JPH0254669B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0254669B2
JPH0254669B2 JP57133541A JP13354182A JPH0254669B2 JP H0254669 B2 JPH0254669 B2 JP H0254669B2 JP 57133541 A JP57133541 A JP 57133541A JP 13354182 A JP13354182 A JP 13354182A JP H0254669 B2 JPH0254669 B2 JP H0254669B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel
mosfet
input
gate
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP57133541A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5923924A (ja
Inventor
Kenji Matsuo
Hiroaki Suzuki
Mitsuyuki Kunieda
Itsuo Sasaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP57133541A priority Critical patent/JPS5923924A/ja
Priority to DE8383107169T priority patent/DE3376721D1/de
Priority to EP83107169A priority patent/EP0101896B1/en
Priority to US06/518,751 priority patent/US4716308A/en
Publication of JPS5923924A publication Critical patent/JPS5923924A/ja
Publication of JPH0254669B2 publication Critical patent/JPH0254669B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/0948Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET using CMOS or complementary insulated gate field-effect transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は電源と信号出力点との間に2個以上
のMOSFETを直列接続した構造を持つ論理回路
に関する。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 第1図a,bは2入力のNANDゲートおよび
NORゲートのシンボルを示す図であり、この両
ゲートをCMOSトランジスタで実現する場合、
従来では第2図a,bの回路に示すように構成さ
れている。すなわち、従来のNANDゲートは第
2図aに示すように、正極性の電源電圧VDD印加
点と出力端子11との間に2個のPチヤネル
MOSFET12,13を並列接続し、また出力端
子11と基準の電源電圧VSS印加点との間に2個
のNチヤネルMOSFET14,15を直列接続
し、かつ2個のMOSFET12,14のゲートに
第1の入力信号IN1を、2個のMOSFET13,
15のゲートに第2の入力信号IN2をそれぞれ
供給することによつて構成されている。また従来
のNORゲートは第2図bに示すように、上記
NANDゲートの場合とは反対に、VDD印加点と出
力端子21との間に2個のPチヤネルMOSFET
22,23を直列接続し、また出力端子21と
VSS印加点との間に2個のNチヤネルMOSFET
24,25を並列接続し、かつ2個のMOSFET
22,24のゲートに第1の入力信号IN1を、
2個のMOSFET23,25のゲートに第2の入
力信号IN2をそれぞれ供給することによつて構
成されている。 ところで第1図a,bに示す2入力のNAND
ゲートあるいはNORゲートでは、いずれか一方
の入力信号として常にVDDレベル(“1”レベル
に相当)を供給し、他方に“1”レベルあるいは
“0”レベルの入力信号を供給してインバータと
して使用する場合がある。ところが、このように
従来のNANDゲートあるいはNORゲートを使用
する場合には次のような欠点がある。 たとえばNANDゲートの場合、第3図aに示
すように一方の入力信号IN1としてVDDレベルを
供給したときと、第3図bに示すように他方の入
力信号IN2としてVDDレベルを供給したときを比
較する。第4図a,bは上記第3図a,bそれぞ
れに対応する等価回路図である。第4図aの場
合、前記第2図aにおけるPチヤネルMOSFET
12が常に非導通およびNチヤネルMOSFET1
4が常に導通するため、この回路はPチヤネル
MOSFET13とNチヤネルMOSFET15から
なり信号IN2を入力とするCMOSインバータと
みなすことができる。そして出力端子11と
MOSFET15との間にはMOSFET14の導通
