Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP3567317B2 - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device Download PDF

Info

Publication number
JP3567317B2
JP3567317B2 JP04463096A JP4463096A JP3567317B2 JP 3567317 B2 JP3567317 B2 JP 3567317B2 JP 04463096 A JP04463096 A JP 04463096A JP 4463096 A JP4463096 A JP 4463096A JP 3567317 B2 JP3567317 B2 JP 3567317B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel mos
mos transistor
output
well region
gate
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04463096A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09238065A (en
Inventor
拓夫 飯塚
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.)
Renesas Technology Corp
Hitachi Solutions Technology Ltd
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Hitachi ULSI Systems Co 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 Renesas Technology Corp, Hitachi ULSI Systems Co Ltd filed Critical Renesas Technology Corp
Priority to JP04463096A priority Critical patent/JP3567317B2/en
Publication of JPH09238065A publication Critical patent/JPH09238065A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3567317B2 publication Critical patent/JP3567317B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Logic Circuits (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路装置、さらにはトライステート出力バッファが組み込まれた半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するものであって、たとえば3V系の低電圧電源で動作させられるCMOSあるいはBi−CMOSプロセスの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。
【0002】
【従来の技術】
論理用の半導体集積回路装置の分野では、高集積密度化、高速化、低消費電力化のために、標準の+5V電源電圧よりも低い+3.3V電源電圧で動作する3V系半導体集積回路装置が提供されている。
【0003】
この3V系半導体集積回路装置を標準の5V系システムのバスラインに接続して使用するためには、5V振幅のシステム信号が出力に逆印加されても正常に動作することができるトライステート出力バッファを組み込む必要がある(たとえば、日経BP社刊行「日経マイクロデバイセス」83〜88ページ参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術には、次のような問題のあることが本発明者らによってあきらかとされた。
【0005】
すなわち、3V系半導体集積回路装置のトライステート出力バッファの出力を5V系システムのバスラインに接続した場合、CMOS出力段をなすpチャンネルMOSトランジスタとnチャンネルMOSトランジスタを共にオフ状態にすることで出力を高インピーダンス状態にしても、出力段のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタのドレイン領域からウェル領域に向けて順方向にpn接合の寄生ダイオードが形成されることにより、出力から内部の3V系電源電位に向けて電流が逆流してしまうようになる。
【0006】
この寄生ダイオードによる電流の逆流を阻止するために、本発明者等は、出力段のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタのウェル領域を電源電位から分離させることを検討した。つまり、pチャンネルMOSトランジスタのウェル領域(いわゆるバックゲート)は通常、電源電位(ソース側)に接続されているが、これを電源電位から分離させることで、上記寄生ダイオードによる電流の逆流を阻止することを検討した。
【0007】
ところが、ウェル領域を電源電位から分離させても、pチャンネルMOSトランジスタのドレイン電圧がそのドレインとゲート間の逆しきい値を越えてしまうと、pチャンネルMOSトランジスタそのものがオン動作せられ、このオン動作せられたpチャンネルMOSトランジスタを通して出力から内部の3V系電源電位に電流が流れ込んでしまう。
【0008】
このように、従来の半導体集積回路装置では、出力を相対的に高電圧の電源系システムに接続して使用する場合、具体的には、3V系半導体集積回路装置の出力を標準の5V系システムのバスラインに接続して使用するような場合、その出力を高インピーダンス状態とするディスイネブール時において、その出力から電源電位に電流が逆流することを確実に阻止することができないという問題があった。
【0009】
本発明の目的は、たとえば3V系半導体集積回路装置の出力を標準の5V系システムのバスラインに接続して使用するような場合であっても、その出力を高インピーダンスのディスイネブール状態にしたときに、その出力から電源電位に電流が逆流するのを確実に阻止させる、という技術を提供することにある。
【0010】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
【0011】
【課題を解決するための手段】
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、下記のとおりである。
【0012】
すなわち、電源電位と出力の間に介在して出力段のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタのウェル領域をディスイネーブル時に電源電位から切り離すウェル制御回路と、電源電位を越える電圧が出力に逆印加されたときに上記pチャンネルMOSトランジスタのドレイン・ゲート間の電圧がしきい値を越えないようにそのドレイン・ゲート間をバイパスする電圧バイパス回路と、ディスイネーブル時に上記pチャンネルMOSトランジスタのゲートを前段回路から切り離す入力分離回路を設ける、というものである。
【0013】
上述した手段によれば、ドレインとウェル間の寄生ダイオードによる電流の逆流を阻止することができるとともに、pチャンネルMOSトランジスタのドレイン電圧がそのドレインとゲート間の逆しきい値を越えてしまうことによる電流の逆流も阻止することができる。
【0014】
これにより、たとえば3V系半導体集積回路装置の出力を標準の5V系システムのバスラインに接続して使用するような場合であっても、その出力を高インピーダンスのディスイネブール状態にしたときに、その出力から電源電位に電流が逆流するのを確実に阻止させる、という目的が達成される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施態様を図面を参照しながら説明する。
【0016】
なお、図において、同一符号は同一あるいは相当部分を示すものとする。
【0017】
図1は本発明の技術が適用された半導体集積回路装置の一実施態様を示したものであって、1は出力段、2は前段回路、3はトライステート制御回路である。
【0018】
出力段1は、pチャンネルMOSトランジスタP1とnチャンネルMOSトランジスタN1によるCMOS回路で構成されている。pチャンネルMOSトランジスタP1は電源電位Vcc(+3V)と出力端子11の間に介在して出力のプルアップ駆動側をなす。nチャンネルMOSトランジスタN1は出力端子11と接地基準電位GND(0V)の間に介在して出力のプルダウン駆動側をなす。プルアップ駆動側のpチャンネルMOSトランジスタP1は、図2に示すように、ウェル領域n1がVcc(ソース側)から分離されている。
【0019】
