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JP2000295095A - Domino circuit with bipolar transistor - Google Patents

Domino circuit with bipolar transistor

Info

Publication number
JP2000295095A
JP2000295095A JP11097809A JP9780999A JP2000295095A JP 2000295095 A JP2000295095 A JP 2000295095A JP 11097809 A JP11097809 A JP 11097809A JP 9780999 A JP9780999 A JP 9780999A JP 2000295095 A JP2000295095 A JP 2000295095A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type mos
mos transistor
transistor
bipolar
circuit
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
JP11097809A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumio Yuki
文夫 結城
Takeshi Kato
猛 加藤
Yukihiro Onouchi
享裕 尾内
Hiroaki Nanbu
博昭 南部
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11097809A priority Critical patent/JP2000295095A/en
Publication of JP2000295095A publication Critical patent/JP2000295095A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路の高速化、回路面積の低減化、ドミノ回
路のBiCMOS化、MOS、バイポーラ素子搭載プロ
セスの簡易化を可能としたドミノ回路。 【解決手段】 プリチャージ用第1のp型MOSトラン
ジスタ102と、論理構成用第1のn型MOSトランジ
スタ103と、出力インバータ104を構成する第2の
p型MOSトランジスタ104a、第2のn型MOSト
ランジスタ104bとを備えたドミノ回路の前記第2の
p型とn型MOSトランジスタ104a、104bのソ
ース電極に各バイポーラトランジスタのベースを接続
し、エミッタを第3、第4の電源に接続し、コレクタを
前記第2のp型とn型とのMOSトランジスタ104
a、104bのドレイン電極(出力端子)に接続する。
(57) Abstract: A domino circuit capable of increasing the speed of a circuit, reducing the circuit area, making a domino circuit BiCMOS, and simplifying a process of mounting MOS and bipolar elements. A first p-type MOS transistor for precharging, a first n-type MOS transistor for logic configuration, a second p-type MOS transistor constituting an output inverter, and a second n-type MOS transistor. Connecting the bases of the respective bipolar transistors to the source electrodes of the second p-type and n-type MOS transistors 104a and 104b of the domino circuit having the MOS transistor 104b, connecting the emitters to third and fourth power supplies, The collector is the second p-type and n-type MOS transistor 104.
a, 104b are connected to the drain electrodes (output terminals).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラトラン
ジスタ併用型ドミノ回路に係り、特に、高速化及び集積
回路化した場合の低面積化を図ることを可能にしたバイ
ポーラトランジスタ併用型ドミノ回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a domino circuit using bipolar transistors and, more particularly, to a domino circuit using bipolar transistors which can be operated at high speed and reduced in area when integrated.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、プロセッサの主要回路にダイナミ
ックCMOS回路(ドミノ回路)を採用して、動作周波
数600MHz〜1GHzの動作速度を実現したことが、IBM、DEC
によりISSCC'97,ISSCC'98に報告され、ダイナミック回
路が注目されている。ダイナミック回路とは、p型MO
Sトランジスタ1個に対してn型MOSトランジスタ数
個で論理を構成する回路である。ダイナミック回路は、
n型MOSトランジスタからみると負荷がp型MOSト
ランジスタが1個のため負荷容量が小さく、スタティッ
クCMOS回路に比べて高速動作が可能である。また、
ダイナミック回路は、少ないトランジスタ数で回路を構
成することができるため、回路面積を小さくできるとい
う特徴を有している。基本的なドミノ回路に関する従来
技術として、例えば、CMOS VLSI 設計の原理(丸善),
1997.1 第4版,p141-144等に記載された技術が知られて
いる。
2. Description of the Related Art Recently, a dynamic CMOS circuit (domino circuit) has been adopted as a main circuit of a processor to realize an operation speed of an operating frequency of 600 MHz to 1 GHz.
ISSCC'97 and ISSCC'98, and dynamic circuits have attracted attention. A dynamic circuit is a p-type MO
This is a circuit in which logic is constituted by several n-type MOS transistors for one S transistor. The dynamic circuit is
When viewed from the n-type MOS transistor, since the load is one p-type MOS transistor, the load capacity is small, and high-speed operation is possible as compared with the static CMOS circuit. Also,
A dynamic circuit has a feature that a circuit area can be reduced because the circuit can be configured with a small number of transistors. Conventional technologies related to basic domino circuits include, for example, the principle of CMOS VLSI design (Maruzen),
The technology described in 1997.1 4th edition, p141-144 and the like is known.

【0003】図2は従来技術によるドミノ回路の構成を
示す図、図3は出力インバータを構成するMOSトラン
ジスタのゲート幅の遅延時間依存性を説明する図、図4
はドミノ回路全体を構成するMOSトランジスタのゲー
ト幅と遅延時間との負荷依存性を説明する図であり、以
下、図2〜図4を参照して従来技術によるドミノ回路に
ついて説明する。図2において、001はドミノ回路、
002は第1のpMOSトランジスタ、003は第1の
nMOSトランジスタ、004はインバータ、011は
負荷容量CL、104aは第2のpMOSトランジス
タ、104bは第2のnMOSトランジスタである。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a domino circuit according to the prior art, FIG. 3 is a diagram for explaining the delay time dependence of the gate width of a MOS transistor constituting an output inverter, and FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining the load dependence of the gate width and delay time of a MOS transistor constituting the entire domino circuit. Hereinafter, a domino circuit according to the prior art will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, 001 is a domino circuit,
002 is a first pMOS transistor, 003 is a first nMOS transistor, 004 is an inverter, 011 is a load capacitance CL, 104a is a second pMOS transistor, and 104b is a second nMOS transistor.

【0004】従来技術によるドミノ回路001は、図2
にその例を示すように、プリチャージ用、ディスチャー
ジ用の第1、第2の電源006、007に接続されたプ
リチャージ用の第1のp型MOSトランジスタ002
と、符号を付さないp型MOSトランジスタとの間に接
続された論理構成用の複数の第1のn型MOSトランジ
スタ003と、第2のpMOSトランジスタ104a、
第2のnMOSトランジスタ104bよりなる出力イン
バータ004と、該出力インバータ104の出力に接続
された負荷容量CL011とにより構成されている。
The domino circuit 001 according to the prior art is shown in FIG.
As shown in the example, a first p-type MOS transistor 002 for precharging connected to first and second power supplies 006 and 007 for precharging and discharging.
And a plurality of first n-type MOS transistors 003 for logic configuration connected between the p-type MOS transistors not denoted by reference numerals and a second pMOS transistor 104a,
The output inverter 004 includes a second nMOS transistor 104b and a load capacitor CL011 connected to an output of the output inverter 104.

【0005】前述のように構成される従来技術によるド
ミノ回路001は、一般に、CLK(クロック)信号の
1/2サイクル毎に第1のp型MOSトランジスタ00
2によるダイナミックノードのプリチャージと第1のn
型MOSトランジスタ003の論理によるディスチャー
ジとを交互に行う。すなわち、図示ドミノ回路001
は、第1のp型MOSトランジスタ002へCLK信号
(Lレベル)が入力されることにより、第1のp型MO
Sトランジスタ002と第1のn型MOSトランジスタ
003による論理との接続点のダイナミックノードがH
レベルになる。出力インバータ004には、このHレベ
ルの信号が入力され、その結果、ドミノ回路001の出
力は、Lレベルとなる。その後、第1のn型MOSトラ
ンジスタ003の論理に応じたデータ信号(Hレベル)
が入力されることにより、ダイナミックノードがLレベ
ルとなってインバータ004の出力がHとなる。
[0005] The domino circuit 001 according to the prior art configured as described above generally includes a first p-type MOS transistor 00 every 1/2 cycle of a CLK (clock) signal.
2 and the first n
The discharge by the logic of the type MOS transistor 003 is alternately performed. That is, the illustrated domino circuit 001
When the CLK signal (L level) is input to the first p-type MOS transistor 002, the first p-type MOS transistor
The dynamic node at the connection point between the S transistor 002 and the logic by the first n-type MOS transistor 003 is H
Become a level. This high-level signal is input to the output inverter 004, and as a result, the output of the domino circuit 001 goes low. After that, a data signal (H level) corresponding to the logic of the first n-type MOS transistor 003
Is input, the dynamic node goes low and the output of the inverter 004 goes high.

