JPS6051326A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS6051326A
JPS6051326A JP58157818A JP15781883A JPS6051326A JP S6051326 A JPS6051326 A JP S6051326A JP 58157818 A JP58157818 A JP 58157818A JP 15781883 A JP15781883 A JP 15781883A JP S6051326 A JPS6051326 A JP S6051326A
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Ken Uragami
浦上 憲
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、半導体技術さらには半導体集積回路装置に
適用(7て%Vc有効な技術に関するもので、たとえば
、MIS(金属−絶縁物一半導体)型素子で論理回路が
構成される半導体集積回路装置に利用して有効な技術に
関するものである。
〔背景技術] 本発明者は、半導体技術、特に、MIS型素子で論理回
路が構成される半導体集積回路装置の回路技術について
以下に述べるような技術を検討(〜だ。
第1図および第2図はこの発明に先立って本発明者によ
り検討されたC−MO8型半導体集積回路装置の一例を
示す。同図に示す半導体集積回路装置10は、内部論理
回路20と周辺バッファ回路30.40などによって構
成されている。各回路20,30.40はいずれもMO
8型素子とくKC−Most界効果トランジスタを用い
て構成されている。
周辺バッファ回路30.40は、入力バッファ回路30
と出力バッファ回路40とがある。内部論理回路20は
、そわらのバッファ回路30.40を介して入力端子バ
ンドPin および出力端子パッドPoutに接続され
る。周辺バッファ回路30゜40を構成する素子は、内
部論理回路20を構成する素子に比べて、十分に大きな
電流容量を持つMo8型素子が使用される。このため、
その素子のサイズも十分に大きく形成されている。その
代わり、内部論理回路を構成する素子は非常に小さく形
成され、これにより高集積密度が得られるようになって
いる。
この種のC−MO8型半導体集積回路装置10は、電力
消費が少なく、これにより発熱量も少ない。これらの理
由により、この種のC−MO8型半導体集積回路装置で
はその集積密度を高めることが比較釣行ないやすい。
しかしながら、この半導体集積回路装量10の入力端子
PjnlCECLレベルの入力信号(そのハイレベルV
 i Hが−0,9V、そのローレベルviLが−1,
7V)が供給され、出力端子PoutからECLレベル
の出力信号(そのハイレベルVoHが一〇、9V、その
ローレベルvor+が−1,7V )を取り出し、−4
,5ボルトの負電源電圧VEEが供給される。内部論理
回路20r構成するPチャンネルMO8FET Fl、
NチャンネルMo8FETF2を可能な限り小さな素子
面積で形成するためには、各チャンネルの幅Wと長さL
の比W/Lは両MO8FET Fl、F2について互い
妃等しくする必要があり、その結果MO8FET Fl
、F2により構成されたCMOSインバータのロジック
スレッシュホールドは負電源電圧VEEの約半分の値(
−2,25ボルト)となる。
従って、入力バッファ回路30は入力端子Pinの入力
信号をレベル変換した後に内部論理回路20に供給する
必要があり、このレベル変換のためMo8FET、F3
.F4の比W/Lを大きな値としなければならない。さ
らに入力バッファ回路30の出力駆動能力も向上する必
要があり、このためMo8FET F3.F4のオン抵
抗RoNを充分小さな値にしなければならない。従って
、入力バッファ回路30は半導体チップ表面で大きな占
有面積でしか形成されなくなる。
一方、出力バッファ回路40は出力端子Poutから所
定の値の出力電流を外部に供給する時にその出力電圧は
所定のハイレベルVoH(−0,9V ) 以下になら
ないこと、逆に出力端子Poutから所定の値の出力電
流を内部に吸込む時その出力電圧は所定のローレベルV
OL (−1,7V )以上にならないことが必要と々
る。このためには、出力バッファ回路40を構成するM
o8FET F5.F6のオン抵抗RoN を小さな値
とする必要があり、Mo8FET FS、F6の比W/
Lも同様に大きな値に設定しなければならない。従って
、出力バッファ回路40も同様に、半導体チップ表面で
太き々占有面積をとることになる。
また、C−Mo1t界効果トランジスタのゲートは静電
気あるいはサージ電圧などによって絶縁破壊されやすい
。このため、この種のC−MO8型半導体集積回路装置
では、第1図および第2図に示すように、周辺バッファ
回路とくに入力バッファ回路30と入力端子パッドPi
n との間に入力保護回路32を入れることが不可欠で
ある。しかし、この保護回路32は、これを形成するた
めにかなりのレイアウト面積を占有するとともに、入力
論理信号の立上がりあるいは立下りを純らせ、これが動
