JPH0955652A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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- JPH0955652A JPH0955652A JP7231622A JP23162295A JPH0955652A JP H0955652 A JPH0955652 A JP H0955652A JP 7231622 A JP7231622 A JP 7231622A JP 23162295 A JP23162295 A JP 23162295A JP H0955652 A JPH0955652 A JP H0955652A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、MOSトランジス
タを含む論理ゲートにより構成された半導体集積回路に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit composed of logic gates including MOS transistors.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、半導体集積回路の集積度の向上は
著しく、G(ギガ)ビット級の半導体メモリでは、1チ
ップに数億個の半導体素子が集積されるようになってい
る。集積度の向上は素子の微細化によって達成され、1
GビットDRAMにおいては、ゲート長が0.15μm
程度の微細MOSトランジスタが用いられ、さらに集積
度が高まると、ゲート長が0.1μm以下のMOSトラ
ンジスタが用いられるようになる。2. Description of the Related Art In recent years, the degree of integration of semiconductor integrated circuits has been remarkably improved, and in a G (giga) bit class semiconductor memory, hundreds of millions of semiconductor elements are integrated on one chip. Higher integration is achieved by device miniaturization,
In G-bit DRAM, the gate length is 0.15 μm
If a fine MOS transistor of a certain degree is used and the degree of integration is further increased, a MOS transistor having a gate length of 0.1 μm or less will be used.
【0003】このような微細MOSトランジスタにおい
ては、ホットキャリア生成によるトランジスタ特性の劣
化や、TDDB(Time Dependent Dielectric Breakdow
n )による絶縁膜破壊が起こる。また、チャネル長が短
くなることによるしきい値電圧の低下を抑えるため、バ
ルク(基板領域)やチャネル部の不純物濃度が高められ
ると、ソース・ドレインの接合耐圧が低下する。In such a fine MOS transistor, deterioration of transistor characteristics due to generation of hot carriers and TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdow).
n) Breakdown of the insulating film occurs. Further, in order to suppress a decrease in threshold voltage due to a shortened channel length, if the impurity concentration in the bulk (substrate region) or the channel portion is increased, the junction breakdown voltage between the source and the drain is reduced.
【0004】これら微細素子の信頼性を維持するために
は、電源電圧を下げることが有効である。即ち、ソース
・ドレイン間の横方向電界を弱めることによってホット
キャリアの発生を防ぎ、ゲート・バルク間の縦方向電界
を弱めることによってTDDBを防ぐ。さらに、電源電
圧を下げることによって、ソース・バルク間、ドレイン
・バルク間の接合に加わる逆バイアスを低下させ、耐圧
の低下に対応させる。In order to maintain the reliability of these fine elements, it is effective to lower the power supply voltage. That is, by weakening the horizontal electric field between the source and drain, generation of hot carriers is prevented, and by weakening the vertical electric field between the gate and bulk, TDDB is prevented. Further, by lowering the power supply voltage, the reverse bias applied to the junction between the source and the bulk and between the drain and the bulk is reduced, and the withstand voltage is reduced.
【0005】図31に、このような低電圧下で動作する
インバータ回路3段からなる従来のバッファ回路を示
す。各々のインバータ回路I1 ,I2 ,I3 は、電源端
(Vcc)と接地端(Vss)との間にpMOSトランジス
タとnMOSトランジスタを直列に挿入して構成されて
いる。そして、各pMOSトランジスタMp1,p2,p3のバ
ルクにはVccが接続され、各nMOSトランジスタMn
1,n2,n3のバルクにはVss又は負の電圧が印加されてい
る。FIG. 31 shows a conventional buffer circuit including three stages of inverter circuits which operate under such a low voltage. Each of the inverter circuits I1, I2, I3 is constructed by inserting a pMOS transistor and an nMOS transistor in series between the power supply terminal (Vcc) and the ground terminal (Vss). Vcc is connected to the bulk of each pMOS transistor Mp1, p2, p3, and each nMOS transistor Mn
Vss or a negative voltage is applied to the bulk of 1, n2, n3.
【0006】このようなバッファ回路の遅延時間を最小
にするためには、各インバータ回路の出力容量と入力容
量の比(ファンアウトf)が3であることが望ましい。
インバータ回路I1 の入力容量はMp1,Mn1のゲート容
量の和であり、出力容量はMp2,Mn2のゲート容量の和
である。MOSトランジスタのゲート容量はゲート長と
酸化膜厚が一定の時にはゲート幅に比例する。従って、
Mp1,Mn1のゲート幅をそれぞれWp1,Wn1とすると、
Mp2,Mn2のゲート幅はそれぞれ3×Wp1,3×Wn1と
なる。同様に、Mp3,Mn3のゲート幅はそれぞれ9×W
p1,9×Wn1となる。In order to minimize the delay time of such a buffer circuit, it is desirable that the ratio of the output capacity to the input capacity (fanout f) of each inverter circuit is 3.
The input capacitance of the inverter circuit I1 is the sum of the gate capacitances of Mp1 and Mn1, and the output capacitance is the sum of the gate capacitances of Mp2 and Mn2. The gate capacitance of a MOS transistor is proportional to the gate width when the gate length and the oxide film thickness are constant. Therefore,
If the gate widths of Mp1 and Mn1 are Wp1 and Wn1, respectively,
The gate widths of Mp2 and Mn2 are 3 × Wp1 and 3 × Wn1, respectively. Similarly, the gate widths of Mp3 and Mn3 are each 9 × W.
p1,9 × Wn1.
【0007】次に、図31のバッファ回路の動作を図3
2の動作波形を用いて説明する。ここで、Iss1 ,Iss
2 ,Iss3 はMn1,Mn2,Mn3のそれぞれのソースから
Vssに流れる電流を表している。また、Issは、Iss1
〜Iss3 の和を表している。時刻t0 からt1 では入力
電圧Vinが“H”レベルであり、ノードN1 の電位Vn
1,出力電位Vout が“L”レベル、ノードN2 の電位
Vn2が“H”レベルとなる。このとき、Mn1,Mp2,M
n3は導通、Mp1,Mn2,Mp3は非導通となる。Mp1,M
n2,Mp3のしきい値電圧の絶対値が十分高ければサブス
レッショルド電流は十分小さく、Vn1,Vout はVss,
Vn2はVccとなる。Next, the operation of the buffer circuit of FIG. 31 will be described with reference to FIG.
This will be described using the operation waveform of No. 2. Where Iss1 and Iss
2 and Iss3 represent currents flowing from the respective sources of Mn1, Mn2 and Mn3 to Vss. Also, Iss is Iss1
Represents the sum of Iss3. From time t0 to t1, the input voltage Vin is at the "H" level and the potential Vn of the node N1.
1, the output potential Vout becomes "L" level, and the potential Vn2 of the node N2 becomes "H" level. At this time, Mn1, Mp2, M
n3 becomes conductive and Mp1, Mn2, Mp3 become non-conductive. Mp1, M
If the absolute values of the threshold voltages of n2 and Mp3 are sufficiently high, the subthreshold current is sufficiently small, and Vn1 and Vout are Vss,
Vn2 becomes Vcc.
【0008】しかしながら、微細化によりVccが小さく
なると、回路の動作マージンを得るためにしきい値電圧
の絶対値を、低電源電圧化をしない場合より小さくする
必要がある。例えば、Vccが0.5Vの時には、しきい
値電圧の絶対値を0.1〜0.2V程度まで下げる必要
がある。このような低いしきい値電圧では、サブスレッ
ショルド電流が数十nA〜数百nAと大きくなる。従っ
て、Iss1 ,Iss2 ,Iss3 が無視できず、Vn1,Vou
t はVssよりも高い電位に、Vn2はVccよりも低い電位
になってしまう。However, when Vcc becomes smaller due to miniaturization, it is necessary to make the absolute value of the threshold voltage smaller than that in the case where the power supply voltage is not lowered in order to obtain the operation margin of the circuit. For example, when Vcc is 0.5V, it is necessary to reduce the absolute value of the threshold voltage to about 0.1 to 0.2V. At such a low threshold voltage, the subthreshold current is as large as several tens nA to several hundreds nA. Therefore, Iss1, Iss2, and Iss3 cannot be ignored, and Vn1 and Vou
t becomes higher than Vss, and Vn2 becomes lower than Vcc.
【0009】時刻t1 からt2 でVinがVccからVssに
遷移するとき、VinがVcc−Vtp1(Vtp1 :Mp1のし
きい値電圧の絶対値)以下になるとMp1が導通し、Vn1
が上昇する。また、Vn1がVtn2 (Vtn2 :Mn2のしき
い値電圧)以上になるとMn2が導通し、Vn2が低下す
る。また、Vn2がVcc−Vtp3 (Vtp3 :Mp3のしきい
値電圧の絶対値)以下になるとMp3が導通し、Vout が
上昇する。このとき、Mn1,Mp2,Mn3は非導通状態へ
と遷移する。When Vin transitions from Vcc to Vss from time t1 to t2, Mp1 becomes conductive when Vin becomes Vcc-Vtp1 (Vtp1: absolute value of threshold voltage of Mp1) or less, and Vn1
Rises. When Vn1 becomes Vtn2 (Vtn2: threshold voltage of Mn2) or more, Mn2 becomes conductive and Vn2 decreases. When Vn2 becomes lower than Vcc-Vtp3 (Vtp3: absolute value of threshold voltage of Mp3), Mp3 becomes conductive and Vout rises. At this time, Mn1, Mp2, and Mn3 transit to the non-conducting state.
【0010】時刻t2 からt3 においてはVinは“L”
レベルとなるので、Vn1,Vout が“H”レベル、Vn2
が“L”レベルとなる。従って、Mn1,Mp2,Mn3は非
導通である。この場合、Mn1,Mp2,Mn3のしきい値電
圧の絶対値が十分高ければサブスレッショルド電流は十
分小さく、出力の電位Vout はVccに充電される。しか
しながら、前述のように低電圧下においてはしきい値電
圧の絶対値を下げる必要があるため、Vn1,Vout はV
ccよりも低い電位に、Vn2はVssよりも高い電位になっ
てしまい、スタンドバイ電流も大きくなる。From time t2 to t3, Vin is "L"
Since Vn1 and Vout are at "H" level, Vn2
Becomes "L" level. Therefore, Mn1, Mp2 and Mn3 are non-conductive. In this case, if the absolute values of the threshold voltages of Mn1, Mp2 and Mn3 are sufficiently high, the subthreshold current is sufficiently small and the output potential Vout is charged to Vcc. However, since the absolute value of the threshold voltage needs to be lowered under a low voltage as described above, Vn1 and Vout are V
The potential becomes lower than cc, Vn2 becomes higher than Vss, and the standby current also increases.
【0011】図33に、低電源電圧化に対応したMOS
トランジスタを用いた相補型論理ゲートの従来例を示
す。M3,M4はそれぞれゲートに相補型の信号IN,
/INが入力されるnMOSトランジスタであり、ソー
スは共通にVssに接続され、ドレインからそれぞれ相補
型の信号OUT,/OUTが出力される。そして、バル
クであるp型領域にはVss又は負の電圧が印加される。
M1,M2はそれぞれのゲートをOUT,/OUTに交
差接続したpMOSトランジスタであり、ソースは共通
にVccに接続され、ドレインはそれぞれOUT,/OU
Tに接続されている。そして、バルクであるn型領域は
Vccに接続されている。FIG. 33 shows a MOS corresponding to a lower power supply voltage.
A conventional example of a complementary logic gate using a transistor is shown. M3 and M4 are complementary signals IN,
This is an nMOS transistor to which / IN is input, the sources are commonly connected to Vss, and the complementary signals OUT and / OUT are output from the drains, respectively. Then, Vss or a negative voltage is applied to the p-type region which is a bulk.
M1 and M2 are pMOS transistors whose gates are cross-connected to OUT and / OUT, the sources are commonly connected to Vcc, and the drains are OUT and / OU, respectively.
Connected to T. The bulk n-type region is connected to Vcc.
【0012】この論理ゲートの動作を、図34(a)
(b)のタイミング図を用いて説明する。入力信号I
N,/INは電源電圧Vccと接地電圧Vssの間の振幅を
持つ相補型信号である。いま、INがVccからVssに、
/INがVssからVccにそれぞれ遷移した場合を考える
(時刻t1 〜t2 )。このとき、M3はオフ、M4はオ
ンするため、OUTはVccからVssに下がる。そうする
と、M1がオンするため、/OUTはVssからVccに上
がり、M2はオフする。従って、出力OUT,/OUT
は相補的に反転する。時刻t3 〜t4 のINがVssから
Vccに、/INがVccからVssにそれぞれ遷移する場合
も全く同様に動作する。The operation of this logic gate is shown in FIG.
This will be described with reference to the timing chart of (b). Input signal I
N and / IN are complementary signals having an amplitude between the power supply voltage Vcc and the ground voltage Vss. IN is now from Vcc to Vss,
Consider a case where / IN transits from Vss to Vcc (time t1 to t2). At this time, since M3 is off and M4 is on, OUT falls from Vcc to Vss. Then, since M1 turns on, / OUT rises from Vss to Vcc, and M2 turns off. Therefore, the output OUT, / OUT
Are complementarily inverted. The same operation is performed when IN changes from Vss to Vcc and / IN changes from Vcc to Vss at times t3 to t4.
【0013】ここで、論理ゲートが低電圧で動作するた
めにはMOSトランジスタのしきい値電圧を下げる必要
がある。しきい値電圧が高いと、MOSトランジスタの
駆動電流が小さくなり、スイッチング速度の低下を招い
たり、電源電圧がしきい値電圧より小さくなるとMOS
トランジスタが動作しなくなるからである。Here, in order for the logic gate to operate at a low voltage, it is necessary to lower the threshold voltage of the MOS transistor. When the threshold voltage is high, the drive current of the MOS transistor becomes small, which causes a decrease in switching speed, and when the power supply voltage becomes lower than the threshold voltage, the MOS transistor becomes
This is because the transistor does not work.
【0014】しかしながら、しきい値電圧を下げると、
ゲート・ソース間電圧を0Vにしたときのカットオフ特
性が悪くなる。即ち、MOSトランジスタのサブスレッ
ショルド電流が増加し、スタンドバイ電流が増加する。
図34(c)に相補型ゲートが動作しているときの電源
電圧に流れる電流Iccを示す。MOSトランジスタのし
きい値電圧が低く、サブスレッショルド電流が多い場
合、入力信号,出力信号が遷移しないで電位が確定して
いるスタンドバイ時(時刻t0 〜t1 ,t2 〜t3 )に
も電流Isbが流れてしまう。However, if the threshold voltage is lowered,
When the gate-source voltage is set to 0V, the cutoff characteristic becomes poor. That is, the subthreshold current of the MOS transistor increases and the standby current increases.
FIG. 34C shows the current Icc flowing through the power supply voltage when the complementary gate is operating. When the threshold voltage of the MOS transistor is low and the sub-threshold current is high, the current Isb remains at the standby time (time t0 to t1, t2 to t3) when the potential is fixed without transition of the input signal and the output signal. It will flow.
【0015】図35に、nMOSトランジスタで構成さ
れた最も簡単な論理ゲートであるインバータ回路の従来
例を示す。nMOSトランジスタM11のゲートは電源端
(Vcc)に接続され、バルクは電源Eに接続され、接地
端(Vss)に対して0V又は負の電圧が印加されてい
る。M11はデプレッションタイプのnMOSトランジス
タであり、バルク・ソース間に電圧Eを与えたときのし
きい値電圧Vt は0Vであり、出力OUTがVo なる電
圧のときのVt はVtLである。nMOSトランジスタM
12のゲートには入力信号INが加えられ、バルクは電源
Eに接続されている。FIG. 35 shows a conventional example of an inverter circuit which is the simplest logic gate composed of nMOS transistors. The gate of the nMOS transistor M11 is connected to the power source terminal (Vcc), the bulk is connected to the power source E, and 0V or a negative voltage is applied to the ground terminal (Vss). M11 is a depletion type nMOS transistor, and the threshold voltage Vt when the voltage E is applied between the bulk and source is 0V, and Vt when the output OUT is Vo is VtL. nMOS transistor M
The input signal IN is applied to the gate of 12 and the bulk is connected to the power supply E.
【0016】このインバータの動作を、図36のタイミ
ング図を用いて説明する。時刻t0からt1 でINがVc
cのとき、M12はオン状態である。このとき、M11もオ
ン状態であるが、M12の電流駆動能力がM11のそれより
もずっと大きい場合、出力OUTはほぼVssになり、ス
タンドバイ電流Isb' が流れる。時刻t1 からt2 でI
NがVccからVssに遷移すると、M12はオフ状態に遷移
し、出力OUTが高レベルに充電される。このとき、M
11のゲート幅があまり小さいとOUTに接続される負荷
容量を高速に充電できなくなるため、負荷容量に応じて
ゲート幅を大きくする必要がある。The operation of this inverter will be described with reference to the timing chart of FIG. IN is Vc from time t0 to t1
When c, M12 is on. At this time, M11 is also in the ON state, but when the current driving capability of M12 is much larger than that of M11, the output OUT becomes approximately Vss and the standby current Isb 'flows. I from time t1 to t2
When N transitions from Vcc to Vss, M12 transitions to the off state and the output OUT is charged to a high level. At this time, M
If the gate width of 11 is too small, the load capacitance connected to OUT cannot be charged at high speed, so it is necessary to increase the gate width according to the load capacitance.
【0017】時刻t2 からt3 のスタンドバイ状態で
は、INはVssであるからM12はオフ状態である。M12
のしきい値電圧Vt が十分高ければ、オフ状態のリーク
電流(サブスレッショルド電流)は十分小さく、OUT
はVccまで充電される。しかしながら、微細化により電
源電圧Vccが小さくなると、回路の動作マージンを得る
ため、Vt をVccより小さくする必要がある。例えばV
ccが0.5Vのとき、VtHを0.1〜0.2V程度まで
下げる必要がある。このような低いしきい値電圧ではサ
ブスレッショルド電流が数十nA〜数百nAと大きくな
り、オフ状態のリーク電流が無視できない。その結果、
OUTはVo までしか充電されず、Vccにならない。ま
た、スタンドバイ電流Isbが流れてしまう。時刻t3 か
らt4 ではINはVssからVccに遷移し、OUTはほぼ
Vssになる。In the standby state from time t2 to t3, IN is Vss and M12 is off. M12
If the threshold voltage Vt of is sufficiently high, the leak current in the off state (subthreshold current) is sufficiently small, and OUT
Is charged to Vcc. However, when the power supply voltage Vcc becomes smaller due to the miniaturization, it is necessary to make Vt smaller than Vcc in order to obtain an operation margin of the circuit. For example, V
When cc is 0.5V, it is necessary to reduce VtH to about 0.1 to 0.2V. With such a low threshold voltage, the subthreshold current becomes as large as several tens nA to several hundreds nA, and the leak current in the off state cannot be ignored. as a result,
OUT is charged only up to Vo and does not reach Vcc. Further, the standby current Isb will flow. From time t3 to t4, IN changes from Vss to Vcc, and OUT becomes almost Vss.
