JPH02311017A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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JPH02311017A
JPH02311017A JP1131341A JP13134189A JPH02311017A JP H02311017 A JPH02311017 A JP H02311017A JP 1131341 A JP1131341 A JP 1131341A JP 13134189 A JP13134189 A JP 13134189A JP H02311017 A JPH02311017 A JP H02311017A
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gate
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logic
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Shuichi Miyaoka
修一 宮岡
Masanori Odaka
小高 雅則
Katsumi Ogiue
荻上 勝己
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Abstract

PURPOSE:To attain high circuit integration comprising efficient composite logic gates by using a gate array including a prescribed ratio of 1st and 2nd cells, and also including a couple of bipolar transistors(TRs) used selectively, and arranging plural basic cells in a lattice form. CONSTITUTION:Logic gate circuits requiring only 1-2 fanouts whose load capacity CL is smaller than a prescribed value Ca such as inverter circuits N1-N3, NAND gate circuits NAG 1, 2 and a NOR gate circuit NOG 1 are constituted by a 1st basic cell BC 1 being a basic cell BC. Moreover, logic gate circuits requiring lots of fanouts whose load capacity LC is larger than a prescribed value Cb such as a NAND gate circuit MNA 1 and NOR gate circuit BNO 1 are constituted by a 2nd basic cell BC 2 being a basic cell BC. Furthermore, a composite logic gate circuit requiring 8 fanouts whose load capacity CL is greater than a prescribed value Cc such as a NOR gate BNO 1 consists of 2 BiCMOS, the emitter size is expanded to improve the drive capability.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路に関するもので、例えば、
バイポーラ・0MO8(以下Bl−CMO8と略す)ゲ
ートアレイに利用して特に有効な技術に関するものであ
る。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a semiconductor integrated circuit, for example,
The present invention relates to a technique that is particularly effective for use in bipolar 0MO8 (hereinafter abbreviated as Bl-CMO8) gate arrays.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

トーテムポール形態とされる一対の出力パイポーラトラ
ンジスタと0MO8(相[ff1M・os >ta理ゲ
ート回路が組み合わされてなるB1・CMO8複合論理
ゲート回路は、比較的大きな駆動能力と低消at力性を
あわせ持つ、  − そのため、B1・C’MO5論理ゲートは、各種の半導
体デバイス、たとえは、ゲートアレーデバイス、メモリ
デバイスのマイクロコンピュータ、に適用されるように
なりてきた。
The B1/CMO8 composite logic gate circuit, which is composed of a pair of output bipolar transistors in a totem pole configuration and a 0MO8 (phase [ff1M・os >ta logic gate circuit), has a relatively large drive capacity and low attenuation. - Therefore, the B1/C'MO5 logic gate has come to be applied to various semiconductor devices, such as gate array devices, memory devices, and microcomputers.

ところで、8110MO8論理ゲートを用いたゲートア
レーに関しては、日本特許公開公報59−139724
号がある。
By the way, regarding gate arrays using 8110MO8 logic gates, please refer to Japanese Patent Publication No. 59-139724.
There is a number.

また、B1・eMoSゲートアレーデバイスに用いられ
る基不セルに関しては、日本特許公開公昧第61−17
1150号1日本特許会開公報第59−193627号
、パーナート、シー、コール(Bernard C,C
o1e)  Kより、エレクトo=クス/7オプラリ、
  4.1988(Electronics /F@b
ruhrV 4.1988)、pp65−66に発表さ
れた「エエムシシズ バイ七ス アレイ ヒイツL/:
7−トケ−ト  ユティライゼーシ盲ン(AMCC’、
  BiCMO8ARRAY )(ITS RECOD
EGATE UTILIZATION)、及び生栗ら(
Nal(asiba et al)によりNEC技報V
o1.39 No−10/1986pp138−143
に発表された「低電力、高速B1−CMOSゲートアレ
ー(Low Power High 5peed BI
CMO8Gate−Array)Jがある。
Furthermore, regarding the basic cell used in the B1 eMoS gate array device, Japanese Patent Publication No. 61-17
No. 1150 1 Japan Patent Association Publication No. 59-193627, Bernard C, C.
o1e) From K, elect o=kus/7 Oprah,
4.1988 (Electronics /F@b
ruhrV 4.1988), pp65-66, “Msis by Seventh Alley Hitsu L/:
7-Tocate Utilization Blind (AMCC',
BiCMO8ARRAY ) (ITS RECOD
EGATE UTILIZATION), and Nakuri et al.
NEC Technical Report V by Nal (asiba et al)
o1.39 No-10/1986pp138-143
“Low Power High 5peed BI
There is CMO8Gate-Array)J.

尚、ゲートアレイとは、あらかじめ大量に作りたマスタ
ーウェハーに品種ごとの配線工程をのみ施すことにより
、多品種の半導体集積回路装置を実現することができる
もので、マスメス2イス方式の半導体集積回路装置と呼
ばれる。この方式はマスターウェハーの大蓋生産による
低コスト化、配線の自動設計および配側だけの短い製造
工程による開発期間の短縮化などの利点がある。
Furthermore, a gate array is a type of semiconductor integrated circuit device that can realize a wide variety of semiconductor integrated circuit devices by applying wiring processes for each type to master wafers that have been produced in large quantities in advance. called a device. This method has the advantages of lower costs due to large-cap production of the master wafer, shorter development period due to automatic wiring design and a shorter manufacturing process that involves only side placement.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記に記載されるような従来のB1−CMOSゲートア
レイは、次のような問題点を持つ。
The conventional B1-CMOS gate array as described above has the following problems.

すなわち、B1・CMO8論理ゲート回路は、87図に
示されるように、その出力端子に比較的大きな負荷容量
CLが結合される場合には、(JiO8論理ゲート回路
に比較してその伝達遅延時間tpdが小さくなる。しか
し、比較的小さな負荷容量CLが結合される場合には、
逆にCMO8論理ゲート回路に比較してその伝達遅延時
間tpdが大きくなってしまう。
In other words, as shown in FIG. However, when a relatively small load capacitance CL is coupled,
Conversely, the transmission delay time tpd becomes longer than that of the CMO8 logic gate circuit.

一方、B1・CMO8論理ゲート回路の伝達遅延時間t
pdは、第7図に示されるように、その駆動能力すなわ
ち出力トランジスタのエミッタサイズESに応じて同様
な負荷依存性を持つ、すなわち、出力トランジスタの工
はツタサイズESが大きくされその駆動能力が大きくさ
れる場合には、伝達遅延時間tpdは、負荷容量CLが
大きな領域においてエミッタサイズESが小さくされる
場合に比較して小さくなり、負荷容jlcLが小さな領
域において逆に大きくなる。
On the other hand, the transmission delay time t of the B1/CMO8 logic gate circuit
As shown in FIG. 7, pd has a similar load dependence depending on its driving capacity, that is, the emitter size ES of the output transistor.In other words, the output transistor has a larger ivy size ES and a larger driving capacity. In this case, the transmission delay time tpd becomes smaller in a region where the load capacitance CL is large than when the emitter size ES is made small, and conversely becomes larger in a region where the load capacitance jlcL is small.

つまり、論理回路は、各論理ゲート回路の出力端子に結
合される負荷容tcLずなわち7アンアウトに応じて%
CMO8論理ゲート回路又はBi・CMO5論理ゲート
回路を選択的に組み合わせて構成し、かつ各論理ゲート
回路の駆動能力を最適化することによって、その伝達遅
延時間tpdが最小となる。
In other words, the logic circuit has a load capacitance tcL coupled to the output terminal of each logic gate circuit, which is 7% depending on the unout.
By selectively combining CMO8 logic gate circuits or Bi.CMO5 logic gate circuits and optimizing the driving ability of each logic gate circuit, the transmission delay time tpd can be minimized.

しかし、従来の81・CMOSゲートアレイの基本セル
は、Bi−CMO8論理ゲート回路の出カド2ンジスタ
のエミッタサイズESを実質的に拡大しその駆動能力を
大きくするだめのバイポーラトランジスタを含まない、
また、実質的に出力バイポーラトランジスタのエミッタ
サイズを拡大できる様に各基本セルのレイアウト配貨の
工夫がされなかりた。このため、各論理ゲート回路の駆
動能力が負荷容量に応じて最適化しにくいことから、ゲ
ートアレイによって構成される論理回路の総合的な伝達
遅延時間tpdを思うように縮小することができず、結
果的に論理回路の高速動作が阻害されることがわかった
However, the basic cell of the conventional 81 CMOS gate array does not include a bipolar transistor to substantially enlarge the emitter size ES of the output transistor of the Bi-CMO8 logic gate circuit and increase its driving capability.
Furthermore, no effort was made in the layout and distribution of each basic cell so that the emitter size of the output bipolar transistor could be substantially expanded. For this reason, it is difficult to optimize the drive capacity of each logic gate circuit according to the load capacitance, and the overall transmission delay time tpd of the logic circuit constituted by the gate array cannot be reduced as desired. It was found that high-speed operation of logic circuits is inhibited.

この発明の目的は、必要とされる駆動能力に応じてCM
O8論理ゲート回路及びBi@CMO8複合論理ゲート
回路を効率的に11!成しうるゲートアレイの基本セル
及びそのレイアウト方法を提供することにある。
The purpose of this invention is to
Efficiently convert O8 logic gate circuit and Bi@CMO8 composite logic gate circuit to 11! An object of the present invention is to provide a basic cell of a gate array that can be constructed and a layout method thereof.

この発明の他の目的は、ゲートアレイの高集積化を図り
、ゲートアレイによって構成される論理回路の高速化を
図ることにある。
Another object of the present invention is to achieve higher integration of gate arrays and to increase the speed of logic circuits constituted by the gate arrays.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明m書の記述及び添付図面から明らかになるであろ
う。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the attached drawings.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、ゲートアレイを、基本的にCMO8II’4
理ゲート回路を構成するために用いられる第1のセルと
基本的KBi・CMO8論理ゲート回路を構成するため
に用いられる第2のセルを所定の比率で含む、またBi
−CMO8論理ゲート回路に大きな駆動能力が必要とさ
れるとき選択的に用いられる一対のバイポーラトランジ
スタを含み、かつ格子状に配置される複数の基本セルに
よりて構成するものである。
In other words, the gate array is basically CMO8II'4
It contains a first cell used to configure a basic KBi/CMO8 logic gate circuit and a second cell used to configure a basic KBi/CMO8 logic gate circuit in a predetermined ratio.
-CMO8 The circuit includes a pair of bipolar transistors that are selectively used when a large driving capability is required in the logic gate circuit, and is composed of a plurality of basic cells arranged in a grid pattern.

〔作 用〕[For production]

上記した手段によれは、上記基本セルに含まれる第1及
び第2のセルの比率を最適化することで、必要とされる
駆動能力に応じて最適化されたCMO8論理ゲート回路
及びB1・CMO5論理ゲート回路を無駄なく効率的に
構成できる。これにより、ゲートアレイ内に含まれるゲ
ートの使用効率が向上される。そして、ゲート使用効率
が向上されるため、ゲ・−ドアレイ内の回路素子数が削
減されるとともに、ゲートアレイの高集積化が図れる。
According to the above means, by optimizing the ratio of the first and second cells included in the basic cell, the CMO8 logic gate circuit and the B1/CMO5 logic gate circuit are optimized according to the required driving ability. Logic gate circuits can be configured efficiently without waste. This improves the usage efficiency of the gates included in the gate array. Since gate usage efficiency is improved, the number of circuit elements in the gate array can be reduced and the gate array can be highly integrated.

さらに、ゲートアレイ内に形成される論理回路は、その
出力負荷容量の値によって、0M08回路、エイツタサ
イズがたとえは3μiとされた出力バイポーラトランジ
スタを含むMIBl−0M08回路及び上記第1Bl−
0M08回路の出力バイポーラトランジスタのエミッタ
サイズより大きなエミッタサイズの出力バイボーラド2
ンジスタを含む第2Bi−0M08回路の中から選択さ
れる。すなわち、論理回路は、その出力負荷容量を最り
とも速く充電及び放電可能な回路形態とされる。その結
果、上記の様な設計手法の採用によりて、ゲートアレイ
内に構成される論理回路の動作速度が高速化される。
Further, the logic circuits formed in the gate array may include a 0M08 circuit, a MIBl-0M08 circuit including an output bipolar transistor with an output bipolar transistor size of 3 μi, and the first Bl-
Output bibolar transistor 2 with emitter size larger than emitter size of output bipolar transistor of 0M08 circuit
selected from among the second Bi-0M08 circuits including the transistors. That is, the logic circuit has a circuit configuration that allows its output load capacity to be charged and discharged as quickly as possible. As a result, by adopting the above design method, the operating speed of the logic circuit configured in the gate array is increased.

〔実施例〕〔Example〕

第2図には、この発明が適用されたゲートアレイのレイ
アウト図が示されている。また、第1図には、第2図の
ゲートアレイの基本セルBCの一実施例のレイアウト図
が示されている。尚1本願において、基本セルとは、複
数の半導体素子を含むレイアウト上の基本単位と定義さ
れる。第2図のゲートアレイを構成する基本セルBC及
びこれらの基本セルBCを構成する第1図の各回路素子
は、特に制限されないが、単結晶シリコンのような1個
の半導体基板上に形成される。
FIG. 2 shows a layout diagram of a gate array to which the present invention is applied. Further, FIG. 1 shows a layout diagram of one embodiment of the basic cell BC of the gate array of FIG. 2. In FIG. In the present application, a basic cell is defined as a basic unit on a layout including a plurality of semiconductor elements. The basic cells BC forming the gate array shown in FIG. 2 and the circuit elements shown in FIG. Ru.

