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JPH0936246A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JPH0936246A
JPH0936246A JP7181359A JP18135995A JPH0936246A JP H0936246 A JPH0936246 A JP H0936246A JP 7181359 A JP7181359 A JP 7181359A JP 18135995 A JP18135995 A JP 18135995A JP H0936246 A JPH0936246 A JP H0936246A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel mosfet
electrode
source
circuit
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7181359A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Okumura
孝一郎 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP7181359A priority Critical patent/JPH0936246A/en
Publication of JPH0936246A publication Critical patent/JPH0936246A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Dram (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device and substrate bias circuits which can improve the operating speeds of substrates at active time and can reduce the power consumptions of the substrates standby time by controlling the threshold voltages of the substrates by changing the biases of the substrates between the active time and standby time. SOLUTION: The P-type silicon substrates 104a and 104b of an NMOS formed on an SOI substrate are set at grounding potentials at active time and potentials lower than the grounding potentials at standby time and the N-type silicon substrates 10a and 106b of a PMOS are set at power supply potentials at the active time and potentials higher than the power supply potentials at the standby time. Since the capacities of the silicon substrates are small, the power consumptions of bias circuits 110 and 110 can be reduced at the standby time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特にアクティブ時とスタンバイ時でMOSFETの閾値
電圧を変更することによりアクティブ時では高速に動作
してスタンバイ時には低消費電力化が可能な半導体装置
に関する。
The present invention relates to a semiconductor device,
In particular, the present invention relates to a semiconductor device that operates at high speed in active mode and can reduce power consumption in standby mode by changing the threshold voltage of MOSFET between active mode and standby mode.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、携帯用電子情報機器の分野を中心
に低消費電力化の市場要求が強まり、それに応える形で
LSIの低電源電圧化が進められているが、LSIの電
源電圧の低下に伴ってLSIのアクティブ時の高速動作
とスタンバイ時の低消費電力の両立が困難になりつつあ
る。すなわち、LSIを構成するMOSFETでなるゲ
ート回路の動作速度は電源電圧をVDD、MOSFET
の閾値電圧をVTとすると、略(VDD−VT)2 に比
例するために閾値電圧VTを変更しないまま電源電圧V
DDを低下させると動作速度が急激に低下するためであ
り、また、これを防ぐために閾値電圧VTも電源電圧V
DDと同時に低下させるとMOSトランジスタに流れる
サブスレッシュホールド電流が増大して、LSIが動作
していないスタンバイ時における消費電力が増大するか
らである。携帯用電子情報機器の分野では高速動作が必
要なことはもちろんであるが、スタンバイ時の消費電力
はバッテリーの寿命を決定する大きな要素であるため、
電源電圧VDDが2V以下の領域では特にこれらの両立
が重要技術課題であった。
2. Description of the Related Art In recent years, the market demand for low power consumption has been increasing mainly in the field of portable electronic information devices, and the power supply voltage of LSI has been reduced to meet the demand, but the power supply voltage of LSI is lowered. Accordingly, it is becoming difficult to achieve both high-speed operation when the LSI is active and low power consumption during standby. That is, the operating speed of the gate circuit composed of the MOSFETs that constitute the LSI is the power supply voltage VDD, the MOSFET
Of the power supply voltage Vt without changing the threshold voltage VT since it is proportional to (VDD-VT) 2 approximately.
This is because if the DD is decreased, the operating speed is drastically decreased. To prevent this, the threshold voltage VT is also set to the power supply voltage V
This is because the subthreshold current flowing through the MOS transistor increases when it is decreased at the same time as DD, and power consumption increases during standby when the LSI is not operating. Needless to say, high-speed operation is required in the field of portable electronic information devices, but standby power consumption is a major factor that determines battery life, so
In the region where the power supply voltage VDD is 2 V or less, it is an important technical issue to satisfy both of them.

【0003】アクティブ時の高速化とスタンバイ時の低
電力化を両立させる技術として、ウェルの電位を制御す
ることによってアクティブ時にはMOSFETの閾値電
圧を低下させて高速動作を可能とし、スタンバイ時には
閾値電圧を増大させてサブスレッショルド領域の電流を
低減することによって消費電力を低減する技術が提案さ
れている。例えば、特開平4−302897号公報に
は、ダイナミック型半導体記憶装置(DRAM)の周辺
回路部分を構成するMOSFETの基板バイアスをアク
ティブ時とスタンバイ時で異ならせ、スタンバイ時にの
みNチャネルMOSFET(以下NMOSと記す)が形
成されているP型ウェルには接地電圧以下の負電圧を、
PチャネルMOSFET(以下PMOSと記す)が形成
されているN型ウェルには電源電圧以上の静電圧を加え
ることによりPMOS及びNMOSの閾値電圧の絶対値
を大きくしてスタンバイ時の消費電力を低減する技術が
開示されている。
As a technique for achieving both high speed at the time of active and low power at the time of standby, by controlling the potential of the well, the threshold voltage of the MOSFET is lowered at the time of active to enable a high speed operation, and the threshold voltage is set at the time of standby. A technique for reducing power consumption by increasing the current in the subthreshold region has been proposed. For example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-302897, the substrate bias of a MOSFET forming a peripheral circuit portion of a dynamic semiconductor memory device (DRAM) is made different between active and standby, and an N-channel MOSFET (hereinafter referred to as NMOS A negative voltage equal to or lower than the ground voltage,
By applying a static voltage higher than the power supply voltage to the N-type well in which a P-channel MOSFET (hereinafter referred to as PMOS) is formed, the absolute value of the threshold voltage of the PMOS and NMOS is increased to reduce the power consumption during standby. The technology is disclosed.

【0004】以下に特開平4−302897号公報に開
示された従来技術の構成、動作について図6を参照して
説明する。
The structure and operation of the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-302897 will be described below with reference to FIG.

【0005】図6において、N型シリコン基板301の
表面に第1の回路ブロックと第2の回路ブロックが形成
されており、第1の回路ブロックは第1の回路ブロック
用のバイアス回路310によりN型ウェル306aと第
2のP型ウェル304aの電位が制御され、N型ウェル
306aは第2のP型ウェル304aに接して形成され
た第1のP型ウェル302aに囲まれてN型シリコン基
板301から電気的に分離されていて、同様に、第2の
回路ブロックは第2の回路ブロック用のバイアス回路3
11によりN型ウェル306bと第2のP型ウェル30
4bの電位が制御され、N型ウェル306bは第2のP
型ウェル304bに接して形成された第1のP型ウェル
302bに囲まれてN型シリコン基板301から電気的
に分離されている。すなわち、第1の回路ブロックがア
クティブの状態にあるときには、N型ウェル306a接
続される第1の回路ブロック用のバイアス回路310の
第1の出力端子VA1は電源電圧レベルとなってN型ウ
ェル306a内に形成されたP型拡散層307とゲート
絶縁膜308とポリシリコンゲート電極309からなる
PMOSの閾値電圧をアクティブ時の絶対値で小さい値
に安定させ、同時にP型ウェル304aに接続される第
2の出力端子VA2は接地レベルになって第2のP型ウ
ェル304a内に形成されたN型拡散層305とゲート
絶縁膜308とポリシリコンゲート電極308からなる
NMOSの閾値電圧をアクティブ時の小さい値に安定さ
せる。第1の回路ブロックがスタンバイの状態にあると
きには、第1の回路ブロック用のバイアス回路310の
第1の出力端子VA1は電源電圧よりも高い電位レベル
になってN型ウェル306a内に形成されたPMOSの
閾値電圧をアクティブ時の値よりも絶対値で大きい値に
変化させ、同時にP型ウェル304aに接続される第2
の出力端子VA2は接地電位よりも低い電位レベルにな
って第2のP型ウェル304a内に形成されたNMOS
の閾値電圧をアクティブ時の値よりも大きい値に変化さ
せる。
In FIG. 6, a first circuit block and a second circuit block are formed on the surface of an N-type silicon substrate 301, and the first circuit block is N-shaped by a bias circuit 310 for the first circuit block. The potentials of the type well 306a and the second P-type well 304a are controlled, the N-type well 306a is surrounded by the first P-type well 302a formed in contact with the second P-type well 304a, and the N-type silicon substrate is formed. Similarly, the second circuit block is electrically separated from 301, and the second circuit block is the bias circuit 3 for the second circuit block.
11, the N-type well 306b and the second P-type well 30
4b is controlled so that the N-type well 306b has a second P
It is surrounded by the first P-type well 302b formed in contact with the mold well 304b and is electrically separated from the N-type silicon substrate 301. That is, when the first circuit block is in the active state, the first output terminal VA1 of the bias circuit 310 for the first circuit block connected to the N-type well 306a becomes the power supply voltage level and the N-type well 306a. The threshold voltage of the PMOS formed of the P type diffusion layer 307, the gate insulating film 308, and the polysilicon gate electrode 309 formed inside is stabilized to a small value in absolute value at the time of activation, and is simultaneously connected to the P type well 304a. The second output terminal VA2 becomes the ground level and the threshold voltage of the NMOS formed of the N-type diffusion layer 305, the gate insulating film 308, and the polysilicon gate electrode 308 formed in the second P-type well 304a is small when active. Stabilize to a value. When the first circuit block is in the standby state, the first output terminal VA1 of the bias circuit 310 for the first circuit block has a potential level higher than the power supply voltage and is formed in the N-type well 306a. The second threshold value which changes the threshold voltage of the PMOS to a value larger in absolute value than the active value and is connected to the P-type well 304a at the same time.
Output terminal VA2 has a potential level lower than the ground potential and the NMOS formed in the second P-type well 304a.
The threshold voltage of is changed to a value larger than the active value.

【0006】PMOS及びNMOSの閾値電圧の値をア
クティブ時には高速動作ができるように小さく設定し、
スタンバイ時のVA1,VA2の電位をサブスレッシュ
ホールド電流が十分小さい閾値電圧が得られるように設
定することにより、アクティブ時の高速動作とスタンバ
イ時の低消費電力が両立できる。
The threshold voltage values of the PMOS and NMOS are set small to enable high speed operation when active,
By setting the potentials of VA1 and VA2 during standby so that a threshold voltage with a sufficiently small subthreshold current can be obtained, both high-speed operation during active and low power consumption during standby can be achieved.

