JP4881339B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体集積回路装置、例えば、基板バイアスが印加されて使用されるトランジスタを備える半導体集積回路装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, for example, a semiconductor integrated circuit device including a transistor used by applying a substrate bias.

近年、CMOSの微細化に伴い、CMOS間の製造工程上のばらつきが増大しており、ICチップ間のパフォーマンスのばらつきが増大する一因となっている。ICを設計する際には、動作速度のワースト条件と消費電力のワースト条件の両方を考慮する必要があるが、ICチップ間のパフォーマンスのばらつきの増大は、これらワースト条件への対応を困難にし、ICの設計の難易度を高めるおそれがある。   In recent years, with the miniaturization of CMOS, variations in the manufacturing process between CMOSs are increasing, which is one of the causes of increasing performance variations between IC chips. When designing an IC, it is necessary to consider both the worst condition of operation speed and the worst condition of power consumption. However, the increase in performance variation between IC chips makes it difficult to cope with these worst conditions. There is a risk of increasing the difficulty of IC design.

ICチップ間のパフォーマンスのばらつきを抑制する技術としては、基板バイアス技術が知られている。基板バイアス技術では、基板電位(バックゲート)をソース電位よりも高くし、順方向バイアスの基板バイアスを発生させることで、トランジスタの閾値電圧を制御する。   A substrate bias technique is known as a technique for suppressing performance variations between IC chips. In the substrate bias technology, the substrate potential (back gate) is set higher than the source potential, and the forward bias substrate bias is generated to control the threshold voltage of the transistor.

順方向バイアスは例えば、基板ノードに電圧源を接続することで生成される。しかし、基板とソースとの間にはPN順接合が存在するため、基板電圧がPN順接合電圧を超えると、基板には大きなリーク電流が生じる。また、PN順接合電圧は温度に応じて変化し、高温では、常温のPN順接合電圧である0.6Vよりも小さな基板電圧で、大きなリーク電流が生じる。そのため、温度変化を考慮すると、基板電圧は0.6Vよりも十分小さな電圧(例えば0.45V)とせざるを得ない。   The forward bias is generated, for example, by connecting a voltage source to the substrate node. However, since a PN forward junction exists between the substrate and the source, when the substrate voltage exceeds the PN forward junction voltage, a large leakage current is generated in the substrate. Further, the PN forward junction voltage changes according to the temperature, and at a high temperature, a large leakage current is generated with a substrate voltage smaller than 0.6 V, which is a normal PN forward junction voltage. Therefore, in consideration of the temperature change, the substrate voltage must be a voltage sufficiently smaller than 0.6V (for example, 0.45V).

他には例えば、電流源回路を用いて基板に電流を流し込み、PN順接合に生じる順方向電圧を基板バイアスとして用いる方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この方法では、PN順接合に所定量の電流を流し込むことで、温度変化が生じた場合にも各温度で許容される最大の基板バイアスを与えることができる。   In addition, for example, a method is known in which a current is supplied to a substrate using a current source circuit and a forward voltage generated in a PN forward junction is used as a substrate bias (see, for example, Patent Document 1). In this method, by supplying a predetermined amount of current to the PN forward junction, the maximum substrate bias allowed at each temperature can be provided even when a temperature change occurs.

この方法では、電流源回路の制御信号がクロストークノイズ等の影響を受けて揺らいだ場合、基板電流量が大きく変化する可能性がある。   In this method, when the control signal of the current source circuit fluctuates due to the influence of crosstalk noise or the like, the substrate current amount may change greatly.

さらに、基板電流量を論理回路の規模(PN接合面積)に応じて見積もる必要がある。しかし、集積回路面積に占める論理回路面積の割合(セルの使用率:utilization)が集積回路毎に異なることや、集積回路の回路設計が論理合成のやり直しや最適化により何度も変更される可能性があることから、論理回路の規模は特定しにくい。そのため、基板電流量を論理回路の規模に応じて見積もるのは容易ではない。
特開2004−289107号公報
Furthermore, it is necessary to estimate the substrate current amount according to the scale of the logic circuit (PN junction area). However, the ratio of the logic circuit area to the integrated circuit area (cell utilization: utilization) varies from integrated circuit to integrated circuit, and the circuit design of the integrated circuit can be changed over and over again through logic synthesis and optimization. Therefore, it is difficult to specify the scale of the logic circuit. Therefore, it is not easy to estimate the substrate current amount according to the scale of the logic circuit.
JP 2004-289107 A

本発明は、基板に電流を流すことで基板バイアスを生成可能な半導体集積回路装置に関し、基板電流量を適正化することを課題とする。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device capable of generating a substrate bias by passing a current through a substrate, and an object thereof is to optimize the substrate current amount.

本発明の一態様の半導体集積回路装置によれば、半導体基板と、第1の電源線と前記半導体基板上に設けられた第2の基板ウェルとの間に直列に接続された第1の第1導電型トランジスタと第2の第1導電型トランジスタとを備え、前記第1の第1導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第1の電源線に接続され、前記第1の第1導電型トランジスタのゲートには、外部から入力された第1の制御信号が入力され、前記第2の第1導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第2の基板ウェルに接続され、前記第2の第1導電型トランジスタのゲートは、第2の電源線に接続されており、前記第2の電源線と前記半導体基板上に設けられた第1の基板ウェルとの間に直列に接続された第1の第2導電型トランジスタと第2の第2導電型トランジスタとを更に備え、前記第1の第2導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第2の電源線に接続され、前記第1の第2導電型トランジスタのゲートには、外部から入力された第2の制御信号が入力され、前記第2の第2導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第1の基板ウェルに接続され、前記第2の第2導電型トランジスタのゲートは、前記第1の電源線に接続されていることを特徴とする。   According to the semiconductor integrated circuit device of one embodiment of the present invention, the first first connected in series between the semiconductor substrate, the first power supply line, and the second substrate well provided on the semiconductor substrate. A first conductivity type transistor and a first first conductivity type transistor, wherein a source or drain of the first first conductivity type transistor is connected to the first power supply line, and the first first conductivity type A first control signal input from the outside is input to the gate of the transistor, and the source or drain of the second first conductivity type transistor is connected to the second substrate well, and the second second well is connected to the second substrate well. A gate of the one conductivity type transistor is connected to a second power supply line, and a first connected in series between the second power supply line and a first substrate well provided on the semiconductor substrate. Second conductivity type transistor and second conductivity type A second conductivity type transistor, the source or drain of the first second conductivity type transistor is connected to the second power supply line, and the gate of the first second conductivity type transistor is externally connected The input second control signal is input, the source or drain of the second second conductivity type transistor is connected to the first substrate well, and the gate of the second second conductivity type transistor is It is connected to the first power supply line.

また、本発明の別の一態様の半導体回路装置によれば、半導体基板と、第1の電源線と前記半導体基板上に設けられた第2の基板ウェルとの間に直列に接続された第1の第1導電型トランジスタと第1の第2導電型トランジスタとを備え、前記第1の第1導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第1の電源線に接続され、前記第1の第1導電型トランジスタのゲートには、外部から入力された第1の制御信号が入力され、前記第1の第2導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第2の基板ウェルに接続され、前記第1の第2導電型トランジスタのゲートは、前記第1の電源線に接続されており、第2の電源線と前記半導体基板上に設けられた第1の基板ウェルとの間に直列に接続された第2の第1導電型トランジスタと第2の第2導電型トランジスタとを更に備え、前記第2の第2導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第2の電源線に接続され、前記第2の第2導電型トランジスタのゲートには、外部から入力された第2の制御信号が入力され、前記第2の第1導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第1の基板ウェルに接続され、前記第2の第1導電型トランジスタのゲートは、前記第2の電源線に接続されていることを特徴とする。   According to another aspect of the semiconductor circuit device of the present invention, there is provided a semiconductor substrate, a first power source line, and a second substrate well provided on the semiconductor substrate, connected in series. A first conductivity type transistor and a first second conductivity type transistor, wherein a source or drain of the first first conductivity type transistor is connected to the first power supply line, and the first first conductivity type transistor is connected to the first power source line. A first control signal input from the outside is input to the gate of the first conductivity type transistor, and the source or drain of the first second conductivity type transistor is connected to the second substrate well, and A gate of one second conductivity type transistor is connected to the first power supply line, and is connected in series between the second power supply line and a first substrate well provided on the semiconductor substrate. A second first conductivity type transistor; A second conductivity type transistor, and a source or drain of the second second conductivity type transistor is connected to the second power supply line, and a gate of the second second conductivity type transistor is connected to the gate of the second second conductivity type transistor. The second control signal input from the outside is input, the source or drain of the second first conductivity type transistor is connected to the first substrate well, and the second first conductivity type transistor is connected. The gate is connected to the second power supply line.

以下に、本発明の実施例につき、説明する。   Examples of the present invention will be described below.

本発明の実施例は、次の(1)及び(2)を用いて、基板バイアス電圧を安定的に発生させる。
(1)基板バイアス発生回路を用いて、PN接合に起因する寄生ダイオードを利用して
基板バイアスを発生させること。
(2)集積回路中の論理セル以外の部分(フィルセル)に置かれるPN接合を利用し、
論理セルの使用率にかかわらず一定のPN接合面積を集積回路中に作ること。
The embodiment of the present invention stably generates the substrate bias voltage by using the following (1) and (2).
(1) A substrate bias is generated using a parasitic diode caused by a PN junction using a substrate bias generation circuit.
(2) Using a PN junction placed in a portion (fill cell) other than the logic cell in the integrated circuit,
Create a constant PN junction area in an integrated circuit regardless of the usage rate of logic cells.

先ず、第1実施例乃至第14実施例を用いて、(1)に記した基板バイアス発生回路とその基板上における配置について説明する。   First, the substrate bias generating circuit described in (1) and its arrangement on the substrate will be described using the first to fourteenth embodiments.

次に、第15実施例以降で、(2)に記した一定のPN接合面積を集積回路中に作る方法について説明する。   Next, in the fifteenth embodiment and thereafter, a method for producing the constant PN junction area described in (2) in the integrated circuit will be described.

(第1実施例)
図1は、第1実施例の半導体集積回路装置101の側方断面図である。第1実施例の半導体集積回路装置101は、pMOS121(以下、pMOSと称する)と、nMOS122(以下、nMOSと称する)と、pMOS用の基板バイアス生成回路113と、nMOS用の基板バイアス生成回路114とを具備する。図1には更に、pMOS121、nMOS122それぞれのゲート(G)、ソース(S)、ドレイン(D)、ボディ(B)が示されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a side sectional view of a semiconductor integrated circuit device 101 according to the first embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 according to the first embodiment includes a pMOS 121 (hereinafter referred to as pMOS), an nMOS 122 (hereinafter referred to as nMOS), a substrate bias generation circuit 113 for pMOS, and a substrate bias generation circuit 114 for nMOS. It comprises. FIG. 1 further shows the gate (G), source (S), drain (D), and body (B) of each of the pMOS 121 and the nMOS 122.

半導体集積装置回路101は、基板301を具備する。基板301内には、ディープNウェルに相当する第1の基板ウェルとしてのNウェル311と、第2の基板ウェルとしてのPウェル312とが存在している。pMOS121はNウェル311上に形成されており、nMOS122はPウェル312上に形成されている。基板301内には更に、Nウェル311に囲まれたn+拡散領域321と、Pウェル312に囲まれたp+拡散領域322とが存在している。   The semiconductor integrated device circuit 101 includes a substrate 301. In the substrate 301, there are an N well 311 as a first substrate well corresponding to a deep N well and a P well 312 as a second substrate well. The pMOS 121 is formed on the N well 311, and the nMOS 122 is formed on the P well 312. Further, an n + diffusion region 321 surrounded by an N well 311 and a p + diffusion region 322 surrounded by a P well 312 exist in the substrate 301.

後に説明する通り、pMOS用の基板バイアス生成回路113はpMOS用の電流源トランジスタ131を有する。この、pMOS用の電流源トランジスタ131はn+拡散領域321に接続されている。また、後に説明するとおり、nMOS用の基板バイアス生成回路114はnMOS用の電流源トランジスタ141を有する。この、nMOS用の電流源トランジスタ141はp+拡散領域322に接続されている。   As will be described later, the substrate bias generation circuit 113 for pMOS has a current source transistor 131 for pMOS. The pMOS current source transistor 131 is connected to the n + diffusion region 321. Further, as described later, the nMOS substrate bias generation circuit 114 includes an nMOS current source transistor 141. The nMOS current source transistor 141 is connected to the p + diffusion region 322.

半導体集積回路装置101では、pMOS121のSB間(ソース・ボディ間)、pMOS121のDB間(ドレイン・ボディ間)、nMOS122のSB間、nMOS122のDB間にそれぞれ、寄生ダイオード123,124,125,126と、寄生バイポーラ127,128,129,130が存在する。寄生ダイオード123−126はそれぞれ、基板101内のPN構造により形成されるダイオードである。寄生バイポーラ127−130はそれぞれ、基板101内のPNP構造又はNPN構造により形成されるバイポーラである。   In the semiconductor integrated circuit device 101, parasitic diodes 123, 124, 125, and 126 between the SB of the pMOS 121 (between the source and body), between the DB of the pMOS 121 (between the drain and body), between the SB of the nMOS 122, and between the DB of the nMOS 122, respectively. And parasitic bipolars 127, 128, 129, and 130 exist. Each of the parasitic diodes 123 to 126 is a diode formed by a PN structure in the substrate 101. The parasitic bipolar 127-130 is a bipolar formed by a PNP structure or an NPN structure in the substrate 101, respectively.

本実施例では、電流源トランジスタ131の電流Ibpが寄生ダイオード123,124に順方向に流れることで、Nウェル311(pMOS121のボディ)に基板バイアス電圧Vbpが生じる。本実施例ではまた、電流源トランジスタ141の電流Ibnが寄生ダイオード125,126に順方向に流れることで、Pウェル312(nMOS122のボディ)に基板バイアス電圧Vbnが生じる。これらの更なる詳細については、以下具体的に説明する。   In this embodiment, the current Ibp of the current source transistor 131 flows in the forward direction through the parasitic diodes 123 and 124, thereby generating the substrate bias voltage Vbp in the N well 311 (the body of the pMOS 121). Also in this embodiment, the current Ibn of the current source transistor 141 flows in the forward direction through the parasitic diodes 125 and 126, thereby generating the substrate bias voltage Vbn in the P well 312 (the body of the nMOS 122). These further details will be specifically described below.

図2は、第1実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。図2には、当該半導体集積回路装置101の回路構成が概念的に示されている。当該半導体集積回路装置101は、論理回路111と基板バイアス生成回路112とを備える。論理回路111と基板バイアス生成回路112は、同じ基板上に設けられており、半導体集積回路装置101は、当該基板に電流を流すことで基板バイアスを生成することができる。当該基板はここでは、シリコン基板等の半導体基板、例えば、バルクシリコン基板等のバルク半導体基板である。   FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the first embodiment. FIG. 2 conceptually shows the circuit configuration of the semiconductor integrated circuit device 101. The semiconductor integrated circuit device 101 includes a logic circuit 111 and a substrate bias generation circuit 112. The logic circuit 111 and the substrate bias generation circuit 112 are provided on the same substrate, and the semiconductor integrated circuit device 101 can generate a substrate bias by flowing a current through the substrate. Here, the substrate is a semiconductor substrate such as a silicon substrate, for example, a bulk semiconductor substrate such as a bulk silicon substrate.

論理回路111は、論理セル211とフィルセル212を有する。論理セル211は、本実施例ではインバータであり、CMOSを構成するpMOSトランジスタ121とnMOSトランジスタ122とを具備する。pMOS121、nMOS122それぞれのゲート(G)、ソース(S)、ドレイン(D)、ボディ(B)を図2に示す。pMOS121のソースとnMOS122のソースはそれぞれ、第1の電源線としての電源線VDDと第2の電源線としての接地線VSSに接続されている。pMOS121のドレインとnMOS122のドレインは、共通の出力端子OUTに接続されている。pMOS121のボディとnMOS122のボディはそれぞれ、pMOS用の基板バイアス線VbpとnMOS用の基板バイアス線Vbnに接続されている。pMOS121のSB間(ソース・ボディ間),DB間(ドレイン・ボディ間)にはそれぞれ、寄生ダイオード123,124が存在している。nMOS122のSB間,DB間にはそれぞれ、寄生ダイオード125,126が存在している。なお、論理セル211は、本実施例ではインバータであるが、pMOSトランジスタもしくはnMOSトランジスタを有するインバータ以外の他の論理回路の構成でも構わない。また、フィルセル212は、第15実施例以降(図36以降)で詳細に記述する。なお、図6、図7、図14、図16、図18については、説明の便宜上、論理セル211のみ表示する。   The logic circuit 111 includes a logic cell 211 and a fill cell 212. The logic cell 211 is an inverter in this embodiment, and includes a pMOS transistor 121 and an nMOS transistor 122 that constitute a CMOS. The gate (G), source (S), drain (D), and body (B) of each of the pMOS 121 and the nMOS 122 are shown in FIG. The source of the pMOS 121 and the source of the nMOS 122 are connected to the power supply line VDD as the first power supply line and the ground line VSS as the second power supply line, respectively. The drain of the pMOS 121 and the drain of the nMOS 122 are connected to a common output terminal OUT. The body of the pMOS 121 and the body of the nMOS 122 are connected to the substrate bias line Vbp for pMOS and the substrate bias line Vbn for nMOS, respectively. Parasitic diodes 123 and 124 exist between the SB of the pMOS 121 (between the source and body) and between the DB (between the drain and body), respectively. Parasitic diodes 125 and 126 exist between the SB and DB of the nMOS 122, respectively. The logic cell 211 is an inverter in this embodiment, but may have a configuration of a logic circuit other than an inverter having a pMOS transistor or an nMOS transistor. The fill cell 212 will be described in detail in the fifteenth embodiment and later (FIG. 36 and later). 6, 7, 14, 16, and 18, only the logic cell 211 is displayed for convenience of explanation.

基板バイアス生成回路112は、pMOS用の基板バイアス生成回路113とnMOS用の基板バイアス生成回路114とを備える。pMOS用の基板バイアス生成回路113には、MOSトランジスタとして、電流源トランジスタ131と、スイッチトランジスタ132と、スイッチトランジスタ133が存在する。nMOS用の基板バイアス生成回路114には、MOSトランジスタとして、電流源トランジスタ141と、スイッチトランジスタ142と、スイッチトランジスタ143が存在する。トランジスタ131,132,133,141,142,143それぞれのゲート(G)、ソース(S)、ドレイン(D)、ボディ(B)を図2に示す。   The substrate bias generation circuit 112 includes a substrate bias generation circuit 113 for pMOS and a substrate bias generation circuit 114 for nMOS. The substrate bias generation circuit 113 for pMOS has a current source transistor 131, a switch transistor 132, and a switch transistor 133 as MOS transistors. The nMOS substrate bias generation circuit 114 includes a current source transistor 141, a switch transistor 142, and a switch transistor 143 as MOS transistors. FIG. 2 shows gates (G), sources (S), drains (D), and bodies (B) of the transistors 131, 132, 133, 141, 142, and 143, respectively.

