JPH0732194B2 - Mos集積回路 - Google Patents

Mos集積回路

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JPH0732194B2
JPH0732194B2 JP61119461A JP11946186A JPH0732194B2 JP H0732194 B2 JPH0732194 B2 JP H0732194B2 JP 61119461 A JP61119461 A JP 61119461A JP 11946186 A JP11946186 A JP 11946186A JP H0732194 B2 JPH0732194 B2 JP H0732194B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はMOS集積回路に関し、特にマトリックス的なMOS
FETの配置を適用したMOS集積回路に関する。
〔従来の技術〕
MOSFETをマトリックス的に配置し、MOS集積回路を構成
する技術は、レイアウト設計が容易であるため、従来か
らPチャネルMOS集積回路およびNチャネルMOS集積回路
において広く用いられている。MOSFETのマトリックス的
配置法とは、例えば、縦方向をアルミニウム配線の出力
線、横方向を多結晶シリコン配線のゲート電極線とし
て、その交点に必要な駆動用のMOSFETを構成するもの
で、レイアウト設計を行なう時に、見通し良く配置を進
めることができるため、効率のよい設計法として広く用
いられ、また、コンピューターによる自動設計にも適し
ている手法である。マトリックス的配置手法について図
面を用いて説明しよう。
第3図は従来の論理回路の一例の回路図である。
この回路は、A,B,Cの三つの信号を入力とする3入力NOR
回路31とNOR回路31の出力と信号Bとを入力とする2入
力NOR回路32とNOR回路31とNOR回路32のそれぞれの出力
を入力とする2入力NOR回路33から成る論理回路であ
る。
第4図は第3図の論理回路を半導体チップに形成したも
のの平面図である。
第4図において、Vccは電源供給線、GNDは接地線を示
し、311,315,318は負荷用のNチャネルディプリーショ
ンMOSFET,312,313,314,316,317,319,320は駆動用のNチ
ャネルエンハンスメントMOSFETであり、A,B,C,01,02,03
はそれぞれ入力および出力の信号である。MOSFET,311,3
12,313,314で3NOR回路31を構成し、MOSFET,315,316,317
で2NOR回路32を、MOSFET,318,319,320で2NOR回路33をそ
れぞれ構成している。縦方向のアルミニウム出力配線と
横方向の多結晶シリコンゲート配線の交点の位置に、必
要な場合拡散層領域を設け、MOSFETを形成している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上述した従来のマトリックス的配置を用
いたMOS集積回路においては、第3図に示したように、
基本的にインバーターとNOR回路のみを用いて論理設計
する必要があり、NAND回路を用いた場合には、駆動用MO
SFETが直列接続となるため負荷用MOSFETと駆動用MOSFET
でレシオを一定に保つ必要があるのでNAND回路の入力数
に応じて横方向のピッチを変えなければならず、また、
出力点も第4図に示すように、自由に決めることができ
なくなるため、設計の簡明さが失なわれてしまうという
欠点があった。
ところが、実際には、例えば第1表に示す真理値表で表
わされる論理回路、すなわち信号の一致検出回路の例で
も明らかなように、OUT=・+A・Bをインバータ
とNOR回路のみで表現できる論理に変換した場合には、
第5図に示す構成となり、6個のゲート回路が必要であ
ると共に、入力から出力まで最大4段のゲート回路を通
ることになり、遅延が大きくなるという問題がある。
本発明の目的は、マトリクス的配置を用いたMOS集積回
路であって、全体の論理ゲート回路数も入力から出力ま
での最大論理ゲート回路段数も少なくできることから、
動作時の遅延が小さく高速動作可能で、しかも短期間で
設計できるMOS集積回路を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のMOS集積回路は、出力用配線を縦方向に走るよ
うに配置しゲート電極用配線を横方向に走るように配置
し、それら二つの配線の交差部に前記ゲート電極用配線
を通じて論理信号を受ける駆動用MOSFETを配置した構成
の論理回路を複数含む、マトリクス的配置のMOS集積回
路において、電流経路の一方の電極が第一の電源供給線
に接続し他方の電極が縦方向に走る出力用配線に接続す
る負荷用のNチャネル型MOSFETと、この負荷用MOSFETの
他方の電極と第二の電源供給線との間に電気的には並列
となるように設けられ、空間的には横方向に走るそれぞ
れのゲート電極用配線と前記出力用配線との交差部に配