【0007】第2の回路ブロックについても同様であ
り、第2の回路ブロックがアクティブの状態にあるとき
には、N型ウェル306bに接続される第2の回路ブロ
ック用のバイアス回路311の第1の出力端子VB1は
電源電圧レベルになってN型ウェル306b内に形成さ
れたPチャネルMOSFETの閾値電圧をアクティブ時
の絶対値で小さい値に安定させ、同時にP型ウェル30
4bに接続される第2の出力端子VB2は接地レベルに
なって第2のP型ウェル304b内に形成されたNMO
Sの閾値電圧をアクティブ時の小さい値に安定させる。
第2の回路ブロックがスタンバイの状態にあるときに
は、第2の回路ブロック用のバイアス回路311の出力
端子VB1は電源電圧よりも高い電位レベルになってN
型ウェル306b内に形成されたPMOSの閾値電圧を
アクティブ時の値よりも絶対値で大きい値に変化させ、
同時にP型ウェル304bに接続される第2の出力端子
VB2は接地電位よりも低い電位レベルになって第2の
P型ウェル304a内に形成されたNMOSの閾値電圧
をアクティブ時の値よりも大きい値に変化させる。
The same applies to the second circuit block. When the second circuit block is in the active state, the first output of the bias circuit 311 for the second circuit block connected to the N-type well 306b. The terminal VB1 becomes the power supply voltage level and stabilizes the threshold voltage of the P-channel MOSFET formed in the N-type well 306b to a small value in absolute value when active, and at the same time, the P-type well 30
The second output terminal VB2 connected to 4b becomes the ground level and the NMO formed in the second P-type well 304b.
The threshold voltage of S is stabilized to a small value when active.
When the second circuit block is in the standby state, the output terminal VB1 of the bias circuit 311 for the second circuit block is at a potential level higher than the power supply voltage and N
Changing the threshold voltage of the PMOS formed in the mold well 306b to a value larger in absolute value than the active value,
At the same time, the second output terminal VB2 connected to the P-type well 304b has a potential level lower than the ground potential, and the threshold voltage of the NMOS formed in the second P-type well 304a is higher than the active value. Change to a value.

【0008】さらに図6の従来例では、第1の回路ブロ
ックのN型ウェル306aがP型ウェル304aと同電
位のP型ウェル302aに囲まれてN型シリコン基板3
01から電位的に分離されており、また第2の回路ブロ
ックのN型ウェル306bもP型ウェル304bと同電
位のP型ウェル302bに囲まれてN型シリコン基板3
01から電位的に分離されているので、第1の回路ブロ
ックのアクティブ時とスタンバイ時の閾値電圧制御と第
2の回路ブロックのアクティブ時とスタンバイ時の閾値
電圧制御をそれぞれ独立に行うことができるという利点
も有している。
Further, in the conventional example of FIG. 6, the N-type well 306a of the first circuit block is surrounded by the P-type well 302a having the same potential as the P-type well 304a, and the N-type silicon substrate 3 is formed.
01, and the N-type well 306b of the second circuit block is surrounded by the P-type well 302b having the same potential as the P-type well 304b.
Since it is electrically separated from 01, the threshold voltage control when the first circuit block is active and in the standby state and the threshold voltage control when the second circuit block is in the active and standby states can be independently performed. It also has the advantage.

【0009】しかしながら図6の従来例においては、第
1のP型ウェル302aとN型ウェル306a又は30
2bと306bが大面積で接して接合容量が大きいの
で、アクティブからスタンバイに変化した時にVA1,
VB1から306a,306bへ電荷を供給してN型ウ
ェルの電位を電源電圧より高電位に変化させ、またVA
2,VB2から第1のP型ウェル302a,302b及
び第2のP型ウェル304a,304bから電荷を引き
抜くことによって、速やかにPMOSとNMOSの閾値
電圧を絶対値で大きくしてサブスレッシュホールド電流
を低減するためには、第1の回路ブロック用のバイアス
回路310及び第2の回路ブロック用のバイアス回路3
11の電荷供給能力を大きくする必要が生じるが、スタ
ンバイ期間中バイアス回路310,311は動作し続け
るので、結果としてスタンバイ時の消費電力の増大を招
き、期待するほどにスタンバイ時の電力低減が達成でき
ないという問題点がある。例えば第1の回路ブロック、
第2回路ブロックにそれぞれ0.35μmの設計ルール
で100万トランジスタを搭載した大規模集積回路では
Nウェル306aと第1のPウェル302a及びNウェ
ル306bと第1のPウェル302bとの接合容量はそ
れぞれ約22,000pFにもなるため、真にスタンバ
イ期間中の電力消費を低減するためには接合容量を低減
してバイアス回路310,311の消費電力を低減する
ことが必要である。
However, in the conventional example of FIG. 6, the first P-type well 302a and the N-type well 306a or 30 are used.
Since 2b and 306b are in contact with each other in a large area and the junction capacitance is large, when the active state changes to the standby state, VA1,
Electric charges are supplied from VB1 to 306a and 306b to change the potential of the N-type well to a potential higher than the power supply voltage.
2, by extracting charges from VB2 from the first P-type wells 302a and 302b and the second P-type wells 304a and 304b, the threshold voltages of the PMOS and the NMOS are rapidly increased in absolute value to increase the subthreshold current. To reduce, the bias circuit 310 for the first circuit block and the bias circuit 3 for the second circuit block
Although it is necessary to increase the charge supply capability of 11, the bias circuits 310 and 311 continue to operate during the standby period, resulting in an increase in standby power consumption, and an expected reduction in standby power is achieved. There is a problem that you cannot do it. For example, the first circuit block,
In a large-scale integrated circuit in which 1 million transistors are mounted on the second circuit block according to the design rule of 0.35 μm, the junction capacitance between the N well 306a and the first P well 302a and the N well 306b and the first P well 302b is Since each of them is about 22,000 pF, it is necessary to reduce the junction capacitance to reduce the power consumption of the bias circuits 310 and 311 in order to truly reduce the power consumption during the standby period.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】図6の従来例の半導体
装置では大規模な集積回路を構成した場合には第1のP
型ウェル302a又は302bとN型ウェル306a又
は306bが大面積で接して整合容量が大きいので、ア
クティブからスタンバイに変化した時にVA1,VB1
から306a,306bへ電荷を供給してN型ウェルの
電位を電源電圧より高電位に変化させ、またVA2,V
B2から第1のP型ウェル302a、302b及び第2
のP型ウェル304a、304bから電荷を引き抜くこ
とによって、速やかにPMOSとNMOSの閾値電圧を
絶対値で大きくしてサブスレッシュホールド電流を低減
するためには、第1の回路ブロック用のバイアス回路3
10及び第2の回路ブロック用のバイアス回路311の
電荷供給能力を大きくする必要が生じて電力を消費する
ことになって、結果としてスタンバイ時の消費電力の増
大を招き、期待するほどにスタンバイ時の電力低減が達
成できないという問題点がある。
In the conventional semiconductor device shown in FIG. 6, when a large-scale integrated circuit is constructed, the first P
Since the type well 302a or 302b and the N-type well 306a or 306b are in contact with each other in a large area and the matching capacitance is large, VA1, VB1 are generated when the active type changes to the standby state.
To 306a, 306b to change the potential of the N-type well to a potential higher than the power supply voltage.
B2 to the first P-type wells 302a and 302b and the second
In order to quickly increase the threshold voltages of the PMOS and NMOS in absolute value and reduce the subthreshold current by extracting charges from the P-type wells 304a and 304b, the bias circuit 3 for the first circuit block is used.
10 and the bias circuit 311 for the second circuit block need to have a large charge supply capability, which consumes power, resulting in an increase in power consumption during standby, and as expected, during standby. However, there is a problem that the power reduction cannot be achieved.

【0011】従って、本発明の目的はスタンバイ時にお
ける消費電力を確実に低減可能な半導体装置を提供する
ことにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of reliably reducing power consumption during standby.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明第1の半導体装置
は、シリコン・オン・インシュレータ基板上に形成した
複数のPチャネルMOSFETと、複数のNチャネルM
OSFETと、バイアス回路とを含み、前記バイアス回
路は、前記複数のPチャネルMOSFETの内少なくと
も一部のPチャネルMOSFETのゲート電極下部のシ
リコン基体部にはアクティブ時に電源電圧を供給し、ス
タンバイ時には前記電源電圧よりも高い電圧を供給する
とともに、前記複数のNチャネルMOSFETの内少な
くとも一部のNチャネルMOSFETのゲート電極下部
のシリコン基体部にはアクティブ時に接地電位を供給
し、スタンバイ時には接地電位よりも低い電圧を供給す
るというものである。
A first semiconductor device according to the present invention comprises a plurality of P-channel MOSFETs and a plurality of N-channel Ms formed on a silicon-on-insulator substrate.
An OSFET and a bias circuit are included. The bias circuit supplies a power supply voltage to the silicon base portion below the gate electrode of at least a part of the P-channel MOSFETs of the plurality of P-channel MOSFETs at the time of active, and the standby circuit at the time of standby. In addition to supplying a voltage higher than the power supply voltage, at least a part of the plurality of N-channel MOSFETs is supplied with a ground potential to the silicon base portion below the gate electrode of the N-channel MOSFET when active and is higher than the ground potential during standby. It is to supply a low voltage.

