JPH11220032A - Mos circuit - Google Patents

Mos circuit

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JPH11220032A
JPH11220032A JP10033545A JP3354598A JPH11220032A JP H11220032 A JPH11220032 A JP H11220032A JP 10033545 A JP10033545 A JP 10033545A JP 3354598 A JP3354598 A JP 3354598A JP H11220032 A JPH11220032 A JP H11220032A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mos
threshold
different
gate width
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP10033545A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Aoyama
一生 青山
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to simplify the manufacturing process and to suppress the high cost, by constituting the circuit which is constituted of a plurality of MOS transistors having the different threshold-value voltage by a plurality of MOS transistors, wherein the narrow-channel effect is generated and the different gate widths are provided. SOLUTION: A high threshold-value MOS transistor(Tr) has N1 (=5) pieces of Tr, has a gate width W1 and a high threshold-value voltage Vth1 . Furthermore, an intermediate threshold value MOSTr has N2 (=4) pieces of Tr, a gate width W2 and an intermediate threshold value voltage Vth2 . Furthermore, a low threshold value MOSTr has N3 (=1) pieces of Tr, a gate width W3 and a low-value threshold value voltage Vth3 . At this time when N1.W1=N2.W 2=N3.W3=W is set, the MOSTr, whose threshold voltages are different such as Vth1 , Vth2 and Vth3 , can be manufactured at the same width W. Thus, the circuit of one chip can be constituted.

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、しきい値電圧の異
なる複数のMOSトランジスタで構成されたMOS回路
に関するものである。
The present invention relates to a MOS circuit composed of a plurality of MOS transistors having different threshold voltages.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、異なるしきい値電圧をもつ複
数のMOSトランジスタで構成されたMOS回路におい
て、各MOSトランジスタの異なるしきい値電圧の設定
は、チャネル下の不純物濃度と不純物分布を制御するこ
とで行われていた。このような方法で異なるしきい値電
圧を持つMOSトランジスタを製作した例として、文献
1「Shin'ichiro Mutoh et al., 1-V Power Supply Hig
h Speed Digital Circuit Technology with Multithres
hold-Voltage CMOS, IEEE Journal of Solid-State Cir
cuits, Vol.30, No.8, pp.847, 1995.」がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a MOS circuit composed of a plurality of MOS transistors having different threshold voltages, different threshold voltages of each MOS transistor are set by controlling an impurity concentration and an impurity distribution under a channel. Was done by doing. As an example of manufacturing MOS transistors having different threshold voltages by such a method, see Reference 1 “Shin'ichiro Mutoh et al., 1-V Power Supply Hig”.
h Speed Digital Circuit Technology with Multithres
hold-Voltage CMOS, IEEE Journal of Solid-State Cir
cuits, Vol. 30, No. 8, pp. 847, 1995. "

【0003】また、近年、低消費電力高速動作LSIを
開発するために、異なるしきい値電圧をもつ複数のMO
Sトランジスタを利用したMOS回路が使用されてい
る。これについては、例えば文献2「S.Thompson et a
l., Dual Threshold Voltages and Substrate Bias: Ke
ys to High Performance, Low Power, 0.1μm Logic De
signs,6B-1, 1997 Symposium on VlSI Technology Dige
st of Technical Papers.」や、文献3「T.C.Holloway
et al., 0.18μm CMOS Technology for High-Performan
ce, Low-Power and RF Applications, 2-3, 197 Sympos
inu on VLSI technology Digest of Technical Paper
s.」がある。これらの例においては、異なるしきい値電
圧をもつMOSトランジスタを作成するために、チャネ
ル下の不純物を制御する方法を用いている。
In recent years, in order to develop a low power consumption, high speed operation LSI, a plurality of MOs having different threshold voltages have been developed.
A MOS circuit using an S transistor is used. This is described, for example, in Reference 2 “S. Thompson et a
l., Dual Threshold Voltages and Substrate Bias: Ke
ys to High Performance, Low Power, 0.1μm Logic De
signs, 6B-1, 1997 Symposium on VlSI Technology Dige
st of Technical Papers. "and Reference 3" TCHolloway
et al., 0.18μm CMOS Technology for High-Performan
ce, Low-Power and RF Applications, 2-3, 197 Sympos
inu on VLSI technology Digest of Technical Paper
s. " In these examples, a method of controlling impurities under a channel is used to form MOS transistors having different threshold voltages.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チャネ
ル下の不純物を制御して異なるしきい値電圧をもつトラ
ンジスタを作成することは、製造工程を複雑化し、高コ
スト化を招いている。
However, manufacturing transistors having different threshold voltages by controlling impurities under the channel complicates the manufacturing process and leads to an increase in cost.

