JPS6012787B2 - integrated circuit device - Google Patents

integrated circuit device

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JPS6012787B2
JPS6012787B2 JP49054073A JP5407374A JPS6012787B2 JP S6012787 B2 JPS6012787 B2 JP S6012787B2 JP 49054073 A JP49054073 A JP 49054073A JP 5407374 A JP5407374 A JP 5407374A JP S6012787 B2 JPS6012787 B2 JP S6012787B2
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JP
Japan
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integrated circuit
electrode
fet
substrate
circuit device
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JP49054073A
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憲治 川谷
寧 佐藤
朋久 重松
八十二 鈴木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は複数の異なるバイアス源を必要とする集積回
路装置に関し、とりわけ絶縁ゲート形電界効果トランジ
スタ(1瓜ulatedGateFieldEf役ct
Tra船istor略してIGFET、以下「FET」
という。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to integrated circuit devices that require a plurality of different bias sources, and more particularly to integrated circuit devices that require a plurality of different bias sources.
Trasentor is abbreviated as IGFET, hereinafter "FET"
That's what it means.

)を用いた相補形論理回路において、新規な方法でバイ
アス供艶舎を行なう集積回路装置に関する。従来、相補
形FET回路を集積回路化した場合、ウェハーの回路基
板に与えられる電源電極の他にウェル領域にも電源電極
が必要であって、したがってべレットをリードフレーム
等の基台にマウントして外部導出リードをべレットの各
電極と接続して製品化するために、集積回路の大規模化
にともないピン数が必然的に増加する。
This invention relates to an integrated circuit device that performs bias biasing in a complementary logic circuit using a novel method. Conventionally, when a complementary FET circuit is integrated into an integrated circuit, a power electrode is required in the well region in addition to the power electrode applied to the circuit board of the wafer, and therefore the pellet is mounted on a base such as a lead frame. Since the external lead is connected to each electrode of the pellet to produce a product, the number of pins inevitably increases as the scale of the integrated circuit increases.

第1図aは相補形FET回路の一例を示す基板断面図で
、基板1はN型ウェハーを使用している。この基板1に
形成されたP型のウェル領域2内にNチャネルFETが
、その外部にPチャネルFETがそれぞれつくられてい
る。この場合、PチャネルFETのサブストレート電極
3は、ストツパとして設けられたN十拡散層4をP−F
ETのソース電極と接続することにより電源Vssが供
給され、一方NチャネルFETのウェル電極5には、や
はりストッバとして設けられたP十拡散層6をN−FE
Tのソース電極と接続することにより電源VDoが供給
される。したがって、上記構成の相補形FET回路では
、入力信号用の入力端子7、出力端子8の他にサブスト
レート電極3用の様子3′およびウェル電極5用の端子
5′の計4本の外部導出リードがなくては駆動されない
。なお、第1図bは上記構成のインバータ回路の等価回
路である。現在半導体集積回路装置は同一チップに多種
の電源電圧を供給して使用する場合が多くなってきてお
り「 こうした従来の電源電極のとりだし方法によって
は、電源の種類に応じてリードを必要とし、集積回路と
してピン数が増加するので使用上、製作上ともに困難を
ともなう。
FIG. 1a is a sectional view of a substrate showing an example of a complementary FET circuit, and the substrate 1 uses an N-type wafer. An N-channel FET is formed within a P-type well region 2 formed in this substrate 1, and a P-channel FET is formed outside thereof. In this case, the substrate electrode 3 of the P-channel FET connects the N+ diffusion layer 4 provided as a stopper to the P-F
A power supply Vss is supplied by connecting the source electrode of the ET, while the well electrode 5 of the N-channel FET is connected to the P diffusion layer 6, which is also provided as a stopper, to the N-FE.
Power supply VDo is supplied by connecting it to the source electrode of T. Therefore, in the complementary FET circuit with the above configuration, in addition to the input terminal 7 for the input signal and the output terminal 8, there are a total of four external lead-out terminals: the terminal 3' for the substrate electrode 3 and the terminal 5' for the well electrode 5. It cannot be driven without a lead. Incidentally, FIG. 1b shows an equivalent circuit of the inverter circuit having the above configuration. Currently, semiconductor integrated circuit devices are often used by supplying various power supply voltages to the same chip. Since the number of pins in the circuit increases, it is difficult to use and manufacture.

すなわち、より高度な集積化のために行なうパターン設
計は常にこのピン数に応じた電極パッドを考慮に入れね
ばならず、山1設計上の障害となり、しかも歩留低下、
動作テスト等の回数の増大、したがって製造コストの増
大という欠点があらわれてくる。また集積回路装置のユ
ーザの側でも、使用、取扱い上の煩雑さ、困難さが生じ
る。この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、集積
回路基板内に形成されるPN接合領域の接合容量を利用
することによって、外部から供給すべき電源の電極数を
増加することなく各素子にバイアス供給を行ない、ピン
数の減少を計った集積回路装置を提供することを目的と
する。
In other words, pattern design performed for higher level integration must always take into consideration the electrode pads corresponding to the number of pins, which becomes an obstacle in design and also reduces yield.
The disadvantage is that the number of operation tests, etc. increases, and therefore the manufacturing cost increases. Further, on the user side of the integrated circuit device, complications and difficulties arise in use and handling. This invention has been made in view of the above points, and by utilizing the junction capacitance of the PN junction region formed within the integrated circuit board, each element can be connected without increasing the number of electrodes of power supply that must be supplied from the outside. An object of the present invention is to provide an integrated circuit device in which the number of pins is reduced by supplying a bias to the semiconductor device.

