JPH11284500A - Logic circuit - Google Patents

Logic circuit

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JPH11284500A
JPH11284500A JP10081562A JP8156298A JPH11284500A JP H11284500 A JPH11284500 A JP H11284500A JP 10081562 A JP10081562 A JP 10081562A JP 8156298 A JP8156298 A JP 8156298A JP H11284500 A JPH11284500 A JP H11284500A
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channel
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俊郎 唐木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide, in simple circuit configuration, a logic circuit which dispenses with a negative power source and is capable of being held even at power source turn off as well by detecting the state where a logic changes. SOLUTION: This logic circuit is provided with an MOS-FET 10 to be the load of a logic circuit part while controlling a substrate potential corresponding to an input signal, and an MFS-FET 14 to be a holding circuit. MOS-FET 13 to function as a switching circuit for turning off the connection of the source of the MFS-FET and a power source line when generating polarization at that MFS-FET, and logic circuit part having no load part for outputting a logic. For such a circuit, since the structure of sharing the MOS-FET 10 for controlling the substrate potential as the load of the logic circuit part is adopted, the circuit can be provided within a small area in comparison to the conventional examples, and the circuit can be held even at power source turn off as well, by detecting the state where the logic changes without the use of a negative power source.

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】この発明は、論理回路に関
し、特に強誘電体をゲート絶縁膜に用いたMFS−FE
T(MFS:Metal Ferroelectric Semiconductor)構
造のトランジスタを用いて構成された論理回路に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a logic circuit, and more particularly to an MFS-FE using a ferroelectric for a gate insulating film.
The present invention relates to a logic circuit configured using a transistor having a T (MFS: Metal Ferroelectric Semiconductor) structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】電源をオフにしても信号の状態を保持す
る回路としては、例えばMFS−FETを用いた回路が
ある。図17に、MFS−FETの例として一般的に知
られている構造例を示す。図17(a)は、Nチャネル
MFS−FETの断面構造図である。P型基板(1)
に、N型の拡散領域であるソース(2)とドレイン
(3)が形成されている。また、該ソース(2)とドレ
イン(3)を挟み、強誘電体膜(4)でゲート絶縁膜を
形成し、その上にゲート電極(5)を配した構造を持
つ。
2. Description of the Related Art As a circuit for maintaining a signal state even when a power supply is turned off, there is a circuit using an MFS-FET, for example. FIG. 17 shows a structural example generally known as an example of the MFS-FET. FIG. 17A is a cross-sectional structure diagram of an N-channel MFS-FET. P-type substrate (1)
A source (2) and a drain (3), which are N type diffusion regions, are formed. Further, a ferroelectric film (4) is formed between the source (2) and the drain (3) to form a gate insulating film, and a gate electrode (5) is disposed thereon.

【0003】同様に、図17(b)は、PチャネルMF
S−FETの断面構造図である。P型基板(1)にN型
のウェル(6)を形成し、該ウェル(6)上に、P型の
拡散領域であるソース(7)とドレイン(8)が形成さ
れている。該ソース(7)とドレイン(8)を挟み、強
誘電体膜(4)でゲート絶縁膜を形成し、その上にゲー
ト電極(5)を配した構造を持つ。なお、図17におけ
るソース(2)、(7)、ドレイン(3)、(8)に
は、図示していないが、さらに、配線用の電極が設けら
れ、該電極を介して他の回路との接続が行われる。
Similarly, FIG. 17B shows a P-channel MF
FIG. 2 is a sectional structural view of an S-FET. An N-type well (6) is formed in a P-type substrate (1), and a source (7) and a drain (8), which are P-type diffusion regions, are formed on the well (6). A gate insulating film is formed of a ferroelectric film (4) with the source (7) and the drain (8) interposed therebetween, and a gate electrode (5) is disposed thereon. Although not shown, the source (2), (7), drain (3), and (8) in FIG. 17 are further provided with wiring electrodes, and are connected to other circuits via the electrodes. Connection is made.

【0004】上記のごとき強誘電体には、後記図3で詳
細を説明するように、分極特性があり、一旦、電界を印
加すると、その電界を0に戻しても残留分極が残り、そ
れを無くするには逆方向の電界を印加する必要がある。
このような特性を持つ強誘電体膜を用いたMFS−FE
T、例えば図17(a)のNチャネルMFS−FETで
は、ゲート電極(5)に5Vを印加するとソース
(2)、ドレイン(3)間にチャネルが形成され、導通
状態となる。この時、P基板(1)は0Vにバイアスさ
れているため、強誘電体膜(4)は図3のA点に相当す
る分極を生じ、その後、ゲート電位を0Vに戻しても、
図3のB点に相当する残留分極をもつため、導通状態を
維持する。非導通状態にするには、P基板(1)の電位
0Vに対して負電位、例えば−5Vをゲート電極(5)
に印加すると、強誘電体膜(4)は図3のC点に相当す
る分極を起こし、該MFS−FETは、非導通状態とな
る。その後ゲート電位を0Vに戻しても、図3のD点に
相当する残留分極をもつため、非導通状態を維持する。
図17(b)のPチャネルMFS−FETも、電位の極
性が反対になる他はほぼ同様の動作となるので説明は省
略する。このように、MFS−FETを用いた回路で
は、正負の2電源が必要となり、回路構成が複雑にな
る。
As described in detail below with reference to FIG. 3, the ferroelectric substance described above has a polarization characteristic. Once an electric field is applied, remanent polarization remains even when the electric field is returned to zero. To eliminate it, it is necessary to apply an electric field in the opposite direction.
MFS-FE using ferroelectric film having such characteristics
T, for example, in the N-channel MFS-FET of FIG. 17A, when 5 V is applied to the gate electrode (5), a channel is formed between the source (2) and the drain (3), and the channel is brought into a conductive state. At this time, since the P substrate (1) is biased to 0V, the ferroelectric film (4) causes polarization corresponding to the point A in FIG. 3, and after that, even if the gate potential is returned to 0V,
Since it has a remanent polarization corresponding to the point B in FIG. 3, the conduction state is maintained. To make the non-conductive state, a negative potential, for example, -5 V with respect to the potential 0 V of the P substrate (1) is applied to the gate electrode (5).
When the voltage is applied to the ferroelectric film (4), the ferroelectric film (4) causes polarization corresponding to the point C in FIG. 3, and the MFS-FET is turned off. After that, even if the gate potential is returned to 0 V, the non-conducting state is maintained because of the residual polarization corresponding to the point D in FIG.
The operation of the P-channel MFS-FET in FIG. 17B is substantially the same except that the polarity of the potential is reversed, and therefore the description is omitted. As described above, the circuit using the MFS-FET requires two positive and negative power supplies, and the circuit configuration is complicated.

【0005】負電源を用いずに、強誘電体膜を利用した
論理回路の従来例としては、特開平9−27191号公
報に示されるものがある。上記従来例の回路は、強誘電
体メモリ素子を用いたDフリップフロップ回路であり、
書き込み、読み出し、待機の3つの動作状態を備える。
該強誘電体メモリ素子は、2つのゲート、すなわちコン
トロールゲートとフローティングゲートを備え、該2つ
のゲートの間に、強誘電体素子を挟み込む形で構成され
ている。そして書き込み動作時に、入力データに対応し
て確実に強誘電体素子の分極を起こさせるために、カレ
ントミラー回路を始め、いくつかのMOSトランジスタ
を用いて、該2ゲート間に印加される電界の方向を、入
力データの値に対応して切り替える構成になっている。
また、読み出し動作時に、確実にデータを読み出すため
に、定電流源を用いて強誘電体メモリ素子へ電流を供給
している。
A conventional example of a logic circuit using a ferroelectric film without using a negative power supply is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-27191. The above-described conventional circuit is a D flip-flop circuit using a ferroelectric memory element,
It has three operation states: write, read, and standby.
The ferroelectric memory element includes two gates, that is, a control gate and a floating gate, and is configured such that the ferroelectric element is sandwiched between the two gates. In order to surely cause polarization of the ferroelectric element in response to input data during a write operation, a current mirror circuit and some MOS transistors are used to reduce the electric field applied between the two gates. The direction is switched according to the value of the input data.
In addition, in order to reliably read data during a read operation, a current is supplied to the ferroelectric memory element using a constant current source.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、信号の
状態を保持する回路として、ゲート電極が一つの構造の
もの、所謂MFS−FET構造を用いると、強誘電体素
子を分極させるために負電源が必要になり、設計の複雑
さを増加させる。
As described above, when a circuit having a single gate electrode, that is, a so-called MFS-FET structure, is used as a circuit for maintaining a signal state, a ferroelectric element is polarized. The necessity of a negative power supply increases design complexity.

【0007】また、前記特開平9−27191号公報の
ような強誘電体メモリ素子を用いたDフリップフロップ
回路では、以下のような問題点があった。すなわち、デ
ータ書き込み動作時に、入力データに対応して強誘電体
素子に印加する電界の方向を切り替えるための2つのゲ
ートを設けているため、通常のDフリップフロップ回路
と異なり、外部からの信号で変化する、書き込み/読み
出し/待機の3つの動作状態が存在し、制御が複雑にな
る。例えば、読み出し動作時に、データ入力端子を、
“H”レベルに保つ必要がある。これは、通常のDフリ
ップフロップ回路では注意の必要が無いものである。大
規模論理回路を設計する際に、使用される数多くの保持
回路について、これらの動作制御を考慮することは、設
計の複雑さを増加させ、またテストパターンなど検査の
ための複雑さも増加させる。さらに、強誘電体膜を挟む
形でゲート電極が2つ必要なため、製造工程が増加す
る。これらの問題点は、開発費・製品価格の増加につな
がる。
The D flip-flop circuit using a ferroelectric memory device as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-27191 has the following problems. That is, at the time of data write operation, two gates are provided for switching the direction of the electric field applied to the ferroelectric element in accordance with the input data. There are three operating states that change, write / read / standby, and control becomes complicated. For example, during a read operation, the data input terminal
It must be kept at the “H” level. This does not require attention in a normal D flip-flop circuit. Considering these operation controls for a large number of holding circuits used in designing a large-scale logic circuit increases the complexity of the design and also the complexity for inspection such as test patterns. Further, since two gate electrodes are required to sandwich the ferroelectric film, the number of manufacturing steps increases. These problems lead to increases in development costs and product prices.

