JP2013150219A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit Download PDF

Info

Publication number
JP2013150219A
JP2013150219A JP2012010493A JP2012010493A JP2013150219A JP 2013150219 A JP2013150219 A JP 2013150219A JP 2012010493 A JP2012010493 A JP 2012010493A JP 2012010493 A JP2012010493 A JP 2012010493A JP 2013150219 A JP2013150219 A JP 2013150219A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
power supply
output
potential
channel transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012010493A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5978629B2 (en
Inventor
Masamichi Asano
正通 浅野
Shunsuke Shiodome
俊介 汐留
Hiroyuki Matsuda
洋行 松田
Yasunori Imai
保則 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2012010493A priority Critical patent/JP5978629B2/en
Publication of JP2013150219A publication Critical patent/JP2013150219A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5978629B2 publication Critical patent/JP5978629B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Read Only Memory (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor integrated circuit which can be achieved by a standard CMOS process capable of microfabrication and which is capable of a high-voltage operation.SOLUTION: A semiconductor integrated circuit comprises: an output buffer 30 including an output P-channel transistor 31 and an output N-channel transistor 32 which are inserted in series between a high-voltage side power supply node (VPP=10 V) and a low-voltage side power supply node (VSS=0 V); and a level shifter 40 for generating a high-voltage side logic signal having an upper limit voltage VPP=10 V and a lower limit voltage 5 V, and a low-voltage side logic signal having an upper limit voltage VD3=3 V and a lower limit voltage 0 V, from an output signal of an inverter 71 having an upper limit voltage VD3=3 V and a lower limit voltage VS=0 V, and supplying the high-voltage side logic signal and the low-voltage side logic signal to respective gates of the output P-channel transistor 31 and the output N-channel transistor 32.

Description

この発明は、複数系統の電源電圧により動作する半導体集積回路に関する。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit that operates with a plurality of power supply voltages.

近年、半導体集積回路では、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor;金属−酸化膜−半導体構造のトランジスタ。以下、単にトランジスタという。)等の素子の微細化に伴って素子の耐圧が低下しており、半導体集積回路の電源電圧を下げる必要が出てきている。例えば、素子の加工技術が350nm程度のとき、半導体集積回路の電源電圧は3V〜5Vであったが、加工技術が130nm、65nmと微細化が進むにつれて、素子の耐圧が下がり、半導体集積回路の電源電圧は1.8V、1.2Vと下がってきている。   2. Description of the Related Art In recent years, in semiconductor integrated circuits, the withstand voltage of elements has been reduced along with miniaturization of elements such as MOSFETs (Metal Oxide Field Effect Effect Transistors: transistors of metal-oxide film-semiconductor structure; simply referred to as transistors hereinafter). There is a need to lower the power supply voltage of semiconductor integrated circuits. For example, when the processing technology of the device is about 350 nm, the power supply voltage of the semiconductor integrated circuit is 3 V to 5 V. However, as the processing technology is miniaturized to 130 nm and 65 nm, the withstand voltage of the device decreases, and the semiconductor integrated circuit The power supply voltage is decreasing to 1.8V and 1.2V.

しかしながら、液晶やセンサ等を駆動するアナログ回路を含むシステムでは、アナログ回路を動作させるために3V電源あるいは5V電源等が必要である。このため、この種のアナログ回路を含むLSIチップを構成する場合、微細化された内部回路は1.2V等の低電圧電源にて動作させ、アナログ回路や入出力インタフェース回路は3V〜5Vで駆動させる等の多電源構成とすることが必要になっている。   However, in a system including an analog circuit that drives a liquid crystal, a sensor, or the like, a 3V power source or a 5V power source is necessary to operate the analog circuit. For this reason, when configuring an LSI chip including this type of analog circuit, the miniaturized internal circuit is operated with a low voltage power supply such as 1.2 V, and the analog circuit and the input / output interface circuit are driven with 3 V to 5 V. It is necessary to adopt a multi-power supply configuration such as a

また、フラッシュメモリやEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)に代表される不揮発性メモリは、電源を切っても情報が消えないことから、多くの用途に用いられている。しかし、この種の不揮発性メモリは、データの書き込みや消去に高電圧が必要である。従って、この種の不揮発性メモリでも多電源構成を採用している。   In addition, nonvolatile memories such as flash memory and EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) are used for many purposes because information does not disappear even when the power is turned off. However, this type of nonvolatile memory requires a high voltage for writing and erasing data. Therefore, this type of non-volatile memory also employs a multi-power supply configuration.

特開2006−140211号公報JP 2006-140211 A

従来、高速動作が必要であり、素子数が多いために微細化技術が必要なロジック回路等は、酸化膜の薄い低耐圧トランジスタにより構成し、入出力インターフェース回路や高電圧回路は酸化膜が厚い高耐圧トランジスタにより構成していた。   Conventionally, logic circuits that require high-speed operation and require finer technology due to the large number of elements are composed of low-voltage transistors with thin oxide films, and input / output interface circuits and high-voltage circuits have thick oxide films. The high voltage transistor was used.

このように従来技術の下では、微細化に対応した標準トランジスタのほかに、高耐圧のトランジスタを作る必要があった。このため、酸化膜厚を複数種類作り変えてトランジスタを作る必要があり、工程数が多く、高価なプロセスとなっていた。また、複雑な製造工程となるため、歩留まりにも注意を払う必要があった。また、プロセスが高価であり、かつ、歩留まりが低いため、製品の価格が高くなるという問題があった。   Thus, under the conventional technology, it was necessary to make a high voltage transistor in addition to the standard transistor corresponding to miniaturization. For this reason, it is necessary to manufacture a transistor by changing a plurality of types of oxide film thicknesses, and the number of processes is large and the process is expensive. In addition, since the manufacturing process is complicated, it is necessary to pay attention to the yield. In addition, since the process is expensive and the yield is low, there is a problem that the price of the product increases.

また、不揮発性メモリ単体からなる製品を作る場合は、単にメモリの価格が高くなる問題のみが生じるが、不揮発性メモリとロジック回路やアナログ回路とを同一のチップに混載するような、いわゆるエンベデッド(Embedded)製品の場合は、さらに重要な問題が発生する。すなわち、メモリを構成する微細な標準トランジスタに加えて、酸化膜の厚い高耐圧トランジスタを構成するために、プロセスの熱工程が変更となり、メモリを構成する標準トランジスタの特性が変わってしまうという問題も起こる。特にメモリのセンスアンプ等のアナログ回路はトランジスタ特性にセンシティブであり、トランジスタの特性が変わると、その都度、チューニングする必要が生じる。このため、多くのアナログIPを保有している半導体メーカーでは、大きなロスとなる問題が生じる。   In addition, when making a product composed of a single nonvolatile memory, there is only a problem that the price of the memory is increased. However, a so-called embedded (non-volatile memory) in which a nonvolatile memory and a logic circuit or an analog circuit are mixedly mounted on the same chip. In the case of Embedded products, a more important problem arises. In other words, in addition to the fine standard transistor that constitutes the memory, in order to construct a high breakdown voltage transistor with a thick oxide film, the thermal process of the process is changed, and the characteristics of the standard transistor that constitutes the memory also change. Occur. In particular, analog circuits such as memory sense amplifiers are sensitive to transistor characteristics, and each time the transistor characteristics change, tuning is required. For this reason, there is a problem that a large loss occurs in a semiconductor manufacturer having many analog IPs.

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、微細化が可能な標準CMOSプロセスにより実現することが可能であり、高電圧動作が可能な半導体集積回路を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor integrated circuit that can be realized by a standard CMOS process that can be miniaturized and that can operate at a high voltage. To do.

この発明は、高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノード間に直列に介挿された出力用Pチャネルトランジスタおよび出力用Nチャネルトランジスタを有する出力バッファを有し、前記高電位側電源ノードの電圧または前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第1の中間電圧を選択し、高電位側論理信号として前記出力用Pチャネルトランジスタのゲートに供給し、前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第2の中間電圧または前記低電位側電源ノードの電圧を選択し、低電位側論理信号として前記出力用Nチャネルトランジスタのゲートに供給することを特徴とする半導体集積回路の出力回路を提供する。   The present invention has an output buffer having an output P-channel transistor and an output N-channel transistor inserted in series between a high-potential-side power supply node and a low-potential-side power supply node, and the voltage of the high-potential-side power supply node Alternatively, a first intermediate voltage intermediate between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node is selected and supplied to the gate of the output P-channel transistor as a high potential side logic signal, A second intermediate voltage intermediate between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node or the voltage of the low potential side power supply node is selected, and the output N-channel transistor is selected as the low potential side logic signal. An output circuit of a semiconductor integrated circuit is provided, wherein the output circuit is supplied to the gate of the semiconductor integrated circuit.

この発明によれば、出力用Pチャネルトランジスタのゲートには高電位側電源ノードの電圧または高電位側電源ノードの電圧と低電位側電源ノードの電圧との中間の第1の中間電圧が与えられるので、出力用Pチャネルトランジスタのゲート−基板間に加わる電圧を緩和することができる。また、出力用Nチャネルトランジスタのゲートには、高電位側電源ノードの電圧と低電位側電源ノードの電圧との中間の第2の中間電圧または低電位側電源ノードの電圧が与えられるので、出力用Nチャネルトランジスタのゲート−基板間に加わる電圧を緩和することができる。   According to the present invention, the gate of the output P-channel transistor is supplied with the voltage of the high potential side power supply node or the first intermediate voltage intermediate between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node. Therefore, the voltage applied between the gate and the substrate of the output P-channel transistor can be relaxed. Further, since the output N-channel transistor is supplied with the second intermediate voltage or the voltage of the low potential side power supply node between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node. The voltage applied between the gate and the substrate of the N-channel transistor can be relaxed.

なお、特許文献1は、トランジスタに加わるストレスの緩和を図った入力回路として図12に示すものを開示している。図12において、高電位側電源Vppおよび接地GND間に直列に介挿されたPチャネルトランジスタM4およびNチャネルトランジスタM2はインバータを構成している。そして、入力信号INが与えられるノードとPチャネルトランジスタM4のゲートとの間にはPチャネルトランジスタM3が介挿され、入力信号INが与えられるノードとNチャネルトランジスタM2のゲートとの間にはNチャネルトランジスタM1が介挿されている。そして、PチャネルトランジスタM3およびNチャネルトランジスタM1の各ゲートには電源電圧Vppと接地レベルGNDとの中間の電圧である遮断電圧VSHLD2およびVSHLD1が与えられる。   Note that Patent Document 1 discloses an input circuit shown in FIG. 12 as an input circuit designed to reduce stress applied to a transistor. In FIG. 12, P channel transistor M4 and N channel transistor M2 inserted in series between high potential side power supply Vpp and ground GND constitute an inverter. A P-channel transistor M3 is interposed between the node to which the input signal IN is applied and the gate of the P-channel transistor M4, and N between the node to which the input signal IN is applied and the gate of the N-channel transistor M2. A channel transistor M1 is interposed. The gates of P-channel transistor M3 and N-channel transistor M1 are supplied with cut-off voltages VSHLD2 and VSHLD1, which are intermediate voltages between power supply voltage Vpp and ground level GND.

ここで、NチャネルトランジスタM1の閾値電圧がVthnである場合において、入力信号INのレベルを上昇させていくと、理想的にはNチャネルトランジスタM2のゲート電圧がVSHLD1−VthnになったときにNチャネルトランジスタM1がOFFとなり、NチャネルトランジスタM2のゲート電圧がVSHLD1−Vthnに維持される。また、PチャネルトランジスタM3の閾値電圧がVthpである場合において、入力信号INのレベルを低下させていくと、理想的にはPチャネルトランジスタM4のゲート電圧がVSHLD2+VthpになったときにPチャネルトランジスタM3がOFFとなり、PチャネルトランジスタM4のゲート電圧がVSHLD2+Vthpに維持される。   Here, when the threshold voltage of the N-channel transistor M1 is Vthn, if the level of the input signal IN is increased, ideally, when the gate voltage of the N-channel transistor M2 becomes VSHLD1-Vthn, N The channel transistor M1 is turned off, and the gate voltage of the N channel transistor M2 is maintained at VSHLD1-Vthn. Further, when the threshold voltage of the P-channel transistor M3 is Vthp, if the level of the input signal IN is decreased, ideally, when the gate voltage of the P-channel transistor M4 becomes VSHLD2 + Vthp, the P-channel transistor M3 Is turned OFF, and the gate voltage of the P-channel transistor M4 is maintained at VSHLD2 + Vthp.

しかし、実際にはゲート−ソース間電圧が閾値電圧よりも小さい状況でもPチャネルトランジスタM3およびNチャネルトランジスタM1には微小な電流(オフリーク電流あるいはサブスレシュホルド電流)が流れる。従って、入力信号INを高電圧に立ち上げて、NチャネルトランジスタM1がOFFになった後、長時間が経過すると、NチャネルトランジスタM2のゲート電圧は入力信号INと同じ高電圧に充電される。従って、入力信号INが長時間に亙って高電圧を維持する状況では、NチャネルトランジスタM2に過大なゲート−基板間電圧が与えられるのを回避することができない。入力信号INを立ち下げた場合も同様である。   However, in practice, a minute current (off-leakage current or subthreshold current) flows through the P-channel transistor M3 and the N-channel transistor M1 even in a situation where the gate-source voltage is smaller than the threshold voltage. Therefore, when a long time has elapsed after the input signal IN is raised to a high voltage and the N-channel transistor M1 is turned off, the gate voltage of the N-channel transistor M2 is charged to the same high voltage as the input signal IN. Therefore, in a situation where the input signal IN is maintained at a high voltage for a long time, it cannot be avoided that an excessive gate-substrate voltage is applied to the N-channel transistor M2. The same applies when the input signal IN falls.

