JPH1187665A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPH1187665A JPH1187665A JP24280797A JP24280797A JPH1187665A JP H1187665 A JPH1187665 A JP H1187665A JP 24280797 A JP24280797 A JP 24280797A JP 24280797 A JP24280797 A JP 24280797A JP H1187665 A JPH1187665 A JP H1187665A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inverter
- output
- nmos
- level
- pmos
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 2対のトランジスタから成るCMOS基本セ
ルによりインバータを構成する場合、PMOSよりNM
OSの方がキャリア移動度が速いため、立ち上がり速度
と立ち下がり速度を等しくするとNMOSが余ってしま
う。 【解決手段】 余っているNMOS302を2つのPM
OS300、301と並列に接続し、PMOS300、
301及びNMOS303ゲート入力に対し反転した信
号をNMOS302ゲートに入力する。このため、立ち
上がり速度と立ち下がり速度を等しくしつつ、余ってい
るNMOS302を有効に活用することができる。
ルによりインバータを構成する場合、PMOSよりNM
OSの方がキャリア移動度が速いため、立ち上がり速度
と立ち下がり速度を等しくするとNMOSが余ってしま
う。 【解決手段】 余っているNMOS302を2つのPM
OS300、301と並列に接続し、PMOS300、
301及びNMOS303ゲート入力に対し反転した信
号をNMOS302ゲートに入力する。このため、立ち
上がり速度と立ち下がり速度を等しくしつつ、余ってい
るNMOS302を有効に活用することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路に
関し、特にマスタスライス方式において有効な半導体集
積回路に関する。
関し、特にマスタスライス方式において有効な半導体集
積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】マスタスライス方式半導体集積回路にお
いては、半導体基板上へのトランジスタ素子形成工程ま
でを完了しておき、最後の配線パターンを変更すること
により求められる機能を実現する。
いては、半導体基板上へのトランジスタ素子形成工程ま
でを完了しておき、最後の配線パターンを変更すること
により求められる機能を実現する。
【0003】マスタスライス方式半導体集積回路は、図
13(a)に示すように、Pチャネル型MOSトランジス
タ(以下、PMOSと略す)1300及びNチャネル型MO
Sトランジスタ(以下、NMOSと略す)1301を有する
基本セルが、図13(b)に示すゲート電極1310、P型拡
散領域1311、ゲート電極1312及びN型拡散領域1313のレ
イアウトで、予め半導体基板上に行方向及び列方向に複
数配列されている。この基本セル上にインバータを構成
する1つの従来例を図6(基本セル上のインバータ構成
例1)に示す。インバータを構成するトランジスタ600
〜603は、基本セルが有するPMOS及びNMOSであ
って、CMOS構成となっている。説明を簡単にするた
めに、基本セルを1ヶ使用してインバータを構成する場
合のみを示している。600〜603の各トランジスタのゲー
ト電極610〜613はコンタクト孔614〜617を介して入力信
号線に接続される。コンタクト孔はPMOSあるいはN
MOSのソース、ドレインあるいはゲートと配線を接続
するためのものである。ドレイン電極はコンタクト孔62
2,623を介して出力信号線に、PMOSソース電極はコ
ンタクト孔618,620を介して電源電位線に、NMOSソ
ース電極はコンタクト孔619,621を介して接地線に、そ
れぞれ接続することにより反転動作を行う。例えば入力
信号に"1"レベルが入力された場合、すなわち電源電位
が入力された場合、NMOS602,603が導通しPMOS6
00,601が非導通になるために、NMOS602,603のソー
ス電位である接地電位が出力信号線に伝わる。このこと
により、入力信号レベル"1"の反転したレベル"0"を出力
することができる。同様に入力信号に"0"レベルが入力
された場合、すなわち接地電位が入力された場合、PM
OS600,601が導通しNMOS602,603が非導通になるた
めにPMOS600,601のソース電位である電源電位が出
力信号線にそれぞれ伝わる。このことにより、入力信号
レベル"0"の反転レベルである"1"レベルを出力すること
ができる。また駆動する負荷が重い場合は、基本セルを
増やし使用するトランジスタの数を増やしてインバータ
を構成する。
13(a)に示すように、Pチャネル型MOSトランジス
タ(以下、PMOSと略す)1300及びNチャネル型MO
Sトランジスタ(以下、NMOSと略す)1301を有する
基本セルが、図13(b)に示すゲート電極1310、P型拡
散領域1311、ゲート電極1312及びN型拡散領域1313のレ
イアウトで、予め半導体基板上に行方向及び列方向に複
数配列されている。この基本セル上にインバータを構成
する1つの従来例を図6(基本セル上のインバータ構成
例1)に示す。インバータを構成するトランジスタ600
〜603は、基本セルが有するPMOS及びNMOSであ
って、CMOS構成となっている。説明を簡単にするた
めに、基本セルを1ヶ使用してインバータを構成する場
合のみを示している。600〜603の各トランジスタのゲー
ト電極610〜613はコンタクト孔614〜617を介して入力信
号線に接続される。コンタクト孔はPMOSあるいはN
MOSのソース、ドレインあるいはゲートと配線を接続
するためのものである。ドレイン電極はコンタクト孔62
2,623を介して出力信号線に、PMOSソース電極はコ
ンタクト孔618,620を介して電源電位線に、NMOSソ
ース電極はコンタクト孔619,621を介して接地線に、そ
れぞれ接続することにより反転動作を行う。例えば入力
信号に"1"レベルが入力された場合、すなわち電源電位