電流源トランジスタ131は、pMOS用の電流源トランジスタであり、pMOS用の基板電流Ibpを生成する。pMOS121のボディに基板電流Ibpが流れると、pMOS121に基板バイアスが生じる。当該基板バイアスは、基板電流Ibpが寄生ダイオード123,124に流れることで生じる電圧である。一方、電流源トランジスタ141は、nMOS用の電流源トランジスタであり、nMOS用の基板電流Ibnを生成する。nMOS122のボディに基板電流Ibnが流れると、nMOS122に基板バイアスが生じる。当該基板バイアスは、基板電流Ibnが寄生ダイオード125,126に流れることで生じる電圧である。電流源トランジスタ131,電流源トランジスタ141のゲートはそれぞれ、電源線VDD,接地線VSSに接続されている。電流源トランジスタ131,141のソースはそれぞれ、スイッチトランジスタ133,143のドレインに接続されている。電流源トランジスタ131,141のドレインはそれぞれ、基板電流Ibp,Ibnによる基板バイアス用の基板バイアス線Vbp,Vbnに接続されており、基板電流Ibp,Ibnを出力する。電流源トランジスタ131,141のボディはそれぞれ、基板バイアス線Vbn,Vbpに接続されているが、論理回路111とウェルとを分離する場合には接地線VSS,電源線VDDに接続してもよい。   The current source transistor 131 is a current source transistor for pMOS, and generates a substrate current Ibp for pMOS. When a substrate current Ibp flows through the body of the pMOS 121, a substrate bias is generated in the pMOS 121. The substrate bias is a voltage generated when the substrate current Ibp flows through the parasitic diodes 123 and 124. On the other hand, the current source transistor 141 is a current source transistor for nMOS, and generates a substrate current Ibn for nMOS. When a substrate current Ibn flows through the body of the nMOS 122, a substrate bias is generated in the nMOS 122. The substrate bias is a voltage generated when the substrate current Ibn flows through the parasitic diodes 125 and 126. The gates of the current source transistor 131 and the current source transistor 141 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively. The sources of the current source transistors 131 and 141 are connected to the drains of the switch transistors 133 and 143, respectively. The drains of the current source transistors 131 and 141 are connected to substrate bias lines Vbp and Vbn for substrate bias by the substrate currents Ibp and Ibn, respectively, and output the substrate currents Ibp and Ibn. The bodies of the current source transistors 131 and 141 are connected to the substrate bias lines Vbn and Vbp, respectively. However, when the logic circuit 111 and the well are separated, they may be connected to the ground line VSS and the power supply line VDD.

スイッチトランジスタ132は、pMOS用のスイッチトランジスタであり、pMOS用の制御信号Cbpに応じてpMOS用の基板バイアスのON・OFFを切り替える。一方、スイッチトランジスタ142は、nMOS用のスイッチトランジスタであり、nMOS用の制御信号Cbnに応じてnMOS用の基板バイアスのON・OFFを切り替える。スイッチトランジスタ132,142のゲートにはそれぞれ、制御信号Cbp,Cbnが入力される。スイッチトランジスタ132,142のソースはそれぞれ、電源線VDD,接地線VSSに接続されている。スイッチトランジスタ132,142のドレインはそれぞれ、基板バイアス線Vbp,Vbnに接続されている。スイッチトランジスタ132,142のボディはそれぞれ、基板バイアス線Vbp,Vbnに接続されているが、スイッチトランジスタ132,142が形成されるウェルと論理回路111が形成されるウェルとを分離する場合には電源線VDD,接地線VSSに接続してもよい(ウェルについては図35参照)。   The switch transistor 132 is a pMOS switch transistor, and switches ON / OFF of the substrate bias for pMOS according to the control signal Cbp for pMOS. On the other hand, the switch transistor 142 is a switch transistor for nMOS, and switches ON / OFF of the substrate bias for nMOS according to the control signal Cbn for nMOS. Control signals Cbp and Cbn are input to the gates of the switch transistors 132 and 142, respectively. The sources of the switch transistors 132 and 142 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively. The drains of the switch transistors 132 and 142 are connected to substrate bias lines Vbp and Vbn, respectively. The bodies of the switch transistors 132 and 142 are connected to the substrate bias lines Vbp and Vbn, respectively. However, when the well in which the switch transistors 132 and 142 are formed and the well in which the logic circuit 111 is formed are separated, the power supply It may be connected to the line VDD and the ground line VSS (see FIG. 35 for the well).

スイッチトランジスタ133は、電流源トランジスタ131用のスイッチトランジスタであり、電流源トランジスタ131と直列に接続されており、pMOS用の制御信号Cbpに応じて電流源トランジスタ131のON・OFFを切り替える。一方、スイッチトランジスタ143は、電流源トランジスタ141用のスイッチトランジスタであり、電流源トランジスタ141と直列に接続されており、nMOS用の制御信号Cbnに応じて電流源トランジスタ141のON・OFFを切り替える。スイッチトランジスタ133,143のゲートにはそれぞれ、制御信号Cbp,Cbnが入力される。スイッチトランジスタ133,143のソースはそれぞれ、接地線VSS,電源線VDDに接続されている。スイッチトランジスタ133,143のドレインはそれぞれ、電流源トランジスタ131,141のソースに接続されている。スイッチトランジスタ133,143のボディはそれぞれ、基板バイアス線Vbn,Vbpに接続されているが、論理回路111とウェルとを分離する場合には接地線VSS,電源線VDDに接続してもよい。   The switch transistor 133 is a switch transistor for the current source transistor 131, is connected in series with the current source transistor 131, and switches the current source transistor 131 on and off according to the control signal Cbp for pMOS. On the other hand, the switch transistor 143 is a switch transistor for the current source transistor 141, is connected in series with the current source transistor 141, and switches the current source transistor 141 on and off according to the control signal Cbn for nMOS. Control signals Cbp and Cbn are input to the gates of the switch transistors 133 and 143, respectively. The sources of the switch transistors 133 and 143 are connected to the ground line VSS and the power supply line VDD, respectively. The drains of the switch transistors 133 and 143 are connected to the sources of the current source transistors 131 and 141, respectively. The bodies of the switch transistors 133 and 143 are connected to the substrate bias lines Vbn and Vbp, respectively. However, when the logic circuit 111 and the well are separated, they may be connected to the ground line VSS and the power supply line VDD.

pMOS用の制御信号CbpがON(High)になると、スイッチトランジスタ132はOFFになり、スイッチトランジスタ133はONになり、スイッチトランジスタ133が電流源トランジスタ131を導通状態にさせる。これは、すなわち、所定の値の電流がpMOSに流れるということである。これにより、電流源トランジスタ131から基板電流Ibpが発生し、基板バイアス電圧VbpはVDDより低い値となる(基板バイアスON状態)。   When the control signal Cbp for pMOS is turned on (High), the switch transistor 132 is turned off, the switch transistor 133 is turned on, and the switch transistor 133 makes the current source transistor 131 conductive. This means that a predetermined value of current flows through the pMOS. As a result, a substrate current Ibp is generated from the current source transistor 131, and the substrate bias voltage Vbp becomes lower than VDD (substrate bias ON state).

一方、pMOS用の制御信号CbpがOFF(Low)になると、スイッチトランジスタ132はONになり、スイッチトランジスタ133はOFFになり、スイッチトランジスタ133が電流源トランジスタ131を非導通状態にさせる。これは、すなわち、所定の値の電流がpMOSに流れないということである。これにより、pMOS用の基板バイアス線と電源線とが等電位となり、基板バイアス電圧VbpはVDD、即ち、ゼロバイアスとなる(基板バイアスOFF状態)。   On the other hand, when the control signal Cbp for pMOS is turned OFF (Low), the switch transistor 132 is turned ON, the switch transistor 133 is turned OFF, and the switch transistor 133 makes the current source transistor 131 nonconductive. This means that a predetermined value of current does not flow through the pMOS. As a result, the substrate bias line for pMOS and the power supply line become equipotential, and the substrate bias voltage Vbp becomes VDD, that is, zero bias (substrate bias OFF state).

nMOS用の制御信号CbnがON(Low)になると、スイッチトランジスタ142はOFFになり、スイッチトランジスタ143はONになり、スイッチトランジスタ143が電流源トランジスタ141を導通状態にさせる。これは、すなわち、所定の値の電流がnMOSに流れるということである。これにより、電流源トランジスタ141から基板電流Ibnが発生し、基板バイアス電圧VbnはVSSより高い値となる(基板バイアスON状態)。   When the control signal Cbn for nMOS is turned on (Low), the switch transistor 142 is turned off, the switch transistor 143 is turned on, and the switch transistor 143 brings the current source transistor 141 into a conductive state. This means that a predetermined value of current flows through the nMOS. As a result, a substrate current Ibn is generated from the current source transistor 141, and the substrate bias voltage Vbn becomes higher than VSS (substrate bias ON state).

一方、nMOS用の制御信号CbnがOFF(High)になると、スイッチトランジスタ142はONになり、スイッチトランジスタ143はOFFになり、スイッチトランジスタ143が電流源トランジスタ141を非導通状態にさせる。これは、すなわち、所定の値の電流がnMOSに流れないということである。これにより、nMOS用の基板バイアス線と接地線とが等電位となり、基板バイアス電圧VbnはVSS、即ち、ゼロバイアスとなる(基板バイアスOFF状態)。   On the other hand, when the control signal Cbn for nMOS is turned OFF (High), the switch transistor 142 is turned ON, the switch transistor 143 is turned OFF, and the switch transistor 143 makes the current source transistor 141 non-conductive. This means that a predetermined value of current does not flow through the nMOS. As a result, the substrate bias line for nMOS and the ground line become equipotential, and the substrate bias voltage Vbn becomes VSS, that is, zero bias (substrate bias OFF state).

図3に、第1実施例の基板バイアス生成回路112の配線レイアウトの一例を示す。図3には、電源線VDD、接地線VSS、pMOS用の基板バイアス線Vbp、nMOS用の基板バイアス線Vbn、pMOS用の制御信号線Cbp、nMOS用の制御信号線Cbnのレイアウトの一例が示されている。図3には更に、pMOS用の電流源トランジスタ131、pMOS用のスイッチトランジスタ132、pMOS用のスイッチトランジスタ133、nMOS用の電流源トランジスタ141、nMOS用のスイッチトランジスタ142、nMOS用のスイッチトランジスタ143のレイアウトの一例が示されている。   FIG. 3 shows an example of the wiring layout of the substrate bias generation circuit 112 of the first embodiment. FIG. 3 shows an example of the layout of the power supply line VDD, the ground line VSS, the substrate bias line Vbp for pMOS, the substrate bias line Vbn for nMOS, the control signal line Cbp for pMOS, and the control signal line Cbn for nMOS. Has been. 3 further shows a current source transistor 131 for pMOS, a switch transistor 132 for pMOS, a switch transistor 133 for pMOS, a current source transistor 141 for nMOS, a switch transistor 142 for nMOS, and a switch transistor 143 for nMOS. An example layout is shown.

この図3に示される通り、pMOS用の電流源トランジスタ131のゲート長は、pMOS用のスイッチトランジスタ133のゲート長よりも長い。従って、pMOS用の電流源トランジスタ131は、pMOS用のスイッチトランジスタ133に比べて、製造工程における加工精度が向上し、製造上のバラツキを減らすことが可能である。また、pMOS用のスイッチトランジスタ133はpMOS用の電源トランジスタ131に比べてスイッチング動作が速いため、基板バイアス電流を制御動作を早くすることが可能である。   As shown in FIG. 3, the gate length of the pMOS current source transistor 131 is longer than the gate length of the pMOS switch transistor 133. Therefore, the pMOS current source transistor 131 can improve the processing accuracy in the manufacturing process and reduce manufacturing variations compared to the pMOS switch transistor 133. Since the pMOS switch transistor 133 has a faster switching operation than the pMOS power transistor 131, the substrate bias current can be controlled earlier.

同様に、図3に示される通り、nMOS用の電流源トランジスタ141のゲート長は、nMOS用のスイッチトランジスタ143のゲート長よりも長い。従って、nMOS用の電流源トランジスタ141は、nMOS用のスイッチトランジスタ143に比べて、製造工程における加工精度が向上し、製造上のバラツキを減らすことが可能である。また、nMOS用のスイッチトランジスタ143はnMOS用の電源トランジスタ141に比べてスイッチング動作が速いため、基板バイアス電流を制御動作を早くすることが可能である。   Similarly, as shown in FIG. 3, the gate length of the nMOS current source transistor 141 is longer than the gate length of the nMOS switch transistor 143. Therefore, the nMOS current source transistor 141 can improve the processing accuracy in the manufacturing process and reduce manufacturing variations compared to the nMOS switch transistor 143. Further, since the nMOS switch transistor 143 has a faster switching operation than the nMOS power transistor 141, the substrate bias current can be controlled earlier.

なお、本実施形態では、pMOS用の電流源トランジスタ131のゲート長がpMOS用のスイッチトランジスタ133のゲート長よりも長い構成を示したが、pMOS用の電流源トランジスタ131のゲート幅がpMOS用のスイッチトランジスタ133のゲート幅よりも小さい構成でも構わない。同様に、nMOS用の電流源トランジスタ141のゲート幅がnMOS用のスイッチトランジスタ143のゲート幅よりも小さい構成でも構わない。   In this embodiment, the gate length of the pMOS current source transistor 131 is longer than the gate length of the pMOS switch transistor 133, but the gate width of the pMOS current source transistor 131 is pMOS. A configuration smaller than the gate width of the switch transistor 133 may be used. Similarly, the gate width of the nMOS current source transistor 141 may be smaller than the gate width of the nMOS switch transistor 143.

図4に、寄生ダイオード123−126のダイオード特性を示す。図4に示すように、寄生ダイオード123−126を流れる電流Iは、順方向バイアス電圧Vfに応じて指数関数的に増加する。順方向バイアス電圧Vfは、基板電流Ibp,Ibnと釣り合う値で固定される。MOSトランジスタ121,122に順方向バイアス電圧Vfが印加されると、これらMOSトランジスタ121,122の閾値電圧Vthが低下し、これらMOSトランジスタ121,122の動作速度が向上する。なお、図4に示すように、寄生ダイオード123−126を流れる電流Iは、温度に応じて増加する。   FIG. 4 shows the diode characteristics of the parasitic diode 123-126. As shown in FIG. 4, the current I flowing through the parasitic diode 123-126 increases exponentially according to the forward bias voltage Vf. The forward bias voltage Vf is fixed at a value commensurate with the substrate currents Ibp and Ibn. When the forward bias voltage Vf is applied to the MOS transistors 121 and 122, the threshold voltage Vth of the MOS transistors 121 and 122 is lowered, and the operating speed of the MOS transistors 121 and 122 is improved. As shown in FIG. 4, the current I flowing through the parasitic diode 123-126 increases with temperature.

本実施例の半導体集積回路装置101は、基板に電流を流すことで基板バイアスを生成するためのトランジスタとして、電流源トランジスタ131,電流源トランジスタ141と、スイッチトランジスタ132,142と、スイッチトランジスタ133,143とを具備する。そして、電流源トランジスタ131,141のゲートはそれぞれ、制御信号線Cbp,Cbnではなく、電源線VDD,接地線VSSに接続されている。これにより、電流源トランジスタ131,141の入力が、ノイズの影響を比較的受けやすい制御信号Cbp,Cbnではなく、ノイズの影響を比較的受けにくい電源電位VDD,接地電位VSSとなる。これにより、基板電流Ibp,Ibnの電流量が安定し、基板バイアス線Vbp,Vbnの電圧値が固定される。なお、制御信号線Cbp,Cbnにはそれぞれ、スイッチトランジスタ132,142のゲートやスイッチトランジスタ133,143のゲートが接続される。   The semiconductor integrated circuit device 101 of this embodiment includes a current source transistor 131, a current source transistor 141, switch transistors 132 and 142, a switch transistor 133, and a transistor for generating a substrate bias by flowing a current through the substrate. 143. The gates of the current source transistors 131 and 141 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, not to the control signal lines Cbp and Cbn, respectively. As a result, the inputs of the current source transistors 131 and 141 are not the control signals Cbp and Cbn that are relatively susceptible to noise, but the power supply potential VDD and the ground potential VSS that are relatively less susceptible to noise. Thereby, the amounts of the substrate currents Ibp and Ibn are stabilized, and the voltage values of the substrate bias lines Vbp and Vbn are fixed. Note that the gates of the switch transistors 132 and 142 and the gates of the switch transistors 133 and 143 are connected to the control signal lines Cbp and Cbn, respectively.

ここで、図2の実施例と図5の比較例とを比較する。図5は、比較例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。本比較例の半導体集積回路装置101は、電流源トランジスタ131,141とスイッチトランジスタ132,142とを具備するが、スイッチトランジスタ133,143は具備しない。また、電流源トランジスタ131,141のゲートやスイッチトランジスタ132,142のゲートはそれぞれ、制御信号線Cbp,Cbnに接続されている。そのため、図2の実施例と図5の比較例とを比較すると、図2の実施例の電流源トランジスタ131,141の入力の方が、ノイズの影響をより受けにくく、図5の比較例の電流源トランジスタ131,141の入力の方が、ノイズの影響をより受けやすい。よって、本実施例の方が、基板電流Ibp,Ibnの電流量の安定性に優れ、基板バイアス線Vbp,Vbnの電圧値の固定性が良い。   Here, the embodiment of FIG. 2 is compared with the comparative example of FIG. FIG. 5 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the comparative example. The semiconductor integrated circuit device 101 of this comparative example includes current source transistors 131 and 141 and switch transistors 132 and 142, but does not include switch transistors 133 and 143. The gates of the current source transistors 131 and 141 and the gates of the switch transistors 132 and 142 are connected to control signal lines Cbp and Cbn, respectively. Therefore, when comparing the embodiment of FIG. 2 with the comparative example of FIG. 5, the input of the current source transistors 131 and 141 of the embodiment of FIG. 2 is less susceptible to noise, and the comparison of the comparative example of FIG. The inputs of the current source transistors 131 and 141 are more susceptible to noise. Therefore, the present embodiment is superior in the stability of the current amounts of the substrate currents Ibp and Ibn, and the voltage values of the substrate bias lines Vbp and Vbn are more fixed.

本実施例の基板バイアス生成回路112は、pMOS用の基板バイアス生成回路113とnMOS用の基板バイアス生成回路114とを具備するが、pMOS用の基板バイアス生成回路113のみを具備していてもよいし、nMOS用の基板バイアス生成回路114のみを具備していてもよい。pMOSトランジスタ121とnMOSトランジスタ122の一方が、第1導電型トランジスタの一例に相当し、pMOSトランジスタ121とnMOSトランジスタ122の他方が、第2導電型トランジスタの一例に相当する。   The substrate bias generation circuit 112 of this embodiment includes a substrate bias generation circuit 113 for pMOS and a substrate bias generation circuit 114 for nMOS, but may include only a substrate bias generation circuit 113 for pMOS. However, only the substrate bias generating circuit 114 for nMOS may be provided. One of the pMOS transistor 121 and the nMOS transistor 122 corresponds to an example of a first conductivity type transistor, and the other of the pMOS transistor 121 and the nMOS transistor 122 corresponds to an example of a second conductivity type transistor.

以下、本実施例の種々の変形実施例について説明するが、これら変形実施例については本実施例との相違点を中心に説明する。   Hereinafter, various modified embodiments of the present embodiment will be described, and these modified embodiments will be described focusing on differences from the present embodiment.

