JP2015142210A - level shift circuit and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置に形成されるレベルシフト回路及び半導体装置に関する。 The present invention relates to a level shift circuit formed in a semiconductor device and a semiconductor device.
不揮発性半導体記憶装置としての例えばNAND型フラッシュメモリのワード線には、プログラム特性やリード特性の最適化のため、各種の電圧が印加される。例えば、1つのメモリセルに8値や16値の多値データを記憶するフラッシュメモリでは、例えば8ボルトのデータ読出用電圧がワード線に印加される。一方、かかるデータ読出用電圧をワード線に印加するか否かを制御する制御信号の電圧は、データ読出用電圧よりも低い例えば1.8乃至2ボルトである。 Various voltages are applied to word lines of, for example, a NAND flash memory as a nonvolatile semiconductor memory device in order to optimize program characteristics and read characteristics. For example, in a flash memory that stores 8-level or 16-level multilevel data in one memory cell, for example, a data read voltage of 8 volts is applied to the word line. On the other hand, the voltage of the control signal for controlling whether or not to apply such a data read voltage to the word line is, for example, 1.8 to 2 volts, which is lower than the data read voltage.
そこで、このような低電圧の制御信号によって、これよりも高い電圧のデータ読出用電圧の印加制御を行うべく、クロスカップリング型のレベルシフト回路を搭載したNAND型フラッシュメモリが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このレベルシフト回路には、低電圧の入力信号(Vin)に応じてオン状態となって接地電位(VSS)を送出するnチャネルMOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタと、接地電位がゲートに供給された場合にオン状態となって高電圧のデータ読出電圧(VBST)を送出するpチャネルMOSトランジスタとが含まれている。この際、pチャネルMOSトランジスタのソース及びバックゲートにはデータ読出電圧(VBST)が印加されるので、そのゲート絶縁膜には電圧(VBST−VSS)が掛かることになる。従って、pチャネルMOSトランジスタの耐圧よりも、データ読出電圧、つまりレベル変換後の電圧を低くしなければならなかった。 In view of this, a NAND flash memory equipped with a cross-coupling type level shift circuit has been proposed in order to control the application of a higher voltage data read voltage by such a low voltage control signal ( For example, see Patent Document 1). In this level shift circuit, an n-channel MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor that is turned on in response to a low voltage input signal (Vin) and sends out a ground potential (VSS), and a ground potential are supplied to the gate. And a p-channel MOS transistor which is turned on and sends out a high voltage data read voltage (VBST). At this time, since a data read voltage (VBST) is applied to the source and back gate of the p-channel MOS transistor, a voltage (VBST-VSS) is applied to the gate insulating film. Therefore, the data read voltage, that is, the voltage after level conversion has to be made lower than the breakdown voltage of the p-channel MOS transistor.
ここで、データ読出電圧を高くするほど、多値の各値を判定する為の閾値同士の間隔が広がるのでデータ読出精度を高くすることができる。しかしながら、特許文献1記載のレベルシフト回路では、上記したようにpチャネルMOSトランジスタの耐圧よりもデータ読出電圧を低くする必要があるので、データ読出電圧をむやみに高くすることができなかった。この際、高い耐圧のpチャネルMOSトランジスタを用いればデータ読出電圧を高くすることができるが、その分だけトランジスタ自体のサイズも大きくなり、装置全体が大規模化してしまうという問題が生じる。
Here, as the data read voltage is increased, the interval between thresholds for determining each of the multi-values is increased, so that the data read accuracy can be increased. However, in the level shift circuit described in
本発明は、かかる問題を解決すべく為されたものであり、装置規模の増大を抑えつつレベルシフト後の電圧を高くすることが可能なレベルシフト回路及び半導体装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a level shift circuit and a semiconductor device capable of increasing the voltage after level shift while suppressing an increase in device scale. .
