JPH11307652A - 論理演算回路 - Google Patents
論理演算回路Info
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- JPH11307652A JPH11307652A JP10113394A JP11339498A JPH11307652A JP H11307652 A JPH11307652 A JP H11307652A JP 10113394 A JP10113394 A JP 10113394A JP 11339498 A JP11339498 A JP 11339498A JP H11307652 A JPH11307652 A JP H11307652A
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Abstract
消費電力も低減することができる論理演算回路を提供す
る。 【解決手段】 NMOSFETを用いたパストランジス
タロジックで構成される論理回路部11からの出力信号
をバッファ部15によってバッファリングする場合に、
バッファ部15を構成する一対のCMOSインバータ1
5A,15B間において、一方のCMOSインバータの
出力端子と他方のCMOSインバータを構成するFET
のチャネル領域とをバックゲートを介して夫々コンデン
サカップリングして、入力信号が変化した時点からの立
上がりレベル遷移が速いCMOSインバータの出力信号
を他方のCMOSインバータ側のFETのバックゲート
に印加し、基板バイアス効果により前記FETの駆動能
力を向上させて他方のCMOSインバータの出力信号に
おける立下りレベル遷移を速める。
Description
で構成される論理回路部を備えてなる論理演算回路に関
する。
普及に伴って、そのような機器に搭載される論理演算回
路については、動作の高速化及び低消費電力化を図るた
め、パストランジスタで論理回路部を構成するものが使
用されつつある。パストランジスタを用いた論理演算回
路は、CMOSで構成された論理演算回路よりも少ない
素子数で同じ論理機能を実現することができるため、負
荷の低減によって高速化及び低消費電力化が可能とな
る。
路の一例として、コンプリメンタリ・パストランジスタ
・ロジック(CPL:Complementary Pass-transistor
Logic)があり、例えば、特開平2−288917号公報
や、IEEE論文(IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCU
IT,VOL25,NO.2,APRIL 1990,P388-P395) 等に開示されて
いる。
算回路(排他的論理和)の構成を図7に示す。即ち、N
MOSFET1及び2のソース並びにNMOSFET3
及び4のソースは夫々共通に接続されて、夫々A入力端
子5並びに/A入力端子6となっている。尚、“/”は
負論理を示すシンボルである。
す)1及び4のゲート並びにFET2及び3のゲートは
夫々共通に接続されて、夫々B入力端子7並びに/B入
力端子8となっている。また、FET1及び3のドレイ
ン並びにFET2及び4のドレインは夫々共通に接続さ
れて、夫々/X′出力端子9並びにX′出力端子10と
なっている。
路部と称す)11を構成しており、A入力端子5及び/
A入力端子6は、相補形の信号が入力されるソース入力
端子対12,B入力端子7及び/B入力端子8はゲート
入力端子対13,また、/X′出力端子9及びX′出力
端子10は、相補形の信号を出力する出力端子対14と
なっている。
X′出力端子10は、CMOSインバータ15a及び1
5bで構成されたバッファ部15の一対の入力端子に夫
々接続されており、バッファ部15の各出力端子は、夫
々X出力端子16及び/X出力端子17となっている。
干低下している論理回路部11の出力レベルを補うため
や、論理回路としての論理しきい値をシフトするため、
また、基板バイアス効果により低下した負荷の駆動能力
を向上させるためなどの理由から設けられているもので
ある。以上の論理回路部11及びバッファ部15が、論
理演算回路18を構成している。
端子対13に与えられる相補形の入力信号は、例えば、
論理演算回路18の外部においてインバータを用いて作
成されたり、或いは、論理演算回路18の前段に配置さ
れている相補信号を出力する論理演算回路から与えられ
