JPH07176624A - 相補性mos型電界効果トランジスタ集積回路 - Google Patents

相補性mos型電界効果トランジスタ集積回路

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JPH07176624A
JPH07176624A JP5344982A JP34498293A JPH07176624A JP H07176624 A JPH07176624 A JP H07176624A JP 5344982 A JP5344982 A JP 5344982A JP 34498293 A JP34498293 A JP 34498293A JP H07176624 A JPH07176624 A JP H07176624A
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field effect
substrate bias
bias voltage
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JP5344982A
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Takeshi Mizusawa
武 水澤
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回
路本体のnチャンネルMOS型電界効果トランジスタ及
びpチャンネルMOS型電界効果トランジスタを動作さ
せる動作用電源の消費電力が、待機時において、小さく
なるようにする。 【構成】 nチャンネルMOS型電界効果トランジスタ
及びpチャンネルMOS型電界効果トランジスタの基板
バイアス用電圧を、待機時において、nチャンネルMO
S電界効果トランジスタに対しては定常動作時における
よりも低い値で与え、pチャンネル電界効果トランジス
タに対しては定常動作時におけるよりも高い値で与え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、nチャンネルMOS型
電界効果トランジスタとpチャンネルMOS型電界効果
トランジスタとを用いた相補性MOS型半導体集積回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、図2を伴って次に述べる相補性M
OS型半導体集積回路が提案されている。
【0003】すなわち、nチャンネルMOS型電界効果
トランジスタM1とpチャンネルMOS型電界効果トラ
ンジスタM2とを用いた相補性MOS型電界効果トラン
ジスタ集積回路本体1を有する。
【0004】この場合、相補性MOS型電界効果トラン
ジスタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果
トランジスタM1は複数のnチャンネルMOS型電界効
果トランジスタを総称して示し、またpチャンネルMO
S型電界効果トランジスタM2も複数のpチャンネルM
OS型電界効果トランジスタを総称して示している。ま
た、相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体
1は、nチャンネルMOS型電界効果トランジスタM1
及びpチャンネルMOS型電界効果トランジスタM2を
用いて構成された種々の論理回路を構成している。ただ
し、図においては、簡単のため、nチャンネルMOS型
電界効果トランジスタM1の1つとPチャンネルMOS
型電界効果トランジスタM2の1つとで、それらのゲー
トが互いに接続されて共通の入力線に導出され、ドレイ
ンが互に接続されて共通の出力線に導出され、また、n
チャンネルMOS型電界効果トランジスタM1のソ―ス
が接地され、pチャンネルMOS型電界効果トランジス
タM2のソ―スが電源付与端1aに導出され、さらに、
nチャンネルMOS型電界効果トランジスタM1及びp
チャンネルMOS型電界効果トランジスタM2の半導体
基板(バックゲ―ト)がバイアス用電圧印加端1b及び
1cにそれぞれ導出されていることによって、インバ―
タ回路INを構成している場合が示されている。
【0005】また、相補性MOS型電界効果トランジス
タ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果トラ
ンランジスタM1及びpチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM2を動作させる動作用電源Eを発生する動
作用電源回路2を有する。
【0006】この場合、動作用電源回路2は、対の電源
端子2a及び2bを有し、それら電源端子2a及び2b
間に動作用電源Eを出力させる構成を有する。
【0007】さらに、動作用電源回路2で発生する、す
なわち、その動作用電源回路2の対の電源端子間に出力
される動作用電源Eを相補性MOS型電界効果トランジ
スタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM1及びpチャンネルMOS型電界効果トラ
ンジスタM2に付与する動作用電源付与手段3を有す
る。
【0008】この場合、動作用電源付与手段3は、相補
性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1におい
て、nチャンネルMOS型電界効果トランジスタM1及
びpチャンネルMOS型電界効果トランジスタM2のド
レインが上述したように互に接続され、またnチャンネ
ルMOS型電界効果トランジスタM1のソ―スが接地さ
れ、pチャンネルMOS型電界効果トランジスタM2の
ソ―スから電源付与端1aが導出されているとすると
