JPS63150935A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPS63150935A
JPS63150935A JP61297907A JP29790786A JPS63150935A JP S63150935 A JPS63150935 A JP S63150935A JP 61297907 A JP61297907 A JP 61297907A JP 29790786 A JP29790786 A JP 29790786A JP S63150935 A JPS63150935 A JP S63150935A
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JP
Japan
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terminal
integrated circuit
circuit device
semiconductor integrated
bipolar transistor
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Application number
JP61297907A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Kamata
稔 鎌田
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson 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
    • H01L27/10Devices 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 repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
    • H01L27/11896Masterslice integrated circuits using combined field effect/bipolar technology

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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To increase working speed, and to improve the characteristics of the reduction of power consumption by composing a fundamental cell of two input-gate CMOS transistors and one N-P-N bipolar transistor and driving a bipolar transistor organizing the output step of a logic gate and the bipolar transistor while logically connecting the CMOS transistor taking a logic in a gate array LSI. CONSTITUTION:When either one of inputs 14 or 15 is positioned at a '1' level, either of NMOSs 10, 11 is turned ON. Loading is discharged by a path tying an output terminal 16 and a fixed potential terminal 201, and an output reaches a 4 '0' level. Either one of PMOSs 8, 9 is turned OFF at that time, a path tying a power terminal 200 and a base terminal for an N-P-N 13 is brought to a detached state. Both the base terminal for the N-P-N 13 and an emitter terminal are fixed at a '0' level. When both inputs are positioned at the '1' level, both the NMOSs 10, 11 are turned ON. Since both the PMOSs 8, 9 are turned OFF, the output reaches the '0' level by the same reason as one of the inputs is brought to the '1' level.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体大規模集積回路に係り、特に、0MO3
)ランジスタ及びバイポーラトランジスタから成る高速
で低消gt電力のゲートアレイLSIに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to semiconductor large-scale integrated circuits, and particularly to 0MO3
) This invention relates to a high-speed, low-gt power gate array LSI consisting of transistors and bipolar transistors.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は0MO8)ランジスタ及びN’PNバイポーラ
トランジスタから成るゲートアレイLSIにおいて、基
本セ^°を2人カゲー)OMOS )?ンジスタとIN
PNバイポーラトランジスタで構成し、論理ゲートの出
力段を構成するバイポーラトランジスタとバイポーラト
ランジスタを駆動すると共に論理を採る0MO3)ラン
ジスタを論理接続し、cMosゲートアレイ13工の低
消費電力特性とバイポーラゲートアレイLSIを供給す
るものである。
The present invention is a gate array LSI consisting of transistors and N'PN bipolar transistors. Njista and IN
Low power consumption characteristics of cMOS gate array 13 and bipolar gate array LSI, consisting of PN bipolar transistors and logically connecting bipolar transistors that form the output stage of logic gates and transistors that drive the bipolar transistors and take logic. It is intended to supply

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ゲートアレイLSIは、LSIを製造する時に用いる1
0数枚のホトマスクのうちで配線に相当するマスクのみ
を開発品種に応じて作成し、所望の電気回路動作を有す
るLSIを短期でかつ安価に製造するものである。ゲー
トアレイI、S工はチップ外局にポンディングパッド及
び入出力回路を有し、内部にはトランジスタ等の素子よ
り成る基本セルをマトリクス状に配し、所望の電気回路
動作を得るために隣接した基本セルを結線し、NAND
ゲートやフリップフロップ等の電気的論理回路を構成し
、複数個の14気的論理回路を論理図に従って結線する
ことにより1つのLSIを構成するものである。
A gate array LSI is a 1
Among the several photomasks, only the masks corresponding to the wiring are created according to the product to be developed, and an LSI having the desired electric circuit operation can be manufactured in a short period of time and at low cost. Gate arrays I and S have bonding pads and input/output circuits on the outside of the chip, and inside, basic cells consisting of elements such as transistors are arranged in a matrix, and adjacent cells are arranged in order to obtain the desired electrical circuit operation. Connect the basic cells and perform NAND
One LSI is constructed by configuring electrical logic circuits such as gates and flip-flops, and connecting a plurality of 14-channel logic circuits according to a logic diagram.

