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Info
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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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- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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- 102220014332 rs397517039 Human genes 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices 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
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- H01L27/088—Devices 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
- H01L27/092—Devices 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
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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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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■。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61168715A JPS6324655A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | インバ−タ回路のしきい値電圧の設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61168715A JPS6324655A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | インバ−タ回路のしきい値電圧の設定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6324655A true JPS6324655A (ja) | 1988-02-02 |
Family
ID=15873104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61168715A Pending JPS6324655A (ja) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | インバ−タ回路のしきい値電圧の設定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6324655A (ja) |
Cited By (2)
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 |
-
1986
- 1986-07-17 JP JP61168715A patent/JPS6324655A/ja active Pending
Cited By (2)
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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