JPH09130232A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH09130232A
JPH09130232A JP8232349A JP23234996A JPH09130232A JP H09130232 A JPH09130232 A JP H09130232A JP 8232349 A JP8232349 A JP 8232349A JP 23234996 A JP23234996 A JP 23234996A JP H09130232 A JPH09130232 A JP H09130232A
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mos transistor
integrated circuit
semiconductor integrated
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drain
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Tadahiro Kuroda
田 忠 広 黒
Tetsuya Fujita
田 哲 也 藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect leakage current by supplying a voltage formed by two transistors operated in sub-threshold areas to the gate of a leakage current detection transistor. SOLUTION: In order to generate a gate voltage Vbn toward an N channel MOS transistor MLn , without using any resistor, a voltage Vb is formed by two transistors M1n and M2n operated in the sub-threshold areas. In this case, when the drain of the N channel MOS transistor M1n is connected to the substrate terminal of the N channel MOS transistor M2n , the threshold values of both the transistors are almost eliminated, and the leakage current detection magnification of the N channel MOS transistor can be designed by the ratio of channel width between both the transistors M1n and M2n without being affected by the fluctuation of supply voltage or the dispersion of device at all.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路装置
に関するもので、特に低電圧CMOS LSIに使用さ
れるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and particularly to a low voltage CMOS LSI.

【0002】[0002]

【従来の技術】CMOS集積回路の消費電力を低減する
有効な方法の一として、電源電圧を下げる方法が提案さ
れている。しかし、電源電圧を下げるとCMOS回路の
動作速度はMOSトランジスタのしきい値(Vth)に大
きく依存するようになる。例えば、3.3V電源の場合
には、Vthが0.15V高くなっても、回路の速度は5
%遅くなる程度である。ところが、1V電源の場合には
同じVth変動に対し、回路の動作速度は上記の2倍の1
0%も遅くなってしまう。
2. Description of the Related Art As an effective method for reducing the power consumption of a CMOS integrated circuit, a method for lowering the power supply voltage has been proposed. However, when the power supply voltage is lowered, the operating speed of the CMOS circuit becomes largely dependent on the threshold value (V th ) of the MOS transistor. For example, in the case of a 3.3 V power supply, the circuit speed is 5 even if V th increases by 0.15 V.
% It will be delayed. However, in the case of a 1V power source, the circuit operating speed is twice as high as the above, for the same Vth fluctuation.
It will be 0% slower.

【0003】このような事情を考慮して、Vthのばらつ
きを小さくする回路技術が開発されている。例えば参考
文献:Kobayashi,T. and Sakurai,T., “Self-Adjusti
ng Threshold-Voltage Scheme (SATS) for Low-Voltage
High-Speed Operation.”Proc.IEEE 1994 CICC,pp.271
-274,May 1994 に記載された回路では、LSIのリーク
電流検出回路と基板バイアス回路を使って以下の動作を
行う。すなわち、Vthが目標値より低いときは、リーク
電流が目標値より増えるので、検出したリーク電流が設
定値より大きくなる。その結果、基板バイアス回路が作
動して、基板バイアスが深くなり、Vthは高く修正され
る。逆に、Vthが目標値より高いときは、リーク電流が
目標値より減るので、検出したリーク電流が設定値より
小さくなる。その結果、基板バイアス回路の動作が止ま
って、基板バイアスが浅くなり、Vthは低く修正され
る。こうして、Vth=±0.15Vに製造されたMOS
トランジスタのVthのばらつきを回路技術で±0.05
Vに低減することができる。
In consideration of such circumstances, a circuit technique for reducing the variation of V th has been developed. References: Kobayashi, T. and Sakurai, T., “Self-Adjusti
ng Threshold-Voltage Scheme (SATS) for Low-Voltage
High-Speed Operation. ”Proc. IEEE 1994 CICC, pp.271
The circuit described in -274, May 1994 uses the leak current detection circuit of the LSI and the substrate bias circuit to perform the following operations. That is, when V th is lower than the target value, the leak current increases above the target value, so the detected leak current becomes higher than the set value. As a result, the substrate bias circuit is activated, the substrate bias is deepened, and V th is corrected to be high. Conversely, when V th is higher than the target value, the leak current decreases below the target value, so the detected leak current becomes smaller than the set value. As a result, the operation of the substrate bias circuit stops, the substrate bias becomes shallow, and V th is corrected to be low. Thus, a MOS manufactured to V th = ± 0.15 V
The variation in V th of the transistor is ± 0.05 depending on the circuit technology.
Can be reduced to V.

【0004】サブスレッショルド領域、すなわちゆるく
オンしている状態におけるMOSトランジスタのドレイ
ン電流は次式で表される。
The drain current of the MOS transistor in the subthreshold region, that is, in the state where it is loosely turned on, is expressed by the following equation.

【0005】[0005]

【数1】 ここで、式(1)中のSはいわゆるSパラメータ(テー
リング係数ともいう)と言われるもので、リーク電流を
1桁下げるために必要なVGSの値を示している。このS
パラメータは
(Equation 1) Here, S in the equation (1) is a so-called S parameter (also called tailing coefficient), and indicates the value of V GS required to reduce the leak current by one digit. This S
The parameters are

【0006】[0006]

【数2】 と表わされる。式(1)におけるVTCは、チャネル幅W
o のトランジスタに、ある一定のドレイン電流Io が流
れ始めるときのVGSである。式(2)よりSは温度に依
存することがわかる。
(Equation 2) It is expressed as V TC in equation (1) is the channel width W
the transistor of o, a V GS when the constant drain current I o there begins to flow. From equation (2), it can be seen that S depends on temperature.

【0007】従ってLSIのリーク電流は次式で表され
る。
Therefore, the leak current of the LSI is expressed by the following equation.

【0008】[0008]

【数3】 従来のリーク電流検出回路の構成を図13に示す。(Equation 3) FIG. 13 shows the configuration of a conventional leak current detection circuit.

【0009】この回路において、ゲートが接地され、ソ
ースが電源に接続されたPチャネルMOSトランジスタ
1pのドレインと、ソースが接地された負荷としてのN
チャネルMOSトランジスタMLnのドレインとの接続点
に所定電圧V0 が印加され、そのゲートには抵抗R1お
よびR2でなる抵抗分圧回路の出力電圧Vb が与えられ
ている。このNチャネルMOSトランジスタMLnはリー
ク電流検出用のトランジスタである。MLnの右側にある
2つのトランジスタはLSI全体を等価的に表してお
り、ゲートが接地され、ソースが電源に接続されたPチ
ャネルMOSトランジスタM1pa と、ゲートおよびソー
スが接地され、ドレインがPチャネルMOSトランジス
タM1pa のドレインと接続されたNチャネルMOSトラ
ンジスタMLSI により表現されている。
In this circuit, a drain of a P-channel MOS transistor M 1p having a gate grounded and a source connected to a power supply, and an N source serving as a load having a grounded source.
A predetermined voltage V 0 is applied to the connection point with the drain of the channel MOS transistor M Ln , and the output voltage V b of the resistance voltage dividing circuit composed of the resistors R1 and R2 is applied to the gate thereof. The N-channel MOS transistor M Ln is a leak current detecting transistor. The two transistors on the right side of M Ln represent the entire LSI equivalently, and a P-channel MOS transistor M 1pa whose gate is grounded and whose source is connected to a power supply, and whose gate and source are grounded and whose drain is P It is represented by an N-channel MOS transistor M LSI connected to the drain of the channel MOS transistor M 1pa .

【0010】リーク電流検出回路で検出されるリーク電
流は式(1)より次式のようになる。
The leak current detected by the leak current detection circuit is given by the following equation from equation (1).

【0011】[0011]

【数4】 ここで、入力電圧Vb は次式で与えられる。(Equation 4) Here, the input voltage V b is given by the following equation.

【0012】[0012]

【数5】 従って、LSI全体のリーク電流とリーク電流検出回路
が検出するリーク電流の比(以下、リーク電流検出倍率
と呼ぶ)は次式のようになる。
(Equation 5) Therefore, the ratio of the leak current of the entire LSI to the leak current detected by the leak current detection circuit (hereinafter referred to as the leak current detection magnification) is as follows.

