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JPS6016023A - Complementary logic circuit - Google Patents

Complementary logic circuit

Info

Publication number
JPS6016023A
JPS6016023A JP58123501A JP12350183A JPS6016023A JP S6016023 A JPS6016023 A JP S6016023A JP 58123501 A JP58123501 A JP 58123501A JP 12350183 A JP12350183 A JP 12350183A JP S6016023 A JPS6016023 A JP S6016023A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
type
transistors
circuit
mis
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
JP58123501A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Oba
大場 収
Satoru Tanizawa
谷澤 哲
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP58123501A priority Critical patent/JPS6016023A/en
Priority to KR1019840003767A priority patent/KR890004211B1/en
Priority to US06/627,576 priority patent/US4654548A/en
Priority to DE8484401430T priority patent/DE3467068D1/en
Priority to EP84401430A priority patent/EP0131514B1/en
Publication of JPS6016023A publication Critical patent/JPS6016023A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/02Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components
    • H03K19/08Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices
    • H03K19/094Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors
    • 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
    • H10D84/80Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs
    • H10D84/82Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integration of IGFETs of only field-effect components

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、コンブリメンタリロジ・ツク回路に関し、特
にMis )ランジスタとバイポーラトランジスタもし
くは静電誘導トランジスタとの組合せにより低消費電力
であり一&から高速動作を可能にした非反転型のコンプ
リメンタリロジック回路にJ関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a complementary logic circuit, and in particular to a combination of a Mis) transistor and a bipolar transistor or a static induction transistor, which achieves low power consumption and This invention relates to a non-inverting complementary logic circuit that enables high-speed operation.

〔技術の背景〕[Technology background]

一般に、0−Ml5型ロジック回路は消費電力は極めて
少ないが負荷に対する駆動能力が低くかつ動作速度も比
較的遅い。これに対して、ノクイポーラトランジスタ等
を用いたノ5イポーラロジック回路は負荷に対する駆動
能力が高く高速動作が期待できるが消費電力が太きいと
いう欠点を有している。従って、もしこれら両者のロジ
ック回路の長所を併せ持つロジック回路が構成できれば
コンピュータその他のデジタルシステムの性能を大幅に
向上させることが可能となる。
Generally, 0-Ml5 type logic circuits have extremely low power consumption, but have low load driving ability and relatively slow operating speed. On the other hand, a polar logic circuit using a semi-polar transistor or the like has a high driving capacity for a load and can be expected to operate at high speed, but has the drawback of high power consumption. Therefore, if a logic circuit that combines the advantages of both of these logic circuits can be constructed, it will be possible to significantly improve the performance of computers and other digital systems.

〔従来技術と問題点〕[Prior art and problems]

従来、非反転型のロジック回路は例えば第1図に示すよ
うに2つの0−M I S型インバータ回路を縦続接続
して構成されていた。各0−M I S型インバータは
、それぞれ、pチャンネルM1BトランジスタQ1およ
びnチャンネルMI8)ランジスタQ21およびpチャ
ンネルMis)ランジスタQl′およびnチャンネルM
is)ランジスタQ2′によって構成される。入力信号
INは初段インバータの各トランジスタQlおよびQ2
のゲートに印加され、該初段インバータの反転出力は次
段インバータの各トランジスタQ l/およびQ2′の
ゲートに入力され、出力信号OU TはトランジスタQ
l’およびQ2′の互に接続されたドレインから取り出
される。
Conventionally, a non-inverting logic circuit has been constructed by cascading two 0-MIS type inverter circuits, as shown in FIG. 1, for example. Each 0-M I S type inverter consists of a p-channel M1B transistor Q1 and an n-channel MI8) transistor Q21 and a p-channel Mis) transistor Ql' and an n-channel M
is) constituted by transistor Q2'. The input signal IN is applied to each transistor Ql and Q2 of the first stage inverter.
The inverted output of the first stage inverter is input to the gate of each transistor Ql/ and Q2' of the next stage inverter, and the output signal OUT is applied to the gate of the transistor Q
It is taken from the interconnected drains of l' and Q2'.

第1図の回路においては、入力信号INが高レベルのと
きには初段インバータのトランジスタQ2がオン、次段
インバータのトランジスタQ1′がオンとなって出力信
号OUTが高レベルとなる。逆に、入力信号INが低レ
ベルの場合には初段インバータのトランジスタQ1がオ
ン、次段インバータのトランジスタQ2がオンとなって
出力信号OUTが低レベルとなる。このようにして第1
図の回路は非反転型回路として動作する。そして、第1
図の回路においては、入力信号INが嵩レベルのときは
初段インバータのトランジスタQtおよび次段インバー
タのトランジスタQ2がカットオフし。
In the circuit shown in FIG. 1, when the input signal IN is at a high level, the transistor Q2 of the first stage inverter is turned on, the transistor Q1' of the next stage inverter is turned on, and the output signal OUT becomes high level. Conversely, when the input signal IN is at a low level, the transistor Q1 of the first stage inverter is turned on, the transistor Q2 of the next stage inverter is turned on, and the output signal OUT becomes low level. In this way the first
The circuit shown operates as a non-inverting circuit. And the first
In the circuit shown in the figure, when the input signal IN is at a bulk level, the transistor Qt of the first stage inverter and the transistor Q2 of the next stage inverter are cut off.