作速度を遅らせる要因のひとつとなる。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、内部論理回路をMO8回路で構成す
るとともにECLレベルの入力を受けレベル変換出力を
内部論理回路に供給するための入力バッファ回路を小さ
な占有面積で形成できるような半導体集積回路技術を提
供するものである。
特に、C(コンブリメンタル)−Mo8)7ンジスタに
よって論理回路が構成されている半導体集積回路を、E
CLによる論理回路が構成されている半導体集積回路に
接続して使用できるようにした半導体集積回路技術を提
供するものである。
また、論理回路用C−MO8型半導体集積回路装置の動
作速度を改善して、例えばECLとともに使用しても、
該ECLの動作速度をそれほど損わなくてもすむように
した半導体集積回路技術を提供するものである。
さらに、C−MO8型論理回路とECLの両者の利点を
兼ね備えることができるようにした半導体集積回路技術
を提供するものである。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明かにな
るであろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すわば、下記のとおりである。
すなわち、内部の論理回路を電圧駆動型のMIS型素子
で構成するとともに、周辺のバッファ回路をECLある
いはバイポーラトランジスタを用いて構成することによ
り、両者をそのまま接続1゜て使用できるようにすると
ともに、両者の利点を併せ持つことができるようにする
という目的を達成するものである。
〔実施例〕
以下、この発明の代表的な実施例を図面を参照しながら
説明する。
なお、図面において同一あるいは相当する部分は同一符
号で示す。
第3図および第4図は、この発明に係る半導体集積回路
装置の一実施例を示す。
同図に示す半導体集積回路装置10は、C−MO8電界
効果トランジスタで構成された内部論理回路20と周辺
バッファ回路30.40とを有する。周辺バッファ回路
30.40は入力バッファ回路30と出力バッファ回路
40とがある。内部論理回路20は、それらのバッファ
回路30.40を介して入力端子パッドPin および
出力端子パッドP o u tに接続される。
周辺バッファ回路30.40を構成する素子は内部論理
回路20を構成する素子がC−MO8電界効果トランジ
スタF3.F4であるのに対し、バイポーラトランジス
タQ1.Q2.Q3.Q4゜Q5.Q6が使用されてい
る。さらに、その周辺バッファ回路30.40のバイポ
ーラトランジスタは、ECLあるいはECLとレベルの
互換性があるデジタル回路を構成する。その詳細な回路
構成については後述する。
また、内部論理口論20と周辺バッファ回路30゜40
との間には特に限定されないが他のバッファ回路34.
44が介在させられている。こねも、その詳細は後述す
る。
以上により、入力端子パッドPin にはECLレベル
の論理信号を入力させることができる。このECLレベ
ルの論理入力信号は、ECLからなる入力バッファ回路
30によってC−MO8型論理回路のレベルに変換され
た後他のバッファ回路34を介して内部論理回路20に
与えられる。
他方、他のバッファ44を介して得らねた内部論理回路
20の出力信号は、一旦出力バッファ4゜にてECLレ
ベルに変換され、しかる後に出力端子パッドPoutに
導出される。この出力端子Poutに導出された出力信
号は、他のECLを直接駆動することができる。
以上のようにして、実質的にC−MOS)ランジスタで
構成されている論理回路をバイポーラトランジスタを用
いたECLに直接接続して使用することができるように
なっている。つまり、ECLに対していわゆる端子の互
換性(ビン・コンパチブル)を持つことができる。
しかし、ここでさらに注目すべきことは、C−MOS型
の半導体集積回路装置をECLに接続できるということ
だけではなく、これに伴ってC−MO8型半導体集積回
路装置の欠点がかなり改善されるようになっているとい
うことである。
先ず、入力バッファ回路30がECLで構成されている
ことにより、その入力回路が静電気やサージによって破
壊される恐わが小さくなっている。
これにより、入力保護回路が不要となって、該入力保護
回路による入力信号の立上がりあるいは立下りの鈍化が
防げるようになり、動作遅れの原因のひとつが解消する
。これとともに、保護回路を形成するためのレイアウト
面積が節約される。
また、内部論理回路20は、これを構成するC−MOS
 を界効果トランジスタの素子サイズが/JXさいので
、動作速度を高めやすい。この内部論理回路20の比較
的速い動作速度は、上記バッファ回路30.40を動作
速度の速いECLあるいはECLとレベル互換性のある
デジタル回路で構成することにより、そのまま半導体集
積回路装置10の全体の動作速度とすることができるよ
うになる。
つまり、周辺バッファ回路30.40fECLあるいは
ECLとレベル互換性のあるデジタル回路で構成するこ
とにより、C−MOS型の内部論理回路20を構成する
