JPS6085623A - Cmos集積回路装置 - Google Patents

Cmos集積回路装置

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JPS6085623A
JPS6085623A JP58192387A JP19238783A JPS6085623A JP S6085623 A JPS6085623 A JP S6085623A JP 58192387 A JP58192387 A JP 58192387A JP 19238783 A JP19238783 A JP 19238783A JP S6085623 A JPS6085623 A JP S6085623A
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JP
Japan
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output
channel
signal
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level
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JP58192387A
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English (en)
Inventor
Yukio Sasaki
笹木 行雄
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6085623A publication Critical patent/JPS6085623A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/01Modifications for accelerating switching
    • H03K19/017Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits
    • H03K19/01707Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits
    • H03K19/01721Modifications for accelerating switching in field-effect transistor circuits in asynchronous circuits by means of a pull-up or down element

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、0MO3(相補型MO3)集積回路装置に
関するもので、例えば、CMO3集積回路装置相互のイ
ンターフェイスに有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
・ 0M03回路によってCMO3集梼回路の出方回路
を構成する場合には、PチャンネルMO3FETは、サ
イズ当たりの電流駆動能力が小さいため、ハイレベル側
の出方信号を形成する出方MO3FETとしてPチャン
ネルMO3FETを用いた場合、そのサイズが大きくな
る。また、出方端子からのノイズ等によりランチアップ
が生じ易いという欠点がある。
そこで、NチャンネルMO3FETで構成されたインバ
ーテツドプッシュプル出方回路を用いることが考えられ
る。しかし、この場合には、出力ハイレベルは、Nチャ
ンネルMO3FETのしきい値電圧分だけレベル損失が
生じる。
このレベル損失量を少なくするため、ハイレベル側の出
力信号を形成するNチャンネルMO3FETに並列にバ
イポーラ型NPN)ランジスタを設けることが考えられ
る。しかし、この場合でも、電源電圧Vccに対して出
力ハイレベルは1、素子特性のバラツキを考慮するとV
cc−IVのハイレベルを保証することができない。し
たがって、この出力回路で形成した出力信号を直接に0
M03回路の入力信号として用いるには問題がある。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、ランプアップ防止対策を図るととも
に、出力ハイレベルのレベルマージンを大きくできる出
力回路を具備する半導体集積回路装置を提供することに
ある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
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
を簡単に説明すれば、下記の通りである。
すなわち、インパーティッドプソシュブル形態のNチャ
ンネル出力MO3FETと、ハイレベルの出力信号を形
成する出力MOS F ETに、この出力MO3’FE
Tと同期して動作し、比較的小コンダクタンス特性とさ
れたPチャンネルMO3FETを並列形態に設けること
によって、ラップアップ防止と出力ハイレベルのレベル
マージンを大きくするものである。
〔実施例〕
第1図には、この発明が適用された半導体集積回路装置
の一実施例のブロック図が示されている。
同図において、半導体集積回路装置1cは、0M08回
路で構成された内部論理ブロックと、特に制限されない
が、バイポーラ型トランジスタを含む出力部とで構成さ
れている。これらの各回路を構成する素子は、それぞれ
公知の半導体集債回路(Bt=CMO3)の製造方法に
よって、1個のシリコンのような半導体基板上において
形成される。
また、この実施例の半導体集積回路装置(IC)は、特
に制限されないが、その回路機能がマス−タースライス