が入力された場合、NMOS602,603が導通しPMOS6
00,601が非導通になるために、NMOS602,603のソー
ス電位である接地電位が出力信号線に伝わる。このこと
により、入力信号レベル"1"の反転したレベル"0"を出力
することができる。同様に入力信号に"0"レベルが入力
された場合、すなわち接地電位が入力された場合、PM
OS600,601が導通しNMOS602,603が非導通になるた
めにPMOS600,601のソース電位である電源電位が出
力信号線にそれぞれ伝わる。このことにより、入力信号
レベル"0"の反転レベルである"1"レベルを出力すること
ができる。また駆動する負荷が重い場合は、基本セルを
増やし使用するトランジスタの数を増やしてインバータ
を構成する。
【0004】つぎに、基本セル上にインバータセルを構
成する別の従来例を図7(基本セル上のインバータ構成
例2)に示す。一般的にPMOSよりNMOSの方がキ
ャリア移動度が速いため、PMOSとNMOSのサイズ
がほぼ同程度の場合、PMOSとNMOSを同数ずつ使
用してインバータを構成すると、出力信号レベルが"1"
から"0"に遷移する時間(立ち下がり時間)は、レベル"
0"から"1"に遷移する時間(立ち上がり時間)より速く
なる。通常PMOSとNMOSの移動度の比は1:2であ
るので立ち上がり時間は立ち下がり時間のほぼ2倍程度
になる。このように出力波形の立ち上がり時間と立ち下
がり時間が異なると、次段に続く回路の動作速度がイン
バータ出力によって異なってしまうため設計しづらく、
またスキュー、ジッタ等の誤動作発生要因になることも
ある。図7に示す従来例は、基本セルを使用してインバ
ータの出力波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間を同
程度にするために、使用するPMOSとNMOSの数を
調整したもので、PMOS2ヶに対してNMOS1ヶ使
用したCMOS構成となっている。図7は、説明を簡単
にするために1ヶの基本セル上で構成する場合を示して
いる。トランジスタ700〜702のゲート電極710〜712は、
コンタクト孔713〜715を介して入力信号線に、ドレイン
電極はコンタクト孔719,720を介して出力信号線に、P
MOSソース電極はコンタクト孔716,717を介して電源
電位線に、NMOSソース電極はコンタクト孔718を介
して接地線に、それぞれ接続することにより反転動作を
行う。例えば入力信号に"1"レベルが入力された場合N
MOS702が導通し、PMOS700,701が非導通になるた
めにNMOS702のソース電位である接地電位を出力信
号線に伝える。入力信号に"0"レベルが入力された場合
はPMOS700,701が導通しNMOS702が非導通にな
り、PMOS700,701のソース電位である電源電位を出
力信号線にそれぞれ伝える。また駆動する負荷が重い場
合は、PMOSとNMOSの数の比を2:1にしたまま、
使用するトランジスタの数を負荷に応じて増加してイン
バータを構成する。
成する別の従来例を図7(基本セル上のインバータ構成
例2)に示す。一般的にPMOSよりNMOSの方がキ
ャリア移動度が速いため、PMOSとNMOSのサイズ
がほぼ同程度の場合、PMOSとNMOSを同数ずつ使
用してインバータを構成すると、出力信号レベルが"1"
から"0"に遷移する時間(立ち下がり時間)は、レベル"
0"から"1"に遷移する時間(立ち上がり時間)より速く
なる。通常PMOSとNMOSの移動度の比は1:2であ
るので立ち上がり時間は立ち下がり時間のほぼ2倍程度
になる。このように出力波形の立ち上がり時間と立ち下
がり時間が異なると、次段に続く回路の動作速度がイン
バータ出力によって異なってしまうため設計しづらく、
またスキュー、ジッタ等の誤動作発生要因になることも
ある。図7に示す従来例は、基本セルを使用してインバ
ータの出力波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間を同
程度にするために、使用するPMOSとNMOSの数を
調整したもので、PMOS2ヶに対してNMOS1ヶ使
用したCMOS構成となっている。図7は、説明を簡単
にするために1ヶの基本セル上で構成する場合を示して
いる。トランジスタ700〜702のゲート電極710〜712は、
コンタクト孔713〜715を介して入力信号線に、ドレイン
電極はコンタクト孔719,720を介して出力信号線に、P
MOSソース電極はコンタクト孔716,717を介して電源
電位線に、NMOSソース電極はコンタクト孔718を介
して接地線に、それぞれ接続することにより反転動作を
行う。例えば入力信号に"1"レベルが入力された場合N
MOS702が導通し、PMOS700,701が非導通になるた
めにNMOS702のソース電位である接地電位を出力信
号線に伝える。入力信号に"0"レベルが入力された場合
はPMOS700,701が導通しNMOS702が非導通にな
り、PMOS700,701のソース電位である電源電位を出
力信号線にそれぞれ伝える。また駆動する負荷が重い場
合は、PMOSとNMOSの数の比を2:1にしたまま、
使用するトランジスタの数を負荷に応じて増加してイン
バータを構成する。
【0005】一方、出力信号線に"1"レベルを出力する
能力を増加させたい場合がある。例えば出力負荷が接地
線と接続された抵抗器であるような場合、抵抗器の両端
の電位差を0[V]にするときには抵抗器に接続された接地
線から0[V]を伝えることができるので、バッファとして
使用するインバータはNMOSの能力よりPMOSの能
力を増加させた方が効率がよい、というような場合であ
る。このような場合に使用するインバータを図8(基本
セル上のインバータ構成例3)に示す。説明を簡単にす
るために図7に示したインバータにPMOSを1ヶのみ
追加したCMOS構成を示した。一般的にはPMOSと
NMOSの使用数の比をN:1(Nは3以上)にすれ
ば"1"レベルを出力する能力を増加したインバータを構
成できる。トランジスタ800〜803のゲート電極810〜813
はコンタクト孔816〜819を介して入力信号線に、ドレイ
ン電極はコンタクト孔820〜822を介して出力信号線に、
PMOSソース電極はコンタクト孔823〜825を介して電
源電位線に、NMOSソース電極はコンタクト孔826を
