JPS58202563A - 低電圧cmosプロセスに於ける高電圧回路 - Google Patents
低電圧cmosプロセスに於ける高電圧回路Info
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- JPS58202563A JPS58202563A JP58078381A JP7838183A JPS58202563A JP S58202563 A JPS58202563 A JP S58202563A JP 58078381 A JP58078381 A JP 58078381A JP 7838183 A JP7838183 A JP 7838183A JP S58202563 A JPS58202563 A JP S58202563A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/10—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
- H01L27/118—Masterslice integrated circuits
- H01L27/11898—Input and output buffer/driver structures
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- H03F3/42—Amplifiers with two or more amplifying elements having their dc paths in series with the load, the control electrode of each element being excited by at least part of the input signal, e.g. so-called totem-pole amplifiers
-
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
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- H03K19/0185—Coupling arrangements; Interface arrangements using field effect transistors only
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- H03K19/0944—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET
- H03K19/09448—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits using specified components using semiconductor devices using field-effect transistors using MOSFET or insulated gate field-effect transistors, i.e. IGFET in combination with bipolar transistors [BIMOS]
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、集積回路装置に関するものであって、更に詳
細には、低電圧で動作されるがかなり高い電圧にスイッ
チすることが可能であり且つスタンダードなプロセスを
使用することによって製造することの可能な集積回路装
置を構成する技術及び構造に関するものである。
細には、低電圧で動作されるがかなり高い電圧にスイッ
チすることが可能であり且つスタンダードなプロセスを
使用することによって製造することの可能な集積回路装
置を構成する技術及び構造に関するものである。
集積回路装置は従来公知である。第1a図には、Pチャ
ンネル装置の断面を示しである。Pチ17ンネル装置1
10は、N−基板16内に形成されており、P十型ソー
ス11とP十型ドレイン12とを有している。ソース1
1とドレイン12との上方で且つその間に形成されてゲ
ート酸化膜13が設けられており、更にその上にゲート
14が形成されている。N十型コンタクト15が形成さ
れており、基板16への電気的接続を与えている。オー
プンドレイン型出力バッファとして使用される場合、第
1a図の構造の回路構成を第1b図に示しである。基板
16はソース11へ接続されており、−11− ソース11は正電圧Vの電圧源へ接続されている。
ンネル装置の断面を示しである。Pチ17ンネル装置1
10は、N−基板16内に形成されており、P十型ソー
ス11とP十型ドレイン12とを有している。ソース1
1とドレイン12との上方で且つその間に形成されてゲ
ート酸化膜13が設けられており、更にその上にゲート
14が形成されている。N十型コンタクト15が形成さ
れており、基板16への電気的接続を与えている。オー
プンドレイン型出力バッファとして使用される場合、第
1a図の構造の回路構成を第1b図に示しである。基板
16はソース11へ接続されており、−11− ソース11は正電圧Vの電圧源へ接続されている。
従って、ソースと基板との間に形成されているPN接合
とドレインと基板との間に接続されているPN接合とが
順方向バイアスされることを防止している。ドレイン1
2は本装置の出力端子として機能する。ゲート14はト
ランジスタ10の動作を制御する入力信号を受取り、従
って端子12に於ける出力電圧を決定する。ゲート14
へ論理0信号(典型的には、0ボルト)が印加されると
、Pチャンネルトランジスタ10はオンし、従って正電
圧Vは出力端子12へ供給される。一方、論理1信号(
典型的にはV)がゲート14へ印加されると、トランジ
スタ10はオフされ、従って前記電圧は端子12へ供給
されることがない。
とドレインと基板との間に接続されているPN接合とが
順方向バイアスされることを防止している。ドレイン1
2は本装置の出力端子として機能する。ゲート14はト
ランジスタ10の動作を制御する入力信号を受取り、従
って端子12に於ける出力電圧を決定する。ゲート14
へ論理0信号(典型的には、0ボルト)が印加されると
、Pチャンネルトランジスタ10はオンし、従って正電
圧Vは出力端子12へ供給される。一方、論理1信号(
典型的にはV)がゲート14へ印加されると、トランジ
スタ10はオフされ、従って前記電圧は端子12へ供給
されることがない。
トランジスタ10がオフしており(即ち、論理1がゲー
ト14へ印加されている)且つドレイン12が外部負荷
装置(不図示)を介して接地接続されていると、トレイ
ン12の周りに空乏領域17が形成され(第1a図)、
該空乏領域内に於いては自由電荷キャリアが枯渇状態と
される。即ち、−12= 前述した如く、基板16は電圧Vへ接続されているので
、基板16に対し比較的低電圧であるので電子がドレイ
ン12から強制的に遠ざけられることとなる。しかしな
がら、ゲート14の近傍に於いては、ゲート14が正電
圧■へ接続されているので、電子は引き付けられ、その
結果、第1a図に示した如く、空乏領域の幅はdの大き
さに減少される。従って、ドレイン12と基板16との
間の電圧差が増加すると、幅dの大きさが減少し、ドレ
イン12と基板16との間の電界が増加する。
ト14へ印加されている)且つドレイン12が外部負荷
装置(不図示)を介して接地接続されていると、トレイ
ン12の周りに空乏領域17が形成され(第1a図)、
該空乏領域内に於いては自由電荷キャリアが枯渇状態と
される。即ち、−12= 前述した如く、基板16は電圧Vへ接続されているので
、基板16に対し比較的低電圧であるので電子がドレイ
ン12から強制的に遠ざけられることとなる。しかしな
がら、ゲート14の近傍に於いては、ゲート14が正電
圧■へ接続されているので、電子は引き付けられ、その
結果、第1a図に示した如く、空乏領域の幅はdの大き
さに減少される。従って、ドレイン12と基板16との
間の電圧差が増加すると、幅dの大きさが減少し、ドレ
イン12と基板16との間の電界が増加する。
ドレイン12と基板16との間の電界が十分に大きくな
ると、ドレイン12と基板16との間に形成されている
PN接合(尚、基板16はPチャンネルトランジスタ1
0に関してバルクシリコンとも呼称される)逆バイアス
の下でブレークダウンし、従って基板16(正電圧Vに
接続されている)からドレイン12(外部負荷装置を介
して接地接続されている)へ電流が流れる。この現象は
、以後、ドレイン対バルク逆バイアスブレークダウンと
呼称する。
ると、ドレイン12と基板16との間に形成されている
PN接合(尚、基板16はPチャンネルトランジスタ1
0に関してバルクシリコンとも呼称される)逆バイアス
の下でブレークダウンし、従って基板16(正電圧Vに
接続されている)からドレイン12(外部負荷装置を介
して接地接続されている)へ電流が流れる。この現象は
、以後、ドレイン対バルク逆バイアスブレークダウンと
呼称する。
第2a図は、別のタイプの出力バッファを図示している
