JP7439627B2 - CMOS output circuits, semiconductor devices, electronic equipment and mobile objects - Google Patents
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Description
本発明は、CMOS出力回路、半導体装置、電子機器および移動体に関するものである。 The present invention relates to a CMOS output circuit, a semiconductor device, an electronic device, and a mobile object.
相補型MOS(CMOS:Complementary Metal Oxide Semiconductor)トランジスターの出力回路において、例えば出力信号にノイズによるオーバーシュートが発生した場合、pMOSトランジスターのドレインと基板との間に順方向バイアスが印加される。そうすると、基板に少数キャリアーが注入される。また、例えば出力信号にノイズによるアンダーシュートが発生した場合、nMOSトランジスターのドレインと基板との間に順方向バイアスが印加される。この場合も、基板に少数キャリアーが注入される。 In an output circuit of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) transistor, for example, when an overshoot due to noise occurs in the output signal, a forward bias is applied between the drain and the substrate of the pMOS transistor. Then, minority carriers are injected into the substrate. Further, for example, if an undershoot occurs in the output signal due to noise, a forward bias is applied between the drain and the substrate of the nMOS transistor. In this case too, minority carriers are injected into the substrate.
そして、基板に少数キャリアーが注入されると、相補型MOSトランジスターに形成される寄生サイリスターがオンになり、過大な電流が流れる現象(ラッチアップ現象)が発生する。 When minority carriers are injected into the substrate, a parasitic thyristor formed in the complementary MOS transistor is turned on, causing a phenomenon in which an excessive current flows (latch-up phenomenon).
特許文献1には、保護対象である内部回路ブロックを保護する相補型MOSトランジスター構成の入出力回路であって、接地電位よりも低い電位の基板バイアスを発生する基板バイアス発生回路と、電源電圧よりも高い電圧を発生する昇圧電位発生回路と、を有する入出力回路が開示されている。この入出力回路では、前述した基板バイアスが、相補型MOSトランジスターのnMOS型トランジスターの基板領域に供給され、前述した電源電圧よりも高い電圧が、相補型MOSトランジスターのpMOS型トランジスターの基板領域に供給される。
このような構成によれば、各トランジスターのドレインと基板との間に逆方向バイアスが印加されることになる。このため、各トランジスターのドレインから基板に対して少数キャリアーが注入されるのを防止することができる。これにより、ラッチアップ現象の発生を防止することができる。 According to such a configuration, a reverse bias is applied between the drain and the substrate of each transistor. Therefore, it is possible to prevent minority carriers from being injected into the substrate from the drain of each transistor. This makes it possible to prevent the latch-up phenomenon from occurring.
特許文献1に記載の入出力回路では、相補型MOSトランジスターに接続される基板バイアス発生回路と昇圧電位発生回路とを設ける必要がある。このため、入出力回路の回路規模が大型化するという課題がある。
In the input/output circuit described in
本発明の適用例に係るCMOS出力回路は、
第1電源線、第2電源線、出力線および入力線に接続されるCMOS出力回路であって、
前記第1電源線、前記出力線および前記入力線に接続される第1PMOSトランジスター、ならびに、前記第2電源線、前記出力線および前記入力線に接続される第1NMOSトランジスターを含むCMOS回路と、
前記第1PMOSトランジスターのサブストレートの電位を制御する第1スイッチング回路と、
前記第1NMOSトランジスターのサブストレートの電位を制御する第2スイッチング回路と、
を有し、
前記第1スイッチング回路は、
ソースが前記第1PMOSトランジスターのサブストレートに接続され、ドレインが前記第1電源線に接続され、ゲートが前記出力線に接続されている第2PMOSトランジスターと、
ソースが前記第1PMOSトランジスターのサブストレートに接続され、ドレインが前記出力線に接続され、ゲートが前記第1電源線に接続されている第3PMOSトランジスターと、
を含み、
前記第2スイッチング回路は、
ソースが前記第1NMOSトランジスターのサブストレートに接続され、ドレインが前記第2電源線に接続され、ゲートが前記出力線に接続されている第2NMOSトランジスターと、
ソースが前記第1NMOSトランジスターのサブストレートに接続され、ドレインが前記出力線に接続され、ゲートが前記第2電源線に接続されている第3NMOSトランジスターと、
を含むことを特徴とする。
The CMOS output circuit according to the application example of the present invention is
A CMOS output circuit connected to a first power line, a second power line, an output line, and an input line,
a CMOS circuit including a first PMOS transistor connected to the first power line, the output line and the input line; and a first NMOS transistor connected to the second power line, the output line and the input line;
a first switching circuit that controls the potential of the substrate of the first PMOS transistor;
a second switching circuit that controls the potential of the substrate of the first NMOS transistor;
has
The first switching circuit includes:
a second PMOS transistor having a source connected to the substrate of the first PMOS transistor, a drain connected to the first power supply line, and a gate connected to the output line;
a third PMOS transistor having a source connected to the substrate of the first PMOS transistor, a drain connected to the output line, and a gate connected to the first power supply line;
including;
The second switching circuit includes:
a second NMOS transistor having a source connected to the substrate of the first NMOS transistor, a drain connected to the second power supply line, and a gate connected to the output line;
a third NMOS transistor having a source connected to the substrate of the first NMOS transistor, a drain connected to the output line, and a gate connected to the second power supply line;
It is characterized by including.
本発明の適用例に係る半導体装置は、本発明のCMOS出力回路を備えることを特徴とする。 A semiconductor device according to an application example of the present invention is characterized by including the CMOS output circuit of the present invention.
本発明の適用例に係る電子機器は、本発明の半導体装置を備えることを特徴とする。
本発明の適用例に係る移動体は、本発明の半導体装置を備えることを特徴とする。
An electronic device according to an application example of the present invention is characterized by including the semiconductor device of the present invention.
A moving body according to an application example of the present invention is characterized by being equipped with the semiconductor device of the present invention.
以下、本発明のCMOS出力回路、半導体装置、電子機器および移動体の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態は、特許請求の範囲に記載された内容を不当に限定するものではなく、各実施形態で説明される構成の全てが必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a CMOS output circuit, a semiconductor device, an electronic device, and a mobile object of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings. Note that each embodiment described below does not unduly limit the contents described in the claims, and not all of the configurations described in each embodiment are essential components.
1.第1実施形態
まず、第1実施形態に係るCMOS出力回路および半導体装置について説明する。
1. First Embodiment First, a CMOS output circuit and a semiconductor device according to a first embodiment will be described.
1.1.半導体装置の概要
図1は、第1実施形態に係るCMOS出力回路を含む半導体装置の内部ブロック構成を示す回路図である。
1.1. Outline of Semiconductor Device FIG. 1 is a circuit diagram showing an internal block configuration of a semiconductor device including a CMOS output circuit according to the first embodiment.