介して接地線に、それぞれ接続することにより反転動作
を行う。例えば入力信号に電源電位"1"レベルが入力さ
れた場合NMOS803が導通し、PMOS800〜802が非
導通になるためにNMOS803のソース電位である接地
電位を出力信号線に伝える。入力信号に"0"レベルが入
力された場合はPMOS800〜802が導通しNMOS803
が非導通になり、PMOS800〜802のソース電位である
電源電位を出力信号線にそれぞれ伝える。図8に示した
インバータの"1"レベルを出力する能力は図6、図7に
示したインバータの"1"レベルを出力する能力のほぼ1.5
倍である。
能力を増加させたい場合がある。例えば出力負荷が接地
線と接続された抵抗器であるような場合、抵抗器の両端
の電位差を0[V]にするときには抵抗器に接続された接地
線から0[V]を伝えることができるので、バッファとして
使用するインバータはNMOSの能力よりPMOSの能
力を増加させた方が効率がよい、というような場合であ
る。このような場合に使用するインバータを図8(基本
セル上のインバータ構成例3)に示す。説明を簡単にす
るために図7に示したインバータにPMOSを1ヶのみ
追加したCMOS構成を示した。一般的にはPMOSと
NMOSの使用数の比をN:1(Nは3以上)にすれ
ば"1"レベルを出力する能力を増加したインバータを構
成できる。トランジスタ800〜803のゲート電極810〜813
はコンタクト孔816〜819を介して入力信号線に、ドレイ
ン電極はコンタクト孔820〜822を介して出力信号線に、
PMOSソース電極はコンタクト孔823〜825を介して電
源電位線に、NMOSソース電極はコンタクト孔826を
介して接地線に、それぞれ接続することにより反転動作
を行う。例えば入力信号に電源電位"1"レベルが入力さ
れた場合NMOS803が導通し、PMOS800〜802が非
導通になるためにNMOS803のソース電位である接地
電位を出力信号線に伝える。入力信号に"0"レベルが入
力された場合はPMOS800〜802が導通しNMOS803
が非導通になり、PMOS800〜802のソース電位である
電源電位を出力信号線にそれぞれ伝える。図8に示した
インバータの"1"レベルを出力する能力は図6、図7に
示したインバータの"1"レベルを出力する能力のほぼ1.5
倍である。
【0006】図9及び図10に、マスタスライス方式半
導体集積回路において、重い負荷を駆動しかつ出力波形
の立ち上がり時間と立ち下がり時間がぼぼ等しくなるよ
うに構成した従来のインバータを示す。PMOS901〜9
12とNMOS913〜918によるCMOS構成とされてい
る。900は出力負荷である。MOSトランジスタを使用
して重い負荷を駆動するためには、使用するトランジス
タのサイズを負荷を駆動するために十分な大きさにする
方法と、負荷を駆動するためにトランジスタ数を増やし
てそれらのトランジスタを並列に接続する方法とがある
が、マスタスライス方式半導体集積回路においては、使
用するトランジスタのサイズは決まっているので、負荷
の大きさによってトランジスタ数を増やして並列に接続
する方法が用いられる。図9及び図10に示したインバ
ータセルは図7に示したインバータセルを6ヶ並列に接
続して構成したものであり、基本セルを6ヶ使用して構
成される。出力負荷に"1"レベルを出力する場合、出力
負荷はPMOS901〜912によって駆動されるため、同じ
負荷を図7に示したセルにより駆動する場合に比べて、
駆動能力は6倍になる。同様に出力負荷に"0"レベルを
出力する場合、出力負荷はNMOS913〜918によって駆
動されるため、同じ負荷を図7に示したセルにより駆動
する場合に比べて、駆動能力は6倍になる。図9及び図
10に示すインバータセルの"1"を出力する能力と"0"を
出力する能力の両方とも、図7に示したセルの6倍にな
っているため、図7に示したセルと同様に図9及び図1
0のインバータセルの出力波形の立ち上がり時間と立ち
下がり時間はほぼ等しくなるように調整されている。
導体集積回路において、重い負荷を駆動しかつ出力波形
の立ち上がり時間と立ち下がり時間がぼぼ等しくなるよ
うに構成した従来のインバータを示す。PMOS901〜9
12とNMOS913〜918によるCMOS構成とされてい
る。900は出力負荷である。MOSトランジスタを使用
して重い負荷を駆動するためには、使用するトランジス
タのサイズを負荷を駆動するために十分な大きさにする
方法と、負荷を駆動するためにトランジスタ数を増やし
てそれらのトランジスタを並列に接続する方法とがある
が、マスタスライス方式半導体集積回路においては、使
用するトランジスタのサイズは決まっているので、負荷
の大きさによってトランジスタ数を増やして並列に接続
する方法が用いられる。図9及び図10に示したインバ
ータセルは図7に示したインバータセルを6ヶ並列に接
続して構成したものであり、基本セルを6ヶ使用して構
成される。出力負荷に"1"レベルを出力する場合、出力
負荷はPMOS901〜912によって駆動されるため、同じ
負荷を図7に示したセルにより駆動する場合に比べて、
駆動能力は6倍になる。同様に出力負荷に"0"レベルを
出力する場合、出力負荷はNMOS913〜918によって駆
動されるため、同じ負荷を図7に示したセルにより駆動
する場合に比べて、駆動能力は6倍になる。図9及び図
10に示すインバータセルの"1"を出力する能力と"0"を
出力する能力の両方とも、図7に示したセルの6倍にな
っているため、図7に示したセルと同様に図9及び図1
0のインバータセルの出力波形の立ち上がり時間と立ち
下がり時間はほぼ等しくなるように調整されている。
【0007】図11はコンパレータ、フリップフロップ
等の互いに反転した2つの信号を出力する回路にバッフ
ァとして図7に示したインバータを接続した従来例であ
り、図12は同様な2つの信号を出力する回路の出力に
図8に示したインバータを接続したものである。レイア
ウトは1つのインバータに関して図7、図8に示してあ
るので省略する。
等の互いに反転した2つの信号を出力する回路にバッフ
ァとして図7に示したインバータを接続した従来例であ
り、図12は同様な2つの信号を出力する回路の出力に
図8に示したインバータを接続したものである。レイア
ウトは1つのインバータに関して図7、図8に示してあ
るので省略する。
【0008】図11に示す回路構成はマスタスライス方
