JPS6324655A - インバ−タ回路のしきい値電圧の設定方法 - Google Patents

インバ−タ回路のしきい値電圧の設定方法

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JPS6324655A
JPS6324655A JP61168715A JP16871586A JPS6324655A JP S6324655 A JPS6324655 A JP S6324655A JP 61168715 A JP61168715 A JP 61168715A JP 16871586 A JP16871586 A JP 16871586A JP S6324655 A JPS6324655 A JP S6324655A
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JP
Japan
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threshold voltage
drain
source
inverter circuit
transistor
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Application number
JP61168715A
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English (en)
Inventor
Toshinori Takano
高野 利紀
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co 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
    • H01L27/08Devices 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 only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/085Devices 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 only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
    • H01L27/088Devices 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 only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
    • H01L27/092Devices 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 only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
    • H01L27/0927Devices 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 only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors comprising a P-well only in the substrate

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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〕 この発明は、インバータ回路のしきい値電圧の設定方法
に係り、特に、各トランジスタのゲート長の加減による
しきい値電圧の設定に関する。
〔従来の技術〕
一般に、MOS F ETを用いたインバータ回路は、
第4図に示すように、Pチャネルトランジスタ2とNチ
ャネルトランジスタ4とをドレインを共通に接続すると
ともに、各ゲートを共通にして接続した入力端子6に入
力信号を加え、ドレイン側に出力端子8を設けたもので
ある。
そこで、このようなインバータ回路では、各トランジス
タ2.4の各特性によって、第5図に示すような入出力
特性が得られ、入力信号VINのレベルがしきい値電圧
■ア9の前後でスイッチング動作をし、そのスイッチン
グ出力■。。アを出力端子8から取り出すことができる
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、このようなインバータ回路において、しきい
値電圧VtOを設定する場合、各トランジスタ2.4の
ゲート長lは等しくし、各トランジスタ2.4の能力差
に合わせてゲート幅Wを変えて合わせ込んで、第6図の
特性A、Bに示すように、特定の電源電圧■。。に対し
てしきい値電圧vTH(=VゎD/2)を設定する方法
が採られている。
このような設定方法では、たとえば、単一の電源電圧v
anとして5■を設定して、この電源電圧V、に対して
しきい値電圧VtOをVo。/2に設定すると、電源電
圧VDDの変更によって、変更された電源電圧■。に対
応してしきい値電圧Vfllも変化してしまうという欠
点があった。
また、この設定方法では、しきい値電圧VtOの設定の
ためにゲート幅Wが大きく変わるため、トランジスタ2
.4の専有面積が大きくなるという欠点があった。
そこで、この発明は、電源電圧の変更に対して一定のし
きい値電圧を得ることができるとともに、トランジスタ
のサイズの縮小を実現できるインバータ回路のしきい値
電圧の設定方法の提供を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明のインバータ回路のしきい値電圧の設定方法は
、第1図に示すように、Pチャネルトランジスタ2とN
チャネルトランジスタ4とからなるインバータ回路にお
いて、各トランジスタ2.4がゲート長lによってドレ
イン・ソース間電圧■0.に対するしきい値電圧V (
p、VLNの関係を利用して、Pチャネルトランジスタ
2およびNチャネルトランジスタ4のゲート長lを独自
に調整して任意のしきい値電圧VTHを設定することを
内容とする。
〔作   用〕
電界効果トランジスタでは、第2図に示すように、ゲー
ト長lを変えることによって、ドレイン・ソース間電圧
■。、に対するしきい値電圧■、の変化量が異なる。そ
こで、この関係を利用して各トランジスタ2.4に独自
のゲート長lを調整することにより、第3図に示すよう