【0018】また、一般に論理ゲートの消費電力PはP
=CVcc2 fで表される。ここで、Cは論理ゲートを構
成するMOSトランジスタの寄生容量と真性容量の和、
Vccは電源電圧、fは動作周波数である。いま、動作周
波数を一定とすると、消費電力を抑えるためには容量C
を減らすか又は電源電圧Vccを下げればよい。Cを減ら
すためには論理回路を構成するMOSトランジスタの数
或いはトランジスタのゲート幅を減らすことが有効であ
る。さらに、PはVccの2乗に比例するため、Vccを下
げることは低消費電力化により有効である。In general, the power consumption P of a logic gate is P
= CVcc 2 f. Here, C is the sum of the parasitic capacitance and the intrinsic capacitance of the MOS transistor forming the logic gate,
Vcc is a power supply voltage, and f is an operating frequency. Now, assuming that the operating frequency is constant, in order to suppress power consumption, the capacitance C
Or the power supply voltage Vcc may be reduced. In order to reduce C, it is effective to reduce the number of MOS transistors constituting the logic circuit or the gate width of the transistors. Further, since P is proportional to the square of Vcc, lowering Vcc is effective for lowering power consumption.
【0019】最近、複雑な論理を比較的少ない素子数、
簡単な構成で実現する論理ゲートとして、パストランジ
スタ論理が注目されている。図37にパストランジスタ
論理で構成した2入力論理積(AND)及び否定論理積
(NAND)ゲートを示す。この論理ゲートは、2つの
nMOSトランジスタM1,M2でAND論理を構成
し、2つのnMOSトランジスタM3,M4でNAND
論理を構成している。また、その出力ノードN1,N2
に現れる信号Y,/YをpMOSトランジスタM5,M
7、nMOSトランジスタM6,M8で構成されたバッ
ファ回路で増幅する。また、出力ノードN1,N2のハ
イレベルを保持するため2つのpMOSトランジスタM
9,M10からなるハイレベル保持回路が設けられてい
る。Recently, complicated logic has been applied to a relatively small number of elements,
Pass transistor logic has attracted attention as a logic gate realized with a simple configuration. FIG. 37 shows a 2-input logical product (AND) and negative logical product (NAND) gate configured by pass transistor logic. In this logic gate, two nMOS transistors M1 and M2 form an AND logic, and two nMOS transistors M3 and M4 form a NAND.
Constitutes the logic. Also, its output nodes N1 and N2
The signals Y and / Y appearing on the pMOS transistors M5 and M
7. A buffer circuit composed of nMOS transistors M6 and M8 amplifies. In addition, two pMOS transistors M for holding the high level of the output nodes N1 and N2
A high-level holding circuit composed of M9 and M10 is provided.
【0020】即ち、nMOSトランジスタM1のソース
はノードN1に接続され、ドレインには信号XAが入力
し、ゲートには信号XBが入力し、nMOSトランジス
タM2のソースはノードN2に接続され、ドレインには
信号XBが入力し、ゲートには信号XBの相補信号/X
Bが入力している。いま、入出力信号が接地電位Vssの
とき論理0、電源電圧Vccのとき論理1と定義する。入
力信号XBが論理1のとき、nMOSトランジスタM1
は導通、nMOSトランジスタM2は非導通である。そ
の結果、出力ノードN1は信号XAと同じ論理になり、
XAが論理0の時は論理0に、XAが論理1の時は論理
1になる。一方、入力信号XBが論理0のとき、nMO
SトランジスタM1は非導通、nMOSトランジスタM
2は導通である。その結果、出力ノードN1は信号XB
と同じ論理0になる。That is, the source of the nMOS transistor M1 is connected to the node N1, the signal XA is input to the drain, the signal XB is input to the gate, the source of the nMOS transistor M2 is connected to the node N2, and the drain is connected to the drain. The signal XB is input, and the gate is a complementary signal / X of the signal XB.
B is typing. Now, when the input / output signal is the ground potential Vss, it is defined as logic 0, and when it is the power supply voltage Vcc, it is defined as logic 1. When the input signal XB is logic 1, the nMOS transistor M1
Is on and the nMOS transistor M2 is off. As a result, the output node N1 has the same logic as the signal XA,
It becomes a logic 0 when XA is a logic 0, and becomes a logic 1 when XA is a logic 1. On the other hand, when the input signal XB is logic 0, nMO
S transistor M1 is non-conductive, nMOS transistor M
2 is conductive. As a result, the output node N1 receives the signal XB.
It becomes the same logic 0 as.
【0021】また、nMOSトランジスタM3のソース
はノード2に接続され、ドレインには信号/XBが入力
し、ゲートには信号/XBが入力し、nMOSトランジ
スタM4のソースはノードN2に接続され、ドレインに
は信号XAの相補信号/XAが入力し、ゲートには信号
XBが入力している。入力信号XBが論理1のとき、n
MOSトランジスタM3は非導通、nMOSトランジス
タM4は導通である。その結果、出力ノードN2は信号
XAと反対の論理になり、XAが論理0の時は論理1
に、XAが論理1の時は論理0になる。一方、入力信号
XBが論理0のとき、nMOSトランジスタM3は導
通、nMOSトランジスタM4は非導通である。その結
果、出力ノードN1は信号XBと反対の論理1になる。The source of the nMOS transistor M3 is connected to the node 2, the signal / XB is input to the drain, the signal / XB is input to the gate, and the source of the nMOS transistor M4 is connected to the node N2 and the drain thereof. Is inputted with the complementary signal / XA of the signal XA, and the gate is inputted with the signal XB. When the input signal XB is logic 1, n
MOS transistor M3 is non-conductive, and nMOS transistor M4 is conductive. As a result, output node N2 has a logic opposite to that of signal XA, and a logic 1 when XA is logic 0.
In addition, when XA is logic 1, it becomes logic 0. On the other hand, when the input signal XB is logic 0, the nMOS transistor M3 is conductive and the nMOS transistor M4 is non-conductive. As a result, the output node N1 becomes a logic 1 opposite to the signal XB.
【0022】ところで、信号Y,/Yは入力信号がnM
OSトランジスタM1〜M4を通ったものであるため、
トランジスタの抵抗により駆動能力が低下している。ま
た、nMOSトランジスタM1〜M4のしきい値電圧を
Vt とすると、これらトランジスタからの論理1出力は
電源電圧よりVt だけ低くなっている。従って、信号
Y,/Yで次段のパストランジスタ論理回路を駆動する
と、その出力信号の駆動能力がさらに小さくなり速度の
低下や誤動作を招く。そこで、信号YはpMOSトラン
ジスタM5とnMOSトランジスタM6で構成されたC
MOSインバータで反転増幅し、信号/YはpMOSト
ランジスタM7とnMOSトランジスタM8で構成され
たCMOSインバータで反転増幅する。その結果、出力
OUTには駆動能力のあるAND出力が、出力/OUT
には駆動能力のあるNAND出力が得られる。By the way, the input signals of the signals Y and / Y are nM.
Since it passes through the OS transistors M1 to M4,
The driving capability is reduced due to the resistance of the transistor. Assuming that the threshold voltages of the nMOS transistors M1 to M4 are Vt, the logic 1 output from these transistors is lower than the power supply voltage by Vt. Therefore, when the pass transistor logic circuit of the next stage is driven by the signals Y and / Y, the driving capability of the output signal becomes further smaller, resulting in lower speed and malfunction. Therefore, the signal Y is the C composed of the pMOS transistor M5 and the nMOS transistor M6.
It is inverted and amplified by a MOS inverter, and the signal / Y is inverted and amplified by a CMOS inverter composed of a pMOS transistor M7 and an nMOS transistor M8. As a result, the AND output having the driving capability is output to the output OUT
, A NAND output having driving capability can be obtained.
【0023】しかしながら、ノードN1,N2の論理1
出力は電源電圧よりVt だけ低くなるため、この出力が
ゲートに入力するnMOSトランジスタM6又はM7の
駆動能力が低下したり、この出力がゲートに入力するp
MOSトランジスタM5又はM7のカットオフ特性が悪
くなる。その結果、駆動能力が思うように得られなかっ
たり、貫通電流による消費電力の増加を招く。そこで、
ソースが電源電圧Vccに接続され、ゲートがノードN2
に接続され、ドレインがノードN1に接続されたpMO
SトランジスタM9と、ソースがVccに接続され、ゲー
トがノードN1に接続され、ドレインがノードN2に接
続されたpMOSトランジスタM10で構成されたハイ
レベル保持回路により、ノードN1,N2の論理1側の
電位をVccに保持する。However, the logic 1 of the nodes N1 and N2
Since the output is lower than the power supply voltage by Vt, the driving capability of the nMOS transistor M6 or M7 whose output is input to the gate is reduced, or the output of the NMOS transistor M6 or M7 is input to the gate.
The cut-off characteristics of the MOS transistor M5 or M7 deteriorate. As a result, the driving capability cannot be obtained as expected, or power consumption increases due to through current. Therefore,
The source is connected to the power supply voltage Vcc, and the gate is the node N2
Connected to the node and its drain connected to the node N1
A high level holding circuit composed of an S-transistor M9 and a pMOS transistor M10 having a source connected to Vcc, a gate connected to a node N1 and a drain connected to a node N2 is connected to the logic 1 side of the nodes N1 and N2. The potential is held at Vcc.
【0024】以上のように、従来のパストランジスタ論
理で構成されたゲート回路では、駆動能力のある2入力
のAND/NANDゲートを構成するために、4つのn
MOSトランジスタと、2つのCMOSインバータから
なるバッファ回路と、2つのpMOSトランジスタから
なるハイレベル保持回路とから構成されていた。As described above, in the conventional gate circuit composed of pass transistor logic, in order to form a 2-input AND / NAND gate having driving capability, four n transistors are formed.
It was composed of a MOS transistor, a buffer circuit composed of two CMOS inverters, and a high level holding circuit composed of two pMOS transistors.
【0025】ここで、素子の信頼性を確保し低消費電力
化のため電源電圧Vccを下げたときでも論理ゲートが動
作するためには、MOSトランジスタのしきい値電圧を
下げる必要がある。しきい値電圧が高いと、MOSトラ
ンジスタの駆動能力が小さくなり動作速度が低下した
り、電源電圧がしきい値電圧より小さくなるとMOSト
ランジスタが動作しなくなるからである。しかしなが
ら、しきい値電圧を下げると、非導通トランジスタのカ
ットオフ特性が悪くなる。即ち、論理0がゲートに入力
されたトランジスタが非導通にならず、回路が誤動作す
る可能性がある。Here, the threshold voltage of the MOS transistor must be lowered in order for the logic gate to operate even when the power supply voltage Vcc is lowered to secure the reliability of the element and reduce the power consumption. This is because if the threshold voltage is high, the driving capability of the MOS transistor is reduced and the operation speed is reduced, and if the power supply voltage is lower than the threshold voltage, the MOS transistor does not operate. However, when the threshold voltage is lowered, the cutoff characteristics of the non-conductive transistor deteriorate. That is, the transistor having the logic 0 input to the gate does not become non-conductive, and the circuit may malfunction.
【0026】また、配線容量を無視すると、ノードN1
の負荷容量は、nMOSトランジスタM6のゲート容
量,pMOSトランジスタM5のゲート容量,pMOS
トランジスタM9のドレイン接合容量,pMOSトラン
ジスタM10のゲート容量の和となり、ノードN2の負
荷容量は、nMOSトランジスタM8のゲート容量,p
MOSトランジスタM7のゲート容量,pMOSトラン
ジスタM10のドレイン接合容量,pMOSトランジス
タM9のゲート容量の和となり、ノードN1,N2は大
きな容量を駆動する必要がある。その結果、パストラン
ジスタ論理を構成するnMOSトランジスタM1〜M
4、及びハイレベル保持回路を構成するpMOSトラン
ジスタM9,M10のゲート幅を大きくする必要があ
る。If the wiring capacitance is ignored, the node N1
Load capacitance of the nMOS transistor M6, the gate capacitance of the pMOS transistor M5, the pMOS
The sum of the drain junction capacitance of the transistor M9 and the gate capacitance of the pMOS transistor M10 results in the load capacitance of the node N2 being the gate capacitance of the nMOS transistor M8, p
The sum of the gate capacitance of the MOS transistor M7, the drain junction capacitance of the pMOS transistor M10, and the gate capacitance of the pMOS transistor M9 results in the nodes N1 and N2 having to drive a large capacitance. As a result, the nMOS transistors M1 to M that form the pass transistor logic.
4, and it is necessary to increase the gate width of the pMOS transistors M9 and M10 that form the high level holding circuit.
【0027】[0027]
【発明が解決しようとする課題】このように従来、微細
なMOSトランジスタを用いた半導体集積回路において
は、素子の信頼性を維持するため低電圧化し、かつ回路
動作マージンを得るためしきい値電圧を下げると、スタ
ンドバイ時の電流が増加し低消費電力化が難しくなると
いう問題や、MOSトランジスタのカットオフ特性が悪
くなり回路が誤動作するという問題があった。As described above, in the conventional semiconductor integrated circuit using the fine MOS transistor, the threshold voltage is lowered in order to maintain the reliability of the element and to reduce the voltage, and to obtain the circuit operation margin. If the value is lowered, there is a problem that the current during standby increases and it becomes difficult to reduce power consumption, and there is a problem that the cutoff characteristic of the MOS transistor deteriorates and the circuit malfunctions.
【0028】また、従来のパストランジスタ論理回路に
おいては、バッファ回路としてCMOSインバータを用
いていたため、パストランジスタ論理回路の出力負荷が
大きくなり、パストランジスタ論理回路を構成するトラ
ンジスタとハイレベル保持回路を構成するトランジスタ
のゲート幅を大きくする必要があった。その結果、素子
面積の増大に伴うチップコストの上昇、容量の増加に伴
う消費電力の増加という問題があった。Further, in the conventional pass transistor logic circuit, since the CMOS inverter is used as the buffer circuit, the output load of the pass transistor logic circuit becomes large, and the transistors constituting the pass transistor logic circuit and the high level holding circuit are constructed. It was necessary to increase the gate width of the transistor to be used. As a result, there has been a problem that the chip cost rises as the element area increases, and the power consumption increases as the capacity increases.
【0029】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、低電源電圧化した場合
でも回路動作マージンを損なうことなく、かつスタンド
バイ電流を低減することができ、より高速動作に適した
半導体集積回路を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the standby current without impairing the circuit operation margin even when the power supply voltage is lowered. , To provide a semiconductor integrated circuit suitable for higher speed operation.
【0030】また、本発明の別の目的は、しきい値電圧
を下げなくても十分な動作マージンを持って低電圧化で
き、駆動能力を低下させることなくパストランジスタ論
理回路の出力負荷を小さくできる半導体集積回路を提供
することにある。Another object of the present invention is to reduce the voltage with a sufficient operating margin without lowering the threshold voltage, and to reduce the output load of the pass transistor logic circuit without lowering the driving ability. An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit that can be manufactured.
【0031】[0031]
(概要)本発明の骨子は、MOSトランジスタをSOI
(Silicon On Insulator)基板等の上に形成し、各MO
Sトランジスタのバルク電位を動作状態に応じて変化さ
せることにある。さらに本発明は、パストランジスタ論
理回路を構成するMOSトランジスタの基板領域をゲー
トに与えられる入力信号で制御し、パストランジスタ論
理回路の出力をnMOSトランジスタだけで受け、pM
OSトランジスタでラッチする2線入力のバッファ回路
で増幅することにある。(Outline) The essence of the present invention is to use a MOS transistor as an SOI.
(Silicon On Insulator) Each MO is formed on the substrate etc.
The purpose is to change the bulk potential of the S transistor according to the operating state. Further, according to the present invention, the substrate region of the MOS transistor forming the pass transistor logic circuit is controlled by the input signal given to the gate, and the output of the pass transistor logic circuit is received only by the nMOS transistor.
This is to amplify with a 2-line input buffer circuit that is latched by an OS transistor.
【0032】即ち、本発明(請求項1)は、ゲートが共
通接続され、電源と接地間にpMOSトランジスタとn
MOSトランジスタが直列接続されたインバータ回路
を、n段(n≧3)接続してなる回路列を有する半導体
集積回路において、前記回路列のk段目(k≧3)のイ
ンバータ回路を構成する各MOSトランジスタの基板領
域に、前記回路列のk−2m(m=1,2,…、但し2
m≦k−1)段目のインバータ回路の入力端子を接続し
てなることを特徴とする。That is, according to the present invention (claim 1), the gates are commonly connected, and the pMOS transistor and the n-type transistor are connected between the power supply and the ground.
In a semiconductor integrated circuit having a circuit row in which n-stage (n ≧ 3) inverter circuits in which MOS transistors are connected in series are connected, each of the k-th stage (k ≧ 3) inverter circuits of the circuit row is formed. In the substrate region of the MOS transistor, k-2m (m = 1, 2, ...
It is characterized in that the input terminal of the (m ≦ k−1) th stage inverter circuit is connected.
【0033】また、本発明(請求項5)は、MOSトラ
ンジスタからなる半導体集積回路において、ソースが電
源端に接続され、ゲートが第1の出力ノードに接続さ
れ、ドレインが第2の出力ノードに接続され、基板領域
に第1の信号が入力される第1のpMOSトランジスタ
と、ソースが前記電源端に接続され、ゲートが第2の出
力ノードに接続され、ドレインが第1の出力ノードに接
続され、基板領域に第1の信号の相補信号である第2の
信号が入力される第2のpMOSトランジスタと、ソー
スが接地端に接続され、ドレインが第2の出力ノードに
接続され、ゲート及び基板領域に第1の信号が入力され
る第1のnMOSトランジスタと、ソースが前記接地端
に接続され、ドレインが第1の出力ノードに接続され、
ゲート及び基板領域に第2の信号が入力される第2のn
MOSトランジスタと、を具備してなることを特徴とす
る。According to a fifth aspect of the present invention, in a semiconductor integrated circuit including a MOS transistor, a source is connected to a power supply terminal, a gate is connected to a first output node, and a drain is connected to a second output node. A first pMOS transistor which is connected to the substrate region and receives a first signal; a source connected to the power supply terminal; a gate connected to a second output node; and a drain connected to the first output node A second pMOS transistor to which a second signal, which is a complementary signal of the first signal, is input to the substrate region, the source is connected to the ground terminal, the drain is connected to the second output node, and the gate and A first nMOS transistor to which a first signal is input to the substrate region, a source connected to the ground terminal, and a drain connected to a first output node,
The second n inputting the second signal to the gate and the substrate region
And a MOS transistor.
【0034】また、本発明(請求項6)は、MOSトラ
ンジスタからなる半導体集積回路において、ソースが電
源端に接続され、ゲート及び基板領域が第1の出力ノー
ドに接続され、ドレインが第2の出力ノードに接続され
た第1のpMOSトランジスタと、ソースが前記電源端
に接続され、ゲート及び基板領域が第2の出力ノードに
接続され、ドレインが第1の出力ノードに接続された第
2のpMOSトランジスタと、第1の出力ノードと接地
端との間に接続され、複数の信号が入力される第1の入
力回路と、第2の出力ノードと前記接地端との間に接続
され、第1の入力回路の入力信号の相補信号が入力され
る第2の入力回路と、を具備してなることを特徴とす
る。According to the present invention (claim 6), in a semiconductor integrated circuit comprising a MOS transistor, the source is connected to the power supply terminal, the gate and the substrate region are connected to the first output node, and the drain is the second. A first pMOS transistor connected to the output node, a second source connected to the power supply terminal, a gate and a substrate region connected to the second output node, and a drain connected to the first output node. a pMOS transistor, a first input circuit connected between the first output node and the ground terminal for receiving a plurality of signals, and a second input node connected between the ground terminal and the second output node; A second input circuit to which a complementary signal of the input signal of the first input circuit is input.
