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JP3739364B2 - CMOS output circuit - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)型半導体集積回路におけるラッチアップ防止用のCMOS出力回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図2は、従来の一般的なCMOS型半導体集積回路におけるCMOS出力回路の概略の断面図、及び図3は図2のCMOS出力回路に寄生的に形成されるバイポーラトランジスタ及び抵抗の接続関係を示す回路図である。
【0003】
図2に示すCMOS出力回路は、例えばN型サブストレート(基板)1に形成されている。このN型サブストレート1内には、Pウェル2が形成され、該サブストレート1の主表面にPチャネル型MOSトランジスタ(以下、PMOSという)10が形成され、さらに該Pウェル2の主表面にNチャネル型MOSトランジスタ(以下、NMOSという)20が形成されている。PMOS10は、サブストレート1の主表面に形成されたp 拡散層からなるソース10S及びドレイン10Dと、そのソース10S及びドレイン10D間に形成されたゲート10Gとで構成されている。NMOS20は、Pウェル2の主表面に形成されたn拡散層からなるソース20S及びドレイン20Dと、そのソース20S及びドレイン20D間に形成されたゲート20Gとで構成されている。また、PMOS10のソース10Sの近傍にはn 拡散層31が形成されると共に、NMOS20のソース20Sの近傍にもp 拡散層32が形成されている。
【0004】
PMOS10のソース10S及びn 拡散層31は高位電源(以下、VCCという)に接続され、PMOS10のゲート10GとNMOS20のゲート20Gが入力端子INに共通接続され、さらにPMOS10のドレイン10DとNMOS20のドレイン20Dが出力端子OUTに共通接続されている。NMOS20のソース20Sとp 拡散層32は、低位電源(以下、VSSという)に接続されている。
【0005】
このようなCMOS出力回路では、図3にも示すように、通常、寄生的にバイポーラトランジスタT1,T2,T3,T4及び寄生抵抗R2が形成される。図2において、ドレイン10DとPウェル2の間には寄生的にPNPトランジスタT1が形成されると共に、ソース10SとPウェル2との間にもPNPトランジスタT3が形成される。さらに、サブストレート1とソース20S及びドレイン20Dとの間にも、寄生的にNPNトランジスタT2,T4がそれぞれ形成される。トランジスタT1とT3のベースはn+ 拡散層31に接続され、さらにトランジスタT2とT4のベースがp+ 拡散層32に接続されている。
【0006】
また、図3に示すように、Pウェル2内に寄生抵抗R1が形成され、それがトランジスタT1のコレクタ、トランジスタT2のベース、トランジスタT3のコレクタ、及びトランジスタT4のベースと、該トランジスタT2のエミッタ及びVSSとの間に接続されている。サブストレート1内の抵抗R2は、VCC及びトランジスタT3のエミッタと、トランジスタT1のベース、トランジスタT2のコレクタ、トランジスタT3のベース及びトランジスタT4のコレクタとの間に接続されている。なお、図3中のi1,i2はコレクタ電流である。
【0007】
この種のCMOS出力回路では、入力端子INに“H”レベル(VCCレベル)の信号が入力されると、PMOS10がオフ状態、NMOS20がオン状態となり、出力端子OUTが“L”レベル(VSSレベル)となる。入力端子INに“L”レベルの信号が入力されると、PMOS10がオン状態、NMOS20がオフ状態となり、出力端子OUTが“H”レベルとなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のCMOS出力回路では、出力端子OUTからのトリガ(一般的には、VCCレベルよりも高い電圧印加、あるいはVSSレベルよりも低い電圧印加)により、CMOS回路特有のラッチアップ現象が発生しやすいという問題があった。
【0009】
ここで、図3を参照しつつ、ラッチアップ発生に至るメカニズムを説明する。例えば、出力端子OUTにVCCレベルよりも高いトリガ電圧が印加されると、トランジスタT1がオン状態となる。その結果、コレクタ電流i1が出力端子OUTからトランジスタT1及びPウェル2の寄生抵抗R1を通ってVSSへ流れる。このとき、Pウェル2内の寄生抵抗R1のためにトランジスタT2のベース電位が上昇し、該トランジスタT2のベース・エミッタ間が順バイアスされてオン状態になる。トランジスタT2がオン状態になると、該トランジスタT2のコレクタ電流i2がVCCからサブストレート1内の抵抗R2を通り、さらにトランジスタT2を介してVSSへ流れるため、該サブストレート1内の抵抗R2により、トランジスタT3のベース電位が下降し、該ベース・エミッタ間が順バイアスされてオン状態となる。
【0010】
このようにして、トランジスタT2,T3がオン状態になると、それらに互いに正帰還がかかり、出力端子OUTからのトリガがなくても、VCCからVSSへ電流が流れ続ける、いわゆるラッチアップ状態となり、半導体集積回路の誤動作や電源線の溶断、あるいは素子の破壊を引き起こす。
【0011】
同様に、出力端子OUTにVSSレベルよりも低いトリガ電圧が印加された場合も、トランジスタT4→T3→T2の順で、各トランジスタT4,T3,T2がオン状態になり、やはりラッチアップ状態に至る。
【0012】