抵抗に相当する抵抗31が挿入され、かつ出力端
子11には寄生的な容量32が、また上記抵抗3
1とMOSFET15との接続点にも寄生的な容量
33がそれぞれ接続されている。一方、第4図b
の場合には、第2図aにおけるPチヤネル
MOSFET13が常に非導通およびNチヤネル
MOSFET15が常に導通するため、この回路は
PチヤネルMOSFET12とNチヤネル
MOSFET14からなり信号IN1を入力とする
CMOSインバータとみなすことができる。そし
てMOSFET14とVSS印加点との間には
MOSFET15の導通抵抗に相当する抵抗34が
挿入され、かつ出力端子11には寄生的な容量3
5が、またMOSFET14と上記抵抗34との接
続点にも寄生的な容量36がそれぞれ接続されて
いる。 ここで第3図a,bの回路を同一基板上にかつ
対応するFETを同一寸法で形成する場合、抵抗
31と34の値、容量32と35の値および容量
33と36の値はそれぞれ等しいものとなる。い
ま第4図a,bの等価回路を比較する。出力端子
11を“1”レベルに設定するような条件のと
き、第4図aのものではMOSFET13を介し
て、出力端子11に接続された容量32を充電す
る他に抵抗31とMOSFET15との接続点に接
続された容量33も充電する必要がある。これに
対して第4図bのものではMOSFET12を介し
て、出力端子11に接続された容量35を充電す
るのみでよい。このため第4図aのものは第4図
bのものに比較しより大きな容量を充電しなけれ
ばならないので、出力端子11を“1”レベルに
設定する場合のスイツチング速度が遅くなつてし
まう。すなわち、従来回路では、インバータとし
て使用する場合、どちらの入力信号を“1”レベ
ルに設定するかによつてスイツチング速度が異な
つてしまうという、スイツチング速度の入力端子
依存性の欠点がある。 また第4図a,bの等価回路を比較した場合、
MOSFET14,15それぞれの電流駆動能力が
単独で2KNあるとする。そして第4図bの場合、
MOSFET14と抵抗34との接続点のレベル
は、MOSFET14が導通している時ほぼVSS
なるため、第4図bの回路に組込まれた
MOSFET14の電流駆動能力はほぼ2KNに近い
値となる。ところが第4図aの場合、MOSFET
15がVSS側にありかつ抵抗31がVDD側にある
ため、この回路に組込まれたMOSFET15の電
流駆動能力は抵抗31の存在により単独の場合よ
りも低下してたとえば1.5KNになる。このため、
第4図aのものでは第4図bのものに比較して回
路閾値電圧Vthcが大きくなり、この結果、第4図
a,bのものでは互いにノイズマージンが異なつ
てしまう。すなわち、ノイズマージンの入力端子
依存性という欠点がある。 またNANDゲートと同様に従来のNORゲート
でも、どちらの入力信号を“1”レベルに設定す
るかによつてスイツチング速度やノイズマージン
が異なつてしまう。さらにこのことは2入力の場
合ばかりではなく3入力以上のものについても同
様である。 〔発明の目的〕 この発明は上記のような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的はスイツチング速度およ
び回路閾値電圧の入力端子依存性の無い論理回路
を提供することにある。 〔発明の概要〕 上記目的を達成するためこの発明にあつては、
2入力のCMOS NANDゲートにおいて基準の電
源電圧印加点と出力端子との間に、2個のNチヤ
ネルMOSFETを直列接続してなる2個の直列回
路を並列挿入し、異なる直列回路において対応す
る位置に配置されたMOSFETのゲートに互いに
異なる入力信号を供給するようにしている。 〔発明の実施例〕 以下図面を参照してこの発明の実施例を説明す
る。第5図はこの発明の一実施例の構成を示す回
路図であり、前記第1図aのシンボルで示めされ
る2入力のNANDゲートにこの発明を実施した
場合のものである。すなわちこの実施例回路で
は、従来と同様にVDD印加点と出力端子11との
間に第1の入力信号IN1をゲート入力とするP
チヤネルMOSFET12と第2の入力信号IN2を
ゲート入力とするもう1個のPチヤネル
MOSFET13とを並列接続するとともに、出力
端子11とVSS印加点との間に第1の入力信号IN
1をゲート入力とするNチヤネルMOSFET14
と第2の入力信号IN2をゲート入力とするもう
1個のNチヤネルMOSFET15とを直列接続し
た上で、さらに出力端子11とVSS印加点との間
に第2の入力信号IN2をゲート入力とするNチ
ヤネルMOSFET16と第1の入力信号IN1をゲ
ート入力とするもう1個のNチヤネルMOSFET
17を直列接続するようにしたものである。 すなわち、この実施例回路では、VDD印加点と
出力端子11との間に2個のPチヤネル
MOSFET12,13を並列接続し、またVSS
加点と出力端子11との間には各2個のNチヤネ
ルMOSFET14と15および16と17を直列
接続してなる2個の直列回路を並列挿入し、Pチ
ヤネルMOSFET12,13のゲートには入力信
号IN1,IN2それぞれを供給し、さらに上記2
個の直列回路の対応する位置に配置された2個の
NチヤネルMOSFET14,16のうち一方の
MOSFET14のゲートには入力信号IN1を、他