本発明に係るレベルシフト回路は、第1電位に対応したレベルを有する入力信号を、前記第1電位よりも高い第2電位に対応したレベルを有する出力信号に変換しこれを第1ラインを介して出力するレベルシフト回路であって、夫々の第1電流端及びバックゲートに前記第2電位が印加されている第1及び第2トランジスタと、ゲートに前記第1電位が印加されており、第1電流端及びバックゲートに前記第1トランジスタの第2電流端及び前記第2トランジスタのゲートが接続されており、第2電流端に前記第1ラインが接続されている第3トランジスタと、ゲートに前記第1電位が印加されており、第1電流端及びバックゲートに前記第2トランジスタの第2電流端及び前記第1トランジスタのゲートが接続されており、第2電流端に第2ラインが接続されている第4トランジスタと、前記入力信号に応じてオン状態及びオフ状態のうちの一方の状態となり、オン状態のときに接地電位を前記第1ラインに印加する第5トランジスタと、前記入力信号に応じてオン状態及びオフ状態のうちの他方の状態となり、オン状態のときに接地電位を前記第2ラインに印加する第6トランジスタと、を有する。 The level shift circuit according to the present invention converts an input signal having a level corresponding to a first potential into an output signal having a level corresponding to a second potential higher than the first potential, and converts the output signal through a first line. A first and second transistors having the second potential applied to the first current terminal and the back gate, respectively, and the first potential applied to the gate. A third transistor having a first current terminal and a back gate connected to a second current terminal of the first transistor and a gate of the second transistor; a second current terminal connected to the first line; The first potential is applied, the second current terminal of the second transistor and the gate of the first transistor are connected to the first current terminal and the back gate, and the second current terminal is connected to the second current terminal. A fourth transistor to which a line is connected, a fifth transistor that is in one of an on state and an off state according to the input signal, and that applies a ground potential to the first line in the on state; A sixth transistor that enters the other of the on state and the off state in response to the input signal and applies a ground potential to the second line in the on state.
また、本発明に係る半導体装置は、第1電位に対応したレベルを有する入力信号を、前記第1電位よりも高い第2電位に対応したレベルを有する出力信号に変換しこれを第1ラインを介して出力するレベルシフト回路であって、夫々の第1電流端及びバックゲートに前記第2電位が印加されている第1及び第2トランジスタと、ゲートに前記第1電位が印加されており、第1電流端及びバックゲートに前記第1トランジスタの第2電流端及び前記第2トランジスタのゲートが接続されており、第2電流端に前記第1ラインが接続されている第3トランジスタと、ゲートに前記第1電位が印加されており、第1電流端及びバックゲートに前記第2トランジスタの第2電流端及び前記第1トランジスタのゲートが接続されており、第2電流端に第2ラインが接続されている第4トランジスタと、前記入力信号に応じてオン状態及びオフ状態のうちの一方の状態となり、オン状態のときに接地電位を前記第1ラインに印加する第5トランジスタと、前記入力信号に応じてオン状態及びオフ状態のうちの他方の状態となり、オン状態のときに接地電位を前記第2ラインに印加する第6トランジスタと、を有するレベルシフト回路と、前記入力信号を受け付ける第1端子と、前記第1電位を受ける第2端子と、前記第2電位を受ける第3端子とを含む。 The semiconductor device according to the present invention converts an input signal having a level corresponding to a first potential into an output signal having a level corresponding to a second potential higher than the first potential, and converts the output signal to a first line. A first and second transistors to which the second potential is applied to the first current terminal and the back gate, respectively, and the first potential is applied to the gate. A third transistor having a first current terminal and a back gate connected to a second current terminal of the first transistor and a gate of the second transistor, and a second current terminal connected to the first line; and a gate; The first potential is applied to the first current terminal and the back gate, and the second current terminal of the second transistor and the gate of the first transistor are connected to the first current terminal and the back gate. A fourth transistor to which a line is connected, a fifth transistor that is in one of an on state and an off state according to the input signal, and that applies a ground potential to the first line in the on state; A level shift circuit having a sixth transistor that is in an on state or an off state according to the input signal and applies a ground potential to the second line in the on state; A first terminal for receiving, a second terminal for receiving the first potential, and a third terminal for receiving the second potential.
本発明によれば、第1電位に対応したレベルを有する入力信号を第1電位よりも高い第2電位を有する出力信号にレベルシフトするにあたり、トランジスタのゲート絶縁膜に掛かる電圧を第2電位よりも低くすることができる。よって、トランジスタの耐圧よりも高い第2電位の出力信号を出力することができるので、装置規模を増大することなくレベルシフト後の第2電位の電圧を高くすることが可能となる。 According to the present invention, when an input signal having a level corresponding to the first potential is level-shifted to an output signal having a second potential higher than the first potential, the voltage applied to the gate insulating film of the transistor is changed from the second potential. Can also be lowered. Therefore, since an output signal having a second potential higher than the breakdown voltage of the transistor can be output, the voltage of the second potential after the level shift can be increased without increasing the device scale.