【0006】ドミノ回路は、一般に、その性能を最大限
に引き出すために、ゲート幅のチューニングにより最適
なゲート幅を選択する必要がある。このことを、ゲート
幅の遅延時間依存性を説明する図3を参照して説明す
る。
In the domino circuit, it is generally necessary to select an optimum gate width by tuning the gate width in order to maximize the performance. This will be described with reference to FIG. 3 illustrating the dependence of the gate width on the delay time.

【0007】図3に示すゲート幅の遅延時間依存性の例
は、例えば、出力インバータを構成するp型MOSトラ
ンジスタのゲート幅と遅延時間との関係を負荷容量の大
きさ(pF)をパラメータとして示したものである。この
図から判るように、p型MOSトランジスタのゲート幅
と遅延時間との関係は、ゲート幅の増加に伴って遅延時
間が単調に減少していくものではなく、遅延時間が最も
少ないゲート幅が存在する。すなわち、出力インバータ
のゲート幅の増大によるドミノ回路の高速化には限界が
ある。
FIG. 3 shows an example of the dependence of the gate width on the delay time. For example, the relationship between the gate width of the p-type MOS transistor constituting the output inverter and the delay time is determined by using the magnitude of the load capacitance (pF) as a parameter. It is shown. As can be seen from this figure, the relationship between the gate width of the p-type MOS transistor and the delay time is that the delay time does not decrease monotonically with the increase of the gate width, but the gate width with the shortest delay time is Exists. That is, there is a limit in increasing the speed of the domino circuit by increasing the gate width of the output inverter.

【0008】ドミノ回路の高速化をさらに進めるために
は、ドミノ回路全体のゲート幅を大きくする必要があ
る。このようなことが有効であることを、図4に示す遅
延時間の負荷依存性の特性図により説明する。
In order to further increase the speed of the domino circuit, it is necessary to increase the gate width of the entire domino circuit. The effectiveness of such a case will be described with reference to the characteristic diagram of the load dependency of the delay time shown in FIG.

【0009】図4において、黒丸により示す特性は、ド
ミノ論理部のp型MOSトランジスタとn型MOSトラ
ンジスタとのゲート幅を標準幅とし、インバータを構成
するp型MOSトランジスタのゲート幅を標準幅の2
倍、インバータを構成するn型MOSトランジスタのゲ
ート幅を標準幅としたときの負荷容量に対する遅延時間
の特性であり、白三角により示す特性は、ドミノ論理部
のp型MOSトランジスタとn型MOSトランジスタと
のゲート幅を標準幅の2倍とし、インバータを構成する
p型MOSトランジスタのゲート幅を標準幅の4倍、イ
ンバータを構成するn型MOSトランジスタのゲート幅
を標準幅の2倍としたときの負荷容量に対する遅延時間
の特性である。
In FIG. 4, the characteristics indicated by black circles indicate that the gate width of the p-type MOS transistor and the n-type MOS transistor of the domino logic unit is the standard width, and the gate width of the p-type MOS transistor forming the inverter is the standard width. 2
The characteristics of the delay time with respect to the load capacitance when the gate width of the n-type MOS transistor constituting the inverter is a standard width. The characteristics indicated by open triangles are the p-type MOS transistor and the n-type MOS transistor of the domino logic unit. Is twice the standard width, the gate width of the p-type MOS transistor forming the inverter is 4 times the standard width, and the gate width of the n-type MOS transistor forming the inverter is twice the standard width. 5 shows the characteristics of the delay time with respect to the load capacity of the first embodiment.

【0010】前述で説明した2本の特性から、単位容量
当たりの遅延時間(Ron抵抗)が、標準ゲート幅に比べ
回路全体のゲート幅を2倍にした場合に、1/2に低減
する(約2倍の高速化)ことが判る。しかし、この場
合、ゲート幅の増加に伴い回路面積も増大することにな
る。
From the two characteristics described above, the delay time per unit capacitance (Ron resistance) is reduced to half when the gate width of the entire circuit is doubled compared to the standard gate width ( About twice as fast). However, in this case, the circuit area increases as the gate width increases.

【0011】また、一般に、CMOS回路は、高負荷に
おける遅延時間が大きく、このため、長距離の配線内に
高速に信号の伝達行わせるためには、中継バッファ(高
負荷駆動能力インバータ)を数ミリ間隔で配置し、配線
負荷により鈍った波形を波形整形しながら信号の伝達を
行わせる必要がある。CMOS回路は、このような波形
整形により高速な信号伝播を可能にしている。しかし、
この中継バッファの配置は、回路面積を増大させてしま
う。
In general, a CMOS circuit has a large delay time under a high load. Therefore, in order to transmit a signal at a high speed through a long distance wiring, a number of relay buffers (high load driving capacity inverters) are required. It is necessary to dispose them at millimeter intervals and transmit signals while shaping the waveform that has become dull due to the wiring load. The CMOS circuit enables high-speed signal propagation by such waveform shaping. But,
This arrangement of the relay buffer increases the circuit area.

【0012】一方で、CMOS回路の高集積性と、低消
費電力性と、バイポーラトランジスタの高速性とを兼ね
備えたBiCMOS回路も注目されている。BiCMO
S回路とは、同一基板上にバイポーラ素子とMOS素子
とを混載させて両素子の機能を兼ね備えさせたものであ
る。従来技術によるBiCMOS回路に関する技術とし
て、例えば、特開平5−145402号公報等に記載さ
れた技術が知られている。この従来技術によるBiCM
OS回路は、半導体回路をスタティックCMOS回路
(インバータ)と、PNP/NPNバイポーラトランジス
タとにより構成し、信頼性の向上及び高速化を図ったも
のである。この場合のバイポーラトランジスタの断面構
造は、基板に対してN(エミッタ)、P(ベース)、N
(コレクタ)が縦方向に構成された構造を持っている。
On the other hand, a BiCMOS circuit having high integration of a CMOS circuit, low power consumption, and high speed of a bipolar transistor has also attracted attention. BiCMO
The S circuit is a circuit in which a bipolar element and a MOS element are mixedly mounted on the same substrate to have the functions of both elements. As a technique related to a conventional BiCMOS circuit, for example, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-145402 is known. This prior art BiCM
The OS circuit uses a semiconductor circuit as a static CMOS circuit.
(Inverter) and PNP / NPN bipolar transistors to improve reliability and speed. The sectional structure of the bipolar transistor in this case is N (emitter), P (base), N
(Collector) has a vertical configuration.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
るドミノ回路は、以下に説明するような問題点を有して
いる。
The above-described domino circuit according to the prior art has the following problems.