。この相補型金属酸化物シリコン(0MO8)ブシュプ
ル出力バッファ20は、PチャンネルMOSトランジス
タ17を有しており、該トランジスタのソース正供給電
圧(V)へ接続されており、そのドレインはNチャンネ
ルMOS)−ランジスタ27のドレインと共通接続され
ており、そのゲートは入力端子39へ接続されている。
。この相補型金属酸化物シリコン(0MO8)ブシュプ
ル出力バッファ20は、PチャンネルMOSトランジス
タ17を有しており、該トランジスタのソース正供給電
圧(V)へ接続されており、そのドレインはNチャンネ
ルMOS)−ランジスタ27のドレインと共通接続され
ており、そのゲートは入力端子39へ接続されている。
同様に、Nチャンネル27のゲートは入力端子39へ接
続されており、Nチャンネルトランジスタ27のソース
23は接地接続されている。MOSトランジスタ17及
び23のドレイン12とドレイン22との間に接続して
出力端子38が設けられている。論理O信号(典型的に
はOボルト)が入力端子39へ印加されると、Pチャン
ネルトランジスタ17がオンし、Nチャンネルトランジ
スタ27がオフし、従って電圧Vと実質的に等しい大き
さの電圧が出力端子38へ′組輪される。一方、論理1
信号(典型的には5ボルト)が入力端子39へ印加され
ると、Pチャンネルトランジスタ17がオフし、Nチャ
ンネルトランジスタ27がオンし、その結果出力端子3
8はトランジスタ27を介して実効的に接地される。従
って、出力バッファ20は、・交互的に、電圧源Vから
出力端子38へ電流を供給するソースとして機能したり
、−力出力端子38から接地へ電流を吸出すシンクとし
て機能したりする。従って、この出力バッファはCMO
Sブシュプル出カバソファと呼ばれる。
続されており、Nチャンネルトランジスタ27のソース
23は接地接続されている。MOSトランジスタ17及
び23のドレイン12とドレイン22との間に接続して
出力端子38が設けられている。論理O信号(典型的に
はOボルト)が入力端子39へ印加されると、Pチャン
ネルトランジスタ17がオンし、Nチャンネルトランジ
スタ27がオフし、従って電圧Vと実質的に等しい大き
さの電圧が出力端子38へ′組輪される。一方、論理1
信号(典型的には5ボルト)が入力端子39へ印加され
ると、Pチャンネルトランジスタ17がオフし、Nチャ
ンネルトランジスタ27がオンし、その結果出力端子3
8はトランジスタ27を介して実効的に接地される。従
って、出力バッファ20は、・交互的に、電圧源Vから
出力端子38へ電流を供給するソースとして機能したり
、−力出力端子38から接地へ電流を吸出すシンクとし
て機能したりする。従って、この出力バッファはCMO
Sブシュプル出カバソファと呼ばれる。
第2a図の回路構成を有する1構造例の断面を第2b図
に示しである。前述した如く、Pチャンネルトランジス
タ17のドレイン対バルク逆バイアスブレークダウン電
圧は高電圧のスイッチ動作を防止する。Nチャンネルト
ランジスタ27に於いても、ドレイン22対Pウエル4
0逆バイアスブレークダウン電圧(Pウェル40はNチ
ャンネルトランジスタ27に対してバルクシリコンとし
て機能する)に関しても同様の問題が存在する。
に示しである。前述した如く、Pチャンネルトランジス
タ17のドレイン対バルク逆バイアスブレークダウン電
圧は高電圧のスイッチ動作を防止する。Nチャンネルト
ランジスタ27に於いても、ドレイン22対Pウエル4
0逆バイアスブレークダウン電圧(Pウェル40はNチ
ャンネルトランジスタ27に対してバルクシリコンとし
て機能する)に関しても同様の問題が存在する。
ブシュプル出カバ□タフ7を使用する典型的な従来の0
MO8論理装置に於いて、Pウェル40とドレイン22
との間の逆バイアスブレークダウン電15− 圧は約15ボルトである。従って、再度第2a図に関し
説明すると、正の供給電圧Vとしてドレイン対バルク逆
バイアスブレークダウン電圧を超えた電圧が印加される
と、Pチャンネルトランジスタ17はオフした場合に基
板16(電圧■へ接続されている)からドレイン12へ
電流を流し、その結果出力端子38へ不所望の高電圧を
与えることとなる。同様に、出力端子38へドレイン対
バルク逆バイアスブレークダウン電圧を超える高電圧が
印加されると(即ち、導通状態にあるトランジスタ17
を介して)、トランジスタ27はオフされた場合にドレ
イン22からPウェル40(接地接続されている)へ電
流を流し、その結果出力端子38と接地との間に不所望
の電流路を与えることとなる。従って、トランジスタ1
7及び40の望ましくないドレイン対バルク逆バイアス
電圧は出力端子38上に不正確な電圧レベルを与えると
ともに、高電力消費を発生し、且つ屡々トランジスタ1
7及び40へ復旧不可能な損傷を与え、その結果集積回
路装置を破壊する事となる。
MO8論理装置に於いて、Pウェル40とドレイン22
との間の逆バイアスブレークダウン電15− 圧は約15ボルトである。従って、再度第2a図に関し
説明すると、正の供給電圧Vとしてドレイン対バルク逆
バイアスブレークダウン電圧を超えた電圧が印加される
と、Pチャンネルトランジスタ17はオフした場合に基
板16(電圧■へ接続されている)からドレイン12へ
電流を流し、その結果出力端子38へ不所望の高電圧を
与えることとなる。同様に、出力端子38へドレイン対
バルク逆バイアスブレークダウン電圧を超える高電圧が
印加されると(即ち、導通状態にあるトランジスタ17
を介して)、トランジスタ27はオフされた場合にドレ
イン22からPウェル40(接地接続されている)へ電
流を流し、その結果出力端子38と接地との間に不所望
の電流路を与えることとなる。従って、トランジスタ1
7及び40の望ましくないドレイン対バルク逆バイアス
電圧は出力端子38上に不正確な電圧レベルを与えると
ともに、高電力消費を発生し、且つ屡々トランジスタ1
7及び40へ復旧不可能な損傷を与え、その結果集積回
路装置を破壊する事となる。
16−
高電圧をスイッチ動作させる場合に発生する逆バイアス
バルク対ドレインブレークダウンの問題を解消する従来
の1技術に於いては、バルク対ドレイン逆バイアスブレ
ークダウン電圧を増加させる為の一層複雑なプロセスを
開発することである。
バルク対ドレインブレークダウンの問題を解消する従来
の1技術に於いては、バルク対ドレイン逆バイアスブレ
ークダウン電圧を増加させる為の一層複雑なプロセスを
開発することである。
この様な特別な処理技術は、例えば、Heisigによ
る“81MO8−高パワーカスタムインターフェイスを
簡単化する新しい方法<81MO8−ANew Wa
y tOSimplify l−1−1i Po
wercustom I nterrace) ”
、 1981年CICCプロシーディングズ、 8−
12頁の文献、ヤマグチ等による’ 1000ボルト
MO8IGのプロセス及びデバイス設計(P roce
ss and [) evice D esig
nof a 1000Volt MOS IC
)”、 IEDM テクニカル ダイジェスト、 1
981年、 255−258頁の文献、 3 uhl
er等による゛集積高電圧/低電圧MO8@置(Int
egrated l−1−1i −Voltaoe/
Low−■oltage MOS Devices
) ” 、 IEDMテクニカル ダイジェスト、
1981年、259−262頁の文献に記載されている
。
る“81MO8−高パワーカスタムインターフェイスを
簡単化する新しい方法<81MO8−ANew Wa
y tOSimplify l−1−1i Po
wercustom I nterrace) ”
、 1981年CICCプロシーディングズ、 8−
12頁の文献、ヤマグチ等による’ 1000ボルト
MO8IGのプロセス及びデバイス設計(P roce
ss and [) evice D esig
nof a 1000Volt MOS IC
)”、 IEDM テクニカル ダイジェスト、 1
981年、 255−258頁の文献、 3 uhl
er等による゛集積高電圧/低電圧MO8@置(Int
egrated l−1−1i −Voltaoe/
Low−■oltage MOS Devices
) ” 、 IEDMテクニカル ダイジェスト、
1981年、259−262頁の文献に記載されている
。
望ましくないバルク対ドレイン逆バイアスブレークダウ
ン電圧の降下を最小とする別の試はヨシダ等の米国特許
第4,317,055号(1982年2月23日発行)
に記載されている。例えば、この米国特許の第13図に
示される如く、ヨシダ等は複数個のMOSトランジスタ
Q1乃至QOを使用しており、各トランジスタは比較的
低いドレイン対バルク逆バイアスブレークダウン電圧を
有するものである。
ン電圧の降下を最小とする別の試はヨシダ等の米国特許
第4,317,055号(1982年2月23日発行)
に記載されている。例えば、この米国特許の第13図に
示される如く、ヨシダ等は複数個のMOSトランジスタ
Q1乃至QOを使用しており、各トランジスタは比較的
低いドレイン対バルク逆バイアスブレークダウン電圧を
有するものである。
この複数個のMOSトランジスタはそれらのドレイン及
びソースが直列接続されており、トランジスタQ1のソ