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、半導体装置に形成されるレベルシフト回路100の一例を示す回路図である。尚、レベルシフト回路100は、例えば1.8〜2.0ボルトの電源電位VDDに基づいて生成された0〜VDDのレベルを有する入力信号Vinを、電源電位VDDよりも高い、例えば10ボルトの電源電位VBSTに基づき0〜VBSTのレベルを有する出力信号Voutに変換するものである。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a
図1に示すように、レベルシフト回路100は、pチャネルMOS型のトランジスタ1〜4、nチャネルMOS型のトランジスタ5〜10、インバータ21及び22を含む。トランジスタ1のソース及びバックゲートには電源電位VBSTが印加されており、そのドレインには、ラインL1を介してトランジスタ3のソース及びバックゲートと、トランジスタ2のゲートと、トランジスタ9のドレインとが接続されている。更に、トランジスタ1のゲートには、ラインN1を介してトランジスタ2のドレインと、トランジスタ4のソース及びバックゲートと、トランジスタ10のドレインとが接続されている。トランジスタ3のゲートには電源電位VDDが印加されており、そのドレインには、ラインL0を介して、トランジスタ5のドレインと、トランジスタ7のドレインと、トランジスタ10のゲートとが接続されている。尚、かかるラインL0を介して、上記した出力信号Voutが出力される。トランジスタ2のソース及びバックゲートには電源電位VBSTが印加されている。トランジスタ4のゲートには電源電位VDDが印加されており、そのドレインには、ラインN0を介してトランジスタ9のゲートと、トランジスタ6のドレインと、トランジスタ8のドレインとが接続されている。トランジスタ9のソース及びバックゲートには電源電位VDDが印加されている。トランジスタ5のソース及びバックゲートには接地電位VSSが印加されている。トランジスタ7のソースには電源電位VBSTが印加されており、そのバックゲートには接地電位VSSが印加されている。トランジスタ10のソース及びバックゲートには電源電位VDDが印加されている。トランジスタ6のソース及びバックゲートには接地電位VSSが印加されている。トランジスタ8のソースには電源電位VBSTが印加されており、そのバックゲートには接地電位VSSが印加されている。
As shown in FIG. 1, the
インバータ21は、電源電位VDDに基づき入力信号Vinの論理レベルを反転した反転入力信号VBinを生成する。つまり、インバータ21は、入力信号Vinのレベルが論理レベル0に対応した接地電位VSSである場合には、これを論理レベル1に対応した電源電位VDDを有する反転入力信号VBinに変換する。一方、入力信号Vinのレベルが論理レベル1に対応した電源電位VDDである場合には、インバータ21は、これを論理レベル0に対応した接地電位VSSを有する反転入力信号VBinに変換する。インバータ21は、かかる反転入力信号VBinをトランジスタ5及び8各々のゲート、及びインバータ22に供給する。
The
インバータ22は、電源電位VDDに基づき反転入力信号VBinの論理レベルを反転した入力信号VCinを生成する。つまり、インバータ22は、反転入力信号VBinのレベルが論理レベル0に対応した接地電位VSSである場合には、これを論理レベル1に対応した電源電位VDDを有する入力信号VCinに変換する。一方、反転入力信号VBinのレベルが論理レベル1に対応した電源電位VDDである場合には、インバータ22は、これを論理レベル0に対応した接地電位VSSを有する入力信号VCinに変換する。インバータ22は、かかる入力信号VCinをトランジスタ6及び7各々のゲートに供給する。なお、かかるレベルシフト回路が形成されている半導体装置には、図1に示すように、他の機能モジュール若しくは半導体装置の外部から供給される入力信号Vin、電源電位VDD、VBSTを夫々受け付ける第1端子P1、第2端子P2、第3端子P3が形成されている。
The
以下に、図1に示されるレベルシフト回路の内部動作について、図2の動作タイムチャートを参照しつつ説明する。 Hereinafter, the internal operation of the level shift circuit shown in FIG. 1 will be described with reference to the operation time chart of FIG.