るものである。
演算回路18では、出力信号のレベルが遷移する時に
は、論理回路部11における出力端子対14の一方のレ
ベルが立ち下がり、他方のレベルは立ち上がるが、NM
OSFETの場合、ソース−ドレイン間において、ロウ
レベルからハイレベルに遷移する信号(立ち上がり信
号)の伝搬遅延時間は、ハイレベルからロウレベルに遷
移する信号(立ち下がり信号)に比べて長くなる(図1
0参照)。
ソース側からドレイン側に立ち上がり信号が伝搬する場
合は、ゲート−ソース間,ゲート−ドレイン間の電位差
が何れも小さくなる方向への変化となり、FETの特性
上、ソース−ドレイン間の抵抗値は大きくなる方向へ変
化するからである。
ドレイン側に出力されるハイレベル信号の電位は、FE
T1〜4のしきい値電圧の影響によって4V程度まで低
下すると共に、ソース側に与えられる入力信号は、論理
回路部11を経由してバッファ部15を駆動することに
なる。即ち、入力側から見た負荷が重くなることから総
じて立ち上がり信号の波形なまりは大きくなり、伝搬遅
延時間は一層長くなる傾向を示す。このため、論理回路
18の動作速度が遅くなるという問題がある。
くなることから、バッファ部15のCMOSインバータ
15a及び15b内部におけるCMOSFET(図示せ
ず)が同時に導通状態となって流れる貫通電流が増加す
ることや、出力端子対14から出力される相補信号間に
はスキューが生じることから、バッファ部15を介して
次段に接続される論理演算回路においてはグリッチによ
り不要な充放電が生じることになり、消費電力の点でも
問題があった。
FETで構成した場合においても、立ち下がり信号の波
形なまり及びロウレベル信号の上昇といった点により、
同様に生じるものである。
開平7−334349号公報に開示されているものがあ
る。これは、図8に示すように、論理回路部11とバッ
ファ部15との間に、PMOS交差ラッチ19を配置し
た構成である。このPMOS交差ラッチ19を介すこと
によって、バッファ部15に与えられる入力信号のハイ
レベルを引き上げることで、遅延時間及び貫通電流を何
れも低下させるようにしている。
1770号公報には、バッファ部15を構成する各CM
OSインバータ15a,15bの入出力端子を、交差状
に接続してなるバッファ部20を配置したものが開示さ
れている。即ち、CMOSインバータ15a,15bを
斯様に接続することで、速く変化する側のインバータの
出力信号を変化が遅い側のインバータの入力端子に与え
ることによって、動作速度の補償を行うものである。
公報に開示されているものでは、PMOS交差ラッチ1
9においてハイレベルからロウレベルに変化する側の信
号ラインにも電流が流れ込むため、立ち下がり時間を遅
くするという問題がある。また、特開平8−32177
0号公報に開示されているものでは、CMOS交差ラッ
チの入出力側における負荷容量の状態により動作が代わ
ってしまうので、タイミングなどの設計が困難となって
しまう。
あり、その目的は、構成が簡単で、且つ、高速動作が可
能であり消費電力も低減することができる論理演算回路
を提供することにある。
回路によれば、パストランジスタで構成される論理回路
部(11)の出力側に、バッファとして接続される第1
及び第2のCMOSインバータ(15A,15B)を夫
々構成するNMOS及びPMOSトランジスタ(22,
24,21,23)のチャネル領域(33a,36a,
34a,35a)と、第2及び第1のCMOSインバー
タ(15B,15A)の出力端子(17,16)との間
を、夫々第1及び第2の配線部(27,26a,26b
及び25,28a,28b)によりバックゲート(3
8,41,42,45)を介してコンデンサカップリン
グする。
ストランジスタがNMOSトランジスタである場合に
は、論理回路部(11)の出力信号の立上がり遷移は立
ち下がり遷移に比較して遅くなるので、CMOSインバ
ータ(15A,15B)の出力信号は立上がり遷移の方
が速くなる。
て速くハイレベルに遷移した出力信号を、配線部を介し
て他方側のNMOS及びPMOSトランジスタのバック
ゲートに印加することで、NMOSトランジスタのしき
い値電圧を低下させて駆動能力を向上させることができ
る。その結果、他方のCMOSインバータの出力信号の
立ち下がり遷移が速くなるので、CMOSインバータに
おける入出力信号の伝搬遅延時間を短縮することができ
