JPS62132294A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS62132294A
JPS62132294A JP60274198A JP27419885A JPS62132294A JP S62132294 A JPS62132294 A JP S62132294A JP 60274198 A JP60274198 A JP 60274198A JP 27419885 A JP27419885 A JP 27419885A JP S62132294 A JPS62132294 A JP S62132294A
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JP
Japan
Prior art keywords
channel
inverter
circuit
line
readout
Prior art date
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Pending
Application number
JP60274198A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiji Kawabata
川端 啓二
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般にゲートアレイと呼ばれるマスクスライ
ス方式の半導体集積回路装置のスタティックRAM読出
し回路に関するものである。
〔従来の技術〕
第6図は、たとえば特願昭56−62909号に示され
た従来のマスクスライス方式の半導体集積回路装置を示
す構成図であり、同図において、破線で囲ったメモリセ
ル1は、MOSトランジスタ(以下rMO3TJという
)を構成するゲート領域1aおよび1b並びにソース若
しくはドレインと、なる領域2aおよび2bで構成され
るが、このメモリセル1は任意に構成することが可能と
なっている。すなわち、第6図に示すように4対のMO
3Tでメモリセル1を構成しようと思えば、これに隣接
するゲート領域(第6図ではゲート領域11aおよび1
1bで示したが、本質的にはその他のゲート領域1aお
よび1bと同一である)をそれぞれ正電源電位および接
地電位に接続してゲート領域11aおよびllbに対応
するMO3Tを遮断させることによってメモリセル1を
隣接領域から分離することができる。
第7図は4人力NORゲートを構成したときの構成図で
あり、同図において、4は1層目のアルミニウム(A1
)配線、5は2層目のAI配線を示す。2層目のA1配
線5を介して4つの入力端子T1〜T4がPチャネルお
よびNチャネルMO3Tのゲート電極1a、lbに接続
され、再び2層目のAl配線5を介して出力端子T5に
接続されている。この4人力NORゲートにおけるMO
3TO3間の接続は1層目のAIt配線4でなされてい
る。6は1層目のAl配線4と半導体基板表面に形成さ
れたP形またはN形のソースまたはドレイン領域2a、
2bとを接続するためのコンタクトホールを示す。7は
2層目のA1配線5とゲート領域1a、lbとの接続点
、8は1層目のAl配線4と2層目のAl配線5との接
続点である。
第7図において、VTは電源電圧VflDが供給される
電源ライン、GNDは接地電位が供給されるグランドラ
インである。
次にスタティックRAMの読出し回路を第8図に示す。
同図において、10はスタティックRAMメモリセルで
ある。12.13.22.23は第9図に示すようなP
チャネルMOST30とNチャネルMOST31とで構
成されるインバータである。また14.15はNチャネ
ルMO3T。
20.21はPチャネルMO3Tである。
次に第8図に示す読出し回路の動作について説明する。
第8図において、インバータ12の出力レベルを「0」
とし、インバータ13の出力レベルを「1」とすると、
インバータ12.インバータ13で構成されるインバー
タリングは安定状態にあり、この状態を維持し続ける。
この状態を外部に読出すためにADライン24に「1」
を与える。そうすると、NチャネルMOST14.15
がオンとなり、インバータ12の出力は、NチャネルM
OST15を通して、インバータ23およびPチャネル
MO3T21で構成される読出し回路に与えられる。ま
たインバータ13の出力は、NチャネルMOST14を
通して、インバータ22およびPチャネルMO3T20
で構成される読出し回路に与えられる。
DIライン25上の電位は、PチャネルMO3T21.
