JPH0918231A - Constant voltage circuit - Google Patents

Constant voltage circuit

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JPH0918231A
JPH0918231A JP7167721A JP16772195A JPH0918231A JP H0918231 A JPH0918231 A JP H0918231A JP 7167721 A JP7167721 A JP 7167721A JP 16772195 A JP16772195 A JP 16772195A JP H0918231 A JPH0918231 A JP H0918231A
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JP
Japan
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channel
constant voltage
circuit
transistor
channel transistor
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JP7167721A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiyuki Terajima
義幸 寺島
Tadao Kadowaki
忠雄 門脇
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a constant voltage circuit which can obtain the stable constant voltage regardless of variance of the threshold voltage of a transistor caused in a production process mode and also of the temperature characteristics and is suitably applied to an integrated circuit that has the extremely small current consumption. SOLUTION: In a constant voltage circuit which is applied to a clock integrated circuit requiring the extremely small current consumption and outputs the sum of threshold value, the size and threshold voltage of a transistor that constructs the constant voltage circuit are set equal to those of a transistor that constructs a CMOS inverter oscillation circuit which uses the constant voltage circuit as its power supply. In other words, the same channel width and length are secured between a P channel transistor TR 103 which generates the reference voltage of the constant voltage circuit and a P channel TR 108 which forms an amplifying part of the CMOS inverter oscillation circuit and also between an N channel TR 104 which generates the reference voltage of the constant voltage circuit and an N channel TR 109 which forms the amplifying part of the CMOS inverter oscillation circuit respectively.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は超低消費電流が要求され
る時計用集積回路に応用される。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applied to an integrated circuit for timepieces, which requires extremely low current consumption.

【0002】[0002]

【従来の技術】時計用の集積回路において、電流を最も
消費するのは第1は発振部、第2は分周部である。この
2つで全体の消費電流の8割を占めている為、これらを
低消費電流化することが最も効果的である。消費電流は
周波数、電圧、容量に比例することから、この3者の低
減が進められている。このなかで発振部と分周部の電源
電圧を低下させて電流を低下させる試みについて、従来
の方法を述べる。
2. Description of the Related Art In an integrated circuit for a timepiece, it is the oscillating section that consumes the most current and the dividing section that consumes the most current. Since these two occupy 80% of the total current consumption, it is most effective to reduce these current consumption. Since the current consumption is proportional to the frequency, voltage, and capacity, reduction of these three is being promoted. Among them, a conventional method will be described for an attempt to reduce the current by lowering the power supply voltage of the oscillator and the frequency divider.

【0003】図4に示した回路図に添って説明する。4
01は定電流源、402、404はカレントミラーで、
Pチャンネルトランジスタ403のしきい値を出力する
ため用いた。流れる電流によって相違するが、VDDと
A点の間にはしきい値+αの電圧が発生する。
Description will be made with reference to the circuit diagram shown in FIG. Four
01 is a constant current source, 402 and 404 are current mirrors,
It was used to output the threshold value of the P-channel transistor 403. Although it depends on the flowing current, a voltage of threshold value + α is generated between VDD and point A.

【0004】次にこれをオペアンプ405で電圧電流変
換することにより、オペアンプのオフセットを無視する
とB点にA点と同じ電圧が発生する。この電圧にNチャ
ンネルトランジスタ407のしきい値を付加することに
より、C点に(Pチャンネルトランジスタのしきい値+
Nチャンネルトランジスタのしきい値)を出力する。
Next, this is voltage-current converted by the operational amplifier 405, and if the offset of the operational amplifier is ignored, the same voltage as at the point A is generated at the point B. By adding the threshold value of the N-channel transistor 407 to this voltage, the (C threshold value of the P-channel transistor +
The threshold value of the N-channel transistor) is output.