き、電源端子2a及び2bの一方2aを接地し、他方2
bをスイッチング用MOS型電界効果トランジスタQを
通じて電源付与端1aに接続している構成を有する。
【0009】また、定常動作時に2値表示で「1」をと
り、待機時に2値表示で「0」をとる制御用信号Gを発
生する制御用信号発生回路4を有する。
【0010】この場合、制御用信号発生回路4は、対の
信号端子4a及び4bを有し、そして、それら信号端子
4a及び4b間に制御用信号Gを出力する構成を有す
る。
【0011】さらに、制御用信号発生回路4で発生する
制御用信号Gを動作用電源付与手段3のスイッチング用
MOS型電界効果トランジスタQのゲ―トに印加する制
御用信号印加手段5を有する。
【0012】この場合、制御用信号印加手段5は、制御
用信号発生回路4の対の信号端子4a及び4b中の一方
4aを接地し、他方4bをスイッチング用MOS型電界
効果トランジスタQのゲ―トに接続している構成を有す
る。
【0013】さらに、相補性MOS型電界効果トランジ
スタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM1の閾値電圧を決定する第1の基板バイア
ス用電圧Vs1を発生する第1の基板バイアス用電圧発生
回路6を有する。
【0014】この場合、第1の基板バイアス用電圧発生
回路6は、対の電圧端子6a及び6bを有し、そして、
それら電圧端子6a及び6b間に、定常動作時であって
もまた待機時であっても、第1の基板バイアス用電圧V
s1を動作用電源回路2の電源端子2a及び2b間で得ら
れる動作用電源Eの電圧VD の値vD に比し低い例えば
0Vの電圧値vs1で発生する構成を有する。
【0015】また、第1の基板バイアス用電圧発生回路
6で発生する第1の基板バイアス用電圧VS1を相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のnチャン
ネルMOS型電界効果トランジスタM1の半導体基板
(バックゲ―ト)に印加する第1の基板バイアス用電圧
印加手段7を有する。
【0016】この場合、第1の基板バイアス用電圧印加
手段7は、第1の基板バイアス用電圧発生回路6の電圧
端子6a及び6b中の一方6aを接地し、他方6bをn
チャンネルMOS型電界効果トランジスタM1の半導体
基板(バックゲ―ト)から導出されているバイアス用電
圧印加端1bに接続している構成を有する。
【0017】さらに、相補性MOS型電界効果トランジ
スタ集積回路本体1のpチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM2の閾値電圧を決定する第2の基板バイア
ス用電圧VS2を発生する第2の基板バイアス用電圧発生
回路8を有する。
【0018】この場合、第2の基板バイアス用電圧発生
回路8は、第1の基板バイアス用電圧発生回路6と同様
に、対の電圧端子8a及び8bを有し、そして、それら
電圧端子8a及び8b間に、定常動作時であってもまた
待機時であっても、第2の基板バイアス用電圧VS2を、
例えば動作用電源回路2の電源端子2a及び2b間で得
られる動作用電源Eの電圧値vD と等しい電圧値vs2で
出力する構成を有する。
【0019】また、第2の基板バイアス用電圧発生回路
8で発生する第2の基板バイアス用電圧VS2を相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のpチャン
ネルMOS型電界効果トランジスタM2の半導体基板
(バックゲ―ト)に印加する第2の基板バイアス用電圧
印加手段9を有する。
【0020】この場合、第2の基板バイアス用電圧印加
手段9は、第1の基板バイアス用電圧印加手段7の場合
に準じて、第2の基板バイアス用電圧発生回路8の電圧
端子8a及び8b中の一方8aを接地し、他方8bを相
補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のp
チャンネルMOS型電界効果トランジスタM2の半導体
基板(バックゲ―ト)から導出されているバイアス用電
圧印加端1cに接続している構成を有する。
【0021】以上が、従来提案されている相補性MOS
型電界効果トランジスタ集積回路の構成である。
【0022】このような構成を有する従来の相補性MO
S型電界効果トランジスタ集積回路によれば、動作用電
源付与手段3のスイッチング用MOS型電界効果トラン
ジスタQが、定常動作時において、制御用信号発生回路
4で発生する制御用信号Gによって、それが2値表示で
「1」をとることによって、オンに制御され、待機時に
おいて、制御用信号発生回路4で発生する制御用信号G
によって、それが2値表示で「0」をとることによっ
て、オフに制御される。
【0023】このため、相補性MOS型電界効果トラン
ジスタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果
トランジスタM1及びpチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM2に、定常動作時において、動作用電源回
路4から、動作用電源付与手段3を介して、動作用電源
Eが付与され、待機時において、そのような動作用電源
Eが付与されない。
【0024】一方、相補性MOS型電界効果トランジス
タ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果トラ
ンジスタM1の半導体基板(バックゲ―ト)に、定常動
作時においてもまた待機時においても第1の基板バイア
ス用電圧発生回路6で発生する第1の基板バイアス用電
圧VS1が基板バイアス用電圧印加手段7を介して同じ値
vS1に印加され、また、相補性MOS型電界効果トラン