本発明は、前記従来技術が持っていた課題として、出力端子OUTからのトリガによってラッチアップが発生しやすく、それを比較的簡単な構成で低減することが困難な点について解決したCMOS出力回路を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のうちの第1の発明は、高位電圧及び低位電圧が供給され動作するCMOS出力回路であって、第1、第2のNMOSと、第1、第2のPMOSと、抵抗成分とを有している。
【0014】
ここで、前記第1のNMOSは、第1のゲートの第1の部分、N型のソース、及び、N型の第1のドレインを有している。前記第2のNMOSは、前記第1のゲートの前記第1の部分と電気的に接続されると共に同一方向に延在する前記第1のゲートの第2の部分、前記第1のNMOSと共通のN型のソース、及び、N型の第2のドレインとを有している。前記第1のPMOSは、第2のゲートの第1の部分、P型のソース、及び、P型の第1のドレインを有している。前記第2のPMOSは、前記第2のゲートの前記第1の部分と電気的に接続されると共に同一方向に延在する前記第2のゲートの第2の部分、前記第1のPMOSと共通のP型のソース、及び、P型の第2のドレインとを有している。
【0015】
さらに、前記抵抗成分は、前記第1、第2のNMOSと前記第1、第2のPMOSの少なくとも一つのMOSトランジスタのソースに直列に付加されている。そして、前記抵抗成分は、前記一つのMOSトランジスタのソースとの複数のコンタクトの数が、前記一つのMOSトランジスタのドレインとの複数のコンタクトの数よりも少なくすることで得られる。
【0016】
第2の発明は、高位電圧及び低位電圧が供給され動作するCMOS出力回路であって、主表面を有する基板と、第1、第2、第3、第4のMOSトランジスタとを備えている。
【0017】
ここで、前記第1のMOSトランジスタは、前記基板の主表面の第1の領域に形成され、前記高位電圧または前記低位電圧の一方が供給される第1導電型のソース、第1のゲートの第1の部分、及び、出力端子に接続された前記第1導電型の第1のドレインを有している。前記第2のMOSトランジスタは、前記基板の主表面の第1の領域に形成され、前記高位電圧または前記低位電圧の一方が供給される前記第1のMOSトランジスタと共通の第1導電型のソース、第1のゲートの第1の部分と電気的に接続されると共に同一方向に延在する前記第1のゲートの第2の部分、及び、前記出力端子に接続された前記第1導電型の第2のドレインを有している。
【0018】
前記第3のMOSトランジスタは、前記基板の主表面の第2の領域に形成され、前記高位電圧または前記低位電圧の他方が供給される第2導電型のソース、第2のゲートの第1の部分、及び、前記出力端子に接続された前記第2導電型の第1のドレインを有している。さらに、前記第4のMOSトランジスタは、前記基板の主表面の第2の領域に形成され、前記高位電圧または前記低位電圧の他方が供給される前記第3のMOSトランジスタと共通の第2導電型のソース、第2のゲートの第1の部分と電気的に接続されると共に同一方向に延在する前記第2のゲートの第2の部分、及び、前記出力端子に接続された前記第2導電型の第2のドレインを有している。
【0019】
そして、前記第1、第2、第3または第4のMOSトランジスタのいずれか一つのMOSトランジスタのソース側の複数のコンタクト数を、前記一つのMOSトランジスタの前記第1のドレイン側の複数のコンタクト数よりも少なくすることで形成される前記一つのMOSトランジスタのソースに直列に接続された抵抗手段を有している。
【0020】
第1及び第2の発明によれば、MOSトランジスタのソース側の複数のコンタクトの数を、ドレイン側の複数のコンタクトの数よりも少なくすることにより、高位電圧(VCC)と低位電圧(VSS)の間に寄生的に形成されるバイポーラトランジスタのエミッタ部に直列に抵抗成分(抵抗手段)が付加され、その抵抗成分(抵抗手段)によって出力端子へのトリガ電圧印加時における該バイポーラトランジスタのオン状態への移行が抑制される。従って、前記課題を解決できるのである。
【0021】
【発明の実施の形態】
図4は、本発明の実施形態の原理を示すCMOS出力回路における寄生バイポーラトランジスタ及び抵抗の接続関係の回路図であり、従来の図2及び図3中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【0022】
図4のCMOS出力回路は、従来の図3に示す寄生のNPNトランジスタT2のエミッタ部及びPNPトランジスタT3のエミッタ部に、それぞれ直列に抵抗手段である寄生抵抗R3,R4を付加した構造であり、その他は従来と同一の構造である。即ち、図4のCMOS出力回路では、図2のPMOS10及びNMOS20のソース10S,20Sにそれぞれ直列に寄生抵抗R3,R4を付加した構造になっている。
【0023】
図4のCMOS出力回路において、例えば、従来説明と同様に、出力端子OUTにVCCレベルより高いトリガ電圧が印加された場合、トランジスタT1のエミッタ・ベース間が順バイアスされてオン状態となり、その結果、Pウェル2内の寄生抵抗R1のためにトランジスタT2のベース電位が上昇してエミッタ・ベース間が順バイアスされ、該トランジスタT2がオン状態になる。このように、トランジスタT1,T2は従来と同様にオン状態へ移行するが、該トランジスタT2のエミッタに直列に接続された抵抗R3により、サブストレート1内の抵抗R2を流れるコレクタ電流i2が制限され、トランジスタT3のベース電位の下降が従来より緩和される。その結果、トランジスタT3がオン状態へ移行しにくくなるため、トランジスタT2とT3に互いに正帰還がかからず、ラッチアップ状態が発生しにくくなる。