【0008】本発明は、上記のごとき従来技術の問題点
を解決するためになされたものであり、負電源が不要で
あり、かつ簡単な回路構成で、論理が変化した状態を検
出して電源オフ時にも保持することの出来る論理回路を
提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and does not require a negative power supply. It is an object of the present invention to provide a logic circuit which can be held even when the power is off.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。まず、請求項1に記載の発明は、入力
信号に応じて基板電位を制御すると共に論理回路部の負
荷となるMOS−FET(例えば図1の10)と、MF
S−FETに分極を起こさせる際に、そのソースと電源
線との接続をオフするスイッチング回路として機能する
MOS−FET(例えば図1の13)と、保持回路とな
るMFS−FET(例えば図1の14)とを全てPチャ
ネル型で構成したものである。この構成は例えば後記図
1に示す実施の形態に相当し、上記FET以外の構成要
素は、例えば図1の下記の部分に相当する。すなわち、
負荷は抵抗(15)、第1の信号入力端子はres端子
(16)、第2の信号入力端子はres ̄端子(1
9)、信号の出力端子はOUT端子(20)、第1の電
源端子は電源線(21)、第2の電源端子はグランド線
(22)、論理回路部はMOS−FET(11)と(1
2)の部分に、それぞれ相当する。上記のように構成し
たことにより、従来例では論理回路と基板電位制御回路
と強誘電体メモリ部とを独立に存在させていたのに対
し、論理回路の一部を基板電位制御回路と共有する構造
とすることが出来たので、従来例に比べて小面積で回路
を実現することが可能となり、かつ負電源を用いずに論
理が変化した状態を検出して電源オフ時にも保持するこ
とが出来る。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. First, according to the first aspect of the present invention, a MOS-FET (for example, 10 in FIG. 1) which controls a substrate potential according to an input signal and serves as a load of a logic circuit unit,
When the S-FET is polarized, a MOS-FET (eg, 13 in FIG. 1) that functions as a switching circuit that turns off the connection between the source and the power supply line, and an MFS-FET (eg, FIG. 14) are all configured as P-channel type. This configuration corresponds to, for example, an embodiment shown in FIG. 1 described later, and the components other than the FET correspond to, for example, the following portions in FIG. That is,
The load is a resistor (15), the first signal input terminal is a res terminal (16), and the second signal input terminal is a res @ terminal (1
9), the output terminal of the signal is an OUT terminal (20), the first power supply terminal is a power supply line (21), the second power supply terminal is a ground line (22), and the logic circuit unit is a MOS-FET (11). 1
This corresponds to the part 2). With the configuration described above, the logic circuit, the substrate potential control circuit, and the ferroelectric memory unit are independently provided in the conventional example, but a part of the logic circuit is shared with the substrate potential control circuit. Because of the structure, it is possible to realize a circuit with a smaller area than the conventional example, and it is possible to detect the state of logic change without using a negative power supply and hold it even when the power is off. I can do it.

【0010】また、請求項2に記載の発明は、入力信号
に応じて基板電位を制御すると共に論理回路部の負荷と
なるMOS−FET(例えば図7の70)と、保持回路
となるMFS−FET(例えば図7の74)とをPチャ
ネル型で構成し、MFS−FETに分極を起こさせる際
に、そのソースと電源線との接続をオフするスイッチン
グ回路として機能するMOS−FET(例えば図7の7
3)をNチャネル型で構成したものである。この構成は
例えば後記図7の実施の形態に相当する。このように構
成したことにより、第1の信号入力端子(例えば図7の
res端子76)にNチャネルのMOS−FET(例え
ば図7の73)のゲートを直接接続することが可能とな
る。その他の作用、効果については請求項1と同様であ
る。
Further, according to the present invention, a MOS-FET (for example, 70 in FIG. 7) which controls a substrate potential according to an input signal and serves as a load of a logic circuit portion, and an MFS-FET which serves as a holding circuit are provided. An FET (for example, 74 in FIG. 7) is configured as a P-channel type, and when a MFS-FET is polarized, a MOS-FET (for example, see FIG. 7) that functions as a switching circuit that turns off the connection between its source and a power supply line. 7 of 7
3) is an N-channel type. This configuration corresponds to, for example, an embodiment of FIG. 7 described later. With this configuration, it is possible to directly connect the gate of an N-channel MOS-FET (for example, 73 in FIG. 7) to the first signal input terminal (for example, the res terminal 76 in FIG. 7). Other functions and effects are the same as those of the first aspect.

【0011】また、請求項3に記載の発明においては、
入力信号に応じて基板電位を制御すると共に論理回路部
の負荷となるMOS−FET(例えば図9の112)
と、MFS−FETに分極を起こさせる際に、そのソー
スと電源線との接続をオフするスイッチング回路として
機能するMOS−FET(例えば図9の115)と、保
持回路となるMFS−FET(例えば図9の114)と
を全てNチャネル型で構成したものである。この構成は
例えば後記図9に示す実施の形態に相当する。その他の
作用、効果については請求項1と同様である。
Further, in the invention according to claim 3,
MOS-FET (eg, 112 in FIG. 9) that controls the substrate potential according to the input signal and serves as a load on the logic circuit unit
And a MOS-FET (for example, 115 in FIG. 9) that functions as a switching circuit that turns off the connection between the source and the power supply line when the MFS-FET is polarized, and an MFS-FET (for example, 9) are all configured as an N-channel type. This configuration corresponds to, for example, an embodiment shown in FIG. 9 described later. Other functions and effects are the same as those of the first aspect.

【0012】また、請求項4に記載の発明は、入力信号
に応じて基板電位を制御すると共に論理回路部の負荷と
なるMOS−FET(例えば図12の152)と、保持
回路となるMFS−FET(例えば図12の154)と
をNチャネル型で構成し、MFS−FETに分極を起こ
させる際に、そのソースと電源線との接続をオフするス
イッチング回路として機能するMOS−FET(例えば
図12の155)をPチャネル型で構成したものであ
る。この構成は例えば後記図12の実施の形態に相当す
る。その他の作用、効果については請求項2と同様であ
る。
Further, according to the present invention, a MOS-FET (eg, 152 in FIG. 12) which controls a substrate potential according to an input signal and serves as a load of a logic circuit unit, and an MFS- which serves as a holding circuit are provided. An FET (e.g., 154 in FIG. 12) is configured as an N-channel type, and when the MFS-FET is polarized, a MOS-FET (e.g., FIG. 12 155) is a P-channel type. This configuration corresponds to, for example, an embodiment of FIG. 12 described later. Other functions and effects are the same as those of the second aspect.

【0013】また、請求項5に記載の発明は、請求項1
乃至請求項4に記載の発明における論理回路部の構成を
示したものであり、複数のMOS−FETからなるOR
回路とAND回路の例を示している。なお、OR回路は
例えば後記図1、図7、図9、図12に記載されてお
り、AND回路は例えば後記図5に記載されている。
The invention described in claim 5 is the first invention.
7 shows a configuration of a logic circuit section in the invention according to claim 4, wherein the OR circuit comprises a plurality of MOS-FETs.
2 shows an example of a circuit and an AND circuit. The OR circuit is described in, for example, FIGS. 1, 7, 9, and 12, and the AND circuit is described in, for example, FIG.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明によれば、論理回路の一部を基板
電位の制御回路と共有する構造とすることが出来たの
で、従来例に比べて小面積で回路を実現することが可能
となり、かつ負電源を用いずに論理が変化した状態を検
出して電源オフ時にも保持することが出来る。更に本発
明を用いれば、電源をオフしてもその内部状態は保持さ
れるので、電子システム稼動時において適時に使われな
い回路部分の電源をオフし、電子システム全体の省電力
化を図ることが可能となる。なお、本発明を適用する
際、電源をオフする回路の構成要素全てに適用する必要
はなく、オフする回路の出力部分の最終段など必要な個
所に適用すればよい。
According to the present invention, a part of the logic circuit can be shared with the control circuit of the substrate potential, so that the circuit can be realized with a smaller area than the conventional example. In addition, a state in which the logic has changed without using the negative power supply can be detected and held even when the power is off. Furthermore, according to the present invention, the internal state is maintained even when the power is turned off, so that the power of the circuit parts that are not used in a timely manner when the electronic system is operating is turned off, and the power consumption of the entire electronic system is reduced. Becomes possible. When the present invention is applied, it is not necessary to apply the present invention to all the components of the circuit for turning off the power, but it may be applied to a necessary portion such as the last stage of the output portion of the circuit for turning off.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1〜図4
は、本発明の第1の実施の形態を示す図であり、図1は
2入力OR論理状態検出保持回路の回路図、図2は一部
の構造断面図、図3は強誘電体の特性図、図4は図1の
回路における信号波形図である。
(First Embodiment) FIGS. 1 to 4
1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a circuit diagram of a two-input OR logic state detection and holding circuit, FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a structure, and FIG. FIG. 4 is a signal waveform diagram in the circuit of FIG.

【0016】まず図1の回路構成を説明する。2入力O
R論理状態検出保持回路は、PチャネルMOS−FET
(10)、NチャネルMOS−FET(11)、Nチャ
ネルMOS−FET(12)、PチャネルMOS−FE
T(13)、PチャネルMFS−FET(14)、抵抗
(15)から構成される。そしてPチャネルMOS−F
ET(10)のソースおよびその基板と、PチャネルM
OS−FET(13)のソースおよびその基板(図2の
Nウェル32)とが電源線(21)に接続され、Pチャ
ネルMOS−FET(10)のゲートと、PチャネルM
FS−FET(14)の基板(図2のNウェル33)
と、res(リセット)端子(16)とが接続され、P
チャネルMOS−FET(10)のドレインと、Pチャ
ネルMFS−FET(14)のゲートと、NチャネルM
OS−FET(11)のドレインと、NチャネルMOS
−FET(12)のドレインとが接続される。また、N
チャネルMOS−FET(11)のゲートは論理信号の
入力端子であるIN端子1(17)に接続され、Nチャ
ネルMOS−FET(12)のゲートは他の論理信号の
入力端子であるIN端子2(18)に接続され、Pチャ
ネルMOS−FET(13)のゲートはres ̄端子
(19)に接続され、PチャネルMOS−FET(1
3)のドレインと、PチャネルMFS−FET(14)
のソースとが接続され、PチャネルMFS−FET(1
4)のドレインと、抵抗(15)の一端とがデータ出力
であるOUT端子(20)に接続される。さらに、Nチ
ャネルMOS−FET(11)のソースおよびその基板
と、NチャネルMOS−FET(12)のソースおよび
その基板と、抵抗(15)の他端とがグランド線(2
2)に接続される。
First, the circuit configuration of FIG. 1 will be described. 2-input O
The R logic state detection and holding circuit is a P-channel MOS-FET
(10), N-channel MOS-FET (11), N-channel MOS-FET (12), P-channel MOS-FE
T (13), a P-channel MFS-FET (14), and a resistor (15). And P-channel MOS-F
ET (10) source and its substrate and P-channel M
The source of the OS-FET (13) and its substrate (N well 32 in FIG. 2) are connected to the power supply line (21), and the gate of the P-channel MOS-FET (10) and the P-channel MOS
Substrate of FS-FET (14) (N well 33 in FIG. 2)
And the res (reset) terminal (16) are connected, and P
A drain of a channel MOS-FET (10), a gate of a P-channel MFS-FET (14),
OS-FET (11) drain and N-channel MOS
The drain of the FET (12) is connected; Also, N
The gate of the channel MOS-FET (11) is connected to an IN terminal 1 (17) which is an input terminal of a logic signal, and the gate of the N-channel MOS-FET (12) is an IN terminal 2 which is an input terminal of another logic signal. (18), the gate of the P-channel MOS-FET (13) is connected to the res ̄ terminal (19), and the P-channel MOS-FET (1
3) Drain and P-channel MFS-FET (14)
Of the P-channel MFS-FET (1
The drain of 4) and one end of the resistor (15) are connected to an OUT terminal (20) which is a data output. Further, the source and its substrate of the N-channel MOS-FET (11), the source and its substrate of the N-channel MOS-FET (12), and the other end of the resistor (15) are connected to the ground line (2).
Connected to 2).