前段回路2は、CMOS論理ゲートG1,G2およびCMOSインバータIv2により構成され、イネーブル信号EがH(高レベル)のときに、出力段1のpチャンネルMOSトランジスタP1とnチャンネルMOSトランジスタN1を入力信号Aに応じて相補的にオン/オフ制御するための信号を出力する。
【0020】
トライステート制御回路3は、CMOSインバータIv31,Iv32、pチャンネルMOSトランジスタP2,P3,P4,P5、nチャンネルMOSトランジスタN2,N3,N4により構成され、イネーブル信号EがL(低レベル)のときに、出力段1のpチャンネルMOSトランジスタP1とnチャンネルMOSトランジスタN1を、入力信号Aの状態に関係なく、共にオフ状態にする。
【0021】
ここで、pチャンネルMOSトランジスタP1〜P5は共通のウェル領域n1に形成されている。
【0022】
pチャンネルMOSトランジスタP2は、P1のウェル領域n1とVccの間に介在し、イネーブル(E=H)時にP1のウェル領域n1をVccに接続させる一方、ディスイネーブル(E=L)時にそのウェル領域n1をVcc(P1のソース)から切り離すウェル制御回路を形成する。
【0023】
pチャンネルMOSトランジスタP3は、そのゲートがVccに接続されるとともに、そのドレインとソースがP1のドレインとゲートの間に接続されていて、出力端子11に高電圧(+5V)が印加されたときに、P1のドレイン・ゲート間の電圧がしきい値を越えないように、そのP1のドレイン・ゲート間をバイパスする電圧バイパス回路を形成する。
【0024】
pチャンネルMOSトランジスタP4とnチャンネルMOSトランジスタN2は、イネーブル時に上記P1のゲートを前段回路2(CMOS論理ゲートG1の出力)に接続する一方、ディスイネーブル時に上記P1のゲートを前段回路2から切り離す入力分離回路を形成する。
【0025】
pチャンネルMOSトランジスタP5とnチャンネルMOSトランジスタN3は、ディスイネーブル時に、上記ウェル制御回路と入力分離回路を形成するpチャンネルMOSトランジスタP2,P4の各ゲートを出力端子11に接続するMOSスイッチ回路を形成する。
【0026】
図2は、出力段1のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタP1の素子構造の概略を示したものであって、101はp型半導体基板、102はn型ウェル拡散層(ウェル領域n1)、103はp型ソース・ドレイン拡散層、104はゲート酸化膜、105は表面酸化膜、106はゲート電極、107は電極取り出し配線をそれぞれ示す。
【0027】
同図において、p型ソース・ドレイン拡散層103とn型ウェル拡散層102との間には、pn接合による寄生ダイオードDsが形成される。従来の場合は、その寄生ダイオードDsを通して出力端子11から電源電位Vcc(+3V)に電流が逆流する恐れがあったが、本発明では、上述したように、そのn型ウェル拡散層102をディスイネーブル時にVccから切り離すことで寄生ダイオードDsによる電流の逆流を阻止するようにしてある。
【0028】
さらに、図1に示すように、出力端子11に高電圧(+5V)が逆印加されたときに、ゲートがVcc(+3V)に接続されているpチャンネルMOSトランジスタP3がオン動作することにより、P1のドレイン・ゲート間電圧がバイパスされる。これにより、P1のドレイン電圧がそのドレインとゲート間の逆しきい値を越えてしまうことによる電流の逆流も阻止するようにしてある。
【0029】
次に、主要部分の動作について説明する。
【0030】
図1において、まず、イネーブル信号EをHにしてイネーブル状態を設定した場合、出力段1のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタP1は、論理ゲートG1およびMOSトランジスタN2,P4を介して与えられる入力信号Aによりオン/オフ制御される。また、出力段1のプルアップ駆動側をなすnチャンネルMOSトランジスタN1は、論理ゲートG2およびインバータIv2を介して与えられる入力信号Aにより、上記pチャンネルMOSトランジスタP1に対して相補的にオン/オフ制御される。これにより、出力段1は入力信号Aに応じて出力端子11をHまたはLに論理駆動する。
【0031】
この場合、出力段1のpチャンネルMOSトランジスタP1は、そのウェル領域n1がpチャンネルMOSトランジスタP2を介してVcc(+3V)に接続された状態でオン/オフ動作する。
【0032】
次に、イネーブル信号EをLにしてディスイネーブル状態を設定した場合、論理ゲートG1,G2の出力はそれぞれ、入力信号Aの状態にかかわりなく、Hに固定される。これにより、出力段1のpチャンネルMOSトランジスタP1とnチャンネルMOSトランジスタN1が共にオフ状態に設定されて、出力が高インピーダンスの開放状態となる。
【0033】
これとともに、pチャンネルMOSトランジスタP2がオフ設定されて、pチャンネルMOSトランジスタP1のウェル領域n1がVccから切り離される。これにより、出力端子11から寄生ダイオードDsを経由する電流の逆流経路が遮断される。
【0034】
ここで、出力端子11に電源電位Vcc(+3V)よりも高い電圧(+5V)が逆印加されると、その逆印加電圧(+5V)により、pチャンネルMOSトランジスタP3のゲートにドレインを基準とする逆しきい値電圧(5V−3V)が立ち上がろうとするが、その前にP3のゲートに逆しきい値が立ち上がってP3がオン動作し、このP3のオン動作により、pチャンネルMOSトランジスタP1のゲート側(n2)にドレイン側(出力端子11側)とほぼ同じ電圧(+5V)が印加されるようになる。これにより、P1は、ゲートに逆しきい値電圧が立ち上がるのが防止されて、オフ状態を保つことができる。
【0035】
このとき、pチャンネルMOSトランジスタP1のゲートと論理ゲートG1の間に介在しているnチャンネルMOSトランジスタN2とpチャンネルMOSトランジスタP4の各ドレイン側(n2)にもそれぞれ、pチャンネルMOSトランジスタP3を介して出力端子11の高電圧(+5V)が印加される。
【0036】
しかし、nチャンネルMOSトランジスタN2は、ソース側(n3)が論理ゲートG1の出力に接続されてHに固定されているとともに、ゲート側(n3)に電源電位Vcc(+3V)が印加されていることにより、ゲートにしきい値電圧が立たず、したがってオフ状態を保つ。また、pチャンネルMOSトランジスタP4は、nチャンネルMOSトランジスタN3とpチャンネルMOSトランジスタP5によるスイッチ回路を介して出力端子11の高電圧(+5V)がゲート側(n4)に印加されることにより、やはりゲートにしきい値電圧が立たず、したがってこれもオフ状態を保つ。N3とP5はスイッチ回路として動作し、ディスイネーブル状態のときにオン動作させられる。
【0037】
上述したように、本発明では、ディスイネーブル状態のときに、出力端子11に電源電位Vccよりも高い電圧が逆印加されても、出力段1のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタP1の寄生ダイオードDsによる電流の逆流を阻止することができる。これとともに、そのpチャンネルMOSトランジスタP1のドレイン電圧がそのドレインとゲート間の逆しきい値を越えてしまうことによる電流の逆流も阻止することができる。
【0038】
これにより、たとえば3V系半導体集積回路装置の出力を標準の5V系システムのバスラインに接続して使用するような場合であっても、その出力を高インピーダンスのディスイネブール状態にしたときに、その出力から電源電位に電流が逆流するのを確実に阻止させることができるようになる。
【0039】
以上、本発明者によってなされた発明を実施態様にもとづき具体的に説明したが、本発明は上記実施態様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。たとえば、出力段1のブルダウン駆動側をなすnチャンネルMOSトランジスタN1はバイポーラ・トランジスタであってもよい。
【0040】
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の半導体集積回路装置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、たとえばアナログ・デジタル混在型の半導体集積回路装置にも適用できる。
【0041】
【発明の効果】
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、下記のとおりである。
【0042】
すなわち、たとえば3V系半導体集積回路装置の出力を標準の5V系システムのバスラインに接続して使用するような場合であっても、その出力を高インピーダンスのディスイネブール状態にしたときに、その出力から電源電位に電流が逆流するのを確実に阻止させることができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の技術が適用された半導体集積回路装置の要部における一実施態様を示す回路図である。