NチャネルMOST15およびインバータ12を構成す
るNチャネルMO3Tのオン抵抗比で決定される。一方
、「ライン26上の電位は、インバータ13の出力レベ
ルが「1」でありPチャネルMO3T20.Nチャネル
Mo5T14、インバータ13の電位は同じであるから
、Pチャネ71/MO3T20.Nチャネ/I、MO3
T14およびインバータ13へは電流は流れず、レベル
「1」のままとなる。よってインバータ22の出力レベ
ル「τは「0」となる。
インバータ23の出力レベルdoはオン抵抗比で決まる
ので、インバータ12のNチャネルMO3Tのオン抵抗
を1.NチャネルMOST15のオン抵抗を1、Pチャ
ネルMO3T21のオン抵抗を3とすれば、DIライン
25上の電位は215Vooとなり、インバータ23の
遷移電圧をl/2■。。の電位とすれば、DIライン2
5上の電位215Vooはこれよりも低いため、インバ
ータ23の出力レベルdoは「1」となる。このように
メモリセル10の情報が読み出される。
次にインバータ12の出力レベルが「1」でインバータ
13の出力レベルが「0」の場合、出力レベルδは「1
」、出力レベルdoはrOJとなることは、上記説明と
同様に説明できる。しかしながら、DIライン25上の
レベルまたは百1ライン26上のレベルは、必ず一方が
オン抵抗比で決定されるため、電流が流れるという欠点
がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の半導体集積回路装置は以上のように構成されてい
るので、論理レベルをあつかうデジタル回路用としては
良いが、しきい電圧値を自由に設定したりオン抵抗を自
由に設定したりする場合のPチャネルMO3T、Nチャ
ネルMO3Tのサイズが1種類しかな(、これらをシリ
ーズまたはパラレルに接続することによりしきい電圧値
を変更することはできるが、そうすれば使用面積が大き
くなるし、また電流が不必要に多く流れる場合があると
いう問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、従来の論理レベルをあつかうデ
ジタル回路であっても、しきい電圧値を自由に設定でき
、電流が不必要に流れないスタティックRAM読出し回
路をもつマスクスライス方式半導体集積回路装置を得る
ことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
このような目的を達成するために本発明は、ゲート電極
が第1のゲート電極として共通に形成された複数のPチ
ャネルMOSトランジスタとゲート電極が第2のゲート
電極として共通に形成された複数のNチャネルMOSト
ランジスタとの一対からなる複数個の基本素子の互いに
対応する前記PチャネルまたはNチャネルのMOSトラ
ンジスタのソースおよびドレイン形成領域が共通になる
ように構成された基本素子集合の一部により構成された
情報読み出し回路を有するスタティックRAM回路を備
え、情報読出し回路は、互いに反対の極性をもつ2本の
読出し線と、この2本の読出し線と電源ラインとの間に
接続されたPチャネルトランジスタと、読出し線の電位
を判定する判定素子とを有するようにしたものである。
〔作用〕
本発明においては、電位の判定の結果により読出し線と
電源間に接続されたPチャネルトランジスタをオン/オ
フする。
〔実施例〕
本発明に係わる半導体集積回路装置の一実施例を第1図
に示す、この実施例は後述する他の実施例の基本とも言
える実施例であり、第6図の示す従来例と比較した場合
、Pチャネルのソースおよびドレイン形成領域2aを第
1および第2のPチャネルのソースおよびドレイン形成
領域(以下「ソース・ドレイン形成領域」という)2a
1および2a2に分割し、Nチャネルのソース・ドレイ
ン形成領域2bを第1および第2のNチャネルのソース
・ドレイン形成領域2blおよび2b2に分割した点が
従来例と異なる。その他については、この実施例と従来
例とは同一である。その同一の部分には同一の符号が付
しである。
第2図は第1図に示す実施例を用いて4人力NORゲー
トを構成したときの構成図であり、本質的には第7図の
従来例の場合と同一である。ただ各2個に分割されたP
チャネルMO3TおよびNチャネルMO3Tをそれぞれ
1個に接続するための配線4およびコンタクトホール6
が多少増加する。
次にしきい電圧値1/2vI、DのスタティックRAM
読出し回路用電位判定インバータを得る方法を説明する
。第3図において、30はPチャネルMO3T、31は
NチャネルMO3Tである。Pチャネ)ttM OS 
T 30 (7) V toをVtrとし、Nチャネ)
IiM OS T 31 (7) VtHをVTNとし
、PチャネルMO3T30のコンダクタンス係数をβP
とし、NチャネルMO3T31のコンダクタンス係数を
βNとすると、PチャネルMO3T30を流れる電流を
11とNチャネルMO3T31を流れる電流を■2は次
のようにして求められる。
■1−(βp/ 2)(Van  Va  Vtr)”
■2=(βN/ 2)(Vs  VtN)”そして、V
 T、111!1 V ?、とし、しきい電圧v6−v
DD/2を得ようとした場合、上の2式に11−12の
条件を入れると、β、−β8となる。ところが、ゲート
アレイの場合、PチャネルとNチャネルとのMO3TO
サイズは同一であるので、電子とホールとの移動度の差
によって、β8−(2〜3)×β、となる。仮にβN−
2β、とした場合、PチャネルMO3Tのトランジスタ
サイズ1に対してNチャネルMO3Tのトランジスタサ
イズを1/2としなければならない。
第4図は、第1図の実施例を用いてしきい電圧Va”V
oo/2のインバータ回路を構成する場合の構成図であ
る。同図において、メモリセル1を構成する場合、隣接
するゲート領域11a、11bをそれぞれ正電源電位お
よび接地電位に接続してゲートfiI域11aおよびl
lbに対応するM0STを遮断させることにより、メモ
リセルit−隣接領域から分離する。そして、第1およ
び第2のPチャネルMOSTのソースはコンタクトホー
ル6を介して互いに接続し、これらのソースに電圧v!