MO8型素子のサイズを小形化することによる動作速度
の向上が、そのまま活かされるようになる。これにより
、C−MO8型半導体集積回路装置といえども、かなり
の高速動作が可能になり、ECLとともに使用しても、
そのECLの高速特性をそれほど損わずにすむようにな
る。従って、ECLの高速性とC−MO8型論理回路の
低消費電流および高集積密度化しやすいという、双方の
利点を兼ね備えた半導体集積回路装置10が得られるよ
うになる。
次に、各部の寅施例について詳述する。
第5図は上記人力バッファ回路30および他のバッファ
34の一実施例を示す。
先ず、入力バッファ回路30は、1対のバイポーラトラ
ンジスタQl、Q2と定電流回路工sを用いて構成され
る。
各トランジスタQl、Q2のコレクタはそれぞれ直列負
荷抵抗R1,R2を介してプラス側電源vCCに接続さ
れる。また、各トランジスタQl。
Q2のエミッタは共通接続され、定電流回路Isを介し
てマイナス側電源Vee に接続される。一方のトラン
ジスタQ1のベースには入力端子パッドPin を介し
て外部からのECLレベルの入力論理信号が与えられる
。他方のトランジスタQ2のベースには基準電位vbb
 が印加される。この基準電位vbbは、ECLレベル
の入力論理信号がとる高低2値の論理レベル“H″とL
”の中間レベルに設定されている。これにより、1対の
バイポーラトランジスタQ1、Q2は互いにエミッタ結
合され、入力論理信号に応じていずれか一方が導通駆動
される差動対を構成する。従って、トランジスタQ2の
コレクタからはvcc(GND)レベルのハイレベル出
力とVCC−R2・Igのレベルのローレベル出力が得
うれる。つまり、入力バッファ回路30は入力レベル変
換を実行するECLを構成する。このECLからなる入
力バッファ回路30の出力は、他方のトランジスタQ2
のコレクタから取出されて上記他のバッファ34を介し
てC−MO8型内部論理回路20に入力される。
他のバッファ34はpチャンネルMO8電界効果トラン
ジスタF1とnチャンネルMo5t界効果トランジスタ
F2とからなるC−MO8型インバータによって構成さ
れている。このC−MO8型インバータは、これを構成
する1対のMO8電界効果トランジスタFl、F2の各
チャンネルの幅Wと長さLの比W/Lが互いに対称な場
合は、その入力しきい値が電源vCCとVeeのほぼ中
間のレベルになる。
さらに、このCMO8型O8バータ34の入力しきい値
がvCCとVCC’−R211Sとの間にあることが極
めて重要である。
第6図は上記出力バッファ回路40および他のバッファ
44の一実施例を示す。
先ず、出力バッファ回路40は、1対のバイポーラトラ
ンジスタQ3.Q4と定電流回路Hgを用いて構成され
る。
各トランジスタQ3.Q4のコレクタはそれぞれ直列負
荷抵抗R3,R4を介してプラス側電源ycc に接続
される。また、各トランジスタQ3゜Q4のエミッタは
共通接続され、定電流回路よりを介してマイナス側電源
Yesに接続される。一方のトランジスタQ3のベース
には他のバッファ441−介して内部論理回路20から
のCMOSレベル出力論理信号が与えられる。他方のト
ランジスタQ4のベースには基準電位vbbが印加され
る。この基準電位vbbは、とのcyosレベルの出力
論理信号がとる高低2値の論理レベル“■”と“L”の
中間レベルに設定されている。これにより、1対のバイ
ポーラトランジスタQ3.Q4は互いにエミッタ結合さ
れ、入力論理信号に応じていずれか一方導通駆動される
差動対を構成する。
つまり、ECLを構成する。このKCLからなる出力バ
ッファ回路40の出力は、各トランジスタQ3.Q4の
コレクタからそれぞれ取出され、バイポーラトランジス
タQ5.Q6からなるエミッタフォロワ回路を経て出力
端子poutに導出される。
トランジスタQ5のエミッタ(Pout )より得うレ
ルハイレペル出力VoHとローレベル出力VoHは、 VoH=VCC−R3IIIBQ5 VBICQ5Vo
L=VCC−R3・Is VBKQ5となる。トランジ
スタQ6のエミッタ(P’out)より得られるハイレ
ベル出力VoHとローレベル出力VoLは、 Vo)I=VCC−R4@ IBQ6−VBEQ6Vo
L =VCC−R3* I 8−VBBQ6となる。こ
の’VoHとVoLとが一〇、9vと−1,7Vになる
ようにR3,R4,Is等を設定すれば良い。
かくして、出力バッファ回路40はCMOSレベルの入
力信号をECLレベルの出力信号にレベル変換する。
他のバッファ44けpチャンネルMO8電界効果トラン
ジスタF3とnチャンネルMo8電界効果トランジスタ
F4とからなるC−Mo8型イ/バータによって構成さ
れている。このC−MOS型インバータは、既に述べた
ように、これを構成する1対のMo8[界効果トランジ
スタの各チャンネルの幅Wと長さLの比W/Lを導対称
にすると、その入力しきい値が電源yccとVeeの中
間レベルに設定されている。
なお、この実施例においては、ECLの一方のトランジ
スタQ3のペースとコレクタ間にショットキーバリヤダ
イオードDBを接続することにより、該トランジスタQ
