JPS62214655A - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPS62214655A
JPS62214655A JP61057509A JP5750986A JPS62214655A JP S62214655 A JPS62214655 A JP S62214655A JP 61057509 A JP61057509 A JP 61057509A JP 5750986 A JP5750986 A JP 5750986A JP S62214655 A JPS62214655 A JP S62214655A
Authority
JP
Japan
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circuit
potential
block
cmos
source
Prior art date
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Pending
Application number
JP61057509A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Nakashiba
中柴 洋
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路に関し、特にバイポーラ回路と
CMOS回路とが同一チップ上に配置さお、正負2電源
を用いる半導体集積回路に関する。
〔従来の技術〕
近年′ゝイボーラ回路とCMOS回路とを同一アップ上
に配置し、両者の利点を兼ね備えた所謂Bi−CMOS
集積回路が注目されている。特にデジタルLSIの分野
において下記理由においてBi−0MO8LSI の開
発が活発化しつつある。
既ち、従来ECLに代表されるバイポーラLSIは高速
性、高負荷駆動能力等の長所を有するものの、消費電力
が大きいという欠点と、狭い間隔の2重接合を必要とす
る為に歩留りが悪いという欠点を有する。一方CMOS
LSIは、各ゲートがスウィッチフグ時にしか電流を流
さない為に低消費電力であり、またトランジスタ部分の
構造が簡単であるが故に高歩留しであるという長所を有
する一方、高速性、特に負荷が大きくなった場合の速度
においてバイポーラ回路には及ばないということと、C
MOS回路のみで構成された入力回路及び出力回路は静
電破壊やラッチアップに弱いという欠点も有する。ここ
にバイポーラ回路とCMOS回路を1チツプに混在させ
1両者の長所を合わせ持ち、欠点を補う工夫がなされつ
つある。
第3図に上述の目的でJkされた従来のB1−CMOS
デジタルLSIの入力端子から出力端子迄のブロックダ
イアグラムを示す°。第3図のLSIは入力端子からの
TTL入力レベルを受けるTTL入カバカバフファーブ
ロック31力端子へTTL出力レベルを出力するT T
 L出力バッファーブロック32.所要の論理動作を行
う内部ゲートブロック33.TTL人カバカバッファー
ブロック31部ゲートブロック33とを結ぶレベル変換
ブロック34.内部ゲートブロック33とTTL出力バ
ッファーブロック32とを結ぶレベル変換ブロック35
から構成されている。入カパッファーブロック31.出
力バッファーブロック32は、静電破壊およびラッチア
ップ防止の為と高負荷駆動能力を得る為に主としてバイ
ポーラ回路を用いて・溝底され、一方内部ゲートブロッ
ク33、レベル変換ブロック34.35は圓消it力、
高歩留りを目的として、CMOS回路、またはバイポー
ラ、CMOS混在型回路が用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のLSIは入力、出力ともTTLレベルで
ある為に、電源としては接地電位(GND)以外に+5
v程度の高電位(VDD)のみが供給されれば良い。と
ころで、B i −0MO8L S Iの高速性、低消
費電力性から、装置中従来ECLL8Iを用いていた箇
所にBi−0MO8LSIを用いたり、またはBi−0
MO8LSIとBCL LSI  を共存させて用いる
ことの必要性が多くなり、従ってBi −0MO8LS
Iの入出力レベルとしてTTLのみならずBCLレベル
も可能とする構成が理想的な形態として望まれつつある
。但しこの場合。
T T L vベル41通常+〇、3 Vカラ+3.5
 、 E CLレベルは通常−〇、SVから−2,0v
程度である為に、これらレベルを1チツプ上で実現する
為には接地電位(GND)以外に+5v程度の高電位(
VDD) と、−sV+1度の低IE位(VEE) と
の2種の電源が必要とされる。従ってLSI中の最高電
位と最低電位の差はlOv程度となる。一方前述した高
性能のBi−0MO8LSIを得る為には高性能のCM
OS素子を用いる必要があるが。