入力信号INが低レベルのときは初段インバータのトラ
ンジスタQ2および次段インバータのトランジスタQ1
′がカットオフするため、入力信号が高レベルまたは低
レベルに維持される定常状態においてはほとんど電力を
消費せず過渡状態においてのみ電力を消費する。したが
って、第1図の回路を用いることによっても低電力のロ
ジック回路を構成することが可能であった。
When the input signal IN is at a low level, transistor Q2 of the first stage inverter and transistor Q1 of the next stage inverter
' is cut off, so it consumes almost no power in a steady state where the input signal is maintained at a high or low level, and only in a transient state. Therefore, by using the circuit shown in FIG. 1, it was possible to construct a low-power logic circuit.

しかしながら、前記従来形においては、各段のインバー
タのトランジスタQl、Q2およびQ1′。
However, in the conventional type, the transistors Ql, Q2 and Q1' of the inverter in each stage.

Qd が共にラテラルMIS)ランジスタであるため、
電流が半導体基板の表面を流れオン抵抗がかなシ高くな
って負荷容量OLによって動作速度が低下するという不
都合があった。また、MISトランジスタにおいてオン
抵抗を低下させるためチャンネル幅を大きくすることも
考えられたが、チャンネル幅を大きくすると入力容量す
なわちゲート容量が増大しそれほど動作速度全上昇させ
ることができなかった。また、前記従来形の回路におい
ては、駆動能力を上げるため各トランジスタのしきい値
を小さくして定常状態でオン側のトランジスタが充分飽
和するようにされている。そのため、遷移状態において
オン−オン状態の期間に電源■+から■−に抜けるむだ
なトランジェント電流が犬きくな9回路の消費電力が大
きくなるという不都合があった。
Since both Qd are lateral MIS transistors,
There is a disadvantage that current flows through the surface of the semiconductor substrate, resulting in a significantly high on-resistance and a reduction in operating speed due to the load capacitance OL. It has also been considered to increase the channel width in order to reduce the on-resistance in MIS transistors, but increasing the channel width increases the input capacitance, that is, the gate capacitance, and it has not been possible to increase the total operating speed that much. Further, in the conventional circuit, in order to increase the driving capability, the threshold value of each transistor is made small so that the on-side transistors are sufficiently saturated in a steady state. Therefore, in the transition state, a wasteful transient current flows from the power supply (2) to (2) during the on-on state, resulting in an inconvenience that the power consumption of the nine circuits increases.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、前述の従来形における問題点にかんが
み、コンプリメンタリロジック回路において、n型およ
びp型のMis)ランジスタを有する初段回路とnpn
型およびpnp型のバイポーラトランジスタもしくは静
電誘導トランジスタを有する出力回路とを用いて相補型
回路を構成するとともに出力回路をエミッタ(ソース)
フォロワ型回路とするという構想にもとづき、極めて低
消費電力でありながら高速動作が可能な非反転型論理回
路を提供することにある。
In view of the problems in the conventional type described above, an object of the present invention is to provide a first stage circuit having n-type and p-type Mis) transistors and an npn transistor in a complementary logic circuit.
A complementary type circuit is constructed using a type and an output circuit having a pnp type bipolar transistor or a static induction transistor, and the output circuit is used as an emitter (source).
The object of the present invention is to provide a non-inverting logic circuit that is capable of high-speed operation while consuming extremely low power, based on the concept of a follower-type circuit.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

そしてこの目的は1本発明によれば、n型のMISトラ
ンジスタとp型のMIS)ランジスタとを有する初段回
路およびnpn型のバイポーラトランジスタ(もしくは
n型の静電誘導トランジスタ)とpnp型のバイポーラ
トランジスタ(もしくはp型の静電誘導トランジスタ)
とを有する出力回路を具備し、各Mis)ランジスタの
ゲートが互に接続されて入力信号を受け、該n型および
p型のMis)ランジスタのソースがそれぞれ該npn
型およびpnp型のバイポーラトランジスタ(n型およ
びp型の静電誘導トランジスタ)のべ−ス(ゲート)に
接続され、各バイポーラトランジスタ(静電誘導トラン
ジスタ)のエミッタ(ソース)を互に接続して出力とし
、かつ各Mis)ランジスタのドレインおよび各バイポ
ーラトランジスタ(静電誘導トランジスタ)のコレクタ
(ドレイン)から電源全供給することを特徴とするコン
プリメンタリロジック回路を提供することによって達成
される。
According to the present invention, the first stage circuit includes an n-type MIS transistor and a p-type MIS transistor, an npn-type bipolar transistor (or an n-type static induction transistor), and a pnp-type bipolar transistor. (or p-type static induction transistor)
The gates of the Mis) transistors are connected to each other to receive an input signal, and the sources of the n-type and p-type Mis) transistors are respectively connected to the npn
It is connected to the bases (gates) of type and pnp type bipolar transistors (n-type and p-type static induction transistors), and the emitters (sources) of each bipolar transistor (static induction transistor) are connected to each other. This is achieved by providing a complementary logic circuit characterized in that all power is supplied from the drain of each Mis) transistor and the collector (drain) of each bipolar transistor (static induction transistor).

