JPS62195923A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPS62195923A
JPS62195923A JP61037394A JP3739486A JPS62195923A JP S62195923 A JPS62195923 A JP S62195923A JP 61037394 A JP61037394 A JP 61037394A JP 3739486 A JP3739486 A JP 3739486A JP S62195923 A JPS62195923 A JP S62195923A
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JP
Japan
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circuit
inverter circuit
power supply
cmos inverter
external terminal
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Application number
JP61037394A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazutaka Mori
和孝 森
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS62195923A publication Critical patent/JPS62195923A/en
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/003Modifications for increasing the reliability for protection
    • H03K19/00315Modifications for increasing the reliability for protection in field-effect transistor circuits

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent latch up of a CMOS inverter circuit due to a surge voltage inputted from an external terminal by providing a transmission gate between an output terminal of the CMOS inverter circuit and an external terminal connected with the said inverter circuit and providing a clamp circuit between its external terminal and a ground potential. CONSTITUTION:The transmission gate comprising an N-channel MOSFET whose gate is connected to a power supply voltage Vcc is provided between the external terminal P2 and the output terminal of the CMOS inverter circuit comprising a P-channel MOSFET Q1 and an N-channel MOSFET Q2. Further, a clamp circuit comprising a MOSFET Q4 of diode connection is provided between the terminal P2 and the ground potential. With a surge voltage higher than the power supply voltage Vcc inputted to the terminal P2, the potential of the output terminal of the CMOS inverter circuit is limited to a voltage level of Vcc-Vth (Vth is a threshold voltage of a MOSFET Q5) and when a negative surge voltage is fed to the terminal P2, the voltage level is controlled to nearly the ground potential. Thus, the latchup of the CMOS inverter circuit is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体集積回路装置に関するもので、たと
えば、CMOS (相補型MO3)により構成される発
振回路を有する1チツプマイクロコンピユータやゲート
アレイ等に利用して有効な技術に関するものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, such as a one-chip microcomputer or gate array having an oscillation circuit configured by CMOS (complementary MO3). It is related to effective technology that can be used for.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

CMO3を用いた接続回路については、たとえば198
5年、日立製作所発行の「日立4ビツトシングルチツプ
マイクロコンピユータデータブツクjの334頁に記載
されている。
For connection circuits using CMO3, for example, 198
It is described on page 334 of the ``Hitachi 4-bit Single Chip Microcomputer Data Book J'' published by Hitachi, Ltd. in 1995.

第3図には、上記マイクロコンピュータの発振回路を構
成するための接続回路が示されている。
FIG. 3 shows a connection circuit for constructing the oscillation circuit of the microcomputer.

同図において、PチャンネルMOSFETQIとNチャ
ンネルMOSFETQ2は、CMOSインバータ回路を
構成する。このCMOSインバータ回路は、発振回路O
SCを構成する反転増幅回路として動作する。上記CM
OSインバータ回路の入力端子と出力端子は、外部端子
PL、P2に結合される。この外部端子P1およびP2
の間には、上記CMOSインバータ回路の増幅動作点を
設定するためのバイアス抵抗Rfと、水晶振動子Xta
Iと、キャパシタCL1およびCl3とからなる外部回
路網が設けられ、上記CMOSインバータ回路とともに
発振回路を構成する。
In the figure, a P-channel MOSFET QI and an N-channel MOSFET Q2 constitute a CMOS inverter circuit. This CMOS inverter circuit has an oscillation circuit O
It operates as an inverting amplifier circuit constituting the SC. The above commercial
The input terminal and output terminal of the OS inverter circuit are coupled to external terminals PL and P2. These external terminals P1 and P2
A bias resistor Rf for setting the amplification operating point of the CMOS inverter circuit and a crystal resonator Xta are provided between
An external circuit network consisting of I and capacitors CL1 and Cl3 is provided, and constitutes an oscillation circuit together with the CMOS inverter circuit.