【0014】(1)従来技術によるドミノ回路は、その
高速化について配慮が足りず、ドミノ回路の出力インバ
ータのゲート幅を大きく設定することによる回路の高速
化には、限界があるものであった。すなわち、n型MO
S論理によるディスチャージ遅延時間と出力インバータ
のH出力遅延時間とは、インバータのゲート幅によりト
レードオフの関係にあるためインバータのゲート幅の
大、小が入力容量の大、小(ディスチャージ遅延時間を
左右)と駆動能力の大、小(インバータの遅延時間を左
右)を招く。従来技術によるドミノ回路は、その結果、
遅延時間を極小値とするゲート幅が存在し、ある程度以
上の高速化が困難であるという問題点を有するものであ
る。また、従来技術によるドミノ回路は、回路全体のゲ
ート幅を標準に対して2倍に設定しても、高負荷におけ
る遅延時間が大きくなるという問題点を有している。
(1) In the domino circuit according to the prior art, the speed of the domino circuit is not sufficiently considered, and there is a limit to the speed of the circuit by setting the gate width of the output inverter of the domino circuit large. . That is, n-type MO
The discharge delay time by S logic and the H output delay time of the output inverter are in a trade-off relationship depending on the gate width of the inverter, so that the gate width of the inverter is large or small, and the input capacitance is large or small. ) And large or small drive capability (left and right delay time of the inverter). Prior art domino circuits, as a result,
There is a problem in that there is a gate width that minimizes the delay time, and it is difficult to increase the speed over a certain level. Further, the domino circuit according to the prior art has a problem that even if the gate width of the entire circuit is set twice as large as the standard, the delay time under a high load increases.

【0015】すなわち、従来技術によるドミノ回路は、
回路を構成するMOSトランジスタのゲート幅の変更に
よっての回路の高速化が困難であるという問題点を有し
ている。
That is, the domino circuit according to the prior art is
There is a problem that it is difficult to increase the speed of the circuit by changing the gate width of the MOS transistor constituting the circuit.

【0016】(2)従来技術によるドミノ回路は、回路
の低面積化について配慮が充分でなく、ドミノ回路全体
のゲート幅を大きく設定して回路の高速化を図ろうとす
る場合、回路面積の増大を招き、また、長距離配線に信
号を伝達するための中継バッファの配置による信号伝達
の高速化も、回路面積の増大を招くという問題点を有し
ている。
(2) In the domino circuit according to the prior art, the area of the circuit is not sufficiently reduced, and when the speed of the circuit is increased by setting the gate width of the entire domino circuit large, the circuit area increases. In addition, the increase in signal transmission speed due to the arrangement of a relay buffer for transmitting a signal to a long-distance wiring also causes a problem that the circuit area increases.

【0017】すなわち、従来技術によるドミノ回路は、
ゲート幅増大による高速化に伴い回路面積が大きくなっ
てしまうという問題点を有している。
That is, the domino circuit according to the prior art is
There is a problem in that the circuit area increases as the speed increases due to the increase in the gate width.

【0018】また、前述した従来技術によるBiCMO
S回路は、以下に説明するような問題点を有している。
Also, the BiCMO according to the prior art described above is used.
The S circuit has a problem as described below.

【0019】(3)従来技術によるBiCMOS回路
は、ダイナミック回路におけるMOSトランジスタとバ
イポーラトランジスタとの併用回路に関する配慮が充分
でなく、ダイナミック回路におけるバイポーラトランジ
スタの高速性が活かされていないという問題点を有し、
高速化が達成されていないという問題点を有している。
(3) The BiCMOS circuit according to the prior art has a problem that consideration is not given to a combined circuit using a MOS transistor and a bipolar transistor in a dynamic circuit, and the high-speed performance of the bipolar transistor in the dynamic circuit is not utilized. And
There is a problem that high speed has not been achieved.

【0020】(4)従来技術によるBiCMOS回路
は、CMOS素子とバイポーラ素子との同一半導体基板
への搭載プロセスについての配慮が充分でなく、CMO
S素子とバイポーラ素子とのトランジスタ構造が横置き
型(ドレイン、ゲート、ソース)と縦置き型(Nエミッ
タ、Pベース、Nコレクタ)との相違により、同一基板
への搭載プロセスが複雑であるという問題点を有し、同
一半導体基板への搭載プロセスの容易性に問題点を有し
ている。
(4) In the prior art BiCMOS circuit, the process of mounting the CMOS element and the bipolar element on the same semiconductor substrate is not sufficiently considered, and the CMOS
The mounting process on the same substrate is complicated due to the difference between the transistor structure of the S element and the bipolar element between the horizontal type (drain, gate, source) and the vertical type (N emitter, P base, N collector). There is a problem, and there is a problem in the easiness of the mounting process on the same semiconductor substrate.

【0021】本発明の第1の目的は、前述した従来技術
の問題点(1)を解決し、ドミノ回路の高速化を可能と
したバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路を提供す
ることにある。
A first object of the present invention is to solve the above-mentioned problem (1) of the prior art and to provide a domino circuit combined with a bipolar transistor capable of increasing the speed of the domino circuit.

【0022】本発明の第2の目的は、前述した従来技術
の問題点(2)を解決し、ドミノ回路の低面積化を可能
としたバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路を提供
することにある。
A second object of the present invention is to solve the above-mentioned problem (2) of the prior art and to provide a domino circuit combined with a bipolar transistor which can reduce the area of the domino circuit.

【0023】本発明の第3の目的は、前述した従来技術
の問題点(3)を解決し、BiCMOS回路におけるバ
イポーラトランジスタの高速性を充分に活かしたバイポ
ーラトランジスタ併用型ドミノ回路を提供することにあ
る。
A third object of the present invention is to solve the above-mentioned problem (3) of the prior art and to provide a domino circuit combined with a bipolar transistor in a BiCMOS circuit, which makes full use of the high speed of the bipolar transistor. is there.

【0024】本発明の第4の目的は、前述した従来技術
の問題点(4)を解決し、MOS素子とバイポーラ素子
とを容易に同一半導体基板へ搭載することを可能とした
バイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路を提供するこ
とにある。
A fourth object of the present invention is to solve the above-mentioned problem (4) of the prior art and to combine a bipolar transistor with a MOS element and a bipolar element which can be easily mounted on the same semiconductor substrate. It is to provide a domino circuit.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記第1
〜第3の目的は、ソース電極が第1の電源に接続された
プリチャージ用の第1のp型MOSトランジスタと、第
1のp型MOSトランジスタのドレイン電極と接続され
ている論理構成用の第1のn型MOSトランジスタと、
前記第1のp型MOSトランジスタ及び第1のn型MO
Sトランジスタの接続点の出力信号が入力信号となり、
第2のp型MOSトランジスタ及び第2のn型MOSト
ランジスタを有し、これらのMOSトランジスタの接続
点が出力端子となる出力インバータとを備えて構成され
たドミノ回路に、バイポーラトランジスタを併用して構
成されるバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路にお
いて、前記バイポーラトランジスタが、前記出力インバ
ータの出力を電流増幅するように、前記出力インバータ
を構成するMOSトランジスタに接続されたことにより
達成される。
According to the present invention, the above-mentioned first method is provided.
A third object is to provide a first p-type MOS transistor for precharging whose source electrode is connected to a first power supply and a logic configuration for connecting a drain electrode of the first p-type MOS transistor. A first n-type MOS transistor;
The first p-type MOS transistor and the first n-type MO
The output signal at the connection point of the S transistor becomes the input signal,
A domino circuit including a second p-type MOS transistor and a second n-type MOS transistor, and an output inverter having a connection point between these MOS transistors as an output terminal, is used together with a bipolar transistor. In the domino circuit combined with bipolar transistors, the bipolar transistor is connected to a MOS transistor constituting the output inverter so as to amplify the output of the output inverter.

