KR100886707B1 - Semiconductor device and logic gate included the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 장치에 구비되는 시리즈로 연결되는 핑거 구조의 모스 트랜지스터들과, 상기 모스 트랜지스터들을 포함하는 논리 게이트에 관한 것으로서, 공통 게이트와 공통 드레인을 갖고 소오스가 서로 분리된 핑거 구조의 제 1 모스 트랜지스터 그룹; 및 공통 게이트와 공통 소오스를 갖고 드레인이 서로 분리된 핑거 구조의 제 2 모스 트랜지스터 그룹;을 포함하며, 상기 각 제 1 모스 트랜지스터의 소오스와 상기 각 제 2 모스 트랜지스터의 드레인이 일대일 대응되게 연결됨을 특징으로 한다.The present invention relates to MOS transistors having a finger structure connected in series provided in a semiconductor device and a logic gate including the MOS transistors. The present invention relates to a first MOS transistor having a common gate, a common drain, and a source separated from each other. Transistor group; And a second MOS transistor group having a common gate, a common source, and drains separated from each other; wherein a source of each of the first MOS transistors and a drain of each of the second MOS transistors are connected in a one-to-one correspondence. It is done.
Description
도 1은 일반적인 낸드 게이트를 나타내는 회로도.1 is a circuit diagram showing a general NAND gate.
도 2는 도 1의 엔모스 트랜지스터들(N1,N2)이 각각 2개로 핑거링된 종래의 낸드 게이트를 나타내는 회로도.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a conventional NAND gate where two NMOS transistors N1 and N2 of FIG. 1 are fingered.
도 3은 도 2의 핑거링된 엔모스 트랜지스터들(N01,N02,N11,N12)의 레이아웃 구조를 나타내는 도면.3 illustrates a layout structure of the fingered NMOS transistors N01, N02, N11, and N12 of FIG.
도 4는 도 1의 엔모스 트랜지스터들(N1,N2)이 각각 4개로 핑거링된 종래의 낸드 게이트를 나타내는 회로도.4 is a circuit diagram illustrating a conventional NAND gate in which four NMOS transistors N1 and N2 of FIG. 1 are fingered.
도 5는 도 4의 핑거링된 엔모스 트랜지스터들(N21,N22,N23,N24,N31,N32, N33,N34)의 레이아웃 구조를 나타내는 도면.FIG. 5 illustrates a layout structure of the fingered NMOS transistors N21, N22, N23, N24, N31, N32, N33, and N34 of FIG. 4.
도 6은 도 1의 엔모스 트랜지스터들(N1,N2)이 각각 2개로 핑거링된 본 발명의 낸드 게이트를 나타내는 회로도.FIG. 6 is a circuit diagram illustrating a NAND gate of the present invention in which the NMOS transistors N1 and N2 of FIG. 1 are each fingered. FIG.
도 7은 도 6의 핑거링된 엔모스 트랜지스터들(N41,N42,N51,N52)의 레이아웃 구조를 나타내는 도면.FIG. 7 illustrates a layout structure of the fingered NMOS transistors N41, N42, N51, and N52 of FIG. 6.
도 8은 도 1의 엔모스 트랜지스터들(N1,N2)이 각각 4개로 핑거링된 본 발명의 낸드 게이트를 나타내는 회로도.FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a NAND gate of the present invention in which the NMOS transistors N1 and N2 of FIG. 1 are each fingered.
도 9는 도 8의 핑거링된 엔모스 트랜지스터들(N61,N62,N63,N64,N71,N72, N73,N74)의 레이아웃 구조를 나타내는 도면.9 is a diagram illustrating a layout structure of the fingered NMOS transistors N61, N62, N63, N64, N71, N72, N73, and N74 of FIG. 8.
도 10은 도 4의 핑거링된 엔모스 트랜지스터들(N21,N22,N23,N24,N31,N32, N33,N34)의 저항 등가 회로도.FIG. 10 is a resistance equivalent circuit diagram of the fingered NMOS transistors N21, N22, N23, N24, N31, N32, N33, and N34 of FIG. 4.
도 11은 도 8의 핑거링된 엔모스 트랜지스터들(N61,N62,N63,N64,N71,N72, N73,N74)의 저항 등가 회로도.FIG. 11 is a resistance equivalent circuit diagram of the fingered NMOS transistors N61, N62, N63, N64, N71, N72, N73, N74 of FIG.
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 장치에 구비되는 시리즈로 연결되는 핑거 구조의 모스 트랜지스터들과, 상기 모스 트랜지스터들을 포함하는 논리 게이트에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a MOS transistor having a finger structure connected in series provided in the semiconductor device, and a logic gate including the MOS transistors.
일반적으로, 반도체 장치에 사용되는 모스 트랜지스터는 사이즈가 클 경우 핑거(finger) 구조를 갖는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 두 입력 신호 IN1, IN2를 낸드 조합하여 출력 신호 OUT로 출력하는 낸드 게이트의 경우, 상기 낸드 게이트를 구성하는 두 피모스 트랜지스터(P1,P2)와 두 엔모스 트랜지스터(N1,N2)의 사이즈가 클 때 각 모스 트랜지스터(P1,P2,N1,N2)에서 핑거링이 발생한다.In general, a MOS transistor used in a semiconductor device has a finger structure when the size is large. For example, as illustrated in FIG. 1, in the case of a NAND gate outputting an output signal OUT by NAND combining two input signals IN1 and IN2, two PMOS transistors P1 and P2 constituting the NAND gate and two yen When the size of the MOS transistors N1 and N2 is large, fingering occurs in each of the MOS transistors P1, P2, N1, and N2.
