JP3065002B2 - Interface circuit and semiconductor integrated device - Google Patents
Interface circuit and semiconductor integrated deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インタフェース回
路および半導体集積装置に関し、例えば、電源電圧3Vの
半導体集積回路装置において、電源電圧5Vの半導体集積
回路装置とのレベルシフトを行うインタフェース回路に
適用し得るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interface circuit and a semiconductor integrated device. For example, the present invention is applied to an interface circuit for performing a level shift with respect to a semiconductor integrated circuit device having a power supply voltage of 5 V in a semiconductor integrated circuit device having a power supply voltage of 3 V. What you get.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路(以下“LSI”と略記す
る)の微細化に伴い、LSIに供給される電源電圧も5Vから
3Vへとスケールダウンされてきた。しかしながら、電源
電圧が5Vで動作するLSIも数多く存在するのが実状であ
る。2. Description of the Related Art With the miniaturization of semiconductor integrated circuits (hereinafter abbreviated as "LSIs"), the power supply voltage supplied to LSIs also increases from 5V.
It has been scaled down to 3V. However, in reality, there are many LSIs that operate at a power supply voltage of 5V.
【0003】そのため、電源電圧5Vと3VのLSIが同一シ
ステム上で使用される場合が多い。したがって、電源電
圧3VのLSI側で電源電圧5VのLSIと信号の授受を行う、い
わゆる入出力インタフェース回路が必要となってくる。For this reason, LSIs with power supply voltages of 5 V and 3 V are often used on the same system. Therefore, a so-called input / output interface circuit for transmitting and receiving signals to and from the 5V power supply LSI on the 3V power supply LSI side is required.
【0004】電源電圧3VのLSIの出力から電源電圧5VのL
SIのバスにデータを出力する場合、5Vの出力レベルを確
保するために、外部抵抗でプルアップされている場合が
多く、電源電圧3VのLSIの出力に5Vが印加される。[0004] From the output of the LSI of the power supply voltage 3V to L of the power supply voltage 5V
When data is output to the SI bus, it is often pulled up with an external resistor in order to secure the output level of 5 V, and 5 V is applied to the output of the LSI with the power supply voltage of 3 V.
【0005】しかしながら、電源電圧3VのLSIを構成す
るMOS型トランジスタのゲート酸化膜厚さは、10nm程度
であるため、酸化膜の信頼性から、印加される電圧は、
4.5V以下にする必要がある。However, since the thickness of the gate oxide film of the MOS transistor constituting the LSI having the power supply voltage of 3 V is about 10 nm, the applied voltage is determined from the reliability of the oxide film.
Must be 4.5V or less.
【0006】従来のこの種のインタフェース回路の一例
が特開平5-327465号公報に記載されており、さらにその
改善例として、特開平8-37457号公報に記載されている
発明の「インタフェース回路」が提案されている。ここ
で、特開平5-327465号公報に記載されている発明のイン
タフェース回路の説明を図3を参照して説明する。An example of this type of conventional interface circuit is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-327465, and as an improvement example, the "interface circuit" of the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-37457 is disclosed. Has been proposed. Here, the interface circuit of the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-327465 will be described with reference to FIG.
【0007】この図において、出力回路は、電源電位の
VDD端子と設置電位GNDとの間に、ゲート電極を入力端子
I1に接続するPチャネルMOS型トランジスタ(以下“PMO
S”と呼ぶ)M1およびゲート電極を入力端子I2に接続す
るNチャネルMOS型トランジスタ(以下“NMOS”と呼ぶ)
M2が直列接続され、この直列接続点Aおよび出力端子
Bとの間にNMOSM3が接続され、そのゲートの電極はVDD
端子に接続されて構成されている。ここで、PMOSの基板
電位(Nウェル電位)は電源電位、NMOSの基板電位は接地
電位にそれぞれ固定されている。また、NMOSM3は、ノ
ンドープトランジスタであり、スレッショルド電圧VTが
“0V”付近に設定されている。In this figure, the output circuit is connected to the power supply potential.
Connect the gate electrode between the VDD terminal and the ground potential GND as an input terminal
A P-channel MOS transistor connected to I1 (hereinafter “PMO
N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as "NMOS") that connects M1 and the gate electrode to the input terminal I2.
M2 is connected in series, an NMOS M3 is connected between the series connection point A and the output terminal B, and the gate electrode is connected to VDD.
It is configured to be connected to terminals. Here, the substrate potential of the PMOS (N-well potential) is fixed to the power supply potential, and the substrate potential of the NMOS is fixed to the ground potential. The NMOS M3 is a non-doped transistor, and has a threshold voltage VT set near "0V".
