JP2003283329A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JP2003283329A
JP2003283329A JP2002079409A JP2002079409A JP2003283329A JP 2003283329 A JP2003283329 A JP 2003283329A JP 2002079409 A JP2002079409 A JP 2002079409A JP 2002079409 A JP2002079409 A JP 2002079409A JP 2003283329 A JP2003283329 A JP 2003283329A
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Japan
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node
mos transistor
input
gate
transistor
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JP2002079409A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsuneaki Fuse
常明 布施
Atsushi Kameyama
敦 亀山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the leak current in MOS transistors used for a logic evaluator in a logic circuit and suppress the rise of a noise voltage to expand the operation margin. <P>SOLUTION: A synchronous logic circuit comprises: a pMOS transistor M1 connected between a power source terminal Vdd and a first node N1 with a clock signal CLK inputted to its gate; an nMOS transistor M2 connected between a ground terminal Vss and a second node N2 with the clock signal CLK inputted to its gate; and a logic evaluator 10 composed of nMOS transistors M31, 32 connected in parallel between the nodes N1, N2 with input signals IN1, IN2 fed to the gates of both transistors. A pMOS transistor M4 is inserted between the bodies of the nMOS transistors M31, 32 with the Vss connected to its gate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のMOSトラ
ンジスタを用いて論理回路を構成した半導体集積回路に
係わり、特に同期型論理回路やパスゲート論理回路を構
成した半導体集積回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit having a logic circuit using a plurality of MOS transistors, and more particularly to a semiconductor integrated circuit having a synchronous logic circuit and a pass gate logic circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、基板上に絶縁膜を介して形成され
た半導体層(Silicon On Insulator:SOI)を用い、
このSOIにMOSトランジスタを形成して各種の論理
回路を構成した半導体集積回路が注目されている。SO
I素子の代表であるSOI−MOSトランジスタは、素
子形成領域が基板と絶縁膜を介して分離されているた
め、ソース及びドレイン拡散層と基板との間の寄生容量
が極めて小さくなる。これにより、SOI−MOSトラ
ンジスタは高速なスイッチング動作を行うことができ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, a semiconductor layer (Silicon On Insulator: SOI) formed on a substrate via an insulating film has been used,
Attention has been paid to semiconductor integrated circuits in which various logic circuits are formed by forming MOS transistors in this SOI. SO
In the SOI-MOS transistor, which is a typical I element, the element formation region is separated from the substrate through an insulating film, so that the parasitic capacitance between the source and drain diffusion layers and the substrate is extremely small. As a result, the SOI-MOS transistor can perform high-speed switching operation.

【0003】SOI−MOSトランジスタを用いた半導
体装置においては、素子を形成する中性領域(以下ボデ
ィと呼ぶ)が素子毎に分離されている。よって、ボディ
は電気的に浮遊状態になる。ボディが浮遊状態にあるこ
のような素子を使った半導体集積回路においては、ボデ
ィ電圧は回路の動作状態によって様々な値を持つように
なる。
In a semiconductor device using an SOI-MOS transistor, a neutral region (hereinafter referred to as a body) forming an element is separated for each element. Therefore, the body becomes electrically floating. In a semiconductor integrated circuit using such an element in which the body is in a floating state, the body voltage has various values depending on the operating state of the circuit.

【0004】例えば、MOSトランジスタがカットオフ
している蓄積状態においては、ゲートとボディの間には
ゲート絶縁膜を介したゲート容量があるため、ゲート信
号の変化と共に容量結合によってボディ電圧が変化す
る。また、ソースとボディとの間及びドレインとボディ
との間には、それぞれpn接合による接合容量があるた
め、ソース及びドレイン信号の変化と共に容量結合によ
ってボディ電圧が変化する。
For example, in the accumulation state in which the MOS transistor is cut off, there is a gate capacitance between the gate and the body via a gate insulating film, and therefore the body voltage changes due to capacitive coupling as the gate signal changes. . Further, since there is a junction capacitance due to a pn junction between the source and the body and between the drain and the body, the body voltage changes due to capacitive coupling as the source and drain signals change.

【0005】pn接合が逆バイアスの場合には逆方向の
漏れ電流が流れ、順バイアスの場合には順方向電流が流
れ、これらの電流がボディに蓄積された多数キャリア数
を変化させる結果、ボディ電圧が変化する。さらに、微
細素子においては、ソースからドレインに流れる多数キ
ャリアによりドレイン近傍に生じるインパクトイオン化
電流のためにボディに蓄積された多数キャリアが増加
し、ボディ電圧が変化する。また、微細素子において
は、薄いゲート絶縁膜を介してゲートからボディへ流れ
るトンネル電流によってボディに蓄積された多数キャリ
アが増加し、ボディ電圧が変化する。このように、SO
I−MOSトランジスタの浮遊状態にあるボディは様々
な電圧を持つため、ボディとソースとの間のpn接合が
強い順バイアス状態になることがある。
When the pn junction is reverse biased, a reverse leakage current flows, and when it is forward biased, a forward current flows, and these currents change the number of majority carriers stored in the body. The voltage changes. Furthermore, in a fine element, the majority carriers accumulated in the body increase due to the impact ionization current generated near the drain due to the majority carriers flowing from the source to the drain, and the body voltage changes. Further, in the fine element, the tunnel current flowing from the gate to the body through the thin gate insulating film increases the majority carriers accumulated in the body and changes the body voltage. In this way, SO
Since the floating body of the I-MOS transistor has various voltages, the pn junction between the body and the source may be in a strong forward bias state.

【0006】SOI−MOSトランジスタは、ソース,
ゲート,ドレインからなる電界効果トランジスタの他
に、ソース,ボディ,ドレインからなる寄生バイポーラ
トランジスタを有する。上記のようにボディとソースの
間のpn接合が順バイアス状態になると、電界効果トラ
ンジスタのボディ効果によりしきい値電圧が低下するこ
とが知られている。しきい値電圧が低下すると、カット
オフ状態にあるMOSトランジスタにサブスレッショル
ドリークと呼ばれる漏れ電流がドレインからソースに流
れるようになる。また、ボディとソースの間のpn接合
が0.8Vを超える強い順バイアス状態になると、寄生
バイポーラトランジスタが動作し、この場合もカットオ
フ状態にあるMOSトランジスタのドレインからソース
の間に漏れ電流が流れるようになる。
The SOI-MOS transistor has a source,
In addition to a field effect transistor composed of a gate and a drain, it has a parasitic bipolar transistor composed of a source, a body and a drain. It is known that when the pn junction between the body and the source is in a forward bias state as described above, the body effect of the field effect transistor lowers the threshold voltage. When the threshold voltage decreases, a leakage current called subthreshold leakage flows from the drain to the source in the MOS transistor in the cutoff state. In addition, when the pn junction between the body and the source is in a strong forward bias state exceeding 0.8 V, the parasitic bipolar transistor operates, and in this case as well, the leakage current flows from the drain to the source of the MOS transistor in the cutoff state. It comes to flow.

【0007】図7に、SOI−MOSトランジスタで構
成した2入力OR論理回路の従来例を示す。M1はソー
スが第1の電源(電源電位)Vddに接続され、ドレイン
がノードN1に接続され、ゲートにクロック信号CLK
が入力されるプリチャージ用のpMOSトランジスタ、
M2はソースが第2の電源(接地電位)Vssに接続さ
れ、ドレインがノードN2に接続され、ゲートにクロッ
ク信号CLKが入力されるプリチャージ時の貫通電流防
止用のnMOSトランジスタである。M31,32はド
レインがノードN1に接続され、ソースがノードN2に
接続された評価用のnMOSトランジスタであり、M3
1のゲートには入力信号IN1が、M32のゲートには
入力信号IN2が入力される。また、INV1は入力端
がノードN1に接続され、出力端がノードOUTに接続
された信号増幅用のCMOSインバータ回路である。
FIG. 7 shows a conventional example of a 2-input OR logic circuit composed of SOI-MOS transistors. M1 has a source connected to the first power supply (power supply potential) Vdd, a drain connected to the node N1, and a gate connected to the clock signal CLK.
PMOS transistor for precharge to which is input,
M2 is an nMOS transistor for preventing a through current at the time of precharge in which the source is connected to the second power supply (ground potential) Vss, the drain is connected to the node N2, and the clock signal CLK is input to the gate. M31 and M32 are nMOS transistors for evaluation, the drains of which are connected to the node N1 and the sources of which are connected to the node N2.
The input signal IN1 is input to the gate of 1, and the input signal IN2 is input to the gate of M32. INV1 is a CMOS inverter circuit for signal amplification whose input end is connected to the node N1 and whose output end is connected to the node OUT.