【図2】出力段のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタの素子構造を示す概略図である。
【符号の説明】
1 出力段
11 出力端子
2 前段回路
3 トライステート制御回路
G1,G2 論理ゲート
Iv2,Iv31,Iv32 インバータ
P1〜P5 pチャンネルMOSトランジスタ
N1〜N4 nチャンネルMOSトランジスタ
Vcc 内部電源電位(+3V)
GND 接地基準電位
101 p型半導体基板
102 n型ウェル拡散層(ウェル領域n1)
103 p型ソース・ドレイン拡散層
104 ゲート酸化膜
105 表面酸化膜
106 ゲート電極
107 電極取り出し配線
Ds 寄生ダイオード
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technology effective when applied to a semiconductor integrated circuit device, and further to a semiconductor integrated circuit device incorporating a tri-state output buffer. For example, the present invention relates to a CMOS or Bi operated by a low-voltage power supply of 3V system. The present invention relates to a technology effective for use in a semiconductor integrated circuit device of a CMOS process.
[0002]
[Prior art]
In the field of semiconductor integrated circuit devices for logic, 3V-based semiconductor integrated circuit devices that operate at a + 3.3V power supply voltage lower than a standard + 5V power supply voltage have been used in order to achieve higher integration density, higher speed, and lower power consumption. Are provided.
[0003]
In order to use this 3V semiconductor integrated circuit device connected to a bus line of a standard 5V system, a tristate output buffer capable of operating normally even when a 5V amplitude system signal is reversely applied to the output. (For example, see “Nikkei Micro Devices” published by Nikkei BP, pp. 83-88).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the present inventors have clarified that the above-described technique has the following problems.
[0005]
That is, when the output of the tri-state output buffer of the 3V semiconductor integrated circuit device is connected to the bus line of the 5V system, the output is obtained by turning off both the p-channel MOS transistor and the n-channel MOS transistor forming the CMOS output stage. Is in a high impedance state, a pn junction parasitic diode is formed in the forward direction from the drain region to the well region of the p-channel MOS transistor forming the pull-up drive side of the output stage, so that the internal 3 V The current flows backward toward the system power supply potential.
[0006]
In order to prevent the current from flowing backward due to the parasitic diode, the present inventors have studied to separate the well region of the p-channel MOS transistor, which forms the pull-up drive side of the output stage, from the power supply potential. In other words, the well region (so-called back gate) of the p-channel MOS transistor is normally connected to the power supply potential (source side). By separating this from the power supply potential, the backflow of the current due to the parasitic diode is prevented. We considered that.
[0007]
However, even if the well region is separated from the power supply potential, if the drain voltage of the p-channel MOS transistor exceeds the reverse threshold value between the drain and the gate, the p-channel MOS transistor itself is turned on, and the p-channel MOS transistor itself is turned on. A current flows from the output to the internal 3V power supply potential through the activated p-channel MOS transistor.
[0008]
As described above, in the conventional semiconductor integrated circuit device, when the output is connected to a relatively high-voltage power supply system and used, specifically, the output of the 3V semiconductor integrated circuit device is connected to the standard 5V system. However, in the case of connecting the bus line to a high-impedance state, it is not possible to reliably prevent the current from flowing back from the output to the power supply potential when the output is in a high impedance state. Was.
[0009]
An object of the present invention is to set the output to a high impedance disinebule state even when the output of a 3 V system semiconductor integrated circuit device is used by connecting it to a bus line of a standard 5 V system. It is an object of the present invention to provide a technique for surely preventing a current from flowing backward from an output to a power supply potential.
