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JP7439627B2 - CMOS output circuits, semiconductor devices, electronic equipment and mobile objects - Google Patents
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CMOS output circuits, semiconductor devices, electronic equipment and mobile objects Download PDF

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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。 Patent Document 1 describes an input/output circuit having a complementary MOS transistor configuration that protects an internal circuit block to be protected, and includes a substrate bias generation circuit that generates a substrate bias at a potential lower than the ground potential, and a substrate bias generation circuit that generates a substrate bias at a potential lower than the power supply voltage. An input/output circuit is disclosed that includes a boosted potential generation circuit that generates a high voltage. In this input/output circuit, the aforementioned substrate bias is supplied to the substrate region of the nMOS transistor of the complementary MOS transistor, and a voltage higher than the aforementioned power supply voltage is supplied to the substrate region of the pMOS transistor of the complementary MOS transistor. be done.

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.

特開平6-177335号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-177335

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 Patent Document 1, it is necessary to provide a substrate bias generation circuit and a boosted potential generation circuit connected to complementary MOS transistors. Therefore, there is a problem that the circuit scale of the input/output circuit becomes large.

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.

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 is a circuit diagram showing an internal block configuration of a semiconductor device including a CMOS output circuit according to a first embodiment; FIG. 図1に示すCMOS出力回路の断面構造を示す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the CMOS output circuit shown in FIG. 1. FIG. 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。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a CMOS output circuit according to a second embodiment. 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。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a CMOS output circuit according to a third embodiment. アナログスイッチ回路の構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of an analog switch circuit. 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。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an electronic device according to an embodiment. 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。FIG. 1 is a perspective view showing an automobile to which a moving body according to an embodiment is applied.

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 semiconductor device 10 shown in FIG. 1 includes a first power line 11, a second power line 12, an output line 13, an input line 14, an internal circuit 17, and a CMOS output circuit 2.

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 power supply line 11 is connected to a power supply terminal 111 at one end, and is a power supply line that supplies, for example, a positive power supply potential VCC. The second power supply line 12 is connected to the GND terminal 121 at one end, and is, for example, a GND line that supplies the GND potential VSS. The output line 13 is connected to an output terminal 131 at one end, and outputs a signal of an output potential VOUT from the CMOS output circuit 16. The input line 14 connects the internal circuit 17 and the CMOS output circuit 2 and inputs an input signal from the internal circuit 17 to the CMOS output circuit 2.

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 CMOS output circuit 2 is connected to a first power line 11, a second power line 12, an output line 13, and an input line 14, as shown in FIG. The CMOS output circuit 2 includes a CMOS circuit 20, a first switching circuit 21, and a second switching circuit 22. The CMOS circuit 20 is an output buffer corresponding to the internal circuit 17, and has complementary MOS transistors including a first PMOS transistor MP1 and a first NMOS transistor MN1.

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 power supply line 11, the output line 13, and the input line 14. The first NMOS transistor MN1 is connected to the second power line 12, the output line 13, and the input line 14. Note that PMOS refers to P-channel Metal Oxide Semiconductor, and NMOS refers to N-channel Metal Oxide Semiconductor.

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 first switching circuit 21 controls the potential of the substrate Sub (back gate) of the first PMOS transistor MP1. The second switching circuit 22 controls the potential of the substrate Sub (back gate) of the first NMOS transistor MN1. Thereby, even if the output potential VOUT exceeds the power supply potential VCC, for example, the potential of the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1 can be controlled, and it is possible to suppress the first PMOS transistor MP1 from turning on. . Further, even when the output potential VOUT is lower than the GND potential VSS, for example, the potential of the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1 can be controlled, and it is possible to suppress the first NMOS transistor MN1 from turning on. Furthermore, it is possible to suppress the latch-up phenomenon from occurring in the parasitic thyristor formed in the CMOS circuit 20.

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 CMOS output circuit 2 according to this embodiment will be explained.

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 CMOS output circuit 2 shown in FIG. 1 includes the CMOS circuit 20 including the first PMOS transistor MP1 and the first NMOS transistor MN1.