ジスタ集積回路本体1のpチャンネルMOS型電界効果
トランジスタM2の半導体基板(バックゲ―ト)に、定
常動作時においてもまた待機時においても第2の基板バ
イアス用電圧発生回路8で発生する第2の基板バイアス
用電圧VS2が基板バイアス用電圧印加手段9を介して同
様に同じ値vS2で印加される。
【0025】このため、定常動作時において、相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のnチャン
ネルMOS型電界効果トランジスタM1が、第1の基板
バイアス用電圧VS1によって決まる閾値電圧Vt1を有し
て動作し、且つ相補性MOS型電界効果トランジスタ集
積回路本体1のpチャンネルMOS型電界効果トランジ
スタM2が、第2の基板バイアス用電圧VS2によって決
まる閾値電圧Vt2を有して動作することによって、相補
性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1が動作
する。また、待機時においては、相補性MOS型電界効
果トランジスタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型
電界効果トランジスタM1及びpチャンネルMOS型電
界効果トランジスタM2が、いま述べた定常動作時のよ
うには動作しないことによって、相補性MOS型電界効
果トランジスタ集積回路本体1がいま述べた定常動作時
のようには動作しない。
【0026】この場合、相補性MOS型電界効果トラン
ジスタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果
トランジスタM1及びpチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM2の閾値電圧は、これをVt とするとき、
一般に、 Vt =A+(1+C)×{2qεs N(Z|φF |+|
Vs ′|}1/2………………(1) で表される。ただし、Vs ′は、MOS型電界効果トラ
ンジスタの半導体基板(バックゲ―ト)のソ―スを基準
とした電圧であり、nチャンネルMOS型電界効果トラ
ンジスタM1の場合負電圧、pチャンネルMOS型電界
効果トランジスタM2の場合正電圧である。また、
(1)式において、Aは固定電荷、界面準位、仕事関数
などによって決まる定数、Cはゲ―トの静電容量、qは
電子1個の電荷量、εs は半導体基板の誘電率、Nはチ
ャンネル部の不純物濃度、φF は半導体基板のエネルギ
バンドギャップの中間のレベルを基準としたフェルミ準
位を示す。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】図2に示す従来の相補
性MOS型電界効果トランジスタ集積回路の場合、待機
時において、相補性MOS型電界効果トランジスタ集積
回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果トランジス
タM1及びpチャンネルMOS型電界効果トランジスタ
M2に動作用電源Eにもとずく電流が、いわゆるサブス
レッショルド電流として、無視し得ない値で流れる。
【0028】このことは、動作用電源Eの電圧VD の値
vD を1〜2V程度のような比較的低い値とし、そし
て、このような低い値を有する電圧VD で相補性MOS
型半導体集積回路本体1を動作させようとする場合、n
チャンネルMOS型電界効果トランジスタM1及びpチ
ャンネルMOS型電界効果トランジスタM2の閾値電圧
Vt の絶対値がともに小さくなるのでなおさらである。
【0029】従って、図2に示す従来の相補性MOS型
電界効果トランジスタ集積回路の場合、待機時におい
て、動作用電源電源回路2で発生する動作用電源Eが相
補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1で消
費される電力が大きい、という欠点を有していた。
【0030】よって、本発明は、上述した欠点のない、
新規な相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路を
提案せんとするものである。
【0031】
【課題を解決するための手段】本発明による相補性MO
S型電界効果トランジスタ集積回路は、従来の相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路の場合と同様に、
(i)nチャンネルMOS型電界効果トランジスタとp
チャンネルMOS型電界効果トランジスタとを用いた相
補性MOS型半導体集積回路本体と、(ii)その相補
性MOS型半導体集積回路本体の上記nチャンネルMO
S型電界効果トランジスタ及び上記pチャンネルMOS
型電界効果トランジスタを動作させる動作用電源を発生
する動作用電源回路と、(iii)その動作用電源回路
で発生する上記動作用電源を上記相補性MOS型電界効
果トランジスタ集積回路本体のnチャンネルMOS型電
界効果トランジスタ及びpチャンネルMOS型電界効果
トランジスタに付与する動作用電源付与手段と、(i
v)定常動作時において2値表示で「1」をとり、待機
時において2値表示で「0」をとる制御用信号を発生す
る制御用信号発生回路と、(v)相補性MOS型電界効
果トランジスタ集積回路本体の上記nチャンネルMOS
型電界効果トランジスタの閾値電圧を決定する第1の基
板バイアス用電圧を発生する第1の基板バイアス用電圧
発生回路と、(vi)その第1の基板バイアス用電圧発
生回路で発生する上記第1の基板バイアス用電圧を上記
相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体の上