【0013】[0013]

【数6】 (Equation 6)

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】式(6)から明らかな
ように、従来のリーク電流検出回路は、リーク電流検出
倍率が電源電圧VDDと温度に依存(Sは上述したように
温度に依存)し、正確にLSIのリーク電流を検出でき
なかった。
As is apparent from the equation (6), in the conventional leakage current detection circuit, the leakage current detection magnification depends on the power supply voltage V DD and the temperature (S depends on the temperature as described above). However, the leak current of the LSI could not be accurately detected.

【0015】また、リーク電流検出用のMOSトランジ
スタMLnは大きなチャネル幅(WLC M )を必要とする。
従って、MLnのドレインに寄生する容量は大きく、一方
Lnに流れる電流(ILn.LLCM )は小さいので、リーク
電流検出回路の応答時間が非常に長くなり、上記基板バ
イアスの制御の収束性が良好でないことが問題であっ
た。また、入力電圧Vb は抵抗分圧で得ているので、抵
抗に流れる電流Ibnの消費を小さくしようとすると大き
な抵抗値の抵抗が必要となる。例えば、電流Ibnを1μ
Aにするには、VDD=3Vのとき、R1とR2で3MΩ
の抵抗が必要になる。一般には拡散層で抵抗を作るが、
拡散層のシート抵抗を100Ωとすると、幅1μm、長
さ30mmのレイアウトパターンが必要になり、大きな
面積を占有して小型化、高集積化の要請に反するという
問題があった。
Further, the leak current detecting MOS transistor M Ln requires a large channel width (W LC M ).
Therefore, since the capacitance parasitic on the drain of M Ln is large, while the current (I Ln.LLCM ) flowing in M Ln is small, the response time of the leak current detection circuit becomes very long, and the convergence of the above substrate bias control is reduced . Was not good. Further, since the input voltage Vb is obtained by resistance voltage division, a resistor having a large resistance value is required to reduce the consumption of the current Ibn flowing through the resistor. For example, the current I bn is 1 μ
To set to A, when V DD = 3V, R1 and R2 are 3MΩ
Need resistance. Generally, a diffusion layer creates resistance,
If the sheet resistance of the diffusion layer is 100Ω, a layout pattern having a width of 1 μm and a length of 30 mm is required, which occupies a large area and violates the request for miniaturization and high integration.

【0016】したがって、本発明の目的は、電源電圧や
温度や製造ばらつきに依存しないリーク電流検出倍率を
有するリーク電流検出回路を含む半導体集積回路を提供
することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit including a leak current detection circuit having a leak current detection magnification that does not depend on power supply voltage, temperature, or manufacturing variations.

【0017】本発明の他の目的は高速動作が可能で、少
ないパターン面積でレイアウトすることのできるリーク
電流検出回路を含む半導体集積回路装置を提供すること
である。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device including a leak current detection circuit which can operate at high speed and can be laid out with a small pattern area.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ソース
が第1の電源に接続され、ドレイン端子が負荷を介して
第2の電源に接続された第1の第1導電型MOSトラン
ジスタと、ドレインが前記第1の第1導電型MOSトラ
ンジスタのゲートに接続され、ソースが前記第1の電源
に接続され、ゲートが第1の電流源に接続された第2の
第1導電型MOSトランジスタと、ソースが前記第1の
第1導電型MOSトランジスタのゲートに接続され、ド
レインが前記第1の電流源に接続され、ゲートがドレイ
ンに接続された第3の第1導電型MOSトランジスタと
を備え、前記第2の第1導電型MOSトランジスタのゲ
ートの電位と前記第1の電源の電位の差の絶対値が前記
第2および第3の第1導電型MOSトランジスタの閾値
電圧と等しいか小さくなるようにして前記第2および第
3の第1導電型MOSトランジスタをサブスレッシュホ
ールド領域で駆動するようにしたことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a first first conductivity type MOS transistor having a source connected to a first power supply and a drain terminal connected to a second power supply through a load. A second first conductivity type MOS transistor having a drain connected to the gate of the first first conductivity type MOS transistor, a source connected to the first power supply, and a gate connected to the first current source. And a third first-conductivity-type MOS transistor having a source connected to the gate of the first first-conductivity-type MOS transistor, a drain connected to the first current source, and a gate connected to the drain. The absolute value of the difference between the gate potential of the second first conductivity type MOS transistor and the potential of the first power supply is equal to or smaller than the threshold voltage of the second and third first conductivity type MOS transistors. In the Kunar so is characterized in that the said second and third first-conductivity type MOS transistor to drive a sub-threshold region.

【0019】この態様では、2つのトランジスタをサブ
スレッショルド領域で動作させて、リーク電流検出用ト
ランジスタの入力電圧Vb を発生するようにしているの
で、リーク電流検出倍率は電源電圧や温度に依存しなく
なる。これにより正確にLSIのNチャネルMOSトラ
ンジスタあるいはPチャネルMOSトランジスタのリー
ク電流を検出することができる。また、Vb は抵抗を使
わずにトランジスタで発生できるので、リーク電流検出
回路を少ないパターン面積でレイアウトすることができ
る。
In this mode, the two transistors are operated in the sub-threshold region to generate the input voltage Vb of the leak current detecting transistor. Therefore, the leak current detection magnification depends on the power supply voltage and the temperature. Disappear. Thus, the leak current of the N channel MOS transistor or the P channel MOS transistor of the LSI can be accurately detected. Further, since Vb can be generated by a transistor without using a resistor, the leak current detection circuit can be laid out with a small pattern area.

【0020】また、本発明の第2の態様によれば、ソー
スが第1の電源に接続された第1の第1導電型MOSト
ランジスタと、ドレインが前記第1の第1導電型MOS
トランジスタのゲートに接続され、ソースが前記第1の
電源に接続され、ゲートが第1の電流源に接続された第
2の第1導電型MOSトランジスタと、ソースが前記第
1の第1導電型MOSトランジスタのゲートに接続さ
れ、ドレインが前記第1の電流源に接続され、ゲートが
ドレインに接続された第3の第1導電型MOSトランジ
スタと、ソースが前記第1の第1導電型MOSトランジ
スタのドレインに接続され、ドレインが負荷を介して第
2の電源に接続され、ゲートに所定電位が与えられた第
4の第1導電型MOSトランジスタとを備え、前記第2
の第1導電型MOSトランジスタのゲートの電位と前記
第1の電源の電位の差の絶対値が前記第2および第3の
第1導電型MOSトランジスタの閾値電圧と等しいか小
さくなるようにして前記第2および第3の第1導電型M
OSトランジスタをサブスレッシュホールド領域で駆動
するようにするとともに、前記第4の第1導電型MOS
トランジスタのチャネル幅を前記第1の第1導電型MO
Sトランジスタのチャネル幅よりも小さくしたことを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, a source is a first first-conductivity-type MOS transistor whose source is connected to a first power supply, and a drain is the first first-conductivity-type MOS transistor.
A second first-conductivity-type MOS transistor connected to the gate of the transistor, having a source connected to the first power supply, and having a gate connected to the first current source; and a source having the first first-conductivity type A third first-conductivity-type MOS transistor connected to the gate of the MOS transistor, the drain thereof connected to the first current source, and the gate thereof connected to the drain; and the source of the first first-conductivity-type MOS transistor. A fourth first-conductivity-type MOS transistor having a gate connected to a second power supply via a load and a gate supplied with a predetermined potential.
The absolute value of the difference between the gate potential of the first conductivity type MOS transistor and the potential of the first power source is equal to or smaller than the threshold voltage of the second and third first conductivity type MOS transistors. Second and third first conductivity type M
The OS transistor is driven in a subthreshold region, and the fourth first conductivity type MOS is provided.
The channel width of the transistor is set to the first conductivity type MO
It is characterized in that it is smaller than the channel width of the S transistor.