(第2実施例)
図6は、第2実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。当該半導体集積回路装置101は、論理回路111と、基板バイアス生成回路112とを具備する。なお、先に記載したとおり、論理回路111は、論理セル211とフィルセル212を有しているが、説明の便宜上、図6では論理セル211のみ表示する。基板バイアス生成回路112は、pMOS用の基板バイアス生成回路113と、nMOS用の基板バイアス生成回路114とを具備している。なお、当該半導体集積回路装置101の側方断面図は図1の通りである。
(Second embodiment)
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the second embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 includes a logic circuit 111 and a substrate bias generation circuit 112. As described above, the logic circuit 111 includes the logic cell 211 and the fill cell 212. However, for convenience of explanation, only the logic cell 211 is displayed in FIG. The substrate bias generation circuit 112 includes a substrate bias generation circuit 113 for pMOS and a substrate bias generation circuit 114 for nMOS. A side sectional view of the semiconductor integrated circuit device 101 is as shown in FIG.

第1実施例では、電流源トランジスタ131,141がそれぞれ、nMOS,pMOSであるのに対して、第2実施例では、電流源トランジスタ131,141がそれぞれ、pMOS,nMOSである。更に、第1実施例では、電流源トランジスタ131,141のソースがそれぞれ、電源線VDD,接地線VSSに接続されているのに対して、第2実施例では、電流源トランジスタ131,141のソースがそれぞれ、接地線VSS,電源線VDDに接続されている。更に、第1実施例では、電流源トランジスタ131,141のボディがそれぞれ、基板バイアス線Vbn,Vbpに接続されているのに対して、第2実施例では、電流源トランジスタ131,141のボディがそれぞれ、基板バイアス線Vbp,Vbnに接続されている。電流源トランジスタ131,141のボディはそれぞれ、論理回路111とウェルとを分離する場合には電源線VDD,接地線VSSに接続してもよい。   In the first embodiment, the current source transistors 131 and 141 are nMOS and pMOS, respectively, whereas in the second embodiment, the current source transistors 131 and 141 are pMOS and nMOS, respectively. Furthermore, in the first embodiment, the sources of the current source transistors 131 and 141 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively, whereas in the second embodiment, the sources of the current source transistors 131 and 141 are connected. Are connected to the ground line VSS and the power supply line VDD, respectively. Furthermore, in the first embodiment, the bodies of the current source transistors 131 and 141 are connected to the substrate bias lines Vbn and Vbp, respectively, whereas in the second embodiment, the bodies of the current source transistors 131 and 141 are These are connected to substrate bias lines Vbp and Vbn, respectively. The bodies of the current source transistors 131 and 141 may be connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively, when the logic circuit 111 and the well are separated.

図4に示したように、低温時に寄生ダイオード123−126を流れる電流は、高温時と比べて非常に小さい。第1実施例では、低温時に電流源トランジスタ131,141を流れる電流は高温時とほぼ同じであるため、低温時に基板バイアス電圧Vbp,Vbnは大きく上昇する。しかし、第2実施例では、基板バイアス電圧Vbp,Vbnの上昇に伴い、電流源トランジスタ131,141に印加されるゲート電圧が減少し、電流源トランジスタ131,141を流れる電流が小さくなるため、基板バイアス電圧Vbp,Vbnの上昇を抑制することができる。第2実施例では、電流源トランジスタ131,141のソース電位がそれぞれ基板バイアス電位Vbp,Vbnとなるため、このような動作が可能となる。   As shown in FIG. 4, the current flowing through the parasitic diode 123-126 at a low temperature is very small as compared to that at a high temperature. In the first embodiment, since the currents flowing through the current source transistors 131 and 141 at the low temperature are substantially the same as those at the high temperature, the substrate bias voltages Vbp and Vbn greatly increase at the low temperature. However, in the second embodiment, as the substrate bias voltages Vbp and Vbn increase, the gate voltage applied to the current source transistors 131 and 141 decreases, and the current flowing through the current source transistors 131 and 141 decreases. An increase in the bias voltages Vbp and Vbn can be suppressed. In the second embodiment, since the source potentials of the current source transistors 131 and 141 are the substrate bias potentials Vbp and Vbn, respectively, such an operation is possible.

このように、第2実施例では、電流源トランジスタ131,141はそれぞれVSS,VDDとVbp,Vbnとの間で電流を流す電流源であり、pMOS,nMOSであり、ゲートがVSS,VDDに接続されており、スイッチトランジスタ133,143はそれぞれnMOS,pMOSである。Vbp,Vbnが上昇する際には、電流源トランジスタ131,141の働きによって、電流源トランジスタ131,141に印加されるゲート電圧が減少し、電流源トランジスタ131,141を流れる電流が小さくなるため、Vbp,Vbnの過度の上昇が抑制される。   As described above, in the second embodiment, the current source transistors 131 and 141 are current sources for flowing current between VSS and VDD and Vbp and Vbn, respectively, are pMOS and nMOS, and have gates connected to VSS and VDD. The switch transistors 133 and 143 are nMOS and pMOS, respectively. When Vbp and Vbn rise, the gate voltage applied to the current source transistors 131 and 141 decreases due to the action of the current source transistors 131 and 141, and the current flowing through the current source transistors 131 and 141 decreases. An excessive increase in Vbp and Vbn is suppressed.

(第3実施例)
図7は、第3実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。当該半導体集積回路装置101は、論理回路111と、第1の基板バイアス生成回路112Aと、第2の基板バイアス生成回路112Bとを具備する。なお、先に記載したとおり、論理回路111は、論理セル211とフィルセル212を有しているが、説明の便宜上、図7では論理セル211のみ表示する。第1の基板バイアス生成回路112Aは、pMOS用の第1の基板バイアス生成回路113Aと、nMOS用の第1の基板バイアス生成回路114Aとを具備している。第2の基板バイアス生成回路112Bは、pMOS用の第2の基板バイアス生成回路113Bと、nMOS用の第2の基板バイアス生成回路114Bとを具備している。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a circuit diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the third embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 includes a logic circuit 111, a first substrate bias generation circuit 112A, and a second substrate bias generation circuit 112B. As described above, the logic circuit 111 includes the logic cell 211 and the fill cell 212. However, for convenience of explanation, only the logic cell 211 is displayed in FIG. The first substrate bias generation circuit 112A includes a first substrate bias generation circuit 113A for pMOS and a first substrate bias generation circuit 114A for nMOS. The second substrate bias generation circuit 112B includes a second substrate bias generation circuit 113B for pMOS and a second substrate bias generation circuit 114B for nMOS.

第1の基板バイアス生成回路112Aは、第1実施例の基板バイアス生成回路112と同一の回路構成となっている。一方、第2の基板バイアス生成回路112Bは、第1実施例の基板バイアス生成回路112からスイッチトランジスタ132,142を除いた回路構成となっている。図7では、第1の基板バイアス生成回路112Aを構成する各トランジスタの参照番号には添字「A」が付されており、第2の基板バイアス生成回路112Bを構成する各トランジスタの参照番号には添字「B」が付されている。   The first substrate bias generation circuit 112A has the same circuit configuration as the substrate bias generation circuit 112 of the first embodiment. On the other hand, the second substrate bias generation circuit 112B has a circuit configuration obtained by removing the switch transistors 132 and 142 from the substrate bias generation circuit 112 of the first embodiment. In FIG. 7, the suffix “A” is attached to the reference number of each transistor constituting the first substrate bias generation circuit 112A, and the reference number of each transistor constituting the second substrate bias generation circuit 112B is attached to the reference number. The subscript “B” is attached.

第1の基板バイアス生成回路112Aにて、スイッチトランジスタ132A,133AのゲートにはpMOS用の第1の制御信号Cbp1が入力される。スイッチトランジスタ142A,143AのゲートにはnMOS用の第1の制御信号Cbn1が入力される。一方、第2の基板バイアス生成回路112Bにて、スイッチトランジスタ133BのゲートにはpMOS用の第2の制御信号Cbp2が入力される。スイッチトランジスタ143BのゲートにはnMOS用の第2の制御信号Cbn2が入力される。   In the first substrate bias generation circuit 112A, the first control signal Cbp1 for pMOS is input to the gates of the switch transistors 132A and 133A. The first control signal Cbn1 for nMOS is input to the gates of the switch transistors 142A and 143A. On the other hand, in the second substrate bias generation circuit 112B, the second control signal Cbp2 for pMOS is input to the gate of the switch transistor 133B. The second control signal Cbn2 for nMOS is input to the gate of the switch transistor 143B.

第3実施例では、第1の制御信号Cbp1,Cbn1によって、基板バイアスのON・OFFを切り替えることができる。pMOS用の制御信号Cbp1により、pMOS用の基板バイアスのON・OFFが切り替えられ、nMOS用の制御信号Cbn1により、nMOS用の基板バイアスのON・OFFが切り替えられる。   In the third embodiment, the substrate bias can be switched ON / OFF by the first control signals Cbp1 and Cbn1. The substrate bias for pMOS is turned on / off by the control signal Cbp1 for pMOS, and the substrate bias for nMOS is turned on / off by the control signal Cbn1 for nMOS.

第3実施例では更に、第2の制御信号Cbp2,Cbn2によって、基板電流の電流量を変更することができる。第1の制御信号のみをONすれば、第1のバイアス生成回路の電流源トランジスタのみがONになり、第1及び第2の制御信号をONにすれば、第1及び第2のバイアス生成回路の電流源トランジスタがONになるからである。pMOS用の制御信号Cbp2により、pMOS用の基板電流の電流量が変更され、nMOS用の制御信号Cbn2により、nMOS用の基板電流の電流量が変更される。   In the third embodiment, the amount of substrate current can be changed by the second control signals Cbp2 and Cbn2. If only the first control signal is turned on, only the current source transistor of the first bias generation circuit is turned on. If the first and second control signals are turned on, the first and second bias generation circuits are turned on. This is because the current source transistor is turned on. The amount of substrate current for pMOS is changed by the control signal Cbp2 for pMOS, and the amount of substrate current for nMOS is changed by the control signal Cbn2 for nMOS.

以上のように、第3実施例では、基板電流の電流量を変更することができる。従って、第3実施例では、基板バイアスVbp,VbnのON・OFFを切り替えるだけでなく、基板バイアスVbp,Vbnの電圧値を変更することができる。ここでは、電流源トランジスタ131Aと131Bは同じ構造のnMOSであり、電流源トランジスタ141Aと141Bは同じ構造のpMOSである。よって、電流源トランジスタ131Aと131Bが共にONの場合、電流源トランジスタ131AのみがONの場合に比べて、pMOS用の基板電流の電流量が2倍になり、電流源トランジスタ141Aと141Bが共にONの場合、電流源トランジスタ141AのみがONの場合に比べて、nMOS用の基板電流の電流量が2倍になる。なお、第3実施例では、第1の基板バイアス生成回路112Aにはスイッチトランジスタ132,142が設けられているが、第2の基板バイアス生成回路112Bにはスイッチトランジスタ132,142が設けられていない。スイッチトランジスタ132,142は、ゼロバイアス制御用のスイッチトランジスタであり、それぞれ1つ設けられていれば十分だからである。   As described above, in the third embodiment, the amount of substrate current can be changed. Therefore, in the third embodiment, not only can the substrate biases Vbp and Vbn be switched on and off, but also the voltage values of the substrate biases Vbp and Vbn can be changed. Here, the current source transistors 131A and 131B are nMOSs having the same structure, and the current source transistors 141A and 141B are pMOSs having the same structure. Therefore, when both the current source transistors 131A and 131B are ON, the amount of substrate current for the pMOS is doubled compared to when only the current source transistor 131A is ON, and both the current source transistors 141A and 141B are ON. In this case, the amount of substrate current for the nMOS is doubled compared to the case where only the current source transistor 141A is ON. In the third embodiment, the first substrate bias generation circuit 112A is provided with the switch transistors 132 and 142, but the second substrate bias generation circuit 112B is not provided with the switch transistors 132 and 142. . This is because the switch transistors 132 and 142 are zero bias control switch transistors, and it is sufficient to provide one each.

図8Aに、制御信号Cbp1,Cbp2と基板バイアスVbpとの関係を、図8Bに、制御信号Cbn1,Cbn2と基板バイアスVbnとの関係を示す。   FIG. 8A shows the relationship between the control signals Cbp1 and Cbp2 and the substrate bias Vbp, and FIG. 8B shows the relationship between the control signals Cbn1 and Cbn2 and the substrate bias Vbn.

図8Aに示すように、制御信号Cbp1,Cbp2がそれぞれL,Lの場合には、基板バイアスVbpはVDD(0バイアス)になる。制御信号Cbp1,Cbp2がそれぞれH,Lの場合には、基板バイアスVbpは第1の電圧値Vbp1になる。これは、電流源トランジスタ131AがONで、電流源トランジスタ131BがOFFの場合の基板バイアスに相当する。制御信号Cbp1,Cbp2がそれぞれH,Hの場合には、基板バイアスVbpは第2の電圧値Vbp2になる。これは、電流源トランジスタ131Aと電流源トランジスタ131Bが共にONの場合の基板バイアスに相当する。なお、ここではVDD>Vbp1>Vbp2>VSSとする。   As shown in FIG. 8A, when the control signals Cbp1 and Cbp2 are L and L, respectively, the substrate bias Vbp becomes VDD (0 bias). When the control signals Cbp1 and Cbp2 are H and L, respectively, the substrate bias Vbp becomes the first voltage value Vbp1. This corresponds to the substrate bias when the current source transistor 131A is ON and the current source transistor 131B is OFF. When the control signals Cbp1 and Cbp2 are H and H, respectively, the substrate bias Vbp becomes the second voltage value Vbp2. This corresponds to a substrate bias when the current source transistor 131A and the current source transistor 131B are both ON. Here, VDD> Vbp1> Vbp2> VSS.

図8Bに示すように、制御信号Cbn1,Cbn2がそれぞれH,Hの場合には、基板バイアスVbnはVSS(0バイアス)になる。制御信号Cbn1,Cbn2がそれぞれL,Hの場合には、基板バイアスVbnは第1の電圧値Vbn1になる。これは、電流源トランジスタ141AがONで、電流源トランジスタ141BがOFFの場合の基板バイアスに相当する。制御信号Cbn1,Cbn2がそれぞれL,Lの場合には、基板バイアスVbnは第2の電圧値Vbn2になる。これは、電流源トランジスタ141Aと電流源トランジスタ141Bが共にONの場合の基板バイアスに相当する。なお、ここではVSS<Vbn1<Vbn2<VDDとする。   As shown in FIG. 8B, when the control signals Cbn1 and Cbn2 are H and H, respectively, the substrate bias Vbn becomes VSS (0 bias). When the control signals Cbn1 and Cbn2 are L and H, respectively, the substrate bias Vbn becomes the first voltage value Vbn1. This corresponds to the substrate bias when the current source transistor 141A is ON and the current source transistor 141B is OFF. When the control signals Cbn1 and Cbn2 are L and L, respectively, the substrate bias Vbn becomes the second voltage value Vbn2. This corresponds to a substrate bias when the current source transistor 141A and the current source transistor 141B are both ON. Here, VSS <Vbn1 <Vbn2 <VDD.

第3実施例の半導体集積回路装置101は、2つの基板バイアス生成回路112を具備するが、所望の電流値に応じて、3つ以上の基板バイアス生成回路112を具備していてもよい。図9は、N個の基板バイアス生成回路112を具備する半導体集積回路装置101の回路構成図である。Nは3以上の整数である。   The semiconductor integrated circuit device 101 according to the third embodiment includes the two substrate bias generation circuits 112, but may include three or more substrate bias generation circuits 112 according to a desired current value. FIG. 9 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 including the N substrate bias generation circuits 112. N is an integer of 3 or more.

図9の半導体集積回路装置101は、論理回路111と、第1から第Nの基板バイアス生成回路112−1,2,,,Nと、制御回路115とを備える。第1の基板バイアス生成回路112−1は、第1実施例の基板バイアス生成回路112と同一の回路構成となっており、図7の基板バイアス生成回路112Aと同一の回路構成となっている。一方、第2から第Nの基板バイアス生成回路112−2,,,Nは、第1実施例の基板バイアス生成回路112からスイッチトランジスタ132,142を除いた回路構成となっており、図7の基板バイアス生成回路112Bと同一の回路構成となっている。   The semiconductor integrated circuit device 101 of FIG. 9 includes a logic circuit 111, first to Nth substrate bias generation circuits 112-1, 2,..., N, and a control circuit 115. The first substrate bias generation circuit 112-1 has the same circuit configuration as the substrate bias generation circuit 112 of the first embodiment, and has the same circuit configuration as the substrate bias generation circuit 112A of FIG. On the other hand, the second to Nth substrate bias generation circuits 112-2,..., N have a circuit configuration obtained by removing the switch transistors 132 and 142 from the substrate bias generation circuit 112 of the first embodiment. The circuit configuration is the same as that of the substrate bias generation circuit 112B.

図9の実施例では、pMOS用の第1から第Nの制御信号Cbp1,2,,,Nが、制御回路115から出力され、第1から第Nの基板バイアス生成回路112−1,2,,,Nに入力される。同様に、nMOS用の第1から第Nの制御信号Cbn1,2,,,Nが、制御回路115から出力され、第1から第Nの基板バイアス生成回路112−1,2,,,Nに入力される。そして、図9の実施例では、第1の制御信号Cbp1,Cbn1によって、基板バイアスのON・OFFを切り替えることができる。更に、第2から第Nの制御信号Cbp2,,,N,Cbn2,,,Nによって、基板電流の電流量を変更することができる。よって、図9の実施例では、基板電流の電流量を細かく変更し、基板バイアスVbp,Vbnの電圧値を細かく変更することができる。   In the embodiment of FIG. 9, the first to Nth control signals Cbp1, 2,... N for pMOS are output from the control circuit 115, and the first to Nth substrate bias generation circuits 112-1, 2,. ,, N. Similarly, first to Nth control signals Cbn1, 2,... N for nMOS are output from the control circuit 115, and are sent to the first to Nth substrate bias generation circuits 112-1, 2,. Entered. In the embodiment of FIG. 9, the substrate bias can be switched ON / OFF by the first control signals Cbp1 and Cbn1. Furthermore, the amount of substrate current can be changed by the second to Nth control signals Cbp2,..., N, Cbn2,. Therefore, in the embodiment of FIG. 9, it is possible to finely change the amount of substrate current and finely change the voltage values of the substrate biases Vbp and Vbn.

(第4実施例)
図10は、第4実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。当該半導体集積回路装置101は、論理回路111と、第1の基板バイアス生成回路112Aと、第2の基板バイアス生成回路112Bと、制御回路115と、温度モニタ116とを具備する。第1の基板バイアス生成回路112Aは、図7の第1の基板バイアス生成回路112Aと同一の回路構成となっている。同様に、第2の基板バイアス生成回路112Bは、図7の第2の基板バイアス生成回路112Bと同一の回路構成となっている。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a circuit diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the fourth embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 includes a logic circuit 111, a first substrate bias generation circuit 112A, a second substrate bias generation circuit 112B, a control circuit 115, and a temperature monitor 116. The first substrate bias generation circuit 112A has the same circuit configuration as the first substrate bias generation circuit 112A in FIG. Similarly, the second substrate bias generation circuit 112B has the same circuit configuration as the second substrate bias generation circuit 112B in FIG.