方のMOSFET16のゲートには入力信号IN2を
それぞれ供給し、上記とは異なる位置に配置され
かつ互いに対応する位置に配置された2個のNチ
ヤネルMOSFET15,17のうち一方の
MOSFET15のゲートには入力信号IN2を、他
方のMOSFET17のゲートには入力信号IN1を
それぞれ供給するようにしたものである。 次に上記のような構成でなる2入力のNAND
ゲートを、前記と同様にいずれか一方の入力信号
として常に“1”レベルを供給してインバータと
して使用する場合を説明する。 まず一方の入力信号IN1を常に“1”レベル
にする場合、PチヤネルMOSFET12が常に非
導通になり、2個のNチヤネルMOSFET14,
17が常に導通する。したがつて、この場合の等
価回路図は第6図aの通りになる。すなわち、
VDD印加点と出力端子11との間には入力信号IN
2をゲート入力とするPチヤネルMOSFET13
が挿入され、出力端子11とVSS印加点との間に
はMOSFET14の導通抵抗に相当する抵抗41
とNチヤネルMOSFET15が直列挿入され、さ
らに出力端子11とVSS印加点との間にはNチヤ
ネルMOSFET16と、MOSFET17の導通抵
抗に相当する抵抗42が直列挿入されている。さ
らに出力端子11には寄生的な容量43が、抵抗
41とMOSFET15の接続点には寄生的な容量
44が、またMOSFET16と抵抗42の接続点
には寄生的な容量45がそれぞれ接続されてい
る。 上記とは反対に他方の入力信号IN2を常に
“1”レベルにする場合、今度はPチヤネル
MOSFET13が常に非導通になり、2個のNチ
ヤネルMOSFET15,16が常に導通する。し
たがつて、この場合の等価回路図は第6図bの通
りになる。すなわち、VDD印加点と出力端子11
との間には入力信号IN1をゲート入力とするP
チヤネルMOSFET12が挿入され、出力端子1
1とVSS印加点との間にはMOSFET14と、
MOSFET15の導通抵抗に相当する抵抗46が
直列挿入され、さらに出力端子11とVSS印加点
との間にはMOSFET16の導通抵抗に相当する
抵抗47とMOSFET17が直列挿入されてい
る。さらに出力端子11には寄生的な容量48
が、MOSFET14と抵抗46の接続点には寄生
的な容量49が、また抵抗47とMOSFET17
の接続点には寄生的な容量50がそれぞれ接続さ
れている。 いま第5図の実施例回路において4個のNチヤ
ネルMOSFET14〜17の素子寸法をそれぞれ
等しく設定したとすると、第6図a,bの等価回
路において、抵抗41,42,46,47それぞ
れの値、容量43と48の値、容量44と50の
値および容量45と49の値はそれぞれ等しいも
のとなる。そこで次に第6図a,bの等価回路そ
れぞれにおいて出力端子11を“1”レベルに設
定するような条件のときを考える。 まず第6図aのものではMOSFET13を介し
て、出力端子11に接続されている容量43と、
さらに抵抗41を介してもう1個の容量44を充
電する必要がある。また第6図bのものでは
MOSFET12を介して、出力端子11に接続さ
れている容量48と、さらに抵抗47を介しても
う1個の容量50を充電する必要がある。このと
き、4個のMOSFET14〜17がそれぞれ等し
い寸法で形成されていれば、上記容量43と48
それぞれ、抵抗41と47それぞれおよび容量4
4と50それぞれは等しいため、第6図a,bの
ものでは同じ速度で出力端子11を“1”レベル
にスイツチングすることができる。すなわち、ス
イツチング速度の入力端子依存性を無くすことが
できる。 ところで第5図の実施例回路においてNチヤネ
ル側の電流駆動能力を第2図aに示す従来回路の
ものと等しく設定する場合、4個の各Nチヤネル
MOSFET14〜17それぞれの単独の電流駆動
能力は第2図a中の2個の各Nチヤネル
MOSFET14,15それぞれの単独のそれの1/
2にすることができる。このため第5図中の4個
のNチヤネルMOSトランジスタ14〜17の各
素子寸法は第2図a中の2個のNチヤネル
MOSFET14,15のものの1/2にすることが
でき、これによつて第6図a,b中の容量43,
48は第3図a,b中の容量32,35よりも小
さくなり、同じく容量44,50は容量33より
も小さくなる。そこでスイツチング速度が遅い第
4図aの等価回路に比較して、第6図a,b図回
路では出力端子11に直接にあるいは抵抗を介し
て接続される容量の値を小さくすることができる
ため、従来よりスイツチング速度を早くすること
ができる。 また第6図a,bの等価回路は同一の回路構成
になつていて、しかも各値が互いに等しいため、
両回路の回路閾値電圧は等しい。したがつてノイ
ズマージンの入力端子依存性も無くすことができ
る。 第7図はこの発明の他の実施例の構成を示す回
路図であり、第8図のシンボル図で示すように3
入力のCMOS NANDゲートにこの発明を実施し
たものである。すなわち、この回路では、VDD
加点と出力端子61との間に3個の入力信号IN
1,IN2,IN3それぞれをゲート入力とする合
計3個のPチヤネルMOSFET62,63,64
を並列接続する。また出力端子61とVSS印加点
との間に、第1の入力信号IN1をゲート入力と
するNチヤネルMOSFET65、第2の入力信号