【0035】また、本発明(請求項11)は、MOSト
ランジスタからなる半導体集積回路において、ドレイン
とゲートが電源端に接続され、ソースと基板領域が第1
のノードに接続された第1のnMOSトランジスタと、
ドレインとゲートが前記電源端に接続され、ソースが第
2のノードに接続され、基板領域が第1のノードに接続
された第2のnMOSトランジスタと、第1のノードと
接地端との間に接続され、複数の信号が入力される第1
の入力回路と、第2のノードと前記接地端との間に接続
され、前記複数の信号が入力される第2の入力回路と、
を具備してなることを特徴とする。According to the present invention (claim 11), in a semiconductor integrated circuit comprising a MOS transistor, a drain and a gate are connected to a power supply terminal, and a source and a substrate region are first.
A first nMOS transistor connected to the node of
A drain and a gate are connected to the power supply terminal, a source is connected to the second node, and a substrate region is connected to the first node, and a second nMOS transistor is connected between the first node and the ground terminal. First connected and receiving multiple signals
An input circuit, and a second input circuit connected between the second node and the ground terminal, to which the plurality of signals are input,
It is characterized by comprising.
【0036】また、本発明(請求項12)は、MOSト
ランジスタからなる半導体集積回路において、ドレイン
とゲートが電源端に接続され、ソースが第1のノードに
接続され、基板領域が第2のノードに接続された第1の
nMOSトランジスタと、ドレインとゲートが前記電源
端に接続され、ソースが第2のノードに接続され、基板
領域が第1のノードに接続された第2のnMOSトラン
ジスタと、第1のノードと接地端との間に接続され、複
数の信号が入力される第1の入力回路と、第2のノード
と前記接地端との間に接続され、前記複数の信号が入力
される第2の入力回路と、を具備してなることを特徴と
する。According to the present invention (claim 12), in a semiconductor integrated circuit comprising a MOS transistor, a drain and a gate are connected to a power supply terminal, a source is connected to a first node, and a substrate region is a second node. A first nMOS transistor connected to the node, a second nMOS transistor having a drain and a gate connected to the power supply terminal, a source connected to a second node, and a substrate region connected to the first node, A first input circuit connected between a first node and a ground terminal for receiving a plurality of signals, and a second input circuit connected between a second node and the ground terminal for receiving the plurality of signals. And a second input circuit according to the present invention.
【0037】また、本発明(請求項13)は、MOSト
ランジスタからなる半導体集積回路において、電源端と
第1のノードの間に接続された抵抗素子と、ドレインと
ゲートが前記電源端に接続され、ソースが第2のノード
に接続され、基板領域が第1のノードに接続されたnM
OSトランジスタと、第1のノードと接地端との間に接
続され、複数の信号が入力される第1の入力回路と、第
2のノードと前記接地端との間に接続され、前記複数の
信号が入力される第2の入力回路と、を具備してなるこ
とを特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, in a semiconductor integrated circuit including a MOS transistor, a resistance element connected between a power supply terminal and a first node, and a drain and a gate are connected to the power supply terminal. , The source is connected to the second node and the substrate region is connected to the first node nM
An OS transistor, a first input circuit connected between the first node and a ground terminal for receiving a plurality of signals, and a second node connected between the second node and the ground terminal. And a second input circuit to which a signal is input.
【0038】また、本発明は、パストランジスタ論理回
路を構成した半導体集積回路において、ゲートと基板領
域に第1の信号が入力され、ドレインに第2の信号が入
力されるMOSトランジスタを少なくとも1つ含み、第
3の信号とその相補信号である第4の信号を出力する論
理回路と、ソースが電源端に接続され、ゲートが第1の
出力ノードに接続され、ドレインが第2の出力ノードに
接続され、基板領域に第3の信号が入力される第1のp
MOSトランジスタと、ソースが前記電源端に接続さ
れ、ゲートが第2の出力ノードに接続され、ドレインが
第1の出力ノードに接続され、基板領域に第4の信号が
入力される第2のpMOSトランジスタと、ソースが接
地端に接続され、ドレインが第2の出力ノードに接続さ
れ、ゲート及び基板領域に第3の信号が入力される第1
のnMOSトランジスタと、ソースが前記接地端に接続
され、ドレインが第1の出力ノードに接続され、ゲート
及び基板領域に第4の信号が入力される第2のnMOS
トランジスタと、を具備してなることを特徴とする。 (作用)本発明によれば、MOSトランジスタをSOI
基板等の上に形成することにより、トランジスタのバル
ク(基板領域)がトランジスタ毎に分離される。また、
それぞれのバルクに動作状態に応じた電位を与えること
で、トランジスタのしきい値電圧が制御される。Further, according to the present invention, in a semiconductor integrated circuit forming a pass transistor logic circuit, at least one MOS transistor having a gate and a substrate region to which a first signal is inputted and a drain to which a second signal is inputted is provided. A logic circuit that outputs a third signal and a fourth signal that is a complementary signal to the third signal, a source connected to the power supply terminal, a gate connected to the first output node, and a drain connected to the second output node. The first p that is connected and receives the third signal in the substrate region
A second pMOS having a MOS transistor, a source connected to the power supply terminal, a gate connected to a second output node, a drain connected to a first output node, and a fourth signal input to the substrate region. A transistor and a source are connected to the ground terminal, a drain is connected to the second output node, and a third signal is input to the gate and the substrate region.
NMOS transistor, a source is connected to the ground terminal, a drain is connected to the first output node, and a fourth signal is input to the gate and the substrate region.
And a transistor. (Operation) According to the present invention, the MOS transistor is formed into the SOI.
By forming it on a substrate or the like, the bulk of the transistor (substrate region) is separated for each transistor. Also,
The threshold voltage of the transistor is controlled by applying a potential according to the operating state to each bulk.
【0039】本発明(請求項1〜4)によれば、k段目
のインバータ回路におけるMOSトランジスタが導通す
る時に、予めしきい値電圧を下げて電流駆動能力が高い
状態に設定しておくことができるため、回路が高速に動
作する。また、カットオフするときにはしきい値電圧を
上げておくことができるため、スタンドバイ電流が小さ
くなり、低電源電圧化された場合でも全振幅動作が可能
となる。これにより、ゲート長0.1μm以下の極微細
デバイスの信頼性を損なうことなく、高速,低消費電流
の回路を実現することが可能となる。According to the present invention (claims 1 to 4), when the MOS transistor in the k-th inverter circuit becomes conductive, the threshold voltage is lowered in advance to set the current driving capability to a high state. Therefore, the circuit operates at high speed. Further, since the threshold voltage can be raised at the time of cutoff, the standby current becomes small, and full amplitude operation becomes possible even when the power supply voltage is lowered. This makes it possible to realize a high-speed, low-current-consumption circuit without impairing the reliability of an ultrafine device having a gate length of 0.1 μm or less.
【0040】本発明(請求項5〜10)によれば、相補
型論理ゲートにおけるMOSトランジスタがオンする時
にしきい値電圧が下がるため、電流駆動能力が高まる効
果がある。また、カットオフする時にしきい値電圧が上
がるため、スタンドバイ電流が小さくなる効果がある。
従って、電源電圧をカットオフしたときのしきい値電圧
の絶対値以下にすることが可能であり、ゲート長0.1
μm以下の極微細デバイスの信頼性を損なうことなく、
高速、低消費電流の回路を実現することが可能となる。According to the present invention (claims 5 to 10), since the threshold voltage is lowered when the MOS transistor in the complementary logic gate is turned on, there is an effect that the current driving capability is increased. Further, since the threshold voltage rises when cut off, there is an effect that the standby current becomes small.
Therefore, it is possible to make the threshold voltage equal to or less than the absolute value when the power supply voltage is cut off, and the gate length is 0.1
Without damaging the reliability of ultra-fine devices of μm or less,
It is possible to realize a circuit with high speed and low current consumption.
【0041】本発明(請求項11〜20)によれば、出
力負荷容量を充電するとき、充電MOSトランジスタの
しきい値電圧を下げることができ、高速動作が可能とな
る。このとき、放電MOSトランジスタのしきい値電圧
を上げることができるため、スタンドバイ電流が低減で
きる。また、出力負荷容量を放電するとき、放電MOS
トランジスタのしきい値電圧を下げることができ、高速
動作が可能となる。このとき、充電MOSトランジスタ
のしきい値電圧を上げることができるため、スタンドバ
イ電流が低減できる。According to the present invention (claims 11 to 20), when the output load capacitance is charged, the threshold voltage of the charging MOS transistor can be lowered, and high-speed operation becomes possible. At this time, since the threshold voltage of the discharge MOS transistor can be increased, the standby current can be reduced. Also, when discharging the output load capacitance, the discharge MOS
The threshold voltage of the transistor can be reduced and high speed operation can be achieved. At this time, since the threshold voltage of the charging MOS transistor can be increased, the standby current can be reduced.
【0042】本発明(請求項21,22)によれば、パ
ストランジスタ論理回路を構成するMOSトランジスタ
の基板領域をゲートに与えられる入力信号で制御するこ
とにより、導通トランジスタのしきい値電圧が下がり、
非導通トランジスタのしきい値が上がる。さらに、パス
トランジスタ論理回路の出力をnMOSトランジスタだ
けで受け、pMOSトランジスタでラッチする2線入力
のバッファ回路で増幅することにより、パストランジス
タ論理回路の出力容量が小さくなる。According to the present invention (claims 21 and 22), the threshold voltage of the conduction transistor is lowered by controlling the substrate region of the MOS transistor forming the pass transistor logic circuit by the input signal applied to the gate. ,
The threshold of the non-conducting transistor increases. Further, the output capacitance of the pass-transistor logic circuit is reduced by receiving the output of the pass-transistor logic circuit only by the nMOS transistor and amplifying it by the 2-wire input buffer circuit latched by the pMOS transistor.
【0043】[0043]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。 (実施形態1)図1は、本発明の第1の実施形態に係わ
るバッファ回路を示す図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram showing a buffer circuit according to a first embodiment of the present invention.
【0044】pMOSトランジスタMp1とnMOSトラ
ンジスタMn1から1段目のインバータ回路I1 が構成さ
れている。同様に、Mp2とMn2から2段目のインバータ
回路I2 が構成され、Mp3とMn3から3段目のインバー
タ回路が構成されている。The pMOS transistor Mp1 and the nMOS transistor Mn1 form a first-stage inverter circuit I1. Similarly, Mp2 and Mn2 form a second-stage inverter circuit I2, and Mp3 and Mn3 form a third-stage inverter circuit.
【0045】Mp1〜Mp3の各ソースは電源端(Vcc)に
接続され、Mn1〜Mn3の各ソースは接地端(Vss)に接
続されている。Mp1,Mn1の各ゲートは入力端子に共通
接続され、各ドレインはノードN1 に共通接続される。
Mp2,Mn2の各ゲートはノードN1 に共通接続され、各
ドレインはノードN2 に共通接続される。Mp3,Mn3の
各ゲートはノードN2 に共通接続され、各ドレインは出
力端子に共通接続される。なお、図中のCL は負荷容量
を示している。The sources of Mp1 to Mp3 are connected to the power source terminal (Vcc), and the sources of Mn1 to Mn3 are connected to the ground terminal (Vss). The gates of Mp1 and Mn1 are commonly connected to the input terminal, and the drains are commonly connected to the node N1.
The gates of Mp2 and Mn2 are commonly connected to the node N1, and the drains are commonly connected to the node N2. The gates of Mp3 and Mn3 are commonly connected to the node N2, and the drains are commonly connected to the output terminal. In the figure, CL indicates the load capacity.
【0046】ここまでの基本構成は前記図31に示した
従来例と同様であるが、本実施形態では、インバータI
3 の各MOSトランジスタのバルクに与える電位を変え
ている。即ち、バッファ回路を構成する各MOSトラン
ジスタは公知のSOI技術を用いてSOI基板上に形成
されており、従って各トランジスタのバルク領域は全て
分離されている。そして、Mp3のバルクであるn型領域
及びMn3のバルクであるp型領域には、インバータ回路
I1 の入力端子が接続されている。Although the basic structure up to this point is the same as that of the conventional example shown in FIG. 31, the inverter I is used in this embodiment.
The potential applied to the bulk of each MOS transistor 3 is changed. That is, each MOS transistor forming the buffer circuit is formed on the SOI substrate by using the known SOI technique, so that the bulk regions of each transistor are all separated. The input terminal of the inverter circuit I1 is connected to the n-type region which is the bulk of Mp3 and the p-type region which is the bulk of Mn3.
【0047】なお、Mp1,Mp2のバルクであるn型領域
には従来と同様に電源電圧Vccが与えられ、Mn1,Mn2
のバルクであるp型領域には従来と同様に接地電圧Vss
或いは負の電圧が印加されるものとなっている。The power supply voltage Vcc is applied to the n-type region, which is the bulk of Mp1 and Mp2, as in the conventional case, and Mn1 and Mn2 are supplied.
In the p-type region, which is the bulk of the
Alternatively, a negative voltage is applied.
【0048】次に、この回路の動作を図2の動作波形を
用いて説明する。Mn1,Mn2,Mp1,Mp2,Vn1,Vn2
については前記図32の場合と基本的に同じなので、そ
の詳しい説明は省略する。Next, the operation of this circuit will be described with reference to the operation waveforms of FIG. Mn1, Mn2, Mp1, Mp2, Vn1, Vn2
Since it is basically the same as the case of FIG. 32, detailed description thereof will be omitted.
【0049】いま、電源電圧Vccを0.5V、接地電圧
Vssを0Vとする。時刻t0 からt1 までは入力電圧V
inは0.5Vであるから、Vout は“L”レベルとな
る。このとき、Mn3のバルク・ソース間には順バイアス
がかかるため、Mn3のしきい値電圧が下がる。このとき
のしきい値電圧VtnL を例えば0.1Vとする。また、
Mp3のバルク・ソース間電圧は0Vであり、このときの
Mp3のしきい値電圧の絶対値VtpH を例えば0.5Vと
する。この場合、Mn3は導通し、Mp3は完全にカットオ
フする。従って、Iss3 は殆ど流れず、出力電圧Vout
は0Vとなる。Now, assume that the power supply voltage Vcc is 0.5V and the ground voltage Vss is 0V. Input voltage V from time t0 to t1
Since in is 0.5 V, Vout becomes "L" level. At this time, since a forward bias is applied between the bulk source of Mn3, the threshold voltage of Mn3 is lowered. The threshold voltage VtnL at this time is, for example, 0.1V. Also,
The bulk-source voltage of Mp3 is 0V, and the absolute value VtpH of the threshold voltage of Mp3 at this time is 0.5V, for example. In this case, Mn3 is conducting and Mp3 is completely cut off. Therefore, Iss3 hardly flows, and the output voltage Vout
Becomes 0V.
【0050】このとき、インバータI1 に流れるリーク
電流(サブスレッショルド電流)をIsb1 とするとIss
1 =Isb1 であり、サブスレッショルド電流はゲート幅
に比例するのでIss2 =3×Isb1 となる。従来はイン
バータI3 に流れるリーク電流がIss3 =9×Isb1 と
大きく、このため低消費電力化に対応できなかったが、
本実施形態を用いればMp3が完全にカットオフするた
め、Iss3 はほぼ0となり、このとき流れるスタンドバ
イ電流Isbは従来の4/13に低減できる。At this time, if the leak current (subthreshold current) flowing through the inverter I1 is Isb1, Iss
Since 1 = Isb1 and the subthreshold current is proportional to the gate width, Iss2 = 3.times.Isb1. In the past, the leakage current flowing through the inverter I3 was as large as Iss3 = 9 × Isb1, and thus it was not possible to cope with low power consumption.
When this embodiment is used, Mp3 is completely cut off, so that Iss3 becomes almost 0, and the standby current Isb flowing at this time can be reduced to 4/13 of the conventional case.
【0051】時刻t1 からt2 においてVinが低下し始
めると、Mp3のバルク・ソース間には順バイアスがかか
るためしきい値電圧の絶対値は小さくなる。このときの
しきい値電圧の絶対値VtpL を例えば0.1Vとする。
また、Mn3のバルク・ソース間電圧は0Vに近づくた
め、しきい値電圧は大きくなる。このときのしきい値電
圧VtnH を例えば0.5Vとする。この場合、Mn3は非
導通状態へと遷移し、Vn2が0.4V以下になるとMp3
は導通する。従って、Vout は“H”レベルへと遷移す
る。When Vin starts to decrease from time t1 to t2, a forward bias is applied between the bulk source of Mp3 and the absolute value of the threshold voltage becomes small. The absolute value VtpL of the threshold voltage at this time is, for example, 0.1V.
Further, since the bulk-source voltage of Mn3 approaches 0V, the threshold voltage increases. The threshold voltage VtnH at this time is set to 0.5 V, for example. In this case, Mn3 transits to the non-conducting state, and when Vn2 becomes 0.4 V or less, Mp3
Conducts. Therefore, Vout transits to "H" level.
【0052】時刻t2 からt3 ではVinはスタンドバイ
状態であり、0V一定である。Vn2は“L”レベルとな
り、このとき、Mp3のしきい値電圧の絶対値は0.1
V、Mn3のしきい値電圧の絶対値は0.5Vとなる。こ
の場合、Mp3は導通し、Mn3は完全にカットオフする。
従って、このとき流れるスタンドバイ電流IsbもIss
1,Iss2 の和のみであり、従来の4/13に低減でき
る。From time t2 to t3, Vin is in a standby state and is constant at 0V. Vn2 becomes "L" level, and at this time, the absolute value of the threshold voltage of Mp3 is 0.1.
The absolute values of the threshold voltages of V and Mn3 are 0.5V. In this case, Mp3 is conducting and Mn3 is completely cut off.
Therefore, the standby current Isb flowing at this time is also Iss.
Only the sum of 1 and Iss2 can be reduced to 4/13 of the conventional one.
【0053】時刻t3 からt4 でVinが0Vから0.5
Vへと遷移すると、Mp3のバルク・ソース間電圧は0V
となり、しきい値電圧の絶対値が0.1Vから0.5V
へと上昇する。また、Mn3のバルクソース間には順バイ
アスがかかるためしきい値電圧は0.5Vから0.1V
に低下する。従って、Vn2が0Vから0.5Vへと遷移
するときには、Mp3は非導通となり、Vn2が0.1V以
上になるとMn3が導通するため、Vout は0Vとなる。Vin is 0V to 0.5 at the time t3 to t4.
When it transits to V, the bulk-source voltage of Mp3 is 0V.
And the absolute value of the threshold voltage is 0.1V to 0.5V
Rise to Also, since a forward bias is applied between the bulk sources of Mn3, the threshold voltage is 0.5V to 0.1V.
Fall to. Therefore, when Vn2 transitions from 0V to 0.5V, Mp3 becomes non-conductive, and when Vn2 becomes 0.1V or more, Mn3 becomes conductive, so Vout becomes 0V.
【0054】このように本実施形態では、3段目のイン
バータを構成するMn3,Mp3のバルクの電圧を制御する
ことによって、Mn3,Mp3がオンするときに予めしきい
値電圧を下げて電流駆動能力が高い状態に設定しておく
ことができるため、3段目のインバータを高速に動作さ
せることができる。また、カットオフ時にはしきい値電
圧を上げておくことができるため、Mn3,Mp3のサブス
レッショルド電流が殆ど0となり、スタンドバイ電流を
従来の4/13に低減することができる。 (実施形態2)図3は、本発明の第2の実施形態に係わ
るバッファ回路を示す図である。なお、図1と共通の部
分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。As described above, in the present embodiment, by controlling the bulk voltage of Mn3 and Mp3 forming the third stage inverter, the threshold voltage is lowered in advance when Mn3 and Mp3 are turned on, and current driving is performed. Since the capacity can be set high, the third-stage inverter can be operated at high speed. Further, since the threshold voltage can be raised at the time of cutoff, the subthreshold currents of Mn3 and Mp3 become almost 0, and the standby current can be reduced to 4/13 of the conventional one. (Embodiment 2) FIG. 3 is a diagram showing a buffer circuit according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0055】本実施形態が先に説明した第1の実施形態
と異なる点は、インバータI1 ,I2 ののMOSトラン
ジスタのバルクを各々の入力に接続したことにある。即
ち、I1 のMOSトランジスタMp1,Mn1のバルクは入
力端子に接続され、I2 のMOSトランジスタMp2,M
n2のバルクはノードN1 に接続されている。The difference between this embodiment and the first embodiment described above is that the bulks of the MOS transistors of the inverters I1 and I2 are connected to their respective inputs. That is, the bulk of the MOS transistors Mp1 and Mn1 of I1 are connected to the input terminal, and the MOS transistors Mp2 and Mp of I2 are connected.
