JP2008243910A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

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Hiroki Matsunaga
弘樹 松永
Seiya Yoshida
誠也 吉田
Jinsaku Kaneda
甚作 金田
Emi Nakamura
恵美 中村
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit having a layout capable of achieving the stabilization of gate protective characteristics and an improvement in the degree of integration of the integrated circuit without using a Zener diode having a plurality of breakdown voltages corresponding to the gate breakdown voltage of a transistor. <P>SOLUTION: The semiconductor integrated circuit has a high breakdown voltage output circuit having a push-pull circuit consisting of a high-side transistor and a low-side transistor, a level shift circuit and a gate protective circuit. The gate protective circuit has a voltage-dividing resistor dividing the breakdown voltage by the Zener diode and the Zener diode consisting of a P-type impurity region doped by P-type impurities. The voltage-dividing resistor is arranged so as to be surrounded by an N-type impurity region doped by N-type impurities. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は半導体集積回路に関し、特にプラズマディスプレイなどの容量性負荷を駆動する多チャンネル半導体集積回路のレイアウトに関するものである。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a layout of a multi-channel semiconductor integrated circuit for driving a capacitive load such as a plasma display.

従来の多チャンネル半導体集積回路に用いられている高耐圧出力回路としては、図14に示される回路が一般的に知られている。   As a high voltage output circuit used in a conventional multi-channel semiconductor integrated circuit, a circuit shown in FIG. 14 is generally known.

図14に示すように、高耐圧出力回路127は、ハイサイドトランジスタ12、ハイサイドトランジスタ12の寄生のゲート−ソース間容量11、及びローサイドトランジスタ13から構成されるプッシュプル回路7と、ツェナーダイオード9及び第1の抵抗10から構成され、ハイサイドトランジスタ12のゲートを保護するゲート保護回路8と、厚膜ゲートP型MOSトランジスタ14,15及び薄膜ゲートN型MOSトランジスタ16,17から構成され、ハイサイドトランジスタ12を駆動するレベルシフト回路6とで構成されている。   As shown in FIG. 14, the high withstand voltage output circuit 127 includes a push-pull circuit 7 including a high-side transistor 12, a parasitic gate-source capacitance 11 of the high-side transistor 12, and a low-side transistor 13, and a Zener diode 9. And a gate protection circuit 8 that protects the gate of the high-side transistor 12, thick-film gate P-type MOS transistors 14 and 15, and thin-film gate N-type MOS transistors 16 and 17. The level shift circuit 6 drives the side transistor 12.

なお、5は、レベルシフト回路6及びローサイドトランジスタ13を駆動するプリドライバであり、4は、プッシュプル回路7の出力の端子であり、3は、100V以上の高圧電源の端子であり、2は、5V程度の低圧電源の端子である。   Reference numeral 5 denotes a pre-driver that drives the level shift circuit 6 and the low-side transistor 13, reference numeral 4 denotes an output terminal of the push-pull circuit 7, reference numeral 3 denotes a terminal of a high-voltage power supply of 100 V or higher, and reference numeral 2 denotes This is a terminal for a low voltage power supply of about 5V.

以上の構成を有する高耐圧出力回路127の動作について、図15を用いて説明する。   The operation of the high withstand voltage output circuit 127 having the above configuration will be described with reference to FIG.

図15は、上記従来の高耐圧出力回路127の動作を説明するタイミング図である。   FIG. 15 is a timing chart for explaining the operation of the conventional high withstand voltage output circuit 127.

図15では、入力端子INに入力される低耐圧制御部から入力される入力信号INの電圧波形と、入力信号INに応じてレベルシフト回路6を駆動するプリドライバ5の出力信号IN1,IN2の電圧波形と、入力信号INに応じてローサイドトランジスタ13を駆動するプリドライバ5の出力信号IN3の電圧波形と、プリドライバ5の出力信号IN1,IN2に応じてハイサイドトランジスタ12を駆動するレベルシフト回路6の出力信号IN4の電圧波形と、レベルシフト回路6の出力信号IN4及びゲート保護回路8に応じて決定されるハイサイドトランジスタ12のゲート−ソース間電圧GHの電圧波形と、ゲート−ソース間電圧GH及びプリドライバ5の出力信号IN3に応じて出力されるプッシュプル回路7の出力端子OUTの電圧波形とを示している。   In FIG. 15, the voltage waveform of the input signal IN input from the low withstand voltage control unit input to the input terminal IN and the output signals IN1 and IN2 of the pre-driver 5 that drives the level shift circuit 6 according to the input signal IN. Level shift circuit that drives the voltage waveform, the voltage waveform of the output signal IN3 of the pre-driver 5 that drives the low-side transistor 13 according to the input signal IN, and the high-side transistor 12 according to the output signals IN1 and IN2 of the pre-driver 5 6, the voltage waveform of the gate-source voltage GH of the high-side transistor 12 determined according to the output signal IN 4 of the level shift circuit 6 and the gate protection circuit 8, and the gate-source voltage. The output terminal OUT of the push-pull circuit 7 output in response to the GH and the output signal IN3 of the pre-driver 5 It shows the voltage waveform.

ここで、入力信号INにGNDレベルの信号が入力され、入力端子INがLレベル(GND)になると、出力信号IN1はHレベル(VDD)、出力信号IN2はLレベル(GND)と夫々なり、出力信号IN4がLレベル(GND)となる。この場合、ツェナーダイオード9が順バイアスとなり、ゲート電圧−ソース間電圧GHは、OUT−VFD(ツェナー順方向電圧)となって寄生ゲート容量11を急速放電し、ハイサイドトランジスタ12のしきい値電圧Vth(N1)以下となることで、ハイサイドトランジスタ12はオフする。その後、ゲート電圧−ソース間電圧GHは、第1の抵抗10によって出力端子OUTと同電位に戻る。また、出力信号IN3は、Hレベル(VDD)となってローサイドトランジスタ13をオンし、出力端子OUTはLレベル(GND)となる。   Here, when a GND level signal is input to the input signal IN and the input terminal IN becomes L level (GND), the output signal IN1 becomes H level (VDD), and the output signal IN2 becomes L level (GND). The output signal IN4 becomes L level (GND). In this case, the Zener diode 9 becomes forward biased, and the gate voltage-source voltage GH becomes OUT-VFD (Zener forward voltage) to rapidly discharge the parasitic gate capacitance 11, and the threshold voltage of the high side transistor 12 is increased. By being equal to or lower than Vth (N1), the high side transistor 12 is turned off. Thereafter, the gate voltage-source voltage GH is returned to the same potential as the output terminal OUT by the first resistor 10. Further, the output signal IN3 becomes H level (VDD) to turn on the low-side transistor 13, and the output terminal OUT becomes L level (GND).

次に、入力信号INにVDDレベルの信号が入力され、入力端子INがHレベル(VDD)になると、出力信号IN1はLレベル(GND)、出力信号IN2はHレベル(VDD)と夫々なり、出力信号IN4がHレベル(VDDH)となって寄生ゲート容量11を急速充電し、ツェナーダイオード9によりゲート−ソース間電圧GHは、OUT+Vz(降伏電圧)となってハイサイドトランジスタ12のしきい値電圧Vth(N1)以上となることで、ハイサイドトランジスタ12はオンする。また、出力信号IN3は、Lレベル(GND)となってローサイドトランジスタ13をオフし、出力信号OUTはHレベル(VDDH)となる。
特開2005−20142号公報(図4)
Next, when a VDD level signal is input to the input signal IN and the input terminal IN becomes H level (VDD), the output signal IN1 becomes L level (GND), and the output signal IN2 becomes H level (VDD). The output signal IN4 becomes H level (VDDH) and the parasitic gate capacitance 11 is rapidly charged, and the gate-source voltage GH becomes OUT + Vz (breakdown voltage) by the Zener diode 9, and the threshold voltage of the high side transistor 12 is reached. By being equal to or higher than Vth (N1), the high side transistor 12 is turned on. Further, the output signal IN3 becomes L level (GND) and the low side transistor 13 is turned off, and the output signal OUT becomes H level (VDDH).
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-20142 (FIG. 4)

しかしながら、上記多チャンネル半導体集積回路の高耐圧出力回路127によれば、ハイサイドトランジスタ12のゲート酸化膜の膜厚は薄いため、GNDからVDDHまでの振幅をもつレベルシフト回路6によってゲート耐圧を越えないように、ゲート保護回路8のツェナーダイオード9によってゲート電圧を制限している。このため、ツェナーダイオード9の降伏電圧で使用できるデバイスが限定されるので、例えば、単位面積当たりの飽和電流の向上やオンするスイッチング速度を向上させる用途のトランジスタを併設したいとき、オンするしきい値電圧をより下げる目的でゲート酸化膜の膜厚をより薄膜化する場合などには、ゲート耐圧も低くなるために、降伏電圧が低いデバイスを追加する必要があるという問題がある。   However, according to the high breakdown voltage output circuit 127 of the multi-channel semiconductor integrated circuit, since the gate oxide film of the high side transistor 12 is thin, the level shift circuit 6 having an amplitude from GND to VDDH exceeds the gate breakdown voltage. The gate voltage is limited by the Zener diode 9 of the gate protection circuit 8 so as not to be present. For this reason, the devices that can be used with the breakdown voltage of the Zener diode 9 are limited. For example, when it is desired to provide a transistor for the purpose of improving the saturation current per unit area and improving the switching speed to be turned on, the threshold value to be turned on When the thickness of the gate oxide film is made thinner for the purpose of lowering the voltage, there is a problem that it is necessary to add a device having a low breakdown voltage because the gate breakdown voltage is also lowered.

また、一般的に、降伏電圧が5V以下となる場合、ダイオードに流す電流によるばらつきが大きいという問題も知られている。(流す電流による降伏電圧のばらつきが大きい)
前記に鑑み、本発明の目的は、ゲート耐圧に合せた複数の降伏電圧をもつツェナーダイオードを作製することなく、最適にレイアウトされた高耐圧出力回路をスタンダードセルとする多チャンネル半導体集積回路を提供することである。
In general, when the breakdown voltage is 5 V or less, there is also a problem that variation due to current flowing in the diode is large. (The breakdown voltage varies greatly depending on the current that flows)
In view of the above, an object of the present invention is to provide a multi-channel semiconductor integrated circuit having a high-voltage output circuit that is optimally laid out as a standard cell without producing a Zener diode having a plurality of breakdown voltages in accordance with the gate breakdown voltage. It is to be.

前記の目的を達成するために、本発明の第1の形態に係る半導体集積回路は、薄膜ゲート酸化膜を有するハイサイドトランジスタ、及び薄膜ゲート酸化膜を有するローサイドトランジスタによって構成されるプッシュプル回路と、レベルシフト回路と、レベルシフト回路の出力とプッシュプル回路の出力との間に接続されたゲート保護回路とを有する高耐圧出力回路を備えた半導体集積回路であって、ゲート保護回路は、ツェナーダイオードと、P型の不純物がドーピングされたP型不純物領域よりなる直列に接続された第1の抵抗及び第2の抵抗によって構成され、ツェナーダイオードによる降伏電圧を分圧する分圧抵抗とを有し、第1の抵抗と第2の抵抗との接続点における分圧電位は、ハイサイドトランジスタのゲートに印加されており、第1の抵抗及び第2の抵抗は、N型の不純物がドーピングされたN型不純物領域に囲まれるように配置されている。   To achieve the above object, a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention includes a push-pull circuit including a high-side transistor having a thin film gate oxide film and a low-side transistor having a thin film gate oxide film. , A semiconductor integrated circuit comprising a level shift circuit and a high withstand voltage output circuit having a gate protection circuit connected between the output of the level shift circuit and the output of the push-pull circuit, the gate protection circuit comprising: A diode, and a first resistor and a second resistor connected in series, each of which includes a P-type impurity region doped with a P-type impurity, and a voltage dividing resistor that divides a breakdown voltage by the Zener diode. The divided potential at the connection point between the first resistor and the second resistor is applied to the gate of the high-side transistor. , The first resistor and the second resistor, an N-type impurity is disposed so as to be surrounded by the doped N-type impurity regions.

本発明の第1の形態に係る半導体集積回路において、第1の抵抗及び第2の抵抗の各々は、N型不純物領域によって各々個別に取り囲まれていると共に、互いに異なるSOIによって個別に分離されている。   In the semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention, each of the first resistor and the second resistor is individually surrounded by the N-type impurity region and is individually separated by different SOIs. Yes.

本発明の第1の形態に係る半導体集積回路において、第1の抵抗及び第2の抵抗の各々は、N型不純物領域によって各々個別に取り囲まれていると共に、互いに同じSOIによって一体に分離されている。   In the semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention, each of the first resistor and the second resistor is individually surrounded by the N-type impurity region and is integrally separated by the same SOI. Yes.