先ず、入力信号Vinのレベルが論理レベル0に対応した接地電位VSSである場合、インバータ21は、論理レベル1に対応した電源電位VDDを有する反転入力信号VBinをトランジスタ5及び8各々のゲート及びインバータ22に供給する。インバータ22は、論理レベル0に対応した接地電位VSSを有する入力信号VCinをトランジスタ6及び7各々のゲートに供給する。これにより、トランジスタ5及び8がオン状態となる一方、トランジスタ6及び7はオフ状態となる。トランジスタ5がオン状態となるため、出力信号Voutのレベルは、論理レベル0に対応した接地電位VSSとなる。また、トランジスタ8がオン状態となるため、トランジスタ8はラインN0に電流を送出し、このラインN0上の電圧レベルを上昇させる。これにより、トランジスタ9のゲートには閾値を越える電圧が印加され、トランジスタ9はオン状態となる。この際、トランジスタ9は、ラインL1を介してトランジスタ3のソース及びバックゲートと、トランジスタ2のゲートとに電源電位VDDを印加する。よって、トランジスタ2がオン状態となり、このトランジスタ2は、ラインN1を介してトランジスタ1のゲートに電源電位VBSTを印加する。これにより、トランジスタ1及び3は共にオフ状態となる。更に、出力信号Voutのレベルが接地電位VSSであるため、トランジスタ10はオフ状態となる。なお、トランジスタ2がオン状態であるので、トランジスタ4のソース及びバックゲートに電源電位VBSTが印加され、トランジスタ4はオン状態となる。これにより、トランジスタ2及び4を介して電源電位VBSTがトランジスタ9のゲートに安定供給される。
First, when the level of the input signal Vin is the ground potential VSS corresponding to the
次に、入力信号Vinのレベルが論理レベル1に対応した電源電位VDDである場合、インバータ21は、論理レベル0に対応した接地電位VSSを有する反転入力信号VBinをトランジスタ5及び8各々のゲート、及びインバータ22に供給する。インバータ22は、論理レベル1に対応した電源電位VDDを有する入力信号VCinをトランジスタ6及び7の各々のゲートに供給する。これにより、トランジスタ5及び8がオフ状態となる一方、トランジスタ6及び7はオン状態となる。トランジスタ7がオン状態となるため、トランジスタ7はラインL0に電流を送出し、このラインL0上の電圧レベルを上昇させる。これにより、トランジスタ10のゲートには閾値を越える電圧が印加され、トランジスタ10はオン状態となる。この際、トランジスタ10は、ラインN1を介してトランジスタ4のソース及びバックゲートと、トランジスタ1のゲートとに電源電位VDDを印加する。よって、トランジスタ1がオン状態となり、このトランジスタ1は、ラインL1を介してトランジスタ2のゲートに電源電位VBSTを印加する。これにより、トランジスタ2及び4は共にオフ状態となる。また、トランジスタ6がオン状態であるため、ラインN0を介してトランジスタ9のゲートに接地電位VSSが印加され、トランジスタ9はオフ状態となる。なお、トランジスタ1がオン状態であるので、トランジスタ3のソース及びバックゲートには電源電位VBSTが印加され、トランジスタ3はオン状態となる。これにより、トランジスタ1及び3を介して電源電位VBSTがトランジスタ10のゲートに安定供給されると共に、論理レベル1に対応した電源電位VBSTを有する出力信号VoutがラインL0を介して出力される。
Next, when the level of the input signal Vin is the power supply potential VDD corresponding to the
ここで、上記したレベルシフト回路100には、電源電位VDDよりも高い電源電位VBSTを出力するMOSトランジスタとしてトランジスタ1〜4が設けられており、これらトランジスタ1〜4各々のゲート絶縁膜には、図2に示す動作中において、図3(a)〜図3(d)に示す電圧が掛かる。尚、図3(a)は、トランジスタ1及び2のオフ状態時に、夫々のゲート、ソース、ドレイン及びバックゲートに印加される電圧を示し、図3(b)は、オン状態時に印加される電圧を示す図である。図3(c)は、トランジスタ3及び4のオフ状態時に夫々のゲート、ソース、ドレイン及びバックゲートに印加される電圧を示し、図3(d)は、オン状態時に印加される電圧を示す図である。
Here, in the
図3(a)に示すように、オフ状態においてトランジスタ1及び2のゲート、ソース及びバックゲートに印加される電圧はそれぞれ電源電位VBSTであり、ドレインに印加される電圧は電源電位VDDである。このため、オフ状態におけるトランジスタ1及び2のドレイン−ソース間、ドレイン−バックゲート間及びゲート−ドレイン間の電圧は(VBST−VDD)であり、ソース−バックゲート間、ゲート−ソース間及びゲート−バックゲート間の電圧は(VBST−VBST)である。一方、図3(b)に示すように、オン状態においてトランジスタ1及び2のゲートに印加される電圧は電源電位VDDであり、ソース、ドレイン及びバックゲートに印加される電圧は電源電位VBSTである。このため、オン状態におけるトランジスタ1及び2のゲート−ドレイン間、ゲート−ソース間及びゲート−バックゲート間の電圧は(VBST−VDD)であり、ドレイン−ソース間、ドレイン−バックゲート間及びソース−バックゲート間の電圧は(VBST−VBST)である。
As shown in FIG. 3A, the voltage applied to the gate, source, and back gate of the
また、図3(c)に示すように、オフ状態においてトランジスタ3及び4のゲート、ソース及びバックゲートに印加される電圧はそれぞれ電源電位VDDであり、ドレインに印加される電圧は接地電位VSSである。このため、オフ状態におけるトランジスタ3及び4のドレイン−ソース間、ドレイン−バックゲート間及びゲート−ドレイン間の電圧は(VDD−VSS)であり、ソース−バックゲート間、ゲート−ソース間及びゲート−バックゲート間の電圧は(VDD−VDD)である。一方、図3(d)に示すように、オン状態においてトランジスタ3及び4のゲートに印加される電圧は電源電位VDDであり、ソース、ドレイン及びバックゲートに印加される電圧はそれぞれ電源電位VBSTである。このため、トランジスタ3及び4のゲート−ドレイン間、ゲート−ソース間及びゲート−バックゲート間の電圧は(VBST−VDD)であり、ドレイン−ソース間、ドレイン−バックゲート間及びソース−バックゲート間の電圧は(VBST−VBST)である。