第2図において、ゲートアレイは、特に制限されないが
、四角形の半導体基板SUBの周辺部に配置された信号
入出力端子とされる、複数の外部接続端子pad 、上
記半導体基板SUBの中央部に規則的に配置され、複数
の基本セルBCを含む内部論理回路、及び、上記内部論
理回路と上記外部端子padとの間に配置された人出力
バッファ回路I10とを含む、尚、#!2図は、配線チ
ャネルレス型のゲートアレイを例示的に示している。ゲ
ートアレイに含まれる基本セルBCは、特に制限されな
いが、すべて同一の構成とされ、例えば第1図に示され
るよ51C,3個のP M OS領域PMI〜PM3と
、5個のNMO8領域NMI〜NM5及び4個のバイポ
ーラトランジスタ領域BTI〜BT4とt含む、このう
ち、PMO8領域PMI〜PM3は、比較的大きなコン
ダクタンスとされる3個のPチャンネルMO8FETを
それぞれ含む、また、NMO8領域NMI〜NM3は、
比較的大きな;ンダクタンスとされる3個のNチャンネ
ル間O8FETをそれぞれ含み、NMO8i域NM4は
、比較的小さなコンダクタンスとされる3個のNチャン
ネル間O8FETを含む、さらに、NMO8領域NM5
は、比較的小さなコンダクタンスとされる1個のNチャ
ンネル間O8FETを含む、また、バイポーラトランジ
スタ領域BTI〜BT4は、所定のエミッタサイズたと
えは、1×3μdとされる1個のパイボー2トランジス
タをそれぞれ含む。
In FIG. 2, the gate array includes, although not particularly limited to, a plurality of external connection terminals PAD, which are signal input/output terminals arranged at the periphery of the rectangular semiconductor substrate SUB, and a plurality of external connection terminals PAD arranged at the center of the semiconductor substrate SUB. #! includes an internal logic circuit that is arranged as follows and includes a plurality of basic cells BC, and an output buffer circuit I10 that is arranged between the internal logic circuit and the external terminal pad. FIG. 2 exemplarily shows a wiring channelless type gate array. The basic cells BC included in the gate array are not particularly limited, but all have the same configuration, for example, as shown in FIG. ~NM5 and four bipolar transistor regions BTI~BT4 and t, of which the PMO8 areas PMI~PM3 each include three P-channel MO8FETs with relatively large conductance; teeth,
The NMO8i region NM4 includes three N-channel O8FETs each having relatively large conductance;
includes one N-channel O8FET with relatively small conductance, and the bipolar transistor regions BTI to BT4 each include one pibo-2 transistor with a predetermined emitter size, for example, 1×3 μd. include.

各基本セルBCにおいて、PMO8領域PM1を構成す
る各PチャンネルMO8FETのソースS及びドレイン
D間には、特に制限されないが。
In each basic cell BC, the distance between the source S and drain D of each P-channel MO8FET constituting the PMO8 region PM1 is not particularly limited.

ポリシリコンからなるゲートGがそれぞれ形成される。Gates G made of polysilicon are respectively formed.

これらのゲートGは、NMO8領域NMIの対応するN
チャンネル間O8FETのソース及びドレイン間に延長
される。これにより、PMO8領域PMIの各Pチャン
ネルMO8FETとNMO8領域NMIの対応するNチ
ャンネル間O8FETのゲートは、それぞれ共通結合さ
れる。PMO8領域PMI及びNMO8領域NMIに設
けられる3個のPチャンネルMO8FET及びNチャン
ネルMO8FETは、この基本セルBCf)glセルと
見なされ、3組の0MO8からなる3人力のCMO8論
理ゲート回路あるいはこれに相当する2人力のCMO8
論理ゲート回路及びCMOSインバータ回路(言い換え
ると、1入力のCMO8論理ゲート回路)を構成するた
めに利用されることができる。
These gates G are connected to the corresponding N of the NMO8 region NMI.
It is extended between the source and drain of the interchannel O8FET. As a result, the gates of each P-channel MO8FET in the PMO8 region PMI and the corresponding N-channel inter-O8FET in the NMO8 region NMI are commonly coupled. The three P-channel MO8FETs and N-channel MO8FETs provided in the PMO8 region PMI and the NMO8 region NMI are regarded as this basic cell BCf)gl cell, and are a three-person CMO8 logic gate circuit consisting of three sets of 0MO8s or equivalent. A two-person CMO8
It can be used to configure a logic gate circuit and a CMOS inverter circuit (in other words, a 1-input CMO8 logic gate circuit).

同様に、PMO8領域PM2の各PチャンネルMO8F
ETのゲートGは、NMO5領域NM2の対応するNチ
ャンネルMO8FETのゲートGにそれぞれ共通結合さ
れる。これらのPMO8領域PM2及びNMO8領域N
M2に設けられる3個のPチャンネルMO8FET及び
NチャンネルMO8FETは、やはりこの基本セルBC
の第1のセルと見なされ、3組の0MO8からなる3人
力論理ゲート回路あるいはこれに相当する2人力論理ゲ
ート回路及びCMOSインバータ回路を構成する為に利
用されることができる。
Similarly, each P channel MO8F of PMO8 area PM2
The gates G of the ETs are commonly coupled to the gates G of the corresponding N-channel MO8FETs in the NMO5 region NM2. These PMO8 area PM2 and NMO8 area N
The three P-channel MO8FETs and N-channel MO8FETs provided in M2 are also connected to this basic cell BC.
It can be used to configure a three-man power logic gate circuit consisting of three sets of 0MO8, or a two-man power logic gate circuit and a CMOS inverter circuit corresponding thereto.

一方、PMO8領域PM3の各PチャンネルMO8FE
TのゲートGは、NMO8領域NM4の対応するNチャ
ンネルMO8FETのゲートGにそれぞれ共通結合され
、さらにNMO8領域NM3の対応するNチャンネルM
O8FETのゲートGにそれぞれ共通結合される。PM
O8&域PM3に設けられる3個のPチャンネルMO8
FETとNMO8領域NM3及びNM4に設けられる6
個のNチャンネルMO3FETは、N M OS領域N
M5に設けられる1個のNチャンネルMO3FET及び
バイポーラトランジスタ領域BTI〜BT4に設けられ
る4個のバイポーラトランジスタとともに、この基本セ
ルBCの第2のセルと見なされ、2人力ないし3人力の
Bl−CMO3論理ゲート回路あるいはB1−CMOS
インバータ回路(言い換えると、l入力の81・CMO
8複合論理ゲート回路)を構成する為に利用されること
ができる。
On the other hand, each P channel MO8FE of PMO8 area PM3
The gates G of T are commonly coupled to the gates G of the corresponding N-channel MO8FETs in the NMO8 region NM4, and are further commonly coupled to the gates G of the corresponding N-channel MO8FETs in the NMO8 region NM3.
They are commonly coupled to the gates G of the O8FETs. PM
Three P channels MO8 provided in O8 & area PM3
6 provided in FET and NMO8 regions NM3 and NM4
N-channel MO3FETs have N M OS area N
Together with one N-channel MO3FET provided in M5 and four bipolar transistors provided in bipolar transistor regions BTI to BT4, it is regarded as the second cell of this basic cell BC, and is a two- or three-person Bl-CMO3 logic Gate circuit or B1-CMOS
Inverter circuit (in other words, 81/CMO with l input
8 complex logic gate circuits).

PMO8領域PMI〜PM3において、それぞれのPチ
ャネルMO8FETは、各ゲートを不純物導入iスフと
し、1ボロンを半導体基板に導入することによって形成
される。NMO8領域NM1−NM5において、それぞ
れのNチャネル間O8FETは、各ゲートを不純物導入
マスクとし、リン又はヒ素を半導体基板に導入すること
によりて形成される。
In the PMO8 regions PMI to PM3, each P-channel MO8FET is formed by doping each gate with an impurity and introducing 1 boron into the semiconductor substrate. In the NMO8 regions NM1-NM5, each N-channel O8FET is formed by introducing phosphorus or arsenic into the semiconductor substrate using each gate as an impurity introduction mask.

この実施例のゲートアレイにおいて、Bl −CMO8
論理ゲート回路は、特に制限されないが、2段階の駆動
能力を選択的に持つことができる。
In the gate array of this example, Bl -CMO8
Although the logic gate circuit is not particularly limited, it can selectively have two levels of driving ability.

すなわち、Bi−CMO3論理ゲート回路に比較的小さ
な駆動能力が必要とされるとき、バイポーラトランジス
タ領域BTI及びBr3に形成される2個のバイボー2
トランジスタが出力トランジスタとされる。一方Bi−
CMO5論理ゲート回路に比較的大きな駆動能力が必要
とされるとき、バイボーラド2ンジスタ領域BT3及び
Br4に形成される一対のバイボーラド2ンジスタが領
域BTI及びBr3に形成されたバイポーラトランジス
タで構成された出力段のバイボーラド2ンジスタにそれ
ぞれ並列接続される。尚、、第8図は第1図の基本セル
BC内に含まれる回路素子を模式%式% 第3図には、第2図のゲートアレイにより構成された論
理回路の一例の回路図が部分的に示されている。また、
第4図ないし第6図(a)及び(b)は、第3図の論理
回路に含まれるCMOSインバータ回路NlとCMOS
ナツトゲート回路NAGI。
That is, when a relatively small driving capacity is required for the Bi-CMO3 logic gate circuit, two bipolar transistors formed in the bipolar transistor regions BTI and Br3
The transistor is an output transistor. On the other hand, Bi-
When a relatively large driving capacity is required for the CMO5 logic gate circuit, a pair of biborad 2 transistors formed in the biborder 2 transistor regions BT3 and Br4 is used as an output stage composed of bipolar transistors formed in the regions BTI and Br3. are connected in parallel to two biborad transistors. 8 shows a schematic representation of the circuit elements included in the basic cell BC shown in FIG. 1. FIG. is shown. Also,
4 to 6 (a) and (b) show the CMOS inverter circuit Nl and the CMOS included in the logic circuit of FIG.
Nutgate circuit NAGI.

B1・CMOSナントゲート回路BNAI及びB1−C
MOSノアゲート回路BNO10回路図をそれぞれ示し
ている。これらの図において、チャンネル(バックゲー
ト)部に矢印が付加されるMOSFETはPチャンネル
展であって、矢印の付加されないNチャンネルMO8F
ETと区別される。また1図示されるバイポーラトラン
ジスタは、すべてNPNm)ランジスタである。なお、
11!3図において、論理回路の具体的な演算条件や各
入力信号及び出力信号の論理条件については、この発明
に直接関係ないので、その詳細な説明を割愛する。
B1/CMOS Nant gate circuit BNAI and B1-C
A circuit diagram of the MOS NOR gate circuit BNO10 is shown. In these figures, the MOSFET with an arrow added to the channel (back gate) part is a P-channel MOSFET, and the MOSFET with no arrow added is an N-channel MOSFET.
Distinguished from ET. Furthermore, all the bipolar transistors shown in the figure are NPNm) transistors. In addition,
In FIGS. 11 and 3, detailed explanations of the specific calculation conditions of the logic circuit and the logic conditions of each input signal and output signal will be omitted since they are not directly related to the present invention.

第3図において、論理回路の図示されない回路から供給
される入力信号Aは、特に制限されないが、CMOSイ
ンバータ回路Nlにより反転された後、CMOSナツト
ゲート回路NAGIの第1の入力端子に供給される。こ
のCMOSナントゲート回路NAGIの第2及び第3の
入力端子には、論理回路の図示されない回路から、入力
信号B及びCがそれぞれ供給される。CMOSナントゲ
ート回路NAGIの出力信号は、CMOSインバータ回
路N2によりて反転された後、B1−CMOSナントゲ
ート回路BNAIのWIlの入力端子に供給される。こ
のB1・CMOSナントゲート回路BNAIの第2及び
第3の入力端子には、論理回路の図示されない回路から
入力信号りと入力信号Eがそれぞれ供給される。B1−
CMOSナントゲート回路BNAIの出力信号Fは、B
1・CMOSノアゲート回路BNOIのMlの入力端子
に供給されるとともに、論理回路の他の回路に供給され
る。B1−CMOSナントゲート回路BNA1の出力信
号Fは、合計3個の論理ゲート回路の入力端子に供給さ
れ、その7アンアウ)foは3個とされる。尚、ファン
アウトとは、1つの回路の出力端子に結合され、かつ、
その回路によりてドクイプされ次段回路の入力の数とし
て定義される。
In FIG. 3, an input signal A supplied from a logic circuit (not shown) is inverted by a CMOS inverter circuit Nl, although not particularly limited, and then supplied to the first input terminal of a CMOS nutgate circuit NAGI. Input signals B and C are supplied to the second and third input terminals of the CMOS Nant gate circuit NAGI, respectively, from a logic circuit (not shown). The output signal of the CMOS Nant gate circuit NAGI is inverted by the CMOS inverter circuit N2 and then supplied to the input terminal WI1 of the B1-CMOS Nant gate circuit BNAI. The second and third input terminals of this B1 CMOS Nant gate circuit BNAI are supplied with an input signal I and an input signal E, respectively, from a logic circuit (not shown). B1-
The output signal F of the CMOS Nant gate circuit BNAI is B
1. It is supplied to the Ml input terminal of the CMOS NOR gate circuit BNOI, and is also supplied to other circuits of the logic circuit. The output signal F of the B1-CMOS Nant gate circuit BNA1 is supplied to the input terminals of a total of three logic gate circuits, of which there are three input terminals. Note that fan-out refers to a circuit that is connected to the output terminal of one circuit, and
It is defined as the number of inputs to the next stage circuit that are duplicated by that circuit.

ここで、CMOSインバータ回路N1は、第4図に示さ
れるよう(、回路の電源電圧VCC及び接地電位GND
間にそのソース・ドレイン経路が直列形態に設けられる
PチャンネルMO8FETQ1及びNチャンネルMO8
FETQIIを含む。
Here, the CMOS inverter circuit N1 has a circuit power supply voltage VCC and a ground potential GND as shown in FIG.
P-channel MO8FETQ1 and N-channel MO8 whose source-drain paths are provided in series between them.
Contains FETQII.

これらのMO8FETQt及びQllのゲートは共通結
合され、CMOSインバータ回路Nlの入力端子1とさ
れる。また、上記MO8FETQ1及びQllの共通結
合されたドレインは、CMOSインバータ回路Nlの出
力端子0とされる。これKより、CMOSインバータ回
路N1の出力信号Oは、入力信号lがハイレベルとされ
るとき回路の接地電位のようなロウレベルとされ、入力
信号lがロウレベルとされるとき回路の電源電圧VCC
のようなハイレベルとされる。
The gates of these MO8FETs Qt and Qll are commonly coupled and serve as input terminal 1 of the CMOS inverter circuit Nl. Further, the commonly connected drains of the MO8FETs Q1 and Qll are used as the output terminal 0 of the CMOS inverter circuit Nl. From this K, the output signal O of the CMOS inverter circuit N1 is set to a low level such as the ground potential of the circuit when the input signal l is set to a high level, and when the input signal l is set to a low level, the output signal O of the CMOS inverter circuit N1 is set to a low level such as the ground potential of the circuit.
It is considered to be a high level such as.

CM OSインバータ回路N2は、上記CMOSインバ
ータ回路N1と同一の回路構成とされる。
The CMOS inverter circuit N2 has the same circuit configuration as the CMOS inverter circuit N1.

