JPS5958840A - 相補形mosゲ−トアレイ形半導体集積回路装置 - Google Patents

相補形mosゲ−トアレイ形半導体集積回路装置

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JPS5958840A
JPS5958840A JP57171413A JP17141382A JPS5958840A JP S5958840 A JPS5958840 A JP S5958840A JP 57171413 A JP57171413 A JP 57171413A JP 17141382 A JP17141382 A JP 17141382A JP S5958840 A JPS5958840 A JP S5958840A
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JP
Japan
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buffer
output
gate
input
region
Prior art date
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Pending
Application number
JP57171413A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Sakashita
和広 坂下
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS5958840A publication Critical patent/JPS5958840A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/04Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/10Devices 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a repetitive configuration
    • H01L27/118Masterslice integrated circuits
    • H01L27/11898Input and output buffer/driver structures

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体集積回路装置、特にマスタスライス方
式相補形MOB(0MO8)ゲートアレイ形半導体集積
回路装置のバッファ部分の構成に関するものである。
半導体集積回路装置のバッファ部分としては、入カパツ
ファ、出カバン7ア、3−ステートバッファ、双方向バ
ッファ等がよく用いられている。
第1図は入力バッファの一例を示す回路図で、(1)は
パッケージの導電性の脚部分と金属細線等で電気的に接
続するためのポンディングパッド(以下「バッド」と略
称する。)、(2a)、 (3a)はpチャネル形MO
8)ランジスタ(p−MO8T)、(21))I (3
b)はnチャネル形MO8トランジスタ(n−MO8T
ダイオードである0入力バッファは以上のように構成さ
れ、外部からの電気信号の波形整形すると働きをする。
第2図は出力バッファの一例を示す回路図で、23a)
、 (23b)は出力保護用ダイオードでこの場合パッ
ド(1)は外部への出力端子を構成する0図のように端
子Q’iニー\得られる電気信号はインバータを構成す
るp−MO6’1(5a)、n−MO8T(5’b)の
ゲートに、供給され、p−MO8T(5a)、n−MO
8T(5b)のドレインからの出力は、インバータを構
成するp−1,i0s’l’(4a)、 n−λ−OS
 T (4b)のゲートへ供給され更にp−MO8T(
4,a)、n−MO6T(4b)のドレインからの出力
はパッドf11へ接続され、この点に出力保磯用ダイオ
ードCt4 LJ a )+ (23b )が接経され
ている。
以上のようにこの出力バッフ7“け構成され、電気的駆
動能力の小さい内部回路からの電気信号を入力し、装置
外部の大きな覚妬的負荷を十分駆動でさるように電力増
幅するとともに、外部のサージノイズから集積回路製置
を保かすする。
−第3図は3−ステートバッファの一例を示す回路図で
、(6a)、 (’7a)、 (8a)l (9a)は
p−MO8T、(6b)+ (’7b)、 (8b)、
 (9b)はn −M OEI T −、(13)はこ
の3−ステートバッファの動作を制御する信号を入力す
る制御端子である(、p−MO8T(6a)、(7a)
およびn−M OS T (6b)、 (ツb)でNA
ND回路が構成され、p−M OS T (8a)、 
(9a)およびn −M OS T (8b)、 (9
b)でNOR回路が構成されている。制御端子(13)
へ制御信号Cが、入力端子(12)へ信号Aが入力され
たときのパッド(1)への信号を0TjT、 p−MO
8T(4a)のゲート端子の信号をDP、n−MO8T
(4b)のゲート端子の信号をNPとして、この回路の
動作真理値表を次表に示す。但し、高電位を管、低電位
をヒ。
高インピーダンス状態をz2で表す。
3−ステートバッファは上述のように、制御信号Cが゛
「のときは第2図の出カッqツファと同様に、入力端子
(121への内部回路からの電気信号を電力増幅してパ
ッドfi+から外部回路へ出力し、また、外部のサージ
ノイズ1J)ら半導体集積回路を係挿する働きをする。
しかし、制御信号Cがゝざのときは、パッド+11は尚
インピーダンス状態にすることによって、これと同様の
3−ステートバッファ、または他の半導体ittの3−