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下1図面により本発明の詳細な説明する。 The present invention will be explained in detail below with reference to one drawing.

第2図は1本発明の1実施例に係わるコンプリメンタリ
ロジック回路を示す。同図の回路は、ラテラル構造を有
するnWMIs)ランジスタQs+ラテジル構造を有す
るp型MISトランジスタQ4゜例えばバーチカル構造
を有するnpn型トランジスタQ5および例えばバーチ
カル構造を有するpnp型トランジスタQa?具備する
。トランジスタQ5およびQsはそれぞれ例えばnpn
型バイボー2トランジスタおよびpnp型バイポーラト
ランジスタとされる。MISトランジスタQ8のゲート
とMIS)ランジスタQ4のゲートは互いに接続され入
力信号INが印加される。MIS )う/ジスタQ3の
ソースはトランジスタQ5のベースに接続され、ドレイ
ンは電源の高電位側■+に接続されている。〜11Sト
ランジスタQ4のソースはトランジスタQ6のベースに
接続され、ドレインは電源の低電位側■−に接続されて
いる。トランジスタQ5およびQsの共通接続されたエ
ミッタから出力信号OUTが取り出される。また、トラ
ンジスタQsおよびQsのコレクタはそれぞれ電源の高
電位側■+および電源の低電位1llllV−に接続さ
れている。なお、トランジスタQ5およびQsとして例
えばバイポーラトランジスタのようにノーマリ−オフ型
の素子を用いる場合には第2図破線で示すようにトラン
ジスタQ3およびQ4のドレイン間を接続してもよい。
FIG. 2 shows a complementary logic circuit according to one embodiment of the present invention. The circuit in the figure includes an nWMI transistor Qs having a lateral structure, a p-type MIS transistor Q4 having a lateral structure, an npn transistor Q5 having a vertical structure, and a pnp transistor Qa having a vertical structure, for example. Be equipped. Transistors Q5 and Qs are each, for example, npn
The transistor is a biborder-type bipolar transistor and a pnp-type bipolar transistor. The gate of MIS transistor Q8 and the gate of MIS transistor Q4 are connected to each other and input signal IN is applied thereto. The source of the MIS transistor Q3 is connected to the base of the transistor Q5, and the drain is connected to the high potential side of the power supply. The source of the ~11S transistor Q4 is connected to the base of the transistor Q6, and the drain is connected to the low potential side - of the power supply. An output signal OUT is taken out from the commonly connected emitters of transistors Q5 and Qs. Further, the collectors of the transistors Qs and Qs are respectively connected to the high potential side 1+ of the power supply and the low potential 1llllV- of the power supply. In addition, when normally-off type elements such as bipolar transistors are used as transistors Q5 and Qs, the drains of transistors Q3 and Q4 may be connected as shown by the broken line in FIG.

トランジスタQ5およびQsとして5IT=のノーマリ
−オン型の素子を用いる場合にはこの接続は行なわない
This connection is not made when normally-on type elements of 5IT= are used as transistors Q5 and Qs.

第2図の回路においては、入力信号INが高レベルの時
にはn型MISトランジスタQ3がオンとなりnpn 
)ランジスタQ5のベースを高レベルに引上げる。これ
により、該トランジスタQiがオンとなり出力信号OU
Tが高レベルとなる。この時、p型MIS)ランジスタ
Q4およびpnp )ランジスタQ6は共にカットオフ
状態となっている。逆に、入力信号INが低レベルの時
は、pチャンネルM■SトランジスタQ4がオンとすF
) pnpトランジスタQ6のベース電圧を引下げるか
ら該トランジスタQ6もオンとなり、出力信号OUTが
低レベルになる。この場合はnチャンネルMISトラン
ジスタQ3およびnpn )ランジスタQsは共にカッ
トオフしている。
In the circuit shown in FIG. 2, when the input signal IN is at a high level, the n-type MIS transistor Q3 is turned on and npn
) Pull the base of transistor Q5 to a high level. As a result, the transistor Qi is turned on and the output signal OU
T becomes high level. At this time, both the p-type MIS) transistor Q4 and the pnp) transistor Q6 are in a cutoff state. Conversely, when the input signal IN is at a low level, the p-channel M■S transistor Q4 turns on and F
) Since the base voltage of the pnp transistor Q6 is lowered, the transistor Q6 is also turned on, and the output signal OUT becomes low level. In this case, both the n-channel MIS transistor Q3 and the npn) transistor Qs are cut off.

上述の説明で明らかなように、第2図の回路は非反転型
回路として動作するが、入力信号INが高レベルの場合
にはトランジスタQ4およびQsが共にカットオフし、
入力信号INが低レベルの場合にはトランジスタQ3お
よびQsが共にカットオフするから、定常状態において
はほとんど電力を消費し力い。また、トランジスタQI
!およびQsは共にバーチカルトランジスタでおるため
オン抵抗をかなり低くすることが可能になり、負荷容量
の影響を受けることなく高速動作を行なうことができる
。また、各ラテラルMISトランジスタQ3およびQ4
の負荷がトランジスタQ5およびQsのみとなってきわ
めて軽くなるから、これらの各ラテラルMis トラン
ジスタQ3およびQ4の駆動能力を大きくする必要がな
い。そのため。
As is clear from the above description, the circuit of FIG. 2 operates as a non-inverting circuit, but when the input signal IN is at a high level, both transistors Q4 and Qs are cut off,
Since both transistors Q3 and Qs are cut off when the input signal IN is at a low level, almost no power is consumed in the steady state. Also, transistor QI
! Since both Qs and Qs are vertical transistors, the on-resistance can be made considerably low, and high-speed operation can be performed without being affected by load capacitance. In addition, each lateral MIS transistor Q3 and Q4
Since the load on transistors Q5 and Qs becomes extremely light, there is no need to increase the driving capability of each of these lateral Mis transistors Q3 and Q4. Therefore.