図1に示す半導体装置10は、第1電源線11と、第2電源線12と、出力線13と、入力線14と、内部回路17と、CMOS出力回路2と、を備えている。
The
第1電源線11は、一端に電源端子111が接続され、例えば正の電位である電源電位VCCを供給する電源ラインである。第2電源線12は、一端にGND端子121が接続され、例えばGND電位VSSを供給するGNDラインである。出力線13は、一端に出力端子131が接続され、CMOS出力回路16から出力電位VOUTの信号を出力する。入力線14は、内部回路17とCMOS出力回路2とを接続し、内部回路17からの入力信号をCMOS出力回路2に入力する。
The first
CMOS出力回路2は、図1に示すように、第1電源線11、第2電源線12、出力線13および入力線14に接続されている。CMOS出力回路2は、CMOS回路20と、第1スイッチング回路21と、第2スイッチング回路22と、を有している。CMOS回路20は、内部回路17に対応する出力バッファーであって、第1PMOSトランジスターMP1と第1NMOSトランジスターMN1とを含む相補型MOSトランジスターを有している。
The
第1PMOSトランジスターMP1は、第1電源線11、出力線13および入力線14に接続されている。第1NMOSトランジスターMN1は、第2電源線12、出力線13および入力線14に接続されている。なお、PMOSは、P-channel Metal Oxide Semiconductorのことであり、NMOSは、N-channel Metal Oxide Semiconductorのことである。
The first PMOS transistor MP1 is connected to the first
第1スイッチング回路21は、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSub(バックゲート)の電位を制御する。第2スイッチング回路22は、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSub(バックゲート)の電位を制御する。これにより、例えば出力電位VOUTが電源電位VCCを超えた場合でも、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubの電位を制御することができ、第1PMOSトランジスターMP1がオン状態になるのを抑制することができる。また、例えば出力電位VOUTがGND電位VSSを下回った場合でも、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubの電位を制御することができ、第1NMOSトランジスターMN1がオン状態になるのを抑制することができる。さらに、CMOS回路20に形成される寄生サイリスターにおいてラッチアップ現象が発生するのを抑制することができる。
The
1.1.1.CMOS出力回路の概要
次に、本実施形態に係るCMOS出力回路2について説明する。
1.1.1. Overview of CMOS Output Circuit Next, the
図1に示すCMOS出力回路2は、前述したように、第1PMOSトランジスターMP1と第1NMOSトランジスターMN1とを含むCMOS回路20を有している。
As described above, the
図1に示す第1PMOSトランジスターMP1のゲートGは、第1NMOSトランジスターMN1のゲートGおよび内部回路17と接続されている。第1PMOSトランジスターMP1のソースSは、第1電源線11と接続されている。第1PMOSトランジスターMP1のドレインDは、第1NMOSトランジスターMN1のドレインDと接続されている。
The gate G of the first PMOS transistor MP1 shown in FIG. 1 is connected to the gate G of the first NMOS transistor MN1 and the
図1に示す第1NMOSトランジスターMN1のゲートGは、第1PMOSトランジスターMP1のゲートGおよび内部回路17と接続されている。第1NMOSトランジスターMN1のソースSは、第2電源線12と接続されている。第1NMOSトランジスターMN1のドレインDは、第1PMOSトランジスターMP1のドレインDと接続されている。
The gate G of the first NMOS transistor MN1 shown in FIG. 1 is connected to the gate G of the first PMOS transistor MP1 and the
また、図1に示すCMOS出力回路2は、前述したように、第1スイッチング回路21および第2スイッチング回路22を有している。
Further, the
第1スイッチング回路21は、第2PMOSトランジスターMP2と、第3PMOSトランジスターMP3と、を含んでいる。第2PMOSトランジスターMP2のソースSは、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubに接続され、第2PMOSトランジスターMP2のドレインDは、第1電源線11に接続され、第2PMOSトランジスターMP2のゲートGは、出力線13に接続されている。第3PMOSトランジスターMP3のソースSは、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubに接続され、第3PMOSトランジスターMP3のドレインDは、出力線13に接続され、第3PMOSトランジスターMP3のゲートGは、第1電源線11に接続されている。
The
第2スイッチング回路22は、第2NMOSトランジスターMN2と、第3NMOSトランジスターMN3と、を含んでいる。第2NMOSトランジスターMN2のソースSは、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubに接続され、第2NMOSトランジスターMN2のドレインDは、第2電源線12に接続され、ゲートGが出力線13に接続されている。第3NMOSトランジスターMN3のソースSは、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubに接続され、第3NMOSトランジスターMN3のドレインDは、出力線13に接続され、第3NMOSトランジスターMN3のゲートGは、第2電源線12に接続されている。
The
1.1.2.CMOS出力回路の動作
1.1.2.1.通常動作
次に、CMOS出力回路2の動作について説明する。
1.1.2. Operation of CMOS output circuit 1.1.2.1. Normal Operation Next, the operation of the
まず、出力電位VOUTが通常動作の電圧範囲内である場合、すなわち、出力電位VOUTがVSS<VOUT<VCCを満たす場合について説明する。 First, a case where the output potential VOUT is within the normal operation voltage range, that is, a case where the output potential VOUT satisfies VSS<VOUT<VCC will be described.
この場合、第1スイッチング回路21では、第2PMOSトランジスターMP2のゲートGに出力電位VOUTが供給され、第3PMOSトランジスターMP3のゲートGに電源電位VCCが供給される。このため、第2PMOSトランジスターMP2がオン状態になり、第3PMOSトランジスターMP3がオフ状態になる。これにより、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubには、電源電位VCCが供給される。
In this case, in the
また、第2スイッチング回路22では、第2NMOSトランジスターMN2のゲートGに出力電位VOUTが供給され、第3NMOSトランジスターMN3のゲートGにGND電位VSSが供給される。このため、第2NMOSトランジスターMN2がオン状態になり、第3NMOSトランジスターMN3がオフ状態になる。これにより、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubには、GND電位VSSが供給される。
Furthermore, in the
これにより、第1PMOSトランジスターMP1および第1NMOSトランジスターMN1では、ソースSとサブストレートSubとが同電位になる。したがって、この場合、CMOS回路20は通常動作を行う。
As a result, in the first PMOS transistor MP1 and the first NMOS transistor MN1, the source S and the substrate Sub have the same potential. Therefore, in this case, the
1.1.2.2.VOUT>VCCの場合の動作
次に、出力電位VOUTが電源電位VCCを超えた場合、すなわち、出力電位VOUTがVOUT>VCCを満たす場合について説明する。
図2は、図1に示すCMOS出力回路2の断面構造を示す縦断面図である。
1.1.2.2. Operation when VOUT>VCC Next, a case where the output potential VOUT exceeds the power supply potential VCC, that is, a case where the output potential VOUT satisfies VOUT>VCC will be described.