【0005】この電圧によって発振回路、分周回路を駆
動していた。
The oscillation circuit and the frequency dividing circuit are driven by this voltage.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、少な
くともCMOSインバータ発振回路の増幅部を構成する
Pチャンネルトランジスタ及びNチャンネルトランジス
タと、定電圧回路の基準電圧値を決定するPチャンネル
トランジスタ及びNチャンネルトランジスタの配置が離
れていたり、発振回路と定電圧回路のトランジスタサイ
ズが相違し、流す電流が相違する為、100nA以下の
クラスの低消費電流をプロセスのしきい値ばらつき、温
度特性を考慮して実現させるには困難であった。この事
を図3で説明する。通常トランジスタのしきい値は−
2.5mV/℃の温度依存性を持つ。図3はCMOSイ
ンバータ発振回路の発振動作停止電圧と、定電圧回路の
出力電圧の温度特性を示している。図3では前記理由に
より、CMOSインバータ発振回路の発振動作停止電圧
の温度特性と定電圧回路の出力電圧の温度特性が異なる
ので、高温側で交差しており、発振動作が停止する事を
示している。所定の高温側での動作を保証する為には、
定電圧回路の出力電圧を高くするかCMOSインバータ
発振回路の発振動作停止電圧を下げればよい。しかしな
がらこの事は消費電流の増加という結果を招く。以上に
より、従来技術では100nA以下のクラスの低消費電
流を実現させるには困難であった。
In the prior art, at least a P-channel transistor and an N-channel transistor which form an amplifying section of a CMOS inverter oscillation circuit, and a P-channel transistor and an N-channel which determine a reference voltage value of a constant voltage circuit. Due to the fact that the transistors are arranged far apart and the transistor sizes of the oscillator circuit and the constant voltage circuit are different, and the currents flowing are different, a low current consumption of 100 nA or less should be taken into consideration in consideration of process threshold variations and temperature characteristics. It was difficult to make it happen. This will be described with reference to FIG. The threshold of a normal transistor is −
It has a temperature dependence of 2.5 mV / ° C. FIG. 3 shows the temperature characteristic of the oscillation operation stop voltage of the CMOS inverter oscillation circuit and the output voltage of the constant voltage circuit. In FIG. 3, for the above reason, the temperature characteristic of the oscillation operation stop voltage of the CMOS inverter oscillation circuit and the temperature characteristic of the output voltage of the constant voltage circuit are different, so that they intersect on the high temperature side and the oscillation operation is stopped. There is. In order to guarantee the operation on the predetermined high temperature side,
The output voltage of the constant voltage circuit may be increased or the oscillation operation stop voltage of the CMOS inverter oscillation circuit may be decreased. However, this results in an increase in current consumption. As described above, it has been difficult for the prior art to realize a low current consumption of 100 nA or less.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明では、 (手段1)Pチャンネルトランジスタのしきい値とNチ
ャンネルトランジスタのしきい値の和を基準電圧として
出力とする定電圧回路において、前記定電圧回路の基準
電圧値を決定するPチャンネルトランジスタとNチャン
ネルトランジスタのチャンネル幅及びチャンネル長と、
上記定電圧回路出力を電源としCMOSインバータ発振
回路の増幅部を構成するPチャンネルトランジスタとN
チャンネルトランジスタのチャンネル幅及びチャンネル
長とを、Pチャンネルトランジスタ同士及びNチャンネ
ルトランジスタ同士、同一サイズにしたことを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided (Means 1) a constant voltage circuit which outputs a sum of a threshold value of a P-channel transistor and a threshold value of an N-channel transistor as a reference voltage. The channel width and the channel length of the P-channel transistor and the N-channel transistor that determine the reference voltage value of
A P-channel transistor and an N-channel transistor which form an amplifier of a CMOS inverter oscillation circuit using the constant voltage circuit output as a power source.
The channel width and the channel length of the channel transistors are the same for the P-channel transistors and the N-channel transistors.

【0008】(手段2)また、前記定電圧回路におい
て、前記基準電圧をもとに一定のオフセットを加算して
出力したことを特徴とする。
(Means 2) Further, in the constant voltage circuit, a constant offset is added on the basis of the reference voltage and output.

【0009】(手段3)また、Pチャンネルトランジス
タのしきい値とNチャンネルトランジスタのしきい値の
和を基準電圧として出力とする定電圧回路において、前
記定電圧回路の基準電圧値を決定するPチャンネルトラ
ンジスタとNチャンネルトランジスタのチャンネル幅及
びチャンネル長は、前記定電圧回路出力を電源としCM
OSインバータ発振回路の増幅部を構成するPチャンネ
ルトランジスタとNチャンネルトランジスタのチャンネ
ル幅及びチャンネル長とを、Pチャンネルトランジスタ
同士及びNチャンネルトランジスタ同士、同一サイズに
し、前記定電圧回路の基準電圧値を決定するPチャンネ
ルトランジスタとNチャンネルトランジスタは前記定電
圧回路出力を電源としCMOSインバータ発振回路の増
幅部を構成するPチャンネルトランジスタとNチャンネ
ルトランジスタと、ソースとドレインの向きを同一方向
とし近接配置した事を特徴とする。
(Means 3) Further, in the constant voltage circuit which outputs the sum of the threshold value of the P-channel transistor and the threshold value of the N-channel transistor as the reference voltage, P which determines the reference voltage value of the constant voltage circuit. The channel width and the channel length of the channel transistor and the N-channel transistor are CM with the constant voltage circuit output as a power source.
The channel width and the channel length of the P-channel transistor and the N-channel transistor that form the amplifying portion of the OS inverter oscillation circuit are set to the same size between the P-channel transistors and between the N-channel transistors, and the reference voltage value of the constant voltage circuit is determined. The P-channel transistor and the N-channel transistor are arranged close to each other with the source and drain facing in the same direction and the P-channel transistor and the N-channel transistor forming the amplifying part of the CMOS inverter oscillation circuit using the constant voltage circuit output as a power source. Characterize.