本発明の第1の形態に係る半導体集積回路において、N型不純物領域及び分圧抵抗の各々の角部の形状は、丸味を帯びている。   In the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention, the corners of the N-type impurity region and the voltage dividing resistor are rounded.

本発明の第1の形態に係る半導体集積回路において、第1の抵抗及び第2の抵抗は、単一の抵抗体によって構成されており、単一の抵抗体は、3端子の電極を有している。   In the semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention, the first resistor and the second resistor are configured by a single resistor, and the single resistor has a three-terminal electrode. ing.

本発明の第1の形態に係る半導体集積回路において、半導体チップ上に、パッドをさらに含んだ高耐圧出力回路よりなる回路セルを複数備え、回路セルにおいて、レベルシフト回路、ゲート保護回路、ハイサイドトランジスタ、ローサイドトランジスタ、及びパッドは、一直線上に配置されている。   The semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of circuit cells each including a high voltage output circuit further including a pad on a semiconductor chip, and the circuit cell includes a level shift circuit, a gate protection circuit, and a high side. The transistor, the low-side transistor, and the pad are arranged on a straight line.

本発明の第1の形態に係る半導体集積回路において、半導体チップの中央部に配置された制御部をさらに備え、複数の回路セルは、制御部を介して互いに対向するように配置された、高耐圧出力回路を複数有してなる第1の回路セル列及び第2の回路セル列によって構成されている。   The semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention further includes a control unit disposed in a central portion of the semiconductor chip, and the plurality of circuit cells are disposed so as to face each other via the control unit. The first circuit cell array and the second circuit cell array each having a plurality of withstand voltage output circuits.

本発明の第1の形態に係る半導体集積回路において、第1の回路セル列及び第2の回路セル列の各々の両端に配置され、高圧電位用の第1の電源パッド及び基準電位用の第2の電源パッドと、第1の回路セル列及び第2の回路セル列における各々のハイサイドトランジスタの上に配置され、第1の電源パッドと電気的に接続する高圧電位の第1の配線と、第1の回路セル列及び第2の回路セル列における各々のローサイドトランジスタの上に配置され、第2の電源パッドと電気的に接続する基準電位の第2の配線とをさらに備えている。   In the semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention, the first power supply pad for the high voltage potential and the first for the reference potential are arranged at both ends of each of the first circuit cell row and the second circuit cell row. Two power supply pads, a first wiring having a high voltage potential disposed on each of the high-side transistors in the first circuit cell row and the second circuit cell row and electrically connected to the first power supply pad, And a second wiring having a reference potential disposed on each low-side transistor in the first circuit cell column and the second circuit cell column and electrically connected to the second power supply pad.

本発明の第1の形態に係る半導体集積回路において、半導体基板の中央部に配置された制御部を取り囲むように配置された基準電位の第3の配線をさらに備えている。   The semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention further includes a third wiring having a reference potential arranged so as to surround the control unit arranged in the central portion of the semiconductor substrate.

本発明の第1の形態に係る半導体集積回路において、レベルシフト回路、ゲート保護回路及びハイサイドトランジスタは、ローサイドトランジスタのセル幅内に収まるように設計されている。   In the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention, the level shift circuit, the gate protection circuit, and the high side transistor are designed to be within the cell width of the low side transistor.

本発明の第1の形態に係る半導体集積回路において、ツェナーダイオード及び分圧抵抗は、高耐圧出力回路の幅方向に互いに隣り合うように配置されている。   In the semiconductor integrated circuit according to the first aspect of the present invention, the Zener diode and the voltage dividing resistor are arranged adjacent to each other in the width direction of the high withstand voltage output circuit.

また、本発明の第2の形態に係る半導体集積回路は、薄膜ゲート酸化膜を有するハイサイドトランジスタ、ハイサイドトランジスタと並列に接続されたハイサイド回生ダイオード、薄膜ゲート酸化膜を有するローサイドトランジスタ、及びローサイドトランジスタと並列に接続されるローサイド回生ダイオードとによって構成されるプッシュプル回路と、レベルシフト回路と、レベルシフト回路の出力とプッシュプル回路の出力との間に接続されたゲート保護回路とを有する高耐圧出力回路を備えた半導体集積回路であって、ゲート保護回路は、ツェナーダイオードと、P型の不純物がドーピングされたP型不純物領域よりなる直列に接続された第1の抵抗及び第2の抵抗によって構成され、ツェナーダイオードによる降伏電圧を分圧する分圧抵抗とを有し、第1の抵抗と第2の抵抗との接続点における分圧電位は、ハイサイドトランジスタのゲートに印加され、第1の抵抗及び第2の抵抗は、N型の不純物がドーピングされたN型不純物領域に囲まれるように配置されている。   A semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention includes a high-side transistor having a thin-film gate oxide film, a high-side regenerative diode connected in parallel with the high-side transistor, a low-side transistor having a thin-film gate oxide film, and A push-pull circuit including a low-side transistor and a low-side regenerative diode connected in parallel; a level shift circuit; and a gate protection circuit connected between the output of the level shift circuit and the output of the push-pull circuit. A semiconductor integrated circuit including a high withstand voltage output circuit, wherein the gate protection circuit includes a zener diode, a first resistor and a second resistor connected in series including a P-type impurity region doped with a P-type impurity. A resistor that divides the breakdown voltage due to the Zener diode. A divided potential at a connection point between the first resistor and the second resistor is applied to the gate of the high-side transistor, and the first resistor and the second resistor are N-type impurities. Arranged so as to be surrounded by the doped N-type impurity region.

本発明の第2の形態に係る半導体集積回路において、第1の抵抗及び第2の抵抗の各々は、N型不純物領域によって各々個別に取り囲まれていると共に、互いに異なるSOIによって個別に分離されている。   In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, each of the first resistor and the second resistor is individually surrounded by the N-type impurity region and is individually separated by different SOIs. Yes.

本発明の第2の形態に係る半導体集積回路において、第1の抵抗及び第2の抵抗の各々は、N型不純物領域によって各々個別に取り囲まれていると共に、互いに同じSOIによって一体に分離されている。   In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, each of the first resistor and the second resistor is individually surrounded by the N-type impurity region and is integrally separated by the same SOI. Yes.

本発明の第2の形態に係る半導体集積回路において、N型不純物領域及び分圧抵抗の各々の角部の形状は、丸味を帯びている。   In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the shape of each corner of the N-type impurity region and the voltage dividing resistor is rounded.

本発明の第2の形態に係る半導体集積回路において、第1の抵抗及び第2の抵抗は、単一の抵抗体によって構成されており、単一の抵抗体は、3端子の電極を有している。   In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the first resistor and the second resistor are constituted by a single resistor, and the single resistor has a three-terminal electrode. ing.

本発明の第2の形態に係る半導体集積回路において、半導体チップ上に、パッドをさらに含んだ高耐圧出力回路よりなる回路セルを複数備え、回路セルにおいて、レベルシフト回路、ゲート保護回路、ハイサイドトランジスタ、ローサイドトランジスタ、ハイサイド回生ダイオード、ローサイド回生ダイオード及びパッドは、一直線上に配置されている。   The semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention includes a plurality of circuit cells each including a high withstand voltage output circuit further including a pad on a semiconductor chip, and the circuit cell includes a level shift circuit, a gate protection circuit, and a high side. The transistor, the low-side transistor, the high-side regeneration diode, the low-side regeneration diode, and the pad are arranged on a straight line.

本発明の第2の形態に係る半導体集積回路において、半導体チップの中央部に配置された制御部をさらに備え、複数の回路セルは、制御部を介して互いに対向するように配置された、高耐圧出力回路を複数有してなる第1の回路セル列及び第2の回路セル列によって構成されている。   In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the semiconductor integrated circuit further includes a control unit disposed at the center of the semiconductor chip, and the plurality of circuit cells are disposed so as to face each other via the control unit. The first circuit cell array and the second circuit cell array each having a plurality of withstand voltage output circuits.

本発明の第2の形態に係る半導体集積回路において、第1の回路セル列及び第2の回路セル列の各々の両端に配置され、高圧電位用の第1の電源パッド及び基準電位用の第2の電源パッドと、第1の回路セル列及び第2の回路セル列における各々のハイサイドトランジスタの上に配置され、第1の電源パッドと電気的に接続する高圧電位の第1の配線と、第1の回路セル列及び第2の回路セル列における各々のローサイドトランジスタの上に配置され、第2の電源パッドと電気的に接続する基準電位の第2の配線とをさらに備えている。   In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the first power supply pad for the high potential and the first potential for the reference potential are arranged at both ends of each of the first circuit cell row and the second circuit cell row. Two power supply pads, a first wiring having a high voltage potential disposed on each of the high-side transistors in the first circuit cell row and the second circuit cell row and electrically connected to the first power supply pad, And a second wiring having a reference potential disposed on each low-side transistor in the first circuit cell column and the second circuit cell column and electrically connected to the second power supply pad.

本発明の第2の形態に係る半導体集積回路において、半導体基板の中央部に配置された制御部を取り囲むように配置された基準電位の第3の配線をさらに備えている。   The semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention further includes a third wiring having a reference potential arranged so as to surround the control unit arranged in the central portion of the semiconductor substrate.

本発明の第2の形態に係る半導体集積回路において、レベルシフト回路、ゲート保護回路、ハイサイドトランジスタ、ハイサイド回生ダイオード及びローサイド回生ダイオードは、ローサイドトランジスタのセル幅内に収まるように設計されている。   In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the level shift circuit, the gate protection circuit, the high-side transistor, the high-side regeneration diode, and the low-side regeneration diode are designed to be within the cell width of the low-side transistor. .

本発明の第2の形態に係る半導体集積回路において、ツェナーダイオード及び分圧抵抗は、高耐圧出力回路の幅方向に互いに隣り合うように配置されている。   In the semiconductor integrated circuit according to the second aspect of the present invention, the Zener diode and the voltage dividing resistor are arranged adjacent to each other in the width direction of the high withstand voltage output circuit.

上述した半導体集積回路によると、ゲート耐圧に合せた複数の降伏電圧をもつツェナーダイオードを作製する必要がなく、また、電流によるばらつきの小さい降伏電圧が5V以上のツェナーダイオードでも5V未満の耐圧をもつしきい値電圧の低いハイサイドトランジスタが使えるように最適にレイアウトされた高耐圧出力回路をスタンダードセルとする多チャンネル半導体集積回路を提供することができる。   According to the semiconductor integrated circuit described above, it is not necessary to manufacture a Zener diode having a plurality of breakdown voltages according to the gate breakdown voltage. Even a Zener diode having a breakdown voltage with a small variation due to current of 5 V or more has a breakdown voltage of less than 5 V. It is possible to provide a multi-channel semiconductor integrated circuit in which a high breakdown voltage output circuit optimally laid out so that a high-side transistor having a low threshold voltage can be used as a standard cell.

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路の回路構成図であって、具体的には、後述の高耐圧出力回路セルを構成する高耐圧出力回路を説明するための回路構成図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a multi-channel semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention. Specifically, to describe a high voltage output circuit constituting a high voltage output circuit cell described later. FIG.

図1に示すように、本実施形態に係る半導体集積回路は、高耐圧出力回路127と、後述の低耐圧制御部からの制御信号入力端子INに応じて高耐圧出力回路127を駆動するプリドライバ5とを備えている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor integrated circuit according to this embodiment includes a high-voltage output circuit 127 and a pre-driver that drives the high-voltage output circuit 127 in accordance with a control signal input terminal IN from a low-voltage controller described later. And 5.

ここで、高耐圧出力回路127は、ハイサイドトランジスタ12、ハイサイドトランジスタ12の寄生のゲート−ソース間容量11、及びローサイドトランジスタ13とでプッシュプル出力を構成するプッシュプル回路7と、厚膜ゲートP型MOSトランジスタ14,15及び薄膜ゲートN型MOSトランジスタ16,17から構成され、ハイサイドトランジスタ12を駆動するレベルシフト回路6と、ツェナーダイオード9、分圧抵抗48,49、及び分圧抵抗48,49の寄生ダイオード47から構成され、ゲートが破壊されない駆動電圧を任意(ゲート駆動電圧=ツェナーダイオード9の降伏電圧/(1+分圧抵抗48/分圧抵抗49)に設定できるハイサイドトランジスタ12のゲートを保護するゲート保護回路8とで構成されている。なお、ゲート保護回路8は、レベルシフト回路6の出力とプッシュプル回路7の出力4との間に接続され、直列に接続された分圧抵抗48と分圧抵抗49との接続点における分圧電位が、ハイサイドトランジスタ7のゲートに印加される。   Here, the high withstand voltage output circuit 127 includes a push-pull circuit 7 that forms a push-pull output with the high-side transistor 12, the parasitic gate-source capacitance 11 of the high-side transistor 12, and the low-side transistor 13, and a thick film gate. A level shift circuit 6 that drives the high-side transistor 12, a Zener diode 9, voltage dividing resistors 48 and 49, and a voltage dividing resistor 48, which are composed of P-type MOS transistors 14 and 15 and thin-film gate N-type MOS transistors 16 and 17. 49 of the high-side transistor 12 which can be set to any driving voltage (gate driving voltage = breakdown voltage of the Zener diode 9 / (1 + voltage dividing resistor 48 / voltage dividing resistor 49)). And a gate protection circuit 8 for protecting the gate. The gate protection circuit 8 is connected between the output of the level shift circuit 6 and the output 4 of the push-pull circuit 7, and is divided at the connection point between the voltage dividing resistor 48 and the voltage dividing resistor 49 connected in series. A voltage potential is applied to the gate of the high side transistor 7.