式半導体集積回路において、フリップフロップ回路、コ
ンパレータ回路(比較器)等の互いに反転したレベルの
信号を出力する回路において、重い負荷を駆動しかつ出
力信号線の出力波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間
がほぼ同程度になるようにバッファとしてインバータを
接続して構成したものであり、PMOS1100,1101,110
3,1104とNMOS1102,1105によるCMOS構成とされ
ている。フリップフロップ回路、コンパレータ回路(比
較器)等の回路の出力Qが"1"レベルを、QBが"0"レベ
ルを出力した場合NMOS1102が導通し、そのソース電
位である接地線電位が出力信号線1に伝わり、PMOS
1103,1104が導通してそのソース電位である電源電位が
出力信号線2に伝わる。また出力Qが"0"レベルを、Q
Bが"1"レベルを出力した場合PMOS1100,1101がオン
してそのソース電位である電源電位が出力信号線1に伝
わり、NMOS1105がオンしてそのソース電位である接
地線電位が出力信号線2に伝わる。
式半導体集積回路において、フリップフロップ回路、コ
ンパレータ回路(比較器)等の互いに反転したレベルの
信号を出力する回路において、重い負荷を駆動しかつ出
力信号線の出力波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間
がほぼ同程度になるようにバッファとしてインバータを
接続して構成したものであり、PMOS1100,1101,110
3,1104とNMOS1102,1105によるCMOS構成とされ
ている。フリップフロップ回路、コンパレータ回路(比
較器)等の回路の出力Qが"1"レベルを、QBが"0"レベ
ルを出力した場合NMOS1102が導通し、そのソース電
位である接地線電位が出力信号線1に伝わり、PMOS
1103,1104が導通してそのソース電位である電源電位が
出力信号線2に伝わる。また出力Qが"0"レベルを、Q
Bが"1"レベルを出力した場合PMOS1100,1101がオン
してそのソース電位である電源電位が出力信号線1に伝
わり、NMOS1105がオンしてそのソース電位である接
地線電位が出力信号線2に伝わる。
【0009】図12に示す回路構成はマスタスライス方
式半導体集積回路において、フリップフロップ回路、コ
ンパレータ回路(比較器)等の互いに反転したレベルの
信号を出力する回路において、重い負荷を駆動しかつ出
力信号線に"1"レベルを出力する能力を増加させるため
にPMOSとNMOSの数を調整したバッファインバー
タを接続して構成したもので、PMOS1200〜1202,120
4〜1206とNMOS1203,1207によるCMOS構成とされ
ている。回路図11は出力信号線に"1"レベルを出力す
る時にPMOS2ヶを使用するが回路図12はPMOS
を3ヶ使用しているため"1"レベルを出力する能力は回
路図12は回路図11の1.5倍になっている。図11、
図12においては説明を簡単にするために使用するPM
OS、NMOSを最小限使用した場合について示してい
る。
式半導体集積回路において、フリップフロップ回路、コ
ンパレータ回路(比較器)等の互いに反転したレベルの
信号を出力する回路において、重い負荷を駆動しかつ出
力信号線に"1"レベルを出力する能力を増加させるため
にPMOSとNMOSの数を調整したバッファインバー
タを接続して構成したもので、PMOS1200〜1202,120
4〜1206とNMOS1203,1207によるCMOS構成とされ
ている。回路図11は出力信号線に"1"レベルを出力す
る時にPMOS2ヶを使用するが回路図12はPMOS
を3ヶ使用しているため"1"レベルを出力する能力は回
路図12は回路図11の1.5倍になっている。図11、
図12においては説明を簡単にするために使用するPM
OS、NMOSを最小限使用した場合について示してい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ゲートアレイ方式半導
体集積回路においては、基本セル上に配置されるPMO
SとNMOSのトランジスタサイズは予め決まってい
る。このような方式の半導体集積回路において、重い負
荷を駆動する必要がありかつ出力波形の立ち上がり時間
と立ち下がり時間を同程度になるように調整したインバ
ータを構成しようとすると、負荷駆動能力を上昇させる
必要があるため図7に示したインバータ構成を複数個並
列に接続することになる。このためNMOSに余剰が生
じてしまい、無駄な領域が生じてしまうため利用効率が
下がり、チップ面積が増加してしまう。図9及び図10
に示した従来例では、ゲート電極1000〜1005で構成する
ことのできるNMOS6ヶ分の未使用トランジスタが生
じている。
体集積回路においては、基本セル上に配置されるPMO
SとNMOSのトランジスタサイズは予め決まってい
る。このような方式の半導体集積回路において、重い負
荷を駆動する必要がありかつ出力波形の立ち上がり時間
と立ち下がり時間を同程度になるように調整したインバ
ータを構成しようとすると、負荷駆動能力を上昇させる
必要があるため図7に示したインバータ構成を複数個並
列に接続することになる。このためNMOSに余剰が生
じてしまい、無駄な領域が生じてしまうため利用効率が
下がり、チップ面積が増加してしまう。図9及び図10
に示した従来例では、ゲート電極1000〜1005で構成する
ことのできるNMOS6ヶ分の未使用トランジスタが生
じている。
【0011】また、負荷に応じて駆動能力を変えようと
して出力部にバッファとしてインバータセルを複数並列
に接続する場合がある。このような場合において負荷
に"1"レベルを出力する能力を増加しようとすると図1
2に示したようにインバータのPMOSの数を増やす必
要がある。しかし、このような場合、図8(b)に示した
ようにゲート電極814,815で構成されるNMOS部が余
剰となっしまい、図12においてはトータルとしてNM
OS4ヶが余剰となる。その結果チップ面積も増加して
しまう。
して出力部にバッファとしてインバータセルを複数並列
に接続する場合がある。このような場合において負荷
に"1"レベルを出力する能力を増加しようとすると図1
2に示したようにインバータのPMOSの数を増やす必
要がある。しかし、このような場合、図8(b)に示した