【0008】一方、この出力回路は、図4(この出力回
路の一部を模式的に示した断面図)に示すように、P型
半導体基板41上にNウェル領域42とN+拡散層43および4
4が形成され、これらN+拡散層43,44は、NMOSM3のソ
ースおよびドレイン電極を形成し、ゲートは電源電圧VD
D端子に接続される。Nウェル領域42には、P+拡散層45
および46とN+拡散層47が形成され、P+拡散層45,46
は、PMOSM1のソース,ドレイン電極を形成し、N+拡散
層47は、P+拡散層46と共にVDD端子に接続される。さら
に、P+拡散層45とN+拡散層44は、共通接続されてい
る。On the other hand, as shown in FIG. 4 (a cross-sectional view schematically showing a part of this output circuit), this output circuit has an N-well region 42 and an N + diffusion layer 43 on a P-type semiconductor substrate 41. And 4
4 are formed, these N + diffusion layers 43 and 44 form the source and drain electrodes of the NMOS M3, and the gate is connected to the power supply voltage VD.
Connected to D terminal. In the N well region 42, a P + diffusion layer 45
And 46 and an N + diffusion layer 47 are formed, and P + diffusion layers 45 and 46 are formed.
Form the source and drain electrodes of the PMOS M1, and the N + diffusion layer 47 is connected to the VDD terminal together with the P + diffusion layer 46. Further, the P + diffusion layer 45 and the N + diffusion layer 44 are commonly connected.
【0009】この出力端子Bに5Vの信号電圧が供給され
た場合、NMOSM3を介したA点(図3参照)の電位“VA”
は、 ・式(1) ……… VA = VDD − VTHM3 で表される。なお、VTHM3はM3のしきい値電圧であ
る。When a signal voltage of 5 V is supplied to the output terminal B, the potential "VA" at the point A (see FIG. 3) via the NMOS M3.
Is represented by: Equation (1) VA = VDD−VTHM3. VTHM3 is the threshold voltage of M3.
【0010】ここで、電源電圧は、最大3.6Vであるが、
VTM3を“0V”にしておけば、A点の電位はおよそ3.6
V、ゲートとソース間およびゲートとドレイン間の電位
差はおよそ4.5V以下となり、ゲート酸化膜の信頼性は確
保される。Here, the power supply voltage is a maximum of 3.6 V,
If VTM3 is set to “0V”, the potential at point A will be about 3.6
V, the potential difference between the gate and the source and the potential difference between the gate and the drain are about 4.5 V or less, and the reliability of the gate oxide film is secured.
【0011】また、VT≒0Vのトランジスタは、一般的に
使用される濃度1E15(cm-3)のP型基板にチャネルドープ
せずにトランジスタを形成することによって容易に実現
することができる。しかしながら、前述の回路では、NM
OSM3の“VT”が製造上のばらつきによって負電圧にな
った場合、リーク電流が流れてしまうという不具合があ
る。A transistor having VT ≒ 0 V can be easily realized by forming a transistor on a commonly used P-type substrate having a concentration of 1E15 (cm −3 ) without channel doping. However, in the circuit described above, NM
When "VT" of OSM3 becomes a negative voltage due to manufacturing variations, there is a problem that a leak current flows.
【0012】仮に「VTM3=−0.5V」の場合を例に挙げ
て説明すると、出力端子Bに5Vが加わった場合、接点A
の電圧VAは、前述の式(1)から、 ・式(2) ……… VA = VDD − VTM3 = 3.5V となる。If the case of "VTM3 = -0.5V" is taken as an example, when 5 V is applied to the output terminal B, the contact A
From the above equation (1), the following equation is obtained: Equation (2) VA = VDD−VTM3 = 3.5V
【0013】ここで、再び前掲の図4を参照すると、P
+拡散層45およびNウェル42の間に形成されるPN接合
に順方向電圧0.5Vが印加されることになり、リーク電流
が流れてしまうことになる。特に、出力回路を構成する
PMOSM1およびNMOSM2が共に非導通状態にある、いわゆ
るハイインピーダンス状態では、このリーク電流が大き
な問題になる。Here, referring again to FIG.
A forward voltage of 0.5 V is applied to the PN junction formed between + diffusion layer 45 and N well 42, and a leak current flows. In particular, configure the output circuit
In a so-called high impedance state in which both the PMOS M1 and the NMOS M2 are in a non-conductive state, this leakage current becomes a serious problem.
【0014】このような問題を解決するために、特開平
8-37457号公報に記載の「インタフェース回路」が提案
されている。この「インタフェース回路」について、図
5を参照して説明する。この図5において、インタフェ
ース回路は、電源電位のVDD端子と接地電位GND端子との
間に、ゲート電極を入力端子I1に接続するPMOSM1およ
びゲート電極を入力端子I2に接続するNMOSM2が直列接
続され、この直列接続点Aおよび出力端子Bの間にNMOS
M3が接続され、そのゲート電極はVDD端子に接続されて
構成されている。In order to solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open
An "interface circuit" described in JP-A-8-37457 has been proposed. This "interface circuit" will be described with reference to FIG. In FIG. 5, in the interface circuit, a PMOS M1 connecting the gate electrode to the input terminal I1 and an NMOS M2 connecting the gate electrode to the input terminal I2 are connected in series between the power supply potential VDD terminal and the ground potential GND terminal. An NMOS is connected between the series connection point A and the output terminal B.