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 internal circuit 17. A source S of the first PMOS transistor MP1 is connected to the first power supply line 11. The drain D of the first PMOS transistor MP1 is connected to the drain D of the first NMOS transistor MN1.

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 internal circuit 17. A source S of the first NMOS transistor MN1 is connected to the second power supply line 12. The drain D of the first NMOS transistor MN1 is connected to the drain D of the first PMOS transistor MP1.

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 CMOS output circuit 2 shown in FIG. 1 includes the first switching circuit 21 and the second switching circuit 22, as described above.

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 first switching circuit 21 includes a second PMOS transistor MP2 and a third PMOS transistor MP3. The source S of the second PMOS transistor MP2 is connected to the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1, the drain D of the second PMOS transistor MP2 is connected to the first power supply line 11, and the gate G of the second PMOS transistor MP2 is connected to the output line 13. The source S of the third PMOS transistor MP3 is connected to the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1, the drain D of the third PMOS transistor MP3 is connected to the output line 13, and the gate G of the third PMOS transistor MP3 is connected to the first power supply line 11.

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 second switching circuit 22 includes a second NMOS transistor MN2 and a third NMOS transistor MN3. The source S of the second NMOS transistor MN2 is connected to the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1, the drain D of the second NMOS transistor MN2 is connected to the second power supply line 12, and the gate G is connected to the output line 13. . The source S of the third NMOS transistor MN3 is connected to the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1, the drain D of the third NMOS transistor MN3 is connected to the output line 13, and the gate G of the third NMOS transistor MN3 is connected to the second power supply line 12.

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 CMOS output circuit 2 will be explained.

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 first switching circuit 21, the output potential VOUT is supplied to the gate G of the second PMOS transistor MP2, and the power supply potential VCC is supplied to the gate G of the third PMOS transistor MP3. Therefore, the second PMOS transistor MP2 is turned on, and the third PMOS transistor MP3 is turned off. As a result, the power supply potential VCC is supplied to the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1.

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 second switching circuit 22, the output potential VOUT is supplied to the gate G of the second NMOS transistor MN2, and the GND potential VSS is supplied to the gate G of the third NMOS transistor MN3. Therefore, the second NMOS transistor MN2 is turned on, and the third NMOS transistor MN3 is turned off. As a result, the GND potential VSS is supplied to the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1.

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 CMOS circuit 20 performs normal operation.

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 CMOS output circuit 2 shown in FIG.

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 CMOS output circuit 2 shown in FIG. 2 includes a triple well including a P-type semiconductor substrate 600P, an N-impurity region 601N which is an N-type semiconductor region, and a P-impurity region 621P which is a P-type semiconductor region. It has a structure.

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 CMOS output circuit 2 having such a structure, there is a risk that the above-described latch-up phenomenon may occur depending on the arrangement of elements, but according to the present embodiment, the occurrence of such latch-up phenomenon is suppressed, and the twin well structure It is possible to achieve a smaller size.

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-type semiconductor substrate 600P, an N- impurity region 601N, P+ impurity regions 602P and 603P, an N+ impurity region 604N, and a gate electrode 605. The N+ impurity region 604N corresponds to the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1, the P+ impurity region 602P corresponds to the source S of the first PMOS transistor MP1, and the P+ impurity region 603P corresponds to the drain D of the first PMOS transistor MP1. However, the gate electrode 605 corresponds to the gate G of the first PMOS transistor MP1.

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-type semiconductor substrate 600P is a semiconductor substrate having P-type polarity. Each region described below is, for example, a region formed by diffusing impurities into this semiconductor substrate.

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- impurity region 601N is a region located adjacent to P-type semiconductor substrate 600P and has N-type polarity.

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 N+ impurity region 604N is a region having N type polarity connected to the N− impurity region 601N, and has a higher N type carrier concentration than the N− impurity region 601N.

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+ impurity regions 602P and 603P are each connected to N− impurity region 601N, have P type polarity, and have a higher P type carrier concentration than P− impurity region 621P, which will be described later.