また、ハイサイドトランジスタ12には高圧電源の端子3が接続されており、ローサイドトランジスタ13には基準電位の端子1が接続されており、プリドライバ5には低圧電源の端子2が接続されており、プッシュプル回路7には高圧出力の端子4が接続されている。なお、ハイサイドトランジスタ12がハイレベル出力用であり、ローサイドトランジスタ13がローレベル出力用である。   The high-side transistor 12 is connected to a high-voltage power source terminal 3, the low-side transistor 13 is connected to a reference potential terminal 1, and the pre-driver 5 is connected to a low-voltage power source terminal 2. The push-pull circuit 7 is connected to a high voltage output terminal 4. The high side transistor 12 is for high level output, and the low side transistor 13 is for low level output.

図2は、本発明の第1の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路における高耐圧出力回路127の動作を説明するタイミング図である。   FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the high voltage output circuit 127 in the multi-channel semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention.

図2では、入力端子INに入力される低耐圧制御部からの入力信号INの電圧波形と、入力信号INに応じてレベルシフト回路6を駆動するプリドライバ5の出力信号IN1,IN2の電圧波形と、入力信号INに応じてローサイドトランジスタ13を駆動するプリドライバ5の出力信号IN3の電圧波形と、プリドライバ5の出力信号IN1,IN2に応じてハイサイドトランジスタ12を駆動するレベルシフト回路6の出力信号IN4の電圧波形と、レベルシフト回路6の出力信号IN4及びゲート保護回路8に応じて決定されるハイサイドトランジスタ12のゲート−ソース間電圧GHの電圧波形と、ゲート−ソース間電圧GH及びプリドライバ5の出力信号IN3に応じて出力されるプッシュプル回路7の出力電圧OUTの電圧波形とを示している。   In FIG. 2, the voltage waveform of the input signal IN from the low withstand voltage control unit input to the input terminal IN and the voltage waveform of the output signals IN1 and IN2 of the pre-driver 5 that drives the level shift circuit 6 according to the input signal IN. The voltage waveform of the output signal IN3 of the pre-driver 5 that drives the low-side transistor 13 according to the input signal IN and the level shift circuit 6 that drives the high-side transistor 12 according to the output signals IN1 and IN2 of the pre-driver 5 The voltage waveform of the output signal IN4, the voltage waveform of the gate-source voltage GH of the high-side transistor 12 determined according to the output signal IN4 of the level shift circuit 6 and the gate protection circuit 8, the gate-source voltage GH, Voltage waveform of the output voltage OUT of the push-pull circuit 7 output according to the output signal IN3 of the pre-driver 5 The shows.

ここで、入力信号INにGNDレベルの信号が入力され、入力端子INがLレベルになると、出力信号IN1はHレベル(VDD)、出力信号IN2はLレベル(GND)と夫々なり、出力信号IN4がLレベル(GND)となる。この場合、ツェナーダイオード9及び分圧抵抗48,49の寄生ダイオード47が順バイアスとなり、ゲート−ソース間電圧GHは、OUT−VFD(ダイオード順方向電圧)となって、分圧抵抗48,49によって制限されることなく、寄生ゲート容量11を急速放電し、ハイサイドトランジスタ12のしきい値電圧Vth(N1)以下となることで、ハイサイドトランジスタ12はオフする。その後、ゲート−ソース間電圧GHは、分圧抵抗48,49により出力電圧OUTと同電位に戻る。また、出力信号IN3は、Hレベル(VDD)となってローサイドトランジスタ13をオンし、出力電圧OUTはLレベル(GND)となる。   When a GND level signal is input to the input signal IN and the input terminal IN becomes L level, the output signal IN1 becomes H level (VDD), the output signal IN2 becomes L level (GND), and the output signal IN4. Becomes L level (GND). In this case, the Zener diode 9 and the parasitic diode 47 of the voltage dividing resistors 48 and 49 are forward-biased, and the gate-source voltage GH becomes OUT-VFD (diode forward voltage) and is divided by the voltage-dividing resistors 48 and 49. Without being restricted, the high-side transistor 12 is turned off when the parasitic gate capacitance 11 is rapidly discharged and becomes equal to or lower than the threshold voltage Vth (N1) of the high-side transistor 12. Thereafter, the gate-source voltage GH returns to the same potential as the output voltage OUT by the voltage dividing resistors 48 and 49. Further, the output signal IN3 becomes H level (VDD) to turn on the low-side transistor 13, and the output voltage OUT becomes L level (GND).

次に、入力信号INにVDDレベルの信号が入力され、入力端子INがHレベル(VDD)になると、出力信号IN1はLレベル(GND)、出力信号IN2はHレベル(VDD)と夫々なり、出力信号IN4がHレベル(VDDH)となる。このとき、ゲート−ソース間電圧GHは、分圧抵抗48,49によりツェナーダイオード9の降伏電圧を分圧した値で寄生ゲート容量11を充電するので、ゲート−ソース間電圧GHは、OUT+Vz(降伏電圧)/(1+分圧抵抗48/分圧抵抗49)となって、ハイサイドトランジスタ12のしきい値電圧Vth(N1)以上となることで、ハイサイドトランジスタ12はオンする。また、出力信号IN3は、Lレベル(GND)となってローサイドトランジスタ13をオフし、出力信号OUTはHレベル(VDDH)となる。   Next, when a VDD level signal is input to the input signal IN and the input terminal IN becomes H level (VDD), the output signal IN1 becomes L level (GND), and the output signal IN2 becomes H level (VDD). The output signal IN4 becomes H level (VDDH). At this time, since the gate-source voltage GH charges the parasitic gate capacitor 11 with a value obtained by dividing the breakdown voltage of the Zener diode 9 by the voltage dividing resistors 48 and 49, the gate-source voltage GH is OUT + Vz (breakdown). Voltage) / (1 + voltage dividing resistor 48 / voltage dividing resistor 49), and when the voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth (N1) of the high side transistor 12, the high side transistor 12 is turned on. Further, the output signal IN3 becomes L level (GND) and the low side transistor 13 is turned off, and the output signal OUT becomes H level (VDDH).

図3(a)は、ゲート保護回路8を構成する分圧抵抗48,49のレイアウトを示す平面図であり、図3(b)は、図3(a)のIIIb-IIIb線の断面図である。なお、図3(a)では、説明の便宜上、図3(b)で示す構成の一部の図示を省略している。   3A is a plan view showing a layout of the voltage dividing resistors 48 and 49 constituting the gate protection circuit 8, and FIG. 3B is a sectional view taken along line IIIb-IIIb in FIG. is there. In FIG. 3A, for convenience of explanation, a part of the configuration shown in FIG. 3B is not shown.

図3(a)及び(b)に示すように、SOIの特徴であるトレンチ36とBOX43とによって分離され、薄いN型不純物がドーピングされてなるウェル46が形成されている。該ウェル46の中には、濃いP型不純物がドーピングされてなる抵抗体45が形成されており、該抵抗体45の周囲を取り囲むように、濃いN型不純物がドーピングされてなる領域であるガードリング44が形成されている。   As shown in FIGS. 3A and 3B, a well 46 is formed which is separated by a trench 36 and a BOX 43, which are characteristic of SOI, and is doped with a thin N-type impurity. A resistor 45 doped with a dense P-type impurity is formed in the well 46, and a guard is a region doped with a dense N-type impurity so as to surround the resistor 45. A ring 44 is formed.

このように、P型の抵抗体45を囲むようにN型のガードリング44が配置されていることにより、ガードリング44の電位が抵抗体45よりも低くなったときに、寄生ダイオード47が順バイアスされる。このため、ハイサイドトランジスタ12のゲート容量11の放電は、分圧抵抗48,49に制限されることなく急速に放電可能となるので、ハイサイドトランジスタ12のオフを早めることができ、ひいては、プッシュプル回路7の貫通破壊を回避することができる。   As described above, since the N-type guard ring 44 is disposed so as to surround the P-type resistor 45, when the potential of the guard ring 44 becomes lower than that of the resistor 45, the parasitic diode 47 is in order. Biased. For this reason, the discharge of the gate capacitance 11 of the high side transistor 12 can be rapidly discharged without being limited by the voltage dividing resistors 48 and 49, so that the high side transistor 12 can be quickly turned off, and hence push Through-breakage of the pull circuit 7 can be avoided.

一方、ガードリング44の電位が抵抗体45より高くなったときには、寄生ダイオード47が逆バイアスとなり、ツェナーダイオード9によってウェル46の電位は安定する。このため、分圧抵抗48,49は、ハイサイドトランジスタ12のゲート駆動電圧を精度良く制限できる。また、ウェル46、ガードリング44、及び抵抗体45はいずれも他のトランジスタに使われている拡散層で兼用できるため、マスク工程を増やすことなく安価に、分圧抵抗48,49の構成を実現できる。   On the other hand, when the potential of the guard ring 44 becomes higher than that of the resistor 45, the parasitic diode 47 is reverse-biased, and the potential of the well 46 is stabilized by the Zener diode 9. Therefore, the voltage dividing resistors 48 and 49 can accurately limit the gate drive voltage of the high side transistor 12. In addition, since the well 46, the guard ring 44, and the resistor 45 can all be used as diffusion layers used in other transistors, the configuration of the voltage dividing resistors 48 and 49 can be realized at low cost without increasing the mask process. it can.

図4(a)は、ゲート保護回路8を構成する分圧抵抗48,49のレイアウトを示す平面図であって、上記図3(a)及び(b)に示したレイアウトの変形例であり、図4(b)は、図4(a)のIVb-IVb線の断面図である。なお、図4(a)では、説明の便宜上、図4(b)で示す構成の一部の図示を省略している。   FIG. 4A is a plan view showing a layout of the voltage dividing resistors 48 and 49 constituting the gate protection circuit 8, which is a modification of the layout shown in FIGS. 3A and 3B. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line IVb-IVb in FIG. In FIG. 4A, for the convenience of explanation, illustration of a part of the configuration shown in FIG. 4B is omitted.

図4(a)及び(b)に示す分圧抵抗48,49のレイアウトが、図3(a)及び(b)に示した分圧抵抗48,49のレイアウトと異なるのは、薄いN型不純物がドーピングされてなるウェル46の中に、四隅が丸味を帯びるように濃いP型不純物がドーピングされてなる抵抗体145が形成されている点と、該抵抗体145の周囲を取り囲むように形成され、四隅が丸味を帯びるように濃いN型不純物がドーピングされた領域であるガードリング144が形成されている点である。   The layout of the voltage dividing resistors 48 and 49 shown in FIGS. 4A and 4B differs from the layout of the voltage dividing resistors 48 and 49 shown in FIGS. A resistor 145 is formed in the well 46 which is doped with a thick P-type impurity so that the four corners are rounded, and is formed so as to surround the periphery of the resistor 145. The guard ring 144, which is a region doped with a thick N-type impurity, is formed so that the four corners are rounded.

このようにすると、ガードリング144の電位が抵抗体145よりも低くなったときに発生する寄生ダイオード47が順バイアスされるときの電流を均一に流すことができる。このため、ハイサイドトランジスタ12のゲート容量11の放電は、分圧抵抗48,49に制限されることなく、急速に効率よく放電可能となる。その結果、ハイサイドトランジスタ12のオフを早めることができ、ひいては、プッシュプル回路の貫通破壊を回避することができる。   In this way, the current when the parasitic diode 47 generated when the potential of the guard ring 144 becomes lower than the resistor 145 is forward-biased can be made to flow uniformly. Therefore, the discharge of the gate capacitance 11 of the high side transistor 12 is not limited to the voltage dividing resistors 48 and 49, and can be discharged quickly and efficiently. As a result, the turn-off of the high-side transistor 12 can be accelerated, and as a result, the penetration breakdown of the push-pull circuit can be avoided.