IN2をゲート入力とするNチヤネルMOSFET6
6および第3の入力信号IN3をゲート入力とす
るNチヤネルMOSFET67をこの順に直列接続
して第1の直列回路74を構成する。さらに出力
端子61とVSS印加点との間に、第3の入力信号
IN3をゲート入力とするNチヤネルMOSFET6
8、第1の入力信号IN1をゲート入力とするN
チヤネルMOSFET69および第2の入力信号IN
2をゲート入力とするNチヤネルMOSFET70
をこの順に直列接続して第2の直列回路75を構
成する。またさらに出力端子61とVSS印加点と
の間に、第2の入力信号IN2をゲート入力とす
るNチヤネルMOSFET71、第3の入力信号IN
3をゲート入力とするNチヤネルMOSFET72
および第1の入力信号IN1をゲート入力とする
NチヤネルMOSFET73をこの順に直列接続し
て第3の直列回路76を構成する。なお、この実
施例回路でも、合計9個のNチヤネルMOSFET
65〜73の各素子寸法は等しく設定される。 このような構成でなる3入力のNANDゲート
のいずれか2つの入力信号として常に“1”レベ
ルを供給して、インバータとして使用する場合を
説明する。3入力のNANDゲートをインバータ
として使用するには、第9図aに示すように入力
信号IN1,IN2を常に“1”レベルにする場合
と、第9図bに示すように入力信号IN2,IN3
を常に“1”レベルにする場合と、第9図cに示
すように入力信号IN1,IN3を常に“1”レベ
ルにする場合の3つの場合がある。 第10図a,b,cは第9図a,b,cそれぞ
れに対応した等価回路図である。またこの第10
図a,b,cにおいて、抵抗81〜89は各
MOSFET65〜73の導通抵抗に相当する抵抗
である。さらに図示しないが前記の同様に出力端
子61およびNチヤネルMOSFETと抵抗との各
接続点にはそれぞれ寄生的な容量が接続されてい
る。この第10図a,b,cの回路では前記した
理由により、各出力端子61に付随している容量
の値が等しいため、同じ速度で出力端子61を
“1”レベルにスイツチングすることができる。 したがつて、この実施例の場合にもスイツチン
グ速度の入力端子依存性を無くすことができ、し
かも3個のNチヤネルMOSFETを単に出力端子
とVSS印加点との間に直列接続する従来の3入力
NANDゲートにくらべて、出力端子61に直接
にあるいは抵抗を介して接続される容量の値を小
さくすることができ、これにより従来よりもスイ
ツチング速度を早くすることができる。さらに第
10図a,b,cの等価回路は同一の回路構成で
ありしかも抵抗、図示しない容量の値が等しいた
め、各回路の回路閾値電圧は等しい。したがつて
ノイズマージンの入力端子依存性も無くすことが
できる。 第11図はこの発明をn入力のCMOS NAND
ゲートあるいはNORゲートに実施した場合のN
チヤネル側あるいはPチヤネル側の構成を示す回
路図である。一般にn個の入力信号が与えられる
場合には、出力端子OUTとVDD印加点(あるいは
VSS印加点)との間に、それぞれn個の
MOSFETを直列接続して構成される直列回路を
n個並列接続し、各直列回路において対応する位
置に配置されたn個のMOSFETのゲートには互
いに異なる入力信号を供給するように構成する。
なお、第11図において丸印はMOSFETを表わ
し、その丸印の中に記入した数字は入力信号の種
類を表わしている。 このような構成とすることによつて、出力端子
とVDD印加点(あるいはVSS印加点)との間にn
個のMOSFETを単に直列接続したものとくらべ
て、n−1個の入力信号として常に“1”レベル
を供給してインバータとして使用する場合には前
記と同様にスイツチング速度および回路閾値電圧
の入力端子依存性を無くすことができる。 第12図ないし第16図はそれぞれこの発明の
応用例の構成を示すものである。第12図aは、
PチヤネルMOSFET101,102およびNチ
ヤネルMOSFET103〜106からなるこの発
明に係る2入力CMOS NANDゲート107の出
力端に、PチヤネルMOSFET108,109そ
れぞれおよびNチヤネルMOSFET110,11
1それぞれからなる2段のCMOSインバータ
12,113を縦列接続して、出力駆動能力を高
めるようにしたものである。そしてこの回路をシ
ンボルを用いて表わすと第12図bのシンボル構
成図のようになる。 第13図aは、PチヤネルMOSFET101,
102およびNチヤネルMOSFET103〜10
6からなるこの発明に係る2入力CMOS NAND
ゲート107の2つの入力端および出力端に、P
チヤネルMOSFET114,115,116それ
ぞれおよびNチヤネルMOSFET117,11
8,119それぞれからなる各CMOSインバー
120121122それぞれを設けるよう
にしたものであり、この回路のシンボル構成図は
第13図bのように2入力のNOR回路となる。 この第13図回路の場合、2つの入力信号IN
1,IN2をいつたんインバータ120,121
で受けるため、CMOS NANDゲート107自体
のノイズマージンの入力端子依存性は無いが、ス
イツチング速度の入力端子依存性は4個のNチヤ
ネルMOSFET103〜106を設けることによ
つて解決されている。 第14図aは、それぞれPチヤネルMOSFET