The bulk of n2 is connected to node N1.
【0056】このような構成であれば、図4の動作タイ
ミング図に示すようにMn1,Mn2,Mp1,Mp2のしきい
値電圧も入力電圧に応じて変化するようになる。このと
き、Vn1,Vn2も全振幅動作するようになるので、Mn
2,Mn3,Mp2,Mp3のゲートソース間電圧が大きくな
り、インバータI2 ,I3 の遅延時間の和tp が従来に
比べて小さくなる。また、スタンドバイ時にIss1 ,I
ss2 が殆ど流れなくなるため、スタンドバイ電流はさら
に小さくなることになる。 (実施形態3)図5は、本発明の第3の実施形態に係わ
るバッファ回路を示す図である。このバッファ回路は、
3段以上のインバータ回路から構成した例である。With such a configuration, the threshold voltages of Mn1, Mn2, Mp1 and Mp2 also change according to the input voltage as shown in the operation timing chart of FIG. At this time, since Vn1 and Vn2 also operate at full amplitude, Mn
2, Mn3, Mp2, the gate-source voltage of the Mp3 is increased, the sum t p of the delay times of the inverters I2, I3 is smaller than the conventional. Also, during standby, Iss1, I
Since ss2 hardly flows, the standby current becomes smaller. (Embodiment 3) FIG. 5 is a diagram showing a buffer circuit according to a third embodiment of the present invention. This buffer circuit
In this example, the inverter circuit has three or more stages.
【0057】このようにバッファ回路が3段以上のイン
バータ回路列となる場合には、図5に示すように、k
(≧3)段目のインバータIk を構成するMOSトラン
ジスタのバルクをインバータIk-2m(m=1,2,…、
但し2m≦k−1)の入力端子に接続すれば良い。この
場合も、k段目のインバータIk 以外のインバータ、例
えばIk-1 ,Ik-2 を構成するMOSトランジスタのバ
ルクを各々の入力に接続しても良い。 (実施形態4)図6(a)(b)は、本発明の第4の実
施形態に係わるバッファ回路を示す回路構成図である。When the buffer circuit is an inverter circuit array having three or more stages in this way, as shown in FIG.
The bulk of the MOS transistor forming the (≧ 3) th stage inverter I k is converted into an inverter I k-2m (m = 1, 2, ...,
However, it may be connected to the input terminal of 2m ≦ k−1). Also in this case, inverters other than the k-th inverter I k , for example, bulks of MOS transistors forming I k-1 and I k-2 may be connected to each input. (Embodiment 4) FIGS. 6A and 6B are circuit configuration diagrams showing a buffer circuit according to a fourth embodiment of the present invention.
【0058】図6(a)の回路は、3段以上のインバー
タ回路列の入力側にNAND回路10を接続した例であ
る。なお、NAND回路10の代わりに、NOR回路等
の他の論理回路を用いても良い。また、図6(b)の回
路は、3段以上のインバータ回路列の出力側にNAND
回路20を接続した例である。この場合も(a)の場合
と同様に、NAND回路20の代わりにNOR回路等の
他の論理回路を用いても良い。The circuit of FIG. 6A is an example in which the NAND circuit 10 is connected to the input side of an inverter circuit array of three or more stages. Instead of the NAND circuit 10, another logic circuit such as a NOR circuit may be used. In addition, the circuit of FIG. 6B has a NAND on the output side of the inverter circuit array of three or more stages.
This is an example in which the circuit 20 is connected. Also in this case, as in the case of (a), another logic circuit such as a NOR circuit may be used instead of the NAND circuit 20.
【0059】また、入力側、出力側両方に論理回路を接
続しても良い。さらに、これらの組み合わせによって種
々の回路が実現できる。 (実施形態5)図7は、本発明の第5の実施形態に係わ
る相補型論理ゲートを示す回路構成図である。Further, logic circuits may be connected to both the input side and the output side. Further, various circuits can be realized by combining these. (Fifth Embodiment) FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a complementary logic gate according to a fifth embodiment of the present invention.
【0060】M3,M4はそれぞれゲートに相補型の信
号IN,/INが入力されるnMOSトランジスタであ
り、ソースは共通に接地端(Vss)に接続され、ドレイ
ンからそれぞれ相補型の信号OUT,/OUTが出力さ
れる。M1,M2はそれぞれのゲートをOUT,/OU
Tに交差接続したpMOSトランジスタであり、ソース
は共通に電源端(Vcc)に接続され、ドレインはそれぞ
れOUT,/OUTに接続されている。M3 and M4 are nMOS transistors whose gates receive complementary signals IN and / IN, respectively, whose sources are commonly connected to the ground terminal (Vss) and whose drains are complementary signals OUT and /, respectively. OUT is output. M1 and M2 have their respective gates OUT and / OU
This is a pMOS transistor cross-connected to T, the sources are commonly connected to the power supply terminal (Vcc), and the drains are respectively connected to OUT and / OUT.
【0061】ここまでの基本構成は前記図33に示した
従来例と同様であるが、本実施形態では、各トランジス
タのバルクに与える電位を変えている。即ち、MOSト
ランジスタM1〜M4は公知のSOI技術を用いて、S
OI基板上に形成されており、バルク領域は全て分離さ
れている。そして、M1,M3のバルクは信号INが入
力される入力端に接続され、M2,M4は信号/INが
入力される入力端に接続されている。The basic structure up to this point is the same as that of the conventional example shown in FIG. 33, but in this embodiment, the potential applied to the bulk of each transistor is changed. That is, the MOS transistors M1 to M4 are S
It is formed on the OI substrate, and the bulk regions are all separated. The bulks of M1 and M3 are connected to the input end to which the signal IN is input, and M2 and M4 are connected to the input end to which the signal / IN is input.
【0062】図8を用いて、本実施形態の相補型論理ゲ
ートの動作を説明する。入力信号IN,/INは電源電
圧Vccと接地電圧Vssの間の振幅を持つ相補型信号であ
る。電源電圧Vccは0.5V、接地電圧Vssは0Vとす
る。The operation of the complementary logic gate of this embodiment will be described with reference to FIG. The input signals IN and / IN are complementary signals having an amplitude between the power supply voltage Vcc and the ground voltage Vss. The power supply voltage Vcc is 0.5V and the ground voltage Vss is 0V.
【0063】時刻t0 からt1 の間、INは0.5V、
/INは0Vであるから、基板バイアス効果によりnM
OSトランジスタM3のしきい値電圧VtnL はnMOS
トランジスタM4のしきい値電圧の絶対値VtnH より低
くなる。いま、VtnL =0.1V,VtnH =0.5Vと
すると、M3はオン、M4はオフであり、M4のサブス
レッショルド電流は殆ど流れない。From time t0 to t1, IN is 0.5V,
Since / IN is 0V, it is nM due to the substrate bias effect.
The threshold voltage VtnL of the OS transistor M3 is nMOS.
It becomes lower than the absolute value VtnH of the threshold voltage of the transistor M4. Now, assuming that VtnL = 0.1V and VtnH = 0.5V, M3 is on and M4 is off, and the subthreshold current of M4 hardly flows.
【0064】一方、pMOSトランジスタM1のしきい
値電圧の絶対値VtpH はpMOSトランジスタM2のし
きい値電圧の絶対値VtpL より大きい。従って、M1の
サブスレッショルド電流は殆ど流れない。その結果、貫
通電流は殆ど流れず、Isbは小さくなる。On the other hand, the absolute value VtpH of the threshold voltage of the pMOS transistor M1 is larger than the absolute value VtpL of the threshold voltage of the pMOS transistor M2. Therefore, the subthreshold current of M1 hardly flows. As a result, almost no through current flows and Isb becomes small.
【0065】時刻t1 からt2 ではIN,/INが遷移
するため、全てのMOSトランジスタがオンし、Iccが
流れる。時刻t2 からt3 の間、INは0V、/INは
0.5VであるからM1のしきい値電圧の絶対値はVtp
H に、M2のしきい値電圧の絶対値はVtpL 、M3のし
きい値電圧はVtnL 、M4のしきい値電圧はVtnH にな
る。従って、M1はオン、M2はオフ、M3はオフ、M
4はオンし、M2,M3のサブスレッショルド電流は小
さくなる。From time t1 to t2, IN and / IN transition, so that all the MOS transistors are turned on and Icc flows. From time t2 to t3, IN is 0V and / IN is 0.5V, so the absolute value of the threshold voltage of M1 is Vtp.
In H, the absolute value of the threshold voltage of M2 is VtpL, the threshold voltage of M3 is VtnL, and the threshold voltage of M4 is VtnH. Therefore, M1 is on, M2 is off, M3 is off, M
4 turns on, and the subthreshold currents of M2 and M3 decrease.
【0066】時刻t3 からt4 ではIN,/INが遷移
するため、全てのMOSトランジスタがオンし、Iccが
流れる。このように本実施形態によれば、M1,M3の
バルクをINの入力端に接続し、M2,M4のバルクを
/INの入力端に接続することにより、オンするMOS
トランジスタのしきい値電圧を下げ、オフするMOSト
ランジスタのしきい値電圧を上げることができる。そし
て、オンするMOSトランジスタのしきい値電圧を下げ
ることにより電流駆動能力を高めることができ、オフす
るMOSトランジスタのしきい値電圧を上げることによ
りスタンドバイ電流を小さくすることができる。これに
より、高速,低消費電流の回路を実現することが可能と
なる。 (実施形態6)図9は、本発明の第6の実施形態に係わ
るn入力の相補型ゲートを示す回路構成図である。From time t3 to t4, IN and / IN transition, so that all the MOS transistors are turned on and Icc flows. As described above, according to the present embodiment, the MOSs that are turned on by connecting the bulks of M1 and M3 to the input terminal of IN and connecting the bulks of M2 and M4 to the input terminal of / IN.
The threshold voltage of the transistor can be lowered and the threshold voltage of the MOS transistor to be turned off can be raised. Then, the current driving capability can be enhanced by lowering the threshold voltage of the MOS transistor to be turned on, and the standby current can be reduced by raising the threshold voltage of the MOS transistor to be turned off. As a result, it becomes possible to realize a high-speed, low-current-consumption circuit. (Sixth Embodiment) FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing an n-input complementary gate according to a sixth embodiment of the present invention.
【0067】第1のpMOSトランジスタM1のソース
は電源端(Vcc)に接続され、ゲートとバルク(基板領
域)は第1の出力ノード(OUT)に接続され、ソース
は第2の出力ノード(/OUT)に接続されている。第
2のpMOSトランジスタM2のソースはVccに接続さ
れ、ゲートとバルクは第2の出力ノードに接続され、ソ
ースは第1の出力ノードに接続されている。そして、第
1の出力ノードとVssとの間に、複数の信号IN(1,2,
…,n)が入力される第1の入力回路30が挿入され、第
2の出力ノードとVssとの間に、入力信号INの相補信
号/INが入力される第2の入力回路40が挿入されて
いる。The source of the first pMOS transistor M1 is connected to the power supply terminal (Vcc), the gate and bulk (substrate region) are connected to the first output node (OUT), and the source is the second output node (/ OUT). The source of the second pMOS transistor M2 is connected to Vcc, its gate and bulk are connected to the second output node, and its source is connected to the first output node. Then, between the first output node and Vss, a plurality of signals IN (1,2,
, N) is input, and the second input circuit 40, to which the complementary signal / IN of the input signal IN is input, is inserted between the second output node and Vss. Has been done.
【0068】このように、pMOSトランジスタM1,
M2のバルク電位はそれぞれのゲートに接続されてい
る。M1がカットオフしているとき、OUTはVcc=
0.5V、/OUTはVss=0Vである。このとき、M
1のバルク・ソース間電圧Vbsは0Vであるため、しき
い値電圧は−VtpH となり、サブスレッショルド電流は
小さい。一方、M2のバルク・ソース間電圧Vbsは−
0.5Vであるため、しきい値電圧は−VtpL となり、
M2はオンする。In this way, the pMOS transistors M1,
The bulk potential of M2 is connected to each gate. When M1 is cut off, OUT is Vcc =
0.5V, / OUT is Vss = 0V. At this time, M
Since the bulk-source voltage Vbs of 1 is 0 V, the threshold voltage becomes -VtpH and the subthreshold current is small. On the other hand, the bulk-source voltage Vbs of M2 is −
Since it is 0.5V, the threshold voltage becomes -VtpL,
M2 turns on.
【0069】入力回路30,40の例を図10に示す。
図10(a)は1つのnMOSトランジスタM5から構
成された1入力の回路である。M5のバルクは入力であ
るゲートに接続され、カットオフ時のしきい値電圧をV
tnH に、オン時のしきい値電圧をVtnL に制御する。An example of the input circuits 30 and 40 is shown in FIG.
FIG. 10A shows a one-input circuit composed of one nMOS transistor M5. The bulk of M5 is connected to the input gate, and the threshold voltage at cutoff is V
The threshold voltage during ON is controlled to tnH and VtnL.
【0070】図10(c)は2つのnMOSトランジス
タM8,M9を並列に接続し、2入力のOR回路構成に
した例である。この場合もM8,M9のバルクをそれぞ
れのゲートに接続し、カットオフ時のしきい値電圧をV
tnH に、オン時のしきい値電圧をVtnL に制御する。FIG. 10C shows an example in which two nMOS transistors M8 and M9 are connected in parallel to form a two-input OR circuit configuration. In this case as well, the bulk of M8 and M9 are connected to their respective gates, and the threshold voltage at cutoff is V
The threshold voltage during ON is controlled to tnH and VtnL.
【0071】以上1入力、2入力の場合を示したが、3
入力以上の多入力のOR回路構成、或いはこれらを組合
せた回路構成でも同様に、バルクをそれぞれのゲートに
接続することによって、しきい値電圧を制御することが
できる。 (実施形態7)図11は、本発明の第7の実施形態に係
わる論理ゲート回路を示す回路構成図である。MOSト
ランジスタは公知のSOI技術を用いてSOI基板上に
形成されている。従って、各トランジスタのバルク領域
は全て分離されている。The case of 1 input and 2 inputs is shown above, but 3
The threshold voltage can be controlled by connecting the bulks to the respective gates similarly in a multi-input OR circuit configuration of more than inputs or a circuit configuration in which these are combined. (Seventh Embodiment) FIG. 11 is a circuit configuration diagram showing a logic gate circuit according to a seventh embodiment of the present invention. The MOS transistor is formed on the SOI substrate by using a known SOI technique. Therefore, the bulk regions of each transistor are all separated.
【0072】デプレッションタイプのnMOSトランジ
スタM3のゲートは電源端(Vcc)に接続され、バルク
はソースであるノードAに接続されている。また、nM
OSトランジスタM4のゲートはVccに接続され、バル
クはノードAに接続されている。そして、M3のソース
(ノードA)と接地端(Vss)の間に、複数の信号IN
(1,2,…,n)が入力される第1の入力回路50が挿入さ
れ、同様にM4のソースとVssの間に、上記信号INが
入力される第2の入力回路60が挿入されている。The gate of the depletion type nMOS transistor M3 is connected to the power source terminal (Vcc), and the bulk is connected to the node A which is the source. Also, nM
The gate of the OS transistor M4 is connected to Vcc, and the bulk is connected to the node A. A plurality of signals IN are provided between the source (node A) of M3 and the ground terminal (Vss).
The first input circuit 50 to which (1,2, ..., n) is input is inserted, and similarly, the second input circuit 60 to which the signal IN is input is inserted between the source of M4 and Vss. ing.
【0073】入力回路50,60は前記図10に示すよ
うに構成されている。図10(a)はn=1の場合であ
り、MOSトランジスタM5のバルクがゲートに接続さ
れている。図10(b)は2つのMOSトランジスタM
6,M7を直列に接続し、2入力のAND回路構成にし
た場合であり、M6のバルクはM6のゲートに、M7の
バルクはM7のゲートにそれぞれ接続されている。図1
0(c)は2つのMOSトランジスタM8,M9を並列
に接続し、2入力のOR回路構成にした場合であり、M
8のバルクはM8のゲートに、M9のバルクはM9のゲ
ートにそれぞれ接続されている。50,60の入力回路
は全く同じ構成であるが、トランジスタのゲート幅は異
なるものであってもよい。The input circuits 50 and 60 are constructed as shown in FIG. FIG. 10A shows the case where n = 1, and the bulk of the MOS transistor M5 is connected to the gate. FIG. 10B shows two MOS transistors M
This is a case where 6 and M7 are connected in series to form a 2-input AND circuit configuration. The bulk of M6 is connected to the gate of M6, and the bulk of M7 is connected to the gate of M7. FIG.
0 (c) is a case where two MOS transistors M8 and M9 are connected in parallel to form a two-input OR circuit configuration.
The bulk of 8 is connected to the gate of M8, and the bulk of M9 is connected to the gate of M9. The input circuits of 50 and 60 have exactly the same configuration, but the gate widths of the transistors may be different.
【0074】図10(a)の入力IN1 がハイレベルの
場合と、図10(b)のIN1 とIN2 の両方がハイレ
ベルの場合と、図10(c)のIN1 とIN2 の少くと
も一方がハイレベルの場合とでは、図11の論理ゲート
は全く同じ動作をする。また、図10(a)の入力IN
1 がロウレベルの場合と、図10(b)のIN1 とIN
2 の少くとも一方がロウレベルの場合と、図10(c)
のIN1 とIN2 の両方がロウレベルの場合とでは、図
11の論理ゲートは全く同じ動作をする。When the input IN1 in FIG. 10 (a) is at high level, when both IN1 and IN2 in FIG. 10 (b) are at high level, and at least one of IN1 and IN2 in FIG. 10 (c) is At the high level, the logic gate of FIG. 11 operates exactly the same. In addition, the input IN of FIG.
When 1 is low level, and IN1 and IN in FIG. 10 (b)
When at least one of 2 is low level, and FIG.
When both IN1 and IN2 are low level, the logic gate of FIG. 11 operates exactly the same.
【0075】次に、図12のタイミング図を用いて図1
1の回路を用いた場合の論理ゲートの動作を説明する。
電源電圧Vccは0.5V、接地電圧Vssは0Vとする。
また、入力回路50,60は図10(a)に示す構成と
する。Next, referring to the timing chart of FIG.
The operation of the logic gate when the circuit 1 is used will be described.
The power supply voltage Vcc is 0.5V and the ground voltage Vss is 0V.
The input circuits 50 and 60 have the configuration shown in FIG.