これに対し、本発明による出力回路では、上述のように、出力用Pチャネルトランジスタのゲートには高電位側電源ノードの電圧または高電位側電源ノードの電圧と低電位側電源ノードの電圧との中間の第1の中間電圧が常に与えられ、出力用Nチャネルトランジスタのゲートには、高電位側電源ノードの電圧と低電位側電源ノードの電圧との中間の第2の中間電圧または低電位側電源ノードの電圧が常に与えられる。従って、定常的に、出力用Pチャネルトランジスタのゲート−基板間に加わる電圧と、出力用Nチャネルトランジスタのゲート−基板間に加わる電圧を緩和することができる。   On the other hand, in the output circuit according to the present invention, as described above, the voltage of the high-potential-side power node or the voltage of the high-potential-side power node and the voltage of the low-potential-side power node is applied to the gate of the output P-channel transistor. An intermediate first intermediate voltage is always applied, and a second intermediate voltage or low potential side intermediate between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node is applied to the gate of the output N-channel transistor. The voltage of the power supply node is always given. Accordingly, the voltage applied between the gate and the substrate of the output P-channel transistor and the voltage applied between the gate and the substrate of the output N-channel transistor can be moderated constantly.

各種の電源電圧に対応したMOS集積回路におけるトランジスタの酸化膜厚と、その酸化膜の限界耐圧を示す図である。It is a figure which shows the oxide film thickness of the transistor in the MOS integrated circuit corresponding to various power supply voltages, and the limiting pressure | voltage resistance of the oxide film. 標準CMOSプロセスにより製造されたCMOS回路の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the CMOS circuit manufactured by the standard CMOS process. ドレインおよびソースの両方のLDD領域を広げて耐圧を向上させた高耐圧CMOS回路の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the high voltage | pressure-resistant CMOS circuit which expanded the LDD area | region of both the drain and the source, and improved the proof pressure. ドレインのLDD領域のみを広げて耐圧を向上させた高耐圧CMOS回路の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the high voltage | pressure-resistant CMOS circuit which expanded only the LDD area | region of the drain and improved the proof pressure. この発明の第1実施形態である半導体集積回路の出力回路の構成を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit of a semiconductor integrated circuit according to a first embodiment of the present invention. この発明の第2実施形態である半導体集積回路の出力回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the output circuit of the semiconductor integrated circuit which is 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3実施形態である半導体集積回路の出力回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the output circuit of the semiconductor integrated circuit which is 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4実施形態である半導体集積回路の出力回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the output circuit of the semiconductor integrated circuit which is 4th Embodiment of this invention. この発明の第5実施形態である高電圧論理回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the high voltage logic circuit which is 5th Embodiment of this invention. この発明の第6実施形態である半導体集積回路の出力回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the output circuit of the semiconductor integrated circuit which is 6th Embodiment of this invention. この発明の第7実施形態である半導体集積回路の出力回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the output circuit of the semiconductor integrated circuit which is 7th Embodiment of this invention. 特許文献1に開示された入力回路の構成を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of an input circuit disclosed in Patent Document 1.

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<この発明において利用する高耐圧化技術>
この発明の各実施形態では、CMOS回路において一般的に用いられている高耐圧化技術を利用する。そこで、この発明の各実施形態の説明に先立ち、このCMOS回路の高耐圧化技術について説明する。
<High breakdown voltage technology used in the present invention>
Each embodiment of the present invention uses a high withstand voltage technique that is generally used in CMOS circuits. Therefore, prior to the description of the embodiments of the present invention, a technique for increasing the breakdown voltage of the CMOS circuit will be described.

図1は各種の電源電圧に対応したMOS集積回路におけるトランジスタの酸化膜厚と、その酸化膜の限界耐圧(ゲート酸化膜がある時間で破壊する電圧)を示すものである。通常、10年間の動作保証が可能なMOS集積回路を実現するためには、酸化膜に印加される電界を5MeV(メガエレクトロンボルト)程度に設定するが、酸化膜に印加可能な電界の上限値はおおよそ8MeVに設定している。   FIG. 1 shows the oxide film thickness of a transistor in a MOS integrated circuit corresponding to various power supply voltages and the limiting breakdown voltage (voltage that breaks down the gate oxide film in a certain time). Usually, in order to realize a MOS integrated circuit capable of guaranteeing operation for 10 years, the electric field applied to the oxide film is set to about 5 MeV (megaelectron volts), but the upper limit of the electric field that can be applied to the oxide film Is set to approximately 8 MeV.

図2は標準CMOSプロセスにより製造されたCMOS回路の構成を示す断面図である。このCMOS回路では、ホットエレクトロンの発生を抑えて、トランジスタの信頼性を向上させるために、LDD(Lightly Doped Drain;低濃度ドレイン)構造を採用している。このLDD構造は、ソース、ドレインとチャネルの間に低濃度の不純物領域を設けて、ここに高電界が集中しないようにした構造である。LDD構造のトランジスタを形成するためには、トランジスタのゲートの側壁にサイドウォール(一般的には酸化膜)を付加して、このサイドウォールの付加されたゲートをマスクとして、n−或いはp−をインプランテーションにより注入する。この場合、トランジスタをセルフアラインで製造することができ、トランジスタの所要面積の増加はない。図2に示す構成により例えばゲート耐圧が5VのCMOS回路を実現する場合、酸化膜を約90Å(オングストローム)くらいの膜厚とし、経時破壊耐圧(TDDB:Time Dependent Dielectric Breakdown)を6V程度に設定する。この場合、ドレイン耐圧(Breakdown)は、7V程度になる。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a CMOS circuit manufactured by a standard CMOS process. This CMOS circuit employs an LDD (Lightly Doped Drain) structure in order to suppress the generation of hot electrons and improve the reliability of the transistor. This LDD structure is a structure in which a low-concentration impurity region is provided between a source, a drain and a channel so that a high electric field is not concentrated here. In order to form a transistor having an LDD structure, a side wall (generally an oxide film) is added to the side wall of the gate of the transistor, and n− or p− is set using the gate with the side wall added as a mask. Injected by implantation. In this case, the transistor can be manufactured by self-alignment, and the required area of the transistor is not increased. For example, when a CMOS circuit having a gate breakdown voltage of 5V is realized by the configuration shown in FIG. 2, the oxide film is set to a thickness of about 90 mm (angstrom), and the breakdown voltage (TDDB: Time Dependent Dielectric Breakdown) is set to about 6V. . In this case, the drain breakdown voltage (Breakdown) is about 7V.

図3は、図2に示すCMOS回路のドレインおよびソースの両方の耐圧を向上させたHVDMOS(High Voltage Drain Metal Oxide Semiconductor)トランジスタの構成例を示す断面図である。この高耐圧CMOS回路では、図2におけるLDD領域(nあるいはpの領域)を広く取っている。このようにすることにより、ドレイン耐圧を容易に10V以上に向上させることができる。しかしながら、この構成は、ゲートと拡散領域を十分広く取る必要があり、レイアウト面積が大きくなるという欠点はある。この図3に示すように、ドレインおよびソースの両方のLDD領域を広げたPチャネルトランジスタおよびNチャネルトランジスタの構造は、両側高耐圧構造と呼ばれる。 FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of an HVDMOS (High Voltage Drain Metal Oxide Semiconductor) transistor in which the breakdown voltages of both the drain and the source of the CMOS circuit illustrated in FIG. 2 are improved. In this high voltage CMOS circuit, the LDD region (n or p region) in FIG. 2 is wide. By doing so, the drain breakdown voltage can be easily increased to 10 V or more. However, this configuration has the disadvantage that the gate and the diffusion region need to be sufficiently wide, and the layout area becomes large. As shown in FIG. 3, the structure of a P-channel transistor and an N-channel transistor in which both the drain and source LDD regions are expanded is called a double-sided high breakdown voltage structure.

図4は、図2に示すCMOS回路の各チャネルのトランジスタのドレイン側のLDD領域のみを広げた高耐圧構造を採用したHVDMOSトランジスタの構成例を示す断面図である。この構成例は、図3の構成例よりも面積増加が抑えられる利点がある。この図4に示すPチャネルトランジスタおよびNチャネルトランジスタの構造は、片側高耐圧構造と呼ばれる。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration example of an HVDMOS transistor adopting a high breakdown voltage structure in which only the LDD region on the drain side of each channel transistor of the CMOS circuit shown in FIG. 2 is expanded. This configuration example has an advantage that the area increase is suppressed as compared with the configuration example of FIG. The structure of the P-channel transistor and the N-channel transistor shown in FIG. 4 is called a one-side high breakdown voltage structure.

<第1実施形態>
図5はこの発明の第1実施形態であるCMOSLSIの出力回路の構成を示す回路図である。図5において、出力用Pチャネルトランジスタ31および出力用Nチャネルトランジスタ32は、いずれもドレインのLDD領域のみを広げた片側高耐圧構造のトランジスタである。出力バッファ30は、この出力用Pチャネルトランジスタ31および出力用Nチャネルトランジスタ32により構成された3V系の出力バッファである。ここで、出力用Pチャネルトランジスタ31は、電圧VDD=3Vが与えられる高電位側電源ノードにソースおよび基板(NWell)が接続され、出力用Nチャネルトランジスタ32は電圧VSS=0Vが与えられる低電位側電源ノードにソースおよび基板(PWell)が接続されている。そして、出力用Pチャネルトランジスタ31および出力用Nチャネルトランジスタ32は、ドレイン同士が共通接続されており、この共通接続点が出力回路の出力信号OUTを発生させる出力ノードとなっている。
<First Embodiment>
FIG. 5 is a circuit diagram showing the configuration of the output circuit of the CMOS LSI according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 5, the output P-channel transistor 31 and the output N-channel transistor 32 are both transistors having a single-side high breakdown voltage structure in which only the LDD region of the drain is expanded. The output buffer 30 is a 3V output buffer composed of the output P-channel transistor 31 and the output N-channel transistor 32. Here, the output P-channel transistor 31 has a source and a substrate (NWell) connected to the high-potential power supply node to which the voltage VDD = 3V is applied, and the output N-channel transistor 32 has a low potential to which the voltage VSS = 0V is applied. A source and a substrate (PWell) are connected to the side power supply node. The drains of the output P-channel transistor 31 and the output N-channel transistor 32 are commonly connected, and this common connection point is an output node that generates the output signal OUT of the output circuit.

本実施形態では、高電位側電源ノードの電圧VDD=3Vまたはこの高電位側電源ノードの電圧と低電位側電源ノードの電圧との間の中間電圧VCCを選択し、高電位側論理信号VGpとして出力用Pチャネルトランジスタ31のゲートに供給する。また、本実施形態では、中間電圧VCCまたは低電位側電源ノードの電圧VSS=0Vを選択し、低電位側論理信号VGnとして出力用Nチャネルトランジスタのゲートに供給する。   In this embodiment, the voltage VDD of the high potential side power supply node VDD = 3 V or an intermediate voltage VCC between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node is selected and used as the high potential side logic signal VGp. This is supplied to the gate of the output P-channel transistor 31. In this embodiment, the intermediate voltage VCC or the low potential side power supply node voltage VSS = 0V is selected and supplied to the gate of the output N channel transistor as the low potential side logic signal VGn.

さらに詳述すると、本実施形態による出力回路は、出力バッファ30の前段に第1のプリドライバ10および第2のプリドライバ20を有している。ここで、第1のプリドライバ10は、電圧VDD=3Vが高電位側電源電圧として与えられ、中間電圧VCC=1.2Vが低電位側電源電圧として与えられるCMOSインバータにより構成されている。この第1のプリドライバ10のCMOSインバータは、入力信号INUを反転して出力する回路であり、1.2VをLowレベル、3VをHighレベルとする高電位側論理信号VGpを出力する。また、第2のプリドライバ20は、中間電圧VCC=1.2Vが高電位側電源電圧として与えられ、電圧VSS=0Vが低電位側電源電圧として与えられるCMOSインバータにより構成されている。この第2のプリドライバ20のCMOSインバータは、入力信号INLを反転して出力する回路であり、0VをLowレベル、1.2VをHighレベルとする低電位側論理信号VGnを出力する。   More specifically, the output circuit according to the present embodiment has the first pre-driver 10 and the second pre-driver 20 in the preceding stage of the output buffer 30. Here, the first pre-driver 10 is composed of a CMOS inverter to which the voltage VDD = 3V is applied as the high potential side power supply voltage and the intermediate voltage VCC = 1.2V is applied as the low potential side power supply voltage. The CMOS inverter of the first pre-driver 10 is a circuit that inverts and outputs the input signal INU, and outputs a high potential side logic signal VGp that sets 1.2V to a low level and 3V to a high level. Further, the second pre-driver 20 is configured by a CMOS inverter to which the intermediate voltage VCC = 1.2V is applied as the high potential side power supply voltage and the voltage VSS = 0V is applied as the low potential side power supply voltage. The CMOS inverter of the second pre-driver 20 is a circuit that inverts and outputs the input signal INL, and outputs a low potential side logic signal VGn having 0V as a low level and 1.2V as a high level.