方式により決定される。すなわち、バイポーラトランジ
スタ、ダイオード、抵抗、及びMOSFETなどの各回
路素子を適当に配置した基本パターンを作っておいて、
この基本パターン間を必要に応じて相互接続する配線マ
スクだけを変えることで各種の回路機能を持つ半導体集
積回路装置を得るものである。これにより、多品種。
小量生産の半導体集積回路装置の量産性を向上させるも
のである。
外部端子I N 1〜I N nには、TTL ()ラ
ンジスタ・トランジスタ・ロジック)レベル又はCMO
Sレベルの入力信号が印加される。特に制限されないが
、TTLレベルの入力信号を受ける場合には、TTL入
カバソファ回路が設けられ、この人力バッファ回路によ
って0M03回路の信号レベルに変換されるものである
CMOSゲートアレイは、上記端子IN1〜■Nnから
供給された信号を受けて、その回路機能に従った情報処
理を行い、出力すべき情報信号を−形成する。
出力部は、上記CMOSゲートアレイで形成された出力
すべき情報信号を受け、そのまま、又は所定の論理処理
を行い外部端子0LJTI〜OUTmを介して外部負荷
を駆動する。この出力部4、大きな駆動能力によってそ
の高速化を図るため、その出力素子としてバイポーラ型
トランジスタが一部に用いられる。この実施例では、上
記出力部は次のような回路構成とされる。
第2図には、上記出力部の一実施例の回路図が示されて
いる。
上記CMOSゲートアレイで形成された出力すべき信号
Xは、次のインパーティ・ノド・プ・ノシュプル出力回
路を通して外部端子OUT”から送出される。すなわち
、上記信号Xは、一方におし)でロウレベル(回路の接
地電位)を出力するNチャンネルMO3FETQ2のゲ
ートに供給される。上記信号Xは、他方においてインバ
ータ回路IVによって反転され、ハイレベル(電源電圧
Vcc側)を出力するNチャンネルMO8FETQ1の
ゲートに供給される。
この実施例では、出力ハイレー;ルのレベルti失を補
償するため、特に制限されないが、約10θ〜150μ
A程度の電流を供給する比較的小コンダクタンス特性と
されたPチャンネルMO3FETQ3が上記MO5FE
TQIと並列形態に設けられる。このMO3FETQ3
を上記MO3FETQIと同期して動作させるため、M
O3FETQ3のゲートには、上記信号Xが供給される
なお、このMO3FETQ3は、上記出力MO3FET
QI、Q2等とは、十分間隔を設けて形成するとともに
、その周囲にはガードリングが設けられるものである。
第3図には、上記出力部の他の一実施例を示す回路図が
示されている。
この実施例では、上記同様なMO3FETQI〜Q3と
、インパーク回路]Vからなる出力回路において、次の
バイポーラ型NPN)ランジスタTが設けられる。すな
わち、このトランジスタTは、上記ハイレベル側の出力
MO3FETQIに並列形態に設けられる。そして、そ
のベースは、上記MO3FETQIのゲートに共通接続
される。
このトランジスタTは、ハイレベルの立ち上がり特性を
急峻にするため、言い換えるならば、ハイレベル側形成
するための出力電流を大きくするために設けられる。
次に、上記第2図及び第3図の実施例回路の動作を説明
する。
今、出力すべき信号Xがロウレベルなら、Nチャンネル
MOS F ETQ 2がオフ状態になる。一方、イン
バータ回路I■の出力がハイレベルになるので、Nチャ
ンネルMO3FETQIがオン状態になって、外部端子
OUTをハイレベルにする。
このとき、出力ハイレベルは、NチャンネルMO3F 
ETQ 1がソースフォロワとして動作するので、Vc
c−Vth (Vthは、MOS F ETのしきい値
電圧を表す〉までしか上昇しない。しかし、この実施例
では、PチャンネルMO3FETQ3が設けられており
、上記ロウレベルの信号Xによって上記比較的小コンダ
クタンス特性のもとにオン状態になっている。したがっ
て、出力ハイレベルをVcc−IV以上に高くすること
ができる。
一方、出力すべき信号がハイレベルなら、Pチャンネル
MO3FETQ3と、インバータ回路■■の出力信号の
ロウレベルを受けにNチャンネルMOSFETQIとが
オフ状態になる。一方、上記信号Xのハイレベルにより
NチャンネルMO3FETQ2がオン状態になって、外
部端子OUTをロウレベル(はゾ回路の接地電位)にす
る。
第3図の実施例回路では、上記MOS F ETQlと
同期して動作するトランジスタTによって、出力電流を
大きくできるから、そのハイレベルの立ち上がりを速く
することができる。
第4図には、この実施例のCMO3gS積回路装置の概
略構造断面図が示されている。
この実施例では、特に制限されないが、P型半導体基板
1が用いられ、その表面に公知の半導体集積回製造方法
により次の各半導体層等が形成される。
上記基板1の表面の素子形成領域に選択的にいわゆるN
+コレクタ埋込M2が形成される。このコレクク埋込層
2を含む上記基板1の表面にN−エピタキシアル成長層
が形成され、このエピタキシアル成長層は、P十素子分
離領域4により3a及び3bのような素子形成領域とし
て互いに電気的に分離される。
上記素子形成領域3a中には、CMOSゲートアレイ及
び上記CMO3論理回路を構成するMOSFETが形成
される。すなわち−1NチャンネルMOS F ETは
、ウェル領域を構成するP型半導体領域に形成されたN
十型のソースS、ドレインD領域と、この半導体基板の
表面にゲート絶縁膜を介して形成されたデー1−TN極
Gとによって構成される。PチャンネルMO3FE’T
は、上記素子形成領域3aに形成されたP生型のソース
S、ドレインD領域と、この半導体基板の表面にゲート
絶縁膜を介して形成されたゲート電極Gとによって構成
される。