【0076】時刻t0 からt1 の間、INは0.5Vで
あるから、入力回路50のMOSトランジスタM5のバ
ルク・ソース間は0.5Vの順方向バイアスがかかり、
バルク・ソース間が0Vのときに比べ、しきい値電圧が
低くなる。このときのしきい値電圧を0Vとする。デプ
レッションタイプのトランジスタM3のバルク・ソース
間電圧は常に0Vであり、このときのしきい値電圧を0
Vとする。M5がオン状態であり、このときM3もオン
状態であるが、M5の電流駆動能力がM3のそれよりも
ずっと大きい場合、ノードAはほぼVssになる。Since IN is 0.5 V from time t0 to t1, a forward bias of 0.5 V is applied between the bulk and source of the MOS transistor M5 of the input circuit 50,
The threshold voltage becomes lower than when the bulk-source voltage is 0V. The threshold voltage at this time is 0V. The voltage between the bulk and source of the depletion type transistor M3 is always 0V, and the threshold voltage at this time is 0V.
V. If M5 is in the ON state and M3 is in the ON state at this time, but if the current driving capability of M5 is much larger than that of M3, the node A becomes approximately Vss.
【0077】入力回路60のMOSトランジスタM5も
同様オン状態であるため、出力OUTはVssになる。こ
のとき、M4のバルク・ソース間電圧はM3と同様0V
であり、このときのしきい値電圧をVccとする。このよ
うにすることで、M4は完全にカットオフし、サブスレ
ッショルド電流は殆ど流れない。Since the MOS transistor M5 of the input circuit 60 is also in the ON state, the output OUT becomes Vss. At this time, the bulk-source voltage of M4 is 0V as in M3.
And the threshold voltage at this time is Vcc. By doing so, M4 is completely cut off, and the subthreshold current hardly flows.
【0078】時刻t1 からt2 でINがVccからVssに
遷移すると、M5のバルク・ソース間電圧が0Vになる
ため、しきい値電圧が上昇し、0.5Vになる。従っ
て、M5は完全にカットオフする。このとき、ノードA
はM3により充電され、電位が上昇する。そうすると、
M4のバルク・ソース間電圧が順バイアスになりM4の
しきい値電圧が低下し、M4がオン状態になる。そし
て、出力OUTがほぼVccまで充電される。When IN changes from Vcc to Vss from time t1 to t2, the bulk-source voltage of M5 becomes 0V, and the threshold voltage rises to 0.5V. Therefore, M5 is completely cut off. At this time, node A
Is charged by M3 and the potential rises. Then,
The bulk-source voltage of M4 is forward biased, the threshold voltage of M4 is lowered, and M4 is turned on. Then, the output OUT is charged to almost Vcc.
【0079】時刻t2 からt3 のスタンドバイ状態では
M5が完全にカットオフしているため、スタンドバイ電
流は流れない。時刻t3 からt4 では、INがVssから
Vccに遷移し、M5がオン状態になるため、電流が流
れ、ノードA,出力OUTがVssになる。In the standby state from time t2 to t3, M5 is completely cut off, so that no standby current flows. From time t3 to t4, IN changes from Vss to Vcc and M5 is turned on, so that a current flows and the node A and the output OUT become Vss.
【0080】本実施形態の論理ゲートにおいては、デプ
レッションタイプトランジスタM3を常にオン状態に
し、さらにM3のゲート幅をM4,M5よりずっと小さ
くすることでスタンドバイ電流を小さくすることができ
る。これは負荷容量が大きくなってもM3のゲート幅を
大きくする必要はない。In the logic gate of this embodiment, the depletion type transistor M3 is always turned on, and the gate width of M3 is made much smaller than M4 and M5, whereby the standby current can be reduced. It is not necessary to increase the gate width of M3 even if the load capacity increases.
【0081】また、図10(b)(c)には2入力の場
合を示したが、3入力以上の多入力AND,OR回路構
成、或いはこれらを組合せた回路構成でも同様に本発明
は有効である。 (実施形態8,9)図13は本発明の第8の実施形態を
示す回路構成図であり、図14は本発明の第9の実施形
態を示す回路構成図である。10 (b) and 10 (c) show the case of two inputs, the present invention is also effective in a multi-input AND / OR circuit configuration of three or more inputs, or a circuit configuration combining these. Is. (Embodiments 8 and 9) FIG. 13 is a circuit configuration diagram showing an eighth embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a circuit configuration diagram showing a ninth embodiment of the present invention.
【0082】図13の実施形態が図11の実施形態と異
なるのは、デプレッションタイプのnMOSトランジス
タM3のバルクが出力OUTに接続されている点であ
る。この論理ゲートにおいても、動作マージンを低下さ
せることなくスタンドバイ電流を低減することが可能で
ある。The embodiment of FIG. 13 differs from the embodiment of FIG. 11 in that the bulk of the depletion type nMOS transistor M3 is connected to the output OUT. Even in this logic gate, the standby current can be reduced without lowering the operation margin.
【0083】図14の実施形態が図11の実施形態と異
なるのは、デプレッションタイプのnMOSトランジス
タM3を抵抗R1に置き換えた点である。この論理ゲー
トにおいても、動作マージンを低下させることなくスタ
ンドバイ電流を低減することが可能である。The embodiment of FIG. 14 differs from the embodiment of FIG. 11 in that the depletion type nMOS transistor M3 is replaced with a resistor R1. Even in this logic gate, the standby current can be reduced without lowering the operation margin.
【0084】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種
々変形して実施することができる。例えば、第5の実施
形態の変形例として、図15に示すように、入力信号I
N,/INと基板との間に遅延回路70を入れ、ゲート
と基板電位の動作タイミングをずらすようにしてもよ
い。この場合、入力IN,/INは遅延回路70により
に遅延時間τだけ遅れてMOSトランジスタM3,M4
にそれぞれ入力される。これにより、MOSトランジス
タM3又はM4が動作するより前に、MOSトランジス
タM1,M2,M3,M4の基板電位が制御される。The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be carried out without departing from the scope of the invention. For example, as a modification of the fifth embodiment, as shown in FIG.
A delay circuit 70 may be inserted between N, / IN and the substrate to shift the operation timings of the gate and the substrate potential. In this case, the inputs IN and / IN are delayed by the delay circuit 70 by the delay time τ and the MOS transistors M3 and M4 are delayed.
Respectively. As a result, the substrate potentials of the MOS transistors M1, M2, M3, M4 are controlled before the MOS transistor M3 or M4 operates.
【0085】また、前記図10(a)〜(c)に示した
第6〜第9の実施形態における入力回路の変形例とし
て、図16(a)〜(c)に示すように、入力回路1,
2を構成するnMOSトランジスタの入力と基板との間
に遅延回路70を入れるようにしてもよい。As a modified example of the input circuit in the sixth to ninth embodiments shown in FIGS. 10A to 10C, as shown in FIGS. 16A to 16C, the input circuit is 1,
The delay circuit 70 may be inserted between the input of the nMOS transistor forming the circuit 2 and the substrate.
【0086】図16(a)においては、入力IN1が遅
延回路70により遅延時間τだけ遅れてMOSトランジ
スタM5に入力される。これにより、M5が動作するよ
り前に基板電位が制御される。図16(b)において
は、入力IN1,IN2が遅延回路70により遅延時間
τだけ遅れてMOSトランジスタM6,M7にそれぞれ
入力される。これにより、M6,M7が動作するより前
にM6,M7の基板電位が制御される。図16(c)に
おいては、入力IN1,IN2が遅延回路70によりM
OSトランジスタM8,M9にそれぞれ入力される。こ
れにより、M6,M7が動作するより前にM6,M7の
基板電位が制御される。 (実施形態10)図17は、本発明の第10の実施形態
に係わるパストランジスタ論理回路とバッファ回路を示
す回路構成図である。In FIG. 16A, the input IN1 is input to the MOS transistor M5 after a delay time τ by the delay circuit 70. This controls the substrate potential before M5 operates. In FIG. 16B, the inputs IN1 and IN2 are input to the MOS transistors M6 and M7 after being delayed by the delay circuit 70 by the delay time τ. As a result, the substrate potentials of M6 and M7 are controlled before M6 and M7 operate. In FIG. 16 (c), the inputs IN1 and IN2 are M by the delay circuit 70.
It is input to the OS transistors M8 and M9, respectively. As a result, the substrate potentials of M6 and M7 are controlled before M6 and M7 operate. (Embodiment 10) FIG. 17 is a circuit configuration diagram showing a pass transistor logic circuit and a buffer circuit according to a tenth embodiment of the present invention.
【0087】1は2n個の相補信号IN1,/IN1,
…,INn,/INnが入力され、2つの相補信号Y,
/Yが出力されるパストランジスタ論理回路である。M
11は、ソースが電源電圧Vccに接続され、ゲートが出
力端子OUTに接続され、ドレインが出力端子/OUT
に接続され、基板領域がパストランジスタ論理回路1の
出力Yに接続されたpMOSトランジスタである。M1
2は、ソースがVccに接続され、ゲートが/OUTに接
続され、ドレインがOUTに接続され、基板領域がパス
トランジスタ論理回路1の出力/Yに接続されたpMO
Sトランジスタである。M13は、ソースが接地電位V
ssに接続され、ゲートと基板領域が出力Yが接続され、
ドレインが/OUTに接続されたnMOSトランジスタ
である。M14は、ソースがVssに接続され、ゲートと
基板領域が出力/Yに接続され、ドレインがOUTに接
続されたnMOSトランジスタである。ここで、各トラ
ンジスタM11〜M14はSOI基板上に形成されてい
る。1 is 2n complementary signals IN1, / IN1,
, INn, / INn are input, two complementary signals Y,
It is a pass transistor logic circuit that outputs / Y. M
In 11, the source is connected to the power supply voltage Vcc, the gate is connected to the output terminal OUT, and the drain is the output terminal / OUT.
Is a pMOS transistor whose substrate region is connected to the output Y of the pass transistor logic circuit 1. M1
2 is pMO in which the source is connected to Vcc, the gate is connected to / OUT, the drain is connected to OUT, and the substrate region is connected to the output / Y of the pass transistor logic circuit 1.
It is an S transistor. The source of M13 is ground potential V
connected to ss, the gate and substrate area are connected to output Y,
An nMOS transistor whose drain is connected to / OUT. M14 is an nMOS transistor whose source is connected to Vss, whose gate and substrate region are connected to the output / Y, and whose drain is connected to OUT. Here, each of the transistors M11 to M14 is formed on the SOI substrate.
【0088】MOSトランジスタM11〜M14で構成
される回路は、パストランジスタ論理回路1の相補出力
信号Y,/Yを入力し、相補信号OUT,/OUTを出
力する2線入力バッファ回路である。The circuit composed of the MOS transistors M11 to M14 is a two-line input buffer circuit which inputs the complementary output signals Y and / Y of the pass transistor logic circuit 1 and outputs the complementary signals OUT and / OUT.
【0089】この2線入力バッファ回路の入力容量はn
MOSトランジスタM13又はM14のゲート容量及び
基板容量と、pMOSトランジスタM11又はM12の
基板容量である。しかしながら、SOI基板上に形成さ
れたMOSトランジスタはソース・ドレイン接合容量が
殆どないため、基板容量もほぼゼロである。従って、こ
の2線入力バッファ回路の入力容量はnMOSトランジ
スタM13又はM14のゲート容量だけになる。このよ
うにパストランジスタ論理回路1の出力負荷容量は、従
来のCMOSインバータで構成されたバッファ回路に比
べ小さくなる。このため、パストランジスタ論理回路1
を構成するトランジスタのゲート幅を大きくする必要は
なく、素子面積の低減及び消費電力の低減に寄与するこ
とができる。The input capacitance of this 2-wire input buffer circuit is n.
The gate capacitance and the substrate capacitance of the MOS transistor M13 or M14 and the substrate capacitance of the pMOS transistor M11 or M12. However, since the MOS transistor formed on the SOI substrate has almost no source-drain junction capacitance, the substrate capacitance is almost zero. Therefore, the input capacitance of this 2-wire input buffer circuit is only the gate capacitance of the nMOS transistor M13 or M14. As described above, the output load capacitance of the pass transistor logic circuit 1 becomes smaller than that of the buffer circuit configured by the conventional CMOS inverter. Therefore, the pass transistor logic circuit 1
It is not necessary to increase the gate width of the transistor included in the device, and it is possible to contribute to the reduction of the element area and the power consumption.
【0090】図18〜29は、それぞれパストランジス
タ論理回路1の例を示す回路構成図である。図18
(a)は、2入力論理積(AND)である。即ち、nM
OSトランジスタM15のドレインには信号XAが入力
され、ゲート及び基板領域には信号XBが入力され、ソ
ースは出力Yに接続され、nMOSトランジスタM16
のドレインには信号XBが入力され、ゲート及び基板領
域には信号XBの相補信号/XBが入力され、ソースは
出力Yに接続されている。18 to 29 are circuit configuration diagrams showing examples of the pass transistor logic circuit 1. FIG.
(A) is a 2-input logical product (AND). That is, nM
The signal XA is input to the drain of the OS transistor M15, the signal XB is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output Y, and the nMOS transistor M16.
The signal XB is input to the drain of the, the complementary signal / XB of the signal XB is input to the gate and the substrate region, and the source is connected to the output Y.
【0091】入力信号XBが論理1のとき、nMOSト
ランジスタM15は導通、nMOSトランジスタM16
は非導通である。その結果、出力Yは信号XAと同じ論
理になり、XAが論理0の時は論理0に、XAが論理1
の時は論理1になる。このとき、MOSトランジスタM
15の基板領域には論理1の信号XBが入力されている
ため、MOSトランジスタM15のしきい値電圧が低下
する。このときのしきい値電圧を0Vとすると、論理1
出力時のしきい値落ちはない。When the input signal XB is logic 1, the nMOS transistor M15 is conductive and the nMOS transistor M16.
Is non-conducting. As a result, the output Y has the same logic as the signal XA. When XA is logic 0, it is logic 0, and XA is logic 1.
When, it becomes logical 1. At this time, the MOS transistor M
Since the signal XB of logic 1 is input to the substrate region of 15, the threshold voltage of the MOS transistor M15 decreases. If the threshold voltage at this time is 0 V, logic 1
There is no threshold drop during output.
【0092】一方、入力信号XBが論理0のとき、nM
OSトランジスタM15は非導通、nMOSトランジス
タM16は導通である。その結果、出力ノードN1は信
号XBと同じ論理0になる。即ち、このAND回路にお
いては、入力信号XA,XBが共に論理1の時、出力Y
はしきい値落ちのない論理1が出力され、それ以外の組
み合わせでは論理0が出力される。On the other hand, when the input signal XB is logic 0, nM
The OS transistor M15 is non-conductive, and the nMOS transistor M16 is conductive. As a result, the output node N1 becomes the same logic 0 as the signal XB. That is, in this AND circuit, when the input signals XA and XB are both logic 1, the output Y
Outputs a logic 1 without threshold drop, and outputs a logic 0 in other combinations.
【0093】図18(b)は、2入力否定論理積(NA
ND)である。即ち、nMOSトランジスタM17のド
レインには信号/XAが入力され、ゲート及び基板領域
には信号XBが入力され、ソースは出力/Yに接続さ
れ、nMOSトランジスタM18のドレインには信号/
XBが入力され、ゲート及び基板領域には信号/XBが
入力され、ソースは出力/Yに接続されている。この場
合も同様に考えると、入力信号XA,XBが共に論理1
の時、出力Yは論理0が出力され、それ以外の組み合わ
せではしきい値落ちのない論理1が出力される。FIG. 18B shows a 2-input NAND (NA).
ND). That is, the signal / XA is input to the drain of the nMOS transistor M17, the signal XB is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output / Y, and the signal / XA is input to the drain of the nMOS transistor M18.
XB is input, the signal / XB is input to the gate and the substrate region, and the source is connected to the output / Y. In this case as well, if the input signals XA and XB are both logical 1
At this time, the output Y is the logic 0, and the other combinations are the logic 1 without the threshold drop.
【0094】図19(a)は、2入力論理和(OR)で
ある。即ち、nMOSトランジスタM19のドレインに
は信号XAが入力され、ゲート及び基板領域には信号/
XBが入力され、ソースは出力Yに接続され、nMOS
トランジスタM20のドレインには信号XBが入力さ
れ、ゲート及び基板領域には信号XBが入力され、ソー
スは出力Yに接続されている。この場合も同様に考える
と、入力信号XA,XBが共に論理0の時、出力Yは論
理0が出力され、それ以外の組み合わせではしきい値落
ちのない論理1が出力される。FIG. 19A shows a 2-input logical sum (OR). That is, the signal XA is input to the drain of the nMOS transistor M19, and the signal / A is input to the gate and the substrate region.
XB is input, source is connected to output Y, nMOS
The signal XB is input to the drain of the transistor M20, the signal XB is input to the gate and the substrate region, and the source is connected to the output Y. In this case as well, when the input signals XA and XB are both logic 0, a logic 0 is output as the output Y, and a logic 1 having no threshold drop is output in other combinations.
【0095】図19(b)は、2入力否定論理和(NO
R)である。即ち、nMOSトランジスタM21のドレ
インには信号/XAが入力され、ゲート及び基板領域に
は信号/XBが入力され、ソースは出力/Yに接続さ
れ、nMOSトランジスタM22のドレインには信号/
XBが入力され、ゲート及び基板領域には信号XBが入
力され、ソースは出力/Yに接続されている。この場合
も同様に考えると、入力信号XA,XBが共に論理0の
時、出力Yはしきい値落ちのない論理1が出力され、そ
れ以外の組み合わせでは論理0が出力される。FIG. 19B shows a 2-input NOR operation (NO).
R). That is, the signal / XA is input to the drain of the nMOS transistor M21, the signal / XB is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output / Y, and the signal / XA is input to the drain of the nMOS transistor M22.
XB is input, the signal XB is input to the gate and substrate regions, and the source is connected to the output / Y. In this case as well, when the input signals XA and XB are both logic 0, the output Y outputs a logic 1 without threshold drop, and in other combinations, a logic 0 is output.
【0096】図20(a)は、2入力排他的論理和(E
XOR)である。即ち、nMOSトランジスタM23の
ドレインには信号XAが入力され、ゲート及び基板領域
には信号/XBが入力され、ソースは出力Yに接続さ
れ、nMOSトランジスタM24のドレインには信号/
XAが入力され、ゲート及び基板領域には信号XBが入
力され、ソースは出力Yに接続されている。この場合も
同様に考えると、入力信号XA,XBが共に論理0又は
論理1の時、出力Yは論理0が出力され、それ以外の組
み合わせではしきい値落ちのない論理1が出力される。FIG. 20A shows a 2-input exclusive OR (E
XOR). That is, the signal XA is input to the drain of the nMOS transistor M23, the signal / XB is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output Y, and the signal / A is input to the drain of the nMOS transistor M24.
XA is input, the signal XB is input to the gate and substrate regions, and the source is connected to the output Y. In this case as well, when the input signals XA and XB are both logic 0 or logic 1, a logic 0 is output as the output Y, and a logic 1 without threshold drop is output in other combinations.
【0097】図20(b)は、2入力排他的否定論理和
(EXNOR)である。即ち、nMOSトランジスタM
25のドレインには信号/XAが入力され、ゲート及び
基板領域には信号/XBが入力され、ソースは出力/Y
に接続され、nMOSトランジスタM26のドレインに
は信号XAが入力され、ゲート及び基板領域には信号X
Bが入力し、ソースは出力/Yに接続されている。この
場合も同様に考えると、入力信号XA,XBが共に論理
0又は論理1の時、出力Yはしきい値落ちのない論理1
が出力され、それ以外の組み合わせでは論理0が出力さ
れる。FIG. 20B shows a 2-input exclusive NOR (EXNOR). That is, the nMOS transistor M
The signal / XA is input to the drain of 25, the signal / XB is input to the gate and the substrate region, and the output is / Y to the source.
, The signal XA is input to the drain of the nMOS transistor M26, and the signal XA is input to the gate and the substrate region.