【0024】
逆に、出力端子OUTにVSSレベルよりも低いトリガ電圧が印加された場合も、トランジスタT3のエミッタに直列に接続された抵抗R4により、該トランジスタT3のコレクタ電流が制限されるため、トランジスタT2がオン状態へ移行しにくくなり、それによってラッチアップの発生がしにくい。従って、寄生的に形成されるトランジスタT2,T3のエミッタ部分に寄生抵抗R3,R4をそれぞれ付加した簡単な構造で、ラッチアップを的確に減少できる。
【0025】
図1は、図4の原理を用いた本発明の実施形態を示すCMOS出力回路の概略のレイアウト図である。
【0026】
この図1のCMOS出力回路では、例えば、N型サブストレート(基板)1の主表面の上側の第2の領域に、ソース10S、ドレイン10D及びゲート10Gからなる複数のPMOS10(10−1,10−2,・・・)が横方向に配置されて形成され、さらに、この下側の第1の領域であるPウェル2の主表面に、ソース20S、ドレイン20D及びゲート20Gからなる複数のNMOS20(20−1,20−2,・・・)が横方向に配置されて形成されている。
【0027】
図1の複数のPMOS10(10−1,10−2,・・・)において、例えば、左端の第3のMOSトランジスタである第1のPMOS10−1は、出力端子OUTに接続された左側の第1のドレイン10D1と、これに対向する右側においてVCCに接続されたソース10S1と、ドレイン10D1及びソース10S1の間に配置され、入力端子INに接続された第2のゲート10Gの第1の部分10G1とで構成されている。この右側に隣接する第4のMOSトランジスタである第2のPMOS10−2は、VCCに接続された左側のソース10S1(これはPMOS10−1のソースと共通)と、これに対向する右側において出力端子OUTに接続された第2のドレイン10D2と、ドレイン10D2及びソース10S1の間に配置され、第2のゲート10Gの第1の部分10G1と電気的に接続されると共に同一方向に延在する第2のゲート10Gの第2の部分10G2とで構成されている。
【0028】
図1の複数のNMOS20(20−1,20−2,・・・)において、例えば、左端の第1のMOSトランジスタである第1のNMOS20−1は、出力端子OUTに接続された左側の第1のドレイン20D1と、これに対向する右側においてVSSに接続されたソース20S1と、ドレイン20D1及びソース20S1の間に配置され、入力端子INに接続された第1のゲート20Gの第1の部分20G1とで構成されている。この右側に隣接する第2のMOSトランジスタである第2のNMOS20−2は、VSSに接続された左側のソース20S1(これはNMOS20−1のソースと共通)と、これに対向する右側において出力端子OUTに接続された第2のドレイン20D2と、ドレイン20D2及びソース20S1の間に配置され、第1のゲート20Gの第1の部分20G1と電気的に接続されると共に同一方向に延在する第1のゲート10Gの第2の部分20G2とで構成されている。
【0029】
各PMOS10(10−1,10−2,・・・)のソース10S(10S1,・・・)上には、その長手方向(縦方向)に沿って複数のコンタクト41が直列に配置され、さらに、ドレイン10D(10D1,10D2,・・・)上にも、その長手方向(縦方向)に沿って複数のコンタクト42が直列に配置されている。同様に、各NMOS20(20−1,20−2,・・・)のソース20S(20S1,・・・)上には、その長手方向(縦方向)に沿って複数のコンタクト51が直列に配置され、さらに、ドレイン20D(20D1,20D2,・・・)上にも、その長手方向(縦方向)に沿って複数個のコンタクト52が直列に配置されている。
【0030】
そして、抵抗手段である図4の寄生抵抗R3,R4を付加するために、各PMOS10のソース10S側の複数のコンタクト41の数を、ドレイン10D側の複数個のコンタクト42の数よりも少なくして該ソース10S部分のコンタクト抵抗成分を大きくしている。同様に、各NMOS20のソース20S側の複数のコンタクト51の数を、ドレイン20D側の複数のコンタクト52の数よりも少なくして、該ソース20S部分のコンタクト抵抗成分を大きくしている。これにより、寄生抵抗R3,R4を簡単に付加でき、ラッチアップを的確に低減できる。
【0031】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。その変形例としては、例えば次のようなものがある。
【0032】
(a) 上記実施形態では、PMOS10及びNMOS20のソース10S,20S側に寄生抵抗R3,R4をそれぞれ形成しているが、そのいずれか一方に寄生抵抗R3またはR4を形成しても、出力端子OUTに印加されるトリガ電圧の極性によってはラッチアップを減少できる。
【0033】
(b) 上記実施形態では、N型サブストレート1上に形成されるCMOS型集積回路について説明したが、P型サブストレート上に形成されるCMOS型集積回路についても、上記実施形態と同様の作用、効果が得られる。
【0034】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、第1及び第2の発明によれば、MOSトランジスタのソース側の複数のコンタクトの数を、ドレイン側の複数のコンタクトの数よりも少なくしたので、高位電圧(VCC)と低位電圧(VSS)の間に寄生的に形成されるバイポーラトランジスタのエミッタ部に直列に抵抗成分(抵抗手段)が付加され、その抵抗成分(抵抗手段)によってトリガ電圧印加時のバイポーラトランジスタのオン状態への移行が抑制され、簡単な構造で的確にラッチアップの発生を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すCMOS出力回路の概略のレイアウト図である。