【0013】本発明第2の半導体装置は、シリコン・オ
ン・インシュレータ基板上に形成した複数のPチャネル
MOSFETと複数のNチャネルMOSFETとを含む
複数個の機能回路ブロックと、少なくとも一つの前記機
能回路ブロック内の前記PチャネルMOSFETのゲー
ト電極下部のシリコン基体部にはアクティブ時には電源
電圧を供給し、スタンバイ時には前記電源電圧よりも高
い電圧を供給するとともに、前記NチャネルMOSFE
Tのゲート電極下部のシリコン基体部にはアクティブ時
には接地電位を供給し、スタンバイ時には接地電位より
も低い電圧を供給するバイアス回路とを含むというもの
である。
According to a second semiconductor device of the present invention, a plurality of functional circuit blocks including a plurality of P-channel MOSFETs and a plurality of N-channel MOSFETs formed on a silicon-on-insulator substrate, and at least one of the functional circuits. A power supply voltage is supplied to the silicon base portion below the gate electrode of the P-channel MOSFET in the block when active, a voltage higher than the power supply voltage is supplied during standby, and the N-channel MOSFE is supplied.
The silicon base portion below the gate electrode of T includes a bias circuit that supplies a ground potential when active and supplies a voltage lower than the ground potential during standby.

【0014】この第1,第2の半導体装置の好ましいバ
イアス回路は、入力端子の信号が所定レベルの時に連続
パルスを発生するパルス発生回路と、接地端子に一方の
ソース・ドレイン電極とゲート電極が接続された第1の
PチャネルMOSFET、前記パルス発生回路の出力端
と前記第1のPチャネルMOSFETの他方のソース・
ドレイン電極との間に挿入された第1の容量素子、一方
のソース・ドレイン電極との間に挿入された第1の容量
素子、一方のソース・ドレイン電極とゲート電極が前記
第1のPチャネルMOSFETの他方のソース・ドレイ
ンに接続され他方のソース・ドレイン電極が第1の出力
端子に接続された第2のPチャネルMOSFET、一方
のソース・ドレイン電極とゲート電極が電源端子に接続
された第1のNチャネルMOSFET、前記パルス発生
回路の出力端と前記第1のNチャネルMOSFETの他
方のソース・ドレインとの間に挿入された第2の容量素
子、及び一方のソース・ドレイン電極とゲート電極が前
記第1のNチャネルMOSFETの他方のソース・ドレ
イン電極に接続され他方のソース・ドレイン電極が第2
の出力端子に接続された第2のNチャネルMOSFET
でなるチャージポンプ回路と、入力端が前記入力端子に
接続されたインバータ回路と、ソース電極と基体電極が
前記電源端子に接続されゲート電極が前記インバータ回
路の出力端に接続された第3のPチャネルMOSFE
T、ドレイン電極が前記第3のPチャネルMOSFET
のドレイン電極に接続されゲート電極が前記インバータ
回路の出力端に接続されソース電極と基体電極が前記第
1の出力端子に接続された第3のNチャネルMOSFE
T及びドレイン電極が前記接地端子に接続されゲート電
極が前記第3のPチャネルMOSFETのドレインに接
続されソース電極と基体電極が前記第1の出力端子に接
続された第4のNチャネルMOSFETでなるプルアッ
プ回路と、ソース電極と基体電極が前記接地端子に接続
されゲート電極が前記入力端子に接続された第5のNチ
ャネルMOSFET、ドレイン電極が前記第5のNチャ
ネルMOSFETのドレイン電極に接続されゲート電極
が前記入力端子に接続されソース電極と基体電極が前記
第2の出力端子に接続された第4のPチャネルMOSF
ET、及びドレイン電極が前記電源端子に接続されゲー
ト電極が前記第5のNチャネルMOSFETのドレイン
に接続されソース電極と基体電極が前記第2の出力端子
に接続された第5のPチャネルMOSFETからなるプ
ルダウン回路とを有するというものである。この場合、
第1のPチャネルMOSFET及び第2のPチャネルM
OSFETの基体電極が電源端子に接続され、第1のN
チャネルMOSFET及び第2のNチャネルMOSFE
Tの基体電極が接地端子に接続されていると一層好まし
い。
A preferred bias circuit for the first and second semiconductor devices is a pulse generating circuit for generating a continuous pulse when the signal at the input terminal is at a predetermined level, and one source / drain electrode and gate electrode at the ground terminal. A connected first P-channel MOSFET, an output terminal of the pulse generating circuit and the other source of the first P-channel MOSFET
A first capacitive element inserted between the drain electrode and the first source / drain electrode; a first capacitive element inserted between the source / drain electrode and the first P-channel; A second P-channel MOSFET connected to the other source / drain of the MOSFET and the other source / drain electrode thereof connected to the first output terminal, and a second P-channel MOSFET having one source / drain electrode and the gate electrode connected to the power supply terminal. One N-channel MOSFET, a second capacitance element inserted between the output terminal of the pulse generation circuit and the other source / drain of the first N-channel MOSFET, and one source / drain electrode and gate electrode Is connected to the other source / drain electrode of the first N-channel MOSFET, and the other source / drain electrode is the second source / drain electrode.
Second N-channel MOSFET connected to the output terminal of the
A charge pump circuit, an inverter circuit having an input terminal connected to the input terminal, a third electrode having a source electrode and a base electrode connected to the power supply terminal, and a gate electrode connected to an output terminal of the inverter circuit. Channel MOSFE
T and drain electrodes are the third P-channel MOSFET
A third N-channel MOSFE having a gate electrode connected to the output terminal of the inverter circuit and a source electrode and a substrate electrode connected to the first output terminal
A fourth N-channel MOSFET in which the T and drain electrodes are connected to the ground terminal, a gate electrode is connected to the drain of the third P-channel MOSFET, and a source electrode and a body electrode are connected to the first output terminal. A pull-up circuit, a fifth N-channel MOSFET having a source electrode and a base electrode connected to the ground terminal and a gate electrode connected to the input terminal, and a drain electrode connected to a drain electrode of the fifth N-channel MOSFET. A fourth P-channel MOSF having a gate electrode connected to the input terminal and a source electrode and a substrate electrode connected to the second output terminal
ET and a fifth P-channel MOSFET having a drain electrode connected to the power supply terminal, a gate electrode connected to the drain of the fifth N-channel MOSFET, and a source electrode and a body electrode connected to the second output terminal And a pull-down circuit that in this case,
First P-channel MOSFET and second P-channel M
The substrate electrode of the OSFET is connected to the power supply terminal, and the first N
Channel MOSFET and second N-channel MOSFE
More preferably, the base electrode of T is connected to the ground terminal.

【0015】シリコン・オン・インシュレータ(SO
I)基板上に形成されたMOSFETのシリコン基体は
下面が厚い絶縁膜に接し、側面がソース・ドレインの拡
散層及び絶縁膜に接しているので寄生容量を小さくでき
るので、バイアス回路が駆動する容量を低減できる。
Silicon-on-insulator (SO
I) Since the bottom surface of the silicon substrate of the MOSFET formed on the substrate is in contact with the thick insulating film and the side surfaces are in contact with the source / drain diffusion layer and the insulating film, the parasitic capacitance can be reduced, and thus the capacitance driven by the bias circuit. Can be reduced.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0017】図1は本発明の第1の実施の形態を概略的
に示す断面模式図である。図2は本実施の形態における
第1の回路ブロックのデバイス構造をCMOSインバー
タを例としてより具体的に示す平面図、図3(a),
(b),(c)は図2のA−A線断面図、B−B線断面
図、C−C線断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view schematically showing a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the device structure of the first circuit block in the present embodiment more concretely by taking a CMOS inverter as an example, FIG.
(B), (c) is the AA sectional view taken on the line of FIG. 2, the BB sectional view, and the CC sectional view.