各MISトランジスタのしきい値電圧を低くしてオン−
オン状態を大きくとる必要がなく、トランジェント時に
電源V+から■−に抜けるむだな電流を少なくすること
が可能に々り回路の消費電力をきわめて少なくすること
ができる。なお、一般にMIS−FIiTにおいては、
ソースと基板間の電位差金大きくするに従いゲートしき
い値電圧が大きく上昇する現象すなわち基板効果がある
。第2図の回路においては、nチャンネルMNSトラン
ジスタQ3の基板が電源の低電位側V−に接続され、該
トランジスタQ3のソースはトランジスタQ4のソース
・ドレイン間を介して該電源■−に接続されているため
ソースと基板間の電圧が従来形の0−Ml5回路に比し
て犬きくなっている。
Turn on by lowering the threshold voltage of each MIS transistor.
It is not necessary to take a large on state, and it is possible to reduce the wasteful current flowing from the power supply V+ to - during a transient, and the power consumption of the circuit can be extremely reduced. In general, in MIS-FIiT,
There is a phenomenon in which the gate threshold voltage increases greatly as the potential difference between the source and the substrate increases, that is, the substrate effect. In the circuit of FIG. 2, the substrate of the n-channel MNS transistor Q3 is connected to the low potential side V- of the power supply, and the source of the transistor Q3 is connected to the power supply - through the source and drain of the transistor Q4. Therefore, the voltage between the source and the substrate is higher than that of the conventional 0-M15 circuit.

pチャンネルMISトランジスタQ4についても同様に
ソースと基板間の電圧が犬きくなっている。
Similarly, the voltage between the source and the substrate of the p-channel MIS transistor Q4 is also low.

そのため1例えば従来形の0−Ml5回路と本発明によ
る回路とが同一チップ上に混在するような場合には、基
板効果によるVtl】シフトが起きるが。
Therefore, for example, if a conventional 0-Ml5 circuit and a circuit according to the present invention are mixed on the same chip, a Vtl shift due to the substrate effect will occur.

本発明回路の構成ではバーチカルトランジスタのバッフ
ァ効果によりほとんど問題とはなら々い。
In the circuit configuration of the present invention, there is almost no problem due to the buffer effect of the vertical transistor.

また従来形の0−Ml5回路でも多入力NANDゲート
等では、トランジスタを積み重ねるため。
Also, even in conventional 0-Ml5 circuits, transistors are stacked in multi-input NAND gates.

Vthシフトが生じ、入力端子によって動作速度に差が
出てしまうが本考案回路では多入力ゲートを構成しても
同様の効果によりほとんど問題にならガいという利点が
ある。
Although a Vth shift occurs and the operating speed differs depending on the input terminal, the circuit of the present invention has the advantage that even if a multi-input gate is configured, there is no problem due to the same effect.

第2図の回路において、各トランジスタQs+Q6とし
ては例えば第3図に示すような種々のものが使用できる
。第3図(a)、 (b)は各トランジスタとしてバイ
ポーラトランジスタを用いたものであり、第3図CG)
9 (d)は各トランジスタとして81 T (5ta
tic Induction Transistor 
s 静電誘導(]1) 形トランジスタ)を用いたものを示している。このよう
に、各トランジスタQs、Qaとしてはバイポーラトラ
ンジスタ等のノーマリ−オフ型のしきい値を有するもの
のみでなく、SIT等のノーマリ−オン型のトランジス
タを使用することも可能である。各トランジスタQ3.
0.6としてノーマリ−オン型のものを使用した場合で
も定常状態においては、すなわち入力信号が高レベルま
たは低レベルのいずれかの値となっている場合には、こ
れをカットオフ状態とすることが可能になる。従って、
第2図の回路を用いることにより、従来高速性を有しな
がら低電力ロジックには使用できなかったSIT等のノ
ーマリ−オン型のトランジスタをも使用することが可能
になる。なお、5JTI!ノーマリ−オフ型の素子とし
て設計することも可・能である。
In the circuit shown in FIG. 2, various transistors such as those shown in FIG. 3 can be used as the transistors Qs+Q6. Figures 3 (a) and (b) use bipolar transistors as each transistor, and Figure 3 (CG)
9 (d) is 81 T (5ta
Tic Induction Transistor
s Electrostatic induction (]1) type transistor) is shown. In this way, as each of the transistors Qs and Qa, it is possible to use not only a normally-off type transistor having a threshold value such as a bipolar transistor, but also a normally-on type transistor such as an SIT. Each transistor Q3.
Even if a normally-on type is used as 0.6, in a steady state, that is, when the input signal is at either a high level or a low level, this should be the cutoff state. becomes possible. Therefore,
By using the circuit shown in FIG. 2, it becomes possible to use normally-on transistors such as SIT, which conventionally have high speed but cannot be used in low power logic. In addition, 5JTI! It is also possible to design it as a normally-off type element.