【0008】この回路の動作を、図8のタイミング図を
用いて説明する。図8は、入力信号IN2がロウレベル
“L”であり、プリチャージ期間において入力信号IN
1がハイレベル“H”から“L”に変化するときの各ノ
ード電圧、nMOSトランジスタM31,32のボディ
電圧とM32に流れる電流を模式的に表した図である。
The operation of this circuit will be described with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 8, the input signal IN2 is at the low level “L”, and the input signal IN is input during the precharge period.
FIG. 3 is a diagram schematically showing each node voltage when 1 changes from high level “H” to “L”, body voltages of nMOS transistors M31 and M32, and a current flowing through M32.

【0009】時刻t0 からt2 では、クロック信号CL
Kが“L”であり、回路はプリチャージ状態にある。即
ち、pMOSトランジスタM1が導通、nMOSトラン
ジスタM2が非導通であり、ノードN1は電源電位Vdd
にプリチャージされる。その結果、出力ノードOUTは
インバータ回路INV1によって“L”になる。
From time t0 to t2, the clock signal CL
K is "L" and the circuit is in the precharged state. That is, the pMOS transistor M1 is conductive, the nMOS transistor M2 is nonconductive, and the node N1 is at the power supply potential Vdd.
Will be precharged. As a result, the output node OUT becomes "L" by the inverter circuit INV1.

【0010】時刻t0 からt1 では、入力信号IN1は
“H”、入力信号IN2は“L”であり、nMOSトラ
ンジスタM31は導通、M32は非導通であるため、ノ
ードN2はM31によってVdd-Vth(VthはnMOS
トランジスタのしきい値電圧)に充電される。従って、
nMOSトランジスタM31のドレイン電圧はVdd、ゲ
ート電圧はVdd、ソース電圧はVdd-Vthとなる。M3
1のボディ電圧Vb1 は、主にゲート及びドレインがVd
dに変化するときの容量結合により上昇し、ほぼVddに
なる。また、nMOSトランジスタM32のドレイン電
圧はVdd、ゲート電圧は接地電位Vss、ソース電圧はV
dd-Vthとなる。M32のボディ電圧Vb2は、主にドレ
インがVddに変化するときの容量結合により上昇する
が、ゲートとの容量結合がない分Vb1 より低い値とな
る。
From time t0 to t1, the input signal IN1 is "H", the input signal IN2 is "L", the nMOS transistor M31 is conducting, and the M32 is non-conducting. Therefore, the node N2 is Vdd-Vth ( Vth is nMOS
The threshold voltage of the transistor). Therefore,
The drain voltage of the nMOS transistor M31 is Vdd, the gate voltage is Vdd, and the source voltage is Vdd-Vth. M3
The body voltage Vb1 of 1 is mainly Vd at the gate and drain.
It rises due to capacitive coupling when changing to d, and becomes almost Vdd. The drain voltage of the nMOS transistor M32 is Vdd, the gate voltage is the ground potential Vss, and the source voltage is Vdd.
It becomes dd-Vth. The body voltage Vb2 of M32 rises mainly due to capacitive coupling when the drain changes to Vdd, but is lower than Vb1 because there is no capacitive coupling with the gate.

【0011】次に、時刻t1 で入力信号IN1が“H”
から“L”に変化すると、Vb2は変化しないが、Vb1は
ゲートとボディの間の容量結合によりVb2より低くな
る。また、ノードN2の電圧はゲートとソースの間の容
量結合によりやや低下する。
Next, at time t1, the input signal IN1 is "H".
From "L" to "L", Vb2 does not change, but Vb1 becomes lower than Vb2 due to capacitive coupling between the gate and the body. Further, the voltage of the node N2 drops slightly due to capacitive coupling between the gate and the source.

【0012】次に、時刻t2 でクロック信号CLKが
“H”に変化し、回路は論理の評価状態に入る。この時
刻では、入力信号IN1及びIN2が共に“L”である
ためnMOSトランジスタM31,32が非導通のまま
であり、また評価状態では、pMOSトランジスタM1
が非導通となるため、ノードN1は電気的に浮遊状態と
なる。一方、nMOSトランジスタM2が導通するた
め、ノードN2の電圧はVssに低下する。このノードN
2、即ちnMOSトランジスタM31,31のソースの
電圧変化によって、Vb1,Vb2 はそれぞれソース電圧
より高くなり、ボディとソースの間のpn接合が順バイ
アス状態となる。時刻t1 からt2 の間、Vb2 はVb1
より大きいため、M32におけるpn接合の順バイアス
の方がM31におけるpn接合の順バイアスより強く、
0.8Vを超える。
Next, at time t2, the clock signal CLK changes to "H" and the circuit enters the logic evaluation state. At this time, since the input signals IN1 and IN2 are both "L", the nMOS transistors M31 and M32 remain non-conductive, and in the evaluation state, the pMOS transistor M1.
Becomes non-conductive, the node N1 becomes electrically floating. On the other hand, since the nMOS transistor M2 becomes conductive, the voltage of the node N2 drops to Vss. This node N
2, that is, Vb1 and Vb2 become higher than the source voltage due to the voltage change of the sources of the nMOS transistors M31 and 31, respectively, and the pn junction between the body and the source is in the forward bias state. From time t1 to t2, Vb2 is Vb1
Therefore, the forward bias of the pn junction in M32 is stronger than the forward bias of the pn junction in M31.
Over 0.8V.

【0013】このような状態では、先に延べたようにn
MOSトランジスタM32のドレインからソースに寄生
バイポーラ電流Ibip 及びサブスレッショルド電流Imo
s による漏れ電流が生じ、その結果としてノードN1の
電圧がVddより低下する。即ち、漏れ電流が雑音源とな
り、ノードN1に雑音電圧ΔVNを発生することにな
る。ΔVNはインバータ回路INV1の出力ノードOU
Tに雑音電圧を発生させる。また、ΔVNがVdd-Vth_
logic(Vth_logicはインバータ回路の論理しきい値電
圧)より大きくなると、インバータ回路INV1が誤動
作し、出力ノードOUTが完全に“H”となる。即ち、
入力信号IN1,IN2が“L”であるにも拘わらず出
力が“H”となり、OR論理とならず回路が誤動作す
る。
In such a state, n
Parasitic bipolar current Ibip and subthreshold current Imo from drain to source of the MOS transistor M32.
A leakage current due to s occurs, and as a result, the voltage of the node N1 drops below Vdd. That is, the leakage current becomes a noise source, and the noise voltage ΔVN is generated at the node N1. ΔVN is an output node OU of the inverter circuit INV1
A noise voltage is generated in T. Also, ΔVN is Vdd-Vth_
When it becomes larger than logic (Vth_logic is the logical threshold voltage of the inverter circuit), the inverter circuit INV1 malfunctions and the output node OUT becomes “H” completely. That is,
Even though the input signals IN1 and IN2 are "L", the output becomes "H", and the circuit does not operate as OR logic and malfunctions.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、SO
I−MOSトランジスタはボディが電気的に浮遊状態に
あり、これを用いた論理回路は動作状態によってボディ
電圧がソース電圧より0.8V以上高くなる場合があ
る。その結果、MOSトランジスタのサブスレッショル
ドリークによる漏れ電流の増大及び寄生バイポーラトラ
ンジスタが動作することによる漏れ電流の増大を招き、
回路内部及び回路の出力に雑音電圧を発生させ、動作余
裕が低下する。また、回路内部の雑音電圧が大きい場合
には、その回路の誤動作を招く。さらに、出力の雑音電
圧はこの出力が入力する他の回路の雑音源となるため、
他の回路の動作余裕が低下したり、或いは誤動作を招く
問題があった。
As described above, the conventional SO
The body of the I-MOS transistor is in an electrically floating state, and the logic circuit using the I-MOS transistor may have a body voltage higher than the source voltage by 0.8 V or more depending on the operating state. As a result, the leakage current increases due to the subthreshold leakage of the MOS transistor and the leakage current increases due to the operation of the parasitic bipolar transistor.
Noise voltage is generated inside the circuit and at the output of the circuit, and the operating margin is reduced. Further, when the noise voltage inside the circuit is large, the circuit malfunctions. Furthermore, the noise voltage of the output becomes a noise source of other circuits to which this output is input,
There is a problem that the operating margin of other circuits is reduced or malfunction occurs.