101,102およびNチヤネルMOSFET10
3〜106からなるこの発明に係る2個の2入力
NANDゲート123124と、Pチヤネル
MOSFET125〜128およびNチヤネル
MOSFET129,130からなるこの発明に係
る2入力NORゲート131と、Pチヤネル
MOSFET132およびNチヤネルMOSFET1
33からなるCMOSインバータ134とを組合
せて、第14図bのシンボル構成図で表わされる
4入力のNAND回路を構成するようにしたもの
である。 第15図aは、PチヤネルMOSFET125〜
128およびNチヤネルMOSFET129,13
0からなるこの発明に係る2入力のNORゲート
131の出力端に、PチヤネルMOSFET132
およびNチヤネルMOSFET133からなる
CMOSインバータ134を接続して、第15図
bのシンボル構成図で表わされる2入力のOR回
路を構成するようにしたものである。 第16図aは、PチヤネルMOSFET135〜
137およびNチヤネルMOSFET138〜14
6からなるこの発明に係る3入力のCMOS
NANDゲート147の出力端に、Pチヤネル
MOSFET148およびNチヤネルMOSFET1
49からなるCMOSインバータ150を接続し
て、第16図bのシンボル構成図で表わされる3
入力のAND回路を構成するようにしたものであ
る。 ところで、前記第2図aに示すような構成の、
従来の2入力CMOS NANDゲートを実際に集積
化する場合、個々のMOSFETは素子寸法の小さ
なMOSFETをいくつか集合して構成されてい
る。これは1つの大きなMOSFETをシリコンゲ
ートプロセスで形成する場合、ゲート配線が長く
なつてその抵抗が与える影響が無視できなくなる
からである。したがつて従来では、前記第2図a
中の直列接続された2個のNチヤネルMOSFET
14,15部分は、たとえば第17図に示すよう
に、出力端子11とVSS印加点との間に直列接続
されたそれぞれNチヤネルMOSFET14のチヤ
ネル幅の1/4の幅を持つ4個の各Nチヤネル
MOSFET14A〜14Dと、それぞれNチヤネ
ルMOSFET15のチヤネル幅の1/4の幅を持つ
4個の各NチヤネルMOSFET15A〜15Dと
からなる4個の直列回路18A〜18Dによつて
構成されている。なお各MOSFET14,14A
〜14D,15,15A〜15Dのチヤネル長は
すべて等しいとする。 第18図は第17図回路を実際に集積化した場
合の一部分のパターン平面図である。図において
200はN型の半導体基板上に形成されたP型の
ウエル領域である。このウエル領域200上に
は、所定の間隔を保つて複数のN+型半導体領域
201A,201B,201C,201D,20
1E,…が一列に配列形成されている。このう
ち、図中の最も上方に配置されているN+型半導
体領域201Aは、第17図中のMOSFET15
Aのソース領域に対応している。上記半導体領域
201Aに隣接して配置されているN+型半導体
領域201Bは、第17図中のMOSFET15A
のドレインおよびMOSFET14Aのソース領域
に対応している。同様にN+型半導体領域201
Cは、MOSFET15Aのドレインおよび
MOSFET14Bのドレイン領域に対応してい
る。N+型半導体領域201Dは、MOSFET14
BのソースおよびMOSFET15Bのドレイン領
域に対応している。さらにN+型半導体領域20
1Eは、MOSFET15Bのソースおよび
MOSFET15Cのソース領域に対応している。 また上記一対のN+型半導体領域201A,2
01B相互間の表面上にはポリシリコンゲート配
線202Aが、一対のN+型半導体領域201B,
201C相互間の表面上にはポリシリコンゲート
配線202Bが、一対のN+型半導体領域201
C,201D相互間の表面上にはポリシリコンゲ
ート配線202Cが、また一対のN+型半導体領
域201D,201E相互間の表面上にはポリシ
リコンゲート配線202Dがそれぞれ形成されて
いる。 さらに上記ウエル領域200表面上には、絶縁
膜を介して、上記N+型半導体領域201の配列
方向に沿つて、アルミニウムからなる4本の配線
203A〜203Dが並行して配列形成される。
このうち1本の配線203Aには前記第2の入力
信号IN2が与えられていて、この配線203A
には前記ポリシリコンゲート配線202A,20
2Dが接続されている。上記配線203Bには前
記第1の入力信号IN1が与えられていて、この
配線203Bには前記ポリシリコンゲート配線2
02B,202Cが接続されている。 上記配線203Cには前記基準の電源電圧VSS
が与えられていて、この配線203Cには前記
N+型半導体領域201A,201Eが接続され
ている。上記配線203Dは前記出力端子11に
接続されているものであり、配線203Dには前
記N+型半導体領域201Cが接続されている。 第19図は第18図中のX−X′線に沿つた拡
大断面図である。図示するように第18図のパタ
ーン平面図では第17図中の4個のMOSFET1
5A,14A,14B,15Bが示されている。 第18図あるいは第19図に示すように、N+
型半導体領域201の配列のうち配線203Dに
接続されたN+型半導体領域201Cを中心にし
て、この領域201Cとこれの両側に位置してい
る一対のN+型半導体領域201A,201Eそ