M3 is connected, and its gate electrode is connected to the VDD terminal.
【0015】さらに、PMOSM1の基板(Nウェル)は、NMO
SM4を介してVDDに接続され、そのゲート電極は電源電
圧VDD端子に接続される。一方、この出力回路の一部の
構造を断面図で示した図6を参照して説明すると、P型
半導体基板61の上に、Nウェル62、N+拡散層63,64、
N+拡散層65,66の各領域が設けられ、N+拡散層63,64
はNMOSM3のソース,ドレインを形成し、N+拡散層65,
66はNMOSM4のソース,ドレインを形成する。Further, the substrate (N well) of the PMOS M1 is an NMO
It is connected to VDD via SM4, and its gate electrode is connected to the power supply voltage VDD terminal. On the other hand, the structure of a part of this output circuit will be described with reference to FIG. 6 which is a cross-sectional view. On a P-type semiconductor substrate 61, an N well 62, N + diffusion layers 63 and 64,
N + diffusion layers 65 and 66 are provided, and N + diffusion layers 63 and 64 are provided.
Form the source and drain of the NMOS M3, and the N + diffusion layer 65,
66 forms the source and drain of the NMOS M4.
【0016】また、NMOSM3のゲート電極とNMOSM4のゲ
ート電極およびN+拡散層65は、電源電圧VDDに接続され
ている。Nウェル62上には、P+拡散層67,68とN+拡散
層69が形成され、P+拡散層67,68はPMOSM1のドレイ
ン,ソースを形成し、N+拡散層69はNMOSM4のN+拡散
層66に接続されている。更に、P+拡散層67とN+拡散層
64は共通接続されている。(なお、この図6に示す断面
図において、NMOSM2の図示を省略している。)The gate electrode of the NMOS M3, the gate electrode of the NMOS M4, and the N + diffusion layer 65 are connected to the power supply voltage VDD. On the N well 62, P + diffusion layers 67 and 68 and an N + diffusion layer 69 are formed. The P + diffusion layers 67 and 68 form the drain and source of the PMOS M1, and the N + diffusion layer 69 is the N + of the NMOS M4. + Connected to diffusion layer 66. Further, the P + diffusion layer 67 and the N + diffusion layer
64 are connected in common. (Note that the illustration of the NMOS M2 is omitted in the cross-sectional view shown in FIG. 6.)
【0017】前述した構成において、図5の直列接続点
Aおよび出力端子Bの間に接続されたNMOSM3はレベル
シフタとして動作し、電源電圧5V系および3V系のインタ
フェース回路を実現する点は、前掲の特開平5-327465号
公報に記載されている従来技術と変わらない。ここで、
改善例では、PMOSM1が形成されるNウェル領域の電位
が過渡状態を除いては、図5のA点と同電位となるよう
にNMOSM4により設定される。In the above-described configuration, the NMOS M3 connected between the series connection point A and the output terminal B in FIG. 5 operates as a level shifter to realize a power supply voltage 5V system and a 3V system interface circuit. This is no different from the prior art described in JP-A-5-327465. here,
In the improvement example, the NMOS M4 is set so that the potential of the N-well region where the PMOS M1 is formed becomes the same as the potential of the point A in FIG.
【0018】次に、特開平5-327465号公報に記載されて
いる従来例の問題点、すなわちこの出力回路がハイイン
ピーダンス状態のときにNMOSM3およびNMOSM4の“VT”
が負の場合を説明する。例えば「VT=−0.5」の場合、
出力端子に“5V”が印加されると、前述のごとく図5の
A点の電位は“3.5V”となる。このとき、過渡的に図6
に示すP+拡散層67は、順方向にバイアスされ過渡電流
が流れるが、Nウェル62の電位は瞬時に3.5Vになる。こ
のとき、NMOSM3と同一のVTを持つNMOSM4はオフし、電
流は流れなくなる。したがって、定常状態でのリーク電
流は発生しないことになる。Next, the problem of the conventional example described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-327465, that is, when this output circuit is in a high impedance state, the "VT" of the NMOS M3 and the NMOS M4 is high.
Will be described. For example, if "VT = -0.5",
When "5V" is applied to the output terminal, the potential at point A in FIG. 5 becomes "3.5V" as described above. At this time, FIG.
P + diffusion layer 67 shown in is transient current is biased in the forward direction flows, the potential of the N well 62 becomes 3.5V instantaneously. At this time, the NMOS M4 having the same VT as the NMOS M3 is turned off, and no current flows. Therefore, no leak current occurs in the steady state.