B is input and the source is connected to output / Y. In this case as well, when the input signals XA and XB are both logic 0 or logic 1, the output Y is logic 1 without threshold drop.
Is output, and logic 0 is output in other combinations.
【0098】図21(a)は、3入力ANDである。即
ち、nMOSトランジスタM27のドレインには信号X
Cが入力され、ゲート及び基板領域には信号XAが入力
され、ソースはノードN1に接続され、nMOSトラン
ジスタM28のドレインはノードN1に接続され、ゲー
ト及び基板領域には信号XBが入力され、ソースは出力
Yに接続されている。さらに、nMOSトランジスタM
29のドレインには信号XAが入力され、ゲート及び基
板領域には信号/XAが入力され、ソースは出力Yに接
続され、nMOSトランジスタM30のドレインには信
号XBが入力され、ゲート及び基板領域には信号/XB
が入力され、ソースは出力Yに接続されている。FIG. 21A shows a 3-input AND. That is, the signal X is applied to the drain of the nMOS transistor M27.
C is input, the signal XA is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the node N1, the drain of the nMOS transistor M28 is connected to the node N1, and the signal XB is input to the gate and substrate regions. Is connected to the output Y. In addition, the nMOS transistor M
The signal XA is input to the drain of 29, the signal / XA is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the output Y, the signal XB is input to the drain of the nMOS transistor M30, and the signal is input to the gate and the substrate region. Is signal / XB
Is input, and the source is connected to the output Y.
【0099】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XB,XCが共に論理1の時、出力Yはしきい値落
ちのない論理1が出力され、それ以外の組み合わせでは
論理0が出力される。In this case as well, the input signal X
When A, XB, and XC are all logic 1, the output Y outputs a logic 1 without threshold drop, and in other combinations, a logic 0 is output.
【0100】図21(b)は、3入力NANDである。
即ち、nMOSトランジスタM31のドレインには信号
/XCが入力され、ゲート及び基板領域には信号XAが
入力され、ソースはノードN2に接続され、nMOSト
ランジスタM32のドレインにはノードN2に接続さ
れ、ゲート及び基板領域には信号XBが入力され、ソー
スは出力/Yに接続されている。さらに、nMOSトラ
ンジスタM33のドレインには信号/XAが入力され、
ゲート及び基板領域には信号/XAが入力され、ソース
は出力/Yに接続され、nMOSトランジスタM34の
ドレインには信号/XBが入力され、ゲート及び基板領
域には信号/XBが入力され、ソースは出力/Yに接続
されている。FIG. 21B shows a 3-input NAND.
That is, the signal / XC is input to the drain of the nMOS transistor M31, the signal XA is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the node N2, and the drain of the nMOS transistor M32 is connected to the node N2. The signal XB is input to the substrate area and the source is connected to the output / Y. Further, the signal / XA is input to the drain of the nMOS transistor M33,
The signal / XA is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output / Y, the signal / XB is input to the drain of the nMOS transistor M34, and the signal / XB is input to the gate and substrate regions. Is connected to the output / Y.
【0101】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XB,XCが共に論理1の時、出力Yは論理0が出
力され、それ以外の組み合わせではしきい値落ちのない
論理1が出力される。In this case as well, the input signal X
When all of A, XB, and XC are logic 1, logic 0 is output as the output Y, and in other combinations, logic 1 without threshold drop is output.
【0102】図22(a)は3入力ORである。即ち、
nMOSトランジスタM35のドレインには信号XCが
入力され、ゲート及び基板領域には信号/XAが入力さ
れ、ソースはノードN3に接続され、nMOSトランジ
スタM36のドレインはノードN3に接続され、ゲート
及び基板領域には信号/XBが入力され、ソースは出力
Yに接続されている。さらに、nMOSトランジスタM
37のドレインには信号XAが入力され、ゲート及び基
板領域には信号XAが入力され、ソースは出力Yに接続
され、nMOSトランジスタM38のドレインには信号
XBが入力され、ゲート及び基板領域には信号XBが入
力され、ソースは出力Yに接続されている。FIG. 22A shows a 3-input OR. That is,
The signal XC is input to the drain of the nMOS transistor M35, the signal / XA is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the node N3, the drain of the nMOS transistor M36 is connected to the node N3, and the gate and the substrate region. The signal / XB is input to and the source is connected to the output Y. In addition, the nMOS transistor M
The signal XA is input to the drain of 37, the signal XA is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output Y, the signal XB is input to the drain of the nMOS transistor M38, and the gate and substrate regions are input. The signal XB is input, and the source is connected to the output Y.
【0103】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XB,XCが共に論理0の時、出力Yは論理0が出
力され、それ以外の組み合わせではしきい値落ちのない
論理1が出力される。In this case as well, the input signal X
When all of A, XB, and XC are logic 0, a logic 0 is output as the output Y, and in other combinations, a logic 1 without threshold drop is output.
【0104】図22(b)は、3入力NORである。即
ち、nMOSトランジスタM39のドレインには信号/
XCが入力され、ゲート及び基板領域には信号/XAが
入力され、ソースはノードN4に接続され、nMOSト
ランジスタM40のドレインはノードN4に接続され、
ゲート及び基板領域には信号/XBが入力され、ソース
は出力/Yに接続されている。さらに、nMOSトラン
ジスタM41のドレインには信号/XAが入力され、ゲ
ート及び基板領域には信号XAが入力され、ソースは出
力/Yに接続され、nMOSトランジスタM42のドレ
インには信号/XBが入力され、ゲート及び基板領域に
は信号XBが入力され、ソースは出力/Yに接続されて
いる。FIG. 22B shows a 3-input NOR. That is, a signal / is applied to the drain of the nMOS transistor M39.
XC is input, a signal / XA is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the node N4, the drain of the nMOS transistor M40 is connected to the node N4,
The signal / XB is input to the gate and substrate regions, and the source is connected to the output / Y. Further, the signal / XA is input to the drain of the nMOS transistor M41, the signal XA is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the output / Y, and the signal / XB is input to the drain of the nMOS transistor M42. , The signal XB is input to the gate and substrate regions, and the source is connected to the output / Y.
【0105】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XB,XCが共に論理0の時、出力Yはしきい値落
ちのない論理1が出力され、それ以外の組み合わせでは
論理0が出力される。In this case as well, the input signal X
When A, XB, and XC are all logic 0, the output Y outputs a logic 1 without threshold drop, and in other combinations, a logic 0 is output.
【0106】図23は、3入力EXOR/EXNORで
ある。即ち、nMOSトランジスタM43のドレインに
は信号XBが入力され、ゲート及び基板領域には信号X
Aが入力され、ソースはノードN5に接続され、nMO
SトランジスタM44のドレインには信号/XBが入力
され、ゲート及び基板領域には信号/XAが入力され、
ソースはノードN5に接続されている。さらに、nMO
SトランジスタM45のドレインには信号XBが入力さ
れ、ゲート及び基板領域には信号/XAが入力され、ソ
ースはノードN6に接続され、nMOSトランジスタM
46のドレインには信号/XBが入力され、ゲート及び
基板領域には信号XAが入力され、ソースはノードN6
に接続されている。FIG. 23 shows a 3-input EXOR / EXNOR. That is, the signal XB is input to the drain of the nMOS transistor M43, and the signal XB is input to the gate and the substrate region.
A is input, the source is connected to the node N5, and nMO
The signal / XB is input to the drain of the S transistor M44, and the signal / XA is input to the gate and the substrate region.
The source is connected to the node N5. Furthermore, nMO
The signal XB is input to the drain of the S-transistor M45, the signal / XA is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the node N6, and the nMOS transistor M45 is connected.
The signal / XB is input to the drain of 46, the signal XA is input to the gate and the substrate region, and the source is the node N6.
It is connected to the.
【0107】また、nMOSトランジスタM47のドレ
インはノードN5に接続され、ゲート及び基板領域には
信号/XCが入力され、ソースは出力Yに接続され、n
MOSトランジスタM48のドレインはノードN5に接
続され、ゲート及び基板領域には信号XCが入力され、
ソースは出力Yに接続されている。さらに、nMOSト
ランジスタM49のドレインはノードN6に接続され、
ゲート及び基板領域には信号XCが入力され、ソースは
出力/Yに接続され、nMOSトランジスタM50のド
レインはノードN6に接続され、ゲート及び基板領域に
は信号/XCが入力され、ソースは出力/Yに接続され
ている。Further, the drain of the nMOS transistor M47 is connected to the node N5, the signal / XC is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the output Y, and n
The drain of the MOS transistor M48 is connected to the node N5, and the signal XC is input to its gate and substrate region.
The source is connected to the output Y. Further, the drain of the nMOS transistor M49 is connected to the node N6,
The signal XC is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output / Y, the drain of the nMOS transistor M50 is connected to the node N6, the signal / XC is input to the gate and substrate regions, and the source is output / Y. Connected to Y.
【0108】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XB,XCが共に論理0又は論理1の時、出力Yは
しきい値落ちのない論理1が出力され、出力/Yは論理
0が出力され、それ以外の組み合わせでは出力Yは論理
0が出力され、出力/Yはしきい値落ちのない論理1が
出力される。この出力はまた、全加算器の和信号SU
M,/SUMでもある。In this case as well, the input signal X
When all of A, XB, and XC are logic 0 or logic 1, the output Y is a logic 1 without a threshold drop, the output / Y is a logic 0, and in other combinations, the output Y is a logic 0. Is output, and the output / Y is a logic 1 without a threshold drop. This output is also the sum signal SU of the full adder.
It is also M and / SUM.
【0109】図24(a)は、全加算器のキャリー信号
C0 発生回路である。即ち、nMOSトランジスタM5
1のドレインには信号/XAが入力され、ゲート及び基
板領域には信号XBが入力され、ソースはノードN7に
接続され、nMOSトランジスタM52のドレインには
信号/XCが入力され、ゲート及び基板領域には信号/
XBが入力され、ソースはノードN7に接続され、nM
OSトランジスタM53のドレインには信号/XAが入
力され、ゲート及び基板領域には信号/XBが入力さ
れ、ソースはノードN8に接続され、nMOSトランジ
スタM54のドレインには信号/XCが入力され、ゲー
ト及び基板領域には信号XBが入力され、ソースはノー
ドN8に接続されている。FIG. 24A shows a carry signal C0 generating circuit of the full adder. That is, the nMOS transistor M5
The signal / XA is input to the drain of 1, the signal XB is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the node N7, and the signal / XC is input to the drain of the nMOS transistor M52. Signal to
XB is input, the source is connected to the node N7, and nM
The signal / XA is input to the drain of the OS transistor M53, the signal / XB is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the node N8, and the signal / XC is input to the drain of the nMOS transistor M54. The signal XB is input to the substrate area and the source is connected to the node N8.
【0110】さらに、nMOSトランジスタM55のド
レインはノードN7に接続され、ゲート及び基板領域に
は信号XAが入力され、ソースは出力C0に接続され、
nMOSトランジスタM56のドレインはノードN8に
接続され、ゲート及び基板領域には信号/XAが入力さ
れ、ソースは出力C0 に接続されている。Further, the drain of the nMOS transistor M55 is connected to the node N7, the signal XA is input to the gate and the substrate region, and the source is connected to the output C0.
The drain of the nMOS transistor M56 is connected to the node N8, the signal / XA is input to the gate and the substrate region, and the source is connected to the output C0.
【0111】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XB,XCのうちの少なくとも2つが共に論理1の
時、出力C0はしきい値落ちのない論理1が出力され、
それ以外の組み合わせでは論理0が出力される。In this case as well, the input signal X
When at least two of A, XB, and XC are both logic 1, the output C0 is logic 1 without threshold drop,
Logic 0 is output in other combinations.
【0112】図24(b)は、キャリー信号の補信号/
C0 発生回路である。即ち、nMOSトランジスタM5
7のドレインには信号XAが入力され、ゲート及び基板
領域には信号XBが入力され、ソースはノードN9に接
続され、nMOSトランジスタM58のドレインには信
号XCが入力され、ゲート及び基板領域には信号/XB
が入力され、ソースはノードN9に接続され、nMOS
トランジスタM59のドレインには信号XAが入力さ
れ、ゲート及び基板領域には信号/XBが入力され、ソ
ースはノードN10に接続され、nMOSトランジスタ
M60のドレインには信号XCが入力され、ゲート及び
基板領域には信号XBが入力され、ソースはノードN1
0に接続されている。FIG. 24B shows a complementary signal / of the carry signal.
This is a C0 generating circuit. That is, the nMOS transistor M5
The signal XA is input to the drain of 7, the signal XB is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the node N9, the signal XC is input to the drain of the nMOS transistor M58, and the gate and the substrate region are input. Signal / XB
Is input, the source is connected to the node N9, and the nMOS
The signal XA is input to the drain of the transistor M59, the signal / XB is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the node N10, and the signal XC is input to the drain of the nMOS transistor M60. The signal XB is input to the source of the node N1
Connected to 0.
【0113】さらに、nMOSトランジスタM61のド
レインはノードN9に接続され、ゲート及び基板領域に
は信号XAが入力され、ソースは出力/C0に接続さ
れ、nMOSトランジスタM62のドレインはノードN
10に接続され、ゲート及び基板領域には信号/XAが
入力され、ソースは出力/C0に接続されている。Further, the drain of the nMOS transistor M61 is connected to the node N9, the signal XA is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the output / C0, and the drain of the nMOS transistor M62 is connected to the node N9.
10, the signal / XA is input to the gate and substrate regions, and the source is connected to the output / C0.
【0114】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XB,XCのうち少なくとも2つが共に論理1の
時、出力/C0は論理0が出力され、それ以外の組み合
わせではしきい値落ちのない論理1が出力される。In this case as well, the input signal X
When at least two of A, XB, and XC are both logic 1, a logic 0 is output as the output / C0, and other combinations output a logic 1 without threshold drop.
【0115】図25(a)は、2入力ANDの他の例で
ある。即ち、pMOSトランジスタM63のソースには
信号XAが入力され、ゲート及び基板領域には信号/X
Bが入力され、ドレインは出力Yに接続され、nMOS
トランジスタM64のドレインは出力Yに接続され、ゲ
ート及び基板領域には信号/XBが入力され、ソースは
接地電位Vssに接続されている。さらに、pMOSトラ
ンジスタM65のソースには信号XBが入力され、ゲー
ト及び基板領域には信号/XAが入力され、ドレインは
出力Yに接続され、nMOSトランジスタM66のドレ
インは出力Yに接続され、ゲート及び基板領域には信号
/XAが入力され、ソースは接地電位Vssに接続されて
いる。FIG. 25A shows another example of the 2-input AND. That is, the signal XA is input to the source of the pMOS transistor M63, and the signal / X is input to the gate and the substrate region.
B is input, drain is connected to output Y, and nMOS
The drain of the transistor M64 is connected to the output Y, the signal / XB is input to the gate and the substrate region, and the source is connected to the ground potential Vss. Further, the signal XB is input to the source of the pMOS transistor M65, the signal / XA is input to the gate and the substrate region, the drain is connected to the output Y, the drain of the nMOS transistor M66 is connected to the output Y, and the gate and The signal / XA is input to the substrate region, and the source is connected to the ground potential Vss.
【0116】入力信号XA,XBが共に論理0のとき、
pMOSトランジスタM63,M65は共に非導通、n
MOSトランジスタM64,M66は共に導通である。
その結果、出力Yは論理0が出力される。入力信号XA
が論理1,XBが論理0のとき、nMOSトランジスタ
M64,pMOSトランジスタM65は導通、pMOS
トランジスタM63,nMOSトランジスタM66は非
導通である。その結果、出力Yは論理0が出力される。When the input signals XA and XB are both logic 0,
pMOS transistors M63 and M65 are both non-conductive, and n
Both MOS transistors M64 and M66 are conductive.
As a result, the output Y is a logic 0. Input signal XA
Is a logic 1 and XB is a logic 0, the nMOS transistor M64 and the pMOS transistor M65 are conductive and the pMOS transistor M65 is conductive.
The transistor M63 and the nMOS transistor M66 are non-conductive. As a result, the output Y is a logic 0.
【0117】入力信号XAが論理0、XBが論理1のと
き、nMOSトランジスタM64,pMOSトランジス
タM65は非導通、pMOSトランジスタM63,nM
OSトランジスタM66は導通である。その結果、出力
Yは論理0が出力される。入力信号XA,XBが共に論
理1のとき、pMOSトランジスタM63,M65は共
に導通、nMOSトランジスタM64,M66は共に非
導通である。その結果、出力Yは論理1が出力される。
即ち、このAND回路においては、入力信号XA,XB
が共に論理1の時、出力Yは論理1が出力され、それ以
外の組み合わせでは論理0が出力される。When the input signal XA is logic 0 and XB is logic 1, the nMOS transistor M64 and pMOS transistor M65 are non-conductive, and the pMOS transistors M63 and nM.
The OS transistor M66 is conductive. As a result, the output Y is a logic 0. When the input signals XA and XB are both logic 1, the pMOS transistors M63 and M65 are both conductive, and the nMOS transistors M64 and M66 are both non-conductive. As a result, a logical 1 is output as the output Y.
That is, in this AND circuit, the input signals XA and XB are
Are both logic 1, a logic 1 is output as the output Y, and a logic 0 is output in other combinations.
【0118】図25(b)は、2入力NANDの他の例
である。即ち、pMOSトランジスタM67のソースは
電源電圧Vccに接続され、ゲート及び基板領域には信号
XBが入力され、ドレインは出力/Yに接続され、nM
OSトランジスタM68のドレインは出力/Yに接続さ
れ、ゲート及び基板領域には信号XBが入力され、ソー
スには信号/XAが入力されている。そして、pMOS
トランジスタM69のソースはVccに接続され、ゲート
及び基板領域には信号XAが入力され、ドレインは出力
/Yに接続され、nMOSトランジスタM70のドレイ
ンは出力/Yに接続され、ゲート及び基板領域には信号
XAが入力され、ソースには信号/XBが入力されてい
る。FIG. 25B shows another example of a 2-input NAND. That is, the source of the pMOS transistor M67 is connected to the power supply voltage Vcc, the signal XB is input to the gate and the substrate region, the drain is connected to the output / Y, and nM
The drain of the OS transistor M68 is connected to the output / Y, the signal XB is input to the gate and the substrate region, and the signal / XA is input to the source. And pMOS
The source of the transistor M69 is connected to Vcc, the signal XA is input to the gate and the substrate region, the drain is connected to the output / Y, the drain of the nMOS transistor M70 is connected to the output / Y, and the gate and the substrate region are connected. The signal XA is input and the signal / XB is input to the source.
【0119】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XBが共に論理1の時、出力Yは論理0が出力さ
れ、それ以外の組み合わせでは論理1が出力される。図
26(a)は、2入力ORの他の例である。即ち、pM
OSトランジスタM71のソースは電源電圧Vccに接続
され、ゲート及び基板領域には信号/XBが入力され、
ドレインは出力Yに接続され、nMOSトランジスタM
72のドレインは出力Yに接続され、ゲート及び基板領
域には信号/XBが入力され、ソースには信号XAが入
力されている。そして、pMOSトランジスタM73の
ソースはVccに接続され、ゲート及び基板領域には信号
/XAが入力され、ドレインは出力Yに接続され、nM
OSトランジスタM74のドレインは出力Yに接続さ
れ、ゲート及び基板領域には信号/XAが入力され、ソ
ースには信号XBが入力されている。In this case as well, the input signal X
When both A and XB are logic 1, logic 0 is output as the output Y, and logic 1 is output in other combinations. FIG. 26A shows another example of the 2-input OR. That is, pM
The source of the OS transistor M71 is connected to the power supply voltage Vcc, the signal / XB is input to the gate and the substrate region,
The drain is connected to the output Y, and the nMOS transistor M
The drain of 72 is connected to the output Y, the signal / XB is input to the gate and the substrate region, and the signal XA is input to the source. The source of the pMOS transistor M73 is connected to Vcc, the signal / XA is input to the gate and substrate regions, the drain is connected to the output Y, and nM
The drain of the OS transistor M74 is connected to the output Y, the signal / XA is input to the gate and the substrate region, and the signal XB is input to the source.