이때, 종래에는 시리즈(series)로 연결된 모스 트랜지스터들이 핑거링되는 경우, 각 모스 트랜지스터들이 핑거 수만큼 나누어지고, 인접한 두 핑거링된 트랜 지스터 간의 연결은 하나의 노드를 통해 이루어진다.In this case, when MOS transistors connected in series are conventionally fingered, each MOS transistor is divided by the number of fingers, and the connection between two adjacent fingered transistors is made through one node.
즉, 종래에는 도 1의 시리즈로 연결된 두 엔모스 트랜지스터(N1,N2)가 도 2와 같이 두 엔모스 트랜지스터(N01,N02)와 두 엔모스 트랜지스터(N11,N12)로 각각 핑거링되는 경우, 두 엔모스 트랜지스터(N01,N02)는 하나의 노드(ND1)를 통해 두 엔모스 트랜지스터(N11,N12)와 연결된다.That is, when two NMOS transistors N1 and N2 connected in series of FIG. 1 are fingered by two NMOS transistors N01 and N02 and two NMOS transistors N11 and N12 as shown in FIG. NMOS transistors N01 and N02 are connected to two NMOS transistors N11 and N12 through one node ND1.
이러한 핑거 구조의 두 엔모스 트랜지스터(N01,N02)와 두 엔모스 트랜지스터(N11,N12)의 레이아웃 구조를 도 3을 참조하여 살펴보면, 두 엔모스 트랜지스터(N01,N02)의 드레인(또는 소오스) 영역이 노드(ND1)에 대응되는 하나의 메탈 라인을 통해 두 엔모스 트랜지스터(N11,N12)의 드레인(또는 소오스) 영역과 전기적으로 연결된다.Referring to FIG. 3, a layout structure of two NMOS transistors N01 and N02 and two NMOS transistors N11 and N12 having a finger structure is described as a drain (or source) region of two NMOS transistors N01 and N02. One metal line corresponding to the node ND1 is electrically connected to the drain (or source) regions of the two NMOS transistors N11 and N12.
또한, 두 엔모스 트랜지스터(N1,N2)가 도 4와 같이 네 엔모스 트랜지스터(N21,N22,N23,N24)와 네 엔모스 트랜지스터(N31,N32,N33,N34)로 각각 핑거링되는 경우, 네 엔모스 트랜지스터(N21,N22,N23,N24)는 하나의 노드(ND2)를 통해 네 엔모스 트랜지스터(N31,N32,N33,N34)와 연결된다.In addition, when two NMOS transistors N1 and N2 are fingered into four NMOS transistors N21, N22, N23 and N24 and four NMOS transistors N31, N32, N33 and N34 as shown in FIG. The NMOS transistors N21, N22, N23, and N24 are connected to four NMOS transistors N31, N32, N33, and N34 through one node ND2.
마찬가지로, 핑거 구조의 네 엔모스 트랜지스터(N21,N22,N23,N24)와 네 엔모스 트랜지스터(N31,N32,N33,N34)의 레이아웃 구조를 도 5를 참조하여 살펴보면, 네 엔모스 트랜지스터(N21,N22,N23,N24)의 드레인(또는 소오스) 영역이 노드(ND2)에 대응되는 하나의 메탈 라인을 통해 두 엔모스 트랜지스터(N11,N12)의 드레인(또는 소오스) 영역과 전기적으로 연결된다.Similarly, a layout structure of four NMOS transistors N21, N22, N23 and N24 and four NMOS transistors N31, N32, N33 and N34 having a finger structure will be described with reference to FIG. 5. The drain (or source) regions of N22, N23, and N24 are electrically connected to the drain (or source) regions of the two NMOS transistors N11 and N12 through one metal line corresponding to the node ND2.
이와 같이, 시리즈로 연결된 모스 트랜지스터들은 종래에 핑거 수만큼 핑거 링되고, 인접한 두 핑거 구조의 모스 트랜지스터 그룹은 하나의 노드를 통해 서로 연결된다.As such, the MOS transistors connected in series are conventionally fingered by the number of fingers, and the MOS transistor groups of two adjacent finger structures are connected to each other through one node.
하지만, 종래와 같이 시리즈로 연결된 모스 트랜지스터들을 각각 핑거링하여 하나의 노드로 연결할 경우, 도 3 및 도 5의 점선으로 표시된 부분과 같이, 핑거링된 모스 트랜지스터들 사이에 연결되는 메탈 라인, 즉, 노드(ND1,ND2)의 길이가 길어지므로, 노드(ND1,ND2)의 길이에 대응하여 출력 로딩(loading)이 길어지는 문제점이 있다.However, when the MOS transistors connected in series are fingered and connected to one node as in the related art, as shown in the dotted lines of FIGS. 3 and 5, a metal line, that is, a node ( Since the lengths of the ND1 and ND2 become long, there is a problem in that the output loading becomes long corresponding to the length of the nodes ND1 and ND2.