一方、ガードリング144の電位が抵抗体145よりも高くなったときには、寄生ダイオード47が逆バイアスとなり、ツェナーダイオード9によってウェル46の電位が安定する。このため、分圧抵抗48,49は,ハイサイドトランジスタ12のゲート駆動電圧を精度良く制限できる。また、ウェル46、ガードリング144、及び抵抗体145はいずれも他のトランジスタに使われている拡散層で兼用できるため、マスク工程を増やすことなく安価に、分圧抵抗48,49の構成を実現できる。   On the other hand, when the potential of the guard ring 144 becomes higher than that of the resistor 145, the parasitic diode 47 is reverse-biased, and the potential of the well 46 is stabilized by the Zener diode 9. Therefore, the voltage dividing resistors 48 and 49 can accurately limit the gate drive voltage of the high-side transistor 12. In addition, since the well 46, the guard ring 144, and the resistor 145 can all be used as diffusion layers used in other transistors, the configuration of the voltage dividing resistors 48 and 49 can be realized at low cost without increasing the mask process. it can.

図5は、高耐圧出力回路127を構成する高耐圧出力回路セル27におけるレイアウトを示す平面図である。   FIG. 5 is a plan view showing a layout in the high voltage output circuit cell 27 constituting the high voltage output circuit 127.

図5に示すように、高耐圧出力回路セル27のレイアウトは、薄膜ゲートN型MOSトランジスタ16,17、厚膜ゲートP型MOSトランジスタ14,15の順で配置されてなるレベルシフト回路6と、ツェナーダイオード9、分圧抵抗48、49の順で配置されてなるゲート保護回路8と、ハイサイドトランジスタ12と、ローサイドトランジスタ13と、出力パッド24とがこの順に配置されている。   As shown in FIG. 5, the layout of the high withstand voltage output circuit cell 27 includes a level shift circuit 6 in which thin-film gate N-type MOS transistors 16 and 17 and thick-film gate P-type MOS transistors 14 and 15 are arranged in this order. The gate protection circuit 8, which is arranged in the order of the Zener diode 9, the voltage dividing resistors 48 and 49, the high side transistor 12, the low side transistor 13, and the output pad 24 are arranged in this order.

このレイアウトによると、最も電流を流すローサイドトランジスタ13が出力パッド24に近く配置されている一方で、ほとんど電流を流さないレベルシフト回路6が出力パッド24から遠く配置されているため、配線インピーダンスによる出力抵抗の影響を低く抑えることが可能であると共に、サイズの大きなローサイドトランジスタ13が出力パッド24に最も近いので静電破壊に対する耐量も向上させることができる。   According to this layout, the low-side transistor 13 through which current flows most is arranged close to the output pad 24, while the level shift circuit 6 that hardly conducts current is arranged far from the output pad 24. The influence of the resistance can be suppressed to a low level, and since the large-sized low-side transistor 13 is closest to the output pad 24, the resistance to electrostatic breakdown can be improved.

また、図5に示すように、レベルシフト回路6、ゲート保護回路8、ハイサイドトランジスタ12、ローサイドトランジスタ13、及び出力パッド24は、一直線上に並んで配置されていることにより、後述する図6に示す半導体集積回路のレイアウトからも明らかなように、高耐圧出力回路127を含む高耐圧出力回路セル27の高集積化を実現できる。   Further, as shown in FIG. 5, the level shift circuit 6, the gate protection circuit 8, the high side transistor 12, the low side transistor 13, and the output pad 24 are arranged in a straight line, which will be described later. As can be seen from the layout of the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 5, high integration of the high breakdown voltage output circuit cell 27 including the high breakdown voltage output circuit 127 can be realized.

さらに、レベルシフト回路6及びゲート保護回路8は、セル幅が一番大きいローサイドトランジスタ13及びハイサイドトランジスタ12のセル幅内に収まるように設計されている。つまり、図5に示すように、レベルシフト回路6及びゲート保護回路8は、ローサイドトランジスタ13及びハイサイドトランジスタ12のセル幅に併せて設計されていることにより、半導体集積回路の高集積化が実現されている。   Further, the level shift circuit 6 and the gate protection circuit 8 are designed to be within the cell width of the low side transistor 13 and the high side transistor 12 having the largest cell width. That is, as shown in FIG. 5, the level shift circuit 6 and the gate protection circuit 8 are designed in accordance with the cell widths of the low-side transistor 13 and the high-side transistor 12, thereby realizing high integration of the semiconductor integrated circuit. Has been.

なお、図5において、28はローサイドトランジスタ13のドレイン領域であり、29はローサイドトランジスタ13のゲート領域であり、30はローサイドトランジスタ13のソース領域であり、25はスルーホールであり、26はコンタクトであり、31はハイサイドトランジスタ12のドレイン領域であり、33はハイサイドトランジスタ12のゲート領域であり、32はハイサイドトランジスタ12のソース領域であり、35はツェナーダイオードのアノード電極であり、34はツェナーダイオードのカソード電極であり、18は基準電位の配線であり、19は高圧電源の配線であり、20,22はレベルシフト回路6の制御信号線であり、23はローサイドトランジスタ13の制御信号線である。   In FIG. 5, 28 is a drain region of the low side transistor 13, 29 is a gate region of the low side transistor 13, 30 is a source region of the low side transistor 13, 25 is a through hole, and 26 is a contact. , 31 is a drain region of the high-side transistor 12, 33 is a gate region of the high-side transistor 12, 32 is a source region of the high-side transistor 12, 35 is an anode electrode of a Zener diode, and 34 is The cathode electrode of the Zener diode, 18 is a reference potential wiring, 19 is a high-voltage power supply wiring, 20 and 22 are control signal lines for the level shift circuit 6, and 23 is a control signal line for the low-side transistor 13. It is.

図6は、半導体チップ57上に、図5に示したレイアウトを有する高耐圧出力回路セル27が配置された多チャンネル半導体集積回路の構造を示す平面図である。   FIG. 6 is a plan view showing the structure of a multi-channel semiconductor integrated circuit in which high withstand voltage output circuit cells 27 having the layout shown in FIG.

図6に示すように、半導体チップ57の上には、中央部に入力制御回路等による出力タイミング制御を行う低耐圧制御部56が配置されていると共に、低耐圧制御部56を介して対向するように、複数の上記高耐圧出力回路セル27がチップ辺に沿って配置されている。プリドライバ5を含む低耐圧制御部56と高耐圧出力回路セル27の各々とは、レベルシフト回路6の制御信号線20,22及びローサイドトランジスタ13の制御信号線23によって接続されており、プリドライバ5を含む低耐圧制御部56からの制御信号を、制御信号線20,22,23を用いて高耐圧出力回路セル27へ伝達させている。   As shown in FIG. 6, a low breakdown voltage control unit 56 that performs output timing control by an input control circuit or the like is disposed on the semiconductor chip 57 on the semiconductor chip 57, and faces through the low breakdown voltage control unit 56. As described above, the plurality of high withstand voltage output circuit cells 27 are arranged along the chip side. The low withstand voltage control unit 56 including the pre-driver 5 and each of the high withstand voltage output circuit cells 27 are connected by the control signal lines 20 and 22 of the level shift circuit 6 and the control signal line 23 of the low-side transistor 13. 5, the control signal from the low withstand voltage control unit 56 is transmitted to the high withstand voltage output circuit cell 27 using the control signal lines 20, 22, and 23.

また、複数の高耐圧出力回路セル27の両端には、高圧電源のパッド54及び基準電位のパッド53が配置されている。また、高耐圧出力回路セル27内のローサイドトランジスタ13上には、基準電位の配線18が形成されており、該配線18は、複数の高耐圧出力回路セル27の両側に配置された基準電位のパッド53に接続されている。同様に、高耐圧出力回路セル27内のハイサイドトランジスタ12上には、高圧電位の配線19が形成されており、高圧電位の配線19は、複数の高耐圧出力回路セル27の両側に配置された高圧電源のパッド54に接続されている。   Further, a high-voltage power supply pad 54 and a reference potential pad 53 are arranged at both ends of the plurality of high-breakdown-voltage output circuit cells 27. A reference potential wiring 18 is formed on the low-side transistor 13 in the high breakdown voltage output circuit cell 27, and the wiring 18 has a reference potential arranged on both sides of the plurality of high breakdown voltage output circuit cells 27. It is connected to the pad 53. Similarly, a high-voltage potential wiring 19 is formed on the high-side transistor 12 in the high-voltage output circuit cell 27, and the high-voltage potential wiring 19 is arranged on both sides of the plurality of high-voltage output circuit cells 27. It is connected to a pad 54 of a high voltage power source.

また、半導体チップ57内における複数の高耐圧出力回路セル27の両側に配置された基準電位のパッド53及び高圧電源のパッド54には、パッケージからワイヤーボンディングされるので、基準電位のパッド53及び高圧電源のパッド54の電位は安定している。このため、基準電位の配線18及び高圧電位の配線19の配線インピーダンスを低減することができ、各チャンネルからの出力電流が集まって大電流になる場合においても、各々の高耐圧出力回路セル27の基準電位及び高圧電位が安定し、均一な出力特性及びESD耐量を得ることができる。一方、低耐圧制御部56における長さ方向の一方の側には、入力制御パッド55が配置されていると共に、他方の側には、基準電位のパッド53が配置されている。さらに、低耐圧制御部56の上には、入力制御パッド55側を除く三方向が囲まれるように基準電位の配線18bが形成されている。基準電位の配線18bは、出力パッド24から入り込む外部ノイズが高耐圧出力回路セル27を介して低耐圧制御部56に伝達することを防止するシールドとしての役割を有している。このため、低耐圧制御部56からのプリドライバ5を介して入力される信号が安定化され、出力特性が安定する。   The reference potential pads 53 and the high-voltage power supply pads 54 disposed on both sides of the plurality of high-breakdown-voltage output circuit cells 27 in the semiconductor chip 57 are wire-bonded from the package. The potential of the power supply pad 54 is stable. For this reason, the wiring impedance of the reference potential wiring 18 and the high-voltage potential wiring 19 can be reduced, and even when the output current from each channel gathers to become a large current, the high withstand voltage output circuit cell 27 The reference potential and the high voltage potential are stable, and uniform output characteristics and ESD tolerance can be obtained. On the other hand, an input control pad 55 is disposed on one side in the length direction of the low withstand voltage control unit 56, and a reference potential pad 53 is disposed on the other side. Further, a reference potential wiring 18b is formed on the low withstand voltage control unit 56 so as to surround three directions excluding the input control pad 55 side. The reference potential wiring 18 b serves as a shield for preventing external noise entering from the output pad 24 from being transmitted to the low breakdown voltage control unit 56 via the high breakdown voltage output circuit cell 27. For this reason, the signal input via the pre-driver 5 from the low withstand voltage control unit 56 is stabilized, and the output characteristics are stabilized.

(第2の実施形態)
図7は、本発明の第2の実施形態に係る半導体集積回路における高耐圧出力回路127を構成する高耐圧出力回路セル27におけるレイアウトを示す平面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a plan view showing a layout in the high voltage output circuit 27 constituting the high voltage output circuit 127 in the semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention.

図7に示す高耐圧出力回路127が、上述した第1の実施形態に係る図5に示した高耐圧出力回路127と異なるのは、ゲート保護回路8の構成である。なお、図7に示す高耐圧出力回路127を構成するその他の部分は、図5に示した高耐圧出力回路127の対応する部分と同様であるため、その説明は繰り返さない。また、図7に示す高耐圧出力回路セル27が配置される多チャンネル半導体集積回路の構造は、上述した図6に示す構造と同様であるため、その説明は繰り返さない。   The high breakdown voltage output circuit 127 shown in FIG. 7 is different from the high breakdown voltage output circuit 127 shown in FIG. 5 according to the first embodiment described above in the configuration of the gate protection circuit 8. 7 are the same as the corresponding portions of high voltage output circuit 127 shown in FIG. 5, and therefore description thereof will not be repeated. Also, the structure of the multi-channel semiconductor integrated circuit in which the high withstand voltage output circuit cell 27 shown in FIG. 7 is arranged is the same as the structure shown in FIG. 6 described above, and therefore description thereof will not be repeated.

図7に示す高耐圧出力回路127におけるゲート保護回路8は、ツェナーダイオード9と、トレンチ36及びBOX43によって分離された同一の薄いN型不純物がドーピングされたウェル46の中に配置された分圧抵抗48,49とがこの順で配置されている。つまり、第1の実施形態では、分圧抵抗48,49は各々個別のSOIによって分離されているのに対し、第2の実施形態では、分圧抵抗48,49は単一のSOIによって分離されている。図7に示すレイアウトにより、ゲート保護回路8の集積度がさらに向上する。なお、図7に示す分圧抵抗48,49のレイアウトとして、上述した第1の実施形態に係る図4(a)に示したレイアウトを用いることも当然可能である。   The gate protection circuit 8 in the high withstand voltage output circuit 127 shown in FIG. 7 includes a voltage dividing resistor disposed in the Zener diode 9 and the well 46 doped with the same thin N-type impurity separated by the trench 36 and the BOX 43. 48 and 49 are arranged in this order. That is, in the first embodiment, the voltage dividing resistors 48 and 49 are separated by individual SOIs, whereas in the second embodiment, the voltage dividing resistors 48 and 49 are separated by a single SOI. ing. With the layout shown in FIG. 7, the degree of integration of the gate protection circuit 8 is further improved. As a layout of the voltage dividing resistors 48 and 49 shown in FIG. 7, it is naturally possible to use the layout shown in FIG. 4A according to the first embodiment described above.