【0120】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XBが共に論理0の時、出力Yは論理0が出力さ
れ、それ以外の組み合わせでは論理1が出力される。図
26(b)は、2入力NORの他の例である。即ち、p
MOSトランジスタM75のソースには信号/XAが入
力され、ゲート及び基板領域には信号XBが入力され、
ドレインは出力/Yに接続され、nMOSトランジスタ
M76のドレインは出力/Yに接続され、ゲート及び基
板領域には信号XBが入力され、ソースは接地電位Vss
に接続されている。さらに、pMOSトランジスタM7
7のソースには信号/XBが入力され、ゲート及び基板
領域には信号XAが入力され、ドレインは出力/Yに接
続され、nMOSトランジスタM78のドレインは出力
/Yに接続され、ゲート及び基板領域には信号XAが入
力され、ソースは接地電位Vssに接続されている。In this case as well, the input signal X
When both A and XB are logic 0, a logic 0 is output as the output Y, and in other combinations, a logic 1 is output. FIG. 26B is another example of the 2-input NOR. That is, p
The signal / XA is input to the source of the MOS transistor M75, and the signal XB is input to the gate and the substrate region.
The drain is connected to the output / Y, the drain of the nMOS transistor M76 is connected to the output / Y, the signal XB is input to the gate and the substrate region, and the source is the ground potential Vss.
It is connected to the. In addition, pMOS transistor M7
The signal / XB is input to the source of 7, the signal XA is input to the gate and the substrate region, the drain is connected to the output / Y, the drain of the nMOS transistor M78 is connected to the output / Y, and the gate and the substrate region. A signal XA is input to the input terminal of the source and the source is connected to the ground potential Vss.
【0121】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XBが共に論理0の時、出力Yは論理1が出力さ
れ、それ以外の組み合わせでは論理0が出力される。図
27(a)は、2入力EXORの他の例である。即ち、
pMOSトランジスタM79のソースには信号XAが入
力され、ゲート及び基板領域には信号XBが入力され、
ドレインは出力Yに接続され、nMOSトランジスタM
80のドレインには信号/XBが入力され、ゲート及び
基板領域には信号XAが入力され、ソースは出力Yに接
続されている。そして、pMOSトランジスタM81の
ソースには信号/XAが入力され、ゲート及び基板領域
には信号/XBが入力され、ドレインは出力Yに接続さ
れ、nMOSトランジスタM82のドレインには信号X
Bが入力され、ゲート及び基板領域には信号/XAが入
力され、ソースは出力Yに接続されている。In this case as well, the input signal X
When both A and XB are logic 0, a logic 1 is output as the output Y, and logic 0 is output in other combinations. FIG. 27A shows another example of the 2-input EXOR. That is,
The signal XA is input to the source of the pMOS transistor M79, the signal XB is input to the gate and substrate regions,
The drain is connected to the output Y, and the nMOS transistor M
The signal / XB is input to the drain of 80, the signal XA is input to the gate and substrate regions, and the source is connected to the output Y. Then, the signal / XA is input to the source of the pMOS transistor M81, the signal / XB is input to the gate and the substrate region, the drain is connected to the output Y, and the signal X is input to the drain of the nMOS transistor M82.
B is input, the signal / XA is input to the gate and the substrate region, and the source is connected to the output Y.
【0122】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XBが共に論理0又は論理1の時、出力Yは論理0
が出力され、その以外の組み合わせでは論理1が出力さ
れる。図27(b)は、2入力EXNORの他の例であ
る。即ち、pMOSトランジスタM83のソースには信
号/XBが入力され、ゲート及び基板領域には信号XA
が入力され、ドレインは出力/Yに接続され、nMOS
トランジスタM84のドレインには信号XAが入力さ
れ、ゲート及び基板領域には信号XBが入力されけ、ソ
ースは出力/Yに接続されている。さらに、pMOSト
ランジスタM85のソースには信号XBが入力され、ゲ
ート及び基板領域には信号/XAが入力され、ドレイン
は出力/Yに接続され、nMOSトランジスタM86の
ドレインには信号/XAが入力され、ゲート及び基板領
域には信号/XBが入力され、ソースは出力Yに接続さ
れている。In this case as well, the input signal X
When both A and XB are logic 0 or logic 1, output Y is logic 0
Is output, and logic 1 is output in other combinations. FIG. 27B is another example of the 2-input EXNOR. That is, the signal / XB is input to the source of the pMOS transistor M83, and the signal XA is input to the gate and the substrate region.
Is input, the drain is connected to the output / Y, and nMOS
The signal XA is input to the drain of the transistor M84, the signal XB is input to the gate and the substrate region, and the source is connected to the output / Y. Further, the signal XB is input to the source of the pMOS transistor M85, the signal / XA is input to the gate and substrate regions, the drain is connected to the output / Y, and the signal / XA is input to the drain of the nMOS transistor M86. , The signal / XB is input to the gate and substrate regions, and the source is connected to the output Y.
【0123】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XBが共に論理0又は論理1の時、出力Yは論理1
が出力され、その以外の組み合わせでは論理0が出力さ
れる。図28は、3入力EXOR/EXNORの他の例
である。2は図27(a)に示した2入力EXORであ
り、信号XA,XBを入力し、出力がノードN11に現
れる。3は図27(b)に示した2入力EXNORであ
り、信号XA、XBを入力し、出力がノードN12に現
れる。In this case as well, the input signal X
When both A and XB are logic 0 or logic 1, output Y is logic 1
Is output, and logic 0 is output in other combinations. FIG. 28 shows another example of the 3-input EXOR / EXNOR. Reference numeral 2 denotes the 2-input EXOR shown in FIG. 27A, which receives the signals XA and XB and whose output appears at the node N11. Reference numeral 3 denotes the 2-input EXNOR shown in FIG. 27B, which receives the signals XA and XB and whose output appears at the node N12.
【0124】nMOSトランジスタM87のドレインは
ノードN11に接続され、ゲート及び基板領域には信号
/XCが入力され、ソースは出力Yに接続され、pMO
SトランジスタM88のソースはノードN11に接続さ
れ、ゲート及び基板領域には信号XCが入力され、ドレ
インは出力Yに接続されている。さらに、nMOSトラ
ンジスタM89のドレインはノードN11に接続され、
ゲート及び基板領域には信号XCが入力され、ソースは
出力/Yに接続され、pMOSトランジスタM90のソ
ースはノードN11に接続され、ゲート及び基板領域に
は信号/XCが入力され、ドレインは出力/Yに接続さ
れている。The drain of the nMOS transistor M87 is connected to the node N11, the signal / XC is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output Y, and the pMO
The source of the S transistor M88 is connected to the node N11, the signal XC is input to the gate and the substrate region, and the drain is connected to the output Y. Further, the drain of the nMOS transistor M89 is connected to the node N11,
The signal XC is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output / Y, the source of the pMOS transistor M90 is connected to the node N11, the signal / XC is input to the gate and substrate regions, and the drain is the output / Y. Connected to Y.
【0125】また、nMOSトランジスタM91のドレ
インはノードN12に接続され、ゲート及び基板領域に
は信号XCが入力され、ソースは出力Yに接続され、p
MOSトランジスタM92のソースはノードN12に接
続され、ゲート及び基板領域には信号/XCが入力さ
れ、ドレインは出力Yに接続されている。さらに、nM
OSトランジスタM93のドレインはノードN12に接
続され、ゲート及び基板領域には信号/XCが入力さ
れ、ソースは出力/Yに接続され、pMOSトランジス
タM94のソースはノードN12に接続され、ゲート及
び基板領域には信号XCが入力され、ドレインは出力/
Yに接続されている。The drain of the nMOS transistor M91 is connected to the node N12, the signal XC is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the output Y, and p
The source of the MOS transistor M92 is connected to the node N12, the signal / XC is input to the gate and the substrate region, and the drain is connected to the output Y. Furthermore, nM
The drain of the OS transistor M93 is connected to the node N12, the signal / XC is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the output / Y, the source of the pMOS transistor M94 is connected to the node N12, and the gate and the substrate region. The signal XC is input to the
Connected to Y.
【0126】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XB,XCが共に論理0又は論理1の時、出力Yは
論理1が出力され、出力/Yは論理0が出力され、それ
以外の組み合わせでは出力Yは論理0が出力され、出力
/Yは論理1が出力される。この出力はまた、全加算器
の和信号SUM,/SUMでもある。In this case as well, the input signal X
When all of A, XB, and XC are logic 0 or logic 1, the output Y outputs the logic 1, the output / Y outputs the logic 0, and in other combinations, the output Y outputs the logic 0 and the output / A logical 1 is output for Y. This output is also the sum signal SUM, / SUM of the full adder.
【0127】図29はキャリー信号C0 及びその補信号
/C0発生回路である。4は図25(a)に示した2入
力ANDであり、信号XA,XBを入力し、出力がノー
ドN13に現れる。5は図25(b)に示した2入力N
ANDであり、信号XA,XBを入力し、出力がノード
N14に現れる。6は図26(a)に示した2入力OR
であり、信号XA,XBを入力し、出力がノードN15
に現れる。7は図26(b)に示した2入力NORであ
り、信号XA,XBを入力し、出力がノードN16に現
れる。FIG. 29 shows a carry signal C0 and its complementary signal / C0 generating circuit. Reference numeral 4 denotes the two-input AND shown in FIG. 25A, which receives the signals XA and XB and whose output appears at the node N13. 5 is the 2-input N shown in FIG.
It is AND, inputs signals XA and XB, and outputs appear at node N14. 6 is the 2-input OR shown in FIG.
And the signals XA and XB are input, and the output is the node N15.
Appears in Reference numeral 7 denotes the 2-input NOR shown in FIG. 26B, which receives the signals XA and XB and whose output appears at the node N16.
【0128】nMOSトランジスタM95のドレインは
ノードN13に接続され、ゲート及び基板領域には信号
/XCが入力され、ソースは出力C0に接続され、pM
OSトランジスタM96のソースはノードN13に接続
され、ゲート及び基板領域には信号XCが入力され、ド
レインは出力C0に接続されている。nMOSトランジ
スタM97のドレインはノードN14に接続され、ゲー
ト及び基板領域には信号XCが入力され、ソースは出力
/C0に接続され、pMOSトランジスタM98のソー
スはノードN14に接続され、ゲート及び基板領域には
信号/XCが入力され、ドレインは出力/C0に接続さ
れている。The drain of the nMOS transistor M95 is connected to the node N13, the signal / XC is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the output C0, and the pM
The source of the OS transistor M96 is connected to the node N13, the signal XC is input to the gate and the substrate region, and the drain is connected to the output C0. The drain of the nMOS transistor M97 is connected to the node N14, the signal XC is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output / C0, the source of the pMOS transistor M98 is connected to the node N14, and the gate and substrate regions are connected. Signal / XC is input, and the drain is connected to the output / C0.
【0129】nMOSトランジスタM99のドレインは
ノードN15に接続され、ゲート及び基板領域には信号
XCが入力され、ソースは出力C0に接続され、pMO
SトランジスタM100のソースはノードN15に接続
され、ゲート及び基板領域には信号/XCが入力され、
ドレインは出力C0に接続されている。nMOSトラン
ジスタM101のドレインはノードN16に接続され、
ゲート及び基板領域には信号/XCが入力され、ソース
は出力/C0に接続され、pMOSトランジスタM10
2のソースはノードN16に接続され、ゲート及び基板
領域には信号XCが入力され、ドレインは出力/C0に
接続されている。The drain of the nMOS transistor M99 is connected to the node N15, the signal XC is input to the gate and the substrate region, the source is connected to the output C0, and the pMO
The source of the S transistor M100 is connected to the node N15, and the signal / XC is input to the gate and the substrate region,
The drain is connected to the output C0. The drain of the nMOS transistor M101 is connected to the node N16,
The signal / XC is input to the gate and substrate regions, the source is connected to the output / C0, and the pMOS transistor M10
The source of 2 is connected to the node N16, the signal XC is input to the gate and the substrate region, and the drain is connected to the output / C0.
【0130】この場合も同様に考えると、入力信号X
A,XB,XCのうち少なくとも2つが共に論理1の
時、出力C0は論理1が出力され、出力/C0は論理0
が出力され、それ以外の組み合わせでは出力C0は論理
0が出力され、出力/C0は論理1が出力される。In this case as well, the input signal X
When at least two of A, XB, and XC are both logic 1, the output C0 is the logic 1 and the output / C0 is the logic 0.
Is output, and in other combinations, a logical 0 is output as the output C0 and a logical 1 is output as the output / C0.
【0131】このように本実施形態では、パストランジ
スタ論理回路1を構成するMOSトランジスタの基板領
域をゲートに与えられる入力信号で制御することによ
り、導通トランジスタのしきい値電圧が下がり、非導通
トランジスタのしきい値が上がる。さらに、パストラン
ジスタ論理回路1の出力をnMOSトランジスタM1
3,M14だけで受け、pMOSトランジスタM11,
M12でラッチする2線入力のバッファ回路2で増幅す
ることにより、パストランジスタ論理回路1の出力容量
が小さくなる。As described above, in this embodiment, by controlling the substrate region of the MOS transistor forming the pass transistor logic circuit 1 by the input signal applied to the gate, the threshold voltage of the conductive transistor is lowered and the non-conductive transistor is reduced. Threshold rises. Further, the output of the pass transistor logic circuit 1 is connected to the nMOS transistor M1.
3, M14 only, and pMOS transistor M11,
The output capacitance of the pass-transistor logic circuit 1 is reduced by the amplification by the 2-wire input buffer circuit 2 latched by M12.
【0132】従って、MOSトランジスタのしきい値電
圧を下げなくても十分な動作マージンを持って低電圧化
できるパストランジスタ論理回路1を実現できる。しか
も、パストランジスタ論理回路1の出力負荷を小さくで
きるため、十分な駆動能力を持たせることができ、結果
として素子面積の低減及び消費電力の低減に寄与するこ
とができる。Therefore, it is possible to realize the pass transistor logic circuit 1 capable of lowering the voltage with a sufficient operation margin without lowering the threshold voltage of the MOS transistor. Moreover, since the output load of the pass transistor logic circuit 1 can be reduced, a sufficient driving capability can be provided, and as a result, it is possible to contribute to the reduction of the element area and the power consumption.
【0133】なお、以上の説明では、パストランジスタ
論理回路1として2入力、3入力ゲートについて示した
が、これをn入力(nは5以上の自然数)に拡張するこ
とは容易である。また、これらを組み合わせて様々なパ
ストランジスタ論理回路を作ることができる。 (実施形態11)図30は、本発明の第11の実施形態
に係わるパストランジスタ論理回路とバッファ回路を示
す回路構成図である。先に説明した第10の実施形態と
異なるのは、ハイレベル保持回路を構成するpMOSト
ランジスタM103,M104が加えられていることで
ある。In the above description, the 2-transistor 3-input gate is shown as the pass transistor logic circuit 1, but it is easy to extend this to n inputs (n is a natural number of 5 or more). Further, various pass transistor logic circuits can be made by combining these. (Embodiment 11) FIG. 30 is a circuit diagram showing a pass transistor logic circuit and a buffer circuit according to an eleventh embodiment of the present invention. The difference from the tenth embodiment described above is that pMOS transistors M103 and M104 that form a high level holding circuit are added.
【0134】この場合、パストランジスタ論理回路1を
構成するMOSトランジスタのしきい値電圧が高くな
り、論理1出力がしきい値落ちしてもハイレベルを十分
に保持でき、駆動能力の低下を防ぐことができる。In this case, even if the threshold voltage of the MOS transistor forming the pass transistor logic circuit 1 becomes high and the output of the logic 1 drops by the threshold value, the high level can be sufficiently maintained, and the deterioration of the driving capability can be prevented. be able to.
【0135】[0135]
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、M
OSトランジスタを例えばSOI基板等の上に形成し、
各MOSトランジスタのバルク電位を動作状態に応じて
変化させることにより、低電源電圧化した場合でも回路
動作マージンを損なうことなく、かつスタンドバイ電流
を低減することができ、より高速動作に適した半導体集
積回路を実現することが可能となる。As described in detail above, according to the present invention, M
An OS transistor is formed on, for example, an SOI substrate,
By changing the bulk potential of each MOS transistor according to the operating state, the standby current can be reduced without impairing the circuit operation margin even when the power supply voltage is lowered, and a semiconductor suitable for higher speed operation It becomes possible to realize an integrated circuit.
【0136】また本発明によれば、低電圧化してもしき
い値電圧を下げずに十分な動作マージンを持つパストラ
ンジスタ論理回路ができる。さらに、バッファ回路の入
力容量を小さくできるため、パストランジスタ論理回路
の負荷容量が小さくなる。その結果、パストランジスタ
論理回路を構成するトランジスタのゲート幅を小さくす
ることができ、素子面積を小さくできる。Further, according to the present invention, it is possible to provide a pass transistor logic circuit having a sufficient operation margin without lowering the threshold voltage even if the voltage is lowered. Further, since the input capacitance of the buffer circuit can be reduced, the load capacitance of the pass transistor logic circuit is reduced. As a result, the gate width of the transistors forming the pass transistor logic circuit can be reduced and the element area can be reduced.
【図1】第1の実施形態に係わるバッファ回路を示す回
路構成図。FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a buffer circuit according to a first embodiment.
【図2】図1の回路の動作を説明するための動作波形
図。FIG. 2 is an operation waveform diagram for explaining the operation of the circuit of FIG.
【図3】第2の実施形態に係わるバッファ回路を示す回
路構成図。FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a buffer circuit according to a second embodiment.
【図4】図3の回路の動作を説明するための動作波形
図。FIG. 4 is an operation waveform diagram for explaining the operation of the circuit of FIG.
【図5】第3の実施形態に係わるバッファ回路を示す回
路構成図。FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a buffer circuit according to a third embodiment.
【図6】第4の実施形態に係わるバッファ回路を示す回
路構成図。FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a buffer circuit according to a fourth embodiment.
【図7】第5の実施形態に係わる相補型論理ゲートを示
す回路構成図。FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a complementary logic gate according to a fifth embodiment.
【図8】図7の回路の動作を説明するための動作波形
図。8 is an operation waveform diagram for explaining the operation of the circuit of FIG.
【図9】第6の実施形態に係わるn入力の相補型ゲート
を示す回路構成図。FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing an n-input complementary gate according to a sixth embodiment.
【図10】入力回路の例を示す回路構成図。FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing an example of an input circuit.
【図11】第7の実施形態に係わる論理ゲート回路を示
す回路構成図。FIG. 11 is a circuit configuration diagram showing a logic gate circuit according to a seventh embodiment.
【図12】図11の回路の動作を説明するための動作波
形図。12 is an operation waveform chart for explaining the operation of the circuit of FIG.
【図13】第8の実施形態を示す回路構成図。FIG. 13 is a circuit configuration diagram showing an eighth embodiment.
【図14】第9の実施形態を示す回路構成図。FIG. 14 is a circuit configuration diagram showing a ninth embodiment.
【図15】第5の実施形態の変形例を示す回路構成図。FIG. 15 is a circuit configuration diagram showing a modified example of the fifth embodiment.