従来のCM’″′OSゲートアレイL3工では、基本セ
ルは0MO3)ランジスタから構成され、それ故CMO
3回路の特徴である低消費電力特性を持つ大規模集積回
路装置として使用されてきた。
In the conventional CM''''OS gate array L3 design, the basic cell is composed of 0 MO3) transistors, hence the CMO
It has been used as a large-scale integrated circuit device with the low power consumption characteristic of three circuits.

しかしMOS)ランジスタは伝達コンダクタンスが小さ
く、負荷容慧が大きい場合又はトランジスタがシリアル
に接続されドレイン寄生容量が大きい場合には、充放電
に時間がかかり伝達スピードが遅くなるという欠点があ
った。
However, MOS transistors have a small transfer conductance, and when the load capacity is large or when the transistors are connected in series and the drain parasitic capacitance is large, charging and discharging takes a long time and the transmission speed becomes slow.

また従来のバイポーラゲートアレイLSIでは、基本セ
ルはバイポーラトランジスタ及び抵抗から構成され、バ
イポーラ回路の特徴である伝達コンダクタンスの大きさ
から高速集積回路装置として使用されてきた。しかしバ
イポーラトランジスタ回路は、その回路構成および動作
から定常的に電流を流す回路であり、大電流を低インピ
ーダンス回路に流しこんだり流れ出したりするので消費
電力が大きいという欠点があった。
Furthermore, in the conventional bipolar gate array LSI, the basic cell is composed of a bipolar transistor and a resistor, and it has been used as a high-speed integrated circuit device because of the large transfer conductance, which is a characteristic of bipolar circuits. However, the bipolar transistor circuit is a circuit in which current flows constantly due to its circuit configuration and operation, and has the disadvantage of high power consumption because a large current flows into and out of a low impedance circuit.

本発明の目的は、以上述べてきた0M0Sゲートアレイ
LSIの低速動作及びバイポーラゲートアレイLSIの
大消費電力という欠点を補い、高速で低消費電力のゲー
トアレイIs工を提供することにある。
An object of the present invention is to compensate for the above-described drawbacks of low speed operation of the 0M0S gate array LSI and high power consumption of the bipolar gate array LSI, and to provide a high speed and low power consumption gate array Is.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の半導体集積回路装置は、 (1)  マスタースライス方式のゲートアレイLSI
に於いて、各種論論理ゲートを構成する基本セルが、論
理ゲートの出力段を構成するバイポーラトランジスタと
バイポーラトランジスタを駆動すると共に論理を採る0
MO3)ランジスタから成ることを特徴とする。
The semiconductor integrated circuit device of the present invention includes (1) a master slice type gate array LSI;
In this case, the basic cells constituting the logic gates drive the bipolar transistors and bipolar transistors constituting the output stage of the logic gates, and the logic
MO3) is characterized by consisting of a transistor.

(2)  前記第1項に於いて、基本セルとして、ゲー
トが第1の入力端子に接続される第1のP型電界効果ト
ランジスタと、ゲートが上記入力端子に接続される第1
のN型電界効果トランジスタと、ベース・コレクタ・エ
ミッタの各端子が各々プログラマブル配線される第1の
NPNバイポーラトランジスタを具備することを特徴と
する特(3)上記第1項または第2項に於いて、第1の
基本セルにおける第1のNPNバイポーラトランジスタ
のベース端子が論理を採るP型電界効果トランジスタの
ドレイン端子に接続され、コレクタ端子が電源端子に接
続され、エミッタ端子が出力端子に接続されることを特
徴とする。
(2) In the above item 1, the basic cell includes a first P-type field effect transistor whose gate is connected to the first input terminal, and a first P-type field effect transistor whose gate is connected to the input terminal.
and a first NPN bipolar transistor whose base, collector, and emitter terminals are respectively programmably wired. (3) In accordance with item 1 or 2 above. The base terminal of the first NPN bipolar transistor in the first basic cell is connected to the drain terminal of the logic P-type field effect transistor, the collector terminal is connected to the power supply terminal, and the emitter terminal is connected to the output terminal. It is characterized by

(4)上記第1項または第2項に於いて、第2の基本セ
ルにおける第2のNPNバイポーラトランジスタのベー
ス端子が論理を採るN型電界効果トランジスタのソース
端子に接続され、コレクタ端子が出力端子に接続され、
エミッタ端子が固定電位端子に接続されることを特徴と
する。
(4) In the above item 1 or 2, the base terminal of the second NPN bipolar transistor in the second basic cell is connected to the source terminal of the N-type field effect transistor that takes logic, and the collector terminal is the output connected to the terminal,
It is characterized in that the emitter terminal is connected to a fixed potential terminal.