【0019】[0019]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
改善例もまだ次のような2つの理由によってラッチアッ
プが発生し易いという欠点を有している。第1は、過渡
的に順方向電流が流れるので、この順方向電流がラッチ
アップのトリガとなる。第2は、図6のNウェル62の電
位をVTが“約0V”のNOMOSM4によって固定しているた
め、VDD端子に対するインピーダンスが高く、外部ノイ
ズ等によってこのNウェル62内にエレクトロンが注入さ
れた場合、Nウェル62の電位が即座に下がり、ラッチア
ップが発生する可能性が高くなるということである。However, the above-mentioned improved example still has a drawback that latch-up easily occurs for the following two reasons. First, since the forward current flows transiently, the forward current triggers the latch-up. Second, since the potential of the N-well 62 in FIG. 6 is fixed by the NOMOS M4 having VT of "about 0 V", the impedance to the VDD terminal is high, and electrons are injected into the N-well 62 due to external noise or the like. In this case, the potential of the N-well 62 immediately drops, and the possibility of occurrence of latch-up increases.
【0020】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、電源電圧が異
なる回路間でレベルシフトを行う回路において、出力回
路がハイインピーダンス時にリーク電流の発生を防止
し、しかもラッチアップを生じさせないインタフェース
回路および半導体集積装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a circuit for performing a level shift between circuits having different power supply voltages. It is an object of the present invention to provide an interface circuit and a semiconductor integrated device which prevent the occurrence of an error and do not cause latch-up.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】そして、本発明に係るイ
ンタフェース回路は、前述の目的を達成するために、相
補型半導体集積回路からなり、第1の高位電位の電源が
供給されると共に内部回路の信号を出力する出力回路
と、この出力回路の信号を出力し且つ第1の高位電位の
電源よりも高い第2の高位電位が外部から加えられる出
力端子と、この出力端子と出力回路間に挿入された第2
の高位電位が出力回路に直接加わらないように所定の電
圧にレベルを低下させるレベルシフタとを備えたインタ
フェース回路において、出力回路を構成する第1のPチ
ャネル型トランジスタが形成されるNウェルを定常状態
は、第1の高位電位の電源に接続し、出力回路がハイイ
ンピーダンス状態で且つ出力端子に高位電位が供給され
たときには、出力回路の出力点と同電位に接続する手段
を有することを特徴とする(請求項1)。According to another aspect of the present invention, there is provided an interface circuit comprising a complementary semiconductor integrated circuit, wherein a first high-potential power is supplied and an internal circuit is provided. And an output terminal for outputting the signal of the output circuit and receiving a second high-potential higher than the first high-potential power supply from outside, and an output terminal between the output terminal and the output circuit. Second inserted
And a level shifter for lowering the level to a predetermined voltage so that the higher potential of the output circuit is not directly applied to the output circuit, the N-well where the first P-channel transistor forming the output circuit is formed is in a steady state. Is connected to a first high-potential power supply, and has a means for connecting to the same potential as the output point of the output circuit when the output circuit is in a high-impedance state and a high-potential is supplied to the output terminal. (Claim 1).
【0022】また、本発明に係るインタフェース回路
は、上記インタフェース回路において、出力回路を構成
する第1のNチャネル型トランジスタと第1のPチャネ
ル型トランジスタとの間の直列接続点Aと出力端子との
間に、レベルシフタ用の第2のNチャネル型トランジス
タが接続されていることを特徴とする(請求項2)。The interface circuit according to the present invention, in the above interface circuit, comprises a series connection point A between the first N-channel transistor and the first P-channel transistor constituting the output circuit; A second N-channel transistor for a level shifter is connected between the first and second transistors.
【0023】さらに、本発明に係るインタフェース回路
は、上記インタフェース回路において、Nウェルは、第
1の高位電位の電源と直列接続点Aとの間に直列に接続
されている、第1の高位電位の電源に接続される第2の
Pチャネル型トランジスタと直列接続点Aに接続される
第3のPチャネル型トランジスタとの間の直列接続点C
の電位によって制御され、定常状態において第2のPチ
ャネル型トランジスタがオン動作することを特徴とする
(請求項3)。Further, in the interface circuit according to the present invention, in the above-mentioned interface circuit, the N-well is connected in series between the first high-potential power supply and the serial connection point A. Series connection point C between the second P-channel transistor connected to the power supply of the second power supply and the third P-channel transistor connected to the series connection point A
And the second P-channel transistor is turned on in a steady state.
(Claim 3).
【0024】これによって、定常状態では、Nウェル
は、第2のPチャネル型トランジスタにより第1の高位
電位が加えられ動作する。このため、Nチャネル型トラ
ンジスタで接続していた従来例に比べ、低いインピーダ
ンスで第1の高位電位の電源に接続でき、ラッチアップ
発生の危険性を著しく低減することができる。As a result, in the steady state, the N-well operates by the application of the first high potential by the second P-channel transistor. For this reason, compared with the conventional example in which the connection is made by N-channel transistors, the power supply can be connected to the first high-potential power supply with lower impedance, and the risk of occurrence of latch-up can be significantly reduced.