る。
のしきい値電圧は上昇することからPMOSトランジス
タは速くオフするようになり、NMOS及びPMOSト
ランジスタが同時にオン状態となる期間が短くなり、貫
通電流の流量を低減して消費電力を抑えることができ
る。
1及び第2のCMOSインバータ(15A,15B)の
一方を、例えば、半導体基板(30)としてのバルクシ
リコン内に論理回路部(11)及び他方のCMOSイン
バータと電気的に分離された状態で形成することができ
る。
れば、論理回路部(11)及び第1及び第2のCMOS
インバータ(15A,15B)をSOI基板(59)上
に形成する(請求項3)ので、第1及び第2の配線部
(27,26a,26b及び25,28a,28b)と
してカップリング用のコンデンサ(26a,26b及び
28a,28b)を形成するためにSOI基板(59)
上に電極を形成する必要がなく、回路面積を縮小して小
形化することができる。更に、第1及び第2のCMOS
インバータ(15A,15B)を構成するNMOS及び
PMOSトランジスタ(22,24,21,23)のバ
ックゲート(78a,78b)を夫々共通に構成する
(請求項4)ことで、回路面積を一層縮小することがで
きる。
理回路部(11)をSIMOX基板(83)上に形成
し、第1及び第2のCMOSインバータ(15A,15
B)をSIMOX基板(83)の支持基板(79a)内
において電気的に分離された状態で形成されたウェル領
域(80,81)内に夫々形成するので、そのウェル領
域(80,81)をバックゲートとして使用することが
でき、より簡単な工程で構成することが可能となる。
ストランジスタで構成される論理回路部(11)の出力
側に接続されるCMOSインバータ(15A)の出力端
子(16)にインバータゲート(86)の入力端子を接
続し、そのインバータゲート(86)の出力端子を、C
MOSインバータ(15A)を構成するNMOS及びP
MOSトランジスタ(22,21)のチャネル領域にバ
ックゲート及びコンデンサ(26a,26b)を介して
接続する。
力信号が相補型でない場合であっても、CMOSインバ
ータ(15A)の出力端子(9)のレベルをインバータ
ゲート(86)により反転して、NMOS及びPMOS
トランジスタ(22,21)のバックゲートの電位を変
化させて基板バイアス効果を発生させることができるの
で、請求項1と略同様の効果が得られる。
1実施例について図1及び図2を参照して説明する。
尚、図7と同一部分には同一符号を付して説明を省略
し、以下異なる部分についてのみ説明する。
インバータ(第1のCMOSインバータ)15Aは、P
MOSFET(PMOSトランジスタ)21及びNMO
SFET(NMOSトランジスタ)22で構成されてお
り、FET21及び22のソースは、電源及びアースに
夫々接続されている。また、FET21及びFET22
のゲートは、論理回路部11の出力端子9に共通に接続
されており、FET21及びFET22のドレインは、
CMOSインバータ15Aの出力端子16に接続されて
いる。
MOSインバータ(第2のCMOSインバータ)15B
は、PMOSFET(PMOSトランジスタ)23及び
NMOSFET(NMOSトランジスタ)24で構成さ
れており、FET23及び24のソースは、電源及びア
ースに夫々接続されている。また、FET23及び24
のゲートは、論理回路部11の出力端子10に共通に接
続されており、FET21及び22のドレインは、CM
OSインバータ15Bの出力端子17に接続されてい
る。
21及びNMOSFET22のチャネル領域に繋がるバ
ックゲートに、配線25並びにコンデンサ26a及び2
6bを介して夫々接続されている。また、出力端子16
は、FET23及び24のチャネル領域に繋がるバック
ゲートに、配線27並びにコンデンサ28a及び28b
を介して夫々接続されている。
26bは第1の配線部を構成し、配線25並びにコンデ
ンサ28a及び28bは第2の配線部を構成している。
以上が論理演算回路29を構成している。
素子として構成した場合の一例であり、主にバッファ部
15部分を示す模式的な断面図である。例えば、n形に
薄くドープされたシリコンで構成される半導体基板(バ
ルクシリコン)30に、イオン打ち込み及び熱拡散処理
によって2つのP(−)ウェル31及び32を形成す
る。そして、P(−)ウェル31の内部には、同様にし