【0026】具体的には、前記第1〜第3の目的は、ソ
ース電極が第1の電源に接続されたプリチャージ用の第
1のp型MOSトランジスタと、第1のp型MOSトラ
ンジスタのドレイン電極と接続されている論理構成用の
第1のn型MOSトランジスタと、前記第1のp型MO
Sトランジスタ及び第1のn型MOSトランジスタの接
続点の出力信号が入力信号となり、第2のp型MOSト
ランジスタ及び第2のn型MOSトランジスタを有し、
これらのMOSトランジスタの接続点が出力端子となる
出力インバータとを備えて構成されたドミノ回路に、バ
イポーラトランジスタを併用して構成されるバイポーラ
トランジスタ併用型ドミノ回路において、前記バイポー
ラトランジスタが、前記出力インバータを構成する第2
のp型MOSトランジスタと第2のn型MOSトランジ
スタとのそれぞれに接続されたPNPバイポーラトラン
ジスタとNPNバイポーラトランジスタとであり、前記
PNPバイポーラトランジスタのベースが前記第2のp
型MOSトランジスタのソース電極に接続され、エミッ
タが第3の電源に接続され、コレクタが前記第2のp型
MOSトランジスタと第2のn型MOSトランジスタと
のドレイン電極に接続され、前記NPNバイポーラトラ
ンジスタのベースが前記第2のn型MOSトランジスタ
のソース電極に接続され、エミッタが第4の電源に接続
され、コレクタが前記第2のp型MOSトランジスタと
第2のn型MOSトランジスタとのドレイン電極に接続
されて構成されたことにより達成される。
Specifically, the first to third objects are as follows: a first p-type MOS transistor for precharging whose source electrode is connected to a first power supply; A first n-type MOS transistor for logic configuration connected to the drain electrode;
An output signal at a connection point between the S transistor and the first n-type MOS transistor becomes an input signal, and includes a second p-type MOS transistor and a second n-type MOS transistor;
In a bipolar transistor combined domino circuit configured by using a bipolar transistor in combination with a domino circuit configured to include an output inverter having a connection point of these MOS transistors as an output terminal, the bipolar transistor includes the output inverter. The second that constitutes
PNP bipolar transistor and NPN bipolar transistor connected respectively to the p-type MOS transistor and the second n-type MOS transistor, and the base of the PNP bipolar transistor is the second p-type bipolar transistor.
The NPN bipolar transistor is connected to the source electrode of the N-type MOS transistor, the emitter is connected to the third power supply, and the collector is connected to the drain electrodes of the second p-type MOS transistor and the second n-type MOS transistor. Is connected to the source electrode of the second n-type MOS transistor, the emitter is connected to the fourth power supply, and the collector is the drain electrode of the second p-type MOS transistor and the second n-type MOS transistor. This is achieved by being connected to and configured.

【0027】また、本発明によれば前記第4の目的は、
バイポーラトランジスタを、SOIラテラルバイポーラ
トランジスタにより構成することにより、また、前記バ
イポーラトランジスタと前記MOSトランジスタで構成
されたドミノ回路とを同一の半導体基板上に形成するこ
とにより達成される。
According to the present invention, the fourth object is as follows.
This is achieved by forming the bipolar transistor by an SOI lateral bipolar transistor, and by forming the domino circuit formed by the bipolar transistor and the MOS transistor on the same semiconductor substrate.

【0028】さらに、前記第4の目的は、前記出力イン
バータを構成するMOSトランジスタと前記バイポーラ
トランジスタとを、同一半導体基板上に形成し、かつ、
半導体基板に並行に各トランジスタを構成する電極を同
一の半導体拡散厚さに、同一のプロセスにより形成する
ことにより達成される。
Further, the fourth object is to form a MOS transistor and the bipolar transistor constituting the output inverter on the same semiconductor substrate, and
This is achieved by forming electrodes constituting each transistor in parallel with the semiconductor substrate to the same semiconductor diffusion thickness and by the same process.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明によるバイポーラト
ランジスタ併用型ドミノ回路の実施形態を図面により詳
細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a domino circuit using bipolar transistors according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0030】図1は本発明の第1の実施形態によるバイ
ポーラトランジスタ併用型ドミノ回路の回路図である。
図1において、101はドミノ回路、102は第1のp
MOSトランジスタ、103は第1のnMOSトランジ
スタ、104は出力インバータ、105はバイポーラト
ランジスタ、113は負荷容量CLであり、他の符号は
図2の場合と同一である。
FIG. 1 is a circuit diagram of a domino circuit with a bipolar transistor according to a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, 101 is a domino circuit, and 102 is a first p.
A MOS transistor, 103 is a first nMOS transistor, 104 is an output inverter, 105 is a bipolar transistor, 113 is a load capacitance CL, and other symbols are the same as those in FIG.

【0031】本発明の第1の実施形態によるバイポーラ
トランジスタ併用型ドミノ回路101は、図1に示すよ
うに、プリチャージ用、ディスチャージ用の第1、第2
の電源106、107に接続されたプリチャージ用の第
1のp型MOSトランジスタ002と、符号を付さない
p型MOSトランジスタとの間に接続された論理構成用
の複数の第1のn型MOSトランジスタ103と、第2
のpMOSトランジスタ104a、第2のnMOSトラ
ンジスタ104bよりなる出力インバータ104と、P
NP/NPNのバイポーラトランジスタ105a、10
5bと、負荷容量CL113とにより構成されている。
そして、図示バイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路
は、論理構成用の複数の第1のn型MOSトランジスタ
103により3AND回路を構成している。
As shown in FIG. 1, a bipolar transistor combined domino circuit 101 according to a first embodiment of the present invention includes first and second precharge and discharge domino circuits.
A plurality of first n-type transistors for logic configuration connected between a first p-type MOS transistor 002 for precharging connected to the power supplies 106 and 107 of FIG. MOS transistor 103 and second
An output inverter 104 composed of a pMOS transistor 104a and a second nMOS transistor 104b;
NP / NPN bipolar transistors 105a, 10
5b and a load capacitance CL113.
In the illustrated domino circuit with bipolar transistors, a 3-AND circuit is constituted by a plurality of first n-type MOS transistors 103 for logic configuration.

【0032】図1に示す回路において、p型MOSトラ
ンジスタ102は、プリチャージを行うためソース電極
102aが第1の電源106に接続されており、n型M
OSトランジスタ103により構成される論理木の最下
段トランジスタのソース電極103aは、p型MOSト
ランジスタを介してディスチャージを行うための第2の
電源107に接続されている。出力インバータ104を
構成するp型MOSトランジスタ104a、n型MOS
トランジスタ104bのソース電極は、回路の高速化を
図るためにPNP、NPNバイポーラトランジスタ10
5a、105bのベース電極にそれぞれ接続されてい
る。そして、出力インバータ104を構成するp型MO
Sトランジスタ104a、n型MOSトランジスタ10
4bのドレイン電極とPNP、NPNバイポーラトラン
ジスタ105a、105bのコレクタ電極とは、共通に
接続されて出力端子を形成しており、負荷容量CL11
3が次に、前述のように構成される本発明の一実施形態
によるバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路の動作
を説明する。
In the circuit shown in FIG. 1, the p-type MOS transistor 102 has a source electrode 102a connected to a first power supply 106 for precharging, and an n-type MOS transistor 102.
The source electrode 103a of the lowermost transistor of the logic tree constituted by the OS transistor 103 is connected to a second power supply 107 for performing discharge via a p-type MOS transistor. P-type MOS transistor 104a and n-type MOS constituting output inverter 104
The source electrode of the transistor 104b is connected to a PNP or NPN bipolar transistor 10 for speeding up the circuit.
5a and 105b are connected to the base electrodes, respectively. Then, the p-type MO constituting the output inverter 104
S transistor 104a, n-type MOS transistor 10
The drain electrode 4b and the collector electrodes of the PNP and NPN bipolar transistors 105a and 105b are connected in common to form an output terminal.
Next, the operation of the domino circuit with bipolar transistors according to one embodiment of the present invention configured as described above will be described.