【0015】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、論理回路の論理評価部
に用いるMOSトランジスタにおける漏れ電流を低減す
ることができ、雑音電圧の発生を抑制して動作マージン
の拡大をはかり得る半導体集積回路を提供することにあ
る。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances. An object of the present invention is to reduce leakage current in a MOS transistor used in a logic evaluation section of a logic circuit and to prevent generation of noise voltage. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that can suppress the expansion of the operation margin.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】(構成)上記課題を解決
するために本発明は、次のような構成を採用している。
(Structure) In order to solve the above problems, the present invention adopts the following structure.

【0017】即ち本発明は、複数のMOSトランジスタ
で同期型論理回路を構成した半導体集積回路であって、
第1の電源と第1のノードとの間に接続され、ゲートに
クロック信号が入力される第1導電型の第1のMOSト
ランジスタと、第2の電源と第2のノードとの間に接続
され、ゲートに前記クロック信号が入力される第2導電
型の第2のMOSトランジスタと、前記第1のノードと
前記第2のノードとの間に接続され、少なくとも1つの
入力信号が入力される論理評価部とを有し、前記論理評
価部は、前記第1のノードと第3のノードとの間に接続
され、ゲートに前記入力信号が入力される少なくとも1
つの第2導電型の第3のMOSトランジスタと、前記第
3のMOSトランジスタのボディと前記第3のノードと
の間に接続され、ゲートが前記第2の電源に接続された
第1導電型の第4のMOSトランジスタとを含んでな
り、前記第3のノードは前記第2のノードに直接、又は
ゲートに前記入力信号が入力される第2導電型の第5の
MOSトランジスタを介して前記第2のノードに接続さ
れていることを特徴とする。
That is, the present invention is a semiconductor integrated circuit in which a synchronous logic circuit is composed of a plurality of MOS transistors,
Connected between a first power supply and a first node, a first conductivity type first MOS transistor having a gate to which a clock signal is input, and a second power supply and a second node And a second MOS transistor of the second conductivity type whose gate receives the clock signal, and the second node, which is connected between the first node and the second node and receives at least one input signal. A logic evaluation section, wherein the logic evaluation section is connected between the first node and the third node, and at least one of which receives the input signal at its gate.
Three second MOS transistors of the second conductivity type, a first conductivity type connected between the body of the third MOS transistor and the third node, and the gate of which is connected to the second power supply. A fourth MOS transistor, wherein the third node is directly connected to the second node or the fifth MOS transistor of the second conductivity type whose gate receives the input signal. It is characterized in that it is connected to two nodes.

【0018】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 各MOSトランジスタは、絶縁層上の半導体層に形
成されたものであること。また、半導体層はSiである
こと。
Here, the following are preferred embodiments of the present invention. (1) Each MOS transistor is formed in a semiconductor layer on an insulating layer. The semiconductor layer should be Si.

【0019】(2) 第3のMOSトランジスタは複数個並
列接続され、第4のMOSトランジスタは1個設けら
れ、第3のMOSトランジスタの各ボディは第4のMO
Sトランジスタの一端に共通接続されていること。 (3) 第3のMOSトランジスタは複数個並列接続され、
第4のMOSトランジスタは第3のMOSトランジスタ
に対応して複数個設けられ、第3のMOSトランジスタ
の各ボディと第3のノードとの間にそれぞれ第4のMO
Sトランジスタが接続されていること。
(2) A plurality of third MOS transistors are connected in parallel, one fourth MOS transistor is provided, and each body of the third MOS transistor has a fourth MO transistor.
Must be commonly connected to one end of the S-transistor. (3) A plurality of third MOS transistors are connected in parallel,
A plurality of fourth MOS transistors are provided corresponding to the third MOS transistor, and a fourth MO transistor is provided between each body of the third MOS transistor and the third node.
The S transistor is connected.

【0020】(4) 入力端が第1のノードに接続され、出
力端が第4のノードに接続されたインバータ回路を含む
こと。 (5) 第1の電源と第1のノードとの間に接続され、ゲー
トが第4のノードに接続された第1導電型の第6のMO
Sトランジスタ含むこと。 (6) 第1導電型はpチャネル、第2導電型はnチャネル
であり、第1の電源は電源電位Vdd、第2の電源は接地
電位Vssであること。
(4) An inverter circuit having an input terminal connected to the first node and an output terminal connected to the fourth node. (5) A sixth MO of the first conductivity type, which is connected between the first power supply and the first node and whose gate is connected to the fourth node.
Including S transistor. (6) The first conductivity type is a p-channel, the second conductivity type is an n-channel, the first power supply is the power supply potential Vdd, and the second power supply is the ground potential Vss.

【0021】また本発明は、複数のMOSトランジスタ
でパスゲート論理回路を構成した半導体集積回路であっ
て、第1の信号の入力端となる第1のノードと第2のノ
ードとの間に挿入された論理評価部と、前記第2のノー
ドと信号出力端となる第3のノードとの間に挿入された
ラッチ回路とを具備し、前記論理評価部は、前記第1の
ノードと前記第2のノードとの間に配置され、ゲートに
第2の入力信号が入力される1又は複数の評価用MOS
トランジスタと、前記評価用MOSトランジスタの内、
前記第1のノードにソースが接続されたMOSトランジ
スタのボディと前記第1のノードとの間に接続され、ゲ
ートに一定電圧が入力される漏れ電流防止用MOSトラ
ンジスタとを含んでなることを特徴とする。
Further, the present invention is a semiconductor integrated circuit in which a pass gate logic circuit is composed of a plurality of MOS transistors, which is inserted between a first node and a second node which are input terminals of a first signal. And a latch circuit inserted between the second node and a third node serving as a signal output terminal, wherein the logic evaluation unit includes the first node and the second node. One or a plurality of evaluation MOSs, each of which is arranged between
A transistor and the evaluation MOS transistor,
A leakage current preventing MOS transistor connected between the body of the MOS transistor whose source is connected to the first node and the first node and having a constant voltage input to its gate. And

【0022】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) 各MOSトランジスタは、絶縁層上の半導体層に形
成されたものであること。また、半導体層はSiである
こと。 (2) 第1の電源は電源電位Vddであり、第2の電源は接
地電位Vssであること。 (3) 評価用MOSトランジスタはnチャネルであり、漏
れ電流防止用MOSトランジスタはpチャネルであり、
漏れ電流防止用MOSトランジスタのゲートに入力する
電圧は接地電位Vssであること。
The following are preferred embodiments of the present invention. (1) Each MOS transistor is formed in a semiconductor layer on an insulating layer. The semiconductor layer should be Si. (2) The first power source has a power source potential Vdd, and the second power source has a ground potential Vss. (3) The evaluation MOS transistor is an n-channel, the leakage current prevention MOS transistor is a p-channel,
The voltage input to the gate of the leakage current prevention MOS transistor must be the ground potential Vss.

【0023】(作用)本発明によれば、クロック信号に
よって制御されるMOSトランジスタを用いた同期型論
理回路において、論理の評価状態のときに電気的に浮遊
状態になる第1のノードにドレインが接続されて論理評
価部を構成する第2導電型の第3のMOSトランジスタ
のボディとソースの間に、ゲートが第2の電源に接続さ
れた第1導電型の第4のMOSトランジスタを挿入する
ことにより、第3のMOSトランジスタのボディ電位を
第2の電源電圧近くまで下げることができ、これにより
第3のMOSトランジスタにおける漏れ電流を低減する
ことができる。
(Operation) According to the present invention, in the synchronous logic circuit using the MOS transistor controlled by the clock signal, the drain is provided at the first node which is in an electrically floating state in the logic evaluation state. A fourth MOS transistor of the first conductivity type whose gate is connected to the second power supply is inserted between the body and the source of the third MOS transistor of the second conductivity type which is connected to form the logic evaluation section. As a result, the body potential of the third MOS transistor can be lowered to near the second power supply voltage, and thus the leakage current in the third MOS transistor can be reduced.

【0024】また、MOSトランジスタを用いたパスゲ
ート論理とラッチ回路を用いた論理回路において、論理
評価部を構成する評価用MOSトランジスタのボディと
ソースとの間に、ゲートに一定電圧が入力される漏れ電
流防止用MOSトランジスタを挿入することにより、評
価用MOSトランジスタのボディ電位を一定電圧(例え
ばVss)近くまで下げることができ、これにより評価用
MOSトランジスタにおける漏れ電流を低減することが
できる。
Further, in a logic circuit using a pass gate logic using a MOS transistor and a latch circuit, a constant voltage is input to the gate between the body and the source of the evaluation MOS transistor forming the logic evaluation section. By inserting the current prevention MOS transistor, the body potential of the evaluation MOS transistor can be lowered to near a constant voltage (for example, Vss), and thus the leakage current in the evaluation MOS transistor can be reduced.