【0017】上記の回路において、NチャネルMOS−
FET(11)とNチャネルMOS−FET(12)の
部分は、2入力OR回路を構成し、PチャネルMOS−
FET(10)とPチャネルMFS−FET(14)の
部分は論理状態の検出保持回路を構成している。上記P
チャネルMOS−FET(10)は上記2入力OR回路
の負荷としても機能する。また、PチャネルMOS−F
ET(13)は、分極を起こさせる際に、PチャネルM
FS−FET(14)のソースと電源線(21)との接
続をオフするスイッチング回路として機能する(詳細後
述)。なお、図1においては、論理回路部として2入力
OR回路を例示したが、3入力以上のOR回路でも、N
チャネルMOS−FETを入力の数だけ並列接続(各ソ
ース同士、ドレイン同士を接続)すれば容易に構成でき
る。
In the above circuit, the N-channel MOS-
The FET (11) and the N-channel MOS-FET (12) form a two-input OR circuit,
The FET (10) and the P-channel MFS-FET (14) constitute a logic state detection and holding circuit. The above P
The channel MOS-FET (10) also functions as a load for the two-input OR circuit. Also, P-channel MOS-F
ET (13) uses the P-channel M
It functions as a switching circuit that turns off the connection between the source of the FS-FET (14) and the power supply line (21) (details will be described later). In FIG. 1, a two-input OR circuit is illustrated as the logic circuit unit.
If the channel MOS-FETs are connected in parallel by the number of inputs (each source is connected, the drains are connected), it can be easily configured.

【0018】また、図2は、上記図1の回路におけるP
チャネルMOS−FET(13)とPチャネルMFS−
FET(14)の部分の断面図である。図2において、
PチャネルMOS−FET(13)はP基板(31)上
に構成され、Nウェル(32)と、基板コンタクト(3
4)と、ソース(35)と、ゲート酸化膜(36)と、
ゲート電極(37)と、ドレイン(38)とから成る。
PチャネルMFS−FET(14)は同じくP基板(3
1)上に構成され、Nウェル(33)と、基板コンタク
ト(39)と、ソース(40)と、強誘電体膜(41)
と、ゲート電極(42)と、ドレイン(43)とから成
る。
FIG. 2 is a circuit diagram of the circuit shown in FIG.
Channel MOS-FET (13) and P-channel MFS-
It is sectional drawing of the part of FET (14). In FIG.
The P-channel MOS-FET (13) is formed on a P substrate (31), and has an N well (32) and a substrate contact (3).
4), a source (35), a gate oxide film (36),
It comprises a gate electrode (37) and a drain (38).
The P-channel MFS-FET (14) is also a P substrate (3
1) An N-well (33), a substrate contact (39), a source (40), and a ferroelectric film (41)
And a gate electrode (42) and a drain (43).

【0019】なお、図1の回路中、PチャネルMOS−
FET(10)、NチャネルMOS−FET(11)、
NチャネルMOS−FET(12)、抵抗(15)の部
分の構造は特に図示しないが、一般的なCMOSプロセ
スで作られるデバイス構造を取るものとする。また、前
記図1の回路の接続の説明中で、基板と記載してあるの
は、図2に示す全体の基板(31)のことではなく、そ
れぞれのFETが形成されている部分(例えばNウェル
32や33)を意味する。図2に示していないFETに
ついても同様である。
In the circuit of FIG. 1, the P-channel MOS-
FET (10), N-channel MOS-FET (11),
Although the structures of the N-channel MOS-FET (12) and the resistor (15) are not particularly shown, it is assumed that the device has a device structure made by a general CMOS process. In the description of the connection of the circuit in FIG. 1, the term “substrate” does not refer to the entire substrate (31) shown in FIG. 2, but a portion where each FET is formed (for example, N Wells 32 and 33). The same applies to FETs not shown in FIG.

【0020】ここで図3を用いて、強誘電体の分極特性
を概説する。図3は、強誘電体膜に印加する電界Eと、
強誘電体膜に生じる分極Pとの関係を示す特性図であ
る。強誘電体膜に、図3のE軸の正方向に、或る大きさ
の電界を印加すると、該強誘電体膜には図3のA点に相
当する分極が生じる。この分極は印加していた電界を0
に戻しても残り、残留分極として、図3のB点の値を持
つ。さらに、この状態の強誘電体膜に、E軸の負方向に
ある大きさの電界を印加すると、C点に相当する分極を
生じる。この分極は、印加していた電界を0に戻しても
残り、残留分極として、図3のD点の値を持つ。
Here, the polarization characteristics of the ferroelectric will be outlined with reference to FIG. FIG. 3 shows an electric field E applied to the ferroelectric film,
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship with polarization P generated in a ferroelectric film. When a certain electric field is applied to the ferroelectric film in the positive direction of the E-axis in FIG. 3, a polarization corresponding to the point A in FIG. 3 is generated in the ferroelectric film. This polarization reduces the applied electric field to zero.
And remains as the remanent polarization and has the value at point B in FIG. Further, when an electric field having a magnitude in the negative direction of the E axis is applied to the ferroelectric film in this state, polarization corresponding to the point C is generated. This polarization remains even when the applied electric field is returned to 0, and has a value at point D in FIG. 3 as remanent polarization.

【0021】次に、図4はres端子(16)、res
 ̄端子(19)、IN端子1(17)、IN端子2(1
8)の入力信号およびOUT端子(20)の出力信号の
波形図である。なお、以下の説明において、電源線(2
1)にはVDDという電源電圧が印加されているものと
する。またres ̄端子(19)にはres端子(1
6)へ入力される信号の逆位相の信号が入力される。
Next, FIG. 4 shows the res terminal (16), res
 ̄Terminal (19), IN terminal 1 (17), IN terminal 2 (1
It is a waveform diagram of the input signal of 8), and the output signal of OUT terminal (20). In the following description, the power supply line (2
It is assumed that the power supply voltage VDD is applied to 1). The res @ terminal (19) has a res terminal (1
A signal having the opposite phase to the signal input to 6) is input.

【0022】以下、図4に基づいて回路動作を説明す
る。本回路はリセット動作および検出保持動作の2つの
動作状態が存在する。まず、リセット動作における回路
各部の電位の状態を説明する。res端子(16)の電
位レベルがGND(したがってres ̄端子は“H”)
になると、PチャネルMOS−FET(10)はオン
し、PチャネルMOS−FET(13)はオフし、図中
a点の電位レベルはVDDとなる。このときPチャネル
MFS−FET(14)の基板電位はGNDであるか
ら、PチャネルMFS−FET(14)の強誘電体膜
(41)に電界が掛かり、PチャネルMFS−FET
(14)が非導通状態となるような分極が強誘電体膜
(41)に生じる(図3のC点)。このようにPチャネ
ルMFS−FET(14)が非導通状態なので、出力で
あるOUT端子(20)の電位レベルはGNDとなる。
この状態で回路はリセットされたことになる。
Hereinafter, the circuit operation will be described with reference to FIG. This circuit has two operation states, a reset operation and a detection holding operation. First, the state of the potential of each part of the circuit in the reset operation will be described. The potential level of the res terminal (16) is GND (the res ̄ terminal is “H”)
, The P-channel MOS-FET (10) turns on, the P-channel MOS-FET (13) turns off, and the potential level at point a in the figure becomes VDD. At this time, since the substrate potential of the P-channel MFS-FET (14) is GND, an electric field is applied to the ferroelectric film (41) of the P-channel MFS-FET (14), and the P-channel MFS-FET (14)
Polarization such that (14) becomes non-conductive occurs in the ferroelectric film (41) (point C in FIG. 3). Since the P-channel MFS-FET (14) is in a non-conductive state as described above, the potential level of the output OUT terminal (20) becomes GND.
In this state, the circuit has been reset.

【0023】ここで、PチャネルMOS−FET(1
3)によるスイッチング機能について説明する。上記の
分極を起こさせる際に、PチャネルMFS−FET(1
4)のソースとVDDとの接続を、PチャネルMOS−
FET(13)を用いて断つのは以下の理由からであ
る。すなわちPチャネルMFS−FET(14)のソー
スはP型、基板(Nウェル33)はN型のため、その間
にPN接合が存在する。仮にソースをVDDにしておく
と、分極を起こさせる時は、基板をGNDにするので、
このPN接合が順バイアスとなって大電流が流れてしま
う。よってリセット動作する時すなわち基板をGNDに
する際には、PチャネルMOS−FET(13)を用い
てPチャネルMFS−FET(14)のソースとVDD
の接続をオフにする構造としている。
Here, the P-channel MOS-FET (1
The switching function according to 3) will be described. When the above polarization is caused, the P-channel MFS-FET (1
4) The connection between the source and VDD is made by a P-channel MOS-
The disconnection using the FET (13) is performed for the following reason. That is, since the source of the P-channel MFS-FET (14) is P-type and the substrate (N-well 33) is N-type, a PN junction exists between them. If the source is set to VDD, the substrate is set to GND when polarization occurs.
This PN junction becomes a forward bias and a large current flows. Therefore, when the reset operation is performed, that is, when the substrate is set to GND, the source of the P-channel MFS-FET (14) is connected to VDD using the P-channel MOS-FET (13).
The connection is turned off.

【0024】次に検出保持動作における回路各部の電位
の状態を説明する。IN端子1(17)およびIN端子
2(18)の電位がGNDのままであれば、Nチャネル
MOS−FET(11)とNチャネルMOS−FET
(12)は共にオフなので、PチャネルMFS−FET
(14)の分極状態は変わらず、非導通状態のため、O
UT端子(18)の電位レベルはGNDとなる。
Next, the state of the potential of each part of the circuit in the detection and holding operation will be described. If the potentials of the IN terminal 1 (17) and the IN terminal 2 (18) remain at GND, the N-channel MOS-FET (11) and the N-channel MOS-FET
Since (12) is off, P-channel MFS-FET
Since the polarization state of (14) does not change and is not conducting,
The potential level of the UT terminal (18) becomes GND.

