JPH05152524A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH05152524A
JPH05152524A JP3317216A JP31721691A JPH05152524A JP H05152524 A JPH05152524 A JP H05152524A JP 3317216 A JP3317216 A JP 3317216A JP 31721691 A JP31721691 A JP 31721691A JP H05152524 A JPH05152524 A JP H05152524A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fets
gate widths
gate
gate width
semiconductor integrated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3317216A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Ichioka
俊彦 市岡
Tetsuo Katayanagi
哲夫 片柳
Yasushi Kawakami
康 川上
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.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一基板上に2種類以上のゲート幅のFET
を用いる半導体集積回路において、ゲート幅の長い方の
FETを並列に接続し、その個数を変えることにより、
等価的にゲート幅の異なるFETを作ることにより、狭
チャネル効果によるゲート幅の異なるFET間の閾値の
差などFETパラメータの差により生じる回路内の部分
的動作不良をなくすことができるとともに、製造時の工
数を削減する。 【構成】 2種類以上のゲート幅を有する電界効果トラ
ンジスタを用いる半導体集積回路において、ゲート幅が
異なる2種類以上の電界効果トランジスタQ 11と、
21,Q22,Q23,Q24,Q25 が1フィンガー又はマ
ルチフィンガーの電界効果トランジスタで構成され、前
記フィンガー長が10μm以下で、かつ互いに等しくな
るように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2種類以上のゲート幅
を有する電界効果トランジスタ(以下、FETという)
が形成される半導体集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば『低消費電流スペースGaAsSCFL プリス
ケーラ』 長谷川克也 外,ED85−150,P.6
1〜67に開示されるものがあった。図3はかかる従来
の電界効果トランジスタを用いた半導体集積回路の構成
図である。
【0003】この図に示すように、ICの中で使われる
FETのゲート幅は、1つのICの中の各部分でそれぞ
れ要求される駆動能力や増幅率を満足するように変えら
れる。このため1つのICの中に様々なゲート幅のFE
Tが混在して使用されてきた。図3において、ICの内
には回路21と回路22の2つの抵抗負荷型のインバー
タが入っており、それぞれのインバータの入力は、入力
端子I21に接続され、回路21の出力は出力端子O
21に、回路22の出力端子はO22に接続されている。回
路21の負荷抵抗R21は15kΩ、スイチングトランジ
スタT21のゲート幅は2μm、回路22の負荷抵抗R22
は3kΩ、スイチングトランジスタT22のゲート幅は1
0μmである。ここで、回路21と回路22は、同じ構
成のレシオ回路であり、負荷抵抗とゲート幅の積は一定
に保たれている。このため、入力端子I21の入力電圧に
対する回路21の出力端子O21と、回路22の出力端子
22の出力電圧は等しくなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の電界効果トランジスタを用いた半導体集積回路で
は、FETの閾値が狭チャネル効果により、ゲート幅に
依存して変化する。図4はゲート長0.5μmのW−A
lゲートセルフアラインプロセスにより作成したディプ
レション型FET(以下、D−FETという)の閾値の
ゲート幅依存性を表している。ここで、横軸はゲート幅
g (μm)、縦軸は閾値vth(mV)である。
【0005】この図から明らかなように、ゲート幅が小
さくなると、閾値が高くなることが分かる。このため、
次のような問題点が生じる。 (1)設計時にゲート幅の異なるFET間の特性に関し
て、寸法比以外の特性の差を考慮する必要が生じる。ま
た、その差が大きい時は、単位ゲート幅当りの特性が異
なった別の種類のFETとみなす必要があり、回路のF
ETの種類が増えたことと同様になり、設計の工程が増
える。
【0006】(2)製造時にゲート幅による特性変動を
管理する必要があり、製造工数が増える。また、ゲート
幅の異なるFET間の特性差が許容内に入るように、管
理できない場合は、活性層の形成を含め、ゲート幅によ
り工程を分け、別々に管理する必要が生じ、製造の工
数、工程が増える。本発明は、以上述べたように、1つ
のICの中で複数種類のゲート幅のFETを同時に使用
すると、狭チャネル効果により異なったゲート幅のFE
T間で特性の差を生じ、製造時にそれらのFETの特性
パラメータを同時に設計値に合わせることができない。
【0007】また、FETの特性パラメータを合わせる
ためには、ゲート幅により製造工程を分ける必要が生
じ、製造の工程、工数が増加するという問題点が生ず
る。これらの問題点を除去するため、2種類以上のゲー
ト幅のFETを用いる半導体集積回路において、1種類
のゲート幅のFETを並列に接続し、その個数を変える
ことにより、等価的にゲート幅の異なるFETを作るこ
とにより、狭チャネル効果によるゲート幅の異なるFE
T間の閾値の差など、FETパラメータの差により生じ
る回路内の部分的動作不良をなくすことができるととも
に、製造時の工数を削減することができる半導体集積回
路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、単一の基板上に2種類以上のゲート幅を
有する電界効果トランジスタを形成する半導体集積回路
において、ゲート幅が長い方の電界効果トランジスタを
1種類のゲート幅の電界効果トランジスタとして並列に
接続し、その個数を変えることにより、等価的にゲート
幅の異なる電界効果トランジスタを形成するようにした
ものである。
【0009】
【作用】本発明によれば、上記したように、複数の種類
のゲート幅のFETを用いる半導体集積回路において、
それらFETをゲート幅の異なる単体のFETで構成す
る代わりに、ゲート幅の短い1種類のゲート幅のFET
を並列に接続し、その個数を変えて等価的にゲート幅を
変えるようにしたので、狭チャネル効果によるゲート幅
の異なるFET間の閾値の差など、FETパラメータの