【0025】従って、論理回路の論理評価部に用いるM
OSトランジスタにおける漏れ電流を低減することがで
き、雑音電圧の発生を抑制して動作マージンの拡大をは
かることが可能となる。
Therefore, M used in the logic evaluation section of the logic circuit
It is possible to reduce the leakage current in the OS transistor, suppress the generation of noise voltage, and increase the operation margin.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0027】(第1の実施形態)図1は、本発明の第1
の実施形態に係わる2入力OR論理の同期型論理回路を
示す回路構成図である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
3 is a circuit configuration diagram showing a 2-input OR logic synchronous logic circuit according to the embodiment of FIG.

【0028】素子形成基板としては、半導体基板上に絶
縁膜を介して半導体層を形成したSOI基板を用いた。
具体的には、Si基板上にSiO2 膜を介してSi層を
形成したものである。
As the element forming substrate, an SOI substrate having a semiconductor layer formed on a semiconductor substrate with an insulating film interposed was used.
Specifically, a Si layer is formed on a Si substrate via a SiO 2 film.

【0029】図中のM1はソースが第1の電源(電源電
位)Vddに接続され、ドレインが第1のノードN1に接
続され、ゲートにクロック信号CLKが入力されるプリ
チャージ用のpMOSトランジスタ(第1のMOSトラ
ンジスタ)、M2はソースが第2の電源(接地電位)V
ssに接続され、ドレインが第2のノードN2に接続さ
れ、ゲートにクロック信号CLKが入力されるプリチャ
ージ時の貫通電流防止用のnMOSトランジスタ(第2
のMOSトランジスタ)である。
In the figure, M1 has its source connected to a first power supply (power supply potential) Vdd, its drain connected to a first node N1, and its gate connected to a clock signal CLK for inputting a precharge pMOS transistor ( The sources of the first MOS transistor) and M2 are the second power source (ground potential) V
An nMOS transistor (second transistor) for preventing a through current at the time of precharge in which the drain is connected to the second node N2 and the gate is supplied with the clock signal CLK.
MOS transistor).

【0030】M31,M32は、ドレインがノードN1
に接続され、ソースがノードN2に接続された論理評価
用のnMOSトランジスタ(第3のMOSトランジス
タ)であり、M31のゲートには入力信号IN1が入力
され、M32のゲートには入力信号IN2が入力されて
いる。また、INV1は入力端がノードN1に接続さ
れ、出力端がノードOUTに接続された信号増幅用のC
MOSインバータ回路である。
The drains of M31 and M32 are the nodes N1.
Is an nMOS transistor (third MOS transistor) for logic evaluation, whose source is connected to the node N2, the input signal IN1 is input to the gate of M31, and the input signal IN2 is input to the gate of M32. Has been done. In addition, INV1 has an input end connected to the node N1 and an output end connected to the node OUT, and is a C for signal amplification.
It is a MOS inverter circuit.

【0031】ここまでの基本構成は前記図7に示した従
来例と同じであるが、本実施形態ではこれに加えて、M
OSトランジスタM4とM6を設けている。
The basic structure up to this point is the same as the conventional example shown in FIG. 7, but in the present embodiment, in addition to this, M
OS transistors M4 and M6 are provided.

【0032】M4は、ドレインがB1に接続され、ソー
スがノードN2に接続され、ゲートに接地電位Vssが入
力される漏れ電流防止用pMOSトランジスタ(第4の
MOSトランジスタ)である。ここで、B1はnMOS
トランジスタM31,32のボディを共通接続したノー
ドである。
M4 is a leakage current preventing pMOS transistor (fourth MOS transistor) having a drain connected to B1, a source connected to the node N2, and a gate to which the ground potential Vss is input. Where B1 is nMOS
This is a node in which the bodies of the transistors M31 and M32 are commonly connected.

【0033】M6は、ソースが電源Vddに接続され、ゲ
ートが出力ノードOUTに接続され、ドレインがノード
N1に接続された雑音防止用のpMOSトランジスタ
(第6のMOSトランジスタ)である。このpMOSト
ランジスタM6は、ノードN1の雑音が小さい場合には
省略可能であり、また省略できない場合でも、回路の動
作速度を低下させないようにpMOSトランジスタM1
の駆動能力の1/10以下にする等、M6は極めて小さ
な駆動能力になるように設定される。
M6 is a noise preventing pMOS transistor (sixth MOS transistor) having a source connected to the power supply Vdd, a gate connected to the output node OUT, and a drain connected to the node N1. The pMOS transistor M6 can be omitted if the noise at the node N1 is small, and even if the noise cannot be omitted, the pMOS transistor M1 should not reduce the operating speed of the circuit.
The driving capacity of M6 is set to 1/10 or less, and the driving capacity of M6 is set to be extremely small.

【0034】図1の回路において、プリチャージ状態か
ら評価状態に入ったときノードN1は電気的にフローテ
ィング状態になる。このとき、ノードN1に乗る雑音が
誤動作の原因となる。雑音源としては、配線間のクロス
トークノイズ、接続されているトランジスタが動作する
ときの容量結合によるノイズ、接続されているトランジ
スタのオフリーク電流により生じるノイズ、接続されて
いるトランジスタを介して電荷が分配されることにより
生じるノイズ、等々である。このうち、オフリーク電流
により生じるノイズが本発明で問題にしているものに相
当する。雑音防止用pMOSトランジスタM6は、これ
らのノイズでノードN1の電位が下がるのをある程度防
止するものである。
In the circuit of FIG. 1, when the evaluation state is entered from the precharge state, the node N1 is in an electrically floating state. At this time, noise on the node N1 causes a malfunction. Noise sources include crosstalk noise between wires, noise due to capacitive coupling when connected transistors operate, noise generated by off-leakage current of connected transistors, and charge distribution through connected transistors. Noise, etc. caused by the Of these, the noise generated by the off-leakage current corresponds to the problem in the present invention. The noise prevention pMOS transistor M6 prevents the potential of the node N1 from dropping due to these noises to some extent.

【0035】次に、雑音防止用pMOSトランジスタM
6を省略したときの図1に示した論理回路の動作を、図
2のタイミング図を用いて説明する。図2は、入力信号
IN2がロウレベル“L”であり、プリチャージ期間に
おいて入力信号IN1がハイレベル“H”から“L”に
変化するときの各ノード電圧、nMOSトランジスタM
31及びM32のボディ電圧とこれらのnMOSトラン
ジスタM31,32に流れる電流を模式的に表した図で
ある。
Next, a noise prevention pMOS transistor M
The operation of the logic circuit shown in FIG. 1 when 6 is omitted will be described with reference to the timing chart of FIG. In FIG. 2, the input signal IN2 is at the low level "L", each node voltage when the input signal IN1 changes from the high level "H" to "L" during the precharge period, the nMOS transistor M
It is the figure which represented typically the body voltage of 31 and M32, and the electric current which flows into these nMOS transistors M31 and 32.

【0036】時刻t0 からt2 では、クロック信号CL
Kが“L”であり、回路はプリチャージ状態にある。即
ち、pMOSトランジスタM1が導通、nMOSトラン
ジスタM2が非導通であり、ノードN1は電源電位Vdd
にプリチャージされる。その結果、出力ノードOUTは
インバータ回路INV1によって“L”になる。
From time t0 to t2, the clock signal CL
K is "L" and the circuit is in the precharged state. That is, the pMOS transistor M1 is conductive, the nMOS transistor M2 is nonconductive, and the node N1 is at the power supply potential Vdd.
Will be precharged. As a result, the output node OUT becomes "L" by the inverter circuit INV1.