본 발명의 목적은 핑거 구조의 모스 트랜지스터들이 시리즈로 연결됨에 따라 발생하는 신호 로딩을 줄이고자 함에 있다.An object of the present invention is to reduce the signal loading generated when the MOS transistors of the finger structure is connected in series.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 반도체 장치는, 공통 게이트와 공통 드레인을 갖고 소오스가 서로 분리된 핑거 구조의 제 1 모스 트랜지스터 그룹; 및 공통 게이트와 공통 소오스를 갖고 드레인이 서로 분리된 핑거 구조의 제 2 모스 트랜지스터 그룹;을 포함하며, 상기 각 제 1 모스 트랜지스터의 소오스와 상기 각 제 2 모스 트랜지스터의 드레인이 일대일 대응되게 연결됨을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first MOS transistor group having a common gate, a common drain, and a source structure in which a source is separated from each other; And a second MOS transistor group having a common gate, a common source, and drains separated from each other; wherein a source of each of the first MOS transistors and a drain of each of the second MOS transistors are connected in a one-to-one correspondence. It is done.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 모스 트랜지스터는 각각 엔모스 트랜지스터임이 바람직하다.The first and second MOS transistors are preferably NMOS transistors, respectively.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 논리 게이트 는, 제 1 및 제 2 입력 신호를 논리 조합하여 출력 노드로 출력하며, 일단이 상기 출력 노드에 공통으로 연결되고, 타단이 서로 분리된 핑거 구조의 제 1 모스 트랜지스터 그룹; 및 일단이 소정 전압 라인에 공통으로 연결되고, 타단이 상기 각 제 1 모스 트랜지스터의 타단에 일대일 대응되게 연결되는 핑거 구조의 제 2 모스 트랜지스터 그룹;을 포함하며, 상기 제 1 모스 트랜지스터 그룹은 게이트로 상기 제 1 입력 신호를 공통으로 입력받고, 상기 제 2 모스 트랜지스터 그룹은 게이트로 상기 제 2 입력 신호를 공통으로 입력받음을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a logic gate according to an aspect of the present invention provides a logic combination of a first and a second input signal to an output node, one end of which is commonly connected to the output node, and the other end of the logic gate. A first MOS transistor group of separated finger structures; And a second MOS transistor group having a finger structure, one end of which is commonly connected to a predetermined voltage line, and the other end of which is connected one-to-one to the other end of each of the first MOS transistors. The first input signal is commonly input, and the second MOS transistor group is characterized in that the second input signal is commonly input to a gate.
여기서, 상기 각 제 1 및 제 2 모스 트랜지스터는 엔모스 트랜지스터임이 바람직하며, 상기 전압 라인은 접지 전압 라인임이 바람직하다. 또는, 상기 각 제 1 및 제 2 모스 트랜지스터는 피모스 트랜지스터임이 바람직하며, 상기 전압 라인은 전원 전압 라인임이 바람직하다.Here, each of the first and second MOS transistors is preferably an NMOS transistor, and the voltage line is preferably a ground voltage line. Alternatively, each of the first and second MOS transistors is preferably a PMOS transistor, and the voltage line is preferably a power supply voltage line.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 반도체 장치는, 액티브 영역; 상기 액티브 영역 내에 핑거 구조로 배치되며, 제 1 메탈 라인에 공통으로 연결되는 최소한 둘 이상의 제 1 게이트; 및 상기 액티브 영역 내에 상기 제 1 게이트들과 평행하게 핑거 구조로 배치되며, 제 2 메탈 라인에 공통으로 연결되는 최소한 둘 이상의 제 2 게이트;를 포함하며, 상기 액티브 영역 내에서 상기 각 게이트의 양측은 콘택 영역과 비콘택 영역으로 나누어지며, 상기 비콘택 영역을 통해 상기 각 제 1 게이트를 포함하는 트랜지스터와 상기 각 제 2 게이트를 포함하는 트랜지스터 간이 전기적으로 연결됨을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, a semiconductor device includes: an active region; At least two first gates disposed in the active region in a finger structure and commonly connected to a first metal line; And at least two or more second gates disposed in the active region in parallel with the first gates and connected to a second metal line in common, wherein both sides of each of the gates in the active region The contact region may be divided into a non-contact region, and the non-contact region may be electrically connected between the transistor including the first gate and the transistor including the second gate.
상기 콘택 영역은 콘택이 형성되는 소오스 영역이고, 상기 비콘택 영역은 콘택이 형성되지 않는 드레인 영역임이 바람직하다.Preferably, the contact region is a source region in which a contact is formed, and the non-contact region is a drain region in which no contact is formed.
그리고, 상기 제 1 게이트들은 둘씩 쌍을 이루어 배치되고, 상기 한 쌍의 제 1 게이트 사이에는 콘택 영역이 각각 배치됨이 바람직하다.The first gates are arranged in pairs, and contact regions are disposed between the pair of first gates, respectively.
여기서, 상기 제 2 게이트들은 상기 한 쌍의 제 1 게이트의 양측에 하나씩 배치되며, 상기 제 2 게이트를 기준으로 상기 제 1 게이트 방향인 상기 제 2 게이트의 일측에는 비콘택 영역이 각각 배치되고, 상기 액티브 영역 내에 상기 제 2 게이트의 타측에는 콘택 영역이 각각 배치됨이 바람직하다.Here, the second gates are disposed on both sides of the pair of first gates one by one, and a non-contact area is disposed on one side of the second gate in the first gate direction with respect to the second gate, respectively. Preferably, contact regions are disposed on the other side of the second gate in the active region.