【0025】一方、IN端子2(18)の電位がGND
からVDDになるとNチャネルMOS−FET(12)
はオンし、図中a点の電位レベルはGNDとなる。この
ときres端子(16)の電位レベルはVDDなのでP
チャネルMFS−FET(14)の基板電位はVDDに
なり、PチャネルMFS−FET(14)の強誘電体膜
(41)には、PチャネルMFS−FET(14)が導
通状態となるような分極(図3のA点)が生じる。この
ときPチャネルMOS−FET(13)およびPチャネ
ルMFS−FET(14)が導通状態なので、出力であ
るOUT端子(20)の電位レベルはVDDとなる。同
様に、IN端子1(17)の電位がGNDからVDDに
なっても同じ動作となる。つまり本回路はIN端子1
(17)とIN端子2(18)の少なくとも一方が
“H”になった状態、すなわち2入力のOR(論理和)
を検出して保持したことになる。
On the other hand, the potential of the IN terminal 2 (18) is
From VDD to VDD, N-channel MOS-FET (12)
Turns on, and the potential level at point a in the figure becomes GND. At this time, since the potential level of the res terminal (16) is VDD, P
The substrate potential of the channel MFS-FET (14) becomes VDD, and the ferroelectric film (41) of the P-channel MFS-FET (14) is polarized so that the P-channel MFS-FET (14) becomes conductive. (Point A in FIG. 3) occurs. At this time, since the P-channel MOS-FET (13) and the P-channel MFS-FET (14) are conducting, the potential level of the output OUT terminal (20) becomes VDD. Similarly, the same operation is performed even when the potential of the IN terminal 1 (17) changes from GND to VDD. In other words, this circuit is the IN terminal 1
A state in which at least one of (17) and the IN terminal 2 (18) is "H", that is, a two-input OR (logical sum)
Is detected and held.

【0026】また、一旦、IN端子1(17)とIN端
子2(18)のOR出力(“H”)を検出して保持する
と、その後、IN端子1(17)とIN端子2(18)
の入力が変化してもOUT端子(20)の電位レベルは
変化しない。なぜなら定常状態ではres端子(16)
の電位レベルはVDDなので、PチャネルMFS−FE
T(14)の基板もVDDとなり、図中a点がVDDも
しくはGNDになっても、PチャネルMFS−FET
(14)が非導通状態になるような分極が強誘電体膜
(41)に生じないからである。
Further, once the OR output ("H") of the IN terminal 1 (17) and the IN terminal 2 (18) is detected and held, then the IN terminal 1 (17) and the IN terminal 2 (18)
Does not change the potential level of the OUT terminal (20). Because the res terminal (16) in the steady state
Is VDD, the P-channel MFS-FE
The substrate of T (14) also becomes VDD, and even if the point a in the drawing becomes VDD or GND, the P-channel MFS-FET
This is because no polarization occurs in the ferroelectric film (41) such that (14) is turned off.

【0027】上記のように本回路では、PチャネルMF
S−FET(14)の強誘電体膜(41)に分極を起こ
させるための基板電位制御回路を基本的にはPチャネル
MOS−FET(10)のみで構成している。そして、
このトランジスタは論理回路部〔この実施の形態ではN
チャネルMOS−FET(11)とNチャネルMOS−
FET(12)からなる2入力OR回路〕の負荷トラン
ジスタの役目も果たしている。つまり前記特開平9−2
7191号公報の従来技術では、状態検出保持回路を構
成するのに論理回路と基板電位制御回路とメモリ部を独
立に存在させていたのに対し、本実施の形態では論理回
路の一部を基板電位制御回路と共有する構造としたの
で、これにより従来例に比べて小面積で論理状態の変化
を検出して保持する回路を実現することが可能となる。
As described above, in this circuit, the P-channel MF
The substrate potential control circuit for causing polarization in the ferroelectric film (41) of the S-FET (14) is basically composed of only the P-channel MOS-FET (10). And
This transistor is a logic circuit section [in this embodiment, N
Channel MOS-FET (11) and N-channel MOS-
2 input OR circuit composed of an FET (12)]. That is, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-2
In the prior art disclosed in Japanese Patent No. 7191, a logic circuit, a substrate potential control circuit, and a memory unit are independently provided to configure a state detection and holding circuit. Since the structure is shared with the potential control circuit, it is possible to realize a circuit that detects and holds a change in logic state in a smaller area than in the conventional example.

【0028】更に電源の供給が断たれても、Pチャネル
MFS−FET(14)の強誘電体膜(41)の分極状
態は残るので、本回路の論理状態は保存される。つまり
本発明による状態検出保持回路は、従来例より小面積で
電源オフ時に論理状態を保持する機能を有することが可
能となり、かつ負電源を必要としない。
Even if the supply of power is cut off, the polarization state of the ferroelectric film (41) of the P-channel MFS-FET (14) remains, so that the logic state of this circuit is preserved. That is, the state detection and holding circuit according to the present invention can have a function of holding the logic state when the power is off with a smaller area than the conventional example, and does not require a negative power supply.

【0029】(第2の実施の形態)図5および図6は、
本発明の第2の実施の形態を示す図であり、図5は2入
力AND状態検出保持回路の回路図、図6は図5の信号
波形図である。図5の回路において、前記図1の実施の
形態との違いは,論理回路部において2入力AND論理
を構成している点のみである。すなわち、NチャネルM
OS−FET(51)とNチャネルMOS−FET(5
2)とで2入力AND回路を構成しており、その他の部
分は前記図1と同じである。図5において、50はPチ
ャネルMOS−FET、51はNチャネルMOS−FE
T、52はNチャネルMOS−FET、53はPチャネ
ルMOS−FET、54はPチャネルMFS−FET、
55は抵抗、56はres端子、57はIN端子1、5
8はIN端子2、59はres ̄端子、60はOUT端
子、61は電源線、、62はグランド線である。なお、
ここでは2入力のAND回路を例示したが、3入力以上
であってもよい。例えば、複数のNチャネルMOS−F
ETを直列接続(一つのFETのソースを次のFETの
ドレインに順次接続)し、最端のドレインをa点に、他
の最端のソースと各FETの基板とをグランド線(6
2)に接続し、各ゲートを各論理信号の入力端子とすれ
ばよい。
(Second Embodiment) FIG. 5 and FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, FIG. 5 is a circuit diagram of a two-input AND state detection and holding circuit, and FIG. 6 is a signal waveform diagram of FIG. The circuit shown in FIG. 5 differs from the circuit shown in FIG. 1 only in that a two-input AND logic is configured in the logic circuit section. That is, N channel M
OS-FET (51) and N-channel MOS-FET (5
2) constitutes a two-input AND circuit, and the other parts are the same as those in FIG. In FIG. 5, reference numeral 50 denotes a P-channel MOS-FET, and 51 denotes an N-channel MOS-FE.
T and 52 are N-channel MOS-FETs, 53 is a P-channel MOS-FET, 54 is a P-channel MFS-FET,
55 is a resistor, 56 is a res terminal, 57 is IN terminals 1, 5
8 is an IN terminal 2, 59 is a res @ terminal, 60 is an OUT terminal, 61 is a power supply line, and 62 is a ground line. In addition,
Here, a two-input AND circuit is illustrated, but three or more inputs may be used. For example, a plurality of N-channel MOS-F
ETs are connected in series (the source of one FET is sequentially connected to the drain of the next FET), and the other end of the source and the substrate of each FET are connected to the ground line (6
2), and each gate may be used as an input terminal for each logic signal.

【0030】この回路の動作は、図6に示すように、I
N端子1(57)とIN端子2(58)の両方がVDD
となった時に、OUT端子(60)の電位レベルが
“H”になる。電源をオフにしても上記の状態を保持す
ることは前記図1と同様である。
The operation of this circuit, as shown in FIG.
Both N terminal 1 (57) and IN terminal 2 (58) are VDD
, The potential level of the OUT terminal (60) becomes “H”. The above state is maintained even when the power is turned off, as in FIG.

【0031】(第3の実施の形態)図7および図8は、
本発明の第3の実施の形態を示す図であり、図7は2入
力OR状態検出保持回路の回路図、図8は一部の構造を
示す断面図である。前記第1の実施の形態との違いは、
図1のPチャネルMOS−FET(13)の代わりにN
チャネルのMOS−FET(73)を用いていることで
ある。すなわち、図7の回路では、リセット動作時すな
わち基板をGNDにする時、PチャネルのMFS−FE
T(74)のソースとVDDの接続を断つのにNチャネ
ルのMOS−FET(73)を用いている。こうするこ
とによりres端子(76)にNチャネルのMOS−F
ET(73)のゲートを直接接続することが可能とな
る。したがって逆位相のres ̄信号は不要になる。た
だしNチャネルのMOS−FET(73)をVDDレベ
ルでオンさせるため、OUT端子(79)の出力電位の
“H”レベルは(VDD−Vthn)となる。ただしVthn
はNチャネルのMOS−FET(73)のしきい値であ
る。
(Third Embodiment) FIG. 7 and FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, FIG. 7 is a circuit diagram of a two-input OR state detection and holding circuit, and FIG. 8 is a cross-sectional view showing a partial structure. The difference from the first embodiment is that
N instead of the P-channel MOS-FET (13) in FIG.
That is, a channel MOS-FET (73) is used. That is, in the circuit of FIG. 7, when the reset operation, that is, when the substrate is set to GND, the P-channel MFS-FE
An N-channel MOS-FET (73) is used to cut off the connection between the source of T (74) and VDD. By doing so, the N-channel MOS-F is connected to the res terminal (76).
The gate of the ET (73) can be directly connected. Therefore, the res ̄ signal having the opposite phase becomes unnecessary. However, since the N-channel MOS-FET 73 is turned on at the VDD level, the “H” level of the output potential of the OUT terminal 79 is (VDD−Vthn). Where Vthn
Is the threshold value of the N-channel MOS-FET (73).

【0032】また、NチャネルのMOS−FET(7
3)とPチャネルのMFS−FET(74)の部分の構
造は図8の断面図に示すようになる。なお、図7、図8
において、70はPチャネルMOS−FET、71はN
チャネルMOS−FET、72はNチャネルMOS−F
ET、73はNチャネルMOS−FET、74はPチャ
ネルMFS−FET、75は抵抗、76はres端子、
77はIN端子1、78はIN端子2、79はOUT端
子、80は電源線、81はグランド線、90はP基板、
91はソース、92はゲート酸化膜、93はゲート電
極、94はドレイン、95は基板コンタクト、96はソ
ース、97は強誘電体膜、98はゲート電極、99はド
レイン、100基板コンタクト、101はPチャネルM
FS−FET(74)の基板となるNウェルである。
Further, an N-channel MOS-FET (7
3) and the structure of the P-channel MFS-FET (74) are as shown in the sectional view of FIG. 7 and 8
, 70 is a P-channel MOS-FET, 71 is N
A channel MOS-FET 72 is an N-channel MOS-F
ET, 73 is an N-channel MOS-FET, 74 is a P-channel MFS-FET, 75 is a resistor, 76 is a res terminal,
77 is an IN terminal 1, 78 is an IN terminal 2, 79 is an OUT terminal, 80 is a power supply line, 81 is a ground line, 90 is a P substrate,
91 is a source, 92 is a gate oxide film, 93 is a gate electrode, 94 is a drain, 95 is a substrate contact, 96 is a source, 97 is a ferroelectric film, 98 is a gate electrode, 99 is a drain, 100 substrate contact, 101 is P channel M
An N well serving as a substrate of the FS-FET (74).