【0025】さらにまた、本発明に係るインタフェース
回路は、上記インタフェース回路において、出力回路が
ハイインピーダンス状態で且つ出力端子に第2の高位電
位が加えられたときだけ第3のPチャネル型トランジス
タがオン動作するように制御するNAND回路を更に備える
ことを特徴とする(請求項4)。また、本発明によれば、
NAND回路の一方の入力端子とハイインピーダンスとし、
NAND回路の他方の入力端子と出力端子との間にレベルシ
フト用の第3のNチャネル型トランジスタを介在させる
ことを特徴とする(請求項5)。Still further, in the interface circuit according to the present invention, in the above interface circuit, the third P-channel transistor is turned on only when the output circuit is in a high impedance state and the second high potential is applied to the output terminal. It further comprises a NAND circuit for controlling the operation (claim 4). According to the present invention,
High impedance with one input terminal of NAND circuit,
A third N-channel transistor for level shift is interposed between the other input terminal and the output terminal of the NAND circuit (claim 5).
【0026】以上のような構成を採ることで、出力回路
がハイインピーダンス時に、出力端子に第2の高位電位
が外部から加えられる、出力回路を構成する第1のPチ
ャネル型トランジスタのドレイン拡散層とNウェルが同
じ電位になり、順方向を流すことなくリーク電流の発生
を防止することができる。また、ラッチアップも低減す
ることができる。With the above configuration, when the output circuit is in a high impedance state, the second high potential is externally applied to the output terminal, and the drain diffusion layer of the first P-channel transistor constituting the output circuit And the N-well have the same potential, thereby preventing generation of a leak current without flowing in the forward direction. Also, latch-up can be reduced.
【0027】さらに、本発明に係る半導体集積装置は、
Pチャネル型半導体基板の上にNウェルとPチャネル型
拡散層とNチャネル型拡散層とを形成し、これらのNウ
ェルとPチャネル型拡散層とNチャネル型拡散層とを使
用して、前述のインタフェース回路を形成し、出力端子
に装置内電源電位よりも高い電位の信号が加えられイン
タフェース動作を行うことを特徴とする(請求項6)。こ
のような構成を採ることで、異なる電圧で動作している
信号の授受を自由に行うことができるようになり、装置
の信頼性を増し、機能性を向上させることができる。Further, the semiconductor integrated device according to the present invention is
An N well, a P channel type diffusion layer, and an N channel type diffusion layer are formed on a P channel type semiconductor substrate, and the N well, the P channel type diffusion layer, and the N channel type diffusion layer are used. And a signal having a higher potential than the power supply potential in the device is applied to the output terminal to perform an interface operation. By adopting such a configuration, transmission and reception of signals operating at different voltages can be performed freely, and the reliability and functionality of the device can be increased.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】次に、本発明に係るインタフェー
ス回路および半導体集積装置の実施の形態を図1および
図2を用いて説明する。なお、図1は、本発明の一実施
の形態のインタフェース回路の回路構成図であり、図2
は、本実施の形態の出力回路の一部の構造を示す断面図
である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of an interface circuit and a semiconductor integrated device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram of an interface circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a partial structure of the output circuit of the present embodiment.
【0029】本実施の形態のインタフェース回路は、図
1に示すように、電源電位のVDD端子と接地電位GND端子
との間に、ゲート電極を入力端子I1に接続するPMOSM1
およびゲート電極を入力端子I2に接続するNMOSM2が直
列接続され、この直列接続点Aと出力端子Bとの間にNO
MOSM3が接続され、そのゲート電極はVDD端子に接続さ
れて構成されている。As shown in FIG. 1, the interface circuit of the present embodiment includes a PMOS M1 having a gate electrode connected to an input terminal I1 between a power supply potential VDD terminal and a ground potential GND terminal.
And an NMOS M2 for connecting the gate electrode to the input terminal I2 is connected in series, and NO is connected between the series connection point A and the output terminal B.
The MOSM3 is connected, and its gate electrode is connected to the VDD terminal.
【0030】さらに、PMOSM1の基板(Nウェル)は、PMO
SM5とPMOSM6との間の直列接続点Cによって制御さ
れ、定常状態では、PMOSM5がオンしVDDに接続される。
また、NAND1によりPMOSM1とNMOSM2とで構成された出
力回路が、ハイインピーダンス状態で、且つ、出力端子
Bに高位電位が与えられたときのみPMOSM6がオンし、
A点に接続されるように構成されている。出力端子Bと
NAND1の入力との間には、NMOSM3と同様、レベルシフト
用にNMOSM7が接続されている。Further, the substrate (N well) of the PMOS M1 is a PMO
Controlled by a series connection point C between SM5 and PMOS M6, in a steady state, PMOS M5 is turned on and connected to VDD.
Further, the output circuit formed of the PMOS M1 and the NMOS M2 by the NAND1 is in a high impedance state, and the PMOS M6 is turned on only when a high potential is applied to the output terminal B,
It is configured to be connected to point A. Output terminal B
An NMOS M7 for level shift is connected between the input of NAND1 and the NMOS M3.
【0031】次に、この出力回路の一部の構造を概略断
面図で示した図2を参照して説明する。この図2におい
て、P型半導体基板21上に、Nウェル22,23とN+拡散
層24および25の領域が設けられ、N+拡散層24,25は、N
MOSM3のソース,ドレインを形成する。また、NMOSM3
のゲート電極は電源電圧VDDに接続されている。Nウェ
ル22上には、P+拡散層26および27とN+拡散層28が形成
され、P+拡散層26,27は、PMOSM1のドレイン,ソース
を形成し、P+拡散層27はVDDに接続されると共に、N+
拡散層28がウェル電位固定用として存在する。Next, the structure of a part of the output circuit will be described with reference to FIG. 2 which is a schematic sectional view. In FIG. 2, on a P-type semiconductor substrate 21, regions of the N-well 22 and N + diffusion layers 24 and 25 are provided, the N + diffusion layer 24 and 25, N
The source and drain of the MOSM3 are formed. Also, NMOS M3
Are connected to the power supply voltage VDD. On the N-well 22, P + diffusion layers 26 and 27 and the N + diffusion layer 28 is formed, P + diffusion layers 26 and 27, the drain of PMOSM1, to form a source, P + diffusion layer 27 to VDD Connected and N +
A diffusion layer 28 exists for fixing the well potential.
【0032】さらに、Nウェル23上には、P+拡散層2
9,2A,2B,2C、および、N+拡散層2Dが設けられ、P+
拡散層2B,2Cは、PMOSM5のソース,ドレインを形成
し、P+拡散層29,2Aは、PMOSM5のソース,ドレインを
形成する。また、P+拡散層2Cは、N+拡散層2Dと共にVD
D端子に接続されている。P+拡散層2Aと2Bは、共通接続
されると共にN+拡散層28とも接続される。さらに、P+
拡散層29は、直列接続点Aと接続される。(なお、図2
では、NMOSM7とNAND1とは図示を省略している。)Further, on the N well 23, a P + diffusion layer 2 is formed.
9, 2A, 2B, 2C and an N + diffusion layer 2D are provided, and P +
The diffusion layers 2B and 2C form the source and drain of the PMOS M5, and the P + diffusion layers 29 and 2A form the source and drain of the PMOS M5. Further, the P + diffusion layer 2C has a VD together with the N + diffusion layer 2D.
Connected to D terminal. P + diffusion layers 2A and 2B are commonly connected and also connected to N + diffusion layer 28. Furthermore, P +
Diffusion layer 29 is connected to series connection point A. (Note that FIG. 2
Here, the illustration of the NMOS M7 and the NAND 1 is omitted. )
【0033】前述した構成において、直列接続点Aおよ
び出力端子Bとの間に接続されたNMOSM3は、レベルシ
フタとして動作し、電源電圧5V系および3V系のインタフ
ェース回路を実現する点では従来と同様である。ここ
で、本発明では、PMOSM1が形成されるNウェル22の電
位がPMOSM5とPMOSM6の共通接続点Cによって制御され
る。すなわち、定常状態では、Nウェル22は、PMOSM5
によって電源電位VDDになり動作する。In the configuration described above, the NMOS M3 connected between the series connection point A and the output terminal B operates as a level shifter, and is the same as the conventional one in that the power supply voltage 5V system and the 3V system interface circuit are realized. is there. Here, in the present invention, the potential of the N-well 22 where the PMOS M1 is formed is controlled by the common connection point C between the PMOS M5 and the PMOS M6. That is, in the steady state, the N-well 22 is connected to the PMOS M5.
As a result, the power supply potential VDD is reached and the operation is performed.
【0034】ここで、従来例の問題点、すなわちこの出
力回路がハイインピーダンス状態のときにNMOSM3の“V
T”が負の場合を説明する。たとえば、「VT=−0.5」の
場合、出力端子に“5V”が印加されると、前述の説明の
ごとくA点の電位は“3.5V”となる。このとき、NAND1
の入力は、両方ともハイレベルとなり、PMOSM5がオフ
すると同時にPMOSM6がオンし、Nウェル22の電位も直
列接続点Aと同電位となる。Here, the problem of the conventional example, that is, when the output circuit is in the high impedance state, the "V" of the NMOS M3
For example, in the case of “VT = −0.5”, when “5 V” is applied to the output terminal, the potential at point A becomes “3.5 V” as described above. At this time, NAND1
Are both at the high level, the PMOS M5 is turned off and the PMOS M6 is turned on at the same time, and the potential of the N-well 22 becomes the same potential as the series connection point A.
【0035】したがって、PMOSM1のドレイン26(図2参
照)とNウェル22間の電位差はなくなり、従来例で問題
となっていたリーク電流は発生しなくなる。また、この
とき、直列接続点AとN+拡散層は、PMOSM6により短絡
されるため、従来例のごとき順方向電流も流れない。さ
らに、定常状態で、Nウェル22(図2参照)の電位はPMOS
M5によって制御されるため、従来のごとくNMOSで制御
されていた場合に比べてVDD端子に対するインピーダン
スを低くすることができる。Therefore, the potential difference between the drain 26 of the PMOS M1 (see FIG. 2) and the N well 22 disappears, and the leak current which has been a problem in the conventional example does not occur. At this time, since the series connection point A and the N + diffusion layer are short-circuited by the PMOS M6, no forward current flows as in the conventional example. Further, in a steady state, the potential of the N-well 22 (see FIG. 2) is
Since the voltage is controlled by M5, the impedance with respect to the VDD terminal can be reduced as compared with the conventional case where the voltage is controlled by an NMOS.
【0036】前述のインタフェース回路は、半導体集積
装置に適用することができる。すなわち、本発明に係る
半導体集積装置は、Pチャネル型半導体基板の上にNウ
ルとPチャネル型拡散層とNチャネル型拡散層とを形成
し、これらのNウェルとPチャネル型拡散層とNチャネ
ル型拡散層とを使用して、前述のインタフェース回路を
形成し、出力端子に装置内電源電位よりも高い電位の信
号が加えられインタフェース動作を行うことができる。
したがって、このような構成によれば、異なる電圧で動
作している信号の授受を自由に行うことができるように
なり、装置の信頼性を増し、機能性を向上させることが
できる。The above-described interface circuit can be applied to a semiconductor integrated device. That is, in the semiconductor integrated device according to the present invention, an N-ur, a P-channel type diffusion layer and an N-channel type diffusion layer are formed on a P-channel type semiconductor substrate, and these N well, P-channel type diffusion layer and N-type diffusion layer are formed. The above-described interface circuit is formed using the channel-type diffusion layer, and a signal having a potential higher than the in-device power supply potential is applied to the output terminal to perform an interface operation.
Therefore, according to such a configuration, signals operating at different voltages can be freely transmitted and received, and the reliability and functionality of the device can be increased.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るインタ
フェース回路は、出力回路がハイインピーダンス時に出
力端子に電源電圧より高位の電圧が印加された場合、相
補型半導体集積回路からなPチャネル型トランジスタに
よって出力回路を構成するPチャネル型トランジスタの
ドレイン拡散層とこのPチャネル型トランジスタが形成
されているNウェルが同電位となるため、順方向電流を
流すことなくリーク電流を防止することができる。As described above, in the interface circuit according to the present invention, when a higher voltage than the power supply voltage is applied to the output terminal when the output circuit is in the high impedance state, the P-channel type circuit comprising the complementary semiconductor integrated circuit is used. Since the drain diffusion layer of the P-channel transistor forming the output circuit by the transistor and the N-well where the P-channel transistor is formed have the same potential, a leak current can be prevented without flowing a forward current. .
【0038】また、通常状態でも、前述のNウェル電位
をPチャネル型トランジスタによってVDD電位を供給す
るため、Nチャネル型トランジスタで接続していた従来
例に比べて、低いインピーダンスでVDD端子に接続で
き、ラッチアップ発生の危険度を著しく低減するインタ
フェース回路を実現することができる。Further, even in the normal state, since the above-mentioned N well potential is supplied to the VDD potential by the P-channel type transistor, it can be connected to the VDD terminal with a lower impedance than in the conventional example connected by the N-channel type transistor. Thus, it is possible to realize an interface circuit that significantly reduces the risk of occurrence of latch-up.
【0039】また、前述のインタフェース回路を装置内
に備えることで、装置の信頼性が高くなり、さらに機能
性を向上させた半導体集積装置を実現することができ
る。By providing the interface circuit in the device, the reliability of the device is increased, and a semiconductor integrated device with further improved functionality can be realized.
【図1】本発明に係るインタフェース回路の一実施の形
態を示す回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of an interface circuit according to the present invention.
【図2】本発明に係るインタフェース回路の一実施の形
態の出力回路の一部の構造を示す要部断面図である。FIG. 2 is a fragmentary cross-sectional view showing a partial structure of an output circuit according to an embodiment of the interface circuit according to the present invention;
【図3】従来例のインタフェース回路の一例の回路構成
図である。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of an example of a conventional interface circuit.
【図4】従来例のインタフェース回路の出力回路の一部
の構造を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a partial structure of an output circuit of a conventional interface circuit.
【図5】第2の従来例のインタフェース回路の一例の回
路構成図である。FIG. 5 is a circuit configuration diagram of an example of a second conventional interface circuit.
【図6】第2の従来例のインタフェース回路の出力回路
の一部の構造を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a partial structure of an output circuit of an interface circuit according to a second conventional example.