【0010】[0010]

【実施例】本発明の実施例について図1に従って説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す回路図である。10
1は定電流源、102、105はカレントミラー回路を
構成するNチャンネルトランジスタ、103、104は
基準電圧を構成するためのゲートドレインが結線された
Pチャンネル、Nチャンネルトランジスタで基準電圧が
D点に発生する。、106はバッファとしてのオペアン
プである。以上の素子で定電圧回路を構成しており、D
点に得られた基準電圧はオペアンプ106によってイン
ピーダンス変換され電圧回路の出力としてE点に出力さ
れる。前記定電圧回路の出力であるE点は発振回路、分
周回路の電源として供給される。
EXAMPLE An example of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the present invention. 10
Reference numeral 1 is a constant current source, 102 and 105 are N-channel transistors that form a current mirror circuit, 103 and 104 are P-channel and N-channel transistors whose gates and drains are connected to form a reference voltage, and the reference voltage is at a point D. Occur. , 106 are operational amplifiers as buffers. A constant voltage circuit is composed of the above elements, and D
The reference voltage obtained at the point is impedance-converted by the operational amplifier 106 and output to the point E as the output of the voltage circuit. The point E, which is the output of the constant voltage circuit, is supplied as a power source for the oscillator circuit and the frequency divider circuit.

【0011】CMOSインバータ発振回路は、Pチャン
ネルトランジスタ108とNチャンネルトランジスタ1
09とで増幅部を構成し、帰還抵抗115で帰還部を構
成している。110はドレイン抵抗、107はゲート容
量、111はドレイン容量、112は水晶振動子で集積
回路外に接続される。CMOSインバータ発振回路は以
上の素子で構成している。
The CMOS inverter oscillator circuit includes a P-channel transistor 108 and an N-channel transistor 1.
09 constitutes an amplifying section, and the feedback resistor 115 constitutes a feedback section. 110 is a drain resistance, 107 is a gate capacitance, 111 is a drain capacitance, and 112 is a crystal oscillator, which is connected outside the integrated circuit. The CMOS inverter oscillation circuit is composed of the above elements.

【0012】分周回路は詳述していないがトグルタイプ
のフリップフロップが一般に使用される。
Although the frequency dividing circuit is not described in detail, a toggle type flip-flop is generally used.

【0013】図1を用いて手段1を説明する。定電圧回
路の基準電圧を構成するPチャンネルトランジスタ10
3は、CMOSインバータ発振回路の増幅部を形成する
Pチャンネルトランジスタ108とチャンネル幅及びチ
ャンネル長を同一としてある。また、定電圧回路の基準
電圧を構成するNチャンネルトランジスタ104は、C
MOSインバータ発振回路の増幅部を形成するNチャン
ネルトランジスタ109とチャンネル幅及びチャンネル
長を同一としてある。
The means 1 will be described with reference to FIG. P-channel transistor 10 forming the reference voltage of the constant voltage circuit
3 has the same channel width and channel length as the P-channel transistor 108 forming the amplification section of the CMOS inverter oscillation circuit. In addition, the N-channel transistor 104 forming the reference voltage of the constant voltage circuit is C
The channel width and the channel length are the same as those of the N-channel transistor 109 forming the amplification section of the MOS inverter oscillation circuit.