3が飽和するのを防止するようにし、とhにより出力バ
ッファ回路40での動作速度を高めるようにしている。
第7図は上記出力バッファ回路40の別の実施例を示す
ここでは、出力バッファ回路40が1対のMo8電界効
果トランジスタF5.F6を用いて構成される。
各トランジスタF5.F’6のドレインはそれぞれ直列
負荷抵抗R5,R6を介してプラス側電源yccに接続
される。また、各トランジスタF5゜F6のソースは共
通接続され、定電流回路■8を介してマイナス側電源V
eeに接続される。一方のトランジスタF5のゲートに
は内部論理回路20からの出力論理信号が直接与えられ
る。他方のトランジスタF6のゲートには、内部論理回
路20からの出力論理信号がC−MOSインバータIV
によって位相反転されて与えられる。これにより、1対
のMo5t界効果トランジスタF5.F6は入力論理信
号に応じて相補的に導通駆動される差動対を構成する。
Mo8電界効果トランジスタF5゜F6のドレインから
は、反転および非反転の論理出力が取出される。この論
理出力はそれぞれ、エミッタフォロワ回路を構成するバ
イポーラトランan 、、。
ジスタQ5.Q6のペースに入力される。そして、そこ
からECLレベルの出力としての出力端子パッドPou
tに導出される。
この場合、内部論理回路20の出力レベルと出力端子パ
ッドPoutとの間のレベル変換は、1対のMo8電界
効果トランジスタF5.F6.抵抗R5,R6,)ラン
ジスタQ5.Q6.定電流回路Isの部分にて行なわれ
る。1対のMo8電界効果トランジスタF5.F6の差
動駆動は内部論理回路20の出力レベルで行なわれる。
すなわち、その差動出力レベルは、直列負荷抵抗R5,
R6の値と定電流回路工Sの電流値を選ぶことによって
ECLレベルの出力に設定される。つまり、ここでは出
力バッファ回路40がレベル変換の機能を有している。
第8図は上記出力バッファ回路40のさらに別の実施例
を示す。
ここでは、出力パフフッ回路40がpチャンネルMO8
!lj界効果トランジスタF5とnチャンネルMo8電
界効果トランジスタF6を用いて構放FQ される。すなわち、互いにコンプリメンタリな特性を持
つ電界効果トランジスタを用いて構成されている。
各トランジスタF5.F6のドレインはそれぞ直列負荷
抵抗R5,R6を介してプラス側電源VCCに接続され
る。また、各トランジスタF5゜F6のソースは共通接
続され、定電流回路■sを介してマイナス側電源Vee
に接続される。各トランジスタF5.F6のゲートには
内部論理回路20からの出力論理信号がそれぞれ直接に
与えられる。これにより、1対のMO8電界効果トラン
ジスタF5.F6は入力論理信号に応じて相補的に導通
駆動される差動対を構成する。MO8電界効果トランジ
スタF5.F6のドレインからは、反転および非反転の
論理出力が取出される。この論理出力はそれぞれ、エミ
ッタフォロワ回路を構成するバイポーラトランジスタQ
5.Q6のベースに入力される。そして、そこからEC
Lレベルの出力として出力端子パッドPout に導出
される。
この場合、内部論理回路20の出力レベルと出力端子パ
ッドPoutとの間のレベル変換は、第7図に示し、た
実施例の場合と同様に行なわれる。すなわち、その差動
出力レベルは、直列負荷抵抗R5゜R6の値と定電流回
路工Sの電流値を選ぶことによってECLレベルに設定
される。つ1す、ここでも出力バク7丁回路40はレベ
ル変換の機能を有1−でいる。他方、この実施例では、
第7図に示した実施例と異なり、互いにコンプリメンタ
リな特性を持つpチャンネルとnチャンネルのMO8電
界効果トランジスタを使用したことにより、インバータ
で2相信号を作らずとも、両トランジスタF5.F6を
差動駆動することができるようになっている。これによ
り、両トランジスタF5゜F6の駆動タイミングにずれ
が生じるのを防止して、その動作速度を高めることがで
きるようになっている。
第9図は出力バッファ回路40のさらに別の実施例を示
す。
同図に示す出力バッファ回路40では、バイポーラトラ
ンジスタQ3.Q4とMO8電界効果トランジスタF7
.F8とを組合わせた差動回路が構成されている。
先ず、バイポーラトランジスタQ3.Q4u、そのコレ
クタとプラス側電源VCCとの間に直列負荷抵抗R3,
R4がそれぞれ接続され、またその共通エミッタとマイ
ナス側電源Yes との間に定電流回路■6が直列に挿
入されている。さらに、各トランジスタQ3.Q4は、
そのコレクタとベース間にそれぞれMO8電界効果トラ
ンジスタF7゜F8のドレインとソースが接続されてい
て、該電界効果トランジスタF7.F8からベース入力
電流が与えられるようになっている。
MO8電界効果トランジスタF7.F8は、そのドレイ
ンがバイポーラトランジスタQ3.Q4のコレクタに、
そのソースがバイポーラトランジスタQ3.Q4のベー
スに接続されている。また、一方のMO8電界効果トラ
ンジスタF7のゲートには内部論理回路20の論理出力
が直接入力されるようになっている。他方、今一つのM
O8電界効果トランジスタF8のゲーH7jは、内部論
理回路20の論理出力をC−MO8型インバータIVで