次に本実施形態の動作を説明する。本実施形態において、論理“1”の出力信号OUT=3Vを出力回路から出力させるときは、第1のプリドライバ10に対する入力信号INUが3V、第2のプリドライバ20に対する入力信号INLが1.2Vとされる。この結果、出力用Pチャネルトランジスタ31に対するゲート電圧VGpが1.2V、出力用Nチャネルトランジスタ32に対するゲート電圧VGnが0Vとなり、出力用Pチャネルトランジスタ31がON、出力用Nチャネルトランジスタ32がOFFとなって、出力信号OUTが3Vとなる。また、論理“0”の出力信号OUT=0Vを出力回路から出力させるときは、第1のプリドライバ10に対する入力信号INUが1.2V、第2のプリドライバ20に対する入力信号INLが0Vとされる。この結果、出力用Pチャネルトランジスタ31に対するゲート電圧VGpが3V、出力用Nチャネルトランジスタ32に対するゲート電圧VGnが1.2Vとなり、出力用Pチャネルトランジスタ31がOFF、出力用Nチャネルトランジスタ32がONとなって、出力信号OUTが0Vとなる。   Next, the operation of this embodiment will be described. In this embodiment, when the output signal OUT = 3V of logic “1” is output from the output circuit, the input signal INU for the first predriver 10 is 3V, and the input signal INL for the second predriver 20 is 1.. 2V. As a result, the gate voltage VGp for the output P-channel transistor 31 is 1.2 V, the gate voltage VGn for the output N-channel transistor 32 is 0 V, the output P-channel transistor 31 is ON, and the output N-channel transistor 32 is OFF. Thus, the output signal OUT becomes 3V. Further, when the output signal OUT = 0V of logic “0” is output from the output circuit, the input signal INU for the first pre-driver 10 is set to 1.2V, and the input signal INL for the second pre-driver 20 is set to 0V. The As a result, the gate voltage VGp for the output P-channel transistor 31 is 3 V, the gate voltage VGn for the output N-channel transistor 32 is 1.2 V, the output P-channel transistor 31 is OFF, and the output N-channel transistor 32 is ON. Thus, the output signal OUT becomes 0V.

ここで、出力用Pチャネルトランジスタ31に加わるストレスについて検討する。まず、出力信号OUTを3Vにするとき、出力用Pチャネルトランジスタ31は、ゲート電圧VGpが1.2V、基板(NWELL)の電圧が3Vなので、ゲート−基板(NWell)間電圧VGBが3V−1.2V=1.8Vとなる。このようにゲート−基板間電圧VGBが緩和されるので問題ない。   Here, the stress applied to the output P-channel transistor 31 is examined. First, when the output signal OUT is set to 3V, since the output P-channel transistor 31 has a gate voltage VGp of 1.2V and a substrate (NWELL) voltage of 3V, the gate-substrate (NWell) voltage VGB is 3V-1. .2V = 1.8V. Since the gate-substrate voltage VGB is relaxed in this way, there is no problem.

出力信号OUTを0Vにするときは、ゲート電圧VGpが3V、基板(NWell)の電圧が3Vなので、ゲート−基板(NWell)間電圧VGBは0Vとなり、耐圧は問題ない。なお、NWellの電圧が3Vなので、出力用Pチャネルトランジスタ31のドレイン(0V)とNWellとの間のPN接合に3Vのストレスが印加される。しかし、出力用Pチャネルトランジスタ31は、片側高耐圧構造であるので、この程度のストレスは問題ない。   When the output signal OUT is set to 0V, since the gate voltage VGp is 3V and the voltage of the substrate (NWell) is 3V, the gate-substrate (NWell) voltage VGB is 0V, and the withstand voltage is not a problem. Since the voltage of NWell is 3V, a stress of 3V is applied to the PN junction between the drain (0V) of output P-channel transistor 31 and NWell. However, since the output P-channel transistor 31 has a one-side high breakdown voltage structure, this level of stress is not a problem.

次に出力用Nチャネルトランジスタ32に加わるストレスについて検討する。出力信号OUTを3Vにするとき、出力用Nチャネルトランジスタ32は、ゲート電圧VGnが0V、基板(PWell)の電圧が0Vなので、ゲート−基板間電圧VGBは0Vとなり、問題ない。一方、出力信号OUTを0Vにするとき、ゲート電圧VGnが1.2V、基板の電圧が0Vなので、出力用Nチャネルトランジスタ32のゲート−基板間電圧VGBは1.2Vとなる。このようにゲート−基板間電圧VGBが緩和されるので問題ない。   Next, the stress applied to the output N-channel transistor 32 will be examined. When the output signal OUT is set to 3V, the gate voltage VGn of the output N-channel transistor 32 is 0V and the voltage of the substrate (PWell) is 0V. Therefore, the gate-substrate voltage VGB is 0V, which is not a problem. On the other hand, when the output signal OUT is set to 0V, since the gate voltage VGn is 1.2V and the substrate voltage is 0V, the gate-substrate voltage VGB of the output N-channel transistor 32 is 1.2V. Since the gate-substrate voltage VGB is relaxed in this way, there is no problem.

このように本実施形態では、0Vから3Vまでの高電圧を出力する出力バッファ30をゲート耐圧が1.2Vの標準MOSトランジスタにより構成することが可能である。   As described above, in this embodiment, the output buffer 30 that outputs a high voltage from 0 V to 3 V can be configured by a standard MOS transistor having a gate breakdown voltage of 1.2 V.

<第2実施形態>
図6はこの発明の第2実施形態であるCMOSLSIの出力回路の構成を示す回路図である。本実施形態では、上記第1実施形態(図5)の回路構成において、ゲート耐圧が5V程度のMOSトランジスタを使用し、かつ、出力バッファ30、第1のプリドライバ10および第2のプリドライバ20に与える各電源電圧を変更することにより、出力バッファ30を10Vの電源電圧で動作させている。
Second Embodiment
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit of a CMOS LSI according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the circuit configuration of the first embodiment (FIG. 5), a MOS transistor having a gate breakdown voltage of about 5V is used, and the output buffer 30, the first pre-driver 10 and the second pre-driver 20 are used. The output buffer 30 is operated at a power supply voltage of 10V by changing each power supply voltage applied to the power supply voltage.

図6において、出力用Pチャネルトランジスタ31は、電圧VPP=10Vが与えられる高電位側電源ノードにソースおよび基板(NWell)が接続され、出力用Nチャネルトランジスタ32は電圧VSS=0Vが与えられる低電位側電源ノードにソースおよび基板(PWell)が接続されている。そして、出力用Pチャネルトランジスタ31および出力用Nチャネルトランジスタ32は、各々のドレインが出力信号OUTの出力ノードに共通接続されている。   In FIG. 6, the output P-channel transistor 31 has a source and a substrate (NWell) connected to the high potential side power supply node to which the voltage VPP = 10V is applied, and the output N-channel transistor 32 has a low voltage to which the voltage VSS = 0V is applied. A source and a substrate (PWell) are connected to the potential side power supply node. The drains of the output P-channel transistor 31 and the output N-channel transistor 32 are commonly connected to the output node of the output signal OUT.

本実施形態では、高電位側電源ノードの電圧VPP=10Vまたはこの高電位側電源ノードの電圧と低電位側電源ノードの電圧VSS=0Vとの間の第1の中間電圧VD5を選択し、高電位側論理信号VGpとして出力用Pチャネルトランジスタ31のゲートに供給する。また、本実施形態では、高電位側電源ノードの電圧VPP=10Vと低電位側電源ノードの電圧VSS=0Vとの間の第2の中間電圧VD3=3Vまたは低電位側電源ノードの電圧VSS=0Vを選択し、低電位側論理信号VGnとして出力用Nチャネルトランジスタ32のゲートに供給する。   In the present embodiment, the high potential side power supply node voltage VPP = 10V or the first intermediate voltage VD5 between the high potential side power supply node voltage and the low potential side power supply node voltage VSS = 0V is selected, The potential side logic signal VGp is supplied to the gate of the output P-channel transistor 31. In the present embodiment, the second intermediate voltage VD3 = 3V between the voltage VPP = 10V of the high potential side power supply node and the voltage VSS = 0V of the low potential side power supply node, or the voltage VSS of the low potential side power supply node = 0V is selected and supplied to the gate of the output N-channel transistor 32 as the low potential side logic signal VGn.

さらに詳述すると、出力バッファ30の前段の第1のプリドライバ10は、電圧VPP=10Vが高電位側電源電圧VD10として与えられ、第1の中間電圧VD5=5Vが低電位側電源電圧として与えられるCMOSインバータにより構成されている。また、第2のプリドライバ20は、第1の中間電圧VD3=3Vが高電位側電源電圧として与えられ、電圧VSS=0Vが低電位側電源電圧VS0として与えられるCMOSインバータにより構成されている。   More specifically, the first pre-driver 10 in the previous stage of the output buffer 30 is supplied with the voltage VPP = 10V as the high potential side power supply voltage VD10 and the first intermediate voltage VD5 = 5V as the low potential side power supply voltage. The CMOS inverter is configured. The second pre-driver 20 is configured by a CMOS inverter to which the first intermediate voltage VD3 = 3V is applied as the high potential side power supply voltage and the voltage VSS = 0V is applied as the low potential side power supply voltage VS0.

次に本実施形態の動作を説明する。本実施形態において、論理“1”の出力信号OUT=10Vを出力回路から出力させるときは、第1のプリドライバ10に対する入力信号INUが10V、第2のプリドライバ20に対する入力信号INLが3Vとされる。この結果、出力用Pチャネルトランジスタ31に対するゲート電圧VGpが5V、出力用Nチャネルトランジスタ32に対するゲート電圧VGnが0Vとなり、出力用Pチャネルトランジスタ31がON、出力用Nチャネルトランジスタ32がOFFとなって、出力信号OUTが10Vとなる。また、論理“0”の出力信号OUT=0Vを出力回路から出力させるときは、第1のプリドライバ10に対する入力信号INUが5V、第2のプリドライバ20に対する入力信号INLが0Vとされる。この結果、出力用Pチャネルトランジスタ31に対するゲート電圧VGpが10V、出力用Nチャネルトランジスタ32に対するゲート電圧VGnが3Vとなり、出力用Pチャネルトランジスタ31がOFF、出力用Nチャネルトランジスタ32がONとなって、出力信号OUTが0Vとなる。   Next, the operation of this embodiment will be described. In this embodiment, when the output signal OUT = 10V of logic “1” is output from the output circuit, the input signal INU for the first predriver 10 is 10V, and the input signal INL for the second predriver 20 is 3V. Is done. As a result, the gate voltage VGp for the output P-channel transistor 31 is 5 V, the gate voltage VGn for the output N-channel transistor 32 is 0 V, the output P-channel transistor 31 is ON, and the output N-channel transistor 32 is OFF. The output signal OUT becomes 10V. Further, when the output signal OUT = 0V of logic “0” is output from the output circuit, the input signal INU for the first pre-driver 10 is set to 5V, and the input signal INL for the second pre-driver 20 is set to 0V. As a result, the gate voltage VGp for the output P-channel transistor 31 is 10 V, the gate voltage VGn for the output N-channel transistor 32 is 3 V, the output P-channel transistor 31 is OFF, and the output N-channel transistor 32 is ON. The output signal OUT becomes 0V.

ここで、出力用Pチャネルトランジスタ31に加わるストレスについて検討する。出力用Pチャネルトランジスタ31は、出力信号OUTが10Vのとき、ゲート電圧VGpが5V、基板(NWell)の電圧が10Vなので、ゲート−基板間電圧VGBが5Vとなり、電圧緩和が行われるので耐圧に関して問題はない。一方、出力信号OUTが0Vのときは、出力用Pチャネルトランジスタ31は、ゲートVGpが10V、基板(NWell)の電圧が10Vなので、ゲート−基板間電圧VGBが0Vとなり、耐圧は問題ない。また、出力信号OUTが0Vのときは、出力用Pチャネルトランジスタ31のドレインとNWellとの間に10Vのストレスが印加されるが、出力用Pチャネルトランジスタ31の耐圧は10V以上あるので問題はない。   Here, the stress applied to the output P-channel transistor 31 is examined. Since the output P-channel transistor 31 has a gate voltage VGp of 5V and a substrate (NWell) voltage of 10V when the output signal OUT is 10V, the gate-substrate voltage VGB is 5V and voltage relaxation is performed. No problem. On the other hand, when the output signal OUT is 0 V, the output P-channel transistor 31 has a gate VGp of 10 V and a substrate (NWell) voltage of 10 V, so the gate-substrate voltage VGB is 0 V, and there is no problem with the breakdown voltage. When the output signal OUT is 0V, a stress of 10V is applied between the drain of the output P-channel transistor 31 and NWell, but there is no problem because the withstand voltage of the output P-channel transistor 31 is 10V or more. .