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 gate electrode 605 is provided between P+ impurity region 602P and P+ impurity region 603P.

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-type semiconductor substrate 600P, an N- impurity region 601N, P+ impurity regions 612P and 613P, and a gate electrode 615. The P+ impurity region 612P corresponds to the drain D of the second PMOS transistor MP2, the P+ impurity region 613P corresponds to the source S of the second PMOS transistor MP2, and the gate electrode 615 corresponds to the gate G of the second PMOS transistor MP2.

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-type semiconductor substrate 600P, an N- impurity region 601N, P+ impurity regions 613P and 614P, and a gate electrode 616. The P+ impurity region 614P corresponds to the drain D of the third PMOS transistor MP3, the P+ impurity region 613P corresponds to the source S of the third PMOS transistor MP3, and the gate electrode 616 corresponds to the gate G of the third PMOS transistor MP3.

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+ impurity regions 612P, 613P, and 614P are each connected to the N− impurity region 601N, have P type polarity, and have a higher P type carrier concentration than the P− impurity region 621P described later. .

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 gate electrode 615 is provided between the P+ impurity region 612P and the P+ impurity region 613P, and a gate electrode 616 is provided between the P+ impurity region 613P and the P+ impurity region 614P.

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-type semiconductor substrate 600P, an N- impurity region 601N, a P- impurity region 621P, N+ impurity regions 622N, 623N, a P+ impurity region 624P, and a gate electrode 625. have. The P+ impurity region 624P corresponds to the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1, the N+ impurity region 622N corresponds to the source S of the first NMOS transistor MN1, and the N+ impurity region 623N corresponds to the drain D of the first NMOS transistor MN1. However, the gate electrode 625 corresponds to the gate G of the first NMOS transistor MN1.

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- impurity region 621P is located adjacent to N- impurity region 601N and has P-type polarity.

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 P+ impurity region 624P is a region having P type polarity connected to the P− impurity region 621P, and has a higher P type carrier concentration than the P− impurity region 621P.

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+ impurity regions 622N and 623N are each connected to P− impurity region 621P, have N type polarity, and have a higher N type carrier concentration than N− impurity region 601N.

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 gate electrode 625 is provided between the N+ impurity region 622N and the N+ impurity region 623N.

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-type semiconductor substrate 600P, an N- impurity region 601N, a P- impurity region 621P, N+ impurity regions 632N and 633N, and a gate electrode 635. The N+ impurity region 632N corresponds to the drain D of the second NMOS transistor MN2, the N+ impurity region 633N corresponds to the source S of the second NMOS transistor MN2, and the gate electrode 635 corresponds to the gate G of the second NMOS transistor MN2.

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-type semiconductor substrate 600P, an N- impurity region 601N, a P- impurity region 621P, N+ impurity regions 633N and 634N, and a gate electrode 636. The N+ impurity region 634N corresponds to the drain D of the third NMOS transistor MN3, the N+ impurity region 633N corresponds to the source S of the third NMOS transistor MN3, and the gate electrode 636 corresponds to the gate G of the third NMOS transistor MN3.

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+ impurity regions 632N, 633N, and 634N are each connected to P− impurity region 621P, have N type polarity, and have a higher N type carrier concentration than N− impurity region 601N.

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 gate electrode 635 is provided between the N+ impurity region 632N and the N+ impurity region 633N, and a gate electrode 636 is provided between the N+ impurity region 633N and the N+ impurity region 634N.

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 CMOS output circuit 2 when VOUT>VCC will be further described below with reference to the cross-sectional view of FIG. In this case, in the first switching circuit 21, the output potential VOUT is supplied to the gate G of the second PMOS transistor MP2, and the power supply potential VCC is supplied to the gate G of the third PMOS transistor MP3. Therefore, the second PMOS transistor MP2 is turned off, and the third PMOS transistor MP3 is turned on. As a result, the output potential VOUT is supplied to the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1.