【0018】この実施の形態は、SIMOX技術による
SOI基板を使用している。すなわち、シリコン基板1
01上に形成された埋込酸化膜102の上に酸化シリコ
ン膜103で絶縁分離されて第1の回路ブロックに属す
るNMOS11、PMOS12、第2の回路ブロックに
属するNMOS13、PMOS14が形成されている。
第1の回路ブロックのNMOS11は基体となるP型シ
リコン基体104a(N型拡散層104acに連結)上
にゲート酸化膜108を介して形成されたポリシリコン
ゲート電極109とこれに対して自己整合的に形成され
たソース・ドレイン電極を構成する一対のN型拡散層1
05が設けられており、第1の回路ブロック1のPMO
S12は基体となるN型シリコン基体106a(P型拡
散層106acに連結)上にゲート酸化膜108を介し
て形成されたポリシリコンゲート電極109とこれに対
して自己整合的に形成されてソース・ドレイン電極を構
成する一対のP型拡散層107が設けられている。同様
に、第2の回路ブロックのNMOS13は基体となるP
型シリコン基体104b上にゲート酸化膜108を介し
て形成されたポリシリコンゲート電極109とこれに対
して自己整合的に形成されてソース・ドレイン電極を構
成する一対のN型拡散層105が形成されており、第2
の回路ブロックのPMOS14は基体となるN型シリコ
ン基体106b上にゲート酸化膜108を介して形成さ
れたポリシリコンゲート電極109とこれに対して自己
整合的に形成されてソース・ドレイン電極を構成する一
対のP型拡散層107が設けられている。第1の回路ブ
ロックのNMOS11のP型シリコン基体104aは第
1の回路ブロック用のバイアス回路110の第2の出力
端子VA2に接続され、第1の回路ブロックのPMOS
12のN型シリコン基体106aは第1の回路ブロック
用のバイアス回路110の第1の出力端子VA1に接続
され、また、第2の回路ブロックのNMOS13のP型
シリコン基体104bは第2の回路ブロック用のバイア
ス回路111の第2の出力端子VB2に接続され、第2
の回路ブロックのPMOS14のN型シリコン基体10
6bは第2の回路ブロック用のバイアス回路111の第
1の出力端子VB1に接続されている。なお、404は
Al−Si合金膜などで形成される配線であり、例えば
404(GND)はAl−Si合金膜でなる接地配線で
ある。接地配線404(GND)、電源配線404(V
DD)、出力信号線404(OUT)はそれぞれコンタ
クト孔401を介して一方のN型拡散層105、一方の
P型拡散層107、他方のN型拡散層105並びに他方
のP型拡散層107に接続されている。第1の出力配線
404(VA1)はコンタクト孔402を介してN型拡
散層104acに接続され、第2の出力配線(VA2)
はコンタクト孔403を介してP型拡散層106acに
接続されている。入力信号線404(S1)はコンタク
ト孔402を介してポリシリコンゲート電極109に接
続されている。入力信号線404(S2)は図示しない
回路の入力信号線である。
This embodiment uses an SOI substrate based on SIMOX technology. That is, the silicon substrate 1
On the buried oxide film 102 formed on 01, the NMOS 11 and the PMOS 12, which belong to the first circuit block and are isolated by the silicon oxide film 103, and the NMOS 13 and the PMOS 14, which belong to the second circuit block, are formed.
The NMOS 11 of the first circuit block is self-aligned with the polysilicon gate electrode 109 formed on the P-type silicon substrate 104a (connected to the N-type diffusion layer 104ac) via the gate oxide film 108 as the substrate. Pair of N-type diffusion layers 1 forming source / drain electrodes formed on the substrate
05 is provided, and the PMO of the first circuit block 1 is provided.
S12 is a polysilicon gate electrode 109 formed on the N-type silicon substrate 106a (connected to the P-type diffusion layer 106ac) serving as a substrate via the gate oxide film 108 and a source / A pair of P-type diffusion layers 107 that form the drain electrode are provided. Similarly, the NMOS 13 of the second circuit block is a base P
A polysilicon gate electrode 109 formed via a gate oxide film 108 on a type silicon substrate 104b and a pair of N type diffusion layers 105 that are formed in self-alignment with the polysilicon gate electrode 109 to form source / drain electrodes are formed. And second
In the circuit block, the PMOS 14 is formed in a self-aligned manner with the polysilicon gate electrode 109 formed on the N-type silicon substrate 106b serving as a substrate via the gate oxide film 108 to form source / drain electrodes. A pair of P-type diffusion layers 107 are provided. The P-type silicon substrate 104a of the NMOS 11 of the first circuit block is connected to the second output terminal VA2 of the bias circuit 110 for the first circuit block, and the PMOS of the first circuit block is PMOS.
The N-type silicon substrate 106a of 12 is connected to the first output terminal VA1 of the bias circuit 110 for the first circuit block, and the P-type silicon substrate 104b of the NMOS 13 of the second circuit block is the second circuit block. Is connected to the second output terminal VB2 of the bias circuit 111 for
N-type silicon substrate 10 of PMOS 14 of the circuit block
6b is connected to the first output terminal VB1 of the bias circuit 111 for the second circuit block. Note that 404 is a wiring formed of an Al-Si alloy film or the like, and, for example, 404 (GND) is a ground wiring formed of an Al-Si alloy film. Ground wiring 404 (GND), power wiring 404 (V
DD) and the output signal line 404 (OUT) are connected to one N-type diffusion layer 105, one P-type diffusion layer 107, the other N-type diffusion layer 105, and the other P-type diffusion layer 107 through the contact holes 401, respectively. It is connected. The first output wiring 404 (VA1) is connected to the N-type diffusion layer 104ac through the contact hole 402, and the second output wiring (VA2).
Is connected to the P-type diffusion layer 106ac through the contact hole 403. The input signal line 404 (S1) is connected to the polysilicon gate electrode 109 via the contact hole 402. The input signal line 404 (S2) is an input signal line of a circuit (not shown).

【0019】第1の回路ブロック用のバイアス回路11
0は入力信号ACT1によって出力端子VA1,VA2
の電圧が変化し、第1の回路ブロックがアクティブ状態
ではVA1に電源電位を、VA2には接地電位を出力
し、スタンバイ状態ではVA1に電源電位よりも高い電
位を、VA2には接地電位より低い電位を出力する。こ
れによりアクティブ時にはNMOS11及びPMOS1
2の閾値電圧が絶対値で小さいので第1の回路ブロック
は高速動作が可能であり、スタンバイ時にはNMOS1
1及びPMOS12の閾値電圧が絶対値で大きくなるの
で第1の回路ブロックでの消費電力低減が可能となるこ
とは図6の従来例と同様である。また、第2の回路ブロ
ック用のバイアス回路111は入力信号ACT2によっ
て出力端子VB1,VB2の電圧が変化し、第2の回路
ブロックがアクティブ状態ではVB1に電源電位を、V
B2には接地電位を出力し、スタンバイ状態ではVB1
に電源電位よりも高い電位を、VB2には接地電位より
低い電位を出力する。これにより第2の回路ブロックの
アクティブ時の高速動作とスタンバイ時の低消費電力が
達成されることも図6の従来例と同様である。
Bias circuit 11 for the first circuit block
0 is output terminal VA1, VA2 according to input signal ACT1
Voltage changes, the power supply potential is output to VA1 when the first circuit block is in the active state, the ground potential is output to VA2, and the VA1 is higher than the power supply potential and the VA2 is lower than the ground potential in the standby state. Output the electric potential. As a result, when active, NMOS 11 and PMOS 1
Since the threshold voltage of 2 is small in absolute value, the first circuit block can operate at high speed, and the NMOS 1
As in the prior art example of FIG. 6, it is possible to reduce the power consumption in the first circuit block because the threshold voltages of 1 and the PMOS 12 increase in absolute value. Further, in the bias circuit 111 for the second circuit block, the voltage of the output terminals VB1 and VB2 is changed by the input signal ACT2, and when the second circuit block is in the active state, the power source potential is set to VB1 and VB1.
The ground potential is output to B2, and VB1 is output in the standby state.
A potential higher than the power supply potential and a potential lower than the ground potential are output to VB2. As a result, the high-speed operation of the second circuit block in the active state and the low power consumption in the standby state are achieved as in the conventional example of FIG.

【0020】本実施の形態においては、第1の回路ブロ
ック用のバイアス回路110又は第2の回路ブロック用
のバイアス回路111が駆動する容量を図6の従来例よ
り低減することができるため、バイアス回路110,1
11の消費電力を低減できる。図1においてPMOS1
2の基体であるN型シリコン基体106aは、下面が厚
い埋込酸化シリコン膜102に接して側面がソース・ド
レインを形成するP型拡散層107及び酸化シリコン膜
103に覆われた非常に小さい領域にできるため寄生容
量を小さくすることができ、またNMOS11の基体で
あるP型シリコン基体104aも下面が厚い埋込酸化シ
リコン膜102に接して側面がソース・ドレインを形成
するN型拡散層105及び酸化シリコン膜103に覆わ
れていて非常に小さい領域にできるため寄生容量を小さ
くすることができるからである。例えば第1の回路ブロ
ック、第2の回路ブロックのそれぞれに0.35μmの
設計ルールで100万個のトランジスタ(但し、シリコ
ン基体の厚さは100nm)を搭載したと想定してバイ
アス回路110のVA1,VA2及びバイアス回路11
1のVB1,VB2のそれぞれの負荷容量を試算したと
ころ、それぞれ1,000pFとなり、図6の従来例で
の試算値約22,000pFと比較して1/20以下に
する事ができるので、スタンバイ状態での図1のバイア
ス回路110,111の消費電力を図6のバイアス回路
310,311と比較して1/20に低減することがで
きる。
In the present embodiment, the capacitance driven by the bias circuit 110 for the first circuit block or the bias circuit 111 for the second circuit block can be reduced as compared with the conventional example of FIG. Circuits 110,1
The power consumption of 11 can be reduced. In FIG. 1, PMOS1
The N-type silicon substrate 106a, which is the second substrate, is a very small region covered with the P-type diffusion layer 107 and the silicon oxide film 103 whose bottom faces are in contact with the thick buried silicon oxide film 102 and whose side faces form source / drain. Therefore, the parasitic capacitance can be reduced, and the bottom surface of the P-type silicon substrate 104a that is the base of the NMOS 11 is in contact with the thick buried silicon oxide film 102, and the side surface forms the source / drain. This is because the parasitic capacitance can be reduced because the region covered with the silicon oxide film 103 can be made extremely small. For example, assuming that 1 million transistors (however, the thickness of the silicon substrate is 100 nm) are mounted on each of the first circuit block and the second circuit block according to the design rule of 0.35 μm, VA1 of the bias circuit 110 is set. , VA2 and bias circuit 11
When the load capacities of VB1 and VB2 of No. 1 are calculated, they become 1,000 pF, respectively, which can be reduced to 1/20 or less compared with the estimated value of about 22,000 pF in the conventional example of FIG. Power consumption of the bias circuits 110 and 111 of FIG. 1 in this state can be reduced to 1/20 as compared with the bias circuits 310 and 311 of FIG.

【0021】図4(a)は、本実施の形態に使用するバ
イアス回路の第1の例を示す回路図、図4(b)は図4
(a)に示すバイアス回路の動作について説明するため
の信号波形図である。
FIG. 4A is a circuit diagram showing a first example of the bias circuit used in the present embodiment, and FIG. 4B is FIG.
It is a signal waveform diagram for demonstrating operation | movement of the bias circuit shown to (a).