【0014】本CMOSインバータ発振回路は帰還抵抗
115によりDC的にオートバイアスされる構造となっ
ており,AC波形がオートバイアス値に重畳される。従
ってこれは発振回路が発振していない場合、Pチャンネ
ルトランジスタ108とNチャンネルトランジスタ10
9で構成される回路と、定電圧回路のPチャンネルトラ
ンジスタ103とNチャンネルトランジスタ104で構
成された回路とは、DC的に両者は全く同一結線構造と
いえる。オペアンプによりD点とE点の電位が同じであ
ることを鑑み、しきい値、トランジスタサイズが同一で
有れば基準電圧の中間点であるF点と発振回路のドレイ
ンであるG点のDC電位は同じである。これは、もし発
振回路のトランジスタのしきい値が半導体製造プロセス
によって変動した場合、定電圧側もそれに応じて同一量
だけ変動することを意味する。さらに発振回路のトラン
ジスタの電流増幅率が半導体製造プロセスによって変動
した場合、定電圧側もそれに応じて同一量だけ変動する
ことを意味する。同時にこれは、もし発振回路のトラン
ジスタのしきい値、電流増幅率値が温度によって変動し
た場合、定電圧側もそれに応じて同一量だけ変動するこ
とも意味する。すなわちCMOSインバータ発振回路が
動作可能な最小電流を定電流源101で供給すれば、半
導体製造プロセス条件及び温度条件に関わらずCMOS
インバータ発振回路は動作する事となる。
This CMOS inverter oscillator circuit has a structure in which it is DC-biased automatically by the feedback resistor 115, and the AC waveform is superimposed on the auto-bias value. Therefore, this means that when the oscillation circuit is not oscillating, the P-channel transistor 108 and the N-channel transistor 10 are
It can be said that the circuit configured by 9 and the circuit configured by the P-channel transistor 103 and the N-channel transistor 104 of the constant voltage circuit have completely the same wiring structure in terms of DC. Considering that the potentials at points D and E are the same, the DC potentials at point F, which is the midpoint of the reference voltage, and point G, which is the drain of the oscillation circuit, if the threshold and transistor sizes are the same. Are the same. This means that if the threshold value of the transistor of the oscillation circuit changes due to the semiconductor manufacturing process, the constant voltage side also changes by the same amount accordingly. Further, when the current amplification factor of the transistor of the oscillation circuit changes due to the semiconductor manufacturing process, it means that the constant voltage side also changes by the same amount accordingly. At the same time, this also means that if the threshold value of the transistor of the oscillation circuit and the current amplification factor value change with temperature, the constant voltage side also changes by the same amount accordingly. That is, if the constant current source 101 supplies the minimum current at which the CMOS inverter oscillator circuit can operate, the CMOS can be produced regardless of the semiconductor manufacturing process conditions and temperature conditions.
The inverter oscillation circuit will operate.

【0015】次に、図1と図2を使いながら手段2を説
明する。上記の説明では述べなかったが、定電圧回路の
トランジスタ103、104のサイズと発振回路のトラ
ンジスタ108と109を同一サイズとすると、トラン
ジスタ103、104を流れる電流が増加し、定電圧回
路の消費電流がCMOSインバータ発振回路部を上回る
場合がある。そのためトランジスタ108に対するトラ
ンジスタ103の比とトランジスタ109に対するトラ
ンジスタ104の比を同一とし、定電圧回路のトランジ
スタサイズ(チャンネル幅/チャンネル長)を相対的に
小さくして電流を抑える。その場合出力されるD点の電
圧が発振に必要な電圧まで達しない。トランジスタは非
線形な抵抗素子と考え電流を小さくすれば、出力電圧は
低下する事となってしまう。従ってこのケースではオペ
アンプにオフセットをつけて電圧加算をした。
Next, the means 2 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Although not described in the above description, if the transistors 103 and 104 of the constant voltage circuit and the transistors 108 and 109 of the oscillation circuit have the same size, the current flowing through the transistors 103 and 104 increases and the current consumption of the constant voltage circuit increases. May exceed the CMOS inverter oscillation circuit section. Therefore, the ratio of the transistor 103 to the transistor 108 and the ratio of the transistor 104 to the transistor 109 are made the same, and the transistor size (channel width / channel length) of the constant voltage circuit is made relatively small to suppress the current. In that case, the voltage at the output point D does not reach the voltage required for oscillation. If the transistor is considered as a non-linear resistance element and the current is reduced, the output voltage will decrease. Therefore, in this case, the voltage was added by adding an offset to the operational amplifier.

【0016】オペアンプのオフセットの設定方法は図2
に示す。図2は片側出力の典型的なオペアンプの例であ
る。定電流源202とPチャンネルトランジスタ201
とでバイアスを供給する。Pチャンネルトランジスタ2
04、205が差動対、Nチャンネルトランジスタ20
6、207が能動負荷、Nチャンネルトランジスタ20
9が出力段トランジスタである。オペアンプにオフセッ
トをつける理由により、Pチャンネルトランジスタ20
5のしきい値をPチャンネルトランジスタ204のしき
い値より低下させる。しきい値が低下した分だけOUT
の電圧が上昇して、発振に必要な電圧を作り出すことが
できる。
The method of setting the offset of the operational amplifier is shown in FIG.
Shown in FIG. 2 shows an example of a typical one-sided output operational amplifier. Constant current source 202 and P-channel transistor 201
Supply bias with and. P-channel transistor 2
04 and 205 are a differential pair and an N-channel transistor 20.
6, 207 is an active load and N-channel transistor 20
Reference numeral 9 is an output stage transistor. Due to the offset of the operational amplifier, the P-channel transistor 20
The threshold value of 5 is made lower than that of the P-channel transistor 204. OUT as much as the threshold is lowered
The voltage of rises and can generate the voltage required for oscillation.