【0005】本発明は以上のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、不純物を制御することなく、
異なったしきい値をもつ複数のMOSトランジスタから
なるMOS回路を製造簡単に低コストで実現することで
ある。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to control impurities without controlling them.
An object of the present invention is to realize a MOS circuit composed of a plurality of MOS transistors having different thresholds easily at a low cost.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のMOS回路は、ゲート幅の狭いMOSトラン
ジスタに発生する狭チャネル効果によるしきい値電圧の
違いにより得られる異なったしきい値電圧を持たせた複
数のトランジスタによって構成した。
In order to achieve the above object, a MOS circuit according to the present invention has a different threshold voltage obtained by a difference in threshold voltage due to a narrow channel effect generated in a MOS transistor having a narrow gate width. It was composed of a plurality of transistors having a voltage.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本願発明では、MOSトランジス
タに発生する狭チャネル効果によるしきい値電圧の変化
を利用する。MOSトランジスタはゲート幅が小さくな
るにつれてしきい値電圧が変化する。これについて、例
えば文献4「K.E.Kroell et al.,Threshold Voltage of
Narrow Channel Field Effect Transistors, Solid -S
tate Electronics, Vol.19, pp.77, 1976.」がある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention utilizes a change in threshold voltage due to a narrow channel effect generated in a MOS transistor. The threshold voltage of a MOS transistor changes as the gate width decreases. Regarding this, for example, in Reference 4, “KEKroell et al., Threshold Voltage of
Narrow Channel Field Effect Transistors, Solid -S
tate Electronics, Vol.19, pp.77, 1976. "

【0008】図4はNMOSトランジスタのゲート幅と
しきい値電圧との関係を示す図であり、狭チャネル効果
としてゲート幅が小さくなるにつれてしきい値電圧が高
くなる場合の特性を示している。MOSトランジスタの
製造方法によっては逆狭チャネル効果として、ゲート幅
が小さくなるにつれてしきい値電圧が低くなる現象も知
られている。ここでは、この2つの現象をまとめて狭チ
ャネル効果と呼ぶ。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the gate width of the NMOS transistor and the threshold voltage, and shows the characteristics when the threshold voltage increases as the gate width decreases as a narrow channel effect. It is also known that a threshold voltage decreases as the gate width decreases as an inverse narrow channel effect depending on a manufacturing method of a MOS transistor. Here, these two phenomena are collectively called a narrow channel effect.

【0009】ゲート幅の小さいMOSトランジスタにお
いては、ゲート幅の変化がしきい値電圧の変化に対応す
る。よって、異なるしきい値電圧を持つMOSトランジ
スタは異なるゲート幅のMOSトランジスタで作成でき
る。
In a MOS transistor having a small gate width, a change in the gate width corresponds to a change in the threshold voltage. Therefore, MOS transistors having different threshold voltages can be formed by MOS transistors having different gate widths.

【0010】本発明は、異なるしきい値電圧を持つ複数
のMOSトランジスタで構成されるMOS回路を製造す
るに際して、チャネル下の不純物濃度を制御することな
く、狭チャネル効果の発生している異なるゲート幅を持
つ複数のMOSトランジスタで構成するものであり、製
造工程の簡略化、高コスト化の抑制を可能にするもので
ある。また、複数のしきい値電圧を持つ複数のMOSト
ランジスタの製造が容易になる。
According to the present invention, when manufacturing a MOS circuit composed of a plurality of MOS transistors having different threshold voltages, different gates having a narrow channel effect without controlling the impurity concentration under the channel. It is composed of a plurality of MOS transistors having a width, and enables simplification of the manufacturing process and suppression of cost increase. Further, it becomes easy to manufacture a plurality of MOS transistors having a plurality of threshold voltages.

【0011】図1〜図3は本発明のMOSトランジスタ
の説明図である。なお、これらは例示であって、本発明
の精神を逸脱しない範囲で種々の変更、或いは改良を行
い得ることは言うまでもない。
1 to 3 are explanatory diagrams of a MOS transistor according to the present invention. Note that these are merely examples, and it goes without saying that various changes or improvements can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0012】図1は本発明のMOS回路の一部を構成す
る高しきい値MOSトランジスタのレイアウト図であ
る。10は正電源、11は接地、12はドレイン、13
はゲート、14はソース、15は素子分離用LOCO
S、16はコンタクトである。トランジスタの数はN1
(=5)である。ゲート幅W1は図4のW1に対応し、
このMOSトランジスタのしきい値電圧は高い値のVth1
となる。このゲート幅W1をもつMOSトランジスタを
1つ又は複数個並べることで、回路に適した電流を供給
することが可能となる。
FIG. 1 is a layout diagram of a high-threshold MOS transistor forming a part of a MOS circuit according to the present invention. 10 is a positive power supply, 11 is ground, 12 is a drain, 13
Is a gate, 14 is a source, 15 is a LOCO for element isolation.
S and 16 are contacts. The number of transistors is N1
(= 5). The gate width W1 corresponds to W1 in FIG.
The threshold voltage of this MOS transistor is high Vth1
Becomes By arranging one or more MOS transistors having the gate width W1, it is possible to supply a current suitable for the circuit.