(第3の実施形態)
図8(a)及び(b)は、本発明の第3の実施形態に係る半導体集積回路におけるゲート保護回路8を構成する分圧抵抗48,49におけるレイアウトを示す平面図及び断面図である。
(Third embodiment)
FIGS. 8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view showing a layout of the voltage dividing resistors 48 and 49 constituting the gate protection circuit 8 in the semiconductor integrated circuit according to the third embodiment of the present invention.

図8(a)及び(b)に示す分圧抵抗48,49が、上述した第1及び第2の実施形態に係る分圧抵抗49,49と異なるのは、分圧抵抗48,49のレイアウトである。なお、ゲート保護回路8を構成するその他の部分は、上述した第1の実施形態での説明と同様であるため、その説明は繰り返さない。   The voltage dividing resistors 48 and 49 shown in FIGS. 8A and 8B differ from the voltage dividing resistors 49 and 49 according to the first and second embodiments described above in the layout of the voltage dividing resistors 48 and 49. It is. Since other parts constituting the gate protection circuit 8 are the same as those described in the first embodiment, description thereof will not be repeated.

図8(a)及び(b)に示すように、SOIの特徴であるトレンチ36及びBOX43によって分離され、薄いN型不純物がドーピングされてなるウェル46の中に、濃いP型不純物がドーピングされてなる抵抗体45が配置されている。該抵抗体45の周りを取り囲むように、濃いN型不純物がドーピングされた領域であるガードリング44が配置されている。ここで、抵抗体45は、中央に抵抗の分圧電位を取り出す電極50が設けられた3端子の電極を有していることを特徴とする。このように、P型の抵抗体45を囲むようにN型のガードリング44が配置されていることと、抵抗体45の中央に抵抗の分圧電位を取り出すための電極50、ツェナーダイオード9のカソードと接続するための電極51、及びツェナーダイオード9のアノードと接続するための電極52を含む3端子の電極が配置されていることにより、分圧抵抗48,49が近接することでの相対精度の向上と、分圧抵抗48,49の高集積化とを実現できる。   As shown in FIGS. 8A and 8B, a deep P-type impurity is doped in a well 46 that is separated by a trench 36 and a BOX 43 that are characteristic of SOI and doped with a thin N-type impurity. A resistor 45 is arranged. A guard ring 44, which is a region doped with a dense N-type impurity, is disposed so as to surround the resistor 45. Here, the resistor 45 has a three-terminal electrode provided with an electrode 50 for extracting a divided potential of resistance at the center. As described above, the N-type guard ring 44 is disposed so as to surround the P-type resistor 45, and the electrode 50 for extracting the divided potential of the resistor at the center of the resistor 45 and the Zener diode 9. Since the three-terminal electrode including the electrode 51 for connecting to the cathode and the electrode 52 for connecting to the anode of the Zener diode 9 is arranged, the relative accuracy due to the proximity of the voltage dividing resistors 48 and 49 And high integration of the voltage dividing resistors 48 and 49 can be realized.

上述のレイアウトにおいて、ガードリング44の電位が抵抗体45より低くなったときに、寄生ダイオード47が順バイアスされる。このため、ハイサイドトランジスタ12のゲート容量11の放電は、分圧抵抗48,49に制限されることなく急速に放電可能となるため、ハイサイドトランジスタ12のオフを早めることができ、ひいてはプッシュプル回路の貫通破壊を回避することができる。   In the above layout, when the potential of the guard ring 44 becomes lower than the resistor 45, the parasitic diode 47 is forward biased. For this reason, the discharge of the gate capacitor 11 of the high side transistor 12 can be rapidly discharged without being limited by the voltage dividing resistors 48 and 49, so that the high side transistor 12 can be quickly turned off, and hence push-pull. Circuit breakthrough can be avoided.

一方、上述のレイアウトにおいて、ガードリング44の電位が抵抗体45より高くなったときに、寄生ダイオード47が逆バイアスとなる。このため、ツェナーダイオード9によってウェル46の電位が安定するので、分圧抵抗48,49は,該ハイサイドトランジスタ12のゲート駆動電圧を精度良く制限できる。また、ウェル46、ガードリング44、及び抵抗体45はいずれも他のトランジスタに使われている拡散層で兼用できるため、マスク工程を増やすことなく安価に実現可能である。   On the other hand, in the layout described above, when the potential of the guard ring 44 becomes higher than the resistor 45, the parasitic diode 47 is reverse-biased. For this reason, since the potential of the well 46 is stabilized by the Zener diode 9, the voltage dividing resistors 48 and 49 can accurately limit the gate drive voltage of the high-side transistor 12. In addition, since the well 46, the guard ring 44, and the resistor 45 can all be used as diffusion layers used in other transistors, the well 46, the guard ring 44, and the resistor 45 can be realized at low cost without increasing the number of mask processes.

図9は、上述の図8(a)及び(b)に示したレイアウトを有する分圧抵抗49,49を含むゲート保護回路8を備える、高耐圧出力回路127を構成する高耐圧出力回路セル27におけるレイアウトを示す平面図である。   FIG. 9 shows a high withstand voltage output circuit cell 27 constituting the high withstand voltage output circuit 127 including the gate protection circuit 8 including the voltage dividing resistors 49 and 49 having the layout shown in FIGS. 8A and 8B. It is a top view which shows the layout in.

図9に示す高耐圧出力回路セル27のレイアウトが、上述した第1及び第2の実施形態に係る図5及び図7に示す高耐圧出力回路セル27のレイアウトと異なるのは、ゲート保護回路8を構成するツェナーダイオード9及び分圧抵抗49,49のレイアウトである。なお、図9に示す高耐圧出力回路セル27におけるその他の部分は、上述した第1及び第2の実施形態に係る図5及び図7に示す高耐圧出力回路セル27のレイアウトと同様であるため、その説明は繰り返さない。   The layout of the high voltage output circuit cell 27 shown in FIG. 9 is different from the layout of the high voltage output circuit cell 27 shown in FIGS. 5 and 7 according to the first and second embodiments described above. This is a layout of the Zener diode 9 and the voltage dividing resistors 49 and 49 constituting the circuit. The other parts of the high voltage output circuit cell 27 shown in FIG. 9 are the same as the layout of the high voltage output circuit cell 27 shown in FIGS. 5 and 7 according to the first and second embodiments described above. The description will not be repeated.

図9に示す高耐圧出力回路セル27のレイアウトでは、ゲート保護回路8を構成するツェナーダイオード9と分圧抵抗49,49を構成する抵抗体45とが、高耐圧出力回路セル27の長さ方向と直行する幅方向に互いに隣り合うように配置されている。このようにレイアウトすることにより、ゲート保護回路8を構成するツェナーダイオード9と分圧抵抗49,49とを、高耐圧出力回路セル27の長さ方向に、そのサイズを大きくすることが可能になり、容易に能力アップを実現できる。また、ツェナーダイオード9及び分圧抵抗48,49は、抵抗値のアップやツェナーダイオード9のカソードサイズアップをセル幅が一番大きいローサイドトランジスタ13を超えることなく(言い換えると、ローサイドトランジスタ13のセル幅とは無関係に)大きくすることが可能であり、設計が容易である。   In the layout of the high breakdown voltage output circuit cell 27 shown in FIG. 9, the Zener diode 9 constituting the gate protection circuit 8 and the resistor 45 constituting the voltage dividing resistors 49, 49 are arranged in the length direction of the high breakdown voltage output circuit cell 27. Are arranged adjacent to each other in the width direction perpendicular to the line. By laying out in this way, it becomes possible to increase the size of the Zener diode 9 and the voltage dividing resistors 49, 49 constituting the gate protection circuit 8 in the length direction of the high withstand voltage output circuit cell 27. Can easily increase the capacity. Further, the Zener diode 9 and the voltage dividing resistors 48 and 49 can increase the resistance value or increase the cathode size of the Zener diode 9 without exceeding the low side transistor 13 having the largest cell width (in other words, the cell width of the low side transistor 13). Can be large) and is easy to design.

また、このようなレイアウトにおいても、レベルシフト回路6及びゲート保護回路8が、図9に示すように、セル幅が一番大きいローサイドトランジスタ13及びハイサイドトランジスタ12のセル幅内に収まるように設計することで、上述した第1及び第2の実施形態と同様に、半導体集積回路の高集積化を実現できる。   Also in such a layout, the level shift circuit 6 and the gate protection circuit 8 are designed to fit within the cell width of the low side transistor 13 and the high side transistor 12 having the largest cell width, as shown in FIG. As a result, high integration of the semiconductor integrated circuit can be realized as in the first and second embodiments described above.

なお、本実施形態では、図8(a)及び(b)に示すレイアウトを有する分圧抵抗48,49を含むゲート保護回路8を備える高耐圧出力回路セル27のレイアウトとして、図9に示すレイアウトの場合について説明したが、ローサイドトランジスタ13のセル幅を代えない範囲においては、高耐圧出力回路セル27の長さ方向に、ツェナーダイオード9と分圧抵抗48,49とを並べて配置しても当然かまわない。また、図9に示す高耐圧出力回路セル27が配置される多チャンネル半導体集積回路の構造は、上述した図6に示す構造と同様であるため、その説明は繰り返さない。   In this embodiment, the layout shown in FIG. 9 is used as the layout of the high voltage output circuit cell 27 including the gate protection circuit 8 including the voltage dividing resistors 48 and 49 having the layout shown in FIGS. However, as long as the cell width of the low-side transistor 13 is not changed, the Zener diode 9 and the voltage dividing resistors 48 and 49 may be arranged side by side in the length direction of the high-breakdown-voltage output circuit cell 27. It doesn't matter. Further, the structure of the multi-channel semiconductor integrated circuit in which the high withstand voltage output circuit cell 27 shown in FIG. 9 is arranged is the same as the structure shown in FIG. 6 described above, and therefore the description thereof will not be repeated.

(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路の回路構成図であって、具体的には、後述の高耐圧出力回路セルを構成する高耐圧出力回路を説明するための回路構成図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a multi-channel semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment of the present invention. Specifically, a high voltage output circuit constituting a high voltage output circuit cell to be described later will be described. FIG.

図10に示すように、本実施形態に係る半導体集積回路は、高耐圧出力回路127と、後述の低耐圧制御部からの制御信号入力端子INに応じて高耐圧出力回路127を駆動するプリドライバ5とを備えている。   As shown in FIG. 10, the semiconductor integrated circuit according to this embodiment includes a high-voltage output circuit 127 and a pre-driver that drives the high-voltage output circuit 127 according to a control signal input terminal IN from a low-voltage control unit described later. And 5.

図10に示すように、高耐圧出力回路127は、ハイサイドトランジスタ58、ハイサイドトランジスタ58の寄生のゲート−エミッタ間容量111、ハイサイド回生ダイオード60、ローサイドトランジスタ59、及びローサイド回生ダイオード61によってプッシュプル出力を構成するプッシュプル回路7と、厚膜ゲートP型MOSトランジスタ14,15及び薄膜ゲートN型MOSトランジスタ16,17から構成され、ハイサイドトランジスタ58を駆動するレベルシフト回路6と、ツェナーダイオード9、分圧抵抗48,49、分圧抵抗48,49の寄生ダイオード47から構成され、ゲートが破壊されない駆動電圧を任意(ゲート駆動電圧=ツェナーダイオード9の降伏電圧/(1+分圧抵抗48/分圧抵抗49)に設定できるハイサイドトランジスタ58のゲートを保護するゲート保護回路8とで構成されている。なお、ゲート保護回路8は、レベルシフト回路6の出力とプッシュプル回路7の出力4との間に接続され、直列に接続された分圧抵抗48と分圧抵抗49との接続点における分圧電位が、ハイサイドトランジスタ58のゲートに印加される。   As shown in FIG. 10, the high withstand voltage output circuit 127 is pushed by the high side transistor 58, the parasitic gate-emitter capacitance 111 of the high side transistor 58, the high side regeneration diode 60, the low side transistor 59, and the low side regeneration diode 61. A push-pull circuit 7 constituting a pull output, a thick gate P type MOS transistors 14 and 15 and thin film gate N type MOS transistors 16 and 17, a level shift circuit 6 for driving the high side transistor 58, and a Zener diode 9, the voltage dividing resistors 48 and 49, and the parasitic diode 47 of the voltage dividing resistors 48 and 49, and the driving voltage at which the gate is not destroyed is arbitrarily set (gate driving voltage = the breakdown voltage of the Zener diode 9 / (1 + the voltage dividing resistor 48 / Can be set to voltage dividing resistor 49) The gate protection circuit 8 protects the gate of the side transistor 58. The gate protection circuit 8 is connected between the output of the level shift circuit 6 and the output 4 of the push-pull circuit 7, and is connected in series. A voltage dividing potential at a connection point between the voltage dividing resistor 48 and the voltage dividing resistor 49 connected to is applied to the gate of the high side transistor 58.