記nチャンネルMOS型電界効果トランジスタの半導体
基板に印加する第1の基板バイアス用電圧印加手段と、
(vii)上記相補性MOS型半導体集積回路本体のp
チャンネルMOS型電界効果トランジスタの閾値電圧を
決定する第2の基板バイアス用電圧を発生する第2の基
板バイアス用電圧発生回路と、(viii)その第2の
基板バイアス用電圧発生回路で発生する上記第2の基板
バイアス用電圧を上記相補性MOS型電界効果トランジ
スタ集積回路本体の上記pチャンネルMOS型電界効果
トランジスタの半導体基板に印加する第2の基板バイア
ス用電圧印加手段とを有する。
【0032】しかしながら、本発明による相補性MOS
型電界効果トランジスタ集積回路は、このような構成を
有する相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路に
おいて、(ix)上記第1の基板バイアス用電圧発生回
路が、上記制御用信号発生回路で発生する上記制御用信
号によって制御されて、その上記制御用信号が2値表示
で「1」をとる定常動作時に、上記第1の基板バイアス
用電圧を、第1の電圧値で発生し、上記制御用信号が2
値表示で「0」をとる上記待機時に、上記第1の基板バ
イアス用電圧を、上記第1の電圧値に比し低い第2の電
圧値で出力し、また、(x)上記第2の基板バイアス用
電圧発生回路が、上記制御用信号発生回路で発生する上
記制御用信号によって制御されて、その上記制御用信号
が2値表示で「1」をとる上記定常動作時に、上記第2
の基板バイアス用電圧を、上記第1の電圧値に比し高い
第3の電圧値で発生し、上記制御用信号が2値表示で
「0」をとる上記待機時に、上記第2の基板バイアス用
電圧を、上記第3の電圧値に比し高い第4の電圧値で出
力する、という構成を有する。
【0033】
【実施例】次に、図1を伴って、本発明による相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路の実施例を述べよ
う。
【0034】図1において、図2との対応部分には同一
符号を付して示す。
【0035】図1に示す本発明による相補性MOS型電
界効果トランジスタ集積回路は、次に述べる構成を有す
る。
【0036】すなわち、図2で前述した従来の相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路の場合と同様に、
nチャンネルMOS型電界効果トランジスタM1とpチ
ャンネルMOS型電界効果トランジスタM2とを用いた
相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1を
有する。
【0037】この場合、相補性MOS型電界効果トラン
ジスタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果
トランジスタM1は、図2で前述した従来の相補性MO
S型電界効果トランジスタ集積回路の場合と同様に、複
数のnチャンネルMOS型電界効果トランジスタを総称
して示し、またpチャンネルMOS型電界効果トランジ
スタM2も複数のpチャンネルMOS型電界効果トラン
ジスタを総称して示している。また、相補性MOS型電
界効果トランジスタ集積回路本体1は、図2で前述した
従来の相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路の
場合と同様に、nチャンネルMOS型電界効果トランジ
スタM1及びpチャンネルMOS型電界効果トランジス
タM2を用いて構成された種々の論理回路を構成してい
る。ただし、図においては、簡単のため、図2で前述し
た従来の相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路
の場合と同様に、nチャンネルMOS型電界効果トラン
ジスタM1の1つとPチャンネルMOS型電界効果トラ
ンジスタM2の1つとで、それらのゲートが互いに接続
されて共通の入力線に導出され、ドレインが互に接続さ
れて共通の出力線に導出され、また、nチャンネルMO
S型電界効果トランジスタM1のソ―スが接地され、p
チャンネルMOS型電界効果トランジスタM2のソ―ス
が電源付与端1aに導出され、さらに、nチャンネルM
OS型電界効果トランジスタM1及びpチャンネルMO
S型電界効果トランジスタM2の半導体基板(バックゲ
―ト)がバイアス用電圧印加端1b及び1cにそれぞれ
導出されていることによって、インバ―タ回路INを構
成している場合が示されている。
【0038】また、図2で前述した従来の相補性MOS
型電界効果トランジスタ集積回路の場合と同様に、相補
性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のnチ
ャンネルMOS型電界効果トランランジスタM1及びp
チャンネルMOS型電界効果トランジスタM2を動作さ
せる動作用電源Eを発生する動作用電源回路2を有す
る。
【0039】この場合、動作用電源回路2は、図2で前
述した従来の相補性MOS型電界効果トランジスタ集積
回路の場合と同様に、対の電源端子2a及び2bを有
し、それら電源端子2a及び2b間に動作用電源Eを出
力させる構成を有する。
【0040】さらに、図2で前述した従来の相補性MO
S型電界効果トランジスタ集積回路の場合と同様に、動
作用電源回路2で発生する、すなわち、その動作用電源
回路2の対の電源端子間に出力される動作用電源Eを相
補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のn
チャンネルMOS型電界効果トランジスタM1及びpチ
ャンネルMOS型電界効果トランジスタM2に付与する
動作用電源付与手段3を有する。