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- impurity region 601N is suppressed. Then, it is possible to suppress the first PMOS transistor MP1 from turning on. As a result, the current path from the output terminal 131 to the power supply terminal 111 can be cut off, and malfunctions of the internal circuit 17 due to fluctuations in the power supply potential VCC can be suppressed.

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 CMOS output circuit 2, in order to control the potential of the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1 and the potential of the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1, the CMOS output circuit 2 uses a substrate bias generation circuit and a boosted potential that are required in the conventional technology. A potential control circuit like a generation circuit is not required. Therefore, it is easy to downsize the CMOS output circuit 2.

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 CMOS output circuit 2, it is possible to suppress the occurrence of a latch-up phenomenon in the parasitic thyristor 7 formed in the CMOS circuit 20 shown in FIG. That is, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which the parasitic thyristor 7 is turned on and a large current continues to flow from the first power line 11 to the second power line 12.

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 CMOS output circuit 2 shown in FIG. 2 has a PNPN structure. Therefore, in the CMOS output circuit 2 shown in FIG. 2, a parasitic thyristor 7 including a parasitic PNP bipolar transistor 71 and a parasitic NPN bipolar transistor 72 is formed. The anode of this parasitic thyristor 7 is, for example, a P+ impurity region 612P, the cathode is, for example, an N+ impurity region 632N, the first gate is an N+ impurity region 604N, and the second gate is a P+ impurity region 624P. .

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 output line 13, as described above, the second PMOS transistor MP2 Since the third PMOS transistor MP3 is turned off and turned on, the surge current A1 shown in FIG. 2 flows from the output line 13 to the P+ impurity region 614P and the P+ impurity region 613P. Furthermore, it flows into the N+ impurity region 604N, which is the first gate of the parasitic thyristor 7. Thereby, the potential of the first gate of the parasitic thyristor 7 can be changed to the off side, and the occurrence of latch-up phenomenon can be suppressed.

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 CMOS output circuit 2 shown in FIG. 2, the first PMOS transistor MP1 forming part of the CMOS circuit 20, and the second PMOS transistor MP2 and third PMOS transistor MP3 forming the first switching circuit 21 are identical to each other. It has an N- impurity region 601N (N-type semiconductor region). Furthermore, the first NMOS transistor MN1 constituting the other part of the CMOS circuit 20, the second NMOS transistor MN2 and the third NMOS transistor MN3 constituting the second switching circuit 22 are in the same P- impurity region 621P (P-type semiconductor region ).

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 CMOS output circuit 2 can be reduced compared to the case where regions are separated from each other. Thereby, further miniaturization of the CMOS output circuit 2 can be achieved.

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 CMOS output circuit 2 shown in FIG. 2, a first switching circuit 21 and a second switching circuit 22 are provided between the first PMOS transistor MP1 and the first NMOS transistor MN1. That is, in the CMOS output circuit 2 shown in FIG. 2, the first PMOS transistor MP1, the first switching circuit 21, the second switching circuit 22, and the first NMOS transistor MN1 are arranged in this order.

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 bipolar transistor 71 and the distance L2 between the emitter and the collector of the parasitic NPN bipolar transistor 72 can be ensured to be sufficiently long. Thereby, the current amplification factors of the parasitic PNP bipolar transistor 71 and the parasitic NPN bipolar transistor 72 can be lowered. As a result, the probability that a latch-up phenomenon will occur can be further reduced.

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 first switching circuit 21, the second switching circuit 22, and the first NMOS transistor MN1 is not limited to the arrangement shown in FIG. 2. For example, the first switching circuit 21 and the second switching circuit 22 may be arranged outside the first PMOS transistor MP1 and the first NMOS transistor MN1 instead of being arranged inside them.

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 second switching circuit 22, the output potential VOUT is supplied to the gate G of the second NMOS transistor MN2, and the GND potential VSS is supplied to the gate G of the third NMOS transistor MN3. Therefore, the second NMOS transistor MN2 is turned off, and the third NMOS transistor MN3 is turned on. As a result, the output potential VOUT is supplied to the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1.