また、ハイサイドトランジスタ58及びハイサイド回生ダイオード60には高圧電源の端子3が接続されており、ローサイドトランジスタ59及びローサイド回生ダイオード61には基準電位の端子1が接続されており、プリドライバ5には低圧電源の端子2が接続されており、プッシュプル回路7には高圧出力の端子4が接続されている。なお、ハイサイドトランジスタ58がハイレベル出力用であり、ローサイドトランジスタ59がローレベル出力用である。   Further, the high-side transistor 58 and the high-side regenerative diode 60 are connected to the high-voltage power supply terminal 3, and the low-side transistor 59 and the low-side regenerative diode 61 are connected to the reference potential terminal 1. Is connected to a terminal 2 of a low-voltage power source, and a push-pull circuit 7 is connected to a terminal 4 of a high-voltage output. The high side transistor 58 is for high level output, and the low side transistor 59 is for low level output.

図11は、本発明の第4の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路における高耐圧出力回路127の動作を説明するタイミング図である。   FIG. 11 is a timing chart for explaining the operation of the high voltage output circuit 127 in the multi-channel semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment of the present invention.

図11では、入力端子INに入力される低耐圧制御部からの入力信号INの電圧波形と、入力信号INに応じてレベルシフト回路6を駆動するプリドライバ5の出力信号IN1,IN2の電圧波形と、入力信号INに応じてローサイドトランジスタ59を駆動するプリドライバ5の出力信号IN3の電圧波形と、プリドライバ5の出力信号IN1,IN2に応じてハイサイドトランジスタ59を駆動するレベルシフト回路6の出力信号IN4の電圧波形と、レベルシフト回路6の出力信号IN4及びゲート保護回路8に応じて決定されるハイサイドトランジスタ58のゲート−エミッタ間電圧GHの電圧波形と、ゲート−エミッタ間電圧GH及びプリドライバ5の出力信号IN3に応じて出力されるプッシュプル回路7の出力電圧OUTの電圧波形とを示している。   In FIG. 11, the voltage waveform of the input signal IN from the low withstand voltage control unit input to the input terminal IN and the voltage waveforms of the output signals IN1 and IN2 of the pre-driver 5 that drives the level shift circuit 6 according to the input signal IN. The voltage waveform of the output signal IN3 of the pre-driver 5 that drives the low-side transistor 59 according to the input signal IN and the level shift circuit 6 that drives the high-side transistor 59 according to the output signals IN1 and IN2 of the pre-driver 5 The voltage waveform of the output signal IN4, the voltage waveform of the gate-emitter voltage GH of the high-side transistor 58 determined according to the output signal IN4 of the level shift circuit 6 and the gate protection circuit 8, the gate-emitter voltage GH, The output voltage OUT of the push-pull circuit 7 output in response to the output signal IN3 of the pre-driver 5 It shows the waveform.

ここで、入力信号INにGNDレベルの信号が入力され、入力端子INがLレベルになると、出力信号IN1はHレベル(VDD)、出力信号IN2はLレベル(GND)と夫々なり、出力信号IN4がLレベル(GND)となる。この場合、ツェナーダイオード9及び分圧抵抗48,49の寄生ダイオード47が順バイアスとなり、ゲート−エミッタ間電圧GHは、OUT−VFD(ダイオード順方向電圧)となって、分圧抵抗48,49よって制限されることなく、寄生ゲート容量111を急速放電し、ハイサイドトランジスタ58のしきい値電圧Vth(T1)以下となることで、ハイサイドトランジスタ58はオフする。その後、ゲート−エミッタ間電圧GHは、分圧抵抗48,49により出力電圧OUTと同電位に戻る。また、出力信号IN3は、Hレベル(VDD)となってローサイドトランジスタ59をオンし、出力電圧OUTはLレベル(GND)となる。   When a GND level signal is input to the input signal IN and the input terminal IN becomes L level, the output signal IN1 becomes H level (VDD), the output signal IN2 becomes L level (GND), and the output signal IN4. Becomes L level (GND). In this case, the Zener diode 9 and the parasitic diode 47 of the voltage dividing resistors 48 and 49 are forward-biased, and the gate-emitter voltage GH becomes OUT-VFD (diode forward voltage) and is divided by the voltage-dividing resistors 48 and 49. Without being restricted, the parasitic gate capacitance 111 is rapidly discharged to be equal to or lower than the threshold voltage Vth (T1) of the high side transistor 58, whereby the high side transistor 58 is turned off. Thereafter, the gate-emitter voltage GH returns to the same potential as the output voltage OUT by the voltage dividing resistors 48 and 49. Further, the output signal IN3 becomes H level (VDD) and turns on the low-side transistor 59, and the output voltage OUT becomes L level (GND).

次に、入力信号INにVDDレベルの信号が入力され、入力端子INがHレベル(VDD)になると、出力信号IN1はLレベル(GND)、出力信号IN2はHレベル(VDD)と夫々なり、出力信号IN4がHレベル(VDDH)となる。このとき、ゲート−エミッタ間電圧GHは、分圧抵抗48,49によりツェナーダイオード9の降伏電圧を分圧した値で寄生ゲート容量111を充電するので、ゲート−エミッタ間電圧GHは、OUT+Vz(降伏電圧)/(1+分圧抵抗48/分圧抵抗49)となって、ハイサイドトランジスタ58のしきい値電圧Vth(T1)以上となることで、ハイサイドトランジスタ58はオンする。また、出力信号IN3は、Lレベル(GND)となってローサイドトランジスタ59をオフし、出力電圧OUTはHレベル(VDDH)となる。   Next, when a VDD level signal is input to the input signal IN and the input terminal IN becomes H level (VDD), the output signal IN1 becomes L level (GND), and the output signal IN2 becomes H level (VDD). The output signal IN4 becomes H level (VDDH). At this time, since the gate-emitter voltage GH charges the parasitic gate capacitance 111 with a value obtained by dividing the breakdown voltage of the Zener diode 9 by the voltage dividing resistors 48 and 49, the gate-emitter voltage GH is OUT + Vz (breakdown). Voltage) / (1 + voltage dividing resistor 48 / voltage dividing resistor 49), and when the voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage Vth (T1) of the high side transistor 58, the high side transistor 58 is turned on. Further, the output signal IN3 becomes L level (GND), the low side transistor 59 is turned off, and the output voltage OUT becomes H level (VDDH).

図12は、高耐圧出力回路127を構成する高耐圧出力回路セル27におけるレイアウトを示す平面図である。   FIG. 12 is a plan view showing a layout in the high voltage output circuit cell 27 constituting the high voltage output circuit 127.

図12に示すように、高耐圧出力回路セル27のレイアウトは、薄膜ゲートN型MOSトランジスタ16,17、厚膜ゲートP型MOSトランジスタ14,15の順で配置されてなるレベルシフト回路6と、ツェナーダイオード9、分圧抵抗48,49の順で配置されてなるゲート保護回路8と、ハイサイドトランジスタ58と、ローサイドトランジスタ59と、ローサイド回生ダイオード61と、出力パッド24と、ハイサイド回生ダイオード60とがこの順に配置されている。   As shown in FIG. 12, the layout of the high withstand voltage output circuit cell 27 includes a level shift circuit 6 in which thin-film gate N-type MOS transistors 16 and 17 and thick-film gate P-type MOS transistors 14 and 15 are arranged in this order. The gate protection circuit 8 arranged in the order of the Zener diode 9, the voltage dividing resistors 48 and 49, the high side transistor 58, the low side transistor 59, the low side regeneration diode 61, the output pad 24, and the high side regeneration diode 60. Are arranged in this order.

このレイアウトによると、ESD保護素子も兼ねるハイサイド回生ダイオード60及びローサイド回生ダイオード61が出力パッド24を挟んで配置されているため、静電破壊に対する耐量を向上させることができる。   According to this layout, since the high-side regenerative diode 60 and the low-side regenerative diode 61 that also serve as an ESD protection element are arranged with the output pad 24 interposed therebetween, the tolerance to electrostatic breakdown can be improved.

また、図12に示すように、レベルシフト回路6、ゲート保護回路8、ハイサイドトランジスタ58、ローサイドトランジスタ59、ローサイド回生ダイオード61、出力パッド24、及びハイサイド回生ダイオード60は、一直線上に並んで配置されていることにより、後述する図13に示す半導体集積回路のレイアウトからも明らかなように、高耐圧出力回路127を含む高耐圧出力回路セル27の高集積化を実現できる。なお、ゲート保護回路8のレイアウトについては、ここでは、上述の第1の実施形態における図9に示したレイアウトと同様である場合を示したが、図5及び図6に示したレイアウトである場合であってもよい(なお、分圧抵抗48,49のレイアウトについては図3や図4に示すものであってもよい)。   Further, as shown in FIG. 12, the level shift circuit 6, the gate protection circuit 8, the high side transistor 58, the low side transistor 59, the low side regeneration diode 61, the output pad 24, and the high side regeneration diode 60 are aligned on a straight line. As is apparent from the layout of the semiconductor integrated circuit shown in FIG. 13 to be described later, the high withstand voltage output circuit cell 27 including the high withstand voltage output circuit 127 can be highly integrated. Here, the layout of the gate protection circuit 8 is the same as the layout shown in FIG. 9 in the first embodiment, but the layout shown in FIGS. 5 and 6 is used. (The layout of the voltage dividing resistors 48 and 49 may be as shown in FIG. 3 or FIG. 4).

さらに、レベルシフト回路6及びゲート保護回路8は、セル幅が一番大きいローサイドトランジスタ59及びハイサイドトランジスタ58のセル幅内に収まるように設計されている。つまり、図12に示すように、ローサイドトランジスタ59及びハイサイドトランジスタ58のセル幅に併せて設計されていることにより、半導体集積回路の高集積化が実現されている。   Further, the level shift circuit 6 and the gate protection circuit 8 are designed to be within the cell width of the low side transistor 59 and the high side transistor 58 having the largest cell width. That is, as shown in FIG. 12, the high integration of the semiconductor integrated circuit is realized by being designed according to the cell widths of the low-side transistor 59 and the high-side transistor 58.

なお、図12において、67はローサイドトランジスタ59のコレクタ領域であり、66はローサイドトランジスタ59のゲート領域であり、65はローサイドトランジスタ59のエミッタ領域であり、25はスルーホールであり、26はコンタクトであり、64はハイサイドトランジスタ58のコレクタ領域であり、63はハイサイドトランジスタ58のゲート領域であり、62はハイサイドトランジスタ58のエミッタ領域であり、69はローサイド回生ダイオード61のカソード領域であり、68はローサイド回生ダイオード61のアノード領域であり、72はハイサイド回生ダイオード60のカソード領域であり、71はハイサイド回生ダイオード60のアノード領域であり、35はツェナーダイオードのアノード電極であり、34はツェナーダイオードのカソード電極であり、18は基準電位の配線であり、19は高圧電源の配線であり、20,22はレベルシフト6の制御信号線であり、23はローサイドトランジスタ59の制御信号線である。   In FIG. 12, 67 is a collector region of the low-side transistor 59, 66 is a gate region of the low-side transistor 59, 65 is an emitter region of the low-side transistor 59, 25 is a through hole, and 26 is a contact. 64 is a collector region of the high-side transistor 58, 63 is a gate region of the high-side transistor 58, 62 is an emitter region of the high-side transistor 58, 69 is a cathode region of the low-side regenerative diode 61, 68 is an anode region of the low-side regenerative diode 61, 72 is a cathode region of the high-side regenerative diode 60, 71 is an anode region of the high-side regenerative diode 60, 35 is an anode electrode of the Zener diode, 34 The cathode electrode of the Zener diode, 18 is a reference potential wiring, 19 is a high voltage power source wiring, 20 and 22 are level shift 6 control signal lines, and 23 is a low side transistor 59 control signal line. is there.

図13は、半導体チップ57上に、上述した高耐圧出力回路セル27が配置された多チャンネル半導体集積回路の構造を示す平面図である。   FIG. 13 is a plan view showing the structure of a multi-channel semiconductor integrated circuit in which the above-mentioned high withstand voltage output circuit cell 27 is arranged on the semiconductor chip 57. FIG.

