JPS59149427A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS59149427A
JPS59149427A JP58025596A JP2559683A JPS59149427A JP S59149427 A JPS59149427 A JP S59149427A JP 58025596 A JP58025596 A JP 58025596A JP 2559683 A JP2559683 A JP 2559683A JP S59149427 A JPS59149427 A JP S59149427A
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JP
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precharge
terminal
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vdd
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JP58025596A
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Hideji Miyatake
秀司 宮武
Kazuhiro Shimotori
下酉 和博
Kazuyasu Fujishima
一康 藤島
Hideyuki Ozaki
尾崎 英之
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • 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
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00369Modifications for compensating variations of temperature, supply voltage or other physical parameters
    • H03K19/00384Modifications for compensating variations of temperature, supply voltage or other physical parameters in field effect transistor circuits
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    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01728Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in synchronous circuits, i.e. by using clock signals
    • H03K19/01735Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in synchronous circuits, i.e. by using clock signals by bootstrapping, i.e. by positive feed-back

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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】 この発明は、使用電源電圧が製動した場合でも1回路動
作が正常に行なわれることを可能にする半導体回路、特
にダイナミック集積回路に関するものである。
従来の半導体装置はオ1図に示すような構成であシ、入
力信号とプリチャージ信号t−交けて。
プリチャージ時に、プリチャージ端子を高レベルに保つ
入力段回路と、上記入力1目号とプリチャージ端子の1
g号を受けて、出力信号をオン。
オフするプートストラップ回路で構成されたダイナミツ
ク回路の一例である。第1図において。
■NFi入力信号、Φpはプリチャージ1ぎ号、 OU
Tは出力信号、’ VDDは電源電圧である。111〜
(4)はエンハンスメント型MO8)ランジスタ(以下
エンハンスメントQ M O8Tという。)で入力段回
路を構成する。(5)〜(7)はエンハンスメント型M
 OS T 、 (IfυはMO8容蝋容量−トストラ
ップ回路全構成する。NPはプリチャージ端子、NBは
ブートストラップ端子である。
第1図の回路動作上第2図を用いて説明する。
プリチャージ期間中はΦpが;踵レベルで、工Nが低レ
ベルであり、プリチャージ端子NPをtJDD−VT 
Vc、 OU T全備レベルに1呆つ。ここでVTは。
エンハンスメント型MO8Tのしきい値゛電圧である。
回路動作が始まると、Φpが立下り、INが高レベルに
向けて立ち上る。プリチャージ端子の蝋付(47M O
8T +41を通して放電すると伴に。
M OS T 151を通して、 MBを充電する。こ
の4果。
容量(10)はグランドに対して充電されたことになる
。しかし、 Npの電位が、 VT以下に1氏下してし
まうと、 M 08 T (71はOFFしてしまい。
OUTの電位が上昇する。このL位上昇は、容量(lO
)の容量結合でNBの電位全VDD+VTR以上にし。
OUTに電源電圧VDDを出する。いわゆるフートスト
ラップ作用を行う。
この従来の回路において、プリチャージ期間中に電源電
圧VDDが一時的に上昇し、再び下降し回路動作が始ま
った場合は1回路が正常に動作しない場合があった。
第2図の波形図に羞づいて説明する。
電源電圧VDD(L)が一定の場合の正常遺作を第2図
の実線で示す。
Φpが低レベルになった後に、INが立上ってからOU