【0033】また、本実施の形態では、論理回路部とし
て2入力OR回路を構成した場合を例示したが、前記図
4に示したような2入力AND回路も構成できる。ま
た、3入力以上でも前記と同様に可能である。
Further, in this embodiment, the case where the two-input OR circuit is configured as the logic circuit unit is exemplified, but the two-input AND circuit as shown in FIG. 4 can also be configured. In addition, the same is possible with three or more inputs.

【0034】(第4の実施の形態)図9〜図11は、本
発明の第4の実施の形態を示す図であり、図9は2入力
OR状態検出保持回路の回路図、図10は一部の構造を
示す断面図、図11は図9の回路の信号波形図である。
この実施の形態は、前記第1の実施の形態におけるP型
とN型を反転した構成を示す。図9において、Pチャネ
ルMOS−FET(110)とPチャネルMOS−FE
T(111)が2入力OR回路を構成している。また、
NチャネルMOS−FET(118)はNチャネルのM
FS−FET(114)の強誘電体膜(135)に分極
を起こさせるための基板電位制御回路と論理回路部の負
荷トランジスタとの両方の機能を有している。また、N
チャネルMOS−FET(115)は図1のPチャネル
MOS−FET(13)に相当する。
(Fourth Embodiment) FIGS. 9 to 11 are diagrams showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 9 is a circuit diagram of a two-input OR state detection and holding circuit, and FIG. FIG. 11 is a sectional view showing a part of the structure, and FIG. 11 is a signal waveform diagram of the circuit of FIG.
This embodiment shows a configuration in which the P-type and N-type in the first embodiment are inverted. In FIG. 9, a P-channel MOS-FET (110) and a P-channel MOS-FE
T (111) forms a two-input OR circuit. Also,
The N-channel MOS-FET (118) is an N-channel M-FET.
It has both functions of a substrate potential control circuit for causing polarization in the ferroelectric film (135) of the FS-FET (114) and a load transistor of the logic circuit portion. Also, N
The channel MOS-FET (115) corresponds to the P-channel MOS-FET (13) in FIG.

【0035】また、図10は、NチャネルのMFS−F
ET(114)とNチャネルのMOS−FET(11
5)の部分の断面図を示す。図示の構造では、P基板
(130)内に設けたNウェル(131)内に、さらに
Pウェル(132)を設けた2重ウェル構造とし、Nチ
ャネルのMFS−FET(114)の基板電位をVDD
にできるようにしているのが特徴である。
FIG. 10 shows MFS-F of N channels.
ET (114) and N-channel MOS-FET (11
Fig. 5 shows a cross-sectional view of the part. The illustrated structure has a double well structure in which a P well (132) is further provided in an N well (131) provided in a P substrate (130), and a substrate potential of an N channel MFS-FET (114) is set. VDD
The feature is that it can be done.

【0036】なお、図9および図10において、110
はPチャネルMOS−FET、111はPチャネルMO
S−FET、112はNチャネルMOS−FET、11
3は抵抗、114はNチャネルMFS−FET、115
はNチャネルMOS−FET、116はIN端子1、1
17はIN端子2、118はres端子、119はre
s ̄端子、120はOUT端子、121は電源線、12
2はグランド線、130はP基板、131はNウェル、
132はPウェル、133は基板コンタクト、134は
ドレイン、135は強誘電体膜、136はゲート電極、
137はソース、138は基板コンタクト、139はド
レイン、140はゲート酸化膜、141はゲート電極、
142はソース、143は基板コンタクトである。
Note that in FIGS. 9 and 10, 110
Is a P-channel MOS-FET, 111 is a P-channel MO
S-FET, 112 is an N-channel MOS-FET, 11
3 is a resistor, 114 is an N-channel MFS-FET, 115
Is an N-channel MOS-FET, 116 is IN terminals 1 and 1,
17 is the IN terminal 2, 118 is the res terminal, 119 is re
s ̄ terminal, 120 is an OUT terminal, 121 is a power supply line, 12
2 is a ground line, 130 is a P substrate, 131 is an N well,
132 is a P well, 133 is a substrate contact, 134 is a drain, 135 is a ferroelectric film, 136 is a gate electrode,
137 is a source, 138 is a substrate contact, 139 is a drain, 140 is a gate oxide film, 141 is a gate electrode,
142 is a source and 143 is a substrate contact.

【0037】図9の回路における信号波形は、図11に
示すように、回路各部の電位が前記図4と全て逆にな
る。なお、本実施の形態では論理回路部を2入力OR回
路としているが、2入力AND回路も構成できる。ま
た、3入力以上でも前記と同様に可能である。
In the signal waveform in the circuit of FIG. 9, as shown in FIG. 11, the potential of each part of the circuit is opposite to that of FIG. Note that in this embodiment, the logic circuit portion is a two-input OR circuit, but a two-input AND circuit can also be configured. In addition, the same is possible with three or more inputs.

【0038】(第5の実施の形態)図12および図13
は、本発明の第5の実施の形態を示す図であり、図12
は2入力OR状態検出保持回路の回路図、図13は一部
の構造断面図である。本実施の形態は、第1の実施の形
態のP型とN型を反転し、さらにリセット動作用のMO
S−FETとしてPチャネルのMOS−FET(15
5)を用いている。このように構成することにより、r
es端子(158)にPチャネルのMOS−FET(1
55)のゲートを直接接続することが可能となる。ただ
しPチャネルのMOS−FET(155)のゲートをG
NDレベルにしてオンさせるため、OUT端子(15
9)の出力電位の“L”レベルはGND+┃Vthp┃と
なる。なお、VthpはPチャネルのMOS−FET(1
55)のしきい値を示す。
(Fifth Embodiment) FIGS. 12 and 13
12 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 13 is a circuit diagram of a two-input OR state detection and holding circuit, and FIG. In this embodiment, the P-type and the N-type of the first embodiment are inverted, and the MO for reset operation is further changed.
As a S-FET, a P-channel MOS-FET (15
5) is used. With this configuration, r
The P-channel MOS-FET (1) is connected to the es terminal (158).
55) can be directly connected. However, the gate of the P-channel MOS-FET (155) is G
The OUT terminal (15
The “L” level of the output potential in 9) is GND + {Vthp}. Vthp is a P-channel MOS-FET (1
55).

【0039】また、図13はNチャネルのMFS−FE
T(154)とPチャネルのMOS−FET(155)
の部分の構造断面図である。図13においては、前記図
10と同様に、NチャネルのMFS−FET(154)
の基板電位をVDDにできるように2重ウェル構造(1
71と172)としているのが特徴である。
FIG. 13 shows MFS-FE of N channels.
T (154) and P-channel MOS-FET (155)
3 is a structural cross-sectional view of a portion of FIG. In FIG. 13, similarly to FIG. 10, an N-channel MFS-FET (154)
Double well structure (1) so that the substrate potential can be set to VDD.
71 and 172).

【0040】図12および図13において、150はP
チャネルMOS−FET、151はPチャネルMOS−
FET、152はNチャネルMOS−FET、153は
抵抗、154はNチャネルMFS−FET、155はP
チャネルMOS−FET、156はIN端子1、157
はIN端子2、158はres端子、159はOUT端
子、160は電源線、161はグランド線、170はP
基板、171はNウェル、172はPウェル、173は
Nウェル、174は基板コンタクト、175はドレイ
ン、176は強誘電体膜、177はゲート電極、178
はソース、179は基板コンタクト、180はソース、
181はゲート酸化膜、182はゲート電極、183は
ドレイン、184は基板コンタクト、185は基板コン
タクトである。
In FIGS. 12 and 13, 150 is P
The channel MOS-FET 151 is a P-channel MOS-
FET, 152 is an N-channel MOS-FET, 153 is a resistor, 154 is an N-channel MFS-FET, and 155 is a P-channel MOSFET.
Channel MOS-FETs 156 are IN terminals 1 and 157
Is an IN terminal 2, 158 is a res terminal, 159 is an OUT terminal, 160 is a power supply line, 161 is a ground line, 170 is P
171 is an N well, 172 is a P well, 173 is an N well, 174 is a substrate contact, 175 is a drain, 176 is a ferroelectric film, 177 is a gate electrode, 178
Is the source, 179 is the substrate contact, 180 is the source,
181 is a gate oxide film, 182 is a gate electrode, 183 is a drain, 184 is a substrate contact, and 185 is a substrate contact.

【0041】なお、本実施の形態では論理回路部を2入
力OR回路としているが、前記図5と同様の2入力AN
D回路も構成できる。また、3入力以上でも前記と同様
に可能である。
In this embodiment, the logic circuit section is a two-input OR circuit.
A D circuit can also be configured. In addition, the same is possible with three or more inputs.

【0042】以上説明してきたように、強誘電体FET
を用いた論理回路において、従来技術では状態検出保持
回路を構成するのに論理回路部と基板電位制御回路部と
保持回路部とを独立に存在させていたのに対し、本発明
においては論理回路の一部を基板電位制御回路と共有す
る構造とした。これにより従来例に比べて小面積で状態
検出保持回路を実現することが可能となった。
As described above, the ferroelectric FET
In the conventional logic circuit, the logic circuit unit, the substrate potential control circuit unit, and the holding circuit unit are independently provided to constitute the state detection and holding circuit in the related art. Is shared with the substrate potential control circuit. This makes it possible to realize a state detection and holding circuit with a smaller area than in the conventional example.

【0043】また、これまでの実施の形態では、電源を
オフしてもその内部状態は保持されるので、電子システ
ム稼動時において、適時、使われない回路部分の電源を
オフし、電子システム全体の省電力化を図ることが可能
となる。
In the embodiments described above, the internal state is maintained even when the power is turned off. Therefore, when the electronic system is operating, the power supply of the unused circuit parts is turned off in a timely manner, and the entire electronic system is turned off. Power saving can be achieved.

【0044】なお、これまでの説明では、デバイス構造
として接合分離型の場合について例示したが、SOI構
造でも実現可能であり、こうすれば第4、第5の実施の
形態で示したような2重ウェル構造は不要となる。
In the above description, the device structure of the junction separation type has been described as an example. However, the device structure can also be realized with the SOI structure. In this case, the device structure as shown in the fourth and fifth embodiments can be realized. No heavy well structure is required.

【0045】また、論理回路部として2入力OR回路、
2入力AND回路の場合について説明してきたが、それ
らは一例であり、NOR、NAND、EXOR等の他の
論理回路を組み合わせることも勿論可能である。すなわ
ち、これまでの実施の形態の回路において、論理回路部
として他の論理を組み込めばよい。
A two-input OR circuit is used as a logic circuit part,
The case of a two-input AND circuit has been described, but these are merely examples, and it is of course possible to combine other logic circuits such as NOR, NAND, and EXOR. That is, in the circuits of the above embodiments, other logic may be incorporated as the logic circuit portion.