この実施例において、上記CMOSインバータ回MN1
のMO8FETQ1)I 1%ニ制限されないが、基本
セルBCIのPMO5領域P M I K設けられる第
1のPチャンネルMO8FETによりて構成され、MO
8FETQI 1は、そのNMO8領域NMIに設けら
れる第1のNチャンネル間O8FETによりて構成され
る。同様に、CMOSインバータ回路N2のMO8FE
TQIは、*に制限されないが、基本セルBCのPMO
8領域PMIK設けられる第2又は第3のPチャンネル
MO8FETによりてそれぞれ構成され、MO8FET
QI 1は、そのNMO8領域NMIに設けられるts
2又は第3のNチャンネルMO8FETKよりてそれぞ
れ構成される。
In this embodiment, the CMOS inverter circuit MN1
MO8FET Q1) I 1% of the basic cell BCI is configured by the first P-channel MO8FET provided in the PMO5 region PMIK, but is not limited to 1%, and is
8FETQI 1 is constituted by a first N-channel O8FET provided in the NMO8 region NMI. Similarly, MO8FE of CMOS inverter circuit N2
TQI is not limited to *, but the PMO of basic cell BC
Each of the MO8FETs is configured by a second or third P-channel MO8FET provided with an 8-area PMIK.
QI 1 is the ts provided in the NMO8 region NMI.
Each of them is composed of two or third N-channel MO8FETKs.

次に、CMOSナントゲート回路NAGIは、N5図に
示されるように1回路の電源電圧VCC及び接地電位G
ND間にそのソースドレイン経路が直列形態に設けられ
るPチャンネルMO8FETQ2及びNチャンネルMO
8FETQI 2〜Q14を含む、MO8FBTQ2の
ソースドレイン経路には、さらKPチャンネルMO8F
ETQ3及びQ4のソースドレイン経路が並列形態に設
けられる。MO8FETQ2のゲートは、MO8FET
Q12のゲートに共通結合され、CMOSナントゲート
回路NAGIの第1の入力端子11とされる。同様に、
MO8FETQ3及びQ4のそれぞれのゲートは、八l
08FETQI 3及びQ14のゲートにそれぞれ共通
結合され、それぞれCMOSナントゲート回路NAGI
のtpJ2及び第3の入力端子I2及び13とされる。
Next, the CMOS Nant gate circuit NAGI connects the power supply voltage VCC of one circuit and the ground potential G as shown in diagram N5.
P-channel MO8FETQ2 and N-channel MO whose source-drain path is provided in series between ND
The source drain path of MO8FBTQ2, including 8FETQI 2 to Q14, further includes a KP channel MO8F
The source drain paths of ETQ3 and Q4 are provided in parallel configuration. The gate of MO8FETQ2 is MO8FET
It is commonly coupled to the gate of Q12 and serves as the first input terminal 11 of the CMOS Nantes gate circuit NAGI. Similarly,
Each gate of MO8FETQ3 and Q4 is 8l
Commonly coupled to the gates of 08FETQI 3 and Q14, respectively, and connected to the CMOS Nantes gate circuit NAGI
tpJ2 and third input terminals I2 and 13.

これにより、CMOSナントゲート回路NAGIの出力
信号0は、入力信号11〜i3がすべてハイレベルとさ
れるとき回路の接地電位GNDのようなロウレベルとさ
れ、入力信号11〜i3のいずれかがロウレベルとされ
るとき回路の電源電圧VCCのようなハイレベルとされ
る。
As a result, the output signal 0 of the CMOS Nant gate circuit NAGI is set to a low level like the ground potential GND of the circuit when all the input signals 11 to i3 are set to a high level, and when any of the input signals 11 to i3 is set to a low level. When it is set, it is set to a high level like the circuit power supply voltage VCC.

この実施例において、CMOSナントゲート回路NAG
IのPチャンネルM OS F Jli: T Q 2
〜Q4は、特に制限されないが、上記基本セルBCIの
PMO3領域PM2に設けられる第1〜第3のPチャン
ネルMO8FETによりて構成される。
In this example, a CMOS Nant gate circuit NAG
I P Channel M OS F Jli: T Q 2
~Q4 is configured by the first to third P-channel MO8FETs provided in the PMO3 region PM2 of the basic cell BCI, although not particularly limited thereto.

また、NチャンネルMO8FETQ12〜Q14は、基
本セルBCIのNMO8領域NM2に設けられる第1−
第3ONチヤンネルMO8FETによりて構成される。
Further, the N-channel MO8FETs Q12 to Q14 are the first-channel MO8FETs provided in the NMO8 region NM2 of the basic cell BCI.
It is composed of a third ON channel MO8FET.

B1−CMOSナントゲート回gBNA1は、第6図−
)に示されるように、回路の電源電圧VCCと接地電位
GNDとの間にそのコレクターエミッタ経路が直列接続
されたトーテムポール形態の出力バイポーラトランジス
タT1及びT2を含む。
B1-CMOS Nant gate circuit gBNA1 is shown in Figure 6-
), the circuit includes totem-pole output bipolar transistors T1 and T2 whose collector-emitter paths are connected in series between the power supply voltage VCC of the circuit and the ground potential GND.

出力トランジスタTIのエミッタ及び出力トランジスタ
T2のコレクタの共通結合されたノードは、B1・CM
 OSナントゲート回路BNAIの出力端子0とされる
。出力トランジスタTlのベースと回路の11源電圧V
CCとの間には、そのソースドレインパスが並列形態と
される3個のPチャンネルMO8FETQ5〜Q7が設
けられる。また、出力トランジスタTIのベースと回路
の接地電位GNDとの間には、そのソースドレインパス
が直列形態とされる3個のNチャンネルMOS F E
 TQ15〜Q17が設けられる。これらのMO8FE
TQ5〜Q7及びQ15〜Q17は、上記ll&5図と
同様な3人力のCMOSナントゲート回路を構成する。
The commonly coupled node of the emitter of the output transistor TI and the collector of the output transistor T2 is B1.CM
It is set as the output terminal 0 of the OS Nant gate circuit BNAI. 11 source voltage V of the base of the output transistor Tl and the circuit
Three P-channel MO8FETs Q5 to Q7 whose source-drain paths are parallel are provided between CC. Furthermore, between the base of the output transistor TI and the circuit ground potential GND, there are three N-channel MOS F E transistors whose source-drain paths are connected in series.
TQ15 to Q17 are provided. These MO8FE
TQ5 to Q7 and Q15 to Q17 constitute a three-man powered CMOS Nant gate circuit similar to the above-mentioned diagram ll&5.

一方、出力トランジスタT2のベースと出力端子0との
間には、そのソース・ドレインパスが直列形態とされる
3個のNチャンネルMO8FETQ18〜Q20が設け
られる。また、出力トランジスタT2のベースと回路の
接地電位GNDとの間には、そのゲートが出力端子0に
共通結合されるNチャンネルMO8FETQ21が設け
られる。MO8FETQI 8〜Q20のゲートは、対
応する上記MO8FETQI 5〜Q17のゲートにそ
れぞれ共通結合され、それぞれBl・CMOSナントゲ
ート回路BNAIの1g1〜第3の入力漏子11−″−
13とされる。これにより、B1・CMOSナントゲー
ト回路BNAIの出力信号0は、入力信号i1〜13が
ともにハイレベルとされるとき1回路の電源電圧VCC
よりも出力トランジスタTIのベース・エミッタ電圧分
だけ低いハイレベルとされ、入力信号11〜i3のいず
れかがロクレベルとされるとき、回路の接地電位よりも
出力トランジスタT2のベース・エイツタ電圧分だけ高
いロクレベルとされる。
On the other hand, three N-channel MO8FETs Q18 to Q20 whose source/drain paths are connected in series are provided between the base of the output transistor T2 and the output terminal 0. Further, an N-channel MO8FETQ21 whose gate is commonly coupled to the output terminal 0 is provided between the base of the output transistor T2 and the circuit ground potential GND. The gates of MO8FETQI 8 to Q20 are commonly coupled to the corresponding gates of MO8FETQI 5 to Q17, respectively, and are connected to 1g1 to third input leakage 11-''- of the Bl/CMOS Nantes gate circuit BNAI, respectively.
It is said to be 13. As a result, the output signal 0 of the B1 CMOS Nant gate circuit BNAI is equal to the power supply voltage VCC of one circuit when both the input signals i1 to i13 are at high level.
When any of the input signals 11 to i3 is set to a low level, it is set to a high level that is lower by the base-emitter voltage of the output transistor T2 than the ground potential of the circuit by the base-emitter voltage of the output transistor T2. It is considered to be Roku level.

この実施例において、B1・CMOSナントゲート回路
BNAIの出力トランジスタTI及びT2は、特に制限
されないが、上記基本セルBCIのバイポーラトランジ
スタ領域BTI及びBr3に設けられるバイポーラトラ
ンジスタによってそれぞれ構成される。また、Pチャン
ネAIMO8FETQ5〜Q7及びNチャンネルMO5
FETQ15〜Q17は、基本セルBCIのPMO8領
域PM3及びNMO8領域NM3に設けられる第1〜第
3のPチャンネルMO8FET及びNチャンネ/l/M
O8FETによってそれぞれ構成される。
In this embodiment, the output transistors TI and T2 of the B1/CMOS Nant gate circuit BNAI are respectively constituted by bipolar transistors provided in the bipolar transistor regions BTI and Br3 of the basic cell BCI, although not particularly limited thereto. In addition, P channel AIMO8FETQ5~Q7 and N channel MO5
FETQ15 to Q17 are first to third P-channel MO8FETs and N-channel/l/M provided in PMO8 region PM3 and NMO8 region NM3 of basic cell BCI.
Each is configured by an O8FET.

さらに、NチャンネルMO8FETQI 8〜Q20は
、基本セルBCXのNMO8領域NM4に設けられる第
1〜第3のNチャンネル2w10SFETによりてそれ
ぞれ構成され、NチャンネルMO8FETQ21は、そ
のNMO8領域NM5に設けられる1個のNチャンネル
MO8FETKよりて構成される。
Further, the N-channel MO8FETQI 8 to Q20 are respectively configured by first to third N-channel 2w10SFETs provided in the NMO8 region NM4 of the basic cell BCX, and the N-channel MO8FETQ21 is configured by one N-channel MO8FET QI provided in the NMO8 region NM5. Consists of N-channel MO8FETK.

ところで、第3図の実施例において、B1・CMOSナ
ントゲート回路BNA1のファンアウトfoは3とされ
るため、B1・CMOSナントゲート回路BNA1の出
力段はそれぞれ一対のトランジスタTI及びT2によ2
″C1成される。B1・CMOSナントゲート回路BN
AIK比較的大きな駆動能力が必要とされる場合、すな
わち、77ンアウトfoが、たとえば7以上とされる場
合、#I6図(a)K点線で示されるように、出カド2
ンジスタT1及びT2に、出力トランジスタT3及びT
4がそれぞれ並列形態に設けられる。これらの出力トラ
ンジスタT3及びT4は、特に制限されないが、基本セ
ルBCIのパイポー2トランジスタ領域BT3及びBr
4に設けられる一対のバイポーラトランジスタによって
それぞれ構成される。
By the way, in the embodiment shown in FIG. 3, the fan-out fo of the B1 CMOS Nantes gate circuit BNA1 is set to 3, so the output stage of the B1 CMOS Nantes gate circuit BNA1 is 2 times by a pair of transistors TI and T2, respectively.
``C1 is formed.B1・CMOS Nantes gate circuit BN
When a relatively large driving capacity of the AIK is required, that is, when the 77-in-out fo is set to 7 or more, as shown by the dotted line in Figure #I6 (a), the output 2
The output transistors T3 and T2 are connected to the output transistors T1 and T2.
4 are respectively provided in parallel form. Although not particularly limited, these output transistors T3 and T4 are connected to the bipolar transistor regions BT3 and Br of the basic cell BCI.
Each of the two bipolar transistors is constructed of a pair of bipolar transistors provided at 4.

第3図において、BI舎CMOSノアゲート回路BNO
Iの第2及び第3の入力端子には、論理回路の図示され
ない回路から入力信号Gと入力信号HのCMOSインバ
ータ回路N3による反転信号がそれぞれ供給される。B
1−CMOSノアゲート回路BNOIの出力信号には、
CMOSナントゲート回路NAG2の第1の入力端子に
供給されるとともに、論理回路の図示されない回路に供
給される。B1・CMOSMOS−ト回路BNO1の出
力信号には、合計8個の論理ゲート回路の入力端子に供
給され、その7アンアウ)foは8個とされる。上記C
MOSナントゲート回路NAG2の第2の入力端子には
、論理回路の図示されない回路から入力信号Iが供給さ
れ、その第3の入力端子には、CMOSノアゲート回路
N0GIの出力信号が供給される。このCMOSノアゲ
ート回路N0GIの第1の入力端子には、上記CMOS
インパーク回路N3の出力信号が供給され、その第2の
入力端子には、論理回路の図示されない回路から入力信
号Jが供給される。
In Figure 3, BI building CMOS Noah gate circuit BNO
The second and third input terminals of I are supplied with inverted signals of the input signal G and the input signal H by the CMOS inverter circuit N3 from a logic circuit (not shown), respectively. B
1-The output signal of the CMOS NOR gate circuit BNOI is as follows:
It is supplied to the first input terminal of the CMOS Nant gate circuit NAG2 and also to a circuit (not shown) of the logic circuit. The output signal of the B1.CMOSMOS-to-circuit BNO1 is supplied to the input terminals of a total of eight logic gate circuits, of which there are eight input terminals. Above C
The second input terminal of the MOS NOR gate circuit NAG2 is supplied with an input signal I from a logic circuit (not shown), and the third input terminal thereof is supplied with an output signal of the CMOS NOR gate circuit N0GI. The first input terminal of this CMOS NOR gate circuit N0GI is connected to the CMOS
An output signal of the impark circuit N3 is supplied, and an input signal J is supplied to its second input terminal from a circuit (not shown) of the logic circuit.

ここで、CMOSインバータ回路N3は、上記CMOS
インバータ回路N1〜N2と同一の回路構成とされ、特
に制限されないが、基本セルBC20PMO8領域PM
IK設けられる第1のPチャンネルMO8F)i;Tと
、そのNMO5領域NM1に設けられる[1のNチャン
ネルMO3FETによりて構成される。同時に、CMO
Sナントゲート回路NAG2は、上記ナントゲート回路
NAG1と同一の回路構成とされ、特に制限されないが
基本セルBC2のPMO8領域PM2に設けられる3個
のPチャンネルMO8FETと、そのNMO8領域NM
2に設けられる3個のNチャンネルMO8FETにより
て構成される。
Here, the CMOS inverter circuit N3 is the CMOS inverter circuit N3.
The circuit configuration is the same as that of the inverter circuits N1 to N2, and although not particularly limited, the basic cell BC20PMO8 region PM
It is composed of a first P-channel MO8F)i;T provided in IK and a [1 N-channel MO3FET provided in its NMO5 region NM1. At the same time, CMO
The S Nant gate circuit NAG2 has the same circuit configuration as the Nant gate circuit NAG1 described above, and includes, but is not particularly limited to, three P-channel MO8FETs provided in the PMO8 region PM2 of the basic cell BC2 and the NMO8 region NM.
It is composed of three N-channel MO8FETs provided in 2.