In addition, as shown in FIG. 3C, the voltages applied to the gates, sources, and back gates of the
以上のように図2に示す動作を通して、pチャネルMOSトランジスタであるトランジスタ1〜4のゲート絶縁膜には(VBST−VDD)を超える電圧は印加されない。つまり、トランジスタ1〜4各々のゲート絶縁膜に掛かる電圧は電源電位VBSTよりも低くなるので、トランジスタ1〜4の耐圧よりも高い電圧を有する出力信号Voutを出力することが可能となる。よって、トランジスタ1〜4としてサイズが大なる高耐圧のトランジスタを用いることなく、つまり装置規模を増大することなく、レベルシフト後の電圧(VBST)を高くすることが可能となる。
As described above, a voltage exceeding (VBST-VDD) is not applied to the gate insulating films of the
例えば図1に示すレベルシフト回路100をフラッシュメモリにおけるデータ読出電圧生成用のレベルシフト回路として採用した場合、データ読出電圧(VBSTに相当)として取り得る最大値は、トランジスタ1〜4のゲート絶縁膜に印加可能な最大電圧、いわゆる耐圧による制限を受けなくなる。ここで、電源電位VDDに基づく入力信号Vinのレベルが例えば2ボルト、トランジスタの耐圧が例えば8ボルトである際に、データ読出電圧がトランジスタの耐圧で制限される場合、つまりデータ読出電圧として取り得る最大値が耐圧と等しくなる場合には、データ読出電圧として扱える最大値は8ボルトとなる。一方、図1に示すレベルシフト回路100では、トランジスタのゲート絶縁膜に印加可能な最大電圧は(VBST−VDD)となるので、データ読出電圧として最大(8+2)ボルト、つまり10ボルトのデータ読出電圧を扱うことが可能となる。よって、図1に示すレベルシフト回路100によれば、トランジスタの耐圧によってデータ読出電圧として取り得る最大値が制限されてしまう従来のレベルシフト回路に比して、高い電圧のデータ読出電圧を扱うことが可能となる。
For example, when the
また、図1に示す構成では、pチャネルMOSトランジスタであるトランジスタ3及び4のゲートには接地電位VSSよりも高い電源電位VDDが固定印加されている。これにより、トランジスタ3及び4は、入力信号Vinの論理レベルの切り替えに応じて直ちにオフ状態からオン状態に切り替わるようになる。よって、出力信号Voutのレベルが迅速に低(又は高)レベルの状態から高(又は低)レベルの状態に推移するようになるので、入力信号のレベル推移に応じた出力応答を高速化することが可能となる。
In the configuration shown in FIG. 1, the power supply potential VDD higher than the ground potential VSS is fixedly applied to the gates of the
更に、図1に示す構成では、nチャネルMOS型のトランジスタ7及び8を設けることにより、出力応答を更に高速化するようにしている。すなわち、トランジスタ7(8)は、そのソースに印加されている電源電位VBSTをドレインから出力することは出来ないものの、入力信号Vinに応じてそのゲートに印加された電源電位VDDが閾値電位よりも大であることからオン状態となり、ラインL0(N0)に電流を送出する。これにより、ラインL0(N0)上の電圧レベルが上昇するので、トランジスタ1及び3(2及び4)がオン状態となった際に、ラインL0(N0)上のレベルを直ちに電源電位VBSTに到らせることが可能となる。
Further, in the configuration shown in FIG. 1, by providing the n-
尚、図1に示す実施例では、トランジスタ3及び4のオフ状態時にラインL1及びN1の電位を電源電位VDDに設定する為に、ラインN0及びL0上の電圧に基づいてオンオフ制御されるトランジスタ9及び10を設けているが、これらラインL1及びN1に対して常時、電源電位VDDを印加するようにしてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 1, in order to set the potential of the lines L1 and N1 to the power supply potential VDD when the
図4は、かかる点に鑑みてなされたレベルシフト回路100の変形例を示す回路図である。なお、図4に示す構成では、図1に示すトランジスタ9及び10に代えてトランジスタ11及び12を採用したものであり、それ以外の構成は図1に示すものと同様である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a modification of the
トランジスタ11及び12は、各々のゲート、ソース及びバックゲートが共通に接続されており、夫々に電源電位VDDが印加されている。トランジスタ11のドレインは、ラインL1を介してトランジスタ1のドレインと、トランジスタ3のソース及びバックゲートと、トランジスタ2のゲートとに接続されている。トランジスタ12のドレインは、ラインN1を介してトランジスタ2のドレインと、トランジスタ4のソース及びバックゲートと、トランジスタ1のゲートとに接続されている。すなわち、図4に示す構成では、ダイオード接続されたトランジスタ(11、12)を介して電源電位VDDをライン(L1、N1)に供給するようにしたのである。このため、トランジスタ1〜4のオフ状態時には、トランジスタ3及び4各々のソース及びバックゲート、並びにトランジスタ1及び2各々のドレインに、電源電位VDD−Vthn(Vthn:NMOSの閾値電圧)以上の電位が印加されることになる。一方、トランジスタ1及び2のオン状態時には、夫々のゲートに電源電位VDD−Vthn以上の電位が印加されることになる。
