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JPS60130140A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

Info

Publication number
JPS60130140A
JPS60130140A JP58238656A JP23865683A JPS60130140A JP S60130140 A JPS60130140 A JP S60130140A JP 58238656 A JP58238656 A JP 58238656A JP 23865683 A JP23865683 A JP 23865683A JP S60130140 A JPS60130140 A JP S60130140A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dart
mos
series
conductivity type
mos fet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58238656A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasutaka Haji
土師 康孝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP58238656A priority Critical patent/JPS60130140A/ja
Priority to US06/681,634 priority patent/US4644187A/en
Priority to DE8484115654T priority patent/DE3478978D1/de
Priority to EP84115654A priority patent/EP0150423B1/en
Publication of JPS60130140A publication Critical patent/JPS60130140A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/90Masterslice integrated circuits
    • H10D84/903Masterslice integrated circuits comprising field effect technology
    • H10D84/907CMOS gate arrays

Landscapes

  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、相補形絶縁ダート形電界効果トランジスタ
(以下CMO8FETと称す)によって構成されたセル
を配列してマスタースライス方式により形成される半導
体集積回路装置に関するもので、特にその基本セルの構
造に係る。
〔発明の技術的背景〕
従来、CMO8FETによるマスタースライス方式の基
本セルは、例えば第1図あるいは第2図に示すように構
成されている。なお、ここでマスタースライス方式とは
、所定の規則に従って複数個の基本セルを配列形成した
半導体基板を用いて、基本セルの小集合で構成された基
本+11能論理回路(以下マクロセルと称す)に電極配
線ノ!ターンを選択的に形成することによシ種々の論理
全実現し、所望の半導体集積回路装置を完成するもので
ある。第1図において、QllQ、はPチャネル形のM
OS FETで、これらMOS FET Ql 、Qz
は互いに対向配置され、これらFgTは直列接続され、
ダート電極はそれぞれ開放状態に設定される。また、Q
s 、Q4はNチャネル形のMOS FETで、これら
MOS FETQ3 、Q4は互いに対向配置され、こ
れらFETは直列接続され、ダート電極はそれぞれ開放
状態に設定されて基本セルが構成される。そして、上記
基本セルがマトリックス状に配設され、これら基本セル
を構成するMOS ’FET間に選択的に配線が施され
て所望の論理回路が形成される。
第2図は、基本セルの他の構成例を示している。すなわ
ち、直列接続されたPチャネル形のMOS FET Q
 s r Q a + Q y と、直列接続されたN
チャネル形MO8FET Q B + Q * 、QI
Oとが互いに対向配置され、Pチャネル形MO8FET
 Q 5 。
Q6.Q7のy−)電極とNチャネル形のMOS FE
T Qs + Q e r Qloのダート電極とがそ
れぞれ共通接続されて基本セ/L/が構成される。
そして、前記第1図の場合と同様に、上記基本セルがマ
トリックス状に配設され、これら基本セルを構成するM
OS FET間に選択的に配線が施されて論理回路が形
成される。
第3図は、前記第2図に示した基本セルを用いて構成し
た排他的論理和ダートを示している。
排他的論理和ダートは、第4図(a)に示す論理記号で
表わされ、この論理全第4図(b)に示すような論理r
−)の組合わせで実現している。なお、A、Bは入力信
号、2は出力信号である。第3図において、111.1
12は基本セルで、これら基本セル11..112f構
成するPチャネル形のMOS FIT Qll + Q
l2 h Q+sおよびQ2□。
Q22 、 Qllが直列接続されるとともに、Nチャ
ネル形のMOS FIT Ql4 、Qls + Ql
aおよびQz4゜Q28.Q2gが直列接続され、Pチ
ャネル形MO8FETとNチャネル形MO8FETとが
対向配置される。そして、上記MO8FET Qn〜Q
l11およびQ21−Q26に選択的な配線が施される
。なお、第3図に示した模式パターンにおいて、白丸で
示したのは最終的な電極配線を接続させ得るコンタクト
部であシ、黒丸で示したのは簗4図(b)に示した回路
を構成する時に必要とするコンタクト部である。
〔背景技術の問題点〕
ところで、マスタースライス方式を用いて論理回路を構
成する場合、従来の基本セルは各ダート入力に対するM
OS FET i同一の寸法で設計している。これは、
各種の論理回路を自由に構成できる基本エレメントとす
るため、各菓子を標準化して容易に自動配線装置(CA
D )等によシ自動配線できるようにするためである。
この場合、配線による負荷、多入力負荷等が予めわかっ