【0021】この態様では、上述した第1の態様と同様
の動作に加えてリーク電流検出MOSトランジスタのド
レイン端子の電位がクランプされ、リーク電流検出MO
Sトランジスタのドレインでの電位は小振幅となる。こ
れによりLSIのNMOSトランジスタあるいはPMO
Sトランジスタのリーク電流を高速に検出することがで
きる。
In this mode, in addition to the same operation as in the first mode described above, the potential of the drain terminal of the leak current detection MOS transistor is clamped, and the leak current detection MO
The potential at the drain of the S transistor has a small amplitude. As a result, the NMOS transistor of the LSI or PMO
The leak current of the S transistor can be detected at high speed.

【0022】さらに本発明の第3の態様によれば、リー
ク電流検出回路の負荷としてMOSトランジスタを用
い、そのゲート電位を外部端子を介してチップの外から
自由に制御できるようにしており、これによりリーク電
流検出倍率を自在に設定することができる。
Further, according to the third aspect of the present invention, a MOS transistor is used as a load of the leak current detecting circuit, and the gate potential thereof can be freely controlled from outside the chip through an external terminal. Thus, the leakage current detection magnification can be set freely.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明に実施の形態のいく
つかにつき詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail.

【0024】本発明による半導体集積回路装置の第1の
実施の形態の構成をFIG. 1に示す。この半導体集積回路
装置は、LSIを等価的に表わしたNチャネルMOSト
ランジスタMLSI に対してリーク電流検出用にNチャネ
ルMOSトランジスタMLnが設けられている点はFIG.13
の従来技術と同じである。このNチャネルMOSトラン
ジスタMLnに対してゲート電圧Vbnを発生するために、
ソース接地されたNチャネルMOSトランジスタM
1nと、ドレインに電流源Mgpが接続され、ソースがNチ
ャネルMOSトランジスタM1nのドレインに接続された
NチャネルMOSトランジスタM2nとが設けられ、Nチ
ャネルMOSトランジスタM1nのゲート端子とNチャネ
ルMOSトランジスタM2nのゲート端子とM2nのドレイ
ン端子と電流源Mgpのドレイン端子が接続され、Nチャ
ネルMOSトランジスタM1nのドレイン端子とNチャネ
ルMOSトランジスタM2nのソース端子との接続点はN
チャネルMOSトランジスタMLnのゲートに接続されて
いる。
FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. This semiconductor integrated circuit device is shown in FIG. 13 in that an N-channel MOS transistor M Ln is provided for detecting a leak current with respect to an N-channel MOS transistor M LSI which is equivalent to an LSI.
It is the same as the prior art of. In order to generate the gate voltage V bn for the N-channel MOS transistor M Ln ,
Source-grounded N-channel MOS transistor M
And 1n, a current source M gp is connected to the drain, source is provided and the N-channel MOS transistor M N-channel MOS transistor M 2n connected to the drain of 1n, the gate terminal and the N-channel N-channel MOS transistor M 1n The gate terminal of the MOS transistor M 2n , the drain terminal of M 2n and the drain terminal of the current source M gp are connected, and the connection point between the drain terminal of the N-channel MOS transistor M 1n and the source terminal of the N-channel MOS transistor M 2n is N.
It is connected to the gate of the channel MOS transistor M Ln .

【0025】ここで、NチャネルMOSトランジスタM
1nとNチャネルMOSトランジスタM2nはサブスレッシ
ョルド領域で動作するように、電流源Mgpの電流値Ibp
とNチャネルMOSトランジスタM1nおよびNチャネル
MOSトランジスタM2nのチャネル幅が選ばれる。その
ように設定されたとき、NチャネルMOSトランジスタ
1nのゲート端子の電位であるVgnと接地電位GNDと
の電位差がNチャネルMOSトランジスタM1nおよびN
チャネルMOSトランジスタM2nのしきい値電圧に比べ
てほぼ等しいかあるいは小さくなる。
Here, the N-channel MOS transistor M
1n and the N-channel MOS transistor M 2n operate in the subthreshold region so that the current value I bp of the current source M gp is
The channel widths of the N-channel MOS transistor M 1n and the N-channel MOS transistor M 2n are selected. When so set, the potential difference between V gn , which is the potential of the gate terminal of the N-channel MOS transistor M 1n , and the ground potential GND is N-channel MOS transistors M 1n and N 1.
It is substantially equal to or smaller than the threshold voltage of the channel MOS transistor M 2n .

【0026】このように構成された本発明の第1の実施
の形態にかかる半導体集積回路装置においては、Nチャ
ネルMOSトランジスタM1nとNチャネルMOSトラン
ジスタM2nはサブスレッショルド領域で動作するから、
そのドレイン電流は式(1)で表され、両者が等しいこ
とから、
In the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention thus configured, the N-channel MOS transistor M 1n and the N-channel MOS transistor M 2n operate in the subthreshold region.
The drain current is expressed by equation (1), and since both are equal,

【0027】[0027]

【数7】 となる。(Equation 7) Becomes

【0028】ここで、図2(a)に示すようにNチャネ
ルMOSトランジスタM1nのドレインとNチャネルMO
SトランジスタM2nの基板端子を接続すると、両トラン
ジスタのしきい値の差はほとんど無くなる。したがっ
て、式(7)の近似が成り立つ。この場合、LSIのN
チャネルMOSトランジスタのリーク電流のリーク電流
検出倍率は、
Here, as shown in FIG. 2A, the drain of the N-channel MOS transistor M 1n and the N-channel MO are formed.
When the substrate terminals of the S-transistor M 2n are connected, there is almost no difference between the thresholds of the two transistors. Therefore, the approximation of equation (7) holds. In this case, the LSI N
The leak current detection magnification of the leak current of the channel MOS transistor is

【0029】[0029]

【数8】 となり、電源電圧の変動やデバイスのばらつきの影響を
全く受けず、NチャネルMOSトランジスタM1nとNチ
ャネルMOSトランジスタM2nのチャネル幅W1、W2
の比で設計できる。
(Equation 8) Therefore, the channel widths W1 and W2 of the N-channel MOS transistor M 1n and the N-channel MOS transistor M 2n are completely unaffected by the fluctuation of the power supply voltage and the fluctuation of the device.
It can be designed in the ratio of.

【0030】しかしながら図2(a)に示す回路接続を
可能にするには、NチャネルMOSトランジスタM1n
基板とNチャネルMOSトランジスタM2nの基板が電気
的に分離されていなければならない。両者が電気的に分
離されていない場合は、図2(b)に示すように、両者
の基板端子どうしが接続された回路接続になる。この場
合、NチャネルMOSトランジスタM2nには基板バイア
スがかかるので、バックゲート効果によりNチャネルM
OSトランジスタM2nのしきい値がNチャネルMOSト
ランジスタM1nのそれよりも少し高くなる。その結果、
式(7)の近似は成立しなくなる。従って、リーク電流
検出倍率は、わずかな温度依存性を持つことになる。こ
れを解決するためには図2(c)に示すようにNチャネ
ルMOSトランジスタM1nとNチャネルMOSトランジ
スタM2nの共通の基板に逆バイアスをかけると、この依
存性を更に小さくすることができる。
However, to enable the circuit connection shown in FIG. 2A, the substrate of the N-channel MOS transistor M 1n and the substrate of the N-channel MOS transistor M 2n must be electrically separated. When the two are not electrically separated from each other, the circuit connection is such that the substrate terminals of the both are connected as shown in FIG. In this case, the substrate bias is applied to the N-channel MOS transistor M 2n , so that the N-channel M-transistor is affected by the back gate effect.
The threshold value of the OS transistor M 2n is slightly higher than that of the N-channel MOS transistor M 1n . as a result,
The approximation of equation (7) is no longer valid. Therefore, the leak current detection magnification has a slight temperature dependency. To solve this, reverse bias is applied to the common substrate of the N-channel MOS transistor M 1n and the N-channel MOS transistor M 2n as shown in FIG. 2C, and this dependency can be further reduced. .