ステートバッファの出方用端子と直接接続して動作させ
得るように考慮されている。
第4図は双方向バッファの一例を示す回路図で、第1図
に示した入力バッファと第3図に示した3−ステート出
カバソファとをパッド(11を共通にして組み合わせた
もので、制御端子(I31への制御信号Cがdn’−レ
ベルの場合は入力バッファとしての機能を有し l+ 
、、yレベルのときは出力バッファと入カバッツファと
の機能を有している。従って、3−ステートバッファド
同様に他の3−ステートバッファ、双方向バッファまた
は他の半導体装置の3−ステートバッファ、双方向バッ
ファのパッドと直接電気的に結合可能で、バス構成の回
路構成のとき広く用いられている。
ところで、マスタスライス方式のゲートアレイ形半導体
集積回路装置(以下rLs工Jという。)は一般によく
知られているように、その製造工程の途中までを共通パ
ターンで製造しくマスク工程)、アルミニウム等による
配線工程(スライス工程)に変化をもたせることによっ
て、種々の論理機能を有する各種LSIを実現している
。従って、マスク工程に相当する部分の設計の際には、
各入出力ヒンがとのタイプのバッファにも割り邑てられ
るようにJ !’、 (、て、すべてのタイプのバッフ
ァか実現可能なマスク構成にしている。
第5図は従来のマスタスライス方式LSIのバッファ部
分のマスク構成の回路図で、−述および以下の各図とも
同等部分は1rIl−符号’1:y基し、その説FJJ
Iの1抱を避ける。このマスク構成イ1)は上述の各槙
バッファを構成するに必要なM OS T 、クイオー
ド、抵IIシ、端子およびパッドをすべて具イ1ifi
 シている。
この従来のマスク構成(s+7にFlr要の配線を施し
て勢、現される各裡バッファの配線図は次の通りである
。第6図は人力バッファ、第7図は出力バッファ、絹、
8図は3−ステートバッファ、第9図は双方向性バッフ
ァの回路構成図である。このようにスライス工程で配線
パターンを変えるだけで4種力膚のバッファが実現可能
であることが判る。
しかし、上述の従来のマスク構成では、例えば第6図の
ように入力バッファを構成する場合には6個のp−MO
8T、6個のn−MO8T、及び2個のダイオードが不
使用となるなど、無駄が多く、一般ニバッファ領域の占
める割合の大きいマスタスライス方式LSIのチップ面
積の増大を招き、ひいてはチップコストが高くなるとい
う欠点があった。
この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、バ
ッファ領域に配置せざるを得ない最小限の部分のみをマ
スク構成とし、それ以外のトランジスタはLSI内部の
ゲート領域のトランジスタで代用させることによって、
バッファ領域の面積を小さくシ、LSIのチップ面積を
小さくし、安価なLSIを提供することを目的としてい
る。
第10図はこの発明の一実施例であるLSIのバッファ
部分のマスク構成の回路図で、このマスク構成(3Jに
は保護ダイオード、入力バッファを構成するMOEIT
、出力バッファの最終段のチャネル幅の大きなp−MO
8T、およびn−MO6Tなどバッファ領域に配置せざ
るを得ない素子のみを含んでいるO f+41はn−M
O8T(4b)のゲート端子に、θ6)はp−MO8T
(4a)のゲート端子に内部からの電気信号を伝えるた
めの接続端子である。
次に、この実施例のマスタ構成(32Iに配線を施して
各種バッファを実現する方式について説明する。
第11図はこの実施例のマスク構成に配線を施して形成
した出カバソファの回路構成図で、LSIの内部ゲート
領域のトランジスタで構成された論理インバータ0(1
)の出力を端子(I6)および04)を経由してそれぞ
れp−MOEIT(4a)およびn−MO8T(4b)
のゲート入力端子に接続することによって、第2図と等
価な出力バッファを得ている。
第12図はこの実施例のマスク構成に配線を施して形成
した3−ステートバッファの回路構成図で、これもLS
Iの内部ゲート領域のトランジスタを用いて、論理イン
バータ(41)l論理2入力NORゲート(42)及び
論理2人力NANDケート(43)を構成し、3−ステ
ート制御信号用配線を論理インバータ(41)の入力と
論理2人力NORゲート(42)の一方の入力とに接続
し、論理インバータ(41)の出力は論理2人力NAN
Dゲート(43)の一方の入力へ接続し、データ入力信
号用配線を論理2人力NORゲート(42)および論理
2人力NANDケート(43)の他方の入力に接続し、
そして論理2人力NANDゲー) (43’)の出力は
端子(16)を経由してp−MO8T(4a)のケート
に接続し、論理2人力NORケート(42)の出力は端
子(14)を経由してn−MO8T(41))のゲート
に接続することによって第3図と等価な3−ステートバ
ッファを得ている。
また、第1図と等価な入力バッファは第6図と同様の配
線を施すことによって実現でき、これと第12図の3−
ステートバッファとを組み合わせることによって第4図
と等価な双方向バッファが実現できることは容易に理解
できるので、図示およびこれ以上の説明は省略する。
上記実施例において、入力バッファを構成するMO8T
、および出力バッファの最終段のMO6Tをバッファ領
域のマスク構成内に含め、これを内部ゲート領域のトラ
ンジスタで代用しなかった理由は、入力バッファでは入
力レベルを決定するため初段のインバータは内部ゲート
のインバータと異なるベータレシオを持たせたり、異な
るしきい値電圧をもたせる場合が多重ためと、次段まで
の配線長が決定できず、過渡特性が大きく変化し、入力
レベルが安定しないことなどが予想されるからであり、
出力バッファの最終段はp−MO8Tとn−MO8Tと
のドレイン拡散領域が保護回路を通してバット(りに直