(5)上記第1項または第2項において、上記第1ON
I’Nバイポーラトランジスタのエミッタ端子と上記第
2のNPNバイポーラトランジスタのコレクタ端子が同
一出力端子に接続されトーテムポール接続されることを
特徴とする。
(5) In the above paragraph 1 or 2, the first ON
The emitter terminal of the I'N bipolar transistor and the collector terminal of the second NPN bipolar transistor are connected to the same output terminal, so that they are totem-pole connected.

(6)上記第1項ま、たは第2項に於−て、上記NPN
バイポーラトランジスタのベース端子トエミッタ端子の
間に抵抗が接続されることを特徴とする。
(6) In the above paragraph 1 or 2, the above NPN
A resistor is connected between the base terminal and emitter terminal of the bipolar transistor.

〔作用〕[Effect]

本発明はCM″68回路の低消費電流特性及びバイポー
ラ回路の高速動作特性に着目し、両回路を組合せた複合
回路を基本セルとして用い高速で低消at力のゲートア
レイ1S工を得ようとするもので、論理入力ゲート及び
論理構成部を非常に高い入力インピーダンスを持つ0M
O3)ランジスタで構成し、出力段は伝達フンダクタン
スの大きいNPNバイゴーラトランジスタで構成するも
のである。ここでNPNバイポーラトランジスタの駆動
は0MO8回路の出力電流をベース電流として用いるた
め、NPNバイポーラトランジスタの制御は非常に容易
となる。
The present invention focuses on the low current consumption characteristics of the CM''68 circuit and the high speed operation characteristics of the bipolar circuit, and attempts to obtain a high speed and low attenuation gate array 1S structure using a composite circuit that combines both circuits as a basic cell. 0M with very high input impedance.
O3) It is composed of transistors, and the output stage is composed of NPN bigolar transistors with large transfer conductance. Here, since the NPN bipolar transistor is driven using the output current of the 0MO8 circuit as a base current, the control of the NPN bipolar transistor becomes very easy.

以上述べた構成により上記目的を達成するものである。The configuration described above achieves the above object.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples.

第1図は基本セルの構成例を示すもので、P型電界効果
トランジスタ(以下PMO13と称す)、N型電界効果
トランジスタC以下NMOBと称す)、NPNバイボー
2トランジスタC以下NPNと称す)及びポリシリコン
もしくは拡散層により形成される抵抗より構成されてい
る。
Figure 1 shows an example of the configuration of a basic cell, including a P-type field effect transistor (hereinafter referred to as PMO13), an N-type field effect transistor C (hereinafter referred to as NMOB), an NPN bibo 2 transistor (hereinafter referred to as NPN), and a It consists of a resistor made of silicon or a diffusion layer.

第1図に於いて、2はpuoslのゲートを、3ハPM
Of9217)ケ−)を、4はNMO81のゲートを、
5はNMOS 2のゲートを、また6は、抵抗を、7は
NPNlを示すものである。
In Figure 1, 2 is the gate of puosl, 3 is PM
Of9217)K), 4 is the gate of NMO81,
5 indicates the gate of NMOS 2, 6 indicates a resistor, and 7 indicates NPN1.

第2図に2人力N8R回路を示す。Figure 2 shows a two-person N8R circuit.

第2図に於いて、8,9は、PMo Sを示し、PMO
i98のソース端子は電源端子200に、2MO38の
ドレイン端子はPMO39のソース端子に、PMO89
のドレイン端子は抵抗12を介して出力端子16に接続
され、PM百88およびPMOS 9のゲート端子は各
々異なる入力端子15および14に接続されている。ま
た図中10.11はNMOSを示し、NM写S10およ
びNMO311の各ソース端子は固定電位端子201に
、各ドレイン端子は出力端子16に接続され、NMτ3
10およヒNM′i5″311の各ケート端子は前記の
興なる入力端子14および15に接続されている。さら
に図中13はNPNを示し、コレクタ端子は電源端子2
00に、ベース端子はPM089のドレイン端子に、エ
ミッタ端子は出力端子16に接続され、前記NPHのベ
ース端子とエミッタ端子は抵抗12により接続されてい
る。
In FIG. 2, 8 and 9 indicate PMo S, and PMO
The source terminal of i98 is connected to the power supply terminal 200, the drain terminal of 2MO38 is connected to the source terminal of PMO39, and the PMO89
The drain terminals of PM188 and PMOS9 are connected to different input terminals 15 and 14, respectively. In addition, 10.11 in the figure indicates an NMOS, each source terminal of NM S10 and NMO311 is connected to the fixed potential terminal 201, each drain terminal is connected to the output terminal 16, and NMτ3
The respective gate terminals of NM'i5'' 311 and 10 are connected to the above-mentioned input terminals 14 and 15. Furthermore, 13 in the figure indicates NPN, and the collector terminal is connected to the power supply terminal 2.
00, the base terminal is connected to the drain terminal of PM089, the emitter terminal is connected to the output terminal 16, and the base terminal and emitter terminal of the NPH are connected by a resistor 12.