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- impurity region 621P is suppressed. This turns the first NMOS transistor MN1 off. As a result, the current path from the GND terminal 121 to the output terminal 131 can be cut off, and malfunctions of the internal circuit 17 due to fluctuations in the GND potential VSS can be suppressed.

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 CMOS output circuit 2, a surge current flows from the P+ impurity region 624P, which is the second gate, of the parasitic thyristor 7 formed in the CMOS circuit 20 shown in FIG. It can be changed to the off side. Thereby, the occurrence of latch-up phenomenon can be suppressed. That is, it is possible to suppress the occurrence of a phenomenon in which the parasitic thyristor 7 is turned on and a large current continues to flow from the first power line 11 to the second power line 12.

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 CMOS output circuit 2 according to the present embodiment is a circuit connected to the first power line 11, the second power line 12, the output line 13, and the input line 14, and is connected to the CMOS circuit 20 and the second power line 12. 1 switching circuit 21 and a second switching circuit 22. Of these, the CMOS circuit 20 includes a first PMOS transistor MP1 connected to the first power line 11, the output line 13, and the input line 14, and a first PMOS transistor MP1 connected to the second power line 12, the output line 13, and the input line 14. 1NMOS transistor MN1.

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 first switching circuit 21 includes a second PMOS transistor MP2 and a third PMOS transistor MP3, and controls the potential of the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1. As described above, the source S of the second PMOS transistor MP2 is connected to the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1, the drain D of the second PMOS transistor MP2 is connected to the first power supply line 11, and the source S of the second PMOS transistor MP2 is connected to the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1. G is connected to the output line 13. The source S of the third PMOS transistor MP3 is connected to the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1, the drain D of the third PMOS transistor MP3 is connected to the output line 13, and the gate G of the third PMOS transistor MP3 is connected to the first power supply line 11.

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 second switching circuit 22 includes a second NMOS transistor MN2 and a third NMOS transistor MN3, and controls the potential of the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1. As described above, the source S of the second NMOS transistor MN2 is connected to the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1, the drain D of the second NMOS transistor MN2 is connected to the second power supply line 12, and the gate G is connected to the output line 13. It is connected to the. The source S of the third NMOS transistor MN3 is connected to the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1, the drain D of the third NMOS transistor MN3 is connected to the output line 13, and the gate G of the third NMOS transistor MN3 is connected to the second power supply line 12.

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 CMOS output circuit 2 are suppressed, regardless of the polarity of the abnormal voltage due to electrostatic surge or noise. can do. As a result, malfunctions and destruction of the internal circuit 17 due to abnormal voltage can be suppressed, and a highly reliable CMOS output circuit 2 can be realized. Furthermore, with the above configuration, a potential control circuit such as a substrate bias generation circuit or a boosted potential generation circuit, which the prior art had, is not required in order to obtain such an effect. Therefore, it is possible to prevent the circuit scale of the CMOS output circuit 2 from increasing and realize a small CMOS output circuit 2.

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 semiconductor device 10 according to this embodiment includes this CMOS output circuit 2. Thereby, by enjoying the effects of the CMOS output circuit 2 described above, the reliability of the semiconductor device 10 can be improved, and the size and cost of the semiconductor device 10 can be reduced.

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 parasitic thyristor 7 can be changed to the off side by the surge current A1 flowing into the N+ impurity region 604N. Thereby, the occurrence of latch-up phenomenon can be suppressed.

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 N+ impurity region 604N changes the potential of the first gate of the parasitic thyristor 7 via the parasitic resistance 81 of the N- impurity region 601N. Therefore, depending on the size of the parasitic resistance 81, etc., there is a possibility that a delay in potential change due to the influence of the parasitic resistance 81 may occur.

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 CMOS output circuit 2A according to this embodiment includes an N+ impurity region 606N in addition to the N+ impurity region 604N as the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1. Further, the CMOS output circuit 2A has a P+ impurity region 626P in addition to the P+ impurity region 624P as a substrate Sub of the first NMOS transistor MN1.