ていないため、ドライブ能力の充分大きい(相互コンダ
クタンスgmの大きい)トランジスタを基本セルとする
ため、加工基準から見て最小寸法トランジスタよシもか
なシ大きめの基本トランジスタを用いて基本セルが構成
される。
このように、基本セルを余裕のあるトランジスタによっ
て構成するため、集積密度が低い欠点がある。またNチ
ャネル形のMOS FETとPチャネル形のMOS F
ETとの間に各種の’rn比を用意するためには、多数
の基本セルを使うことが必要とな夛、使用トランジスタ
の%性が制限される欠点がある。
このようなマスタースライス方式を採用した回路設計に
おいては、上記基本セルを複数個組み合わせて、例えば
排他論理回路、フリツプフロツプ等の基本機能回路(マ
クミセル)が予め形成されており、このマクロセル群が
CADによる自動配線によって接続される。上記のよう
にマクロセル化される基本機能回路は、ファンアウト、
配線長等の負荷が既知でかつ最小であるため、小寸法の
トランジスタの使用が可能である。しかし、マクロセル
相互の配線はCAD i用いた自動配線であシ、負荷は
未知数であるため大寸法のトランジスタとならざるを得
なかった。
〔発明の目的〕
この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、マスタースライス方式によ多
形成される半導体集積回路=−”!置において、集積密
度の向上を図れ、かつMOS PETの相互コンダクタ
ンス(gm)の比全自由に設定できるすぐれた半導体集
積回路装置全提供することである。
〔発明の概要〕
すなわち、この発明においては、前記第1図。
第2図に示した基本セルを構成するNチャネル形MO8
FETおよびPチャネル形MO8FETそれぞれを複数
に分割設定し、これら分割設定したMOS FETのダ
ート電極全共通接続することによ、jl) 、MOS 
FETの寸法および段数全選択的に選定できるように構
成したものである。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を診照して説明
する。第5図および第6図はそれぞれ基本セルの構造を
示している。第5図においては、Pチャネル形のMOS
 FET Qla 、 Qzaが互いに対向配置され、
且つ互いに直列接続される。
またPチャネル形のMOS FET Qtb 、 Qz
bが互いに対向配置され且つ互いに直列接続される。そ
゛してまたそのMOS FgT Qxa 、QzaとQ
tb h Qzbとは互いに対向配設される。Nチャネ
ル形のMOS FET Qaa 、Q<aが互いに対向
配置され且つ互いに直列接続される。また、Nチャネル
形のMOS FBT Qab 、Q4bが互いに対向配
置され且つ互いに直列接続される。そしてまたこれらM
OS FET Qs1L+ Q4mおよびQab * 
Qnbは互いに対向配設される。また、上記Pチャネル
MO3FETとNチャネルMO8FETとは互いに対向
配設される。そして、上記MO8FET Qla 、Q
lb−Q3BおよびQabのr−1−電極が共通接続さ
れ、MOS FET Q 2 aとQzbz Q4aと
Q4bのダート電極がそれぞれ共通接続されてなる。
上記のような構成において、MOS FET、Qlaと
Qtb ) QzaとQzb % QsaとQabおよ
びQ41LとQnbはそれぞれ対をなしており、これら
のMOS FETのパターン面積は、前記第1図におけ
る各MO8FETの1/2に設定される。そして、上記
ダート電極が共通接続された一対のMOS FICTを
、2個同時に使用することにより前記第1図の場合と同
じドライブ能力が得られる。一方、大きなドライブ能力
を必要としない場合は、個々のMOS FETを別々に
使用する。
従って、このような構成ンこよれば、小寸法のMOS 
FF!T ’に使用してドライブ能力の大きなセルが得
られる。ま4た集積密度の向上も図れる。
第6図は、この発明の他の実施例を示すもので、直列接
続されたPチャネル形のMOS FETQ、褪+ Qa
a r Q7&、と直列接続されたPチャネル形のMO
S FKT Qsb 、 Qab 、q7bとが互いに
対向配置され、これらMOS FET QsaとQsb
 + Q6aとQebl QyaとQybのダート電極
がそれぞれ共通接代される。また、直列接続されたNチ
ャネル形のMOS FET Qs4 r Q9B # 
Qtoa、と直列接続されたNチャネル形のMOS F
ET Qgb、Qsb 、 Qxobとが互いに対向配
置され、これらMOS FET QgaとQsb l 
QsaとQebl QtoaとQtobのダート*極が
それぞれ共通接続される。上記Pチャネル形のMOS 
FETとNチャネル形のMOS FETとは互いに対向
配設される。そして、上記MO3FET Qaa=Qa
bの共通ダートとMOS FET Qea 、Qsb 
O共J1ダートとが接続されるとともに、MOS FI
T CharQybの共通ダートとMOS FET Q
l(Ha Qxob O共通ダートが接続されて成る。
なお、MOS FET QsaとQ5b、QIIlLと
Qab I QyBとQyl) r Qllと。gb+
QeaとQ9bsおよびQtoaとQxobはそれぞれ
対をなしておシ、これらMOS FETのノやターン面
積は前記第2図の各MO8FETの1/2に設定する。
このような構成においても上記実施例と同様に選択的な
配線を行なうことにょシ、ドライブ能力が大きく、かつ
集積密度の高い半導体集積回路装置が得られる。
第7図は、上記第6図の基本セルを用いて前記第4図(
b)の排他的論理和ダートヲ形成したものである。白丸
は最終的な電極配線を接続させるコンタクト部であシ、
黒丸は回路を構成する゛ために必要とするコンタクト部
を示している。
図示するように、1個の基本セルによって排他的論理和
ダートヲ構成できる。従って、前記第2図の回路を用い
た場合に比べて1/2のセル数で排他的論理和を実現で
きることになシ、素子の有効利用も図れる。また、最終
的な電極配線を接続させるコンタクト部AおよびBが前
記第3図では4個必要であったのに対し、これを2個に
低減でき、CADを用いた自動配線数を低減して作業能
率を向上できる。
第8図は、クロックドCMOS (C2MO8)ダート
t−iいたスタティックシフトレジスタの論理回路図2
示しておシ、第9図はこの回路を前記第5図の基本セル