第2図における論理動作は次の様になる。The logical operation in FIG. 2 is as follows.

まず入力14または15のどちらか一方が′1”レベル
にある時、NM″″oS10,11のどちらかがオンし
ており、出力端子16と固定電位端子201をつなぐ経
路により負荷容量を放電し、出力は@0”レベルとなる
。このとき2MO38゜9のどちらか一方はオフしてお
り、電源端子2゜OとNPNl3のベース端子をつなぐ
経路は切り放された状態となり、NPNl 5のベース
端子とエミッタ端子は共に10”レベルに固定される。
First, when either input 14 or 15 is at the ``1'' level, either NM''''oS 10 or 11 is on, and the load capacitance is discharged through the path connecting the output terminal 16 and the fixed potential terminal 201. , the output becomes @0'' level. At this time, either one of 2MO38゜9 is off, the path connecting the power supply terminal 2゜O and the base terminal of NPNl3 is cut off, and both the base terminal and emitter terminal of NPNl5 are at the 10" level. Fixed.

つまり、コレクタ端子には電源端子200に接続されて
いるものの、ベース端子、エミッタ端子間に順方向バイ
アスが加わらず、NPN13はオフ状態となっている。
That is, although the collector terminal is connected to the power supply terminal 200, no forward bias is applied between the base terminal and the emitter terminal, and the NPN 13 is in an off state.

また入力が共にul”レベルにある時、NM3110.
11は共にオンし、またPMOS8.9は共にオフする
ため、上記入力の一方が11″レベルの時と同様の理由
により出力は″O#レベルとなる。
Also, when both inputs are at ul'' level, NM3110.
11 are both turned on, and both PMOSs 8 and 9 are turned off, so the output becomes ``O#'' level for the same reason as when one of the inputs is at 11'' level.

一方入力が共に0”レベルにある時、NMO910、1
1は共にオフし、出力端子16と固定電位端子201を
つなぐ経路は切シ放された状態となる。またPMOS8
.9は共にオンし、電源端子200と出力端子16をつ
なぐ経路により、負荷容量を充電する。このとき、PM
O38,9を流れる電流は、抵抗12を介して負荷容量
を充電するだけでなく、一方ではNPN13のベース電
流としても流れ、ベース端子とエミッタ端子の間に順方
向バイアス状態を形成し、オンする。
On the other hand, when both inputs are at 0'' level, NMO910, 1
1 are both turned off, and the path connecting the output terminal 16 and the fixed potential terminal 201 becomes disconnected. Also PMOS8
.. 9 are both turned on, and the load capacitance is charged through the path connecting the power supply terminal 200 and the output terminal 16. At this time, PM
The current flowing through O38,9 not only charges the load capacitance through the resistor 12, but also flows as the base current of the NPN13, forming a forward bias condition between the base terminal and the emitter terminal, turning it on. .

このため負荷容量はPMO38,9による充電電流だけ
でな(、NPN15による充電電流をも加え、急速に充
電され、出力は@1”レベルとなる。ここで抵抗12は
、NPNバイポーラトランジスタがオンの時には、負荷
容量に対する充電電流とベース電流を分流させるもので
あり、またNPN/(イボーラトランジスタがオフの時
には、ベースに蓄積した蓄積電荷を引き抜く働きを持つ
Therefore, the load capacitance is charged not only by the charging current from the PMOs 38 and 9 (but also by adding the charging current from the NPN 15), and the output becomes @1'' level.Here, the resistor 12 is connected to the Sometimes, it divides the charging current for the load capacitor and the base current, and when the NPN/Ibora transistor is off, it has the function of drawing out the accumulated charge accumulated in the base.