図13に示すように、半導体チップ57の上には、中央部に入力制御回路等による出力タイミング制御を行う低耐圧制御部56が配置されていると共に、低耐圧制御部56を介して対向するように、複数の上記高耐圧出力回路セル27がチップ辺に沿って配置されている。プリドライバ5を含む低耐圧制御部56と高耐圧出力回路セル27の各々とはレベルシフト回路6の制御信号線20,22及びローサイドトランジスタ59の制御信号線23によって接続されており、プリドライバ5を含む低耐圧制御部56からの制御信号を、制御信号線20,22,23を用いて高耐圧出力回路セル27へ伝達させている。   As shown in FIG. 13, a low withstand voltage control unit 56 that performs output timing control by an input control circuit or the like is disposed on the semiconductor chip 57 and is opposed to the semiconductor chip 57 through the low withstand voltage control unit 56. As described above, the plurality of high withstand voltage output circuit cells 27 are arranged along the chip side. The low breakdown voltage control unit 56 including the pre-driver 5 and each of the high breakdown voltage output circuit cells 27 are connected by the control signal lines 20 and 22 of the level shift circuit 6 and the control signal line 23 of the low-side transistor 59. The control signal from the low withstand voltage control unit 56 is transmitted to the high withstand voltage output circuit cell 27 using the control signal lines 20, 22, and 23.

また、複数の高耐圧出力回路セル27の両端には、高圧電源のパッド54及び基準電位のパッド53が配置されている。また、高耐圧出力回路セル27内のローサイドトランジスタ59上には、基準電位の配線18が形成されており、配線18は、複数の高耐圧出力回路セル27の両側に配置された基準電位のパッド53に接続されている。同様に、高耐圧出力回路セル27内のハイサイドトランジスタ58上には、高圧電位の配線19が形成されており、高圧電位の配線19は、複数の高耐圧出力回路セル27の両側に配置された高圧電源のパッド54に接続されている。   Further, a high-voltage power supply pad 54 and a reference potential pad 53 are arranged at both ends of the plurality of high-breakdown-voltage output circuit cells 27. Further, a reference potential wiring 18 is formed on the low-side transistor 59 in the high breakdown voltage output circuit cell 27, and the wiring 18 is a reference potential pad disposed on both sides of the plurality of high breakdown voltage output circuit cells 27. 53. Similarly, the high-voltage potential wiring 19 is formed on the high-side transistor 58 in the high-voltage output circuit cell 27, and the high-voltage potential wiring 19 is arranged on both sides of the plurality of high-voltage output circuit cells 27. It is connected to a pad 54 of a high voltage power source.

また、半導体チップ57内における複数の高耐圧出力回路セル27の両側に配置された基準電位のパッド53及び高圧電源のパッド54には、パッケージからワイヤーボンディングされるので、基準電位のパッド53及び高圧電源のパッド54の電位は安定している。このため、基準電位の配線18及び高圧電位の配線19の配線インピーダンスを低減することができ、各チャンネルからの出力電流が集まって大電流になる場合においても、各々の高耐圧出力回路セル27の基準電位及び高圧電位が安定し、均一な出力特性及びESD耐量を得ることができる。一方、低耐圧制御部56における長さ方向の一方の側には、入力制御パッド55が配置されていると共に、他方の側には、基準電位のパッド53が配置されている。さらに、低耐圧制御部56の上には、入力制御パッド55側を除く三方向が囲まれるように基準電位の配線18bが形成されている。基準電位の配線18bは、出力パッド24から入り込む外部ノイズが高耐圧出力回路セル27を介して低耐圧制御部56に伝達することを防止するシールドとしての役割を有している。このため、低耐圧制御部56からのプリドライバ5を介して入力される信号が安定化され、出力特性が安定する。   The reference potential pads 53 and the high-voltage power supply pads 54 disposed on both sides of the plurality of high-breakdown-voltage output circuit cells 27 in the semiconductor chip 57 are wire-bonded from the package. The potential of the power supply pad 54 is stable. For this reason, the wiring impedance of the reference potential wiring 18 and the high-voltage potential wiring 19 can be reduced, and even when the output current from each channel gathers to become a large current, the high withstand voltage output circuit cell 27 The reference potential and the high voltage potential are stable, and uniform output characteristics and ESD tolerance can be obtained. On the other hand, an input control pad 55 is disposed on one side in the length direction of the low withstand voltage control unit 56, and a reference potential pad 53 is disposed on the other side. Further, a reference potential wiring 18b is formed on the low withstand voltage control unit 56 so as to surround three directions excluding the input control pad 55 side. The reference potential wiring 18 b serves as a shield for preventing external noise entering from the output pad 24 from being transmitted to the low breakdown voltage control unit 56 via the high breakdown voltage output circuit cell 27. For this reason, the signal input via the pre-driver 5 from the low withstand voltage control unit 56 is stabilized, and the output characteristics are stabilized.

なお、以上の各実施形態において、「基準電位」との表現を用いて説明し、接地電位以外の電位である場合も含めて説明したが、「基準電位」とは、通常は、半導体チップの基板に接続される電位のことであって、接地電位のことを意味する。   In each of the embodiments described above, the description is made using the expression “reference potential”, including the case where the potential is other than the ground potential. However, the “reference potential” is usually defined as a semiconductor chip. A potential connected to the substrate, which means a ground potential.

本発明は、PDPなどの容量性負荷を駆動する多チャンネル半導体集積回路にとって有用である。   The present invention is useful for a multi-channel semiconductor integrated circuit that drives a capacitive load such as a PDP.

本発明の第1の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路の回路構成図であって、具体的には、高耐圧出力回路セルを構成する高耐圧出力回路を説明するための回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram of a multi-channel semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention, specifically, a circuit configuration diagram for explaining a high voltage output circuit constituting a high voltage output circuit cell. . 本発明の第1の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路における高耐圧出力回路セルの動作を説明するタイミング図である。FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the high-breakdown-voltage output circuit cell in the multichannel semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention. (a)は、本発明の第1の実施形態に係る高耐圧出力回路セルにおけるゲート保護回路を構成する分圧抵抗のレイアウトを示す平面図であり、(b)は、(a)のIIIb-IIIb線の断面図である。(A) is a top view which shows the layout of the voltage dividing resistor which comprises the gate protection circuit in the high voltage | pressure-resistant output circuit cell based on the 1st Embodiment of this invention, (b) is IIIb- of (a). It is sectional drawing of a IIIb line. (a)は、本発明の第1の実施形態に係る高耐圧出力回路セルにおけるゲート保護回路を構成する分圧抵抗のレイアウトを示す平面図であり、(b)は、(a)におけるIVb-IVb線の断面図である。(A) is a top view which shows the layout of the voltage dividing resistor which comprises the gate protection circuit in the high voltage | pressure-resistant output circuit cell based on the 1st Embodiment of this invention, (b) is IVb- in (a). It is sectional drawing of an IVb line. 本発明の第1の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路の高耐圧出力回路セルのレイアウトを示す平面図である。1 is a plan view showing a layout of a high voltage output circuit cell of a multi-channel semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路のレイアウトを示す平面図である。1 is a plan view showing a layout of a multi-channel semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路の高耐圧出力回路セルのレイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the layout of the high voltage | pressure-resistant output circuit cell of the multichannel semiconductor integrated circuit which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. (a)は、本発明の第3の実施形態に係る高耐圧出力回路セルにおけるゲート保護回路を構成する分圧抵抗のレイアウトを示す平面図であり、(b)は、(a)におけるVIIIb-VIIIb線の断面図である。(A) is a top view which shows the layout of the voltage dividing resistor which comprises the gate protection circuit in the high voltage | pressure-resistant output circuit cell based on the 3rd Embodiment of this invention, (b) is VIIIb- in (a). It is sectional drawing of a VIIIb line. 本発明の第3の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路の高耐圧出力回路セルのレイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the layout of the high voltage | pressure-resistant output circuit cell of the multichannel semiconductor integrated circuit which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路の回路構成図であって、具体的には、高耐圧出力回路セルを構成する高耐圧出力回路を説明するための回路構成図である。FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a multi-channel semiconductor integrated circuit according to a fourth embodiment of the present invention, specifically, a circuit configuration diagram for explaining a high voltage output circuit constituting a high voltage output circuit cell. . 本発明の第4の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路における高耐圧出力回路セルの動作を説明するタイミング図である。FIG. 10 is a timing chart for explaining the operation of a high voltage output circuit cell in a multi-channel semiconductor integrated circuit according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路の高耐圧出力回路セルのレイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the layout of the high voltage | pressure-resistant output circuit cell of the multichannel semiconductor integrated circuit which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る多チャンネル半導体集積回路のレイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the layout of the multichannel semiconductor integrated circuit which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 従来の多チャンネル半導体集積回路における高耐圧出力回路を説明するための回路構成図である。It is a circuit block diagram for demonstrating the high voltage | pressure-resistant output circuit in the conventional multichannel semiconductor integrated circuit. 従来の多チャンネル半導体集積回路における高耐圧出力回路の動作を説明するタイミング図である。FIG. 10 is a timing diagram illustrating the operation of a high voltage output circuit in a conventional multi-channel semiconductor integrated circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1 基準電位の端子
2 低圧電源の端子
3 高圧電源の端子
4 高圧出力の端子
5 プリドライバ
6 レベルシフト回路
7 プッシュプル回路
8 ゲート保護回路
9 ツェナーダイオード
10 第1の抵抗
11 寄生のゲート−ソース間容量
12 ハイサイドトランジスタ
13 ローサイドトランジスタ
14,15 厚膜ゲートP型MOSトランジスタ
16,17 薄膜ゲートN型MOSトランジスタ
18,18b 基準電位の配線
19 高圧電源の配線
20,22 レベルシフト制御信号の配線
23 ローサイドトランジスタ制御信号の配線
24 出力パッド
25 スルーホール
26 コンタクト
27 高耐圧出力回路セル
28 ローサイドトランジスタのドレイン領域
29 ローサイドトランジスタのゲート領域
30 ローサイドトランジスタのソース領域
31 ハイサイドトランジスタのドレイン領域
32 ハイサイドトランジスタのソース領域
33 ハイサイドトランジスタのゲート領域
34 ツェナーダイオードのカソード電極
35 ツェナーダイオードのアノード電極
36 トレンチ
40 アルミ電極
41 保護膜
43 BOX(埋め込み酸化)
44 N型ガードリング
45 P型抵抗体
46 N型ウェル
47 寄生ダイオード
48,49 分圧抵抗
50 分圧電極
51 カソード接続用電極
52 アノード接続用電極
53 基準電位のパッド
54 高圧電源のパッド
55 入力制御のパッド
56 低耐圧制御部
57 半導体チップ
58 ハイサイドトランジスタ
59 ローサイドトランジスタ
60 ハイサイド回生ダイオード
61 ローサイド回生ダイオード
62 ハイサイドトランジスタのエミッタ領域
63 ハイサイドトランジスタのゲート領域
64 ハイサイドトランジスタのコレクタ領域
65 ローサイドトランジスタのエミッタ領域
66 ローサイドトランジスタのゲート領域
67 ローサイドトランジスタのコレクタ領域
68 ローサイド回生ダイオードのアノード領域
69 ローサイド回生ダイオードのカソード領域
71 ハイサイド回生ダイオードのアノード領域
72 ローサイド回生ダイオードのカソード領域
144 N型オーバルガードリング
145 P型抵抗体
111 寄生のゲート−エミッタ間容量
127 高耐圧出力回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reference potential terminal 2 Low voltage power supply terminal 3 High voltage power supply terminal 4 High voltage output terminal 5 Pre-driver 6 Level shift circuit 7 Push-pull circuit 8 Gate protection circuit 9 Zener diode 10 First resistor 11 Between parasitic gate and source Capacitor 12 High-side transistor 13 Low-side transistor 14, 15 Thick gate P-type MOS transistor 16, 17 Thin-film gate N-type MOS transistor 18, 18 b Reference potential wiring 19 High-voltage power supply wiring 20, 22 Level shift control signal wiring 23 Low side Transistor control signal wiring 24 Output pad 25 Through hole 26 Contact 27 High breakdown voltage output circuit cell 28 Low-side transistor drain region 29 Low-side transistor gate region 30 Low-side transistor source region 31 High-side transistor Njisuta drain region 32 the high-side transistor source region 33 the high-side transistor anode electrode 36 trench 40 aluminum electrode 41 protective film 43 BOX cathode electrode 35 Zener diode gate region 34 Zener diode (buried oxide)
44 N-type guard ring 45 P-type resistor 46 N-type well 47 Parasitic diode 48, 49 Voltage dividing resistor 50 Voltage dividing electrode 51 Cathode connection electrode 52 Anode connection electrode 53 Reference potential pad 54 High voltage power supply pad 55 Input control Pad 56 Low voltage controller 57 Semiconductor chip 58 High side transistor 59 Low side transistor 60 High side regeneration diode 61 Low side regeneration diode 62 High side transistor emitter region 63 High side transistor gate region 64 High side transistor collector region 65 Low side transistor Emitter region 66 Low-side transistor gate region 67 Low-side transistor collector region 68 Low-side regenerative diode anode region 69 Low-side regenerative diode cap Sword region 71 High-side regenerative diode anode region 72 Low-side regenerative diode cathode region 144 N-type oval guard ring 145 P-type resistor 111 Parasitic gate-emitter capacitance 127 High breakdown voltage output circuit