第4図は、半導体基板上に形成された第2図の回路の構
造を模式的に示す。同図の構成においては、トランジス
タQ5およびQsとしてそれぞれn型およびp型のSI
Tが用いら扛ている。p型基(12) 板1上にはn−型エピタキシャル層シが形成され。
FIG. 4 schematically shows the structure of the circuit of FIG. 2 formed on a semiconductor substrate. In the configuration shown in the figure, n-type and p-type SI transistors are used as transistors Q5 and Qs, respectively.
T is being used. P-type group (12) An n-type epitaxial layer is formed on the plate 1.

該n−型エピタキシャル1fi2とp型基板1との境界
付近にn串型埋込み層3およびp生型埋込み層4が形成
されている。n串型埋込み層3の上部のn−型エピタキ
シャル層2上には、p型MIS−FET(Q4)および
n型S I T (Qs )が形成されティる。該81
Tは、前記。十型埋込み層3をドレインとし、n−型エ
ピタキシャル層2上に形成されたp中型拡散層をゲート
とし、該p中型拡散層に囲まれるようにn−型エピタキ
シャル層2上に形成されたn生型拡散層をソースとして
いる。なお。
Near the boundary between the n-type epitaxial layer 1fi2 and the p-type substrate 1, an n-shaped buried layer 3 and a p-type buried layer 4 are formed. A p-type MIS-FET (Q4) and an n-type SIT (Qs) are formed on the n-type epitaxial layer 2 above the n-shaped buried layer 3. 81
T is as above. The ten-shaped buried layer 3 is used as a drain, the p medium-sized diffusion layer formed on the n-type epitaxial layer 2 is used as a gate, and the n-type buried layer 3 is formed on the n-type epitaxial layer 2 so as to be surrounded by the p medium-sized diffusion layer. The source is the native diffusion layer. In addition.

n型SITのp生型ゲート拡散層の1部はp型FgTの
ドレインとして用いられている。このように、p型F’
ETとn型SITと全混合パターンにして形成すること
により回路の集積度を高めることができる。また、p生
型埋込み層4上にはp−型エピタキシャル層5が形成さ
れ、該エピタキシャル層5上にはnチャンネルFET(
Qll)およびp型81T(Qs)が前述と同様の混合
パターンによって形成されている。このような構造を有
する各トランジスタの電極は例えばアルミ配線層によっ
て図示のごとく配線されて、箇2図の回路が形成される
。ただし、この場合、SITはノーマリ−オフ型に設計
される。5ITf:ノーマリ−オン型に設計した場合に
は、SITとMI8−FETとを分離しておきBITの
ゲートどうしが接続されないようにする。
A part of the p-type gate diffusion layer of the n-type SIT is used as the drain of the p-type FgT. In this way, p-type F'
By forming a complete mixed pattern of ET and n-type SIT, the degree of circuit integration can be increased. Further, a p-type epitaxial layer 5 is formed on the p-type buried layer 4, and an n-channel FET (
Qll) and p-type 81T (Qs) are formed by the same mixed pattern as described above. The electrodes of each transistor having such a structure are wired as shown in the figure using, for example, an aluminum wiring layer, thereby forming the circuit shown in Figure 2. However, in this case, the SIT is designed as a normally-off type. 5ITf: When designed as a normally-on type, the SIT and MI8-FET are separated so that the gates of the BITs are not connected to each other.

第5図は、第2図の回路をトランジスタQ5およびQs
としてバーチカル構造を有するバイポーラトランジスタ
を用いて形成したものである。例えばbnpn型トラン
ジスタQ11は、n串型埋込み層3をコレクタとし、該
埋込み層3上に。−型エピタキシャル層2を介して形成
されfcp十型鉱型拡散層−スとし、該p中型拡散層上
に形成されたn生型拡散層をエミッタとする縦型構造を
有している。pnp型トランジスタQ6も同様の縦型構
造を有している。その他の部分は第4図のものと同じで
あるから説明を省略する。
FIG. 5 shows the circuit of FIG. 2 with transistors Q5 and Qs.
It is formed using a bipolar transistor having a vertical structure. For example, the bnpn type transistor Q11 has the n-shaped buried layer 3 as its collector and is disposed on the buried layer 3. It has a vertical structure in which an fcp ten-type ore-type diffusion layer is formed via the --type epitaxial layer 2, and an n-type mineral diffusion layer formed on the p-medium type diffusion layer serves as an emitter. PNP transistor Q6 also has a similar vertical structure. Since the other parts are the same as those in FIG. 4, their explanation will be omitted.

