JPS6232640A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPS6232640A
JPS6232640A JP60172101A JP17210185A JPS6232640A JP S6232640 A JPS6232640 A JP S6232640A JP 60172101 A JP60172101 A JP 60172101A JP 17210185 A JP17210185 A JP 17210185A JP S6232640 A JPS6232640 A JP S6232640A
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JP
Japan
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fet
level shift
level shifting
diode
voltage
Prior art date
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Application number
JP60172101A
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English (en)
Inventor
Haruo Shimizu
清水 治夫
Haruo Kawada
春雄 川田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01L27/06Devices 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 non-repetitive configuration
    • H01L27/0605Devices 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 non-repetitive configuration integrated circuits made of compound material, e.g. AIIIBV

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  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Logic 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】 〔概要〕 レベルシフト回路のレベルシフト量を微細C11ffし
て正確に制御するため、レベルシフト用ダイオードを混
晶よりなる化合物半導体で形成し、混晶比を変えてダイ
オードのビルトイン電圧(順方向立ち上がり電圧)Vb
tを制御してレベルシフト量を連続的に可変にした。
〔産業上の利用分野〕
本発明はレベルシフト量を連続的に、かつ正確に制御で
きるレベルシフト回路を含む半導体集積回路に関する。
レベルシフト回路を含む半導体集積回路として。
例えばノーマリオン(Normally 0N)FET
 (デプレション型PET)によるフィードバック増幅
器を形成するとき、レベルシフト段のレベルシフト量が
増幅器の動作点を決めるため、レベルシフト量を正確に
制御することが重要である。
また、論理レベルの異なる回路、例えばDCPL(Di
rect  Coupled  FET Logic)
、とBFL(Buffered  FETLogic)
を結合した半導体集積回路に、あるいはメモリ集積回路
のトランスファーゲート入力での低レベルの余裕を持た
せるためにレベルシフト回路が必要となり、これらの場
合もレベルシフト量を正確に制御することが要求される
〔従来の技術〕
第2図(11〜(4)はそれぞれ従来例による、レベル
シフト量の調節可能なレベルシフト回路の回路図例であ
る。
Qlはレベルシフト回路の入力FET 、 Dはレベル
シフト用ショットキバリアダイオード、Rtsはレベル
シフト用抵抗、Qzはゲートとソース間を短絡した定電
流用PETであり、これらが電源■DDとVSS間に直
列に接続されて、レベルシフト回路を構成する。
INはレベルシフト回路の入力端子、OUTはレベルシ
フト回路の出力端子である。
第2図(1)において、出力端子OUTのレベルは入力
FET Q、のソースのレベルより、入力FET Ql
のソースフォロアに接続されたダイオードDのビルトイ
ン電圧V b iだけシフトする。
ダイオードDがガリウム砒素(GaAs)のショットキ
バリアダイオードである場合は、Vbi#0.7Vでレ
ベルシフト量は固定される。
この場合は、レベルシフトtの変化はダイオードの数を
変えて行うため、ダイオードのビルトイン電圧V b 
iごとの段階的な変化であり、レベルシフト量の微細調
節を行うことはできなかった。
第2′図(2)において、入力PET Q、のゲート幅
W9゜を定電流用FET Q、のゲート幅W9□より小
さくする。
このようにすると、定電流用FET Qzにより定まる
同一電流をレベルシフト回路に流すためには、人力FE
T QIのゲートをより正にバイアスしなければならず
、かつ入力端子INの電位は固定されているため、入力
pET QIのソースは負側にシフトしなければならな
い。
この場合は、Wglをあまり小さくすると、入力PET
 Q、に過大なゲート電流が流れ、入力FET Q、を
破壊することがある。
また、FETのしきい値電圧Vthの変動によりレベル
シフト量が変わってしまう。
第2図(3)において、入力FET Q、のVいをオフ
側に、定電流用FET Qzの■いをオン側に形成する
このようにすると、第2図(2)に場合と同様に定電流
用FET Q、により定まる同一電流をレベルシフト回
路に流すためには、入力FET QIのゲートをより正
にバイアスしなければならず、かつ入力端子INの電位
は固定されているため、入力PET Q、のソースは負
側にシフトしなければならない。
この場合は、Vいの変動によりレベルシフト量が変わっ
てしまう。
第2図(4)において、レベルシフト用抵抗1’lLs
によりレベルシフト量を制御できるが、出力インピーダ
ンスが高く、周波数応答が悪い。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上の従来の諸例は、周波数特性を落とさないで、レベ
ルシフ+−tを微細に、且つ正確に制御することは困難
であった。
また、■いによるレベルシフト量の変動も無視できなか