【0022】このバイアス回路は、入力端子ACTの信
号がハイレベルの時に連続パルスを発生して入力信号A
CTがローレベルの時にパルスの発生を停止するパルス
発生回路201(ノアゲート201−1,インバータ回
路201−2,201−3よりなる)と、接地端子GN
Dに一方のソース・ドレイン電極とゲート電極が接続さ
れた第1のPMOS202、パルス発生回路201の出
力端と第1のPMOS202の他方のソース・ドレイン
電極との間に挿入された第1の容量素子206、一方の
ソース・ドレイン電極とゲート電極が第1のPMOS2
02の他方のソース・ドレイン電極に接続され他方のソ
ース・ドレイン電極が第1の出力端子VA1に接続され
た第2のPMOS203、一方のソース・ドレイン電極
とゲート電極が電源端子VDDに接続された第1のNM
OS204、パルス発生回路201の出力端と第1のN
MOS204の他方のソース・ドレイン電極との間に挿
入された第2の容量素子207及び一方のソース・ドレ
イン電極とゲート電極が第1のNMOS204の他方の
ソース・ドレイン電極に接続され他方のソース・ドレイ
ン電極に接続され他方のソース・ドレイン電極が第2の
出力端子VA2に接続された第2のNMOS205でな
るチャージポンプ回路と、入力端が入力端子ACTに接
続されたインバータ回路205と、ソース電極と基体電
極が電源端子VDDに接続されゲート電極がインバータ
回路208の出力端に接続された第3のPMOS20
9、ドレイン電極が第3のPMOS209のドレイン電
極に接続されゲート電極がインバータ回路208の出力
端に接続されソース電極と基体電極が第1の出力端子V
A1に接続された第3のNMOS210及びドレイン電
極が接地端子GNDに接続されゲート電極が第3のPM
OS209のドレインに接続されソース電極と基体電極
が第1の出力端子VA1に接続された第4のNMOS2
13でなるプルアップ回路と、ソース電極と基体電極が
接地端子GNDに接続されゲート電極が入力端子ACT
に接続された第5のNMOS211、ドレイン電極が第
5のNMOS211のドレイン電極に接続されゲート電
極が入力端子ACTに接続されソース電極と基体電極が
第2出力端子VA2に接続された第4のPMOS212
及びドレイン電極が電源端子VDDに接続されゲート電
極が第5のNMOS212のドレインに接続されソース
電極と基体電極が第2の出力端子VA2に接続された第
5のPMOS214からなるプルダウン回路とを有して
いる。第1のPMOS202及び第2のPMOS203
の基体電極はそれぞれ電源端子VDDに接続され、第1
のNMOS204及び第2のNMOS205の基体電極
はそれぞれ接地端子GNDに接続されている。又、ノア
ゲート201−1、インバータ回路201−2,201
−3,208はCMOSで構成され、このCMOSのト
ランジスタの基体電極に固定電位を供給する必要はない
が、PMOSなら電源端子VDD、NMOSなら接地端
子GNDに接続してもよいことはいうまでもない。
This bias circuit generates a continuous pulse when the signal at the input terminal ACT is at a high level to generate the input signal A.
A pulse generation circuit 201 (comprising NOR gate 201-1 and inverter circuits 201-2 and 201-3) that stops generation of pulses when CT is at a low level, and a ground terminal GN.
A first PMOS 202 having one source / drain electrode and a gate electrode connected to D, and a first capacitor inserted between the output end of the pulse generation circuit 201 and the other source / drain electrode of the first PMOS 202. Element 206, one source / drain electrode and gate electrode of which is the first PMOS 2
A second PMOS 203 connected to the other source / drain electrode of 02 and the other source / drain electrode connected to the first output terminal VA1, and one source / drain electrode and gate electrode connected to the power supply terminal VDD. First NM
OS204, the output terminal of the pulse generation circuit 201 and the first N
The second capacitor element 207 inserted between the other source / drain electrode of the MOS 204 and one source / drain electrode and the gate electrode are connected to the other source / drain electrode of the first NMOS 204, and the other source / drain electrode is connected. A charge pump circuit including a second NMOS 205 connected to the drain electrode and the other source / drain electrode connected to the second output terminal VA2, an inverter circuit 205 having an input terminal connected to the input terminal ACT, and a source electrode A third PMOS 20 whose base electrode is connected to the power supply terminal VDD and whose gate electrode is connected to the output terminal of the inverter circuit 208.
9. The drain electrode is connected to the drain electrode of the third PMOS 209, the gate electrode is connected to the output terminal of the inverter circuit 208, and the source electrode and the base electrode are the first output terminal V.
The third NMOS 210 connected to A1 and the drain electrode are connected to the ground terminal GND, and the gate electrode is the third PM.
A fourth NMOS2 connected to the drain of the OS209 and having a source electrode and a body electrode connected to the first output terminal VA1.
13, a source electrode and a base electrode are connected to a ground terminal GND, and a gate electrode is an input terminal ACT.
Connected to the fifth NMOS 211, the drain electrode is connected to the drain electrode of the fifth NMOS 211, the gate electrode is connected to the input terminal ACT, the source electrode and the base electrode are connected to the second output terminal VA2
And a drain electrode connected to the power supply terminal VDD, a gate electrode connected to the drain of the fifth NMOS 212, a source electrode, and a body electrode connected to the second output terminal VA2, and a pull-down circuit including a fifth PMOS 214. ing. First PMOS 202 and second PMOS 203
Each of the base electrodes of the
The body electrodes of the NMOS 204 and the second NMOS 205 are connected to the ground terminal GND. Further, NOR gate 201-1 and inverter circuits 201-2, 201
-3 and 208 are composed of CMOS, and it is not necessary to supply a fixed potential to the base electrode of the transistor of this CMOS, but needless to say, it may be connected to the power supply terminal VDD for PMOS and the ground terminal GND for NMOS. Absent.

【0023】次に図4(b)を参照しながら図4(a)
のバイアス回路の動作について説明する。入力端子AC
Tの信号がハイレベル(VDDの電位レベル)の時、即
ちアクティブ状態の時には、パルス発生回路201の出
力端A点の電位はローレベル(GND)であり、PMO
S202とPMOS203との接続点BはPMOSの閾
値電圧をVTP(負値)とすると−VTPからVTPの
間の値(図ではGNDレベルで表示)であり、NMOS
204とNMOS205との接続点CはNMOSの閾値
電圧をVTN(正値)とするとVDD+VTNからVD
D−VTNの間の値(図はVDDレベルで表示)であ
り、インバータ回路208の出力端はGNDレベルであ
るためPMOS209がオン状態でNMOS210がオ
フ状態となっていて、PMOS209のドレインとNM
OS210のドレインとの接続点DはVDDレベルとな
っていて、NMOS213がオン状態にあるので第1の
出力端子VA1はGNDレベルを出力している。またN
MOS211とPMOS212はいずれもゲート電極が
入力端子ACTに接続されているのでそれぞれオン状
態、オフ状態であり、NMOS211のドレインとPM
OS212のドレインの接続点EはGNDレベルとなっ
ていて、PMOS214がオン状態にあるので第2の出
力端子VA2はVDDレベルを出力している。
Next, referring to FIG. 4B, FIG.
The operation of the bias circuit will be described. Input terminal AC
When the signal of T is at high level (potential level of VDD), that is, in the active state, the potential at the output terminal A of the pulse generation circuit 201 is at low level (GND) and PMO.
A connection point B between the S202 and the PMOS 203 is a value between −VTP and VTP (shown as a GND level in the figure) when the threshold voltage of the PMOS is VTP (negative value), and the NMOS is NMOS.
A connection point C between the 204 and the NMOS 205 is VDD + VTN to VD when the threshold voltage of the NMOS is VTN (positive value).
Since the output terminal of the inverter circuit 208 is at the GND level, the PMOS 209 is in the ON state, the NMOS 210 is in the OFF state, and the drain of the PMOS 209 and NM.
The connection point D to the drain of the OS 210 is at the VDD level, and the NMOS 213 is in the ON state, so the first output terminal VA1 outputs the GND level. Also N
Since the gate electrodes of both the MOS211 and the PMOS212 are connected to the input terminal ACT, they are in the ON state and the OFF state, respectively, and the drain of the NMOS211 and the PM
The connection point E of the drain of the OS 212 is at the GND level, and since the PMOS 214 is in the on state, the second output terminal VA2 outputs the VDD level.

【0024】次に入力端子ACTの信号がローレベル
(GNDレベル)に変化してスタンバイ状態になると、
パルス発生回路201の出力端Aに連続パルスを発生す
る。第1発目のパルスでA点の電位がVDDレベルにな
ったときには、接続点Bの電位は第1の容量素子206
を介してVDDレベルに向かって瞬時上昇するがPMO
S202を通して放電するため−VTPの値に落ちつ
く。次にA点の電位がGNDレベルに低下したときには
接続点Bの電位は第1の容量素子206を介して−VT
P−VDDに向かって瞬時下降するがPMOS203を
通して大きな負荷容量を持つ第1の出力端子VA1から
充電されるために−VTPより低く−VTP−VDDよ
り高いある値V1に落ちつく。このときVA1の電位は
PMOS203があるためV1より−VTP分高い電圧
に落ちつく。次の第2発目のパルスでA点の電位がVD
Dレベルになったときには、接続点Bの電位は再び第1
の容量素子206を介してVDD−VTPに向かって瞬
時上昇するがPMOS202を通して放電して−VTP
の値に落ちつく。次にA点の電位がGNDレベルに低下
したときには接続点Bの電位は再び第1の容量素子20
6を介して−VTP−VDDに向かって瞬時下降するが
PMOS203を通して大きな負荷容量を持つ第1の出
力端子VA1から充電されるために前回の電位V1より
も低い電位V2に落ちつく。このときVA1電位はV2
より−VTP分高い電位に落ちつく。このようにA点に
パルスが連続的に加わることによってB点の振幅は最終
的にハイレベルが−VTPでローレベルが−VTP−V
DDに安定し、VA1の電位は順次下降してB点のロー
レベルよりPMOS203の閾値電圧の絶対値分高い−
2VTP−VDDに安定する。従って−2VTP<VD
DであればVA1にはGNDレベルより低い負電圧が得
られるわけである。一方スタンバイ時ではACTはGN
Dレベルであるためインバータ回路208の出力端の電
位はスタンバイ期間中はVDDレベルとなっており、P
MOS209はオフ状態でNMOS210はオン状態に
ある。従って接続点Dの電位はVA1の電位低下に追随
して低下するため、VA1の電位がGNDレベルよりも
低下してもNMOS213のソース・ゲート間の電位差
が増加してNMOS213がオンしてGND端子とVA
1の間に電流経路が生じることを防いでいる。
Next, when the signal at the input terminal ACT changes to low level (GND level) to enter the standby state,
A continuous pulse is generated at the output terminal A of the pulse generation circuit 201. When the potential at the point A reaches the VDD level by the first pulse, the potential at the connection point B changes to the first capacitive element 206.
It rises momentarily toward VDD level via PMO
Since it discharges through S202, it settles at the value of -VTP. Next, when the potential at the point A drops to the GND level, the potential at the connection point B is -VT via the first capacitive element 206.
Although it momentarily drops toward P-VDD, it is charged from the first output terminal VA1 having a large load capacitance through the PMOS 203 and settles to a certain value V1 lower than -VTP and higher than -VTP-VDD. At this time, the potential of VA1 settles to a voltage higher than V1 by −VTP because of the presence of the PMOS 203. The potential of the point A becomes VD by the next second pulse.
When the level becomes D level, the potential at the connection point B becomes the first level again.
It momentarily rises toward VDD-VTP through the capacitive element 206 of the
Settles in the value of. Next, when the potential at the point A drops to the GND level, the potential at the connection point B again becomes the first capacitive element 20.
Although it instantaneously drops toward −VTP−VDD via 6, it is charged from the first output terminal VA1 having a large load capacitance through the PMOS 203, and thus falls to a potential V2 lower than the previous potential V1. At this time, the VA1 potential is V2
Settles to a potential higher by -VTP. Thus, by continuously applying the pulse to the point A, the amplitude of the point B finally has a high level of -VTP and a low level of -VTP-V.
It stabilizes at DD, the potential of VA1 gradually decreases, and is higher than the low level at the point B by the absolute value of the threshold voltage of the PMOS 203 −
Stabilizes to 2VTP-VDD. Therefore -2VTP <VD
If D, a negative voltage lower than the GND level can be obtained at VA1. On the other hand, in standby mode, ACT is GN
Since it is at the D level, the potential at the output end of the inverter circuit 208 is at the VDD level during the standby period, and P
The MOS 209 is off and the NMOS 210 is on. Therefore, the potential of the connection point D decreases in accordance with the decrease in the potential of VA1. Therefore, even if the potential of VA1 decreases below the GND level, the potential difference between the source and the gate of the NMOS 213 increases and the NMOS 213 turns on to turn on the GND terminal. And VA
It prevents the generation of a current path between 1 and 2.