以上の構成によりN′″6R論理を実現するものである
The above configuration realizes N'''6R logic.

本実施例によれば、0M03回路で構成した場合に発生
するPMOSの伝達コンダクタンス低下と、ドレイン寄
生容量の増大に起因するN″’5a’5a回路生を、N
PNバイポーラトランジスタの大きな伝達コンダクタン
スにより補い、高速NOR動作を実現することが可能で
ある。
According to this embodiment, the N''5a'5a circuit generation caused by the decrease in PMOS transfer conductance and the increase in drain parasitic capacitance that occurs when configured with a 0M03 circuit is reduced to
Compensated by the large transfer conductance of the PN bipolar transistor, it is possible to realize high-speed NOR operation.

また、本実施例によれば、0MO8)ランジスタと、N
PNバイポーラトランジスタの最小構成で2人力N”5
″R@路が実現できるので、大規模集積回路を構成する
ことが容易となる。
Further, according to the present embodiment, the 0MO8) transistor and the N
Minimum configuration of PN bipolar transistor requires 2 manpower N”5
Since the ``R@ path'' can be realized, it becomes easy to construct a large-scale integrated circuit.

さらに本実施例によれば、0MO3)7ンジスタによる
高入力インピーダンス回路と、NPNバイポーラトラン
ジスタによる低出力インビーダンス回路が実現でき、こ
の結果低消費電力特性と、高速動作特性を実現できる。
Further, according to this embodiment, a high input impedance circuit using 0MO3)7 transistors and a low output impedance circuit using NPN bipolar transistors can be realized, and as a result, low power consumption characteristics and high speed operation characteristics can be realized.

このバイポーラ・CMτS複今回路を構成するレイアウ
トパターン例を第3図に示す。
FIG. 3 shows an example of a layout pattern constituting this bipolar/CMτS dual current circuit.

第3図に於いて、17はコンタクトホールを、18はピ
アホールを示すものであり、入力端子及び出力端子は、
少なくとも2層以上の金属配線により、ピアホールを介
してセル外部と接続されるものである。
In Fig. 3, 17 indicates a contact hole, 18 indicates a peer hole, and the input terminal and output terminal are as follows:
The cell is connected to the outside of the cell via a peer hole using at least two or more layers of metal wiring.

本実施例によれば、0MO3)ランジスタとNPNバイ
ポーラトランジスタによる最小構成のNOR回路を構成
するだけでなく、NPNバイポーラトランジスタを左右
線対称とすることにより、論理結線が容易であり、配線
効率の向上が実現できるものである。
According to this embodiment, not only a minimum-configuration NOR circuit is formed using an 0MO3) transistor and an NPN bipolar transistor, but also logic connections are easy and wiring efficiency is improved by making the NPN bipolar transistors horizontally symmetrical. can be realized.

他の論理回路の実施例を第4図に示す。Another logic circuit embodiment is shown in FIG.

第4図は4人力NAND回路の構成例であり、NMOS
直列接続による伝達コンダクタンスの低下とドレイン寄
生容量の増加を補うものである。
Figure 4 shows an example of the configuration of a four-person NAND circuit.
This compensates for the reduction in transfer conductance and increase in drain parasitic capacitance due to series connection.

NMO8の補正とPMτSの補正という違いはあるが、
直列接続によるMOS)ランジスタの伝達コンダクタン
スの低下を補うという基本概念は前記NOR回路と同様
である。
Although there is a difference between NMO8 correction and PMτS correction,
The basic concept of compensating for the drop in transfer conductance of MOS transistors due to series connection is the same as that of the NOR circuit.

第4図における論理動作は次の様になる。The logical operation in FIG. 4 is as follows.

PMO319,20,21,22は各々ソース端子を1
fi源端子200に接続され、各ドレイン端子は出力端
子33に接続されている。またNMO323,24,2
5,26は各々瞬り合うドレイン端子とソース端子が接
続され、NMO825のドレイン端子は出力端子33に
接続され、uM。
PMO319, 20, 21, 22 each have their source terminals connected to 1
fi source terminal 200 , and each drain terminal is connected to output terminal 33 . Also NMO323,24,2
5 and 26 have their drain terminals and source terminals connected to each other, and the drain terminal of NMO 825 is connected to the output terminal 33, uM.