【図2】従来のCMOS出力回路の概略の断面図である。
【図3】図2に示すCMOS出力回路における寄生バイポーラトランジスタ及び抵抗の接続関係を示す回路図である。
【図4】本発明の実施形態の原理を示すCMOS出力回路における寄生バイポーラトランジスタ及び抵抗の接続関係の回路図である。
【符号の説明】
1 N型サブストレート
2 Pウェル
10 PMOS
10D,20D ドレイン
10G,20G ゲート
10S,20S ソース
20 NMOS
T1,T3 PNPトランジスタ
T2,T4 NPNトランジスタ
R1,R3,R4 寄生抵抗
R2 N型サブストレートの抵抗
IN 入力端子
OUT 出力端子
VCC 高位電源
VSS 低位電源
41,42,51,52 コンタクト
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a CMOS output circuit for preventing latch-up in a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) type semiconductor integrated circuit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a CMOS output circuit in a conventional general CMOS type semiconductor integrated circuit, and FIG. 3 shows a connection relationship between bipolar transistors and resistors formed parasitically in the CMOS output circuit of FIG. It is a circuit diagram.
[0003]
The CMOS output circuit shown in FIG. 2 is formed on, for example, an N-type substrate (substrate) 1. A P-well 2 is formed in the N-type substrate 1, a P-channel MOS transistor (hereinafter referred to as “PMOS”) 10 is formed on the main surface of the substrate 1, and further on the main surface of the P-well 2. An N-channel MOS transistor (hereinafter referred to as NMOS) 20 is formed. The PMOS 10 includes a source 10S and a drain 10D made of a p + diffusion layer formed on the main surface of the substrate 1, and a gate 10G formed between the source 10S and the drain 10D. The NMOS 20 is composed of a source 20S and a drain 20D made of an n + diffusion layer formed on the main surface of the P well 2, and a gate 20G formed between the source 20S and the drain 20D. Further, an n + diffusion layer 31 is formed in the vicinity of the source 10S of the PMOS 10 and a p + diffusion layer 32 is also formed in the vicinity of the source 20S of the NMOS 20.
[0004]
The source 10S and n + diffusion layer 31 of the PMOS 10 are connected to a high-level power supply (hereinafter referred to as VCC), the gate 10G of the PMOS 10 and the gate 20G of the NMOS 20 are commonly connected to the input terminal IN, and the drain 10D of the PMOS 10 and the drain of the NMOS 20 20D is commonly connected to the output terminal OUT. The source 20S and the p + diffusion layer 32 of the NMOS 20 are connected to a low power supply (hereinafter referred to as VSS).