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 CMOS output circuit 2A has an N+ impurity region 606N (first contact portion) that is electrically conductive to an N- impurity region 601N (N-type semiconductor region) and a P- impurity region 621P (P-type impurity region) that is electrically conductive. P+ impurity region 626P (second contact portion). The N+ impurity region 606N is connected to the source S of the second PMOS transistor MP2 and the source S of the third PMOS transistor MP3. The P+ impurity region 626P is connected to the source S of the second NMOS transistor MN2 and the source S of the third NMOS transistor MN3.

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 N+ impurity region 606N and the P+ impurity region 626P are located between the first switching circuit 21 and the second switching circuit 22.

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 N+ impurity region 606N that controls the potential of the substrate Sub of the first PMOS transistor MP1 can be placed near the parasitic thyristor 7 shown in FIG. In other words, the surge current A2 shown in FIG. 3 flows into the N+ impurity region 606N located near the parasitic thyristor 7. Therefore, the influence of the parasitic resistance 81 of the N- impurity region 601N can be reduced in the time required to change the potential, and the delay when changing the potential of the first gate of the parasitic thyristor 7 can be minimized. can. Thereby, the occurrence of the latch-up phenomenon can be more reliably suppressed.

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 P+ impurity region 626P that controls the potential of the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1 can be placed near the parasitic thyristor 7 shown in FIG. Therefore, the influence of the parasitic resistance 82 of the P- impurity region 621P can be reduced, and as described above, the delay in changing the potential of the second gate of the parasitic thyristor 7 can be minimized. Thereby, the occurrence of the latch-up phenomenon can be more reliably suppressed.

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 N+ impurity region 606N is connected to the N- impurity region 601N, has N-type polarity, and has a higher N-type carrier concentration than the N- impurity region 601N. Further, the P+ impurity region 626P is connected to the P− impurity region 621P, has P type polarity, and has a higher P type carrier concentration than the P− impurity region 621P.

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 CMOS output circuit 2 has a triple well structure. On the other hand, as shown in FIG. 4, the CMOS output circuit 2B according to the present embodiment includes an N-impurity region 601N which is an N-type semiconductor region and a P-impurity region 621P which is a P-type semiconductor region. It has a twin well structure.

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- impurity region 621P is included in the N- impurity region 601N. In contrast, in this embodiment, as shown in FIG. 4, N- impurity region 601N and P- impurity region 621P are adjacent to each other.

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 CMOS output circuit 2B having such a twin well structure has the same effect as the CMOS output circuit 2 having a triple well structure.

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 CMOS output circuit 2 having a triple well structure, the CMOS output circuit 2B having a twin well structure has a P+ impurity region 627P for connecting the P− impurity region 621P and the second power supply line 12. ing. This P+ impurity region 627P is connected to the same P− impurity region 621P as the P+ impurity region 624P corresponding to the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1. Therefore, a parasitic resistance 83 is formed between P+ impurity region 624P and P+ impurity region 627P. Due to the presence of this parasitic resistance 83, for example, when the output potential VOUT is lower than the GND potential VSS, the substrate Sub of the first NMOS transistor MN1 cannot be made to have the same potential as the output potential VOUT. Then, in the parasitic thyristor 7 shown in FIG. 4, the potential of the second gate becomes higher than the potential of the cathode, and the parasitic thyristor 7 may be turned on.

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 parasitic resistance 83, the parasitic thyristor 7 can be made less likely to turn on. Thereby, even in the CMOS output circuit 2B having the twin well structure shown in FIG. 4, the occurrence of latch-up phenomenon can be suppressed well.

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 parasitic resistance 83, for example, the distance between the P+ impurity region 624P and the P+ impurity region 627P may be increased. However, in that case, the layout area of the CMOS output circuit 2B tends to increase. Therefore, from the viewpoint of reducing the size of the CMOS output circuit 2, it is preferable to adopt a triple well structure.
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 analog switch circuits 2C shown in FIG. 5 each have a part of the configuration of the CMOS output circuit 2 according to the first embodiment.