【0037】時刻t0 からt1 では、入力信号IN1は
“H”、入力信号IN2は“L”であり、nMOSトラ
ンジスタM31は導通、M32は非導通であるため、ノ
ードN2はM31によってVdd-Vthに充電される。従
って、M31のドレイン電圧はVdd、ゲート電圧はVd
d、ソース電圧はVdd-Vthとなり、nMOSトランジス
タM32のドレイン電圧はVdd-Vth、ゲート電圧は接
地電位Vss、ソース電圧はVdd-Vthとなる。また、p
MOSトランジスタM4が導通するため、nMOSトラ
ンジスタM31及びM32のボディ電圧Vb はノードN
2と同じVdd-Vthとなる。
From time t0 to t1, the input signal IN1 is "H", the input signal IN2 is "L", the nMOS transistor M31 is conductive, and the M32 is non-conductive, so that the node N2 becomes Vdd-Vth by M31. Be charged. Therefore, the drain voltage of M31 is Vdd and the gate voltage is Vd.
d, the source voltage is Vdd-Vth, the drain voltage of the nMOS transistor M32 is Vdd-Vth, the gate voltage is the ground potential Vss, and the source voltage is Vdd-Vth. Also, p
Since the MOS transistor M4 becomes conductive, the body voltage Vb of the nMOS transistors M31 and M32 becomes equal to the node N.
It becomes Vdd-Vth same as 2.

【0038】次に、時刻t1 で入力信号IN1が“H”
から“L”に変化すると、ノードN2の電圧はnMOS
トランジスタM31のゲートとソースの間の容量結合に
よりやや低下し、それに伴ってVbもやや低下する。
Next, at time t1, the input signal IN1 is "H".
Changes from "L" to "L", the voltage of the node N2 is nMOS.
The capacitance coupling between the gate and the source of the transistor M31 causes a slight decrease, and Vb also decreases accordingly.

【0039】次に、時刻t2 でクロック信号CLKが
“H”に変化し、回路は論理の評価状態に入る。この時
刻では、入力信号IN1及びIN2が共に“L”である
ため、nMOSトランジスタM31及びM32が非導通
のままである。また、評価状態では、pMOSトランジ
スタM1が非導通となるため、ノードN1は電気的に浮
遊状態となる。
Next, at time t2, the clock signal CLK changes to "H" and the circuit enters the logic evaluation state. At this time, since the input signals IN1 and IN2 are both "L", the nMOS transistors M31 and M32 remain non-conductive. Further, in the evaluation state, the pMOS transistor M1 becomes non-conductive, so that the node N1 becomes electrically floating.

【0040】一方、nMOSトランジスタM2が導通す
るため、ノードN2の電圧は接地電位Vssに低下する。
このとき、nMOSトランジスタM31及びM32のボ
ディ電圧VbはノードN2の電圧変化と共に下がり始め
る。ノードN2の電圧が|Vthp|(VthpはpMOSトラ
ンジスタM4のしきい値電圧)になると、M4が非導通
となるため、Vbは|Vthp|に保たれる。|Vthp|は通常
電源電位Vddの1/5程度に設定される。前記図8に比
較すると、VbがVb3よりも大きく下がっているのが分
かる。
On the other hand, since the nMOS transistor M2 becomes conductive, the voltage of the node N2 drops to the ground potential Vss.
At this time, the body voltage Vb of the nMOS transistors M31 and M32 starts to drop with the voltage change of the node N2. When the voltage of the node N2 becomes | Vthp | (Vthp is the threshold voltage of the pMOS transistor M4), M4 becomes non-conductive, so that Vb is kept at | Vthp |. | Vthp | is normally set to about 1/5 of the power supply potential Vdd. It can be seen from the comparison with FIG. 8 that Vb is much lower than Vb3.

【0041】即ち、Vddが1.5Vの場合、|Vthp|は
0.3V程度であり、Vddが1Vの場合、|Vthp|は
0.2V程度である。従って、nMOSトランジスタM
31及びM32のボディとソースの間のpn接合は弱い
順バイアス状態になり、サブスレッショルド電流Imos
及び寄生バイポーラ電流Ibip が小さくなる結果、ドレ
インからソースへの漏れ電流は殆ど流れなくなる。この
ように、ノードN1に雑音電圧が生じないため、回路の
誤動作を防ぐことができる。
That is, when Vdd is 1.5V, | Vthp | is about 0.3V, and when Vdd is 1V, | Vthp | is about 0.2V. Therefore, the nMOS transistor M
The pn junction between the body and the source of M31 and M32 is in a weak forward bias state, and the subthreshold current Imos.
And as a result of the parasitic bipolar current Ibip becoming smaller, the leakage current from the drain to the source hardly flows. As described above, since the noise voltage is not generated at the node N1, malfunction of the circuit can be prevented.

【0042】図3は、数値解析により求めたnMOSト
ランジスタM31及びM32における漏れ電流とノード
N1に生じる雑音電圧の、電源電位Vdd依存性を示す図
である。破線は従来例、実線は本実施形態を示す。この
図から、本実施形態は漏れ電流が1桁程度減少し、雑音
電圧も大幅に減少するのが分かる。
FIG. 3 is a diagram showing the power supply potential Vdd dependency of the leakage current in the nMOS transistors M31 and M32 and the noise voltage generated at the node N1 obtained by the numerical analysis. A broken line shows a conventional example, and a solid line shows this embodiment. From this figure, it can be seen that in the present embodiment, the leakage current is reduced by about one digit and the noise voltage is also significantly reduced.

【0043】(第2の実施形態)第1の実施形態では2
入力OR論理回路としたが、本発明はこれに限らず様々
な論理回路に適用できる。図4は、第2の実施形態とし
てn入力の論理回路の例を示す。論理評価用nMOSト
ランジスタM31及びM32の代わりに、論理評価部1
0がノードN1とN2の間に接続されている。
(Second Embodiment) In the first embodiment, 2
Although the input OR logic circuit is used, the present invention is not limited to this and can be applied to various logic circuits. FIG. 4 shows an example of an n-input logic circuit as the second embodiment. Instead of the logic evaluation nMOS transistors M31 and M32, the logic evaluation unit 1
0 is connected between the nodes N1 and N2.

【0044】論理評価部10の構成例を、図5に示す。
図5(a)は、ドレインがノードN1に接続され、ソー
スがノードN2に接続され、ボディがB1に接続され、
ゲートに入力信号IN1が入力されるnMOSトランジ
スタM3と、ソースがB1に接続され、ドレインがノー
ドN2に接続され、ゲートに接地電位Vssが印加される
pMOSトランジスタM4からなる1入力の論理評価部
である。
FIG. 5 shows an example of the configuration of the logic evaluation section 10.
In FIG. 5A, the drain is connected to the node N1, the source is connected to the node N2, the body is connected to B1,
A one-input logic evaluation section including an nMOS transistor M3 whose gate receives the input signal IN1 and a pMOS transistor M4 whose source is connected to B1 and whose drain is connected to the node N2 and whose ground potential Vss is applied. is there.

【0045】図5(b)は、ドレインがノードN1に接
続され、ソースが第3のノードN3に接続され、ボディ
がB1に接続され、ゲートに入力信号IN1が入力され
るnMOSトランジスタM3と、ソースがB1に接続さ
れ、ドレインがノードN3に接続され、ゲートに接地電
位Vssが印加されるpMOSトランジスタM4と、ドレ
インがノードN3に接続され、ソースがノードN2に接
続され、ゲートに入力信号IN2が入力されるnMOS
トランジスタ(第5のMOSトランジスタ)M5からな
る2入力の論理評価部である。
In FIG. 5B, an nMOS transistor M3 having a drain connected to the node N1, a source connected to a third node N3, a body connected to B1, and an input signal IN1 input to the gate, The source is connected to B1, the drain is connected to the node N3, the gate is applied with the ground potential Vss, and the pMOS transistor M4 is connected to the drain to the node N3. The source is connected to the node N2. The gate is connected to the input signal IN2. NMOS to which is input
This is a 2-input logic evaluation unit composed of a transistor (fifth MOS transistor) M5.

【0046】図5(c)は、ドレインがノードN1に接
続され、ソースがノードN2に接続され、ボディがB1
に接続され、ゲートに入力信号IN1が入力されるnM
OSトランジスタM31と、ソースがB1に接続され、
ドレインがノードN2に接続され、ゲートに接地電位V
ssが印加されるpMOSトランジスタM41と、ドレイ
ンがノードN1に接続され、ソースがノードN2に接続
され、ボディがB2に接続され、ゲートに入力信号IN
2が入力されるnMOSトランジスタM32と、ソース
がB2に接続され、ドレインがノードN2に接続され、
ゲートに接地電位Vssが印加されるpMOSトランジス
タM42からなる2入力の論理評価部である。
In FIG. 5C, the drain is connected to the node N1, the source is connected to the node N2, and the body is B1.
Connected to the gate and the input signal IN1 is input to the gate
The OS transistor M31 and the source are connected to B1,
The drain is connected to the node N2 and the gate is at the ground potential V
The pMOS transistor M41 to which ss is applied, the drain is connected to the node N1, the source is connected to the node N2, the body is connected to B2, and the input signal IN is input to the gate.
An nMOS transistor M32 to which 2 is input, a source connected to B2, a drain connected to a node N2,
This is a 2-input logic evaluation section composed of a pMOS transistor M42 to which the ground potential Vss is applied to the gate.