[0010]
The above and other objects and features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0012]
That is, a well control circuit interposed between the power supply potential and the output and separating the well region of the p-channel MOS transistor serving as the pull-up drive side of the output stage from the power supply potential when disabling is enabled. A voltage bypass circuit for bypassing between the drain and the gate of the p-channel MOS transistor so that the voltage between the drain and the gate of the p-channel MOS transistor does not exceed a threshold value when applied; This is to provide an input separation circuit that is separated from the preceding circuit.
[0013]
According to the above-described means, it is possible to prevent the backflow of the current due to the parasitic diode between the drain and the well and to cause the drain voltage of the p-channel MOS transistor to exceed the reverse threshold between the drain and the gate. Backflow of current can also be prevented.
[0014]
Thus, for example, even when the output of a 3V semiconductor integrated circuit device is used by connecting it to the bus line of a standard 5V system, when the output is brought into a high impedance disinebule state, The object of reliably preventing the current from flowing backward from the output to the power supply potential is achieved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
[0017]
FIG. 1 shows an embodiment of a semiconductor integrated circuit device to which the technology of the present invention is applied, wherein 1 is an output stage, 2 is a preceding circuit, and 3 is a tristate control circuit.
[0018]
The output stage 1 is configured by a CMOS circuit including a p-channel MOS transistor P1 and an n-channel MOS transistor N1. The p-channel MOS transistor P1 is interposed between the power supply potential Vcc (+3 V) and the output terminal 11 and forms an output pull-up drive side. The n-channel MOS transistor N1 is interposed between the output terminal 11 and the ground reference potential GND (0 V) and forms an output pull-down drive side. As shown in FIG. 2, the p-channel MOS transistor P1 on the pull-up drive side has a well region n1 separated from Vcc (source side).
[0019]
The pre-stage circuit 2 includes CMOS logic gates G1 and G2 and a CMOS inverter Iv2. When the enable signal E is at H (high level), the p-channel MOS transistor P1 and the n-channel MOS transistor N1 of the output stage are input signals. A signal for complementary on / off control is output according to A.
[0020]
The tristate control circuit 3 includes CMOS inverters Iv31 and Iv32, p-channel MOS transistors P2, P3, P4 and P5, and n-channel MOS transistors N2, N3 and N4. When the enable signal E is at L (low level). Then, the p-channel MOS transistor P1 and the n-channel MOS transistor N1 of the output stage 1 are both turned off regardless of the state of the input signal A.
[0021]
Here, the p-channel MOS transistors P1 to P5 are formed in a common well region n1.
[0022]
The p-channel MOS transistor P2 is interposed between the well region n1 of P1 and Vcc and connects the well region n1 of P1 to Vcc when enabled (E = H), and the well region when disabled (E = L). A well control circuit for separating n1 from Vcc (source of P1) is formed.
[0023]
The p-channel MOS transistor P3 has its gate connected to Vcc, its drain and source connected between the drain and gate of P1, and when a high voltage (+ 5V) is applied to the output terminal 11. , P1 so that the voltage between the drain and the gate of P1 does not exceed the threshold value, a voltage bypass circuit for bypassing the drain and the gate of P1 is formed.
[0024]