[0005]
In such a CMOS output circuit, as shown in FIG. 3, bipolar transistors T1, T2, T3, T4 and a parasitic resistance R2 are usually formed in a parasitic manner. In FIG. 2, a PNP transistor T1 is formed parasitically between the drain 10D and the P well 2, and a PNP transistor T3 is also formed between the source 10S and the P well 2. Further, parasitic NPN transistors T2 and T4 are also formed between the substrate 1 and the source 20S and drain 20D. The bases of the transistors T1 and T3 are connected to the n + diffusion layer 31, and the bases of the transistors T2 and T4 are connected to the p + diffusion layer 32.
[0006]
Further, as shown in FIG. 3, a parasitic resistance R1 is formed in the P-well 2, which is the collector of the transistor T1, the base of the transistor T2, the collector of the transistor T3, the base of the transistor T4, and the emitter of the transistor T2. And VSS. The resistor R2 in the substrate 1 is connected between VCC and the emitter of the transistor T3 and the base of the transistor T1, the collector of the transistor T2, the base of the transistor T3, and the collector of the transistor T4. Note that i1 and i2 in FIG. 3 are collector currents.
[0007]
In this type of CMOS output circuit, when an “H” level (VCC level) signal is input to the input terminal IN, the PMOS 10 is turned off, the NMOS 20 is turned on, and the output terminal OUT is turned “L” level (VSS level). ) When an “L” level signal is input to the input terminal IN, the PMOS 10 is turned on, the NMOS 20 is turned off, and the output terminal OUT is set to the “H” level.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the CMOS output circuit configured as described above, a latch-up phenomenon peculiar to the CMOS circuit occurs due to a trigger (generally, a voltage applied higher than the VCC level or a voltage applied lower than the VSS level) from the output terminal OUT. There was a problem that it was easy to do.
[0009]
Here, the mechanism leading to the occurrence of latch-up will be described with reference to FIG. For example, when a trigger voltage higher than the VCC level is applied to the output terminal OUT, the transistor T1 is turned on. As a result, the collector current i1 flows from the output terminal OUT to the VSS through the transistor T1 and the parasitic resistance R1 of the P well 2. At this time, the base potential of the transistor T2 rises due to the parasitic resistance R1 in the P-well 2, and the base and emitter of the transistor T2 are forward-biased and turned on. When the transistor T2 is turned on, the collector current i2 of the transistor T2 flows from the VCC through the resistor R2 in the substrate 1 and further flows to the VSS through the transistor T2. Therefore, the resistor R2 in the substrate 1 causes the transistor T2 The base potential of T3 drops, and the base and emitter are forward biased and turned on.
[0010]
Thus, when the transistors T2 and T3 are turned on, positive feedback is applied to them, and even if there is no trigger from the output terminal OUT, a current continues to flow from VCC to VSS, so-called a latch-up state. This may cause malfunction of the integrated circuit, melting of the power supply line, or destruction of the element.
[0011]
Similarly, when a trigger voltage lower than the VSS level is applied to the output terminal OUT, the transistors T4, T3, and T2 are turned on in the order of the transistors T4, T3, and T2, and the latch-up state is also reached. .
[0012]
The present invention provides a CMOS output circuit that solves the problem that the prior art has had that latch-up is likely to occur due to a trigger from the output terminal OUT and it is difficult to reduce it with a relatively simple configuration. It is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a first invention of the present invention is a CMOS output circuit that operates by being supplied with a high voltage and a low voltage, and includes a first NMOS, a second NMOS, PMOS and a resistance component.
[0014]
The first NMOS has a first portion of a first gate, an N-type source, and an N-type first drain. The second NMOS is electrically connected to the first portion of the first gate and extends in the same direction, and is common to the first NMOS and the second NMOS. N-type source and N-type second drain. The first PMOS has a first portion of a second gate, a P-type source, and a P-type first drain. The second PMOS is electrically connected to the first portion of the second gate and is shared with the first PMOS, the second portion of the second gate extending in the same direction. A P-type source and a P-type second drain.
[0015]
Further, the resistance component is added in series to the source of at least one of the first and second NMOS and the first and second PMOS transistors. The resistance component can be obtained by making the number of contacts with the source of the one MOS transistor smaller than the number of contacts with the drain of the one MOS transistor.
[0016]
A second invention is a CMOS output circuit that operates by being supplied with a high voltage and a low voltage, and includes a substrate having a main surface and first, second, third, and fourth MOS transistors.
[0017]
Here, the first MOS transistor is formed in a first region of the main surface of the substrate, and has a first conductivity type source, a first gate, to which one of the high voltage or the low voltage is supplied. A first portion; and a first drain of the first conductivity type connected to the output terminal. The second MOS transistor is formed in a first region of the main surface of the substrate, and has a first conductivity type common to the first MOS transistor to which one of the high voltage and the low voltage is supplied. A second portion of the first gate electrically connected to the first portion of the first gate and extending in the same direction; and the first conductivity type connected to the output terminal. It has a second drain.