以下図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に説明す
る。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第2図aは前記第1図の従来例と対応した相補形のFE
Tよりなる論理回路を示す断面図で、第2図bにその等
価回路図を示す。基板11はN型サブストレートで、そ
こにP型のウヱル領域12を形成し「この領域12の外
にP+のドレィン13およびソース14を設けPチャネ
ルFETとする。一方、上記ゥェル領域12内には、N
+のドレィン15およびソース16を設けてNチャネル
FETをつくる。上記P−FETのドレイン13とN−
FETのドレイン15とは出力電極17で接続されてい
る。そしてP−FETのソ−ス14は、このFETのス
トッパとして設けられるN+層18とともにサブストレ
ート電位Vssが基準電位として電極19から供給され
る。一方、N−FETのソース16はストッパとして設
けられたP+層20と導電路21で接続されているだけ
で、直接ここには外部からバイアスは供給されていない
。22は上記P型のゥェル領域12内に設けられるN十
層で、第2図bの回路図に示すダイオード23をなして
いる。
Figure 2a shows a complementary FE corresponding to the conventional example shown in Figure 1.
FIG. 2B is a sectional view showing a logic circuit made up of T, and an equivalent circuit diagram thereof is shown in FIG. 2B. The substrate 11 is an N type substrate, and a P type well region 12 is formed therein, and a P+ drain 13 and source 14 are provided outside this region 12 to form a P channel FET. Ha, N
+ drain 15 and source 16 are provided to create an N-channel FET. The drain 13 of the above P-FET and N-
The output electrode 17 is connected to the drain 15 of the FET. The source 14 of the P-FET is supplied with the substrate potential Vss from the electrode 19 as a reference potential together with the N+ layer 18 provided as a stopper of this FET. On the other hand, the source 16 of the N-FET is only connected to the P+ layer 20 provided as a stopper by a conductive path 21, and no bias is directly supplied thereto from the outside. Reference numeral 22 designates N10 layers provided in the P-type well region 12, and constitutes a diode 23 shown in the circuit diagram of FIG. 2b.

そしてこのN+層22には電極24が前記N−FETお
よびP−FETのゲート電極G,Gと共通に後続されて
、入力端子25から供給される入力信号電圧が印加され
る。なお図中、26は出力端子、27は基準電源端子で
、また破線で示されるコンデンサ28は上記基板11と
ウェル領域12との間に生じるPN接合容量を表示する
。上記構成の相補形FET回路において、第3図に示す
入力波形INが入力端子25に印加された場合を考える
An electrode 24 is connected to this N+ layer 22 in common with the gate electrodes G and G of the N-FET and P-FET, and an input signal voltage supplied from an input terminal 25 is applied thereto. In the figure, 26 is an output terminal, 27 is a reference power supply terminal, and a capacitor 28 shown by a broken line represents the PN junction capacitance generated between the substrate 11 and the well region 12. Consider the case where the input waveform IN shown in FIG. 3 is applied to the input terminal 25 in the complementary FET circuit having the above configuration.