第4図および第5図に示された構造においては。In the structure shown in FIGS. 4 and 5.

p型うテラルMIS−PETとn型のバーチカルトラン
ジスタおよびn型うテラルMis)ランジスタとp型の
バーチカルトランジスタとがそれぞれ混合パターンとし
て形成されており、かつバーチカルトランジスタQ5お
よびQaとしてバイポーラトランジスタ等を用いた場合
でもこれらのバイポーラトランジスタを他のトランジス
タと分離するためのアイソレーション領域を必要としな
いから1回路の集積度を高めることができると共に。
A p-type lateral MIS-PET, an n-type vertical transistor, an n-type lateral Mis) transistor, and a p-type vertical transistor are each formed as a mixed pattern, and bipolar transistors or the like are used as the vertical transistors Q5 and Qa. Even in the case where bipolar transistors are used, there is no need for an isolation region to separate these bipolar transistors from other transistors, so the degree of integration of one circuit can be increased.

製造プロセスを簡略化することが可能になる。It becomes possible to simplify the manufacturing process.

第6図は1本発明の他の実施例としてのA N Dゲー
ト回路を示す。同図の回路は、互いに並列接続された2
個のpチャンネルMIS)ランジスタQ7およびQa 
、互いに直列接続されたnチャンネルMIS)ランジス
タQ9およびQ+onそして1例えばバーチカル構造を
有するnpn型トランジスタQ11および例えばバーチ
カル構造を有するpnp型トランジスタQ12を具備す
る。トランジスタQ7およびQaのソースはトランジス
タQuおよびQ12のベース(ゲート)およびトランジ
スタQ1oのソースと接続されている。1つの入力信号
INIは(15) トランジスタQ7のゲートおよびトランジスタQ9のゲ
ートに印加され、他の入力IN2はトランジスタQ8の
ゲートおよびトランジスタQ1oのゲートに印加される
。トランジスタQoおよびQ12のエミッタ(ソース)
は共通接続され出力信号OUTが取り出される。
FIG. 6 shows an A N D gate circuit as another embodiment of the present invention. The circuit in the figure consists of two
p-channel MIS) transistors Q7 and Qa
, an n-channel MIS transistor Q9 and Q+on connected in series with each other, an npn transistor Q11 having a vertical structure, for example, and a pnp transistor Q12 having a vertical structure, for example. The sources of transistors Q7 and Qa are connected to the bases (gates) of transistors Qu and Q12 and the source of transistor Q1o. One input signal INI (15) is applied to the gate of transistor Q7 and the gate of transistor Q9, and the other input signal IN2 is applied to the gate of transistor Q8 and the gate of transistor Q1o. Emitters (sources) of transistors Qo and Q12
are commonly connected and output signal OUT is taken out.

第6図の回路においては、入力信号INI およびIN
2が共に高レベルの場合にはnチャンネルMIS)ラン
ジスタQ9およびQtoがオンとカリ従ってnpn型ト
ランジスタQll がオンとなるから出力信号OUTが
高レベルになる。これに対して。
In the circuit of FIG. 6, input signals INI and IN
When both transistors Q2 and Q2 are at a high level, the n-channel MIS transistors Q9 and Qto are turned on, and therefore the npn transistor Qll is turned on, so that the output signal OUT becomes a high level. On the contrary.

入力信号INIまたはINHのうち少なくとも1つが低
レベルである場合はトランジスタQ7およびQBのいず
れかがオンとなりpnp型 トランジスタQ+2のベー
ス電圧を引上げる。従って該トランジスタQ12がオン
となり出力信号OUTが低レベルとなる。従って、第6
図の回路はANDゲートとして動作する。
When at least one of the input signals INI or INH is at a low level, either transistor Q7 or QB is turned on to pull up the base voltage of pnp transistor Q+2. Therefore, the transistor Q12 is turned on and the output signal OUT becomes low level. Therefore, the sixth
The circuit shown operates as an AND gate.

第7図は1本発明のさらに他の実施例としてのORゲー
ト回路を示す。同図の回路は、互いに直(16) 列接続されたpチャンネルMis)ランジスタQtsお
よびQ14.互いに並列接続されたnチャンネルMI8
 )ランジスタQtaおよびQ16.そしてnpn型お
よびpnp型のトランジスタQ1?およびQlsを具備
する。この回路の詳細な構造および動作は第6図の回路
に関して、上述したところから容易に類推できるのでそ
の説明を省略する。
FIG. 7 shows an OR gate circuit as still another embodiment of the present invention. The circuit shown in the figure consists of p-channel Mis) transistors Qts and Q14 . n-channel MI8 connected in parallel with each other
) transistors Qta and Q16. And npn type and pnp type transistor Q1? and Qls. The detailed structure and operation of this circuit can be easily inferred from what has been described above with respect to the circuit of FIG. 6, so a description thereof will be omitted.