【0033】プリチャージCLK信号108がLレベル
のとき、p型MOSトランジスタ102によるゲートス
イッチがオンとなり、第1の電源VDD106から電荷
がダイナミックノード109に蓄積される。ダイナミッ
クノード109に充分な電荷が蓄積されて、ダイナミッ
クノード109がHレベルとなる。このHレベルの信号
により、出力インバータ104のn型MOSトランジス
タ104bが動作する。n型MOSトランジスタ104
bのゲートにHレベルの信号が入力されることにより、
ゲートがオンとなり、ダイナミックノード109が、N
PNトランジスタ105bのベースの電位までディスチ
ャージされ、Lレベルの信号が出力される。
When the precharge CLK signal 108 is at the L level, the gate switch of the p-type MOS transistor 102 is turned on, and electric charges are accumulated in the dynamic node 109 from the first power supply VDD 106. Sufficient charges are accumulated in the dynamic node 109, and the dynamic node 109 becomes H level. With this H level signal, the n-type MOS transistor 104b of the output inverter 104 operates. n-type MOS transistor 104
By inputting an H level signal to the gate of b,
The gate is turned on, and the dynamic node 109 becomes N
Discharge is performed to the potential of the base of the PN transistor 105b, and an L-level signal is output.

【0034】ディスチャージCLK信号108がHれべ
るでかつ入力データ信号IN1、IN2、IN3の信号
110が全てHレベルのとき、n型MOSトランジスタ
103のゲートスイッチが3個ともオンし第2の電源V
SS107とダイナミックノード109とが貫通するた
め、ダイナミックノード109に蓄積された電荷が引抜
かれる。ダイナミックノード109の電荷が充分引抜か
れ、信号レベルがLとなったとき、出力インバータ10
4のp型MOSトランジスタ104aが動作する。p型
MOSトランジスタ104aのゲートに信号Lが入力さ
れることにより、ゲートがオンとなり、ダイナミックノ
ード109がPNPトランジスタ105aのベースの電
位までチャージされ、Hレベルの信号が出力される。
When the discharge CLK signal 108 is at H level and the input data signals IN1, IN2, and IN3 are all at H level, all three gate switches of the n-type MOS transistor 103 are turned on and the second power supply is turned on. V
Since the SS 107 and the dynamic node 109 penetrate, the charge accumulated in the dynamic node 109 is extracted. When the charge of the dynamic node 109 is sufficiently extracted and the signal level becomes L, the output inverter 10
Four p-type MOS transistors 104a operate. When the signal L is input to the gate of the p-type MOS transistor 104a, the gate is turned on, the dynamic node 109 is charged to the potential of the base of the PNP transistor 105a, and an H-level signal is output.

【0035】PNPバイポーラトランジスタ105a
は、出力インバータ104のスイッチにより動作し、p
型MOSトランジスタ104aがオンすることにより、
第3の電源VCCからエミッタ、ベース電流が流れてオ
ンとなる。これにより、バイポーラトランジスタ105
aの電流(エミッタ−コレクタ)が増幅され、この電流
が負荷容量CL113に流れ込み、電荷の蓄積速度を増
加させる。この結果、回路(インバータ)の動作速度を
増加させることができる。バイポーラトランジスタ10
5bも、前述と同様に動作し、負荷容量CL113から
の電荷の放電速度を増加させ、回路(インバータ)の動
作速度を増加させる。
PNP bipolar transistor 105a
Is operated by a switch of the output inverter 104, and p
When the type MOS transistor 104a is turned on,
Emitter and base currents flow from the third power supply VCC and turn on. Thereby, the bipolar transistor 105
The current a (emitter-collector) is amplified, and this current flows into the load capacitance CL113 to increase the charge accumulation speed. As a result, the operation speed of the circuit (inverter) can be increased. Bipolar transistor 10
5b also operates in the same manner as described above, increasing the discharge speed of the charge from the load capacitance CL113 and increasing the operation speed of the circuit (inverter).

【0036】図1に示す本発明の第1の実施形態による
バイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路の遅延時間の
負荷依存性を、前述した図4の中に黒の四角による特性
曲線として示している。
The load dependency of the delay time of the bipolar transistor combined domino circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is shown as a characteristic curve by a black square in FIG. 4 described above.

【0037】図4に示す従来技術の特性曲線と本発明の
実施形態の特性曲線とから判るように、本発明の第1の
実施形態によるバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回
路は、MOSトランジスタのゲート幅を標準としている
にもかかわらず、単位容量当たりの遅延時間(Ron抵抗)
が回路全体のゲート幅を2倍にした従来技術の場合に比
べ、高負荷において約15%小さく、遅延時間が小さい
ことが判る。
As can be seen from the characteristic curve of the prior art shown in FIG. 4 and the characteristic curve of the embodiment of the present invention, the bipolar transistor combined domino circuit according to the first embodiment of the present invention reduces the gate width of the MOS transistor. Despite standard, delay time per unit capacitance (Ron resistance)
It can be seen that, compared to the prior art in which the gate width of the entire circuit is doubled, the load is about 15% smaller at high load and the delay time is shorter.

【0038】図5は図1により説明した本発明の第1の
実施形態によるバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回
路の断面構造を示す図であり、以下、これについて説明
する、図5において、201は半導体基板、202はS
iO2膜、203は薄膜シリコン、204はp型MOS
トランジスタ、205はPNPバイポーラトランジス
タ、206はソース、207はゲート、208はドレイ
ン、209はコレクタ、210はベース、211はエミ
ッタ、212は絶縁膜である。
FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure of the domino circuit using bipolar transistors according to the first embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1. This will be described below. In FIG. 5, reference numeral 201 denotes a semiconductor substrate. , 202 is S
iO2 film, 203 is thin silicon, 204 is p-type MOS
A transistor, 205 is a PNP bipolar transistor, 206 is a source, 207 is a gate, 208 is a drain, 209 is a collector, 210 is a base, 211 is an emitter, and 212 is an insulating film.

【0039】図5に示す断面構造は、図1に示す出力イ
ンバータ104を構成するp型MOSトランジスタ10
4aと、NPNバイポーラトランジスタ105aとの部
分の断面を示すもので、図5におけるp型MOSトラン
ジスタ204、PNPバイポーラトランジスタ205
は、それぞれ、図1に示すp型MOSトランジスタ10
4aと、NPNバイポーラトランジスタ105aとに相
当する。出力インバータ104を構成するn型MOSト
ランジスタ104bと、PNPバイポーラトランジスタ
105bとの部分も同様な構造を持つ。また、他の部分
は従来技術の場合と同様である。次に、その製造方法と
構造について説明する。
The cross-sectional structure shown in FIG. 5 corresponds to p-type MOS transistor 10 forming output inverter 104 shown in FIG.
4A and a cross section of an NPN bipolar transistor 105a. FIG. 5 shows a p-type MOS transistor 204 and a PNP bipolar transistor 205 in FIG.
Are the p-type MOS transistors 10 shown in FIG.
4a and the NPN bipolar transistor 105a. The n-type MOS transistor 104b and the PNP bipolar transistor 105b constituting the output inverter 104 have the same structure. Other parts are the same as in the case of the prior art. Next, the manufacturing method and structure will be described.

【0040】まず、半導体基板201上にSiO2膜2
02を形成し、その上に薄膜シリコン203を形成す
る。次に、SiO2膜202上に形成した薄膜シリコン
203を、エッチングによりMOSトランジスタ204
であるMOS素子用の拡散領域とバイポーラトランジス
タ205であるバイポーラ素子用の拡散領域に分ける。
その後、イオン注入とアニール処理とによりシリコンに
不純物を導入し、MOS素子204のソース206、ゲ
ート207、ドレイン208、バイポーラ素子205の
コレクタ209、ベース210、エミッタ211を形成
する。さらに、これらの素子電極に金属の電極をオーミ
ック接続するように形成する。MOS素子204のゲー
ト207には、ゲート絶縁膜を介して金属電極が取り付
けられる。
First, an SiO 2 film 2 is formed on a semiconductor substrate 201.
02, and a thin film silicon 203 is formed thereon. Next, the thin film silicon 203 formed on the SiO 2 film 202 is etched to form a MOS transistor 204.
, And a diffusion region for a bipolar element, which is a bipolar transistor 205.
Thereafter, impurities are introduced into silicon by ion implantation and annealing to form a source 206, a gate 207, a drain 208 of the MOS element 204, a collector 209, a base 210, and an emitter 211 of the bipolar element 205. Further, a metal electrode is formed to be ohmic-connected to these device electrodes. A metal electrode is attached to the gate 207 of the MOS element 204 via a gate insulating film.