れぞれとの間に存在しているゲート配線202
A,202Bと202C,202Dのうち、半導
体領域201Cを中心にして互いに対応する位置
に存在する一対のゲート配線202Bと202C
には、配線203Bの信号IN1が共通に供給さ
れている。これと同様に半導体領域201Cを中
心にして互いに対応する位置に存在する一対のゲ
ート配線202Aと202Dには、配線203A
の信号IN2が共通に供給されている。 このような前提において、前記第5図に示すよ
うなこの発明の回路構成を得るには、4個の直列
回路のうち、2個の直列回路18A,18Cでは
図示の通りに一方のMOSFET14A,14Cの
ゲートに第1の入力信号IN1を供給しかつ他方
のMOSFET15A,15Cのゲートに第2の入
力信号IN2を供給し、また残りの2個の直列回
18B18Dでは図示とは異なり一方の
MOSFET14B,14Dのゲートに第2の入力
信号IN2を供給し、他方のMOSFET15B,1
5Dのゲートには第1の入力信号IN1を供給す
れば実現できる。そしてこのようにして第5図回
路を実現した場合の、第18図に対応するパター
ン平面図が第20図である。 第20図が第18図と異なるところは、前記
MOSFET14Bのゲート配線202Cを配線2
03Bに接続する代りに配線203Aに接続し、
前記MOSFET15Bのゲート配線202Dを配
線203Aに接続する代りに配線203Bに接続
したところにある。また図示していないが、これ
と同様に前記MOSFET14D,15Dのゲート
配線の接続も第17図に対して変更されている。
すなわち、この第20図のものでは、配線203
Dに接続されているN+型半導体領域201Cを
中心にして、互いに対応する位置に存在している
一対のゲート配線202Bと202Cには互いに
異なる信号を供給し、これと同様にN+型半導体
領域201Cを中心にして互いに対応する位置に
存在する一対のゲート配線202Aと202Dに
も互いに異なる信号を供給するようにしたもので
ある。 このように従来のパターンに対して配線をわず
かに変更するだけでこの発明回路を実現すること
ができ、面積増加もほとんど伴わない。 第21図は前記第7図に示す3入力のCMOS
NANDゲートを実際に集積化した場合の、Nチ
ヤネル側の一部分のパターン平面図である。第2
1図において第7図中の9個の各Nチヤネル
MOSFET65〜73は、たとえば第17図の場
合と同様にそれぞれ素子寸法の小さな4個の
MOSFETを集合して構成され、第21図ではそ
のうちそれぞれ1個ずつのMOSFETが示されて
いる。 第21図において300はP型のウエル領域で
あり、このPウエル領域300上には所定間隔を
保つて10箇所のN+型半導体領域301A〜30
1Jが一列に配列形成されている。これらのN+
型半導体領域301は前記と同様にNチヤネル
MOSFETのソース、ドレイン領域となるもので
ある。また各一対の上記N+型半導体領域301
A,301B相互間、301B,301C相互
間、…301I,301J相互間の表面上には、
各NチヤネルMOSFETのポリシリコンゲート配
線302A〜302Iが形成されている。さらに
上記Pウエル領域300の表面上には、絶縁膜を
介して、上記N+型半導体領域301の配列方向
に沿つてアルミニウムからなる5本の配線303
A〜303Eが並行して形成される。このうち3
本の各配線303C,303B,303Aには第
1ないし第3の入力信号IN1〜IN3のそれぞれ
が与えられている。そして上記配線303Aには
前記ポリシリコンゲート配線302A,302
E,302Iが、上記配線303Bには前記ポリ
シリコンゲート配線302B,302D,302
Jが、上記配線303Cには前記ポリシリコンゲ
ート配線302C,302F,302Hがそれぞ
れ接続されている。また上記1本の配線303D
には前記基準の電源電圧VSSが与えられていて、
この配線303Dには前記N+型半導体領域30
1A,301Gが接続されている。上記配線30
3Eは前記出力端子61に接続されているもので
あり、この配線303Eには前記N+型半導体領
域301D,301Jが接続されている。 すなわち、3入力のCMOS NANDゲートの場
合でも、出力信号を得るための配線303Eが接
続されたN+型半導体領域301D,301Jそ
れぞれを中心にして、その両側に位置し電圧VSS
が与えられているN+型半導体領域301A,3
01Gそれぞれと領域301Dあるいは301J
との間に存在しているそれぞれ3本のポリシリコ
ンゲート配線302A,302B,302Cと3
02D,302E,302Fと302G,302
H,302Iのうち、上記領域301D,301
Jそれぞれを中心にして互いに対応する位置に存
在している各3本のポリシリコンゲート配線30
2Cと302Dと302I,302Bと302E
と302H,302Aと302Fと302Jそれ
ぞれには互いに異なる入力信号が供給されてい
る。 第22図は前記第11図に示すn入力の
CMOS NANDゲートあるいはCMOS NORゲー
トを実際に集積化した場合のNチヤネル側あるい
はPチヤネル側の一部分のパターン平面図であ
る。このパターンで示される回路がたとえば
NANDゲートである場合には、400はP型の