상기 한 쌍의 제 1 게이트가 최소한 둘 이상 배치되는 경우, 상기 두 쌍의 제 1 게이트 사이에는 한 쌍의 상기 제 2 게이트가 각각 배치되고, 상기 한 쌍의 제 2 게이트 사이 영역에는 콘택 영역이 각각 배치됨이 바람직하다.When at least two pairs of the first gates are disposed, a pair of the second gates are disposed between the two pairs of first gates, and contact regions are respectively formed in the region between the pair of second gates. Preferably disposed.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 논리 게이트는, 제 1 입력 라인으로 전달된 신호와 제 2 입력 라인으로 전달된 신호를 논리 조합하여 출력 라인으로 출력하며, 액티브 영역; 상기 액티브 영역 내에 핑거 구조로 배치되며, 상기 제 1 입력 라인에 공통으로 연결되는 최소한 둘 이상의 제 1 게이트; 및 상기 액티브 영역 내에 상기 제 1 게이트들과 평행하게 핑거 구조로 배치되며, 상기 제 2 입력 라인에 공통으로 연결되는 최소한 둘 이상의 제 2 게이트;를 포함하며, 상기 액티브 영역 내에서 상기 각 게이트의 양측은 콘택 영역과 비콘택 영역으로 각각 나누어지며, 상기 제 1 게이트와 인접한 콘택 영역은 상기 출력 라인에 공통으로 연결되고, 상기 제 2 게이트와 인접한 콘택 영역은 소정 전압 라인에 공통으로 연결됨을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a logic gate, including a logic combination of a signal transmitted to a first input line and a signal transmitted to a second input line, and outputting an output line to an output line; At least two first gates disposed in the active region in a finger structure and commonly connected to the first input line; And at least two or more second gates disposed in the active region in parallel with the first gates and connected to the second input line in common, wherein both sides of each gate in the active region are included. Is divided into a contact region and a non-contact region, wherein the contact region adjacent to the first gate is commonly connected to the output line, and the contact region adjacent to the second gate is commonly connected to a predetermined voltage line. .
상기 콘택 영역은 콘택이 형성되는 소오스 영역이고, 상기 비콘택 영역은 콘택이 형성되지 않는 드레인 영역임이 바람직하다.Preferably, the contact region is a source region in which a contact is formed, and the non-contact region is a drain region in which no contact is formed.
또한, 상기 제 1 게이트들은 둘씩 쌍을 이루어 배치되고, 상기 한 쌍의 제 1 게이트 사이에는 콘택 영역이 각각 배치됨이 바람직하다.In addition, the first gates are disposed in pairs, and contact regions are disposed between the pair of first gates, respectively.
여기서, 상기 제 2 게이트들은 상기 한 쌍의 제 1 게이트의 외측에 하나씩 배치되고, 상기 제 1 게이트와 상기 제 2 게이트 사이에는 비콘택 영역이 각각 배치되며, 상기 액티브 영역 내에 상기 제 2 게이트의 외측 영역에는 콘택 영역이 각각 배치됨이 바람직하다.Here, the second gates are disposed one outside of the pair of first gates, and a non-contact region is disposed between the first gate and the second gate, respectively, and the outside of the second gate in the active region. Preferably, contact regions are disposed in the regions.
상기 한 쌍의 제 1 게이트가 최소한 둘 이상 배치되는 경우, 상기 두 쌍의 제 1 게이트 사이에는 한 쌍의 상기 제 2 게이트가 각각 배치되고, 상기 한 쌍의 제 2 게이트 사이 영역에는 콘택 영역이 각각 배치됨이 바람직하다.When at least two pairs of the first gates are disposed, a pair of the second gates are disposed between the two pairs of first gates, and contact regions are respectively formed in the region between the pair of second gates. Preferably disposed.
한편, 상기 전압 라인은 접지 전압 라인임이 바람직하다.On the other hand, the voltage line is preferably a ground voltage line.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 핑거 구조의 모스 트랜지스터들이 시리즈로 연결된 구조에서, 드레인(또는 소오스)을 공유하는 모스 트랜지스터들이 각각 일대일 대응되게 시리즈로 연결된 구조를 갖는다.The present invention has a structure in which MOS transistors of a finger structure are connected in series, and MOS transistors sharing a drain (or source) are connected in series in a one-to-one correspondence.
구체적으로, 도 1의 낸드 게이트를 예로 들어 살펴보면, 시리즈로 연결된 두 엔모스 트랜지스터(N1,N2)가 각각 2개씩 핑거링되는 경우 본 발명에서는 도 6과 같은 구조를 갖는다.Specifically, referring to the NAND gate of FIG. 1 as an example, when two NMOS transistors N1 and N2 connected in series are each fingered, the present invention has a structure as shown in FIG. 6.
즉, 본 발명의 반도체 장치는 일 실시 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 두 피모스 트랜지스터(P1,P2)와, 핑거 구조의 네 엔모스 트랜지스터(N41,N42,N51, N52)를 포함한다.That is, the semiconductor device of the present invention includes two PMOS transistors P1 and P2 and four NMOS transistors N41, N42, N51, and N52 having a finger structure, as shown in FIG. 6. .
피모스 트랜지스터(P1)는 입력 신호 IN1에 응답하여 출력 신호 OUT를 전원 전압 레벨로 풀 업시키고, 피모스 트랜지스터(P2)는 입력 신호 IN2에 응답하여 출력 신호 OUT를 전원 전압 레벨로 풀 업시킨다.The PMOS transistor P1 pulls up the output signal OUT to the power supply voltage level in response to the input signal IN1, and the PMOS transistor P2 pulls up the output signal OUT to the power supply voltage level in response to the input signal IN2.
그리고, 핑거 구조의 네 엔모스 트랜지스터(N41,N42,N51,N52)는 두 입력 신호 IN1,IN2에 응답하여 출력 신호 OUT를 접지 전압 레벨로 풀 다운시킨다.The four NMOS transistors N41, N42, N51, and N52 of the finger structure pull down the output signal OUT to the ground voltage level in response to the two input signals IN1 and IN2.