ースは接地接続され、且つトランジスタQnのドレイン
は出力端子りへ接続されている。正バイアス電圧VBと
接地との間に設けられている抵抗R(N+)乃至R2n
によって第1抵抗分圧器が形成されており、該第1抵抗
分圧器の各ノードは複数個のダイオードd1乃至d(n
−1)の1個を介してトランジスタQ1を除いて全ての
トランジスタのゲートベ接続されている。トランジスタ
Q1のゲートはトランジスタQ7の状1!(オン又はオ
フ)を制御する制御信号を受取るヨシダ等の構成に於い
ては、更に、出力端子りと接地との間に接続して設けら
れている抵抗R1乃至Rnによって形成されている第2
抵抗分圧器を使用している。この第2抵抗分圧器の各ノ
ードは、トランジスタQ1を除いて関連するトランジス
タの制御ゲートへ接続されている。この第2抵抗分圧器
は、外部装[(不図示)によって出力端子りへ印加され
る電圧がバイアス電圧VBを超える場合にトランジスタ
Q2乃至QO上のゲート電圧を上昇させる為に用いられ
ている。この高外部電圧が集積回路装置内のその他の装
置(不図示)へ印、加されることを防止する為にダイオ
ードd、乃至d(n−1)が必要である。
びソースが直列接続されており、トランジスタQ1のソ
ースは接地接続され、且つトランジスタQnのドレイン
は出力端子りへ接続されている。正バイアス電圧VBと
接地との間に設けられている抵抗R(N+)乃至R2n
によって第1抵抗分圧器が形成されており、該第1抵抗
分圧器の各ノードは複数個のダイオードd1乃至d(n
−1)の1個を介してトランジスタQ1を除いて全ての
トランジスタのゲートベ接続されている。トランジスタ
Q1のゲートはトランジスタQ7の状1!(オン又はオ
フ)を制御する制御信号を受取るヨシダ等の構成に於い
ては、更に、出力端子りと接地との間に接続して設けら
れている抵抗R1乃至Rnによって形成されている第2
抵抗分圧器を使用している。この第2抵抗分圧器の各ノ
ードは、トランジスタQ1を除いて関連するトランジス
タの制御ゲートへ接続されている。この第2抵抗分圧器
は、外部装[(不図示)によって出力端子りへ印加され
る電圧がバイアス電圧VBを超える場合にトランジスタ
Q2乃至QO上のゲート電圧を上昇させる為に用いられ
ている。この高外部電圧が集積回路装置内のその他の装
置(不図示)へ印、加されることを防止する為にダイオ
ードd、乃至d(n−1)が必要である。
重要な事であるが、ヨシダ等の構造に於いてはトランジ
スタQ1乃至Qnに加えてかなりの数のコンポーネント
を必要としており、ヨシダ等の構造に於いては、2個の
別々の分圧器を必要とし且つその集積回路装竺の各出力
端子に対し複数個のダイオードを必要としている。更に
、ヨシダ等の構造に於ける出力バッファの各々の抵抗ラ
ダー分−1ビ − 圧器の1個は出力端子りと接地との間に接続されている
ので、出力段がオフしている場合に出力端子りに接続さ
れている外部回路(不図示)へ有限のDCインピーダン
スが与えられることとなる。
スタQ1乃至Qnに加えてかなりの数のコンポーネント
を必要としており、ヨシダ等の構造に於いては、2個の
別々の分圧器を必要とし且つその集積回路装竺の各出力
端子に対し複数個のダイオードを必要としている。更に
、ヨシダ等の構造に於ける出力バッファの各々の抵抗ラ
ダー分−1ビ − 圧器の1個は出力端子りと接地との間に接続されている
ので、出力段がオフしている場合に出力端子りに接続さ
れている外部回路(不図示)へ有限のDCインピーダン
スが与えられることとなる。
このことは屡々許容することのできないものである。第
3に、ヨシダ等の構造はオープンドレイン型出力バッフ
ァであって、交互にN流を吸出すシンクとして機能した
り電流を湧き出すソースとして機能する出力端子を提供
するものではない。
3に、ヨシダ等の構造はオープンドレイン型出力バッフ
ァであって、交互にN流を吸出すシンクとして機能した
り電流を湧き出すソースとして機能する出力端子を提供
するものではない。
本発明は以上の点に鑑み成されたものであって、上述し
た如き従来技術の欠点を解消したブシュプル出力バッフ
ァを提供することを目的とする。本発明に於いては、直
列接続した複数個のNチャンネルトランジスタと複数個
のPチャンネルトランジスタを使用してCMOSブシュ
プル出力バッフ1を構成している。Nチャンネルトラン
ジスタ及びPチャンネルトランジスタのゲートへ印加さ
れる電圧を選択して、Pチャンネルトランジスタがオフ
される場合には複数個のPチャンネルトランジスタによ
って高電圧を実質的に等しい大きざに20− 分割し、一方Nチャンネルトランジスタがオフされる場
合には高電圧を複数個のNチャンネルトランジスタによ
って実質的に等しい値に分割する。
た如き従来技術の欠点を解消したブシュプル出力バッフ
ァを提供することを目的とする。本発明に於いては、直
列接続した複数個のNチャンネルトランジスタと複数個
のPチャンネルトランジスタを使用してCMOSブシュ
プル出力バッフ1を構成している。Nチャンネルトラン
ジスタ及びPチャンネルトランジスタのゲートへ印加さ
れる電圧を選択して、Pチャンネルトランジスタがオフ
される場合には複数個のPチャンネルトランジスタによ
って高電圧を実質的に等しい大きざに20− 分割し、一方Nチャンネルトランジスタがオフされる場
合には高電圧を複数個のNチャンネルトランジスタによ
って実質的に等しい値に分割する。
本発明の別の実施形態に於いては、Nチャンネルトラン
ジスタ及びPチャンネルトランジスタの選択したものは
高ドレイン対バルクブレークダウン電圧を有する様に形
成されている。本発明の更に別の形態に於いては、複数
個のNチャンネルトランジスタと複数個のPチャンネル
トランジスタとが直列接続されており、且つシングルエ
ンド型制御電圧によって駆動されており、従って高電圧
出力電圧を供給し複数個のPチャンネルトランジスタと
複数個のNチャンネルトランジスタを有する第2段を駆
動する第1段を提供している。本発明の更に別の形態に
於いては、第1段はシングルエンド型制御電圧によって
駆動され且つ複数個のNチャンネルトランジスタと複数
個のバイポーラトランジスタとで構成された第2段を駆
動すべく機能し、その際に前記第2段が高電圧出力信号
を供給するものである。
ジスタ及びPチャンネルトランジスタの選択したものは
高ドレイン対バルクブレークダウン電圧を有する様に形
成されている。本発明の更に別の形態に於いては、複数
個のNチャンネルトランジスタと複数個のPチャンネル
トランジスタとが直列接続されており、且つシングルエ
ンド型制御電圧によって駆動されており、従って高電圧
出力電圧を供給し複数個のPチャンネルトランジスタと
複数個のNチャンネルトランジスタを有する第2段を駆
動する第1段を提供している。本発明の更に別の形態に
於いては、第1段はシングルエンド型制御電圧によって
駆動され且つ複数個のNチャンネルトランジスタと複数
個のバイポーラトランジスタとで構成された第2段を駆
動すべく機能し、その際に前記第2段が高電圧出力信号
を供給するものである。
以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
に付いて詳細に説明する。本発明の1実施例に基づいて
構成された出力バッファを大略第3図に示しである。第
3図に示した如く、Pチャンネルトランジスタ71,7
2.73は、正電圧Vを受取る端子80と出力端子77
との間に直列接続されている。同様に、Nチャンネルト
ランジスタ74,75.76は出力端子77と接地との
間に於いて直列接続されている。第3図の構造がN型基
板内に構成される場合には、Pチャンネルトランジスタ
はこのN型基板(即ち、複数個の別々のNウェルではな
い)内に形成され、N型基板は点線で示した如くトラン
ジスタ71,72.73の端子80へ接続される。N型
基板を電圧■へ接続させることによって、トランジスタ
71,72.73のP型ソースとN型基板との間に形成
されるPN接合は逆バイアスされ、その結果その間に於
ける順方向電流の流れが防止される。一方、各Pチャン
ネルトランジスタ71,72.73をP型頭域によって
分離される個別的なNウェル内に形成することが可能で
あり、その場合にはその様な各Nウェルをその中に形成
されたそれと関連するPチャンネルトランジスタのソー
スへ接続させることが望ましい。
に付いて詳細に説明する。本発明の1実施例に基づいて
構成された出力バッファを大略第3図に示しである。第
3図に示した如く、Pチャンネルトランジスタ71,7
2.73は、正電圧Vを受取る端子80と出力端子77
との間に直列接続されている。同様に、Nチャンネルト
ランジスタ74,75.76は出力端子77と接地との
間に於いて直列接続されている。第3図の構造がN型基
板内に構成される場合には、Pチャンネルトランジスタ
はこのN型基板(即ち、複数個の別々のNウェルではな
い)内に形成され、N型基板は点線で示した如くトラン
ジスタ71,72.73の端子80へ接続される。N型
基板を電圧■へ接続させることによって、トランジスタ
71,72.73のP型ソースとN型基板との間に形成
されるPN接合は逆バイアスされ、その結果その間に於