本実施例では、制御回路115に温度モニタ116が搭載されており、温度の測定結果が温度モニタ116から制御回路115に提供される。そして、制御回路115は、温度の測定結果に応じて基板電流量を変化させる。本実施例では、制御回路115は、高温時には第1及び第2の基板バイアス生成回路112A及び112Bを動作させ、基板電流を多めに流し、低温時には第1の基板バイアス生成回路112Aのみを動作させ、基板電流を抑制する。これにより、本実施例では、低温時に基板バイアス電圧Vbp及びVbnが上昇するのを抑えることができる。なお、本実施例の半導体集積回路装置101は、図9と同様に、3つ以上の基板バイアス生成回路112を具備していてもよい。これにより、より細かな温度変化に対し、より細かな電流制御で対応できるようになる。   In this embodiment, a temperature monitor 116 is mounted on the control circuit 115, and a temperature measurement result is provided from the temperature monitor 116 to the control circuit 115. Then, the control circuit 115 changes the substrate current amount according to the temperature measurement result. In this embodiment, the control circuit 115 operates the first and second substrate bias generation circuits 112A and 112B at a high temperature, causes a larger substrate current to flow, and operates only the first substrate bias generation circuit 112A at a low temperature. , Suppress the substrate current. Thereby, in the present embodiment, it is possible to suppress the substrate bias voltages Vbp and Vbn from rising at a low temperature. Note that the semiconductor integrated circuit device 101 of this embodiment may include three or more substrate bias generation circuits 112 as in FIG. Thereby, it becomes possible to cope with finer temperature changes with finer current control.

図11Aに、動作モードと制御信号Cbp1,Cbp2との関係を、図11Bに、動作モードと制御信号Cbn1,Cbn2との関係を示す。   FIG. 11A shows the relationship between the operation mode and the control signals Cbp1, Cbp2, and FIG. 11B shows the relationship between the operation mode and the control signals Cbn1, Cbn2.

図11Aに示すように、待機モードでは、制御信号Cbp1,Cbp2はそれぞれL,Lになる。低温動作モードでは、制御信号Cbp1,Cbp2はそれぞれH,Lになる。高温動作モードでは、制御信号Cbp1,Cbp2はそれぞれH,Hになる。   As shown in FIG. 11A, in the standby mode, the control signals Cbp1 and Cbp2 are L and L, respectively. In the low temperature operation mode, the control signals Cbp1 and Cbp2 become H and L, respectively. In the high temperature operation mode, the control signals Cbp1 and Cbp2 become H and H, respectively.

図11Bに示すように、待機モードでは、制御信号Cbn1,Cbn2はそれぞれH,Hになる。低温動作モードでは、制御信号Cbn1,Cbn2はそれぞれL,Hになる。高温動作モードでは、制御信号Cbn1,Cbn2はそれぞれL,Lになる。   As shown in FIG. 11B, in the standby mode, the control signals Cbn1 and Cbn2 are H and H, respectively. In the low temperature operation mode, the control signals Cbn1 and Cbn2 are L and H, respectively. In the high temperature operation mode, the control signals Cbn1 and Cbn2 are L and L, respectively.

(第5実施例)
図12は、第5実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。該半導体集積回路装置101は、論理回路111と、第1の基板バイアス生成回路112Aと、第2の基板バイアス生成回路112Bと、制御回路115と、温度モニタ116とを具備する。第1の基板バイアス生成回路112Aは、図7の第1の基板バイアス生成回路112Aと同一の回路構成となっている。同様に、第2の基板バイアス生成回路112Bは、図7の第2の基板バイアス生成回路112Bと同一の回路構成となっている。
(5th Example)
FIG. 12 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the fifth embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 includes a logic circuit 111, a first substrate bias generation circuit 112A, a second substrate bias generation circuit 112B, a control circuit 115, and a temperature monitor 116. The first substrate bias generation circuit 112A has the same circuit configuration as the first substrate bias generation circuit 112A in FIG. Similarly, the second substrate bias generation circuit 112B has the same circuit configuration as the second substrate bias generation circuit 112B in FIG.

本実施例では、制御回路115に温度モニタ116が搭載されており、温度の測定結果が温度モニタ116から制御回路115に提供される。そして、制御回路115は、温度の測定結果に応じて基板電流量を変化させる。ただし、第5実施例の制御回路115は、第4実施例の制御回路115とは逆で、低温時には第1及び第2の基板バイアス生成回路112A及び112Bを動作させ、基板電流を多めに流し、高温時には第1の基板バイアス生成回路112Aのみを動作させ、基板電流を抑制する。これにより、本実施例では、高温時の基板バイアス電圧Vbp及びVbnを抑制し、高温時のリーク電流を抑制することができる。なお、本実施例の半導体集積回路装置101は、図9と同様に、3つ以上の基板バイアス生成回路112を具備していてもよい。これにより、より細かな温度変化に対し、より細かな電流制御で対応できるようになる。   In this embodiment, a temperature monitor 116 is mounted on the control circuit 115, and a temperature measurement result is provided from the temperature monitor 116 to the control circuit 115. Then, the control circuit 115 changes the substrate current amount according to the temperature measurement result. However, the control circuit 115 according to the fifth embodiment is opposite to the control circuit 115 according to the fourth embodiment, and operates the first and second substrate bias generation circuits 112A and 112B at a low temperature so that a larger substrate current flows. When the temperature is high, only the first substrate bias generation circuit 112A is operated to suppress the substrate current. Thereby, in the present embodiment, the substrate bias voltages Vbp and Vbn at high temperatures can be suppressed, and the leakage current at high temperatures can be suppressed. Note that the semiconductor integrated circuit device 101 of this embodiment may include three or more substrate bias generation circuits 112 as in FIG. Thereby, it becomes possible to cope with finer temperature changes with finer current control.

図13Aに、動作モードと制御信号Cbp1,Cbp2との関係を、図13Bに、動作モードと制御信号Cbn1,Cbn2との関係を示す。   FIG. 13A shows the relationship between the operation mode and the control signals Cbp1, Cbp2, and FIG. 13B shows the relationship between the operation mode and the control signals Cbn1, Cbn2.

図13Aに示すように、待機モードでは、制御信号Cbp1,Cbp2はそれぞれL,Lになる。低温動作モードでは、制御信号Cbp1,Cbp2はそれぞれH,Hになる。高温動作モードでは、制御信号Cbp1,Cbp2はそれぞれH,Lになる。   As shown in FIG. 13A, in the standby mode, the control signals Cbp1 and Cbp2 are L and L, respectively. In the low temperature operation mode, the control signals Cbp1 and Cbp2 become H and H, respectively. In the high temperature operation mode, the control signals Cbp1 and Cbp2 become H and L, respectively.

図13Bに示すように、待機モードでは、制御信号Cbn1,Cbn2はそれぞれH,Hになる。低温動作モードでは、制御信号Cbn1,Cbn2はそれぞれL,Lになる。高温動作モードでは、制御信号Cbn1,Cbn2はそれぞれL,Hになる。   As shown in FIG. 13B, in the standby mode, the control signals Cbn1 and Cbn2 are H and H, respectively. In the low temperature operation mode, the control signals Cbn1 and Cbn2 are L and L, respectively. In the high temperature operation mode, the control signals Cbn1 and Cbn2 are L and H, respectively.

(第6実施例)
図14は、第6実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。該半導体集積回路装置101は、論理回路111と、基板バイアス生成回路112とを具備する。尚、先に記載したとおり、論理回路111は、論理セル211とフィルセル212を有しているが、説明の便宜上、図14では論理セル211のみ表示する。基板バイアス生成回路112は、pMOS用の基板バイアス生成回路113と、nMOS用の基板バイアス生成回路114とを具備している。なお、当該半導体集積回路装置101の側方断面図は図1の通りである。
(Sixth embodiment)
FIG. 14 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the sixth embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 includes a logic circuit 111 and a substrate bias generation circuit 112. As described above, the logic circuit 111 includes the logic cell 211 and the fill cell 212. However, for convenience of explanation, only the logic cell 211 is displayed in FIG. The substrate bias generation circuit 112 includes a substrate bias generation circuit 113 for pMOS and a substrate bias generation circuit 114 for nMOS. A side sectional view of the semiconductor integrated circuit device 101 is as shown in FIG.

第1実施例では、スイッチトランジスタ132のソースはVSSに、ドレインとボディはVbnに接続されているのに対して、第6実施例では、スイッチトランジスタ132のソースとボディは第3の電源線Vbnrに、ドレインはVbnに接続される。更に、第1実施例では、スイッチトランジスタ142のソースはVDDに、ドレインとボディはVbpに接続されているのに対して、第6実施例では、スイッチトランジスタ142のソースとボディは第4の電源線Vbprに、ドレインはVbpに接続される。   In the first embodiment, the source of the switch transistor 132 is connected to VSS and the drain and body are connected to Vbn, whereas in the sixth embodiment, the source and body of the switch transistor 132 are connected to the third power supply line Vbnr. In addition, the drain is connected to Vbn. Furthermore, in the first embodiment, the source of the switch transistor 142 is connected to VDD, and the drain and body are connected to Vbp, whereas in the sixth embodiment, the source and body of the switch transistor 142 are connected to the fourth power source. The drain is connected to the line Vbpr and Vbp.

制御信号CbpがLの場合には、基板バイアスVbpは逆方向バイアスVbprになる。制御信号CbpがHの場合には、基板バイアスVbpは順方向バイアスVbpfになる。これは、スイッチトランジスタ132がOFF、スイッチトランジスタ133がONになり、電流源トランジスタ131がONになった場合の基板バイアスに相当する。なお、ここではVSS<Vbpf<VDD<Vbprとする。   When the control signal Cbp is L, the substrate bias Vbp becomes the reverse bias Vbpr. When the control signal Cbp is H, the substrate bias Vbp becomes the forward bias Vbpf. This corresponds to the substrate bias when the switch transistor 132 is turned off, the switch transistor 133 is turned on, and the current source transistor 131 is turned on. Here, VSS <Vbpf <VDD <Vbpr.

制御信号CbnがHの場合には、基板バイアスVbnは逆方向バイアスVbnrになる。制御信号CbnがLの場合には、基板バイアスVbnは順方向バイアスVbnfになる。これは、スイッチトランジスタ142がOFF、スイッチトランジスタ143がONになり、電流源トランジスタ141がONになった場合の基板バイアスに相当する。なお、ここではVDD>Vbnf>VSS>Vbnrとする。   When the control signal Cbn is H, the substrate bias Vbn becomes the reverse bias Vbnr. When the control signal Cbn is L, the substrate bias Vbn becomes the forward bias Vbnf. This corresponds to the substrate bias when the switch transistor 142 is turned off, the switch transistor 143 is turned on, and the current source transistor 141 is turned on. Here, VDD> Vbnf> VSS> Vbnr.

(第7実施例)
図15は、第7実施例の半導体集積回路装置101の側方断面図である。第1実施例の半導体集積回路装置101が、pMOS用の電流源トランジスタ131と、nMOS用の電流源トランジスタ141とを備えているのに対して、第7実施例の半導体集積回路装置101は、pMOS用の電流源トランジスタ131は備えているが、nMOS用の電流源トランジスタ141は備えていない。そのため、第7実施例では、pMOS121は基板バイアスが印加されて使用されるが、nMOS122は基板バイアスが印加されずに使用される。
(Seventh embodiment)
FIG. 15 is a side sectional view of the semiconductor integrated circuit device 101 of the seventh embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 according to the first embodiment includes the pMOS current source transistor 131 and the nMOS current source transistor 141, whereas the semiconductor integrated circuit device 101 according to the seventh embodiment includes: The pMOS current source transistor 131 is provided, but the nMOS current source transistor 141 is not provided. Therefore, in the seventh embodiment, the pMOS 121 is used with a substrate bias applied, but the nMOS 122 is used without a substrate bias applied.

本実施例では、pMOS121には基板バイアスが印加されるが、nMOS122には基板バイアスが印加されない。よって、本実施例では、pMOS121のSB間及びDB間の寄生バイポーラ127及び128のベース端子には電流が流れるが、nMOS122のSB間及びDB間の寄生バイポーラ129及び130のベース端子にはほとんど電流が流れない。これにより、本実施例では、ベース電流(バイポーラのベースを流れる電流)が抑制され、ラッチアップが発生しにくくなる。なお、本実施例では、ディープNウェルは不要である。   In this embodiment, a substrate bias is applied to the pMOS 121, but no substrate bias is applied to the nMOS 122. Thus, in this embodiment, current flows through the base terminals of the parasitic bipolars 127 and 128 between the SBs of the pMOS 121 and between the DBs, but almost no current flows through the base terminals of the parasitic bipolars 129 and 130 between the SBs of the nMOS 122 and between the DBs. Does not flow. Thus, in this embodiment, the base current (current flowing through the bipolar base) is suppressed, and latch-up is unlikely to occur. In this embodiment, the deep N well is not necessary.

図16に、第7実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図を示す。該半導体集積回路装置101は、論理回路111と基板バイアス生成回路112とを備えている。なお、先に記載したとおり、論理回路111は、論理セル211とフィルセル212を有しているが、説明の便宜上、図16では論理セル211のみ表示する。基板バイアス生成回路112は、pMOS用の基板バイアス生成回路113は備えているが、nMOS用の基板バイアス生成回路114は備えていない。   FIG. 16 shows a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the seventh embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 includes a logic circuit 111 and a substrate bias generation circuit 112. As described above, the logic circuit 111 includes the logic cell 211 and the fill cell 212. However, for convenience of explanation, only the logic cell 211 is displayed in FIG. The substrate bias generation circuit 112 includes a substrate bias generation circuit 113 for pMOS, but does not include a substrate bias generation circuit 114 for nMOS.

本実施例の基板バイアス生成回路112は、pMOS用の基板バイアス生成回路113を備え、nMOS用の基板バイアス生成回路114は備えないが、逆に、nMOS用の基板バイアス生成回路114を備え、pMOS用の基板バイアス生成回路113は備えないようにしてもよい。この場合、nMOS122は基板バイアスが印加されて使用され、pMOS121は基板バイアスが印加されずに使用される。   The substrate bias generation circuit 112 of this embodiment includes a substrate bias generation circuit 113 for pMOS and does not include a substrate bias generation circuit 114 for nMOS, but conversely includes a substrate bias generation circuit 114 for nMOS and includes a pMOS. The substrate bias generation circuit 113 may not be provided. In this case, the nMOS 122 is used with a substrate bias applied, and the pMOS 121 is used without a substrate bias applied.

なお、本実施例の基板バイアス生成回路112は、第1実施例の基板バイアス生成回路112からnMOS用の基板バイアス生成回路114を除いた回路構成になっているが、第2乃至第6実施例のいずれかの基板バイアス生成回路112からnMOS用の基板バイアス生成回路114を除いた回路構成になっていてもよい。   The substrate bias generation circuit 112 of the present embodiment has a circuit configuration in which the substrate bias generation circuit 114 for the nMOS is removed from the substrate bias generation circuit 112 of the first embodiment, but the second to sixth embodiments. The circuit configuration may be such that the substrate bias generation circuit 114 for nMOS is removed from any one of the substrate bias generation circuits 112.

(第8実施例)
図17は、第8実施例の半導体集積回路装置101の側方断面図である。第8実施例の半導体集積回路装置101は、第1実施例の半導体集積回路装置101と同様、pMOS121と、nMOS122と、pMOS用の電流源トランジスタ131と、nMOS用の電流源トランジスタ141とを備える。第8実施例でも、第1実施例と同様、pMOS用の基板バイアスVbpが電流源トランジスタ131により生成され、nMOS用の基板バイアスVbnが電流源トランジスタ141により生成される。そして、pMOS121は基板バイアスVbpが印加されて使用され、nMOS122は基板バイアスVbnが印加されて使用される。
(Eighth embodiment)
FIG. 17 is a side sectional view of the semiconductor integrated circuit device 101 of the eighth embodiment. Similar to the semiconductor integrated circuit device 101 of the first embodiment, the semiconductor integrated circuit device 101 of the eighth embodiment includes a pMOS 121, an nMOS 122, a pMOS current source transistor 131, and an nMOS current source transistor 141. . In the eighth embodiment, similarly to the first embodiment, the substrate bias Vbp for pMOS is generated by the current source transistor 131, and the substrate bias Vbn for nMOS is generated by the current source transistor 141. The pMOS 121 is used with a substrate bias Vbp applied, and the nMOS 122 is used with a substrate bias Vbn applied.

第8実施例の半導体集積回路装置101はさらに、pMOS用のリミッタトランジスタ151と、nMOS用のリミッタトランジスタ161とを備える。リミッタトランジスタは、電圧振幅を設定電圧以下に抑えるためのトランジスタである。リミッタトランジスタ151,161については、図18により詳細に説明する。   The semiconductor integrated circuit device 101 of the eighth embodiment further includes a pMOS limiter transistor 151 and an nMOS limiter transistor 161. The limiter transistor is a transistor for suppressing the voltage amplitude below a set voltage. The limiter transistors 151 and 161 will be described in detail with reference to FIG.

図18は、第8実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。該半導体集積回路装置101は、論理回路111と、基板バイアス生成回路112とを具備する。なお、先に記載したとおり、論理回路111は、論理セル211とフィルセル212を有しているが、説明の便宜上、図18では論理セル211のみ表示する。基板バイアス生成回路112は、pMOS用の基板バイアス生成回路113と、nMOS用の基板バイアス生成回路114と、pMOS用のリミッタトランジスタ151と、nMOS用のリミッタトランジスタ161とを具備する。   FIG. 18 is a circuit diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the eighth embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 includes a logic circuit 111 and a substrate bias generation circuit 112. As described above, the logic circuit 111 includes the logic cell 211 and the fill cell 212. However, for convenience of explanation, only the logic cell 211 is displayed in FIG. The substrate bias generation circuit 112 includes a substrate bias generation circuit 113 for pMOS, a substrate bias generation circuit 114 for nMOS, a limiter transistor 151 for pMOS, and a limiter transistor 161 for nMOS.

リミッタトランジスタ151は、pMOS用のリミッタとして使用されるMOSトランジスタである。一方、リミッタトランジスタ161は、nMOS用のリミッタとして使用されるMOSトランジスタである。リミッタトランジスタ151,161のゲートはそれぞれ、基板バイアス線Vbp,Vbnに接続されている。リミッタトランジスタ151,161のソースはそれぞれ、電源線VDD,接地線VSSに接続されている。リミッタトランジスタ151,161のドレインはそれぞれ、基板バイアス線Vbp,Vbnに接続されている。リミッタトランジスタ151,161のボディはそれぞれ、基板バイアス線Vbp,Vbnに接続されている。基板バイアス線Vbp,Vbnの電圧値はそれぞれ、リミッタトランジスタ151,161の閾値電圧Vthにより決定される。   The limiter transistor 151 is a MOS transistor used as a pMOS limiter. On the other hand, the limiter transistor 161 is a MOS transistor used as an nMOS limiter. The gates of the limiter transistors 151 and 161 are connected to substrate bias lines Vbp and Vbn, respectively. The sources of the limiter transistors 151 and 161 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively. The drains of the limiter transistors 151 and 161 are connected to the substrate bias lines Vbp and Vbn, respectively. The bodies of the limiter transistors 151 and 161 are connected to the substrate bias lines Vbp and Vbn, respectively. The voltage values of the substrate bias lines Vbp and Vbn are determined by the threshold voltages Vth of the limiter transistors 151 and 161, respectively.