[0018]
The third MOS transistor is formed in a second region of the main surface of the substrate, and is supplied with the other of the high voltage and the low voltage, the second conductivity type source, and the first of the second gate. And a second drain of the second conductivity type connected to the output terminal. Further, the fourth MOS transistor is formed in a second region of the main surface of the substrate, and has a second conductivity type common to the third MOS transistor to which the other of the high voltage and the low voltage is supplied. A second portion of the second gate electrically connected to the first portion of the second gate and extending in the same direction, and the second conductive connected to the output terminal A second drain of the mold;
[0019]
Then, the number of contacts on the source side of any one of the first, second, third, or fourth MOS transistors is the number of contacts on the first drain side of the one MOS transistor. It has resistance means connected in series to the source of the one MOS transistor formed by making the number less than the number.
[0020]
According to the first and second aspects of the present invention, the number of the plurality of contacts on the source side of the MOS transistor is made smaller than the number of the plurality of contacts on the drain side, whereby the high voltage (VCC) and the low voltage (VSS). A resistance component (resistance means) is added in series to the emitter portion of the bipolar transistor parasitically formed between the two, and the on-state of the bipolar transistor when the trigger voltage is applied to the output terminal by the resistance component (resistance means) Transition to is suppressed. Therefore, the problem can be solved.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 4 is a circuit diagram of a connection relationship between a parasitic bipolar transistor and a resistor in a CMOS output circuit showing the principle of the embodiment of the present invention. Elements common to those in FIGS. Is attached.
[0022]
The CMOS output circuit of FIG. 4 has a structure in which parasitic resistors R3 and R4 as resistance means are added in series to the emitter of the parasitic NPN transistor T2 and the emitter of the PNP transistor T3 shown in FIG. Others are the same as the conventional structure. That is, the CMOS output circuit of FIG. 4 has a structure in which parasitic resistors R3 and R4 are added in series to the sources 10S and 20S of the PMOS 10 and NMOS 20 of FIG.
[0023]
In the CMOS output circuit of FIG. 4, for example, when a trigger voltage higher than the VCC level is applied to the output terminal OUT as in the conventional description, the emitter and base of the transistor T1 are forward-biased and turned on. The base potential of the transistor T2 rises due to the parasitic resistance R1 in the P-well 2, and the emitter-base is forward-biased, and the transistor T2 is turned on. Thus, the transistors T1 and T2 are turned on as in the conventional case, but the collector current i2 flowing through the resistor R2 in the substrate 1 is limited by the resistor R3 connected in series with the emitter of the transistor T2. As a result, the decrease in the base potential of the transistor T3 is moderated. As a result, the transistor T3 does not easily shift to the on state, so that the transistors T2 and T3 are not positively fed back to each other, and the latch-up state is hardly generated.
[0024]
Conversely, even when a trigger voltage lower than the VSS level is applied to the output terminal OUT, the collector current of the transistor T3 is limited by the resistor R4 connected in series to the emitter of the transistor T3. It becomes difficult to shift to the on-state, thereby preventing the occurrence of latch-up. Accordingly, the latch-up can be accurately reduced with a simple structure in which parasitic resistors R3 and R4 are added to the emitter portions of the transistors T2 and T3 formed in a parasitic manner.
[0025]
FIG. 1 is a schematic layout diagram of a CMOS output circuit showing an embodiment of the present invention using the principle of FIG.
[0026]
In the CMOS output circuit of FIG. 1, for example, a plurality of PMOSs 10 (10-1, 10) each including a source 10S, a drain 10D, and a gate 10G are disposed in the second region above the main surface of the N-type substrate (substrate) 1. −2,... Are arranged in the horizontal direction, and a plurality of NMOS 20 including a source 20S, a drain 20D, and a gate 20G are formed on the main surface of the P well 2 which is the lower first region. (20-1, 20-2,...) Are arranged in the horizontal direction.
[0027]
In the plurality of PMOSs 10 (10-1, 10-2,...) Of FIG. 1, for example, the first PMOS 10-1, which is the third MOS transistor at the left end, is connected to the output terminal OUT. 1 drain 10D1, a source 10S1 connected to VCC on the right side opposite to this, and a first portion 10G1 of a second gate 10G disposed between the drain 10D1 and the source 10S1 and connected to the input terminal IN It consists of and. A second PMOS 10-2, which is a fourth MOS transistor adjacent to the right side, has a left source 10S1 connected to VCC (this is common with the source of the PMOS 10-1) and an output terminal on the right side opposite to the source 10S1. The second drain 10D2 connected to OUT, the second drain 10D2 disposed between the drain 10D2 and the source 10S1, electrically connected to the first portion 10G1 of the second gate 10G and extending in the same direction And the second portion 10G2 of the gate 10G.