S26のソース端子は抵抗27を介して固定電位端子2
01に接続される。またNPN28のコレクタ端子は出
力端子33に接続され、ベース端子&’iNMO326
のソース端子に接続され、エミッタ端子は固定電位端子
201に接続され、ベース端子とエミッタ端子は抵抗2
7により接続されている。さらにPMO322とNMO
s23のゲート端子は入力端子29に、PMOS21 
とNMO324のゲート端子は入力端子3oに、PMO
S20とNMO325のゲート端子は入力端子31に、
PMO819とNMO326のゲート端子は入力端子3
2に接続されている。
The source terminal of S26 is connected to the fixed potential terminal 2 via the resistor 27.
Connected to 01. In addition, the collector terminal of NPN28 is connected to the output terminal 33, and the base terminal &'iNMO326
The emitter terminal is connected to the fixed potential terminal 201, and the base terminal and emitter terminal are connected to the resistor 201.
7. Furthermore, PMO322 and NMO
The gate terminal of s23 is connected to the input terminal 29, and the gate terminal of PMOS21
and the gate terminal of NMO324 are input terminal 3o, and the gate terminal of PMO324 is
The gate terminals of S20 and NMO325 are connected to the input terminal 31,
The gate terminals of PMO819 and NMO326 are input terminal 3.
Connected to 2.

上記構成において、入力29,30,31,52のいず
れか1つが10″レベルの時、出方端子33と電源端子
200をつなぐ経路が開き、負荷容量は充電される。こ
のときNMOS側はオフしており、固定電位端子201
と出力端子53をつなぐ経路は切フ放されており、NP
N28のベースとエミッタを固定電位に定める。このた
めNPN28は、ベース・エミッタ間の順方向バイアス
が無−状態でありオフしている。以上の結果、出力は1
”レベルとなる。
In the above configuration, when any one of the inputs 29, 30, 31, and 52 is at the 10'' level, the path connecting the output terminal 33 and the power supply terminal 200 is opened, and the load capacitance is charged. At this time, the NMOS side is turned off. Fixed potential terminal 201
The path connecting output terminal 53 is left open and NP
The base and emitter of N28 are set at a fixed potential. Therefore, the NPN 28 has no forward bias between its base and emitter and is off. As a result of the above, the output is 1
“It becomes a level.

また人力29..50,51.32がすべて′″1〃1
〃レベルと、PMOSは全てオフし、電源端子200と
出力端子33をつなぐ経路は切シ放される。−万NMO
Sは全てオンし、固定電位端子201と出力端子33を
つなぐ経路が接続される。この結果、負荷容量に充電さ
れた電荷はNM0823.24,25,26の経路によ
り固定電位端子201へ放電される。この際放電電流は
、抵抗27により分流され、一部の電流はベース電流と
して働き、NPN28のベース・エミッタ間に順方向バ
イアスをかけNPN28をオンさせ、NMO825,2
4,25e26の経路の他に、NPN28による放−電
縫路を開き、急速に放電し、出力を@Omレベルにする
Also human power 29. .. 50, 51.32 are all''1〃1
〃The level and PMOS are all turned off, and the path connecting the power supply terminal 200 and the output terminal 33 is disconnected. -10,000NMO
All of S are turned on, and the path connecting the fixed potential terminal 201 and the output terminal 33 is connected. As a result, the charges stored in the load capacitance are discharged to the fixed potential terminal 201 through the paths of NM0823.24, 25, and 26. At this time, the discharge current is shunted by the resistor 27, and a part of the current acts as a base current, applying a forward bias between the base and emitter of the NPN 28 and turning on the NPN 28.
In addition to the path of 4, 25e26, the discharge path by NPN 28 is opened, and the discharge is rapidly made to bring the output to the @Om level.

本実施例によれば、oMosトランジスタとNPNバイ
ポーラトランジスタによる最小構成のNAND回路を構
成できる。
According to this embodiment, it is possible to configure a NAND circuit with a minimum configuration using an oMos transistor and an NPN bipolar transistor.

こノハイボーラ・CMO3複合回路による4人力NAN
D回路のレイアウトパターン例を第5図に示す。
4-person NAN using Konohibola/CMO3 composite circuit
An example of the layout pattern of the D circuit is shown in FIG.

さらに他の実施例を第6図に示す。Still another embodiment is shown in FIG.

第6図はトーテムl一層出力形2人力NAND回路を示
すものであり、第7図はトーテムポール出力形2入力N
OR回路のレイアウトパターン例を示すものである。
Figure 6 shows a totem pole output type 2-input NAND circuit, and Figure 7 shows a totem pole output type 2 input NAND circuit.
It shows an example of a layout pattern of an OR circuit.