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 CMOS output circuit 2 according to the first embodiment includes a CMOS circuit 20, a first switching circuit 21, and a second switching circuit 22. On the other hand, the analog switch circuit 2C according to the reference example has a transmission gate circuit 20C including a parallel circuit of a fourth PMOS transistor MP4 and a fourth NMOS transistor MN4 instead of the CMOS circuit 20. The first switching circuit 21 then controls the potential of the substrate Sub of the fourth PMOS transistor MP4. The second switching circuit 22 controls the potential of the substrate Sub of the fourth NMOS transistor MN4.

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 analog switch circuit 2C shown in FIG. 5 further includes an inverter 9 connected to the first power line 11, the second power line 12, and the input line 14. An output terminal 91 of the inverter 9 is connected to the gate G of the fourth PMOS transistor MP4, and an input terminal 92 of the inverter 9 is connected to the input line 14 and the gate G of the fourth NMOS transistor MN4.

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/output line 18, and the other is connected to the second input/output line 19. One of the source and drain of the fourth NMOS transistor MN4 is connected to the first input/output line 18, and the other is connected to the second input/output line 19.

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/output line 18 is an input/output line to which an input/output terminal 181 is connected at one end. The second input/output line 19 is an input/output line to which the input/output terminal 191 is connected at one end.

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 first switching circuit 21 shown in FIG. 5 includes a second PMOS transistor MP2 and a third PMOS transistor MP3. One of the source and drain of the second PMOS transistor MP2 is connected to the first input/output line 18, the other is connected to the substrate Sub of the fourth PMOS transistor MP4, and the gate G of the second PMOS transistor MP2 is connected to the second input/output line 18. Connected to line 19. One of the source and drain of the third PMOS transistor MP3 is connected to the second input/output line 19, the other is connected to the substrate Sub of the fourth PMOS transistor MP4, and the gate G of the third PMOS transistor MP3 is connected to the first input/output line 19. connected to line 18.

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 second switching circuit 22 shown in FIG. 5 includes a second NMOS transistor MN2 and a third NMOS transistor MN3. One of the source and drain of the second NMOS transistor MN2 is connected to the second input/output line 19, the other is connected to the substrate Sub of the fourth NMOS transistor MN4, and the gate G of the second NMOS transistor MN2 is connected to the first input/output line 19. connected to line 18. One of the source and drain of the third NMOS transistor MN3 is connected to the first input/output line 18, the other is connected to the substrate Sub of the fourth NMOS transistor MN4, and the gate G of the third NMOS transistor MN3 is connected to the second input/output line 18. Connected to line 19.

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 analog switch circuit 2C, when an active control signal is input to the input line 14, signals that are mutually inverted by the inverter 9 are input to the gate G of the fourth PMOS transistor MP4 and the gate G of the fourth NMOS transistor MN4. be done. As a result, both the fourth PMOS transistor MP4 and the fourth NMOS transistor MN4 are turned on, making bidirectional conduction between the first input/output line 18 and the second input/output line 19. On the other hand, when an inactive control signal is input to the input line 14, bidirectional conduction is interrupted in the analog switch circuit 2C.

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 analog switch circuit 2C, overshoot or undershoot of the signal in the first input/output line 18 or the second input/output line 19, as well as positive surge current and negative surge current, cause the fourth PMOS transistor MP4 and the fourth NMOS It is possible to prevent the transistor MN4 from turning on unintentionally. This causes a current to flow from the first input/output line 18 to the second input/output line 19 via the parasitic diode, or from the second input/output line 19 to the first input/output line 18 via the parasitic diode. , can be suppressed from occurring. As a result, for example, potential changes in the power supply connected to the first input/output line 18 or the second input/output line 19 and malfunctions of peripheral circuits caused by the change can be suppressed.

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 electronic device 100 includes a CPU 220 (central processing unit), an operation section 230, a ROM 240 (read-only memory), a RAM 250 (random access memory), and a communication section 260. It includes a display section 270 and an audio output section 280.