通常CMOS素子の高性能化と高耐圧化は両立し難い要
求である。すなわち1例えば、FiCL回路と同程度の
Q、5ns程度の基本遅延特性を有するCMOS回路の
場合、素子の大きさはゲート長を2μ以下にする必要が
あり、その場合、10v以上のリース、ドレイン耐圧を
得ることは困難となる。またソースと基板間に大きな逆
方向電圧が加わるとMOS)ランジスタの閾値電圧(v
th)が上昇し、動作速度が劣下するという問題がある
本発明は、正電位と負電位との2電源を有するバイポー
ラ、0MO8混在型LSIにおいて、高性能のCMOS
素子をその性能を損うことなく組み込むことを目的とし
ている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体集積回路は、バイポーラ回路とCMOS
回路とを同一チップ上に配置し、かつ正負2tgを用い
る半導体集積回路において。
CMOS回路が接地′1位と負電位間においてのみ動作
することを特徴としている。
好ましい実施態様においては、CMOS回路中のNチャ
ンネルトランジスタのウェル領域が接地電位に接続され
Pチャンネルトランジスタのウェル領域が負電源電位に
接続されている。
〔実施例〕
次に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の第1の実施例を示すLSIのブロック
ダイアグラムである。入力端子からのTTL入力レベル
を受けるTTL人カバカバッファロック11.出力端子
へFiCL出力レベルを出力するECL出力バッファー
ブロック12.所要の論理動作を行う内部ゲートブロッ
ク13.TTL人カバカバッファーブロック11部ゲー
トブロック13とを結ぶレベル変換ブロック14.内部
ゲートブロック13とECL出力出力フッファーブロッ
ク12結ぶレベル変換ブロック15が構成さj、ている
TTL人カバカバッファープロツク11電位(VDD)
と低電位(VEE)間で動作し、主としてバイポーラ回
路により構成されている。WCL出力出力フッファーフ
ロック1 、 内’J ケ) 7’ o ツク13、レ
ベル変換ブロック14.15は適地′α位(GND)と
低電位(VgE)の間で動作する。
ここでCMOS回路を用いる回路ブロックをこれら接地
電位(GND)と低電位(VgE)の間で動作する回路
ブロックに限ることにより、 CMOS回路には接地電
位(GND)と低電位(Vgg)間の5v程度しか加わ
らず、CMOS回路のMOS)ランジスタのソース、ド
レイン間のブレークダウン及び、ソース基板間の逆方向
電圧の増加による動作速度の劣下な防ぐことが可能とな
る。
第2図は本発明の第2の実施例を示すLSIのブロック
ダイアグラムである。ECLレベル入力入力フッファー
ブロック2.TTLI:tlバッファーブロック22、
内部ゲートブロック22.レベル変換ブロック24.2
5から構成されている。
TTL出力出力フッファーブロック22高電位(VDD
)と低電位(vgg)の間で動作し、主としてバイポー
ラ回路により構成されている。その他のブロック21,
23,24,25は接地電位(GND)と低電位(VD
D)の間で動作する。
CMOS回路を用いる回路ブロックをこれら接地電位(
GND)と低電位(VER)の間で動作する回路ブロッ
クに限ることにより、CMOS回路には接地電位(GN
D)と低電位(VEE)との間の5v程度しか加わらず
、CMOS回路のMOSトランジスタのソース、ドレイ
ン間のブレークダウン及びソース基板間の逆方向電圧の
増加による動作速度の劣下を防ぐことが可能となる。
以上、第2図と第3図にブロックダイアグラムを用いて
示した正負の2電源を用いたバイポーラ、CMOS混在
屋LSIIC,9いて、Nチャンネルトランジスタのウ
ェル電位はvEE電位に、Pチャンネルトランジスタの
ウェル電位は接地電位(GND)に接αすることが好ま
しい。
′iJ4図は本発明の一実施例の半導体装置の断面図で
ある。P型の基板41中のN型領域42.43からなる
谷々ンース、ドレイン、及び基板表面に成長したゲート
酸化膜44上に配置されたゲート電極45によってNチ
ャンネルトランジスタが構成される。またP型基板41
中のN型領域46に形成されたP型領域47,48から
なるソース。
ドレイン、及び基板表面に成長したゲート酸化膜49上
に配置されたゲート電極50によってPチャンネルトラ
ンジスタが構成される。更にP型基板41中のN型領域
をコレクタ領域51.コレクタ領域51中に形成される
P型領域をベース領域52、ベース領域52中に形成さ
れるN型領域をエミッタ領域53としてNPN)ランジ
スタが構成される。更に基板表面には絶縁膜54が形成
され、開口部が設けられ、金属が蒸着されることにより
、Nチャンネルトランジスタのソース、ドレイン電極5
5,56.Pチャンネルトランジスタのソース、ドレイ
ン電極57.58NPN)ランジスタのコレクタ電極5