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the
図2に示すCMOS出力回路2は、一例として、P型半導体基板600Pと、N型半導体領域であるN-不純物領域601Nと、P型半導体領域であるP-不純物領域621Pとを含む、トリプルウェル構造を有している。
As an example, the
このような構造を有するCMOS出力回路2では、素子の配置によって前述したラッチアップ現象が発生するおそれがあるが、本実施形態によれば、かかるラッチアップ現象の発生を抑制するとともに、ツインウェル構造よりも小型化を図ることができる。
In the
図2に示す第1PMOSトランジスターMP1は、P型半導体基板600Pと、N-不純物領域601Nと、P+不純物領域602P、603Pと、N+不純物領域604Nと、ゲート電極605と、を有している。N+不純物領域604Nは、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubに対応し、P+不純物領域602Pは、第1PMOSトランジスターMP1のソースSに対応し、P+不純物領域603Pは、第1PMOSトランジスターMP1のドレインDに対応し、ゲート電極605は、第1PMOSトランジスターMP1のゲートGに対応する。
The first PMOS transistor MP1 shown in FIG. 2 includes a P-
P型半導体基板600Pは、P型の極性を有する半導体基板である。後述する各領域は、例えば、この半導体基板に不純物を拡散させることによって形成された領域である。
The P-
N-不純物領域601Nは、P型半導体基板600Pに隣接して配置され、N型の極性を有する領域である。
N-
N+不純物領域604Nは、N-不純物領域601Nと接続されたN型の極性を有する領域であり、N-不純物領域601NよりもN型のキャリアー濃度が高い領域である。
The
P+不純物領域602P、603Pは、それぞれ、N-不純物領域601Nと接続され、P型の極性を有する領域であり、後述するP-不純物領域621PよりもP型のキャリアー濃度が高い領域である。
P+不純物領域602PとP+不純物領域603Pとの間には、ゲート電極605が設けられている。
A
図2に示す第2PMOSトランジスターMP2は、P型半導体基板600Pと、N-不純物領域601Nと、P+不純物領域612P、613Pと、ゲート電極615と、を有している。P+不純物領域612Pは、第2PMOSトランジスターMP2のドレインDに対応し、P+不純物領域613Pは、第2PMOSトランジスターMP2のソースSに対応し、ゲート電極615は、第2PMOSトランジスターMP2のゲートGに対応する。
The second PMOS transistor MP2 shown in FIG. 2 includes a P-
図2に示す第3PMOSトランジスターMP3は、P型半導体基板600Pと、N-不純物領域601Nと、P+不純物領域613P、614Pと、ゲート電極616と、を有している。P+不純物領域614Pは、第3PMOSトランジスターMP3のドレインDに対応し、P+不純物領域613Pは、第3PMOSトランジスターMP3のソースSに対応し、ゲート電極616は、第3PMOSトランジスターMP3のゲートGに対応する。
The third PMOS transistor MP3 shown in FIG. 2 includes a P-
P+不純物領域612P、613P、614Pは、それぞれ、N-不純物領域601Nと接続され、P型の極性を有する領域であり、後述するP-不純物領域621PよりもP型のキャリアー濃度が高い領域である。
The
P+不純物領域612PとP+不純物領域613Pとの間には、ゲート電極615が設けられ、P+不純物領域613PとP+不純物領域614Pとの間には、ゲート電極616が設けられている。
A
図2に示す第1NMOSトランジスターMN1は、P型半導体基板600Pと、N-不純物領域601Nと、P-不純物領域621Pと、N+不純物領域622N、623Nと、P+不純物領域624Pと、ゲート電極625と、を有している。P+不純物領域624Pは、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubに対応し、N+不純物領域622Nは、第1NMOSトランジスターMN1のソースSに対応し、N+不純物領域623Nは、第1NMOSトランジスターMN1のドレインDに対応し、ゲート電極625は、第1NMOSトランジスターMN1のゲートGに対応する。
The first NMOS transistor MN1 shown in FIG. 2 includes a P-
P-不純物領域621Pは、N-不純物領域601Nに隣接して配置され、P型の極性を有する領域である。
P-
P+不純物領域624Pは、P-不純物領域621Pと接続されたP型の極性を有する領域であり、P-不純物領域621PよりもP型のキャリアー濃度が高い領域である。
The
N+不純物領域622N、623Nは、それぞれ、P-不純物領域621Pと接続され、N型の極性を有する領域であり、N-不純物領域601NよりもN型のキャリアー濃度が高い領域である。
N+不純物領域622NとN+不純物領域623Nとの間には、ゲート電極625が設けられている。
A
図2に示す第2NMOSトランジスターMN2は、P型半導体基板600Pと、N-不純物領域601Nと、P-不純物領域621Pと、N+不純物領域632N、633Nと、ゲート電極635と、を有している。N+不純物領域632Nは、第2NMOSトランジスターMN2のドレインDに対応し、N+不純物領域633Nは、第2NMOSトランジスターMN2のソースSに対応し、ゲート電極635は、第2NMOSトランジスターMN2のゲートGに対応する。
The second NMOS transistor MN2 shown in FIG. 2 includes a P-
図2に示す第3NMOSトランジスターMN3は、P型半導体基板600Pと、N-不純物領域601Nと、P-不純物領域621Pと、N+不純物領域633N、634Nと、ゲート電極636と、を有している。N+不純物領域634Nは、第3NMOSトランジスターMN3のドレインDに対応し、N+不純物領域633Nは、第3NMOSトランジスターMN3のソースSに対応し、ゲート電極636は、第3NMOSトランジスターMN3のゲートGに対応する。
The third NMOS transistor MN3 shown in FIG. 2 includes a P-
N+不純物領域632N、633N、634Nは、それぞれ、P-不純物領域621Pと接続され、N型の極性を有する領域であり、N-不純物領域601NよりもN型のキャリアー濃度が高い領域である。
N+不純物領域632NとN+不純物領域633Nとの間には、ゲート電極635が設けられ、N+不純物領域633NとN+不純物領域634Nとの間には、ゲート電極636が設けられている。
A
以下、図2の断面図を参照しつつ、VOUT>VCCの場合のCMOS出力回路2の動作についてさらに説明する。この場合、第1スイッチング回路21では、第2PMOSトランジスターMP2のゲートGに出力電位VOUTが供給され、第3PMOSトランジスターMP3のゲートGに電源電位VCCが供給される。このため、第2PMOSトランジスターMP2がオフ状態になり、第3PMOSトランジスターMP3がオン状態になる。これにより、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubには、出力電位VOUTが供給される。