上記CMOSインバータ回路の出力信号は、インバータ
回路IVIを通して、図示しないクロック発生回路CP
Gに伝えられる。
The output signal of the CMOS inverter circuit is passed through an inverter circuit IVI to a clock generation circuit CP (not shown).
This will be communicated to G.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記のように、CMO3の出力端子が直接外部端子に接
続されるような従来の発振回路等には次に示す問題点が
あることが本発明者等によって明らかになった。すなわ
ち、外部端子P2を介して入力されるサージ電圧等によ
り、CMOSインバータ回路がラッチアップ状態になる
おそれがあるものである。この理由は、第4図のCMO
3回路の概略断面図に示すように、サイリスク形態に構
成される寄生PNP )ランリスクQaと寄生NPNト
ランジスタQbによるものである。すなわち、上記寄生
PNP )ランリスクQaは、半導体基板N−3UBの
表面に形成され、NチャンネルMOSFETのドレイン
領域と共通接続されたPチャンネルMOSFETのドレ
イン領域を構成するP+領域および回路の電源電圧VC
Cに接続されるPチャンネルMO5FETのソース領域
を構成するP+領域をエミッタ、上記半導体基板N−5
UBをベース、またNチャンネルMOS F ETを形
成するためのウェル領域P−WE L Lをコレクタと
するものである。一方、寄生NPN)ランリスクQbは
、上記P型のウェル領域P−WELLの表面に形成され
、回路の接地電位点GNDに接続されるNチャンネルM
OS F ETのソース領域を構成するN中領域をエミ
ッタ、上記ウェル領域P−WELLをベース、また上記
半導体基板N−5UBをコレクタとするものである。
As described above, the inventors of the present invention have found that conventional oscillation circuits in which the output terminal of the CMO 3 is directly connected to an external terminal have the following problems. That is, there is a possibility that the CMOS inverter circuit may enter a latch-up state due to a surge voltage or the like input via the external terminal P2. The reason for this is that the CMO in Figure 4
As shown in the schematic cross-sectional view of the three circuits, the parasitic PNP transistor Qa and the parasitic NPN transistor Qb are configured in the form of a parasitic transistor. That is, the above parasitic PNP) run risk Qa is formed on the surface of the semiconductor substrate N-3UB and is caused by the P+ region constituting the drain region of the P-channel MOSFET which is commonly connected to the drain region of the N-channel MOSFET, and the power supply voltage VC of the circuit.
The P+ region constituting the source region of the P-channel MO5FET connected to C is the emitter, and the semiconductor substrate N-5
The base is UB, and the well region P-WELL for forming an N-channel MOS FET is used as a collector. On the other hand, the parasitic NPN) run risk Qb is an N-channel M formed on the surface of the P-type well region P-WELL and connected to the ground potential point GND of the circuit.
The N middle region constituting the source region of the OS FET is used as an emitter, the well region P-WELL is used as a base, and the semiconductor substrate N-5UB is used as a collector.

また、上記半導体基板N−3UBにバイアス電圧Vcc
を供給するためのオーミックコンタクト領域を構成する
N中領域と上記寄生PNP l−ランリスクQaのベー
スとの間には、半導体基板N−3UBにおける等層抵抗
Rsが形成される。上記ウェル領域P−WE L Lに
接地電位GNDを供給するためのオーミックコンタクト
領域を構成するP+領域と上記寄生NPN l−ランリ
スクQbのベースとの間には、ウェル領域P−WELL
における等層抵抗Rwが形成される。
Also, a bias voltage Vcc is applied to the semiconductor substrate N-3UB.
An equal-layer resistance Rs in the semiconductor substrate N-3UB is formed between the N medium region constituting the ohmic contact region for supplying the ohmic contact region and the base of the parasitic PNP l-run risk Qa. A well region P-WELL is located between the P+ region constituting an ohmic contact region for supplying the ground potential GND to the well region P-WELL and the base of the parasitic NPN l-run risk Qb.
An equal layer resistance Rw is formed at .