本実施例では、電流源トランジスタ131,141が出力した電流の大部分をそれぞれリミッタトランジスタ151,161に流すことで、ベース電流(バイポーラのベースを流れる電流)を抑制し、ラッチアップを回避することができる。   In this embodiment, most of the currents output from the current source transistors 131 and 141 are caused to flow through the limiter transistors 151 and 161, respectively, thereby suppressing the base current (current flowing through the bipolar base) and avoiding latch-up. Can do.

なお、本実施例の基板バイアス生成回路112は、pMOS用のリミッタトランジスタ151とnMOS用のリミッタトランジスタ161とをそれぞれ1個具備しているが、pMOS用のリミッタトランジスタ151とnMOS用のリミッタトランジスタ161とをそれぞれ複数個具備していてもよい。   The substrate bias generation circuit 112 according to the present embodiment includes one pMOS limiter transistor 151 and one nMOS limiter transistor 161. However, the pMOS limiter transistor 151 and the nMOS limiter transistor 161 each include a pMOS limiter transistor 151 and an nMOS limiter transistor 161. And a plurality of each of them may be provided.

(第9実施例)
図19は、第9実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。
(Ninth embodiment)
FIG. 19 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the ninth embodiment.

図19には、第1乃至第3実施例のいずれかの論理回路111と基板バイアス生成回路112とが示されている。図19にはさらに、制御信号Cbを出力する制御回路115が示されている。図19の制御信号Cbは、制御信号Cbn又はCbpを表す。図19にはさらに、基板バイアスVbが示されている。図19の基板バイアスVbは、基板バイアスVbn又はVbpを表す。   FIG. 19 shows the logic circuit 111 and the substrate bias generation circuit 112 according to any one of the first to third embodiments. FIG. 19 further shows a control circuit 115 that outputs a control signal Cb. The control signal Cb in FIG. 19 represents the control signal Cbn or Cbp. FIG. 19 further shows the substrate bias Vb. The substrate bias Vb in FIG. 19 represents the substrate bias Vbn or Vbp.

Cb及びVbの詳細については、以下の文中で説明する。Cb及びVbについての以下の説明は、Cbn及びVbnのみ(即ちnMOSのみ)に適用してもよいし、Cbp及びVbpのみ(即ちpMOSのみ)に適用してもよいし、これら両方に適用してもよい。   Details of Cb and Vb will be described in the following text. The following description for Cb and Vb may apply to Cbn and Vbn only (ie nMOS only), Cbp and Vbp only (ie pMOS only), or both. Also good.

本実施例では、ICチップの動作速度と電源電圧との関連性に着目する。ICチップの動作速度は、電源電圧の影響を強く受ける傾向がある。従って、電源電圧が所定の値よりも高い場合には、一般に、ICチップの動作速度は十分に確保され、ICチップに対する順方向基板バイアスの印加は不要となる。本実施例では、電源線VDDに供給される電圧に応じて順方向基板バイアスを制御するような制御回路115について説明する。本実施例の制御回路115は、電源線VDDに供給される電圧が所定の基準電圧よりも高い場合には、基板バイアスVbをゼロバイアスに制御する。   In this embodiment, attention is paid to the relationship between the operating speed of the IC chip and the power supply voltage. The operation speed of the IC chip tends to be strongly influenced by the power supply voltage. Accordingly, when the power supply voltage is higher than a predetermined value, generally, the operation speed of the IC chip is sufficiently secured, and it is not necessary to apply a forward substrate bias to the IC chip. In the present embodiment, a control circuit 115 that controls the forward substrate bias according to the voltage supplied to the power supply line VDD will be described. The control circuit 115 of the present embodiment controls the substrate bias Vb to zero bias when the voltage supplied to the power supply line VDD is higher than a predetermined reference voltage.

図19の半導体集積回路装置101は、コンパレータ401を備える。   The semiconductor integrated circuit device 101 in FIG. 19 includes a comparator 401.

コンパレータ401は、2入力1出力のコンパレータである。コンパレータ401は、一方の入力端子に入力される電圧と他方の入力端子に入力される電圧とを比較して、比較結果COMPを出力する。本実施例では、コンパレータ401の一方の入力端子は電源線VDDに接続されており、他方の入力端子は基準電圧Vrefに接続されている。コンパレータ401は、VDDとVrefとを比較し、VDD>Vrefの場合には、基板バイアスVbがゼロバイアス(ZBB)となるようCOMP=Lを出力し、VDD≦Vrefの場合には、基板バイアスVbを順方向バイアス(FBB)とすることが可能となるようCOMP=Hを出力する。なお、COMPにおけるH及びLの設定は、上記の論理とは逆でも構わない。   The comparator 401 is a two-input one-output comparator. The comparator 401 compares the voltage input to one input terminal with the voltage input to the other input terminal, and outputs a comparison result COMP. In this embodiment, one input terminal of the comparator 401 is connected to the power supply line VDD, and the other input terminal is connected to the reference voltage Vref. The comparator 401 compares VDD and Vref. When VDD> Vref, the comparator 401 outputs COMP = L so that the substrate bias Vb becomes zero bias (ZBB), and when VDD ≦ Vref, the substrate bias Vb. COMP = H is output so that can be a forward bias (FBB). The setting of H and L in COMP may be opposite to the above logic.

制御回路115は、制御信号Cbを出力する回路である。制御回路115は、比較結果COMPとチップ情報CHIP_IDとに応じて、制御信号Cbの値を制御する。チップ情報CHIP_IDは、論理回路111におけるチップの閾値Vthと目標閾値Vth_targetとの関係に応じて決まる値である。本実施例では、Vth>Vth_targetの場合には、チップに順方向基板バイアスを印加してチップの閾値を下げる(即ち動作速度を上げる)必要があるため、CHIP_ID=Hとする。一方、Vth≦Vth_targetの場合には、チップに順方向基板バイアスを印加する必要がないため、CHIP_ID=Lとする。なお、CHIP_IDにおけるH及びLの設定は、上記の論理とは逆でも構わない。   The control circuit 115 is a circuit that outputs a control signal Cb. The control circuit 115 controls the value of the control signal Cb according to the comparison result COMP and the chip information CHIP_ID. The chip information CHIP_ID is a value determined according to the relationship between the chip threshold value Vth and the target threshold value Vth_target in the logic circuit 111. In this embodiment, when Vth> Vth_target, it is necessary to apply a forward substrate bias to the chip to lower the chip threshold (that is, increase the operating speed), so CHIP_ID = H. On the other hand, when Vth ≦ Vth_target, it is not necessary to apply a forward substrate bias to the chip, so CHIP_ID = L. The setting of H and L in CHIP_ID may be opposite to the above logic.

本実施例では、制御信号CbがHの場合には、基板バイアスVbがFBBに設定され、制御信号CbがLの場合には、基板バイアスVbがZBBに設定される。なお、制御信号CbにおけるH及びLの設定は、上記の論理とは逆でも構わない。制御回路115は、図20に示す通り、比較結果COMPとチップ情報CHIP_IDとを受け取り、VDD≦VrefかつVth>Vth_targetの場合にのみチップに順方向基板バイアスが印加されるよう、制御信号Cbを制御する。   In this embodiment, when the control signal Cb is H, the substrate bias Vb is set to FBB, and when the control signal Cb is L, the substrate bias Vb is set to ZBB. The setting of H and L in the control signal Cb may be opposite to the above logic. As shown in FIG. 20, the control circuit 115 receives the comparison result COMP and the chip information CHIP_ID, and controls the control signal Cb so that the forward substrate bias is applied to the chip only when VDD ≦ Vref and Vth> Vth_target. To do.

半導体集積回路装置101が、本実施例のような制御回路115とコンパレータ401とを備えていない場合には、電源電圧が所定の値を超えた場合にも、順方向基板バイアスがチップに印加される。この場合、電源電圧が高くなればなるほど、基板バイアスVbが高くなり、消費電力が増大してしまう。一方、本実施例では、電源電圧が所定の基準電圧を超えた場合には、基板バイアスVbがゼロバイアスになるため、このような消費電力の増大が抑制される。   When the semiconductor integrated circuit device 101 does not include the control circuit 115 and the comparator 401 as in this embodiment, the forward substrate bias is applied to the chip even when the power supply voltage exceeds a predetermined value. The In this case, the higher the power supply voltage, the higher the substrate bias Vb and the power consumption increases. On the other hand, in the present embodiment, when the power supply voltage exceeds a predetermined reference voltage, the substrate bias Vb becomes zero bias, and thus an increase in power consumption is suppressed.

図21は、図19の回路の具体例を表す。図21では、制御回路115がAND回路Xで構成されている。AND回路Xには、比較結果COMP及びチップ情報CHIP_IDが入力される。AND回路Xからは、制御信号Cbが出力される。   FIG. 21 shows a specific example of the circuit of FIG. In FIG. 21, the control circuit 115 is composed of an AND circuit X. The AND circuit X receives the comparison result COMP and the chip information CHIP_ID. A control signal Cb is output from the AND circuit X.

(第10実施例)
図22は、第10実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。本実施例は第9実施例の変形実施例であり、本実施例については第9実施例との相違点を中心に説明する。
(Tenth embodiment)
FIG. 22 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the tenth embodiment. The present embodiment is a modified embodiment of the ninth embodiment, and the present embodiment will be described with a focus on differences from the ninth embodiment.

第9実施例では、図23のように、電源線VDDに供給される電圧が基準電圧Vrefの近傍にある場合がある。この場合、電源線VDDに重畳されるノイズによって、ZBBモードとFBBモードとが頻繁に切り替わることになる。なお、ZBBモードとは、基板バイアスVbがZBB(ゼロバイアス)に設定されるモードを指し、FBBモードとは、基板バイアスVbがFBB(順方向バイアス)に設定されるモードを指す。上記のような頻繁なモードの切り替わりは、ICチップの動作を不安定にしてしまう。そこで本実施例では、第1の基準電圧Vref1と第2の基準電圧Vref2とを利用してモード制御を行う。本実施例では、電源線VDDに供給される電圧が第1の基準電圧Vref1以上の場合には、基板バイアスVbがゼロバイアスに制御され、電源線VDDに供給される電圧が第2の基準電圧Vref2以下の場合には、基板バイアスVbを順方向バイアスに制御することが可能になる。   In the ninth embodiment, as shown in FIG. 23, the voltage supplied to the power supply line VDD may be in the vicinity of the reference voltage Vref. In this case, the ZBB mode and the FBB mode are frequently switched by noise superimposed on the power supply line VDD. The ZBB mode refers to a mode in which the substrate bias Vb is set to ZBB (zero bias), and the FBB mode refers to a mode in which the substrate bias Vb is set to FBB (forward bias). Such frequent switching of modes makes the operation of the IC chip unstable. Therefore, in this embodiment, the mode control is performed using the first reference voltage Vref1 and the second reference voltage Vref2. In the present embodiment, when the voltage supplied to the power supply line VDD is equal to or higher than the first reference voltage Vref1, the substrate bias Vb is controlled to zero bias, and the voltage supplied to the power supply line VDD is the second reference voltage. When Vref2 or less, the substrate bias Vb can be controlled to the forward bias.

図22の半導体集積回路装置101は、コンパレータ401と、選択スイッチ402とを備える。   The semiconductor integrated circuit device 101 of FIG. 22 includes a comparator 401 and a selection switch 402.

選択スイッチ402は、2つの入力と1つの出力を有し、入力された2つの信号のいずれかを出力するスイッチである。選択スイッチ402は、出力する信号を、基準電圧制御信号REFに応じて切り換える。本実施例では、選択スイッチ402に、第1の基準電圧Vref1と、第2の基準電圧Vref2とが入力される。第1の基準電圧Vref1と第2の基準電圧Vref2との間には、Vref1>Vref2の関係がある。基準電圧制御信号REFは、図示されない制御回路によって出力される信号である。選択スイッチ402は、REFが論理的にH(=High)の場合には、Vref1を出力し、REFが論理的にL(=Low)の場合には、Vref2を出力する。なお、基準電圧制御信号REFにおけるH及びLの設定は、上記の論理とは逆でも構わない。   The selection switch 402 is a switch that has two inputs and one output and outputs one of the two input signals. The selection switch 402 switches the output signal according to the reference voltage control signal REF. In the present embodiment, the first reference voltage Vref1 and the second reference voltage Vref2 are input to the selection switch 402. There is a relationship of Vref1> Vref2 between the first reference voltage Vref1 and the second reference voltage Vref2. The reference voltage control signal REF is a signal output by a control circuit (not shown). The selection switch 402 outputs Vref1 when REF is logically H (= High), and outputs Vref2 when REF is logically L (= Low). The setting of H and L in the reference voltage control signal REF may be opposite to the above logic.

コンパレータ401は、2入力1出力のコンパレータである。コンパレータ401は、一方の入力端子に入力される電圧と他方の入力端子に入力される電圧とを比較して、比較結果COMPを出力する。本実施例では、コンパレータ401の一方の入力端子が電源線VDDに、他方の入力端子が選択スイッチ402の出力に接続されている。そのため、本実施例では、コンパレータ401に、Vref1又はVref2が選択スイッチ402を介して入力される。   The comparator 401 is a two-input one-output comparator. The comparator 401 compares the voltage input to one input terminal with the voltage input to the other input terminal, and outputs a comparison result COMP. In this embodiment, one input terminal of the comparator 401 is connected to the power supply line VDD, and the other input terminal is connected to the output of the selection switch 402. Therefore, in this embodiment, Vref 1 or Vref 2 is input to the comparator 401 via the selection switch 402.

制御回路115は、制御信号Cbを出力する回路である。制御回路115は、比較結果COMPと基準電圧制御信号REFとチップ情報CHIP_IDに応じて、かつ、セット信号SETにより規定されるタイミングで、制御信号Cbの値を制御する。従って、制御回路115は、4つの入力端子と1つの出力端子を有する。これらの入力端子のそれぞれには、比較結果COMP、基準電圧制御信号REF、チップ情報CHIP_ID、セット信号SETのいずれかが入力される。   The control circuit 115 is a circuit that outputs a control signal Cb. The control circuit 115 controls the value of the control signal Cb according to the comparison result COMP, the reference voltage control signal REF, and the chip information CHIP_ID and at a timing specified by the set signal SET. Therefore, the control circuit 115 has four input terminals and one output terminal. Each of these input terminals receives a comparison result COMP, a reference voltage control signal REF, chip information CHIP_ID, or a set signal SET.

セット信号SETは、制御回路115が比較結果COMP及び基準電圧制御信号REFの状態を取り入れるタイミングを決めるための信号である。なお、チップ情報CHIP_IDの状態を取り入れるタイミングは、制限する必要がない。本実施例の制御回路115は、SETが立ち上がるタイミングで、COMP及びREFの状態を取り入れる。SETの立ち上がりを取り入れの基準とする代わりに、SETの立ち下がりを取り入れの基準としてもよい。なお、チップ情報CHIP_IDについては、第9実施例と同様である。   The set signal SET is a signal for determining the timing at which the control circuit 115 takes in the states of the comparison result COMP and the reference voltage control signal REF. Note that there is no need to limit the timing of incorporating the state of the chip information CHIP_ID. The control circuit 115 of this embodiment takes in the states of COMP and REF at the timing when SET rises. Instead of using the rising edge of SET as the reference for incorporation, the falling edge of SET may be used as the reference for incorporation. The chip information CHIP_ID is the same as that in the ninth embodiment.

制御回路115の出力端子からは、制御信号Cbが出力される。CbがHの場合には、基板バイアスVbがFBBに設定され、CbがLの場合には、基板バイアスVbがZBBに設定される。なお、CbにおけるH及びLの設定は、上記の論理とは逆でも構わない。   A control signal Cb is output from the output terminal of the control circuit 115. When Cb is H, the substrate bias Vb is set to FBB, and when Cb is L, the substrate bias Vb is set to ZBB. The setting of H and L in Cb may be opposite to the above logic.

制御信号Cbの値は、図24に示す通り、比較結果COMPと基準電圧制御信号REFとチップ情報CHIP_IDに応じて制御される。CHIP_ID=Hの場合、図24に示すように、REF=HであればVref1が選択され、REF=LであればVref2が選択される。Vref1が選択された場合には、VDD>Vref1であれば基板バイアスVbはZBBに設定され、VDD≦Vref1であれば制御信号Cbは前の値を維持する(図24参照)。Vref2が選択された場合には、VDD≦Vref2であれば基板バイアスVbはFBBに設定され、VDD>Vref2であれば制御信号Cbは前の値を維持する(図24参照)。一方、CHIP_ID=Lの場合には、チップに順方向基板バイアスを印加する必要がないため、制御信号Cbは常にLになる。即ち、基板バイアスVbは常にZBBになる。   The value of the control signal Cb is controlled according to the comparison result COMP, the reference voltage control signal REF, and the chip information CHIP_ID as shown in FIG. In the case of CHIP_ID = H, as shown in FIG. 24, Vref1 is selected if REF = H, and Vref2 is selected if REF = L. When Vref1 is selected, if VDD> Vref1, the substrate bias Vb is set to ZBB, and if VDD ≦ Vref1, the control signal Cb maintains the previous value (see FIG. 24). When Vref2 is selected, the substrate bias Vb is set to FBB if VDD ≦ Vref2, and the control signal Cb maintains the previous value if VDD> Vref2 (see FIG. 24). On the other hand, when CHIP_ID = L, since it is not necessary to apply a forward substrate bias to the chip, the control signal Cb is always L. That is, the substrate bias Vb is always ZBB.

以上のように、本実施例では、VDDをVref1及びVref2と比較し、比較結果に応じて基板バイアスVbを制御する。   As described above, in this embodiment, VDD is compared with Vref1 and Vref2, and the substrate bias Vb is controlled according to the comparison result.

本実施例の効果は特に、図25に示すように、Vref1とVref2との電位差を、外部ノイズの振幅よりも大きく取った場合に明確になる。図25の場合、ZBBモードとFBBモードが頻繁に切り替わることは回避され、半導体集積回路装置101のモードはいずれか一方のモードに落ち着く。この場合、制御信号Cbは、図26及び図27に示すように一定の値を取り、頻繁に切り替わることはない。図27は、COMP=Hの場合のタイミングチャートを表す。本実施例では、REF=Hの場合、SETの立ち上がりで、COMPが制御回路115に取り込まれ、SETの立ち下がりで、Cbが制御回路115から出力される。基準電圧制御信号REFは、一定周期でオン・オフを繰り返し、これにより、VDDがVref1及びVref2の両方と比較される。   The effect of this embodiment is particularly clear when the potential difference between Vref1 and Vref2 is larger than the amplitude of the external noise, as shown in FIG. In the case of FIG. 25, frequent switching between the ZBB mode and the FBB mode is avoided, and the mode of the semiconductor integrated circuit device 101 settles to one of the modes. In this case, the control signal Cb takes a constant value as shown in FIGS. 26 and 27 and does not switch frequently. FIG. 27 shows a timing chart when COMP = H. In this embodiment, when REF = H, COMP is taken into the control circuit 115 at the rise of SET, and Cb is output from the control circuit 115 at the fall of SET. The reference voltage control signal REF is repeatedly turned on and off at a constant period, whereby VDD is compared with both Vref1 and Vref2.