差により生じる回路内の部分的動作不良を排除すること
ができる。また、IC作成時に、ゲート幅の異なるFE
Tの特性を管理する必要がなくなり、製造時の工数を削
減することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示す半
導体集積回路の構成図である。この図において、ICの
中に回路11、回路12の2つのインバータ回路が入っ
ており、回路11のインバータにおいて、負荷抵抗R11
(15kΩ)の一方の端は電源端子VDDに接続し、もう
一方の端はエンハンスメント電界効果トランジスタQ11
(以下、E−FETという)のドレインとFETのドレ
イン・ソースを短絡して構成したショットキダイオード
12のゲートと第1の出力端子O11に接続し、E−FE
TQ11のゲートは入力端子I11に接続し、E−FETQ
11のソースとショットキダイオードQ12のドレインとソ
ースはGNDに接続する。
【0011】一方、回路12のインバータにおいて、負
荷抵抗R12(3kΩ)の一方の端は電源端子VDDに接続
し、もう一方の端はゲート幅2μmの5つのE−FET
21,Q22,Q23,Q24,Q25のドレインとFETのド
レインと、ソースを短絡して構成したショットキダイオ
ードQ26のゲートと、第2の出力端子O12に接続した5
つのE−FETQ21,Q22,Q23,Q24,Q25のゲート
は、入力端子I11に接続し、E−FETQ21,Q22,Q
23,Q24,Q25のソースとショットキダイオードQ26
ドレインとソースはGNDに接続する。動作は入力端子
11の入力電圧をローレベルからハイレベルに変化させ
ると、第1,第2工程の出力端子O11,O12には、反転
した電圧レベルが出力される。
【0012】ところで、回路12のインバータは回路1
1のインバータに対し、負荷抵抗は1/5,駆動用トラ
ンジスタのゲート幅は合計で5倍であるから、入力端子
11の入力電圧に対する出力端子O11とO12でみた出力
電圧は同じになる。図2は出力端子O11とO12の入力端
子I11の入力電圧に対する伝達特性のASTAPを用い
たシュミレーション結果であり、2つの特性が一致して
いるのが分かる。図2において、横軸は入力電圧V
in(V)、縦軸は出力電圧Vout (V)を示している。
【0013】これに対し、従来の図3の回路を用い、ゲ
ート幅2μmと10μmのFETを同時に作成した場
合、ゲート幅2μmと10μmのFETの特性の差か
ら、現実には出力端子O11と出力端子O12の伝達特性は
一致しない。図5はゲート長0.5μmのW−Alゲー
トセルフアラインプロセスを用いて作成したゲート幅1
0μmと2μmのFET特性の実測結果である。ここで
は、横軸にゲート電圧(V)、縦軸に電流√Idss
し、ゲート幅Wgが10μmと2μmの場合を示してい
る。
【0014】この図から明らかなように、10μmのF
ETの閾値は、2μmの閾値より180mV低い。この
閾値の差を、図3の回路を用いてシュミレーションした
結果を図6に示す。図6において、横軸は入力電圧Vin
(V)、縦軸は出力電圧Vout (V)を示している。
【0015】この図から明らかなように、出力端子O21
と出力端子O22の特性は異なっており、ハイ側のノイズ
マージンはゲート幅10μmの方が2μmより130m
V程度小さくなり、無視できない回路特性の差が生じる
ことが分かる。なお、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可
能であり、これらを本発明の範囲から排除するものでは
ない。
【0016】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、単一の基板上に複数の種類のゲート幅のFET
を形成する半導体集積回路において、1種類のゲート幅
のFETを並列に接続し、その個数を変えることによ
り、等価的にゲート幅の異なるFETを作るようにした
ので、次のような効果を奏することができる。
【0017】(1)狭チャネル効果によるゲート幅の異
なるFET間の閾値の差などFETパラメータの差によ
り生じる回路内の部分的動作不良を排除することができ
る。 (2)IC作成時に、ゲート幅の異なるFETの特性を
管理する必要がなくなり、製造時の工数が削減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す半導体集積回路の構成図
である。
【図2】本発明の実施例を示す半導体集積回路の特性図
である。
【図3】従来の半導体集積回路の構成図である。
【図4】従来のFETの閾値のゲート幅依存性を示す特
性図である。
【図5】従来の半導体集積回路のゲート幅とFET特性
図である。
【図6】従来の半導体集積回路の特性図である。
【符号の説明】
11 回路 12 回路 I11 入力端子 O11 第1の出力端子 O12 第2の出力端子 R11 負荷抵抗(15kΩ) R12 負荷抵抗(3kΩ) VDD 電源端子 Q11,Q21,Q22,Q23,Q24,Q25 エンハンスメ
ント電界効果トランジスタ(E−FET) Q12,Q26 ショットキダイオード

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単一の基板上に2種類以上のゲート幅を
    有する電界効果トランジスタを形成する半導体集積回路
    において、 ゲート幅が長い方の電界効果トランジスタを1種類のゲ
    ート幅の電界効果トランジスタとして並列に接続し、そ
    の個数を変えることにより、等価的にゲート幅の異なる
    電界効果トランジスタを形成してなることを特徴とする
    半導体集積回路。
  2. 【請求項2】 前記ゲート幅は10μm以下であること
    を特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。
JP3317216A 1991-12-02 1991-12-02 半導体集積回路 Withdrawn JPH05152524A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5721144A (en) * 1995-04-27 1998-02-24 International Business Machines Corporation Method of making trimmable modular MOSFETs for high aspect ratio applications
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JP2012531825A (ja) * 2009-06-26 2012-12-10 ザ リージェンツ オブ ユニバーシティー オブ ミシガン 2トランジスタ方式による基準電圧発生器

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Effective date: 19990311