に、任意のしきい値電圧vtnを設定する。
〔実 施 例〕
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は、この発明のインバータ回路のしきい値電圧の
設定方法の実施例を示す。
第1図に示すように、このインバータ回路は、N型の半
導体基板10の表面層に半導体基板10とは反対導電型
の導電領域からなるソース21およびドレイン22を設
置してPチャネルトランジスタ2を形成するとともに、
半導体基板10とは反対導電型の導電領域としてPウェ
ル40を形成し、その内部領域にPウェル40とは反対
導電型の導’UM域からなるソース41およびドレイン
42を設置してNチャネルトランジスタ4を形成したも
のである。
この場合、トランジスタ2側のゲート長12はソース2
1とドレイン22との間隔、ゲート幅W、はソース21
およびドレイン22の長さで与えられ、同様に、トラン
ジスタ4側のゲート長2、はソース41とドレイン42
との間隔、また、ゲート幅wNはソース41およびドレ
イン42の長さで与えられる。
そして、トランジスタ2.4のゲート長!!(=ip、
IN”)をパラメータにしてドレイン・ソース間電圧V
DSに対するトランジスタ2.4のしきい値電圧Vt(
=VtpまたはVい、ただしVzpはトランジスタ2の
しきい値電圧、V、Nはトランジスタ4のしきい値電圧
)の関係を見ると、第2図に示すように、ゲート長i 
(+=/、、eH)を加減(±Δ12.±ΔZS)する
ことにより、設定されたゲート長1=1..12.  
!、に応じたドレイン・ソース間電圧v0に対して各ト
ランジスタ2.4のしきい値電圧VLが大きく変化する
ことが分かる。第2図において、たとえば、ドレイン・
ソース間電圧■。、1を一定にしてゲート長lを変える
と、ゲート長1 (1,>12>f:+ )の減少に比
例してしきい値電圧Vt (VLI < VL2 <V
 t+)が減少する。また、一定のしきい値電圧VWを
得る場合、ゲート長2を変えると、ゲート長lに比例し
てドレイン・ソース間電圧■。
(vosm < VJI+ < vDsc )が増大す
る。
このような特性を利、用して、ゲート長lを調整して所
望のしきい値電圧v2およびドレイン・ソース間電圧V
、を設定する。
たとえば、第3図に示すように、Pチャネルトランジス
タ2およびNチャネルトランジスタ4のゲート間電圧■
6に対するドレイン電流1.の特性において、Pチャネ
ルトランジスタ2の特性A、とNチャネルトランジスタ
4の特性B、の交点P1によってしきい値電圧V、、、
が得られるのに対して、ゲート長lを増大すると、Pチ
ャネルトランジスタ2の特性A、は特性At 、Nチャ
ネルトランジスタ4の特性B1は特性B2にシフトして
、特性At、Bzの交点P2によってしきい値電圧v 
tozが得られる。この場合、ゲート長lの増加に応じ
てしきい値電圧V?□は+Δ■アイだけ増加し、ゲート
長Eの増加に対応したしきい値電圧V TH2が得られ
る。第3図において、vtp+、VtPZはトランジス
タ2のしきい値電圧、V、、、、Vい2はトランジスタ
4のしきい値電圧である。
そして、各トランジスタ2.4のゲート長lの加減によ
って、インバータ回路のしきい値電圧VtOは、異なる
電源電圧■DDに対して■ア1l=VDD/2またはそ
の他の値に設定することができ、たとえば、電源電圧■
。、=3〜6■に対してしきい値電圧■TH=2■に設
定することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明によれば、ゲート長によ
って決定される各トランジスタのドレイン・ソース間電
圧に対するしきい値電圧を設定してインバータ回路のし
きい値電圧を所望の値に設定することができるとともに
、広い電源電圧に対して一定のしきい値電圧が得られ、
しかも、ゲート長の調整はゲート幅の変更に比較して調
整量が少なくて済むので、トランジスタのサイズを小さ
くでき、トランジスタを形成するためのチップサイズの
縮小を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明のインバータ回路のしきい値電圧の設
定方法を表わしたインバータ回路を示す図、第2図は第
1図に示したインバータ回路におけるPチャネルまたは
Nチャネルトランジスタのゲート長をパラメータにした
場合のトランジスタのドレイン・ソース間電圧−しきい
値電圧特性を示す図、第3図は第1図に示したインバー
タ回路のしきい値電圧の変更を示すゲート間電圧−ドレ
イン電流特性を示す図、第4図は一般的なインバータ回
路を示す回路図、第5図は第4図に示したインバータ回
路の入出力特性を示す図、第6図は第4図に示したイン
バータ回路の電源電圧−しきい値電圧特性を示す図であ
る。 2・・・Pチャネルトランジスタ、4・・・Nチャネル
トランジスタ、l、、lN ・・・ゲート長、VtP・
・・トランジスタ2のしきい値電圧、■い・・・トラン
ジスタ4のしきい値電圧、VTR・・・インバータ回路
のしきい値電圧。 第2図 第3図 第4図 −VIN(V) 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  PチャネルトランジスタとNチャネルトランジスタと
    からなるインバータ回路において、 ゲート長によって決定されるドレイン・ソース間電圧に
    対するしきい値電圧の関係を利用して、Pチャネルトラ
    ンジスタおよびNチャネルトランジスタのゲート長を調
    整して任意のしきい値電圧を設定することを特徴とする
    インバータ回路のしきい値電圧の設定方法。
JP61168715A 1986-07-17 1986-07-17 インバ−タ回路のしきい値電圧の設定方法 Pending JPS6324655A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0260160A (ja) * 1988-08-26 1990-02-28 Hitachi Ltd 相補型mos集積回路の製造方法
WO2015159454A1 (ja) * 2014-04-14 2015-10-22 オリンパス株式会社 A/d変換回路、および固体撮像装置

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JPH0260160A (ja) * 1988-08-26 1990-02-28 Hitachi Ltd 相補型mos集積回路の製造方法
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