次に、CMOSノアゲート回路N0GIは、上記ナント
ゲート回路NAGI及びNiO2から類推できるように
、回路の[源電圧VCC及び接地電位の間に直列形態に
設けられ、直列形態とされる2個のPチャンネルMO8
FETと並列形態とされる2個のNチャンネルMO8F
ETを含む、この実施例において、CMOSノアゲート
回路N0Glを構成する2個のPチャンネルMO8FE
Tは、特に制限されないが、上記基本セルBC2のPM
O8領域PMIに設けられる第2及び1g3のPチャン
ネルMO8FETと、七〇NMO8領域NMIに設けら
れる第2及び第3のNチャンネルMO8FETによって
構成される。
Next, as can be inferred from the above-mentioned Nant gate circuits NAGI and NiO2, the CMOS NOR gate circuit N0GI is provided in series between the source voltage VCC and the ground potential of the circuit. MO8
Two N-channel MO8Fs in parallel configuration with FETs
In this example, two P-channel MO8FEs constitute a CMOS NOR gate circuit N0Gl, including ET.
T is not particularly limited, but is the PM of the basic cell BC2.
It is composed of second and 1g3 P-channel MO8FETs provided in the O8 region PMI, and second and third N-channel MO8FETs provided in the 70NMO8 region NMI.

B1−CMOSMOS−ト回路BNO1は、第6図軸)
に示されるように、回路の電源t!EVcc及び接地電
位の間にトーテムポール形態に設けられる2個の出力ト
ランジスタTI及びT2を基本構成とする。上記出力ト
ランジスタT1の前段には、CMOSノアゲート回路を
構成する3個のPチャンネルMO8FETQ22〜Q2
4及び3個のNチャンネルMO3FETQ25〜Q27
が設けられ、上記出力トランジスタT2のコレクタ及び
ペース間には、そのソース・ドレイン経路が並列形態と
される3個のNチャンネルMO8FETQ28〜Q30
が設けられる。また、上記出力トランジスタT2のベー
スと回路の接地電位GNDとの間には、そのゲートが出
力トランジスタT2のコレクタに結合される1個のNチ
ャンネルMO8FETQ31が設けられる。これらのト
ランジスタT1及びT2ならびに各MO8FETQ22
〜Q31は、基本セルBC2のPMO8領域PM3とN
MO8領域N領域N−3NM5ならびにバイポーラトラ
ンジスタ領域BTI及びBT2に設けられる各回路素子
によって構成される。第3図の実施例において、B1−
CMOSノアゲート回路BNOIのファンアウトfoは
8とされるため、出力トランジスタTI及びT2には、
一対の出力トランジスタT3及びT4がそれぞれ並列形
態に設けられる。言うまでもなく、これらのトランジス
タT3及びT4は、基本セルBC2のバイホー2トラン
ジスタ領域BT3及びBT4に設けられル一対のバイボ
ー2トランジスタによって構成される0、第9図は、第
3図の論理回路を、第8図に示された基本セルBCを2
個用い【構成した場合の結線状態を示している。同図に
示されるt源配線Vcc及びGNDは1層目アルミニウ
ム配線で形成することができる。また、回路素子間の結
線は、1層目アルミニウム配線と2層目アルミニウム配
線などを用いて形成することができる。
B1-CMOSMOS-to circuit BNO1 is on the axis of Fig. 6)
As shown in , the circuit power supply t! The basic configuration is two output transistors TI and T2 arranged in a totem pole configuration between EVcc and ground potential. In the preceding stage of the output transistor T1, there are three P-channel MO8FETs Q22 to Q2 that constitute a CMOS NOR gate circuit.
4 and 3 N-channel MO3FETs Q25~Q27
are provided, and between the collector and pace of the output transistor T2, three N-channel MO8FETs Q28 to Q30 whose source/drain paths are in parallel form are provided.
is provided. Further, one N-channel MO8FETQ31 whose gate is coupled to the collector of the output transistor T2 is provided between the base of the output transistor T2 and the circuit ground potential GND. These transistors T1 and T2 and each MO8FETQ22
~Q31 is the PMO8 area PM3 and N of the basic cell BC2
It is constituted by each circuit element provided in MO8 region N region N-3NM5 and bipolar transistor regions BTI and BT2. In the embodiment of FIG. 3, B1-
Since the fan-out fo of the CMOS NOR gate circuit BNOI is 8, the output transistors TI and T2 have
A pair of output transistors T3 and T4 are each provided in parallel configuration. Needless to say, these transistors T3 and T4 are formed by a pair of biborder 2 transistors provided in the bipolar 2 transistor regions BT3 and BT4 of the basic cell BC2. The basic cell BC shown in FIG.
For individual use [The wiring state is shown when configured. The t-source wiring Vcc and GND shown in the figure can be formed of first-layer aluminum wiring. Furthermore, connections between circuit elements can be formed using first-layer aluminum wiring, second-layer aluminum wiring, and the like.

上記ではバイボー2トランジスタT1及びT3(T2及
びT4)をそれぞれ個別に形成して、並列接続する例に
ついて述べたが、第6図(e)に示すように変更できる
。すなわち1つのバイポーラトランジスタBiPに2つ
のエミッタE1及びB2を設けて接続するようにしても
良い。
In the above, an example has been described in which the two bibor transistors T1 and T3 (T2 and T4) are formed individually and connected in parallel, but this can be changed as shown in FIG. 6(e). That is, two emitters E1 and B2 may be provided and connected to one bipolar transistor BiP.

第6図6)は、第6図(C)のバイポーラトランジスタ
BiFのレイアウト図の例が示されている。同図かられ
かる様に、バイポーラトランジスタBIPは、N証のコ
レクタ領域C内に形成されたPmのペース領域B及びそ
のベース領域B内に分割形成された2つのN+戴エミッ
タ領域E1.B2を含むように形成することができる。
FIG. 6(6) shows an example of a layout diagram of the bipolar transistor BiF of FIG. 6(C). As can be seen from the figure, the bipolar transistor BIP includes a pace region B of Pm formed in the collector region C of the N-type and two N+ emitter regions E1. It can be formed to include B2.

以上のよ5に、この実施例のゲートアレイは、格子状に
配置される複数の基本セルBCを含む。
As described above, the gate array of this embodiment includes a plurality of basic cells BC arranged in a grid pattern.

これらの基本セルBCは、3人力の0MO8論理ゲート
回路あるいはそれに相当する2人力の0MO8wI理ゲ
ート回路又はCMOSインバータ回路(言い換えると、
1入力のCMO8lil!!ゲート回路)を組み合わせ
て構成し5る2組の第1のセルと、2人力ないし3人力
のB1・0MO8論理ゲート回路又はB1−CMOSイ
ンバータ回路(言い換えると、1入力の81・CMO8
複合論理ゲート回路)を構成し5る1組の第2セルをそ
れぞれ含む、また、上記B1・0MO8論理ゲート回路
に比較的大きな駆動能力が必要とされるとき選択的に用
いられる一対のバイポーラトランジスタをそれぞれ含む
These basic cells BC are a three-person powered 0MO8 logic gate circuit, a two-person powered 0MO8wI logic gate circuit, or a CMOS inverter circuit (in other words,
1 input CMO8lil! ! 2 sets of first cells configured by combining 5 gate circuits) and a B1-CMOS inverter circuit (in other words, a 1-input 81-CMO8 logic gate circuit or B1-CMOS inverter circuit powered by two or three people)
a pair of bipolar transistors that are selectively used when a relatively large driving capability is required for the B1.0 MO8 logic gate circuit, each comprising a set of second cells constituting a complex logic gate circuit; Includes each.

CMO3論理ゲート回路の伝達遅延時間tpdは、第7
図に示されるように、そのファンアクトfoが少なく負
荷容量CLが比較的小さくされるとき、B1・0MO8
論理ゲート回路に比較して小さくされ、その負荷容[C
Lが比較的大きくされるとき、逆に81・CMO8論場
ゲート回路に比較して大きくされる。一方、B1−0M
O8論理ゲート回路の伝達遅延時間tpdは、その出力
トランジスタのエイツタサイズESが小さくされるに従
りて、同様な負荷依存性を呈する。このため、第3図の
論理回路では、インバータ回路Nl〜N3やナントゲー
ト回路NAGI〜NAG2及びノアゲート回路N0GI
のように、その負荷容fCLが例えばCaより小さくて
すむような1個又は°2個の7アンアクトとしか必要と
されない論理ゲート回路が、各基本セルBCの第1のセ
ルによりて構成され、また、ナントゲート回路BNAI
やノアゲート回路BNOIのように、その負荷容量CL
が例えばcbを超えるような比較的多くのファンアクト
を必要とする論理ゲート回路が、各基本セルBeの第2
のセルによりて構成される。さらに、ノアゲート回路B
NOIのように、その負荷容tcLがCcを超えるよう
な8個のファンアウトを必要とするB1・CMO8複合
論理ゲート回路については、トーテムポール形態とされ
る出カド2ンジスタがそれぞれ並列形態とされる2個の
バイポーラトランジスタにようて構成され、エミツタ面
積比ESが拡大されることで、その駆動能力が高められ
る。
The transmission delay time tpd of the CMO3 logic gate circuit is the seventh
As shown in the figure, when the fan act fo is small and the load capacity CL is made relatively small, B1・0MO8
It is made smaller compared to a logic gate circuit, and its load capacity [C
When L is made relatively large, it is conversely made large compared to the 81.CMO8 logic field gate circuit. On the other hand, B1-0M
The transmission delay time tpd of the O8 logic gate circuit exhibits similar load dependence as the output transistor size ES of the O8 logic gate circuit is made smaller. Therefore, in the logic circuit shown in FIG.
As shown in FIG. In addition, the Nant gate circuit BNAI
Like the NOR gate circuit BNOI, its load capacitance CL
A logic gate circuit that requires a relatively large number of fan acts such that, for example, exceeds cb is connected to the second
It is composed of cells. Furthermore, Noah gate circuit B
For a B1/CMO8 composite logic gate circuit, such as the NOI, which requires eight fan-outs whose load capacitance tcL exceeds Cc, the two output transistors, which are in a totem pole configuration, are each configured in parallel. The driving capability is increased by increasing the emitter area ratio ES.

すなわち、0MO8論理ゲート回路の伝達遅延時間tp
d (MOS )は、下式の様に表現される。
In other words, the transmission delay time tp of the 0MO8 logic gate circuit
d(MOS) is expressed as shown below.

jpd(MO5)−t□+Vx、!−Cし/ID  ・
・・・・・・・・・・・  (1)VLy :論理しき
い値 ID:MO8のドレイン1!流 to:負荷容量C1,に依存しない遅延時間で、X/I
Dの関数を含む、Xは正の実数 を示す。
jpd(MO5)-t□+Vx,! -C/ID ・
・・・・・・・・・・・・ (1) VLy: Logic threshold ID: MO8 drain 1! Flow to: Delay time independent of load capacitance C1, X/I
Contains a function of D, where X indicates a positive real number.

B1・0MO8論理ゲート回路の平均伝達遅延時間tp
d(B I CMO5) (冨(tPIIL+tPLH
)/ 2 )は。
Average transmission delay time tp of B1/0MO8 logic gate circuit
d(B I CMO5) (Tomi(tPIIL+tPLH
)/2) is.

下式の様に表現される。It is expressed as the following formula.

tpd (BiCMO5)−ts◆vLT−CL/(n
β・ID)・・・(2)VLT :論理しきい値 ID:MO5のドレイン電流 β :バイポーラ・トランジスタのエミッタ接地電流増
幅率 t□ :負荷容量C,に依存しない遅延時間でY(n)
/2ID  Z(n)/n−β−IDの和で表現される
tpd (BiCMO5)-ts◆vLT-CL/(n
β・ID)...(2) VLT: Logic threshold ID: Drain current β of MO5: Common emitter current amplification factor of bipolar transistor t□: Y(n) with delay time independent of load capacitance C,
/2ID It is expressed as the sum of Z(n)/n-β-ID.

n :エミッタ面積、たとえば、IX3μdを1とした
場合のエミツタ面積比 尚、Y(n)及び2(ロ)は下式の様に表現される。
n: emitter area, for example, emitter area ratio when IX3μd is 1; Y(n) and 2(b) are expressed as shown below.

Y(n)Vmi+ (2n Ccm◆2nCmm◆CH
I◆CPD ) 十VLT(4n Ccm+ 2Cpo
 )71g−VLt (n Ctub ” CN” )
Vm冨:バイポーラ・トランジスタのベース・エイツタ
関電圧。
Y(n)Vmi+ (2n Ccm◆2nCmm◆CH
I◆CPD) 10VLT (4n Ccm+ 2Cpo
)71g-VLt (n Ctub “CN”)
Vm: Base voltage of bipolar transistor.

Ccm :バイポー2・トランジスタのコレクタ・ベー
ス間容量。
Ccm: Collector-base capacitance of bipolar 2 transistor.

CB11 :バイボー2−トランジスタのベース・エミ
ッタ間容量。
CB11: Base-emitter capacitance of Bibo 2-transistor.

C5ub :パイポー2・トランジスタの;レクタ・基
板間容量。
C5ub: Capacitance between the director and the substrate of Pipo2 transistor.

CPD : PMO8FETのドレイン容量。CPD: Drain capacitance of PMO8FET.

CHD  : NMO8FETのドレイン容量。CHD: Drain capacitance of NMO8FET.

C)fil : NMOS F E Tのソース容量。C) fil: Source capacitance of NMOS FET.

これらの容量CCI〜CN8は、後述される第12図に
示される寄生容tccms〜CHIに対応する。
These capacitances CCI to CN8 correspond to parasitic capacitances tccms to CHI shown in FIG. 12, which will be described later.

尚、上記において、容fccmは。In the above, the capacity fccm is.

Cc+s−CcitxCcmsに1容量CINはCmx
“Cm1s = Cawsに対応する。
Cc+s-CcitxCcms and 1 capacity CIN is Cmx
“Corresponds to Cm1s = Caws.