次に出力用Nチャネルトランジスタ32に加わるストレスについて検討する。出力用Nチャネルトランジスタ32は、出力信号OUTが10Vのとき、ゲート電圧VGnが0V、基板(PWell)の電圧が0Vなので、ゲート−基板間電圧VGBは0Vとなり、電圧はかからない。一方、出力用Nチャネルトランジスタ32は、出力信号OUTが0Vのとき、ゲート電圧VGnが3V、基板の電圧が0Vなので、ゲート−基板間電圧VGBは3Vとなり、電圧緩和が行われるので耐圧に関して問題はない。   Next, the stress applied to the output N-channel transistor 32 will be examined. In the output N-channel transistor 32, when the output signal OUT is 10V, the gate voltage VGn is 0V and the substrate (PWell) voltage is 0V. Therefore, the gate-substrate voltage VGB is 0V, and no voltage is applied. On the other hand, when the output signal OUT is 0V, the output N-channel transistor 32 has a gate voltage VGn of 3V and a substrate voltage of 0V. Therefore, the gate-substrate voltage VGB is 3V, and voltage relaxation is performed. There is no.

このように本実施形態によれば、0Vから10Vまでの高電圧を出力する出力バッファ30をゲート耐圧が5VのMOSトランジスタにより構成することが可能である。   As described above, according to this embodiment, the output buffer 30 that outputs a high voltage from 0 V to 10 V can be configured by a MOS transistor having a gate breakdown voltage of 5 V.

<第3実施形態>
図7はこの発明の第3実施形態であるCMOSLSIの出力回路の構成を示す回路図である。本実施形態は上記第2実施形態(図6)における第1のプリドライバ10および第2のプリドライバ20の前段にレベルシフタ40を追加し、さらにその前段にインバータ71を追加したものである。
<Third Embodiment>
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit of a CMOS LSI according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, a level shifter 40 is added to the previous stage of the first predriver 10 and the second predriver 20 in the second embodiment (FIG. 6), and an inverter 71 is further added to the previous stage.

インバータ71およびレベルシフタ40内のインバータ72は、いずれもCMOSインバータであり、高電位側電源電圧VD3=3Vおよび低電位側電源電圧VS=0Vが与えられる。インバータ71は、0Vから3Vまでの振幅を持った入力信号INを論理反転して出力し、インバータ72はこのインバータ71の出力信号を論理反転して出力する。入力信号INが“0”(0V)である場合、インバータ71の出力信号は3V、インバータ72の出力信号は0Vとなる。また、入力信号INが“1”(3V)である場合、インバータ71の出力信号は0V、インバータ72の出力信号は3Vとなる。   The inverter 71 and the inverter 72 in the level shifter 40 are both CMOS inverters, and are supplied with the high potential side power supply voltage VD3 = 3V and the low potential side power supply voltage VS = 0V. The inverter 71 logically inverts and outputs an input signal IN having an amplitude from 0V to 3V, and the inverter 72 logically inverts and outputs the output signal of the inverter 71. When the input signal IN is “0” (0V), the output signal of the inverter 71 is 3V and the output signal of the inverter 72 is 0V. When the input signal IN is “1” (3V), the output signal of the inverter 71 is 0V and the output signal of the inverter 72 is 3V.

レベルシフタ40において、Pチャネルトランジスタ41および42は、5Vのゲート耐圧を有するトランジスタである。このPチャネルトランジスタ41および42は、電源電圧VPP=10Vが与えられる高電位側電源ノードに各々のソースが接続されている。そして、Pチャネルトランジスタ41および42は、各々のゲートに互いの相手のドレインが接続されている。   In the level shifter 40, the P-channel transistors 41 and 42 are transistors having a gate breakdown voltage of 5V. Each source of P channel transistors 41 and 42 is connected to a high potential side power supply node to which power supply voltage VPP = 10 V is applied. P channel transistors 41 and 42 have their respective drains connected to their gates.

Pチャネルトランジスタ43および44は、いずれもドレインのLDD領域のみが広がった片側高耐圧構造のトランジスタである。Pチャネルトランジスタ43は、Pチャネルトランジスタ41のドレインとPチャネルトランジスタ42のゲートの共通接続ノードN1にソースが接続されている。また、Pチャネルトランジスタ44は、Pチャネルトランジスタ42のドレインとPチャネルトランジスタ41のゲートの共通接続ノードN2にソースが接続されている。このノードN2に発生する電圧が第1のプリドライバ10に対して高電位側論理信号INUとして供給される。そして、Pチャネルトランジスタ43および44の各ゲートにはバイアス電圧VBIAS2が与えられている。このバイアス電圧VBIAS2は、5VからPチャネルトランジスタ43および44の閾値電圧Vthpだけ低下した電圧である。   Each of the P-channel transistors 43 and 44 is a one-side high breakdown voltage transistor in which only the drain LDD region is expanded. The source of the P-channel transistor 43 is connected to the common connection node N 1 between the drain of the P-channel transistor 41 and the gate of the P-channel transistor 42. The source of the P channel transistor 44 is connected to the common connection node N 2 of the drain of the P channel transistor 42 and the gate of the P channel transistor 41. The voltage generated at the node N2 is supplied to the first pre-driver 10 as the high potential side logic signal INU. A bias voltage VBIAS2 is applied to the gates of the P-channel transistors 43 and 44. This bias voltage VBIAS2 is a voltage lowered from 5V by the threshold voltage Vthp of the P-channel transistors 43 and 44.

従って、Pチャネルトランジスタ43は、ノードN1の電圧が5Vよりも低くなろうとすると、ゲート−ソース間電圧が閾値電圧Vthpよりも小さくなってOFFとなる。また、Pチャネルトランジスタ44は、ノードN2の電圧が5Vよりも低くなろうとすると、ゲート−ソース間電圧が閾値電圧Vthpよりも小さくなってOFFとなる。このようにバイアス電圧VBIAS2がゲートに与えられたPチャネルトランジスタ43および44は、ノードN1およびN2の下限電圧を5Vにする役割を果たす。   Therefore, the P-channel transistor 43 is turned OFF because the voltage between the gate and the source becomes smaller than the threshold voltage Vthp when the voltage of the node N1 is made lower than 5V. Further, the P-channel transistor 44 is turned OFF because the voltage between the gate and the source becomes smaller than the threshold voltage Vthp when the voltage at the node N2 is made lower than 5V. P channel transistors 43 and 44 to which bias voltage VBIAS2 is applied to the gate in this way serve to lower the lower limit voltage of nodes N1 and N2 to 5V.

Nチャネルトランジスタ45および46、インバータ71および72は、低電位側論理信号INLに応じて、Pチャネルトランジスタ43または44の一方のドレインと低電位側電源ノード(VSS=0V)との間に電流路を形成するスイッチ手段を構成している。さらに詳述すると次の通りである。   N-channel transistors 45 and 46 and inverters 71 and 72 have a current path between one drain of P-channel transistor 43 or 44 and a low-potential-side power supply node (VSS = 0 V) according to low-potential-side logic signal INL. The switch means for forming is configured. Further details are as follows.

Nチャネルトランジスタ45および46は、いずれもドレインのLDD領域のみが広がった片側高耐圧構造のトランジスタであり、各々のドレインがPチャネルトランジスタ43および44の各ドレインに各々接続されている。また、Nチャネルトランジスタ45のソースはインバータ71の出力ノードN3に、Nチャネルトランジスタ46のソースはインバータ72の出力ノードN4に各々接続されている。このインバータ72の出力ノードN4に発生する電圧が第2のプリドライバ20に対して低電位側論理信号INLとして供給される。そして、Nチャネルトランジスタ45および46の各ゲートにはバイアス電圧VBIAS3=3Vが与えられている。   Each of N-channel transistors 45 and 46 is a one-side high breakdown voltage transistor in which only the LDD region of the drain extends, and each drain is connected to each drain of P-channel transistors 43 and 44, respectively. The source of N channel transistor 45 is connected to output node N3 of inverter 71, and the source of N channel transistor 46 is connected to output node N4 of inverter 72. The voltage generated at the output node N4 of the inverter 72 is supplied to the second pre-driver 20 as the low potential side logic signal INL. A bias voltage VBIAS3 = 3V is applied to the gates of the N-channel transistors 45 and 46.

従って、入力信号INが“0”(0V)であり、インバータ71の出力信号が3V、インバータ72の出力信号が0Vである場合、Nチャネルトランジスタ45はOFF、Nチャネルトランジスタ46はONとなる。また、入力信号INが“1”(3V)であり、インバータ71の出力信号が0V、インバータ72の出力信号が3Vである場合、Nチャネルトランジスタ45はON、Nチャネルトランジスタ46はOFFとなる。   Therefore, when the input signal IN is “0” (0 V), the output signal of the inverter 71 is 3 V, and the output signal of the inverter 72 is 0 V, the N-channel transistor 45 is OFF and the N-channel transistor 46 is ON. Further, when the input signal IN is “1” (3 V), the output signal of the inverter 71 is 0 V, and the output signal of the inverter 72 is 3 V, the N-channel transistor 45 is ON and the N-channel transistor 46 is OFF.

Pチャネルトランジスタ47は、そのソースおよびドレインがPチャネルトランジスタ41のソースおよびドレインに各々接続されている。また、Pチャネルトランジスタ48は、そのソースおよびドレインがPチャネルトランジスタ42のソースおよびドレインに各々接続されている。そして、Pチャネルトランジスタ47および48の各ゲートにはバイアス電圧VBIAS1が与えられる。このバイアス電圧VBIAS1は電圧VPP=10VからPチャネルトランジスタ47および48の閾値電圧Vthpだけ低電位側電源電圧VSS=0V側にシフトした電圧である。   P channel transistor 47 has its source and drain connected to the source and drain of P channel transistor 41, respectively. The P channel transistor 48 has its source and drain connected to the source and drain of the P channel transistor 42, respectively. A bias voltage VBIAS1 is applied to each gate of the P-channel transistors 47 and 48. The bias voltage VBIAS1 is a voltage shifted from the voltage VPP = 10V to the low potential side power supply voltage VSS = 0V side by the threshold voltage Vthp of the P-channel transistors 47 and 48.

このバイアス電圧VBIAS1がゲートに与えられるPチャネルトランジスタ47および48には僅かなドレイン電流が流れる。図7に示す回路では、Pチャネルトランジスタ43および44を介してリーク電流が流れる場合にノードN1およびN2の電圧が降下する。Pチャネルトランジスタ47および48は、各々に流れる僅かなドレイン電流をノードN1およびN2に補充することにより、リーク電流に伴うノードN1およびN2の電圧降下を補償する役割を果たす。   A slight drain current flows through P-channel transistors 47 and 48 to which the bias voltage VBIAS1 is applied at the gate. In the circuit shown in FIG. 7, when leak current flows through P channel transistors 43 and 44, the voltages at nodes N1 and N2 drop. P-channel transistors 47 and 48 compensate for voltage drops at nodes N1 and N2 due to leakage current by replenishing nodes N1 and N2 with a small drain current flowing therethrough.

次に本実施形態の動作を説明する。図7において、Pチャネルトランジスタ43および44のゲートには上述したバイアス電圧VBIAS2がゲートに与えられるので、ノードN1およびN2の電圧は、10Vと5Vの間の電圧となる。また、Nチャネルトランジスタ45および46のゲートには3Vのバイアス電圧VBIAS3が入力される。従って、インバータ72の出力ノードN4の電圧は3V以下の電圧となり、正常動作が可能となる。   Next, the operation of this embodiment will be described. In FIG. 7, since the bias voltage VBIAS2 described above is applied to the gates of the P-channel transistors 43 and 44, the voltages at the nodes N1 and N2 are between 10V and 5V. A bias voltage VBIAS3 of 3V is input to the gates of the N-channel transistors 45 and 46. Therefore, the voltage at the output node N4 of the inverter 72 is 3V or less, and normal operation is possible.

入力信号INが“1”(3V)になると、ノードN3が0V、ノードN4が3Vとなり、第2のプリドライバ20に対する低電位側論理信号INLは3Vとなる。従って、出力用Nチャンネルトランジスタ32にゲート電圧VGn=0Vが供給される。そして、ノードN3が0V、ノードN4が3Vとなることから、Nチャネルトランジスタ45がON、Nチャネルトランジスタ46がOFFとなり、Pチャネルトランジスタ43がON、Pチャネルトランジスタ44がOFFとなる。従って、ノードN1は5V、ノードN2は10Vとなり、第1のプリドライバ10に対する高電位側論理信号INUは10Vとなる。従って、第1のプリドライバ10から出力用Pチャネルトランジスタ31にゲート電圧VGp=5Vが供給される。この結果、出力バッファ30では、出力用Pチャネルトランジスタ31がON、出力用Nチャネルトランジスタ32がOFFとなり、出力信号OUTが10Vとなる。   When the input signal IN becomes “1” (3V), the node N3 becomes 0V, the node N4 becomes 3V, and the low potential side logic signal INL for the second pre-driver 20 becomes 3V. Accordingly, the gate voltage VGn = 0V is supplied to the output N-channel transistor 32. Since the node N3 is 0V and the node N4 is 3V, the N-channel transistor 45 is ON, the N-channel transistor 46 is OFF, the P-channel transistor 43 is ON, and the P-channel transistor 44 is OFF. Therefore, the node N1 is 5V, the node N2 is 10V, and the high potential side logic signal INU for the first pre-driver 10 is 10V. Accordingly, the gate voltage VGp = 5V is supplied from the first pre-driver 10 to the output P-channel transistor 31. As a result, in the output buffer 30, the output P-channel transistor 31 is turned on, the output N-channel transistor 32 is turned off, and the output signal OUT becomes 10V.