【0041】この場合、動作用電源付与手段3は、図2
で前述した従来の相補性MOS型電界効果トランジスタ
集積回路の場合と同様に、相補性MOS型電界効果トラ
ンジスタ集積回路本体1において、nチャンネルMOS
型電界効果トランジスタM1及びpチャンネルMOS型
電界効果トランジスタM2のドレインが上述したように
互に接続され、またnチャンネルMOS型電界効果トラ
ンジスタM1のソ―スが接地され、pチャンネルMOS
型電界効果トランジスタM2のソ―スから電源付与端1
aが導出されているとするとき、電源端子2a及び2b
の一方2aを接地し、他方2bを、図2で前述した従来
の相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路の場合
とは異なり、直接的に電源付与端1aに接続している構
成を有する。
【0042】また、図2で前述した従来の相補性MOS
型電界効果トランジスタ集積回路の場合と同様に、定常
動作時に2値表示で「1」をとり、待機時に2値表示で
「0」をとる制御用信号Gを発生する制御用信号発生回
路4を有する。
【0043】この場合、制御用信号発生回路4は、図2
で前述した従来の相補性MOS型電界効果トランジスタ
集積回路の場合と同様に、対の信号端子4a及び4bを
有し、そして、それら信号端子4a及び4b間に制御用
信号Gを出力する構成を有する。
【0044】さらに、図2で前述した従来の相補性MO
S型電界効果トランジスタ集積回路の場合と同様に、相
補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のn
チャンネルMOS型電界効果トランジスタM1の閾値電
圧を決定する第1の基板バイアス用電圧Vs1を発生する
第1の基板バイアス用電圧発生回路6を有する。
【0045】この場合、第1の基板バイアス用電圧発生
回路6は、図2で前述した従来の相補性MOS型電界効
果トランジスタ集積回路の場合と同様に、対の電圧端子
6a及び6bを有するが、図2で前述した従来の相補性
MOS型電界効果トランジスタ集積回路の場合とは異な
り、電圧端子6a及び6b間に、制御用信号発生回路4
で発生する制御用信号Gによって制御されて、その制御
用信号Gが2値表示で「1」をとる定常動作時に、第1
の基板バイアス用電圧VS1を、例えば0Vの第1の電圧
値vS1で発生し、制御用信号Gが2値表示で「0」をと
る待機時に、第1の基板バイアス用電圧VS1を、第1の
電圧値vS1に比し低い例えば−0.5Vの第2の電圧値
vS2で出力する構成を有する。
【0046】また、図2で前述した従来の相補性MOS
型電界効果トランジスタ集積回路の場合と同様に、第1
の基板バイアス用電圧発生回路6で発生する第1の基板
バイアス用電圧VS1を相補性MOS型電界効果トランジ
スタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM1の半導体基板(バックゲ―ト)に印加す
る第1の基板バイアス用電圧印加手段7を有する。
【0047】この場合、第1の基板バイアス用電圧印加
手段7は、図2で前述した従来の相補性MOS型電界効
果トランジスタ集積回路の場合と同様に、第1の基板バ
イアス用電圧発生回路6の電圧端子6a及び6b中の一
方6aを接地し、他方6bをnチャンネルMOS型電界
効果トランジスタM1の半導体基板(バックゲ―ト)か
ら導出されているバイアス用電圧印加端1bに接続して
いる構成を有する。
【0048】さらに、図2で前述した従来の相補性MO
S型電界効果トランジスタ集積回路の場合と同様に、相
補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のp
チャンネルMOS型電界効果トランジスタM2の閾値電
圧を決定する第2の基板バイアス用電圧VS2を発生する
第2の基板バイアス用電圧発生回路8を有する。
【0049】この場合、第2の基板バイアス用電圧発生
回路8は、図2で前述した従来の相補性MOS型電界効
果トランジスタ集積回路の場合と同様に、且つ第1の基
板バイアス用電圧発生回路6と同様に、対の電圧端子8
a及び8bを有するが、図2で前述した従来の相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路の場合とは、異な
り、制御用信号発生回路4で発生する制御用信号Gによ
って制御されて、その制御用信号Gが2値表示で「1」
をとる定常動作時に、第2の基板バイアス用電圧VS2
を、例えば動作用電源回路2で発生する動作用電源Eの
電圧値v0 と例えば等しい第3の電圧値vS3で発生し、
制御用信号Gが2値表示で「0」をとる待機時に、第2
の基板バイアス用電圧VS2を、第3の電圧値vs3に比し
例えば0.5V高い第4の電圧値vs4で出力する構成を
有する。
【0050】また、図2で前述した従来の相補性MOS
型電界効果トランジスタ集積回路の場合と同様に、第2
の基板バイアス用電圧発生回路8で発生する第2の基板
バイアス用電圧VS2を相補性MOS型電界効果トランジ
スタ集積回路本体1のpチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM2の半導体基板(バックゲ―ト)に印加す
る第2の基板バイアス用電圧印加手段9を有する。
【0051】この場合、第2の基板バイアス用電圧印加
手段9は、図2で前述した従来の相補性MOS型電界効
果トランジスタ集積回路の場合と同様に、第1の基板バ
イアス用電圧印加手段7の場合に準じて、第2の基板バ
イアス用電圧発生回路8の電圧端子8a及び8b中の一
方8aを接地し、他方8bを相補性MOS型電界効果ト
ランジスタ集積回路本体1のpチャンネルMOS型電界