The p-channel MOS transistor P4 and the n-channel MOS transistor N2 connect the gate of the P1 to the pre-stage circuit 2 (output of the CMOS logic gate G1) when enabled, and disconnect the P1 gate from the pre-stage circuit 2 when disabled. Form an isolation circuit.
[0025]
The p-channel MOS transistor P5 and the n-channel MOS transistor N3 form a MOS switch circuit for connecting the gates of the p-channel MOS transistors P2 and P4 forming the well control circuit and the input separation circuit to the output terminal 11 when disabled. I do.
[0026]
FIG. 2 schematically shows the element structure of a p-channel MOS transistor P1 serving as a pull-up drive side of the output stage 1, wherein 101 is a p-type semiconductor substrate, 102 is an n-type well diffusion layer (well region n1). ) And 103 are p-type source / drain diffusion layers, 104 is a gate oxide film, 105 is a surface oxide film, 106 is a gate electrode, and 107 is an electrode lead wiring.
[0027]
In the figure, a parasitic diode Ds by a pn junction is formed between a p-type source / drain diffusion layer 103 and an n-type well diffusion layer 102. In the conventional case, the current may flow backward from the output terminal 11 to the power supply potential Vcc (+3 V) through the parasitic diode Ds. However, in the present invention, as described above, the n-type well diffusion layer 102 is disabled. Sometimes, it is cut off from Vcc to prevent the backflow of the current due to the parasitic diode Ds.
[0028]
Further, as shown in FIG. 1, when a high voltage (+5 V) is reversely applied to the output terminal 11, the p-channel MOS transistor P3 whose gate is connected to Vcc (+3 V) is turned on, whereby P1 is turned on. Is bypassed. Thereby, the backflow of the current due to the drain voltage of P1 exceeding the reverse threshold value between the drain and the gate is also prevented.
[0029]
Next, the operation of the main part will be described.
[0030]
In FIG. 1, first, when the enable signal E is set to H to set the enable state, the p-channel MOS transistor P1 serving as the pull-up drive side of the output stage 1 is supplied via the logic gate G1 and the MOS transistors N2 and P4. ON / OFF control is performed by the input signal A. The n-channel MOS transistor N1 serving as a pull-up drive side of the output stage 1 is turned on / off complementarily to the p-channel MOS transistor P1 by an input signal A provided via a logic gate G2 and an inverter Iv2. Controlled. Thereby, the output stage 1 logically drives the output terminal 11 to H or L according to the input signal A.
[0031]
In this case, the p-channel MOS transistor P1 of the output stage 1 performs on / off operation with its well region n1 connected to Vcc (+3 V) via the p-channel MOS transistor P2.
[0032]
Next, when the disable signal is set by setting the enable signal E to L, the outputs of the logic gates G1 and G2 are fixed to H irrespective of the state of the input signal A. As a result, both the p-channel MOS transistor P1 and the n-channel MOS transistor N1 of the output stage 1 are set to the off state, and the output is in the high impedance open state.
[0033]
At the same time, the p-channel MOS transistor P2 is turned off, and the well region n1 of the p-channel MOS transistor P1 is disconnected from Vcc. Thereby, the reverse flow path of the current from the output terminal 11 via the parasitic diode Ds is cut off.
[0034]
Here, when a voltage (+5 V) higher than the power supply potential Vcc (+3 V) is reversely applied to the output terminal 11, the reverse applied voltage (+5 V) causes the gate of the p-channel MOS transistor P <b> 3 to have a drain-based reverse. Before the threshold voltage (5V-3V) rises, the reverse threshold rises to the gate of P3, and P3 is turned on. By the on operation of P3, the gate side of p-channel MOS transistor P1 is turned on. A voltage (+5 V) substantially the same as that on the drain side (output terminal 11 side) is applied to (n2). As a result, the gate of P1 is prevented from rising at the reverse threshold voltage, and can be kept off.