図28は、図22の回路の具体例を表す。図28では、制御回路115が、AND回路X1と、NOR回路X2と、ExOR回路X3と、NOT回路X4と、フリップフロップY1,Y2,Y3で構成されている。図28に示すA,B,REF’はそれぞれ、図27に示すA,B,REF’に対応する。   FIG. 28 shows a specific example of the circuit of FIG. In FIG. 28, the control circuit 115 includes an AND circuit X1, a NOR circuit X2, an ExOR circuit X3, a NOT circuit X4, and flip-flops Y1, Y2, and Y3. A, B, and REF 'shown in FIG. 28 correspond to A, B, and REF' shown in FIG. 27, respectively.

なお、本実施例は、順方向基板バイアスだけでなく、逆方向基板バイアスにも適用可能である。例えば、VDD<Vref2の場合には、基板バイアスVbがゼロバイアスに設定され、VDD>Vref1の場合には、基板バイアスVbを逆方向バイアスに設定可能になるよう、制御信号Cbを制御すればよい。   This embodiment can be applied not only to the forward substrate bias but also to the reverse substrate bias. For example, when VDD <Vref2, the substrate bias Vb is set to zero bias, and when VDD> Vref1, the control signal Cb may be controlled so that the substrate bias Vb can be set to a reverse bias. .

(第11実施例)
図29は、第11実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。本実施例は第10実施例の変形実施例であり、本実施例については第10実施例との相違点を中心に説明する。
(Eleventh embodiment)
FIG. 29 is a circuit diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the eleventh embodiment. The present embodiment is a modified embodiment of the tenth embodiment, and the present embodiment will be described with a focus on differences from the tenth embodiment.

図29の半導体集積回路装置101は、コンパレータ401と、選択スイッチ402と、カウンタ403とを備える。   The semiconductor integrated circuit device 101 in FIG. 29 includes a comparator 401, a selection switch 402, and a counter 403.

選択スイッチ402は、2つの入力と1つの出力を有し、入力された2つの信号のいずれかを出力するスイッチである。選択スイッチ402は、出力する信号を、基準電圧制御信号REFに応じて切り換える。本実施例の選択スイッチ402の詳細は、第10実施例の選択スイッチ402と同様である。   The selection switch 402 is a switch that has two inputs and one output and outputs one of the two input signals. The selection switch 402 switches the output signal according to the reference voltage control signal REF. Details of the selection switch 402 of this embodiment are the same as those of the selection switch 402 of the tenth embodiment.

コンパレータ401は、2入力1出力のエッジトリガ型のコンパレータである。コンパレータ401は、一方の入力端子に入力される電圧と他方の入力端子に入力される電圧とを比較して、比較結果COMPを出力する。本実施例のコンパレータ401は、クロック信号CLKに応じて、一定時間内に一定回数の比較動作を行う。   The comparator 401 is a two-input one-output edge trigger type comparator. The comparator 401 compares the voltage input to one input terminal with the voltage input to the other input terminal, and outputs a comparison result COMP. The comparator 401 of this embodiment performs a comparison operation a fixed number of times within a fixed time according to the clock signal CLK.

カウンタ403は、1つの入力と1つの出力を有し、入力された信号がHになる回数をカウントするカウンタである。カウンタ403は、入力された信号がLになる回数をカウントするカウンタでもよい。本実施例では、カウンタ403に、比較結果COMPが入力される。カウンタ403は、比較結果COMPがHになる回数をカウントし、カウント値Nを出力する。カウンタ403のカウント回数は、リセット信号RESETに応じてリセットされる。リセット信号RESETは、カウンタ403がカウント回数をリセットするタイミングを決めるための信号である。   The counter 403 has one input and one output, and is a counter that counts the number of times the input signal becomes H. The counter 403 may be a counter that counts the number of times the input signal becomes L. In this embodiment, the comparison result COMP is input to the counter 403. The counter 403 counts the number of times the comparison result COMP becomes H and outputs a count value N. The count number of the counter 403 is reset in response to the reset signal RESET. The reset signal RESET is a signal for determining the timing at which the counter 403 resets the count number.

制御回路115は、制御信号Cbを出力する回路である。制御回路115は、カウント値Nと基準電圧制御信号REFとチップ情報CHIP_IDに応じて、かつ、セット信号SETにより規定されるタイミングで、制御信号Cbの値を制御する。   The control circuit 115 is a circuit that outputs a control signal Cb. The control circuit 115 controls the value of the control signal Cb according to the count value N, the reference voltage control signal REF, and the chip information CHIP_ID and at a timing specified by the set signal SET.

REF=Hの場合、カウント値NはVDD>Vref1となる回数を表す。この場合、制御回路115は、カウント値Nが一定値以上であれば、制御信号CbをLに設定する。この場合、基板バイアスVbはZBBに設定される。一方、REF=Lの場合、カウント値NはVDD>Vref2となる回数を表す。この場合、制御回路115は、カウント値Nが一定値以下であれば、制御信号CbをHに設定する。この場合、基板バイアスVbはFBBに設定される。これにより、本実施例では、VDDの値が平均化され、VDDの値に対するノイズの影響が小さくなる。その結果、本実施例では、Vref1とVref2との電位差を第10実施例のそれよりも小さくすることが可能になり、VDDの値を低くすることが可能になる。   When REF = H, the count value N represents the number of times VDD> Vref1. In this case, the control circuit 115 sets the control signal Cb to L if the count value N is equal to or greater than a certain value. In this case, the substrate bias Vb is set to ZBB. On the other hand, when REF = L, the count value N represents the number of times VDD> Vref2. In this case, the control circuit 115 sets the control signal Cb to H if the count value N is equal to or less than a certain value. In this case, the substrate bias Vb is set to FBB. Thereby, in the present embodiment, the value of VDD is averaged, and the influence of noise on the value of VDD is reduced. As a result, in this embodiment, the potential difference between Vref1 and Vref2 can be made smaller than that in the tenth embodiment, and the value of VDD can be lowered.

図30は、第11実施例におけるタイミングチャートを表す。選択スイッチ402は、REFに応じて第1の基準電圧Vref1又は第2の基準電圧Vref2を選択し、選択した基準電圧を出力する。コンパレータ401は、CLKに応じて比較動作を行い、比較結果COMPを出力する。カウンタ403は、RESETがHになると、カウント回数をリセットする。カウンタ403は、カウント回数のリセット後、比較結果COMPがHになる回数をカウントし、カウント値Nを出力する。制御回路115は、SETにより規定されるタイミングでカウント値Nを取り込み、カウント値Nと比較用の値NUM(図31参照)とを比較する。制御回路115は、NとNUMとの比較結果に応じた制御信号Cbを出力する。なお、基準電圧制御信号REFは、一定周期でオン・オフを繰り返し、これにより、VDDがVref1及びVref2の両方と比較される。   FIG. 30 shows a timing chart in the eleventh embodiment. The selection switch 402 selects the first reference voltage Vref1 or the second reference voltage Vref2 according to REF, and outputs the selected reference voltage. The comparator 401 performs a comparison operation according to CLK and outputs a comparison result COMP. The counter 403 resets the number of counts when RESET becomes H. The counter 403 counts the number of times the comparison result COMP becomes H after resetting the count, and outputs a count value N. The control circuit 115 takes in the count value N at a timing defined by SET, and compares the count value N with a comparison value NUM (see FIG. 31). The control circuit 115 outputs a control signal Cb corresponding to the comparison result between N and NUM. Note that the reference voltage control signal REF is repeatedly turned on and off at a constant cycle, whereby the VDD is compared with both Vref1 and Vref2.

図31は、図29の回路の具体例を表す。図31では、制御回路115が、AND回路X1と、NOR回路X2と、ExOR回路X3と、NOT回路X4と、フリップフロップY1,Y2,Y3と、デジタル比較器Z1で構成されている。   FIG. 31 shows a specific example of the circuit of FIG. In FIG. 31, the control circuit 115 includes an AND circuit X1, a NOR circuit X2, an ExOR circuit X3, a NOT circuit X4, flip-flops Y1, Y2, and Y3, and a digital comparator Z1.

なお、本実施例は、第10実施例と同様、順方向基板バイアスだけでなく、逆方向基板バイアスにも適用可能である。   The present embodiment can be applied not only to the forward substrate bias but also to the reverse substrate bias, as in the tenth embodiment.

(第12実施例)
図32は、第12実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。本実施例は第10実施例の変形実施例であり、本実施例については第10実施例との相違点を中心に説明する。
(Twelfth embodiment)
FIG. 32 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the twelfth embodiment. The present embodiment is a modified embodiment of the tenth embodiment, and the present embodiment will be described with a focus on differences from the tenth embodiment.

図32の半導体集積回路装置101は、コンパレータ401と、選択スイッチ402とを備える。   The semiconductor integrated circuit device 101 of FIG. 32 includes a comparator 401 and a selection switch 402.

選択スイッチ402は、4つの入力と1つの出力を有し、入力された4つの信号のいずれかを出力するスイッチである。選択スイッチ402は、出力する信号を、基準電圧制御信号REFと動作モード信号MODEに応じて切り換える。   The selection switch 402 is a switch that has four inputs and one output, and outputs one of the four input signals. The selection switch 402 switches the output signal according to the reference voltage control signal REF and the operation mode signal MODE.

本実施例では、VDDの値が動作モードに応じて変化する。動作モードAでは、VDDの値がVDDaになり、動作モードBでは、VDDの値がVDDbになる。そのため、本実施例では、基準電圧の値を動作モードに応じて変える必要がある。   In the present embodiment, the value of VDD changes according to the operation mode. In the operation mode A, the value of VDD is VDDa, and in the operation mode B, the value of VDD is VDDb. Therefore, in this embodiment, it is necessary to change the value of the reference voltage according to the operation mode.

本実施例では、選択スイッチ402に、4つの基準電圧Vref1a,Vref2a,Vref1b,Vref2bが入力される。基準電圧Vref1a,Vref2aはそれぞれ、動作モードAにおける第1,第2の基準電圧を表す。第1の基準電圧Vref1aと第2の基準電圧Vref2aとの間には、Vref1a>Vref2aの関係がある。これらの基準電圧は、動作モード信号MODEがHの場合に選択される。一方、基準電圧Vref1b,Vref2bはそれぞれ、動作モードBにおける第1,第2の基準電圧を表す。第1の基準電圧Vref1bと第2の基準電圧Vref2bとの間には、Vref1b>Vref2bの関係がある。これらの基準電圧は、動作モード信号MODEがLの場合に選択される。動作モード信号MODEにおけるH及びLの設定は、上記の論理とは逆でも構わない。   In this embodiment, four reference voltages Vref1a, Vref2a, Vref1b, and Vref2b are input to the selection switch 402. Reference voltages Vref1a and Vref2a represent first and second reference voltages in the operation mode A, respectively. There is a relationship of Vref1a> Vref2a between the first reference voltage Vref1a and the second reference voltage Vref2a. These reference voltages are selected when the operation mode signal MODE is H. On the other hand, the reference voltages Vref1b and Vref2b represent the first and second reference voltages in the operation mode B, respectively. There is a relationship of Vref1b> Vref2b between the first reference voltage Vref1b and the second reference voltage Vref2b. These reference voltages are selected when the operation mode signal MODE is L. The setting of H and L in the operation mode signal MODE may be opposite to the above logic.

コンパレータ401は、2入力1出力のコンパレータである。コンパレータ401は、一方の入力端子に入力される電圧と他方の入力端子に入力される電圧とを比較して、比較結果COMPを出力する。本実施例のコンパレータ401の詳細は、第10実施例のコンパレータ401と同様である。   The comparator 401 is a two-input one-output comparator. The comparator 401 compares the voltage input to one input terminal with the voltage input to the other input terminal, and outputs a comparison result COMP. Details of the comparator 401 of this embodiment are the same as those of the comparator 401 of the tenth embodiment.

なお、本実施例は、VDDの値が2種類存在する場合だけでなく、VDDの値がn種類存在する場合にも適用可能である。nは、3以上の整数である。この場合、選択スイッチ402には、2n種類の基準電圧が入力される。   This embodiment is applicable not only when there are two types of VDD values, but also when there are n types of VDD values. n is an integer of 3 or more. In this case, 2n types of reference voltages are input to the selection switch 402.

(第13実施例)
図33は、第13実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。図33の半導体集積回路装置101は、クロック制御回路411を備える。クロック制御回路411は、クロック信号CLK1からクロック信号CLK2を生成し、クロック信号CLK2を論理回路111に供給する。なお、本実施例は第9乃至12実施例の変形実施例であり、本実施例については第9乃至12実施例との相違点を中心に説明する。
(Thirteenth embodiment)
FIG. 33 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the thirteenth embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 in FIG. 33 includes a clock control circuit 411. The clock control circuit 411 generates a clock signal CLK2 from the clock signal CLK1 and supplies the clock signal CLK2 to the logic circuit 111. The present embodiment is a modified embodiment of the ninth to twelfth embodiments, and this embodiment will be described with a focus on differences from the ninth to twelfth embodiments.

第9乃至第12実施例では、VDDの変化によって制御信号Cbが変わることがある。そのため、制御信号Cbが切り替わる際の動作保証が必要となる。そこで本実施例では、制御信号Cbが切り替わる際、論理回路111へのクロック信号CLK2の供給を止め、基板バイアスVbが安定するまで待機することにより、動作保証を行う。この待機処理の一例を、図34のタイミングチャートに示す。   In the ninth to twelfth embodiments, the control signal Cb may change due to a change in VDD. Therefore, it is necessary to guarantee the operation when the control signal Cb is switched. Therefore, in this embodiment, when the control signal Cb is switched, the operation is guaranteed by stopping the supply of the clock signal CLK2 to the logic circuit 111 and waiting until the substrate bias Vb becomes stable. An example of this standby process is shown in the timing chart of FIG.

(第14実施例)
図35は、第14実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。該半導体集積回路装置101は、1個以上の論理回路111と1個以上の基板バイアス生成回路112とを備えている。各論理回路111の回路構成は、第1乃至第13実施例のいずれかの論理回路111の回路構成と同一である。各基板バイアス生成回路112の回路構成は、第1乃至第13実施例のいずれかの基板バイアス生成回路112の回路構成と同一である。
(14th embodiment)
FIG. 35 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the fourteenth embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 includes one or more logic circuits 111 and one or more substrate bias generation circuits 112. The circuit configuration of each logic circuit 111 is the same as that of any one of the logic circuits 111 of the first to thirteenth embodiments. The circuit configuration of each substrate bias generation circuit 112 is the same as the circuit configuration of the substrate bias generation circuit 112 in any of the first to thirteenth embodiments.

第14実施例では、各基板バイアス生成回路112内の各pMOSのボディと各nMOSのボディがそれぞれ、pMOS用の基板バイアス線VbpとnMOS用の基板バイアス線Vbnに接続される。この様子は、図2(第1実施例)、図6(第2実施例)、図7(第3実施例)、図14(第6実施例)、図16(第7実施例)、図18(第8実施例)に示されている。例えば、スイッチトランジスタ133,143のボディはそれぞれ、基板バイアス線Vbn,Vbpに接続されている。   In the fourteenth embodiment, the body of each pMOS and the body of each nMOS in each substrate bias generation circuit 112 are connected to the substrate bias line Vbp for pMOS and the substrate bias line Vbn for nMOS, respectively. FIG. 2 (first embodiment), FIG. 6 (second embodiment), FIG. 7 (third embodiment), FIG. 14 (sixth embodiment), FIG. 16 (seventh embodiment), FIG. 18 (eighth embodiment). For example, the bodies of the switch transistors 133 and 143 are connected to the substrate bias lines Vbn and Vbp, respectively.

これにより、第14実施例では、基板バイアス生成回路112と基板バイアスの印加対象である論理回路111とを、同一のウェル上に配置することができる。図35では、基板バイアス生成回路1及び論理回路1,2がいずれも、Pウェル1及びNウェル1上に配置されている。更に、基板バイアス生成回路2及び論理回路1,2がいずれも、Pウェル3及びNウェル3上に配置されている。更に、基板バイアス生成回路3及び論理回路1,2がいずれも、Pウェル5及びNウェル5上に配置されている。   Thus, in the fourteenth embodiment, the substrate bias generation circuit 112 and the logic circuit 111 to which the substrate bias is applied can be arranged on the same well. In FIG. 35, the substrate bias generation circuit 1 and the logic circuits 1 and 2 are both disposed on the P well 1 and the N well 1. Further, both the substrate bias generation circuit 2 and the logic circuits 1 and 2 are disposed on the P well 3 and the N well 3. Further, both the substrate bias generation circuit 3 and the logic circuits 1 and 2 are disposed on the P well 5 and the N well 5.

これにより、第14実施例では、図35のように、基板バイアス生成回路112を、電源ストラップ等の素子の配置されていない領域に配置することができる。これにより、第14実施例では、基板バイアス生成回路112の搭載に伴う回路面積の増大を抑制することができる。   Thus, in the fourteenth embodiment, as shown in FIG. 35, the substrate bias generation circuit 112 can be disposed in a region where no element such as a power supply strap is disposed. Thus, in the fourteenth embodiment, an increase in circuit area due to the mounting of the substrate bias generation circuit 112 can be suppressed.

(第15実施例)
図36は、第15実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。当該半導体集積回路装置101には、論理セル部分と、論理セル以外の部分(フィルセル部分)とが存在する。図36には、当該半導体集積回路装置101を構成する論理セル211とフィルセル212が図示されている。論理セル211とフィルセル212は、同じ基板上に設けられており、半導体集積回路装置101は、当該基板に電流を流すことで基板バイアスを生成することができる。当該基板はここでは、シリコン基板等の半導体基板、例えば、バルクシリコン基板等のバルク半導体基板である。
(15th embodiment)
FIG. 36 is a circuit diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the fifteenth embodiment. The semiconductor integrated circuit device 101 includes a logic cell portion and a portion other than the logic cell (fill cell portion). FIG. 36 shows a logic cell 211 and a fill cell 212 that constitute the semiconductor integrated circuit device 101. The logic cell 211 and the fill cell 212 are provided on the same substrate, and the semiconductor integrated circuit device 101 can generate a substrate bias by passing a current through the substrate. Here, the substrate is a semiconductor substrate such as a silicon substrate, for example, a bulk semiconductor substrate such as a bulk silicon substrate.