効果トランジスタM2の半導体基板(バックゲ―ト)か
ら導出されているバイアス用電圧印加端1cに接続して
いる構成を有する。
【0052】以上が、本発明による相補性MOS型電界
効果トランジスタ集積回路の構成である。
【0053】このような構成を有する従来の相補性MO
S型電界効果トランジスタ集積回路によれば、相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のnチャン
ネルMOS型電界効果トランジスタM1及びpチャンネ
ルMOS型電界効果トランジスタM2に、定常動作時に
おいてもまた待機時においても、動作用電源回路4か
ら、動作用電源付与手段3を介して、動作用電源Eが付
与される。
【0054】一方、相補性MOS型電界効果トランジス
タ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果トラ
ンジスタM1の半導体基板(バックゲ―ト)に、第1の
基板バイアス用電圧発生回路6で発生する第1の基板バ
イアス用電圧VS1が、定常動作時において、第1の電圧
値vS1で、待機時において、第1の電圧値vS1に比し低
い第2の電圧値vS2で、基板バイアス用電圧印加手段7
を介して印加され、また、相補性MOS型電界効果トラ
ンジスタ集積回路本体1のpチャンネルMOS型電界効
果トランジスタM2の半導体基板(バックゲ―ト)に、
第2の基板バイアス用電圧発生回路8で発生する第2の
基板バイアス用電圧VS2が、定常動作時において、第3
の電圧値vS3で、待機時において、第3の電圧値vS3に
比し高い電圧値vs4で、基板バイアス用電圧印加手段9
を介して同様に同じ値vS2で印加される。
【0055】このため、定常動作時において、相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のnチャン
ネルMOS型電界効果トランジスタM1が、第1の基板
バイアス用電圧VS1の第1の電圧値vS1によって決まる
第1の閾値電圧を有して動作し、且つ相補性MOS型電
界効果トランジスタ集積回路本体1のpチャンネルMO
S型電界効果トランジスタM2が、第1の基板バイアス
用電圧VS2の第3の電圧値vS3によって決まる第3の閾
値電圧を有して動作することによって、相補性MOS型
電界効果トランジスタ集積回路本体1が動作する。ま
た、待機時においては、相補性MOS型電界効果トラン
ジスタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果
トランジスタM1が、第1の基板バイアス用電圧VS1の
第2の電圧値vS2によって決まる絶対値でみて第1の閾
値電圧に比し高い第2の閾値電圧を有し、且つ相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のpチャン
ネルMOS型電界効果トランジスタM2が、第2の基板
バイアス用電圧VS2の第4の電圧値vS2によって決まる
絶対値でみて、第3の閾値電圧に比し高い第4の閾値電
圧を有していることによって、相補性MOS型電界効果
トランジスタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電
界効果トランジスタM1及びpチャンネルMOS型電界
効果トランジスタM2が、定常動作時のようには動作し
ないことによって、相補性MOS型電界効果トランジス
タ集積回路本体1がいま述べた定常動作時のようには動
作しない。
【0056】この場合、相補性MOS型電界効果トラン
ジスタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果
トランジスタM1及びpチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM2の閾値電圧は、これをVt とするとき、
一般に、上述した(1)式で表される。
【0057】図1に示す本発明によるMOS型電界効果
トランジスタ集積回路の場合、待機時において、相補性
MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1のnチャ
ンネルMOS型電界効果トランジスタM1及びpチャン
ネルMOS型電界効果トランジスタM2に動作用電源E
にもとずく電流が、いわゆるサブスレッショルド電流と
して流れようとする。
【0058】しかしながら、待機時、nチャンネルMO
S型電界効果トランジスタM1及びpチャンネルMOS
型電界効果トランジスタM2の閾値電圧Vt の絶対値
が、動作用電源回路2で発生する動作用電源Eの電圧V
D の値vD を1〜2V程度のような比較的低い値とし、
そして、このような低い値を有する電圧VD で相補性M
OS型半導体集積回路本体1を動作させようとする場合
でも、図2で前述した従来の相補性MOS型電界効果ト
ランジスタ集積回路の場合に比し、ともに大きい。
【0059】従って、図1に示す本発明による相補性M
OS型電界効果トランジスタ集積回路の場合、待機時に
おいて、動作用電源電源回路2で発生する動作用電源E
が相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体1
で消費される電力を図2で前述した従来の相補性MOS
型電界効果トランジスタ集積回路の場合に比し格段的に
小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による相補性MOS型電界効果トランジ
スタ集積回路の実施例を示す略線的接続図である。
【図2】従来の相補性MOS型電界効果トランジスタ集
積回路を示す略線的接続図である。
【符号の説明】
1 相補性MOS型電界効果トランジスタ