てPウェル33及びNウェル34を形成し、P(−)ウ
ェル32の内部には、Nウェル35及びPウェル36を
形成する。
化膜(SiO2)37を形成すると共に、CVD法など
によって多結晶シリコン膜を重ねて形成した後パターニ
ングを行う。そして、Pウェル33上には、バックゲー
ト電極38及びゲート電極39を形成し、Nウェル34
上には、ゲート電極40及びバックゲート電極41を形
成する。また、Nウェル35上には、バックゲート電極
42及びゲート電極43を形成し、Pウェル36上に
は、ゲート電極44及びバックゲート電極45を形成す
る。
(+)領域46及び47を形成し、Nウェル34の内部
には、2つのP(+)領域48及び49を形成する。ま
た、Nウェル35の内部には、2つのP(+)領域50
及び51を形成し、Pウェル36の内部には、2つのN
(+)領域52及び53を形成する。
バータ15AのNMOSFET22が形成され、Nウェ
ル34には、PMOSFET21が形成される。また、
Nウェル35には、CMOSインバータ15BのPMO
SFET23が形成され、Pウェル36には、NMOS
FET24が形成される。また、Pウェル33,Nウェ
ル34,Nウェル35及びPウェル36のゲート電極3
9,40,43及び44の直下に位置する部位は、夫々
チャネル領域33a,34a,35a及び36aとなっ
ている。
タ15A及び15Bの夫々について、Pウェル31,P
ウェル33,Nウェル34及びPウェル32,Nウェル
35,Pウェル36からなるトリプルウェル構造をなし
ている。そして、このトリプルウェル構造によって、各
CMOSインバータ15A及び15Bは、夫々互いから
電気的に分離された状態となっている。
理回路部11が形成されており(図示せず)、FET2
1及び22のゲート電極40及び39は、論理回路部1
1の出力端子9に接続されている。また、FET23及
び24のゲート電極43及び44は、論理回路部11の
出力端子10に接続されている。
1及び38は、FET23及び24のドレインたるP
(+)領域51及びN(+)領域52と共に出力端子1
7に配線25によって接続されている。また、FET2
3及び24のバックゲート電極42及び45は、FET
21及び22のドレインたるP(+)領域48及びN
(+)領域47と共に出力端子16に配線27によって
接続されている。そして、FET21及び23のソース
たるP(+)領域49及び50は電源に接続されてお
り、FET22及び24のソースたるN(+)領域46
及び53はアースに接続されている。
ェル33,バックゲート電極41−酸化膜37−Nウェ
ル34は、夫々コンデンサ26b,26aを構成してお
り、また、バックゲート電極42−酸化膜37−Nウェ
ル35,バックゲート電極45−酸化膜37−Pウェル
36は、夫々コンデンサ28a,28bを構成してい
る。
例えば、出力端子9のレベルがロウからハイに遷移する
時は、出力端子10のレベルはハイからロウに遷移す
る。この時、前述したように、NMOSFETで構成さ
れている論理回路部11の特性によって、ロウからハイ
への遷移は緩慢であり、ハイからロウへの遷移は急峻と
なる。従って、バッファ部15においては、その反転出
力である出力端子17のレベル遷移(ロウ→ハイ)は、
出力端子16の遷移(ハイ→ロウ)よりも速くなる。
ると、そのハイレベル信号は、コンデンサ26a及び2
6bを介してCMOSインバータ15AのFET21及
び22のバックゲートに印加される。すると、基板(バ
ックゲート)電位が上昇することで基板バイアス効果が
生じてNMOSFET22のしきい値電圧が小さくな
る。
圧VT とドレイン電流ID との関係は、(1)式で表さ
れる。 ID =(W/L)・μ・Cox・(VG −VT )2 …(1) 但し、W:ゲート幅,L:ゲート長,Cox:酸化膜容
量,μ:移動度,VG :ゲート電圧である。従って、し
きい値電圧VT が小さくなると、ドレイン電流IDが増
加して、MOSFETの駆動能力が向上することにな
る。
対する充放電時間であると考えることができるので、M
OSFETの駆動能力が向上すると出力負荷容量に対す
る充放電時間が短くなり、入出力信号間の伝搬遅延時間
は短縮されることになる。即ち、上記のケースでは、N
MOSFET22の駆動能力が向上することで、X出力
端子16のレベルはハイからロウに速く遷移して立ち下
