づいて
    形成されている請求項1記載の増幅回路。
  3. 【請求項3】 前記半導体基板上の前記各インバータの
    前記P型ゲート素子のための活性領域およびN型ゲート
    素子のための活性領域における各ゲート素子のゲート幅
    を規定するそれぞれの寸法は、前記両インバータ間で、
    相互に等しく形成されている請求項2記載の増幅回路。
  4. 【請求項4】 前記両インバータにおける前記P型ゲー
    ト素子のゲート幅に対するN型ゲート素子のゲート幅比
    がほぼ同一の値を示し、これにより前記両インバータ
    は、相互に同一の理論閾値を有する請求項3記載の増幅
    回路。
  5. 【請求項5】 前記各インバータのP型ゲート素子およ
    びN型ゲート素子は、それぞれの前記基本トランジスタ
    寸法で形成された複数のゲート素子の集合体で形成さ
    れ、前記ゲート素子のためのゲートが前記各活性領域
    で、並列的に整列して形成されている請求項2記載の増
    幅回路。
  6. 【請求項6】 少なくとも前記第1のインバータは、C
    MOS回路、NAND論理回路またはNOR論理回路の
    いずれか1つの回路で構成されている請求項1記載の増
    幅回路。
  7. 【請求項7】 前記両インバータは、同一の電力線を経
    て給電を受ける請求項1記載の増幅回路。
  8. 【請求項8】 前記増幅回路は、結合コンデンサを経て
    入力するクロック信号を増幅するクロック信号増幅回路
    である請求項1記載の増幅回路。
  9. 【請求項9】 前記第1のインバータには、振動子が並
    列的に接続され、該振動子と共同して発振回路を構成す
    る請求項1記載の増幅回路。
  10. 【請求項10】 帰還抵抗及び振動子が接続される入力
    端子及び出力端子を有する第1のインバータと、前記イ
    ンバータの出力波形を整形するための第2のインバータ
    とを含む発振回路であって、前記両インバータは、半導
    体基板上のそれぞれの活性領域に形成された複数のゲー
    ト素子を備え、該ゲート素子のゲートは、相互に同一の
    ゲート長を有しかつ相互に同一方向に形成され、前記第
    1のインバータの前記ゲート素子のための活性領域にお
    けるゲート素子のゲート幅を規定する寸法と、前記第2
    のインバータの前記ゲート素子のための活性領域におけ
    るゲート素子のゲート幅を規定する寸法とが等しいこと
    を特徴とする発振回路。
  11. 【請求項11】 前記両インバータは、それぞれP型ゲ
    ート素子およびN型ゲート素子の組み合わせで構成さ
    れ、前記両インバータの前記各P型ゲート素子およびN
    型ゲート素子がそれぞれの基本トランジスタ寸法に基づ
    いて形成されている請求項10記載の発振回路。
  12. 【請求項12】 前記半導体基板上の前記各インバータ
    の前記P型ゲート素子のための活性領域およびN型ゲー
    ト素子のための活性領域における各ゲート素子のゲート
    幅を規定するそれぞれの寸法は、前記両インバータ間
    で、相互に等しく形成されている請求項11記載の発振
    回路。
  13. 【請求項13】 前記両インバータにおけるP型ゲート
    素子のゲート幅に対するN型ゲート素子のゲート幅の比
    がほぼ同一の値を示し、これにより前記両インバータ
    は、相互に同一の理論閾値を有する請求項12記載の発
    振回路。
  14. 【請求項14】 前記各インバータの前記P型ゲート素
    子およびN型ゲート素子は、それぞれの前記基本トラン
    ジスタ寸法で形成された複数のゲート素子の集合体で形
    成され、前記ゲート素子のためのゲートが前記各活性領
    域で、並列的に整列して形成されている請求項11記載
    の発振回路。
  15. 【請求項15】 少なくとも前記第1のインバータは、
    CMOS回路、NAND論理回路またはNOR論理回路
    のいずれか1つの回路で構成されている請求項10記載
    の発振回路。
  16. 【請求項16】 前記両インバータは、同一の電力線を
    経て給電を受ける請求項10記載の発振回路。
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