接電気的につながっており、内部ゲート領域のトランジ
スタで代用すると、外来のサージノイズに対して弱くな
るおそれがあるのと、内部ゲート領域の電源配線にスパ
イクノイズがのり易くなるからである。
上記実施例では入力バッファも構成できる形式のものを
示したが、入力バッファは含まず、出力バラ77と3−
ステートバッファとのみ実現できるようにしてもよい。
以上詳述したように、この発明になるマスタスライス方
式LSIのバッファ領域に出力バッファを構成する素子
としては当該出力バッファによって駆動する外部の負荷
に直接つながるMO8Tのみを設け、ぞのMO8Tへの
入力信号の処理回路は内部のゲート領域のトランジスタ
で構成するようにしたので、トランジスタの使用効率を
上けることができ、半導体ナツプの面積を小さくシ、ひ
いてはチップコストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図および第4図はそれぞれ人カバ
ソファ、出力バツファ、3−ステートバッファおよび双
方向バッファの一例を示す回路図、第5図は従来のマス
タスライス方式LSIのバッファ部分のマスタ構成の回
路図、第6図、第7図。 第8図および第9図はこの従来のマスク構成を用いてそ
れぞれスライス工程を経て得られる入カバツファ、出力
バツファ、3−ステートノ・ソファおよび双方向バッフ
ァの回路構成図、ilo図はこの発明の一実施例になる
LSIのバッファ部分のマスク構成の回路図、第11図
および第12図はこの実施例のマスク構成を用いてそれ
ぞれスライス工程を経て得られる出力バッファおよび3
−ステートバッファの回路構成図である0 図において、いカはバッファ領域のマスク構成、(4a
)および(4b)はそれぞれそのマスク構成(財)の出
力用のp−MO8Tおよびn −M OS T、 (4
flj 、 (41)。 (42)I (43)はこの出力用M OS T (4
a )、 (4b)を駆動するために内部ゲート領域の
トランジスタで構成した論理素子である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す0 代理人  葛 野 信 −(外1名) 第1図 第4図 L―■−−−一−■v−−−−−―■−一−−■−一−
−−□轡−−−−□−−−−−□」第6図 第8図 第10図 り一−−−−−−−−−−−−−−−−一−一−一−−
一第12図 手続補正書(自発) 21発明の名称   相補形MOSゲートアレイ形牛導
体集槓回路装置 3、補正をする者 代表者片山仁へ部 4、代理人 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄および発明の詳細な説明の
欄、並びに図面の第3図 6、補正の内容 fil  明細書の特許請求の範囲を添付別紙のとおり
に訂正する。 (2)  明細書の第1O頁第18行のr −−−シて
もよい。」の次に「更に、上記実施例ではバッファ領域
に外部の負荷へ直接つながるMO8Tのみを設けるよう
にしたが、この出力MO8Tにそれぞれ内部ゲート領域
からの信号を伝える手段をもバッファ領域に設けてもよ
い。」を挿入する。 (3)  明細書の第11頁第2行にr MO8Tのみ
を」とあるのをr MO8TおよびこれらのMO8Tゲ
ートへそれぞれ信号を伝達する手段のみを」と訂正する
。 (4)図面の第3図を硯付図面に未配したように訂正す
る。 7、添付書類の目録 (1)訂正後の特許請求の範囲を示す書面 1通(21
図面の紀3図の引止置所を示す図面 1通特許請求の範
囲 il+  マスタスライス方式で形成され内部ゲート領
域とバッファ領域とを有するものにおいて、上記バッフ
ァ領域に出力バッファを構成するトランジスタ素子とし
ては当該出力バッファによって駆動する外部の負荷に直
接つながる出力用pチャネル形およびnチャネル形のM
OS )ランジスタ、並びにこれらのMOS )ランジ
スタのゲートに上記内部ゲート領域からの信号をそれぞ
れ独立に伝える路は上記内部ゲート領域のトランジスタ
で構成するようにしたことを特徴とする相補形MO8ゲ
ートアレイ形半形半導体回路装置。 (2)  内部ゲート領域からの信号を伝える伝送手段
は伝送用配線のみであることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の相補形MOSゲートアレイ形半導体′3
J@回路装置。 (3)内部ケート領域からの信号を伝える伝送手段は半
導体回路をし宮むことを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の相補形MOSゲートアレイ形半導体集積回路装
置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. +11  マスクスライス方式で形成され内部ゲート領
    域とバッファ領域とを有するものにおいて、上記バッフ
    ァ領域むこ出力バッファを構成するトランジスタ素子と
    しては尚該出力バッファによって駆虫Uする外部の負仙
    に面接つながる出力用pチャネル形およびnチャネル形
    のMOS )ランジスタのみを設け、上記出力用pチャ
    ネル形およびnチャネル影のMOS)ランジスタへの入
    力係号処理回路は上記内部ゲート領域のトランジスタで
    構成するようにしたことを特徴とする相補形MOSゲー
    トアレイ形半導体集槓回路装置。
JP57171413A 1982-09-28 1982-09-28 相補形mosゲ−トアレイ形半導体集積回路装置 Pending JPS5958840A (ja)

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