集積回路本体 1a 電源付与端 1b、1c バイアス用電圧印加端 2 同作用電源回路 2a、2b 電源端子 3 動作用電源付与手段 4 制御用信号発生回路 4a、4b 信号端子 6 基板バイアス用電圧発生回路 6a、6b 電圧端子 7 基板バイアス用電圧印加手段 8 バイアス用電圧発生回路 8a、8b M1 nチャンネルMOS型電界効果トラン
ジスタ M2 pチャンネルMOS型電界効果トラン
ジスタ Q スイッチング用MOS型電界効果トラ
ンジスタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年2月4日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】この場合、相補性MOS型電界効果トラン
ジスタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果
トランジスタM1及びpチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM2の閾値電圧は、これを一般にVtとする
とき、一般に、 Vt=A+(1+C)×{2qεsN(Z|φF|+|
Vs′|}1/2………………(1) で表される。ただし、Vs′は、MOS型電界効果トラ
ンジスタの半導体基板(パックゲート)のソースを基準
とした電圧であり、nチャンネルMOS型電界効果トラ
ンジスタM1の場合負電圧、pチャンネルMOS型電界
効果トランジスタM2の場合正電圧である。また、
(1)式において、Aは固定電荷、界面準位、仕事関数
などによって決まる定数、Cはゲートの静電容量、qは
電子1個の電荷量、εsは半導体基板の誘電率、Nはチ
ャンネル部の不純物濃度、φFは半導体基板のエネルギ
バンドギャップの中間のレベルを基準としたフェルミ準
位を示す。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】しかしながら、本発明による相補性MOS
型電界効果トランジスタ集積回路は、このような構成を
有する相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路に
おいて、(ix)上記第1の基板バイアス用電圧発生回
路が、上記制御用信号発生回路で発生する上記制御用信
号によって制御されて、その上記制御用信号が2値表示
で「1」をとる定常動作時に、上記第1の基板バイアス
用電圧を、第1の電圧値で発生し、上記制御用信号が2
値表示で「0」をとる上記待機時に、上記第1の基板バ
イアス用電圧を、上記第1の電圧値に比し低い第2の電
圧値で出力し、また、(x)上記第2の基板バイアス用
電圧発生回路が、上記制御用信号発生回路で発生する上
記制御用信号によって制御されて、その上記制御用信号
が2値表示で「1」をとる上記定常動作時に、上記第2
の基板バイアス用電圧を、上記第1の電圧値に比し高い
第3の電圧値で発生し、上記制御用信号が2値表示で
「0」をとる上記待機時に、上記第2の基板バイアス用
電圧を、上記第3の電圧値に比し高い第4の電圧値で出
力する、という構成を有する。
【作用・効果】本発明によるMOS型電界効果トランジ
スタ集積回路によれば、待機時において、相補性MOS
型電界効果トランジスタ集積回路本体のnチャンネルM
OS型電界効果トランジスタ及びpチャンネルMOS型
電界効果トランジスタに閾値電圧の絶対値を、動作用電
源回路で発生する動作用電源の電圧の値を比較的低い値
とし、そして、このような低い値を有する電圧で相補性
MOS型半導体集積回路本体を動作させようとする場合
でも、図2で前述した従来の相補性MOS型電界効果ト
ランジスタ集積回路の場合に比し、ともに大きくするこ
とができる。このため、待機時において、動作用電源電
源回路で発生する動作用電源が相補性MOS型電界効果
トランジスタ集積回路本体で消費される電力を、図2で
前述した従来の相補性MOS型電界効果トランジスタ集
積回路の場合に比し格段的に小さくすることができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0054
【補正方法】変更
【補正内容】
【0054】一方、相補性MOS型電界効果トランジス
タ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果トラ
ンジスタM1の半導体基板(バックゲート)に、第1の
基板バイアス用電圧発生回路6で発生する第1の基板バ
イアス用電圧VS1が、定常動作時において、第1の電
圧値vS1で、待機時において、第1の電圧値vS1に
比し低い第2の電圧値vS2で、基板バイアス用電圧印
加手段7を介して印加され、また、相補性MOS型電界
効果トランジスタ集積回路本体1のpチャンネルMOS
型電界効果トランジスタM2の半導体基板(バックゲー
ト)に、第2の基板バイアス用電圧発生回路8で発生す
る第2の基板バイアス用電圧VS2が、定常動作時にお
いて、第3の電圧値vS3で、待機時において、第3の
電圧値vS3に比し高い電圧値vs4で、基板バイアス
用電圧印加手段9を介して印加される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0056
【補正方法】変更
【補正内容】
【0056】この場合、相補性MOS型電界効果トラン
ジスタ集積回路本体1のnチャンネルMOS型電界効果
トランジスタM1及びpチャンネルMOS型電界効果ト
ランジスタM2の閾値電圧は、これを一般にVtとする
とき、一般に、上述した(1)式で表される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0058
【補正方法】変更
【補正内容】
【0058】しかしながら、待機時、nチャンネルMO