したがって、上記CMO3入力回路において、外部端子
P2を介して電源電圧VCC以上のサージ電圧がPチャ
ンネルMO5FETQIとNチャンネルMO5FETQ
2の共通接続ノードaに入力されると、寄生PNP )
ランリスクQaのエミッタとベースは順バイアス状態と
なる。これにより、寄生PNP )ランリスクQaはオ
ン状態となり、等層抵抗Rwを経てコレクタ電流が流れ
、寄生NPNI−ランジスタQbがオン状態となる。こ
のため、等層抵抗Rsを経て流れる寄生NPN l−ラ
ンリスクQbのコレクタ電流により、寄生PNP トラ
ンジスタQaはオン状態を続け、電源電圧VCCから回
路の接地電位GNDに定常的に電流の流れるラッチアッ
プ状態となってしまう。
Therefore, in the above CMO3 input circuit, a surge voltage higher than the power supply voltage VCC is applied to the P-channel MO5FETQI and the N-channel MO5FETQ via the external terminal P2.
When input to common connection node a of 2, parasitic PNP)
The emitter and base of the run risk Qa are in a forward bias state. As a result, the parasitic PNP run risk Qa is turned on, a collector current flows through the equal-layer resistor Rw, and the parasitic NPNI transistor Qb is turned on. Therefore, the parasitic PNP transistor Qa continues to be in the on state due to the collector current of the parasitic NPN l-run risk Qb flowing through the equal-layer resistor Rs, resulting in a latch-up in which a current constantly flows from the power supply voltage VCC to the circuit ground potential GND. It becomes a state.

このようなラフチアツブは、PチャンネルMOSFET
のソースをエミッタとする寄生PNP l−ランリスク
と、NチャンネルMOSFETのドレインをエミッタと
する寄生NPNトランジスタにおいて、ノードaに負の
サージ電圧が入力された場合にも、同様に発生する。
Such a rough lump is a P-channel MOSFET.
A similar problem occurs when a negative surge voltage is input to node a in a parasitic PNP l-run risk whose emitter is the source of the transistor and a parasitic NPN transistor whose emitter is the drain of the N-channel MOSFET.

以上のようなラッチアンプを防止するため、上記Pチャ
ンネルMOSFETQIとNチャンネルMOSFETQ
2の間に距離を設けると、これらの回路のための半導体
基板上の所要面積が無視できない程の大きなものとなる
In order to prevent the above latch amplifier, the above P-channel MOSFETQI and N-channel MOSFETQ
2, the required area on the semiconductor substrate for these circuits becomes so large that it cannot be ignored.

この発明の目的は、簡単な回路構成によりラフチアツブ
を防止した半導体集積回路装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device that prevents rough drop using a simple circuit configuration.

この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of this invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。すなわち、
CMOSインバータ回路の出力端子と、それが接続され
るべき外部端子との間に、そのゲートが電源電圧VCC
に接続されたNチャンネルMOSFETによる伝送ゲー
トを設けるとともに、上記外部端子と接地電位との間に
、ダイオード形態とされたMOSFETによるクランプ
回路を設けるものである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows. That is,
Between the output terminal of the CMOS inverter circuit and the external terminal to which it is connected, its gate is connected to the power supply voltage VCC.
A transmission gate is provided using an N-channel MOSFET connected to the terminal, and a clamp circuit using a MOSFET in the form of a diode is provided between the external terminal and the ground potential.

〔作  用〕[For production]

上記した手段によれば、CMOSインバータ回路の出力
端子の電位は、外部端子P2に電源電圧VCCより高い
サージ電圧が入力された場合は、Vcc−Vth(Vt
hはCMO5の出力端子と外部端子の間に設けられたN
チャンネル部分 S F ETのしきい値電圧)の電圧
レベルに制限されるとともに、外部端子P2に負のサー
ジ電圧が入力された場合は、はぼ接地電位に制限される
ため、CMOSインバータ回路がラッチアップ状態とな
ることを防止できるものである。
According to the above means, when a surge voltage higher than the power supply voltage VCC is input to the external terminal P2, the potential of the output terminal of the CMOS inverter circuit is Vcc-Vth (Vt
h is N provided between the output terminal of CMO5 and the external terminal.
If a negative surge voltage is input to the external terminal P2, the CMOS inverter circuit will latch. This can prevent the device from becoming in an up state.