尚、条件としては、周囲温度Ta=25℃1sVCC”
’ s v 、である、MOSFETはたとえば、1.
3μmプロセスによりて形成され、そのゲート長を1.
2μm、そのゲート幅を30μmとされる。
In addition, the conditions are: ambient temperature Ta = 25°C 1sVCC"
' s v , MOSFET is, for example, 1.
It is formed by a 3 μm process, and its gate length is 1.
2 μm, and its gate width is 30 μm.

一方、バイポーラトランジスタは、エミッタ面積を1×
3μm’s シ中だん周波数を70 Hz e工きツタ
接地電流増幅率を100とされる。
On the other hand, a bipolar transistor has an emitter area of 1×
The 3 μm's internal frequency is 70 Hz and the ground current amplification factor is 100.

上記式(1)から理解できるよさに、0M08回路の伝
達遅延時間tpd(MOS )は、ドレイン電流1oす
なわち、コンダクタンスgmが増加するとソf)傾(V
ht−CL/ ID )は減少する。一方1式(匂から
理解できるよ5に、B1・0M08回路の伝達遅延時間
tpd (B 1−CMOS )は、バイポーラトラン
ジスタのエミツタ面積比nが増加すると、その傾(vL
i−CL/n・β・より)は、減少する。ちなみに%n
5a2の場合(Bl−0MO8(ES:2))の傾きは
、Hw lの場合のV2の傾とされ、nm4の場合(B
i−0MO8(ES:4))の傾きは、nmlの場合の
1/4の傾きとされる。
As can be easily understood from the above equation (1), the transmission delay time tpd (MOS) of the 0M08 circuit increases as the drain current 1o, that is, the conductance gm increases, the slope (sof) (V
ht-CL/ID) decreases. On the other hand, Equation 1 (as you can understand from the smell), the transmission delay time tpd (B1-CMOS) of the B1/0M08 circuit increases as the emitter area ratio n of the bipolar transistor increases, its slope (vL
i-CL/n・β・) decreases. By the way, %n
The slope in the case of 5a2 (Bl-0MO8(ES:2)) is the slope of V2 in the case of Hw l, and in the case of nm4 (Bl-0MO8(ES:2))
The slope of i-0MO8(ES:4)) is 1/4 of the slope of nml.

さらに、式(1)において、負荷容量cLに依存しない
遅延時間toは、ドレイン電流IDの増加によって減少
する。また式(りにおいて、負荷容量Cmに依存しない
遅延時間t1は、第7図に示される様にエイツタ面積比
nの増加によって増加する。
Furthermore, in equation (1), the delay time to that does not depend on the load capacitance cL decreases as the drain current ID increases. Furthermore, in the equation (2), the delay time t1 that does not depend on the load capacitance Cm increases as the 8-star area ratio n increases, as shown in FIG.

したがって、本発明にしたがうゲートアレイにおいて、
使用される論理回路の種類は、そのゲートアレイ内に作
り込まれたPチャンネル及びNチャンネルMO8FET
のデバイスパラメータ及びバイボー2・トランジスタの
デバイスパラメータにより求められるところの0M08
回路、エイツタ面積比が1の第1Bt−0M08回路及
び工(ツタ面積比が1以上のjH2Bi−0M08回路
の伝達遅延時間tp4対負荷容量C,のグラフによりて
決定される。すなわち、各々の論理回路の負荷容tCL
を最も高速で充電及び放電可能な種類の論理回路が、0
M08回路、第1BI・0M08回路及びjB2B1−
0M08回路の中から、伝達遅延時間対負荷容量CLの
グラフを参照し、択一的に選択される。
Therefore, in the gate array according to the invention,
The type of logic circuit used is P-channel and N-channel MO8FET built into the gate array.
0M08 as determined by the device parameters of and the device parameters of Bibo 2 transistor.
The circuit is determined by the graph of the transmission delay time tp4 vs. load capacitance C of the first Bt-0M08 circuit with an area ratio of 1 and the circuit (jH2Bi-0M08 circuit with an area ratio of 1 or more). In other words, each logic Circuit load capacity tCL
The type of logic circuit that can charge and discharge the fastest
M08 circuit, 1st BI/0M08 circuit and jB2B1-
One of the 0M08 circuits is selected by referring to the graph of transmission delay time versus load capacitance CL.

実際のゲートアレイの設計においては、インバータ回路
、2人カノア回路2人力ナンド回路、3人カノア回路及
び3人力ナンド回路などの各論理回路について対応する
論理回路を5AFAする、CM08回路、第1B1−0
M08回路及び第2Bi・0M08回路の伝達遅延時間
tpd対負荷容fjk Ct。
In actual gate array design, CM08 circuit, 1B1- 0
Transfer delay time tpd vs. load capacity fjk Ct of the M08 circuit and the second Bi/0M08 circuit.

の関係が求められる。そして、注目されている論理回路
の負荷容量CL、の値が計算されるとともに対応する論
理回路の伝達遅延時間tpd対負荷容量cLの関係及び
上記計算された負荷容f Cx、の値とから、R適な回
路形態が選択される。
relationship is required. Then, the value of the load capacitance CL of the logic circuit of interest is calculated, and from the relationship between the transmission delay time tpd and the load capacitance cL of the corresponding logic circuit and the value of the load capacitance f Cx calculated above, An appropriate circuit configuration is selected.

これにより、この実施例のゲートアレイは、各基本セル
BCの回路素子が無駄なく利用されることでその素子利
用効率が高められ、結果的に高集り化が図られる。また
、各論理ゲート回路に必要とされる駆動能力に応じて、
CMO8!理ゲート回路あるいはBi−、CMO8論理
ゲート回路が効率的に選択され、かつBi−CMO8論
理ゲート回路の駆動能力が段階的に切り換えられること
で、伝達遅延時間tpdが最適化される。その結果、ゲ
ートアレイによって構成される論理回路等の動作が高速
化されるものである。
As a result, in the gate array of this embodiment, the circuit elements of each basic cell BC are utilized without waste, thereby increasing the element utilization efficiency and, as a result, increasing the density. In addition, depending on the driving ability required for each logic gate circuit,
CMO8! The transmission delay time tpd is optimized by efficiently selecting the logical gate circuit or the Bi-CMO8 logic gate circuit, and by switching the drive capability of the Bi-CMO8 logic gate circuit in stages. As a result, the operation speed of logic circuits and the like formed by the gate array is increased.

以上の本実施例に示されるよ5に、この発明をゲートア
レイに適用することで、次のよ5な効果が得られる。す
なわち、 (1)  ゲートアレイの基本セルは、基本的にCMO
8論理ゲート回路を構成するために用いられる第1のセ
ル及び基本的にBi−CMO8論理ゲート回路を構成す
るために用いられる第2のセルを所定の比率で含み、ま
たBi−CbiO8論理ゲート回路に比較的大きな駆動
能力が必要とされるとき選択的に用いられる一対のバイ
ポーラトランジスタを含む、それによって、各論理ゲー
ト回路に必要とされる駆動能力に応じて、CMO5論理
ゲート回路及びB1・CMO8論理ゲート回路を無駄な
く効率的に構成できるという効果が得られる。
As shown in the above embodiment, the following effects can be obtained by applying the present invention to a gate array. That is, (1) The basic cell of the gate array is basically a CMO
It includes a first cell used to configure an 8 logic gate circuit and a second cell used to basically configure a Bi-CMO8 logic gate circuit in a predetermined ratio, and a Bi-CbiO8 logic gate circuit. A pair of bipolar transistors are selectively used when a relatively large drive capability is required for the CMO5 logic gate circuit and the B1 and CMO8 logic gate circuits, thereby depending on the drive capability required for each logic gate circuit. The effect is that the logic gate circuit can be configured efficiently without waste.

(2)上記(1)項において、Bl−CMO8論理ゲー
ト回路に必要とされる駆動能力に応じて、その出力トラ
ンジスタに上記バイポーラトランジスタを並列接続する
ことで、Bi−CMO8複合論理ゲート回路の構成及び
駆動能力を最適化できるという効果が得られる。
(2) In the above item (1), according to the drive capacity required for the Bi-CMO8 logic gate circuit, the bipolar transistor is connected in parallel to the output transistor of the Bi-CMO8 composite logic gate circuit. The advantage is that the drive capacity can be optimized.

(3)上記(1)項及び(り項により、実質的にゲート
アレイの回路素子数を削減し、その高集積化を図ること
ができるという効果が得られる。
(3) Items (1) and (2) above provide the effect that the number of circuit elements in the gate array can be substantially reduced and its integration can be increased.

(4)上記(1)項及び(り項により、上記ゲートアレ
イによりて構成される論理回路等の伝達遅延時間を縮小
し、その動作を高速化できるという効果が得られる。
(4) Items (1) and (r) above provide the effect of reducing the transmission delay time of the logic circuit formed by the gate array and speeding up its operation.

上記実施例においては、主に、4個のバイポー2トラン
ジスタBTI〜BT4を含む1つの基本セルBCKつい
て説明したが、それに限定されるものではなく、2個の
バイポー2トランジスタを含む1つの基本セルのレイア
ウトを工夫することによっても、同様な効果を達成する
ことが可能である。尚、以下に説明される図面の参照番
号は、g1図から第9図に付された参照番号と重複する
ものがあるけれども、異なったものと理屏されたいj 第10図は、本発明の他の実施例を示すもので、おのお
のが2個のバイポー2トランジスタを含む4つの基本セ
ルl3C1〜BC4の最適なレイアウト図を示している
。同図に示された基本セルBC1〜BC4のレイアウト
の4?像が説明される前にまず、第10図に示される基
本セルBCIの特徴が説明される。
In the above embodiment, one basic cell BCK including four bipolar 2 transistors BTI to BT4 was mainly described, but the present invention is not limited thereto, and one basic cell including two bipolar 2 transistors BCK A similar effect can also be achieved by devising the layout. Although some of the reference numerals in the drawings described below overlap with the reference numerals given to FIGS. g1 to 9, they should be understood as different. Another embodiment is shown, showing an optimal layout diagram of four basic cells l3C1-BC4, each containing two bipolar 2 transistors. 4 of the layout of basic cells BC1 to BC4 shown in the figure? Before explaining the image, first, the characteristics of the basic cell BCI shown in FIG. 10 will be explained.

基本セルBCIは、2つのバイポーラトランジスタB1
及びB2、上記バイポーラトランジスタB1と82との
間に配置されたPチャネル型MO8FET領域Pi及び
NチャネルMO8FET領域N1、及びPチャネル配M
O8FET領域P2及びB3及びNチャネル型MO8F
ET領域N2〜N6を含む、ii域Piには、2本のポ
リシリコ/からなるゲートアレイGが形成されるととも
に、そのグー)[極Gは領域Nl上に延在される。その
結果、領域P1には2つのPMO8FETが、領域N1
には2つのNMO5FETが形成される。
The basic cell BCI consists of two bipolar transistors B1
and B2, a P-channel MO8FET region Pi and an N-channel MO8FET region N1 arranged between the bipolar transistors B1 and 82, and a P-channel MO8FET region M
O8FET regions P2 and B3 and N-channel type MO8F
In region ii Pi including ET regions N2 to N6, a gate array G consisting of two polysilicones is formed, and its pole G extends over region Nl. As a result, two PMO8FETs are placed in area P1, and two PMO8FETs are placed in area N1.
Two NMO5FETs are formed.

また、領域P2及びB3には、それぞれ3本のポリシリ
コンからなるゲート電極が形成されるとともに、それら
のゲート電極は、領域N2.N4及び領域N3.NS上
に延作される。その結果、領域P2及びB3にはそれぞ
れ3つのPMO8FETが、領域N2.N3.N4.N
5にはそれぞれ3個のNMO8FETが形成される。さ
らに、領域N6には1本のポリシリコンからなるゲート
電極Gが形成され、1つのNMO8FETが形成される
。第11図は、基本セルBCIの等両図を示している。
In addition, three gate electrodes made of polysilicon are formed in each of the regions P2 and B3, and these gate electrodes are connected to the regions N2 and B3. N4 and area N3. It will be extended to NS. As a result, regions P2 and B3 each have three PMO8FETs, and regions N2. N3. N4. N
Three NMO8FETs are formed in each of the transistors 5 and 5. Furthermore, one gate electrode G made of polysilicon is formed in region N6, and one NMO8FET is formed. FIG. 11 shows a diagram of the basic cell BCI.

領域PI及びNIK形成されたMOSFETは、それぞ
れゲート長1.2μm、ゲート幅15μmとされ、領域
P2.P3.N2及びN3に形成されたMOSFETは
、それぞれゲート長1.21’ m eゲート@30μ
mとされる。したがりて、領域Pl及びN1のP及びN
チャネルMO8FETの駆動能力は、領域P2及びN2
又はB3及びN3のP及びNチャネルM OS F E
 Tの駆動能力より小さくされる。たとえば、第11図
にQ100〜Q105で示されるM OS F E T
及びB1.B2で示されるバイポーラトランジスタを用
いて第12図に示されるような回路を形成した場合を考
えてみる。CMOSインバータINVはゲート幅の小さ
くされ?、=PMO5FETQ100及びNMOSi’
g’rqt O1によりて構成される。一方、バイポー
ラ・CMOSインバータ回路BINVは、そのCMOS
インバータINVの出力によフて、その入力が駆動され
る。このバイポーラ・CMOSインバータBINVは、
トーテンボール形態のバイポーラ出力トランジスタB1
及びB2.バイポーラトランジスタB1のベースを駆動
するためのPMO8FETQI O2及びNMO8FE
TQ103で構成されたCMOSインバータ、及びバイ
ポーラトランジスタB2のベースを駆動するNMO8F
ETQI O4及びQ105を含む。
The MOSFETs formed in the regions PI and NIK have a gate length of 1.2 μm and a gate width of 15 μm, respectively, and the MOSFETs formed in the regions P2. P3. The MOSFETs formed in N2 and N3 each have a gate length of 1.21'm e gate @30μ
It is assumed that m. Therefore, P and N in regions Pl and N1
The driving ability of the channel MO8FET is in the regions P2 and N2.
Or B3 and N3 P and N channel MOS F E
It is made smaller than the driving capacity of T. For example, MOS FET shown as Q100 to Q105 in FIG.
and B1. Consider a case where a circuit as shown in FIG. 12 is formed using a bipolar transistor indicated by B2. Is the gate width of CMOS inverter INV reduced? ,=PMO5FETQ100 and NMOSi'
Constructed by g'rqt O1. On the other hand, the bipolar CMOS inverter circuit BINV is
The output of the inverter INV drives its input. This bipolar CMOS inverter BINV is
Toten ball type bipolar output transistor B1
and B2. PMO8FETQI O2 and NMO8FE to drive the base of bipolar transistor B1
CMOS inverter composed of TQ103 and NMO8F that drives the base of bipolar transistor B2
Includes ETQI O4 and Q105.