【0017】しきい値を制御しないで差動対トランジス
タ204と205のトランジスタサイズ(チャンネル幅
/長さ)をわずかに変えてオフセットを作り出す方法も
ある。この手段は出力電圧値がコントロールしにくいの
であまり使われないが、半導体製造プロセス時の露光工
程に使用するマスク枚数(工程数)を増加したくない場
合ばらつきを考慮しながら使う。
There is also a method of creating an offset by slightly changing the transistor size (channel width / length) of the differential pair transistors 204 and 205 without controlling the threshold value. Although this means is not often used because the output voltage value is difficult to control, it is used with consideration of variations when it is not desired to increase the number of masks (steps) used in the exposure step in the semiconductor manufacturing process.

【0018】次に、手段3について説明する。定電圧回
路の基準電圧値を決定するPチャンネルトランジスタと
Nチャンネルトランジスタのチャンネル幅及びチャンネ
ル長と、上記定電圧回路出力を電源としCMOSインバ
ータ発振回路の増幅部を構成するPチャンネルトランジ
スタとNチャンネルトランジスタのチャンネル幅及びチ
ャンネル長とを、Pチャンネルトランジスタ同士及びN
チャンネルトランジスタ同士、同一サイズとすれば、C
MOSインバータ発振回路が動作可能な最小電流を定電
流源供給すれば、半導体製造プロセス条件及び温度条件
に関わらずCMOSインバータ発振回路は動作する事が
できる点については、上述の手段1の説明でした。とこ
ろで、同一特性としたいトランジスタのチャンネル幅及
びチャンネル長を同一サイズに設計しても、半導体製造
プロセスの製造条件によっては同一特性を得られない事
がある。例えば、半導体製造プロセスで多く用いられる
拡散処理等を行う熱処理炉の処理温度は、熱処理炉内で
均一な事が理想であるが、実際は、わずかであるが熱処
理炉内で処理温度がばらつく場合がある。このような場
合、抵抗素子の抵抗値やトランジスタのしきい値などの
特性について、製造したウェハ内で分布を測定してみる
と、ウェハ外周部とウェハ中央部、あるいウェハ上部と
ウェハ下部となどのウェハ内の位置によって前記特性が
わずかながら違う事がある。本発明では上述した課題を
解決する為に、定電圧回路の基準電圧値を決定するPチ
ャンネルトランジスタとNチャンネルトランジスタのチ
ャンネル幅及びチャンネル長と、前記定電圧回路出力を
電源としCMOSインバータ発振回路の増幅部を構成す
るPチャンネルトランジスタとNチャンネルトランジス
タのチャンネル幅及びチャンネル長とを、Pチャンネル
トランジスタ同士及びNチャンネルトランジスタ同士、
同一サイズにし、かつチップ内で近接配置し特性の製造
ばらつきを抑えた。
Next, the means 3 will be described. The channel width and the channel length of the P-channel transistor and the N-channel transistor that determine the reference voltage value of the constant voltage circuit, and the P-channel transistor and the N-channel transistor that constitute the amplification section of the CMOS inverter oscillation circuit using the output of the constant voltage circuit as a power source. Channel width and channel length of P channel transistors and N channel
If the channel transistors have the same size, C
The CMOS inverter oscillator circuit can operate regardless of the semiconductor manufacturing process condition and the temperature condition as long as the minimum current at which the MOS inverter oscillator circuit can be supplied is supplied by the constant current source. . Even if transistors having the same characteristics are designed to have the same channel width and channel length, the same characteristics may not be obtained depending on the manufacturing conditions of the semiconductor manufacturing process. For example, it is ideal that the processing temperature of a heat treatment furnace that performs diffusion treatment, which is often used in the semiconductor manufacturing process, be uniform in the heat treatment furnace, but in reality, there are cases where the processing temperature varies within the heat treatment furnace. is there. In such a case, when the distribution of the resistance value of the resistance element and the threshold value of the transistor is measured in the manufactured wafer, the wafer outer peripheral portion and the wafer central portion, or the upper wafer portion and the lower wafer portion are measured. The characteristics may be slightly different depending on the position in the wafer such as. In order to solve the above-described problems, the present invention uses a channel width and a channel length of a P-channel transistor and an N-channel transistor that determine a reference voltage value of a constant voltage circuit and a CMOS inverter oscillation circuit using the constant voltage circuit output as a power source. The channel widths and the channel lengths of the P-channel transistors and the N-channel transistors that form the amplification unit are set to P-channel transistors and N-channel transistors,
The same size was used, and they were placed close to each other within the chip to suppress manufacturing variations in characteristics.