S型電界効果トランジスタM1及びpチャンネルMOS
型電界効果トランジスタM2の閾値電圧Vtの絶対値
を、動作用電源回路2で発生する動作用電源Eの電圧V
Dの値vDを1〜2V程度のような比較的低い値とし、
そして、このような低い値を有する電圧VDで相補性M
OS型半導体集積回路本体1を動作させようとする場合
でも、図2で前述した従来の相補性MOS型電界効果ト
ランジスタ集積回路の場合に比し、ともに大きくするこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/822

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 nチャンネルMOS型電界効果トランジ
    スタとpチャンネルMOS型電界効果トランジスタとを
    用いた相補性MOS型半導体集積回路本体と、 上記相補性MOS型半導体集積回路本体の上記nチャン
    ネルMOS型電界効果トランジスタ及び上記pチャンネ
    ルMOS型電界効果トランジスタを動作させる動作用電
    源を発生する動作用電源回路と、 上記動作用電源回路で発生する上記動作用電源を上記相
    補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体のnチ
    ャンネルMOS型電界効果トランジスタ及びpチャンネ
    ルMOS型電界効果トランジスタに付与する動作用電源
    付与手段と、 定常動作時において2値表示で「1」をとり、待機時に
    おいて2値表示で「0」をとる制御用信号を発生する制
    御用信号発生回路と、 上記相補性MOS型電界効果トランジスタ集積回路本体
    の上記nチャンネルMOS型電界効果トランジスタの閾
    値電圧を決定する第1の基板バイアス用電圧を発生する
    第1の基板バイアス用電圧発生回路と、 上記第1の基板バイアス用電圧発生回路で発生する上記
    第1の基板バイアス用電圧を上記相補性MOS型電界効
    果トランジスタ集積回路本体の上記nチャンネルMOS
    型電界効果トランジスタの半導体基板に印加する第1の
    基板バイアス用電圧印加手段と、 上記相補性MOS型半導体集積回路本体のpチャンネル
    MOS型電界効果トランジスタの閾値電圧を決定する第
    2の基板バイアス用電圧を発生する第2の基板バイアス
    用電圧発生回路と、 上記第2の基板バイアス用電圧発生回路で発生する上記
    第2の基板バイアス用電圧を上記相補性MOS型電界効
    果トランジスタ集積回路本体の上記pチャンネルMOS
    型電界効果トランジスタの半導体基板に印加する第2の
    基板バイアス用電圧印加手段とを有する相補性MOS型
    電界効果トランジスタ集積回路において、 上記第1の基板バイアス用電圧発生回路が、上記制御用
    信号発生回路で発生する上記制御用信号によって制御さ
    れて、その上記制御用信号が2値表示で「1」をとる定
    常動作時に、上記第1の基板バイアス用電圧を、第1の
    電圧値で発生し、上記制御用信号が2値表示で「0」を
    とる上記待機時に、上記第1の基板バイアス用電圧を、
    上記第1の電圧値に比し低い第2の電圧値で出力し、 上記第2の基板バイアス用電圧発生回路が、上記制御用
    信号発生回路で発生する上記制御用信号によって制御さ
    れて、その上記制御用信号が2値表示で「1」をとる上
    記定常動作時に、上記第2の基板バイアス用電圧を、第
    3の電圧値で発生し、上記制御用信号が2値表示で
    「0」をとる上記待機時に、上記第2の基板バイアス用
    電圧を、上記第3の電圧値に比し高い第4の電圧値で出
    力することを特徴とする相補性MOS型電界効果トラン
    ジスタ集積回路。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004503948A (ja) * 2000-06-12 2004-02-05 インテル・コーポレーション 漏れ電流を減少させる装置および回路ならびにその方法
US7545054B2 (en) 2006-02-22 2009-06-09 Fujitsu Microelectronics Limited DC linear regulator single controller with plural loads
US7781909B2 (en) 2006-03-17 2010-08-24 Fujitsu Semiconductor Limited Control circuit of power supply, power supply and control method thereof
US8368373B2 (en) 2006-03-24 2013-02-05 Fujitsu Semiconductor Limited Control circuit of power supply unit, power supply unit and control method thereof

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US8368373B2 (en) 2006-03-24 2013-02-05 Fujitsu Semiconductor Limited Control circuit of power supply unit, power supply unit and control method thereof

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