ける順方向電流の流れが防止される。一方、各Pチャン
ネルトランジスタ71,72.73をP型頭域によって
分離される個別的なNウェル内に形成することが可能で
あり、その場合にはその様な各Nウェルをその中に形成
されたそれと関連するPチャンネルトランジスタのソー
スへ接続させることが望ましい。
同様に、第3図に示した本発明の実施例をN型基板内に
構成する場合には、Nチャンネルトランジスタ74,7
5.76を好適には各々別個のP型ウェル領域内に形成
し、トランジスタ74,75.76に対して点線で示し
た如く、各P型ウェル領域をそれと関連したトランジス
タのソースへ接続させる。従って、Nチャンネルトラン
ジスタ74.75.76のドレインとPウェルとの間の
電圧差は最小の値とされ、従ってトレイン対バルク逆バ
イアスブレークダウンを防止する。重要なことであるが
、Pチャンネルトランジスタ71゜72.73の各々を
夫々別個のNウェル内に形成することが必ずしも必要で
なかったり又可能でなかったりすることが・ある。何故
ならば、Pウェル40はN型基板16よりも一層高度に
ドープされているので、Pチャンネルトランジスタはそ
れと23一 対応するNチャンネルトランジスタよりも高いドレイン
対バルク逆バイアスブレークダウン電圧を有しているか
らである。更に、独特の高電圧Pチャンネルトランジス
タ73が使用されており、このトランジスタはスタンダ
ードなトランジスタ構成を使用して製造されているPチ
ャンネルトランジスタ71.72よりもかなり大きなバ
ルク対ドレイン逆バイアスブレークダウン電圧を有して
いる。
構成する場合には、Nチャンネルトランジスタ74,7
5.76を好適には各々別個のP型ウェル領域内に形成
し、トランジスタ74,75.76に対して点線で示し
た如く、各P型ウェル領域をそれと関連したトランジス
タのソースへ接続させる。従って、Nチャンネルトラン
ジスタ74.75.76のドレインとPウェルとの間の
電圧差は最小の値とされ、従ってトレイン対バルク逆バ
イアスブレークダウンを防止する。重要なことであるが
、Pチャンネルトランジスタ71゜72.73の各々を
夫々別個のNウェル内に形成することが必ずしも必要で
なかったり又可能でなかったりすることが・ある。何故
ならば、Pウェル40はN型基板16よりも一層高度に
ドープされているので、Pチャンネルトランジスタはそ
れと23一 対応するNチャンネルトランジスタよりも高いドレイン
対バルク逆バイアスブレークダウン電圧を有しているか
らである。更に、独特の高電圧Pチャンネルトランジス
タ73が使用されており、このトランジスタはスタンダ
ードなトランジスタ構成を使用して製造されているPチ
ャンネルトランジスタ71.72よりもかなり大きなバ
ルク対ドレイン逆バイアスブレークダウン電圧を有して
いる。
高電圧Pチャンネルトランジスタ73は、第4図に断面
で示した如く、N型基板701内に形成されている。高
電圧Pチャンネルトランジスタ73は、P+ソース領域
704とP+ドレイン領域703とを有している。P+
ドレイン領域703はP−ウェル702内に形成されて
いる。電気的相互接続体(不図示)へ低抵抗接続を与え
るために、高度にドープしたP型物質からなるP+ソー
ス領域及びドレイン領域704,703を形成すること
が必要である。P−ウェル領域702を用いてP−ウェ
ル702とN−基板701との間に24− P−/N−接合を形成し、そうすることによりP−ウェ
ル領域702を使用しない場合に於いてP+ドレイン7
03とN−基板701との間に於けるPNブレークダウ
ン電圧と比べてP−ウェル702とN−基板701との
間に一層高いブレークダウン電圧を与え、従ってトラン
ジスタ73が第1a図のトランジスタ10の様な典型的
なPチャンネルトランジスタよりも一層高いドレイン対
バルク逆バイアスブレークダウン電圧を有する構成とさ
せている。ゲート駿化膜705と制御ゲート706とは
高電圧Pチャンネルトランジスタ73のその他の構成要
素である。
で示した如く、N型基板701内に形成されている。高
電圧Pチャンネルトランジスタ73は、P+ソース領域
704とP+ドレイン領域703とを有している。P+
ドレイン領域703はP−ウェル702内に形成されて
いる。電気的相互接続体(不図示)へ低抵抗接続を与え
るために、高度にドープしたP型物質からなるP+ソー
ス領域及びドレイン領域704,703を形成すること
が必要である。P−ウェル領域702を用いてP−ウェ
ル702とN−基板701との間に24− P−/N−接合を形成し、そうすることによりP−ウェ
ル領域702を使用しない場合に於いてP+ドレイン7
03とN−基板701との間に於けるPNブレークダウ
ン電圧と比べてP−ウェル702とN−基板701との
間に一層高いブレークダウン電圧を与え、従ってトラン
ジスタ73が第1a図のトランジスタ10の様な典型的
なPチャンネルトランジスタよりも一層高いドレイン対
バルク逆バイアスブレークダウン電圧を有する構成とさ
せている。ゲート駿化膜705と制御ゲート706とは
高電圧Pチャンネルトランジスタ73のその他の構成要
素である。
Pチャンネルトランジスタ71.72のドレイン対バル
ク逆バイアスブレークダウンを発生させることなしに第
3図に示した出力バッファによって高電圧の適切なスイ
ッチング動作を行なわせることが必要な場合には、Pチ
ャンネルトランジスタ71及び72も又第4図に示した
様な高電圧Pチャンネルデバイスで形成することが可能
である。
ク逆バイアスブレークダウンを発生させることなしに第
3図に示した出力バッファによって高電圧の適切なスイ
ッチング動作を行なわせることが必要な場合には、Pチ
ャンネルトランジスタ71及び72も又第4図に示した
様な高電圧Pチャンネルデバイスで形成することが可能
である。
更に、ソース704と基板701との間に一層高いPN
逆バイアスブレークダウン電圧を与えることが必要な場
合には、使用する各高電圧Pチャンネルトランジスタの
P+ソース704をもP−ウェル領域(不図示)によっ
て取囲む構成とすることが可能であり、そうすることに
よりソース704を取囲むこの様なPウェル領域を使用
しない場合に於けるP+型ソース704とN−基板70
1との間に形成される接合のPNブレークダウン電圧を
超える電圧に於いてソース704が動谷することを可能
としている。
逆バイアスブレークダウン電圧を与えることが必要な場
合には、使用する各高電圧Pチャンネルトランジスタの
P+ソース704をもP−ウェル領域(不図示)によっ
て取囲む構成とすることが可能であり、そうすることに
よりソース704を取囲むこの様なPウェル領域を使用
しない場合に於けるP+型ソース704とN−基板70
1との間に形成される接合のPNブレークダウン電圧を
超える電圧に於いてソース704が動谷することを可能
としている。
同様に、所望により、Nチャンネルトランシタ74.7
5.76を^電圧Nチャンネルデバイスとして形成する
ことが可能であり、その場合には夫々のトランジスタの
N+ソース領域及びドレイン領域の一方又は両方をN−
領域で取囲む構成とし、そうすることによりN−ウェル
領域とNチャンネルトランジスタが形成されるPウェル
との間□ に増加された逆バイアスプ、レニクダウン電圧を与える
ものである。
5.76を^電圧Nチャンネルデバイスとして形成する
ことが可能であり、その場合には夫々のトランジスタの
N+ソース領域及びドレイン領域の一方又は両方をN−
領域で取囲む構成とし、そうすることによりN−ウェル
領域とNチャンネルトランジスタが形成されるPウェル
との間□ に増加された逆バイアスプ、レニクダウン電圧を与える
ものである。
Pチャンネルトランジスタ72とNチャンネルハラ
トランジスタ74の制御ゲートはバイアス電圧に接続さ
れており、該バイアス電圧は、Pチャンネルトランジス
タ72及びNチャンネルトランジスタ74のドレインを
取巻く空乏領域の幅が減少してトランジスタ72及び7
4のドレイン対バルク逆バイアスブレークダウン電圧が
これらのトランジスタのドレインとバルクとの間にかけ
られている電圧よりも小さくなることを防止するように
選択される。同様に、高電圧Pチャンネルトランジスタ
73及びNチャンネルトランジスタ75の制御ゲートは
第2バイアス電圧へ接続されており、該第2バイアス電
圧は、Pチャンネルトランジスタ73及びNチャンネル
トランジスタ75のドレインを取巻く空乏領域の幅が減
少してトランジスタ73及び75のドレイン対バルク逆
バイアスブレークダウン電圧がこれらのトランジスタの
ドレインとバルクとの闇にかけられている電圧よりも小
さくなることを防、、止する様に選択される。換言する
と、Pチャンネルバルクに印加される電圧■よりも低い
正の状態にあるバイアス電圧がPチャーZ/− ンネルトランジスタ72及び73のゲートへ印加され、
且つNチャンネルバルクへ印加されている電圧(接地)
よりも一層圧の状態にあるバイアス電圧がNチャンネル
トランジスタ74及び75のゲートへ印加される。好適
には、トランジスタ72及び73のゲートへ印加される
バイアス電圧は適宜に選択されており、トランジスタ7
1.72゜73がオフ状態にある場合に高電圧Vがこれ
らのトランジスタの各々のチャンネルを横切って実質的