TがVDD(L)々るまでの時間は、プリチャージ端子
や0Uj4子の浮遊容置、入力殺回踏、ブートストラッ
プ回路のトランジスタサイズ等で決まる一尼の遅延時間
1.を嬰する。
一方、プリチャージ期間中に、電源電圧がVDDCH)
 Ic上昇した場合を第2図のfM線で示す。鍛練のな
い所は、波形が実線と重なっていることを示す。この場
合、ΦpのレベルがVDD(I()に上昇するので、 
NpのプリチャージレベルもVDD(L)−NPのプリ
チャージレベルは、 VDD(If)−VTに保持され
ている。続いての回路動作でINが立上がり、fリチャ
ージノードNPのレベル全放電、フは正常動作よりJ5
延する。このため、プートストラップ回路により、OU
TがVDD (L )にSノ上がる時間も、正常動作に
比してt2?蓼することになる。
ダイナミック回IE6.泣に篩集積回路においては、こ
の6Mのダイナミック回路が、数多く使われているため
回路−故当りの砿少なlγ線は、最終賎において大きな
遅延となって現われる。
この発明は、上記のような従来のものの欠点全除去する
ためになされたもので、プリチャージ端子にエンハンス
メントQ M OS Tで構成されたリークパス回wr
を設け0ことによって通常の(ロ)IMrwJ作には支
障を与えずに、電源電圧が夜前した場合でも、プリチャ
ージレベルが31源+41圧の夜前に追従して変化し9
回路動作が過度の遅延なく正常に行なわれる半導体回路
を提供するものである。
以下、この発明の一笑施例倉オ8因を用いて置引する。
四はプリチャージ端子とグランド間に1.十けたリーク
パス回路で、他は第1図と同様である。リークバス・、
−において(101)はドレインta+ ?プリチャー
ジ端子NPに、ゲートをプリチャージ信号ニ、ソースI
bl fc第2エンハンスメント型MO8T(101の
ドレインに接続したエンハンスメント型MO8Tであり
、(102)はゲート′亀l原* 圧* ”Dソース+
01 ’lilミーグランド続している。
さらに、リーク抵抗であるM OS T (101)、
(ID)の直列オン抵抗は、プリチャージ回路のm#l
t抗であるM 08 T 131のオン抵抗よ98倍以
上大きく4成されている。
以下、第4図才もとに1本発明の回路動作を説明する。
実線は9軍#電圧VDD(り一定、波線はプリチャージ
期間中に電源電圧がVDD(L)からVDD(H)に上
がシ、再びVDD (L) K¥つた波形を示す。波線
のない所は、実線と11!なっていることを示す。第8
図に示す回路において、電源電圧がVDD(L)一定の
通常動作の場合は、プリチャージ団11j中にM OS
 T (101)がオンしており、 M OS T(1
01)。
(102) f j…してリークパスが形成されるため
プリチャージ端子のレベルはV D n (、L )−
’V TよりΔV。
イ氏いV D D (x、)−VT−Δv蔦となる。そ
の1肴Φpが1氏レベルになシ・40 S T (81
がオフしてもM OS T (101)がオフするので
INが立上るまでにリークバス回路全通してプリチャー
ジレベルが枚醒されることはなく、リークパス回路ケ設
けたことによるfA切動作生じることはないか、プリチ
ャージレベルがΔVI だけ低いのでINが立上り、O
UTがVDD(L)になる時間はオ五図の一合のtlよ
り短いtsとなる。プリチャージ期間中にプリチャージ
レベルがVT以下に吐下するとINが入る前にM O8
T +71がオフしてしまい回路の誤動作を生じる。し
かし、リークバス回路のリーク抵抗であ7)M OS 
T (101) 、 (102)の直列オン抵抗をプリ
チャージ駆動抵抗であるM OS T 131のオン抵
抗より8倍以上大きくすると、プリチャージレベルの低
下ΔvIはほとんどなく、プリチャージ、zxNが立上
りOUTがVDD(L)Kなる1での時間もt 、 I
C、、@;しくなる。さらにリーク世1抗を大きくする
ことにより、リークバス回路ヲ、背けたことによる電源
電流増加を押えることができる。
一方、プリチャージ期間中に一1ダ亀源電圧の上昇かあ
シ再ひもとに戻った場合には、プリチャージ期間中Vこ
はM OS T (101)はオンしておりM OS 
T (101) 、 (1023k +lIJ してリ
ークハスが形成されているために、一度電圧上昇があり
7” IJ チャー シV ヘ/L/ カVDD(H)
−VT−AV、 にVnn(a)−VT’) [JC昇
しても再び電圧かもどfLはリークパスの働へで、その
時の電圧に5じたプリチャージレベルνDD(L)−V
T−ΔV、にVpn(L)−VT) i テモトシ、七
〇淡工Nが立ち上が#)OUTの14位がbになるまで
の時間はtsとなり、電圧変動がない場合と等しくなる
上記実施例では、 M OS T (102)のゲート
電圧w ′= try、 ゛電圧にしたが、 M OS
 T (11)がオンする一定電圧でもその効果は変ら
ない。
一般に、ダイナミック回I@は、エンハンスメ:/ h
 q M OS Tで溝成されているため、エンハンス
メント型MOEITでイ荷1戊されたリークバス回路を
設けることは、集積回路作成上のプロセスにとって容易
である。
さらに、上記実施例ではM OS T (1013,(
102)に特別な指定をしなかったか、MO8T(10
1)のゲート長、ゲート11jを数μmKし、リークバ
ス回路の抵抗値の大きなリーク抵抗’1M0EIT(1
02)のゲート長をジグザグ状に形成して硬くすること
で実現してもその効果はメりなくさらにプリチャーシイ
ぎ号Φpの負荷容量が、最小限に押えられ、嶋集積化に
とって何利である。
父、上記実施例において、第5図のパターンレイアクト
図に示すようにM O8T (ILll)のソースt1
4 域lal ffi 線中数μmで、VDDライン、
グランド付近まで配置し、そこにM O61T (IH
J 全配置しても、工N°が立上る時には、Φpが旺レ