【0031】図9に図1のVbn−Ibn特性のシミュレー
ション結果を示す。式(7)で示したようにNチャネル
MOSトランジスタM1n,NチャネルMOSトランジス
タM2nのゲート電位Vg と接地電位GNDとの電位差が
NチャネルMOSトランジスタM1n,NチャネルMOS
トランジスタM2nのしきい値電圧Vthn =0.55Vよ
り小さいサブスレッショルド領域においては、Vb は電
流Ib に依存せず一定値となる。すなわち、Vb は電源
電圧の変動やデバイスのバラツキの影響を全く受けずに
NチャネルMOSトランジスタM1n,NチャネルMOS
トランジスタM2nのチャネル幅の比W2/W1によって
のみ決まる。
FIG. 9 shows a simulation result of the V bn -I bn characteristic of FIG. As shown in equation (7), the potential difference between the gate potential V g of the N-channel MOS transistor M 1n and the N-channel MOS transistor M 2n and the ground potential GND is the N-channel MOS transistor M 1n and the N-channel MOS transistor.
In the subthreshold region where the threshold voltage V thn of the transistor M 2n is smaller than V thn = 0.55 V, V b has a constant value without depending on the current I b . That is, Vb is not affected by the fluctuation of the power supply voltage or the variation of the device at all, and the N-channel MOS transistor M 1n , the N-channel MOS transistor
It is determined only by the channel width ratio W2 / W1 of the transistor M2n.

【0032】図10に図1のVb NチャネルMOSトラ
ンジスタ(W2/W1)特性をシミュレーションした結
果を示す。NチャネルMOSトランジスタM1nの基板電
位とNチャネルMOSトランジスタM2nの基板電位を電
気的に分離してNチャネルMOSトランジスタM2nの基
板バイアスをかけない場合(図2(a)参照)を破線で
示す。これに対し、NチャネルMOSトランジスタM1n
とM2nの基板電位を電気的に分離できずM2nに基板バイ
アスがかかる場合(図2(B)参照)を実線で示す。後
者は基板バイアス効果のためM2nのしきい値が少し高く
なり、式(7)の(VTC1 −VTC2 )の項が零となら
ず、負の値をとるため、前者に比べ少し低い値となる。
そのため、わずかな温度依存性を持つことになるが、実
際の使用は用途によっては影響のない範囲である。
FIG. 10 shows a result of simulating the characteristics of the V b N-channel MOS transistor (W2 / W1) of FIG. A case where the substrate potential of the N-channel MOS transistor M 1n and the substrate potential of the N-channel MOS transistor M 2n are electrically separated and the substrate bias of the N-channel MOS transistor M 2n is not applied (see FIG. 2A) is indicated by a broken line. Show. On the other hand, the N-channel MOS transistor M 1n
The solid line indicates a case where the substrate potentials of M 2n and M 2n cannot be electrically separated and a substrate bias is applied to M 2n (see FIG. 2B). In the latter case, the threshold value of M 2n becomes a little higher due to the substrate bias effect, the term of (V TC1 −V TC2 ) in the equation (7) does not become zero, and takes a negative value, so it is a little lower than the former case. It becomes a value.
Therefore, although it has a slight temperature dependency, the actual use is within a range that has no influence depending on the application.

【0033】図3は図1の構成におけるトランジスタの
導電型を反転させて構成した本発明の第2の実施例を示
すものである。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention constructed by reversing the conductivity type of the transistor in the configuration of FIG.

【0034】リーク電流検出用PチャネルMOSトラン
ジスタMLpに対してゲート電圧Vbpを発生するためにソ
ースが電源に接続されたPチャネルMOSトランジスタ
(M1p)と、ドレインに電流源Mgnが接続され、ソース
がPチャネルMOSトランジスタM1pのドレインに接続
されたPチャネルMOSトランジスタ(M2p)とが設け
られ、PチャネルMOSトランジスタM1pのゲート端子
とPチャネルMOSトランジスタM2pのゲート端子とM
2pのドレイン端子とMgnのドレイン端子が接続され、P
チャネルMOSトランジスタM1pのドレイン端子とPチ
ャネルMOSトランジスタM2pのソース端子との接続点
はPチャネルMOSトランジスタMLpのゲートに接続さ
れている。
A P-channel MOS transistor (M 1p ) whose source is connected to a power supply to generate a gate voltage V bp for the leak current detection P-channel MOS transistor M Lp and a current source M gn are connected to its drain. is a source connected P-channel MOS transistor and (M 2p) is provided on the drain of the P-channel MOS transistor M 1p, gate terminals and M of P-channel MOS transistor M 1p the gate terminal and the P-channel MOS transistor M 2p
The drain terminal of 2p and the drain terminal of M gn are connected, and P
Connection point between the source terminal of the drain terminal and the P-channel MOS transistor M 2p channel MOS transistor M 1p is connected to the gate of the P-channel MOS transistor MLP.

【0035】ここで、PチャネルMOSトランジスタM
1pとPチャネルMOSトランジスタM2pはサブスレッシ
ョルド領域で動作するように、電流源の電流値IbpとP
チャネルMOSトランジスタM1pおよびPチャネルMO
SトランジスタM2pのチャネル幅が選ばれる。そのよう
に設定されたとき、電源電位とPチャネルMOSトラン
ジスタM1pのゲート端子の電位であるVgpとの電位差が
PチャネルMOSトランジスタM1pおよびPチャネルM
OSトランジスタM2pのしきい値電圧に比べてほぼ等し
いかあるいは小さくなる。
Here, the P-channel MOS transistor M
1p and the P-channel MOS transistor M 2p operate in the subthreshold region so that the current value of the current source I bp and P
Channel MOS transistor M 1p and P channel MO
The channel width of the S-transistor M 2p is chosen. When so set, the potential difference between the power supply potential and the potential V gp of the gate terminal of the P-channel MOS transistor M 1p is equal to that of the P-channel MOS transistor M 1p and the P-channel M transistor.
It is substantially equal to or smaller than the threshold voltage of the OS transistor M 2p .

【0036】この場合も図1の場合と全く同様にLSI
のPチャネルMOSトランジスタのリーク電流を検出で
きる。
Also in this case, the LSI is exactly the same as in the case of FIG.
The leak current of the P-channel MOS transistor can be detected.

【0037】次に本発明による半導体集積回路装置の第
3の実施の形態の構成を図4に示す。この半導体集積回
路装置は、図1の構成に対し、負荷トランジスタM1p
ドレインとNチャネルMOSトランジスタMLnのドレイ
ンの間にNチャネルMOSトランジスタMc1n を接続
し、そのゲートにはM3nのソースがGNDに、ドレイン
およびゲートが第2の電流源であるNチャネルMOSト
ランジスタMc1p のドレインに接続されたNチャネルM
OSトランジスタM3nのゲートが接続されている。 こ
こで、NチャネルMOSトランジスタMc1n のチャネル
幅をNチャネルMOSトランジスタMLnのチャネル幅に
比べて小さくするとともに、NチャネルMOSトランジ
スタM3nのゲート端子の電位Vcnと接地電位GNDとの
電位差がNチャネルMOSトランジスタM3nおよびNチ
ャネルMOSトランジスタMc1n のしきい値電圧に比べ
ほぼ等しいかあるいは大きくなる様にNチャネルMOS
トランジスタM3nとNチャネルMOSトランジスタM
c1n のチャネル幅が選ばれる。ただし、NチャネルMO
SトランジスタM3nのチャネル幅をあまり小さくすると
精度上の問題が発生するので適当な幅を維持することが
必要である。
Next, FIG. 4 shows the configuration of a third embodiment of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. This semiconductor integrated circuit device differs from the configuration of FIG. 1 in that an N-channel MOS transistor M c1n is connected between the drain of the load transistor M 1p and the drain of the N-channel MOS transistor M Ln , and the gate thereof has the source of M 3n . Is connected to GND and the drain and gate are connected to the drain of the N-channel MOS transistor M c1p which is the second current source.
The gate of the OS transistor M 3n is connected. Here, the channel width of the N-channel MOS transistor M c1n is made smaller than the channel width of the N-channel MOS transistor M Ln , and the potential difference between the gate terminal potential V cn of the N-channel MOS transistor M 3n and the ground potential GND is reduced. The N-channel MOS transistor M 3n and the N-channel MOS transistor M c1n have N-channel MOS transistors that are substantially equal to or larger than the threshold voltage.
Transistor M 3n and N-channel MOS transistor M
A channel width of c1n is chosen. However, N channel MO
If the channel width of the S-transistor M 3n is too small, a problem with accuracy occurs, so it is necessary to maintain an appropriate width.