った。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点の解決は、ゲートを入力端子とし、ドレイン
に第1の電源電圧(■。。)を印加する第1のトランジ
スタ(Q I)と、 ドレインを出力端子とし、ソースに第2の電源電圧(V
ss)を印加する第2のトランジスタ(Qz)と、 該第1のトランジスタ(QI)のソースと該第2のトラ
ンジスタ(Qz)のドレイン間に接続された1個以上の
ダイオード(D)  とよりなり、該ダイオード(D)
を混晶よりなる半導体で形成し、混晶比を変化させてビ
ルトイン電圧(Vb=)ヲ制御したレベルシフト回路 を含む本発明による半導体集積回路により達成される。
〔作用〕
第1のトランジスタとしての入力FET Q、に、レベ
ルシフト用ダイオードDと、第2のトランジスタとして
の定電流用FET Q2とをソースフォロアに接続して
なるレベルシフト回路において、レベルシフト用ダイオ
ードDを混晶よりなる化合物半導体で形成し、混晶比を
変えることにより禁制帯幅を変え、従ってビルトイン電
圧V b iを変える。
例えば、GaAs基板に回路を形成し、レベルシフト用
ダイオードDを形成する部分に、インジウム(In)イ
オンを注入して混晶よりなる化合物半導体In xGa
+−XAs (0≦X≦0.xは混晶比)とし、ここに
ショットキバリアダイオードDを形成する1第4図はビ
ルトイン電圧V6、と混晶比Xの関係を示す図である。
図示のように、Inの注入量(混晶比X)を制御してダ
イオードDのビルトイン電圧vb、を微細に3周節する
ことができる。
以上により、レベルシフトIの微細調節が可能となる。
〔実施例〕
第1図は本発明による、lノベルシフトlの調節可能な
レベルシフト回路の回路図である。
01はレベルシフト回路の入力FET 、 Dは混晶に
形成されたレベルシフト用ショットキバリアダイオード
、Q2はゲートとソース間を短絡した定電流用FETで
あり、これらが電源■ゎ、とVSS間に直列に接続され
て、レベルシフト回路を構成する。
INはレベルシフト回路の入力端子、0[ITはレベル
シフト回路の出力端子である。
この場合は第2図(1)と同様に、出力端子OUTのレ
ヘルは入力FET Q、のソースのレヘルよす、人力、
   FET(1,のソースフォロアに接続されたダイ
オードDのビルトイン電圧V b iだけシフトする。
例えば、GaAs基板に回路を形成し、レベルシフト用
ダイオ−トロを形成する部分に、Inイオンを注入して
混晶In 、Ga、□Asとし、ここにショットキバリ
アダイオードDを形成する。
この場合、Inの注入量(混晶比X)を制御してダイオ
ードDのビルトイン電圧■5いすなわちレベルシフトi
tを微細に、調節することができる。
つぎに、本発明による半導体集積回路の1例を説明する
第3図は本発明による、レベルシフト量の調節可能なレ
ベルシフト回路を含むフィードバック増幅器の回路図で
ある。
貼はレベルシフト段の入力FET 、、Dはレベルシフ
ト用ショットキバリアダイオード、Q2はゲート・ソー
ス間を短絡した定電流用FETであり、これらが電源V
DD (+6V)とV。(−6V)間に直列に接続され
て、レベルシフト段を構成する。
Q3はゲートとソース間を短絡した負荷FET 、 Q
aは駆動FETであり、これらが電源V、と接地間に直
列に接続されて、インバータ段を構成する。
インバータ段においては、信号は増幅器の入力端子より
入力され、PET Q4のドレインより出力される。
レベルシフト段においては、信号はレベルシフト段の入
力PET Q+のゲートに入力され、定電流用FET 
Q2のドレインに接続された増幅器の出力端子より出力
される。
また、信号は出力端子より、抵抗Rを経由して入力端子
にフィ°−ドパツクされる。
以上の構成にして、レベルシフト用ダイオードDのビル
トイン電圧Vbi、すなわちレベルシフト量を微細に調
節して、最適動作点で増幅器を動作させることができる
第5図は本発明によるレベルシフト回路の断面図である
図は第1図の回路に相当する断面図である。
図において、1は半絶縁性GaAs(Sl−GaAs)
 5板、2はn型GaAs (n−GaAs)層である
3はIn注入層、4は珪素(Si)をドープしたn゛層
、5はショットキメタルで例えばチタンシリサイド(T
iSi)層、6はオーミックメタルで金/金ゲルマニウ
ム(Au/Au−Ge)Nである。
以上の構造を有するショットキダイオードはレベルシフ
ト用ダイオードDとして用いられ、In注入層3のIn
注入量を制御して所定のビルトイン電圧V1.Hを得る
ようにする。
ここで、n゛層4、ショットキメタルにTiSi層5を
用いることによりセルファラインで形成できる。
n″層78をドレイン、ソース領域とし、9をゲート電
極、10.11をドレイン、ソース電極としてトランジ
スタQ、が形成される。
n′層6.12をドレイン、ソース領域とし、13をゲ
ート電極、6.14をドレイン、ソース電極としてトラ
ンジスタQ2が形成される。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように本発明によるレベルシフト回
路を含む半導体集積回路においては、レベルシフト用ダ
イオードDの混晶比を変化させてビルトイン電圧V64
を微細に調節することにより、レベルシフト量の制御を
連続的に、かつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による、レベルシフト量の調節可能なレ
ベルシフト回路の回路図、 第2図(11〜(4)はそれぞれ従来例による、しさル
シフ)fflの調節可能なレベルシフト回路の回路図例
、 第3図は本発明による、レベルシフト量の調節可能なレ
ベルシフト回路を含むフィードバック増幅器の回路図、 第4図はビルトイン電圧V 6 iと混晶比Xの関係を
示す図、 第5図は本発明によるレベルシフト回路の断面図である
。 図において、 Qlはレベルシフト回路の入力FET、Dはレベルシフ
ト用ダイオード、 Q2はレベルシフト回路の定電流用FET 。 口3はインバータの負荷FET 。 Q4はインバータの九区動FET 。 Rはフィードバック抵抗、 RL3はレベルシフト用抵抗、 INはレベルシフト回路の入力端子、 0[ITはレベルシフト回路の出力端子、Vlltl、
VSSは電源電圧 木尾FJF!Il/’ルムルンフトロ繁く口高 11週 (+)       (2)        (’3)
        (4)往来イゲAのレベルシつ) +
B 烙”a第2図 (Go^5)    χ    (’hAs)”hnx
(xcL+−xAs/)l l: 女=t1’)Vbi
のr4i′li第4目