[0028]
In the plurality of NMOS 20 (20-1, 20-2,...) Shown in FIG. 1, for example, the first NMOS 20-1 that is the first MOS transistor at the left end is connected to the left terminal connected to the output terminal OUT. 1 drain 20D1, a source 20S1 connected to VSS on the right side opposite to this, and a first portion 20G1 of the first gate 20G disposed between the drain 20D1 and the source 20S1 and connected to the input terminal IN It consists of and. The second NMOS 20-2, which is the second MOS transistor adjacent to the right side, has a left source 20S1 (common to the source of the NMOS 20-1) connected to VSS and an output terminal on the right side opposite to the source 20S1. The second drain 20D2 connected to OUT, and the first drain 20D2 disposed between the drain 20D2 and the source 20S1, electrically connected to the first portion 20G1 of the first gate 20G and extending in the same direction. And the second portion 20G2 of the gate 10G.
[0029]
On the source 10S (10S1,...) Of each PMOS 10 (10-1, 10-2,...), A plurality of contacts 41 are arranged in series along the longitudinal direction (longitudinal direction). A plurality of contacts 42 are also arranged in series along the longitudinal direction (vertical direction) on the drain 10D (10D1, 10D2,...). Similarly, a plurality of contacts 51 are arranged in series along the longitudinal direction (vertical direction) on the source 20S (20S1,...) Of each NMOS 20 (20-1, 20-2,...). Further, a plurality of contacts 52 are arranged in series along the longitudinal direction (vertical direction) on the drain 20D (20D1, 20D2,...).
[0030]
In order to add the parasitic resistances R3 and R4 of FIG. 4 as resistance means, the number of contacts 41 on the source 10S side of each PMOS 10 is made smaller than the number of contacts 42 on the drain 10D side. Thus, the contact resistance component of the source 10S portion is increased. Similarly, the number of contacts 51 on the source 20S side of each NMOS 20 is made smaller than the number of contacts 52 on the drain 20D side to increase the contact resistance component of the source 20S portion. Thereby, the parasitic resistances R3 and R4 can be easily added, and the latch-up can be accurately reduced.
[0031]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. Examples of such modifications include the following.
[0032]
(A) In the above embodiment, the parasitic resistances R3 and R4 are respectively formed on the sources 10S and 20S side of the PMOS 10 and the NMOS 20, but even if the parasitic resistance R3 or R4 is formed on either of them, the output terminal OUT Latch-up can be reduced depending on the polarity of the trigger voltage applied to.
[0033]
(B) In the above embodiment, the CMOS type integrated circuit formed on the N type substrate 1 has been described. However, the CMOS type integrated circuit formed on the P type substrate has the same operation as the above embodiment. The effect is obtained.
[0034]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first and second inventions, the number of the plurality of contacts on the source side of the MOS transistor is smaller than the number of the plurality of contacts on the drain side. ) And a low voltage (VSS), a resistance component (resistance means) is added in series to the emitter portion of the bipolar transistor parasitically formed, and the resistance component (resistance means) of the bipolar transistor at the time of applying the trigger voltage is added. The transition to the ON state is suppressed, and the occurrence of latch-up can be accurately reduced with a simple structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic layout diagram of a CMOS output circuit showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a conventional CMOS output circuit.
3 is a circuit diagram showing a connection relationship between a parasitic bipolar transistor and a resistor in the CMOS output circuit shown in FIG. 2;
FIG. 4 is a circuit diagram of a connection relationship between a parasitic bipolar transistor and a resistor in a CMOS output circuit showing the principle of the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 N-type substrate 2 P well 10 PMOS
10D, 20D Drain 10G, 20G Gate 10S, 20S Source 20 NMOS
T1, T3 PNP transistor T2, T4 NPN transistor R1, R3, R4 Parasitic resistance R2 N-type substrate resistance IN Input terminal OUT Output terminal VCC High level power supply VSS Low level power supply 41, 42, 51, 52 Contacts

Claims (2)

高位電圧及び低位電圧が供給され動作するCMOS出力回路であって、
第1のゲートの第1の部分、N型のソース、及び、N型の第1のドレインを有する第1のNチャネル型MOSトランジスタと、