電源端子VCCとバイボー2トランジスタB10ベース
との間にそのソース・ドレインパスが接続されるPMO
8FETは、ゲート幅の広いPMO8FETQ102が
用いられる。このPMO8FETQ102は駆動能力が
高いので、バイポーラトランジスタBlのベース電極に
寄生する容量、ベース・コレクタfsJ]容iccms
ベース・エミッタ間容量CIH及びPMO8FETQI
 02のドレイン容量CPD 、を高速で充電する。バ
イポーラ・CMO8回路の出力立上がり遅延時間tPL
Hは、バイポーラトランジスタB1のエミッタ接地ta
増幅率βとPMO8FETQ102のドレイン電mIp
oの積に反比例し、かつ、負荷容量cLに比例する項<
T日÷÷・CLxeVbt:論理しきい値)とドレイン
電流IPDに反比例する項(A/Ipo−A:正の実数
)とを含む、したがって、出力立上がり遅延時間tPL
Hは、PMO8FETQ102のドレイン電流IPDを
大きくすれば、すなわち、PMO8FETQI 02の
ゲート幅を大きくすれば、小さくなる。
A PMO whose source/drain path is connected between the power supply terminal VCC and the base of Bibo 2 transistor B10.
As the 8FET, a PMO8FETQ102 with a wide gate width is used. Since this PMO8FETQ102 has high driving ability, the capacitance parasitic to the base electrode of the bipolar transistor Bl, the base-collector fsJ]iccms
Base-emitter capacitance CIH and PMO8FETQI
02's drain capacitance CPD is charged at high speed. Output rise delay time tPL of bipolar CMO8 circuit
H is the common emitter ta of bipolar transistor B1
Amplification factor β and drain current mIp of PMO8FETQ102
A term that is inversely proportional to the product of o and proportional to the load capacity cL<
Tday÷÷・CLxeVbt: logic threshold) and a term inversely proportional to drain current IPD (A/Ipo-A: positive real number), therefore, output rise delay time tPL
H becomes smaller by increasing the drain current IPD of PMO8FETQ102, that is, by increasing the gate width of PMO8FETQI02.

一方、出力端子outとバイポーラトランジスタB2の
ベースの間にそのソース・ドレインバスが接続されるN
MO8FETは、ゲート幅の広いNMO8FETQI 
04が用いられる。このNMO8FETQ104は駆動
能力が高いので、バイボー2トランジスタB2のベース
電極に寄生する容量、ベース・コレクタM容tCca!
−ベース・エミッタ間容量Cl1m及びNMO8FET
Q104のソース容量CHB eを高速で充電する。バ
イポーラ・CMO8回路の出力立下がり遅延時間tpn
zは、關CL s (β:バイボーラ・トランジスタB
2のエミッタ接地を流増幅率%IND:NMO8FET
Q104のドレインバス)及びBA)rD(B:正の実
数)とを含む、したがり【、出力立下がり遅延時間tp
nLは、NMO8FBTQI・04のドレイン電流工N
Dを大きくすれは、すなわち、NMO8FgTQ104
のゲート幅を大きくすれは、小さくなる。尚、上記A及
びBは、上記寄生容量CCII、 Cl1ll、 Cp
o、 CNl1. Can5. CIl*#論理しきい
値VLT、工ばツタ接地電流増幅率β。
On the other hand, the source/drain bus is connected between the output terminal out and the base of the bipolar transistor B2.
MO8FET is NMO8FETQI with wide gate width
04 is used. Since this NMO8FETQ104 has a high driving ability, the capacitance parasitic to the base electrode of the Bibo 2 transistor B2, the base-collector M capacitance tCca!
-Base-emitter capacitance Cl1m and NMO8FET
The source capacitance CHBe of Q104 is charged at high speed. Bipolar/CMO8 circuit output fall delay time tpn
z is 關CL s (β: bibolar transistor B
2 emitter grounded current amplification factor %IND: NMO8FET
Drain bus of Q104) and BA) rD (B: positive real number).
nL is the drain current N of NMO8FBTQI・04
Increasing D means that NMO8FgTQ104
The larger the gate width, the smaller the gate width. In addition, the above A and B are the above parasitic capacitances CCII, Cl1ll, Cp
o, CNl1. Can5. CIl*#Logic threshold VLT, Ivy ground current amplification factor β.

バイボー2・トランジスタB2のコレクタ基板間容t 
C8U II及びNMO8FETQ104のドレイン容
tCNDの関数で貴現される。
Collector-to-substrate capacitance t of Bibo 2 and transistor B2
It is expressed as a function of C8U II and the drain capacitance tCND of NMO8FETQ104.

一方、バイボー2・トランジスタBlのベース電極と接
地電位GNDとの間に設けられるNMO5FETQ10
3及びバイボー2嗜トランジスタB2のベース電極と接
地電位GNDとの間に設けられるNMO8FETQ10
5は、それぞれのベース電極に寄生する容量の放電を実
施するために設けられるので、そのゲート幅が小さくさ
れても良い。
On the other hand, an NMO5FET Q10 is provided between the base electrode of Bibo 2 transistor Bl and the ground potential GND.
NMO8FETQ10 provided between the base electrode of the transistor B2 and the ground potential GND.
5 is provided to discharge the capacitance parasitic to each base electrode, so its gate width may be made small.

同図から理解できるように、CMOSインバータINV
の出力0は、同一の基本セルBCI内に形成されたバイ
ポーラ・CMOSインバーターBINVの入力のみを駆
動するだけであるので、その出力負荷容量CLIはバイ
ポーラ・CMOSインバータBINVの出力負荷容量C
L2が大きい値であると仮定した場合、容@CL2の値
より小さい値と見なされる。したがって、CMOSイン
バータINVの負荷容量CLIが小さいので、CMOS
インバータINVの伝達遅延時間tpdは。
As can be understood from the figure, the CMOS inverter INV
Since the output 0 of only drives the input of the bipolar/CMOS inverter BINV formed in the same basic cell BCI, its output load capacitance CLI is equal to the output load capacitance C of the bipolar/CMOS inverter BINV.
Assuming that L2 is a large value, it is considered to be a smaller value than the value of L2. Therefore, since the load capacitance CLI of CMOS inverter INV is small, CMOS
The transmission delay time tpd of the inverter INV is:

第7図に示される 負荷容量CLがCaより小さい部分
のCMO8特性によって決定されると見なすことができ
る。言い換えるならば、CMOSインバータINVの出
力負荷容量CLIが小さくされるので、CMOSインバ
ータINVを構成するP及びNデャネ#MO8FETの
駆動能力が小さくされたとしても、すなわち、ゲート幅
が小さくされたとしても、CMOSインバーターINV
の伝達遅延時間tpdは許容できる程度に小さい値であ
ると見なされる。さらに言い換えるならば、上記領域P
1及びN1に形成されたゲート幅の小さいMOSFET
で構成される0M08回路が、出力負荷容量CLの小さ
な回路部分に積極的に適用される様に回路設計な行なう
ことによって、0M05回路の伝達遅延時間特性が有効
に利用される。
It can be considered that the load capacitance CL shown in FIG. 7 is determined by the CMO8 characteristics of the portion smaller than Ca. In other words, since the output load capacitance CLI of the CMOS inverter INV is reduced, even if the driving capacity of the P and N MO8FETs constituting the CMOS inverter INV is reduced, that is, even if the gate width is reduced. , CMOS inverter INV
The transmission delay time tpd is considered to be an acceptably small value. In other words, the area P
MOSFET with small gate width formed in 1 and N1
The transmission delay time characteristics of the 0M05 circuit can be effectively utilized by designing the circuit so that the 0M08 circuit configured as shown in FIG.

この様に、基本セルBCI内部に積極的にゲート幅のせ
まい複数のM OS F E Tを組入れ、それらのM
OSFETから形成される0M03回路の用途を特定す
ることによりて、伝達遅延時間に関する最適設計が行な
われる。さらに、ゲート幅のせまいMOSFETを基本
セルBCI内のバイポーラトランジスタBl及びB2の
間の領域に配置することによって、基本セルBCIの占
有面積が有効に利用される。
In this way, a plurality of MOS FETs with narrow gate widths are actively incorporated inside the basic cell BCI, and their M
By specifying the application of the 0M03 circuit formed from OSFETs, an optimal design with respect to propagation delay time is performed. Furthermore, by arranging the MOSFET with a narrow gate width in the region between the bipolar transistors B1 and B2 in the basic cell BCI, the area occupied by the basic cell BCI can be effectively utilized.

上記基本セルBCIは、配線チャネルレス皺ゲートアレ
イに適するように形成されているため第11図に示され
るように、点線で示される配線領域WAが基本セルBC
I内に設けられる。基本セルBCI内に設けられる配線
は、主に第1層目のフルξエクム配線(ALI)及び/
又はポリシリコン配線を利用することが望ましい、なぜ
なら、Mto図に示される様に、1層目アルミニウム配
線(ALI)で形成された電源電圧ラインVcc及び接
地電位ラインGNDが基本セルBCIの上下に延在され
るからである。さらに、基本セルBC1への信号入力ラ
イン及び基本セルBCIからの信号出力ラインが、上記
電源電圧ラインvcc又は接地電位ラインGNDを交差
する場合、それらの入力/出力ラインは2層目アルミニ
ウム配線で形成される。入力/出力ラインがvccライ
ン又はGNDラインと交差しない場合、すなわち、基本
セルBCI内に形成されたポリシリ;ンゲート電極と直
交するように設けられる場合、それらの入力/出力ライ
ンは1層目アルミニウム配線及び/又はポリシリコン配
線で形成される。
The basic cell BCI is formed to be suitable for a wiring channel-less wrinkled gate array, so as shown in FIG.
It is provided within I. The wiring provided in the basic cell BCI is mainly the first layer full ξ Ecum wiring (ALI) and/or
Alternatively, it is desirable to use polysilicon wiring, because as shown in the Mto diagram, the power supply voltage line Vcc and ground potential line GND formed by the first layer aluminum wiring (ALI) extend above and below the basic cell BCI. Because He exists. Furthermore, when the signal input line to the basic cell BC1 and the signal output line from the basic cell BCI cross the power supply voltage line vcc or the ground potential line GND, those input/output lines are formed with second-layer aluminum wiring. be done. If the input/output lines do not intersect with the VCC line or the GND line, that is, if they are provided perpendicularly to the polysilicon gate electrode formed in the basic cell BCI, those input/output lines are connected to the first layer aluminum wiring. and/or formed of polysilicon wiring.

次に、基本セルBl内の各素子のレイアウト的な工夫が
、第1θ図を参照して説明される。バイポーラトランジ
スタBl及びB2は、基本セルBC1内の上下に配置さ
れ、電源ラインVCC及び接地ラインGNDに接続しゃ
すいようにされる。そ ゛れによりて、バイポー2ト2
ンジスタBlのコレクタCと電源ラインVccとの接続
及びバイポーラトランジスタB2のエミッタEと接地ラ
インGNDとの接続が短距離で行なわれるので、接続配
線に起因するバイポーラトランジスタB1のコレクタ寄
生抵抗及びバイポーラトランジスタB2のエミッタを主
抵抗が低減される。同様に、ゲート幅の広くされたMO
SFETが設けられる領域P2゜B3及び領域N2.N
3も、電源ラインVCC及び接地ラインGNDの近傍に
配置される。それによって、それらの領域P2.P3.
N2及びN3のMOSFETを用いて0M08回路を形
成する場合において、それらのMOSFETのソース領
域と電源ラインVCC又は接地ラインGNDとの接続が
短距離で行なえるので、ソース抵抗が低減される。さら
に、領域P2(B3)、領域N4(N5)。
Next, the layout of each element in the basic cell Bl will be explained with reference to FIG. 1θ. Bipolar transistors B1 and B2 are arranged above and below within basic cell BC1, and are easily connected to power supply line VCC and ground line GND. Due to this, biport 2 to 2
Since the connection between the collector C of the transistor B1 and the power supply line Vcc and the connection between the emitter E of the bipolar transistor B2 and the ground line GND are made over short distances, the collector parasitic resistance of the bipolar transistor B1 and the bipolar transistor B2 caused by the connection wiring are reduced. The main resistance of the emitter is reduced. Similarly, MO with widened gate width
Region P2°B3 and region N2.B3 where SFETs are provided. N
3 is also arranged near the power supply line VCC and the ground line GND. Thereby, those areas P2. P3.
When forming an 0M08 circuit using the N2 and N3 MOSFETs, the source regions of these MOSFETs can be connected to the power supply line VCC or the ground line GND over a short distance, so that the source resistance is reduced. Furthermore, area P2 (B3) and area N4 (N5).

領域N2 (N3 )及び領域N6のレイアウトは、第
2図に示されるバイポーラ・CMOSインバー/ B 
1.NYノ) 2ン)スpQ 102〜Q 105M)
接続関係と似るようにされていることに気づくであろう
、それによって、バイポーラ・CMO8論理回路を構成
する場合のCA D (computeraldad 
d@51gm )による配線設計が容易にされる。
The layout of region N2 (N3) and region N6 is a bipolar CMOS inverter/B as shown in FIG.
1. NY) 2) SpQ 102~Q 105M)
You will notice that the connection relationship is similar to that of CA D when configuring a bipolar CMO8 logic circuit.
d@51gm) facilitates wiring design.

さらKまた、上記配線領域WAは、実買的KPMO8F
ET形成領域P1.B2及びB3とNMO8FET形成
領域Nl〜N6との距離を広くする。
Moreover, the above wiring area WA is a commercially available KPMO8F.
ET formation region P1. The distance between B2 and B3 and the NMO8FET formation regions Nl to N6 is widened.

したがりて、ラッチアップ現象の防止が可能となる。さ
らに、バイポーラトランジスタBlと領域P1及びB2
の間及びバイポー2トランジスタB2と領域Nl、N2
及びN6との間にも配線領域WAが設けられる。バイボ
ーラド2ンジスタBl及びB2の飽和により少数キャリ
アの基板注入が発生したとしても、上記配線領域WAの
存在によって、MOSFETへの影響が少なくなるよう
にされる。
Therefore, the latch-up phenomenon can be prevented. Furthermore, bipolar transistor Bl and regions P1 and B2
between and bipolar 2 transistor B2 and regions Nl, N2
A wiring area WA is also provided between N6 and N6. Even if minority carriers are injected into the substrate due to saturation of the bibolar transistors B1 and B2, the influence on the MOSFET is reduced due to the presence of the wiring area WA.