ウエル領域となる。また401は各Nチヤネル
MOSFETのソース、ドレイン領域となるN+型半
導体領域であり、402はポリシリコンゲート配
線である。さらに403は第1ないし第nの入力
信号IN1〜INnのそれぞれが与えられるもの、
電圧VSSが与えられるものおよび出力端子OUTに
接続されているものとがあるアルミニウムからな
る配線である。この場合にも、出力信号を得るた
めの配線403のうちの1本が接続されたN+
半導体領域401を中心にして、その両側に位置
し電圧VSSが与えられている各N+型半導体領域4
01それぞれと上記配線403のうちの1本が接
続されたN+型半導体領域401との間に存在し
ている各n本のポリシリコンゲート配線のうち、
配線403のうちの1本が接続されたN+型半導
体領域401を中心にして互いに対応する各n本
のポリシリコンゲート配線402それぞれには互
いに異なる入力信号が供給されている。そしてこ
の第22図に示すパターンあるいは第21図に示
すパターンによつて3入力あるいはn入力の回路
を構成すれば、従来のパターンに対して配線をわ
ずかに変更するだけで各実施例回路を実現するこ
とができ、面積増加もほとんど伴わない。 〔発明の効果〕 以上説明したようにこの発明によれば、スイツ
チング速度および回路閾値電圧の入力端子依存性
の無い論理回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bは2入力のNANDゲートおよび
NORゲートのシンボル図、第2図a,bは第1
図a,bの各ゲートの回路図、第3図a,bは第
1図aに示す2入力NANDゲートの異なる使用
例を示すシンボル図、第4図a,bは第3図a,
bに対応した等価回路図、第5図はこの発明の一
実施例の回路図、第6図a,bは第5図回路の等
価回路図、第7図はこの発明の他の実施例の回路
図、第8図は第7図回路のシンボル図、第9図
a,b,cは第8図に示す回路の異なる使用例を
示すシンボル図、第10図a,b,cは第9図
a,b,cに対応した等価回路図、第11図はこ
の発明のさらに他の実施例の回路図、第12図な
いし第16図はそれぞれこの発明の応用例の構成
を示し、第12図a、第13図a、第14図a、
第15図aおよび第16図aはそれぞれ回路図、
第12図b、第13図b、第14図b、第15図
bおよび第16図bはそれぞれシンボル構成図、
第17図は前記第2図a回路を集積化する場合の
実際の回路図、第18図は第17図回路のパター
ン平面図、第19図は第18図中のX−X′線に
沿つた拡大断面図、第20図は前記第5図回路の
パターン平面図、第21図は前記第7図回路のパ
ターン平面図、第22図は前記第11図回路のパ
ターン平面図である。 11,61……出力端子、12,13,62,
63,64……PチヤネルMOSFET、14〜1
7,65〜73……NチヤネルMOSFET、4
1,42,46,47,81〜89……抵抗、4
3,44,45,48,49,50……寄生的な
容量、74,75,76……直列回路、200,
300,400……P型のウエル領域、201,
301,401……N+型半導体領域、202,
302,402……ポリシリコンゲート配線、2
03,303,403……アルミニウムによる配
線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一方導電型の半導体基体と、上記基体上に、
    互いに分離しかつ所定方向に配列して形成される
    複数の他方導電型の半導体領域と、互いに隣接す
    る各一対の上記半導体領域相互間の上記基体表面
    上に形成される複数のゲート配線と、上記半導体
    領域のうちその配列の任意の位置に存在する第1
    半導体領域に接続するように設けられここから出
    力信号を得る第1配線と、上記第1半導体領域を
    中心にしてその両側に配置される第2、第3半導
    体領域に共通に接続するように設けられ所定電位
    が与えられる第2配線と、上記第1、第2半導体
    領域相互間および第1、第3半導体領域相互間に
    存在するそれぞれ同数の上記ゲート配線のうち、
    第1半導体領域を中心にして互いに対応する位置
    に存在するゲート配線に互いに異なる入力信号を
    供給する複数の第3配線とを具備したことを特徴
    とする論理回路。
JP57133541A 1982-07-30 1982-07-30 論理回路 Granted JPS5923924A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57133541A JPS5923924A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 論理回路
DE8383107169T DE3376721D1 (de) 1982-07-30 1983-07-21 Mos logic circuit
EP83107169A EP0101896B1 (en) 1982-07-30 1983-07-21 Mos logic circuit