【0047】図5(d)は、ドレインがノードN1に接
続され、ソースがノードN3に接続され、ボディがB1
に接続され、ゲートに入力信号IN1が入力されるnM
OSトランジスタM31と、ドレインがノードN1に接
続され、ソースがノードN3に接続され、ボディがB1
に接続され、ゲートに入力信号IN2が入力されるnM
OSトランジスタM32と、ソースがB1に接続され、
ドレインがノードN3に接続され、ゲートに接地電位V
ssが印加されるpMOSトランジスタM4と、ドレイン
がノードN3に接続され、ソースがノードN2に接続さ
れ、ゲートに入力信号IN3が入力されるnMOSトラ
ンジスタM5からなる3入力の論理評価部である。
In FIG. 5D, the drain is connected to the node N1, the source is connected to the node N3, and the body is B1.
Connected to the gate and the input signal IN1 is input to the gate
The OS transistor M31, the drain is connected to the node N1, the source is connected to the node N3, and the body is B1.
Connected to the nM and the input signal IN2 is input to the gate
The OS transistor M32 and the source are connected to B1,
The drain is connected to the node N3 and the gate is at the ground potential V
The three-input logic evaluation section is composed of a pMOS transistor M4 to which ss is applied, an nMOS transistor M5 whose drain is connected to the node N3, whose source is connected to the node N2, and whose gate receives the input signal IN3.

【0048】図5(e)は、ドレインがノードN1に接
続され、ソースがノードN3に接続され、ボディがB1
に接続され、ゲートに入力信号IN1が入力されるnM
OSトランジスタM31と、ソースがB3に接続され、
ドレインがノードN1に接続され、ゲートに接地電位V
ssが印加されるpMOSトランジスタM41と、ドレイ
ンがノードN1に接続され、ソースがノードN3に接続
され、ボディがB2に接続され、ゲートに入力信号IN
2が入力されるnMOSトランジスタM32と、ソース
がB2に接続され、ドレインがノードN3に接続され、
ゲートに接地電位Vssが印加されるpMOSトランジス
タM42と、ドレインがノードN3に接続され、ソース
がノードN2に接続され、ゲートに入力信号IN3が入
力されるnMOSトランジスタM5からなる3入力の論
理評価部である。
In FIG. 5E, the drain is connected to the node N1, the source is connected to the node N3, and the body is B1.
Connected to the gate and the input signal IN1 is input to the gate
The OS transistor M31 and the source are connected to B3,
The drain is connected to the node N1 and the gate is at the ground potential V
The pMOS transistor M41 to which ss is applied, the drain is connected to the node N1, the source is connected to the node N3, the body is connected to B2, and the input signal IN is input to the gate.
An nMOS transistor M32 to which 2 is input, a source connected to B2, a drain connected to a node N3,
A three-input logic evaluation section including a pMOS transistor M42 having a gate applied with the ground potential Vss, an nMOS transistor M5 having a drain connected to the node N3, a source connected to the node N2, and an input signal IN3 input to the gate. Is.

【0049】論理評価部10の構成は図5に示した例だ
けではなく、少なくとも1つ以上の評価用MOSトラン
ジスタを直並列に接続した構成であればよい。論理評価
部10を構成する評価用MOSトランジスタはnMOS
トランジスタだけではなくpMOSトランジスタでもよ
いし、nMOSトランジスタとpMOSトランジスタが
混在しても構わない。評価用pMOSトランジスタの場
合、漏れ電流防止用nMOSトランジスタを使用する。
漏れ電流防止用MOSトランジスタは2つ以上の評価用
MOSトランジスタで共通にしてもよいし、各評価用ト
ランジスタに別々にしてもよい。漏れ電流防止用MOS
トランジスタのゲート電圧は接地電位Vss以外の一定電
圧を用いてもよい。本実施形態はプリチャージ用トラン
ジスタとしてpMOSトランジスタを用いたが、これに
限らずプリチャージ用トランジスタとしてnMOSトラ
ンジスタを用いても構わない。
The configuration of the logic evaluation section 10 is not limited to the example shown in FIG. 5, but may be any configuration in which at least one or more evaluation MOS transistors are connected in series and parallel. The evaluation MOS transistor forming the logic evaluation unit 10 is an nMOS.
Not only transistors but also pMOS transistors may be used, or nMOS transistors and pMOS transistors may be mixed. In the case of the evaluation pMOS transistor, a leakage current preventing nMOS transistor is used.
The leakage current prevention MOS transistor may be common to two or more evaluation MOS transistors, or may be separate for each evaluation transistor. MOS for leakage current prevention
A constant voltage other than the ground potential Vss may be used as the gate voltage of the transistor. Although the pMOS transistor is used as the precharge transistor in this embodiment, the present invention is not limited to this, and an nMOS transistor may be used as the precharge transistor.

【0050】(第3の実施形態)図6は、本発明の第3
の実施形態に係わるパスゲート論理とラッチ回路からな
る半導体集積回路を示す回路構成図である。
(Third Embodiment) FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.
2 is a circuit configuration diagram showing a semiconductor integrated circuit including a pass gate logic and a latch circuit according to the embodiment of FIG.

【0051】M71は、ソースが第1のノードN11に
接続され、ドレインが第2のノードN12に接続され、
ボディがB1に接続され、ゲートに入力信号INAが入
力されるnMOSトランジスタであり、このトランジス
タがパスゲート論理を構成する。ここで、ノードN11
に接続されたソースに入力信号INBが入力するように
なっている。M72は、ソースがB1に接続され、ドレ
インがノードN11に接続され、ゲートに接地電位Vss
が印加される漏れ電流防止用pMOSトランジスタであ
る。また、INV2は入力がノードN12に接続され、
出力が第3のノードN13であるOUTに接続されたC
MOSインバータ回路、INV3は入力端がノードOU
Tに接続され、出力端がノードN12に接続されたCM
OSインバータ回路であり、INV2とINV3によっ
てラッチ回路が形成されている。
The source of M71 is connected to the first node N11, and the drain is connected to the second node N12.
This is an nMOS transistor whose body is connected to B1 and whose gate receives the input signal INA, and this transistor constitutes pass gate logic. Here, the node N11
The input signal INB is input to the source connected to. M72 has a source connected to B1, a drain connected to a node N11, and a gate connected to the ground potential Vss.
Is a leakage current preventing pMOS transistor to which is applied. The input of INV2 is connected to the node N12,
C, whose output is connected to OUT which is the third node N13
The input terminal of the MOS inverter circuit, INV3 is the node OU
CM connected to T and the output end connected to node N12
This is an OS inverter circuit, and a latch circuit is formed by INV2 and INV3.

【0052】この回路において、ノードN12が“H”
でVdd、出力ノードOUTが“L”でVssにラッチされ
た状態を考える。入力信号INAが“L”で入力信号I
NBが“H”のときのnMOSトランジスタM71のボ
ディ電圧をVbとする。このとき、pMOSトランジス
タM72は導通するため、ボディ電圧Vbはソース電圧
と同電位となる。その後、入力信号INBが“H”から
“L”に変化すると、VbはINBの電圧変化と共に下
がり始める。INBが|Vthp|になると、M72が非導
通となるため、Vbは|Vthp|に保たれる。従って、M
71のボディとソースの間のpn接合は弱い順バイアス
状態になり、サブスレッショルド電流及び寄生バイポー
ラ電流が小さくなる結果、ドレインからソースへの漏れ
電流は殆ど流れなくなる。
In this circuit, the node N12 is "H".
At Vdd, the output node OUT is at "L" and latched at Vss. When the input signal INA is "L", the input signal I
The body voltage of the nMOS transistor M71 when NB is "H" is Vb. At this time, since the pMOS transistor M72 becomes conductive, the body voltage Vb becomes the same potential as the source voltage. After that, when the input signal INB changes from “H” to “L”, Vb starts to drop together with the voltage change of INB. When INB becomes | Vthp |, M72 becomes non-conductive, so that Vb is kept at | Vthp |. Therefore, M
The pn junction between the body and the source of 71 is weakly forward-biased, and the subthreshold current and the parasitic bipolar current are reduced. As a result, almost no leakage current flows from the drain to the source.