また、それぞれのバイボーラド2ンジスタBl。Also, each Biborad 2 Insister Bl.

B2のベース電極Bは、それに結合されるMOSFET
との接続が容量となるように、領域P3(B2)、N6
.N5(N2)の存在方向に設けhれる。
The base electrode B of B2 is the MOSFET coupled to it.
Area P3 (B2), N6 so that the connection with
.. It is provided in the direction in which N5 (N2) exists.

次に、基本セルBCI〜BC4相互のレイアクト的工夫
が、@10図によって説明される。すなわち、基本セル
BCIと基本セルBC2は、図中の2点鎖線Xに対して
鏡面対称とされる。その結果、基本セルBCI内のバイ
ポーラトランジスタB1.B2と基本セルBCZ内のバ
イポーラトランジスタB3.B4が近接し【配置される
。さらに、上記基本セルBCI、BC2と基本セルBC
3、BO2は、図中の2点鎖線Yに対して鏡面対称とさ
れる。これら4つの基本セルBCI〜BC4が、単位セ
ルブロックUCBと見なされる。この単位セルブロック
UCBが半導体基板SUB上の内部論理回路形成領域に
格子状に規則的にレイアウトされて、ゲートアレイのマ
スタチップが作られる。基本セルBC1,BC2と基本
セルBC3、BO2を2点鎖線Yに対して鏡面対称とす
ることによって、各基本セル内の接地ラインGNDに接
続されるべきMOSFET及びバイポーラ・トランジス
タが、単位セルブロックUCBの中央部、すなわち2点
鎖線Yに清うような部分に集合させられる。したがりて
、同図に示される様に、接地2インGNDが線YK沿り
て形成される場合、2つの基本セルBCI及びBO2(
BO2及びBO2)K対して1本の接地ラインGNDが
共通利用できるので、接地ツインGNDの必要とされる
本数は、低減される。電源2インVccs 、 Vcc
鵞は、図示の様に、単位セルブロックUCBの上下にそ
れぞれ配置される。それによりて、MOSFET上に電
源配線が通過する場合発生するところの相互コンダクタ
ンスgmの低下を防止できる。
Next, the mutual layout of the basic cells BCI to BC4 will be explained using diagram @10. That is, the basic cell BCI and the basic cell BC2 have mirror symmetry with respect to the two-dot chain line X in the figure. As a result, bipolar transistors B1 . B2 and the bipolar transistor B3 in basic cell BCZ. B4 is placed nearby. Furthermore, the basic cells BCI, BC2 and the basic cell BC
3. BO2 has mirror symmetry with respect to the two-dot chain line Y in the figure. These four basic cells BCI to BC4 are considered as a unit cell block UCB. The unit cell blocks UCB are regularly laid out in a grid pattern in an internal logic circuit forming area on the semiconductor substrate SUB to form a master chip of the gate array. By making the basic cells BC1, BC2 and the basic cells BC3, BO2 mirror-symmetrical with respect to the two-dot chain line Y, the MOSFETs and bipolar transistors to be connected to the ground line GND in each basic cell are connected to the unit cell block UCB. They are gathered in the center of the area, that is, in the area along the two-dot chain line Y. Therefore, as shown in the figure, if the ground 2in GND is formed along the line YK, the two basic cells BCI and BO2 (
Since one ground line GND can be used in common for BO2 and BO2)K, the number of ground twin GNDs required is reduced. Power supply 2 in Vccs, Vcc
The geese are arranged above and below the unit cell block UCB, respectively, as shown. Thereby, it is possible to prevent the mutual conductance gm from decreasing, which would occur if the power supply wiring passes over the MOSFET.

これら電源2インVcc1e Vcc茸及び接地ライン
GNDは1層目のアルミニクム配線ALIで形成される
These power supply 2-in Vcc1e Vcc line and ground line GND are formed of the first layer aluminum wiring ALI.

次に、第1O図に示される基本セルBC1,BC2の利
用形態の一例が、第13図(&)及びΦンにもとづいて
、説明される。
Next, an example of how the basic cells BC1 and BC2 shown in FIG. 1O are utilized will be explained based on FIG. 13(&) and Φ-n.

第13図(&)は第13図(b)の回路を基本セルBC
1及びBO2に作り込まれたP及びNチャネル間O8F
ET及びバイポーラ・トランジスタを用いて実現した場
合の一例である0図中1点線で示されている部分はアル
ミニクム配線及び/又はポリシリコン配線を示している
。黒の丸印は、ゲートと配線との接続部、MOSFET
やバイポーラ・トランジスタのソース、ドレイン、ベー
ス、エミッタ及びコレクタと配線(Vcc及びGNDラ
インを含む)との接続部を示す、また、参照記号A。
Figure 13 (&) shows the circuit of Figure 13 (b) as a basic cell BC.
O8F between P and N channels built into 1 and BO2
In FIG. 0, which is an example of implementation using ET and bipolar transistors, the portion indicated by a dotted line indicates aluminum wiring and/or polysilicon wiring. The black circle is the connection between the gate and wiring, MOSFET
Also, reference symbol A indicates the connection between the source, drain, base, emitter, and collector of a bipolar transistor and wiring (including Vcc and GND lines).

B、C,D、E、F、G及びoutと付された白い丸印
は、信号入出力端子を示す、尚、第13図(b)におい
て、論理回路の具体的な演算条件や各入力信号及び出力
信号の論理条件については、この発明に直接関係ないの
で、その詳細な説明を割愛する。また、第13図(A)
には、第13図伽)に示され6CMO5(yバ−タ回M
CIV1.CIV2゜CIV3,0MO8すy)”DO
路cND、CMOSノア回路CNRI、CNR2及びB
ICMOSナンド回路BNDのそれぞれの形成部分に対
応する参照記号が付されているので、詳細な説明は行な
わない、特徴点を以下に述べる。
The white circles labeled B, C, D, E, F, G, and out indicate signal input/output terminals. Since the logical conditions of the signals and output signals are not directly related to the present invention, a detailed explanation thereof will be omitted. Also, Fig. 13(A)
6CMO5 (y barter times M) is shown in Figure 13).
CIV1. CIV2゜CIV3,0MO8sy)”DO
cND, CMOS NOR circuit CNRI, CNR2 and B
Since reference symbols corresponding to the respective forming parts of the ICMOS NAND circuit BND are given, a detailed explanation will not be given, but the characteristic points will be described below.

第13図−)から理解される様に、入力端子A〜F及び
Gは、基本セルBCI及びBO2の配線領域WA(第1
0図参照)上で、基本セルBCI。
As can be understood from FIG. 13-), input terminals A to F and G are connected to wiring areas WA (first
0) above, the basic cell BCI.

BO2内のゲート電極に接続されるようKなっている。K is connected to the gate electrode in BO2.

また、出力端子outは、上記配線領域WAに形成され
た配線から取り出される様にされる。
Further, the output terminal out is taken out from the wiring formed in the wiring area WA.

それによりて、入力出配線抵抗による係号遅延時間が極
力抑えられる。尚、入力C,Dについては、図面が複雑
となるのを防止するために入力配線は記載されていない
Thereby, the signal delay time due to the input/output wiring resistance can be suppressed as much as possible. Note that input wiring for inputs C and D is not shown in order to prevent the drawing from becoming complicated.

さらに、基本セルBC2内には、CMOSインバータ回
路CIVI 〜CIV”3及びCMOSナンド回路CN
Dが構成されているため、基本セルBC2内のバイポー
ラトランジスタB3及びB4はその基本セルBC2内に
作られる上記0M08回路CIVI〜CIV3及びCN
Dには使用されない、しかしながら、基本セルBCIと
基本セルBC2とが第10図に示される様に線Xに対し
て鏡面対称とされることによりて、両基本セルBCI及
びBO2内のパイポー2ト2ンジスタBlとB3(B2
と84)とが近接してレイアウトされるので、第13図
(a)に示されるよ5に、パイポー2・トランジスタB
l(B2)と83(B4)との並列接続が短い配線長に
よって可能とされる。なお、同図(a)ではB1CMO
Sナンド回路BNDのファンアウト数が多い場合を想定
しているけれども、その7アンアクト数が小さい場合、
バイポーラ・トランジスタBl (B2)と83 (B
4 )との並列接続はされなくても良い。
Furthermore, in the basic cell BC2, CMOS inverter circuits CIVI to CIV"3 and a CMOS NAND circuit CN
D is configured, the bipolar transistors B3 and B4 in the basic cell BC2 are connected to the above 0M08 circuits CIVI to CIV3 and CN made in the basic cell BC2.
However, by making basic cell BCI and basic cell BC2 mirror-symmetrical with respect to line X as shown in FIG. 2 registers Bl and B3 (B2
and 84) are laid out close to each other, so that the transistor B
Parallel connection of 1(B2) and 83(B4) is made possible by the short wiring length. In addition, in the same figure (a), B1CMO
It is assumed that the S NAND circuit BND has a large number of fan-outs, but if the number of 7 unacts is small,
Bipolar transistors Bl (B2) and 83 (B
4) does not need to be connected in parallel.

したがりて、第1O図に示される基本セルBC1、BO
2のレイアウト配置は1つの基本セル内で不使用とされ
るMOSFETのバイポーラトランジスタなどの半導体
素子を他の基本セル内に構成される回路の一部に利用す
ることを可能とさせる。言い換えるならば、1つの基本
セル内の半導体素子と他の基本セル内の半導体素子とで
1つの論理回路が形成できる。それにより【、基本セル
内の半導体素子の有効利用が可能となる。上記ではバイ
ポー2・トランジスタB1〜B4について述べたが、領
域PI、Nl、PI  、Nl  に形成されるMOS
FETについても同様に可能であ領域Pi、Nl、Pi
  、Nl  のP及びNチャネルMO8FETを用い
て、3人力CMOSノア回路CRNを形成した場合を示
している。
Therefore, the basic cells BC1, BO shown in FIG.
Layout arrangement 2 makes it possible to use a semiconductor element such as a MOSFET bipolar transistor that is not used in one basic cell as part of a circuit configured in another basic cell. In other words, one logic circuit can be formed by a semiconductor element in one basic cell and a semiconductor element in another basic cell. This makes it possible to effectively utilize the semiconductor elements within the basic cell. Although the bipolar 2 transistors B1 to B4 have been described above, the MOS formed in the regions PI, Nl, PI, Nl
The same is possible for FET, and the areas Pi, Nl, Pi
, Nl P and N channel MO8FETs are used to form a three-manpower CMOS NOR circuit CRN.

再び第13図(a)について説明すると、CMOSイン
バーターCIVIの出力は基本セルBCIのCMOSノ
ア回路CNR2の入力を駆動している。
Referring again to FIG. 13(a), the output of the CMOS inverter CIVI drives the input of the CMOS NOR circuit CNR2 of the basic cell BCI.

すなわち、CMOSインバーターCIVIの出力配Mが
基本セルBC2の右端から基本セルBCIの左端まで延
長されており、出力負荷容量cLは比較的大きくなると
考えられるが、そのCMOSインバータCIVIはゲー
ト幅の広いPMO8FETとNMO8FETによって構
成されるので、伝達遅延時間は比較的小さくされ得る。
In other words, the output wiring M of the CMOS inverter CIVI extends from the right end of the basic cell BC2 to the left end of the basic cell BCI, and the output load capacitance cL is considered to be relatively large, but the CMOS inverter CIVI is a PMO8FET with a wide gate width. and NMO8FET, the propagation delay time can be made relatively small.

ゲート幅の広いM OS F E Tは、この様な用途
にも利用され得る。
A MOS FET with a wide gate width can also be used for such applications.

第14図は、第10図内に示される基本セルB03のz
−z’に旧う断面図を示す。
FIG. 14 shows z of the basic cell B03 shown in FIG.
-z' shows the old cross-sectional view.

同図に示されるように、この構造は、多結晶シリコンか
らなるゲート32.N−ウェル50及びNウェル52.
PMO8FETのソース・ドレインとしてのP 型拡散
層35.NMO5FETのソース・ドレインどしてのN
 型拡散層36゜NPNバイポーラトランジスタB5の
エミッタを構成するN型拡散層40.バイポーラトラン
ジスタB5のベースを構成するP型拡散層41及びその
コレクタを構成するN凰拡散層42を含む。
As shown in the figure, this structure includes a gate 32. made of polycrystalline silicon. N-well 50 and N-well 52.
P type diffusion layer 35 as source/drain of PMO8FET. N as source and drain of NMO5FET
type diffusion layer 36°N type diffusion layer 40 constituting the emitter of the NPN bipolar transistor B5. The bipolar transistor B5 includes a P-type diffusion layer 41 forming the base and an N-type diffusion layer 42 forming the collector thereof.

この構造は、衆知の半導体製造技術を利用することによ
って形成可能である。たとえば、P型アイソレージ璽ン
領域102と102”は半導体基板100内へのボロン
の拡散(導入)によって半導体基板100内に形成でき
る、一方、N+型埋込領域!81,101’ と101
”は、半導体基板100内へのアンチモンの拡散(導入
)によって形成することができる。これらのドーパント
の1200℃、40分の拡散は、たとえは、それらの領
域101,101 .101  、i02及び102 
 を最初に形成するために利用できる。その後、N−″
壓エピタキシャル層が、一般的なエビタキシャルデポジ
1ン工程(たとえば970℃。
This structure can be formed using well-known semiconductor manufacturing techniques. For example, P-type isolation regions 102 and 102'' can be formed in semiconductor substrate 100 by boron diffusion into semiconductor substrate 100, while N+-type buried regions !81, 101' and 101
” can be formed by diffusion (introduction) of antimony into the semiconductor substrate 100. Diffusion of these dopants at 1200° C. for 40 minutes, for example, in the regions 101, 101, i02 and 102
available for initial formation. After that, N-''
The epitaxial layer is formed using a common epitaxial deposition process (for example, at 970°C).