【0038】前述した第1の実施の形態では負荷M1p
通じて充電したMLnのドレインの電位をVo として取り
出すため、チャネル幅の大きなMLnのドレイン容量の充
電で遅延が生じる。
In the above-described first embodiment, the potential of the drain of M Ln charged through the load M 1p is taken out as V o , so that delay occurs in charging the drain capacitance of M Ln having a large channel width.

【0039】これに対し、第3の実施の形態では負荷M
1pを通じてMc1n のソース・ドレイン容量とMLnのドレ
イン容量を充電し、Mc1n のドレインの電位をVo とし
て取り出すようにしている。この場合、MLnのドレイン
の電位はクランプ作用によりM3nのゲート端子の電位V
cnとMLnのしきい値との差しか上がらず、MLnのドレイ
ン容量の充電時間が大幅に短縮される。しかも、MLn
比べチャネル幅の小さなMc1n のドレインの電位をVo
として取り出すため充電時間も速い。換言すれば、Vo
から回路内部を見たときの充電すべき容量はMc1n のド
レイン容量であるので、応答性が向上する。
On the other hand, in the third embodiment, the load M
The source-drain capacitance of M c1n and the drain capacitance of M Ln are charged through 1p , and the potential of the drain of M c1n is taken out as V o . In this case, the potential of the drain of M Ln is the potential V of the gate terminal of M 3n due to the clamp action.
There is no difference between cn and the threshold value of M Ln , and the charging time of the drain capacitance of M Ln is greatly shortened. Moreover, the potential of the drain of M c1n having a channel width smaller than that of M Ln is set to V o.
The charging time is quick because it is taken out as. In other words, V o
Since the capacitance to be charged when looking inside the circuit is the drain capacitance of M c1n , the response is improved.

【0040】したがって遅延時間がMLnとMc1n のドレ
イン容量の充電時間の和であっても第1の実施の形態に
比べて高速化が図られる。
Therefore, even if the delay time is the sum of the charging times of the drain capacitances of M Ln and M c1n , the speedup can be achieved as compared with the first embodiment.

【0041】図5は負荷M1pと接地間のトランジスタを
もう1段増加させた変形例を示しており、他の構成は図
4の場合と全く同じである。
FIG. 5 shows a modification in which the number of transistors between the load M 1p and the ground is increased by one stage, and the other structure is exactly the same as that in the case of FIG.

【0042】この変形例は、図4の場合にはNチャネル
MOSトランジスタMc1n のゲート電圧を高くすること
が困難であり、この低いゲート電圧が充電電流を律速し
てしまうという問題を解決するものである。このため、
図5においては該ゲート電圧を高めるためにトランジス
タM3nのソースにドレインおよびゲートが接続され、ソ
ースが接地されたトランジスタM4nをもう1段追加して
おり、2つのトランジスタM3nおよびM4nによる電圧ク
ランプ作用でトランジスタMc1n のゲート電圧を高くし
てさらに高速化を図ることができる。
This modification solves the problem that it is difficult to increase the gate voltage of the N-channel MOS transistor M c1n in the case of FIG. 4, and the low gate voltage limits the charging current. Is. For this reason,
5 is connected to drain and gate to the source of the transistor M 3n to increase the gate voltage, the source has to add another stage transistors M 4n which is grounded, due to the two transistors M 3n and M 4n By the voltage clamping action, the gate voltage of the transistor M c1n can be increased to further increase the speed.

【0043】図6は図4の構成における各トランジスタ
の導電型を反転させてLSIのPチャネルMOSトラン
ジスタのリーク電流を検出できるようにした第4の実施
例を示すものであり、構成および動作は図4の場合とほ
ぼ同じであるので詳細な説明を省略する。
FIG. 6 shows a fourth embodiment in which the conductivity type of each transistor in the configuration of FIG. 4 is inverted so that the leak current of the P-channel MOS transistor of the LSI can be detected. The configuration and operation are as follows. Since it is almost the same as the case of FIG. 4, detailed description will be omitted.

【0044】図7は図6の実施例における変形例を示す
もので、図5の場合と同様にVo を出力するために充電
されるトランジスタMc1p のゲート電圧を上昇させるた
め、トランジスタM4pを電源とトランジスタM3pとの間
に挿入したもので、高速化を図っている。
[0044] Figure 7 shows a modification of the embodiment of FIG. 6, to increase the gate voltage of the transistor M C1P to be charged in order to output the same manner V o in the case of FIG. 5, the transistor M 4p Is inserted between the power supply and the transistor M 3p to improve the speed.

【0045】次に本発明による半導体集積回路装置の第
5の実施の形態の構成を図8に示す。この実施例では第
1の実施例における負荷トランジスタであるNチャネル
MOSトランジスタM1pのゲート端子の電位を接地電位
GNDではなく外部から任意の電圧を印加することがで
きるように外部入力端子PADとし、この外部入力電圧
に応じてリーク電流を任意の値で検出することができる
ようにしたものである。 図11は本発明と従来技術と
のVth=0.2Vでのシミュレーションによる性能比較
結果を示す図表である。この図表において、VDD依存
性はVDD=3.3V±0.3V、温度依存性は0〜7
0℃、Vthn 依存性はVthn =0.2V±0.1Vと
し、リーク電流検出倍率が標準条件のときに比べて何%
変動するかを示している。各項目において、図1および
図4の構成を採用すれば、ほぼ1/10になって著しく
改善が図られることがわかる。また、図4の構成では従
来回路に比べて同等である図1の構成に比べ、応答時間
が1/4に減少する。さらに、本発明では従来回路のよ
うな抵抗が不要であるので、面積が1/60に低減され
たことがわかる。
Next, FIG. 8 shows the configuration of a fifth embodiment of the semiconductor integrated circuit device according to the present invention. In this embodiment, the potential of the gate terminal of the N-channel MOS transistor M 1p which is the load transistor in the first embodiment is not the ground potential GND but the external input terminal PAD so that an arbitrary voltage can be applied from the outside. The leak current can be detected at an arbitrary value according to the external input voltage. FIG. 11 is a chart showing the results of performance comparison between the present invention and the prior art by simulation at V th = 0.2V. In this chart, VDD dependency is VDD = 3.3V ± 0.3V, temperature dependency is 0 to 7
At 0 ° C., V thn dependence is V thn = 0.2 V ± 0.1 V, and what percentage of leakage current detection magnification is under standard conditions
It shows whether it fluctuates. It can be seen that if each of the items adopts the configuration of FIGS. 1 and 4, it will be substantially 1/10, which is a significant improvement. Further, in the configuration of FIG. 4, the response time is reduced to 1/4 as compared with the configuration of FIG. 1 which is equivalent to the conventional circuit. Further, in the present invention, it is understood that the area is reduced to 1/60, because the resistance unlike the conventional circuit is unnecessary.

【0046】以上の各実施の形態において、種々の変形
が可能である。例えば、電流源はすべて能動素子として
説明されているが、図12に示すように抵抗R1,R
2,R3を用いることもできる。また、CMOS回路の
それぞれの両導電型ウェル内で本発明の構成を採用する
ことができる。
Various modifications can be made to the above embodiments. For example, although the current sources are all described as active devices, resistors R1 and R1 are used as shown in FIG.
2, R3 can also be used. Further, the configuration of the present invention can be adopted in each well of both conductivity types of the CMOS circuit.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、リーク電
流検出トランジスタのゲートに、サブスレシュホールド
領域で動作させた2つのトランジスタにより形成した電
圧を供給するようにしているので、リーク電流検出倍率
は電源電圧や温度に依存しなくなり、正確なリーク電流
の検出が可能となる。
As described above, according to the present invention, since the voltage formed by the two transistors operated in the subthreshold region is supplied to the gate of the leak current detecting transistor, the leak current detecting transistor is detected. The magnification does not depend on the power supply voltage or the temperature, and the leak current can be accurately detected.