【0053】このように本実施形態では、ノードN12
に雑音電圧が生じないため、回路の誤動作を防ぐことが
できる。これに対してM72がない場合には、M71の
ボディとソースの間は強い順バイアス状態となり、M7
1にサブスレッショルド電流及び寄生バイポーラ電流に
よる漏れ電流が流れ、ノードN12に雑音電圧が発生
し、ラッチ回路が反転する恐れがある。つまり、パスゲ
ート論理とラッチ回路からなる論理回路においても、本
発明は有効であり回路の誤動作を防ぐことができる。
As described above, in this embodiment, the node N12
Since no noise voltage is generated in the circuit, malfunction of the circuit can be prevented. On the other hand, when there is no M72, a strong forward bias state is established between the body and the source of M71, and M7
There is a risk that a leakage current due to a subthreshold current and a parasitic bipolar current will flow through the node 1, a noise voltage will be generated at the node N12, and the latch circuit will be inverted. That is, the present invention is effective even in a logic circuit including a pass gate logic and a latch circuit, and it is possible to prevent malfunction of the circuit.

【0054】なお、パスゲート論理の構成は図6に示し
た例だけではなく、少なくとも1つ以上の評価用MOS
トランジスタを直並列に接続した構成であればよい。こ
のMOSトランジスタはnMOSトランジスタだけでは
なくpMOSトランジスタでもよいし、nMOSトラン
ジスタとpMOSトランジスタが混在しても構わない。
評価用pMOSトランジスタの場合、漏れ電流防止用n
MOSトランジスタを使用する。漏れ電流防止用MOS
トランジスタは2つ以上の評価用MOSトランジスタで
共通にしてもよいし、各評価用トランジスタに別々にし
てもよい。漏れ電流防止用MOSトランジスタのゲート
電圧は接地電圧Vss以外の一定電圧を用いてもよい。
The configuration of the pass gate logic is not limited to the example shown in FIG. 6, but at least one evaluation MOS is used.
Any configuration may be used as long as the transistors are connected in series and parallel. This MOS transistor may be a pMOS transistor as well as an nMOS transistor, or an nMOS transistor and a pMOS transistor may be mixed.
In case of pMOS transistor for evaluation, leakage current prevention n
Use MOS transistors. MOS for leakage current prevention
The transistors may be common to two or more evaluation MOS transistors, or may be separate for each evaluation transistor. A constant voltage other than the ground voltage Vss may be used as the gate voltage of the leakage current preventing MOS transistor.

【0055】また、前述した各実施形態においては各M
OSトランジスタをSOI層に形成したが、本発明は必
ずしもSOI層に形成したものに限るものではなく、各
々のMOSトランジスタにおいて素子形成領域が電気的
に分離されたものであればよい。その他、本発明はその
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することが
できる。
In each of the above-mentioned embodiments, each M
Although the OS transistor is formed in the SOI layer, the present invention is not necessarily limited to the one formed in the SOI layer, and it is sufficient that the element formation region of each MOS transistor is electrically isolated. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the scope of the invention.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、論
理評価部を構成するMOSトランジスタのボディとソー
スの間の順バイアスが低減されて漏れ電流が小さくな
り、雑音電圧の発生が抑えられる。その結果、同期型論
理回路においては、出力ノードで発生する雑音電圧を低
減し、誤動作を防ぐと共に、この回路の出力電圧が入力
する他の回路の動作余裕が大幅に改善する。また、パス
ゲートトランジスタとラッチ回路を組みあわせた論理回
路においては、ラッチ回路の誤動作を防ぐことができ
る。従って、複数の論理回路から構成された高性能な半
導体集積回路を実現することができる。
As described above in detail, according to the present invention, the forward bias between the body and the source of the MOS transistor forming the logic evaluation section is reduced, the leakage current is reduced, and the generation of noise voltage is suppressed. To be As a result, in the synchronous logic circuit, the noise voltage generated at the output node is reduced, malfunction is prevented, and the operational margin of other circuits to which the output voltage of this circuit is input is greatly improved. Further, in the logic circuit in which the pass gate transistor and the latch circuit are combined, malfunction of the latch circuit can be prevented. Therefore, a high-performance semiconductor integrated circuit including a plurality of logic circuits can be realized.

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

【図1】第1の実施形態に係わる2入力OR論理の同期
型論理回路を示す回路構成図。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a 2-input OR logic synchronous logic circuit according to a first embodiment.

【図2】図1の同期型論理回路の動作を説明するための
タイミング図。
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the synchronous logic circuit of FIG.

【図3】第1の実施形態の効果を説明するためのもの
で、MOSトランジスタにおける漏れ電流と雑音電圧の
電源電圧依存性を示す図。
FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of the first embodiment, showing the dependence of leakage current and noise voltage on a power supply voltage in a MOS transistor.

【図4】第2の実施形態に係わるn入力の論理評価部を
有する同期型論理回路を示す回路構成図。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing a synchronous logic circuit having an n-input logic evaluation section according to the second embodiment.

【図5】図4の論理評価部の構成例を示す図。5 is a diagram showing a configuration example of a logic evaluation unit in FIG.

【図6】第3の実施形態に係わるパスゲート論理とラッ
チ回路からなる論理回路を示す回路構成図。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a logic circuit including a pass gate logic and a latch circuit according to a third embodiment.

【図7】従来の同期型論理回路を示す回路構成図。FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a conventional synchronous logic circuit.

【図8】従来の同期型論理回路の動作を説明するための
タイミング図。
FIG. 8 is a timing chart for explaining the operation of the conventional synchronous logic circuit.

【符号の説明】 Vdd…第1の電源(電源電位) Vss…第2の電源(接地電位) CLK…クロック信号 Vb,Vb1,Vb2…ボディ電圧 Vth,Vthp …しきい値電圧 ΔVN…雑音電圧 Ibip …寄生バイポーラ電流 Imos …サブスレッショルド電流 IN1〜INn,INA,INB…入力信号 OUT…出力ノード N1〜N3,N11〜N13…ノード B1,B2…ボディノード M1…プリチャージ用pMOSトランジスタ(第1のM
OSトランジスタ) M2…貫通電流防止用nMOSトランジスタ(第2のM
OSトランジスタ) M3,M31,M32…評価用nMOSトランジスタ
(第3のMOSトランジスタ) M4,M41,M42…漏れ電流防止用pMOSトラン
ジスタ(第4のMOSトランジスタ) M5…評価用nMOSトランジスタ(第5のMOSトラ
ンジスタ) M6…雑音防止用pMOSトランジスタ(第6のMOS
トランジスタ) M71…パスゲート論理用nMOSトランジスタ M72…漏れ電流防止用pMOSトランジスタ INV1〜INV3…インバータ回路 10…論理評価部
[Description of Codes] Vdd ... First power supply (power supply potential) Vss ... Second power supply (ground potential) CLK ... Clock signals Vb, Vb1, Vb2 ... Body voltage Vth, Vthp ... Threshold voltage ΔVN ... Noise voltage Ibip ... parasitic bipolar current Imos ... subthreshold currents IN1 to INn, INA, INB ... input signal OUT ... output nodes N1 to N3, N11 to N13 ... nodes B1 and B2 ... body node M1 ... precharge pMOS transistor (first M
OS transistor) M2 ... Through-current prevention nMOS transistor (second M
OS transistor) M3, M31, M32 ... Evaluation nMOS transistor (third MOS transistor) M4, M41, M42 ... Leakage current prevention pMOS transistor (fourth MOS transistor) M5 ... Evaluation nMOS transistor (fifth MOS) Transistor) M6 ... pMOS transistor for noise prevention (sixth MOS)
Transistor) M71 ... Pass gate logic nMOS transistor M72 ... Leakage current prevention pMOS transistors INV1 to INV3 ... Inverter circuit 10 ... Logic evaluation unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 BH07 BH19 CD04 CD06 DF01 EZ06 EZ20 5J056 AA03 BB25 BB49 CC00 CC14 DD13 DD28 FF09 GG14 KK01 KK03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 5F038 BH07 BH19 CD04 CD06 DF01                       EZ06 EZ20                 5J056 AA03 BB25 BB49 CC00 CC14                       DD13 DD28 FF09 GG14 KK01                       KK03