上記素子形成領域3b中には、上記トランジスタTを構
成するNPN トランジスタが形成される。
この素子形成領域3b中に形成されたP型領域は、ベー
スBを構成し、このP帯領域中に形成されたN生型領域
は、エミッタEを構成し、この素子形成領域3b中に形
成されたN生型領域は、コレクタCのオーミックコンタ
クト領域を構成末る。この実施例では、上記実施例のよ
うに、はり公知のバイポーラ型半導体集犯回路装置の製
造方法によりPチャンネルMO3FET及びNチャンネ
ル間O3FET、バイポーラ型NPN トランジスタと
を同一の半導体基板上に形成することができる。
この実施例のように0M03回路をエピタキシャル成長
層中に形成した場合には、バイポーラ型トランジスタ回
路における基板と完全に分離されているから、上記基板
に流れる電流によって0M03回路においてラッチアッ
プが発生する等の不都合が生じない。なお、上記MO3
FETQ3のようにそのドレインが外部出力端子に接続
されるPチャンネルMO3FETの周囲には、ガードリ
ングが設けられるものである。この実施例のようにPチ
ャンネルMO3FETQ3は、比較的小サイズのMOS
FETを用いているので、上記ガードリングを形成する
ものとしても、集積度を悪化させることはない。同図に
おいて、P中型領域5゜N十型領域6が上述したような
ラッチアップ防止のためのガードリングを構成している
〔効 果〕
(11そのハイレベルの出力信号を形成する出力素子2
 として駆動能力比較的大きなNチャンネル間O3FE
Tを用いていることによってランチアップの発生を防止
できるという効果が得られる。なお、後述するレベル補
償のためのPチャンネルM O5FETは、比較的小コ
ンダクタンス特性とされていること、出力Nチャンネル
MO3FETと十分゛間隔を離して形成すること、及び
ガードリング等のランチアップ対策を施すことができる
ものである。
(2)Nチャンネル間O3FETを用いることによって
、セルサイズの小型化を図ることができるという効果が
得られる。
(3)ハイレベル側の出力MO3FETに並列形態に小
コンダクタンス特性のPチャンネルM OS FET設
けることによって、その出力ハイレベルを高くできるか
ら、出力レベルマージンを大きくできるというfdJ果
が得られる。
(4)バイポーラ型NPN)ランジスタをハイ、レベル
側出力回路に設けることによって、その立ち上がりの高
速化を図ることができるという効果が得られる。
(5)上記(1)ないしく4)により、0M03回路の
入力信号に適合した出力信号を形成できるから、CMO
8集積回路装置間での直接相互接続を行うことができる
という効果が得られる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
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。内部論理回路を形成す
る方法は、前記マスタースライス方式に限定されず、ど
のような方法により構成するものであってもよい。
また、電源電圧は、負の電源電圧−Vccを用いるもの
であってもよい。この場合には、第2図及び第3図の実
施例回路において、回路の接地電位点に負の電圧−Vc
cを供給し、電源電圧Vccを回路の接地電位を供給す
るものとすればよい。
〔利用分野〕
この発明は、上記CMOSゲートアレイの他、0M03
回路で構成されたスタティンク型RAM(ランダム・ア
クセス・メモリ)、マイクロコンピュータ等各種CMO
3半導体集積回路装置に広く利用できる。特に、RAM
に適用した場合には、CM OS !!!理回路との信
号レベルを整合させたRAMを得ることができるもので
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の一実施例を示すブロック図、 第2図は、その出力部の一実施例を示す回路図、第3図
は、出力部の他の一実施例を示す回路図、第4図は、そ
の概略構造断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、出力すべき信号を形成するCMO3論理回路と、出
    力すべき信号と同相の信号と逆相の信号とをそれぞれ受
    けるプッシュプル形態のNチャンネル出力MO8FET
    と、ハイレベルの出力信号を形成する出力MO3FET
    に並列形態に接続され、この出力MO3FETと同期し
    て動作する比較的小コンダクタンス特性とされたPチャ
    ンネルMO3FETとを含むことを特徴とするCMO3
    集積回路装置。 2、上記ハイレベルの出力信号を形成する出力MO3F
    ETには、この出力MOS F ETと同期して動作す
    る並列形態とされたバイポーラ型NPNトランジスタが
    設けられるものであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のCMO3集積回路装置。
JP58192387A 1983-10-17 1983-10-17 Cmos集積回路装置 Pending JPS6085623A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02113722A (ja) * 1988-10-24 1990-04-25 Nec Corp 出力回路
JPH0268526U (ja) * 1988-11-14 1990-05-24
US6208010B1 (en) 1985-09-25 2001-03-27 Hitachi, Ltd. Semiconductor memory device
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