Claims (22)

薄膜ゲート酸化膜を有するハイサイドトランジスタ、及び薄膜ゲート酸化膜を有するローサイドトランジスタによって構成されるプッシュプル回路と、
レベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路の出力と前記プッシュプル回路の出力との間に接続されたゲート保護回路とを有する高耐圧出力回路を備えた半導体集積回路であって、
前記ゲート保護回路は、
ツェナーダイオードと、
P型の不純物がドーピングされたP型不純物領域よりなる直列に接続された第1の抵抗及び第2の抵抗によって構成され、前記ツェナーダイオードによる降伏電圧を分圧する分圧抵抗とを有し、
前記第1の抵抗と前記第2の抵抗との接続点における分圧電位は、前記ハイサイドトランジスタのゲートに印加され、
前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗は、N型の不純物がドーピングされたN型不純物領域に囲まれるように配置されている、半導体集積回路。
A push-pull circuit composed of a high-side transistor having a thin-film gate oxide film and a low-side transistor having a thin-film gate oxide film;
A level shift circuit;
A semiconductor integrated circuit comprising a high withstand voltage output circuit having a gate protection circuit connected between the output of the level shift circuit and the output of the push-pull circuit,
The gate protection circuit is
Zener diode,
A first resistor and a second resistor connected in series composed of a P-type impurity region doped with a P-type impurity, and a voltage dividing resistor for dividing a breakdown voltage by the Zener diode;
A divided potential at a connection point between the first resistor and the second resistor is applied to the gate of the high-side transistor,
The semiconductor integrated circuit, wherein the first resistor and the second resistor are disposed so as to be surrounded by an N-type impurity region doped with an N-type impurity.
請求項1に記載の半導体集積回路において、
前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗の各々は、前記N型不純物領域によって各々個別に取り囲まれていると共に、互いに異なるSOIによって個別に分離されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
The semiconductor integrated circuit, wherein each of the first resistor and the second resistor is individually surrounded by the N-type impurity region and is individually separated by different SOIs.
請求項1に記載の半導体集積回路において、
前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗の各々は、前記N型不純物領域によって各々個別に取り囲まれていると共に、互いに同じSOIによって一体に分離されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
Each of the first resistor and the second resistor is individually surrounded by the N-type impurity region, and is integrally separated by the same SOI.
請求項1に記載の半導体集積回路において、
前記N型不純物領域及び前記分圧抵抗の各々の角部の形状は、丸味を帯びている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
The shape of the corner of each of the N-type impurity region and the voltage dividing resistor is rounded.
請求項1に記載の半導体集積回路において、
前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗は、単一の抵抗体によって構成されており、
前記単一の抵抗体は、3端子の電極を有している、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
The first resistor and the second resistor are configured by a single resistor,
The single resistor has a three-terminal electrode.
請求項1に記載の半導体集積回路において、
半導体チップ上に、パッドをさらに含んだ前記高耐圧出力回路よりなる回路セルを複数備え、
前記回路セルにおいて、前記レベルシフト回路、前記ゲート保護回路、前記ハイサイドトランジスタ、前記ローサイドトランジスタ、及び前記パッドは、一直線上に配置されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 1,
On the semiconductor chip, a plurality of circuit cells including the high withstand voltage output circuit further including a pad are provided,
In the circuit cell, the level shift circuit, the gate protection circuit, the high side transistor, the low side transistor, and the pad are arranged on a straight line.
請求項6に記載の半導体集積回路において、
前記半導体チップの中央部に配置された制御部をさらに備え、
前記複数の回路セルは、前記制御部を介して互いに対向するように配置された、前記高耐圧出力回路を複数有してなる第1の回路セル列及び第2の回路セル列によって構成されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 6,
A control unit disposed in a central portion of the semiconductor chip;
The plurality of circuit cells are configured by a first circuit cell column and a second circuit cell column each including a plurality of the high withstand voltage output circuits arranged to face each other via the control unit. A semiconductor integrated circuit.
請求項7に記載の半導体集積回路において、
前記第1の回路セル列及び前記第2の回路セル列の各々の両端に配置され、高圧電位用の第1の電源パッド及び基準電位用の第2の電源パッドと、
前記第1の回路セル列及び前記第2の回路セル列における各々の前記ハイサイドトランジスタの上に配置され、前記第1の電源パッドと電気的に接続する高圧電位の第1の配線と、
前記第1の回路セル列及び前記第2の回路セル列における各々の前記ローサイドトランジスタの上に配置され、前記第2の電源パッドと電気的に接続する基準電位の第2の配線とをさらに備えている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 7,
A first power supply pad for a high voltage potential and a second power supply pad for a reference potential disposed at both ends of each of the first circuit cell row and the second circuit cell row;
A first wiring having a high voltage potential disposed on each of the high side transistors in the first circuit cell row and the second circuit cell row and electrically connected to the first power supply pad;
A second wiring having a reference potential, which is disposed on each of the low-side transistors in the first circuit cell row and the second circuit cell row and is electrically connected to the second power supply pad; A semiconductor integrated circuit.
請求項8に記載の半導体集積回路において、
前記半導体基板の中央部に配置された制御部を取り囲むように配置された基準電位の第3の配線をさらに備えている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 8, wherein
A semiconductor integrated circuit, further comprising a third wiring having a reference potential disposed so as to surround a control unit disposed in a central portion of the semiconductor substrate.
請求項6に記載の半導体集積回路において、
前記レベルシフト回路、前記ゲート保護回路及び前記ハイサイドトランジスタは、前記ローサイドトランジスタのセル幅内に収まるように設計されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 6,
The semiconductor integrated circuit, wherein the level shift circuit, the gate protection circuit, and the high side transistor are designed to fit within a cell width of the low side transistor.
請求項10に記載の半導体集積回路において、
前記ツェナーダイオード及び前記分圧抵抗は、前記高耐圧出力回路の幅方向に互いに隣り合うように配置されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 10,
The semiconductor integrated circuit, wherein the Zener diode and the voltage dividing resistor are arranged adjacent to each other in the width direction of the high withstand voltage output circuit.
薄膜ゲート酸化膜を有するハイサイドトランジスタ、前記ハイサイドトランジスタと並列に接続されたハイサイド回生ダイオード、薄膜ゲート酸化膜を有するローサイドトランジスタ、及び前記ローサイドトランジスタと並列に接続されるローサイド回生ダイオードとによって構成されるプッシュプル回路と、
レベルシフト回路と、
前記レベルシフト回路の出力と前記プッシュプル回路の出力との間に接続されたゲート保護回路とを有する高耐圧出力回路を備えた半導体集積回路であって、
前記ゲート保護回路は、
ツェナーダイオードと、
P型の不純物がドーピングされたP型不純物領域よりなる直列に接続された第1の抵抗及び第2の抵抗によって構成され、前記ツェナーダイオードによる降伏電圧を分圧する分圧抵抗とを有し、
前記第1の抵抗と前記第2の抵抗との接続点における分圧電位は、前記ハイサイドトランジスタのゲートに印加され、
前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗は、N型の不純物がドーピングされたN型不純物領域に囲まれるように配置されている、半導体集積回路。
A high-side transistor having a thin gate oxide film, a high-side regenerative diode connected in parallel with the high-side transistor, a low-side transistor having a thin-film gate oxide film, and a low-side regenerative diode connected in parallel with the low-side transistor A push-pull circuit,
A level shift circuit;
A semiconductor integrated circuit comprising a high withstand voltage output circuit having a gate protection circuit connected between the output of the level shift circuit and the output of the push-pull circuit,
The gate protection circuit is
Zener diode,
A first resistor and a second resistor connected in series composed of a P-type impurity region doped with a P-type impurity, and a voltage dividing resistor for dividing a breakdown voltage by the Zener diode;
A divided potential at a connection point between the first resistor and the second resistor is applied to the gate of the high-side transistor,
The semiconductor integrated circuit, wherein the first resistor and the second resistor are disposed so as to be surrounded by an N-type impurity region doped with an N-type impurity.
請求項12に記載の半導体集積回路において、
前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗の各々は、前記N型不純物領域によって各々個別に取り囲まれていると共に、互いに異なるSOIによって個別に分離されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 12, wherein
The semiconductor integrated circuit, wherein each of the first resistor and the second resistor is individually surrounded by the N-type impurity region and is individually separated by different SOIs.
請求項12に記載の半導体集積回路において、
前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗の各々は、前記N型不純物領域によって各々個別に取り囲まれていると共に、互いに同じSOIによって一体に分離されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 12, wherein
Each of the first resistor and the second resistor is individually surrounded by the N-type impurity region, and is integrally separated by the same SOI.
請求項12に記載の半導体集積回路において、
前記N型不純物領域及び前記分圧抵抗の各々の角部の形状は、丸味を帯びている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 12, wherein
The shape of the corner of each of the N-type impurity region and the voltage dividing resistor is rounded.
請求項12に記載の半導体集積回路において、
前記第1の抵抗及び前記第2の抵抗は、単一の抵抗体によって構成されており、
前記単一の抵抗体は、3端子の電極を有している、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 12, wherein
The first resistor and the second resistor are configured by a single resistor,
The single resistor has a three-terminal electrode.
請求項12に記載の半導体集積回路において、
半導体チップ上に、パッドをさらに含んだ前記高耐圧出力回路よりなる回路セルを複数備え、
前記回路セルにおいて、前記レベルシフト回路、前記ゲート保護回路、前記ハイサイドトランジスタ、前記ローサイドトランジスタ、前記ハイサイド回生ダイオード、前記ローサイド回生ダイオード及び前記パッドは、一直線上に配置されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 12, wherein
On the semiconductor chip, a plurality of circuit cells including the high withstand voltage output circuit further including a pad are provided,
In the circuit cell, the level shift circuit, the gate protection circuit, the high-side transistor, the low-side transistor, the high-side regenerative diode, the low-side regenerative diode, and the pad are arranged in a straight line. .
請求項17に記載の半導体集積回路において、
前記半導体チップの中央部に配置された制御部をさらに備え、
前記複数の回路セルは、前記制御部を介して互いに対向するように配置された、前記高耐圧出力回路を複数有してなる第1の回路セル列及び第2の回路セル列によって構成されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 17, wherein
A control unit disposed in a central portion of the semiconductor chip;
The plurality of circuit cells are configured by a first circuit cell column and a second circuit cell column each including a plurality of the high withstand voltage output circuits arranged to face each other via the control unit. A semiconductor integrated circuit.
請求項18に記載の半導体集積回路において、
前記第1の回路セル列及び前記第2の回路セル列の各々の両端に配置され、高圧電位用の第1の電源パッド及び基準電位用の第2の電源パッドと、
前記第1の回路セル列及び前記第2の回路セル列における各々の前記ハイサイドトランジスタの上に配置され、前記第1の電源パッドと電気的に接続する高圧電位の第1の配線と、
前記第1の回路セル列及び前記第2の回路セル列における各々の前記ローサイドトランジスタの上に配置され、前記第2の電源パッドと電気的に接続する基準電位の第2の配線とをさらに備えている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 18, wherein
A first power supply pad for a high voltage potential and a second power supply pad for a reference potential disposed at both ends of each of the first circuit cell row and the second circuit cell row;
A first wiring having a high voltage potential disposed on each of the high side transistors in the first circuit cell row and the second circuit cell row and electrically connected to the first power supply pad;
A second wiring having a reference potential, which is disposed on each of the low-side transistors in the first circuit cell row and the second circuit cell row and is electrically connected to the second power supply pad; A semiconductor integrated circuit.
請求項19に記載の半導体集積回路において、
前記半導体基板の中央部に配置された制御部を取り囲むように配置された基準電位の第3の配線をさらに備えている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 19, wherein
A semiconductor integrated circuit, further comprising a third wiring having a reference potential disposed so as to surround a control unit disposed in a central portion of the semiconductor substrate.
請求項17に記載の半導体集積回路において、
前記レベルシフト回路、前記ゲート保護回路、前記ハイサイドトランジスタ、前記ハイサイド回生ダイオード及び前記ローサイド回生ダイオードは、前記ローサイドトランジスタのセル幅内に収まるように設計されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 17, wherein
The semiconductor integrated circuit, wherein the level shift circuit, the gate protection circuit, the high-side transistor, the high-side regenerative diode, and the low-side regenerative diode are designed to fit within the cell width of the low-side transistor.
請求項21に記載の半導体集積回路において、
前記ツェナーダイオード及び前記分圧抵抗は、前記高耐圧出力回路の幅方向に互いに隣り合うように配置されている、半導体集積回路。
The semiconductor integrated circuit according to claim 21, wherein
The semiconductor integrated circuit, wherein the Zener diode and the voltage dividing resistor are arranged adjacent to each other in the width direction of the high withstand voltage output circuit.
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