【0048】また、大面積を占有する抵抗を使わずにト
ランジスタで発生できるので、リーク電流検出回路を少
ないパターン面積でレイアウトすることができる。
Further, since it can be generated by a transistor without using a resistor occupying a large area, the leak current detecting circuit can be laid out with a small pattern area.

【0049】また、リーク電流検出MOSトランジスタ
のドレイン端子の電位をクランプする構成をさらに備え
た本発明では、リーク電流検出MOSトランジスタのド
レインでの電位は小振幅となるため、リーク電流検出を
高速化できる。
Further, in the present invention further provided with a structure for clamping the potential of the drain terminal of the leak current detecting MOS transistor, the potential at the drain of the leak current detecting MOS transistor has a small amplitude, so that the leak current detection is speeded up. it can.

【0050】さらに、リーク電流検出回路の負荷とし
て、ゲート電位を外部端子を介してチップの外から自由
に制御できるMOSトランジスタを用いるようにした本
発明では、リーク電流検出倍率を自在に設定することが
可能となる。
Further, in the present invention in which the MOS transistor whose gate potential can be freely controlled from the outside of the chip via the external terminal is used as the load of the leakage current detection circuit, the leakage current detection magnification can be freely set. Is possible.

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

【図1】本発明の第1の実施例の構成を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の構成において基板電位の与え方を説明す
る回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating how to apply a substrate potential in the configuration of FIG.

【図3】本発明の第2の実施例の構成を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例の構成を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.

【図5】図4の変形例の構成を示す回路図。FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a modified example of FIG.

【図6】本発明の第4の実施例の構成を示す回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a fourth exemplary embodiment of the present invention.

【図7】図6の変形例の構成を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a modified example of FIG.

【図8】本発明の第5の実施例の構成を示す回路図。FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図9】図1のVbn−Ibn特性をシミュレーションした
結果を示すグラフ。
9 is a graph showing a result of simulating the V bn -I bn characteristic of FIG. 1.

【図10】図1のVbn−(W2/W1)特性をシミュレ
ーションした結果を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing the results of simulating the V bn − (W2 / W1) characteristic of FIG. 1.

【図11】本発明と従来発明とのVth=0.2Vでのシ
ミュレーションによる性能比較結果を示す図表。
FIG. 11 is a chart showing the results of performance comparison between the present invention and the conventional invention by simulation at V th = 0.2V.

【図12】第1の実施例において電流源としての抵抗を
用いた構成を示す回路図。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a configuration using a resistor as a current source in the first embodiment.

【図13】従来のリーク電流検出回路の構成を示す回路
図。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional leak current detection circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1n,M2n,M3n,M4n nチャネルMOSトランジス
タ Mgp,Mgn 電流源 M1p,M2p,M3p,M4p pチャネルMOSトランジス
タ MLp,MLn リーク検出用トランジスタ
M 1n , M 2n , M 3n , M 4n n-channel MOS transistor M gp , M gn current source M 1p , M 2p , M 3p , M 4p p-channel MOS transistor MLp , MLn leak detection transistor

───────────────────────────────────────────────────── 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 H03K 19/094 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H03K 19/094