〔実施例〕〔Example〕

第2図には、この発明が通用された1チツプマイクロコ
ンピユータの一実施例のブロック図が示されている。
FIG. 2 shows a block diagram of an embodiment of a one-chip microcomputer to which the present invention is applied.

同図において、破線で囲まれた部分は半導体LSI(大
規模集積回路)であり、ここに形成された各回路ブロッ
クは、全体として1チツプマイクロコンピユータを構成
しており、公知のCMOS半導体集積回路の製造技術に
よってシリコンのような1個の半導体基板上において形
成される。
In the figure, the area surrounded by a broken line is a semiconductor LSI (Large Scale Integrated Circuit), and each circuit block formed here constitutes a 1-chip microcomputer as a whole, and is a known CMOS semiconductor integrated circuit. It is formed on a single semiconductor substrate, such as silicon, using the same manufacturing technology.

記号CPUで示されているのはマイクロプロセッサであ
り、演算ユニットやアキュムレータおよび各種のレジス
タ等が含まれる。このマイクロプロセッサCPUに対し
、入出力バスBUSを介して、各種の装置が接続されて
いる。この入出力バスBUSには、データバスとアドレ
スバスとが含まれる。
The symbol CPU indicates a microprocessor, which includes an arithmetic unit, an accumulator, various registers, and the like. Various devices are connected to this microprocessor CPU via an input/output bus BUS. This input/output bus BUS includes a data bus and an address bus.

記号I10で示されているのは入出力ポートであり、そ
の内部にデータ伝送方向レジスタを含んでいる。また、
記号工で示されているのは入力専用ポートである。
The input/output port designated by the symbol I10 includes a data transmission direction register therein. Also,
Ports shown with symbols are input-only ports.

記号RAMで示されているのはランダム・アクセス・メ
モリであり、主として実行中のプログラムや演算途中の
データの一時記憶回路として用いられる。記号ROMで
示されているのはリード・オンリー・メモリであり、各
種情報処理のためのプログラムや辞書データ等が記憶さ
れる。このRAMおよびROMには、記憶素子の読み出
しや書込み動作に必要な制御回路が含まれる。
The symbol RAM is a random access memory, which is mainly used as a temporary storage circuit for a program being executed or data in the middle of an operation. The memory indicated by the symbol ROM is a read-only memory in which programs for various information processing, dictionary data, etc. are stored. The RAM and ROM include control circuits necessary for read and write operations of the storage elements.

記号oSCで示されているのは発振回路であり、後述す
るように、CMOSインバータ回路と外部接続される水
晶振動子Xtal等により、高精度の発振周波数を有す
る発振信号を形成する。この発振信号は、クロック発生
回路CPGに供給され、ここで、マイクロプロセッサC
PUにおいて必要とされるクロックパルスが形成される
The symbol oSC indicates an oscillation circuit, which forms an oscillation signal having a highly accurate oscillation frequency using a crystal resonator Xtal or the like externally connected to the CMOS inverter circuit, as will be described later. This oscillation signal is supplied to the clock generation circuit CPG, where the microprocessor C
The required clock pulses at the PU are formed.

第1図には、上記CMOSインバータ回路を含む発振回
路oSCの一実施例の回路図が示されている。同図にお
いて、チャンネル部分に矢印が付加されたMOS F 
ETはPチャンネル型であり、矢印のないNチャンネル
MO5FETと区別される。
FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of an oscillation circuit oSC including the CMOS inverter circuit. In the same figure, MOS F with an arrow added to the channel part
The ET is of the P-channel type, distinguishing it from the N-channel MO5FET, which has no arrow.