位相反転してなる論理出力が入力されるようになってい
る。これにより、上記2つのバイポーラトランジスタQ
3.Q4は、内部論理回路20の出力に応じて相補駆動
される。そして、その相補駆動による出力は、バイポー
ラトランジスタQ3゜Q4の各コレクタからそれぞれに
取出され、エミッタフォロワ回路を構成するバイポーラ
トランジスタQ5.Q6を経て出力端子パッドPou 
tに導出される。
以上のようにして、内部論理口論20の出力が出力バッ
ファ回路40を介してECLレベルで外部へ導出される
この実施例の回路におけるレベル変換は、出力バッファ
回路40がその機能を兼ねている。出力バッファ回路4
0の入力しきい値レベルは内部論理回路20の出力レベ
ルに合わせて設定する。また、出力バッファ回路40の
出力レベルは、第7図に示した実施例の場合と同様に、
直列負荷抵抗R3,R4の値と定電流回路Isの電流値
によってECLレベルに設定することができる。また、
第9図の実施例では、上記バイポーラトランジスタQ3
.Q4の各ペース・エミッタ間にそれぞれ抵抗R7,R
8を並列に挿入することにより、該バイポーラトランジ
スタQ3.Q4のベース人力(7きい値を調整すること
ができる。
なお、この実施例の回路では、後述するように、出力バ
ッファ回路40に多入力論理機能を持たせることができ
る。
第10図は出力バッファ回路40のさらに別の実施例を
示す。
同図に示す出力バッファ回路20は、第9図に示した出
力バッファ回路40に多入力論理回路としての機能を持
たせたものである。その基本的な構成については、第9
図のものとほぼ同じである。
ただ、第9図のものと違うところは、先ず、相補駆動さ
れる一方のバイポーラトランジスタQ3のペース電流が
、ドレインおよびソースが共通接続された2つのMO8
電界効果トランジスタF71゜(23) F72から与えられるようになっている。さらに、他方
のバイポーラトランジスタロ4側に接続されたMo5t
界効果トランジスタF8のゲートには、第9図のインバ
ータ■vに代わって、2人力否定論理和NOHの出力が
与えられるようになっている。このNORはC−MOS
型である。
ここで、内部論理回路20から出力される2つの論理信
号A、Bは、上記2つのMo5t界効果トランジスタF
71.F72の各ゲートと上記NORの論理入力とに振
分けられてそれぞれに入力される。内部論理回路20か
らの2つの論理出力A、Bの少なくとも1つがII H
”レベルになると、一方のバイポーラトランジスタQ3
が導通駆動される一方、他方のバイポーラトランジスタ
Q4が非導通化される。この状態は、バイポーラトラン
ジスタQ5.Q6による工1ミッタ7オロワ回路を経て
出力端子パッドPoutにそれぞれ出力される。
このとき、一方の論理出力Xとして上記A、Bの否定論
理和X=A+Bが、また他方の論理出力Xとしてその論
理和X=A 十Bがそれぞれ出力され(24) る。すなわち、ここでは出力バッファ回路4oが2人力
否定論理和としても機能する。
このように出力パフフッ回路40が多入力論理回路とし
ての機能を持つようになると、半導体集積回路装置10
の設計の自由度が高められ、例えばマスタースライスと
も呼ばれるゲートアレイにおいて、内部論理回路20を
そのままにして機能の変更が行なえるといったような利
点が生じる。
また、第11図に示すように、第9図に示したような回
路は、ダーリントン接続されたバイポーラトランジスタ
Q7−Q3.Q8−Q4を用いて構成することもできる
第11図に示す出力バッファ回路40において、先ず、
ダーリントン接続されたバイポーラトランジスタQ7−
Q3.Q8−Q4は、そのコレクタとプラス側電源VC
Cとの間に直列負荷抵抗R3゜R4がそれぞれ接続され
、またその共通エミッタとマイナス側電源Vee との
間に定電流回路工8が直列に挿入されている。
一方のダーリントントランジスタQ7−Q3[は内部論
理回路20の論理出力が直接入力されるようになってい
る。他方、今一つのダーリントントランジスタQ8−Q
4には、内部論理回路2゜の論理出力をC−MO8型イ
ンバータIVで位相反転してなる論理出力が入力される
ようになっている。これにより、2組のダーリントント
ランジスタQ7−Q3.Q8−Q4は、内部論理回路2
0の出力に応じて相補駆動される。そして、その相補駆
動による出力は、エミッタフォロワ回路を構成するバイ
ポーラトランジスタQ5.Q6を経て出力端子パッドP
outに導出される。
以上のようにして、内部論理回路20の出力が出力バッ
ファ回路40を介してECLレベルで外部へ導出される
この実施例の回路の場合も、出力バッファ回路40がレ
ベル変換の機能を兼ねている。出力7777回路40の
入力しきい値レベルは内部論理回路20の出力レベルに
合わせて設定する。また、出力バッファ回路40の出力
レベルは、直列負荷抵抗R3,R4の値と定電流回路■
8の電流値によってECLレベルに設定することができ
る。また、上記バイポーラトランジスタQ3.Q4の各
ベース・エミッタ間にそれぞれ抵抗R7,R8を並列に
挿入することにより、該バイポーラトランジスタQ3.