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ソースが第1の電源に接続され、ドレイン
端子が負荷を介して第2の電源に接続された第1の第1
導電型MOSトランジスタと、 ドレインが前記第1の第1導電型MOSトランジスタの
ゲートに接続され、ソースが前記第1の電源に接続さ
れ、ゲートが第1の電流源に接続された第2の第1導電
型MOSトランジスタと、 ソースが前記第1の第1導電型MOSトランジスタのゲ
ートに接続され、ドレインが前記第1の電流源に接続さ
れ、ゲートがドレインに接続された第3の第1導電型M
OSトランジスタとを備え、 前記第2の第1導電型MOSトランジスタのゲートの電
位と前記第1の電源の電位の差の絶対値が前記第2およ
び第3の第1導電型MOSトランジスタの閾値電圧と等
しいかまたは小さくなるようにして前記第2および第3
の第1導電型MOSトランジスタをサブスレッシュホー
ルド領域で駆動するようにしたことを特徴とする半導体
集積回路装置。
1. A first first power source connected to a first power source, and a drain terminal connected to a second power source through a load.
A second conductivity type MOS transistor having a drain connected to the gate of the first first conductivity type MOS transistor, a source connected to the first power supply, and a gate connected to the first current source; A first conductivity type MOS transistor, and a third first conductivity type whose source is connected to the gate of the first first conductivity type MOS transistor, drain is connected to the first current source, and gate is connected to the drain. Type M
An OS transistor, wherein the absolute value of the difference between the gate potential of the second first conductivity type MOS transistor and the potential of the first power supply is the threshold voltage of the second and third first conductivity type MOS transistors. The second and the third so as to be equal to or smaller than
2. A semiconductor integrated circuit device, wherein the first conductivity type MOS transistor is driven in a subthreshold region.
【請求項2】前記第1導電型MOSトランジスタはNチ
ャネルMOSトランジスタであり、前記第1の電源は低
電位電源であり、前記第2の電源は高電位電源であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
2. The first conductivity type MOS transistor is an N-channel MOS transistor, the first power supply is a low potential power supply, and the second power supply is a high potential power supply. 1. The semiconductor integrated circuit device according to 1.
【請求項3】前記第1の第1導電型MOSトランジスタ
の基板電位は第1導電型とは逆導電型であるP型ウェル
電位であることを特徴とする請求項2に記載の半導体集
積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein a substrate potential of the first first-conductivity-type MOS transistor is a P-type well potential which is a conductivity type opposite to the first-conductivity type. apparatus.
【請求項4】前記第1導電型MOSトランジスタはPチ
ャネルMOSトランジスタであり、前記第1の電源は高
電位電源であり、前記第2の電源は低電位電源であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。
4. The first conductivity type MOS transistor is a P-channel MOS transistor, the first power supply is a high potential power supply, and the second power supply is a low potential power supply. 1. The semiconductor integrated circuit device according to 1.
【請求項5】前記第1の第1導電型MOSトランジスタ
の基板電位は第1導電型とは逆導電型であるN型ウェル
電位であることを特徴とする請求項4に記載の半導体集
積回路装置。
5. The semiconductor integrated circuit according to claim 4, wherein the substrate potential of the first first-conductivity-type MOS transistor is an N-type well potential that is a conductivity type opposite to the first-conductivity type. apparatus.
【請求項6】前記第3の第1導電型MOSトランジスタ
の基板端子を前記第3の第1導電型MOSのトランジス
タのソース端子に接続したことを特徴とする請求項1に
記載の半導体集積回路装置。
6. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the substrate terminal of the third first-conductivity-type MOS transistor is connected to the source terminal of the third first-conductivity-type MOS transistor. apparatus.
【請求項7】前記第2および第3の第1導電型MOSト
ランジスタの基板端子に前記接地電源の電位あるいはそ
れよりも低い所定電位を与えたことを特徴とする請求項
2に記載の半導体集積回路装置。
7. The semiconductor integrated circuit according to claim 2, wherein the substrate terminals of the second and third first-conductivity-type MOS transistors are applied with a potential of the ground power supply or a predetermined potential lower than the potential. Circuit device.
【請求項8】前記第2および第3の第1導電型MOSト
ランジスタの基板端子に前記電源の電位あるいはそれよ
りも高い所定電位を与えたことを特徴とする請求項4に
記載の半導体集積回路装置。
8. The semiconductor integrated circuit according to claim 4, wherein substrate potentials of the second and third first conductivity type MOS transistors are applied with a potential of the power source or a predetermined potential higher than the potential. apparatus.
【請求項9】前記所定電位は、ソースが設置電源に接続
され、ドレインとゲートが第2の電流源に接続された第
5の第1導電型MOSトランジスタのゲート出力として
与えられることを特徴とする請求項7に記載の半導体集
積回路装置。
9. The predetermined potential is provided as a gate output of a fifth first-conductivity-type MOS transistor having a source connected to an installed power supply and a drain and a gate connected to a second current source. The semiconductor integrated circuit device according to claim 7.
【請求項10】前記所定電位は、ソースが電源に接続さ
れ、ドレインとゲートが第2の電流源に接続された第5
の第1導電型MOSトランジスタのゲート出力として与
えられることを特徴とする請求項8に記載の半導体集積
回路装置。
10. The fifth device, wherein the predetermined potential is such that a source is connected to a power source and a drain and a gate are connected to a second current source.
9. The semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein the semiconductor integrated circuit device is provided as a gate output of the first conductivity type MOS transistor.
【請求項11】前記第1の電流源および前記第2の電流
源は、ゲートが接地電源に接続され、ソースが電源に接
続され、ドレインが前記第3または第5のNチャネルM
OSトランジスタのドレインと接続された第1のPチャ
ネルMOSトランジスタであることを特徴とする請求項
9に記載の半導体集積回路装置。
11. The first current source and the second current source have a gate connected to a ground power supply, a source connected to a power supply, and a drain connected to the third or fifth N-channel M.
10. The semiconductor integrated circuit device according to claim 9, wherein the semiconductor integrated circuit device is a first P-channel MOS transistor connected to the drain of the OS transistor.
【請求項12】前記第1の電流源および前記第2の電流
源は、ゲートが電源に接続され、ソースが接地電源に接
続され、ドレインが前記第3または第5のPチャネルM
OSトランジスタのドレインと接続された第1のNチャ
ネルMOSトランジスタであることを特徴とする請求項
10に記載の半導体集積回路装置。
12. The first current source and the second current source each have a gate connected to a power supply, a source connected to a ground power supply, and a drain connected to the third or fifth P-channel M.
11. The semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein the semiconductor integrated circuit device is a first N-channel MOS transistor connected to the drain of the OS transistor.
【請求項13】前記第1および第2の電流源は、抵抗で
あることを特徴とする請求項9に記載の半導体集積回路
装置。
13. The semiconductor integrated circuit device according to claim 9, wherein the first and second current sources are resistors.
【請求項14】前記第1および第2の電流源は、抵抗で
あることを特徴とする請求項10に記載の半導体集積回
路装置。
14. The semiconductor integrated circuit device according to claim 10, wherein the first and second current sources are resistors.
【請求項15】前記負荷は、ゲートが接地電源に接続さ
れ、ソースが電源に接続され、ドレインが第1あるいは
第4のNチャネルMOSトランジスタのドレインに接続
された第2のPチャネルMOSトランジスタであること
を特徴とする請求項2に記載の半導体集積回路装置。
15. The load is a second P-channel MOS transistor having a gate connected to the ground power supply, a source connected to the power supply, and a drain connected to the drain of the first or fourth N-channel MOS transistor. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the semiconductor integrated circuit device is provided.
【請求項16】前記負荷は、ゲートが電源に接続され、
ソースが接地電源に接続され、ドレインが第1あるいは
第4のPチャネルMOSトランジスタのドレインに接続
された第2のNチャネルMOSトランジスタであること
を特徴とする請求項4に記載の半導体集積回路装置。
16. The load has a gate connected to a power supply,
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, wherein the source is a ground power supply and the drain is a second N-channel MOS transistor connected to the drain of the first or fourth P-channel MOS transistor. .
【請求項17】ソースが第1の電源に接続された第1の
第1導電型MOSトランジスタと、 ドレインが前記第1の第1導電型MOSトランジスタの
ゲートに接続され、ソースが前記第1の電源に接続さ
れ、ゲートが第1の電流源に接続された第2の第1導電
型MOSトランジスタと、 ソースが前記第1の第1導電型MOSトランジスタのゲ
ートに接続され、ドレインが前記第1の電流源に接続さ
れ、ゲートがドレインに接続された第3の第1導電型M
OSトランジスタと、 ソースが前記第1の第1導電型MOSトランジスタのド
レインに接続され、ドレインが負荷を介して第2の電源
に接続され、ゲートに所定電位が与えられた第4の第1
導電型MOSトランジスタとを備え、 前記第2の第1導電型MOSトランジスタのゲートの電
位と前記第1の電源の電位の差の絶対値が前記第2およ
び第3の第1導電型MOSトランジスタの閾値電圧と等
しいか小さくなるようにして前記第2および第3の第1
導電型MOSトランジスタをサブスレッシュホールド領
域で駆動するようにするとともに、前記第4の第1導電
型MOSトランジスタのチャネル幅を前記第1の第1導
電型MOSトランジスタのチャネル幅よりも小さくした
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
17. A first first-conductivity-type MOS transistor having a source connected to a first power supply, a drain connected to a gate of the first first-conductivity-type MOS transistor, and a source connected to the first A second first-conductivity-type MOS transistor connected to a power source and having a gate connected to a first current source; a source connected to the gate of the first first-conductivity-type MOS transistor; and a drain connected to the first Of the third first conductivity type M connected to the current source of
An OS transistor and a source thereof are connected to a drain of the first first-conductivity-type MOS transistor, a drain thereof is connected to a second power source through a load, and a fourth first gate having a predetermined potential applied to its gate.
A conduction type MOS transistor, wherein an absolute value of a difference between a gate potential of the second first conduction type MOS transistor and a potential of the first power supply is equal to that of the second and third first conduction type MOS transistors. The second and third firsts are set to be equal to or smaller than a threshold voltage.
