JPS59135745A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS59135745A
JPS59135745A JP58008716A JP871683A JPS59135745A JP S59135745 A JPS59135745 A JP S59135745A JP 58008716 A JP58008716 A JP 58008716A JP 871683 A JP871683 A JP 871683A JP S59135745 A JPS59135745 A JP S59135745A
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JP
Japan
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wiring
integrated circuit
semiconductor integrated
circuit device
inverter
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Pending
Application number
JP58008716A
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English (en)
Inventor
Makoto Takechi
武智 真
Kunihiko Ikuzaki
生崎 邦彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59135745A publication Critical patent/JPS59135745A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
    • H01L27/11803Masterslice integrated circuits using field effect technology
    • H01L27/11807CMOS gate arrays

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明U゛、大観模集積回路〔LSI(1ial−1’
:θ5ca1e Integrati、on ) ) 
、  超大規模隼積回路C−V L S工(Very 
Large RealθInl;egration)〕
などの半導体集集積1路装置の改良に関−す゛るもので
ある。
袢数個の半導体素子からなる基本セルケ半導体チップ十
に配僧′シて構成し、九斗導体集積回路装↑hは、基体
セルも(〜〈は基本セルの組合せからなる多様の論理回
路金備えでいる。
半導体集積回路装置には、論理的には機1止を41する
ことがない遅延素子もし7くは遅#l:”lt子からな
る遅11n回路を備λ−ている。この遅延回路(lζ−
よって、半導体II!−稍回路装置の誤動作やノイズな
どケ抑制することができる。
従来の半導体集積回路装置におけるテυJ」回路(」、
相補型の絶縁ゲ−)型電界効味トランジスタ1′−以下
、  OM  0 8  (aomplemontar
:y   Meta:]、   (IXicl。
semiconau ctor )  という〕からな
る・1ノバータ回路(遅延1子)を仲数個直列に接続フ
ることによってmbkしていた。このような伴延回路で
は、1つのインバータ回路が有する遅延時間によって遅
剋゛回路の性能が決定されていた。そのために、ノ、き
な近・輯助間を得るには多数のインバータ回路を用いな
けれiならす、半導体集積回路装置における遅々I七回
路の重上面積が大きくなってしまうという次点があった
捷だ、金属配線全遅延線と(、て遅延回路ゲ桶成したも
のもあるが、#=導体集稍回路装置における遅延線の配
簡に要する占有面積が大きくなってし1い、かつ、それ
の静電容葉結f¥によってノイズの影′#ヲ受けやすい
という欠点があった。
前記種々の欠点VCよって、め゛延回路の遅延度の向上
と、その占有面積の低温と、その信頼度を向上1−べき
半導体集積回路装置を得ることができなかった。
本発明の目的は、前記欠点を除去し、遅廷度奢向十17
、かつ、占有面積の低減が可能で集積化に適した遅妨回
路奢伽えた半導体集積回路装置全提供することにある。
釣下、実施例とともに、本発明の詳細な説明−1!−)
なお、全図にふ・いて同様の機能を有−「るものは同一
記号を付け、そのくり返しの説明は省略する。
本実施例は、基本セルが0MO8にょ−て構成され、か
つ、3人力型NANDゲート回路全構成(−2得ること
のできる基本セルを備えた半導体集積回路装置について
説明する。
第1図は、本発明に係わるものであり、半導体集積回路
装置1外明するための概要図である。
第1図において、1け半導体集積回路装fkであり、2
は半導体集積回路装置オを構JN、−′jるための半導
体基板である。半導体基i、zIl−t、−、一般的に
シリコン却結晶によって形成されている。3は複数の半
導体素子によって構成され反基本セルであり、半導体基
板2の中央部に行列状をなして配置^埒れている。基本
セル3は、却−でもし、くけ組合せることによって論理
回路を構成するためのものであシ、複数の論理回路によ
って集積回路を構成している。4は半導体基板2の周辺
部に設けられた外部端子であり、半導体集積回路装置1
外部から前記集積回路へ+f食はその反対方向への信号
を授受するためのものである1、5け外部端子4の周辺
部で、かつ、外部端子4と前記集積回路間に設けら1”
L、 *入出カバソファ回路であり、外部端子4から前
記間・・積回路またU゛その反対方向への信号レベルを
制御するkめのものである。
第2図は、本発明の一実施例61ケ故、明する1cめの
基本セルの敷部概略図であり、第3図は、第2図の等価
回路図である。なお、第2図において、その説明を簡却
にするために、各層に設けられるべき絶縁膜は図示しな
い。
第2図および第3図にふ・いて、卑、本セル3はN型の
不純物を有するN型領域6とP型の不純物ケ有するP小
領域7によって構成されている。8゜9.10けN型領
域6とP小領域7どに設けられ九ケー ト電極であり、
それに重圧ケ印加することによってケート電極8,9.
10丁部のN型領域6およびP型佃域7の表面近傍にチ
ャンネル領域音形成するようになっている。ゲート’1
18 、911゜10は多結詳シリコン(JA下、ポリ
ンリコンという)からなり、その抵抗値は高いものであ
る。目はゲート両極8 、9 、10の両側1部のN型
領域6に設けられfcP″−型の半導体領域であり、P
小領域7よりも高い不純物mWk有する導電性のもので
ある。12はゲー ト奮極8,9.10の両側部のP小
領域7に設けられ九N1鶏1・の半導体領域であり、N
型領域6よりも高い不純物a度牙イ1−fる導電性のも
のである。これらによって、Ni!j!I飴域6KP型
の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ〔月下、M O1
3F E T (Meta’l 0xide 5ern
icon−duCtOr  Fieコd  Effec
t TransietOr )というIQ+  + Q
3およびP小領域7にN型のM、 (18F KTQ、
?+ Q、、會構成1“るようになっている。
P型およびN型のMl、8F’E+T Q、 、 Q、
2のケート電極8は、縦方向の配線(月下、Y配線とい
う)13とコンタクトホールC7にょって接続さねでい
る。Y配線13は入力端子P−工r K接M芒れてお見
市圧が印加されるようになっている。なお、配線材料と
しては低抵抗の例えはアルミニウl、(AI)を用いね
ばよい。+4id横方向の配線(L、I F、  X6
t’MIとイ’5 )fアリ、”DI、市少rJ子P−
■1.11jTに接M埒れており、”1)D電圧が印加
されるようになっている。このX配線14はコンタクト
ホールC2によってM(’1SPIT Q−、+ 、Q
、’lのソース(S)側の半導体領域11と接続さ第1
ている。
15はX方向配線であり、接地(o’)aれている。
このX方向配、紳15はコンタクトホール02によって
MOSFET Q、?、Q、4のソース(S)側の半導
体領域12と接続芒れている。16はX配線であり、コ
ンタクトホールC5・によってMOETFETQ l 
 + Q 2のドレイン(D)側の半導体領域11゜1
2間ケ接続している。17はX配線であり、スルーホー
ルTによってX配線;16とX配線18間會接続lてい
る。X配線18はコンタクトホール0、によってゲート
電、極9と接続されている1−119hx配置であり、
コンタクトホールC1によってゲート電極9およびグー
1極10間を接続(ている。20はX配線であり、コン
タクトホールC2によっでMOSFET Q、p 、Q
4のドレイン(D)側の半導体領域I L 、 12間
全接続(ている。21はX配線であり、スルーホールT
によって一端がY配H20と接Hさh、fttliカ出
カg子p−outに接続されている。
次に、本実施例の動作を第3図ケ用いて説明する。
第3図シτおいて、M石5FET Q、+ 、Q2から
なる前段のインバータ回路に、入力端子P−丁0がら低
電圧全ゲート電!!j8に印加する。これによって、M
OSFF1TQ+がONL、、MOS FET Q2が
OFFする1、この動作によって、市源端子p、−v1
□の■DD電圧は、Mo5FKT Q−1+ ut抗(
ゲート電極9)會介してMOE’1FET Q、q 、
Q、4がうft ル後段のインバータ回路のゲートη■
極1oに印加さi′1゜る(これ會チャージ経路という
)。これによってMOSFET Q、aがON (、、
MO8FETQ、)がf’l F F[−て、接地音圧
がMo5FKTQ、4i介して出力端子P−Outに出
力はれる。
また、前段のインバータ回路のM08FETQ2がON
するようにゲート電極8に電圧ケ印加すると、接地重圧
がMOSFET Q、2 、抵抗(ゲート電極9)?介
して後段のインバータ回路のケート電1tioに印加さ
れる(こhをディスチャージ経路という)。これによっ
て、MO8FFiTQ、7がONし、M OS F E
 T 0.4がOFFし−て、v、Diir圧がMo5
FETQ8に介し7て出力端子p−0utに出力芒れる
前記従抗は、チャージ経路もし7〈はディスチャージ経
路における伝達信号速度を低減している。
切って、本実施例によれば、第3図の等価回路が示すよ
うI/C5基本セル内にMOe FKT Q、+ 、 
Q、zによっ1構成された前段インバータ回路とMOB
F E ’1 fQ*  + Q−4によって構成され
た後段インバータ回路との間にポリシリコン(ケー ト
電極9)からなる抵抗を設けることができる。この抵抗
によって、従来の直列に接続されたインバータ回路から
なる遅延回路よシも遅延度が向上され、かつ、抵抗の飴
を容易に設定することができる。これによ、す、1つの
基本セルで祷ることのできる遅延度ケ向上し2、かつ、
その値會容易に設定することができる。
さらに、3人力型NANDゲート回路を構成し得ること
のできる基本セル等に、本実施例全適用すれば、遅延回
路全構成する際に不接となるり一ト電極ケ抵抗にするこ
とができる。これによって、同一基本セル面積において
、遅延度會向十することができる。
第4図は、本発明の他の実施例全説明するための基本セ
ルの要部概略図であり、第5図は、第4図の等価回路図
である。なお、第4図において、第2図と同様にその説
明を筒部にする1ζめに各層に設けられるべき絶縁膜は
図示しない。
第4図および第5図において、基本セル3ON型領域6
にP型のMOSFET Q5 、 Q、g 、 Qqお
よびP型領域7にNへ9のM OS F K T Q7
+ Qs +Q+nk構底するようになっている。
P型およびN型のMOSFET Q、s  、Q、7の
り一ト商極8は、X配線21とコンタクトポールC1に
よって接続されている。X配線21は入力端イP −I
 nに接続されており、電圧が印加ネれるようになって
いる。P型およびN型のMO8FETQ、3.Q、Bの
ケート電極9は、X配線22とコンタクトホールO,V
Cよって一端會接続し、他の−・端ラスルーホールTに
よってX配線23の一端と接続し5、X配線23の他の
一端全スルーポールTによってX配線21に接続してい
る。従って、入力端子P −−−1−nからの電圧は、
ケート電極8.l−?よひゲート電極9に印加されるよ
うになっている。
■DD′FlT源端子P−VDDVC接続されているX
配線14は、MO8FBT O4、0,9のソース(S
)側の半導体領域11にコンタクトホールC0によ−、
て接Hされている。接地(())JれているX配線15
け、MOSFET Q、s 、 Q+oのソース(Fl
)側の半導体領域12にコンタクトホールC2によって
接続、婆れている。24けY配線であり、コンタクトホ
ールC8によってMOSFET O4、O7のドレイン
t’ D )側の半導体領域L 1. 、12間に接続
[2ている。25はY配線であり、スルーホールTKよ
ってX配線24とX配線26間全接続している。X配#
26はコンタクトホールO,によってゲートW*IOと
接続されている。27はY配線であり、コンタクトホー
ルC2によってMO日F E T Q9 + Q r 
oのドレイン(D’l側の半導体領域11,12間を接
続している。28はX配線であり、スルーホールTによ
って 端がX配線27と接続され、他端が出力端子P−
OutK接続さf%ている。
従って、本実施例によれば、第5図の等価回路が示すよ
うに、前段のインバータ回路がpiのMOFI F m
 T Qs + O6およびN型のMO8FETQ7゜
Q、8vcよって構成される。これによりで、M、0e
FETのソース(S)とドレイン(D)の半導体領域間
のチャンネル抵抗が複数個直列に接続され、インバータ
回路の出力部と電圧入力部間(チャ、−ジ経路側)およ
びインバータ回路の出力部と接地部間(ディスチャージ
経路側)との抵抗仙が向上じ、前段のインバータ回路の
遅延度を向上することができる。
さらに、3人力型NANDゲート回路會構l戎(−1得
ることのできる基本セル等に、本実施例?適用す7](
げ、遅延回路を構成−する際に不要となる半導体素子を