【0025】同様に第1発目のパルスでA点の電位がV
DDレベルになったときには、接続点Cの電位は第2の
容量素子207を介して2VDDに向かって瞬時上昇す
るがNMOS205を通して大きな負荷容量を持つ第2
の出力端子VA2に放電されるために2VDDより低く
VDD−VTN(VTNは正値)より高いある値V3に
落ちつく。このときVA2の電位はNMOS205があ
るためV3よりVTN分低い電位に落ちつく。次にA点
の電位がGNDレベルに低下したときには接続点Cの電
位は第2の容量素子207を介してV3−VDDレベル
に向かって瞬時低下するがNMOS204を通して充電
するためVDD−VTNの値に落ちつく。次の第2発目
のパルスでA点の電位がVDDレベルになったときに
は、接続点Cの電位は再び第2の容量素子207を介し
て2VDD−VTNに向かって瞬時上昇するがNMOS
205を通して大きな負荷容量を持つ第2の出力端子V
A2へ放電されるために前回の電位V3よりも高い電位
V4に落ちつく。このときVA2の電位はV4よりVT
N分低い電位に落ちつく。次にA点の電位がGNDレベ
ルに低下したときには接続点Cの電位は再び第2の容量
素子207を介してV4−VDDに向かって瞬時低下す
るがNMOS204を通して充電してVDD−VTNの
値に落ちつく。このようにA点にパルスが連続的に加わ
ることによってC点の振幅も最終的にハイレベルが2V
DD−VTNでローレベルがVDD+VTNに安定し、
VA2の電位は順次上昇してC点のハイレベルよりNM
OS205の閾値電圧分低い2VDD−2VTNに安定
する。従って2VTN<VDDであればVA2にはVD
Dレベルより高い電圧が得られるわけである。一方スタ
ンバイ時ではACTはGNDレベルであるためNMOS
211はオフ状態でPMOS212はオン状態にある。
従って接続点Eの電位はVA2の電位上昇に追随して上
昇するため、VA2の電位がVDDレベルよりも上昇し
てもPMOS214のソース・ゲート間の電位差が増加
してPMOS214がオンしてVDD端子とVA2の間
に電流経路が生じることを防いでいる。
Similarly, the potential at the point A is V in the first pulse.
When reaching the DD level, the potential at the connection point C instantaneously rises toward 2VDD through the second capacitive element 207, but through the NMOS 205 the second load having a large load capacitance.
Of the output terminal VA2, the output voltage VA2 is set to a certain value V3 lower than 2VDD and higher than VDD-VTN (VTN is a positive value). At this time, the potential of VA2 settles at a potential lower than V3 by VTN because of the presence of the NMOS 205. Next, when the potential at the point A drops to the GND level, the potential at the connection point C instantaneously drops toward the V3-VDD level via the second capacitive element 207, but since it charges through the NMOS 204, it becomes the value of VDD-VTN. Calm down. When the potential at the point A reaches the VDD level in the next second pulse, the potential at the connection point C momentarily rises toward 2VDD-VTN via the second capacitive element 207, but the NMOS
The second output terminal V having a large load capacity through 205
Since it is discharged to A2, it settles at a potential V4 higher than the previous potential V3. At this time, the potential of VA2 is VT rather than V4.
Settle down to a potential that is N minutes lower. Next, when the potential at the point A drops to the GND level, the potential at the connection point C instantaneously drops again toward V4-VDD via the second capacitive element 207, but is charged through the NMOS 204 to reach the value of VDD-VTN. Calm down. In this way, by continuously applying the pulse to the point A, the amplitude of the point C finally has a high level of 2V.
At DD-VTN, the low level stabilizes at VDD + VTN,
The potential of VA2 rises sequentially and becomes NM from the high level at point C.
It stabilizes at 2VDD-2VTN, which is lower by the threshold voltage of OS205. Therefore, if 2VTN <VDD, VA2 becomes VD
A voltage higher than the D level can be obtained. On the other hand, in standby mode, ACT is at GND level, so NMOS
211 is off and PMOS 212 is on.
Therefore, the potential of the connection point E rises following the rise of the potential of VA2. Therefore, even if the potential of VA2 rises above the VDD level, the potential difference between the source and gate of the PMOS 214 increases, turning on the PMOS 214 and turning on the VDD terminal. It prevents the generation of a current path between VA2 and VA2.

【0026】次に入力端子ACTの信号が再びハイレベ
ル(VDDレベル)に変化してアクディブ状態になる時
には、パルス発生回路201はパルスの発生を停止して
その出力端A点の電位はGNDレベルに固定され、PM
OS202とPMOS203との接続点Bはパルス停止
の時期に依存してVTPから−VTPの間の値(図では
GNDレベルに表示)をとる。同様にNMOS204と
NMOS205との接続点CはVDD−VTNからVD
D+VTNの間の値(図ではVDDレベルで表示)とな
り、インバータ回路208の出力端はGNDレベルとな
るためNMOS209がオン状態となるがACTの信号
が変化した直後はVA1の電位は−2VTP−VDDで
あるためNMOS210のゲート・ソース間の電位差は
VDD+2VTPとなって、これがNMOS210の閾
値電圧VTNより大きい場合はNMOS210もオフせ
ず、PMOS209,NMOS210ともにオン状態と
なるため、接続点Dは当初VDDレベルとGNDレベル
の中間のレベルとなるが、接続点DのレベルがNMOS
213をオン状態にすることができれば第1の出力端子
VA1はGNDレベルに向かって上昇を初め、VA1が
上昇するとNMOS210がオフ状態に近づくので接続
点Dの電位がより上昇しVA1の電位がGNDレベルに
復帰することを早めるというフィードバック動作が行わ
れる。より安定に且つ速やかにVA1の電位をGNDレ
ベルに変化させるためにはNMOS210のオン状態で
の等価抵抗がPMOS209のオン状態の等価抵抗より
もずっと大きくして接続点Dの電位がVDDレベルに近
い値となるように設定すればよい。また同様に、NMO
S211とPMOS212はいずれもゲート電極が入力
端子ACTに接続されているのでNMOS211はオン
状態となるがPMOS212はオフせず、ドレインの接
続点Eは中間レベルとなるが、接続点EのレベルがPM
OS214をオン状態にすることができれば第2の出力
端子VA2はVDDレベルに向かって下降を始め、VA
2が下降するとPMOS212がオフ状態に近づくので
接続点Eの電位がより下降しVA2の電位がVDDレベ
ルに復帰することを早めるというフィードバック動作が
行なわれる。より安定に且つ速やかにVA2の電位をV
DDレベルに変化させるためにはPMOS212のオン
状態での等価抵抗がNMOS211のオン状態の等価抵
抗よりもずっと大きくして接続点Eの電位がGNDレベ
ルに近い値となるように設定すればよい。
Next, when the signal at the input terminal ACT changes to the high level (VDD level) again and becomes the active state, the pulse generating circuit 201 stops the generation of the pulse and the potential at the output terminal A is at the GND level. Fixed to the PM
The connection point B between the OS 202 and the PMOS 203 takes a value between VTP and -VTP (indicated as GND level in the figure) depending on the timing of pulse stop. Similarly, the connection point C between the NMOS 204 and the NMOS 205 is VDD-VTN to VD.
The value becomes a value between D + VTN (indicated by VDD level in the figure), and the output terminal of the inverter circuit 208 becomes GND level, so the NMOS 209 is turned on, but immediately after the ACT signal changes, the potential of VA1 is -2VTP-VDD. Therefore, the potential difference between the gate and the source of the NMOS 210 is VDD + 2VTP, and when this is higher than the threshold voltage VTN of the NMOS 210, the NMOS 210 is not turned off and both the PMOS 209 and the NMOS 210 are turned on, so that the connection point D is initially at the VDD level. And the GND level, but the level at the connection point D is NMOS.
If 213 can be turned on, the first output terminal VA1 starts to rise toward the GND level, and when VA1 rises, the NMOS 210 approaches the off state, so the potential at the connection point D rises and the potential at VA1 becomes GND. A feedback operation is performed to expedite the return to the level. In order to more stably and quickly change the potential of VA1 to the GND level, the equivalent resistance of the NMOS 210 in the ON state is much larger than the equivalent resistance of the PMOS 209 in the ON state, and the potential of the connection point D is close to the VDD level. It should be set so that it becomes a value. Similarly, NMO
Since the gate electrodes of both S211 and PMOS 212 are connected to the input terminal ACT, the NMOS 211 is turned on, but the PMOS 212 is not turned off, and the drain connection point E is at an intermediate level, but the connection point E level is PM.
If the OS 214 can be turned on, the second output terminal VA2 starts falling toward the VDD level, and VA
When the value of 2 drops, the PMOS 212 approaches the off state, so that the potential of the connection point E further drops and the feedback operation of speeding up the restoration of the potential of VA2 to the VDD level is performed. More stable and promptly change the potential of VA2 to V
In order to change to the DD level, the equivalent resistance in the ON state of the PMOS 212 may be set to be much larger than the equivalent resistance in the ON state of the NMOS 211, and the potential at the connection point E may be set to a value close to the GND level.