上記の本実施例によれば、出力段がNPNバイポーラト
ランジスタによるトーテムポールで構成されるため、負
荷容量が大きくなっても高速動作が可能となる。
According to the above embodiment, since the output stage is constituted by a totem pole of NPN bipolar transistors, high-speed operation is possible even when the load capacitance becomes large.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、0MO8)ランジス
タによる高入力インピーダンス回路を構成でき、低消費
電力特性を実現するだけでなく、NPNバイポーラトラ
ンジスタによる低出力インピーダンス回路を構成でき、
高速動作特性を実現するという効果を有する。
As described above, according to the present invention, it is possible not only to configure a high input impedance circuit using 0MO8) transistors and achieve low power consumption characteristics, but also to configure a low output impedance circuit using NPN bipolar transistors.
This has the effect of realizing high-speed operation characteristics.

また本発明によれば、トーテムポール出力だけでな(、
MOS)ランジスタの伝達コンダクタンス補正回路とし
てNPNバイポーラトランジスタを使用でき、負荷容量
による遅延特性の改善だけでな(、MOS)ランジスタ
の直列接続に起因する伝達コンダクタンス低下による遅
延特性をも改善しつるという効果を有する。
Furthermore, according to the present invention, not only the totem pole output (,
NPN bipolar transistors can be used as a transfer conductance correction circuit for MOS transistors, which has the effect of improving not only the delay characteristics due to load capacitance, but also the delay characteristics due to the reduction in transfer conductance caused by series connection of MOS transistors. has.

さらに本発明によれば、基本セルを2つのPMOSと、
2つのNMO3と、1つのNPNという素子により構成
できる為、非常に小さい基本セルを実現でき、大規模集
積回路を容易に構成しうるという効果を有する。
Further, according to the present invention, the basic cell includes two PMOSs,
Since it can be configured with two NMO3 and one NPN elements, it has the effect of realizing a very small basic cell and easily configuring a large-scale integrated circuit.

さらに本発明によれば、基本セルは左右対称の構成であ
り、論理配線時にミラー反転配置を実現でき配線効率の
向上という効果を有する。
Further, according to the present invention, the basic cell has a symmetrical configuration, and mirror inversion arrangement can be realized during logic wiring, which has the effect of improving wiring efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の半導体集積回路装置の一実施例を示す
基本セル構成図。 第2図は本発明の半導体集積回路装置の一実施例を示す
2人力N百R回路図。 第3図は第2図を実現するためのレイアウトパターン図
。 第4図は本発明の半導体集積回路装置の一実施例を示す
4人力NAND回路図。 第5図は第4図を実現するためのレイアウトパターン図
。 第6図は本発明の半導体集積回路装置の一実施例を示す
トーテムポール出力形2人力NAND回路図。 第7図は本発明の半導体集積回路装置の−実施例を示す
トーテムポール出力形2入力NOR回路のレイアウトパ
ターン図。 2.3,8,9,19,20,21.22゜55.54
.44.45−=・PMO84,5,10,11,25
,24,25゜26.55,36,46.47・・・・
・・NMO87,15,2B、57.38.4B、49
・・・・・・・・・・・・ NPN 6.12,27,39,40,50,51・・・・・・
・・・・・・抵 抗 14.15,29,30,51.!52,41゜42・
・・・・・入力端子 200・・・・・・電源端子 201・・・・・・固定電位端子 16.35.45・・・・・・出力端子17・・・・・
・コンタクトホール 18・・・・・・ピアホール 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 艙1山 ’1.31¥X        14B啼5色 葛6S 算7Q
FIG. 1 is a basic cell configuration diagram showing an embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention. FIG. 2 is a two-man N10R circuit diagram showing an embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention. FIG. 3 is a layout pattern diagram for realizing FIG. 2. FIG. 4 is a four-person NAND circuit diagram showing an embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention. FIG. 5 is a layout pattern diagram for realizing FIG. 4. FIG. 6 is a totem pole output type two-manpower NAND circuit diagram showing an embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention. FIG. 7 is a layout pattern diagram of a totem pole output type two-input NOR circuit showing an embodiment of the semiconductor integrated circuit device of the present invention. 2.3,8,9,19,20,21.22゜55.54
.. 44.45-=・PMO84,5,10,11,25
,24,25゜26.55,36,46.47...
・・NMO87, 15, 2B, 57.38.4B, 49
・・・・・・・・・・・・ NPN 6.12, 27, 39, 40, 50, 51...
...Resistance 14.15, 29, 30, 51. ! 52,41°42・
... Input terminal 200 ... Power supply terminal 201 ... Fixed potential terminal 16.35.45 ... Output terminal 17 ...
・Contact hole 18・・・・・・Pier hole or above Applicant Seiko Epson Co., Ltd. 1 mountain '1.31 yen