【0019】また、半導体製造プロセスでトランジスタ
のソースやドレインを形成する為に多く用いられるイオ
ン・インプランテーション装置では、ウェハへのイオン
打ち込み方向がウェハの平面方向に対して垂直ではない
場合が多い。この場合図5で示す現象が生じる。図5に
おいて、501はウェハ、502は前記ウェハ501の
所定の部分にイオン・インプランテーションを行う為に
塗布されたレジスト、503は前記レジスト502の開
口部で、イオン・インプランテーションによって形成さ
れたイオン打ち込み層である。ウェハへのイオン打ち込
み方向がウェハの平面方向に対してある角度をもつと、
レジスト502の厚みの影響で、設計の狙いのAの幅の
イオン打ち込み層がdだけ小さく形成されてしまう。こ
の事はトランジスタなどの素子の特性に影響を与える。
この事を図6で説明する。図6(a)及び図6(b)に
おいて、601はポリシリコン等で形成されたトランジ
スタのゲート、602はイオン・インプランテーション
等で形成されたソース及びドレイン領域である。ソース
及びドレイン領域602とゲート601が重なった部分
がトランジスタのチャンネルとなる。Wはチャンネル
幅、Lはチャンネル長を示す。図6(a)はトランジス
タのソース及びドレインが横に配置されたトランジスタ
で、図6(b)はトランジスタのソース及びドレインが
縦に配置されたトランジスタを示している。ここで図5
の説明で上述した、イオン打ち込み層が狙いの幅に対し
て小さく形成されてしまう方向が図6(a)、(b)の
垂直方向とすると、図6(a)の場合、イオン打ち込み
層がdだけ小さく形成されるので、トランジスタのチャ
ンネル幅が狙いのWに対してW’と小さくなり、トラン
ジスタ特性に影響を与えてしまう。一方図6(b)では
イオン打ち込み層がdだけ小さく形成されるのはトラン
ジスタのチャンネルに影響を与えないからトランジスタ
のサイズは狙い通りに形成される。図6の(a)のトラ
ンジスタと図6(b)のトランジスタでは同じサイズに
設計しても、できあがったウェハでは違う特性を示す事
となる。
Further, in the ion implantation apparatus often used for forming the source and drain of a transistor in the semiconductor manufacturing process, the ion implantation direction to the wafer is often not perpendicular to the plane direction of the wafer. In this case, the phenomenon shown in FIG. 5 occurs. In FIG. 5, reference numeral 501 is a wafer, 502 is a resist applied to a predetermined portion of the wafer 501 to perform ion implantation, and 503 is an opening of the resist 502, which is an ion formed by ion implantation. It is a driving layer. When the ion implantation direction to the wafer has an angle with respect to the plane direction of the wafer,
Due to the influence of the thickness of the resist 502, the ion-implanted layer having the width A, which is the target of the design, is formed smaller by d. This affects the characteristics of elements such as transistors.
This will be described with reference to FIG. In FIGS. 6A and 6B, 601 is the gate of the transistor formed of polysilicon or the like, and 602 is the source and drain regions formed by ion implantation or the like. A portion where the source / drain region 602 and the gate 601 overlap each other serves as a channel of the transistor. W indicates the channel width and L indicates the channel length. FIG. 6A shows a transistor in which the source and drain of the transistor are horizontally arranged, and FIG. 6B shows a transistor in which the source and drain of the transistor are vertically arranged. Here, FIG.
Assuming that the direction in which the ion-implanted layer is formed smaller than the target width described above in the description of FIG. 6A is the vertical direction in FIGS. 6A and 6B, the ion-implanted layer in the case of FIG. Since the channel width of the transistor is formed smaller by d, the channel width of the transistor is smaller than W, which is W ′, and the transistor characteristics are affected. On the other hand, in FIG. 6B, the ion implantation layer is formed smaller by d so that it does not affect the channel of the transistor, so that the size of the transistor is formed as intended. Even if the transistor of FIG. 6 (a) and the transistor of FIG. 6 (b) are designed to have the same size, the finished wafer will show different characteristics.