The operation of the
これにより、第1PMOSトランジスターMP1では、ドレインDからN-不純物領域601Nに少数キャリアーが注入されることが抑制される。そして、第1PMOSトランジスターMP1がオン状態になるのを抑制することができる。その結果、出力端子131から電源端子111への電流経路を遮断することができ、電源電位VCCの変動に伴う内部回路17の誤動作を抑制することができる。
As a result, in the first PMOS transistor MP1, injection of minority carriers from the drain D into the N-
また、CMOS出力回路2では、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubの電位、および、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubの電位を制御するのにあたって、従来技術が必要としていた基板バイアス発生回路や昇圧電位発生回路のような電位制御回路が不要である。このため、CMOS出力回路2の小型化を図りやすい。
In addition, in the
さらに、CMOS出力回路2では、図2に示すCMOS回路20に形成される寄生サイリスター7において、ラッチアップ現象の発生を抑制することができる。すなわち、寄生サイリスター7がオン状態になって、第1電源線11から第2電源線12へ大電流が流れ続ける現象の発生を抑制することができる。
Furthermore, in the
具体的には、図2に示すCMOS出力回路2には、PNPN構造が形成されている。このため、図2に示すCMOS出力回路2には、寄生PNPバイポーラートランジスター71と、寄生NPNバイポーラートランジスター72と、で構成された寄生サイリスター7が形成されることになる。この寄生サイリスター7のアノードは、例えばP+不純物領域612Pであり、カソードは、例えばN+不純物領域632Nであり、第1ゲートは、N+不純物領域604Nであり、第2ゲートは、P+不純物領域624Pである。
Specifically, the
出力電位VOUTがVOUT>VCCを満たす場合、つまり、出力電位VOUTが電源電位VCCより高くなるような正の静電サージが出力線13に印加された場合、前述したように、第2PMOSトランジスターMP2がオフ状態になり、第3PMOSトランジスターMP3がオン状態になるため、出力線13からP+不純物領域614P、P+不純物領域613Pへと抜ける経路で図2に示すサージ電流A1が流れる。さらに、寄生サイリスター7の第1ゲートであるN+不純物領域604Nに流れ込む。これにより、寄生サイリスター7の第1ゲートの電位をオフ側に変化させることができ、ラッチアップ現象の発生を抑制することができる。
When the output potential VOUT satisfies VOUT>VCC, that is, when a positive electrostatic surge that makes the output potential VOUT higher than the power supply potential VCC is applied to the
なお、出力電位VOUTが電源電位VCCより高くなる例として、正の静電サージの印加の他に、出力信号のオーバーシュート等が挙げられる。 In addition to the application of a positive electrostatic surge, examples of the output potential VOUT becoming higher than the power supply potential VCC include an overshoot of the output signal and the like.
また、図2に示すCMOS出力回路2では、CMOS回路20の一部を構成する第1PMOSトランジスターMP1と、第1スイッチング回路21を構成する第2PMOSトランジスターMP2および第3PMOSトランジスターMP3とが、互いに同一のN-不純物領域601N(N型半導体領域)を有する。また、CMOS回路20の他部を構成する第1NMOSトランジスターMN1と、第2スイッチング回路22を構成する第2NMOSトランジスターMN2および第3NMOSトランジスターMN3とが、互いに同一のP-不純物領域621P(P型半導体領域)を有する。
Furthermore, in the
このような構成によれば、互いに分離した領域を有する場合に比べて、CMOS出力回路2のレイアウトに必要な面積を小さくすることができる。これにより、CMOS出力回路2のさらなる小型化を図ることができる。
According to such a configuration, the area required for the layout of the
また、図2に示すCMOS出力回路2では、第1スイッチング回路21および第2スイッチング回路22が、第1PMOSトランジスターMP1と第1NMOSトランジスターMN1との間に設けられている。つまり、図2に示すCMOS出力回路2では、第1PMOSトランジスターMP1、第1スイッチング回路21、第2スイッチング回路22、および第1NMOSトランジスターMN1が、この順で並ぶように配置されている。
Furthermore, in the
このような構成によれば、寄生PNPバイポーラートランジスター71のエミッターとコレクターとの距離L1、および、寄生NPNバイポーラートランジスター72のエミッターとコレクターとの距離L2を、十分に長く確保することができる。これにより、寄生PNPバイポーラートランジスター71および寄生NPNバイポーラートランジスター72の電流増幅率を下げることができる。その結果、ラッチアップ現象が発生する確率をさらに下げることができる。
According to such a configuration, the distance L1 between the emitter and the collector of the parasitic PNP
なお、第1PMOSトランジスターMP1、第1スイッチング回路21、第2スイッチング回路22、および第1NMOSトランジスターMN1の配置は、図2に示す配置に限定されない。例えば、第1スイッチング回路21および第2スイッチング回路22が、第1PMOSトランジスターMP1と第1NMOSトランジスターMN1の内側に配置されるのではなく、これらの外側に配置されてもよい。
Note that the arrangement of the first PMOS transistor MP1, the
1.1.2.3.VOUT<VSSの場合の動作
次に、出力電位VOUTがGND電位VSSを下回った場合、すなわち、出力電位VOUTがVOUT<VSSを満たす場合について説明する。
1.1.2.3. Operation when VOUT<VSS Next, a case where the output potential VOUT is lower than the GND potential VSS, that is, a case where the output potential VOUT satisfies VOUT<VSS will be described.