がり時間が短くなり、伝搬遅延時間は短縮される。
基板電位がハイレベルに上昇するとソース−ゲート間の
しきい値電圧VT が小さくなる。すると、入力信号レベ
ルがロウからハイに遷移する過程でPMOSFET21
は通常よりも速くオフすることになる。従って、FET
21及び22の双方が同時にオンしている期間が短くな
るので、貫通電流の流量を減少させるという効果をも奏
する。
て、出力端子10のレベルがロウからハイに遷移する場
合は、出力端子16のレベル遷移(ロウ→ハイ)の方が
出力端子17のレベル遷移(ハイ→ロウ)よりも速くな
る。従って、出力端子16のハイレベル信号がコンデン
サ28a及び28bを介してFET23及び24のバッ
クゲートに印加されることで、上記と同様の効果が生じ
る。
FET1乃至4を用いたパストランジスタロジックで構
成される論理回路部11からの出力信号をバッファ部1
5によってバッファリングする場合に、バッファ部15
を構成する一対のCMOSインバータ15A,15B間
において、一方のCMOSインバータの出力端子と他方
のCMOSインバータを構成するFETのチャネル領域
とを、バックゲートを介して夫々コンデンサカップリン
グした。
ベル遷移(ロウ→ハイ)が速いCMOSインバータの出
力信号を、他方のCMOSインバータ側のFETのバッ
クゲートに印加することで、基板バイアス効果により前
記FETの駆動能力を向上させて他方のCMOSインバ
ータの出力信号におけるレベル遷移(ハイ→ロウ)を速
めることができ、論理回路部11の出力特性に起因する
信号の伝搬遅延時間を短縮すると共に、貫通電流の流量
を減少させることができる。
を構成する一対のCMOSインバータ15A,15B
を、トリプルウェル構造を用いて互いに電気的に分離し
た状態で形成したので、バッファ部15を、バルクシリ
コンで構成される半導体基板30の内部に論理回路部1
1と共に形成することができる。
を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号
を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説
明する。第2実施例においては、論理演算回路29の回
路構成自体は変わらず、その論理演算回路29を、薄膜
SOI(Silicon On Insulator)基板上に構成したもので
ある。
ず、半導体層用基板を熱酸化してSiO2などの絶縁膜
54を形成する。その絶縁膜54の上に、バックゲート
として使用する多結晶シリコンを例えばCVD法によっ
て堆積させた後、フォトリソグラフィ及びエッチング処
理によってパターニングして多結晶シリコン膜55a乃
至55dを形成する。その上から、更に絶縁膜(酸化
膜)56をCVD法などで堆積させる。
合わせて熱処理する。そして、半導体層用基板を必要な
厚さまで研削することにより半導体層58を形成する。
以上の工程によってSOI基板59が完成する。
おいて、PMOSFET21及び23のチャネル領域6
0及び61,NMOSFET22及び24のチャネル領
域62及び63を形成する部位に対して、夫々イオン打
ち込み及び熱拡散処理を行うことで、各チャネル領域6
0乃至63を形成する。
化膜64を形成し、その酸化膜64の上に多結晶シリコ
ンを堆積させてからパターニングを行い、各FET21
乃至24のゲート電極65乃至68を形成する。次に、
ゲート電極65乃至68をマスクとしてイオン打ち込み
を行い熱拡散処理して、N(+)領域69乃至72及び
P(+)領域73乃至76を形成する。尚、論理回路部
11も、上記のプロセスにおいて並行して形成される。
バックゲートたる多結晶シリコン膜55a乃至55dに
配線を電気的に接続する部分の絶縁膜56とをドライエ
ッチング処理により除去してから、各部に必要な配線を
行う。
膜54−チャネル領域61,多結晶シリコン膜55b−
酸化膜54−チャネル領域60が夫々コンデンサ26
b,26aに対応するコンデンサ26b′,26a′で
あり、多結晶シリコン膜55c−酸化膜54−チャネル
領域62,多結晶シリコン膜55d−酸化膜54−チャ
ネル領域63が夫々コンデンサ28a,28bに対応す
るコンデンサ28a′,28b′となる。
ば、バッファ部15をSOI基板59内部に形成したの
で、絶縁膜56上に形成した回路間の不要な部分をドラ
イエッチング処理等によって除去することで各回路間の