ようにゲート電極814,815で構成されるNMOS部が余
剰となっしまい、図12においてはトータルとしてNM
OS4ヶが余剰となる。その結果チップ面積も増加して
しまう。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、CMOSを有するものであって、該CMOSのPM
OSと並列に少なくとも1つのNMOSが接続されてい
るものである。また、前記CMOSのPMOSは該CM
OSのNMOSよりも数が多いものであることが、全体
として素子数を少なくすることができるので好ましい。
さらに、前記CMOS及び並列接続NMOSがインバー
タを構成するものであることが、その立ち上がりの特性
と立ち下がりの特性が同じインバータを構成できるので
好ましい。
は、CMOSを有するものであって、該CMOSのPM
OSと並列に少なくとも1つのNMOSが接続されてい
るものである。また、前記CMOSのPMOSは該CM
OSのNMOSよりも数が多いものであることが、全体
として素子数を少なくすることができるので好ましい。
さらに、前記CMOS及び並列接続NMOSがインバー
タを構成するものであることが、その立ち上がりの特性
と立ち下がりの特性が同じインバータを構成できるので
好ましい。
【0013】また、互いに反転した2つの信号を出力す
る回路の出力にバッファとして前記インバータが接続さ
れていることが、PMOSとNMOSのゲートに直接に
前段からの反転信号を入力することができ、構成を簡素
化できるので好ましい。前記半導体集積回路がマスタス
ライス方式のものであることが、余剰のNMOSをなく
し全体としてセル面積を縮小することができるので、好
ましい。
る回路の出力にバッファとして前記インバータが接続さ
れていることが、PMOSとNMOSのゲートに直接に
前段からの反転信号を入力することができ、構成を簡素
化できるので好ましい。前記半導体集積回路がマスタス
ライス方式のものであることが、余剰のNMOSをなく
し全体としてセル面積を縮小することができるので、好
ましい。
【0014】本発明によれば、インバータ機能等のCM
OSを構成するために余剰であったNMOSをPMOS
と並列に接続することでPMOS側の駆動能力を高め、
PMOS数を削減することができ、同等の機能を維持し
つつセル面積を縮小しコスト削減を実行できる。
OSを構成するために余剰であったNMOSをPMOS
と並列に接続することでPMOS側の駆動能力を高め、
PMOS数を削減することができ、同等の機能を維持し
つつセル面積を縮小しコスト削減を実行できる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施の形態
である。図2は図1に対するレイアウトの一例で基本セ
ル上に構成されている。図1に示されているように本実
施の形態はCMOSトランジスタ102〜115、NMOS11
6,117及びインバータ100により構成される。本実施の形
態においてはインバータ100は基本セル1ヶ200〜203を
使用して構成する場合の一例を示しているが、PMO
S,NMOSともに1ヶずつのみ使用した半ゲート(1
ゲートは1基本セルのこと)による構成にしてもよい。
入力信号線はPMOS102〜109、NMOS110〜115の各
々のゲート電極及びインバータ100の入力に接続され
る。PMOS102〜109のソース電極は電源電位に接続さ
れドレイン電極は出力端子に接続される。インバータ10
0の出力はコンタクト孔、1層配線、1層配線と2層配
線を接続するスルーホール及び2層配線によってNMO
S116,117のゲート電極204,205に接続される。NMOS
116,117のドレイン電極はコンタクト孔、1層配線、1
層配線と2層配線を接続するスルーホール、2層配線に
よって電源電位に接続され、ソース電極は出力端子に接
続される。このように図1に示したインバータ構成は、
未使用であるNMOSをソースフォロワ構成にするもの
である。入力信号線に"1"レベルが入力された場合NM
OS110〜115が導通し、PMOS102〜109及びNMOS
116,117が非導通となって、NMOS110〜115のソース
電位である接地電位"0"レベルが出力信号線に伝わる。
この場合"0"レベルを出力するためにNMOS6ヶを使
用しているので、図8の従来例に示したインバータが"
0"レベルを出力するときと同じである。入力信号線に接
地電位"0"レベルが入力された場合、PMOS102〜109
が導通しNMOS110〜115が非導通となり、PMOS10
2〜109のソース電位である電源電位が出力信号線に伝わ
る。同時にインバータ100の入力にも接地電位"0"レベル
が入力されるため、インバータセルの反転動作により、
電源電位"1"レベルを出力しNMOS116,117が導通す
る。NMOS116,117のソース電極すなわち出力線が電
源電位からNMOS116,117のしきい値だけ低い電圧に
なった時点でNMOS116,117は非導通となる。NMO
SとPMOSのサイズがほぼ同じ程度であれば、NMO
Sの駆動能力はPMOSの駆動能力のほぼ2倍であるか
ら、電源電圧よりNMOS116,117のしきい値電圧分低
い電圧を出力するまでの時間は、PMOS102〜109に4
ヶのPMOSを追加しPMOS12ヶにより出力された
場合すなわち図9及び図10の従来例と等しい。出力信
号線が電源電圧からNMOS116,117のしきい値電圧分
低い電圧から電源電圧まで変化する時間は、出力負荷が
PMOS8ヶにより駆動されるので、図9及び図10従
来例に示したインバータを使用した場合より遅くなる。
しかし、接地電位から電源電圧よりNMOS116,117の
しきい値電圧分低い電圧を出力するまでの時間に比べ
て、電源電圧からNMOS116,117のしきい値電圧分低
い電位から電源電圧まで変化する時間は短いので、"1"
レベルを出力する時間は図9及び図10従来例と図1本
実施の形態とで大きな差はない。よって本実施の形態に
おいても出力波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間は
ほぼ等しくなるように調整される。また、図1に示すよ
うな構成にすると、インバータ100を配置するために基
本セルを1ヶ又は基本セルの半分を使用し、PMOS10
2〜109の8ヶとNMOS110〜117の8ヶを配置するため