特に制限されないが、集積回路は、単結晶N型シリコン
からなる半導体基板に形成される。Pチャンネル部分 
S F ETは、かかる半導体基板表面に形成されたソ
ース領域、ドレイン領域およびソース領域とドレイン領
域との間の半導体基板表面に薄い厚さのゲート絶縁膜を
介して形成されたポリシリコンからなるようなゲート電
極から構成される。NチャンネルMOS F ETは、
上記半導体基板表面に形成されたP型ウェル領域に形成
される。これによって、半導体基板は、その上に形成さ
れた複数のPチャンネルMOSFETの共通の基板ゲー
トを構成する。P型ウェル領域は、その上に形成された
NチャンネルMOSFETの基板ゲートを構成する。
Although not particularly limited, the integrated circuit is formed on a semiconductor substrate made of single crystal N-type silicon. P channel part
SFET consists of a source region, a drain region formed on the surface of a semiconductor substrate, and polysilicon formed on the surface of the semiconductor substrate between the source region and the drain region with a thin gate insulating film interposed therebetween. It consists of a gate electrode. N-channel MOS FET is
It is formed in a P-type well region formed on the surface of the semiconductor substrate. Thereby, the semiconductor substrate constitutes a common substrate gate for a plurality of P-channel MOSFETs formed thereon. The P-type well region constitutes the substrate gate of the N-channel MOSFET formed thereon.

通常、CMOSインバータ回路は外部端子P1およびP
2を介して、外部の水晶振動子Xtal、バイアス抵抗
Rfおよび負荷容量CLI、Cl3から成る外部回路網
と接続される。これにより、CMOSインバータ回路は
動作状態にされ、バイアス抵抗Rf等の外部回路網の定
数により設定される発振周波数によって発振動作を行う
Typically, a CMOS inverter circuit uses external terminals P1 and P
2, it is connected to an external circuitry consisting of an external crystal resonator Xtal, a bias resistor Rf, and load capacitances CLI and Cl3. As a result, the CMOS inverter circuit is brought into operation and performs an oscillation operation at an oscillation frequency set by the constants of the external circuitry such as the bias resistor Rf.

CMOSインバータ回路の出力信号はインバータ回路I
VIを経て、クロックパルス発生回路CPGに送られ、
マイクロプロセッサCPU等で必要とされるいくつかの
クロックパルスが形成される。
The output signal of the CMOS inverter circuit is inverter circuit I
Via VI, it is sent to the clock pulse generation circuit CPG,
A number of clock pulses required by a microprocessor CPU etc. are generated.

外部端子P1およびP2と回路の接地電位の間には、静
電破壊防止のために、それぞれのゲートとソースが共通
接続されダイオード形態とされたNチャンネルMOSF
ETQ3およびQ4が接続される。また、外部端子P2
と上記CMOSインバータ回路の出力ノードaとの間に
は、そのベースが電源電圧VCCに接続されたNチャン
ネルMO5FETQ5による伝送ゲートが設けられる。
Between the external terminals P1 and P2 and the ground potential of the circuit, there is an N-channel MOSF in the form of a diode with its gate and source commonly connected to prevent electrostatic damage.
ETQ3 and Q4 are connected. In addition, external terminal P2
A transmission gate formed by an N-channel MO5FETQ5 whose base is connected to the power supply voltage VCC is provided between the output node a of the CMOS inverter circuit and the output node a of the CMOS inverter circuit.

これらのNチャンネルMOS F ETQ 3〜Q5は
、一般的なゲートアレイ等に標準的に設けられる出力用
回路や保護回路を用いるものである。
These N-channel MOS FETs Q3 to Q5 use output circuits and protection circuits that are standardly provided in general gate arrays and the like.