여기서, 핑거 구조의 두 엔모스 트랜지스터(N41,N42)의 게이트는 입력 신호 IN1를 공통으로 입력받고, 두 엔모스 트랜지스터(N41,N42)의 소오스(또는 드레인)는 출력 노드에 공통으로 연결되며, 두 엔모스 트랜지스터(N41,N42)의 드레인(또는 소오스)(60)은 두 엔모스 트랜지스터(N51,N52)의 드레인(또는 소오스)(60)에 각각 일대일 대응되게 연결된다.Here, the gates of the two NMOS transistors N41 and N42 having the finger structure are commonly inputted with the input signal IN1, and the source (or drain) of the two NMOS transistors N41 and N42 are commonly connected to the output node. The drains (or sources) 60 of the two NMOS transistors N41 and N42 are connected in one-to-one correspondence to the drains (or sources) 60 of the two NMOS transistors N51 and N52, respectively.
또한, 핑거 구조의 두 엔모스 트랜지스터(N51,N52)의 게이트는 입력 신호 IN2를 공통으로 입력받고, 두 엔모스 트랜지스터(N51,N52)의 소오스(또는 드레인)는 접지 전압 라인(GND)에 공통으로 연결되며, 두 엔모스 트랜지스터(N51,N52)의 드레인(또는 소오스)(60)은 두 엔모스 트랜지스터(N41,N42)의 드레인(또는 소오스)(60)에 각각 일대일 대응되게 연결된다.In addition, the gates of the two NMOS transistors N51 and N52 of the finger structure are commonly inputted with the input signal IN2, and the source (or drain) of the two NMOS transistors N51 and N52 is common to the ground voltage line GND. The drains (or sources) 60 of the two NMOS transistors N51 and N52 are connected to the drains (or sources) 60 of the two NMOS transistors N41 and N42, respectively.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 반도체 장치에서 핑거 구조의 네 엔모스 트랜지스터(N41,N42,N51,N52)는 도 7과 같이 레이아웃될 수 있다.In the semiconductor device of the present invention having the above structure, the four NMOS transistors N41, N42, N51, and N52 having the finger structure may be laid out as shown in FIG. 7.
도 7을 참조하면, 액티브 영역(70) 내에 두 엔모스 트랜지스터(N41,N42)의 게이트와 두 엔모스 트랜지스터(N51,N52)의 게이트가 각각 핑거 구조로 배치된다. 여기서, 두 엔모스 트랜지스터(N41,N42)의 게이트는 서로 인접하게 평행으로 배치되고, 엔모스 트랜지스터(N51)의 게이트는 엔모스 트랜지스터(N41)의 게이트의 일측에 평행하게 배치되며, 엔모스 트랜지스터(N52)의 게이트는 엔모스 트랜지스터(N42)의 게이트의 일측에 평행하게 배치된다.Referring to FIG. 7, the gates of the two NMOS transistors N41 and N42 and the gates of the two NMOS transistors N51 and N52 are respectively disposed in the
그리고, 두 엔모스 트랜지스터(N41,N42)의 게이트는 게이트 패드(72)에 공통으로 연결되고, 게이트 패드(72)는 콘택(CNT)들을 통해 입력 신호 IN1가 전달되는 메탈 라인과 전기적으로 연결된다.The gates of the two NMOS transistors N41 and N42 are commonly connected to the
또한, 두 엔모스 트랜지스터(N51,N52)의 게이트는 게이트 패드(74)에 공통으로 연결되고, 게이트 패드(74)는 콘택(CNT)들을 통해 입력 신호 IN2가 전달되는 메탈 라인과 전기적으로 연결된다.In addition, the gates of the two NMOS transistors N51 and N52 are commonly connected to the
한편, 액티브 영역(70) 내에 각 엔모스 트랜지스터(N41,N42,N51,N52)의 게이트의 양측은 콘택 영역과 비콘택 영역(60)으로 구분된다. 여기서, 콘택 영역은 다수의 콘택(CNT)이 형성되는 소오스(또는 드레인) 영역이고, 비콘택 영역(60)은 콘택이 형성되지 않는 드레인(또는 소오스) 영역을 의미한다.On the other hand, both sides of the gate of each of the NMOS transistors N41, N42, N51, and N52 in the
그리고, 두 엔모스 트랜지스터(N41,N42)의 게이트 사이에 배치되는 콘택 영역, 즉, 두 엔모스 트랜지스터(N41,N42)의 소오스(또는 드레인) 영역은 콘택(CNT)들을 통해 출력 신호(OUT)가 출력되는 메탈 라인에 전기적으로 연결된다.In addition, a contact region disposed between the gates of the two NMOS transistors N41 and N42, that is, a source (or drain) region of the two NMOS transistors N41 and N42 is connected to the output signal OUT through the contacts CNTs. Is electrically connected to the output metal line.
또한, 엔모스 트랜지스터(N51)의 게이트의 일측에 배치되는 콘택 영역과 엔모스 트랜지스터(N52)의 게이트의 일측에 배치되는 콘택 영역, 즉, 두 엔모스 트랜지스터(N51,N52)의 소오스(또는 드레인) 영역은 콘택(CNT)들을 통해 접지 전압 라 인(GND)에 전기적으로 연결된다.In addition, the source (or drain) of the contact region disposed on one side of the gate of the NMOS transistor N51 and the contact region disposed on one side of the gate of the NMOS transistor N52, that is, the two NMOS transistors N51 and N52. ) Region is electrically connected to ground voltage line GND via contacts CNT.