一方、入力信号INが“0”(0V)になると、ノードN3が3V、ノードN4が0Vとなり、第2のプリドライバ20に対する低電位側論理信号INLは0Vとなる。そして、ノードN3が3V、ノードN4が0Vとなることから、Nチャネルトランジスタ45がOFF、Nチャネルトランジスタ46がONとなり、Pチャネルトランジスタ43がOFF、Pチャネルトランジスタ44がONとなる。従って、ノードN1は10V、ノードN2は5Vとなり、第1のプリドライバ10に対する高電位側論理信号INUは5Vとなる。従って、第1のプリドライバ10から出力用Pチャネルトランジスタ31にゲート電圧VGp=10Vが供給される。この結果、出力バッファ30では、出力用Pチャネルトランジスタ31がOFF、出力用Nチャネルトランジスタ32がONとなり、出力信号OUTが0Vとなる。   On the other hand, when the input signal IN becomes “0” (0V), the node N3 becomes 3V, the node N4 becomes 0V, and the low potential side logic signal INL for the second pre-driver 20 becomes 0V. Since the node N3 is 3V and the node N4 is 0V, the N channel transistor 45 is OFF, the N channel transistor 46 is ON, the P channel transistor 43 is OFF, and the P channel transistor 44 is ON. Therefore, the node N1 is 10V, the node N2 is 5V, and the high potential side logic signal INU for the first pre-driver 10 is 5V. Therefore, the gate voltage VGp = 10 V is supplied from the first pre-driver 10 to the output P-channel transistor 31. As a result, in the output buffer 30, the output P-channel transistor 31 is turned off, the output N-channel transistor 32 is turned on, and the output signal OUT becomes 0V.

本実施形態では、以上の動作において、全てのトランジスタに印加されるゲート−基板間電圧VGBを5V以下にすることができ、0Vから10Vまでの振幅を持った出力信号OUTを得ることができる。   In the present embodiment, in the above operation, the gate-substrate voltage VGB applied to all the transistors can be 5 V or less, and an output signal OUT having an amplitude from 0 V to 10 V can be obtained.

なお、本実施形態では、リーク電流によりノードN1およびN2の電圧が低下するのを防止するため、定電流源として機能するトランジスタ47および48を設けた。しかし、定電流源として他の回路を利用してもよく、またリーク電流の制御が問題にならない範囲で、トランジスタ47および48の代わりに単なる抵抗を用いてもよい。   In the present embodiment, transistors 47 and 48 functioning as constant current sources are provided in order to prevent the voltages at the nodes N1 and N2 from being lowered due to the leakage current. However, another circuit may be used as the constant current source, and a simple resistor may be used instead of the transistors 47 and 48 as long as the control of the leakage current does not become a problem.

<第4実施形態>
図8はこの発明の第4実施形態であるCMOSLSIの出力回路の構成を示す回路図である。本実施形態は上記第3実施形態(図7)において、第1のプリドライバ10および第2のプリドライバ20を省略し、ノードN1の電圧を出力用Pチャネルトランジスタ31にゲート電圧VGpとして供給し、ノードN3の電圧を出力用Nチャネルトランジスタ32にゲート電圧VGnとして供給するようにしたものである。本実施形態によれば、第1のプリドライバ10および第2のプリドライバ20の分だけ素子数を減らし、上記第3実施形態と同様な効果を得ることができる。
<Fourth embodiment>
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit of a CMOS LSI according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the first predriver 10 and the second predriver 20 are omitted from the third embodiment (FIG. 7), and the voltage at the node N1 is supplied to the output P-channel transistor 31 as the gate voltage VGp. The voltage at the node N3 is supplied to the output N-channel transistor 32 as the gate voltage VGn. According to the present embodiment, the number of elements can be reduced by the amount corresponding to the first pre-driver 10 and the second pre-driver 20, and the same effect as in the third embodiment can be obtained.

<第5実施形態>
図9はこの発明の第5実施形態である高電圧論理回路の構成を示す回路図である。この高電圧論理回路において、出力バッファ300、310、320および330は、上記第1〜第4実施形態の出力バッファ30に相当する回路であり、高電位側電源ノード(電源電圧VDD)および低電位側電源ノード(電源電圧VSS)間に直列に介挿された出力用Pチャネルトランジスタおよび出力用Nチャネルトランジスタからなる。
<Fifth Embodiment>
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a high voltage logic circuit according to a fifth embodiment of the present invention. In this high voltage logic circuit, the output buffers 300, 310, 320 and 330 are circuits corresponding to the output buffer 30 of the first to fourth embodiments, and include a high potential side power supply node (power supply voltage VDD) and a low potential. It comprises an output P-channel transistor and an output N-channel transistor inserted in series between the side power supply nodes (power supply voltage VSS).

インバータ81、82および83は、後述する第2の中間電圧が高電位側電源電圧として与えられ、低電位側電源ノードの電圧VSSが低電位側電源電圧として与えられるCMOS回路である。インバータ81、82および83は、入力信号IN0、IN1およびIN3を各々論理反転して出力する。レベルシフタ400、410および420は、図7のレベルシフタ40と同様な構成のレベルシフタであり、インバータ81、82および83の各出力信号が各々入力される。レベルシフタ400は、インバータ81の出力信号に基づいて、高電位側電源ノードの電圧VPPまたは高電位側電源ノードの電圧VPPと低電位側電源ノードの電圧VSSとの間の第1の中間電圧(この例ではVD5(=VPP/2)とする)を選択し、高電位側論理信号INU0として出力するとともに、高電位側電源ノードの電圧VPPと低電位側電源ノードの電圧VSSとの間の第2の中間電圧(この例ではVD3(<VPP/2)とする)または低電位側電源ノードの電圧VSSを選択し、低電位側論理信号INL0として出力する。同様にレベルシフタ410は、インバータ82の出力信号に基づいて高電位側論理信号INU1および低電位側論理信号INL1を出力し、レベルシフタ420は、インバータ83の出力信号に基づいて高電位側論理信号INU2および低電位側論理信号INL2を出力する。   The inverters 81, 82, and 83 are CMOS circuits to which a second intermediate voltage, which will be described later, is applied as the high potential side power supply voltage and the voltage VSS of the low potential side power supply node is applied as the low potential side power supply voltage. Inverters 81, 82, and 83 logically invert input signals IN0, IN1, and IN3, respectively, and output them. The level shifters 400, 410, and 420 are level shifters having the same configuration as that of the level shifter 40 of FIG. 7, and the output signals of the inverters 81, 82, and 83 are input thereto. Based on the output signal of the inverter 81, the level shifter 400 generates a first intermediate voltage (this voltage VPP at the high potential side power supply node or between the voltage VPP at the high potential side power supply node and the voltage VSS at the low potential side power supply node (this In the example, VD5 (= VPP / 2) is selected and output as the high-potential side logic signal INU0, and the second between the voltage VPP of the high-potential-side power supply node and the voltage VSS of the low-potential-side power supply node. Is selected as an intermediate voltage (VD3 (<VPP / 2) in this example) or the voltage VSS of the low potential side power supply node, and is output as the low potential side logic signal INL0. Similarly, the level shifter 410 outputs the high potential side logic signal INU1 and the low potential side logic signal INL1 based on the output signal of the inverter 82, and the level shifter 420 outputs the high potential side logic signal INU2 and the low potential side logic signal INU2 based on the output signal of the inverter 83. The low potential side logic signal INL2 is output.

論理回路100、110、120、130は、レベルシフタ400、410または420によって生成された高電位側論理信号を用いた論理演算を行う高電位側論理回路である。また、論理回路200、210、220、230は、レベルシフタ400、410または420によって生成された低電位側論理信号を用いた論理演算を行う低電位側論理回路である。   The logic circuits 100, 110, 120, and 130 are high potential side logic circuits that perform a logical operation using the high potential side logic signal generated by the level shifter 400, 410, or 420. The logic circuits 200, 210, 220, and 230 are low potential side logic circuits that perform a logical operation using the low potential side logic signal generated by the level shifter 400, 410, or 420.

この例において、高電位側論理回路100と低電位側論理回路200の組はNAND回路を構成している。さらに詳述すると、高電位側論理回路100は、高電位側論理信号INU0およびINU1のNAND演算を行い、演算結果を示す論理信号として、上限電圧VPP、下限電圧VD5を有する高電位側論理信号を出力バッファ300の出力用Pチャネルトランジスタのゲートに出力する。また、低電位側論理回路200は、低電位側論理信号INL0およびINL1のNAND演算を行い、演算結果を示す論理信号として、上限電圧VD3、下限電圧VSSを有する低電位側論理信号を出力バッファ300の出力用Nチャネルトランジスタのゲートに出力する。   In this example, the set of the high potential side logic circuit 100 and the low potential side logic circuit 200 constitutes a NAND circuit. More specifically, the high-potential side logic circuit 100 performs a NAND operation on the high-potential side logic signals INU0 and INU1, and outputs a high-potential side logic signal having an upper limit voltage VPP and a lower limit voltage VD5 as a logic signal indicating the operation result. Output to the gate of the output P-channel transistor of the output buffer 300. The low-potential side logic circuit 200 performs a NAND operation on the low-potential side logic signals INL0 and INL1, and outputs a low-potential side logic signal having an upper limit voltage VD3 and a lower limit voltage VSS as a logic signal indicating the calculation result. Output to the gate of the output N-channel transistor.

高電位側論理回路110と低電位側論理回路210の組も同様にNAND回路を構成している。高電位側論理回路110は、高電位側論理信号INU1およびINU2のNAND演算結果を示す高電位側論理信号を出力バッファ310の出力用Pチャネルトランジスタのゲートに出力する。また、低電位側論理回路210は、低電位側論理信号INL1およびINL2のNAND演算結果を示す低電位側論理信号を出力バッファ310の出力用Nチャネルトランジスタのゲートに出力する。   A set of the high potential side logic circuit 110 and the low potential side logic circuit 210 similarly constitutes a NAND circuit. The high potential side logic circuit 110 outputs a high potential side logic signal indicating the NAND operation result of the high potential side logic signals INU1 and INU2 to the gate of the output P channel transistor of the output buffer 310. The low potential side logic circuit 210 outputs a low potential side logic signal indicating the NAND operation result of the low potential side logic signals INL1 and INL2 to the gate of the output N-channel transistor of the output buffer 310.

高電位側論理回路120および低電位側論理回路220の組はNOR回路を構成している。高電位側論理回路120は高電位側論理信号INU0およびINU2のNOR演算結果に基づいて出力バッファ320の出力用Pチャネルトランジスタを駆動し、後者の低電位側論理回路220は低電位側論理信号INL0およびINL2のNOR演算結果に基づいて出力バッファ320の出力用Nチャネルトランジスタを駆動する。   A set of the high potential side logic circuit 120 and the low potential side logic circuit 220 constitutes a NOR circuit. The high-potential side logic circuit 120 drives the output P-channel transistor of the output buffer 320 based on the NOR operation result of the high-potential side logic signals INU0 and INU2, and the latter low-potential side logic circuit 220 is connected to the low-potential side logic signal INL0. And the output N-channel transistor of the output buffer 320 is driven based on the NOR operation result of INL2.

また、高電位側論理回路130および低電位側論理回路230の組はインバータを構成している。すなわち、高電位側論理回路130は高電位側論理信号INU1の論理反転結果に基づいて出力バッファ330の出力用Pチャネルトランジスタを駆動し、後者の低電位側論理回路230は低電位側論理信号INL1の論理反転結果に基づいて出力バッファ330の出力用Nチャネルトランジスタを駆動する。   A set of the high potential side logic circuit 130 and the low potential side logic circuit 230 forms an inverter. That is, the high-potential side logic circuit 130 drives the output P-channel transistor of the output buffer 330 based on the logic inversion result of the high-potential side logic signal INU1, and the latter low-potential side logic circuit 230 is driven by the low-potential side logic signal INL1. The output N-channel transistor of the output buffer 330 is driven based on the logical inversion result.

なお、図9に示す論理回路はあくまでも一例であり、図示のものに限らず、あらゆる論理回路について、図9に示すような高電圧論理回路を実現することが可能である。   Note that the logic circuit illustrated in FIG. 9 is merely an example, and the high voltage logic circuit illustrated in FIG. 9 can be realized for any logic circuit, not limited to the illustrated circuit.

本実施形態は、特に少ない数の入力信号に基づいて多数の出力バッファを駆動するための論理演算を行う高電圧論理回路に有効である。本実施形態によれば、そのような高電圧論理回路を構成する場合に、面積の大きなレベルシフタの数を減らし、高電圧論理回路の全体としての面積を小さくすることができる。   The present embodiment is particularly effective for a high voltage logic circuit that performs a logical operation for driving a large number of output buffers based on a small number of input signals. According to the present embodiment, when such a high voltage logic circuit is configured, the number of level shifters having a large area can be reduced, and the overall area of the high voltage logic circuit can be reduced.