【0041】前述したように、本発明の第1の実施形態
の回路構造を半導体基板うえに構成すると、MOS素子
204のゲート構造とバイポーラ素子205のベース構
造との相違以外、同一の構造して形成することができ、
ほぼ同様のプロセスで形成することができる。これによ
り、拡散用シリコン基板に形成されるMOS素子とバイ
ポーラ素子とを同一の厚さで構成することができるた
め、バイポーラトランジスタは、コレクタ、ベース、エ
ミッタを拡散用シリコン基板の面に対して並列に形成さ
れることになる。
As described above, when the circuit structure according to the first embodiment of the present invention is formed on a semiconductor substrate, the same structure except for the difference between the gate structure of the MOS element 204 and the base structure of the bipolar element 205 is obtained. Can be formed,
It can be formed by almost the same process. As a result, the MOS element and the bipolar element formed on the silicon substrate for diffusion can be formed with the same thickness, so that the bipolar transistor has a collector, a base, and an emitter arranged in parallel with the surface of the silicon substrate for diffusion. Will be formed.

【0042】前述したように本発明の第1の実施形態
は、ソース電極が第1の電源に接続されたプリチャージ
用の第1のp型MOSトランジスタと、第1のp型MO
Sトランジスタのドレイン電極と接続されている論理構
成用の第1のn型MOSトランジスタと、前記第1のp
型MOSトランジスタ及び第1のn型MOSトランジス
タの接続点の出力信号が入力信号となり、第2のp型M
OSトランジスタ及び第2のn型MOSトランジスタを
有し、これらのMOSトランジスタの接続点が出力端子
となる出力インバータとを備えて構成されたドミノ回路
に、バイポーラトランジスタを併用して構成されるバイ
ポーラトランジスタ併用型ドミノ回路において、前記バ
イポーラトランジスタは、前記出力インバータを構成す
る第2のp型MOSトランジスタと第2のn型MOSト
ランジスタとのそれぞれに接続されたPNPバイポーラ
トランジスタとNPNバイポーラトランジスタとであ
り、前記PNPバイポーラトランジスタのベースが前記
第2のp型MOSトランジスタのソース電極に接続さ
れ、エミッタが第3の電源に接続され、コレクタが前記
第2のp型MOSトランジスタと第2のn型MOSトラ
ンジスタとのドレイン電極に接続され、前記NPNバイ
ポーラトランジスタのベースが前記第2のn型MOSト
ランジスタのソース電極に接続され、エミッタが第4の
電源に接続され、コレクタが前記第2のp型MOSトラ
ンジスタと第2のn型MOSトランジスタとのドレイン
電極に接続されて構成されている。
As described above, in the first embodiment of the present invention, the first p-type MOS transistor for precharging whose source electrode is connected to the first power supply and the first p-type MOS transistor are provided.
A first n-type MOS transistor for logic configuration connected to the drain electrode of the S transistor;
The output signal at the connection point between the p-type MOS transistor and the first n-type MOS transistor becomes an input signal, and the second p-type M
A bipolar transistor comprising a domino circuit having an OS transistor and a second n-type MOS transistor and comprising an output inverter having a connection point between these MOS transistors as an output terminal and a bipolar transistor In the combined domino circuit, the bipolar transistors are a PNP bipolar transistor and an NPN bipolar transistor respectively connected to a second p-type MOS transistor and a second n-type MOS transistor constituting the output inverter; The base of the PNP bipolar transistor is connected to the source electrode of the second p-type MOS transistor, the emitter is connected to a third power supply, and the collectors are the second p-type MOS transistor and the second n-type MOS transistor. Drain with The NPN bipolar transistor has a base connected to a source electrode of the second n-type MOS transistor, an emitter connected to a fourth power supply, and a collector connected to the second p-type MOS transistor and the second p-type MOS transistor. Is connected to the drain electrode of the n-type MOS transistor.

【0043】このような構成を持つ本発明の第1の実施
形態によれば、バイポーラトランジスタの電流増幅特性
を利用できるため、出力の負荷容量CLへの電流供給量
を増大させることができ、電荷の蓄積速度を増加させる
ことができるので、ドミノ回路の高速化を図ることがで
きる。
According to the first embodiment of the present invention having such a configuration, since the current amplification characteristics of the bipolar transistor can be used, the amount of current supplied to the output load capacitor CL can be increased, and the electric charge can be increased. Can be increased, so that the speed of the domino circuit can be increased.

【0044】また、本発明の第1の実施形態によれば、
回路全体のゲート幅を大きく設定することなく、標準の
ゲート幅を使用することにより、バイポーラトランジス
タの電流増幅特性により、標準ゲート幅に対して2倍の
ゲート幅に設定した場合の負荷特性と同等以上(15%
以上の高速)の性能を得ることができるため、ゲート幅
を必要以上に大きく設定する必要がなく、回路面積の増
大を防止することができる。
According to the first embodiment of the present invention,
By using the standard gate width without setting the gate width of the entire circuit large, the current amplification characteristics of the bipolar transistor are equivalent to the load characteristics when the gate width is set to twice the standard gate width. (15%
Since the above (high speed) performance can be obtained, the gate width does not need to be set larger than necessary, and an increase in circuit area can be prevented.

【0045】さらに、本発明の第1の実施形態によれ
ば、中継バッファを使用しなくても、バイポーラトラン
ジスタ併用による高負荷における高速性により、2mm
程度の距離(CL=0.4pF相当)であれば信号の充
分な高速伝送が可能であり、そのため、中継バッファを
削除することができ、その分の回路面積の低減にも貢献
することができる。
Furthermore, according to the first embodiment of the present invention, even if a relay buffer is not used, the high-speed operation under a high load due to the combined use of the bipolar transistors enables the 2 mm
If the distance is about the same (equivalent to CL = 0.4 pF), a sufficiently high-speed transmission of the signal is possible, so that the relay buffer can be eliminated and the circuit area can be reduced accordingly. .

【0046】また、本発明の第1の実施形態によれば、
本発明の第1の実施形態に使用するバイポーラ素子を、
SOIラテラルバイポーラトランジスタにより構成する
ことにより、拡散用シリコン基板をMOS素子とバイポ
ーラ素子とを同一の厚さで構成することができるため、
コレクタ、ベース、エミッタを拡散用シリコン基板の面
に対して並列に形成することができるので、MOSトラ
ンジスタとバイポーラトランジスタとを同一の半導体基
板へ搭載することが可能となり、これにより、搭載プロ
セスが容易となる。
According to the first embodiment of the present invention,
The bipolar element used in the first embodiment of the present invention is:
By using the SOI lateral bipolar transistor, the MOS device and the bipolar device can be formed with the same thickness in the diffusion silicon substrate.
Since the collector, base, and emitter can be formed in parallel with the surface of the silicon substrate for diffusion, the MOS transistor and the bipolar transistor can be mounted on the same semiconductor substrate, thereby facilitating the mounting process. Becomes

【0047】さらに、本発明の第1の実施形態によれ
ば、前記バイポーラ素子と前記MOSトランジスタによ
り構成されたドミノ回路とを同一の半導体基板上に形成
するプロセスを一体化することができるため、別々のプ
ロセスで作製する頻度が減少させることができ、搭載プ
ロセスが容易となる。また、本発明の第1の実施形態に
よれば、同一の半導体基板上に一体化したプロセスで回
路を形成することができるので、MOS素子とバイポー
ラ素子とを非常に近い位置に配置することができ、配線
距離を短くすることができ、回路の高速性を達成するこ
とができる。
Further, according to the first embodiment of the present invention, the process of forming the bipolar element and the domino circuit constituted by the MOS transistors on the same semiconductor substrate can be integrated. The frequency of manufacturing in separate processes can be reduced, and the mounting process can be facilitated. Further, according to the first embodiment of the present invention, since a circuit can be formed by an integrated process on the same semiconductor substrate, it is possible to arrange the MOS element and the bipolar element at very close positions. Thus, the wiring distance can be shortened, and high-speed circuit can be achieved.