上記CMOSインバータ回路がランチア、ブ状態になる
原因となる外部端子のサージ電圧や高電圧の静電気等は
、これらのNチャンネルMOSFETによりクランプさ
れ、ラフチアツブを防止することができる。すなわち、
外部端子P2に入力される電源電圧VCCより高い電圧
のサージ電圧等は、そのゲートが電源電圧VCCに接続
されたNチャンネルMO5FETQ5により、V CC
−V th (vthはNチャンネルMOSFETQ5
のしきい値電圧)の電圧レベルにクランプされる。また
、外部端子P1およびP2に入力される負のサージ電圧
は、各外部端子と回路の接地電位との間に設けられたダ
イオード形態のNチャンネルMOSFETQ3およびQ
4により、はぼ接地電位の電圧レベルにクランプされる
。これにより、第4図のCMO3集積回路の概略断面図
により前述したようなラフチアツブを、防止することが
できるものである。
Surge voltages at external terminals, high-voltage static electricity, etc., which cause the CMOS inverter circuit to enter a languid state, are clamped by these N-channel MOSFETs, and ruff-up can be prevented. That is,
Surge voltages higher than the power supply voltage VCC input to the external terminal P2 are removed by the N-channel MO5FET Q5 whose gate is connected to the power supply voltage VCC.
-V th (vth is N-channel MOSFETQ5
(threshold voltage). In addition, the negative surge voltage input to external terminals P1 and P2 is absorbed by diode-type N-channel MOSFETs Q3 and Q provided between each external terminal and the circuit ground potential.
4, it is clamped to the voltage level of ground potential. Thereby, it is possible to prevent the rough stub as described above with reference to the schematic cross-sectional view of the CMO3 integrated circuit shown in FIG.

以上の本実施例に示されるように、この発明を1チツプ
マイクロコンピユータの発振回路等に通用した場合、次
のような効果が得られる。すなわち・ (11CM OSインバータ回路の出力端子と、それが
接続されるべき外部端子との間に、そのゲートが電源電
圧VCCに接続されたNチャンネルMOSFETによる
伝送ゲートを設けるとともに、上記外部端子と接地電位
との間に、ダイオード形態とされたMOSFETによる
クランプ回路を設けることにより、CMOSインバータ
回路の出力端子の電位は、外部端子P2に電源電圧VC
Cより高いサージ電圧が入力された場合は、VCCVt
h(CMO8の出力端子と外部端子の間に設けられたN
チャンネルMOSFETのしきい値電圧)の電圧レベル
に制限されるとともに、外部端子P2に負のサージ電圧
が入力された場合は、はぼ接地電位に制限されるため、
CMOSインバータ回路がラッチアップ状態となること
を防止できるという効果が得られる。
As shown in the above embodiment, when the present invention is applied to an oscillation circuit of a one-chip microcomputer, the following effects can be obtained. That is, (11CM) A transmission gate formed by an N-channel MOSFET whose gate is connected to the power supply voltage VCC is provided between the output terminal of the 11CM OS inverter circuit and the external terminal to which it is to be connected, and the transmission gate is connected to the external terminal and ground. By providing a clamp circuit using a MOSFET in the form of a diode between the potential and the potential, the potential of the output terminal of the CMOS inverter circuit is set to the power supply voltage VC at the external terminal P2.
If a surge voltage higher than C is input, VCCVt
h (N provided between the output terminal of CMO8 and the external terminal
If a negative surge voltage is input to external terminal P2, it will be limited to the ground potential.
This has the effect of preventing the CMOS inverter circuit from entering a latch-up state.

(2)上記(11項のNチャンネルMOSFETは、一
般的なゲートアレイ等の各外部端子ごとに標準的に設け
られる出力用MOSFETや保護回路をそのまま用いる
ことができるため、容易に実現することができるという
効果が得られる。
(2) The N-channel MOSFET described in item 11 above can be easily realized because the output MOSFET and protection circuit that are standardly provided for each external terminal of a general gate array etc. can be used as they are. You can get the effect that you can.