<第6実施形態>
図10はこの発明の第6実施形態であるCMOSLSIの出力回路の構成を示す回路図である。本実施形態では、上記第5実施形態におけるレベルシフタ40が簡略化されたレベルシフタ50に変更されている。このレベルシフタ50において、Pチャネルトランジスタ51、52、53、54、57および58は、レベルシフタ40のPチャネルトランジスタ41、42、43、44、47および48と同様の構成を有し、これらのトランジスタと同様に動作する。Nチャネルトランジスタ55および56は、各々のドレインがPチャネルトランジスタ53および54の各ドレインに接続され、各々のソースに低電位側電源電圧VSS=0Vが与えられる。そして、Nチャネルトランジスタ55のゲートはインバータ71の出力ノードN3に、Nチャネルトランジスタ56のゲートはインバータ72の出力ノードN4に接続されている。
<Sixth Embodiment>
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit of a CMOS LSI according to the sixth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the level shifter 40 in the fifth embodiment is changed to a simplified level shifter 50. In this level shifter 50, P-channel transistors 51, 52, 53, 54, 57 and 58 have the same configuration as the P-channel transistors 41, 42, 43, 44, 47 and 48 of the level shifter 40. It operates in the same way. N channel transistors 55 and 56 have their drains connected to the drains of P channel transistors 53 and 54, respectively, and low potential side power supply voltage VSS = 0 V is applied to each source. The gate of N channel transistor 55 is connected to output node N 3 of inverter 71, and the gate of N channel transistor 56 is connected to output node N 4 of inverter 72.

本実施形態によれば、Nチャネルトランジスタ55および56の各ドレイン電流は、インバータ71および72の出力ノードN3およびN4には流れず、低電位側電源ノード(VSS=0V)に流れ込む。従って、ノードN4に発生する電圧は、0Vから3Vまで完全に振り切る。このため、本実施形態では、上記第5実施形態における第2のプリドライバ20が不要であり、ノードN4に発生する電圧がゲート電圧VGnとして出力用Nチャネルトランジスタ32に供給される。また、インバータ71および72の出力ノードN3およびN4に電流を流す必要がないので、インバータ71および72のトランジスタサイズを小さくすることができ、出力回路の面積を小さくすることができる。   According to the present embodiment, the drain currents of the N-channel transistors 55 and 56 do not flow into the output nodes N3 and N4 of the inverters 71 and 72, but flow into the low potential side power supply node (VSS = 0V). Therefore, the voltage generated at the node N4 is completely swung from 0V to 3V. Therefore, in the present embodiment, the second pre-driver 20 in the fifth embodiment is unnecessary, and the voltage generated at the node N4 is supplied to the output N-channel transistor 32 as the gate voltage VGn. In addition, since it is not necessary to pass current to output nodes N3 and N4 of inverters 71 and 72, the transistor size of inverters 71 and 72 can be reduced, and the area of the output circuit can be reduced.

<第7実施形態>
図11はこの発明の第7実施形態であるCMOSLSIの出力回路の構成を示す回路図である。本実施形態は、上記第3実施形態(図7)における出力バッファ30を出力バッファ60に変更し、出力バッファを構成する各トランジスタに加わるストレスを緩和したものである。
<Seventh embodiment>
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of an output circuit of a CMOS LSI according to the seventh embodiment of the present invention. In the present embodiment, the output buffer 30 in the third embodiment (FIG. 7) is changed to the output buffer 60 to relieve stress applied to each transistor constituting the output buffer.

上記第3実施形態において、出力用Pチャネルトランジスタ31は、出力信号OUTが0Vのとき、ドレインに0V、ゲートに10Vが印加され、最も大きなストレスが加わる。また、出力用Nチャネルトランジスタ32は、出力信号OUTが10Vのとき、ドレインに10V、ゲートに0Vが印加され、最も大きなストレスが加わる。   In the third embodiment, when the output P-channel transistor 31 is 0V, 0V is applied to the drain and 10V is applied to the gate, and the largest stress is applied. Further, when the output signal OUT is 10V, the output N-channel transistor 32 is applied with 10V on the drain and 0V on the gate, and is subjected to the greatest stress.

ここで、出力用Pチャネルトランジスタ31および出力用Nチャネルトランジスタ32のゲート酸化膜を90Å、ドレインノードプロファイルを低濃度に設定した場合、10Vの耐圧に問題ないが、ドレイン−ゲート間のリーク電流が増加する場合がある。   Here, when the gate oxide films of the output P-channel transistor 31 and the output N-channel transistor 32 are set to 90 mm and the drain node profile is set to a low concentration, there is no problem with the withstand voltage of 10 V, but the drain-gate leakage current is May increase.

そこで、本実施形態における出力バッファ60では、図11に示すように、高電位側電源ノード(VPP)と出力信号VOUTの発生ノードとの間にPチャネルトランジスタ61および62が直列に介挿され、低電位側電源ノード(VSS)と出力信号VOUTの発生ノードとの間にNチャネルトランジスタ64および63が直列に介挿されている。   Therefore, in the output buffer 60 in the present embodiment, as shown in FIG. 11, P-channel transistors 61 and 62 are inserted in series between the high potential side power supply node (VPP) and the output signal VOUT generation node, N-channel transistors 64 and 63 are inserted in series between the low potential side power supply node (VSS) and the generation node of output signal VOUT.

ここで、Pチャネルトランジスタ61およびNチャネルトランジスタ64は、各々5Vのゲート耐圧を有するトランジスタである。そして、Pチャネルトランジスタ61は、ソースおよび基板(NWell)が高電位側電源ノード(VPP)に接続され、ゲートに第1のプリドライバ10の出力信号が与えられる。また、Nチャネルトランジスタ64は、ソースおよび基板(PWell)が低電位側電源ノード(VSS)に接続され、ゲートに第2のプリドライバ20の出力信号が与えられる。   Here, the P-channel transistor 61 and the N-channel transistor 64 are transistors each having a gate breakdown voltage of 5V. In the P-channel transistor 61, the source and the substrate (NWell) are connected to the high potential side power supply node (VPP), and the output signal of the first pre-driver 10 is given to the gate. Further, the source and substrate (PWell) of the N channel transistor 64 are connected to the low potential side power supply node (VSS), and the output signal of the second pre-driver 20 is given to the gate.

Pチャネルトランジスタ62およびNチャネルトランジスタ63は、いずれもドレインのLDD領域のみが広がった片側高耐圧構造のトランジスタである。そして、Pチャネルトランジスタ62は、ソースおよび基板(NWell)がPチャネルトランジスタ61のドレインに接続されている。また、Nチャネルトランジスタ63は、ソースおよび基板(NWell)がNチャネルトランジスタ64のドレインに接続されている。そして、Pチャネルトランジスタ62およびNチャネルトランジスタ63は、各々のドレイン同士が接続され、このドレイン同士の接続ノードが出力信号OUTを発生する出力ノードとなっている。   Each of the P-channel transistor 62 and the N-channel transistor 63 is a one-side high breakdown voltage transistor in which only the drain LDD region is expanded. The source and substrate (NWell) of the P channel transistor 62 are connected to the drain of the P channel transistor 61. The N channel transistor 63 has a source and a substrate (NWell) connected to the drain of the N channel transistor 64. The drains of the P-channel transistor 62 and the N-channel transistor 63 are connected to each other, and the connection node between the drains is an output node that generates the output signal OUT.

Pチャネルトランジスタ62およびNチャネルトランジスタ63は、バイアス電圧VDD5=VPP/2=5Vが各ゲートに与えられ、電圧緩和用のトランジスタとして機能する。   P-channel transistor 62 and N-channel transistor 63 are supplied with bias voltage VDD5 = VPP / 2 = 5V at their gates, and function as voltage relaxing transistors.

本実施形態によれば、Pチャネルトランジスタ61がONからOFFに変化して出力信号OUTが立ち下がる過程において、Pチャネルトランジスタ61のドレイン電圧が低下して5V+Vthp(VthpはPチャネルトランジスタ62の閾値電圧)になると、Pチャネルトランジスタ62がOFFになる。このため、Pチャネルトランジスタ61のドレイン電圧は、5V+Vthpより低くならない。また、Nチャネルトランジスタ64がONからOFFに変化して出力信号OUTが立ち上がる過程において、Nチャネルトランジスタ64のドレイン電圧が上昇して5V−Vthn(VthnはNチャネルトランジスタ63の閾値電圧)になると、Nチャネルトランジスタ63がOFFになる。このため、Nチャネルトランジスタ64のドレイン電圧は、5V−Vthnより高くならない。   According to the present embodiment, in the process in which the P-channel transistor 61 changes from ON to OFF and the output signal OUT falls, the drain voltage of the P-channel transistor 61 decreases to 5V + Vthp (Vthp is the threshold voltage of the P-channel transistor 62). ), The P-channel transistor 62 is turned OFF. For this reason, the drain voltage of the P-channel transistor 61 does not become lower than 5V + Vthp. In the process in which the N-channel transistor 64 changes from ON to OFF and the output signal OUT rises, when the drain voltage of the N-channel transistor 64 increases to 5V-Vthn (Vthn is the threshold voltage of the N-channel transistor 63), The N channel transistor 63 is turned off. For this reason, the drain voltage of the N-channel transistor 64 does not become higher than 5V-Vthn.

このように本実施形態によれば、出力信号OUTが0Vであっても10Vであっても、Pチャネルトランジスタ61およびNチャネルトランジスタ64のゲート−ドレイン間の電圧が5Vよりも小さな電圧値に制限される。このため、Pチャネルトランジスタ61およびNチャネルトランジスタ64のゲートリーク電流が削減される。   As described above, according to this embodiment, the voltage between the gate and the drain of the P-channel transistor 61 and the N-channel transistor 64 is limited to a voltage value smaller than 5V regardless of whether the output signal OUT is 0V or 10V. Is done. For this reason, the gate leakage current of the P-channel transistor 61 and the N-channel transistor 64 is reduced.

<他の実施形態>
以上、この発明の第1〜第7実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
<Other embodiments>
Although the first to seventh embodiments of the present invention have been described above, other embodiments are conceivable for the present invention. For example:

(1)図6〜図11では電圧VD5の他に電圧VD3を発生させたが、電圧VD3と電圧VD5を同じ電圧にしてもよい。 (1) Although the voltage VD3 is generated in addition to the voltage VD5 in FIGS. 6 to 11, the voltage VD3 and the voltage VD5 may be the same voltage.

(2)上記各実施形態では、高耐圧化のために片側高耐圧構造のトランジスタを用いたが、これに代えて、両側高耐圧構造のトランジスタを用いてもよい。 (2) In each of the above embodiments, a single-side high voltage structure transistor is used to increase the breakdown voltage, but a double-side high voltage structure transistor may be used instead.

(3)上記第3〜第7実施形態では、入力論理信号と同じ上限電圧および下限電圧を有する低電位側論理信号を出力するとともに、入力論理信号よりも高電位の上限電圧および下限電圧を有する高電位側論理信号を出力するレベルシフタを用いた。すなわち、レベルシフタは、入力論理信号を高電位側にシフトした高電位側論理信号を出力した。しかし、そのようにする代わりに、入力論理信号と同じ上限電圧および下限電圧を有する高電位側論理信号を出力するとともに、入力論理信号を低電位側にシフトした低電位側論理信号を出力するレベルシフタを用いてもよい。そのようなレベルシフタは、図7に示すレベルシフタ40または図10に示すレベルシフタ50において、高電位側電源ノード(VPP)と低電位側電源ノード(VSS)とを入れ替え、PチャネルトランジスタをNチャネルトランジスタに、NチャネルトランジスタをPチャネルトランジスタに変更することにより実現することが可能である。 (3) In the third to seventh embodiments, the low potential side logic signal having the same upper limit voltage and lower limit voltage as the input logic signal is output, and the upper limit voltage and lower limit voltage are higher than the input logic signal. A level shifter that outputs a logic signal on the high potential side was used. That is, the level shifter outputs a high potential side logic signal obtained by shifting the input logic signal to the high potential side. However, instead of doing so, a level shifter that outputs a high-potential side logic signal having the same upper limit voltage and lower limit voltage as the input logic signal and outputs a low-potential side logic signal obtained by shifting the input logic signal to the low potential side. May be used. Such a level shifter replaces the high potential side power supply node (VPP) and the low potential side power supply node (VSS) in the level shifter 40 shown in FIG. 7 or the level shifter 50 shown in FIG. This can be realized by changing the N channel transistor to a P channel transistor.

31,41,42,43,44,47,48,61,62……Pチャネルトランジスタ、32,45,46,63,64……Nチャネルトランジスタ、30,60……出力バッファ、10……第1のプリドライバ、20……第2のプリドライバ、40,50,400,410,420……レベルシフタ、71,72,81,82,83……インバータ、100,110,120,130……高電位側論理回路、200,210,220,230……低電位側論理回路。 31, 41, 42, 43, 44, 47, 48, 61, 62... P-channel transistor, 32, 45, 46, 63, 64... N-channel transistor, 30, 60. 1 pre-driver, 20 ... second pre-driver, 40, 50, 400, 410, 420 ... level shifter, 71, 72, 81, 82, 83 ... inverter, 100, 110, 120, 130 ... high Potential side logic circuit, 200, 210, 220, 230... Low potential side logic circuit.

