JP3039053B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JP3039053B2
JP3039053B2 JP3303465A JP30346591A JP3039053B2 JP 3039053 B2 JP3039053 B2 JP 3039053B2 JP 3303465 A JP3303465 A JP 3303465A JP 30346591 A JP30346591 A JP 30346591A JP 3039053 B2 JP3039053 B2 JP 3039053B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路に利用
され、特に、入力端子回りの回路を改善したCMOS
(相補型MOSトランジスタ)半導体集積回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は従来のCMOS半導体集積回路の
一例の要部を示す回路図で、入力端子回りの回路図を示
す。
【0003】PチャネルMOSトランジスタ(以下、P
MOSトランジスタという。)12およびNチャネルM
OSトランジスタ(以下、NMOSトランジスタとい
う。)13のドレインが入力端子としてのボンディング
パッド11に接続され、さらに、PMOSトランジスタ
12のゲートおよびソースは電源電位VCCに接続さ
れ、またNMOSトランジスタ13のゲートおよびソー
スは接地電位GNDに接続されている。
【0004】ボンデンィグパッド11に印加される電位
が電源電位VCCから接地電位GNDまでの場合、PM
OSトランジスタ12およびNMOSトランジスタ13
は遮断状態であり、インバータ14はボンディングパッ
ド11に印加される電位に従って動作する。
【0005】ボンディグパッド11に電源電位VCCよ
り高い電位が印加された場合、PMOSトランジスタ1
2は導通状態となり、ボンディングパッド11から電源
電位VCCに対し電流が流れ、ボンディングパッド11
の電源電位VCCより高い電位が直接インバータ14に
印加されることは無い。すなわち、PMOSトランジス
タ12はボンディングパッド11に対し電源電位VCC
より高い電位が印加された場合の入力保護素子として機
能している。
【0006】ボンディングパッド11に接地電位GND
より低い電位が印加された場合、NMOSトランジスタ
12は導通状態となり、接地電位GNDからボンディン
グパッド11に対し電流が流れ、ボンディングパッド1
1の接地電位GNDよりも低い電位が直接インバータ1
4に印加されることは無い。すなわち、NMOSトラン
ジスタ12はボンディングパッド11に対し接地電位G
NDよりも低い電位が印加された場合の入力保護素子と
して機能している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年、半導体集積回路
の高集積化はめざましく、大規模になる一方である。高
集積化にともない大規模セルとよばれる機能単位の半導
体集積回路を1チップ上に集積することによりシステム
オンチップを実現することが可能となってきた。特に、
CPUコア方式と呼ばれるカスタムLSIは、CPU、
ROM、RAM、I/Oポート、シリアルI/O、およ
びタイマ等のLSI製造メーカが用意した大規模セルを
組み合わせることにより、また、LSI製造メーカが用
意した基本ゲートセルを組み合わせてユーザ独自の回路
(以下、ユーザセルという。)を設計し、ユーザセル
と、LSI製造メーカが用意した大規模セルや入力バッ
ファ、および出力バッファを組み合わせることにより、
ユーザは独自の目的にあったマイクロコンピュータを自
由に構成できる。(このようなマイクロコンピュータを
以下、カスタムマイコンという。) このようなカスタムLSIにおいて開発期間の短縮は重
要な課題の一つである。カスタムLSIの製造後に回路
変更等が必要になった場合、変更内容等にもよるが、基
本ゲートセルの組合せにより作成されたユーザセル内部
の相互接続を金属配線層により変更するだけで対応でき
る場合がほとんどである。金属配線層の工程は拡散工程
の後半であるから短期間で変更に対する対応が可能であ
るため、カスタムLSIの開発期間に対する影響はわず
かである。しかし、回路変更にともない入力端子を入出
力端子に変更したい場合、たとえユーザセル内部の相互
接続が金属配線層により変更可能であったとしても、P
MOSトランジスタ12およびNMOSトランジスタ1
3は通常数百μmから数千μmの大きさであるために、
基本ゲートセルのみでPMOSトランジスタ12および
NMOSトランジスタ13を駆動するのは出力端子のス
イッチング時間がかかりすぎて実質的に無理である。従
って、PMOSトランジスタ12およびNMOSトラン
ジスタ13を駆動するために新たなゲートを追加する必
要があり、そのため拡散に要する期間が長くなりカスタ
ムLSIの開発日程に重大な影響をおよぼす欠点があっ
た。
【0008】本発明の目的は、前記の欠点を除去するこ
とにより、入力端子を入出力端子に変更可能な入力保護
回路を有する半導体集積回路を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ボンディング
パッドと、ドレインが前記ボンディングパッドに接続さ
れソースが電源電位に接続されたPチャネルMOSトラ
ンジスタおよびドレインが前記ボンディングパッド
続されソースが接地電位に接続されたNチャネルMOS
トランジスタを含むバッファ回路と備えた半導体集積
回路において、前記バッファ回路は、前記PチャネルM
OSトランジスタおよび前記NチャネルMOSトランジ
スタのゲートを駆動する2入力2出力の組合せ論理回路
を含み、前記バッファ回路を入力回路として使用すると
きは、前記組合せ論理回路の入力に電源電位または接地
電位を金属配線層を介して入力し、前記ボンディングパ
ットに加わる電圧が所定の範囲を超えたときに前記Pチ
ャネルMOSトランジスタのソースに接続された電源電
位または前記NチャネルMOSトランジスタのソースに
接続された接地電位から前記ボンディングパッドに電流
が流れ込む構成であり、前記バッファ回路を出力回路と
して使用するときは、前記組み合せ論理回路の入力に内
部回路からの出力信号を金属配線層を介して入力し、前
記出力信号に応答した信号を前記ボンディングパッドか
ら出力する構成であることを特徴とする。
【0010】
【作用】2入力2出力の組合せ論理回路は、PMOSト
ランジスタのゲート電位を「ハイ」レベルに、NMOS
トランジスタのゲート電位を「ロー」レベルにするの
で、これらP、NMOSトランジスタは共に遮断状態と
なり保護素子として機能し、ボンディングパッドは入力
端子として動作する。そして、金属配線層を変えて入力
に内部回路の信号を与えるようにすることにより、P、
NMOSトランジスタのゲート電位は内部回路の信号に
対応して変化し、ボンディングパッドを入出力端子とし
て用いることが可能となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0012】図1は本発明の第一実施例の要部を示す回
路図で、入力端子回りの回路図を示す。
【0013】本第一実施例は、ボンディングパッド11
と、ドレインがボンディングパッド11に接続されソー
スが電源電位VCCに接続されたPMOSトランジスタ
12と、ドレインがボンディングパッド11に接続され
ソースが接地電位GNDに接続されたNMOSトランジ
スタ13と、入力がボンディングパッド11に接続され
出力が内部回路に接続されたインバータ14とを含む半
導体集積回路において、本発明の特徴とするところの、
PMOSトランジスタ12およびNMOSトランジスタ
13のゲートを駆動する2入力2出力の組合せ論理回路
15を含み、組合せ論理回路15は、金属配線層による
入力18が接地電位GNDに接続され出力がPMOSト
ランジスタ12のゲートに接続されたインバータ16
と、金属配線層による入力19が電源電位VCCに接続
され出力がNMOSトランジスタ13のゲートに接続さ
れたインバータ17とを含んでいる。
【0014】次に、本第一実施例の動作について説明す
る。
【0015】インバータ16に対する入力18は接地電
位GNDであるので、インバータ16の出力は「ハイ」
レベルでありPMOSトランジスタ12は遮断状態であ
る。また、インバータ17に対する入力19は電源電位
VCCであるので、インバータ17の出力は「ロウ」レ
ベルでありNMOSトランジスタ13は遮断状態であ
る。
【0016】すなわち、図1に示す状態では、PMOS
トランジスタ12およびNMOSトランジスタ13は共
に遮断状態であり、インバータ14はボンディングパッ
ド11に印加された電位にしたがって動作する。
【0017】さて、回路変更が必要になり、入出力端子
として動作させたい場合、インバータ16に対する接地
電位GNDの入力18およびインバータ17に対する電
源電位VCCの入力19を切断し、内部回路からの出力
信号をインバータ16および17に入力することによ
り、ボンディングパッド11を入出力端子として動作さ
せることが可能となる。
【0018】図2は本発明の第二実施例の要部を示す回
路図で、入力端子回りの回路図を示す。
【0019】本第二実施例は、図1の第一実施例におい
て、本発明の特徴とするところの、組合せ論理回路15
を組合せ論理回路20に代えたものである。そして、組
合せ論理回路20は、金属配線層による一方の入力24
が開放され他方の入力25が接地電位GNDに接続され
出力がPMOSトランジスタ12のゲートに接続された
ナンドゲート21と、入力が入力25に接続されたイン
バータ23と、二つの入力がそれぞれ入力24とインバ
ータ23の出力に接続され出力がNMOSトランジスタ
13のゲートに接続されたノアゲート22とを含んでい
る。
【0020】次に、本第二実施例の動作について説明す
る。ナンドゲート21およびインバータ23の共通の入
力25は接地電位GNDであり、また、ナンドゲート2
1およびノアゲート22に対する共通の入力24はオー
プンであるので、ナンドゲート21の出力は「ハイ」レ
ベルでありPMOSトランジスタ12は遮断状態、ま
た、ノアゲート22の出力は「ロウ」レベルでありNM
OSトランジスタ13は遮断状態である。
【0021】すなわち、図2に示す状態では、PMOS
トランジスタ12およびNMOSトランジスタ13は共
に遮断状態であり、インバータ14はボンディングパッ
ド11に印加された電位にしたがって動作する。
【0022】さて、回路変更が必要になり、入出力端子
として動作させたい場合、ナンドゲート21およびイン
バータ23の共通の入力25の接地電位GNDとの接続
を切断し、かつ、入力24および25に内部回路からの
信号を入力することにより、ボンディングパッド11を
出力端子として動作させることが可能となる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、カスタ
ムLSIの製造後に金属配線層による回路変更が必要に
なりかつ入力端子を入出力端子に変更する必要がある場
合、金属配線層により変更が可能なため、カスタムLS
Iの開発期間に対する影響を少なくできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例の要部を示す回路図。
【図2】本発明の第二実施例の要部を示す回路図。
【図3】従来例の要部を示す回路図。
【符号の説明】
11 ボンディングパッド 12 PMOSトランジスタ 13 NMOSトランジスタ 14、16、17、23 インバータ 15、20 組合せ論理回路 18、19、24、25 入力 21 ナンドゲート 22 ノアゲート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/092 H01L 21/82 H03K 19/003 H03K 19/0175

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボンディングパッドと、ドレインが前記
    ボンディングパッドに接続されソースが電源電位に接続
    されたPチャネルMOSトランジスタおよびドレインが
    前記ボンディングパッド接続されソースが接地電位に
    接続されたNチャネルMOSトランジスタを含むバッフ
    ァ回路と備えた半導体集積回路において、前記バッファ回路は、 前記PチャネルMOSトランジス
    タおよび前記NチャネルMOSトランジスタのゲートを
    駆動する2入力2出力の組合せ論理回路を含み、前記バッファ回路を入力回路として使用するときは、
    記組合せ論理回路の入力に電源電位または接地電位を
    属配線層を介して入力し、前記ボンディングパットに加
    わる電圧が所定の範囲を超えたときに前記PチャネルM
    OSトランジスタのソースに接続された電源電位または
    前記NチャネルMOSトランジスタのソースに接続され
    た接地電位から前記ボンディングパッドに電流が流れ込
    む構成であり、 前記バッファ回路を出力回路として使用するときは、前
    記組み合せ論理回路の入力に内部回路からの出力信号を
    金属配線層を介して入力し、前記出力信号に応答した信
    号を前記ボンディングパッドから出力する 構成であるこ
    とを特徴とする半導体集積回路。
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