【0048】以上説明したように前述した本発明の第1
の実施形態によれば、ドミノ回路の高速性を改善するこ
とができ、回路の高速化に伴った回路面積の増大を防止
することができ、さらに、MOS素子とバイポーラ素子
とを同一基板へ容易に搭載することができるという効果
を得ることができる。
As described above, the first aspect of the present invention described above
According to the embodiment, the speed of the domino circuit can be improved, the circuit area can be prevented from increasing due to the speeding up of the circuit, and the MOS element and the bipolar element can be easily mounted on the same substrate. The effect of being able to be mounted on a vehicle can be obtained.

【0049】図6は本発明の第2の実施形態によるバイ
ポーラ併用型ドミノ回路の構成を示す図である。図6に
おいて、301はバイポーラ併用型ドミノ回路、302
は第1のp型MOSトランジスタ、303は論理構成用
の第1のn型MOSトランジスタ、304は出力インバ
ータ、304aは第2のp型MOSトランジスタ、30
4bは第2のn型MOSトランジスタ、305aはPN
Pバイポーラトランジスタ、305bはNPNバイポー
ラトランジスタである。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a bipolar combined domino circuit according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 6, reference numeral 301 denotes a domino circuit combined with a bipolar transistor;
Is a first p-type MOS transistor, 303 is a first n-type MOS transistor for logic configuration, 304 is an output inverter, 304a is a second p-type MOS transistor, 30
4b is a second n-type MOS transistor, and 305a is a PN
P bipolar transistor and 305b are NPN bipolar transistors.

【0050】図6に示す本発明の第2の実施形態による
バイポーラ併用型ドミノ回路301は、論理構成用の第
1のn型MOSトランジスタ303が3wide3−3
−3AND−OR回路を構成している以外、図1に示し
た本発明の第1の実施形態と同様に構成されており、回
路動作も、第1の実施形態の場合と同一である。
In the domino circuit 301 with bipolar circuit according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6, the first n-type MOS transistor 303 for logic configuration has 3 wide 3-3.
The configuration is the same as that of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 except for the configuration of the −3 AND-OR circuit, and the circuit operation is the same as that of the first embodiment.

【0051】本発明の第2の実施形態によっても、前述
で説明した本発明の第1の実施形態の場合と同様な効果
を得ることができる。そして、特に、複雑な論理の場
合、論理構成用のn型MOSの数が多くなるため、従来
技術において、回路全体を2倍に設定したゲート幅と標
準ゲート幅とでは、面積換算でほぼ2倍の差が生じるこ
とになるが、本発明の第2の実施形態によれば、回路の
高速化に伴った回路面積の増大をさらに防止することが
できるという効果を得ることができる。
According to the second embodiment of the present invention, the same effects as those of the first embodiment of the present invention described above can be obtained. In particular, in the case of complex logic, the number of n-type MOSs for logic configuration increases, and therefore, in the prior art, the gate width obtained by doubling the entire circuit and the standard gate width are approximately 2 in terms of area. Although a double difference occurs, according to the second embodiment of the present invention, it is possible to obtain an effect that it is possible to further prevent an increase in the circuit area due to an increase in the speed of the circuit.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、P
NPとNPNとのバイポーラトランジスタのベースのそ
れぞれを、出力インバータを構成するp型とn型とのM
OSトランジスタのソース電極に接続することにより、
回路の負荷特性の改善(高速化)を図り、また、回路面
積の増大を防止することができるという効果を得ること
ができる。
As described above, according to the present invention, P
The bases of the bipolar transistors NP and NPN are respectively connected to p-type and n-type M
By connecting to the source electrode of the OS transistor,
It is possible to obtain an effect that the load characteristics of the circuit can be improved (higher speed) and an increase in the circuit area can be prevented.

【0053】また、本発明によれば、バイポーラ素子を
SOIラテラルバイポーラトランジスタで構成すること
により、MOS素子とバイポーラ素子とを同一の半導体
基板に搭載するためのプロセスを容易化することがで
き、バイポーラ素子とMOSトランジスタで構成された
ドミノ回路とを同一半導体基板上に形成することによ
り、プロセスの容易性と回路の高速性の維持とを図るこ
とができるという効果を得ることができる。
Further, according to the present invention, by forming the bipolar element with an SOI lateral bipolar transistor, the process for mounting the MOS element and the bipolar element on the same semiconductor substrate can be simplified. By forming the element and the domino circuit composed of the MOS transistors on the same semiconductor substrate, it is possible to obtain an effect that the easiness of the process and the high-speed operation of the circuit can be maintained.

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

【図1】本発明の第1の実施形態によるバイポーラトラ
ンジスタ併用型ドミノ回路の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a domino circuit combined with a bipolar transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来技術によるドミノ回路の構成を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a domino circuit according to the related art.

【図3】出力インバータを構成するMOSトランジスタ
のゲート幅の遅延時間依存性を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the delay time dependency of the gate width of a MOS transistor constituting an output inverter.

【図4】ドミノ回路全体を構成するMOSトランジスタ
のゲート幅と遅延時間との負荷依存性を説明する図であ
る。
FIG. 4 is a diagram for explaining load dependence of a gate width and a delay time of a MOS transistor constituting the entire domino circuit;

【図5】図1により説明した本発明の第1の実施形態に
よるバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路の断面構
造を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional structure of the domino circuit combined with bipolar transistors according to the first embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1;

【図6】本発明の第2の実施形態によるバイポーラトラ
ンジスタ併用型ドミノ回路の構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a domino circuit using bipolar transistors according to a second embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