を用いて形成した回路を示している。なお、Dはデータ
、Q、Qは出力信号、φ、φはクロック信号である。図
示するように4個の基本セルによってスタティックシフ
トレジスタを実現しておシ、出力段のトランジスタは2
個のトランジスタを並列接続して相互コンダクタンス1
7ヲ大きく設定している。従って、CAZ)による自動
配線において、配線容量等が増加しても充分にマージン
を補償できる。また、他の回路部分はMOS FET 
71i−個々に使用しているため、高集積化も実現して
いる。
なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できるのは
もちろんでアシ、例えば1つの回路に上記第5図および
第6図の基本セルを混合して用いても良い。また、前記
第1図あるいは第2図に示した基本セルと前記篇5図あ
るいは第6図の基本セルを混在させても良いのはもちろ
んである。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、マスタースライ
ス方式によシ形成される半導体集積回路装置において、
集積密度の向上全図れ、かつMOS PETの相互コン
ダクタンス((7m: )の比を自由に設定できるすぐ
れた半導体集積回路装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれマスタースライス方式を
用いた従来の半導体集積回路装置における基本セルを説
明するための回路図、第3図は上記第2図の基本セルを
用いて構成した排、−梱的論理和r−卜を示す図、第4
図は排他的論理和y−卜のシンゲル図、第5図はこの発
明の一実施例に係る半導体集積回路装置における基本セ
ルを説明するための回路図、第6図はこの発明の他の実
施例を説明するだめの回路図、第7図は上記第6図の基
本セルを用いて構成した排他的論理和ダートを示す回路
図、第8図はりa、クドCMOSダートヲ用いたスタテ
ィックシフトレジスタを示す論理回路図、第9図は上記
第8図のスタティックシフトレジスタk 前記第5図の
基本セルを用いて形成した構成例を示す回路図である。 Qll、〜Qtoa 、Qxl) = Qtob ・・
・絶縁ダート形電界効果トランジスタ(MOS PET
 )。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第1図 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)相補形絶#ダート形電界効果トランジスタによっ
    て構成された基本セルを縦横に配列しマスタースライス
    方式により形成される半導体集積回路装置において、上
    記基本セルは、上記絶縁ダート形電界効果トランジスタ
    (Mos FET)全それぞれ複数に分割し且つ同一導
    電形のダート電極同志が共通接続されたMOS FET
    を単位セルとして構成されることを特徴とする半導体集
    積回路装置。
  2. (2) 前記基本セルは、互いに直列接続される小1導
    電形の第1.舅2 MOS FETと、互いに直列接続
    され且つ上記第1.第2M08FETKダート電極がそ
    れぞれ共通接続される第1導電形の第3 、 t@4 
    MOS FETと、上記第1.第3肛F班のダート共通
    接続点にダート電極が接続される第2導電形の第5 M
    OS FETと、この第5MO8FETに直列接続され
    る第2導電形の第6 MOS FETと、互いに直列接
    続され且つ上記第5 、 第6MO8FETにダート電
    極がそれぞれ共通接続される第2導電形の第7.第8 
    MOS FETとから成ることを特徴とする特許−請求
    の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。
  3. (3)上記基本セルは、互いに直列接続される第1.第
    2.第3の第1導電形MO8FETと、互いに直列接続
    され且つ上記第1.第2.第3MO8FETにダート電
    極がそれぞれ共通接続される第゛4.第5.第6の第1
    導電形MO8FETと、互いに直列接続される第7.第
    8.第9の第2導電、形MO8FE、Tと、互いに直列
    接続され且つ上記第7.第8.第9 MOS FET 
    Kダート電極がそれぞれ共通接続される第10.第11
    .第12の第2導電形MO8FETとを具備し、上記第
    2゜第5 MOS FETのダート共通接続点には上記
    第8゜第11 MOS FETの?−)共通接続点が接
    続され、上記第3 、 第6 MOS FETのダート
    共通接続点には上記第9.第12 MOS FETのダ
    ート共通接続点が接続され1成ることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。
JP58238656A 1983-12-17 1983-12-17 半導体集積回路装置 Pending JPS60130140A (ja)

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JP58238656A JPS60130140A (ja) 1983-12-17 1983-12-17 半導体集積回路装置
US06/681,634 US4644187A (en) 1983-12-17 1984-12-14 Gate array basic cell
DE8484115654T DE3478978D1 (en) 1983-12-17 1984-12-17 C-mos basic cells arrangement
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ID=17033367

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US (1) US4644187A (ja)
EP (1) EP0150423B1 (ja)
JP (1) JPS60130140A (ja)
DE (1) DE3478978D1 (ja)

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