【0020】本発明では、上述した課題を解決する為
に、定電圧回路の基準電圧値を決定するPチャンネルト
ランジスタとNチャンネルトランジスタのチャンネル幅
及びチャンネル長と、前記定電圧回路出力を電源としC
MOSインバータ発振回路の増幅部を構成するPチャン
ネルトランジスタとNチャンネルトランジスタのチャン
ネル幅及びチャンネル長とを、Pチャンネルトランジス
タ同士及びNチャンネルトランジスタ同士、同一サイズ
にし、かつ、ソースとドレインの向きを同一方向とし、
トランジスタの特性を同一に製造できる様にした。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the channel width and channel length of the P-channel transistor and the N-channel transistor that determine the reference voltage value of the constant voltage circuit, and the constant voltage circuit output as a power source are used.
The channel width and the channel length of the P-channel transistor and the N-channel transistor which form the amplifying section of the MOS inverter oscillation circuit are made the same size between the P-channel transistors and between the N-channel transistors, and the directions of the source and the drain are in the same direction. age,
The transistors can be manufactured with the same characteristics.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば定電
圧回路の基準電圧値を決定するPチャンネルトランジス
タとNチャンネルトランジスタのチャンネル幅及びチャ
ンネル長と、上記定電圧回路出力を電源としCMOSイ
ンバータ発振回路の増幅部を構成するPチャンネルトラ
ンジスタとNチャンネルトランジスタのチャンネル幅及
びチャンネル長とを、Pチャンネルトランジスタ同士及
びNチャンネルトランジスタ同士、同一サイズとするの
で、半導体製造プロセス及び温度条件に関わらず、CM
OSインバータ発振回路が動作可能な最小電流を供給す
ればCMOSインバータ発振回路は動作するので、10
0nA以下の動作電流の時計用集積回路が実現できる。
As described above, according to the present invention, the channel width and the channel length of the P-channel transistor and the N-channel transistor that determine the reference voltage value of the constant voltage circuit, and the CMOS output using the constant voltage circuit output as a power source. The channel width and the channel length of the P-channel transistor and the N-channel transistor that form the amplification section of the inverter oscillation circuit are set to be the same size between the P-channel transistors and between the N-channel transistors, so that the semiconductor manufacturing process and the temperature conditions are not affected. , CM
If the minimum current at which the OS inverter oscillator circuit can operate is supplied, the CMOS inverter oscillator circuit operates.
A timepiece integrated circuit with an operating current of 0 nA or less can be realized.

【0022】また、本発明によれば、基準電圧をもとに
一定のオフセットを加算して定電圧出力するので、定電
圧回路がCMOSインバータ発振回路発振に必要な電圧
を出力する事ができる。
Further, according to the present invention, since a constant offset is added based on the reference voltage and a constant voltage is output, the constant voltage circuit can output the voltage necessary for oscillation of the CMOS inverter oscillation circuit.

【0023】また、本発明によれば、定電圧回路の基準
電圧値を決定するPチャンネルトランジスタとNチャン
ネルトランジスタは、前記定電圧回路出力を電源としC
MOSインバータ発振回路の増幅部を構成するPチャン
ネルトランジスタとNチャンネルトランジスタと、ソー
スとドレインの向きを同一方向とし、かつ近接配置する
ので、半導体製造プロセスの製造ばらつきの影響を受け
づらい定電圧回路を提供できる。
Further, according to the present invention, the P-channel transistor and the N-channel transistor that determine the reference voltage value of the constant voltage circuit use the output of the constant voltage circuit as a power source and C
Since the source and drain of the P-channel transistor and the N-channel transistor that form the amplifying section of the MOS inverter oscillator circuit are in the same direction and are arranged close to each other, a constant voltage circuit that is not easily affected by manufacturing variations in the semiconductor manufacturing process is provided. Can be provided.

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

【図1】本発明による定電圧回路を示す回路図。FIG. 1 is a circuit diagram showing a constant voltage circuit according to the present invention.

【図2】図1のオペアンプを示す回路図。FIG. 2 is a circuit diagram showing the operational amplifier shown in FIG.

【図3】定電圧と発振動作停止の関係図。FIG. 3 is a relational diagram of constant voltage and oscillation operation stop.

【図4】従来の定電圧回路を示す回路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional constant voltage circuit.

【図5】半導体製造プロセスを示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor manufacturing process.