10分)によって、上記領域101,102等をおおう
ように上記半導体基板100上に形成され得る0次にN
Wクエル領域50及び103とP凰つェル領域31がそ
れぞれ、リンとボロンのイオンインプランテーシ田ンに
よって上記エピタキシャル層内に形成され得る1例えば
、Pffiイオンのインプランテーシ璽ンは、次にLO
CO8技術によるS i O* BJAをイオン打込用
マスクに用いた60KeV、  ドーズf4. □ X
 10 B atoms/iのボロンイオンインプラン
テーシ嘗ンを行な5ために、ナイトライド膜(S 31
 N4 )をイオン打込用マスクに用いた125KeV
、  ドーズ量3X10”at。
10 minutes), the zero-order N
W quell regions 50 and 103 and P quell regions 31 may be formed in the epitaxial layer by ion implantation of phosphorous and boron, respectively. to LO
60KeV, dose f4. using CO8 technology S i O * BJA as an ion implantation mask. □X
In order to perform boron ion implantation of 10 B atoms/i, a nitride film (S 31
125KeV using N4) as an ion implantation mask.
, dose amount 3×10”at.

ms/iによりて達成させられ得る。このイオンインプ
ランテーシ■ン工程は、たとえば、1000℃X 30
0分の拡散工程を後に続けさせられることができ、その
結果、それぞれの領域101゜102等とフェル領域5
0.51及び103が膨張させられることによって、第
14図に示された構造が提供される。これに続いて、そ
れぞ九のMOSとバイボー2トランジスタは一般的なト
ランジスタ形成技術を用いて5103層70の開けられ
た領域内に形成される。最後に、リン−シリケート・ガ
ラス(PSG)31%80が保護のためにデバイスを被
、−(480℃10分でデポジットさせられる。
ms/i. This ion implantation process is performed at, for example, 1000°C x 30°C.
A diffusion step of 0 minutes can be followed, so that the respective regions 101, 102, etc. and the Fell region 5
0.51 and 103 are expanded to provide the structure shown in FIG. Following this, nine MOS and two bibor transistors are formed in the open areas of the 5103 layer 70 using conventional transistor formation techniques. Finally, a phosphorus-silicate glass (PSG) 31%80 coats the device for protection and is deposited at 480° C. for 10 minutes.

尚、参照番号42は、コレクタ電極としてのアルミニウ
ム配線60とN+型埋込層101を低抵抗で接続するN
”ffi層である。参照番号90は、N+型の多結晶シ
リコンで、N+屋エミッタ領域を形成するために用いら
れる。PMO3及びNMO8に形成されたアルミニウム
配線60はソース・ドレイン電極とされる。尚、第14
図は、アルミニウム配線60が設けられてしまっている
断面図に対応する。また、バイポーラトランジスタB5
のペース電極は、同図に図示されていないが、実際には
在存する。
Note that reference number 42 is an N wire connecting the aluminum wire 60 as a collector electrode and the N+ type buried layer 101 with low resistance.
This is an "ffi layer. Reference number 90 is N+ type polycrystalline silicon, which is used to form an N+ emitter region. Aluminum interconnections 60 formed in PMO3 and NMO8 are used as source/drain electrodes. Furthermore, the 14th
The figure corresponds to a cross-sectional view in which aluminum wiring 60 has been provided. In addition, bipolar transistor B5
Although the pace electrode is not shown in the figure, it is actually present.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない1例えば、第1図におい
て、基本セルBCは、すべて同一の回路構成とされる必
要はない、各基本セルBCに設けられる第1のセルすな
わちPMO8領域PMl及びPM2ならびにNMO8領
域NMI及びNM2と第2のセルすなわちPMOS領域
PM3及びNMO8領域NM3〜NM5ならびにバイポ
ーラトランジスタ領域BTI〜BT4との比率は、この
ゲートアレイによって構成される論理回路に含まれるC
MO8論理ゲート回路及びバイポーラ論理ゲート回路の
比率に対応して適当に変更できる。また、各PMO8領
域及びNMO8領域に含まれるPチャンネルMO8FE
T及びNチャンネルMO8FETの数は、2個又は4個
等、例えばこのゲートアレイによって構成される論理回
路に含まれる論理ゲート回路の平均入力数に対応して変
更できる。NMO8領域NM5は、例えば抵抗手段であ
ってもよいし、Bi−CMO8複合論理ゲート回路にさ
らに大きな駆動能力が必要とされる場合には、バイポー
ラトランジスタ領域の数を増やしてもよい、第2図にお
いて、基本セルBCは、特に格子状に配置される必要は
ない、また、ゲートアレイは、上記のような基本セルB
Cを部分的に含むものであってもよい、第3図において
、各基本セルBCの第2のセルは、B1・CMO8論理
ゲート回路が必要とされない場合、CM OS論理ゲー
ト回路を構成するために用いられることもよい、さらに
、第1図に示される基本セルBCの構成や第6図(a)
、(b)に示されるBz−CMO8論理ゲート回路の具
体的な回路構成等、種々の実施形態を採りうる。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, in FIG. 1, the basic cells BC do not all have to have the same circuit configuration. and the second cells, that is, the PMOS region PM3, the NMO8 regions NM3 to NM5, and the bipolar transistor regions BTI to BT4, are determined by the ratio of the C included in the logic circuit constituted by this gate array.
It can be changed appropriately depending on the ratio of the MO8 logic gate circuit and the bipolar logic gate circuit. In addition, P channel MO8FE included in each PMO8 area and NMO8 area
The number of T- and N-channel MO8FETs can vary, such as two or four, depending on the average number of inputs of the logic gate circuits included in the logic circuit constituted by this gate array, for example. The NMO8 region NM5 may be, for example, a resistor means, or if a larger driving capability is required for the Bi-CMO8 composite logic gate circuit, the number of bipolar transistor regions may be increased. In this case, the basic cells BC do not need to be arranged in a grid pattern, and the gate array can be arranged in the basic cells B as described above.
In FIG. 3, the second cell of each basic cell BC may partially contain a CMOS logic gate circuit, if a B1 CMO8 logic gate circuit is not required. Furthermore, the configuration of the basic cell BC shown in FIG.
Various embodiments can be adopted, such as the specific circuit configuration of the Bz-CMO8 logic gate circuit shown in , (b).

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となって利用分野であるBi・CMOSゲー
トアレイによって構成される論理回路に適用した場合に
ついて&明したが、それに限定されるものではなく、例
えば、同様なゲートアレイによって構成されるマイクロ
コンビ為−夕等の各種ディジタル装置にも適用できる0
本発明は、少なくともCMO8論理ゲート回路及びB1
・CMO8論理ゲート回路を基本構成とするゲートアレ
イ集積回路あるいはこのようなゲートアレイ集積回路に
より構成されるディジタル装置に広く適用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor has mainly been applied to a logic circuit constituted by a Bi-CMOS gate array, which is the background of the invention, but it is not limited thereto. For example, it can be applied to various digital devices such as microcombustion devices configured with similar gate arrays.
The present invention provides at least a CMO8 logic gate circuit and a B1
- It can be widely applied to gate array integrated circuits having a basic configuration of CMO8 logic gate circuits or digital devices constructed from such gate array integrated circuits.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものにより
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。すなわち、ゲートアレイ集積回路を、基本的にCM
O8論理ゲート回路を構成するために用いられる第1の
セル及び基本的に81−CMO8複合論理ゲート回路を
構成するために用いられる第2のセルを所定の比率で含
み、またB1・CMO8論理ゲート回路に比較的大きな
駆動能力が必要とされるとき選択的に用いられる一対の
バイポーラトランジスタを含み、かつ格子状に配置され
る複数のセルマスタによりて構成することで、駆動能力
に応じて最適化されたCMO8論理ゲート回路及びBl
−CMO8複合論理ゲート回路を無駄なく効率的に構成
できる。これにより、ゲートアレイ集積回路の回路素子
数を削減し、その高集積化を図ることができるとともに
、ゲートアレイ集積回路によって構成される論理回路等
の伝達遅延時間を縮小し、その動作を高速化できるもの
である。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows. In other words, gate array integrated circuits are basically CM
It includes a first cell used to configure an O8 logic gate circuit and a second cell used to basically configure an 81-CMO8 composite logic gate circuit in a predetermined ratio, and also includes a B1 CMO8 logic gate. It includes a pair of bipolar transistors that are selectively used when a relatively large drive capacity is required in the circuit, and is configured with multiple cell masters arranged in a grid, so it is optimized according to the drive capacity. CMO8 logic gate circuit and Bl
- A CMO8 composite logic gate circuit can be configured efficiently without waste. This makes it possible to reduce the number of circuit elements in gate array integrated circuits and increase their integration density, as well as reduce the transmission delay time of logic circuits, etc. configured by gate array integrated circuits, and speed up their operation. It is possible.

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

第1図は、この発明が適用されたゲートアレイに含まれ
る基本セルの一実施例を示す配置図、第2図は、第1図
の基本セルを含むゲートアレイの一実施例を示す平面図
、 第3図は、第2図のゲートアレイにより構成される論理
回路の一実施例を部分的に示す回路図、第4図は、第3
図の論理回路に含まれるCMOSインバータ回路の一実
施例を示す回路図、第5図は、第3図の論理回路に含ま
れるCMOSナントゲート回路の一実施例を示す回路図
。 第6図(a)は、第3図の論理回路に含まれるBi・C
MOSナントゲート回路BNAIの一冥施例を示す回路
図、 第6図缶)は、第3図のB1−CMOSノア回路BNO
Iの回路図、 第6図(c)は、バイポーラ・トランジスタの変形図を
示し、 第6図(d)は、第6図(c)のデバイス平面図を示し
、第7図は、CMO8論理ゲート回路及びB1・CMO
8複合論理ゲート回路の負荷容量と伝達遅延時間の関係
を示す特性図、 第8図は、第1図の基本セルBCの等価図を示し、 第9図は、第8図に示される等価図を用いて、第3図に
示される回路を形成した場合の平面図を示し、 第10図は、基本セルBCI〜BC4のレイアウト図を
示し、 第11図は、第10図の基本セルBCIの等価図を示し
、 ff112図は、第10図及び第11図に示される基本
セルBCI内の各MO8FET及びバイポーラトランジ
スタの使用例を示す説明図を示し、第13図(a)は、
第10図の基本セルBC1,BC2の結線図の一例を示
し、 第13図伽)は、第13図(a)に示された基本セルB
CI、BC2によって形成された回路図を示し、第13
図(c)は、基本セルBc1.BC2内のMOSFET
の使用方法の一例を示す結線図を示し、第14図は、第
10図のz−z’に沿うデバイス断面図を示す。 BC,BCl、BC2・・・基本セル、PMI〜PM3
・・・PMO8領域、NMI〜NM5・・・NMO8領
域、BTI〜BT4・・・バイポーラトランジスタ領域
、G・・・ゲート、SUB・・・半導体基板。 N1〜N4・・・CMOSインバータ回路、NAGl〜
NAG2・・・CMOSナントゲート回路、N0G1・
・・CMOSノアゲート回路、BNAl・・・Bi・C
MOSナントゲート回路、BNOl・・・B1・CMO
Sノアゲート回路。 Q1〜Q7・・・PチャンネルMO8FET、Q11〜
Q21・・・NチャンネルMO8FET%Tl〜T4・
・・NPN型バイポーラトランジスタ。 +の 第  8   図 第   9  図 第   10 図 1:lLj         t5L4第  11  
図 第  12  図 第  14  図
FIG. 1 is a layout diagram showing an embodiment of a basic cell included in a gate array to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of a gate array including the basic cell of FIG. 1. , FIG. 3 is a circuit diagram partially showing an embodiment of the logic circuit constituted by the gate array of FIG. 2, and FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a CMOS inverter circuit included in the logic circuit of FIG. 3; FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a CMOS Nant gate circuit included in the logic circuit of FIG. 3; FIG. 6(a) shows the Bi/C included in the logic circuit of FIG.
The circuit diagram showing an example of the MOS NAND gate circuit BNAI (Figure 6) is the B1-CMOS NOR circuit BNO in Figure 3.
6(c) shows a modified diagram of the bipolar transistor, FIG. 6(d) shows a device plan view of FIG. 6(c), and FIG. 7 shows a CMO8 logic circuit diagram. Gate circuit and B1/CMO
8 is a characteristic diagram showing the relationship between load capacitance and propagation delay time of a composite logic gate circuit, FIG. 8 is an equivalent diagram of the basic cell BC in FIG. 1, and FIG. 9 is an equivalent diagram shown in FIG. 8. FIG. 10 shows a layout diagram of the basic cells BCI to BC4, and FIG. 11 shows the layout of the basic cells BCI in FIG. 10. The equivalent diagram is shown, ff112 is an explanatory diagram showing an example of use of each MO8FET and bipolar transistor in the basic cell BCI shown in FIGS. 10 and 11, and FIG. 13(a) is
An example of the connection diagram of the basic cells BC1 and BC2 in FIG. 10 is shown.
Showing the circuit diagram formed by CI, BC2, the 13th
Figure (c) shows the basic cell Bc1. MOSFET in BC2
FIG. 14 shows a cross-sectional view of the device along the line zz' in FIG. 10. BC, BCl, BC2...basic cell, PMI to PM3
... PMO8 region, NMI to NM5... NMO8 region, BTI to BT4... bipolar transistor region, G... gate, SUB... semiconductor substrate. N1~N4...CMOS inverter circuit, NAGl~
NAG2...CMOS Nant gate circuit, N0G1.
・・CMOS NOR gate circuit, BNAl...Bi・C
MOS Nant gate circuit, BNOl...B1/CMO
S Noah gate circuit. Q1~Q7...P channel MO8FET, Q11~
Q21...N channel MO8FET%Tl~T4・
...NPN type bipolar transistor. + Fig. 8 Fig. 9 Fig. 10 Fig. 1:lLj t5L4 No. 11
Figure 12 Figure 14

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体集積回路は; 主面を有する半導体基板と、 上記主面上に形成された少なくとも一対の基本セルとを
具備してなり、 上記各基本セルは、四角形とされ、かつ、一対のバイポ
ーラ・トランジスタと複数のMOSSFTを含み、 上記一方の基本セルに含まれた上記一対のバイポーラ・
トランジスタは、上記基本セルのある1辺に近接して配
置され、 上記他方の基本セルに含まれた上記一対のバイポーラ・
トランジスタは、上記一方の基本セル内の上記一対のバ
イポーラ・トランジスタの配置位置を、上記ある一辺に
対して鏡面対称とした位置に配置される、ことを特徴と
した半導体集積回路。
[Claims] 1. A semiconductor integrated circuit includes: a semiconductor substrate having a main surface; and at least a pair of basic cells formed on the main surface, each of the basic cells having a rectangular shape. , and includes a pair of bipolar transistors and a plurality of MOSSFTs, the pair of bipolar transistors included in one of the basic cells.
The transistor is disposed close to one side of the basic cell, and is connected to the pair of bipolar transistors included in the other basic cell.
A semiconductor integrated circuit characterized in that the transistors are arranged in mirror-symmetrical positions with respect to the certain side, with the pair of bipolar transistors in the one basic cell being arranged in mirror symmetry.
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