【0046】(第6の実施の形態)次に、図14および
図15は、本発明の第6の実施の形態を示す図であり、
図14は相補型インバータの回路図、図15は図14の
回路の信号波形図である。
(Sixth Embodiment) Next, FIGS. 14 and 15 are views showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a circuit diagram of the complementary inverter, and FIG. 15 is a signal waveform diagram of the circuit of FIG.

【0047】まず回路構成を説明する。破線で囲んだ部
分の強誘電体インバータ(220)は、PチャネルMF
S−FET(209)、NチャネルMFS−FET(2
10)、抵抗(212−a)、(212−b)、強誘電
体キャパシタ(211−a)、(211−b)から構成
されている。そしてPチャネルMFS−FET(20
9)のソースおよび基板は、電源線(213)と、抵抗
(212−a)の一端に接続され、PチャネルMFS−
FET(209)のゲートは、抵抗(212−a)の他
端と、強誘電体キャパシタ(211−a)の一端に接続
され、NチャネルMFS−FET(210)のソースお
よび基板は、グランド線(214)と、抵抗(212−
b)の一端に接続され、NチャネルMFS−FET(2
10)のゲートは、抵抗(212−b)の他端と、強誘
電体キャパシタ(211−b)の一端に接続され、強誘
電体キャパシタ(211−a)、(211−b)の他端
は共に、入力端子(215)に接続される。MFS−F
ET(209)と(210)のドレインは共に、出力端
子(216)に接続されている。
First, the circuit configuration will be described. The portion of the ferroelectric inverter (220) enclosed by the broken line is a P-channel MF
S-FET (209), N-channel MFS-FET (2
10), resistors (212-a) and (212-b), and ferroelectric capacitors (211-a) and (211-b). Then, the P-channel MFS-FET (20
The source and the substrate of 9) are connected to the power supply line (213) and one end of the resistor (212-a), and the P-channel MFS-
The gate of the FET (209) is connected to the other end of the resistor (212-a) and one end of the ferroelectric capacitor (211-a). The source and the substrate of the N-channel MFS-FET (210) are connected to a ground line. (214) and the resistor (212−
b) and connected to one end of an N-channel MFS-FET (2
The gate of 10) is connected to the other end of the resistor (212-b) and one end of the ferroelectric capacitor (211-b), and the other end of the ferroelectric capacitors (211-a) and (211-b). Are connected to the input terminal (215). MFS-F
The drains of ET (209) and (210) are both connected to output terminal (216).

【0048】以下、図15に基づいて図14の回路の動
作を説明する。なお、以下の説明において、電源線(2
13)には5Vの電源電圧が印加されているものとす
る。まず、入力が0V→5Vに立ち上がる時の回路各部
の電位の状態を説明する。図14中のGpの点には、強
誘電体キャパシタ(211−a)と抵抗(212−a)
で構成される微分回路によって、入力信号の電位が一定
の時は5Vで、0V→5Vに立ち上がった時には図15
に示すような微分パルスが加わる。これによってPチャ
ネルMFS−FET(209)の強誘電体膜には、一瞬
電界がかかり、PチャネルMFS−FET(209)が
非導通状態となるような分極を生じる。同様に図14中
のGnの点には、強誘電体キャパシタ(211−b)と
抵抗(212−b)で構成される微分回路によって、入
力信号の電位が一定の時は0Vで、0V→5Vに立ち上
がった時には図15に示すような微分パルスが加わる。
これによってNチャネルMFS−FET(210)の強
誘電体膜には、一瞬電界がかかり、NチャネルMFS−
FET(210)が導通状態となるような分極を生じ
る。よって出力端子(216)は0V→5Vとなる。こ
の論理状態は電源をオフしても、PチャネルMFS−F
ET(209)とNチャネルMFS−FET(210)
の強誘電体膜の分極によって保持されることになる。
The operation of the circuit of FIG. 14 will be described below with reference to FIG. In the following description, the power supply line (2
It is assumed that a power supply voltage of 5 V is applied to 13). First, the state of the potential of each part of the circuit when the input rises from 0V to 5V will be described. Gp in FIG. 14 indicates a ferroelectric capacitor (211-a) and a resistor (212-a).
When the potential of the input signal is constant, it is 5 V, and when it rises from 0 V to 5 V, the differential circuit shown in FIG.
A differential pulse as shown in FIG. As a result, an electric field is momentarily applied to the ferroelectric film of the P-channel MFS-FET (209), causing polarization such that the P-channel MFS-FET (209) is turned off. Similarly, at the point Gn in FIG. 14, a differential circuit composed of a ferroelectric capacitor (211-b) and a resistor (212-b) causes the voltage to be 0V when the potential of the input signal is constant and 0V → When the voltage rises to 5 V, a differential pulse as shown in FIG. 15 is applied.
As a result, an electric field is momentarily applied to the ferroelectric film of the N-channel MFS-FET (210),
Polarization occurs such that the FET (210) becomes conductive. Therefore, the output terminal (216) changes from 0V to 5V. This logic state indicates that the P-channel MFS-F
ET (209) and N-channel MFS-FET (210)
Is maintained by the polarization of the ferroelectric film.

【0049】次に、入力が5V→0Vに立ち下がった時
は、上記動作が全て逆となり、PチャネルMFS−FE
T(209)は導通状態、NチャネルMFS−FET
(210)は非導通状態となる。よって出力端子(21
6)は5V→0Vとなる。この論理状態は、電源がオフ
しても上記の場合と同様に保持される。
Next, when the input falls from 5V to 0V, the above operations are all reversed, and the P-channel MFS-FE
T (209) is conductive, N-channel MFS-FET
(210) is turned off. Therefore, the output terminal (21
6) becomes 5V → 0V. This logic state is maintained in the same manner as described above even when the power is turned off.

【0050】このように強誘電体インバータ(220)
は通常のインバータと全く同じ論理動作を行い、また電
源の供給が断たれても、論理状態は保持される。つまり
本発明による強誘電体インバータ(220)は従来技術
で必要とされてきた負電源や複雑な制御なしで、電源オ
フ時に論理状態を保持することが可能となる。
Thus, the ferroelectric inverter (220)
Performs exactly the same logical operation as a normal inverter, and retains its logical state even when the power supply is cut off. That is, the ferroelectric inverter (220) according to the present invention can maintain a logic state when the power is turned off without a negative power supply or complicated control required in the related art.

【0051】(第7の実施の形態)図16は、本発明の
第7の実施の形態を示す回路図であり、強誘電体ラッチ
回路の例を示す。まず回路構成を説明する。破線で囲ま
れた部分の強誘電体ラッチ回路(230)は、前記図1
4に示した強誘電体インバータ(220)、CMOSイ
ンバータ(221)、トランスミッションゲート(22
2−a)、トランスミッションゲート(222−b)か
ら構成される。そして強誘電体ラッチ回路(230)の
データ入力端子Dはトランスミッションゲート(222
−b)の一端に接続され、トランスミッションゲート
(222−b)の他端は、トランスミッションゲート
(222−a)の一端と、CMOSインバータ(22
1)の入力端子に接続され、CMOSインバータ(22
1)の出力端子は、強誘電体インバータ(220)の入
力端子に接続され、強誘電体インバータ(220)の出
力端子は、トランスミッションゲート(222−a)の
他端と、強誘電体ラッチ回路(230)のデータ出力端
子Qに接続される。またトランスミッションゲート(2
22−b)の制御端子には、強誘電体ラッチ回路(23
0)のラッチイネーブル端子Gが接続され、トランスミ
ッションゲート(222−a)の制御端子には、強誘電
体ラッチ回路(230)のラッチイネーブル端子Gの後
にインバータを介したG ̄が接続される。ただし、Gと
G ̄は逆位相の信号が入力することを示す。
(Seventh Embodiment) FIG. 16 is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the present invention, and shows an example of a ferroelectric latch circuit. First, the circuit configuration will be described. The portion of the ferroelectric latch circuit (230) surrounded by the broken line is the same as that shown in FIG.
4 shows a ferroelectric inverter (220), a CMOS inverter (221), and a transmission gate (22).
2-a), a transmission gate (222-b). The data input terminal D of the ferroelectric latch circuit (230) is connected to the transmission gate (222).
-B), the other end of the transmission gate (222-b) is connected to one end of the transmission gate (222-a) and the CMOS inverter (22-b).
1) and connected to the input terminal of the CMOS inverter (22).
The output terminal of 1) is connected to the input terminal of the ferroelectric inverter (220), and the output terminal of the ferroelectric inverter (220) is connected to the other end of the transmission gate (222-a) and the ferroelectric latch circuit. (230) is connected to the data output terminal Q. The transmission gate (2
The control terminal of 22-b) has a ferroelectric latch circuit (23
0) is connected to the latch enable terminal G of the ferroelectric latch circuit (230), and the control terminal of the transmission gate (222-a) is connected to G # via the inverter after the latch enable terminal G of the ferroelectric latch circuit (230). Here, G and G ̄ indicate that signals of opposite phases are input.

【0052】なお、上記のトランスミッションゲートと
は、PチャネルMOS−FETとNチャネルMOS−F
ETとが並列に接続され、一方のゲートと他方のゲート
とがインバータを介して接続され、ゲート信号に応じて
PチャネルMOS−FETとNチャネルMOS−FET
とが同時にオン、オフするスイッチング回路である。
The above-mentioned transmission gate is a P-channel MOS-FET and an N-channel MOS-F
ET are connected in parallel, one gate and the other gate are connected via an inverter, and a P-channel MOS-FET and an N-channel MOS-FET are connected according to a gate signal.
Are switching circuits that are turned on and off at the same time.

【0053】次に回路動作を説明する。なお強誘電体イ
ンバータ(220)は第6の実施の形態と全く同じに動
作する。
Next, the circuit operation will be described. Note that the ferroelectric inverter (220) operates exactly the same as in the sixth embodiment.

【0054】まず、ラッチイネーブル端子Gが“H”つ
まりトランスミッションゲート(222−b)がオン、
トランスミッションゲート(222−a)がオフの時
は、強誘電体ラッチ回路(230)のデータ入力端子D
の値がCMOSインバータ(221)と強誘電体インバ
ータ(220)を介してスルー状態で強誘電体ラッチ回
路(230)の出力端子に出力される。
First, the latch enable terminal G is "H", that is, the transmission gate (222-b) is on,
When the transmission gate (222-a) is off, the data input terminal D of the ferroelectric latch circuit (230)
Is output to the output terminal of the ferroelectric latch circuit (230) in a through state via the CMOS inverter (221) and the ferroelectric inverter (220).