001 従来ドミノ回路 101、301 バイポーラ併用型ドミノ回路 002、102、302 第1のp型MOSトランジス
タ 102a ソース電極 102b ドレイン電極 003、103、303 第1のn型MOSトランジス
タ 004、104、304 出力インバータ 004a、104a、304a 第2のp型MOSトラ
ンジスタ 004b、104b、304b 第2のn型MOSトラ
ンジスタ 105a、305a PNPバイポーラトランジスタ 105b、305b NPNバイポーラトランジスタ 006、106、306 第1電源(VDD) 007、107、307 第2電源(VSS) 008、108、308 CLK信号 009、109、309 ダイナミックノード 010、110、310 データ信号 111、311 第3電源(VCC) 112、312 第4電源(VEE) 011、113、313 負荷容量CL 012、114,314 出力端子、 201 半導体基板 202 SiO2 203 拡散用薄膜シリコン 204 p型MOSトランジスタ 205 バイポーラトランジスタ 206 ソース 207 ゲート 208 ドレイン 209 コレクタ 210 ベース 211 エミッタ 210 絶縁膜
001 Conventional domino circuit 101, 301 Bipolar combined domino circuit 002, 102, 302 First p-type MOS transistor 102a Source electrode 102b Drain electrode 003, 103, 303 First n-type MOS transistor 004, 104, 304 Output inverter 004a , 104a, 304a Second p-type MOS transistor 004b, 104b, 304b Second n-type MOS transistor 105a, 305a PNP bipolar transistor 105b, 305b NPN bipolar transistor 006, 106, 306 First power supply (VDD) 007, 107, 307 Second power supply (VSS) 008, 108, 308 CLK signal 009, 109, 309 Dynamic node 010, 110, 310 Data signal 111, 311 Third power supply VCC) 112, 312 Fourth power supply (VEE) 011, 113, 313 Load capacitance CL 012, 114, 314 Output terminal, 201 Semiconductor substrate 202 SiO2 203 Thin-film silicon for diffusion 204 P-type MOS transistor 205 Bipolar transistor 206 Source 207 Gate 208 Drain 209 Collector 210 Base 211 Emitter 210 Insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03K 17/04 H01L 29/78 614 17/567 H03K 17/56 E 19/08 (72)発明者 尾内 享裕 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 南部 博昭 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5F048 AA01 AB04 AB07 AB10 AC05 BA16 BC15 CA04 DA13 DA14 DA15 5F110 AA01 AA04 BB03 BB20 CC01 DD05 DD13 FF02 GG02 GG13 HK09 HK14 NN62 NN80 5J055 AX02 AX44 BX16 CX10 CX26 DX04 DX05 DX13 DX14 DX22 DX56 DX79 EX07 EY21 EZ07 EZ19 EZ25 GX01 GX06 GX07 5J056 AA04 BB02 BB51 BB59 CC19 CC20 DD05 DD13 DD36 DD40 DD51 EE11 EE13 FF01 FF10 GG04 GG14 HH01 KK02 KK03──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H03K 17/04 H01L 29/78 614 17/567 H03K 17/56 E 19/08 (72) Inventor Onuchi Kyohiro 1-280 Higashi-Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo In the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. AB10 AC05 BA16 BC15 CA04 DA13 DA14 DA15 5F110 AA01 AA04 BB03 BB20 CC01 DD05 DD13 FF02 GG02 GG13 HK09 HK14 NN62 NN80 5J055 AX02 AX44 BX16 CX10 CX26 DX04 DX05 DX13 DX14 DX22 DX56 DX79 EX07 G19 EZ21 EZ21 EZ21 CC20 DD05 DD13 DD36 DD40 DD51 EE11 EE13 FF01 FF10 GG04 GG14 HH01 KK02 KK03

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ソース電極が第1の電源に接続されたプ
リチャージ用の第1のp型MOSトランジスタと、 第1のp型MOSトランジスタのドレイン電極と接続さ
れている論理構成用の第1のn型MOSトランジスタ
と、 前記第1のp型MOSトランジスタ及び第1のn型MO
Sトランジスタの接続点の出力信号が入力信号となり、
第2のp型MOSトランジスタ及び第2のn型MOSト
ランジスタを有し、これらのMOSトランジスタの接続
点が出力端子となる出力インバータとを備えて構成され
たドミノ回路に、バイポーラトランジスタを併用して構
成されるバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路にお
いて、 前記バイポーラトランジスタは、前記出力インバータの
出力を電流増幅するように、前記出力インバータを構成
するMOSトランジスタに接続されたことを特徴とする
バイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路。
A first p-type MOS transistor having a source electrode connected to a first power supply and a first p-type MOS transistor for logic configuration connected to a drain electrode of the first p-type MOS transistor; N-type MOS transistor, the first p-type MOS transistor and the first n-type MOS transistor.
The output signal at the connection point of the S transistor becomes the input signal,
A domino circuit including a second p-type MOS transistor and a second n-type MOS transistor, and an output inverter having a connection point between these MOS transistors as an output terminal, is used together with a bipolar transistor. In the domino circuit combined with a bipolar transistor, the bipolar transistor is connected to a MOS transistor forming the output inverter so as to amplify the current of the output of the output inverter. circuit.
【請求項2】 ソース電極が第1の電源に接続されたプ
リチャージ用の第1のp型MOSトランジスタと、 第1のp型MOSトランジスタのドレイン電極と接続さ
れている論理構成用の第1のn型MOSトランジスタ
と、 前記第1のp型MOSトランジスタ及び第1のn型MO
Sトランジスタの接続点の出力信号が入力信号となり、
第2のp型MOSトランジスタ及び第2のn型MOSト
ランジスタを有し、これらのMOSトランジスタの接続
点が出力端子となる出力インバータとを備えて構成され
たドミノ回路に、バイポーラトランジスタを併用して構
成されるバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路にお
いて、 前記バイポーラトランジスタは、前記出力インバータを
構成する第2のp型MOSトランジスタと第2のn型M
OSトランジスタとのそれぞれに接続されたPNPバイ
ポーラトランジスタとNPNバイポーラトランジスタと
であり、 前記PNPバイポーラトランジスタのベースが前記第2
のp型MOSトランジスタのソース電極に接続され、エ
ミッタが第3の電源に接続され、コレクタが前記第2の
p型MOSトランジスタと第2のn型MOSトランジス
タとのドレイン電極に接続され、 前記NPNバイポーラトランジスタのベースが前記第2
のn型MOSトランジスタのソース電極に接続され、エ
ミッタが第4の電源に接続され、コレクタが前記第2の
p型MOSトランジスタと第2のn型MOSトランジス
タとのドレイン電極に接続されて構成されたことを特徴
とするバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回路。
2. A first p-type MOS transistor for precharging having a source electrode connected to a first power supply, and a first p-type MOS transistor for logic configuration connected to a drain electrode of the first p-type MOS transistor. N-type MOS transistor, the first p-type MOS transistor and the first n-type MOS transistor.
The output signal at the connection point of the S transistor becomes the input signal,
A domino circuit including a second p-type MOS transistor and a second n-type MOS transistor, and an output inverter having a connection point between these MOS transistors as an output terminal, is used together with a bipolar transistor. In the domino circuit combined with a bipolar transistor, the bipolar transistor comprises a second p-type MOS transistor and a second n-type M which constitute the output inverter.
A PNP bipolar transistor and an NPN bipolar transistor connected to the OS transistor, respectively, wherein the base of the PNP bipolar transistor is the second
Is connected to the source electrode of the p-type MOS transistor, the emitter is connected to the third power supply, and the collector is connected to the drain electrodes of the second p-type MOS transistor and the second n-type MOS transistor. The base of the bipolar transistor is the second
, The emitter is connected to the fourth power supply, and the collector is connected to the drain electrodes of the second p-type MOS transistor and the second n-type MOS transistor. A domino circuit combined with a bipolar transistor.
【請求項3】 前記バイポーラトランジスタは、SOI
ラテラルバイポーラトランジスタであることを特徴とす
る請求項1または2記載のバイポーラトランジスタ併用
型ドミノ回路。
3. The method according to claim 1, wherein the bipolar transistor is an SOI.
3. The domino circuit combined with a bipolar transistor according to claim 1, wherein the domino circuit is a lateral bipolar transistor.
【請求項4】 前記バイポーラトランジスタと前記MO
Sトランジスタで構成されたドミノ回路とが同一の半導
体基板上に形成されたことを特徴とする請求項1、2ま
たは3記載のバイポーラトランジスタ併用型ドミノ回
路。
4. The bipolar transistor and the MO
4. The domino circuit combined with a bipolar transistor according to claim 1, wherein the domino circuit composed of S transistors is formed on the same semiconductor substrate.
【請求項5】 前記出力インバータを構成するMOSト
ランジスタと前記バイポーラトランジスタとは、同一半
導体基板上に形成され、かつ、半導体基板に並行に、各
トランジスタを構成する電極が同一の半導体拡散厚さ
に、同一プロセスにより形成されたことを特徴とする請
求項1ないし4のうちいずれか1記載のバイポーラトラ
ンジスタ併用型ドミノ回路。
5. The MOS transistor constituting the output inverter and the bipolar transistor are formed on the same semiconductor substrate, and the electrodes constituting each transistor have the same semiconductor diffusion thickness in parallel with the semiconductor substrate. 5. The domino circuit with bipolar transistors according to claim 1, wherein the domino circuits are formed by the same process.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7852121B2 (en) 2008-03-11 2010-12-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Domino logic circuit and pipelined domino logic circuit

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