第8図は、第7図に示す2人力ORゲート回路の具体的
な構造を示す断面図である。同図において、11はp型
基板、12はn−型エピタキシャル層、13はn生型埋
込み層、14はp+型埋込み層である。pチャンネルM
ISトランジスタQls 、 Q14 およびnpn 
)ランジスタQ1フはn生型埋込み層13上のエピタキ
シャル層12上に形成されている。トランジスタQCs
のドレインおよびQ14のソースは共通のp十型拡散層
によって形成され、トランジスタQ1gのソースおよび
トランジスタQlyのベースも同じp十型拡散層を共有
している。トランジスタQ1gのソースとトランジスタ
Q15およびQtaのソースはアルミ配線層等の配線(
17) −へ・ によって接続されている。nチャンネルMIS)ランジ
スタQ1s 、 Qtaおよびpnp型トランジスタQ
ssは共にp生型埋込み層14上のp−型エピタキシャ
ル層15上に形成されている。トランジスタQ+sのド
レインおよびトランジスタQ1gのドレインは共通のn
生型拡散層を使用しており、トランジスタQ1sのソー
スおよびトランジスタQtaのベースはn生型拡散層を
共用している。第8図の構成においては、pチャンネル
MIS)ランジスタQrs、 Q14およびnpn型ト
ランジスタQ17が混合パターンとして形成さ扛ており
、かつnチャンネルMIS)ランジスタQts、 Q+
6およびpnp型トランジスタQsBが混合パターンと
して形成されているため、高集積度の素子全構成するこ
とができる。なお、第8図にはトランジスタQ17およ
びQlsとしてバイポーラトランジスタを用いり場合が
示されているが、これらは前述のようにSIT等を用い
ることも可能でありその場合の構造上も前述の説明から
明らかであるから説明を省略する。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a specific structure of the two-person OR gate circuit shown in FIG. 7. In the figure, 11 is a p-type substrate, 12 is an n-type epitaxial layer, 13 is an n-type buried layer, and 14 is a p+-type buried layer. p channel M
IS transistors Qls, Q14 and npn
) The transistor Q1 is formed on the epitaxial layer 12 on the n-type buried layer 13. Transistor QCs
The drain of Q14 and the source of Q14 are formed by a common p-type diffusion layer, and the source of transistor Q1g and the base of transistor Qly also share the same p-type diffusion layer. The source of transistor Q1g and the sources of transistors Q15 and Qta are connected to wiring (such as an aluminum wiring layer).
17) - is connected by. n-channel MIS) transistor Q1s, Qta and pnp transistor Q
ss are both formed on the p- type epitaxial layer 15 on the p-type buried layer 14. The drain of transistor Q+s and the drain of transistor Q1g are connected to a common n
A natural type diffusion layer is used, and the source of the transistor Q1s and the base of the transistor Qta share the n type type diffusion layer. In the configuration of FIG. 8, p-channel MIS) transistors Qrs, Q14 and npn-type transistors Q17 are formed as a mixed pattern, and n-channel MIS) transistors Qts, Q+
6 and the pnp type transistor QsB are formed as a mixed pattern, so that a highly integrated element can be constructed. Although FIG. 8 shows the case where bipolar transistors are used as the transistors Q17 and Qls, it is also possible to use SIT or the like as described above, and in that case, the structure is similar to that described above. Since it is obvious, the explanation will be omitted.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

(18) このように1本発明によれば1例えばn型のラテラルM
ISトランジスタとp型のラテラルMISトランジスタ
とによる初段回路およびnpn型のバイポーラトランジ
スタとpnp型のバイポーラトランジスタとによる出力
回路を用いてコンプリメンタリロジック回路を構成した
から、バイポーラトランジスタ等として例えばノーマリ
−オン型のものを使用した場合でも定常状態においては
ほとんど電流を消費せず極めて低電力の論理回路が構成
できる。また、出力段にバーチカル構造を有するトラン
ジスタ金円いることにより負荷容量の影響によって動作
速度が低下することなく、極めて高速度のロジック回路
を実現することができる。
(18) According to the present invention, for example, an n-type lateral M
Since a complementary logic circuit is constructed using an initial stage circuit consisting of an IS transistor and a p-type lateral MIS transistor and an output circuit consisting of an npn-type bipolar transistor and a pnp-type bipolar transistor, it is possible to use a normally-on type as a bipolar transistor, etc. Even when a device is used, it consumes almost no current in a steady state, making it possible to construct an extremely low-power logic circuit. Further, by using a transistor having a vertical structure in the output stage, an extremely high-speed logic circuit can be realized without reducing the operating speed due to the influence of load capacitance.

この高速性は、前段のラテラルMIS)ランジスタの負
荷が後段のバーチカルトランジスタのゲートまたはペー
スのみとなりラテラルMIS)ランジスタの負荷が軒く
なることからさらに顕著になる。また1本発明のロジッ
ク回路は各トランジスタを混合パターンとして形成する
ことが可能であり、かつ各トランジスタ間のアイソレー
クヨンが(19) 不要となるからその集積度を極めて高くすることが可能
になると共に素子の製造プロセスが簡略化される。
This high speed becomes even more remarkable because the load on the lateral MIS transistor in the previous stage is only the gate or the paste of the vertical transistor in the latter stage, and the load on the lateral MIS transistor is reduced. In addition, in the logic circuit of the present invention, each transistor can be formed as a mixed pattern, and isolation between each transistor is not required (19), so the degree of integration can be extremely high. At the same time, the manufacturing process of the device is simplified.

以上、要するに本発明によれば、0−M1s回路と同等
以下の低消費電力でありながら高速度、高フアンアウト
数を有し、かつ高集積化が可能な論理回路が提供される
In summary, according to the present invention, a logic circuit is provided which has low power consumption equal to or lower than that of a 0-M1s circuit, has high speed, a high fan-out number, and can be highly integrated.