【0055】次に、ラッチイネーブル端子Gが“L”つ
まりトランスミッションゲート(222−b)がオフ、
トランスミッションゲート(222−a)がオンになる
と、強誘電体ラッチ回路(230)のデータ入力が遮断
され、CMOSインバータ(221)と強誘電体インバ
ータ(220)によって、ラッチイネーブル端子Gが
“L”になる直前の強誘電体ラッチ回路(230)のデ
ータ入力端子Dの値が保持され、強誘電体インバータ
(220)の出力端子に出力される。
Next, when the latch enable terminal G is "L", that is, the transmission gate (222-b) is off,
When the transmission gate (222-a) is turned on, the data input to the ferroelectric latch circuit (230) is cut off, and the latch enable terminal G is set to "L" by the CMOS inverter (221) and the ferroelectric inverter (220). The value of the data input terminal D of the ferroelectric latch circuit (230) immediately before the value is held and output to the output terminal of the ferroelectric inverter (220).

【0056】この実施の形態においても第6の実施の形
態と同様に、強誘電体インバータ(220)には電源が
オフしても論理状態は保持されているので、強誘電体ラ
ッチ回路(230)の論理も当然保持される。このよう
に強誘電体ラッチ回路(230)は通常のラッチ回路と
全く同じ論理動作を行い、かつ従来技術で必要とされて
きた負電源や複雑な制御なしで電源の供給が断たれて
も、その論理状態を保持することが可能である。
In this embodiment, as in the sixth embodiment, since the logic state is maintained in the ferroelectric inverter (220) even when the power is turned off, the ferroelectric latch circuit (230) ) Is naturally retained. As described above, the ferroelectric latch circuit (230) performs exactly the same logical operation as a normal latch circuit, and even if the power supply is cut off without a negative power supply or complicated control required in the prior art, It is possible to maintain that logic state.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態である2入力OR状
態検出保持回路の回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram of a two-input OR state detection and holding circuit according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態における一部のトラシジスタ
の構造断面図。
FIG. 2 is a structural cross-sectional view of a part of a traffic transistor in the first embodiment.

【図3】強誘電体の分極特性を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing polarization characteristics of a ferroelectric substance.

【図4】第1の実施の形態の回路各部の電位レベルを示
す信号波形図。
FIG. 4 is a signal waveform diagram showing a potential level of each part of the circuit according to the first embodiment.

【図5】本発明の第2の実施の形態である2入力AND
状態検出保持回路の回路図。
FIG. 5 shows a two-input AND according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of a state detection holding circuit.

【図6】第2の実施の形態の回路各部の電位レベルを示
す信号波形図。
FIG. 6 is a signal waveform diagram showing a potential level of each part of the circuit according to the second embodiment.

【図7】本発明の第3の実施の形態である2入力OR状
態検出保持回路の回路図。
FIG. 7 is a circuit diagram of a two-input OR state detection and holding circuit according to a third embodiment of the present invention.

【図8】第3の実施の形態における一部のトラシジスタ
の構造断面図。
FIG. 8 is a structural sectional view of a part of a traffic transistor in the third embodiment.

【図9】本発明の第4の実施の形態である2入力OR状
態検出保持回路の回路図。
FIG. 9 is a circuit diagram of a two-input OR state detection and holding circuit according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】第4の実施の形態における一部のトラシジス
タの構造断面図。
FIG. 10 is a structural sectional view of a part of a traffic transistor in a fourth embodiment.

【図11】第4の実施の形態の回路各部の電位レベルを
示す信号波形図。
FIG. 11 is a signal waveform diagram showing a potential level of each part of the circuit according to the fourth embodiment.

【図12】本発明の第5の実施の形態である2入力OR
状態検出保持回路の回路図。
FIG. 12 shows a two-input OR according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram of a state detection holding circuit.

【図13】第5の実施の形態における一部のトラシジス
タの構造断面図。
FIG. 13 is a structural sectional view of a part of a traffic transistor in the fifth embodiment.

【図14】本発明の第6の実施の形態である強誘電体イ
ンバータの回路図。
FIG. 14 is a circuit diagram of a ferroelectric inverter according to a sixth embodiment of the present invention.

【図15】第6の実施の形態の回路各部の電位レベルを
示す信号波形図。
FIG. 15 is a signal waveform diagram showing a potential level of each part of the circuit according to the sixth embodiment.

【図16】本発明の第7の実施の形態である強誘電体ラ
ッチ回路の回路図。
FIG. 16 is a circuit diagram of a ferroelectric latch circuit according to a seventh embodiment of the present invention.

【図17】PチャネルMFS−FETとNチャネルMF
S−FETの従来例の断面図。
FIG. 17 shows a P-channel MFS-FET and an N-channel MF
Sectional drawing of the conventional example of S-FET.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…P基板 2…ソース 3…ドレイン 4…強誘電体
膜 5…ゲート電極 6…Nウェル 7…ソース 8…ドレイン 10…PチャネルMOS−FET 11…Nチャ
ネルMOS−FET 12…NチャネルMOS−FET 13…Pチャ
ネルMOS−FET 14…PチャネルMFS−FET 15…抵抗 16…res端子 17…IN端
子1 18…IN端子2 19…res
 ̄端子 20…OUT端子 21…電源線 22…グランド線 31…P基板 32…Nウェル 33…Nウェ
ル 34…基板コンタクト 35…ソース 36…ゲート酸化膜 37…ゲート
電極 38…ドレイン 39…基板コ
ンタクト 40…ソース 41…強誘電
体膜 42…ゲート電極 43…ドレイ
ン 44…基板コンタクト 50…Pチャ
ネルMOS−FET 51…NチャネルMOS−FET 52…Nチャ
ネルMOS−FET 53…PチャネルMOS−FET 54…Pチャ
ネルMFS−FET 55…抵抗 56…res
端子 57…IN端子1 58…IN端
子2 59…res ̄端子 60…OUT
端子 61…電源線 62…グラン
ド線 70…PチャネルMOS−FET 71…Nチャ
ネルMOS−FET 72…NチャネルM0S−FET 73…Nチャ
ネルMOS−FET 74…PチャネルMFS−FET 75…抵抗 76…res端子 77…IN端
子1 78…IN端子2 79…OUT
端子 80…電源線 81…グラン
ド線 90…P基板 91…ソース 92…ゲート酸化膜 93…ゲート
電極 94…ドレイン 95…基板コ
ンタクト 96…ソース 97…強誘電
体膜 98…ゲート電極 99…ドレイ
ン 100…基板コンタクト 101…Nウ
ェル 110…PチャネルMOS−FET 111…Pチ
ャネルMOS−FET 112…NチャネルMOS−FET 113…抵抗 114…NチャネルMFS−FET 115…Nチ
ャネルMOS−FET 116…IN端子1 117…IN
端子2 118…res端子 119…re
s ̄端子 120…OUT端子 121…電源
線 122…グランド線 130…P基
板 131…Nウェル 132…Pウ
ェル 133…基板コンタクト 134…ドレ
イン 135…強誘電体膜 136…ゲー
ト電極 137…ソース 138…基板
コンタクト 139…ドレイン 140…ゲー
ト酸化膜 141…ゲート電極 142…ソー
ス 143…基板コンタクト 150…Pチ
ャネルMOS−FET 151…PチャネルMOS−FET 152…Nチ
ャネルMOS−FET 153…抵抗 154…Nチ
ャネルMFS−FET 155…PチャネルMOS−FET 156…IN
端子1 157…IN端子2 158…re
s端子 159…OUT端子 160…電源
線 161…グランド線 170…P基
板 171…Nウェル 172…Pウ
ェル 173…Nウェル 174…基板
コンタクト 175…ドレイン 176…強誘
電体膜 177…ゲート電極 178…ソー
ス 179…基板コンタクト 180…ソー
ス 181…ゲート酸化膜 182…ゲー
ト電極 183…ドレイン 184…基板
コンタクト 185…基板コンタクト 209…Pチ
ャネルMFS−FET 210…NチャネルMFS−FET 211−a、211−b…強誘電体キャパシタ 212−a、212−b…抵抗 213…電源
線 214…グランド線 215…入力
端子 216…出力端子 220…強誘
電体インバータ 221…CMOSインバータ 230…強誘
電体ラッチ回路 222−a、222−b…トランスミッションゲート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P substrate 2 ... Source 3 ... Drain 4 ... Ferroelectric film 5 ... Gate electrode 6 ... N well 7 ... Source 8 ... Drain 10 ... P channel MOS-FET 11 ... N channel MOS-FET 12 ... N channel MOS- FET 13 ... P-channel MOS-FET 14 ... P-channel MFS-FET 15 ... Resistance 16 ... res terminal 17 ... IN terminal 1 18 ... IN terminal 2 19 ... res
 ̄Terminal 20 OUT terminal 21 Power line 22 Ground line 31 P substrate 32 N well 33 N well 34 Substrate contact 35 Source 36 Gate oxide film 37 Gate electrode 38 Drain 39 Substrate contact 40 ... Source 41 ... Ferroelectric film 42 ... Gate electrode 43 ... Drain 44 ... Substrate contact 50 ... P-channel MOS-FET 51 ... N-channel MOS-FET 52 ... N-channel MOS-FET 53 ... P-channel MOS-FET 54 ... P Channel MFS-FET 55 ... resistance 56 ... res
Terminal 57 ... IN terminal 1 58 ... IN terminal 2 59 ... res @ terminal 60 ... OUT
Terminal 61 Power supply line 62 Ground line 70 P-channel MOS-FET 71 N-channel MOS-FET 72 N-channel MOS-FET 73 N-channel MOS-FET 74 P-channel MFS-FET 75 Resistor 76 res Terminal 77 ... IN terminal 1 78 ... IN terminal 2 79 ... OUT
Terminal 80 Power supply line 81 Ground line 90 P substrate 91 Source 92 Gate oxide film 93 Gate electrode 94 Drain 95 Substrate contact 96 Source 97 Ferroelectric film 98 Gate electrode 99 Drain 100 Substrate contact 101 N-well 110 P-channel MOS-FET 111 P-channel MOS-FET 112 N-channel MOS-FET 113 Resistor 114 N-channel MFS-FET 115 N-channel MOS-FET 116 IN terminal 1 117 ... IN
Terminal 2 118 ... res terminal 119 ... re
s ̄ terminal 120 OUT terminal 121 power supply line 122 ground line 130 P substrate 131 N well 132 P well 133 substrate contact 134 drain 135 ferroelectric film 136 gate electrode 137 source 138 substrate Contact 139 Drain 140 Gate oxide film 141 Gate electrode 142 Source 143 Substrate contact 150 P-channel MOS-FET 151 P-channel MOS-FET 152 N-channel MOS-FET 153 Resistance 154 N-channel MFS- FET 155: P-channel MOS-FET 156: IN
Terminal 1 157 ... IN terminal 2 158 ... re
s terminal 159 OUT terminal 160 power supply line 161 ground line 170 P substrate 171 N well 172 P well 173 N well 174 substrate contact 175 drain 176 ferroelectric film 177 gate electrode 178 source 179 substrate contact 180 source 181 gate oxide film 182 gate electrode 183 drain 184 substrate contact 185 substrate contact 209 P-channel MFS-FET 210 N-channel MFS-FET 211-a, 211-b strong Dielectric capacitors 212-a, 212-b: Resistor 213: Power line 214: Ground line 215: Input terminal 216 ... Output terminal 220: Ferroelectric inverter 221: CMOS inverter 230: Ferroelectric latch circuit 222-a, 222 -B ... Tran Smission gate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/788 H03K 3/356 D 29/792 H03K 3/356 19/20 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/788 H03K 3/356 D 29/792 H03K 3/356 19/20