도 7의 레이아웃에서 알 수 있듯이, 두 엔모스 트랜지스터(N41,N42)와 두 엔모스 트랜지스터(N51,N52)는 메탈 라인 없이 드레인(또는 소오스) 영역(60)을 각각 공유하여 서로 연결되므로, 종래의 도 3의 점선과 같은 노드(ND1)에 해당하는 메탈 라인의 로딩이 없어지는 효과가 있다.As can be seen from the layout of FIG. 7, the two NMOS transistors N41 and N42 and the two NMOS transistors N51 and N52 are connected to each other by sharing the drain (or source)
마찬가지로, 도 1의 낸드 게이트에서, 시리즈로 연결된 두 엔모스 트랜지스터(N1,N2)가 각각 4개씩 핑거링되는 경우 본 발명에서는 도 8과 같은 구조를 갖는다.Similarly, in the NAND gate of FIG. 1, when two NMOS transistors N1 and N2 connected in series are each fingered by four, the present invention has the structure as shown in FIG. 8.
구체적으로, 본 발명의 반도체 장치는 다른 실시 예로, 도 8에 도시된 바와 같이, 두 피모스 트랜지스터(P1,P2)와, 핑거 구조의 8개의 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64,N71,N72,N73,N74)를 포함한다.Specifically, the semiconductor device of the present invention is another embodiment, as shown in FIG. 8, two PMOS transistors P1 and P2 and eight NMOS transistors N61, N62, N63, N64, and N71 having a finger structure. , N72, N73, N74).
여기서, 핑거 구조의 네 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64)의 게이트는 입력 신호 IN1를 공통으로 입력받고, 네 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64)의 소오스(또는 드레인)는 출력 노드에 공통으로 연결되며, 네 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64)의 드레인(또는 소오스)은 네 엔모스 트랜지스터(N71,N72,N73, N74)의 드레인(또는 소오스)에 각각 일대일 대응되게 연결(80)된다.Here, the gates of the four NMOS transistors N61, N62, N63, and N64 of the finger structure are commonly inputted with the input signal IN1, and the source (or drain) of the four NMOS transistors N61, N62, N63, and N64 is Commonly connected to the output node, the drain (or source) of the four NMOS transistors N61, N62, N63, and N64 are one-to-one to the drain (or source) of the four NMOS transistors N71, N72, N73, and N74, respectively. Correspondingly,
또한, 핑거 구조의 네 엔모스 트랜지스터(N71,N72,N73,N74)의 게이트는 입력 신호 IN2를 공통으로 입력받고, 네 엔모스 트랜지스터(N71,N72,N73,N74)의 소오스(또는 드레인)는 접지 전압 라인(GND)에 공통으로 연결되며, 네 엔모스 트랜지스터(N71,N72,N73,N74)의 드레인(또는 소오스)은 네 엔모스 트랜지스터 (N61,N62,N63 ,N64)의 드레인(또는 소오스)에 각각 일대일 대응되게 연결(80)된다.In addition, the gates of the four NMOS transistors N71, N72, N73, and N74 of the finger structure receive the input signal IN2 in common, and the source (or drain) of the four NMOS transistors N71, N72, N73, and N74 is The drain (or source) of the four NMOS transistors N71, N72, N73, and N74 is commonly connected to the ground voltage line GND, and the drain (or source) of the four NMOS transistors N61, N62, N63, and N64. ) Are connected one-to-one to each other (80).
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 반도체 장치에서 핑거 구조의 8개의 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64,N71,N72,N73,N74)는 도 9와 같이 레이아웃될 수 있다.In the semiconductor device of the present invention having the above structure, eight NMOS transistors N61, N62, N63, N64, N71, N72, N73, and N74 having a finger structure may be laid out as illustrated in FIG. 9.
도 9를 참조하면, 액티브 영역(90) 내에 네 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64)의 게이트와 네 엔모스 트랜지스터(N71,N72,N73,N74)의 게이트가 각각 핑거 구조로 배치된다.9, gates of four NMOS transistors N61, N62, N63, and N64 and gates of four NMOS transistors N71, N72, N73, and N74 are respectively arranged in the
여기서, 두 엔모스 트랜지스터(N61,N62)의 게이트가 서로 인접하게 평행으로 배치되고, 두 엔모스 트랜지스터(N63,N64)의 게이트가 서로 인접하게 평행으로 배치된다. 그리고, 두 엔모스 트랜지스터(N62,N63)의 게이트 사이에서 두 엔모스 트랜지스터(N72,N73)의 게이트가 서로 인접하게 평행으로 배치된다. 또한, 엔모스 트랜지스터(N71)의 게이트가 엔모스 트랜지스터(N61)의 일측에 평행하게 배치되고, 엔모스 트랜지스터(N74)의 게이트가 엔모스 트랜지스터(N64)의 일측에 평행하게 배치된다.Here, the gates of the two NMOS transistors N61 and N62 are disposed in parallel and adjacent to each other, and the gates of the two NMOS transistors N63 and N64 are disposed in parallel and adjacent to each other. The gates of the two NMOS transistors N72 and N73 are disposed in parallel to each other between the gates of the two NMOS transistors N62 and N63. In addition, the gate of the NMOS transistor N71 is disposed in parallel to one side of the NMOS transistor N61, and the gate of the NMOS transistor N74 is disposed in parallel to one side of the NMOS transistor N64.