ベルになっているため、MO8T(101)のソース鎖
板1alの浮遊谷閂は、プリチャージ端子NPの浮遊容
量とはならず、(ロ)路動作が遅れる原因とはならない
ので、リークパス回路の効果は変りない。さらに、この
ようにすれば、バクーフレイアクト上の空き囲域に、リ
ークパス回路を配置できるため、尚集積化にとって有利
である。
上記実施例では、入力1d号と、プリチャージ伯号會ツ
゛げで、プリチャージ時にプリチャージ・・高子″を高
レベルに医つ入力段回路と、上記入力・16号と、プリ
チャージ端子の信号を父けて、出力16号をオンオフす
るプートストラップ回路で4成されたダイナミック回路
にリークバスIIJJ路?通用した例を示したが、第6
図に示す実施例のように、リークパス回路?、出力1−
号と、プリチャーシイ8号を受けて、プリチャージ時に
プリチャージ廟子ケ高レベルに保つ入力段回路と。
入力信号とプリチャージ端子の信号を受けて。
出力信号をオン、オフするプートストラップ回路で41
ケ成されたダイナミック回路に通用しても又、オフ図に
示す実施例のよ?に、入力1g号とプリチャージ信号を
受けて、入力4g号の反転全出力するインバータで構成
され九ダイナミック回路に適用してもその効果に変わH
−tなり。
まず、オ6図の回路動作を説明する。ill〜+21は
エンハンスメント型MOEITで入力段回路全構成し、
131〜(7)もエンハンスメント型M OS T。
(lO)はMO8容量でプートストラップ1iol路を
構成し。
0時はリーク回路を構成する。
他の記号はオ1図と同じである。プリチャージ、す」1
−中にψpがMレベル、INが代レベルで。
プリチャージ端子IP全VDD−VT、 OU T倉吐
レベルに保つ。回路動作が始まるとΦPが立下り。
INが烏レベルに向けて立上41M0日容量(10)τ
グランドに対して充電する。この結果、OUTが立上が
υ始め入力段回路のMO8T+21i通してプリチャー
ジ端子Np0層圧を放磁する。Npの電位がVT以下に
なシ、 M OS T141tIiOFF してしまう
と、プートストラップ2・1易子NBの電位は。
容l 1101の容量結合で、 Vnn+Vr以上にな
シ、この結果、OUTがVDDの電位となる。リークバ
ス回路(K4がない場合、プリチャージ期間中に。
電源電圧がVDD(H)K上昇し、再びl/DD(りに
下降した時、やけ9プリチヤージ端子IJP [、高−
位VDD(H)=V2が保持され、この後INが立上シ
回路動作が始まってNpの電位がVT以下になる時間が
遅延するため、INが立上りOUTがvDD(L)にな
るまでの時間t/i、電源電圧が変動しない一合よりも
遅延する。一方、プリチャージ端子にリークパス回路を
設けた僕合1通′酵の回路−作に支障はなく電源電圧の
変動があった場合でもプリチャージ端子NPの高電位V
DD(H)−■はリークバス回路を通して放電され、 
VDD(り−vTトナルfcメ、 I N カ立上#)
 OUTlzi VDD(りになるまでの時間には過度
な遅延がなくなり、を揮電圧が変動しない場合と等しく
なる。
次に、オフ図の回路について説明する。田。
+21d、エンハンスメントQMos’r、@1dlJ
−クバス回路で、この場合プリチャージ端子NPと出力
端子00Tは等しくなる。他の記号はオ五図と同じであ
る。プリチャージ期間中にΦpが軸レベル、INが低レ
ベルで、プリチャージ端一 子NPをVDD−VTに保
つ。回路動作が始まると・Φpが立下り工Nが高レベル
に向けて立上るためプリチャージ端子NP 、即ち0σ
T端子のレベルが低レベルに向けて放電され入力・11
号の反転が出力される。リークバス回路がない場合プリ
チャージ期間中に、電源′電圧がVDD(H)に上昇し
再びVDD(L)に下降した時、やはりOUT端子に高
電位VDD(■)−VTが保持されるため、1Nが立上
り、OUT端子のレベルがVT以下に放電されるまでの
時間は、電源電圧が変動しない場合よりも遅延するため
次段の回路動作が遅延する〇一方、アウト端子にリーク
パス回路を設けた場合9通常の回路動作に支障はなく電
源電圧の変動がめった吻合でも、OUT端子の高電位V
nn(■)−VTはリークパス回路を通してVDD(L
)−VTとなるためINが立上り、OUT端子のレベル
がVT以下に放電されるまでの時間には過度な遅延がな
くなり、電源電圧が変動しない場合と等しくなる。
以上のように本発明は、第1および第2のMOE+トラ
ンジスタでリークパス回路を構成し、第1のMOB)ラ
ンジスタのドレインをプリチャージ端子に、ソースt−
第2のMOB)ランジスタのドレインに接続し、さらに
、オlのMOB)ランジスクのゲートにプリチャージ信
号を供給するものであり、第2のMOB)ランジスタの
オン抵抗値をオlのMOB )ランジスタのそれよりも
大きくしたので0回路の誤動作につながるプリチャージ
期間中のプリチャージレベルの低下や、リークバス回路
を1役けたことによる電源を流の増加を押え9通常の回
路動作に支障?与えずに、プリチャージ期間中に、一時
的な電源電圧の変動があった場合でも、プリチャージレ
ベルが、゛1#電圧の変動に追従して変化するため1回
路動作が過度の遅延なく正常に行なわれるようになる。
【図面の簡単な説明】
11図は、従来の牛導体装置の構成を示す回路図、第2
図は電源電圧の変動がない場合とある場合について11
図に示した回路動作を説明会と、ある場合について本発
明である第8図に示した回路動作を説明する波形図、第
5図は本発明のバクーンレイアクトの一実施例を示すバ
ター・構成図、第6図及びオ″図は本発明の他 知の実
施例を示す回路構成図である。 +11  、  +21  、 181  、 141
  、  [1、161、tel  、  (8)  
、’ (91、(101)及び(101−−一エンハン
スメント型MO8T。 +101−−− M OS容量、@−一一リークパス回
路代理人  葛 野  信 −