に4ヶの基本セルを使用することになるのでトータルと
して5ヶ又は4.5ヶの基本セルを使用することにな
る。図9及び図10に示すように従来技術においては6
ヶ使用することになるため、従来技術に比べ基本セルを
1ヶ又は1.5ヶ削減することが可能になる。
である。図2は図1に対するレイアウトの一例で基本セ
ル上に構成されている。図1に示されているように本実
施の形態はCMOSトランジスタ102〜115、NMOS11
6,117及びインバータ100により構成される。本実施の形
態においてはインバータ100は基本セル1ヶ200〜203を
使用して構成する場合の一例を示しているが、PMO
S,NMOSともに1ヶずつのみ使用した半ゲート(1
ゲートは1基本セルのこと)による構成にしてもよい。
入力信号線はPMOS102〜109、NMOS110〜115の各
々のゲート電極及びインバータ100の入力に接続され
る。PMOS102〜109のソース電極は電源電位に接続さ
れドレイン電極は出力端子に接続される。インバータ10
0の出力はコンタクト孔、1層配線、1層配線と2層配
線を接続するスルーホール及び2層配線によってNMO
S116,117のゲート電極204,205に接続される。NMOS
116,117のドレイン電極はコンタクト孔、1層配線、1
層配線と2層配線を接続するスルーホール、2層配線に
よって電源電位に接続され、ソース電極は出力端子に接
続される。このように図1に示したインバータ構成は、
未使用であるNMOSをソースフォロワ構成にするもの
である。入力信号線に"1"レベルが入力された場合NM
OS110〜115が導通し、PMOS102〜109及びNMOS
116,117が非導通となって、NMOS110〜115のソース
電位である接地電位"0"レベルが出力信号線に伝わる。
この場合"0"レベルを出力するためにNMOS6ヶを使
用しているので、図8の従来例に示したインバータが"
0"レベルを出力するときと同じである。入力信号線に接
地電位"0"レベルが入力された場合、PMOS102〜109
が導通しNMOS110〜115が非導通となり、PMOS10
2〜109のソース電位である電源電位が出力信号線に伝わ
る。同時にインバータ100の入力にも接地電位"0"レベル
が入力されるため、インバータセルの反転動作により、
電源電位"1"レベルを出力しNMOS116,117が導通す
る。NMOS116,117のソース電極すなわち出力線が電
源電位からNMOS116,117のしきい値だけ低い電圧に
なった時点でNMOS116,117は非導通となる。NMO
SとPMOSのサイズがほぼ同じ程度であれば、NMO
Sの駆動能力はPMOSの駆動能力のほぼ2倍であるか
ら、電源電圧よりNMOS116,117のしきい値電圧分低
い電圧を出力するまでの時間は、PMOS102〜109に4
ヶのPMOSを追加しPMOS12ヶにより出力された
場合すなわち図9及び図10の従来例と等しい。出力信
号線が電源電圧からNMOS116,117のしきい値電圧分
低い電圧から電源電圧まで変化する時間は、出力負荷が
PMOS8ヶにより駆動されるので、図9及び図10従
来例に示したインバータを使用した場合より遅くなる。
しかし、接地電位から電源電圧よりNMOS116,117の
しきい値電圧分低い電圧を出力するまでの時間に比べ
て、電源電圧からNMOS116,117のしきい値電圧分低
い電位から電源電圧まで変化する時間は短いので、"1"
レベルを出力する時間は図9及び図10従来例と図1本
実施の形態とで大きな差はない。よって本実施の形態に
おいても出力波形の立ち上がり時間と立ち下がり時間は
ほぼ等しくなるように調整される。また、図1に示すよ
うな構成にすると、インバータ100を配置するために基
本セルを1ヶ又は基本セルの半分を使用し、PMOS10
2〜109の8ヶとNMOS110〜117の8ヶを配置するため
に4ヶの基本セルを使用することになるのでトータルと
して5ヶ又は4.5ヶの基本セルを使用することにな
る。図9及び図10に示すように従来技術においては6
ヶ使用することになるため、従来技術に比べ基本セルを
1ヶ又は1.5ヶ削減することが可能になる。
【0016】図3は本発明の第2の実施の形態を説明す
る図である。図4及び図5は図3に対するレイアウトで
配線、層間接続孔等の構成方法は一例である。図3に示
されているように本実施の形態はコンパレータ、フリッ
プフロップ回路等互いに反転する2つの信号を出力する
回路とバッファインバータを構成するCMOSトランジ
スタ300,301,303,304,305,307、NMOS302,306により
構成される。本実施の形態においては図13に示した基
本セル1ヶを使用して構成する場合の一例を示している
が基本セルを複数使用してトランジスタ数を増やして構
成してもよい。互いに反転する2つの信号を出力する回
路からの出力Q、QBはトランジスタ300〜307のゲート
電極に接続される。PMOS300,301,304,305のソース
電極は電源電位に接続され、ドレイン電極は出力端子に
接続される。NMOS303,307のソース電極は接地線に
接続され、ドレイン電極は出力端子に接続される。NM
OS302,306のソース電極は出力信号線に接続され、ド
レイン電極は電源電位線と接続される。
る図である。図4及び図5は図3に対するレイアウトで
配線、層間接続孔等の構成方法は一例である。図3に示
されているように本実施の形態はコンパレータ、フリッ
プフロップ回路等互いに反転する2つの信号を出力する
回路とバッファインバータを構成するCMOSトランジ
スタ300,301,303,304,305,307、NMOS302,306により
構成される。本実施の形態においては図13に示した基
本セル1ヶを使用して構成する場合の一例を示している
が基本セルを複数使用してトランジスタ数を増やして構
成してもよい。互いに反転する2つの信号を出力する回
路からの出力Q、QBはトランジスタ300〜307のゲート
電極に接続される。PMOS300,301,304,305のソース
電極は電源電位に接続され、ドレイン電極は出力端子に
接続される。NMOS303,307のソース電極は接地線に
接続され、ドレイン電極は出力端子に接続される。NM
OS302,306のソース電極は出力信号線に接続され、ド
レイン電極は電源電位線と接続される。
【0017】フリップフロップ等互いに反転した信号を