前記第1のゲートの前記第1の部分と電気的に接続されると共に同一方向に延在する前記第1のゲートの第2の部分、前記第1のNチャネル型MOSトランジスタと共通のN型のソース、及び、N型の第2のドレインとを有する第2のNチャネル型MOSトランジスタと、
第2のゲートの第1の部分、P型のソース、及び、P型の第1のドレインを有する第1のPチャネル型MOSトランジスタと、
前記第2のゲートの前記第1の部分と電気的に接続されると共に同一方向に延在する前記第2のゲートの第2の部分、前記第1のPチャネル型MOSトランジスタと共通のP型のソース、及び、P型の第2のドレインとを有する第2のPチャネル型MOSトランジスタと、
前記第1、第2のNチャネル型MOSトランジスタと前記第1、第2のPチャネル型MOSトランジスタの少なくとも一つのMOSトランジスタのソースに直列に付加された抵抗成分であって、前記抵抗成分は、前記一つのMOSトランジスタのソースとの複数のコンタクトの数が、前記一つのMOSトランジスタのドレインとの複数のコンタクトの数よりも少なくすることで得られることを特徴とするCMOS出力回路。
A CMOS output circuit that operates by being supplied with a high voltage and a low voltage,
A first N-channel MOS transistor having a first portion of a first gate, an N-type source, and an N-type first drain;
A second portion of the first gate electrically connected to the first portion of the first gate and extending in the same direction; an N-type common to the first N-channel MOS transistor A second N-channel MOS transistor having a source of N and an N-type second drain;
A first P-channel MOS transistor having a first portion of a second gate, a P-type source, and a P-type first drain;
A second portion of the second gate electrically connected to the first portion of the second gate and extending in the same direction; a P-type common to the first P-channel MOS transistor; A second P-channel MOS transistor having a source and a P-type second drain;
A resistance component added in series to the source of at least one of the first and second N-channel MOS transistors and the first and second P-channel MOS transistors, wherein the resistance component is: A CMOS output circuit, wherein the number of contacts with the source of the one MOS transistor is less than the number of contacts with the drain of the one MOS transistor.
高位電圧及び低位電圧が供給され動作するCMOS出力回路であって、
主表面を有する基板と、
前記基板の主表面の第1の領域に形成され、前記高位電圧または前記低位電圧の一方が供給される第1導電型のソース、第1のゲートの第1の部分、及び、出力端子に接続された前記第1導電型の第1のドレインを有する第1のMOSトランジスタと、
前記基板の主表面の第1の領域に形成され、前記高位電圧または前記低位電圧の一方が供給される前記第1のMOSトランジスタと共通の第1導電型のソース、第1のゲートの第1の部分と電気的に接続されると共に同一方向に延在する前記第1のゲートの第2の部分、及び、前記出力端子に接続された前記第1導電型の第2のドレインを有する第2のMOSトランジスタと、
前記基板の主表面の第2の領域に形成され、前記高位電圧または前記低位電圧の他方が供給される第2導電型のソース、第2のゲートの第1の部分、及び、前記出力端子に接続された前記第2導電型の第1のドレインを有する第3のMOSトランジスタと、
前記基板の主表面の第2の領域に形成され、前記高位電圧または前記低位電圧の他方が供給される前記第3のMOSトランジスタと共通の第2導電型のソース、第2のゲートの第1の部分と電気的に接続されると共に同一方向に延在する前記第2のゲートの第2の部分、及び、前記出力端子に接続された前記第2導電型の第2のドレインを有する第4のMOSトランジスタとを備え、
前記第1、第2、第3または第4のMOSトランジスタのいずれか一つのMOSトランジスタのソース側の複数のコンタクト数を、前記一つのMOSトランジスタの前記第1のドレイン側の複数のコンタクト数よりも少なくすることで形成される前記一つのMOSトランジスタのソースに直列に接続された抵抗手段を有することを特徴とするCMOS出力回路。
A CMOS output circuit that operates by being supplied with a high voltage and a low voltage,
A substrate having a main surface;
Connected to a first conductivity type source formed in a first region of the main surface of the substrate and supplied with either the high voltage or the low voltage, a first portion of a first gate, and an output terminal A first MOS transistor having a first drain of the first conductivity type,
The first conductivity type source and the first gate of the first gate formed in the first region of the main surface of the substrate and common to the first MOS transistor to which one of the high voltage or the low voltage is supplied. A second portion of the first gate that is electrically connected to the first portion and extends in the same direction; and a second drain of the first conductivity type connected to the output terminal. MOS transistors of
A second conductivity type source formed in a second region of the main surface of the substrate and supplied with the other of the higher voltage or the lower voltage; a first portion of a second gate; and the output terminal A third MOS transistor having a first drain of the second conductivity type connected thereto;
A source of the second conductivity type, which is formed in a second region of the main surface of the substrate and is supplied with the other of the high voltage or the low voltage, and a first of the second gate and the second gate. A second portion of the second gate electrically connected to the second portion and extending in the same direction, and a second drain of the second conductivity type connected to the output terminal. With a MOS transistor,
The number of contacts on the source side of any one of the first, second, third, or fourth MOS transistors is set to the number of contacts on the first drain side of the one MOS transistor. A CMOS output circuit comprising resistance means connected in series to the source of the one MOS transistor formed by reducing the number of the MOS transistors.
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