US06/518,751 US4716308A (en) 1982-07-30 1983-07-29 MOS pull-up or pull-down logic circuit having equalized discharge time delays and layout avoiding crossovers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57133541A JPS5923924A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 論理回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5923924A JPS5923924A (ja) 1984-02-07
JPH0254669B2 true JPH0254669B2 (ja) 1990-11-22

Family

ID=15107220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57133541A Granted JPS5923924A (ja) 1982-07-30 1982-07-30 論理回路

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5923924A (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02309815A (ja) * 1989-05-25 1990-12-25 Nec Corp 多入力cmosゲート回路
JP2897507B2 (ja) * 1992-01-23 1999-05-31 三菱電機株式会社 半導体論理回路
JP2016139390A (ja) * 2015-01-23 2016-08-04 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 検出回路

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5923924A (ja) 1984-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4716308A (en) MOS pull-up or pull-down logic circuit having equalized discharge time delays and layout avoiding crossovers
KR930000968B1 (ko) 반도체 집적회로
JP2564787B2 (ja) ゲートアレー大規模集積回路装置及びその製造方法
US4635088A (en) High speed-low power consuming IGFET integrated circuit
US4701642A (en) BICMOS binary logic circuits
JPH06501813A (ja) BiCMOSゲートアレイの基本セル
KR890003147B1 (ko) 게이트 에레이
JPH0697684B2 (ja) プッシュプル出力バッファ
US5378941A (en) Bipolar transistor MOS transistor hybrid semiconductor integrated circuit device
US6545892B2 (en) Semiconductor integrated circuit having logic circuit comprising transistors with lower threshold voltage values and improved pattern layout
US5404035A (en) Multi-voltage-level master-slice integrated circuit
JPH0254669B2 (ja)
US5066996A (en) Channelless gate array with a shared bipolar transistor
US5391943A (en) Gate array cell with predefined connection patterns
US5528061A (en) Semiconductor integrated circuit device having multi-contact wiring structure
JPH056351B2 (ja)
JPS5923925A (ja) 論理回路
US5428255A (en) Gate array base cell with multiple P-channel transistors
JPH07193193A (ja) 半導体装置
JP2852051B2 (ja) 相補型クロックドナンド回路
JP3060311B2 (ja) 半導体集積回路
US4980745A (en) Substrate potential detecting circuit
US4870471A (en) Complementary metal-oxide semiconductor integrated circuit device with isolation
JPH1187665A (ja) 半導体集積回路
JPH0832441A (ja) 論理回路及びこの回路を用いたデコーダ装置