JP4574734B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る実施の形態1の半導体集積回路装置100の平面レイアウトを示す図である。
図10に示すように、SOI基板の埋め込み酸化膜BX上のSOI層SIは、トレンチ分離膜FTによって活性領域が規定され、当該活性領域にソース・ドレイン層SDおよびボディBRが形成される。ボディBR上にはゲート絶縁膜GXを介してゲート電極GTが配設され、ゲート電極GTには、ゲートコンタクトGCを介して制御電圧が与えられる。
図12に示すように、SOI基板の埋め込み酸化膜BX上のSOI層SIは、トレンチ分離膜FTによって活性領域が規定されるが、ゲート電極GTのゲート幅に沿った方向の一方の端部外方およびソース・ドレイン層SDの周りのボディコンタクト領域BCRの上方にもトレンチ分離膜FTが存在し、ボディコンタクト領域BCRが露出しない構成となっている。ボディコンタクトBCは当該トレンチ分離膜FTを貫通してボディコンタクト領域BCRに接続される構成となっている。
図13は、本発明に係る実施の形態2の自己補正型参照電圧発生回路200の構成を示すブロック図である。
図14は、本発明に係る実施の形態3の自己補正型参照電圧発生回路300の構成を示すブロック図である。なお、図13に示した自己補正型参照電圧発生回路200と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図15に示すように、入力部IN1およびIN2に与えられた入力信号は、それぞれインバータG1およびG2を介して反転される。インバータG1の出力はNAND回路G3に入力され、NAND回路G3の出力は、インバータG9、NAND回路G4および4入力のNAND回路G10に入力される。
以上説明した実施の形態1〜3においては、論理ゲートを構成するMOSトランジスタを、電源電圧の変化によってボディの空乏化状態が変わるように構成し、当該MOSトランジスタのボディ電位を制御することで、動作速度を制御する構成を示したが、ボディをゲートに接続したゲートボディ直結型構造を採用しても良い。
図1を用いて説明した半導体集積回路装置100においては、ロジック回路LCにおいては、ボディ電圧制御型の論理ゲートを全面的に適用し、メモリ回路MCにおいてはボディ電圧制御型の論理ゲートを一部に適用するものとして説明したが、すべての回路は予めボディ電圧制御型の論理ゲートで構成しておき、外部から供給される電源線として、電圧固定ライン(パワーダウン非対応)、電圧可変ライン(パワーダウン対応)の2種類を配線する構成を採用しても良い。
最後に、本発明に係る半導体集積回路装置の実施の形態4として、図13に示した自己補正型参照電圧発生回路200をオンチップレギュレータとしてSOC(System On a Chip)に組み込んだ構成について説明する。
Claims (9)
- 複数の論理ゲートを有して構成された半導体集積回路装置であって、
前記複数の論理ゲートのそれぞれは、MOSトランジスタを含み、該MOSトランジスタは、電源電圧によってチャネル領域に空乏化されない領域が残る部分空乏化状態と、前記チャネル領域が完全に空乏化される完全空乏化状態との2つの状態を有し、
前記MOSトランジスタは、
前記チャネル領域を含むボディが半導体基板とは電気的に分離されて前記ボディの電位を任意の電位に設定可能に構成され、
前記部分空乏化状態を示す第1の電源電圧を与えた場合の動作速度が、前記完全空乏化状態を示す第2の電源電圧を与えた場合の動作速度と等しくなるように、前記部分空乏化状態においては前記ボディに正のボディ電圧が印加される、半導体集積回路装置。 - 前記MOSトランジスタは、
前記半導体基板、前記半導体基板に配設された埋め込み酸化膜および前記埋め込み酸化膜上に配設されたSOI層を有するSOI基板上に形成され、
前記ボディは、前記SOI層の表面内に形成され、その周囲を分離絶縁膜によって囲まれる、請求項1記載の半導体集積回路装置。 - 前記MOSトランジスタの前記ボディには、前記ボディ電圧として、
Nチャネル型MOSトランジスタの場合は接地電位よりも高い電圧が印加され、
Pチャネル型MOSトランジスタの場合は前記電源電圧よりも低い電圧が印加される、請求項2記載の半導体集積回路装置。 - 前記複数の論理ゲートのそれぞれは、
前記MOSトランジスタの前記部分空乏化状態と前記完全空乏化状態との境界となる前記電源電圧で、遅延量が不連続に変化する、請求項1記載の半導体集積回路装置。 - 前記MOSトランジスタは、