Q4のベース入力しきい値を調整することができる。な
お、この実施例の回路でも、後述するように、出力バフ
フッ回路40に多入力論理機能を持たせることができる
第12図は出力バッファ回路40のさらに別の実施例を
示す。
同図に示す出力バッファ回路20は、第11図に示した
出力バッファ回路40に多入力論理回路としての機能を
持たせたものである。その基本的な構成については、第
11図のものとほぼ同じである、 ただ、第1I図のものと違うところは、先ず、相補駆動
される一方のバイポーラトランジス昶3のベース側には
、2つの互いに並列接続されたバイポーラトランジスタ
Q71.Q72がダーリントン接続されている。さらに
、他方のバイポーラ(27) トランジスタロ4側にダーリントン接続されたバイポー
ラトランジスタQ8のベースには、第11図のインバー
タIVに代わって、2人力否定論理和NOHの出力が与
えられるようになっている。
このNORけC−MOS型である。
ここで、内部論理回路20から出力される2つの論理信
号A、Bは、上記2組のダーリントントランジスタQ7
1/Q72−Q3.Q8−Q4の各ベース入力と上記N
OHの論理入力とに振分けられてそねそれに入力される
内部論理回路20からの2つの論理出力A、 Hの少な
くとも1つが“H”レベルになると、一方のバイポーラ
トランジスタQ3が導通駆動される一方、他方のバイポ
ーラトランジスタQ4が非導通化される。この状態は、
バイポーラトランジスタQ5.Q6によるエミッタフォ
ロワ回路を経て出力端子パッドPoutにそれぞれ出力
される。このとき、一方の論理出力Xとして上記A、B
の否定論理和X=A+Bが、また他方の論理出力Xとし
てその論理和X=A+Bがそれぞれ出力される。
(28) すなわち、ここでも出力7777回路40が2人力否定
論理和として機能する。
第13図はこの発明の実施例による論理用半導体集積回
路装置10の半導体チップ100の表面における各回路
ブロックのレイアウト状態の一例を示す。
半導体チップ100の中央部には、C−MO8回路によ
って構成された内部論理回路20を構成するためのブロ
ック領域a1が割当てられている。
また、半導体チップ100の周辺部には、入力バッファ
回路30および出力バッファ回路40を形成するための
ブロック領域a2が割当てられている。さらに、周辺ブ
ロック領域a2の外側には、多数の入力端子パッドPi
nおよび出力端子パッドPoutが形成されている。
入力バッファ回路30と出力バッファ回範40は周辺ブ
ロック鎖[a2内にて1つずつ交互に配列されている。
また、各バッファ回路30.40と端子パッドPin 
、Poutとは個々に対をなすべく対応して配設されて
いる。入力端子パッドPinおよび出力端子パッドPo
utけそれぞれポンディングパッドとして使用される。
さらに、上記半導体チップ100には、電源vCCを供
給するためのポンディングパッド102、および接地(
’GND)用ポンディングパッド104がそれぞれチッ
プ100の角部を利用して設けられている。
上記半導体チップ100け、第14図に示すように、そ
の裏面が金属リードフレームLPのタブリードLTの表
面に物理的かつ電気的に密着して接続される。
リードフレームLFは、金属薄板を所定形状に打抜き加
工することによシ形放され、タブリードLT、リード部
分Ll〜L64、枠部分Lo、lq線を付したダム部分
LDなどを一体に連結した形で有する。
上記端子パッドPin、Poutおよび電源用ポンディ
ングパッド102は、それぞれ金線などからなるボンデ
ィングワイヤWによって、リード部分Ll−L64と接
続される。同様に、上記接地用ポンディングパッド10
4はタブリードLTに接続される。
ワイヤWの配線が完了した後の半導体チップ100とリ
ードフレームLFは、樹脂封口用の金型に装填される。
そして、リードフレームLFのダム部分LDの内側に液
状の樹脂が注入されることにより、樹脂モールドが行な
われる。このとき、上記ダム部分LDはその外部に樹脂
が流出することを阻止する。
モールド用樹脂が固化したならば、金型から取出し、上
記ダム部分LDを切除して各リード部分L1〜L64を
互いに電気的に分離する。
この後、各リード部分L1〜L64を下側に折曲げるこ
とにより、第15図に示すような外観構造の半導体集積
回路装置ICが得られる。
餌 この場合、樹脂封会された半導体チップ100は、その
周辺バッファ回路30.40がECLの入力レベルある
いはECLの出力レベルを持ち、外部から見た電気的特
性はECLのそれと全く同じである。、従って、そのま
まECLと接続してデジタル回路システムを組むことが
できる。ただ、(31) その内部の論理回路20は、前述したようにC−MO8
型回路によって構成されているため、集積密度が高めや