出力電位VOUTがGND電位VSSを下回る例としては、例えば、負の静電サージの印加、出力信号のアンダーシュート等が挙げられる。このような場合、第2スイッチング回路22では、第2NMOSトランジスターMN2のゲートGに出力電位VOUTが供給され、第3NMOSトランジスターMN3のゲートGにGND電位VSSが供給される。このため、第2NMOSトランジスターMN2がオフ状態になり、第3NMOSトランジスターMN3がオン状態になる。これにより、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubには、出力電位VOUTが供給される。
Examples of the output potential VOUT being lower than the GND potential VSS include application of a negative electrostatic surge, undershoot of the output signal, and the like. In such a case, in the
これにより、第1NMOSトランジスターMN1では、ドレインDからP-不純物領域621Pに少数キャリアーが注入されることが抑制される。これにより、第1NMOSトランジスターMN1がオフ状態になる。その結果、GND端子121から出力端子131への電流経路を遮断することができ、GND電位VSSの変動に伴う内部回路17の誤動作を抑制することができる。
As a result, in the first NMOS transistor MN1, injection of minority carriers from the drain D into the P-
また、CMOS出力回路2では、図2に示すCMOS回路20に形成される寄生サイリスター7において、その第2ゲートであるP+不純物領域624Pからサージ電流が流れ出し、寄生サイリスター7の第2ゲートの電位をオフ側に変化させることができる。これにより、ラッチアップ現象の発生を抑制することができる。すなわち、寄生サイリスター7がオン状態になって、第1電源線11から第2電源線12へ大電流が流れ続ける現象の発生を抑制することができる。
Furthermore, in the
以上のように、本実施形態に係るCMOS出力回路2は、第1電源線11、第2電源線12、出力線13および入力線14に接続される回路であって、CMOS回路20と、第1スイッチング回路21と、第2スイッチング回路22と、を有する。このうち、CMOS回路20は、第1電源線11、出力線13および入力線14に接続される第1PMOSトランジスターMP1、ならびに、第2電源線12、出力線13および入力線14に接続される第1NMOSトランジスターMN1と、を含む。
As described above, the
また、第1スイッチング回路21は、第2PMOSトランジスターMP2と、第3PMOSトランジスターMP3と、を含み、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubの電位を制御する。前述したように、第2PMOSトランジスターMP2のソースSは、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubに接続され、第2PMOSトランジスターMP2のドレインDは、第1電源線11に接続され、第2PMOSトランジスターMP2のゲートGは、出力線13に接続されている。第3PMOSトランジスターMP3のソースSは、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubに接続され、第3PMOSトランジスターMP3のドレインDは、出力線13に接続され、第3PMOSトランジスターMP3のゲートGは、第1電源線11に接続されている。
Further, the
さらに、第2スイッチング回路22は、第2NMOSトランジスターMN2と、第3NMOSトランジスターMN3と、を含み、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubの電位を制御する。前述したように、第2NMOSトランジスターMN2のソースSは、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubに接続され、第2NMOSトランジスターMN2のドレインDは、第2電源線12に接続され、ゲートGが出力線13に接続されている。第3NMOSトランジスターMN3のソースSは、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubに接続され、第3NMOSトランジスターMN3のドレインDは、出力線13に接続され、第3NMOSトランジスターMN3のゲートGは、第2電源線12に接続されている。
Furthermore, the
このような構成によれば、静電サージやノイズによる異常電圧の極性によらず、異常電圧に伴う電源電位VCCやGND電位VSSの変動、および、CMOS出力回路2におけるラッチアップ現象の発生を抑制することができる。その結果、異常電圧に伴う誤動作や内部回路17の破壊等を抑制し、信頼性の高いCMOS出力回路2を実現することができる。また、上記のような構成であれば、かかる効果を得るために従来技術が有していた基板バイアス発生回路や昇圧電位発生回路のような電位制御回路が不要になる。このため、CMOS出力回路2の回路規模が大型化するのを防止して、小型のCMOS出力回路2を実現することができる。
According to such a configuration, fluctuations in the power supply potential VCC and GND potential VSS due to abnormal voltage and the occurrence of latch-up phenomenon in the
そして、本実施形態に係る半導体装置10は、このCMOS出力回路2を備えている。これにより、前述したCMOS出力回路2の効果を享受することで半導体装置10の信頼性を高めつつ、半導体装置10の小型化および低コスト化を図ることができる。
The
2.第2実施形態
次に、第2実施形態に係るCMOS出力回路について説明する。
図3は、第2実施形態に係るCMOS出力回路の断面構造を示す縦断面図である。
2. Second Embodiment Next, a CMOS output circuit according to a second embodiment will be described.
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing the cross-sectional structure of a CMOS output circuit according to the second embodiment.
以下、第2実施形態について説明するが、以下の説明では、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。なお、図3において、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。 The second embodiment will be described below. In the following description, differences from the first embodiment will be mainly explained, and descriptions of similar matters will be omitted. Note that in FIG. 3, the same components as in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
前述した第1実施形態では、図2に示すように、サージ電流A1がN+不純物領域604Nに流れ込むことにより、寄生サイリスター7の第1ゲートの電位をオフ側に変化させることができる。これにより、ラッチアップ現象の発生を抑制することができる。
In the first embodiment described above, as shown in FIG. 2, the potential of the first gate of the
しかしながら、N+不純物領域604Nに流れ込んだ電流は、N-不純物領域601Nの寄生抵抗81を介して、寄生サイリスター7の第1ゲートの電位を変化させることになる。このため、寄生抵抗81の大きさ等によっては、寄生抵抗81の影響に伴う電位変化の遅延が生じるおそれがある。
However, the current flowing into the
そこで、本実施形態に係るCMOS出力回路2Aは、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubとして、N+不純物領域604Nに加え、N+不純物領域606Nを有している。また、CMOS出力回路2Aは、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubとして、P+不純物領域624Pに加え、P+不純物領域626Pを有している。
Therefore, the
具体的には、CMOS出力回路2Aは、N-不純物領域601N(N型半導体領域)に導通するN+不純物領域606N(第1コンタクト部)と、P-不純物領域621P(P型不純物領域)に導通するP+不純物領域626P(第2コンタクト部)と、を有している。N+不純物領域606Nは、第2PMOSトランジスターMP2のソースSおよび第3PMOSトランジスターMP3のソースSに接続されている。P+不純物領域626Pは、第2NMOSトランジスターMN2のソースSおよび第3NMOSトランジスターMN3のソースSに接続されている。
Specifically, the
そして、N+不純物領域606NおよびP+不純物領域626Pは、第1スイッチング回路21と第2スイッチング回路22との間に位置している。
The
このような構成によれば、第1PMOSトランジスターMP1のサブストレートSubの電位を制御するN+不純物領域606Nを、図3に示す寄生サイリスター7の近傍に配置することができる。つまり、図3に示すサージ電流A2は、寄生サイリスター7の近傍に位置するN+不純物領域606Nに流れ込むようになる。このため、電位の変化に要する時間において、N-不純物領域601Nの寄生抵抗81の影響を小さくすることができ、寄生サイリスター7の第1ゲートの電位を変化させる際の遅延を最小化することができる。これにより、ラッチアップ現象の発生をより確実に抑制することができる。
According to such a configuration, the
また、同様に、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubの電位を制御するP+不純物領域626Pを、図3に示す寄生サイリスター7の近傍に配置することができる。このため、P-不純物領域621Pの寄生抵抗82の影響を小さくすることができ、前述したように、寄生サイリスター7の第2ゲートの電位を変化させる際の遅延を最小化することができる。これにより、ラッチアップ現象の発生をより確実に抑制することができる。
Similarly, a
以上のような第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
なお、N+不純物領域606Nは、N-不純物領域601Nと接続され、N型の極性を有する領域であり、N-不純物領域601NよりもN型のキャリアー濃度が高い領域である。また、P+不純物領域626Pは、P-不純物領域621Pと接続され、P型の極性を有する領域であり、P-不純物領域621PよりもP型のキャリアー濃度が高い領域である。
In the second embodiment as described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
Note that the
3.第3実施形態
次に、第3実施形態に係るCMOS出力回路について説明する。
図4は、第3実施形態に係るCMOS出力回路の断面構造を示す断面図である。
3. Third Embodiment Next, a CMOS output circuit according to a third embodiment will be described.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the cross-sectional structure of a CMOS output circuit according to the third embodiment.