【0027】このように、本バイアス回路はスタンバイ
からアクティブへの復帰が速やかに行われる。
As described above, the present bias circuit quickly returns from standby to active.

【0028】図4(a)のバイアス回路のうちのプルア
ップ回路及びプルダウン回路を構成するNMOSの基体
電極をGND端子から電気的に分離してソース電極と接
続し、またPMOSの基体電極をVDD端子から電気的
に分離してソース電極と接続して用いているが、本実施
の形態では、シリコン・オン・インシュレータ(SO
I)基板にPMOS,NMOSを形成しているので特に
問題はない。ウェル方式によるバルク半導体装置(特開
平4−302897号に開示されたもののような)で
は、ウェルによる分離構造が複雑となり、又、寄生容量
が大きく、高速動作を妨げたり、バイアス回路自体の消
費電力が大きくなる欠点を伴なうのに比較して優れてい
る。また、寄生容量が大きいと、スタンバイ−アクティ
ブ遷移時間が大きくなり、特にスタンバイからアクティ
ブへ切換えが速やかに行われないという欠点が伴なう
が、この点からいっても本発明は有効である。特に本実
施の形態のバイアス回路は、前述したフィードバック動
作によりスタンバイからアクティブへの切換えが速やか
に行われる点で優れている。
In the bias circuit of FIG. 4A, the NMOS base electrode forming the pull-up circuit and the pull-down circuit is electrically separated from the GND terminal and connected to the source electrode, and the PMOS base electrode is VDD. Although it is used by being electrically separated from the terminal and connected to the source electrode, in the present embodiment, the silicon-on-insulator (SO
I) There is no particular problem because the PMOS and NMOS are formed on the substrate. In a well semiconductor bulk semiconductor device (such as the one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-302897), the well isolation structure is complicated, and the parasitic capacitance is large, which impedes high-speed operation and reduces the power consumption of the bias circuit itself. Is superior in comparison with the disadvantage that it becomes large. Further, when the parasitic capacitance is large, the standby-active transition time becomes long, and there is a drawback that switching from the standby to the active is not performed promptly, but the present invention is effective from this point as well. In particular, the bias circuit according to the present embodiment is excellent in that the standby operation is quickly switched to the active state by the feedback operation described above.

【0029】なお、バイアス回路としては、以上説明し
たものに限るわけではない。例えば、図5に示すよう
に、プルアップ回路として、デプレッションモードのP
MOS213A、プルダウン回路としてデプレッション
モードのNMOS214Aを用いたものでもよい。この
バイアス回路は、素子数が少ない利点を有しているが、
デプレッションモードのトランジスタを使用するので閾
値制御のためのイオン注入工程を増やさなければならな
い不利を許容すれば使用可能である。なお、以上の説明
でデプレッションモードと断っていないMOSFETは
全てエンハンスメントモードである。
The bias circuit is not limited to the one described above. For example, as shown in FIG. 5, as a pull-up circuit, a P in depletion mode is used.
The MOS 213A and the depletion mode NMOS 214A may be used as the pull-down circuit. This bias circuit has the advantage that the number of elements is small,
Since the depletion mode transistor is used, it can be used if the disadvantage of increasing the number of ion implantation steps for controlling the threshold is tolerated. It should be noted that all the MOSFETs that are not described as being in the depletion mode in the above description are in the enhancement mode.

【0030】以上、2つの回路ブロックを有するSOI
半導体装置を例にあげて説明したが、複数の回路ブロッ
クにそれぞれバイアス回路を設けて独立に制御できるよ
うにすることができる。回路ブロック毎にアクティブ・
モード、スタンバイ・モードを異にする場合に適用でき
る。また、マイクロコンピュータの割込処理回路のよう
に、バイアス条件を一定にしておくのが好ましいものも
あるので、SOI半導体装置内の特定の回路ブロックだ
けバイアス条件を変化させるようにしてもよい。更に、
回路ブロック単位ではなくて、特に消費電力の大きいト
ランジスタのみのバイアス条件を変化させるなど、トラ
ンジスタ単位でバイアス条件をきめるようにしてもよ
い。図4のバイアス回路においても、トランジスタ20
2,203,204,205の基体バイアスは固定であ
り、トランジスタ210,212,213,214のそ
れはスタンバイ時とアクティブ時とで異なっている。こ
のようなことは、SOI半導体装置では自由に行えるこ
とは以上の説明から明らかであろう。
As described above, the SOI having two circuit blocks
Although the semiconductor device has been described as an example, a plurality of circuit blocks can be provided with bias circuits so that they can be controlled independently. Active for each circuit block
It can be applied when the mode and the standby mode are different. Further, since it is preferable to keep the bias condition constant like some interrupt processing circuits of a microcomputer, the bias condition may be changed only for a specific circuit block in the SOI semiconductor device. Furthermore,
The bias condition may be determined on a transistor-by-transistor basis, for example, by changing the bias condition only on a transistor having large power consumption, instead of on a circuit block-by-circuit basis. Also in the bias circuit of FIG.
The body bias of 2,203,204,205 is fixed, and that of the transistors 210,212,213,214 is different between the standby state and the active state. It will be apparent from the above description that such a thing can be freely performed in the SOI semiconductor device.

【0031】更に又、SIMOX技術に限らず、SOI
基板一般を利用することができるのも当業者に明らかで
あろう。
Furthermore, not only SIMOX technology but also SOI
It will be apparent to those skilled in the art that substrates in general can be utilized.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明はSOI基板
上に形成した半導体装置のMOSFETの基体バイアス
を必要に応じてアクティブ時とスタンバイ時とで変化さ
せるようにしたので、消費電力を低減できるが、ウェル
方式のものに比較して素子分離にともなう寄生容量を1
/20程度に少なくできるので半導体装置の消費電力を
確実に低減できる効果がある。
As described above, according to the present invention, the substrate bias of the MOSFET of the semiconductor device formed on the SOI substrate is changed as necessary between active and standby, so that power consumption can be reduced. However, compared to the well type, the parasitic capacitance due to element isolation is 1
Since it can be reduced to about / 20, there is an effect that the power consumption of the semiconductor device can be surely reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面模式図で
ある。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施の形態における第1の回路ブロック
のデバイス構造をCMOSインバータを例として示す平
面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a device structure of a first circuit block in the first embodiment by taking a CMOS inverter as an example.

【図3】図2のA−A線断面図(図3(a))、B−B
線断面図(図3(b))、C−C線断面図(図3
(b))である。
3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 (FIG. 3A), BB
3 is a sectional view taken along line C-C (FIG. 3B).
(B)).

【図4】第1の実施の形態におけるバイアス回路の第1
の例を示す回路図(図4(a))及び図4(b)の回路
の動作について説明するための信号波形図である。
FIG. 4 shows a first bias circuit according to the first embodiment.
4A and 4B are signal waveform diagrams for explaining the operation of the circuit of FIG. 4A and FIG. 4B.

【図5】バイアス回路の第2の例を示す回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram showing a second example of a bias circuit.

【図6】従来例を示す断面模式図である。FIG. 6 is a schematic sectional view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 第1の回路ブロックのNチャネルMOSFET 12 第1の回路ブロックのPチャネルMOSFET 13 第2の回路ブロックのNチャネルMOSFET 209 PチャネルMOSFET 210 NチャネルMOSFET 211 NチャネルMOSFET 212 PチャネルMOSFET 213 NチャネルMOSFET 213A PチャネルMOSFET(デプレッション
モード) 214 PチャネルMOSFET 214A NチャネルMOSFET 301 N型シリコン基板 302a,302b 第1のP型ウェル 304a,304b 第2のP型ウェル 305 N型拡散層 306a,306b N型ウェル 307 P型拡散層 308 ゲート酸化膜 309 ポリシリコンゲート電極 310 第1の回路ブロック用のバイアス回路 311 第2の回路ブロック用のバイアス回路 14 第2の回路ブロックのPチャネルMOSFET 101 シリコン基板 102 埋込酸化シリコン膜 103 酸化シリコン膜 104a,104b P型シリコン基体 104ac N型拡散層 105 N型拡散層 106a,106b N型シリコン基体 106ac P型拡散層 107 P型拡散層 108 ゲート酸化膜 109 ポリシリコンゲート電極 110 第1の回路ブロック用のバイアス回路 111 第2の回路ブロック用のバイアス回路 201 パルス発生回路 201−1 ノアゲート 201−2,201−3 インバータ回路 202 PチャネルMOSFET 203 PチャネルMOSFET 204 NチャネルMOSFET 205 NチャネルMOSFET 206,207 容量素子 208 インバータ回路 401 コンタクト孔 402 コンタクト孔 403 コンタクト孔 404 配線 ACT 信号入力端子 VA1,VB1 第1の出力端子 VA2,VB2 第2の出力端子
11 N-Channel MOSFET of First Circuit Block 12 P-Channel MOSFET of First Circuit Block 13 N-Channel MOSFET 209 of Second Circuit Block 210 P-Channel MOSFET 210 N-Channel MOSFET 211 N-Channel MOSFET 212 P-Channel MOSFET 213 N-Channel MOSFET 213A P-channel MOSFET (depletion mode) 214 P-channel MOSFET 214A N-channel MOSFET 301 N-type silicon substrate 302a, 302b First P-type well 304a, 304b Second P-type well 305 N-type diffusion layer 306a, 306b N-type well 307 P-type diffusion layer 308 Gate oxide film 309 Polysilicon gate electrode 310 Bias circuit for first circuit block 311 Second Bias circuit for path block 14 P-channel MOSFET 101 of second circuit block 101 Silicon substrate 102 Buried silicon oxide film 103 Silicon oxide film 104a, 104b P-type silicon substrate 104ac N-type diffusion layer 105 N-type diffusion layer 106a, 106b N Type silicon substrate 106ac P type diffusion layer 107 P type diffusion layer 108 Gate oxide film 109 Polysilicon gate electrode 110 Bias circuit for the first circuit block 111 Bias circuit 201 for the second circuit block 201 Pulse generation circuit 201-1 NOR gate 201-2, 201-3 Inverter circuit 202 P-channel MOSFET 203 P-channel MOSFET 204 N-channel MOSFET 205 N-channel MOSFET 206, 207 Capacitive element 208 Inverter circuit 40 Contact holes 402 contact holes 403 contact hole 404 lines ACT signal input terminal VA1, VB1 first output terminal VA2, VB2 second output terminal