出力する回路を前段の回路とする。前段の回路の出力Q
が"1"レベル、QBが"0"レベルをそれぞれ出力した場
合、トランジスタ300,301,302,307は非導通となりトラ
ンジスタ303,304,305,306が導通し、出力信号線1は"0"
レベルを出力信号線2は"1"レベルをそれぞれ出力す
る。前段の回路の出力Qが"0"レベル、QBが"1"レベル
を出力した場合、トランジスタ303,304,305,306が非導
通となり、トランジスタ300,301,302,307が導通して出
力信号線1は"1"レベルを出力信号線2は"0"レベルを出
力する。NMOS302,306は、ソース電極すなわち出力
線が電源電位からNMOS302,306のしきい値電圧だけ
低い電圧になった時点で非導通となる。すなわち、出力
信号線に"1"レベルを出力する場合には、出力信号線を
電源電位からNMOS302,306のしきい値電圧だけ低い
電圧まではPMOS2ヶとNMOS1ヶで駆動し、電源
電位からNMOS302,306のしきい値電圧だけ低い電圧
から電源電圧まではPMOS2ヶで駆動する。
出力する回路を前段の回路とする。前段の回路の出力Q
が"1"レベル、QBが"0"レベルをそれぞれ出力した場
合、トランジスタ300,301,302,307は非導通となりトラ
ンジスタ303,304,305,306が導通し、出力信号線1は"0"
レベルを出力信号線2は"1"レベルをそれぞれ出力す
る。前段の回路の出力Qが"0"レベル、QBが"1"レベル
を出力した場合、トランジスタ303,304,305,306が非導
通となり、トランジスタ300,301,302,307が導通して出
力信号線1は"1"レベルを出力信号線2は"0"レベルを出
力する。NMOS302,306は、ソース電極すなわち出力
線が電源電位からNMOS302,306のしきい値電圧だけ
低い電圧になった時点で非導通となる。すなわち、出力
信号線に"1"レベルを出力する場合には、出力信号線を
電源電位からNMOS302,306のしきい値電圧だけ低い
電圧まではPMOS2ヶとNMOS1ヶで駆動し、電源
電位からNMOS302,306のしきい値電圧だけ低い電圧
から電源電圧まではPMOS2ヶで駆動する。
【0018】図11に示した従来例の場合と比較する。
図11に示した従来例においては"0"レベルの状態から"
1"レベルになるまでPMOS2ヶのみにより駆動するの
で、本実施の形態は従来技術に比較して出力信号線に"
1"レベルを出力する能力が増加している。出力信号線
に"0"レベルを出力する能力はNMOS303又はNMOS
307により駆動されるため図11の構成方法と同じであ
る。また、図3と図11とを比較するとセルの面積は同
じである。
図11に示した従来例においては"0"レベルの状態から"
1"レベルになるまでPMOS2ヶのみにより駆動するの
で、本実施の形態は従来技術に比較して出力信号線に"
1"レベルを出力する能力が増加している。出力信号線
に"0"レベルを出力する能力はNMOS303又はNMOS
307により駆動されるため図11の構成方法と同じであ
る。また、図3と図11とを比較するとセルの面積は同
じである。
【0019】図12に示した従来例の場合と比較する。
本実施の形態においては、NMOSとPMOSのサイズ
がほぼ同じ程度であれば、NMOSの駆動能力はPMO
Sの駆動能力のほぼ2倍であるから、電源電圧よりNM
OS302,306のしきい値電圧分低い電圧を出力するまで
の時間は、PMOS300,301又は304,305にそれぞれ2ヶ
のPMOSを追加した場合すなわちPMOS4ヶにより
出力された場合に等しい。これはPMOS3ヶで駆動す
る従来例図12に示した回路よりも"1"レベルを出力す
る能力は高い。電源電圧からNMOS302,306のしきい
値電圧分だけ低い電圧から電源電圧まで変化する時間
は、出力信号線はPMOS2ヶのみによって駆動される
ため図12従来例に比べて遅くなる。しかし、接地電位
から電源電圧よりNMOS302,306のしきい値電圧分低
い電圧を出力するまでの時間に比べて、電源電圧からN
MOS302,306のしきい値電圧分低い電圧から電源電圧
まで変化する時間は短いので、トータルとして"1"レベ
ルを出力する時間は図12従来例に比べて図3本実施の
形態の方が速くなるように調整される。出力信号線に"
0"レベルを出力する能力はNMOS303又はNMOS307
により駆動されるため図12の構成方法と同じである。
また、本実施の形態図3に示すような構成にすると、バ
ッファインバータ1ヶを構成するために1ゲート(=1
基本セル)使用すればよく、1.5ゲート使用する図1
2と比較しトータルとして1ゲート分削減することがで
きる。また、本実施の形態においては説明を簡単にする
ために1ゲートを使用してバッファインバータを構成す
る場合について示したが、出力負荷がより重い場合は負
荷に応じて使用するPMOS、NMOSの数を複数並列
に接続して駆動能力を増加してインバータを構成する。
本実施の形態においては、NMOSとPMOSのサイズ
がほぼ同じ程度であれば、NMOSの駆動能力はPMO
Sの駆動能力のほぼ2倍であるから、電源電圧よりNM
OS302,306のしきい値電圧分低い電圧を出力するまで
の時間は、PMOS300,301又は304,305にそれぞれ2ヶ
のPMOSを追加した場合すなわちPMOS4ヶにより
出力された場合に等しい。これはPMOS3ヶで駆動す
る従来例図12に示した回路よりも"1"レベルを出力す
る能力は高い。電源電圧からNMOS302,306のしきい
値電圧分だけ低い電圧から電源電圧まで変化する時間
は、出力信号線はPMOS2ヶのみによって駆動される
ため図12従来例に比べて遅くなる。しかし、接地電位
から電源電圧よりNMOS302,306のしきい値電圧分低
い電圧を出力するまでの時間に比べて、電源電圧からN
MOS302,306のしきい値電圧分低い電圧から電源電圧
まで変化する時間は短いので、トータルとして"1"レベ
ルを出力する時間は図12従来例に比べて図3本実施の
形態の方が速くなるように調整される。出力信号線に"
0"レベルを出力する能力はNMOS303又はNMOS307
により駆動されるため図12の構成方法と同じである。
また、本実施の形態図3に示すような構成にすると、バ
ッファインバータ1ヶを構成するために1ゲート(=1
基本セル)使用すればよく、1.5ゲート使用する図1