以下、第3実施形態について説明するが、以下の説明では、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。なお、図4において、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。 The third embodiment will be described below. In the following description, differences from the first embodiment will be mainly explained, and descriptions of similar matters will be omitted. Note that in FIG. 4, the same components as in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
前述した第1実施形態では、図2に示すように、CMOS出力回路2がトリプルウェル構造を有している。これに対し、本実施形態に係るCMOS出力回路2Bは、図4に示すように、N型半導体領域であるN-不純物領域601Nと、P型半導体領域であるP-不純物領域621Pとを含む、ツインウェル構造を有している。
In the first embodiment described above, as shown in FIG. 2, the
具体的には、前述した第1実施形態では、図2に示すように、N-不純物領域601NにP-不純物領域621Pが内包されている。これに対し、本実施形態では、図4に示すように、N-不純物領域601NとP-不純物領域621Pとが隣り合っている。
Specifically, in the first embodiment described above, as shown in FIG. 2, the P-
このようなツインウェル構造を有するCMOS出力回路2Bであっても、トリプルウェル構造を有するCMOS出力回路2と同様の効果を奏する。
Even the
なお、ツインウェル構造を有するCMOS出力回路2Bは、トリプルウェル構造を有するCMOS出力回路2とは異なり、P-不純物領域621Pと第2電源線12とを接続するため、P+不純物領域627Pを有している。このP+不純物領域627Pは、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubに対応するP+不純物領域624Pと同一のP-不純物領域621Pに接続されている。このため、P+不純物領域624PとP+不純物領域627Pとの間には、寄生抵抗83が形成されている。この寄生抵抗83が存在しているため、例えば、出力電位VOUTがGND電位VSSを下回った場合、第1NMOSトランジスターMN1のサブストレートSubを、出力電位VOUTと十分に同じ電位にすることができない。そうすると、図4に示す寄生サイリスター7では、第2ゲートの電位がカソードの電位より高くなり、寄生サイリスター7がオン状態になるおそれがある。
Note that, unlike the
このような場合、寄生抵抗83を大きくすることにより、寄生サイリスター7がオン状態になりにくくすることができる。これにより、図4に示すツインウェル構造を有するCMOS出力回路2Bであっても、ラッチアップ現象の発生を良好に抑制することができる。
In such a case, by increasing the
なお、寄生抵抗83を大きくするためには、例えば、P+不純物領域624PとP+不純物領域627Pとの距離を長くするようにすればよい。ただし、その場合、CMOS出力回路2Bのレイアウト面積の増大を招きやすい。したがって、CMOS出力回路2の小型化を図るという観点では、トリプルウェル構造を採用することが好ましい。
以上のような第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
Note that in order to increase the
Also in the third embodiment as described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
4.参考例
次に、本発明の一部を流用した参考例として、アナログスイッチ回路について説明する。
図5は、アナログスイッチ回路の構成を示す回路図である。
4. Reference Example Next, as a reference example in which a part of the present invention is utilized, an analog switch circuit will be described.
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of an analog switch circuit.
以下、参考例について説明するが、以下の説明では、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については説明を省略する。なお、図5において、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。 Hereinafter, a reference example will be described. In the following explanation, differences from the first embodiment will be mainly explained, and explanations of similar matters will be omitted. Note that in FIG. 5, the same components as in the first embodiment are designated by the same reference numerals.
図5に示すアナログスイッチ回路2Cは、前記第1実施形態に係るCMOS出力回路2の構成の、それぞれ一部を有している。
The
すなわち、前記第1実施形態に係るCMOS出力回路2は、CMOS回路20と、第1スイッチング回路21と、第2スイッチング回路22と、を有している。これに対し、参考例に係るアナログスイッチ回路2Cは、CMOS回路20に代えて、第4PMOSトランジスターMP4と第4NMOSトランジスターMN4の並列回路を含むトランスミッションゲート回路20Cを有している。そして、第1スイッチング回路21は、第4PMOSトランジスターMP4のサブストレートSubの電位を制御する。第2スイッチング回路22は、第4NMOSトランジスターMN4のサブストレートSubの電位を制御する。
That is, the
また、図5に示すアナログスイッチ回路2Cは、さらに、第1電源線11、第2電源線12および入力線14に接続されているインバーター9を有している。インバーター9の出力端91は、第4PMOSトランジスターMP4のゲートGに接続され、インバーター9の入力端92は、入力線14および第4NMOSトランジスターMN4のゲートGに接続されている。
Further, the
第4PMOSトランジスターMP4のソースまたはドレインの一方は、第1入出力線18に接続され、他方は、第2入出力線19に接続されている。第4NMOSトランジスターMN4のソースまたはドレインの一方は、第1入出力線18に接続され、他方は、第2入出力線19に接続されている。
One of the source and drain of the fourth PMOS transistor MP4 is connected to the first input/
第1入出力線18は、一端に入出力端子181が接続された入出力ラインである。第2入出力線19は、一端に入出力端子191が接続された入出力ラインである。
The first input/
図5に示す第1スイッチング回路21は、第2PMOSトランジスターMP2と、第3PMOSトランジスターMP3と、を含んでいる。第2PMOSトランジスターMP2のソースまたはドレインの一方は、第1入出力線18に接続され、他方は、第4PMOSトランジスターMP4のサブストレートSubに接続され、第2PMOSトランジスターMP2のゲートGは、第2入出力線19に接続されている。第3PMOSトランジスターMP3のソースまたはドレインの一方は、第2入出力線19に接続され、他方は、第4PMOSトランジスターMP4のサブストレートSubに接続され、第3PMOSトランジスターMP3のゲートGは、第1入出力線18に接続されている。
The
図5に示す第2スイッチング回路22は、第2NMOSトランジスターMN2と、第3NMOSトランジスターMN3と、を含んでいる。第2NMOSトランジスターMN2のソースまたはドレインの一方は、第2入出力線19に接続され、他方は、第4NMOSトランジスターMN4のサブストレートSubに接続され、第2NMOSトランジスターMN2のゲートGは、第1入出力線18に接続されている。第3NMOSトランジスターMN3のソースまたはドレインの一方は、第1入出力線18に接続され、他方は、第4NMOSトランジスターMN4のサブストレートSubに接続され、第3NMOSトランジスターMN3のゲートGは、第2入出力線19に接続されている。
The
このようなアナログスイッチ回路2Cでは、入力線14にアクティブな制御信号が入力されたとき、インバーター9で互いに反転された信号が、第4PMOSトランジスターMP4のゲートGおよび第4NMOSトランジスターMN4のゲートGに入力される。これにより、第4PMOSトランジスターMP4および第4NMOSトランジスターMN4の双方がオン状態になり、第1入出力線18と第2入出力線19との間を双方向に導通させる。一方、入力線14に非アクティブな制御信号が入力されたとき、アナログスイッチ回路2Cでは、双方向の導通が遮断される。
In such an
また、アナログスイッチ回路2Cでは、第1入出力線18または第2入出力線19における信号のオーバーシュートやアンダーシュート、および、正のサージ電流や負のサージ電流によって、第4PMOSトランジスターMP4および第4NMOSトランジスターMN4が意図せずオン状態になるのを抑制することができる。これにより、第1入出力線18から寄生ダイオードを経由して第2入出力線19に至る電流、または、第2入出力線19から寄生ダイオードを経由して第1入出力線18に至る電流、の発生を抑制することができる。その結果、例えば、第1入出力線18または第2入出力線19に接続された電源の電位変化、それに伴う周辺回路の誤動作等を抑制することができる。
In addition, in the
5.電子機器
次に、実施形態に係る電子機器について説明する。
図6は、実施形態に係る電子機器の構成例を示すブロック図である。
5. Electronic Device Next, an electronic device according to an embodiment will be described.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of an electronic device according to an embodiment.