【図6】半導体製造プロセスの影響を示すトランジスタ
の平面図。
FIG. 6 is a plan view of a transistor showing an influence of a semiconductor manufacturing process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 定電流源 102 Nチャンネルトランジスタ 103 Pチャンネルトランジスタ 104 Nチャンネルトランジスタ 105 Nチャンネルトランジスタ 106 オペアンプ 107 ゲート容量 108 Pチャンネルトランジスタ 109 Nチャンネルトランジスタ 110 ドレイン抵抗 111 ドレイン容量 112 水晶振動子 113 発振回路 114 分周回路 201 Pチャンネルトランジスタ 202 定電流源 203 Pチャンネルトランジスタ 204 Pチャンネルトランジスタ 205 Pチャンネルトランジスタ 206 Nチャンネルトランジスタ 207 Nチャンネルトランジスタ 208 コンデンサ 209 Nチャンネルトランジスタ 401 定電流源 402 Nチャンネルトランジスタ 403 Pチャンネルトランジスタ 404 Nチャンネルトランジスタ 405 オペアンプ 406 定電流源 407 Nチャンネルトランジスタ 408 Nチャンネルトランジスタ 409 発振回路 410 分周回路 501 ウェハ 502 レジスト 503 イオン打ち込み層 601 ポリシリコン 602 イオン打ち込み層 101 Constant Current Source 102 N-Channel Transistor 103 P-Channel Transistor 104 N-Channel Transistor 105 N-Channel Transistor 106 Op Amp 107 Gate Capacitance 108 P-Channel Transistor 109 N-Channel Transistor 110 Drain Resistor 111 Drain Capacitance 112 Crystal Oscillator 113 Oscillator 114 Divider 201 P-channel transistor 202 Constant current source 203 P-channel transistor 204 P-channel transistor 205 P-channel transistor 206 N-channel transistor 207 N-channel transistor 208 Capacitor 209 N-channel transistor 401 Constant current source 402 N-channel transistor 403 P-channel transistor 404 N-channel Down channel transistor 405 operational amplifier 406 constant current source 407 N-channel transistor 408 N-channel transistor 409 oscillator 410 frequency divider 501 wafer 502 resist 503 ion-implanted layer 601 polysilicon 602 ion implanted layer

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/092 H03K 19/00 A H03B 5/36 H01L 27/08 321C H03K 19/00 H03K 19/094 B 19/0948 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location H01L 27/092 H03K 19/00 A H03B 5/36 H01L 27/08 321C H03K 19/00 H03K 19 / 094 B 19/0948

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Pチャンネルトランジスタのしきい値とN
チャンネルトランジスタのしきい値の和を基準電圧とし
て出力とする定電圧回路において、前記定電圧回路の基
準電圧値を決定するPチャンネルトランジスタとNチャ
ンネルトランジスタのチャンネル幅及びチャンネル長
と、上記定電圧回路出力を電源としCMOSインバータ
発振回路の増幅部を構成するPチャンネルトランジスタ
とNチャンネルトランジスタのチャンネル幅及びチャン
ネル長とを、Pチャンネルトランジスタ同士及びNチャ
ンネルトランジスタ同士、同一サイズにしたことを特徴
とする定電圧回路。
1. A threshold value of a P-channel transistor and N
In a constant voltage circuit that outputs a sum of threshold values of channel transistors as a reference voltage, channel widths and channel lengths of P channel transistors and N channel transistors that determine a reference voltage value of the constant voltage circuit, and the constant voltage circuit. The channel width and the channel length of the P-channel transistor and the N-channel transistor, which form the amplifier of the CMOS inverter oscillation circuit using the output as a power source, have the same size for the P-channel transistors and for the N-channel transistors. Voltage circuit.
【請求項2】請求項1記載の定電圧回路において、前記
基準電圧をもとに一定のオフセットを加算して出力した
ことを特徴とする定電圧回路。
2. The constant voltage circuit according to claim 1, wherein a constant offset is added based on the reference voltage and output.
【請求項3】Pチャンネルトランジスタのしきい値とN
チャンネルトランジスタのしきい値の和を基準電圧とし
て出力とする定電圧回路において、前記定電圧回路の基
準電圧値を決定するPチャンネルトランジスタとNチャ
ンネルトランジスタのチャンネル幅及びチャンネル長
は、前記定電圧回路出力を電源としCMOSインバータ
発振回路の増幅部を構成するPチャンネルトランジスタ
とNチャンネルトランジスタのチャンネル幅及びチャン
ネル長とを、Pチャンネルトランジスタ同士及びNチャ
ンネルトランジスタ同士、同一サイズにし、前記定電圧
回路の基準電圧値を決定するPチャンネルトランジスタ
とNチャンネルトランジスタは、前記定電圧回路出力を
電源としCMOSインバータ発振回路の増幅部を構成す
るPチャンネルトランジスタとNチャンネルトランジス
タと、ソースとドレインの向きを同一方向とし近接配置
した事を特徴とする定電圧回路。
3. A threshold value of a P-channel transistor and N
In the constant voltage circuit that outputs the sum of the threshold values of the channel transistors as a reference voltage, the channel width and the channel length of the P channel transistor and the N channel transistor that determine the reference voltage value of the constant voltage circuit are the constant voltage circuit. The P-channel transistor and the N-channel transistor, which form an amplifier of the CMOS inverter oscillation circuit using the output as a power source, have the same channel width and channel length for the P-channel transistors and for the N-channel transistors, and the reference of the constant voltage circuit. The P-channel transistor and the N-channel transistor that determine the voltage value are the P-channel transistor and the N-channel transistor that form the amplifying portion of the CMOS inverter oscillation circuit using the output of the constant voltage circuit as a power source, the source and the drain. Constant voltage circuit the down direction, characterized in that arranged close to the same direction.
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