に均等に分割されるようになっている(尚、トランジス
タ71,72.73がオフしている場合には、出力端子
77は導通状態にあるトランジスタ74,75.76を
介して接地されている)。
れており、該バイアス電圧は、Pチャンネルトランジス
タ72及びNチャンネルトランジスタ74のドレインを
取巻く空乏領域の幅が減少してトランジスタ72及び7
4のドレイン対バルク逆バイアスブレークダウン電圧が
これらのトランジスタのドレインとバルクとの間にかけ
られている電圧よりも小さくなることを防止するように
選択される。同様に、高電圧Pチャンネルトランジスタ
73及びNチャンネルトランジスタ75の制御ゲートは
第2バイアス電圧へ接続されており、該第2バイアス電
圧は、Pチャンネルトランジスタ73及びNチャンネル
トランジスタ75のドレインを取巻く空乏領域の幅が減
少してトランジスタ73及び75のドレイン対バルク逆
バイアスブレークダウン電圧がこれらのトランジスタの
ドレインとバルクとの闇にかけられている電圧よりも小
さくなることを防、、止する様に選択される。換言する
と、Pチャンネルバルクに印加される電圧■よりも低い
正の状態にあるバイアス電圧がPチャーZ/− ンネルトランジスタ72及び73のゲートへ印加され、
且つNチャンネルバルクへ印加されている電圧(接地)
よりも一層圧の状態にあるバイアス電圧がNチャンネル
トランジスタ74及び75のゲートへ印加される。好適
には、トランジスタ72及び73のゲートへ印加される
バイアス電圧は適宜に選択されており、トランジスタ7
1.72゜73がオフ状態にある場合に高電圧Vがこれ
らのトランジスタの各々のチャンネルを横切って実質的
に均等に分割されるようになっている(尚、トランジス
タ71,72.73がオフしている場合には、出力端子
77は導通状態にあるトランジスタ74,75.76を
介して接地されている)。
同様に、トランジスタ74及び75のゲートに印加され
るバイアス電圧は適宜に選択されており、トランジスタ
74.75.76がオフ状態にある場合(即ち、トラン
ジスタ71,72.73がオン状態であって電圧Vが端
子77に印加されている)正電圧■がトランジスタ74
.75.76の各々を横切って実質的に均等に分割され
る。
るバイアス電圧は適宜に選択されており、トランジスタ
74.75.76がオフ状態にある場合(即ち、トラン
ジスタ71,72.73がオン状態であって電圧Vが端
子77に印加されている)正電圧■がトランジスタ74
.75.76の各々を横切って実質的に均等に分割され
る。
28−
トランジスタ71及び76のゲートへ印加される制卸電
圧が高状態にある場合(即ち、トランジスタ76のゲー
トへ5ボルトの電圧が印加され、一方トランジスタフ1
のゲートへは電圧Vが印加される状態)、トランジスタ
71,72.73がオフ状態とされ(即ち、トランジス
タ76のゲートへ印加される制御電圧も高となりトラン
ジスタ74.75.76がオンされる)、トランジスタ
73のゲートへは約v7/3の電圧が印加されてトラン
ジスタ73のソースは約(V/3)十VTの電圧となる
(即ち、トランジスタ73のゲート電圧にスレッシュホ
ールド電圧を加えた値)。
圧が高状態にある場合(即ち、トランジスタ76のゲー
トへ5ボルトの電圧が印加され、一方トランジスタフ1
のゲートへは電圧Vが印加される状態)、トランジスタ
71,72.73がオフ状態とされ(即ち、トランジス
タ76のゲートへ印加される制御電圧も高となりトラン
ジスタ74.75.76がオンされる)、トランジスタ
73のゲートへは約v7/3の電圧が印加されてトラン
ジスタ73のソースは約(V/3)十VTの電圧となる
(即ち、トランジスタ73のゲート電圧にスレッシュホ
ールド電圧を加えた値)。
同様に、トランジスタ72のゲートへは約2V/3の電
圧が印加されるので、トランジスタ72のソースは約(
2V/3)+VTの電圧となる(即ち、トランジスタ7
2のゲート電圧に1個の□スレッシュホールド電圧を加
えた値)。勿論トランジスタ71のソースに於ける電圧
はVの侭であり、従って電圧Vはトランジスタ71.7
2.73の各々のチャンネルを横切って実質的に均等に
分割される。
圧が印加されるので、トランジスタ72のソースは約(
2V/3)+VTの電圧となる(即ち、トランジスタ7
2のゲート電圧に1個の□スレッシュホールド電圧を加
えた値)。勿論トランジスタ71のソースに於ける電圧
はVの侭であり、従って電圧Vはトランジスタ71.7
2.73の各々のチャンネルを横切って実質的に均等に
分割される。
トランジスタ76のゲートへ低制御電圧(典型的にはO
ボルト)が印加されると、トランジスタ74.75.7
6がオフ状態とされるとともにトランジスタ71のゲー
トへ低制御電圧(典型的にV−5ボルト)が印加され、
従ってトランジスタ71.72.73がオン状態とされ
、出力端子77は実質的にVと等しい値の電圧状態とな
る。この状態に於いて、トランジスタ75のゲートへ約
V/3の電圧が印加されると、トランジスタ75のソー
スに於ける電圧が約(V/3)−VTの電圧となる。(
即ち、制御ゲート上の電圧から1個のスレッシュホール
ド電圧を引いた値)。同様に、トランジスタ74の制御
ゲートへ約2v/3の電圧が印加されると、トランジス
タ74のソースに於ける電圧は約(2V/3)−VTと
なる(即ち、トランジスタ74のゲートに於ける電圧か
ら1個のスレッシュホールド電圧を引いた値)。
ボルト)が印加されると、トランジスタ74.75.7
6がオフ状態とされるとともにトランジスタ71のゲー
トへ低制御電圧(典型的にV−5ボルト)が印加され、
従ってトランジスタ71.72.73がオン状態とされ
、出力端子77は実質的にVと等しい値の電圧状態とな
る。この状態に於いて、トランジスタ75のゲートへ約
V/3の電圧が印加されると、トランジスタ75のソー
スに於ける電圧が約(V/3)−VTの電圧となる。(
即ち、制御ゲート上の電圧から1個のスレッシュホール
ド電圧を引いた値)。同様に、トランジスタ74の制御
ゲートへ約2v/3の電圧が印加されると、トランジス
タ74のソースに於ける電圧は約(2V/3)−VTと
なる(即ち、トランジスタ74のゲートに於ける電圧か
ら1個のスレッシュホールド電圧を引いた値)。
従って、トランジスタ72.73,74.75のゲート
へ印加される電圧の大きさを注意深く選択することによ
って、トランジスタ71,72゜73がオフ状態となる
場合に高供給電圧Vはトランジスタ71,72.73の
各々を横切って実質的に均等に分割され、一方トランジ
スタフ4,75.76がオフ状態とされる場合には電圧
■はこれらのトランジスタ74.75.76の各々を横
切って実質的に均等に分割される。従って、この様な構
成とすることにより、トランジスタ71゜72.73,
74,75.76がブレークダウンすることを防止する
ことが可能となる。
へ印加される電圧の大きさを注意深く選択することによ
って、トランジスタ71,72゜73がオフ状態となる
場合に高供給電圧Vはトランジスタ71,72.73の
各々を横切って実質的に均等に分割され、一方トランジ
スタフ4,75.76がオフ状態とされる場合には電圧
■はこれらのトランジスタ74.75.76の各々を横
切って実質的に均等に分割される。従って、この様な構
成とすることにより、トランジスタ71゜72.73,
74,75.76がブレークダウンすることを防止する
ことが可能となる。
本発明に基づいて構成された出力バッファの別の実施例
に関し第5図を参照して説明する。第5図の回路の出力
バッファ100は第3図の出力バッファ171と同一で
ある。しかしながら、第5図の出力バッファ100は電
圧レベル変換回路101によって駆動される。レベル変
換回路101はブシュプル出力段100と同様な構成を
有するものであるが、レベル変換回路101のトランジ
スタは大電流を処理可能なものとする必要がなく従って
一層小型な構成とする事が可能であり、こ31− のことは半導体基板表面上に於ける貴重な面積を節約す
ることを可能とし、且つ電力消費を減少する事に寄与す
る。更に、Pチャンネルトランジスタ102のゲートは
バイアス電圧Veへ接続されており、このバイアス電圧
は、Nチャンネルトランジスタ103のゲートへ印加さ
れるシングルエンド型制御電圧CNが論理1である場合
にレベル変換回路101のトランジスタを介して流れる
電流を確立し、従ってレベル変換回路101のトランジ
スタを導通状態とさせる。シングルエンド型制御電圧C
Nは論理0か論理1かの状態を有し、一方ダプルエンド
型制御電圧ON及びCNはある与えられた時間に於いて
論理Oと論理1の状態か論理1と論理Oの状態を与える
ものである。
に関し第5図を参照して説明する。第5図の回路の出力
バッファ100は第3図の出力バッファ171と同一で
ある。しかしながら、第5図の出力バッファ100は電
圧レベル変換回路101によって駆動される。レベル変
換回路101はブシュプル出力段100と同様な構成を
有するものであるが、レベル変換回路101のトランジ
スタは大電流を処理可能なものとする必要がなく従って
一層小型な構成とする事が可能であり、こ31− のことは半導体基板表面上に於ける貴重な面積を節約す
ることを可能とし、且つ電力消費を減少する事に寄与す
る。更に、Pチャンネルトランジスタ102のゲートは
バイアス電圧Veへ接続されており、このバイアス電圧
は、Nチャンネルトランジスタ103のゲートへ印加さ
れるシングルエンド型制御電圧CNが論理1である場合
にレベル変換回路101のトランジスタを介して流れる
電流を確立し、従ってレベル変換回路101のトランジ
スタを導通状態とさせる。シングルエンド型制御電圧C
Nは論理0か論理1かの状態を有し、一方ダプルエンド
型制御電圧ON及びCNはある与えられた時間に於いて
論理Oと論理1の状態か論理1と論理Oの状態を与える
ものである。
出力バッファ100のPチャンネルトランジスタ104
はレベル変換回路101の出力ノード106上で得られ
る信号によって駆動され、Nチャンネルトランジスタ1
03はシングルエンド型制御電圧ONによって制御され
る。従って、レベル変換回路101を使用する事によっ
て、高置圧出32− 力回路100はシングルエンド型制御信号CNによって
CMOSブシュプル出力バッフ1として駆動される。一
方、P型トランジスタ104のゲートをノード107又
は108の何れかによって駆動することも可能であるが
、この場合には、ノード106へ接続される場合と比較
して、制御信号CNが論理Oである場合にトランシタ1
04はノード107又は108から一層圧のゲート電圧
を受けることとなる。従って、トランジスタ104のゲ
ートがノード107又は108の何れかに接続される場
合には、トランジスタ104のゲートがノード106に
よって駆動される場合(即ち、ノード106が論理0で
あると言うことは接地に対応する)の構造と比較してト
ランジスタ104の制御ゲートが論理Oである場合(即
ち、トランジスタ102,102a 、102bがオフ
でトランジスタ103.103a 、103bがオンの
状態)に対応する一層圧の電圧状態に於いて一層大きな
電流を流すようにトランジスタ104を構成せねばなら
ない。しかしながら、トランジスタ104の制御ゲート
へ高電圧■が印加されると(即ち、トランジスタ103
.103a、103bがオフテトランジスタ102,1
02a 、102bがオン)トランジスタ104はそれ
でも尚オフする。何故ならば、この様な状態に於いて、
ノード106.107.108は全て電圧Vであり、電
圧Vに接続されているトランジスタ104のソースはト
ランジスタ104のゲートよりも高い電位状態となるこ
とがないからである。
はレベル変換回路101の出力ノード106上で得られ
る信号によって駆動され、Nチャンネルトランジスタ1
03はシングルエンド型制御電圧ONによって制御され
る。従って、レベル変換回路101を使用する事によっ
て、高置圧出32− 力回路100はシングルエンド型制御信号CNによって
CMOSブシュプル出力バッフ1として駆動される。一
方、P型トランジスタ104のゲートをノード107又
は108の何れかによって駆動することも可能であるが
、この場合には、ノード106へ接続される場合と比較
して、制御信号CNが論理Oである場合にトランシタ1
04はノード107又は108から一層圧のゲート電圧
を受けることとなる。従って、トランジスタ104のゲ
ートがノード107又は108の何れかに接続される場
合には、トランジスタ104のゲートがノード106に
よって駆動される場合(即ち、ノード106が論理0で
あると言うことは接地に対応する)の構造と比較してト
ランジスタ104の制御ゲートが論理Oである場合(即
ち、トランジスタ102,102a 、102bがオフ
でトランジスタ103.103a 、103bがオンの
状態)に対応する一層圧の電圧状態に於いて一層大きな
電流を流すようにトランジスタ104を構成せねばなら
ない。しかしながら、トランジスタ104の制御ゲート
へ高電圧■が印加されると(即ち、トランジスタ103
.103a、103bがオフテトランジスタ102,1
02a 、102bがオン)トランジスタ104はそれ
でも尚オフする。何故ならば、この様な状態に於いて、
ノード106.107.108は全て電圧Vであり、電
圧Vに接続されているトランジスタ104のソースはト
ランジスタ104のゲートよりも高い電位状態となるこ
とがないからである。
本発明に基づいて構成された高電圧ブシュプル出力バッ
ファの別の実施例を第6図に示しである。
ファの別の実施例を第6図に示しである。
第6図に示したシングルエンド型電圧変換回路101は
、第5図のシングルエンド型電圧変換回路101と同一
の動作を行なう。第6図に示した高電圧ブシュプル出力
段103のNチャンネルトランジスタ110,111.
112は第5図の高電圧ブシュプル出力段100のNチ
ャンネルトランジスタ110,111.112と同様に
動作する。
、第5図のシングルエンド型電圧変換回路101と同一
の動作を行なう。第6図に示した高電圧ブシュプル出力
段103のNチャンネルトランジスタ110,111.
112は第5図の高電圧ブシュプル出力段100のNチ
ャンネルトランジスタ110,111.112と同様に
動作する。
しかしながら、第6図の構成に於いては、電圧変換回路
101のノード106はNPNトランジスタ120のベ
ースを駆動する。NPNI−ランジスタ120のエミッ
タから得られる出力信号は、そのエミッタが出力端子1
30へ接続されているNPNt−ランジスタ121のベ
ースを駆動する。従って、NPNトランジスタ120及
び121がオンされると、これらのトランジスタは、N
チャンネルトランジスタ110,111.112がオフ
した侭の状態に於いて、高電圧Vから出力端子130へ
電流を供給する。同様に、Nチャンネルトランジスタ1
10,111.112がオンする場合には、NPNトラ
ンジスタ120.121がオフしており、これらのNチ
ャンネルトランジスタ110.111.112は出力端
子130から接地へ電流をシンクさせる。トランジスタ
120及び121の夫々のベース及びエミッタ間には抵
抗122及び123が夫々接続されており、ベースがフ
ローティング状態とされる場合(即ち、トランジスタ1
03がオフされる場合)に発生する可能性のあるNPN
トランジスタのエミッタとコレクタとの間の電流パンチ
スルーを防止する機能を35− 有している。重要な事であるが、NPNトランジスタ1
20及び121は、CMOSデバイスを製造するプロセ
スに於いて容易に構成することが可能であり、従って本
発明のこの実施例を実施する上で何等付加的な工程を必
要とすることがない。
101のノード106はNPNトランジスタ120のベ
ースを駆動する。NPNI−ランジスタ120のエミッ
タから得られる出力信号は、そのエミッタが出力端子1
30へ接続されているNPNt−ランジスタ121のベ
ースを駆動する。従って、NPNトランジスタ120及
び121がオンされると、これらのトランジスタは、N
チャンネルトランジスタ110,111.112がオフ
した侭の状態に於いて、高電圧Vから出力端子130へ
電流を供給する。同様に、Nチャンネルトランジスタ1
10,111.112がオンする場合には、NPNトラ
ンジスタ120.121がオフしており、これらのNチ
ャンネルトランジスタ110.111.112は出力端
子130から接地へ電流をシンクさせる。トランジスタ
120及び121の夫々のベース及びエミッタ間には抵
抗122及び123が夫々接続されており、ベースがフ
ローティング状態とされる場合(即ち、トランジスタ1
03がオフされる場合)に発生する可能性のあるNPN
トランジスタのエミッタとコレクタとの間の電流パンチ
スルーを防止する機能を35− 有している。重要な事であるが、NPNトランジスタ1
20及び121は、CMOSデバイスを製造するプロセ
スに於いて容易に構成することが可能であり、従って本
発明のこの実施例を実施する上で何等付加的な工程を必
要とすることがない。
更に、本発明に基づいて構成される集積回路装置は極め
て高い動作電圧(典型的には、60ボルト以上)で動作
する事が必要とされるので、相互配線を形成する場合に
それが2個の隣接する拡散領域上のフィールド酸化膜上
に形成されて相互配線が寄生電界効果トランジスタのゲ
ートとして機能することがないように配慮しこの様な寄
生トランジスタが形成されない事を確保することが重要
である。本発明の別の特徴によれば、同一の導電型を有
する隣接する拡散領域の間に配設して反対導電型を有す
るガードリングが設けられているのでこの様な寄生トラ
ンジスタが形成されることを排除しており、従って本発
明に於いてはこの様なガードリングを設けることによっ
て同一の導電型を有する拡散領域間に於いて電荷キャリ
アが導通36− されるという状態を排除する事を可能としている。
て高い動作電圧(典型的には、60ボルト以上)で動作
する事が必要とされるので、相互配線を形成する場合に
それが2個の隣接する拡散領域上のフィールド酸化膜上
に形成されて相互配線が寄生電界効果トランジスタのゲ
ートとして機能することがないように配慮しこの様な寄
生トランジスタが形成されない事を確保することが重要
である。本発明の別の特徴によれば、同一の導電型を有
する隣接する拡散領域の間に配設して反対導電型を有す
るガードリングが設けられているのでこの様な寄生トラ
ンジスタが形成されることを排除しており、従って本発
明に於いてはこの様なガードリングを設けることによっ
て同一の導電型を有する拡散領域間に於いて電荷キャリ
アが導通36− されるという状態を排除する事を可能としている。
本発明の更に別の特徴によれば、MOSトランジスタの
パンチスルー効果(即ち、トランジスタがオフ状態とさ
れた場合にトランジスタのソース領域とドレイン領域と
の間に電荷キャリアが導通される効果)が発生すること
の無いような構成とされている。このことは、例えば、
ソース領域とドレイン領域との間にパンチスルーが発生
する事のないような充分な長さのチャンネルを使用する
事によって達成する事が可能である。
パンチスルー効果(即ち、トランジスタがオフ状態とさ
れた場合にトランジスタのソース領域とドレイン領域と
の間に電荷キャリアが導通される効果)が発生すること
の無いような構成とされている。このことは、例えば、
ソース領域とドレイン領域との間にパンチスルーが発生
する事のないような充分な長さのチャンネルを使用する
事によって達成する事が可能である。
以上、本発明の具体的構成について詳細に説明したが、
本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきものではな
く、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変
形が可能であることは勿論である。
本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきものではな
く、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変
形が可能であることは勿論である。
第1a図は従来のPチャンネルMO8t−ランジスタを
示した断面図、第1b図はオープンドレイン型出力バッ
ファ形態で使用したPチャンネルMOSトランジスタを
示した概略図、第2a図は従来の出力ブシュプルバッフ
ァの概略図、第2b図は第2a図のCMO8li造を示
した断面図、第3図は本発明の1実施例に基づいて構成
された高電圧CMOSブシュプル出力バッファを示した
概略図、第4図は第3図に示した回路中に使用した高電
圧Pチャンネルトランジスタの断面図、第5図は本発明
に基づいて構成されたシングルエンド型MO8電圧変換
回路によって駆動される高電圧CMOSブシュプル出力
バッファを示した概略図、第6図は本発明に基づいて構
成されたシングルエンド型CMO8iN圧変換回路によ
って駆動されるMOS・バイポーラ結合型高置圧出り回
路を示した概略図である。 (符号の説明) 71、72.73: Pチャンネルトランジスタ74
、75.76: Nチャンネルトランジスタ77:
出力端子 80: 正電圧端子 701: N型基板 702: P−ウェル 703: P+ドレイン領域 704: P+ソース領域 705: ゲート酸化膜 706: 制御ゲート 特許出願人 アメリカン マイクロシステムズ。 インコーホレイテッド 39− S −4〇−
示した断面図、第1b図はオープンドレイン型出力バッ
ファ形態で使用したPチャンネルMOSトランジスタを
示した概略図、第2a図は従来の出力ブシュプルバッフ
ァの概略図、第2b図は第2a図のCMO8li造を示
した断面図、第3図は本発明の1実施例に基づいて構成
された高電圧CMOSブシュプル出力バッファを示した
概略図、第4図は第3図に示した回路中に使用した高電
圧Pチャンネルトランジスタの断面図、第5図は本発明
に基づいて構成されたシングルエンド型MO8電圧変換
回路によって駆動される高電圧CMOSブシュプル出力
バッファを示した概略図、第6図は本発明に基づいて構
成されたシングルエンド型CMO8iN圧変換回路によ
って駆動されるMOS・バイポーラ結合型高置圧出り回
路を示した概略図である。 (符号の説明) 71、72.73: Pチャンネルトランジスタ74
、75.76: Nチャンネルトランジスタ77:
出力端子 80: 正電圧端子 701: N型基板 702: P−ウェル 703: P+ドレイン領域 704: P+ソース領域 705: ゲート酸化膜 706: 制御ゲート 特許出願人 アメリカン マイクロシステムズ。 インコーホレイテッド 39− S −4〇−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、入力ノードと出力ノードとを具備したCMOSブシ
ュプル出力バッファに於いて、前記出力バッファがj複
数個(jは2以上の整数)のPチャンネルMOSトラン
ジスタを有しており、前記j複数個のPチャンネルMO
8トランジスタの各々は制御ゲートを有しており、1番
目のPチャンネルMOSトランジスタのソースは正電圧
Vの電圧源へ接続されており、1番目(iは1乃至j−
1の範囲の整数)のPチャンネルMOSトランジスタの
ドレインはi+1番目のPチャンネルMOSトランジス
タのソースへ接続されており、且つ1番目のPチャンネ
ルMOSトランジスタのドレインは前記出力ノードへ接
続されており、又前記出力バッファはに複数個(kは2
以上の整数)のNチャンネルMOSトランジスタを有し
ており、前記kl数個のNチャンネルMOSトランジス
タの各々は制御ゲートとソースとドレインとを有してお
り、1番目のNチャンネルMOSトランジスタのソース
は基準電位へ接続されており、1番目(1は1乃至にの
範囲の整数)のNチャンネルMOSトランジスタは1千
1番目のNチャンネルトランジスタのソースへ接続され
ており、且つ前記に番目のNチャンネルMOSトランジ
スタのドレインは前記出力ノードへ接続されており、前
記NチャンネルMOSトランジスタのj−1個のトラン
ジスタのゲートと前記PチャンネルMOSトランジスタ
のに一1個のトランジスタのゲートヘー組の電圧を印加
させて前記NチャンネルMOSトランジスタがオフされ
る場合に夫々のトランジスタに於いてブレークダウン電
圧を超えた電圧が発生することを防止し且つ残りのNチ
ャンネルMOSトランジスタ及びPチャンネルMO8l
−ランジスタが制御信号を受取って前記出力バッフ7の
状態を制御することを特徴とする出力バッファ。 2、上記第1項に於いて、前記出力バッファが第1状態
を有しており、その第1状態に於いては前記Nチャンネ
ルMOSトランジスタの各々がオフで前記Pチャンネル
MOSトランジスタの各々がオンであって前記電圧源の
正電圧が前記出力ノードへ印加され、且つ前記出力バッ
ファは第2状態を有しており、その第2状態に於いて前
記NチャンネルMOSトランジスタの各々がオンであり
且つ前記PチャンネルMO8トランジスタの各々がオフ
であって前記出力ノードが前記基準電位へ接続されるこ
とを特徴とする出力バッファ。 3、上記第2項に於いて、前記第1状態にある場合に、
前記1番目のPチャンネルMOSトランジスタがそのゲ
ート上に前記1番目のPチャンネルMOSトランジスタ
をオンさせるのに充分な第1制紳電圧を受取り且つ前記
1番目のNチャンネルMOSトランジスタがそのゲート
上に於いて前記1番目のNチャンネルトランジスタをオ
フさせるのに充分な第2制御電圧を受取り、一方前記第
2状態に於いては、前記1′番目のPチャンネルMOS
トランジスタがそのゲート上に於いて前記1番目のPチ
ャンネルMOSトランジスタをオフさせるのに充分な第
3制御電圧を受取り且つ前記1番目のNチャンネルMO
Sトランジスタがそのゲート上に於いて前記1番目のN
チャンネルMOSトランジスタをオンさせるのに充分な
第4制御電圧を受取ることを特徴とする出力バッフ?。 4、上記第1項に於いて、前記出力バッファが第1状態
を有しており、その第1状態に於いて前記Nチャンネル
MOSトランジスタの各々がオフされると共に前記Pチ
ャンネルトランジスタの各々がオンされて前記電圧源の
正電圧が前記出力ノードへ印加され、且つ前記出力バッ
ファが第2状態を有しており、その第2状態に於いて前
記NチャンネルMOSトランジスタの各々がオンされる
と共に前記PチャンネルMOSトランジスタの各々がオ
フされて前記出力ノードが前記基準電位へ接続されるこ
とを特徴とする出力バッファ。 5、上記第2項に於いて、前記1番目のPチャンネルM
OSトランジスタはそのゲート上に於いて前記1番目の
PチャンネルMOSトランジスタをオンさせるのに充分
なバイアス電圧を受取り3− 前記第1状態にある場合に前記1番目のNチャンネルM
OSトランジスタはそのゲート上に於いて前記1番目の
NチャンネルMOSトランジスタをオフさせるのに充分
な第2制御電圧を受取り、前記第2状態にある場合に前
記1番目のNチャンネルMOSトランジスタはそのゲー
ト上に於いて前記1番目のNチャンネルMOSトランジ
スタをオフさせるのに充分な第4制肺電圧を受取ること
を特徴とする出力バッファ。 6、上記第3項又は第5項に於いて、n番目(nは2乃
至にの範囲の整数)のNチャンネルMOSトランジスタ
のゲートへ実質的に(V(n−1)、/k)ど等しい値
の電圧を印加し、一方1番目(lは2乃至jの範囲の整
数)のPチャンネルMOSトランジスタのゲートへ実質
的に(V (m−1))jと等しい値の電圧を印加させ
ることを特徴とする出力バッファ。 7、上記第6項に於いて、前記各PチャンネルMOSト
ランジスタのN型バルクシリコンが前記正電圧へ接続さ
れていることを特徴とする出力4− バッファ。 8、上記第6項に於いて、前記各NチャンネルMOSト
ランジスタのP型バルクシリコンがそのソースへ接続さ
れていることを特徴とする出力バッファ。 9、上記第6項に於いて、前記各PチャンネルMOSト
ランジスタのN型バルクシリコンがそのソースへ接続さ
れていることを特徴とする出力バッファ。 10、上記第6項に於いて、前記Pチャンネルトランジ
スタの少くとも1個のトランジスタがN−型バルクシリ
コンの領域と、P+型ソース領域と、P+型ドレイン領
域と、前記P+型ドレイン領域を取巻くP−型領域とを
有することを特徴とする出力バッファ。 11、上記第6項に於いて、前記Pチャンネルトランジ
スタの少くとも1個のトランジスタが、N−型バルクシ
リコンの領域と、P+型ソース領域と、P+型ドレイン
領域と、前記P+型ソース領域を取巻くP−型領域とを
有することを特徴とする出力バッファ。 12.上記第6項に於いて、前記Nチャンネルトランジ
スタの少くとも1個のトランジスタが、P−型バルクシ
リコンの領域と、N十型ソース領域と、N十型トレイン
領域と、前記N生型ドレイン領域を取巻くN−型領域と
を有することを特徴とする出力バッファ。 13、上記第6項に於いて、前記Nチャンネルトランジ
スタの少くとも1個のトランジスタが、P−型バルクシ
リコンの領域と、N十型ソース領域と、N生型ドレイン
領域と、前記N十型ソース領域を取巻くN−型領域とを
有することを特徴とする出力バッファ。 14、入力ノードと出力ノードとを具備したブシュプル
出力バッファに於いて、前記出カバソファがj複数個(
Jは2以上の整数)のバイポーラNPNトランジスタを
有しており、前記j複数個のバイポーラNPNトランジ
支夕の各々がベースを有しており、前記バイポーラNP
Nトランジスタの各々のコレクタは正電圧Vの電圧源へ
接続されており、1番目(1は1乃至j−1の範囲の整
数)のバイポーラNPNトランジスタのエミッタは1+
1番目のバイポーラNPNt−ランジスタのベースへ接
続されており、且つ1番目のバイポーラNPNトランジ
スタのエミッタは前記出力ノードへ接続されており、又
前記出力バッファはに複数個(kは2以上の整数)のN
チャンネルMOSトランジスタを有しており、前記Nチ
ャンネルMOSトランジスタの各々は制御ゲートとソー
スとドレインとを有しており、1番目のNチャンネルM
OSトランジスタのソースは基準電位へ接続されており
、1番目(1は1乃至にの範囲の整数)のNチャンネル
MOSトランジスタのドレインは1千1番目のNチャン
ネルMOSトランジスタのソースへ接続されており、且
つ前記に番目のNチャンネルMOSトランジスタのドレ
インは前記出力ノードへ接続されており、前記各Nチャ
ンネルMO8t−ランジスタがオフされる場合にその上
にブレークダウン電圧を超える電圧が発生することを防
止する為に前記NチャンネルMOSトラレジ7− スタのj−1個のトランジスタのゲートへ一組の電圧が
印加され残りのNチャンネルMOSトランジスタと前記
1番目のバイポーラNPNトランジスタは夫々のゲート
及びベース上に制御信号を受取って前記出力バッファの
状態を制御することを特徴とする出力バッファ。 15、上記第14項に於いて、前記出力バッフ7は第1
状態を有しており、その第1状態に於いて前記Nチャン
ネルMO8)−ランジスタの各々がオフであると共に前
記バイポーラNPNt−ランジスタの各々がオンであっ
て前記電圧源の正電圧が前記出力ノードへ印加され、一
方前記出力バッファは第2状態を有しており、その第2
状態に於いて前記NチャンネルMOSトランジスタの各
々がオンであると共に前記バイポーラNPNトランジス
タの各々がオフであって前記出力ノードが前記基準電位
へ接続されることを特徴とする出力バッファ。 16、上記第15項に於いて、前記第1状態にある場合
に、前記1番目のバイポーラNPNトラ8− ンジスタがそのベース上に於いて前記1番目のバイポー
ラNPNトランジスタをオンさせるのに充分な第1制御
電圧を受取り且つ前記1番目のNチャンネルMOSトラ
ンジスタがそのゲート上に於いて前記1番目のNチャン
ネルMOSトランジスタをオフするのに充分な第2制御
電圧を受取り、一方前記第2状態にある場合には、前記
1番目のバイポーラNPNトランジスタがそのベース上
に前記1番目のバイポーラNPNトランジスタをオフす
るのに充分な第3制御電圧を受取ると共に前記1番目の
NチャンネルMOSトランジスタがそのゲート上に於い
て前記1番目のNチャンネルMOSトランジスタをオン
させるのに充分な第4制御電圧を受取ることを特徴とす
る出力バッフ7゜17、上記第16項に於いて、n番目
(nは2乃至にの範囲の整数)のNチャンネルMOSト
ランジスタのゲートへ実質的に(V(n−1))/にと
等しい値の電圧が印加されることを特徴とする出力バッ
ファ。 18、上記第17項に於いて、前記出力バッフアが更に
j複数個の抵抗を有しており、前記J複数個の抵抗の各
々が前記j複数個のバイポーラNPNトランジスタの関
連した1個のトランジスタのベースとエミッタとの間に
接続されていることを特徴とする出力バッファ。 19、上記第14項に於いて、前記各NチャンネルMO
SトランジスタのP型バルクシリコンがそのソースへ接
続されていることを特徴とする出力バッファ。 20、上記第17項に於いて、前記NチャンネルMOS
トランジスタの少くとも1個のトランジスタが、P−型
バルクシリコンの領域と、N生型ソース領域と、N+型
型トレイ領領域、前記N十型ドレイン領域を取巻くN−
型領域とを有することを特徴とする出力バッファ。 21、上記第17項に於いて、前記NチャンネルMOS
トランジスタの少くとも1個のトランジスタが、P−型
バルクシリコンの領域と、N生型ソース領域と、N十型
ドレイン領域と、前記N生型ソース領域を取巻くN−型
領域とを有することを特徴とする出力バッフ7゜
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/376,903 US4490629A (en) | 1982-05-10 | 1982-05-10 | High voltage circuits in low voltage CMOS process |
US376903 | 1982-05-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58202563A true JPS58202563A (ja) | 1983-11-25 |
JPH0697684B2 JPH0697684B2 (ja) | 1994-11-30 |
Family
ID=23486974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58078381A Expired - Lifetime JPH0697684B2 (ja) | 1982-05-10 | 1983-05-06 | プッシュプル出力バッファ |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4490629A (ja) |
EP (1) | EP0094143B1 (ja) |
JP (1) | JPH0697684B2 (ja) |
AT (1) | ATE20561T1 (ja) |
CA (1) | CA1191972A (ja) |
DE (1) | DE3364242D1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006130202A (ja) * | 2004-11-09 | 2006-05-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波診断装置 |
JP2006167327A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波診断装置 |
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---|---|---|---|---|
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JPH0738583B2 (ja) * | 1985-01-26 | 1995-04-26 | 株式会社東芝 | 半導体集積回路 |
US4647956A (en) * | 1985-02-12 | 1987-03-03 | Cypress Semiconductor Corp. | Back biased CMOS device with means for eliminating latchup |
GB2174857B (en) * | 1985-05-10 | 1989-06-28 | Motorola Inc | High breakdown voltage amplifier. |
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