すくなっている。これとともに、低消費電力化され、こ
れにより内部論理回路がgcLで構成された半導体集積
回路装置に比べると、その内部の発熱量が大幅に少なく
なっている。従って、そのパッケージ構造も、特別なヒ
ートシンクを使用することなく簡単に構成されている。
さらに、周辺バッファ回路30.40が、少なくとも外
部と接続される側にバイポーラトランジスタを用いて構
成されることにより、MOS型の論理用半導体集積回路
装置では不可欠であった入力保護回路が省略できる。さ
らにまた、論理信号の入出力がECLの低インピーダン
スでもって高速に行なわれることKより、C−MOBか
らなる内部論理回路20の動作速度が損われることなく
外部に現われるようになる。これらにより、C−MO8
型論理回路とECLの両方の利点を兼ね備えた半導体集
積回路装置が可能になる。
上記内部論理回路20の機能としては、比較的(32) 高集積密度が要求される回路機能、例えばRAM(ラン
ダムアクセス参メモリ)、ゲートアレイなどが特に適し
ている。
〔効果〕
(1)内部の論理回路をMOBで構成する一方、周辺の
バッファ回路をバイポーラトランジスタを用いて構成す
ることにより、MOBで構成された論理回路機能をその
ままECLとともに使用することができるという効果が
得られる。
(2)内部の論理回路なC−MOBで構成する一方、周
辺のバッファ回路をバイポーラトランジスタによるEC
LあるいはECLとレベル互換性のあるバイポーラ型デ
ジタル回路を用いて構成することにより、C−MOBに
よって論理回路が構成されている半導体集積回路装置と
ECLによる論理回路が構成されている半導体集積回路
装置とをそのまま接続して使用することができるという
効果が得られる。
(3)内部論理回路をC−MOBで構成する一方、周辺
のバッファ回路バイポーラトランジスタによるECLあ
るいはECLとレベル互換性のあるバイポーラ型デジタ
ル回路を用いて構成することにより、低消費電力化と動
作速度の向上とが共に達成できるようになるという効果
が得られる。
(4)内部の論理回路をC−MOBで構成する一方、周
辺のバッファ回路をバイポーラトランジスタによるEC
LあるいはECLとレベル互換性のあるバイポーラ型デ
ジタル回路を用いて構成することにより、集積密度の高
い等価ECL型の論理用半導体集積回路が構成されると
いう効果が得られる。
(5)内部の論理回路をC−MOBで構成する一方、周
辺のバッファ回路をバイポーラトランジスタによるEC
LあるいはECLとレベル互換性のあるバイポーラ型デ
ジタル回路を用いて構成することにより、高集積密度で
もって発熱量の少ない等価ECL型論理用半導体集積回
路が構成されるという効果が得られる。
(6)内部の論理回路をC−MOBで構成する一方、周
辺のバッファ回路をバイポーラトランジスタによるEC
LあるいはECLとレベル互換性のあるバイポーラ型デ
ジタル回路を用いて構成することにより、保護回路が不
要になるという効果が得られる。
(力 内部の論理回路をC−MOSで構成する一方、周
辺のバッファ回路をバイポーラトランジスタによるEC
Lあるいけ′ECLとレベル互換性のあるバイポーラ型
デジタル回路を用いて構成することにより、内部のC−
MO8型論理回路の動作速度が損われずに外部に現われ
るという効果が得られる。
上記(1)〜(7)によシ、さらにC−MO8型半導体
集積回路装置とECLの両者の利点を兼ね備えた論理用
半導体集積回路装置が得られるという相乗効果が得られ
る。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば、上記バイポ
ーラトランジスタQ1〜Q8はショットキーバリヤダイ
オード付のもの(35) であってもよい。また、内部論理回路20け、C−MO
8以外に、例えばn M OSあるいはpM。
Sで構成されたものであってもよい。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である論理用C−MO8型
半導体集積回路装置の周辺インターフェイスに関する技
術に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、例えば、内部論理回路が部分的にMI
S型素子で構成される論理用半導体集積回路装置におけ
る回路技術などにも適用できる。少なくともMIS型素
子を用いて構成される論理回路の入出力fECLレベル
で入出力する条件のものには適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に先だって本発明者により検討された
C−MO8型論理用半導体集積回路装置の一例を示すブ
ロック図、 第2図は第1図の一部を拡大して示す回路図、第3図は