그리고, 네 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64)의 게이트는 게이트 패드(92)에 공통으로 연결되고, 게이트 패드(92)는 콘택(CNT)들을 통해 입력 신호 IN1가 전달되는 메탈 라인과 전기적으로 연결된다.In addition, the gates of the four NMOS transistors N61, N62, N63, and N64 are commonly connected to the
또한, 네 엔모스 트랜지스터(N71,N72,N73,N74)의 게이트는 게이트 패드(94)에 공통으로 연결되고, 게이트 패드(94)는 콘택(CNT)들을 통해 입력 신호 IN2가 전달되는 메탈 라인과 전기적으로 연결된다.In addition, the gates of the four NMOS transistors N71, N72, N73, and N74 are commonly connected to the
한편, 액티브 영역(90) 내에 각 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64,N71, N72,N73,N74)의 게이트의 양측은 콘택 영역과 비콘택 영역(80)으로 구분된다. 여기서, 콘택 영역은 다수의 콘택(CNT)이 형성되는 소오스(또는 드레인) 영역이고, 비콘택 영역(80)은 콘택이 형성되지 않는 드레인(또는 소오스) 영역을 의미한다.In the
그리고, 두 엔모스 트랜지스터(N61,N62)의 게이트 사이에 배치되는 콘택 영역과 두 엔모스 트랜지스터(N63,N64)의 게이트 사이에 배치되는 콘택 영역, 즉, 네 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64)의 소오스(또는 드레인) 영역은 콘택(CNT)들을 통해 출력 신호(OUT)가 출력되는 메탈 라인에 전기적으로 연결된다.The contact region disposed between the gates of the two NMOS transistors N61 and N62 and the contact region disposed between the gates of the two NMOS transistors N63 and N64, that is, the four NMOS transistors N61, N62 and N63. The source (or drain) region of N64 is electrically connected to the metal line through which the output signal OUT is output through the contacts CNTs.
또한, 두 엔모스 트랜지스터(N72,N73)의 게이트 사이에 배치되는 콘택 영역, 엔모스 트랜지스터(N71)의 게이트의 일측에 배치되는 콘택 영역, 및 엔모스 트랜지스터(N74)의 게이트의 일측에 배치되는 콘택 영역, 즉, 네 엔모스 트랜지스터(N71,N72,N73,N74)의 소오스(또는 드레인) 영역은 콘택(CNT)들을 통해 접지 전압 라인(GND)에 전기적으로 연결된다.Further, a contact region disposed between the gates of the two NMOS transistors N72 and N73, a contact region disposed on one side of the gate of the NMOS transistor N71, and one side of the gate of the NMOS transistor N74. The contact region, that is, the source (or drain) region of the four NMOS transistors N71, N72, N73, and N74 is electrically connected to the ground voltage line GND through the contacts CNTs.
마찬가지로, 도 9의 레이아웃에서 알 수 있듯이, 네 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64)와 네 엔모스 트랜지스터(N71,N72,N73,N74)는 메탈 라인 없이 드레인(또는 소오스) 영역(80)을 각각 공유하여 서로 연결되므로, 종래의 도 5의 점선과 같은 노드(ND2)에 해당하는 메탈 라인의 로딩이 없어지는 효과가 있다.Similarly, as can be seen in the layout of FIG. 9, the four NMOS transistors N61, N62, N63, N64 and the four NMOS transistors N71, N72, N73, N74 have a drain (or source)
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 반도체 장치는 시리즈로 연결된 모스 트랜지스터들이 핑거링되는 경우, 각 모스 트랜지스터가 다수의 핑거 구조의 모스 트랜지스터로 핑거링되고, 인접한 두 핑거 구조의 모스 트랜지스터들이 각각 의 드 레인(또는 소오스)을 공유하는 구조를 갖는다.As described above, in the semiconductor device of the present invention, when the MOS transistors connected in series are fingered, each MOS transistor is fingered by a MOS transistor of a plurality of finger structures, and the MOS transistors of two adjacent finger structures each have a drain ( Or a source).
이러한 구조를 갖는 본 발명의 반도체 장치는 종래와 동일한 동작 특성을 갖는다. 일 예로, 도 4와 도 8에서 출력 노드와 접지 전압 라인(GND) 사이의 저항값을 비교해보면 아래와 같다.The semiconductor device of the present invention having such a structure has the same operating characteristics as in the prior art. For example, comparing the resistance values between the output node and the ground voltage line GND in FIGS. 4 and 8 is as follows.
종래의 도 4의 출력 노드는 도 10에 도시된 바와 같이, 출력 노드와 노드(ND2) 사이에 병렬 연결된 네 저항(R21,R22,R23,R24)과, 노드(ND2)와 접지 전압 라인(GND) 사이에 병렬 연결된 네 저항(R31,R32,R33,R34) 만큼의 저항값을 갖는다. 여기서, 네 저항(R21,R22,R23,R24)은 도 4의 네 엔모스 트랜지스터(N21,N22,N23,N24)의 턴 온 저항에 각각 대응되고, 네 저항(R31,R32,R33,R34)은 도 4의 네 엔모스 트랜지스터(N31,N32,N33,N34)의 턴 온 저항에 각각 대응된다.The conventional output node of FIG. 4 has four resistors R21, R22, R23, and R24 connected in parallel between the output node and the node ND2, and the node ND2 and the ground voltage line GND, as shown in FIG. The resistances are equal to four resistors (R31, R32, R33, and R34) connected in parallel. Here, the four resistors R21, R22, R23, and R24 correspond to the turn-on resistors of the four NMOS transistors N21, N22, N23, and N24 of FIG. 4, respectively, and the four resistors R31, R32, R33, and R34. Corresponds to the turn-on resistors of the four NMOS transistors N31, N32, N33, and N34 of FIG.
저항들(R21,R22,R23,R24,R31,R32,R33,R34)이 모두 동일한 저항값을 갖는다고 가정할 경우, 출력 노드와 노드(ND2) 사이의 저항값은 'R/4'이 되고, 노드(ND2)와 접지 전압 라인(GND) 사이의 저항값은 'R/4'이 된다. 따라서, 출력 노드와 접지 전압 라인(GND) 사이의 저항값은 'R/2'이 된다.Assuming that the resistors R21, R22, R23, R24, R31, R32, R33, and R34 all have the same resistance value, the resistance value between the output node and the node ND2 becomes 'R / 4'. The resistance value between the node ND2 and the ground voltage line GND becomes 'R / 4'. Therefore, the resistance value between the output node and the ground voltage line GND becomes 'R / 2'.