前記ボディとゲートとが電気的に接続される、請求項2記載の半導体集積回路装置。 - 前記第2の電源電圧は外部から供給され、
前記第1の電源電圧は、内部電圧発生回路により前記半導体集積回路装置の内部で発生され、
前記内部電圧発生回路は、
前記第2の電源電圧により駆動され、前記MOSトランジスタで構成される第1のリング発振器と、
前記第1の電源電圧により駆動され、前記MOSトランジスタで構成される第2のリング発振器と、
前記第1および第2のリング発振器がそれぞれ発振する第1および第2の周波数の位相を比較する位相比較器と、
前記位相比較器での比較結果に基づいて、前記第2の周波数が前記第1の周波数に等しくなるように前記第2のリング発振器に供給される前記第1の電源電圧を補正する補正回路とを有する、請求項1記載の半導体集積回路装置。 - 前記第1および第2の電源電圧は外部から供給され、
前記MOSトランジスタの前記ボディに印加される前記ボディ電圧は、内部電圧発生回路により前記半導体集積回路装置の内部で発生され、
前記内部電圧発生回路は、
前記第2の電源電圧により駆動され、前記MOSトランジスタで構成される第1のリング発振器と、
前記第1の電源電圧により駆動され、前記MOSトランジスタで構成される第2のリング発振器と、
前記第1および第2のリング発振器がそれぞれ発振する第1および第2の周波数の位相を比較する位相比較器と、
前記位相比較器での比較結果に基づいて、前記第2の周波数が前記第1の周波数に等しくなるように前記第2のリング発振器を構成する前記MOSトランジスタの前記ボディに印加される前記ボディ電圧を補正する補正回路とを有する、請求項1記載の半導体集積回路装置。 - 前記半導体集積回路装置は、
第1の半導体集積回路と、
第2の半導体集積回路と、
前記外部から供給される前記第2の電源電圧を動作電圧とし、前記第1の電源電圧を出力する自己補正型電源とを有し、
前記自己補正型電源は、前記内部電圧発生回路を含み、前記補正回路によって前記第1の電源電圧を補正して出力し、
前記第1の半導体集積回路は、前記複数の論理ゲートを有し、前記半導体集積回路装置の通常動作時には前記第2の電源電圧が与えられ、前記半導体集積回路装置のスタンバイ時には、前記第2の電源電圧よりも低い前記第1の電源電圧が与えられ、
前記第2の半導体集積回路は、前記半導体集積回路装置の通常動作時には前記第2の電源電圧が与えられ、前記半導体集積回路装置のスタンバイ時には、前記第2の電源電圧の供給が遮断され、
前記第1および第2の半導体集積回路、前記自己補正型電源は、前記半導体基板、前記半導体基板に配設された埋め込み酸化膜および前記埋め込み酸化膜上に配設されたSOI層を有する共通のSOI基板上に形成され、
前記ボディは、前記SOI層の表面内に形成され、その周囲を分離絶縁膜によって囲まれる、請求項6記載の半導体集積回路装置。 - 第1の半導体集積回路と、
第2の半導体集積回路と、
外部から供給される第1の電源電圧を動作電圧とし、第2の電源電圧を出力する電源とを有し、
前記第1の半導体集積回路は、前記半導体集積回路装置の通常動作時には前記第1の電源電圧が与えられ、前記半導体集積回路装置のスタンバイ時には、前記第1の電源電圧よりも低い前記第2の電源電圧が与えられ、
前記第2の半導体集積回路は、前記半導体集積回路装置の通常動作時には前記第1の電源電圧が与えられ、前記半導体集積回路装置のスタンバイ時には、前記第1の電源電圧の供給が遮断され、
前記第1の半導体集積回路および前記電源は、電源電圧によってチャネル領域に空乏化されない領域が残る部分空乏化状態と、前記チャネル領域が完全に空乏化される完全空乏化状態との2つの状態を有するMOSトランジスタを含んだ複数の論理ゲートを有して構成され、
前記MOSトランジスタは、
前記チャネル領域を含むボディが半導体基板とは電気的に分離されて前記ボディの電位を任意の電位に設定可能に構成され、
前記部分空乏化状態を示す前記第2の電源電圧を与えた場合の動作速度が、前記完全空乏化状態を示す前記第1の電源電圧を与えた場合の動作速度と等しくなるように、前記部分空乏化状態においては前記ボディに正のボディ電圧が印加され
前記第1および第2の半導体集積回路、前記電源は、半導体基板、前記半導体基板に配設された埋め込み酸化膜および前記埋め込み酸化膜上に配設されたSOI層を有する共通のSOI基板上に形成され、
前記ボディは、前記SOI層の表面内に形成され、その周囲を分離絶縁膜によって囲まれる、半導体集積回路装置。
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