9、ベース電極60.エミッタ電極61が形成される。
第4図においてNチャンネルトランジスタのウェル領域
はNPN)おり、従ってNチャンネルトランジスタのウ
ェル領域には電極62を介してvEE電位が与えられる
第1図、第2図を用いて説明したように1本発明にSゆ
るCMOS回路は接地電位(GND)と最低電位(VE
R)との間で動作する為に、Pチャンネルトランジスタ
のウェル領域の電位としては電標63を介して接地電位
(GND)を与えれば良い。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、正負2電源を用いるバイ
ポーラ回路とCMOS回路との混在型集積回路において
、CMOS回路を接地電位と最低電位(vgE)との間
で動作させることにより。
CMOS回路のMOS)ランジスタのブレークダウン及
び基板チャンネル間の逆方向電圧による動作速度劣下等
の弊害を伴うことなく、高性能の0MO8素子を作り込
むことが出来る効果がある。
第1図は本発明の第1の実施例のブロック図。
第2図は本発明の第2の実施例のブロック図、第3図は
従来のBi−CMOS集積回路のブロック図。
第4図は本発明の一実施例の断面図を示す。
図中、11.21.31・・・・・・入力バッファーブ
ロック、12.22.32・・・・・・出力パッファー
プロ、り、13,23.33・・・・・・内部ゲートブ
ロック、14,15,24,25,34.35・・・・
・・レベル変換プロ、り、41・旧・・P型基板、42
゜43・・・・・・Nチャンネルトランジスタソース、
ドレイン領域、44・・・・・・Nチャンネルトランジ
スタゲート酸化膜、45・旧・・Nチャンネルトランジ
スタゲート電極、46・・・・・・Pチャンネルトラン
ジスタウェル領域、47.48・・・・・・Pチャンネ
ルトランジスタソース、ドレイン領域、49・・・・・
・Pチャンネルトランジスタゲート酸化膜、50・・・
・・・Pチャンネルトランジスタゲート電極、51・・
・・・・コレクタ領域、52・−・・・・ペース領域、
53・・・・・・エミッタ領域、54・・・・・・絶縁
膜、55.56・・・・−・Nチャンネルトランジスタ
ソース、ドレイン電極、57゜58・・・・・・Pチャ
ンネルトランジスタのソース、ドレイン電甑、59,6
0.51・・・・−・各々NPN)ランジスタのコレク
タ、ペース、エミッタ電極。
62・・・・−・Nチャンネルトランジスタのウェル電
位電極、63・・・・・・Pチャンネルトランジスタの
ウェル電位電極を各々示す。
代理人 弁理士  内 原   1  ′−・日。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)バイポーラ回路とCMOS回路を同一チップ上に
    配置し、かつ正負の2電源を用いてなる半導体集積回路
    において、CMOS回路が接地電位と負電源電位との間
    においてのみ動作することを特徴とする半導体集積回路
  2. (2)前記CMOS回路中のNチャンネルトランジスタ
    のウェル領域が負電源電位に接続されPチャンネルトラ
    ンジスタのウェル領域が接地電位に接続されていること
    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。
JP61057509A 1986-03-14 1986-03-14 半導体集積回路 Pending JPS62214655A (ja)

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JPS62214655A true JPS62214655A (ja) 1987-09-21

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5561388A (en) * 1993-11-02 1996-10-01 Nec Corporation Semiconductor device having CMOS circuit and bipolar circuit mixed

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IBM TECHNICAL DISCLOUSURE BULLETIN=1973 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5561388A (en) * 1993-11-02 1996-10-01 Nec Corporation Semiconductor device having CMOS circuit and bipolar circuit mixed

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