絶縁を容易に行うことができる。また、配線25及び2
7を多結晶シリコン膜55a,55b及び55c,55
dに電極を介して接続せずとも、絶縁膜54に窓を開け
て直接接続すれば各チャネル領域60乃至63に対して
コンデンサカップリングを行うことができる。従って、
第1実施例のようにバルクシリコンからなる半導体基板
30の内部に形成する場合に比して、回路面積を縮小す
ることができ小形に構成することが可能となる。
例を示すものであり、第2実施例と同一部分には同一符
号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ
説明する。第3実施例は、第2実施例と同様に、バッフ
ァ部15をSOI基板77上に形成するものである。第
2実施例と異なる部分は、FET21及び22のバック
ゲートである多結晶シリコン膜55b及び55aとFE
T23及び24のバックゲートである多結晶シリコン膜
55a及び55bとを夫々共通化して、FET21及び
22,FET23及び24の間に,多結晶シリコン膜7
8a,78bとして夫々構成したものである。その他の
構成は第2実施例と同様である。
ば、FET21及び22のバックゲートとFET23及
び24のバックゲートとを夫々共通化して、多結晶シリ
コン膜78a,78bとして構成することで、第2実施
例よりも回路面積を一層縮小することができる。
例を示すものであり、第3実施例と同一部分には同一符
号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ
説明する。第4実施例は、バッファ部15をSIMOX
基板上に形成するものである。
9の内部にイオンを打ち込み熱拡散処理してPウェル
(ウェル領域)80及び81を形成する。次に、酸素イ
オンを打ち込んでから熱処理を行い、Pウェル80及び
81の上に絶縁膜82を形成する。すると、絶縁膜82
の下層は支持基板79aとなり、上層は半導体層79b
となってSIMOX基板83が形成される。
たは第3実施例と同様にしてFET21乃至24を形成
し、不要部分をドライエッチングにより除去する。この
時、第3実施例と同様にして、FET21及び22の
間,FET23及び24の間に位置する2か所の絶縁膜
82に拡散用の窓82a,82bを開けておく。それか
ら、窓82a,82bを介してPウェル80,81内に
イオン打ち込みを行い、熱拡散処理して配線25,27
のコンタクト領域たるP(+)領域84,85を形成す
る。続いて、必要な配線を行う。
T21乃至24のバックゲートに対応する。また、各F
ET21乃至24のチャネル領域−絶縁膜82−Pウェ
ル80または81の間に、第2実施例におけるコンデン
サ26a′,26b′,28a′,28b′に対応する
構成が形成されている。尚、論理回路部11について
も、上記のプロセスにおいて並行して形成される。
ば、論理回路部11及びバッファ部15をSIMOX基
板83上に形成したので、SIO基板のような貼り合わ
せ工程が不要となり、より簡単な工程で論理回路29を
構成することができる。
を示す電気的構成図である。第5実施例の論理演算回路
29′における論理回路部11′は、出力信号が相補形
ではなく、出力端子9のみが存在する。また、それに応
じて、バッファ部15′もCMOSインバータ15Aの
みが存在する構成となっている。
端子16には、例えばCMOSインバータで構成される
インバータゲート86の入力端子が接続されており、そ
のインバータゲート86の出力端子は、コンデンサ26
a及び26bの一端に配線27に代わって接続されてい
る。尚、インバータゲート86のロウレベル入力電圧
(VIL)は通常よりも高くなるように設定されており、
電源電圧5Vに対して4V程度となっている。
る。第1実施例と同様に、論理回路部11′の出力端子
9のレベルがロウからハイに遷移する場合を考える。出
力端子9のレベルがロウである時は、CMOSインバー
タ15Aの出力端子16のレベルはハイである。従っ
て、インバータゲート86の出力端子のレベルはロウで
あり、コンデンサ26a及び26bによってカップリン
グされているFET21及び22の基板電位もロウレベ
ルとなっている。
の出力端子9のレベルがハイに変化してしきい値を超え
ると、出力端子16のレベルはハイからロウに遷移しよ
うとする。そして、出力端子16のレベルが4Vまで低
下すると、インバータゲート86の出力端子のレベルは