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1の電源と第1のノードとの間に接続さ
れ、ゲートにクロック信号が入力される第1導電型の第
1のMOSトランジスタと、第2の電源と第2のノード
との間に接続され、ゲートに前記クロック信号が入力さ
れる第2導電型の第2のMOSトランジスタと、前記第
1のノードと前記第2のノードとの間に接続され、少な
くとも1つの入力信号が入力される論理評価部とを有
し、 前記論理評価部は、前記第1のノードと第3のノードと
の間に接続され、ゲートに前記入力信号が入力される少
なくとも1つの第2導電型の第3のMOSトランジスタ
と、前記第3のMOSトランジスタのボディと前記第3
のノードとの間に接続され、ゲートが前記第2の電源に
接続された第1導電型の第4のMOSトランジスタとを
含んでなり、 前記第3のノードは前記第2のノードに直接、又はゲー
トに前記入力信号が入力される第2導電型の第5のMO
Sトランジスタを介して前記第2のノードに接続されて
いることを特徴とする半導体集積回路。
1. A first conductivity type first MOS transistor connected between a first power supply and a first node and having a gate to which a clock signal is input, a second power supply and a second node. A second MOS transistor of a second conductivity type connected between the first node and the second node and having a gate to which the clock signal is input, and at least one input A logic evaluation section to which a signal is input, the logic evaluation section being connected between the first node and a third node, and having at least one second input terminal to which the input signal is input. A conductive type third MOS transistor, a body of the third MOS transistor, and the third
A fourth MOS transistor of the first conductivity type having a gate connected to the second power source, the third node being directly connected to the second node, Alternatively, the fifth MO of the second conductivity type whose gate receives the input signal is input.
A semiconductor integrated circuit connected to the second node via an S transistor.
【請求項2】前記各MOSトランジスタは、絶縁層上の
半導体層に形成されたものであることを特徴とする請求
項1記載の半導体集積回路。
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein each of the MOS transistors is formed in a semiconductor layer on an insulating layer.
【請求項3】前記第3のMOSトランジスタは複数個並
列接続され、前記第4のMOSトランジスタは1個設け
られ、前記第3のMOSトランジスタの各ボディは前記
第4のMOSトランジスタの一端に共通接続されている
ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積回
路。
3. A plurality of the third MOS transistors are connected in parallel, one fourth MOS transistor is provided, and each body of the third MOS transistor is common to one end of the fourth MOS transistor. 3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuits are connected.
【請求項4】前記第3のMOSトランジスタは複数個並
列接続され、前記第4のMOSトランジスタは前記第3
のMOSトランジスタに対応して複数個設けられ、前記
第3のMOSトランジスタの各ボディと前記第3のノー
ドとの間にそれぞれ前記第4のMOSトランジスタが接
続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の半
導体集積回路。
4. A plurality of the third MOS transistors are connected in parallel, and the fourth MOS transistor is the third MOS transistor.
A plurality of MOS transistors are provided corresponding to each of the MOS transistors, and the fourth MOS transistor is connected between each body of the third MOS transistor and the third node. 1. The semiconductor integrated circuit according to 1 or 2.
【請求項5】入力端が前記第1のノードに接続され、出
力端が第4のノードに接続されたインバータ回路を含む
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の半導体
集積回路。
5. The semiconductor integrated device according to claim 1, further comprising an inverter circuit having an input terminal connected to the first node and an output terminal connected to a fourth node. circuit.
【請求項6】前記第1の電源と前記第1のノードとの間
に接続され、ゲートが前記第4のノードに接続された第
1導電型の第6のMOSトランジスタ含むことを特徴と
する請求項5記載の半導体集積回路。
6. A sixth conductivity type sixth MOS transistor connected between the first power supply and the first node and having a gate connected to the fourth node. The semiconductor integrated circuit according to claim 5.
【請求項7】基板上に絶縁層を介して形成されたSi層
に複数のMOSトランジスタを形成して同期型論理回路
を構成した半導体集積回路であって、 ソースが電源端Vddに接続され、ドレインが第1のノー
ドに接続され、ゲートにクロック信号が入力されるpチ
ャネルの第1のMOSトランジスタと、ソースが接地端
Vssに接続され、ドレインが第2のノードに接続され、
ゲートに前記クロック信号が入力されるnチャネルの第
2のMOSトランジスタと、前記第1のノードと第2の
ノードとの間に接続され、2つの入力信号が入力される
論理評価部とを有し、 前記論理評価部は、ドレインが前記第1のノードに共通
接続され、ソースが前記第2のノードに共通接続され、
ボディが共通接続され、ゲートに前記2つの入力信号が
それぞれ入力される2つのnチャネルの第3のMOSト
ランジスタと、ゲートが前記接地端Vssに接続され、ソ
ースが前記第3のMOSトランジスタの各ボディに接続
され、ドレインが前記第2のノードに接続されたpチャ
ネルの第4のMOSトランジスタとを含んでなることを
特徴とする半導体集積回路。
7. A semiconductor integrated circuit in which a plurality of MOS transistors are formed on a Si layer formed on a substrate via an insulating layer to form a synchronous logic circuit, the source of which is connected to a power supply terminal Vdd. A drain is connected to the first node, a p-channel first MOS transistor whose gate receives a clock signal, a source is connected to the ground terminal Vss, and a drain is connected to the second node,
An n-channel second MOS transistor whose gate receives the clock signal, and a logic evaluation unit which is connected between the first node and the second node and receives two input signals are provided. The drain of the logic evaluation unit is commonly connected to the first node, and the source of the logic evaluation unit is commonly connected to the second node.
Two n-channel third MOS transistors whose bodies are commonly connected and whose gates receive the two input signals respectively, and whose gate is connected to the ground terminal Vss and whose source is each of the third MOS transistors. A semiconductor integrated circuit comprising a p-channel fourth MOS transistor connected to the body and having a drain connected to the second node.
【請求項8】複数のMOSトランジスタでパスゲート論
理回路を構成した半導体集積回路であって、 第1の信号の入力端となる第1のノードと第2のノード
との間に挿入された論理評価部と、前記第2のノードと
信号出力端となる第3のノードとの間に挿入されたラッ
チ回路とを具備し、 前記論理評価部は、前記第1のノードと前記第2のノー
ドとの間に配置され、ゲートに第2の入力信号が入力さ
れる1又は複数の評価用MOSトランジスタと、前記評
価用MOSトランジスタの内、前記第1のノードにソー
スが接続されたMOSトランジスタのボディと前記第1
のノードとの間に接続され、ゲートに一定電圧が入力さ
れる漏れ電流防止用MOSトランジスタとを含んでなる
ことを特徴とする半導体集積回路。
8. A semiconductor integrated circuit comprising a pass gate logic circuit composed of a plurality of MOS transistors, the logic evaluation being inserted between a first node and a second node which are input terminals of a first signal. And a latch circuit inserted between the second node and a third node serving as a signal output terminal, wherein the logic evaluation section includes the first node and the second node. And one or more evaluation MOS transistors each having a gate to which a second input signal is input, and a body of the evaluation MOS transistors whose source is connected to the first node. And the first
A semiconductor integrated circuit, which is connected to the node of the MOS transistor and has a leakage current preventing MOS transistor having a gate to which a constant voltage is input.
【請求項9】第1の信号の入力端となる第1のノードに
ソースが接続され、ドレインが第2のノードに接続さ
れ、ゲートに第2の入力信号が入力される第1導電型の
第1のMOSトランジスタと、ソースが前記第1のノー
ドに接続され、ドレインが前記第1のMOSトランジス
タのボディに接続され、ゲートに一定電圧が入力される
第2導電型の第2のMOSトランジスタと、前記第2の
ノードと信号出力端となる第3のノードとの間に接続さ
れたラッチ回路とを具備してなることを特徴とする半導
体集積回路。
9. A first conductivity type having a source connected to a first node serving as an input terminal of a first signal, a drain connected to a second node, and a gate receiving a second input signal. A first MOS transistor, a second conductivity type second MOS transistor having a source connected to the first node, a drain connected to the body of the first MOS transistor, and a constant voltage input to a gate. And a latch circuit connected between the second node and a third node serving as a signal output terminal.
【請求項10】前記各MOSトランジスタは、絶縁層上
の半導体層に形成されたものであることを特徴とする請
求項8又は9記載の半導体集積回路。
10. The semiconductor integrated circuit according to claim 8, wherein each of the MOS transistors is formed in a semiconductor layer on an insulating layer.
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