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)マスタスライス方式のゲートアレイLSIにおい
て、各種論理ゲートを構成する基本セルが、論理ゲート
の出力段を構成するバイポーラトランジスタとバイポー
ラトランジスタを駆動すると共に論理を採るCM@O@
Sトランジスタから成ることを特徴とする半導体集積回
路装置。
(1) In a master slice type gate array LSI, basic cells that make up various logic gates drive bipolar transistors and bipolar transistors that make up the output stage of the logic gates, and CM@O@ takes logic.
A semiconductor integrated circuit device comprising an S transistor.
(2)基本セルとして、ゲートが第1の入力端子に接続
される第1のP型電界効果トランジスタと、ゲートが上
記入力端子に接続される第1のN型電界効果トランジス
タと、ゲートが第2の入力端子に接続される第2のP型
電界効果トランジスタと、ゲートが上記入力端子に接続
される第2のN型電界効果トランジスタと、ベース・コ
レクタ・エミッタの各端子が各々プログラマブル配線さ
れる第1のNPNバイポーラトランジスタを具備するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載される半導
体集積回路装置。
(2) The basic cells include a first P-type field effect transistor whose gate is connected to the first input terminal, a first N-type field effect transistor whose gate is connected to the input terminal, and a first P-type field effect transistor whose gate is connected to the input terminal. A second P-type field effect transistor whose gate is connected to the second input terminal, a second N-type field effect transistor whose gate is connected to the input terminal, and each of the base, collector, and emitter terminals are each wired in a programmable manner. A semiconductor integrated circuit device according to claim 1, comprising a first NPN bipolar transistor.
(3)第1の基本セルにおける第1のNPNバイポーラ
トランジスタのベース端子が論理を採るP型電界効果ト
ランジスタのドレイン端子に接続され、コレクタ端子が
電源端子に接続され、エミッタ端子が出力端子に接続さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2
項に記載される半導体集積回路装置。
(3) The base terminal of the first NPN bipolar transistor in the first basic cell is connected to the drain terminal of the logic P-type field effect transistor, the collector terminal is connected to the power supply terminal, and the emitter terminal is connected to the output terminal. Claim 1 or 2 characterized in that
The semiconductor integrated circuit device described in .
(4)第2の基本セルにおける第2のNPNバイポーラ
トランジスタのベース端子が論理を採るN型電界効果ト
ランジスタのソース端子に接続され、コレクタ端子が出
力端子に接続され、エミッタ端子が固定電位端子に接続
されることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第
2項に記載される半導体集積回路装置。
(4) The base terminal of the second NPN bipolar transistor in the second basic cell is connected to the source terminal of the logic N-type field effect transistor, the collector terminal is connected to the output terminal, and the emitter terminal is connected to the fixed potential terminal. A semiconductor integrated circuit device according to claim 1 or 2, wherein the semiconductor integrated circuit device is connected.
(5)上記第1のNPNバイポーラトランジスタのエミ
ッタ端子と上記第2のNPNバイポーラトランジスタの
コレクタ端子が同一出力端子に接続されトーテムポール
接続されることを特徴とする特許請求の範囲第1項また
は第2項に記載される半導体集積回路装置。
(5) The emitter terminal of the first NPN bipolar transistor and the collector terminal of the second NPN bipolar transistor are connected to the same output terminal to form a totem pole connection. The semiconductor integrated circuit device described in item 2.
(6)上記NPNバイポーラトランジスタのベース端子
とエミッタ端子の間に抵抗が接続されることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項または第2項に記載される半導
体集積回路装置。
(6) The semiconductor integrated circuit device according to claim 1 or 2, wherein a resistor is connected between the base terminal and emitter terminal of the NPN bipolar transistor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5072285A (en) * 1989-02-23 1991-12-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor integrated circuit having region for forming complementary field effect transistors and region for forming bipolar transistors

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