この発明に係る論理用半導体集積回路(36) 装置の一実施例を示すブロック図、 第4図は第3図の一部を拡大して示す回路図、第5図は
この発明に係る論理用半導体集積回路装置の入力バッフ
ァ回路付近の一実施例を示す回路図、 第6図はこの発明に係る論理用半導体集積回路装置の出
力バッファ回路付近の一実施例を示す回路図、 第7図はこの発明に係る論理用半導体集積回路装置の出
力バッファ回路付近の別の実施例を示す回路図、 第8図はこの発明に係る論理用半導体集積回路装置の出
力バッファ回路付近のさらに別の実施例を示す回路図、 第9図はこの発明f係る論理用半導体集積回路装置の出
力バッファ回路付近のさらに別の実施例を示す回路図、 第10図はこの発明に係る論理用半導体集積回路装置の
出力バッファ回路に多入力論理機能を持たせた場合の実
施例を示す回路図、 第11図はこの発明に係る論理用半導体集積回路装置の
出力バッファ回路付近のさらに別の実施例を示す回路図
、 第12図はこの発明に係る論理用半導体集積回路装置の
出力バッファ回路に多入力論理機能を持たせた場合の別
の実施例を示す回路図、第13図はこの発明の実施例に
係る論理用半導体集積回路装置が形成された半導体チッ
プの一例を示す平面図、 第14図はこの発明の実施例に係る論理用半導体集積回
路装置が形成された半導体チップがリードフレームに接
続される状態の一例を示す平面図、第15図はパッケー
ジに納められた状態を示す斜視図である。 10・・・論理用半導体集積回路装置、20・・・C(
コンブリメンタル) −MO8型内部論理回路、30・
・・入力バッファ回路、32・・・入力保護回路、C1
n・・・C−MO8電界効果トランジスタのゲート入力
容量、34・・・レベル変換回路、40・・・出カッく
ツファ回路、44・・・レベル変換回路、Pin ・・
・入力端子パッド、Pout・・・出力端子パッド、v
CC・・・プラス側電源、Vee ・・・マイナス側電
源、vbb ・・・基準電位、Ql、Q2.Q3.Q4
.Q5.Q6゜Q7.Q71.Q72.Q8・・・バイ
ポーラトランジスタ、Fl、F2.F3.F4.F5.
F6゜F7.F71.F72.F8・・・MO8電界効
果トランジスタ、R1,R2,R3,R4,R5,R6
゜R7,R8・・・抵抗、H・・・定電流回路、IV・
・・インバータ、NOR・・・否定論理和、A、B・・
・論理入力、X、X・・・論理出力、100・・・半導
体チップ、LP・・・リードフレーム。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫 (39) 159−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、MO8電界効果トランジスタを含む内部論理表 回路例有する論理用半導体集積回路装置であって、上記
    内部論理回路と入力端子との間に入力バッファ回路が介
    在し、さらにこの入力バッファ回路は、外部からの入力
    信号によって差動駆動される1対の増幅素子によって構
    成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。 2、上記増幅型素子がバイポーラトランジスタであるこ
    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、上記入力バッファ回路は、バイポーラトランジスタ
    によるエミッタ・カップルド・ロジックによって構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の半導体集積回路装置。 4、上記内部論理回路がC−MO8型論理回路で構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
    3項までのいずれかに記載の半導体集積回路装置。
JP58157818A 1983-08-31 1983-08-31 半導体集積回路装置 Pending JPS6051326A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62104312A (ja) * 1985-10-31 1987-05-14 Nec Corp 半導体装置
JPS62261225A (ja) * 1986-05-07 1987-11-13 Nec Corp 論理回路
US4948994A (en) * 1987-10-09 1990-08-14 Hitachi, Ltd. Semiconductor circuit for driving the base of a bipolar transistor

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