置された駆動用のPチャネル型MOSFETとからなるNAND回
路を複数個含む第一の領域と、電流経路の一方の電極が
前記第二の電源供給線に接続し他方の電極が縦方向に走
る出力用配線に接続する負荷用のPチャネル型MOSFET
と、この負荷用MOSFETの他方の電極と前記第一の電源供
給線との間に電気的には並列となるように設けられ、空
間的には横方向に走るそれぞれのゲート電極用配線と前
記出力用配線との交差部に配置された駆動用のNチャネ
ル型MOSFETとからなるNOR回路を複数個含む第二の領域
とを、同一半導体基板上に形成したことを特徴とするMO
S集積回路である。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
第1図は本発明の一実施例の平面図、第2図(a)は第
1図の実施例を論理ゲート回路レベルで表わした等価回
路図、第2図(b)は第2図(a)の回路をゲートレベ
ルで表わした等価回路図である。
第2図(a)の回路は一致検出回路であり、1は信号A,
Bを入力とする2入力NAND回路、2は信号A,Bを入力とす
る2入力NOR回路、3は2入力NOR回路2の出力を入力と
するインバータ、4は2入力NAND回路1とインバータ3
の出力を入力とする2入力NAND回路であり、入力信号A,
Bと出力信号OUTとの関係は、第1表の真理値表で表わさ
れ、第5図の回路と等価である。
第2図(b)において、11,14,16,17,19,20はPチャネ
ルエンハンスメントMOSFET、12,13,15,18,21はNチャネ
ルエンハンスメントMOSFETである。
第2図(a)において、NOR回路で表現された部分と、N
AND回路で表現された部分をそれぞれ別のグループと
し、グループ分けする。インバータはいずれのグループ
としても良いが、ここではNOR回路のグループに入れ
る。
第2図(b)に示すように、NOR回路2とインバータ3
でグループ5を構成し、NAND回路1とNAND回路4でグル
ープ6を構成している。更に、グループ5のNOR回路
は、一端を正の電源供給線Vccに接続されたPチャネルM
OSFETとPチャネルMOSFETの他端と接地線GND間に並列接
続されたNチャネルMOSFETにより構成され、グループ6
のNAND回路は、接地線GNDに一端が接続されたNチャネ
ルMOSFETとNチャネルMOSFETの他端と電源供給線Vcc間
に並列に接続されたPチャネルMOSFETにより構成され
る。即ち、グループ5に含まれるNOR回路2は、ソース
がVccに接続されたPチャネルMOSFET11と、ドレインがM
OSFET11のドレインと接続され、ゲートが入力線Aと接
続され、ソースが接地線GNDと接続されたNチャネルMOS
FET12と、ドレインがMOSFET11のドレインと接続され、
ゲートが入力線Bと接続され、ソースが接地線GNDに接
続されたNチャネルMOSFET13から成っており、同様にグ
ループ5に含まれるインバータ3は、ソースが電源供給
線Vccに接続されたPチャネルMOSFET14とドレインがMOS
FET14のドレインと接続され、ゲートがMOSFET11のドレ
インに接続され、ソースが接地線GNDに接続されたNチ
ャネルMOSFET15から成っている。また、グループ6に含
まれるNAND回路1は、ソースが接地線GNDに接続された
NチャネルMOSFET18と、MOSFET18のドレインにドレイン
が接続され、ゲートに入力信号Aが供給され、ソースが
電源供給線Vccに接続されたPチャネルMOSFET16と、ド
レインがMOSFET18のドレインに接続され、ゲートに入力
信号Bが供給され、ソースが電源供給線Vccに接続され
たPチャネルMOSFET17から成っており、同様にグループ
6に含まれるNAND回路4は、ソースが接地線GNDに接続
されたNチャネルMOSFET21と、ドレインがMOSFET21のド
レインに接続され、ゲートがMOSFET18のドレインに接続
され、ソースが電源供給線Vccに接続されたPチャネルM
OSFET19と、ドレインがMOSFET21のドレインに接続さ
れ、ゲートがMOSFET14のドレインに接続され、ソースが
電源供給線Vccに接続されたPチャネルMOSFET20から成
り、MOSFET21のドレインがA,Bの二つの入力信号の一致
検出出力端子OUTとなっている。グループ5に含まれるN
OR系の回路の負荷用MOSFET11および14のゲートは接地線
GNDに、グループ6に含まれるNAND系の回路の負荷用MOS
FET18および21のゲートはVccに接続される。
第1図に示す実施例は第2図(b)に示す回路にマトリ
ックス的配置手法を適用し、レイアウト設計を行ったも
のである。
この実施例は、第一の電源供給線としての接地線GNDに
一端が接続されたNチャネル負荷用MOSFET18,21と、こ
のNチャネル負荷用MOSFET18,21の他端と第二の電源供
給線Vccとの間に並列に接続されたPチャネル駆動用MOS
FET16,17,19,20から成る第一の型の論理回路を複数個含
む第一の領域6と、第二の電源供給線である電源供給線