또한, 본 발명의 다른 실시 예인 도 8의 출력 노드는 도 11에 도시된 바와 같이, 출력 노드와 접지 전압 라인(GND) 사이에 저항 체인들(R61,R71,R62,R72, R63,R73,R64,R74)이 병렬 연결되는 것과 같은 저항값을 갖는다. 여기서, 네 저항(R61,R62,R63,R64)은 도 8의 네 엔모스 트랜지스터(N61,N62,N63,N64)의 턴 온 저항에 각각 대응되고, 네 저항(R71,R72,R73,R74)은 도 8의 네 엔모스 트랜지스터(N71,N72,N73,N74)의 턴 온 저항에 각각 대응된다.In addition, as shown in FIG. 11, the output node of FIG. 8, which is another embodiment of the present invention, includes resistor chains R61, R71, R62, R72, R63, R73, and R64 between the output node and the ground voltage line GND. R74 has the same resistance value as connected in parallel. Here, the four resistors R61, R62, R63, and R64 correspond to the turn-on resistors of the four NMOS transistors N61, N62, N63, and N64 of FIG. 8, respectively, and the four resistors R71, R72, R73, and R74. Corresponds to the turn-on resistors of the four NMOS transistors N71, N72, N73, and N74 of FIG.
마찬가지로, 저항들(R61,R62,R63,R64,R71,R72,R73,R74)이 모두 동일한 저항값을 갖는다고 가정할 경우, 출력 노드와 접지 전압 라인(GND) 사이의 저항값은 'R/2'이 된다.Similarly, assuming that the resistors R61, R62, R63, R64, R71, R72, R73, R74 all have the same resistance value, the resistance value between the output node and the ground voltage line GND is' R /. 2 '.
이와 같이 도 4와 도 8의 출력 노드와 접지 전압 라인(GND) 사이의 저항값이 동일하므로, 도 4와 도 8은 등가 회로가 된다. 하지만, 레이아웃 측면에서는 종래의 도 5의 노드(ND2)에 의해 발생하는 로딩이 본 발명의 도 9와 같이 없어지므로, 종래에 비해 로딩이 줄어드는 효과가 있다.As described above, since the resistance values between the output node and the ground voltage line GND of FIGS. 4 and 8 are the same, FIGS. 4 and 8 are equivalent circuits. However, in terms of layout, since the loading generated by the node ND2 of FIG. 5 is eliminated as shown in FIG. 9 of the present invention, the loading is reduced compared to the conventional art.
아울러, 본 발명의 반도체 장치는 도 7 및 도 9에서 알 수 있듯이, 접지 전압이 '(핑거수)/2 + 1'의 소오스(또는 드레인) 영역으로 공급되므로, 종래보다 전압 공급 면이 뛰어나며, 출력 또한 '(핑거수)/2'만큼 생성되어 출력 특성이 강화될 수 있는 효과가 있다.7 and 9, since the ground voltage is supplied to the source (or drain) region of '(finger number) / 2 + 1', the surface of the semiconductor device of the present invention is superior to the conventional voltage supply surface. The output is also generated by '(finger number) / 2', so that the output characteristics can be enhanced.
본 발명은 앞서 살펴본 낸드 게이트뿐만 아니라 시리즈 모스 트랜지스터들이 사용되는 다양한 회로에 적용 가능하다. 일 예로, 피모스 트랜지스터들이 시리즈로 연결되는 노아 게이트의 경우, 상기 피모스 트랜지스터들이 핑거링될 때 소오스(또는 드레인)를 공유하는 피모스 트랜지스터들이 일대일 대응되게 시리즈로 연결됨으로써 동일한 효과를 얻을 수 있다.The present invention is applicable to various circuits in which series MOS transistors as well as the NAND gates described above are used. For example, in the case of a NOR gate in which PMOS transistors are connected in series, the same effect may be obtained when PMOS transistors sharing a source (or drain) are connected in a one-to-one correspondence when the PMOS transistors are fingered.
이와 같이, 본 발명은 시리즈로 연결되는 모스 트랜지스터들이 핑거 구조를 갖는 경우, 드레인(또는 소오스)을 공유하는 모스 트랜지스터들이 일대일 대응되게 시리즈로 연결됨으로써, 트랜지스터 간의 연결에 따른 출력 로딩을 줄여 회로 특성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, when the MOS transistors connected in series have a finger structure, the MOS transistors sharing a drain (or source) are connected in series in a one-to-one correspondence, thereby reducing the output load due to the connection between transistors, thereby reducing circuit characteristics. There is an effect that can be prevented.
또한, 본 발명은 핑거 구조의 모스 트랜지스터에서 핑거 수에 대응하여 전압을 더 많은 경로로 공급받는 동시에 출력을 더 많은 경로로 생성하므로, 전압 공급이 강화되고 출력 특성이 좋아질 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that the voltage supply can be enhanced and the output characteristics can be improved because the MOS transistor of the finger structure receives voltage in more paths and generates outputs in more paths corresponding to the number of fingers.
본 발명을 특정 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당업자는 용이하게 알 수 있다.While the invention has been shown and described with reference to specific embodiments, the invention is not limited thereto, and the invention is not limited to the scope of the invention as defined by the following claims. Those skilled in the art will readily appreciate that modifications and variations can be made.
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2007
- 2007-04-30 KR KR1020070042245A patent/KR100886707B1/en not_active IP Right Cessation
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