2と比較しトータルとして1ゲート分削減することがで
きる。また、本実施の形態においては説明を簡単にする
ために1ゲートを使用してバッファインバータを構成す
る場合について示したが、出力負荷がより重い場合は負
荷に応じて使用するPMOS、NMOSの数を複数並列
に接続して駆動能力を増加してインバータを構成する。
【0020】
【発明の効果】したがって、本発明によれば半導体集積
回路において、インバータ機能等のCMOSを構成する
ために余剰であったNMOSを使用してPMOS数を削
減することができ、同等の機能を維持しつつセル面積を
縮小しコスト削減を実行できるという効果がある。
回路において、インバータ機能等のCMOSを構成する
ために余剰であったNMOSを使用してPMOS数を削
減することができ、同等の機能を維持しつつセル面積を
縮小しコスト削減を実行できるという効果がある。
【図1】本発明の第1の実施の形態の回路図。
【図2】本発明の第1の実施の形態のレイアウト図。
【図3】本発明の第2の実施の形態の回路図。
【図4】本発明の第2の実施の形態の第1のレイアウト
図。
図。
【図5】本発明の第2の実施の形態の第2のレイアウト
図。
図。
【図6】従来の基本セル上のインバータ構成1を説明す
る図。
る図。
【図7】従来の基本セル上のインバータ構成2を説明す
る図。
る図。
【図8】従来の基本セル上のインバータ構成3を説明す
る図。
る図。
【図9】従来のマスタスライス方式インバータの回路
図。
図。
【図10】従来のマスタスライス方式インバータのレイ
アウト図。
アウト図。
【図11】互いに反転した2つの信号を出力する回路に
バッファとしてインバータを接続した従来例を説明する
図。
バッファとしてインバータを接続した従来例を説明する
図。
【図12】互いに反転した2つの信号を出力する回路に
バッファとしてインバータを接続した従来例を説明する
図。
バッファとしてインバータを接続した従来例を説明する
図。
【図13】従来の基本セルを説明する図。
100 インバータ 101 コンデンサ 102〜109 PMOS 110〜117 NMOS 200〜205 ゲート電極 300、301、304、305 PMOS 302、303、306、307 NMOS 600、601 PMOS 602、603 NMOS 610〜613 ゲート電極 614〜623 コンタクト孔 700、701 PMOS 702 NMOS 710〜712 ゲート電極 713〜719 コンタクト孔 800〜802 PMOS 803 NMOS 810〜815 ゲート電極 816〜826 コンタクト孔 900 コンデンサ 901〜912 PMOS 913〜918 NMOS 1000〜1005 ゲート電極 1100、1101、1103、1104 PMOS 1102、1105 NMOS 1200〜1202、1204〜1206 PMOS 1203、1207 NMOS 1300 PMOS 1301 NMOS 1310、1312 ゲート電極 1311 P型拡散領域 1313 N型拡散領域
Claims (6)
- 【請求項1】 CMOSを有する半導体集積回路におい
て、該CMOSのPチャネル型MOSトランジスタと並
列に少なくとも1つのNチャネル型MOSトランジスタ
が接続されていることを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項2】 前記CMOSのPチャネル型MOSトラ
ンジスタは該CMOSのNチャネル型MOSトランジス
タよりも数が多いことを特徴とする請求項1記載の半導
体集積回路。 - 【請求項3】 前記CMOS及び並列接続Nチャネル型
MOSトランジスタがインバータを構成するものである
ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体集積回
路。 - 【請求項4】 互いに反転した2つの信号を出力する回
路の出力にバッファとして前記インバータが接続されて
いることを特徴とする請求項3記載の半導体集積回路。 - 【請求項5】 前記インバータの立ち上がり時間と立ち
下がり時間がほぼ同じ速さであることを特徴とする請求
項3又は4記載の半導体集積回路。 - 【請求項6】 前記半導体集積回路がマスタスライス方
式のものであることを特徴とする請求項1乃至5いずれ
かに記載の半導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24280797A JPH1187665A (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24280797A JPH1187665A (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1187665A true JPH1187665A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17094587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24280797A Pending JPH1187665A (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1187665A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012195934A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-10-11 | Hitachi Kokusai Electric Inc | スイッチング回路およびスイッチング回路を用いた撮像装置 |
-
1997
- 1997-09-08 JP JP24280797A patent/JPH1187665A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012195934A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-10-11 | Hitachi Kokusai Electric Inc | スイッチング回路およびスイッチング回路を用いた撮像装置 |
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