ハイに遷移する。
ハイになることから基板バイアス効果が生じ、NMOS
FET22のしきい値電圧は低下して駆動能力が向上す
ることで、その時点から、CMOSインバータ15Aの
出力端子16のレベルは急速にロウ(0V)に向かって
変化するようになる。従って、出力端子9のレベルの立
上がり遷移が緩慢であっても、CMOSインバータ15
Aの出力端子16におけるレベルの立ち下がり遷移は速
くなる。また、PMOSFET21についても、基板バ
イアス効果によりしきい値電圧が大きくなるので、第1
実施例で述べたように貫通電流の流量が低減する。
路部11′の出力信号が相補形でない場合であっても、
CMOSインバータ15Aの出力端子16と、FET2
1及び22のバックゲートとをインバータゲート86及
びコンデンサ26a及び26bによって接続すること
で、第1実施例と略同様の効果が得られる。
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。論理回路部を構成するパストランジ
スタは、PMOSFETであっても良い。パストランジ
スタがPMOSFETである場合は、NMOSFETの
場合とは逆に出力信号の立ち下がり遷移が遅くなるとい
う現象が生じるが、上記各実施例と同様の構成とするこ
とで、出力信号の立ち下がり遷移時には、バッファ部の
CMOSインバータを構成するPMOSFETの基板電
位を速く低下させて基板バイアス効果を発生させる。す
ると、PMOSFETのしきい値が低下して駆動能力が
向上するので、同様の効果を得ることができる。
乃至第4実施例のように、バルクシリコン基板,SOI
基板,SIMOX基板上に構成すれば良い。第1実施例
のように論理回路部11の出力信号が相補形の場合であ
っても、第5実施例のように、CMOSインバータ15
Aの出力端子16とFET21及び22のバックゲート
との間、また、CMOSインバータ15Bの出力端子1
7とFET23及び24のバックゲートとの間を、イン
バータゲート及びコンデンサによって接続しても良い。
論理回路部は、EXORゲートを構成するものに限ら
ず、AND,OR,NANDなどその他の論理ゲートを
構成するものでも良い。また、出力端子対を2つ以上備
えているものでも良い。
体基板に構成した状態を示す模式的な断面図
SOI基板上に構成した状態を示す模式的な断面図
SIMOX基板上に構成した状態を示す模式的な断面図
ス−ドレイン間における信号の伝達特性を示す図
BはCMOSインバータ(第1及び第2のCMOSイン
バータ)、16及び17は出力端子、21はPMOSF
ET(PMOSトランジスタ)、22はNMOSFET
(NMOSトランジスタ)、23はPMOSFET(P
MOSトランジスタ)、24はNMOSFET(NMO
Sトランジスタ)、25は配線(第2の配線部)、コン
デンサ26a及び26bはコンデンサ(第1の配線
部)、27は配線(第1の配線部)、28a及び28b
はコンデンサ(第2の配線部)、29は論理回路、30
は半導体基板、33a,34a,35a及び36aはチ
ャネル領域、59はSOI基板、60乃至63はチャネ
ル領域、77はSOI基板、78a及び78bは多結晶
シリコン膜(バックゲート)、79aは支持基板、80
及び81はPウェル(ウェル領域)、83はSIMOX
基板、86はインバータゲートを示す。
Claims (6)
- 【請求項1】 パストランジスタで構成され、相補形の
出力信号を出力する出力端子対(14)を備えてなる論
理回路部(11)と、 前記論理回路部(11)の出力端子対(14)に入力端
子対が接続される第1及び第2のCMOSインバータ
(15A,15B)と、 前記第1のCMOSインバータ(15A)を構成するN
MOS及びPMOSトランジスタ(22,21)のチャ
ネル領域(33a,34a)と前記第2のCMOSイン
バータ(15B)の出力端子(17)との間を、バック
ゲート(38,41)を介してコンデンサカップリング
する第1の配線部(27,26a,26b)と、 前記第2のCMOSインバータ(15B)を構成するN
MOS及びPMOSトランジスタ(24,23)のチャ
ネル領域(36a,35a)と前記第1のCMOSイン
バータ(15A)の出力端子(16)との間を、バック
ゲート(42,45)を介してコンデンサカップリング
する第2の配線部(25,28a,28b)とを備えた