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 CPU 220, ROM 240, RAM 250, communication section 260, display section 270, and audio output section 280 are built into the semiconductor device 10 according to the embodiment, although not shown. That is, the electronic device 100 includes a semiconductor device 10 that includes functional units that implement each function and the above-described CMOS output circuits 2, 2A, and 2B. As a result, in the semiconductor device 10, malfunctions and latch-up phenomena in the CMOS output circuits 2, 2A, and 2B are suppressed, reliability is improved, and the semiconductor device 10 is miniaturized.

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 CPU 220 performs various signal processing and control processing using externally supplied data and the like according to programs stored in the ROM 240 and the like. For example, the CPU 220 performs various types of signal processing according to operation signals supplied from the operation unit 230, controls the communication unit 260 to perform data communication with the outside, and displays various types of information on the display unit 270. It generates an image signal for displaying an image, and generates an audio signal for causing the audio output unit 280 to output various sounds.

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 operation unit 230 is, for example, an input device including operation keys, button switches, and the like, and outputs an operation signal to the CPU 220 in accordance with a user's operation. The ROM 240 stores programs, data, etc. for the CPU 220 to perform various signal processing and control processing. The RAM 250 is used as a work area for the CPU 220 and temporarily stores programs and data read from the ROM 240, data input using the operation unit 230, or calculation results executed by the CPU 220 according to the program. .

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 communication unit 260 includes, for example, an analog circuit and a digital circuit, and performs data communication between the CPU 220 and an external device. The display unit 270 includes, for example, an LCD (liquid crystal display), and displays various images based on image signals supplied from the CPU 220.

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 audio output unit 280 includes, for example, a speaker and the like, and outputs audio based on the audio signal supplied from the CPU 220.

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 electronic devices 100 include, for example, clocks such as wristwatches and table clocks, timers, mobile terminals such as mobile phones, digital still cameras, digital movies, televisions, videophones, security television monitors, head-mounted displays, and personal computers. Examples include computers, printers, network devices, multifunction devices, in-vehicle devices, calculators, electronic dictionaries, electronic game devices, robots, measuring devices, medical devices, etc.

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 semiconductor device 10 according to the embodiment. Specifically, the semiconductor device 10 is used in electronic devices such as car navigation systems, anti-lock brake systems (ABS), engine control units, battery control units for hybrid vehicles and electric vehicles, vehicle attitude control systems, and automatic driving systems. It is built into various automotive parts such as control units (ECUs), drive motors, generators, and air conditioner units. In the semiconductor device 10, malfunctions and latch-up phenomena in the CMOS output circuits 2, 2A, and 2B are suppressed, reliability is improved, and the device is miniaturized. Therefore, it is possible to realize a highly reliable automobile 150 with a high degree of freedom in mounting the semiconductor device 10.

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)

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:
N型半導体領域およびP型半導体領域を含む、ツインウェル構造またはトリプルウェル構造を有する請求項1に記載のCMOS出力回路。 The CMOS output circuit according to claim 1, having a twin-well structure or a triple-well structure including an N-type semiconductor region and a P-type semiconductor region. 前記第1PMOSトランジスター、前記第2PMOSトランジスターおよび前記第3PMOSトランジスターは、互いに同一の前記N型半導体領域を有し、
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2PMOSトランジスターのソースおよび前記第3PMOSトランジスターのソースに接続され、前記N型半導体領域に導通する第1コンタクト部と、
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.
前記第1スイッチング回路および前記第2スイッチング回路は、前記第1PMOSトランジスターと前記第1NMOSトランジスターとの間に設けられている請求項1ないし4のいずれか1項に記載のCMOS出力回路。 5. The CMOS output circuit according to claim 1, wherein the first switching circuit and the second switching circuit are provided between the first PMOS transistor and the first NMOS transistor. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載のCMOS出力回路を備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising the CMOS output circuit according to claim 1. 請求項6に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。 An electronic device comprising the semiconductor device according to claim 6. 請求項6に記載の半導体装置を備えることを特徴とする移動体。 A mobile object comprising the semiconductor device according to claim 6.
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