【0013】図2は本発明のMOS回路の一部を構成す
る中しきい値MOSトランジスタのレイアウト図であ
る。20は正電源、21は接地、22はドレイン、23
はゲート、24はソース、25は素子分離用LOCO
S、26はコンタクトである。トランジスタの数はN2
(=4)である。ここに示すMOSトランジスタは、W
1とは異なるW2のゲート幅をもち、図4のW2に対応
し、このMOSトランジスタのしきい値電圧は中程度の
値のVth2となる。
FIG. 2 is a layout diagram of a middle threshold MOS transistor forming a part of the MOS circuit of the present invention. 20 is a positive power supply, 21 is a ground, 22 is a drain, 23
Is the gate, 24 is the source, 25 is the LOCO for element isolation
S and 26 are contacts. The number of transistors is N2
(= 4). The MOS transistor shown here has W
It has a gate width of W2 different from 1 and corresponds to W2 in FIG. 4, and the threshold voltage of this MOS transistor is Vth2 of a medium value.

【0014】図3は本発明のMOS回路の一部を構成す
る低しきい値MOSトランジスタのレイアウト図であ
る。30は正電源、31は接地、32はドレイン、33
はゲート、34はソース、36はコンタクトである。ト
ランジスタの数はN3(=1)である。ここに示すMO
Sトランジスタは、W1、W2とは異なるW3のゲート
幅をもち、図4のW3に対応し、このMOSトランジス
タのしきい値電圧は低い値のVth3となる。
FIG. 3 is a layout diagram of a low-threshold MOS transistor forming a part of the MOS circuit of the present invention. 30 is a positive power supply, 31 is ground, 32 is a drain, 33
Is a gate, 34 is a source, and 36 is a contact. The number of transistors is N3 (= 1). MO shown here
The S transistor has a gate width of W3 different from W1 and W2 and corresponds to W3 in FIG. 4, and the threshold voltage of this MOS transistor is a low value Vth3.

【0015】ここで、 N1・W1=N2・W2=N3・W3=W とすると、おなじ幅Wでしきい値電圧がVth1、Vth2、Vt
h3と異なったMOSトランジスタを作製することがで
き、これらにより1チップのMOS回路を構成すること
ができる。
Here, assuming that N1 · W1 = N2 · W2 = N3 · W3 = W, the threshold voltage is Vth1, Vth2, Vt at the same width W.
MOS transistors different from h3 can be manufactured, and these can constitute a one-chip MOS circuit.

【0016】以上のように、本発明では、図1〜図3に
示した狭チャネル効果の発生しているゲート幅の異なる
複数のMOSトランジスタを用いて、異なったしきい値
電圧Vth1,Vth2,Vth3をもつ複数のMOSトランジスタに
よるMOS回路を設計、製造することができ、このとき
各トランジスタのチャネル下の不純物濃度を制御する必
要はない。
As described above, in the present invention, different threshold voltages Vth1, Vth2, and Vth2 are used by using a plurality of MOS transistors having different gate widths in which the narrow channel effect shown in FIGS. A MOS circuit including a plurality of MOS transistors having Vth3 can be designed and manufactured. At this time, it is not necessary to control the impurity concentration below the channel of each transistor.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上から本発明によれば、製造工程を複
雑化、高コスト化することなく、異なったしきい値電圧
を持つ複数のMOSトランジスタで構成されたMOS回
路を実現することができる。
As described above, according to the present invention, a MOS circuit constituted by a plurality of MOS transistors having different threshold voltages can be realized without complicating the manufacturing process and increasing the cost. .

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

【図1】 高しきい値電圧のNMOSトランジスタのレ
イアウト図である。
FIG. 1 is a layout diagram of a high threshold voltage NMOS transistor.

【図2】 中しきい値電圧のNMOSトランジスタのレ
イアウト図である。
FIG. 2 is a layout diagram of a medium threshold voltage NMOS transistor.

【図3】 低しきい値電圧のNMOSトランジスタのレ
イアウト図である。
FIG. 3 is a layout diagram of a low threshold voltage NMOS transistor.

【図4】 MOSトランジスタにおけるしきい値電圧と
ゲート幅の関係の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a relationship between a threshold voltage and a gate width in a MOS transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20,30:電源 11,21,31:接地 12,22,32:ドレイン 13,23,33:ゲート 14,24,34:ソース 15,25:素子分離用LOCOS 16,26,36:コンタクト 10, 20, 30: power supply 11, 21, 31: ground 12, 22, 32: drain 13, 23, 33: gate 14, 24, 34: source 15, 25: LOCOS for element isolation 16, 26, 36: contact

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ゲート幅の狭いMOSトランジスタに発生
する狭チャネル効果によるしきい値電圧の違いにより得
られる異なったしきい値電圧を持たせた複数のトランジ
スタによって構成したことを特徴とするMOS回路。
1. A MOS circuit comprising a plurality of transistors having different threshold voltages obtained by a difference in threshold voltage caused by a narrow channel effect generated in a MOS transistor having a narrow gate width. .
JP10033545A 1998-02-02 1998-02-02 Mos circuit Pending JPH11220032A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005303304A (en) * 2004-04-12 2005-10-27 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Finfet transistor and circuit

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JP2005303304A (en) * 2004-04-12 2005-10-27 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Finfet transistor and circuit
US7777276B2 (en) 2004-04-12 2010-08-17 International Business Machines Corporation FinFET transistor and circuit
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Effective date: 20030520