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成7年12月8日[Submission date] December 8, 1995

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図3】図2のA−A線断面図(図3(a))、B−B
線断面図(図3(b))、C−C線断面図(図3
(c))である。
3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 (FIG. 3A), BB
3 is a sectional view taken along line C-C (FIG. 3B).
(C)).

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図4】第1の実施の形態におけるバイアス回路の第1
の例を示す回路図(図4(a))及び図4(a)の回路
の動作について説明するための信号波形図(図4
(b))である。
FIG. 4 shows a first bias circuit according to the first embodiment.
FIG. 4A is a circuit diagram showing an example of FIG. 4A and FIG. 4A is a signal waveform diagram for explaining the operation of the circuit of FIG.
(B)).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/786 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 29/786

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン・オン・インシュレータ基板上
に形成した複数のPチャネルMOSFETと、複数のN
チャネルMOSFETと、バイアス回路とを含み、前記
バイアス回路は、前記複数のPチャネルMOSFETの
内少なくとも一部のPチャネルMOSFETのゲート電
極下部のシリコン基体部にはアクティブ時に電源電圧を
供給し、スタンバイ時には前記電源電圧よりも高い電圧
を供給するとともに、前記複数のNチャネルMOSFE
Tの内少なくとも一部のNチャネルMOSFETのゲー
ト電極下部のシリコン基体部にはアクティブ時に接地電
位を供給し、スタンバイ時には接地電位よりも低い電圧
を供給することを特徴とする半導体装置。
1. A plurality of P-channel MOSFETs formed on a silicon-on-insulator substrate, and a plurality of N-channel MOSFETs.
A channel MOSFET and a bias circuit are included. The bias circuit supplies a power supply voltage to the silicon base portion below the gate electrode of at least a part of the P-channel MOSFETs of the plurality of P-channel MOSFETs at the active time and at the standby time. A voltage higher than the power supply voltage is supplied and the plurality of N-channel MOSFEs are provided.
A semiconductor device, wherein a ground potential is supplied to the silicon base portion below the gate electrode of at least a part of the N-channel MOSFET of T during active and a voltage lower than the ground potential during standby.
【請求項2】 シリコン・オン・インシュレータ基板上
に形成した複数のPチャネルMOSFETと複数のNチ
ャネルMOSFETとを含む複数個の機能回路ブロック
と、少なくとも一つの前記機能回路ブロック内の前記P
チャネルMOSFETのゲート電極下部のシリコン基体
部にはアクティブ時には電源電圧を供給し、スタンバイ
時には前記電源電圧よりも高い電圧を供給するととも
に、前記NチャネルMOSFETのゲート電極下部のシ
リコン基体部にはアクティブ時には接地電位を供給し、
スタンバイ時には接地電位よりも低い電圧を供給するバ
イアス回路とを含むことを特徴とする半導体装置。
2. A plurality of functional circuit blocks including a plurality of P-channel MOSFETs and a plurality of N-channel MOSFETs formed on a silicon-on-insulator substrate, and at least one P in the functional circuit block.
A power supply voltage is supplied to the silicon base portion below the gate electrode of the channel MOSFET when active, a voltage higher than the power supply voltage is supplied during standby, and a silicon base portion below the gate electrode of the N-channel MOSFET is supplied when active. Supply ground potential,
A semiconductor device comprising: a bias circuit that supplies a voltage lower than a ground potential during standby.
【請求項3】 入力端子の信号が所定レベルの時に連続
パルスを発生するパルス発生回路と、接地端子に一方の
ソース・ドレイン電極とゲート電極が接続された第1の
PチャネルMOSFET、前記パルス発生回路の出力端
と前記第1のPチャネルMOSFETの他方のソース・
ドレイン電極との間に挿入された第1の容量素子、一方
のソース・ドレイン電極との間に挿入された第1の容量
素子、一方のソース・ドレイン電極とゲート電極が前記
第1のPチャネルMOSFETの他方のソース・ドレイ
ンに接続され他方のソース・ドレイン電極が第1の出力
端子に接続された第2のPチャネルMOSFET、一方
のソース・ドレイン電極とゲート電極が電源端子に接続
された第1のNチャネルMOSFET、前記パルス発生
回路の出力端と前記第1のNチャネルMOSFETの他
方のソース・ドレインとの間に挿入された第2の容量素
子、及び一方のソース・ドレイン電極とゲート電極が前
記第1のNチャネルMOSFETの他方のソース・ドレ
イン電極に接続され他方のソース・ドレイン電極が第2
の出力端子に接続された第2のNチャネルMOSFET
でなるチャージポンプ回路と、入力端が前記入力端子に
接続されたインバータ回路と、ソース電極と基体電極が
前記電源端子に接続されゲート電極が前記インバータ回
路の出力端に接続された第3のPチャネルMOSFE
T、ドレイン電極が前記第3のPチャネルMOSFET
のドレイン電極に接続されゲート電極が前記インバータ
回路の出力端に接続されソース電極と基体電極が前記第
1の出力端子に接続された第3のNチャネルMOSFE
T及びドレイン電極が前記接地端子に接続されゲート電
極が前記第3のPチャネルMOSFETのドレインに接
続されソース電極と基体電極が前記第1の出力端子に接
続された第4のNチャネルMOSFETでなるプルアッ
プ回路と、ソース電極と基体電極が前記接地端子に接続
されゲート電極が前記入力端子に接続された第5のNチ
ャネルMOSFET、ドレイン電極が前記第5のNチャ
ネルMOSFETのドレイン電極に接続されゲート電極
が前記入力端子に接続されソース電極と基体電極が前記
第2の出力端子に接続された第4のPチャネルMOSF
ET、及びドレイン電極が前記電源端子に接続されゲー
ト電極が前記第5のNチャネルMOSFETのドレイン
に接続されソース電極と基体電極が前記第2の出力端子
に接続された第5のPチャネルMOSFETからなるプ
ルダウン回路とを有するバイアス回路である請求項1又
は2記載の半導体装置。
3. A pulse generation circuit for generating a continuous pulse when a signal at an input terminal is at a predetermined level, a first P-channel MOSFET having one source / drain electrode and a gate electrode connected to a ground terminal, and the pulse generation. The output of the circuit and the other source of the first P-channel MOSFET
A first capacitive element inserted between the drain electrode and the first source / drain electrode; a first capacitive element inserted between the source / drain electrode and the first P-channel; A second P-channel MOSFET connected to the other source / drain of the MOSFET and the other source / drain electrode thereof connected to the first output terminal, and a second P-channel MOSFET having one source / drain electrode and the gate electrode connected to the power supply terminal. One N-channel MOSFET, a second capacitance element inserted between the output terminal of the pulse generation circuit and the other source / drain of the first N-channel MOSFET, and one source / drain electrode and gate electrode Is connected to the other source / drain electrode of the first N-channel MOSFET, and the other source / drain electrode is the second source / drain electrode.
Second N-channel MOSFET connected to the output terminal of the
A charge pump circuit, an inverter circuit having an input terminal connected to the input terminal, a third electrode having a source electrode and a base electrode connected to the power supply terminal, and a gate electrode connected to an output terminal of the inverter circuit. Channel MOSFE
T and drain electrodes are the third P-channel MOSFET
A third N-channel MOSFE having a gate electrode connected to the output terminal of the inverter circuit and a source electrode and a substrate electrode connected to the first output terminal
A fourth N-channel MOSFET in which the T and drain electrodes are connected to the ground terminal, a gate electrode is connected to the drain of the third P-channel MOSFET, and a source electrode and a body electrode are connected to the first output terminal. A pull-up circuit, a fifth N-channel MOSFET having a source electrode and a base electrode connected to the ground terminal and a gate electrode connected to the input terminal, and a drain electrode connected to a drain electrode of the fifth N-channel MOSFET. A fourth P-channel MOSF having a gate electrode connected to the input terminal and a source electrode and a substrate electrode connected to the second output terminal
ET and a fifth P-channel MOSFET having a drain electrode connected to the power supply terminal, a gate electrode connected to the drain of the fifth N-channel MOSFET, and a source electrode and a body electrode connected to the second output terminal 3. A semiconductor device according to claim 1, which is a bias circuit having a pull-down circuit.
【請求項4】 第1のPチャネルMOSFET及び第2
のPチャネルMOSFETの基体電極が電源端子に接続
され、第1のNチャネルMOSFET及び第2のNチャ
ネルMOSFETの基体電極が接地端子に接続されてい
る請求項3記載の半導体装置。
4. A first P-channel MOSFET and a second P-channel MOSFET
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the body electrode of the P-channel MOSFET is connected to the power supply terminal, and the body electrodes of the first N-channel MOSFET and the second N-channel MOSFET are connected to the ground terminal.
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