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ゲートを入力端子とし、ドレインに第1の電源電圧(V
    _D_D)を印加する第1のトランジスタ(Q_1)と
    、 ドレインを出力端子とし、ソースに第2の電源電圧(V
    _S_S)を印加する第2のトランジスタ(Q_2)と
    、 該第1のトランジスタ(Q_1)のソースと該第2のト
    ランジスタ(Q_2)のドレイン間に接続された1個以
    上のダイオード(D)とよりなり、 該ダイオード(D)を混晶よりなる半導体で形成し、混
    晶比を変化させてビルトイン電圧(V_b_i)を制御
    したレベルシフト回路 を含むことを特徴とする半導体集積回路。
JP60172101A 1985-08-05 1985-08-05 半導体集積回路 Pending JPS6232640A (ja)

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JP60172101A JPS6232640A (ja) 1985-08-05 1985-08-05 半導体集積回路

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6471218A (en) * 1987-05-19 1989-03-16 Gazelle Microcircuits Inc Input buffer circuit and input level shift circuit
WO2013118521A1 (ja) * 2012-02-07 2013-08-15 株式会社村田製作所 レベル変換回路、およびレベル変換機能付き論理回路

Cited By (3)

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JPS6471218A (en) * 1987-05-19 1989-03-16 Gazelle Microcircuits Inc Input buffer circuit and input level shift circuit
WO2013118521A1 (ja) * 2012-02-07 2013-08-15 株式会社村田製作所 レベル変換回路、およびレベル変換機能付き論理回路
US9191005B2 (en) 2012-02-07 2015-11-17 Murata Manufacturing Co., Ltd. Level conversion circuit and level-conversion-function-equipped logic circuit

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