[0035]
At this time, the respective drain sides (n2) of the n-channel MOS transistor N2 and the p-channel MOS transistor P4 interposed between the gate of the p-channel MOS transistor P1 and the logic gate G1 are also connected via the p-channel MOS transistor P3. Thus, a high voltage (+5 V) at the output terminal 11 is applied.
[0036]
However, the source (n3) of the n-channel MOS transistor N2 is connected to the output of the logic gate G1 and is fixed at H, and the power supply potential Vcc (+3 V) is applied to the gate (n3). As a result, the threshold voltage does not rise at the gate, and therefore, the off state is maintained. The p-channel MOS transistor P4 is also gated by applying a high voltage (+ 5V) at the output terminal 11 to the gate side (n4) via a switch circuit including an n-channel MOS transistor N3 and a p-channel MOS transistor P5. And the threshold voltage does not rise, and therefore also maintains the off state. N3 and P5 operate as switch circuits, and are turned on when in the disabled state.
[0037]
As described above, according to the present invention, in the disable state, even if a voltage higher than the power supply potential Vcc is reversely applied to the output terminal 11, the p-channel MOS transistor P1 serving as the pull-up drive side of the output stage 1 can be used. It is possible to prevent the current from flowing backward due to the parasitic diode Ds. At the same time, it is possible to prevent the current from flowing backward due to the drain voltage of the p-channel MOS transistor P1 exceeding the reverse threshold value between the drain and the gate.
[0038]
Thus, for example, even when the output of a 3V semiconductor integrated circuit device is used by connecting it to the bus line of a standard 5V system, when the output is brought into a high impedance disinebule state, It is possible to reliably prevent a current from flowing backward from the output to the power supply potential.
[0039]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments. However, it is noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and that various changes can be made without departing from the gist of the invention. Not even. For example, n-channel MOS transistor N1 serving as the bull-down drive side of output stage 1 may be a bipolar transistor.
[0040]
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is applied to a semiconductor integrated circuit device for logic, which is a field of use as a background, has been mainly described. However, the present invention is not limited to this case. The present invention can also be applied to a digital mixed type semiconductor integrated circuit device.
[0041]
【The invention's effect】
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0042]
That is, for example, even when the output of the 3V-system semiconductor integrated circuit device is used by connecting it to the bus line of a standard 5V-system, when the output is set to a high impedance disinebule state, The effect is obtained that the current can be reliably prevented from flowing backward from the output to the power supply potential.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a main part of a semiconductor integrated circuit device to which the technique of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an element structure of a p-channel MOS transistor forming a pull-up drive side of an output stage.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 output stage 11 output terminal 2 pre-stage circuit 3 tri-state control circuit G1, G2 logic gates Iv2, Iv31, Iv32 inverters P1 to P5 p-channel MOS transistors N1 to N4 n-channel MOS transistor Vcc internal power supply potential (+ 3V)
GND Ground reference potential 101 P-type semiconductor substrate 102 N-type well diffusion layer (well region n1)
103 p-type source / drain diffusion layer 104 gate oxide film 105 surface oxide film 106 gate electrode 107 electrode extraction wiring Ds parasitic diode

