JPS6059818A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS6059818A
JPS6059818A JP58166636A JP16663683A JPS6059818A JP S6059818 A JPS6059818 A JP S6059818A JP 58166636 A JP58166636 A JP 58166636A JP 16663683 A JP16663683 A JP 16663683A JP S6059818 A JPS6059818 A JP S6059818A
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JP
Japan
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output
circuit
signal
output section
semiconductor integrated
Prior art date
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Pending
Application number
JP58166636A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Odaka
小高 雅則
Haruyuki Ikeo
晴幸 池尾
Shuichi Miyaoka
修一 宮岡
Katsumi Ogiue
荻上 勝己
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 JPS6059818A publication Critical patent/JPS6059818A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • H03K19/0944Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
    • H03K19/09448Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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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】 〔技術分野〕 この発明は、半導体集積回路技術に関するもので、例え
ば、0MO3(相補型MO3)回路の出力部にバイポー
ラトランジスタを設けてその高速動作化を図った半導体
集積回路装置に有効な技術に関するものである。
〔技術背景〕
MOSFET (絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)
で構成された0MO3(相補型M OS >は、信号が
変化した時しか電流を消費しないから極めて低消費電力
で、内部論理ゲートの動作速度も比較的速いという特長
をもっている。
しかし、その電流駆動能力が小さいため、その出力部で
極嬶に速度が遅くなってしまう。ちなみ、に、内部ゲー
ト当たりの信号伝播速度は、数n、 s程度であるが出
力部では数+nsと大幅に遅くなってしまう。
そこで、ハイレベルの出力信号を形成するPチャンネル
MO3FETに代え、駆動能力の大きなバイポーラ型N
 P N )ランジスクを用いることが考えらる。この
場合、第1図に示すように駆動段回路を設けて、インバ
ーテノドプソシュプル回路を構成することとなる。この
ようにすると、出方回路において入力信号と同相の信号
と逆相の信号を必要とするものであり、インバータ回路
しか利用できないため、0M03回路側で論理が採れな
いという欠点がある。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、比較的高速で低消費電力であり、か
つ出力部での論理構成が簡素化できる半導体集積回路装
置を提供することにある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、出力すべき信号を形成する0M03回路の出
力端子にベースが接続されハイレベルの出力信号を形成
するNPNI−ランジスタと、このNPN)ランジスタ
のエミッタにゲート及びドレインが接続され、そのソー
スが上記0M03回路の出力端子に接続されたダイオー
ド形態のMOSFETとにより出方回路を構成するもの
である。
〔実施例〕
第2図には、この発明が適用された半導体集積回路装置
の一実施例のブロック図が示されている。
同図において、半導体集積回路装置ICは、0M08回
路で構成された内部論理ブロックと、バイポーラ型トラ
ンジスタを含む出方部とで構成されている。これらの各
回路を構成する素子は、それぞれ公知の半導体集積回路
(Bi−0MO3)の製造方法によって、1個のシリコ
ンのような半導体基板上において形成される。
また、この実施例の半導体集積回路装置(IC)は、特
に制限されないが、その回路機能がマスタースライス方
式により決定される。すなわち、バイポーラトランジス
タ、ダイオード、抵抗、及びM OS F E Tなど
の各回li!8素子を適当に配置した基本パターンを作
っておいて、この基本パターン間を必要に応じて相互接
続する配線マスクだけを変えることで各種の回路機能を
持つ半導体集積回路装置を得るものである。これにより
、多品種。
小量生産の半導体集積回路装置の量産性を向上させるも
のである。
外部端子I N 1〜I N nには、TTL (1−
ランジスタ・トランジスタ・ロジック)レベル又はCM
OSレベルの入力信号が印加される。特に制限されない
が、TTLレベルの入力信号を受ける場合には、TTL
人カバカバフ21回路けられ、この入力バッファ回路に
よって0M03回路の信号レベルに変換されるものであ
る。
CMOSゲートアレイは、上記端子IN1〜■Nnから
供給された信号を受けて、その回路機能に従った情報処
理を行い、出力すべき情報信号を形成する。
出力部は、上記CMOSゲートアレイで形成された出力
すべき情報信号を受け、そのまま、又は所定の論理処理
を行い外部端子0UTI〜OUTmを介して外部負荷を
駆動する。この出力部は、大きな駆動能力によってその
高速化を図るため、そめ出力素子としてバイポーラ型ト
ランジスタが一部に用いられる。この実施例では、上記
出方部は次のような回路構成とされる。
第3図には、上記出力部の一実施例の回路図が示されて
いる。
上記CMOSゲートアレイで形成された出力すべき信号
Xは、PチャンネルMO3F’ETQ4とNチャンネル
MO8FETQ5とで構成されたインバータ回路に供給
される。このインバータ回路の出力端子には、ハイレベ
ル側の出方信号を形成するNPN トランジスタT2の
ベースに接続される。このトランジスタT2のエミッタ
は、一方においセ出力端子OUTに接続される。また、
他方においてダイオード形成のNチャンネルMO3FE
TQ8を介して上記インバータ回路の出力端子に接続さ
れる。すなわち、上記M’03FETQBは、そのゲー
ト、ドレインが共通化されて上記トランジスタT2のエ
ミッタに接続され、そのソースが上記インバータ回路の
出力端子に接続される。
この実施例では、上記インバータ回路は、単なる出力ト
ランジスタ゛r2の駆動回路ではなく、NチャンネルI
vi OS F E T Q 5は出力素子としても動
作するものである。
この実施例回路の動作を次に説明する。
出力すべき信号Xがロウレベルなら、NチャンネルMO
3FETQ5がオフ状態、PチャンネルMO3FETQ
4がオン状態となる。これにより、その出力信号がハイ
レベルとなって、1〜ランジスタT2をオン状態として
出力端子OUTをノ\イレベルにする。この時、上記イ
ンバータ回路の出力信号がハイレベル(回路の接地電位
)であり、出力端子OUTは、トランジスタT2のベー
ス、エミッタ間電圧だけ低くなる。したがって、ダイオ
ード形態のMO3FETQ8はオフ状態となり、上記ト
ランジスタT2のオン状態に必要な動作電圧をそのベー
ス、エミッタ間に供給することができるものである。
一方、出力すべき信号Xがロウレベルに変化すると、N
チャンネルMO3FETQ5がオン状態となり、Pチャ
ンネルMO3FETQ4がオフ状′態となる。上記MO
3FBTQ5のオン状態によって、トランジスタT2の
ベースに負の電源電圧−Vcc(ロウレベル)を供給す
るので、トランジスタT2をオフ状態にする。また、出
力端子OUTのハイレベルは、ダイオード形態のMO3
FETQBと」−記MO5FETQ5を通して引き抜か
れるので、ロウレベルに変化する。このようにして、ハ
イレベル又はロウレベルの出力信号を形成するものであ
る。
この実施例では、インバータ回路の出力端子にハイレベ
ルを形成するトランジスタT2とロウレベルを形成する
ダイオード形態のMO3FETQ8とを共通に接続する
ことができるものであるので、インパーク回路に代え、
任意の論理機能を持つゲート回路に置き換えることがで
きる。
第3図には、出力部に論理機能を持たせた場合の一実施
例の回路図が示されている。
この実施例では、ノア(N OR) !!理機能を持た
せた場合の回路図が示されている(なお、)・、イレベ
ルを論理信号“1”とする正論理を採るものとする)。
すなわち、その出力端子と回路の接地電位点との間にP
チャンネルMO3FETQ4.Q6を直列形態とし、そ
の出力端子と負の電源電圧−Vccとの間にNチャンネ
ルMO3FETQ5.Q7を並列形態とする。そして、
MO3FETQ4とQ5のゲートを共通化して一方の入
力端子として出力すべき1の信号Xを供給する。また、
MO3FETQ6とQ7のゲートを共通化して他方の入
力端子として出力すべき1つの信号yを供給する。
これによって、2つの信号X、yが共にロウレベル(論
理信号“0″)のときのみ、その出力信号をハイレベル
(論理信号“1”)とするノア論理動作を行うものとな
る。
このような論理機能を持たせた場合でも、そのノア論理
回路の出力信号がハイレベルのときにはトランジスタT
2がオン状態となり出力端子OUTをハイレベルにする
。また、ノア論理回路の出力信号がロウレベルのときト
ランジスタT2がオフ状態となるとともに、MO3FE
TQ5及び/又はMO3FETQ7がオン状態となるた
めダイオード形態のM OS F E T Q 8を通
して出力端子OUTをロウレベルに引き抜くものである
第5図には、この実施例の半導体集積回路装置の概略構
造断面図が示されている。
この実施例では、P型半導体基板1が用いられ、その表
面に公知の半導体集積回路装置法により次の各半導体層
等が形成される。
上記基板lの表面の素子形成領域に選択的にいわゆるN
+コレクタ埋込N2が形成される。このコレクタ埋込層
2を含む上記基板1の表面にN−エピタキシアル成f=
Nが形成され、このエピタキシアル成長層は、P十素子
分離領域4により3a及び3bのような素子形成領域と
して互いに電気的に分離される。
上記素子形成領域3a中には、CMOSゲートアレイ及
び上記CM OS 論理回路を構成するMOSFETが
形成される。すなわち、NチャンネルMOS F E 
Tは、つ亙ル領域を構成するP型半導体領域に形成され
たN中型のソース領域S、ドレ−イン領域りと、この半
導体基板の表面にゲート絶縁膜を介して形成されたゲー
ト電極Gとによって構成さる。PチャンネルMO3FE
Tは、上記素子形成領域3aに形成されたP中型のソー
ス領域S、ドレイン領域りと、この半導体基板の表面に
ゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極Gとによっ
て構成される。
上記素子形成領域3b中には、上記トランジスタT2を
構成するNPN)ランジスタが形成される。この素子形
成領域3b中に形成されたP型領域は、ベースBを構成
し、このP型領域中に形成されたN+型領領域、エミッ
タEを構成し、この素子形成領域3b巾に形成されたN
中型領域は、コレクタCのオーミックコンタクト領域を
構成する。
この実施例では、上記実施例のように、はり公知のバイ
ポーラ型半導体集積回路装置の製造方法によりPチャン
ネルMO3FET及びNチャンネルMO3FET、バイ
ポーラ型NPN)ランジスタとを同一の半導体基板上に
形成することができる。この実施例のように0M03回
路をエピタキシャル成長層中に形成した場合には、バイ
ポーラ型トランジスタ回路における基板と完全に分離さ
れているから、上記基板に流れる電流によって0M08
回路においてラフチアツブが発生する等の不都合が生じ
ない。
〔効 果〕
(1)そのハイレベルの出方信号を形成する出方素子と
して駆動能力の大きなNPN)ランジスタを用いている
ので、その信号伝播遅延時間を高速化することができる
。また、内部論理回路は、0M08回路で構成すること
によって、低消費電力化を図ることができる。これによ
って、低消費電力化と高速化とを実現した半導体集積回
路装置を得ることができるという効果が得られる。
(2)出力部として、ハイレベルの出方信号を形成する
バイポーラ型トランジスタのエミッタをダイオード形態
のMOSFETを介してそのベースが接続される0M0
3回路の出方端子に共通に接続することによって、0M
03回路側で任意の論理機能を持たせることができると
いう効果が得られる。
(3)上記(2)により、出力部でも論理機能を持たせ
ることができるから、CMOSゲートアレイにおける回
路の簡素化を図ることができるという効果が得られる。
(4)上記(3)によって、出力すべき信号と出力端子
との間の論理回路の段数を少なくできるから、その分高
速化を達成できるという効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。内部論理回路を形成す
る方法は、前記マスタースライス方式に限定されず、ど
のような方法により構成するものであってもよい。
また、上記ダイオード形態のMOSFETは、ダイオー
ド形態のバイポーラ型トランジスタ又はPN接合ダイオ
ードに置き換えることができるものである。
さらに、電源電圧は、正の電源電圧Vccを用いるもの
であってもよい。この場合には、第3図及び第4図の実
施例回路において、回路の接地電位点に正の電圧Vcc
を供給し、負の電源電圧−Vccとして回路の接地電位
を供給するものとすればよい。
[利用分野〕 この発明は、上記CMOSゲートアレイの他、0M03
回路で構成されたスタティック型RAM(ランダム・ア
クセス・メモリ)、マイクロコンピュータ等各種CMO
3半導体集積回路装置に広く利用できる。特に、スタテ
ィック型RAMでは、負荷の大きいメモリセルアレイを
駆動するドライバー回路に有効である。
【図面の簡単な説明】 第1図は、この発明に先立って考えらる出力回路の一例
を示す回路図、 第2図は、この発明の一実施例を示すブロック図、 第3図は、その出力部の一実施例を示す回路図、第4図
は、出力部の他の一実施例を示す回路図、第5図は、そ
の概略構造断面図である。 1・・P型半導体基板、2・・コレクタ埋込層3a、3
b・・素子形成領域(エピタキシャル成長層)、4・・
素子分離領域 第 1 図 第2図 / ? 第 3 図 第 4 同 第 5 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、出力すべき信号を形成するCMO3論理回路と、こ
    のCMO3論理回路の出力端子にベースが接続され、出
    力ハイレベル信号を形成するNPN型出力トランジスタ
    と、このトランジスタのエミッタと上記CMO3論理回
    路の出力端子との間に設けられ、上記エミッタから上記
    CMO3論理回路の出力端子に向かって電流を流す一方
    向性素子とを含むことを特徴とする半導体集積回路装置
    。 2、上記一方向性素子は、ダイオード形態のMOSFE
    Tであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    半導体集積回路装置。 3、上記CMO3論理回路は、複数入力信号を受け、そ
    の論理構成に従った出力すべき信号を形成するものであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記
    載の半導体集積回路装置。
JP58166636A 1983-09-12 1983-09-12 半導体集積回路装置 Pending JPS6059818A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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