The
したがって、図4に示す構成においても図1に示す構成と同様に、トランジスタ3及び4のゲート絶縁膜には(VBST−(VDD−Vthn))を超える電圧は印加されないので、トランジスタ1〜4の耐圧よりも高い電圧を有する出力信号Voutを出力することが可能となる。よって、トランジスタ1〜4としてサイズが大なる高耐圧のトランジスタを用いることなく、つまり装置規模を増大することなく、レベルシフト後の電圧(VBST)を高くすることが可能となる。
Therefore, in the configuration shown in FIG. 4 as well, the voltage exceeding (VBST− (VDD−Vthn)) is not applied to the gate insulating films of the
また、図1又は図4に示す構成では、ラインL1及びN1の電位を電源電位VDD又は電源電位VDD−Vthn以上に設定するため、トランジスタ9及び10、或いはトランジスタ11及び12を設けているが、これらトランジスタ9及び10、或いはトランジスタ11及び12を省いても良い。
In the configuration shown in FIG. 1 or 4, the
図5は、かかる点に鑑みてなされたレベルシフト回路の変形例の他の一例を示す回路図である。なお、図5に示す構成では、図1に示すトランジスタ9及び10、或いは図4に示すトランジスタ11及び12を省いた点を除く他の構成については、図1及び図4に示す構成と同様である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing another example of the modification of the level shift circuit made in view of the above point. The configuration shown in FIG. 5 is the same as the configuration shown in FIGS. 1 and 4 except for the point that the
図5に示す構成においても図1に示す構成と同様に、トランジスタ3及び4のゲート絶縁膜には(VBST−VDD)を超える電圧は印加されないので、トランジスタ1〜4の耐圧よりも高い電圧を有する出力信号Voutを出力することが可能となる。よって、トランジスタ1〜4としてサイズが大なる高耐圧のトランジスタを用いることなく、つまり装置規模を増大することなく、レベルシフト後の電圧(VBST)を高くすることが可能となる。
In the configuration shown in FIG. 5, similarly to the configuration shown in FIG. 1, a voltage exceeding (VBST−VDD) is not applied to the gate insulating films of the
尚、上記実施例では、電圧制御端としてのゲート、並びに第1及び第2電流端としてのソース及びドレインを有するMOSトランジスタとして、トランジスタ1〜4をpチャネル型、トランジスタ5〜12をnチャネル型としている。しかしながら、各トランジスタをpチャネル型にするのか、或いはnチャネル型にするのかは、上記した実施例に限定されない。
In the above embodiment,
要するに、本発明に係るレベルシフト回路は、第1電位(VDD)に対応したレベルを有する入力信号(Vin)を、第1電位よりも高い第2電位(VBST)に対応したレベルを有する出力信号(Vout)に変換しこれを第1ライン(L0)を介して出力するにあたり、以下の第1〜第6トランジスタにより、装置規模を増大することなくレベルシフト後の第2電位を高くできるようにしたものである。すなわち、第1トランジスタ(1)及び第2トランジスタ(2)のそれぞれの第1電流端(ソース又はドレイン)及びバックゲートには第2電位が印加されている。第3トランジスタ(3)のゲートには第1電位が印加されており、その第1電流端及びバックゲートには第1トランジスタの第2電流端(ドレイン又はソース)と第2トランジスタのゲートとが接続されている。更に、第3トランジスタの第2電流端には第1ラインが接続されている。第4トランジスタ(4)のゲートには第1電位が印加されており、その第1電流端及びバックゲートには、第2トランジスタの第2電流端と第1トランジスタのゲートとが接続されている。更に、第4トランジスタの第2電流端には、第2ライン(N0)が接続されている。第5トランジスタ(5)は、入力信号に応じてオン状態及びオフ状態のうちの一方の状態となり、オン状態のときに接地電位を第1ラインに印加する。第6トランジスタ(6)は、入力信号に応じてオン状態及びオフ状態のうちの他方の状態となり、オン状態のときに接地電位を第2ラインに印加する。 In short, the level shift circuit according to the present invention outputs an input signal (Vin) having a level corresponding to the first potential (VDD) to an output signal having a level corresponding to the second potential (VBST) higher than the first potential. When converting to (Vout) and outputting this via the first line (L0), the following first to sixth transistors can increase the second potential after the level shift without increasing the device scale. It is