Claims (6)

出力をH(高レベル)またはL(低レベル)に駆動するイネーブル状態と出力を高インピーダンスにするディスイネーブル状態をとるトライステート出力バッファが組み込まれた半導体集積回路装置であって、上記トライステート出力バッファは、電源電位と出力の間に介在して出力段のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタと、イネーブル時に上記ウェル領域を電源電位に接続する一方、ディスイネーブル時に上記ウェル領域を電源電位から切り離すウェル制御回路と、電源電位を越える電圧が出力に逆印加されたときに上記pチャンネルMOSトランジスタのドレイン・ゲート間の電圧がしきい値を越えないようにそのドレイン・ゲート間をバイパスする電圧バイパス回路と、イネーブル時に上記pチャンネルMOSトランジスタのゲートを前段回路に接続する一方、ディスイネーブル時に上記pチャンネルMOSトランジスタのゲートを前段回路から切り離す入力分離回路とを有することを特徴とする半導体集積回路装置。A semiconductor integrated circuit device incorporating a tri-state output buffer that takes an enable state for driving an output to H (high level) or L (low level) and a disable state for making an output high impedance, wherein the tri-state output is provided. The buffer is a p-channel MOS transistor interposed between the power supply potential and the output and serving as a pull-up drive side of the output stage. The buffer connects the well region to the power supply potential when enabled, and connects the well region to the power supply potential when disabled. A well control circuit for disconnecting the p-channel MOS transistor from the drain so that the voltage between the drain and the gate of the p-channel MOS transistor does not exceed the threshold value when a voltage exceeding the power supply potential is reversely applied to the output. A voltage bypass circuit and the p-channel MOS when enabled While connecting the gate of the transistor to the preceding circuit, the semiconductor integrated circuit device characterized by having an input isolation circuit to decouple the gate of the p-channel MOS transistor when disenable the pre-stage circuit. 出力段のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタのウェル領域と共通のウェル領域に第2のpチャンネルMOSトランジスタを形成し、この第2のpチャンネルMOSトランジスタによって、上記ウェル領域と電源電位間の接続をオン/オフさせるウェル制御回路を形成したことを特徴とする請求項1に記載の半導体集積回路装置。A second p-channel MOS transistor is formed in the well region common to the well region of the p-channel MOS transistor forming the pull-up drive side of the output stage, and the second p-channel MOS transistor causes the well region to be connected to the power supply potential. 2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a well control circuit for turning on / off the connection is formed. 出力段のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタのウェル領域と共通のウェル領域に第3のpチャンネルMOSトランジスタを形成し、この第3のpチャンネルMOSトランジスタによって、上記pチャンネルMOSトランジスタのドレイン・ゲート間の電圧がしきい値を越えないようにそのドレイン・ゲート間をバイパスする電圧バイパス回路を形成したことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体集積回路装置。A third p-channel MOS transistor is formed in a well region common to the well region of the p-channel MOS transistor serving as the pull-up drive side of the output stage, and the drain of the p-channel MOS transistor is formed by the third p-channel MOS transistor. 3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a voltage bypass circuit is formed to bypass between the drain and the gate so that the voltage between the gates does not exceed the threshold value. 出力段のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタのウェル領域と共通のウェル領域に第4のpチャンネルMOSトランジスタを形成し、この第4のpチャンネルMOSトランジスタによって、イネーブル時に上記pチャンネルMOSトランジスタのゲートを前段回路に接続させる一方、ディスイネーブル時に上記pチャンネルMOSトランジスタのゲートを前段回路から切り離す入力分離回路を形成したことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体集積回路装置。A fourth p-channel MOS transistor is formed in a well region common to the well region of the p-channel MOS transistor forming the pull-up drive side of the output stage, and the p-channel MOS transistor is enabled by the fourth p-channel MOS transistor when enabled. 4. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein an input separation circuit is formed to connect the gate of the p-channel MOS transistor to the preceding circuit when disconnecting the gate of the p-channel MOS transistor from the preceding circuit. apparatus. 出力段のプルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタのウェル領域と共通のウェル領域に形成されるpチャンネルMOSトランジスタによってウェル制御回路と入力分離回路を形成するとともに、ディスイネーブル時に、上記ウェル制御回路と入力分離回路を形成するpチャンネルMOSトランジスタの各ゲートを出力端子側に接続するスイッチ回路を設けたことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の半導体集積回路装置。A well control circuit and an input separation circuit are formed by a p-channel MOS transistor formed in a well region common to a well region of a p-channel MOS transistor serving as a pull-up drive side of an output stage. 5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, further comprising a switch circuit for connecting each gate of a p-channel MOS transistor forming an input separation circuit to an output terminal side. 出力段は、プルアップ駆動側をなすpチャンネルMOSトランジスタとプルダウン駆動側をなすnチャンネルMOSトランジスタとによるCMOS出力段であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の半導体集積回路装置。6. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein the output stage is a CMOS output stage including a p-channel MOS transistor serving as a pull-up drive side and an n-channel MOS transistor serving as a pull-down drive side. apparatus.
JP04463096A 1996-03-01 1996-03-01 Semiconductor integrated circuit device Expired - Fee Related JP3567317B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04463096A JP3567317B2 (en) 1996-03-01 1996-03-01 Semiconductor integrated circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04463096A JP3567317B2 (en) 1996-03-01 1996-03-01 Semiconductor integrated circuit device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09238065A JPH09238065A (en) 1997-09-09
JP3567317B2 true JP3567317B2 (en) 2004-09-22