M1,M5,M6 PチャネルMOS型トランジスタ M2〜M4,M7 NチャネルMOS型トランジスタ 21,41,61 P型半導体基板 22,23 Nウェル 24,25,28,2D,43,44,47,63〜66,69 N+拡散
層 26,27,29,29,2A〜2C,45,46,67,68 P+拡散
層M1, M5, M6 P-channel MOS transistors M2 to M4, M7 N-channel MOS transistors 21, 41, 61 P-type semiconductor substrate 22, 23 N-wells 24, 25, 28, 2D, 43, 44, 47, 63 to 66,69 N + diffusion layer 26,27,29,29,2A-2C, 45,46,67,68 P + diffusion layer
Claims (6)
高位電位の電源が供給されると共に内部回路の信号を出
力する出力回路と、この出力回路の信号を出力し且つ前
記第1の高位電位の電源よりも高い第2の高位電位が外
部から加えられる出力端子と、この出力端子と前記出力
回路間に挿入された前記第2の高位電位が前記出力回路
に直接加わらないように所定の電圧にレベルを低下させ
るレベルシフタとを備えたインタフェース回路におい
て、 前記出力回路を構成する第1のPチャネル型トランジス
タが形成されるNウェルを定常状態は、前記第1の高位
電位の電源に接続し、前記出力回路がハイインピーダン
ス状態で且つ前記出力端子に高位電位が供給されたとき
には、前記出力回路の出力点と同電位に接続する手段を
有することを特徴とするインタフェース回路。1. An output circuit comprising a complementary semiconductor integrated circuit, to which power of a first high potential is supplied and for outputting a signal of an internal circuit, and for outputting a signal of this output circuit and for receiving said first high potential An output terminal to which a second higher potential higher than a potential power supply is externally applied, and a predetermined high-potential inserted between the output terminal and the output circuit so that the second high potential is not directly applied to the output circuit. An interface circuit including a level shifter for lowering a voltage to a level, wherein an N-well in which a first P-channel transistor forming the output circuit is formed is connected to the first high-potential power supply in a steady state. When the output circuit is in a high impedance state and a high potential is supplied to the output terminal, there is provided a means for connecting to the same potential as the output point of the output circuit. Interface circuit to be.
ル型トランジスタと前記第1のPチャネル型トランジス
タとの間の直列接続点Aと、前記出力端子との間に、前
記レベルシフタ用の第2のNチャネル型トランジスタが
接続されていることを特徴とする請求項1に記載のイン
タフェース回路。2. The level shifter for a level shifter is connected between a series connection point A between a first N-channel transistor and the first P-channel transistor constituting the output circuit and the output terminal. 2. The interface circuit according to claim 1, wherein two N-channel transistors are connected.
電源と前記直列接続点Aとの間に直列に接続されている
前記第1の高位電位の電源に接続される第2のPチャネ
ル型トランジスタと前記直列接続点Aに接続される第3
のPチャネル型トランジスタとの間の直列接続点Cの電
位によって制御され、定常状態において、前記第2のP
チャネル型トランジスタがオン動作することを特徴とす
る請求項2に記載のインタフェース回路。3. The second P-well connected to the first high-potential power supply connected in series between the first high-potential power supply and the series connection point A. A channel type transistor and a third connected to the series connection point A.
Is controlled by the potential of the series connection point C between the second P-channel transistor and the second P-channel transistor in a steady state.
3. The interface circuit according to claim 2, wherein the channel type transistor is turned on.
おいて、 前記出力回路がハイインピーダンス状態で且つ前記出力
端子に前記第2の高位電位が加えられたときだけ前記第
3のPチャネル型トランジスタがオン動作するように制
御するNAND回路をさらに備えることを特徴とするインタ
フェース回路。4. The interface circuit according to claim 3, wherein the third P-channel transistor is turned on only when the output circuit is in a high impedance state and the second high potential is applied to the output terminal. An interface circuit, further comprising: a NAND circuit that controls to operate.
ンピーダンスとし、前記NAND回路の他方の入力端子と前
記出力端子との間にレベルシフト用の第3のNチャネル
型トランジスタを介在させることを特徴とする請求項4
に記載のインタフェース回路。5. The method according to claim 1, wherein one of the input terminals of the NAND circuit has a high impedance, and a third N-channel transistor for level shift is interposed between the other input terminal of the NAND circuit and the output terminal. Claim 4
2. The interface circuit according to claim 1.
ェルとPチャネル型拡散層とNチャネル型拡散層とを形
成し、これらのNウェルとPチャネル型拡散層とNチャ
ネル型拡散層とを使用して、請求項1〜5のいずれかに
記載のインタフェース回路を形成し、前記出力端子に装
置内電源電位よりも高い電位の信号が加えられインタフ
ェース動作を行うことを特徴とする半導体集積装置。6. An N-well, a P-channel type diffusion layer and an N-channel type diffusion layer are formed on a P-channel type semiconductor substrate, and these N-well, P-channel type diffusion layer and N-channel type diffusion layer are formed. 6. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a signal having a potential higher than a power supply potential in the device is applied to the output terminal to perform an interface operation. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9326775A JP3065002B2 (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Interface circuit and semiconductor integrated device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9326775A JP3065002B2 (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Interface circuit and semiconductor integrated device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11163269A JPH11163269A (en) | 1999-06-18 |
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Family
ID=18191568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9326775A Expired - Lifetime JP3065002B2 (en) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Interface circuit and semiconductor integrated device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3065002B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110728952B (en) * | 2019-10-31 | 2021-04-30 | 厦门天马微电子有限公司 | Pixel driving circuit, driving method thereof and display device |
-
1997
- 1997-11-27 JP JP9326775A patent/JP3065002B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11163269A (en) | 1999-06-18 |
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