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 111  人力信号が低レベルでプリチャージ信号が高
    レベルのときに高レベルとなるプリチャージ端子、この
    プリチャージ端子にドレインが接続され、ゲートに上記
    プリチャージ信号が入力されるオlのMO日トランジス
    タと、このオlのMOB)ランジスタのソースにドレイ
    ンが接続され、ゲートを電源に接続された第2のMOB
    )ランジスクと、この第2のMOB)ランジスタのゲー
    トにつながる出力回路を何し、上記第2のMOB)ラン
    ジスタのオン抵抗値が上記オlのMO日トランジスタの
    それよシも大きくしたことを特徴とする半導体装置。 +!1  第2のMOB)ランジスタのゲート長をジグ
    ザグ状に形成したことを特徴とする特許請求の範囲オ(
    11項記載の半導体装置。 (3)  出力回路は、上記入力信号とプリチャージ端
    子の信号が供給され、出力1吉号をオン、オフするプー
    トストラップ回路で構成されていることを特徴とする特
    許請求の範囲オfi1項記載の半導体装置。 とを特徴とする特許請求の範囲牙111項記、載の半導
    体装置。
JP58025596A 1983-02-16 1983-02-16 半導体装置 Pending JPS59149427A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58025596A JPS59149427A (ja) 1983-02-16 1983-02-16 半導体装置
GB08403873A GB2139029B (en) 1983-02-16 1984-02-14 Semiconductor device of the type in which a node is precharged in one clock state and selectively discharged in another.
DE19843405600 DE3405600C2 (de) 1983-02-16 1984-02-16 Schaltungsanordnung zur Kompensation von Verzögerungen

Applications Claiming Priority (1)

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JP58025596A JPS59149427A (ja) 1983-02-16 1983-02-16 半導体装置

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Also Published As

Publication number Publication date
DE3405600C2 (de) 1987-04-16
GB2139029A (en) 1984-10-31
GB2139029B (en) 1987-03-04
GB8403873D0 (en) 1984-03-21
DE3405600A1 (de) 1984-08-16

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