(3)上記(1)および(2)により、外部端子に接続
されるCMOSインバータ回1@のPチャンネルMOS
FETとNチャンネルMOS F ETのレイアウト距
離を太き(する必要がないため、集積回路の集1積度を
向上できるという効果が得られる。
(3) According to (1) and (2) above, P-channel MOS of CMOS inverter 1@ connected to external terminals
Since there is no need to increase the layout distance between the FET and the N-channel MOS FET, it is possible to improve the degree of integration of the integrated circuit.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、第1図にお
いて、NチャンネルMOSFETQ5は、外部端子P2
と電源電圧■ccの間に、外部端子P2の電位がVCC
よりも高くなった時導通する方向に、ダイオード形態と
されたNチャンネルMOS F ETであってもよい。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, in FIG. 1, N-channel MOSFET Q5 has external terminal P2
and the power supply voltage ■cc, the potential of external terminal P2 is VCC.
It may also be an N-channel MOS FET in the form of a diode, which conducts when the voltage is higher than .

また、CMO3回路は、上記実施例の導電型を全て逆に
するもの、すなわち、P型基板にNチャンネルMOSF
ETを形成し、N型ウェル領域にPチャンネルMO5F
ETを形成するものであってもよい。この場合には、こ
れに応じて電源電圧の極性を入れ換え、上記ラッチアッ
プ防止回路を構成するMOSFETの導電型も変更すれ
ばよい。
In addition, the CMO3 circuit has all the conductivity types of the above embodiments reversed, that is, an N-channel MOSFET on a P-type substrate.
ET is formed and P channel MO5F is formed in the N type well region.
It may also form an ET. In this case, the polarity of the power supply voltage may be changed accordingly, and the conductivity type of the MOSFET constituting the latch-up prevention circuit may also be changed.