Claims (19)

高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノード間に直列に介挿された出力用Pチャネルトランジスタおよび出力用Nチャネルトランジスタを有する出力バッファを有し、
前記高電位側電源ノードの電圧または前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第1の中間電圧を選択し、高電位側論理信号として前記出力用Pチャネルトランジスタのゲートに供給し、
前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第2の中間電圧または前記低電位側電源ノードの電圧を選択し、低電位側論理信号として前記出力用Nチャネルトランジスタのゲートに供給することを特徴とする半導体集積回路の出力回路。
An output buffer having an output P-channel transistor and an output N-channel transistor inserted in series between the high-potential-side power supply node and the low-potential-side power supply node;
The output P-channel is selected as a high-potential-side logic signal by selecting a voltage of the high-potential-side power supply node or a first intermediate voltage intermediate between the voltage of the high-potential-side power supply node and the voltage of the low-potential-side power supply node. To the gate of the transistor,
A second intermediate voltage intermediate between the voltage of the high-potential-side power supply node and the voltage of the low-potential-side power supply node or the voltage of the low-potential-side power supply node is selected, and the output N channel is selected as a low-potential-side logic signal. An output circuit of a semiconductor integrated circuit, wherein the output circuit is supplied to a gate of a transistor.
前記第1の中間電圧および前記第2の中間電圧を同じ電圧とすることを特徴とする請求項1に記載の出力回路。   The output circuit according to claim 1, wherein the first intermediate voltage and the second intermediate voltage are the same voltage. 高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノード間に直列に介挿された出力用Pチャネルトランジスタおよび出力用Nチャネルトランジスタを有する出力バッファと、
前記高電位側電源ノードの電圧を高電位側電源電圧とし、前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第1の中間電圧を低電位側電源電圧とし、出力信号を前記出力用Pチャネルトランジスタのゲートに供給する第1のプリドライバと、
前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第2の中間電圧を高電位側電源電圧とし、前記低電位側電源ノードの電圧を低電位側電源電圧とし、出力信号を前記出力用Nチャネルトランジスタのゲートに供給する第2のプリドライバと
を具備することを特徴とする半導体集積回路の出力回路。
An output buffer having an output P-channel transistor and an output N-channel transistor inserted in series between the high-potential-side power supply node and the low-potential-side power supply node;
The high-potential-side power supply node voltage is the high-potential-side power-supply voltage, the first intermediate voltage between the high-potential-side power-supply node voltage and the low-potential-side power-supply node voltage is the low-potential-side power-supply voltage, A first pre-driver for supplying an output signal to the gate of the output P-channel transistor;
A second intermediate voltage intermediate between the voltage of the high potential power supply node and the voltage of the low potential power supply node is set as a high potential power supply voltage, and the voltage of the low potential power supply node is set as a low potential power supply voltage. And a second pre-driver for supplying an output signal to the gate of the output N-channel transistor.
前記出力用Pチャネルトランジスタおよび前記出力用Nチャネルトランジスタがドレインの低濃度ドレイン領域のみを広げた片側高耐圧構造のトランジスタにより構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1の請求項に記載の出力回路。   4. The output P-channel transistor and the output N-channel transistor are each constituted by a transistor having a one-side high breakdown voltage structure in which only a low-concentration drain region of a drain is widened. The output circuit according to claim. 前記出力用Pチャネルトランジスタおよび前記出力用Nチャネルトランジスタがドレインおよびソースの両方の低濃度ドレイン領域を広げた両側高耐圧構造のトランジスタにより構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1の請求項に記載の出力回路。   4. The output P-channel transistor and the output N-channel transistor are each constituted by a transistor having a double-sided high breakdown voltage structure in which both drain and source lightly doped drain regions are expanded. An output circuit according to claim 1. 前記第1および第2の中間電圧が前記高電位側電源ノードおよび前記低電位側電源ノード間の電圧の1/2以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1の請求項に記載の出力回路。   6. The device according to claim 1, wherein the first and second intermediate voltages are ½ or less of a voltage between the high potential side power supply node and the low potential side power supply node. The output circuit described in 1. 高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノード間に直列に介挿された出力用Pチャネルトランジスタおよび出力用Nチャネルトランジスタを有する出力バッファと、
入力論理信号に基づいて、前記高電位側電源ノードの電圧または前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第1の中間電圧を選択し、高電位側論理信号として前記出力用Pチャネルトランジスタのゲートに供給するとともに、前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第2の中間電圧または前記低電位側電源ノードの電圧を選択し、低電位側論理信号として前記出力用Nチャネルトランジスタのゲートに供給するレベルシフタと
を具備することを特徴とする半導体集積回路の出力回路。
An output buffer having an output P-channel transistor and an output N-channel transistor inserted in series between a high-potential-side power supply node and a low-potential-side power supply node;
Based on the input logic signal, a voltage of the high potential side power supply node or a first intermediate voltage intermediate between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node is selected. A signal is supplied to the gate of the output P-channel transistor as a signal, and a second intermediate voltage between the voltage of the high-potential-side power supply node and the voltage of the low-potential-side power supply node or the voltage of the low-potential-side power supply node And a level shifter that supplies a low-potential-side logic signal to the gate of the output N-channel transistor.
高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノード間に直列に介挿された出力用Pチャネルトランジスタおよび出力用Nチャネルトランジスタを有する出力バッファと、
入力論理信号に基づいて、前記高電位側電源ノードの電圧または前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第1の中間電圧を選択し、高電位側論理信号として出力するとともに、前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第2の中間電圧または前記低電位側電源ノードの電圧を選択し、低電位側論理信号として出力するレベルシフタと、
前記高電位側電源ノードの電圧を高電位側電源電圧とし、前記第1の中間電圧を低電位側電源電圧とし、前記高電位側論理信号に基づいて前記出力用Pチャネルトランジスタのゲートを駆動する第1のプリドライバと、
前記第2の中間電圧を高電位側電源電圧とし、前記低電位側電源ノードの電圧を低電位側電源電圧とし、前記低電位側論理信号に基づいて前記出力用Nチャネルトランジスタのゲートを駆動する第2のプリドライバと
を具備することを特徴とする半導体集積回路の出力回路。
An output buffer having an output P-channel transistor and an output N-channel transistor inserted in series between the high-potential-side power supply node and the low-potential-side power supply node;
Based on the input logic signal, a voltage of the high potential side power supply node or a first intermediate voltage intermediate between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node is selected. A second intermediate voltage between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node or the voltage of the low potential side power supply node is output as a signal, A level shifter that outputs as
The high-potential-side power supply node voltage is set to the high-potential-side power supply voltage, the first intermediate voltage is set to the low-potential-side power supply voltage, and the gate of the output P-channel transistor is driven based on the high-potential-side logic signal. A first pre-driver;
The second intermediate voltage is a high-potential-side power supply voltage, the low-potential-side power supply node voltage is a low-potential-side power supply voltage, and the gate of the output N-channel transistor is driven based on the low-potential-side logic signal. An output circuit of a semiconductor integrated circuit, comprising: a second pre-driver.
前記レベルシフタは、
前記高電位電源ノードに各々のソースが接続され、互いに相手のドレインが各々のゲートに接続された第1および第2のPチャネルトランジスタと、
前記第1および第2のPチャネルトランジスタの各ドレインに各々のソースが接続され、前記第1の中間電圧から各々の閾値電圧を減算したバイアス電圧が各々のゲートに与えられた第3および第4のPチャネルトランジスタと、
前記入力論理信号に基づいて、前記第3のPチャネルトランジスタまたは第4のPチャネルトランジスタの一方のドレインと前記低電位側電源ノードとの間に電流路を形成することにより、前記第1のPチャネルトランジスタおよび前記第2のPチャネルトランジスタの各ドレイン電圧を前記第1の中間電圧から前記高電位側電源ノードの電圧までの範囲内において変化させるスイッチ手段とを具備し、
前記第1のPチャネルトランジスタまたは前記第2のPチャネルトランジスタの一方のドレイン電圧を前記高電位側論理信号として出力することを特徴とする請求項8に記載の出力回路。
The level shifter is
First and second P-channel transistors each having a source connected to the high-potential power supply node and each other's drain connected to each gate;
Each source is connected to each drain of the first and second P-channel transistors, and a bias voltage obtained by subtracting each threshold voltage from the first intermediate voltage is applied to each gate. P-channel transistors of
Based on the input logic signal, a current path is formed between one drain of the third P-channel transistor or the fourth P-channel transistor and the low-potential side power supply node, whereby the first P-channel transistor Switching means for changing each drain voltage of the channel transistor and the second P-channel transistor within a range from the first intermediate voltage to the voltage of the high-potential-side power supply node;
9. The output circuit according to claim 8, wherein one drain voltage of the first P-channel transistor or the second P-channel transistor is output as the high potential side logic signal.
前記スイッチ手段は、
前記第3および4のPチャネルトランジスタの各ドレインに各々のドレインが接続され、各々のゲートに前記第2の中間電圧が与えられた第1および第2のNチャネルトランジスタを具備し、前記低域側論理信号に基づいて前記第1のNチャネルトランジスタまたは第2のNチャネルトランジスタの一方のソースと前記低電位側電源ノードとの間に電流路を形成することを特徴とする請求項9に記載の出力回路。
The switch means includes
The first and second N-channel transistors are connected to the drains of the third and fourth P-channel transistors, respectively, and the second intermediate voltage is applied to the respective gates. 10. The current path is formed between one source of the first N-channel transistor or the second N-channel transistor and the low-potential side power supply node based on a side logic signal. Output circuit.
前記スイッチ手段は、
前記第3および4のPチャネルトランジスタの各ドレインに各々のドレインが接続され、各々のソースが前記低電位側電源ノードに接続された第1および第2のNチャネルトランジスタを具備し、前記入力論理信号に基づいて、前記第1のNチャネルトランジスタまたは第2のNチャネルトランジスタの一方をON、他方をOFFとする各ゲート電圧を発生することを特徴とする請求項9に記載の出力回路。
The switch means includes
The first and second N-channel transistors each having a drain connected to each drain of the third and fourth P-channel transistors and each source connected to the low-potential side power supply node, 10. The output circuit according to claim 9, wherein each gate voltage is generated based on a signal, wherein one of the first N-channel transistor and the second N-channel transistor is turned on and the other is turned off.
前記第3のPチャネルトランジスタに流れるリーク電流の電流路を前記第1のPチャネルトランジスタに並列に設け、前記第4のPチャネルトランジスタに流れるリーク電流の電流路を前記第2のPチャネルトランジスタに並列に設けたことを特徴とする請求項9〜11のいずれか1の請求項に記載の出力回路。   A current path for leakage current flowing through the third P-channel transistor is provided in parallel with the first P-channel transistor, and a current path for leakage current flowing through the fourth P-channel transistor is provided for the second P-channel transistor. 12. The output circuit according to claim 9, wherein the output circuit is provided in parallel. 前記第3のPチャネルトランジスタに流れるリーク電流の電流路と、前記第4のPチャネルトランジスタに流れるリーク電流の電流路は、前記第1のPチャネルトランジスタおよび前記第2のPチャネルトランジスタに各々並列接続された第5および第6のPチャネルトランジスタにより構成され、前記リーク電流に相当するドレイン電流を流すためのゲート電圧を前記第5および第6のPチャネルトランジスタの各ゲートに与えるようにしたことを特徴とする請求項12に記載の出力回路。   The current path of the leakage current flowing through the third P-channel transistor and the current path of the leakage current flowing through the fourth P-channel transistor are respectively parallel to the first P-channel transistor and the second P-channel transistor. A gate voltage for supplying a drain current corresponding to the leakage current is applied to each gate of the fifth and sixth P-channel transistors, which is composed of connected fifth and sixth P-channel transistors. The output circuit according to claim 12. 高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノード間の電源電圧により動作する1または複数の出力バッファと、
各々に対する入力論理信号に基づいて、前記高電位側電源ノードの電圧または前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との間の第1の中間電圧を選択し、高電位側論理信号として出力するとともに、前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との間の第2の中間電圧または前記低電位側電源ノードの電圧を選択し、低電位側論理信号として出力する1または複数のレベルシフタと、
前記1または複数のレベルシフタが出力した高電位側論理信号の論理演算を行うことにより、前記1または複数の出力バッファを駆動する高電位側論理信号を出力する高電位側論理回路と、
前記1または複数のレベルシフタが出力した低電位側論理信号の論理演算を行うことにより、前記1または複数の出力バッファを駆動する低電位側論理信号を出力する低電位側論理回路と
を具備することを特徴とする高電圧論理回路。
One or a plurality of output buffers operated by a power supply voltage between the high potential side power supply node and the low potential side power supply node;
Based on an input logic signal to each, a voltage of the high potential side power supply node or a first intermediate voltage between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node is selected. A second intermediate voltage between the high-potential-side power node voltage and the low-potential-side power node voltage or the low-potential-side power node voltage is selected and One or more level shifters that output as logic signals;
A high-potential-side logic circuit that outputs a high-potential-side logic signal that drives the one or more output buffers by performing a logical operation on the high-potential-side logic signal output by the one or more level shifters;
A low-potential-side logic circuit that outputs a low-potential-side logic signal that drives the one or more output buffers by performing a logical operation on the low-potential-side logic signal output by the one or more level shifters. High voltage logic circuit characterized by
前記レベルシフタは、
前記高電位電源ノードに各々のソースが接続され、互いに相手のドレインが各々のゲートに接続された第1および第2のPチャネルトランジスタと、
前記第1および第2のPチャネルトランジスタの各ドレインに各々のソースが接続され、前記第1の中間電圧から各々の閾値電圧を減算したバイアス電圧が各々のゲートに与えられた第3および第4のPチャネルトランジスタと、
前記入力論理信号に基づいて前記第3のPチャネルトランジスタまたは第4のPチャネルトランジスタの一方のドレインと前記低電位側電源ノードとの間に電流路を形成することにより、前記第1のPチャネルトランジスタおよび前記第2のPチャネルトランジスタの各ドレイン電圧を前記第1の中間電圧から前記高電位側電源ノードの電圧までの範囲内において変化させるスイッチ手段とを具備し、
前記第1のPチャネルトランジスタまたは前記第2のPチャネルトランジスタの一方のドレイン電圧を前記高電位側論理信号として出力することを特徴とする請求項14に記載の高電圧論理回路。
The level shifter is
First and second P-channel transistors each having a source connected to the high-potential power supply node and each other's drain connected to each gate;
Each source is connected to each drain of the first and second P-channel transistors, and a bias voltage obtained by subtracting each threshold voltage from the first intermediate voltage is applied to each gate. P-channel transistors of
By forming a current path between one drain of the third P-channel transistor or the fourth P-channel transistor and the low-potential side power supply node based on the input logic signal, the first P-channel Switching means for changing each drain voltage of the transistor and the second P-channel transistor within a range from the first intermediate voltage to the voltage of the high potential side power supply node,
15. The high voltage logic circuit according to claim 14, wherein the drain voltage of one of the first P channel transistor or the second P channel transistor is output as the high potential side logic signal.
前記出力バッファは、前記高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノード間に直列に介挿された出力用Pチャネルトランジスタおよび出力用Nチャネルトランジスタを有することを特徴とする請求項14または15に記載の高電圧論理回路。   The output buffer includes an output P-channel transistor and an output N-channel transistor interposed in series between the high-potential-side power supply node and the low-potential-side power supply node. High voltage logic circuit. 高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノード間に直列に介挿された出力用Pチャネルトランジスタおよび出力用Nチャネルトランジスタを有する出力バッファと、
入力論理信号に基づいて、前記高電位側電源ノードの電圧または前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第1の中間電圧を選択し、高電位側論理信号として出力するとともに、前記高電位側電源ノードの電圧と前記低電位側電源ノードの電圧との中間の第2の中間電圧または前記低電位側電源ノードの電圧を選択し、低電位側論理信号として前記出力用Nチャネルトランジスタのゲートに出力するレベルシフタと、
前記高電位側電源ノードの電圧を高電位側電源電圧とし、前記第1の中間電圧を低電位側電源電圧とし、前記高電位側論理信号を前記出力用Pチャネルトランジスタのゲートに伝達するプリドライバとを具備し、
前記レベルシフタは、
前記高電位電源ノードに各々のソースが接続され、互いに相手のドレインが各々のゲートに接続された第1および第2のPチャネルトランジスタと、
前記第1および第2のPチャネルトランジスタの各ドレインに各々のソースが接続され、前記第1の中間電圧から各々の閾値電圧を減算したバイアス電圧が各々のゲートに与えられた第3および第4のPチャネルトランジスタと、
前記第3および4のPチャネルトランジスタの各ドレインに各々のドレインが接続され、各々のソースが前記低電位側電源ノードに接続された第1および第2のNチャネルトランジスタとを具備し、
前記入力論理信号に基づいて前記第1のNチャネルトランジスタまたは第2のNチャネルトランジスタの一方をON、他方をOFFとする各ゲート電圧を発生することを特徴とする半導体集積回路の出力回路。
An output buffer having an output P-channel transistor and an output N-channel transistor inserted in series between the high-potential-side power supply node and the low-potential-side power supply node;
Based on the input logic signal, a voltage of the high potential side power supply node or a first intermediate voltage intermediate between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node is selected. A second intermediate voltage between the voltage of the high potential side power supply node and the voltage of the low potential side power supply node or the voltage of the low potential side power supply node is output as a signal, A level shifter that outputs to the gate of the output N-channel transistor,
A pre-driver that uses the high-potential-side power supply node as a high-potential-side power-supply voltage, the first intermediate voltage as a low-potential-side power-supply voltage, and transmits the high-potential-side logic signal to the gate of the output P-channel transistor. And
The level shifter is
First and second P-channel transistors each having a source connected to the high-potential power supply node and each other's drain connected to each gate;
Each source is connected to each drain of the first and second P-channel transistors, and a bias voltage obtained by subtracting each threshold voltage from the first intermediate voltage is applied to each gate. P-channel transistors of
First and second N-channel transistors each having a drain connected to each drain of the third and fourth P-channel transistors and each source connected to the low-potential side power supply node;
An output circuit of a semiconductor integrated circuit, wherein each gate voltage for generating one of the first N-channel transistor and the second N-channel transistor and turning the other OFF is generated based on the input logic signal.
高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノード間の電源電圧により動作する出力バッファにおいて、
前記高電位側電源ノードにソースが接続され、前記高電位側電源ノードの電圧を上限電圧とし、前記高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノードの間の中間の第1の中間電圧を下限電圧とする高電位側論理信号がゲートに与えられる出力用Pチャネルトランジスタと、
前記低電位側電源ノードにソースが接続され、前記高電位側電源ノードおよび低電位側電源ノードの間の中間の第2の中間電圧を上限電圧とし、前記低電位側電源ノードの電圧を下限電圧とする低電位側論理信号がゲートに与えられる出力用Nチャネルトランジスタと、
前記出力用Pチャネルトランジスタのドレインと前記出力用Nチャネルトランジスタのドレインとの間に介挿され、前記出力用Pチャネルトランジスタのドレイン−ソース間抵抗と前記出力用Nチャネルトランジスタのドレイン−ソース間抵抗とに基づいて前記出力バッファの出力ノードの伝達を変化させる手段であり、前記出力用Pチャネルトランジスタのドレイン電圧を所定電圧値以上に制限し、かつ、前記出力用Nチャネルトランジスタのドレイン電圧を所定電圧値以下に制限する電圧緩和手段と
を具備することを特徴とする出力バッファ。
In an output buffer that operates with a power supply voltage between a high potential side power supply node and a low potential side power supply node,
A source is connected to the high potential side power supply node, a voltage of the high potential side power supply node is set as an upper limit voltage, and a first intermediate voltage between the high potential side power supply node and the low potential side power supply node is set as a lower limit voltage. An output P-channel transistor to which a high-potential-side logic signal is applied to the gate;
A source is connected to the low potential side power supply node, a second intermediate voltage intermediate between the high potential side power supply node and the low potential side power supply node is set as an upper limit voltage, and a voltage of the low potential side power supply node is set as a lower limit voltage An output N-channel transistor to which a low-potential-side logic signal is applied to the gate;
A drain-source resistance of the output P-channel transistor and a drain-source resistance of the output N-channel transistor are interposed between the drain of the output P-channel transistor and the drain of the output N-channel transistor. To change the transmission of the output node of the output buffer, the drain voltage of the output P-channel transistor is limited to a predetermined voltage value or more, and the drain voltage of the output N-channel transistor is predetermined. An output buffer comprising: voltage relaxation means for limiting to a voltage value or less.
前記電圧緩和手段が、
前記出力用Pチャネルトランジスタのドレインと前記出力バッファの出力ノードとの間に介挿され、所定電圧値のゲート電圧が与えられる電圧緩和用Pチャネルトランジスタと、
前記出力用Nチャネルトランジスタのドレインと前記出力バッファの出力ノードとの間に介挿され、所定電圧値のゲート電圧が与えられる電圧緩和用Nチャネルトランジスタと
を具備することを特徴とする請求項18に記載の出力バッファ。
The voltage relaxation means is
A voltage relaxation P-channel transistor that is interposed between the drain of the output P-channel transistor and the output node of the output buffer, and to which a gate voltage of a predetermined voltage value is applied;
19. A voltage relaxation N-channel transistor interposed between a drain of the output N-channel transistor and an output node of the output buffer, to which a gate voltage having a predetermined voltage value is applied. Output buffer described in.
JP2012010493A 2012-01-20 2012-01-20 Semiconductor integrated circuit Active JP5978629B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012010493A JP5978629B2 (en) 2012-01-20 2012-01-20 Semiconductor integrated circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012010493A JP5978629B2 (en) 2012-01-20 2012-01-20 Semiconductor integrated circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013150219A true JP2013150219A (en) 2013-08-01
JP5978629B2 JP5978629B2 (en) 2016-08-24