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1のPチャネルMOS−FETと、第2
のPチャネルMOS−FETと、PチャネルMFS−F
ETと、負荷と、第1の信号入力端子と、該第1の信号
入力端子に入力する信号の逆位相の信号が入力する第2
の信号入力端子と、信号の出力端子と、第1の電源端子
と、該第1の電源端子と電位の異なる第2の電源端子
と、論理を出力するための負荷部分を持たない論理回路
部と、を有し、 前記第1のPチャネルMOS−FETのソースおよび当
該基板と、前記第2のPチャネルMOS−FETのソー
スおよび当該基板とが前記第1の電源端子に接続され、 前記第1のPチャネルMOS−FETのゲートと、前記
PチャネルMFS−FETの基板とが前記第1の信号入
力端子に接続され、 前記第2のPチャネルMOS−FETのドレインと、前
記PチャネルMFS−FETのソースとが接続され、 前記PチャネルMFS−FETのドレインと、前記負荷
の一端とが、前記出力端子に接続され、 前記第1のPチャネルMOS−FETのドレインと、前
記PチャネルMFS−FETのゲートとが、前記論理回
路部の出力端に接続され、 前記負荷の他端と、前記論理回路部の電源端とが前記第
2の電源端子に接続されたことを特徴とする論理回路。
1. A first P-channel MOS-FET and a second P-channel MOS-FET.
P-channel MOS-FET and P-channel MFS-F
ET, a load, a first signal input terminal, and a second signal to which a signal having an opposite phase to the signal input to the first signal input terminal is input.
Signal input terminal, signal output terminal, first power supply terminal, second power supply terminal having a different potential from the first power supply terminal, and a logic circuit portion having no load portion for outputting logic And wherein the source and the substrate of the first P-channel MOS-FET and the source and the substrate of the second P-channel MOS-FET are connected to the first power supply terminal; A gate of the first P-channel MOS-FET and a substrate of the P-channel MFS-FET are connected to the first signal input terminal; a drain of the second P-channel MOS-FET; A source of the FET, a drain of the P-channel MFS-FET, and one end of the load connected to the output terminal; a drain of the first P-channel MOS-FET; The gate of the P-channel MFS-FET is connected to the output terminal of the logic circuit unit, and the other end of the load and the power supply terminal of the logic circuit unit are connected to the second power supply terminal. Logic circuit to be characterized.
【請求項2】PチャネルMOS−FETと、Nチャネル
MOS−FETと、PチャネルMFS−FETと、負荷
と、第1の信号入力端子と、信号の出力端子と、第1の
電源端子と、該第1の電源端子と電位の異なる第2の電
源端子と、論理を出力するための負荷部分を持たない論
理回路部と、を有し、 前記PチャネルMOS−FETのソースおよび当該基板
と、前記NチャネルMOS−FETのドレインとが前記
第1の電源端子に接続され、 前記PチャネルMOS−FETのゲートと、前記Nチャ
ネルMOS−FETのゲートと、前記PチャネルMFS
−FETの基板とが前記第1の信号入力端子に接続さ
れ、 前記NチャネルMOS−FETのソースと、前記Pチャ
ネルMFS−FETのソースとが接続され、 前記PチャネルMFS−FETのドレインと、前記負荷
の一端とが、前記出力端子に接続され、 前記PチャネルMOS−FETのドレインと、前記Pチ
ャネルMFS−FETのゲートとが、前記論理回路部の
出力端に接続され、 前記NチャネルMOS−FETの基板と、前記負荷の他
端と、前記論理回路部の電源端とが前記第2の電源端子
に接続されたことを特徴とする論理回路。
2. A P-channel MOS-FET, an N-channel MOS-FET, a P-channel MFS-FET, a load, a first signal input terminal, a signal output terminal, a first power supply terminal, A second power supply terminal having a potential different from that of the first power supply terminal, and a logic circuit portion having no load portion for outputting logic; and a source of the P-channel MOS-FET and the substrate; A drain of the N-channel MOSFET is connected to the first power supply terminal; a gate of the P-channel MOSFET; a gate of the N-channel MOSFET;
A source of the N-channel MOS-FET, a source of the P-channel MFS-FET, a drain of the P-channel MFS-FET, a substrate of the FET connected to the first signal input terminal; One end of the load is connected to the output terminal, a drain of the P-channel MOS-FET and a gate of the P-channel MFS-FET are connected to an output terminal of the logic circuit unit, A logic circuit, wherein a substrate of an FET, the other end of the load, and a power supply terminal of the logic circuit unit are connected to the second power supply terminal.
【請求項3】第1のNチャネルMOS−FETと、第2
のNチャネルMOS−FETと、NチャネルMFS−F
ETと、負荷と、第1の信号入力端子と、該第1の信号
入力端子に入力する信号の逆位相の信号が入力する第2
の信号入力端子と、信号の出力端子と、第1の電源端子
と、該第1の電源端子と電位の異なる第2の電源端子
と、論理を出力するための負荷部分を持たない論理回路
部と、を有し、 前記第1のNチャネルMOS−FETのソースおよび当
該基板と、前記第2のNチャネルMOS−FETのソー
スおよび当該基板とが前記第2の電源端子に接続され、 前記第1のNチャネルMOS−FETのゲートと、前記
NチャネルMFS−FETの基板とが前記第1の信号入
力端子に接続され、 前記第2のNチャネルMOS−FETのドレインと、前
記NチャネルMFS−FETのソースとが接続され、 前記NチャネルMFS−FETのドレインと、前記負荷
の一端とが、前記出力端子に接続され、 前記第1のNチャネルMOS−FETのドレインと、前
記NチャネルMFS−FETのゲートとが、前記論理回
路部の出力端に接続され、 前記負荷の他端と、前記論理回路部の電源端とが前記第
1の電源端子に接続されたことを特徴とする論理回路。
3. A first N-channel MOS-FET and a second N-channel MOS-FET.
N-channel MOS-FET and N-channel MFS-F
ET, a load, a first signal input terminal, and a second signal to which a signal having an opposite phase to the signal input to the first signal input terminal is input.
Signal input terminal, signal output terminal, first power supply terminal, second power supply terminal having a different potential from the first power supply terminal, and a logic circuit portion having no load portion for outputting logic A source of the first N-channel MOS-FET and the substrate, and a source of the second N-channel MOS-FET and the substrate are connected to the second power supply terminal; A gate of the first N-channel MOS-FET and a substrate of the N-channel MFS-FET are connected to the first signal input terminal; a drain of the second N-channel MOS-FET; A source of the FET, a drain of the N-channel MFS-FET, and one end of the load connected to the output terminal; a drain of the first N-channel MOS-FET; The gate of the N-channel MFS-FET is connected to the output terminal of the logic circuit unit, and the other end of the load and the power supply terminal of the logic circuit unit are connected to the first power supply terminal. Logic circuit to be characterized.
【請求項4】NチャネルMOS−FETと、Pチャネル
MOS−FETと、NチャネルMFS−FETと、負荷
と、第1の信号入力端子と、信号の出力端子と、第1の
電源端子と、該第1の電源端子と電位の異なる第2の電
源端子と、論理を出力するための負荷部分を持たない論
理回路部と、を有し、 前記NチャネルMOS−FETのソースおよび当該基板
と、前記PチャネルMOS−FETのドレインとが前記
第2の電源端子に接続され、 前記NチャネルMOS−FETのゲートと、前記Pチャ
ネルMOS−FETのゲートと、前記NチャネルMFS
−FETの基板とが前記第1の信号入力端子に接続さ
れ、 前記PチャネルMOS−FETのソースと、前記Nチャ
ネルMFS−FETのソースとが接続され、 前記NチャネルMFS−FETのドレインと、前記負荷
の一端とが、前記出力端子に接続され、 前記NチャネルMOS−FETのドレインと、前記Nチ
ャネルMFS−FETのゲートとが、前記論理回路部の
出力端に接続され、 前記PチャネルMOS−FETの基板と、前記負荷の他
端と、前記論理回路部の電源端とが前記第1の電源端子
に接続されたことを特徴とする論理回路。
4. An N-channel MOS-FET, a P-channel MOS-FET, an N-channel MFS-FET, a load, a first signal input terminal, a signal output terminal, a first power supply terminal, A second power supply terminal having a potential different from that of the first power supply terminal, and a logic circuit portion having no load portion for outputting logic; and a source of the N-channel MOS-FET and the substrate; A drain of the P-channel MOS-FET is connected to the second power supply terminal; a gate of the N-channel MOS-FET; a gate of the P-channel MOS-FET;
A source of the P-channel MOS-FET, a source of the N-channel MFS-FET, a drain of the N-channel MFS-FET, and a substrate of the FET connected to the first signal input terminal. One end of the load is connected to the output terminal, the drain of the N-channel MOS-FET and the gate of the N-channel MFS-FET are connected to the output terminal of the logic circuit unit, and the P-channel MOS -A logic circuit, wherein a substrate of an FET, the other end of the load, and a power supply terminal of the logic circuit unit are connected to the first power supply terminal.
【請求項5】前記論理回路部は、複数のMOSFETか
らなり、それらのソース同士およびドレイン同士がそれ
ぞれ接続されて、一方が前記出力端となり、他方が前記
電源端となり、それぞれのゲートが複数の論理信号の入
力端子となるOR回路であるか、或いは複数のMOSF
ETからなり、一つのMOSFETのソースが次のMO
SFETのドレインに順次接続され、最端のソースと他
の最端のドレインとの一方が前記出力端となり、他方が
前記電源端となり、それぞれのゲートが複数の論理信号
の入力端子となるAND回路である、ことを特徴とする
請求項1乃至請求項4の何れかに記載の論理回路。
5. The logic circuit section comprises a plurality of MOSFETs, whose sources and drains are connected to each other, one of which serves as the output terminal, the other serves as the power supply terminal, and each gate has a plurality of gates. An OR circuit serving as a logic signal input terminal, or a plurality of MOSFs
ET, the source of one MOSFET is the next MO
An AND circuit sequentially connected to the drains of the SFETs, one of an extreme end source and the other extreme end drain being the output end, the other being the power supply end, and each gate being an input terminal for a plurality of logic signals. The logic circuit according to any one of claims 1 to 4, wherein
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