a thing. That is, the second potential is applied to the first current terminal (source or drain) and the back gate of each of the first transistor (1) and the second transistor (2). A first potential is applied to the gate of the third transistor (3), and the second current terminal (drain or source) of the first transistor and the gate of the second transistor are connected to the first current terminal and the back gate. It is connected. Further, the first line is connected to the second current terminal of the third transistor. The first potential is applied to the gate of the fourth transistor (4), and the second current terminal of the second transistor and the gate of the first transistor are connected to the first current terminal and the back gate. . Further, the second line (N0) is connected to the second current terminal of the fourth transistor. The fifth transistor (5) is in one of an on state and an off state in accordance with the input signal, and applies the ground potential to the first line when in the on state. The sixth transistor (6) enters the other one of the on state and the off state according to the input signal, and applies the ground potential to the second line when it is in the on state.
また、本発明に係るレベルシフト回路では、以下の第7トランジスタ(7)及び第8トランジスタ(8)を設けることにより、入力信号のレベル推移に応じた出力応答を高速化するようにしている。すなわち、第7トランジスタ(7)は、入力信号(Vin)に応じてオン状態及びオフ状態のうちの他方の状態となり、オン状態のときに第1ライン(L0)に電流を送出することにより、この第1ライン上の電圧を上昇させる。また、第8トランジスタ(8)は、入力信号に応じてオン状態及びオフ状態のうちの一方の状態となり、オン状態のときに第2ライン(N0)に電流を送出することにより、この第2ライン上の電圧を上昇させる。 Further, in the level shift circuit according to the present invention, the following seventh transistor (7) and eighth transistor (8) are provided to speed up the output response according to the level transition of the input signal. That is, the seventh transistor (7) is in the other of the on state and the off state in response to the input signal (Vin), and when it is in the on state, it sends a current to the first line (L0), The voltage on this first line is raised. The eighth transistor (8) is in one of an on state and an off state in accordance with the input signal. When the eighth transistor (8) is in the on state, the second transistor (8) sends a current to the second line (N0). Increase the voltage on the line.
さらに、本発明に係るレベルシフト回路では、第9トランジスタ(9)及び第10トランジスタ(10)を設けることにより、第3トランジスタ(3)又は第4トランジスタ(4)のオフ状態時に、これら第3又は第4トランジスタの第1電流端及びバックゲートを、第1電位(VDD)に設定するようにしている。 Furthermore, in the level shift circuit according to the present invention, by providing the ninth transistor (9) and the tenth transistor (10), when the third transistor (3) or the fourth transistor (4) is in the OFF state, Alternatively, the first current terminal and the back gate of the fourth transistor are set to the first potential (VDD).