論理セル211内には、CMOSを構成するpMOS121とnMOS122とが配置されている。第15実施例のpMOS121とnMOS122はそれぞれ、第1実施例のpMOS121とnMOS122と同一の構成のトランジスタである。pMOS121のゲート、ソース、ドレイン、ボディの接続先はそれぞれ、第1実施例のpMOS121と同様である。nMOS122のゲート、ソース、ドレイン、ボディの接続先はそれぞれ、第1実施例のnMOS122と同様である。第1実施例と同様に、pMOS121のSB間,DB間にはそれぞれ、寄生ダイオード123,124が存在している。第1実施例と同様に、nMOS122のSB間,DB間にはそれぞれ、寄生ダイオード125,126が存在している。第1実施例と同様に、pMOS121とnMOS122はここではインバータを構成しているが、これらはインバータを構成していなくても構わない。   In the logic cell 211, a pMOS 121 and an nMOS 122 constituting a CMOS are arranged. The pMOS 121 and the nMOS 122 of the fifteenth embodiment are transistors having the same configuration as the pMOS 121 and the nMOS 122 of the first embodiment, respectively. The connection destination of the gate, source, drain, and body of the pMOS 121 is the same as that of the pMOS 121 of the first embodiment. The connection destination of the gate, source, drain, and body of the nMOS 122 is the same as that of the nMOS 122 of the first embodiment. As in the first embodiment, parasitic diodes 123 and 124 exist between the SB and DB of the pMOS 121, respectively. As in the first embodiment, parasitic diodes 125 and 126 exist between the SB and DB of the nMOS 122, respectively. As in the first embodiment, the pMOS 121 and the nMOS 122 constitute an inverter here, but they may not constitute an inverter.

種々の論理セルを配置したセルベース設計において、論理セルが配置されなかった領域にはフィルセルが配置される。第15実施例では、そのようなフィルセルに置かれるPN接合を利用して、電源線VDDと基板バイアス線Vbpとの間や接地線VSSと基板バイアス線Vbnとの間に、PN接合を接続する。   In a cell-based design in which various logic cells are arranged, a fill cell is arranged in an area where no logic cell is arranged. In the fifteenth embodiment, a PN junction is connected between the power supply line VDD and the substrate bias line Vbp or between the ground line VSS and the substrate bias line Vbn by using a PN junction placed in such a fill cell. .

フィルセル212内には、pMOSトランジスタ221とnMOSトランジスタ222とが配置されている。pMOS221のゲートとnMOS222のゲートはそれぞれ、電源線VDDと接地線VSSに接続されている。pMOS221のソースとnMOS222のソースもそれぞれ、電源線VDDと接地線VSSに接続されている。pMOS221のドレインとnMOS222のドレインもそれぞれ、電源線VDDと接地線VSSに接続されている。pMOS221のボディとnMOS222のボディはそれぞれ、pMOS用の基板バイアス線VbpとnMOS用の基板バイアス線Vbnに接続されている。pMOS221のSB間,DB間にはそれぞれ、寄生ダイオード223,224が存在している。nMOS222のSB間,DB間にはそれぞれ、寄生ダイオード225,226が存在している。   A pMOS transistor 221 and an nMOS transistor 222 are arranged in the fill cell 212. The gate of the pMOS 221 and the gate of the nMOS 222 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively. The source of the pMOS 221 and the source of the nMOS 222 are also connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively. The drain of the pMOS 221 and the drain of the nMOS 222 are also connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively. The body of the pMOS 221 and the body of the nMOS 222 are connected to the substrate bias line Vbp for pMOS and the substrate bias line Vbn for nMOS, respectively. Parasitic diodes 223 and 224 exist between the SB and DB of the pMOS 221, respectively. Parasitic diodes 225 and 226 exist between the SB and DB of the nMOS 222, respectively.

このように、本実施例では、空きスペースであるフィルセル212に、pMOS221とnMOS222が配置されている。そして、本実施例では、pMOS221のソースとドレインが電源線VDDに接続されており、nMOS222のソースとドレインが接地線VSSに接続されている。よって、本実施例では、電源線VDDと基板バイアス線Vbpとの間に、寄生ダイオード223,224が介在しており、接地線VSSと基板バイアス線Vbnとの間に、寄生ダイオード225,226が介在している。これにより、本実施例では、半導体集積回路装置101のPN接合面積が、pMOS211とnMOS222がない場合と比べて、寄生ダイオード223−226の分だけ増大している。   Thus, in this embodiment, the pMOS 221 and the nMOS 222 are arranged in the fill cell 212 which is an empty space. In this embodiment, the source and drain of the pMOS 221 are connected to the power supply line VDD, and the source and drain of the nMOS 222 are connected to the ground line VSS. Therefore, in this embodiment, the parasitic diodes 223 and 224 are interposed between the power supply line VDD and the substrate bias line Vbp, and the parasitic diodes 225 and 226 are interposed between the ground line VSS and the substrate bias line Vbn. Intervene. As a result, in this embodiment, the PN junction area of the semiconductor integrated circuit device 101 is increased by the amount of the parasitic diodes 223-226 as compared with the case where the pMOS 211 and the nMOS 222 are not provided.

このようなpMOS221やnMOS222を利用すれば、半導体集積回路装置101のPN接合面積を調整することができる。PN接合面積を増やしたければ、このようなpMOS221やnMOS222の個数を増やせばよく、PN接合面積を減らしたければ、このようなpMOS221やnMOS222の個数を減らせばよいからである。よって、本実施例では、論理セル211におけるPN接合面積の変動を、フィルセル212におけるPN接合面積の変動で吸収することで、半導体集積回路装置101のPN接合面積を、セル使用率(utilization)にかかわらず一定にすることができる。これにより、本実施例では、基板電流量を適正化することができる。なお、フィルセル212のpMOS221やnMOS222は、半導体集積回路装置101の拡散領域面積やゲート配線面積を調整するのにも利用可能である。また、フィルセル212内のAAを電源線VDDにメタルで接続すれば、これが電源線VDDと基板との間の負荷容量となる。これにより、基板電位の揺れを抑えることができる。   By using such pMOS 221 and nMOS 222, the PN junction area of the semiconductor integrated circuit device 101 can be adjusted. This is because the number of such pMOS 221 and nMOS 222 may be increased if the PN junction area is increased, and the number of such pMOS 221 and nMOS 222 may be decreased if the PN junction area is decreased. Therefore, in this embodiment, the variation in the PN junction area in the logic cell 211 is absorbed by the variation in the PN junction area in the fill cell 212, so that the PN junction area of the semiconductor integrated circuit device 101 is converted into a cell utilization rate (utilization). Regardless, it can be kept constant. Thereby, in this embodiment, the substrate current amount can be optimized. Note that the pMOS 221 and the nMOS 222 of the fill cell 212 can also be used to adjust the diffusion region area and gate wiring area of the semiconductor integrated circuit device 101. Further, if the AA in the fill cell 212 is connected to the power supply line VDD with a metal, this becomes a load capacitance between the power supply line VDD and the substrate. Thereby, fluctuations in the substrate potential can be suppressed.

また、本実施例では、上述のように、pMOS221のソースとドレインが共に電源線VDDに接続されており、nMOS222のソースとドレインが共に接地線VSSに接続されている。これにより、本実施例では、pMOS221のソースとドレインが等電位になっていると共に、nMOS222のソースとドレインが等電位になっている。これにより、本実施例では、pMOS221及びnMOS222に対するリーク電流の影響が軽減されている。   In the present embodiment, as described above, the source and drain of the pMOS 221 are both connected to the power supply line VDD, and the source and drain of the nMOS 222 are both connected to the ground line VSS. Thus, in this embodiment, the source and drain of the pMOS 221 are equipotential, and the source and drain of the nMOS 222 are equipotential. Thereby, in this embodiment, the influence of the leakage current on the pMOS 221 and the nMOS 222 is reduced.

なお、上述のpMOS221とnMOS222の一方が、フィルセルに配置された第1導電型トランジスタの一例に相当し、上述のpMOS221とnMOS222の他方が、フィルセルに配置された第2導電型トランジスタの一例に相当する。   One of the above-described pMOS 221 and nMOS 222 corresponds to an example of a first conductivity type transistor disposed in a fill cell, and the other of the above-described pMOS 221 and nMOS 222 corresponds to an example of a second conductivity type transistor disposed in a fill cell. To do.

図42A,Bにそれぞれ、第15実施例の半導体集積回路装置101の配線レイアウトの一例を示す。図42A,Bにはそれぞれ、フィルセル212内のpMOS221及びnMOS222のレイアウトの一例と共に、電源線VDD及び接地線VSSのレイアウトの一例が示されている。   42A and 42B show examples of the wiring layout of the semiconductor integrated circuit device 101 of the fifteenth embodiment. 42A and 42B show an example of the layout of the power supply line VDD and the ground line VSS, along with an example of the layout of the pMOS 221 and the nMOS 222 in the fill cell 212, respectively.

また、本実施例では、フィルセル212内にpMOSトランジスタとnMOSトランジスタを配置する構成例を示したが、必ずしもトランジスタである必要はなく、p型の拡散部とn型の拡散部を配置する構成でも構わない。   Further, in this embodiment, the configuration example in which the pMOS transistor and the nMOS transistor are arranged in the fill cell 212 is shown, but the transistor is not necessarily a transistor, and the configuration in which the p-type diffusion portion and the n-type diffusion portion are arranged is also possible. I do not care.

(第16実施例)
図37は、第16実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。第16実施例は第15実施例の変形実施例であり、第16実施例については第15実施例との相違点を中心に説明する。
(Sixteenth embodiment)
FIG. 37 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the sixteenth embodiment. The sixteenth embodiment is a modified embodiment of the fifteenth embodiment, and the sixteenth embodiment will be described focusing on the differences from the fifteenth embodiment.

第15実施例では、図36に示すように、pMOS221のゲートとnMOS222のゲートがそれぞれ、電源線VDDと接地線VSSに接続されているのに対し、第16実施例では、図37に示すように、pMOS221のゲートとnMOS222のゲートが配線で接続されている。   In the fifteenth embodiment, as shown in FIG. 36, the gate of the pMOS 221 and the gate of the nMOS 222 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively, whereas in the sixteenth embodiment, as shown in FIG. In addition, the gate of the pMOS 221 and the gate of the nMOS 222 are connected by wiring.

一般に、sub−100nmプロセスでは、ゲート配線を規則的にエッチングしないと加工精度が良くならないと言われている。これに関し、本実施例では、論理セル211内のトランジスタのゲート形状とフィルセル212内のトランジスタのゲート形状とが同じなので、加工精度は良好である。なお、本実施例では、pMOS221,nMOS222のゲートがフローティングノードとなっている。このように、pMOS221,nMOS222のゲートをフローティングノードとすることにより、配線リソースを削減できるとともに、pMOS221,nMOS222のゲートリークを小さくすることができる。逆に、本実施例では、pMOS221,nMOS222のゲートを電源線VDD又は接地線VSS(又はその他の固定電位線)に接続することにより、フローティングノードを解消しても構わない。   In general, in the sub-100 nm process, it is said that the processing accuracy cannot be improved unless the gate wiring is regularly etched. In this regard, in this embodiment, since the gate shape of the transistor in the logic cell 211 and the gate shape of the transistor in the fill cell 212 are the same, the processing accuracy is good. In this embodiment, the gates of the pMOS 221 and the nMOS 222 are floating nodes. Thus, by using the gates of the pMOS 221 and the nMOS 222 as floating nodes, the wiring resources can be reduced and the gate leakage of the pMOS 221 and the nMOS 222 can be reduced. Conversely, in this embodiment, the floating node may be eliminated by connecting the gates of the pMOS 221 and the nMOS 222 to the power line VDD or the ground line VSS (or other fixed potential line).

図43A,Bにそれぞれ、第16実施例の半導体集積回路装置101の配線レイアウトの一例を示す。図43A,Bにはそれぞれ、フィルセル212内のpMOS221及びnMOS222のレイアウトの一例と共に、電源線VDD及び接地線VSSのレイアウトの一例が示されている。図43Aでは、pMOS221,nMOS222のゲートがフローティングノードとなっており、図43Bでは、pMOS221,nMOS222のゲートが電源線VDDに接続されている。また、図43Bでは、矢印Nで示すように、nMOS222のソースと接地線VSSとの間の配線とドレインと接地線VSSとの間の配線とが共通化されている。   FIGS. 43A and 43B show examples of the wiring layout of the semiconductor integrated circuit device 101 according to the sixteenth embodiment. 43A and 43B show an example of the layout of the power supply line VDD and the ground line VSS, along with an example of the layout of the pMOS 221 and the nMOS 222 in the fill cell 212, respectively. 43A, the gates of pMOS 221 and nMOS 222 are floating nodes, and in FIG. 43B, the gates of pMOS 221 and nMOS 222 are connected to power supply line VDD. In FIG. 43B, as indicated by an arrow N, the wiring between the source of the nMOS 222 and the ground line VSS and the wiring between the drain and the ground line VSS are shared.

(第17実施例)
図38は、第17実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。第17実施例は第15実施例の変形実施例であり、第17実施例については第15実施例との相違点を中心に説明する。
(Seventeenth embodiment)
FIG. 38 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the seventeenth embodiment. The seventeenth embodiment is a modified embodiment of the fifteenth embodiment, and the seventeenth embodiment will be described focusing on the differences from the fifteenth embodiment.

第15実施例では、図36に示すように、pMOS221のゲートとnMOS222のゲートがそれぞれ、電源線VDDと接地線VSSに接続されているのに対し、第17実施例では、図38に示すように、pMOS221のゲートとnMOS222のゲートがどの配線にも接続されていない。   In the fifteenth embodiment, as shown in FIG. 36, the gate of the pMOS 221 and the gate of the nMOS 222 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively, whereas in the seventeenth embodiment, as shown in FIG. Further, the gate of the pMOS 221 and the gate of the nMOS 222 are not connected to any wiring.

これにより、本実施例では、pMOS221及びnMOS222用のゲートコンタクト領域を確保する必要がなくなり、フィルセル212の回路面積を縮小することができる。なお、本実施例では、pMOS221及びnMOS222のゲート電圧を特定することができないが、これらのソースとドレインが等電位であり電源線VDD又は接地線VSSに接続されているので、特に問題にはならない。   Thereby, in this embodiment, it is not necessary to secure gate contact regions for the pMOS 221 and the nMOS 222, and the circuit area of the fill cell 212 can be reduced. In this embodiment, the gate voltages of the pMOS 221 and the nMOS 222 cannot be specified. However, since these sources and drains are equipotential and connected to the power supply line VDD or the ground line VSS, there is no particular problem. .

図44に、第17実施例の半導体集積回路装置101の配線レイアウトの一例を示す。図44には、フィルセル212内のpMOS221及びnMOS222のレイアウトの一例と共に、電源線VDD及び接地線VSSのレイアウトの一例が示されている。図44では、矢印Pで示すように、pMOS221のソースと電源線VDDとの間の配線とドレインと電源線VDDとの間の配線とが共通化されている。   FIG. 44 shows an example of the wiring layout of the semiconductor integrated circuit device 101 of the seventeenth embodiment. FIG. 44 shows an example of the layout of the power supply line VDD and the ground line VSS together with an example of the layout of the pMOS 221 and the nMOS 222 in the fill cell 212. In FIG. 44, as indicated by an arrow P, the wiring between the source of the pMOS 221 and the power supply line VDD and the wiring between the drain and the power supply line VDD are shared.

(第18実施例)
図39は、第18実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。第18実施例は第15実施例の変形実施例であり、第18実施例については第15実施例との相違点を中心に説明する。
(Eighteenth embodiment)
FIG. 39 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the eighteenth embodiment. The eighteenth embodiment is a modified embodiment of the fifteenth embodiment, and the eighteenth embodiment will be described focusing on the differences from the fifteenth embodiment.

第15実施例では、図36に示すように、pMOS221のゲートとnMOS222のゲートがそれぞれ、電源線VDDと接地線VSSに接続されているのに対し、第18実施例では、図39に示すように、pMOS221のゲートとnMOS222のゲートがそれぞれ、接地線VSSと接地線VDDに接続されている。   In the fifteenth embodiment, as shown in FIG. 36, the gate of the pMOS 221 and the gate of the nMOS 222 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively, whereas in the eighteenth embodiment, as shown in FIG. In addition, the gate of the pMOS 221 and the gate of the nMOS 222 are connected to the ground line VSS and the ground line VDD, respectively.

これにより、本実施例では、pMOS221とnMOS222にチャネルが形成され、pMOS211とnMOS222の実効的なPN接合面積が大きくなる。   Thereby, in this embodiment, channels are formed in the pMOS 221 and the nMOS 222, and the effective PN junction area between the pMOS 211 and the nMOS 222 is increased.

図45に、第18実施例の半導体集積回路装置101の配線レイアウトの一例を示す。図45には、フィルセル212内のpMOS221及びnMOS222のレイアウトの一例と共に、電源線VDD及び接地線VSSのレイアウトの一例が示されている。図45では、矢印Pで示すように、pMOS221のソースと電源線VDDとの間の配線とドレインと電源線VDDとの間の配線とが共通化されている。   FIG. 45 shows an example of the wiring layout of the semiconductor integrated circuit device 101 of the eighteenth embodiment. FIG. 45 shows an example of the layout of the power supply line VDD and the ground line VSS along with an example of the layout of the pMOS 221 and the nMOS 222 in the fill cell 212. In FIG. 45, as indicated by an arrow P, the wiring between the source of the pMOS 221 and the power supply line VDD and the wiring between the drain and the power supply line VDD are shared.

(第19実施例)
図40は、第19実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。第19実施例は第15実施例の変形実施例であり、第19実施例については第15実施例との相違点を中心に説明する。
(Nineteenth embodiment)
FIG. 40 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the nineteenth embodiment. The nineteenth embodiment is a modified embodiment of the fifteenth embodiment, and the nineteenth embodiment will be described focusing on the differences from the fifteenth embodiment.

第15実施例では、図36に示すように、pMOS221のドレインとnMOS222のドレインがそれぞれ、電源線VDDと接地線VSSに接続されているのに対し、第19実施例では、図40に示すように、pMOS221のドレインとnMOS222のドレインがどの配線にも接続されていない。   In the fifteenth embodiment, as shown in FIG. 36, the drain of the pMOS 221 and the drain of the nMOS 222 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively, whereas in the nineteenth embodiment, as shown in FIG. In addition, the drain of the pMOS 221 and the drain of the nMOS 222 are not connected to any wiring.

一般的に、論理回路用のトランジスタは、そのソースが電源線又は接地線に接続され、そのドレインが出力端子に接続される。そして、ドレインの電位は、出力の論理によって異なる。例えば、インバータを構成するpMOSとnMOSの出力がLの場合、nMOSではソースとドレインの両方に基板電流が流れるが、pMOSではソースにしか基板電流が流れない。ドレイン側のPN接合は、出力の論理値によって基板電流に影響を与えたり与えなかったりする。   Generally, a transistor for a logic circuit has a source connected to a power supply line or a ground line, and a drain connected to an output terminal. The drain potential varies depending on the output logic. For example, when the outputs of the pMOS and nMOS constituting the inverter are L, the substrate current flows in both the source and drain in the nMOS, but the substrate current flows only in the source in the pMOS. The drain-side PN junction may or may not affect the substrate current depending on the output logic value.