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

第1図は従来形のロジック回路の1例としての0−tl
s型非反転回路を示す電気回路図、第2図は本発明の1
実施例に係わるロジック回路を示す電気回路図、第3図
は第2図の回路において弔いら詐る各トランジスタの種
類を示す電気回路図、第4図および第5図は第2図の回
路の具体的構造を示す断面斜視図、第6図は本発明の他
の実施例に係わるロジック回路を示す電気回路図、第7
図は本発明のさらに他の実施例を示す電気回路図。 そして第8図は第6図の回路の構造を示す断面図である
。 1.11・・・p型基板。 (20) 2.12・・・n−型エピタキシャル層。 3.13・・・n生型埋込み層。 4.14・・・p中型埋込み層。 5.15・・・p−型エピタキシャル層。 Qll Ql’l Q41 Q71 Q81 Qts、
 Q10・・・pチャンネルMis)ランジスタ。 Q21 Qi + Q3+ Q’+ Qto、 Qls
、 Qta−nチャンネルλ418)ランジスタ。 Qs 、 Qo、 Qly・・・n型バーチカルトラン
ジスタ。 Q a + Q ’2r Q ”・・・p型バーチカル
トランジスタ。 特許出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁理士 内 1)幸 男 弁理士 山 口 昭 之。 呼 檄
Figure 1 shows 0-tl as an example of a conventional logic circuit.
An electric circuit diagram showing an s-type non-inverting circuit, FIG. 2 is a first embodiment of the present invention.
An electric circuit diagram showing the logic circuit according to the embodiment, FIG. 3 is an electric circuit diagram showing the types of transistors used in the circuit of FIG. 2, and FIGS. 4 and 5 are diagrams of the circuit of FIG. 2. FIG. 6 is a cross-sectional perspective view showing a specific structure; FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a logic circuit according to another embodiment of the present invention; FIG.
The figure is an electric circuit diagram showing still another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a sectional view showing the structure of the circuit shown in FIG. 6. 1.11...p-type substrate. (20) 2.12...n-type epitaxial layer. 3.13...n-type buried layer. 4.14...p medium buried layer. 5.15...p-type epitaxial layer. Qll Ql'l Q41 Q71 Q81 Qts,
Q10...p channel Mis) transistor. Q21 Qi + Q3+ Q'+ Qto, Qls
, Qta-n channel λ418) transistor. Qs, Qo, Qly... n-type vertical transistor. Q a + Q '2r Q ''...p-type vertical transistor. Patent applicant Fujitsu Limited Patent agent Akira Aoki Patent attorney Kazuyuki Nishidate Patent attorney 1) Yukio Patent attorney Akiyuki Yamaguchi . call

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、n型のMIS)ランジスタとp型のMIS トラン
ジスタとを有する初段回路およびnpn型のバイポーラ
トランジスタ(もしくはn型の静電誘導トランジスタ)
とpnp型のバイポーラトランジスタ(もしくはp型の
静電誘導トランジスタ)とを有する出力回路を具備し、
各MI8)ランジスタのゲートが互に接続されて入力信
号を受け、該n型およびp型のMIS)ランジスタのソ
ースがそれぞれ該npn型およびpnp型のバイポーラ
トランジスタ(n型およびp型の静電誘導トランジスタ
)のベース(ゲート)に接続され、各バイポーラトラン
ジスタ(静電誘導トランジスタ)のエミッタ(ソース)
を互に接続して出力とし、かつ各MIS)ランジスタの
ドレインおよび各バイポーラトランジスタ(静電誘導ト
ランジスタ)のコレクタ(ドレイン)へ電源を供給する
ことを特徴とするコンプリメンタリロジック回路。 2、前記バイポーラトランジスタもしくは静電誘導トラ
ンジスタ會バーチカル型のトランジスタとしたことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載のコンプリメンタリ
ロジック回路。
[Claims] 1. An initial stage circuit having an n-type MIS transistor and a p-type MIS transistor, and an npn-type bipolar transistor (or an n-type static induction transistor)
and a pnp-type bipolar transistor (or p-type static induction transistor),
The gates of each MI8) transistor are connected to each other to receive input signals, and the sources of the n-type and p-type MIS) transistors are connected to the npn-type and pnp-type bipolar transistors (n-type and p-type static induction transistor) and the emitter (source) of each bipolar transistor (static induction transistor).
A complementary logic circuit characterized in that the circuits are connected to each other as an output, and power is supplied to the drain of each MIS transistor and the collector (drain) of each bipolar transistor (electrostatic induction transistor). 2. The complementary logic circuit according to claim 1, wherein the bipolar transistor or the electrostatic induction transistor is a vertical type transistor.
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KR1019840003767A KR890004211B1 (en) 1983-07-08 1984-06-30 Complementary logic circuit
US06/627,576 US4654548A (en) 1983-07-08 1984-07-03 Complementary logic circuit
DE8484401430T DE3467068D1 (en) 1983-07-08 1984-07-05 Complementary logic integrated circuit
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54148469A (en) * 1978-05-15 1979-11-20 Oki Electric Ind Co Ltd Complementary mos inverter circuit device and its manufacture

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54148469A (en) * 1978-05-15 1979-11-20 Oki Electric Ind Co Ltd Complementary mos inverter circuit device and its manufacture

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