Family

ID=49047305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012010493A Active JP5978629B2 (en) 2012-01-20 2012-01-20 Semiconductor integrated circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5978629B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013164886A (en) * 2012-02-10 2013-08-22 Toppan Printing Co Ltd Semiconductor integrated circuit
JP2013171612A (en) * 2012-02-23 2013-09-02 Toppan Printing Co Ltd Semiconductor integrated circuit
KR20150086711A (en) * 2014-01-20 2015-07-29 에스케이하이닉스 주식회사 Level shifter
JP2017055306A (en) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社東芝 Level shift circuit and driver circuit
JP2017175288A (en) * 2016-03-22 2017-09-28 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
US10153771B2 (en) 2014-10-10 2018-12-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Negative-level shifting circuit and a source driver and a display device using the circuit
CN112201189A (en) * 2020-09-10 2021-01-08 天钰科技股份有限公司 Potential shift circuit and display device with same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09116416A (en) * 1995-10-18 1997-05-02 Hitachi Ltd Input/output buffer circuit
JP2006261981A (en) * 2005-03-16 2006-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Level shift circuit and level shift device
JP2007088488A (en) * 2006-10-18 2007-04-05 Renesas Technology Corp Field effect transistor and its manufacturing method
JP2007116344A (en) * 2005-10-19 2007-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Level shift circuit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09116416A (en) * 1995-10-18 1997-05-02 Hitachi Ltd Input/output buffer circuit
JP2006261981A (en) * 2005-03-16 2006-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Level shift circuit and level shift device
JP2007116344A (en) * 2005-10-19 2007-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd Level shift circuit
JP2007088488A (en) * 2006-10-18 2007-04-05 Renesas Technology Corp Field effect transistor and its manufacturing method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013164886A (en) * 2012-02-10 2013-08-22 Toppan Printing Co Ltd Semiconductor integrated circuit
JP2013171612A (en) * 2012-02-23 2013-09-02 Toppan Printing Co Ltd Semiconductor integrated circuit
KR20150086711A (en) * 2014-01-20 2015-07-29 에스케이하이닉스 주식회사 Level shifter
KR102078291B1 (en) 2014-01-20 2020-02-19 에스케이하이닉스 주식회사 Level shifter
US10153771B2 (en) 2014-10-10 2018-12-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Negative-level shifting circuit and a source driver and a display device using the circuit
JP2017055306A (en) * 2015-09-10 2017-03-16 株式会社東芝 Level shift circuit and driver circuit
JP2017175288A (en) * 2016-03-22 2017-09-28 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Semiconductor device
CN107222196A (en) * 2016-03-22 2017-09-29 瑞萨电子株式会社 Semiconductor devices
CN107222196B (en) * 2016-03-22 2023-06-27 瑞萨电子株式会社 Semiconductor device with a semiconductor layer having a plurality of semiconductor layers
CN112201189A (en) * 2020-09-10 2021-01-08 天钰科技股份有限公司 Potential shift circuit and display device with same
CN112201189B (en) * 2020-09-10 2024-05-24 天钰科技股份有限公司 Potential shift circuit and display device having the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP5978629B2 (en) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5978629B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JP4768300B2 (en) Voltage level conversion circuit and semiconductor integrated circuit device
US9900010B2 (en) Level shifter
US7683668B1 (en) Level shifter
US20120112790A1 (en) Level Shifter
US7425845B2 (en) Semiconductor integrated circuit
US7786760B2 (en) I/O buffer circuit
US6946892B2 (en) Level transforming circuit
KR20170110021A (en) Semiconductor device
US8258853B2 (en) Power switch circuit for tracing a higher supply voltage without a voltage drop
TWI382664B (en) Five volt tolerant integrated circuit signal pad with three volt assist
US9608604B2 (en) Voltage level shifter with single well voltage
US9054700B2 (en) Apparatus and methods of driving signal for reducing the leakage current
US7746145B2 (en) Level shift circuit capable of preventing occurrence of malfunction when low power supply fluctuates, and semiconductor integrated circuit including the circuit
JP4465283B2 (en) Differential amplifier circuit
JP5966402B2 (en) Semiconductor integrated circuit
JP2011103607A (en) Input circuit
JP5838845B2 (en) Semiconductor integrated circuit
US9479171B2 (en) Methods, circuits, devices and systems for integrated circuit voltage level shifting
JP3940743B2 (en) Semiconductor integrated circuit device and level conversion circuit
US7135914B2 (en) High voltage CMOS switch with reduced high voltage junction stresses
KR100304675B1 (en) Pull up and puu down circuit
JP2002300025A (en) Level shift circuit
JPH06326593A (en) Semiconductor integrated circuit device
JP6610223B2 (en) Semiconductor integrated circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150827

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151006

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160628

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160711

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5978629

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250