図6に示すように、この電子機器100は、CPU220(中央演算処理装置)と、操作部230と、ROM240(リードオンリー・メモリー)と、RAM250(ランダムアクセス・メモリー)と、通信部260と、表示部270と、音声出力部280と、を備えている。
As shown in FIG. 6, this
ここで、CPU220、ROM240、RAM250、通信部260、表示部270および音声出力部280のうちの少なくとも一部は、図示しないが、前記実施形態に係る半導体装置10に内蔵されている。つまり、電子機器100は、各機能を実現する機能部と、前述したCMOS出力回路2、2A、2Bと、を内蔵する半導体装置10を備えている。これにより、半導体装置10では、CMOS出力回路2、2A、2Bにおける誤動作およびラッチアップ現象の発生が抑制され、信頼性の向上が図られるとともに、小型化が図られる。
Here, at least some of the
なお、図6に示す構成要素の一部は、省略または変更されていてもよく、図6に示す構成要素に他の構成要素が付加されていてもよい。 Note that some of the components shown in FIG. 6 may be omitted or changed, or other components may be added to the components shown in FIG. 6.
CPU220は、ROM240等に記憶されているプログラムにしたがって、外部から供給されるデータ等を用いて各種の信号処理や制御処理を行う。例えば、CPU220は、操作部230から供給される操作信号に応じて各種の信号処理を行ったり、外部との間でデータ通信を行うために通信部260を制御したり、表示部270に各種の画像を表示させるための画像信号を生成したり、音声出力部280に各種の音声を出力させるための音声信号を生成したりする。
The
操作部230は、例えば、操作キーやボタンスイッチ等を含む入力装置であり、ユーザーによる操作に応じた操作信号をCPU220に出力する。ROM240は、CPU220が各種の信号処理や制御処理を行うためのプログラムやデータ等を記憶する。RAM250は、CPU220の作業領域として用いられ、ROM240から読み出されたプログラムやデータ、操作部230を用いて入力されたデータ、または、CPU220がプログラムにしたがって実行した演算結果等を一時的に記憶する。
The
通信部260は、例えば、アナログ回路およびデジタル回路で構成され、CPU220と外部装置との間のデータ通信を行う。表示部270は、例えば、LCD(液晶表示装置)等を含み、CPU220から供給される画像信号に基づいて各種の画像を表示する。
The
音声出力部280は、例えば、スピーカー等を含み、CPU220から供給される音声信号に基づいて音声を出力する。
The
このような電子機器100としては、例えば、腕時計や置時計等の時計、タイマー、携帯電話機等の移動端末、デジタルスチルカメラ、デジタルムービー、テレビ、テレビ電話、防犯用テレビモニター、ヘッドマウント・ディスプレイ、パーソナルコンピューター、プリンター、ネットワーク機器、複合機、車載装置、電卓、電子辞書、電子ゲーム機器、ロボット、測定機器、医療機器等が挙げられる。
Such
6.移動体
次に、実施形態に係る移動体について説明する。
図7は、実施形態に係る移動体を適用した自動車を示す斜視図である。
6. Mobile Object Next, a mobile object according to the embodiment will be described.
FIG. 7 is a perspective view showing an automobile to which the moving body according to the embodiment is applied.
図7に示す自動車150(移動体)は、前記実施形態に係る半導体装置10を備えている。具体的には、半導体装置10は、例えば、カーナビゲーションシステム、アンチロックブレーキシステム(ABS)、エンジンコントロールユニット、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池制御ユニット、車体姿勢制御システム、自動運転システムのような電子制御ユニット(ECU:electronic control unit)、駆動用モーター、ジェネレーター、エアコンユニット等の各種自動車部品に内蔵される。そして、半導体装置10では、CMOS出力回路2、2A、2Bにおける誤動作およびラッチアップ現象の発生が抑制され、信頼性の向上が図られるとともに、小型化が図られている。このため、半導体装置10の実装の自由度が高く、信頼性の高い自動車150を実現することができる。
An automobile 150 (mobile object) shown in FIG. 7 includes the
なお、本実施形態に係る移動体は、図7に示す自動車の他、例えば、二輪車、自転車、航空機、ヘリコプター、ドローン、船舶、潜水艦、鉄道、ロケット、宇宙船等にも適用することができる。 In addition to the automobile shown in FIG. 7, the moving object according to this embodiment can also be applied to, for example, a motorcycle, a bicycle, an aircraft, a helicopter, a drone, a ship, a submarine, a railway, a rocket, a spaceship, and the like.
以上、本発明のCMOS出力回路、半導体装置、電子機器および移動体を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明のCMOS出力回路、半導体装置、電子機器および移動体は、前記実施形態の各部の構成を、同様の機能を有する任意の構成に置換したものであってもよく、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。また、前記実施形態では、P型半導体基板を用いているが、N型半導体基板を用いるようにしてもよい。 Although the CMOS output circuit, semiconductor device, electronic device, and moving body of the present invention have been described above based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, the CMOS output circuit, semiconductor device, electronic device, and mobile object of the present invention may be obtained by replacing the configuration of each part of the above embodiment with an arbitrary structure having a similar function. An arbitrary component may be added. Further, in the embodiment described above, a P-type semiconductor substrate is used, but an N-type semiconductor substrate may be used.