Vccに一端が接続されたPチャネル負荷理MOSFET11,14
と、このPチャネル負荷用MOSFET11,14の他端と接地線G
NDとの間に並列に接続されたNチャネル駆動用MOSFET1
2,13,15からなる第二の型の論理回路を複数個含む第二
の領域5とを半導体基板上に形成してなる。
この実施例では、N型半導体基板に構成する場合を示し
たので、NチャネルMOSFET12,13,15,18,21はPウエル7,
8内に配置されているのに対し、PチャネルMOSFET11,1
4,16,17,19,20はPウエル外のN型領域に配置されてい
る。半導体基板がP型の場合はNウエルを作り、Nウエ
ル内にPチャネルMOSFET11,14,16,17,19,20が配置され
ることになる。
また、上記実施例では、負荷用MOSFET11,14,18,21はエ
ンハンスメント型として説明したが、ディプリーション
型としても良く、この場合は、それぞれのMOSFETのゲー
トをソース側に接続することにより更に高速な動作が可
能なMOS集積回路が実現できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明を用いることによりNOR回
路、NAND回路、インバータの3種の論理回路を使用する
ことができるので、従来と比較して、論理ゲート回路数
が少なく、入力から出力までの最大論理ゲート回路段数
も少なくなるとともに、NAND回路、NOR回路共に駆動用M
OSFETは並列接続とすることができるため、マトリック
ス的配置手法を用いて短期間に容易にレイアウト設計で
き、しかも従来よりチップサイズが小さく、高速動作が
可能なMOS集積回路が実現できるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の平面図、第2図(a)は一
致検出回路の第1の例を論理ゲート回路レベルで表わし
た回路図、第2図(b)は第2図(a)の回路のゲート
レベルで表わした回路図、第3図は従来の論理回路の一
例の回路図、第4図は第3図の回路を半導体基板に実現
したものの平面図、第5図は一致検出回路の第2の例を
論理ゲート回路レベルで表わした回路図である。 1…NAND回路、2…NOR回路、3…インバータ、4…NAN
D回路、5…第二領域、6…第一領域、7,8…Pウエル、
11,14,16,17,19,20…PチャネルエンハンスメントMOSFE
T、12,13,15,18,21…NチャネルエンハンスメントMOSFE
T、31,32,33…NOR回路、311,315,318…Nチャネルディ
プリーションMOSFET、312,313,314,316,317,319,320…
NチャネルエンハンスメントMOSFET、A,B…入力信号、G
ND…接地線、01,02,03…出力信号、OUT…出力信号、Vcc
…電源供給線。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力用配線を縦方向に走るように配置しゲ
    ート電極用配線を横方向に走るように配置し、それら二
    つの配線の交差部に前記ゲート電極用配線を通じて論理
    信号を受ける駆動用MOSFETを配置した構成の論理回路を
    複数含む、マトリクス的配置のMOS集積回路において、 電流経路の一方の電極が第一の電源供給線に接続し他方
    の電極が縦方向に走る出力用配線に接続する負荷用のN
    チャネル型MOSFETと、この負荷用MOSFETの他方の電極と
    第二の電源供給線との間に電気的には並列となるように
    設けられ、空間的には横方向に走るそれぞれのゲート電
    極用配線と前記出力用配線との交差部に配置された駆動
    用のPチャネル型MOSFETとからなるNAND回路を複数個含
    む第一の領域と、 電流経路の一方の電極が前記第二の電源供給線に接続し
    他方の電極が縦方向に走る出力用配線に接続する負荷用
    のPチャネル型MOSFETと、この負荷用MOSFETの他方の電
    極と前記第一の電源供給線との間に電気的には並列とな
    るように設けられ、空間的には横方向に走るそれぞれの
    ゲート電極用配線と前記出力用配線との交差部に配置さ
    れた駆動用のNチャネル型MOSFETとからなるNOR回路を
    複数個含む第二の領域とを、同一半導体基板上に形成し
    たことを特徴とするMOS集積回路。
JP61119461A 1986-05-23 1986-05-23 Mos集積回路 Expired - Lifetime JPH0732194B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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MOSLSI設計入門(昭59−4−20)産業図書P.104−110

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