The conductivity type MOS transistor is driven in the subthreshold region, and the channel width of the fourth first conductivity type MOS transistor is smaller than the channel width of the first first conductivity type MOS transistor. A characteristic semiconductor integrated circuit device.
【請求項18】前記第1導電型MOSトランジスタはN
チャネルMOSトランジスタであり、前記第1の電源は
低電位電源であり、前記第2の電源は高電位電源である
ことを特徴とする請求項17に記載の半導体集積回路装
置。
18. The first conductivity type MOS transistor is N
18. The semiconductor integrated circuit device according to claim 17, wherein the semiconductor integrated circuit device is a channel MOS transistor, the first power source is a low potential power source, and the second power source is a high potential power source.
【請求項19】前記第1の第1導電型MOSトランジス
タの基板電位は第1導電型とは逆導電型であるP型ウェ
ル電位であることを特徴とする請求項18に記載の半導
体集積回路装置。
19. The semiconductor integrated circuit according to claim 18, wherein the substrate potential of the first MOS transistor of the first conductivity type is a P-type well potential which is a conductivity type opposite to the first conductivity type. apparatus.
【請求項20】前記第1導電型MOSトランジスタはP
チャネルMOSトランジスタであり、前記第1の電源は
高電位電源であり、前記第2の電源は低電位電源である
ことを特徴とする請求項17に記載の半導体集積回路装
置。
20. The first conductivity type MOS transistor is P
18. The semiconductor integrated circuit device according to claim 17, wherein the semiconductor integrated circuit device is a channel MOS transistor, the first power supply is a high potential power supply, and the second power supply is a low potential power supply.
【請求項21】前記第1の第1導電型MOSトランジス
タの基板電位は第1導電型とは逆導電型であるN型ウェ
ル電位であることを特徴とする請求項20に記載の半導
体集積回路装置。
21. The semiconductor integrated circuit according to claim 20, wherein a substrate potential of the first first-conductivity-type MOS transistor is an N-type well potential that is a conductivity type opposite to the first-conductivity type. apparatus.
【請求項22】前記所定電位は、ソースが接地電源に接
続され、ドレインとゲートが第2の電流源に接続された
第5の第1導電型MOSトランジスタのゲート出力とし
て与えられることを特徴とする請求項18に記載の半導
体集積回路回路装置。
22. The predetermined potential is provided as a gate output of a fifth first-conductivity-type MOS transistor having a source connected to a ground power source and a drain and a gate connected to a second current source. 19. The semiconductor integrated circuit circuit device according to claim 18.
【請求項23】前記所定電位は、ソースが電源に接続さ
れ、ドレインとゲートが第2の電流源に接続された第5
の第1導電型MOSトランジスタのゲート出力として与
えられることを特徴とする請求項20に記載の半導体集
積回路回路装置。
23. A fifth potential of the predetermined potential, the source of which is connected to a power supply and the drain and gate of which are connected to a second current source.
21. The semiconductor integrated circuit circuit device according to claim 20, which is provided as a gate output of the first conductivity type MOS transistor.
【請求項24】前記第3の第1導電型MOSトランジス
タの基板端子を前記第3の第1導電型MOSのトランジ
スタのソース端子に接続したことを特徴とする請求項1
7に記載の半導体集積回路装置。
24. The substrate terminal of the third MOS transistor of the first conductivity type is connected to the source terminal of the transistor of the MOS transistor of the third first conductivity type.
7. The semiconductor integrated circuit device according to 7.
【請求項25】前記第2および第3の第1導電型MOS
トランジスタの基板端子に前記接地電源の電位あるいは
それよりも低い電位を与えたことを特徴とする請求項1
8に記載の半導体集積回路装置。
25. The second and third first conductivity type MOSs
2. A substrate terminal of a transistor is applied with a potential of the ground power source or a potential lower than that.
8. The semiconductor integrated circuit device according to item 8.
【請求項26】前記第2および第3の第1導電型MOS
トランジスタの基板端子に前記電源の電位あるいはそれ
よりも高い電位を与えたことを特徴とする請求項20に
記載の半導体集積回路装置。
26. The second and third first conductivity type MOSs.
21. The semiconductor integrated circuit device according to claim 20, wherein a potential of the power source or a potential higher than that is applied to a substrate terminal of a transistor.
【請求項27】前記第1の電流源および前記第2の電流
源は、ゲートが接地電源に接続され、ソースが電源に接
続され、ドレインが前記第3または第5のNチャネルM
OSトランジスタのドレインと接続された第1のPチャ
ネルMOSトランジスタであることを特徴とする請求項
22に記載の半導体集積回路装置。
27. The first current source and the second current source each have a gate connected to a ground power supply, a source connected to a power supply, and a drain connected to the third or fifth N-channel M.
23. The semiconductor integrated circuit device according to claim 22, wherein the semiconductor integrated circuit device is a first P-channel MOS transistor connected to the drain of the OS transistor.
【請求項28】前記第1の電流源および前記第2の電流
源は、ゲートが電源に接続され、ソースが接地電源に接
続され、ドレインが前記第3または第5のPチャネルM
OSトランジスタのドレインと接続された第1のNチャ
ネルMOSトランジスタであることを特徴とする請求項
23に記載の半導体集積回路装置。
28. In the first current source and the second current source, a gate is connected to a power supply, a source is connected to a ground power supply, and a drain is the third or fifth P-channel M.
24. The semiconductor integrated circuit device according to claim 23, wherein the semiconductor integrated circuit device is a first N-channel MOS transistor connected to the drain of the OS transistor.
【請求項29】前記第1および第2の電流源は抵抗であ
ることを特徴とする請求項22に記載の半導体集積回路
装置。
29. The semiconductor integrated circuit device according to claim 22, wherein the first and second current sources are resistors.
【請求項30】前記第1および第2の電流源は抵抗であ
ることを特徴とする請求項23に記載の半導体集積回路
装置。
30. The semiconductor integrated circuit device according to claim 23, wherein the first and second current sources are resistors.
【請求項31】前記負荷は、ゲートが接地電源に接続さ
れ、ソースが電源に接続され、ドレインが第1あるいは
第4のNチャネルMOSトランジスタのドレインに接続
された第2のPチャネルMOSトランジスタであること
を特徴とする請求項18に記載の半導体集積回路装置。
31. The load is a second P-channel MOS transistor having a gate connected to the ground power supply, a source connected to the power supply, and a drain connected to the drain of the first or fourth N-channel MOS transistor. 19. The semiconductor integrated circuit device according to claim 18, which is provided.
【請求項32】前記負荷は、ゲートが電源に接続され、
ソースが接地電源に接続され、ドレインが第1あるいは
第4のPチャネルMOSトランジスタのドレインに接続
された第2のNチャネルMOSトランジスタであること
を特徴とする請求項20に記載の半導体集積回路装置。
32. The load has a gate connected to a power supply,
21. The semiconductor integrated circuit device according to claim 20, wherein the source is a ground power source and the drain is a second N-channel MOS transistor connected to the drain of the first or fourth P-channel MOS transistor. .
【請求項33】前記第4の第1導電型MOSトランジス
タのゲートに与えられる所定電位が少なくとも2段の直
列接続されたトランジスタによる前記第1および第2の
電源電圧のクランプ電位として与えられることを特徴と
する請求項17に記載の半導体集積回路装置。
33. A predetermined potential applied to the gate of the fourth first-conductivity-type MOS transistor is applied as a clamp potential of the first and second power supply voltages by at least two stages of transistors connected in series. The semiconductor integrated circuit device according to claim 17, wherein the semiconductor integrated circuit device is a semiconductor integrated circuit device.
【請求項34】ソースが第1の電源に接続され、ドレイ
ン端子が負荷を介して第2の電源に接続された第1の第
1導電型MOSトランジスタと、 ドレインが前記第1の第1導電型MOSトランジスタの
ゲートに接続され、ソースが前記第1の電源に接続さ
れ、ゲートが電流源に接続された第2の第1導電型MO
Sトランジスタと、 ソースが前記第1の第1導電型MOSトランジスタのゲ
ートに接続され、ドレインが前記電流源に接続され、ゲ
ートがドレインに接続された第3の第1導電型MOSト
ランジスタとを備え、 前記負荷は、ゲートが外部端子に接続された第2導電型
MOSトランジスタであり、前記第2の第1導電型MO
Sトランジスタのゲートの電位と前記第1の電源の電位
の差の絶対値が前記第2および第3の第1導電型MOS
トランジスタの閾値電圧と等しいかまたは小さくなるよ
うにして前記第2および第3の第1導電型MOSトラン
ジスタをサブスレッシュホールド領域で駆動するととも
に、前記外部端子により設定されたゲート電位により電
流検出倍率を可変としたことを特徴とする半導体集積回
路装置。
34. A first first-conductivity-type MOS transistor having a source connected to a first power supply and a drain terminal connected to a second power supply through a load; and a drain having the first first conductivity. Second MOS transistor of the first conductivity type, which is connected to the gate of the MOS transistor, the source of which is connected to the first power source, and the gate of which is connected to the current source.
An S-transistor and a third first-conductivity-type MOS transistor having a source connected to the gate of the first first-conductivity-type MOS transistor, a drain connected to the current source, and a gate connected to the drain. The load is a second conductivity type MOS transistor having a gate connected to an external terminal, and the load is a second first conductivity type MO transistor.
The absolute value of the difference between the potential of the gate of the S transistor and the potential of the first power supply is the second and third first conductivity type MOSs.
The second and third first-conductivity-type MOS transistors are driven in the subthreshold region so as to be equal to or smaller than the threshold voltage of the transistor, and the current detection magnification is adjusted by the gate potential set by the external terminal. A semiconductor integrated circuit device characterized by being variable.
【請求項35】前記負荷は、ソースが電源に接続され、
ドレインが第1のNチャネルMOSトランジスタのドレ
インに接続されたPチャネルMOSトランジスタである
ことを特徴とする請求項28に記載の半導体集積回路装
置。
35. The load has a source connected to a power supply,
29. The semiconductor integrated circuit device according to claim 28, wherein the drain is a P-channel MOS transistor connected to the drain of the first N-channel MOS transistor.
【請求項36】前記負荷は、ソースが接地電源に接続さ
れ、ドレインが第1のPチャネルMOSトランジスタの
ドレインに接続されたNチャネルMOSトランジスタで
あることを特徴とする請求項35に記載の半導体集積回
路装置。
36. The semiconductor according to claim 35, wherein the load is an N-channel MOS transistor whose source is connected to a ground power source and whose drain is connected to the drain of the first P-channel MOS transistor. Integrated circuit device.
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