この入力波形INは“1”レベルをVoo、“0”レベ
ルをVssとする負論理で扱われるものとする。前記N
チャネルFETに接合されているダイオード23は、入
力端子25に対して逆方向になっているので、いま入力
波形INがVoo電位にあるときには前記コンデンサ2
8がこのダイオード23を通って充電される。その後、
入力波形INが“0”レベルに変化するときそれまでオ
フしていたNチャネルFETがオンして出力端子26に
はコンデンサ28の電位があらわれるが、この瞬間に多
少の電流1が流れることによって上記コンデンサ28の
電位すなわちウェル領域12のウヱル電位Vooがわず
かにVssへ近づく。しかし「再びNチャネルFETが
オフするように入力波形…が“1”レベルに変化すると
、このウェル電位Vooの不足分が充電される。このよ
うにしてコンデンサ28は常にほぼVo。電位になるよ
う充電されており、入力波形INが従来の電源Vooの
代りに電源供給を行なうようになっているので、基準電
位Vssを端子27から供給するだけでよく、しかもこ
のコンデンサ28はNチャネルFETを設けるためのウ
ェル領域12と基板11との間の拡散容量を用いている
ので、この容量は極めて大きく、FET回路を安定に動
作させるに十分な電位を保償できる。したがって、集積
回路装置として複数の異なるバイアス源を必要とする論
理回路を設計する場合・基板‘基準電位Vssとしてサ
ブストレート電圧を供給する電極端子と(基準電位をV
。。としてPチャネルFET側にダイオードを設けても
よい)、それぞれの入力信号用の端子だけを外部に引出
すようにすればよく、ピン数の増加なしに容易に設計す
ることができる。なお、この発明は上述した相補形FE
T回路において著しい効果をもつが、NあるいはPチャ
ネルのFETのみを用いた論理回路(もちろんインバー
夕に限らない)に対しても適用できる。
It is assumed that this input waveform IN is treated as a negative logic with a "1" level as Voo and a "0" level as Vss. Said N
Since the diode 23 connected to the channel FET is in the opposite direction to the input terminal 25, when the input waveform IN is at Voo potential, the capacitor 2
8 is charged through this diode 23. after that,
When the input waveform IN changes to the "0" level, the N-channel FET, which had been off until then, turns on and the potential of the capacitor 28 appears at the output terminal 26. At this moment, a small amount of current 1 flows, causing the above-mentioned The potential of the capacitor 28, that is, the well potential Voo of the well region 12 slightly approaches Vss. However, when the input waveform changes to the "1" level so that the N-channel FET is turned off again, the shortfall in the well potential Voo is charged. Since the input waveform IN is used to supply power instead of the conventional power source Voo, it is only necessary to supply the reference potential Vss from the terminal 27, and this capacitor 28 is connected to an N-channel FET. Since the diffusion capacitance between the well region 12 and the substrate 11 is used for the When designing a logic circuit that requires different bias sources, an electrode terminal that supplies the substrate voltage as the substrate reference potential Vss and an electrode terminal that supplies the substrate voltage as the reference potential Vss
. . (A diode may be provided on the P-channel FET side), and only the terminals for each input signal need to be brought out to the outside, and the design can be easily performed without increasing the number of pins. Note that this invention is based on the above-mentioned complementary FE.
Although this method has a remarkable effect on T circuits, it can also be applied to logic circuits (not limited to inverters) using only N- or P-channel FETs.

もっとも、入力信号源から所定位置に所定電圧を供給す
るには基板内部に逆方向にPN接合をまずつくり、その
上でダイオードを設ける必要がある。以上述べたように
この発明によれば「複数の異なるバイアス源でもつて動
作するFETを用いた論理回路を、基準電圧と各入力信
号から得られるバイアスを用いて動作させるようにした
ので、集積回路化した場合のピン数の増大を防ぐことが
でき、回路設計上も実際に使用する上でも多くの利点と
なる集積回路装置を提供できる。図面の簡単な説明第1
図aは従来の相補形FET回路の構造を示す断面図、第
1図bはその等価回路図、第2図aはこの発明の一実施
例を示す相補形FETによるィンバータの説明図、第2
図bはその等価回路図、第3図は上記実施例の動作を説
明するための波形図である。
However, in order to supply a predetermined voltage to a predetermined position from an input signal source, it is necessary to first create a PN junction in the opposite direction inside the substrate, and then provide a diode thereon. As described above, according to the present invention, ``a logic circuit using FETs that operates with a plurality of different bias sources is operated using a reference voltage and bias obtained from each input signal, so that integrated circuits It is possible to provide an integrated circuit device that can prevent an increase in the number of pins when the number of pins is increased and has many advantages both in terms of circuit design and in actual use.
Figure a is a sectional view showing the structure of a conventional complementary FET circuit, Figure 1b is its equivalent circuit diagram, Figure 2a is an explanatory diagram of an inverter using complementary FETs showing an embodiment of the present invention,
FIG. b is an equivalent circuit diagram thereof, and FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the above embodiment.

1 1・・・・・・基板、12・・・・・・ウェル領域
、23・・・・・・ダイオード、25・・・…入力端子
(第2の電極)、26・・・・・・出力端子、27・・
…・基準電源端子(第1の電極)、28…・・。
1 1... Substrate, 12... Well region, 23... Diode, 25... Input terminal (second electrode), 26... Output terminal, 27...
...・Reference power supply terminal (first electrode), 28....

コンデンサ。第1図 第2図 第3図capacitor. Figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 集積回路の基板に第1の基準電位を供給する第1の
電極と、上記集積回路の各素子に外部から入力信号を供
給する第2の電極群と、上記第1の基準電位に対応する
第2の基準電位を供給すべきウエル領域と上話第2の電
極群との間に接続されるダイオードとを具備し、上記ウ
エル領域と第1の電極との間のバイアスを上記基板とウ
エル領域との間のPN接合容量で保持させるようにした
ことを特徴とする集積回路装置。
1. A first electrode that supplies a first reference potential to the substrate of the integrated circuit, a second electrode group that supplies input signals from the outside to each element of the integrated circuit, and a second electrode group that corresponds to the first reference potential. a diode connected between a well region to which a second reference potential is to be supplied and the second electrode group; An integrated circuit device characterized in that the integrated circuit device is held by a PN junction capacitance between the regions.
JP49054073A 1974-05-15 1974-05-15 integrated circuit device Expired JPS6012787B2 (en)

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