そして、フィルセルのトランジスタについて、このようなドレイン側のPN接合の影響を回避したのが本実施例である。本実施例では、pMOS221,nMOS222のゲートはそれぞれ電源線VDD,接地線VSSに接続されており、pMOS221,nMOS222のドレインはどの配線にも接続されていない。よって、寄生ダイオード223−226の内、電源線VDDと基板バイアス線Vbpとの間や接地線VSSと基板バイアス線Vbnとの間に介在するのは、寄生ダイオード223,225(ソース側のPN接合)のみとなる。本実施例は例えば、PN接合面積を正確に設計したい場合に用いるのに適している。   In this embodiment, the influence of the drain-side PN junction is avoided in the fill cell transistor. In this embodiment, the gates of the pMOS 221 and the nMOS 222 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively, and the drains of the pMOS 221 and the nMOS 222 are not connected to any wiring. Therefore, among the parasitic diodes 223 to 226, the parasitic diodes 223 and 225 (source side PN junctions) are interposed between the power supply line VDD and the substrate bias line Vbp or between the ground line VSS and the substrate bias line Vbn. ) Only. This embodiment is suitable for use when, for example, it is desired to design the PN junction area accurately.

なお、半導体集積回路装置101に、複数個の第15実施例のフィルセル212と複数個の第19実施例のフィルセル212とを、任意の個数比で配置してもよい。代わりに、複数個の第19実施例のフィルセル212と複数個の第20実施例のフィルセル212とでもよい。これにより、実際の論理セルで出力論理値がHとLが任意の状態と同等の接合面積を実現できる。   In the semiconductor integrated circuit device 101, a plurality of fill cells 212 of the fifteenth embodiment and a plurality of fill cells 212 of the nineteenth embodiment may be arranged in an arbitrary number ratio. Alternatively, a plurality of fill cells 212 of the nineteenth embodiment and a plurality of fill cells 212 of the twentieth embodiment may be used. As a result, it is possible to realize a junction area equivalent to a state where the output logic values H and L are arbitrary in an actual logic cell.

図46に、第19実施例の半導体集積回路装置101の配線レイアウトの一例を示す。図46には、フィルセル212内のpMOS221及びnMOS222のレイアウトの一例と共に、電源線VDD及び接地線VSSのレイアウトの一例が示されている。   FIG. 46 shows an example of the wiring layout of the semiconductor integrated circuit device 101 of the nineteenth embodiment. FIG. 46 shows an example of the layout of the power supply line VDD and the ground line VSS along with an example of the layout of the pMOS 221 and the nMOS 222 in the fill cell 212.

(第20実施例)
図41は、第20実施例の半導体集積回路装置101の回路構成図である。第20実施例は第18実施例の変形実施例であり、第20実施例については第18実施例との相違点を中心に説明する。
(20th embodiment)
FIG. 41 is a circuit configuration diagram of the semiconductor integrated circuit device 101 of the twentieth embodiment. The twentieth embodiment is a modified embodiment of the eighteenth embodiment, and the twentieth embodiment will be described focusing on the differences from the eighteenth embodiment.

第18実施例では、図39に示すように、pMOS221のドレインとnMOS222のドレインがそれぞれ、電源線VDDと接地線VSSに接続されているのに対し、第20実施例では、図41に示すように、pMOS221のドレインとnMOS222のドレインがどの配線にも接続されていない。   In the eighteenth embodiment, as shown in FIG. 39, the drain of the pMOS 221 and the drain of the nMOS 222 are connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively, whereas in the twentieth embodiment, as shown in FIG. In addition, the drain of the pMOS 221 and the drain of the nMOS 222 are not connected to any wiring.

本実施例では、pMOS221,nMOS222のドレインはどの配線にも接続されていないが、pMOS221,nMOS222のゲートはそれぞれ接地線VSS,電源線VDDに接続されている。よって、本実施例では、pMOS221とnMOS222にチャネルが形成され、pMOS221とnMOS222のドレインはそれぞれ実効的に電源線VDDと接地線VSSに接続されているのと同等になる。即ち、第20実施例のpMOS221とnMOS222のPN接合面積は、第18実施例と同様に、ソース側のPN接合面積とドレイン側のPN接合面積とを合わせた面積となる。   In this embodiment, the drains of the pMOS 221 and the nMOS 222 are not connected to any wiring, but the gates of the pMOS 221 and the nMOS 222 are connected to the ground line VSS and the power supply line VDD, respectively. Therefore, in this embodiment, channels are formed in the pMOS 221 and the nMOS 222, and the drains of the pMOS 221 and the nMOS 222 are effectively equivalent to being connected to the power supply line VDD and the ground line VSS, respectively. That is, the PN junction area of the pMOS 221 and the nMOS 222 in the twentieth embodiment is the sum of the source PN junction area and the drain PN junction area, as in the eighteenth embodiment.

但し、本実施例では、pMOS221とnMOS222のドレイン配線が不要なので、pMOS221とnMOS222のドレイン領域を他の配線が通過でき、配線の引き回しが効率化される。   However, in this embodiment, the drain wirings of the pMOS 221 and the nMOS 222 are unnecessary, so that other wirings can pass through the drain regions of the pMOS 221 and the nMOS 222, and the wiring routing is made efficient.

図47A,Bにそれぞれ、第20実施例の半導体集積回路装置101の配線レイアウトの一例を示す。図47A,Bにはそれぞれ、フィルセル212内のpMOS221及びnMOS222のレイアウトの一例と共に、電源線VDD及び接地線VSSのレイアウトの一例が示されている。図47Aでは、pMOS221,nMOS222への配線の形状が非直線的になっており、図47Bでは、pMOS221,nMOS222への配線の形状が直線的になっている。   FIGS. 47A and 47B show examples of the wiring layout of the semiconductor integrated circuit device 101 of the twentieth embodiment. 47A and 47B show an example of the layout of the power supply line VDD and the ground line VSS, along with an example of the layout of the pMOS 221 and the nMOS 222 in the fill cell 212, respectively. In FIG. 47A, the shape of the wiring to the pMOS 221 and the nMOS 222 is non-linear, and in FIG. 47B, the shape of the wiring to the pMOS 221 and the nMOS 222 is linear.

第1実施例の半導体集積回路装置の側方断面図である。1 is a side sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment. 第1実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment. FIG. 第1実施例の基板バイアス生成回路の配線レイアウトの一例を示す。An example of the wiring layout of the substrate bias generation circuit of the first embodiment is shown. 寄生ダイオードのダイオード特性を示す。The diode characteristic of a parasitic diode is shown. 比較例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of a comparative example. 第2実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 2nd Example. 第3実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 3rd Example. 制御信号Cbp1,Cbp2と基板バイアスVbpとの関係を示す。The relationship between the control signals Cbp1 and Cbp2 and the substrate bias Vbp is shown. 制御信号Cbn1,Cbn2と基板バイアスVbnとの関係を示す。The relationship between the control signals Cbn1 and Cbn2 and the substrate bias Vbn is shown. 第3実施例の変形実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of the modified example of 3rd Example. 第4実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 4th Example. 動作モードと制御信号Cbp1,Cbp2との関係を示す。The relationship between the operation mode and the control signals Cbp1 and Cbp2 is shown. 動作モードと制御信号Cbn1,Cbn2との関係を示す。The relationship between the operation mode and the control signals Cbn1 and Cbn2 is shown. 第5実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 5th Example. 動作モードと制御信号Cbp1,Cbp2との関係を示す。The relationship between the operation mode and the control signals Cbp1 and Cbp2 is shown. 動作モードと制御信号Cbn1,Cbn2との関係を示す。The relationship between the operation mode and the control signals Cbn1 and Cbn2 is shown. 第6実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 6th Example. 第7実施例の半導体集積回路装置の側方断面図である。It is a sectional side view of the semiconductor integrated circuit device of 7th Example. 第7実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 7th Example. 第8実施例の半導体集積回路装置の側方断面図である。It is side sectional drawing of the semiconductor integrated circuit device of 8th Example. 第8実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 8th Example. 第9実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 9th Example. 第9実施例の制御信号Cbについて説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating the control signal Cb of 9th Example. 図19の回路の具体例を表す。A specific example of the circuit of FIG. 19 is shown. 第10実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 10th Example. VrefとVDDとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between Vref and VDD. 第10実施例の制御信号Cbについて説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating the control signal Cb of 10th Example. Vref1とVref2とVDDとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between Vref1, Vref2, and VDD. 第10実施例の制御信号Cbについて説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating the control signal Cb of 10th Example. 第10実施例におけるタイミングチャートを表す。10 shows a timing chart in the tenth embodiment. 図22の回路の具体例を表す。A specific example of the circuit of FIG. 22 is shown. 第11実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 11th Example. 第11実施例におけるタイミングチャートを表す。12 shows a timing chart in the eleventh embodiment. 図29の回路の具体例を表す。A specific example of the circuit of FIG. 29 is shown. 第12実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 12th Example. 第13実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 13th Example. 第13実施例におけるタイミングチャートを表す。A timing chart in the 13th embodiment is shown. 第14実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 14th Example. 第15実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 15th Example. 第16実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 16th Example. 第17実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 17th Example. 第18実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 18th Example. 第19実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 19th Example. 第20実施例の半導体集積回路装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the semiconductor integrated circuit device of 20th Example. 第15実施例の半導体集積回路装置の配線レイアウトの一例を示す。An example of the wiring layout of the semiconductor integrated circuit device according to the fifteenth embodiment is shown. 第15実施例の半導体集積回路装置の配線レイアウトの一例を示す。An example of the wiring layout of the semiconductor integrated circuit device according to the fifteenth embodiment is shown. 第16実施例の半導体集積回路装置の配線レイアウトの一例を示す。An example of a wiring layout of the semiconductor integrated circuit device according to the sixteenth embodiment is shown. 第16実施例の半導体集積回路装置の配線レイアウトの一例を示す。An example of a wiring layout of the semiconductor integrated circuit device according to the sixteenth embodiment is shown. 第17実施例の半導体集積回路装置の配線レイアウトの一例を示す。An example of a wiring layout of the semiconductor integrated circuit device according to the seventeenth embodiment is shown. 第18実施例の半導体集積回路装置の配線レイアウトの一例を示す。An example of a wiring layout of a semiconductor integrated circuit device according to an eighteenth embodiment is shown. 第19実施例の半導体集積回路装置の配線レイアウトの一例を示す。An example of a wiring layout of a semiconductor integrated circuit device according to a nineteenth embodiment is shown. 第20実施例の半導体集積回路装置の配線レイアウトの一例を示す。An example of a wiring layout of the semiconductor integrated circuit device of the 20th embodiment is shown. 第20実施例の半導体集積回路装置の配線レイアウトの一例を示す。An example of a wiring layout of the semiconductor integrated circuit device of the 20th embodiment is shown.

符号の説明Explanation of symbols

101 半導体集積回路装置
111 論理回路
112 基板バイアス生成回路
113 pMOS用の基板バイアス生成回路
114 nMOS用の基板バイアス生成回路
115 制御回路
116 温度モニタ
117 逆方向基板バイアス生成回路
121 pMOS
122 nMOS
123 pMOSのSB間の寄生ダイオード
124 pMOSのDB間の寄生ダイオード
125 nMOSのSB間の寄生ダイオード
126 nMOSのDB間の寄生ダイオード
127 pMOSのSB間の寄生バイポーラ
128 pMOSのDB間の寄生バイポーラ
129 nMOSのSB間の寄生バイポーラ
130 nMOSのDB間の寄生バイポーラ
131 電流源トランジスタ
132 スイッチトランジスタ
133 スイッチトランジスタ
141 電流源トランジスタ
142 スイッチトランジスタ
143 スイッチトランジスタ
151 リミッタトランジスタ
161 リミッタトランジスタ
211 論理セル
212 フィルセル
221 pMOS
222 nMOS
223 pMOSのSB間の寄生ダイオード
224 pMOSのDB間の寄生ダイオード
225 nMOSのSB間の寄生ダイオード
226 nMOSのDB間の寄生ダイオード
301 基板
311 Nウェル
312 Pウェル
321 n+拡散領域
322 p+拡散領域
401 コンパレータ
402 選択スイッチ
403 カウンタ
411 クロック制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Semiconductor integrated circuit device 111 Logic circuit 112 Substrate bias generation circuit 113 Substrate bias generation circuit for pMOS 114 Substrate bias generation circuit for nMOS 115 Control circuit 116 Temperature monitor 117 Reverse direction substrate bias generation circuit 121 pMOS
122 nMOS
123 Parasitic diode between pMOS SBs 124 Parasitic diode between pMOS DBs 125 Parasitic diode between nMOS SBs 126 Parasitic diode between nMOS DBs 127 Parasitic bipolar between SBs of pMOS 128 Parasitic bipolar between DBs of pMOS 129 nMOS SB parasitic bipolar 130 nMOS DB bipolar 131 Current source transistor 132 Switch transistor 133 Switch transistor 141 Current source transistor 142 Switch transistor 143 Switch transistor 151 Limiter transistor 161 Limiter transistor 211 Logic cell 212 Fill cell 221 pMOS
222 nMOS
223 Parasitic diode between SBs of pMOS 224 Parasitic diode between DBs of pMOS 225 Parasitic diode between SBs of nMOS 226 Parasitic diode between SBs of nMOS 301 Substrate 311 N well 312 P well 321 n + diffusion region 322 p + diffusion region 401 Comparator 402 selection switch 403 counter 411 clock control circuit

Claims (5)

半導体基板と、
第1の電源線と前記半導体基板上に設けられた第2の基板ウェルとの間に直列に接続された第1の第1導電型トランジスタと第2の第1導電型トランジスタとを備え、
前記第1の第1導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第1の電源線に接続され、前記第1の第1導電型トランジスタのゲートには、外部から入力された第1の制御信号が入力され、
前記第2の第1導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第2の基板ウェルに接続され、前記第2の第1導電型トランジスタのゲートは、第2の電源線に接続されており、
前記第2の電源線と前記半導体基板上に設けられた第1の基板ウェルとの間に直列に接続された第1の第2導電型トランジスタと第2の第2導電型トランジスタとを更に備え、
前記第1の第2導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第2の電源線に接続され、前記第1の第2導電型トランジスタのゲートには、外部から入力された第2の制御信号が入力され、
前記第2の第2導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第1の基板ウェルに接続され、前記第2の第2導電型トランジスタのゲートは、前記第1の電源線に接続されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
A semiconductor substrate;
A first first conductivity type transistor and a second first conductivity type transistor connected in series between a first power supply line and a second substrate well provided on the semiconductor substrate;
The source or drain of the first first conductivity type transistor is connected to the first power supply line, and a first control signal input from the outside is applied to the gate of the first first conductivity type transistor. Entered,
A source or drain of the second first conductivity type transistor is connected to the second substrate well; a gate of the second first conductivity type transistor is connected to a second power supply line;
The semiconductor device further includes a first second conductivity type transistor and a second second conductivity type transistor connected in series between the second power supply line and a first substrate well provided on the semiconductor substrate. ,
The source or drain of the first second conductivity type transistor is connected to the second power supply line, and a second control signal input from the outside is applied to the gate of the first second conductivity type transistor. Entered,
The source or drain of the second second conductivity type transistor is connected to the first substrate well, and the gate of the second second conductivity type transistor is connected to the first power supply line. A semiconductor integrated circuit device.
半導体基板と、
第1の電源線と前記半導体基板上に設けられた第2の基板ウェルとの間に直列に接続された第1の第1導電型トランジスタと第1の第2導電型トランジスタとを備え、
前記第1の第1導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第1の電源線に接続され、前記第1の第1導電型トランジスタのゲートには、外部から入力された第1の制御信号が入力され、
前記第1の第2導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第2の基板ウェルに接続され、前記第1の第2導電型トランジスタのゲートは、前記第1の電源線に接続されており、
第2の電源線と前記半導体基板上に設けられた第1の基板ウェルとの間に直列に接続された第2の第1導電型トランジスタと第2の第2導電型トランジスタとを更に備え、
前記第2の第2導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第2の電源線に接続され、前記第2の第2導電型トランジスタのゲートには、外部から入力された第2の制御信号が入力され、
前記第2の第1導電型トランジスタのソース又はドレインは、前記第1の基板ウェルに接続され、前記第2の第1導電型トランジスタのゲートは、前記第2の電源線に接続されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
A semiconductor substrate;
A first first conductivity type transistor and a first second conductivity type transistor connected in series between a first power supply line and a second substrate well provided on the semiconductor substrate;
The source or drain of the first first conductivity type transistor is connected to the first power supply line, and a first control signal input from the outside is applied to the gate of the first first conductivity type transistor. Entered,
A source or drain of the first second conductivity type transistor is connected to the second substrate well; a gate of the first second conductivity type transistor is connected to the first power supply line;
A second first conductivity type transistor and a second second conductivity type transistor connected in series between a second power supply line and a first substrate well provided on the semiconductor substrate;
The source or drain of the second second conductivity type transistor is connected to the second power supply line, and a second control signal input from the outside is applied to the gate of the second second conductivity type transistor. Entered,
The source or drain of the second first conductivity type transistor is connected to the first substrate well, and the gate of the second first conductivity type transistor is connected to the second power supply line. A semiconductor integrated circuit device.
前記第2の電源線と前記第2の基板ウェルとの間に接続された第3の第2導電型トランジスタを更に備え、
前記第3の第2導電型トランジスタのゲートには、前記第1の制御信号が入力され、
前記第1の電源線と前記第1の基板ウェルとの間に接続された第3の第1導電型トランジスタを更に備え、
前記第3の第1導電型トランジスタのゲートには、前記第2の制御信号が入力されることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体集積回路装置。
A third conductivity type transistor connected between the second power line and the second substrate well;
The first control signal is input to the gate of the third second conductivity type transistor,
A third conductivity type transistor connected between the first power line and the first substrate well;
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the second control signal is input to a gate of the third first conductivity type transistor.
前記第2の電源線と前記第2の基板ウェルとの間に接続された第4の第2導電型トランジスタを更に備え、
前記第4の第2導電型トランジスタのゲートは、前記第2の基板ウェルに接続され、前記第4の第2導電型トランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第2の電源線に接続され、前記ソース及び前記ドレインの残りの一方は、前記第2の基板ウェルに接続されており、
前記第1の電源線と前記第1の基板ウェルとの間に接続された第4の第1導電型トランジスタを更に備え、
前記第4の第1導電型トランジスタのゲートは、前記第1の基板ウェルに接続され、前記第4の第1導電型トランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第1の電源線に接続され、前記ソース及び前記ドレインの残りの一方は、前記第1の基板ウェルに接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体集積回路装置。
A fourth conductivity type transistor connected between the second power line and the second substrate well;
A gate of the fourth second conductivity type transistor is connected to the second substrate well; one of a source and a drain of the fourth second conductivity type transistor is connected to the second power line; The other of the source and the drain is connected to the second substrate well;
A fourth conductivity type transistor connected between the first power supply line and the first substrate well;
A gate of the fourth first conductivity type transistor is connected to the first substrate well; one of a source and a drain of the fourth first conductivity type transistor is connected to the first power line; 3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the other one of the source and the drain is connected to the first substrate well.
前記半導体基板上に形成された論理セルと、
前記半導体基板上の前記論理セルとは異なる領域に配置されたフィルセルとを更に備え、
前記フィルセルは、前記第2の基板ウェル上に形成された1つの第2導電型トランジスタと、前記第1の基板ウェル上に形成された1つの第1導電型トランジスタと、を有するペアを複数ペア具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体集積回路装置。
A logic cell formed on the semiconductor substrate;
A fill cell disposed in a region different from the logic cell on the semiconductor substrate;
The fill cell includes a plurality of pairs each having one second conductivity type transistor formed on the second substrate well and one first conductivity type transistor formed on the first substrate well. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit device is provided.
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