16を与え、第2のNチャネルMOSTのソースはコン
タクトホール51を介してグランド電位を与える。また
第1および第2のPチャネルMOSTのドレインと第2
のNチャネルMOSTのドレインとをコンタクトホール
51を介して1層目のAn配線4によって接続して出力
とし、PチャネルおよびNチャネルMOSTのゲート電
極1aおよび1b2層目のAn配線5で接続して入力と
する。このようにして、しきい電圧V0/2のインバー
タ回路を実現できる。
上記の例ではPチャネルMOSTを2個、NチャネルM
OSTを1個用いて必要な回路を作ったが、これらの個
数の組み合わせを任意にして各種のしきい電圧値をもつ
インバータ回路を実現できる。
上記インバータ回路を用いてスタティックRAMの読出
し回路を構成した実施例を第5図に示す。
この実施例は、第8図に示す従来例と比較して、DOラ
イン28をPチャネルMo5T2oのゲートへ、Doラ
イン27をPチャネルMOSTのゲートへ各々接続した
他は同一である。その同一の部分には同一の符号を付し
である。
次にこの読出し回路の動作について説明する。
インバータ12の出力レベルが「0」でインバータ13
の出力レベルが「1」の場合、ADライン24にrlJ
を与えると、NチャネルMOST14.15がオンとな
り、インバータ12の出力は、NチャネルMOST15
を通して、判定素子としてのインバータ23およびPチ
ャネルMOST21で構成される読出し回路に与えられ
、またインバータ13の出力は、NチャネルMOST1
4を通して、判定素子としてのインバータ22およびP
チャネルMOST2Oで構成される読出し回路に与えら
る。ADライン24が「1」になる前には、DIライン
25.DIライン26上のレベルがそれぞれ「1」にさ
れていれば、インバータ22およびインバータ23の出
力はそれぞれrOJとなり、PチャネルMOST2O,
21はオンとなっているので、DIライン25上のレベ
ルはPチャネ71.MO3T21.Nチャネ7L、MO
3T15およびインバータ12を構成するNチャネルM
OST17)、tン抵抗比で決定される。インバータ1
2のNチャネルMOSTのオン抵抗値を1、Nチャネル
MOSTのオン抵抗値を1、PチャネルMOST21の
オン抵抗値を3とすれば、DIライン25上のレベルは
2 / 5 Vanとなり、インバータ23の遷移電位
をv0/2とすれば、インバータ23の出力レベルdo
は「1」となる。そうすればPチャネルMOST21の
ゲート電圧も「1」となるので、PチャネルMOST2
1はオフとなり、PチャネルMOsT21−Nチャネル
Mo5T15−インバータ12と流れていた電流は流れ
なくなり、低電力の読出し回路が得られる。他方DIラ
イン26上のレベルは「1・」のままでインバータ22
の出力「τはrOJであるから、PチャネルMOST2
Oはオンのままである。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、基本素子集合の一部によ
り構成された情報読み出し回路を有するスタティックR
AM回路を備え、情報読出し回路は、互いに反対の極性
をもつ2本の読出し線と、この2本の読出し線と電源ラ
インとの間に接続されたPチャネルトランジスタと、読
出し線の電位を判定する判定素子とを有し、この判定素
子による電位の判定の結果により読出し線と電源間に接
続されたPチャネルトランジスタをオン/オフするよう
にしたことにより、各種のしきい電圧値をもつ回路を構
成する場合に不必要に大きいトランジスタを用いること
もなく、また貫通電流も少なくすることができるので、
小形、安価かつ低消費電力のゲートアレイを得ることが
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係わる半導体集積回路装置の一実施例
を示す構成図、第2図は第1図の実施例を用いて4人力
NORゲートを構成したときの構成因、第3図はインバ
ータ回路、第4図は第1図の実施例を用いて第3図のイ
ンバータ回路を構成したときの構成図、第5図は本発明
に係わる半導体集積回路装置のスタティックRAM回路
の一実施例を示す回路図、第6図は従来のマスクスライ
ス方式半導体集積回路装置を示す構成図、第7図は従来
の半導体集積回路装置を用いて4人力NORゲートを構
成したときの構成図、第8図は従来のスタティックRA
M回路、第9図はインバータ回路である。 1・・・・メモリセル、1 a、  1 b、  11
 a。 llb・・・・ゲート領域、2a1.2a2,2bl、
2b2・・・・ソース・ドレイン形成領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  ゲート電極が第1のゲート電極として共通に形成され
    た複数のPチャネルMOSトランジスタとゲート電極が
    第2のゲート電極として共通に形成された複数のNチャ
    ネルMOSトランジスタとの一対からなる複数個の基本
    素子の互いに対応する前記PチャネルまたはNチャネル
    のMOSトランジスタのソースおよびドレイン形成領域
    が共通になるように構成された基本素子集合の一部によ
    り構成された情報読み出し回路を有するスタティックR
    AM回路を備え、前記情報読出し回路は、互いに反対の
    極性をもつ2本の読出し線と、この2本の読出し線と電
    源ラインとの間に接続されたPチャネルトランジスタと
    、読出し線の電位を判定する判定素子とを有し、この判
    定素子による電位の判定の結果により前記読出し線と電
    源間に接続されたPチャネルトランジスタをオン/オフ
    することを特徴とする半導体集積回路装置。
JP60274198A 1985-12-04 1985-12-04 半導体集積回路装置 Pending JPS62132294A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5841484A (ja) * 1981-09-01 1983-03-10 Fujitsu Ltd 半導体メモリ回路

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5841484A (ja) * 1981-09-01 1983-03-10 Fujitsu Ltd 半導体メモリ回路

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