ことを特徴とする論理演算回路。 - 【請求項2】 前記第1及び第2のCMOSインバータ
(15A,15B)の一方は、半導体基板(30)内に
おいて、前記論理回路部(11)及び他方のCMOSイ
ンバータと電気的に分離された領域内に形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の論理演算回路。 - 【請求項3】 前記論理回路部(11)及び前記第1及
び第2のCMOSインバータ(15A,15B)は、S
OI基板(59)上に形成されていることを特徴とする
請求項1または2記載の論理演算回路。 - 【請求項4】 前記第1及び第2のCMOSインバータ
(15A,15B)を構成するNMOS及びPMOSト
ランジスタ(22,24,21,23)のバックゲート
(78a,78b)は、夫々共通に構成されていること
を特徴とする請求項3記載の論理演算回路。 - 【請求項5】 前記論理回路部(11)は、SIMOX
基板(83)上に形成されており、 前記第1及び第2のCMOSインバータ(15A,15
B)は、前記SIMOX基板(83)の支持基板(79
a)内において電気的に分離された状態で形成されたウ
ェル領域(80,81)内に夫々形成されていることを
特徴とする請求項2記載の論理演算回路。 - 【請求項6】 パストランジスタで構成される論理回路
部(11)と、 前記論理回路部(11)の出力端子(9)に入力端子が
接続されるCMOSインバータ(15A)と、 前記CMOSインバータ(15A)の出力端子(16)
に入力端子が接続されると共に、出力端子が当該CMO
Sインバータ(15A)を構成するNMOS及びPMO
Sトランジスタ(22,21)のチャネル領域にバック
ゲート及びコンデンサ(26a,26b)を介して接続
されるインバータゲート(86)とを備えたことを特徴
とする論理演算回路。
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JP11339498A JP3873448B2 (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 論理演算回路 |
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JPH11307652A true JPH11307652A (ja) | 1999-11-05 |
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ID=14611204
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JP (1) | JP3873448B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7429773B2 (en) | 2005-02-24 | 2008-09-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor apparatus and MIS logic circuit |
US7570509B2 (en) | 2006-11-17 | 2009-08-04 | Seiko Epson Corporation | Semiconductor device, logic circuit and electronic equipment |
JP2010074138A (ja) * | 2008-08-19 | 2010-04-02 | Fujifilm Corp | 薄膜トランジスタ、アクティブマトリクス基板、及び撮像装置 |
JP2016054542A (ja) * | 2015-11-27 | 2016-04-14 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 差動出力回路および半導体装置 |
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-
1998
- 1998-04-23 JP JP11339498A patent/JP3873448B2/ja not_active Expired - Fee Related
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