【図16】第6〜第9の実施形態の変形例を示す回路構
成図。FIG. 16 is a circuit configuration diagram showing a modification of the sixth to ninth embodiments.
【図17】第10の実施形態に係わるパストランジスタ
論理回路とバッファ回路を示す回路構成図。FIG. 17 is a circuit configuration diagram showing a pass transistor logic circuit and a buffer circuit according to the tenth embodiment.
【図18】パストランジスタ論理による2入力AND/
NANDの例を示す回路構成図。FIG. 18: 2-input AND / by pass transistor logic
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing an example of NAND.
【図19】パストランジスタ論理による2入力OR/N
ORの例を示す回路構成図。FIG. 19 is a 2-input OR / N based on pass transistor logic.
The circuit block diagram which shows the example of OR.
【図20】パストランジスタ論理による2入力EXOR
/EXNORの例を示す回路構成図。FIG. 20: 2-input EXOR by pass transistor logic
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing an example of / EXNOR.
【図21】パストランジスタ論理による3入力AND/
NANDの例を示す回路構成図。FIG. 21: 3-input AND / by pass transistor logic
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing an example of NAND.
【図22】パストランジスタ論理よる3入力OR/NO
Rの例を示す回路構成図。FIG. 22: 3-input OR / NO by pass transistor logic
The circuit block diagram which shows the example of R.
【図23】パストランジスタ論理による3入力EXOR
/EXNORの例を示す回路構成図。FIG. 23: 3-input EXOR by pass transistor logic
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing an example of / EXNOR.
【図24】パストランジスタ論理で構成された全加算器
のキャリー信号発生回路を示す回路構成図。FIG. 24 is a circuit configuration diagram showing a carry signal generation circuit of a full adder configured by pass transistor logic.
【図25】2入力AND/NANDの他の例を示す回路
構成図。FIG. 25 is a circuit configuration diagram showing another example of a 2-input AND / NAND.
【図26】2入力OR/NORの他の例を示す回路構成
図。FIG. 26 is a circuit configuration diagram showing another example of 2-input OR / NOR.
【図27】2入力EXOR/EXNORの他の例を示す
回路構成図。FIG. 27 is a circuit configuration diagram showing another example of the 2-input EXOR / EXNOR.
【図28】3入力EXOR/EXNORの他の例を示す
回路構成図。FIG. 28 is a circuit configuration diagram showing another example of the 3-input EXOR / EXNOR.
【図29】全加算器のキャリー信号発生回路の他の例を
示す回路構成図。FIG. 29 is a circuit configuration diagram showing another example of the carry signal generation circuit of the full adder.
【図30】第11の実施形態に係わるパストランジスタ
論理回路とバッファ回路を示す回路構成図。FIG. 30 is a circuit configuration diagram showing a pass transistor logic circuit and a buffer circuit according to the eleventh embodiment.
【図31】インバータ回路3段からなるバッファ回路の
従来例を示す図。FIG. 31 is a diagram showing a conventional example of a buffer circuit including three stages of inverter circuits.
【図32】図31のバッファ回路の動作を説明するため
の動作波形図。32 is an operation waveform chart for explaining the operation of the buffer circuit in FIG. 31.
【図33】MOSトランジスタを用いた相補型論理ゲー
トの従来例を示す図。FIG. 33 is a diagram showing a conventional example of a complementary logic gate using a MOS transistor.
【図34】図33の回路の動作を説明するための動作波
形図。FIG. 34 is an operation waveform chart for explaining the operation of the circuit of FIG. 33.
【図35】nMOSトランジスタで構成されたインバー
タ回路の従来例を示す図。FIG. 35 is a diagram showing a conventional example of an inverter circuit composed of nMOS transistors.
【図36】図35の回路の動作を説明するための動作波
形図。36 is an operation waveform chart for explaining the operation of the circuit of FIG. 35.
【図37】従来のパストランジスタ論理による2入力A
ND/NANDゲートを示す回路構成図。FIG. 37 is a 2-input A based on the conventional pass transistor logic.
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing an ND / NAND gate.
Mp1,Mp2,Mp3,M1,M2…pMOSトランジスタ Mn1,Mn2,Mn3,M3,M4…nMOSトランジスタ I1 ,I2 ,I3 …インバータ回路 N1 ,N2 ,A…ノード 30,50…第1の入力回路 40,60…第2の入力回路 70…遅延回路 1…パストランジスタ論理回路 2…2入力EXORゲート 3…2入力EXNORゲート 4…2入力ANDゲート 5…2入力NANDゲート 6…2入力ORゲート 7…2入力NORゲート N1〜N16…ノード M1〜M104…MOSトランジスタ Mp1, Mp2, Mp3, M1, M2 ... pMOS transistors Mn1, Mn2, Mn3, M3, M4 ... nMOS transistors I1, I2, I3 ... Inverter circuits N1, N2, A ... Nodes 30, 50 ... First input circuit 40, 60 ... Second input circuit 70 ... Delay circuit 1 ... Pass transistor logic circuit 2 ... 2-input EXOR gate 3 ... 2-input EXNOR gate 4 ... 2-input AND gate 5 ... 2-input NAND gate 6 ... 2-input OR gate 7 ... 2 Input NOR gates N1 to N16 ... Nodes M1 to M104 ... MOS transistors
Claims (22)
MOSトランジスタとnMOSトランジスタが直列接続
されたインバータ回路を、n段(n≧3)接続してなる
回路列を有する半導体集積回路において、 前記回路列のk段目(k≧3)のインバータ回路を構成
する各MOSトランジスタの基板領域に、前記回路列の
k−2m(m=1,2,…、但し2m≦k−1)段目の
インバータ回路の入力端子を接続してなることを特徴と
する半導体集積回路。1. A gate is commonly connected, and p is provided between a power supply and ground.
In a semiconductor integrated circuit having a circuit row in which an MOS transistor and an nMOS transistor are connected in series and connected in n stages (n ≧ 3), a k-th inverter circuit (k ≧ 3) in the circuit row is provided. An input terminal of a k−2m (m = 1, 2, ..., 2m ≦ k−1) stage inverter circuit of the circuit array is connected to the substrate region of each MOS transistor to be formed. Integrated semiconductor circuit.
及びpMOSトランジスタは、絶縁膜上のシリコン基板
に形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導
体集積回路。2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the plurality of nMOS transistors and pMOS transistors of the circuit array are formed on a silicon substrate on an insulating film.
及びpMOSトランジスタの各基板領域は、全て電気的
に分離されていることを特徴とする請求項1記載の半導
体集積回路。3. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein each of the substrate regions of the plurality of nMOS transistors and pMOS transistors in the circuit array is electrically isolated.
の各インバータ回路は、各MOSトランジスタの基板領
域に、該MOSトランジスタからなるインバータ回路の
入力端子が接続されていることを特徴とする請求項1記
載の半導体集積回路。4. Each inverter circuit other than the k-th inverter circuit in the circuit array is characterized in that an input terminal of the inverter circuit composed of the MOS transistor is connected to a substrate region of each MOS transistor. The semiconductor integrated circuit according to claim 1.
の出力ノードに接続され、ドレインが第2の出力ノード
に接続され、基板領域に第1の信号が入力される第1の
pMOSトランジスタと、 ソースが前記電源端に接続され、ゲートが第2の出力ノ
ードに接続され、ドレインが第1の出力ノードに接続さ
れ、基板領域に第1の信号の相補信号である第2の信号
が入力される第2のpMOSトランジスタと、 ソースが接地端に接続され、ドレインが第2の出力ノー
ドに接続され、ゲート及び基板領域に第1の信号が入力
される第1のnMOSトランジスタと、 ソースが前記接地端に接続され、ドレインが第1の出力
ノードに接続され、ゲート及び基板領域に第2の信号が
入力される第2のnMOSトランジスタと、を具備して
なることを特徴とする半導体集積回路。5. The source is connected to the power supply terminal, and the gate is first.
A first pMOS transistor having a drain connected to a second output node, a first signal input to a substrate region, a source connected to the power supply terminal, and a gate connected to a second gate. A second pMOS transistor connected to the output node, a drain connected to the first output node, and a second signal which is a complementary signal of the first signal input to the substrate region, and a source connected to the ground terminal A first nMOS transistor having a drain connected to the second output node, a first signal input to the gate and the substrate region, a source connected to the ground terminal, and a drain connected to the first output node. And a second nMOS transistor connected to the gate and the substrate region to which the second signal is input, and the semiconductor integrated circuit.
の出力ノードに接続され、ドレインが第2の出力ノード
に接続され、基板領域に第1の信号が入力される第1の
pMOSトランジスタと、 ソースが前記電源端に接続され、ゲートが第2の出力ノ
ードに接続され、ドレインが第1の出力ノードに接続さ
れ、基板領域に第1の信号の相補信号である第2の信号
が入力される第2のpMOSトランジスタと、 第1の信号が入力され、第3の信号を出力する第1の遅
延回路と、 第2の信号が入力され、第4の信号を出力する第2の遅
延回路と、 ソースが接地端に接続され、ドレインが第2の出力ノー
ドに接続され、ゲートに第3の信号が入力され、基板領
域に第1の信号が入力される第1のnMOSトランジス
タと、 ソースが前記接地端に接続され、ドレインが第2の出力
ノードに接続され、ゲートに第4の信号が入力され、基
板領域に第2の信号が入力される第2のnMOSトラン
ジスタと、を具備してなることを特徴とする半導体集積
回路。6. The source is connected to the power supply terminal, and the gate is the first
A first pMOS transistor having a drain connected to a second output node, a first signal input to a substrate region, a source connected to the power supply terminal, and a gate connected to a second gate. A second pMOS transistor connected to the output node, a drain connected to the first output node, and a second signal, which is a complementary signal of the first signal, input to the substrate region, and the first signal input A first delay circuit that outputs a third signal, a second delay circuit that receives the second signal and outputs a fourth signal, a source connected to the ground terminal, and a drain connected to the second A first nMOS transistor connected to the output node of the second gate, a third signal input to the gate, and a first signal input to the substrate region, and a source connected to the ground terminal and a second output connected to the drain. Connected to the node, Fourth signal is input to the bets, the semiconductor integrated circuit characterized by being provided with a second nMOS transistor having a second signal is inputted to the substrate region.
板領域が第1の出力ノードに接続され、ドレインが第2
の出力ノードに接続された第1のpMOSトランジスタ
と、 ソースが前記電源端に接続され、ゲート及び基板領域が
第2の出力ノードに接続され、ドレインが第1の出力ノ
ードに接続された第2のpMOSトランジスタと、 第1の出力ノードと接地端との間に接続され、1つ又は
複数の信号が入力される第1の入力回路と、 第2の出力ノードと前記接地端との間に接続され、第1
の入力回路の入力信号の相補信号が入力される第2の入
力回路と、を具備してなることを特徴とする半導体集積
回路。7. The source is connected to the power supply terminal, the gate and the substrate region are connected to the first output node, and the drain is the second.
A first pMOS transistor connected to the output node, a source connected to the power supply terminal, a gate and a substrate region connected to the second output node, and a drain connected to the first output node. Of the pMOS transistor, a first input circuit connected between the first output node and the ground terminal and receiving one or more signals, and a second output node between the ground terminal and Connected, first
A second input circuit to which a complementary signal of the input signal of the input circuit is input, and a semiconductor integrated circuit.
シリコン基板に形成されていることを特徴とする請求項
5〜7のいずれかに記載の半導体集積回路。8. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein each of the MOS transistors is formed on a silicon substrate on an insulating film.
て電気的に分離されていることを特徴とする請求項5〜
7のいずれかに記載の半導体集積回路。9. The substrate regions of the respective MOS transistors are all electrically isolated.
7. The semiconductor integrated circuit according to any one of 7.
ゲートに接続された1つのnMOSトランジスタ又は複
数の並列接続されたnMOSトランジスタで構成されて
いることを特徴とする請求項7記載の半導体集積回路。10. The first and second input circuits are configured by one nMOS transistor whose substrate region is connected to a gate or a plurality of nMOS transistors connected in parallel. Semiconductor integrated circuit.
板領域の間に遅延回路が接続された1つのnMOSトラ
ンジスタ又は複数の並列接続されたnMOSトランジス
タで構成されていることを特徴とする請求項7記載の半
導体集積回路。11. The first and second input circuits are each composed of one nMOS transistor in which a delay circuit is connected between a gate and a substrate region or a plurality of nMOS transistors connected in parallel. The semiconductor integrated circuit according to claim 7.
ンジスタの基板領域は全て電気的に分離されていること
を特徴とする請求項10又は11記載の半導体集積回
路。12. The semiconductor integrated circuit according to claim 10, wherein the substrate regions of the MOS transistors of the first and second input circuits are all electrically isolated.
ソースと基板領域が第1のノードに接続された第1のn
MOSトランジスタと、 ドレインとゲートが前記電源端に接続され、ソースが第
2のノードに接続され、基板領域が第1のノードに接続
された第2のnMOSトランジスタと、 第1のノードと接地端との間に接続され、1つ又は複数
の信号が入力される第1の入力回路と、 第2のノードと前記接地端との間に接続され、前記1つ
又は複数の信号が入力される第2の入力回路と、を具備
してなることを特徴とする半導体集積回路。13. A drain and a gate are connected to a power source end,
The first n with the source and substrate region connected to the first node
A MOS transistor, a second nMOS transistor having a drain and a gate connected to the power supply terminal, a source connected to a second node, and a substrate region connected to the first node; a first node and a ground terminal; And a first input circuit connected between the second node and the ground terminal, the first input circuit being connected between the first input circuit and the second input terminal, and receiving the one or more signals. And a second input circuit.
ソースが第1のノードに接続され、基板領域が第2のノ
ードに接続された第1のnMOSトランジスタと、 ドレインとゲートが前記電源端に接続され、ソースが第
2のノードに接続され、基板領域が第1のノードに接続
された第2のnMOSトランジスタと、 第1のノードと接地端との間に接続され、1つ又は複数
の信号が入力される第1の入力回路と、 第2のノードと前記接地端との間に接続され、前記1つ
又は複数の信号が入力される第2の入力回路と、を具備
してなることを特徴とする半導体集積回路。14. A drain and a gate are connected to a power supply end,
A first nMOS transistor having a source connected to the first node and a substrate region connected to the second node; a drain and a gate connected to the power supply terminal; a source connected to the second node; A second nMOS transistor whose region is connected to the first node; a first input circuit which is connected between the first node and the ground terminal and receives one or more signals; A second input circuit that is connected between the node and the ground terminal and receives the one or more signals.
抵抗素子と、 ドレインとゲートが前記電源端に接続され、ソースが第
2のノードに接続され、基板領域が第1のノードに接続
されたnMOSトランジスタと、 第1のノードと接地端との間に接続され、1つ又は複数
の信号が入力される第1の入力回路と、 第2のノードと前記接地端との間に接続され、前記1つ
又は複数の信号が入力される第2の入力回路と、を具備
してなることを特徴とする半導体集積回路。15. A resistance element connected between a power supply terminal and a first node, a drain and a gate are connected to the power supply terminal, a source is connected to a second node, and a substrate region is a first node. An nMOS transistor connected to the first node, a first input circuit connected between the first node and the ground terminal and receiving one or more signals, and a second node between the ground node and the ground terminal. And a second input circuit connected to the input terminal to which the one or more signals are input, and a semiconductor integrated circuit.
ゲートに接続された1つのnMOSトランジスタ又は複
数の直列接続されたnMOSトランジスタで構成されて
いることを特徴とする請求項13〜15のいずれかに記
載の半導体集積回路。16. The first and second input circuits are constituted by one nMOS transistor whose substrate region is connected to a gate or a plurality of nMOS transistors connected in series. 16. The semiconductor integrated circuit according to any one of 15.
板領域の間に遅延回路が接続された1つのnMOSトラ
ンジスタ又は複数の直列接続されたnMOSトランジス
タで構成されていることを特徴とする請求項13〜15
のいずれかに記載の半導体集積回路。17. The first and second input circuits are each composed of one nMOS transistor having a delay circuit connected between the gate and the substrate region or a plurality of nMOS transistors connected in series. Claims 13 to 15
The semiconductor integrated circuit according to any one of 1.
ゲートに接続された1つのnMOSトランジスタ又は複
数の並列接続されたnMOSトランジスタで構成されて
いることを特徴とする請求項13〜15のいずれかに記
載の半導体集積回路。18. The first and second input circuits are constituted by one nMOS transistor whose substrate region is connected to a gate or a plurality of nMOS transistors connected in parallel. 16. The semiconductor integrated circuit according to any one of 15.
板領域の間に遅延回路が接続された1つのnMOSトラ
ンジスタ又は複数の並列接続されたnMOSトランジス
タで構成されていることを特徴とする請求項13〜15
のいずれかに記載の半導体集積回路。19. The first and second input circuits are each composed of one nMOS transistor in which a delay circuit is connected between a gate and a substrate region or a plurality of nMOS transistors connected in parallel. Claims 13 to 15
The semiconductor integrated circuit according to any one of 1.
のシリコン基板に形成されていることを特徴とする請求
項13〜19のいずれかに記載の半導体集積回路。20. The semiconductor integrated circuit according to claim 13, wherein each of the MOS transistors is formed on a silicon substrate on an insulating film.
れ、ドレインに第2の信号が入力されるMOSトランジ
スタを少なくとも1つ含み、第3の信号とその相補信号
である第4の信号を出力する論理回路と、 ソースが電源端に接続され、ゲートが第1の出力ノード
に接続され、ドレインが第2の出力ノードに接続され、
基板領域に第3の信号が入力される第1のpMOSトラ
ンジスタと、 ソースが前記電源端に接続され、ゲートが第2の出力ノ
ードに接続され、ドレインが第1の出力ノードに接続さ
れ、基板領域に第4の信号が入力される第2のpMOS
トランジスタと、 ソースが接地端に接続され、ドレインが第2の出力ノー
ドに接続され、ゲート及び基板領域に第3の信号が入力
される第1のnMOSトランジスタと、 ソースが前記接地端に接続され、ドレインが第1の出力
ノードに接続され、ゲート及び基板領域に第4の信号が
入力される第2のnMOSトランジスタと、を具備して
なることを特徴とする半導体集積回路。21. A fourth signal which is at least one MOS transistor having a gate and a substrate region to which a first signal is input and a drain to which a second signal is input, and which is a third signal and its complementary signal. A logic circuit that outputs a, a source connected to a power supply terminal, a gate connected to a first output node, and a drain connected to a second output node,
A first pMOS transistor to which a third signal is input to the substrate region, a source connected to the power supply terminal, a gate connected to the second output node, and a drain connected to the first output node, Second pMOS in which the fourth signal is input to the region
A transistor, a source connected to the ground terminal, a drain connected to the second output node, a gate and a first nMOS transistor to which a third signal is input to the substrate region, and a source connected to the ground terminal. A second nMOS transistor having a drain connected to the first output node and having a gate and a substrate region to which a fourth signal is input, the semiconductor integrated circuit.
及び基板領域が第2の出力ノードに接続され、ドレイン
に第3の信号が入力される第3のpMOSトランジスタ
と、ソースが前記電源端に接続され、ゲート及び基板領
域が第1の出力ノードに接続され、ドレインに第4の信
号が入力される第4のpMOSトランジスタと、を付加
してなることを特徴とする請求項21記載の半導体集積
回路。22. A third pMOS transistor having a source connected to the power supply terminal, a gate and a substrate region connected to a second output node, and a drain supplied with a third signal, and a source connected to the power supply terminal. 22. A fourth pMOS transistor having a gate and a substrate region connected to the first output node and having a drain to which a fourth signal is input. Semiconductor integrated circuit.
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