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である1チツプマイクロコ
ンピユータの発振回路に通用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、たとえば、各種の
ゲートアレイ等におけるCMO3回路のラッチアップ防
止に通用できる。本発明は、少なくともCMOSインバ
ータ回路の出力端子が外部端子に接続されるような構成
とされる半導体集積回路装置のラッチアップの防止には
通用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly explained in the case where it was applied to the oscillation circuit of a one-chip microcomputer, which is the field of application that formed the background of the invention, but the invention is not limited thereto. It can be used to prevent latch-up of CMO3 circuits in gate arrays, etc. The present invention can be used to prevent latch-up in a semiconductor integrated circuit device configured such that at least the output terminal of a CMOS inverter circuit is connected to an external terminal.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。すなわち、CMOSインバータ回路の出力端子と、
それが接続されるべき外部端子との間に、そのゲートが
電源電圧V CCに接続されたNチャンネルMOS F
 ETによる伝送ゲートを設けるとともに、上記外部端
子と接地電位との間に、ダイオード形態とされたMOS
 F ETによるクランプ回路を設けることにより、C
MOSインバータ回路の出力端子の電位を制限すること
で、外部端子から入力されるサージ電圧等によるCMO
Sインバータ回路のラッチアップを防止できるものであ
る。
A brief explanation of the effects obtained by typical inventions disclosed in this application is as follows. That is, the output terminal of the CMOS inverter circuit,
Between the external terminal to which it is connected, an N-channel MOS F whose gate is connected to the power supply voltage V CC
In addition to providing a transmission gate using ET, a MOS in the form of a diode is connected between the external terminal and the ground potential.
By providing a clamp circuit using FET, C
By limiting the potential of the output terminal of the MOS inverter circuit, CMO due to surge voltage input from the external terminal, etc.
This can prevent latch-up of the S inverter circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明が適用されたマイクロコンピュータ
の発振回路の一実施例を示す回路図、第2図は、第1図
の発振回路を含む1チツプマイクロコンピユータのブロ
ック図、 第3図は、従来の1チツプマイクロコンピユータの発振
回路の回路図、 第4図は、ラッチアップを説明するための、CMO3集
積回路の概略断面図である。 Ql・・・PチャンネルMOSFET、Q2〜Q5・・
・NチャンネルMOSFET、IVI ・・・インバー
タ回路、Xtal  ・・・水晶振動子、Rf・・・バ
イアス抵抗、CLI、Cl3・・−負荷容量、Pl、P
2・・・外部端子、CPU・・・マイクロプロセッサ、
OSC・・・発振回路、CPG・・・クロックパルス発
生回路、ROM−・−リード・オンリー・メモリ、RA
M・・・ランダム・アクセス・メモリ、Ilo・・・入
出力ボート、■・・・入力ポート、第1図 第2図
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the oscillation circuit of a microcomputer to which the present invention is applied, FIG. 2 is a block diagram of a one-chip microcomputer including the oscillation circuit of FIG. 1, and FIG. , a circuit diagram of an oscillation circuit of a conventional one-chip microcomputer, and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a CMO3 integrated circuit for explaining latch-up. Ql...P channel MOSFET, Q2~Q5...
・N-channel MOSFET, IVI...Inverter circuit, Xtal...Crystal resonator, Rf...Bias resistance, CLI, Cl3...-Load capacitance, Pl, P
2...external terminal, CPU...microprocessor,
OSC...Oscillation circuit, CPG...Clock pulse generation circuit, ROM--Read only memory, RA
M...Random access memory, Ilo...I/O port, ■...Input port, Figure 1, Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、PチャンネルMOSFETとNチャンネルMOSF
ETから成るCMOSインバータ回路と、上記CMOS
インバータ回路を構成する二つのMOSFETの共通接
続されたドレインと第1の外部端子との間に設けられ、
上記共通接続されたドレインの電位を第1の電源電圧以
下に抑えるための第1の電圧制限回路と、上記共通接続
されたドレインの電位を第2の電源電圧以上とするため
の第2の電圧制限回路とにより構成されるラッチアップ
防止回路とを含むことを特徴とする半導体集積回路装置
。 2、上記第1の電源電圧は+5ボルトのような電源電圧
V_C_Cで、上記第2の電源電圧は0ボルトのような
回路の接地電位であり、上記第1の電圧制限回路はその
ゲートが電源電圧V_C_Cに接続され、そのソースと
ドレインが上記第1の外部端子と上記CMOSインバー
タ回路の出力端子にそれぞれ接続されたNチャンネルM
OSFETによる伝送ゲートで構成され、上記第2の電
圧制限回路は上記第1の外部端子と回路接地電位の間に
設けられたダイオード形態のNチャンネルMOSFET
で構成されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体集積回路装置。 3、上記CMOSインバータ回路を構成する二つのMO
SFETの共通接続されたゲートは、第2の外部端子に
接続され、上記第1および第2の外部端子の間には、発
振回路を構成する外部回路網が接続されるものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項および第2項記載
の半導体集積回路装置。
[Claims] 1. P-channel MOSFET and N-channel MOSF
A CMOS inverter circuit consisting of ET and the above CMOS
provided between the commonly connected drains of two MOSFETs constituting the inverter circuit and the first external terminal,
a first voltage limiting circuit for suppressing the potential of the commonly connected drains below a first power supply voltage; and a second voltage limiting circuit for suppressing the potential of the commonly connected drains above a second power supply voltage. 1. A semiconductor integrated circuit device comprising: a latch-up prevention circuit constituted by a limiting circuit; 2. The first power supply voltage is a power supply voltage V_C_C such as +5 volts, the second power supply voltage is the ground potential of the circuit such as 0 volts, and the gate of the first voltage limiting circuit is connected to the power supply voltage. an N-channel M connected to the voltage V_C_C and whose source and drain are respectively connected to the first external terminal and the output terminal of the CMOS inverter circuit;
The second voltage limiting circuit is composed of a transmission gate using an OSFET, and the second voltage limiting circuit is an N-channel MOSFET in the form of a diode provided between the first external terminal and the circuit ground potential.
A semiconductor integrated circuit device according to claim 1, characterized in that the semiconductor integrated circuit device is comprised of: 3. Two MOs forming the above CMOS inverter circuit
The commonly connected gates of the SFETs are connected to a second external terminal, and an external circuit network forming an oscillation circuit is connected between the first and second external terminals. A semiconductor integrated circuit device according to claims 1 and 2.
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JP2012146886A (en) * 2011-01-13 2012-08-02 Shindengen Electric Mfg Co Ltd Measuring method of sheet resistance, and sheet resistance measuring device

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