抵抗、にすることができる。これによって、同一基本セ
ル面積にふ・いて、遅延度ケ向士することができる、。
また、後段のM(38FWT Q、g  、Q、+。し
ζよって構成゛されたインバータは遅#IW?向上さ・
ぜるものであるか、前段のインパークの出力信号レベル
の制御を施すこともできる。
なお、本発明は、前記実KB例に限定さJすることなく
、その要旨を変更しない範囲に1、・いて種々変更1〜
借るととは勿論である3゜ 1’J上説5明(7えように、本発明によれは、直列に
接続いれたインバータ回路間に抵抗ケ設けたことによっ
て、または、インバータ回路の出力部から市汁人力部(
チャージN路側)、インバー タの出力部から接地部(
ディスチャージ経路側)との抵抗(+l′□Iを向上す
ることによっで、遅延回路の遅延度に向1−することが
できる。従−)て、遅延回路ケ構成1べき面槓會縮小す
ることができ、集積化に適した半導体集積回路装置の遅
柾回路ケ提供することができる。
さらに、3人力型NANDり一一ト回路を構成l得るこ
とのできる基本セル等に、本発明を適用=t−れげ、遅
延回路全構成する際に小火となるものを抵抗にすること
ができる。従って、同一・基本セル面積において、遅延
度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係わる柳要図、 第2図は、本発明の一実旅例ゲ曲、明するための要部概
略図、 第3図は、第2図の等価回路図、 第4図は、本発明の仙の実施例を説明−するEめの要部
概略図、 第5図に、第4図の等価回路図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 初動個のインバータ回路によって構成婆れた基体セ
    ルをイnbλへ半導体集積回路装置νCおいて、少なく
    とも1つの基本セル内の少なくとも1つの直列νこ接続
    されfcインバータ回路におけるチャージ経路側女はデ
    ィヌナヤ−ジ鞘・路に、少なくとイ)1つの抵抗を設け
    たことを特徴と−4−る半導体集積回路装置。 2 判’h請求のポI)間第1項記載の半導体集積回路
    装置であ−)て、前記担抗會インバータ回路間に設けた
    ことケ%徴と′fる半導体集積回路装置。 3 %訂Miq求の範囲第1項記載の半導体集積回路装
    置であって、前記抵抗を前段のインバータ回路のチャー
    ジ経路側およびティスチャージ経路側に設けたことt判
    徴と1−る半導体集積回路装置。 4 勃許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置r
    >貰’ 、!−1、って、前記゛インバータ回路全述延
    素子と(て用いたことを判゛徴とする半導体集積回路装
    置。
JP58008716A 1983-01-24 1983-01-24 半導体集積回路装置 Pending JPS59135745A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62256468A (ja) * 1986-04-28 1987-11-09 Nec Corp 半導体集積回路
US4839710A (en) * 1985-04-24 1989-06-13 Siemens Aktiengesellschaft CMOS cell which can be used as a resistor, a capacitor, an RC component or a terminating impedance of a signal
EP0382124A2 (en) * 1989-02-10 1990-08-16 National Semiconductor Corporation Output buffer with ground bounce control

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