2…CMOS出力回路、2A…CMOS出力回路、2B…CMOS出力回路、2C…アナログスイッチ回路、7…寄生サイリスター、9…インバーター、10…半導体装置、11…第1電源線、12…第2電源線、13…出力線、14…入力線、16…CMOS出力回路、17…内部回路、18…第1入出力線、19…第2入出力線、20…CMOS回路、20C…トランスミッションゲート回路、21…第1スイッチング回路、22…第2スイッチング回路、71…寄生PNPバイポーラートランジスター、72…寄生NPNバイポーラートランジスター、81…寄生抵抗、82…寄生抵抗、83…寄生抵抗、91…出力端、92…入力端、100…電子機器、111…電源端子、121…GND端子、131…出力端子、150…自動車、181…入出力端子、191…入出力端子、220…CPU、230…操作部、240…ROM、250…RAM、260…通信部、270…表示部、280…音声出力部、600P…P型半導体基板、601N…N-不純物領域、602P…P+不純物領域、603P…P+不純物領域、604N…N+不純物領域、605…ゲート電極、606N…N+不純物領域、612P…P+不純物領域、613P…P+不純物領域、614P…P+不純物領域、615…ゲート電極、616…ゲート電極、621P…P-不純物領域、622N…N+不純物領域、623N…N+不純物領域、624P…P+不純物領域、625…ゲート電極、626P…P+不純物領域、627P…P+不純物領域、632N…N+不純物領域、633N…N+不純物領域、634N…N+不純物領域、635…ゲート電極、636…ゲート電極、A1…サージ電流、A2…サージ電流、D…ドレイン、G…ゲート、L1…距離、L2…距離、MN1…第1NMOSトランジスター、MN2…第2NMOSトランジスター、MN3…第3NMOSトランジスター、MN4…第4NMOSトランジスター、MP1…第1PMOSトランジスター、MP2…第2PMOSトランジスター、MP3…第3PMOSトランジスター、MP4…第4PMOSトランジスター、S…ソース、Sub…サブストレート、VCC…電源電位、VOUT…出力電位、VSS…GND電位 2... CMOS output circuit, 2A... CMOS output circuit, 2B... CMOS output circuit, 2C... analog switch circuit, 7... parasitic thyristor, 9... inverter, 10... semiconductor device, 11... first power supply line, 12... second power supply line, 13...output line, 14...input line, 16...CMOS output circuit, 17...internal circuit, 18...first input/output line, 19...second input/output line, 20...CMOS circuit, 20C...transmission gate circuit, 21... First switching circuit, 22... Second switching circuit, 71... Parasitic PNP bipolar transistor, 72... Parasitic NPN bipolar transistor, 81... Parasitic resistance, 82... Parasitic resistance, 83... Parasitic resistance, 91... Output end, 92...Input terminal, 100...Electronic device, 111...Power terminal, 121...GND terminal, 131...Output terminal, 150...Automobile, 181...Input/output terminal, 191...Input/output terminal, 220...CPU, 230...Operation unit, 240...ROM, 250...RAM, 260...communication section, 270...display section, 280...audio output section, 600P...P type semiconductor substrate, 601N...N- impurity region, 602P...P+ impurity region, 603P...P+ impurity region, 604N...N+ impurity region, 605...gate electrode, 606N...N+ impurity region, 612P...P+ impurity region, 613P...P+ impurity region, 614P...P+ impurity region, 615...gate electrode, 616...gate electrode, 621P...P- impurity region region, 622N...N+ impurity region, 623N...N+ impurity region, 624P...P+ impurity region, 625... gate electrode, 626P...P+ impurity region, 627P...P+ impurity region, 632N...N+ impurity region, 633N...N+ impurity region, 634N ...N+ impurity region, 635...gate electrode, 636...gate electrode, A1...surge current, A2...surge current, D...drain, G...gate, L1...distance, L2...distance, MN1...first NMOS transistor, MN2...th 2NMOS transistor, MN3...3rd NMOS transistor, MN4...4th NMOS transistor, MP1...1st PMOS transistor, MP2...2nd PMOS transistor, MP3...3rd PMOS transistor, MP4...4th PMOS transistor, S...source, Sub...substrate, VCC... Power supply potential, VOUT...output potential, VSS...GND potential
Claims (8)
前記第1電源線、前記出力線および前記入力線に接続される第1PMOSトランジスター、ならびに、前記第2電源線、前記出力線および前記入力線に接続される第1NMOSトランジスターを含むCMOS回路と、
前記第1PMOSトランジスターのサブストレートの電位を制御する第1スイッチング回路と、
前記第1NMOSトランジスターのサブストレートの電位を制御する第2スイッチング回路と、
を有し、
前記第1スイッチング回路は、
ソースが前記第1PMOSトランジスターのサブストレートに接続され、ドレインが前記第1電源線に接続され、ゲートが前記出力線に接続されている第2PMOSトランジスターと、
ソースが前記第1PMOSトランジスターのサブストレートに接続され、ドレインが前記出力線に接続され、ゲートが前記第1電源線に接続されている第3PMOSトランジスターと、
を含み、
前記第2スイッチング回路は、
ソースが前記第1NMOSトランジスターのサブストレートに接続され、ドレインが前記第2電源線に接続され、ゲートが前記出力線に接続されている第2NMOSトランジスターと、
ソースが前記第1NMOSトランジスターのサブストレートに接続され、ドレインが前記出力線に接続され、ゲートが前記第2電源線に接続されている第3NMOSトランジスターと、
を含むことを特徴とするCMOS出力回路。 A CMOS output circuit connected to a first power line, a second power line, an output line, and an input line,
a CMOS circuit including a first PMOS transistor connected to the first power line, the output line and the input line; and a first NMOS transistor connected to the second power line, the output line and the input line;
a first switching circuit that controls the potential of the substrate of the first PMOS transistor;
a second switching circuit that controls the potential of the substrate of the first NMOS transistor;
has
The first switching circuit includes:
a second PMOS transistor having a source connected to the substrate of the first PMOS transistor, a drain connected to the first power supply line, and a gate connected to the output line;
a third PMOS transistor having a source connected to the substrate of the first PMOS transistor, a drain connected to the output line, and a gate connected to the first power supply line;
including;
The second switching circuit includes:
a second NMOS transistor having a source connected to the substrate of the first NMOS transistor, a drain connected to the second power supply line, and a gate connected to the output line;
a third NMOS transistor having a source connected to the substrate of the first NMOS transistor, a drain connected to the output line, and a gate connected to the second power supply line;
A CMOS output circuit comprising:
前記第1NMOSトランジスター、前記第2NMOSトランジスターおよび前記第3NMOSトランジスターは、互いに同一の前記P型半導体領域を有する請求項2に記載のCMOS出力回路。 The first PMOS transistor, the second PMOS transistor, and the third PMOS transistor have the same N-type semiconductor region,
3. The CMOS output circuit according to claim 2, wherein the first NMOS transistor, the second NMOS transistor, and the third NMOS transistor have the same P-type semiconductor region.
前記第2NMOSトランジスターのソースおよび前記第3NMOSトランジスターのソースに接続され、前記P型半導体領域に導通する第2コンタクト部と、
を有し、
前記第1コンタクト部および前記第2コンタクト部は、前記第1スイッチング回路と前記第2スイッチング回路との間に位置している請求項3に記載のCMOS出力回路。 a first contact portion connected to the source of the second PMOS transistor and the source of the third PMOS transistor and electrically connected to the N-type semiconductor region;
a second contact portion connected to the source of the second NMOS transistor and the source of the third NMOS transistor and electrically connected to the P-type semiconductor region;
has
4. The CMOS output circuit according to claim 3, wherein the first contact part and the second contact part are located between the first switching circuit and the second switching circuit.
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