1〜12 トランジスタ
21、22 インバータ
100 レベルシフト回路
1 to 12
Claims (7)
夫々の第1電流端及びバックゲートに前記第2電位が印加されている第1及び第2トランジスタと、
ゲートに前記第1電位が印加されており、第1電流端及びバックゲートに前記第1トランジスタの第2電流端及び前記第2トランジスタのゲートが接続されており、第2電流端に前記第1ラインが接続されている第3トランジスタと、
ゲートに前記第1電位が印加されており、第1電流端及びバックゲートに前記第2トランジスタの第2電流端及び前記第1トランジスタのゲートが接続されており、第2電流端に第2ラインが接続されている第4トランジスタと、
前記入力信号に応じてオン状態及びオフ状態のうちの一方の状態となり、オン状態のときに接地電位を前記第1ラインに印加する第5トランジスタと、
前記入力信号に応じてオン状態及びオフ状態のうちの他方の状態となり、オン状態のときに接地電位を前記第2ラインに印加する第6トランジスタと、を有することを特徴とするレベルシフト回路。 A level shift circuit that converts an input signal having a level corresponding to a first potential into an output signal having a level corresponding to a second potential higher than the first potential, and outputs the output signal via a first line. ,
First and second transistors having the second potential applied to respective first current ends and back gates;
The first potential is applied to the gate, the second current terminal of the first transistor and the gate of the second transistor are connected to the first current terminal and the back gate, and the first current terminal is connected to the first current terminal and the back gate. A third transistor to which the line is connected;
The first potential is applied to the gate, the second current end of the second transistor and the gate of the first transistor are connected to the first current end and the back gate, and the second line is connected to the second current end. A fourth transistor to which
A fifth transistor that is in one of an on state and an off state in response to the input signal and applies a ground potential to the first line in the on state;
A level shift circuit comprising: a sixth transistor that is in an on state or an off state according to the input signal and applies a ground potential to the second line in the on state.
前記入力信号に応じてオン状態及びオフ状態のうちの一方の状態となり、オン状態のときに前記第2ラインに電流を送出する第8トランジスタと、を含むことを特徴とする請求項1記載のレベルシフト回路。 A seventh transistor that is in an on state or an off state in response to the input signal and that sends a current to the first line in the on state;
2. The eighth transistor according to claim 1, further comprising: an eighth transistor that is in one of an on state and an off state in response to the input signal and that sends current to the second line when the signal is on. Level shift circuit.
前記第8トランジスタの第1電流端には前記第2ラインが接続されており、前記第8トランジスタの第2電流端には前記第2電位が印加されていることを特徴とする請求項2記載のレベルシフト回路。 The first line is connected to a first current terminal of the seventh transistor, and the second potential is applied to a second current terminal of the seventh transistor,
3. The second current is connected to the first current terminal of the eighth transistor, and the second potential is applied to the second current terminal of the eighth transistor. Level shift circuit.
前記第4トランジスタがオフ状態のときにオン状態となって前記第1電位を前記第1トランジスタのゲートと、前記第4トランジスタの第1電流端及びバックゲートとに印加する第10トランジスタと、を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載のレベルシフト回路。 A ninth transistor that is turned on when the third transistor is turned off and applies the first potential to the gate of the second transistor, the first current terminal and the back gate of the third transistor;
A tenth transistor that turns on when the fourth transistor is off and applies the first potential to the gate of the first transistor and to the first current terminal and the back gate of the fourth transistor; The level shift circuit according to claim 1, wherein the level shift circuit is included.
前記第10トランジスタのゲートは前記第1ラインに接続されていることを特徴とする請求項4記載のレベルシフト回路。 The gate of the ninth transistor is connected to the second line;
5. The level shift circuit according to claim 4, wherein a gate of the tenth transistor is connected to the first line.
第1電流端及びゲートに前記第1電位が印加されており、第2電流端が前記第1トランジスタのゲートと、前記第4トランジスタの第1電流端及びバックゲートとに接続されている第10トランジスタと、を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1に記載のレベルシフト回路。 The first potential is applied to the first current terminal and the gate, and the second current terminal is connected to the gate of the second transistor and the first current terminal and the back gate of the third transistor. A transistor,
The first potential is applied to the first current terminal and the gate, and the second current terminal is connected to the gate of the first transistor and the first current terminal and the back gate of the fourth transistor. The level shift circuit according to claim 1, further comprising a transistor.
前記入力信号を受け付ける第1端子と、
前記第1電位を受ける第2端子と、
前記第2電位を受ける第3端子とを含むことを特徴とする半導体装置。 The level shift circuit according to any one of claims 1 to 6,
A first terminal for receiving the input signal;
A second terminal for receiving the first potential;
And a third terminal for receiving the second potential.
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