Family

ID=12696750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04463096A Expired - Fee Related JP3567317B2 (en) 1996-03-01 1996-03-01 Semiconductor integrated circuit device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3567317B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6362665B1 (en) * 1999-11-19 2002-03-26 Intersil Americas Inc. Backwards drivable MOS output driver
US6344958B1 (en) * 2000-02-10 2002-02-05 Fairchild Semiconductor Corp. Overvoltage protection circuit with overvoltage removal sensing
JP3759121B2 (en) * 2003-04-25 2006-03-22 Necエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
KR100788356B1 (en) * 2006-10-26 2008-01-02 동부일렉트로닉스 주식회사 Level shifter having a single voltage source and capable of shifting between wide difference of voltage levels

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09238065A (en) 1997-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5952847A (en) Multiple logic family compatible output driver
US5422591A (en) Output driver circuit with body bias control for multiple power supply operation
JP3258866B2 (en) Integrated circuit
JP2550138B2 (en) Semiconductor integrated circuit device having bipolar transistor and field effect transistor
US5917348A (en) CMOS bidirectional buffer for mixed voltage applications
US6060906A (en) Bidirectional buffer with active pull-up/latch circuit for mixed-voltage applications
US6348831B1 (en) Semiconductor device with back gate voltage controllers for analog switches
JPH0964720A (en) Off-chip driver circuit
US5764077A (en) 5 volt tolerant I/O buffer circuit
US7521965B2 (en) 5 volt tolerant IO scheme using low-voltage devices
US5469080A (en) Low-power, logic signal level converter
US5864243A (en) Buffer and method for transferring data therein
US5723987A (en) Level shifting output buffer with p channel pulldown transistors which are bypassed
JP3566773B2 (en) Output buffer circuit with power down function
JPH05259883A (en) Low-voltage output driver
US6184700B1 (en) Fail safe buffer capable of operating with a mixed voltage core
US7843234B2 (en) Break-before-make predriver and level-shifter
US5539335A (en) Output buffer circuit for semiconductor device
JP3567317B2 (en) Semiconductor integrated circuit device
US6169432B1 (en) High voltage switch for providing voltages higher than 2.5 volts with transistors made using a 2.5 volt process
CA2171052C (en) A tristatable output driver for use with 3.3 or 5 volt cmos logic
JP2003188706A (en) Input/output buffer circuit
US20100073073A1 (en) Microprocessor with substrate bias clamps
JP3551926B2 (en) Buffer circuit
JP3548970B2 (en) Semiconductor integrated circuit device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040513

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040601

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040602

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080625

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080625

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090625

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100625

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110625

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110625

Year of fee payment: 7

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110625

Year of fee payment: 7

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120625

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120625

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130625

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140625

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees