JPH0653809A - Output circuit - Google Patents
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- JPH0653809A JPH0653809A JP4200737A JP20073792A JPH0653809A JP H0653809 A JPH0653809 A JP H0653809A JP 4200737 A JP4200737 A JP 4200737A JP 20073792 A JP20073792 A JP 20073792A JP H0653809 A JPH0653809 A JP H0653809A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はMOSFETを用いた出
力回路に係わり、特にスリーステートの出力回路に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output circuit using a MOSFET, and more particularly to a three-state output circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の微細加工技術の進展に伴い、MO
SFETの信頼性確保のため、半導体デバイスの電源電
圧の低電圧化が進んでいる。反面、半導体デバイス開発
時期の違いにより、電源電圧の異なるチップを用いてシ
ステムを構成する状況が増えつつある。2. Description of the Related Art With the progress of fine processing technology in recent years, MO
In order to ensure the reliability of SFET, the power supply voltage of semiconductor devices is being lowered. On the other hand, due to differences in the timing of semiconductor device development, the number of situations in which systems are configured using chips with different power supply voltages is increasing.
【0003】従来のCMOS構成の出力回路は、図5
(a)に示すように、P型基板506の表面に設けられ
たP型ウェル505の表面にN型不純物拡散層504を
ソース・ドレインとして形成し、さらにシリコン酸化膜
からなるゲート絶縁膜を介してポリシリコンのゲート電
極503を設けてエンハンスメント型NチャネルMOS
FETとし、またNウェル501の表面にP型不純物拡
散層502をソース・ドレインとして形成し、さらにシ
リコン酸化膜からなるゲート絶縁膜を介してポリシリコ
ンのゲート電極503を設けてエンハンスメント型Nチ
ャネルMOSFETとし、アルミニウムを主成分とする
金属配線507で、NチャネルMOSFETのソースと
P型ウェル505を接続するとともに0ボルトを供給す
る電源端子VSSと接続し、同様に金属配線507でN
チャネルMOSFETのドレインとPチャネルMOSF
ETのドレインを接続するとともに出力端子Tと接続
し、また金属配線507でPチャネルOMSFETのソ
ースとN型ウェル501を接続するとともに電源端子V
DDと接続した構成となっている。A conventional CMOS output circuit is shown in FIG.
As shown in (a), an N-type impurity diffusion layer 504 is formed as a source / drain on the surface of a P-type well 505 provided on the surface of a P-type substrate 506, and a gate insulating film made of a silicon oxide film is interposed. By providing a polysilicon gate electrode 503 to enhance the N channel MOS
An enhancement type N-channel MOSFET is formed by forming a P-type impurity diffusion layer 502 as a source / drain on the surface of the N well 501 and further providing a polysilicon gate electrode 503 via a gate insulating film made of a silicon oxide film. The source of the N-channel MOSFET is connected to the P-type well 505 by a metal wiring 507 containing aluminum as a main component and is also connected to a power supply terminal VSS which supplies 0 volt.
Drain of channel MOSFET and P-channel MOSF
The drain of ET is connected to the output terminal T, the source of the P-channel OMSFET is connected to the N-type well 501 by the metal wiring 507, and the power supply terminal V is connected.
It is connected to the DD.
【0004】NチャネルMOSFETのゲート電極端子
AおよびPチャネルMOSFETのゲート電極端子Bに
は、この出力回路を含む集積回路の演算結果によりPチ
ャネルMOSFETを導通させて出力端子Tにおける出
力をハイレベルとする、あるいはNチャネルMOSFE
Tを導通させて出力端子Tにおける出力をローレベルと
する、あるいはNチャネルMOSFETMOSFETと
PチャネルMOSFETのいずれも非導通にして出力端
子Tにおける出力をハイインピーダンスにする、のスリ
ーステートを実現できるようにそれぞれに制御信号が入
力される。At the gate electrode terminal A of the N-channel MOSFET and the gate electrode terminal B of the P-channel MOSFET, the P-channel MOSFET is made conductive by the operation result of the integrated circuit including this output circuit, and the output at the output terminal T is set to the high level. Yes, or N channel MOSFE
It is possible to realize a three-state in which T is made conductive and the output at the output terminal T is at a low level, or both N-channel MOSFET MOSFET and P-channel MOSFET are made non-conductive to make the output at the output terminal T high impedance. A control signal is input to each.
【0005】マイクロコンピュータなどを用いたシステ
ムでは、プリント基板上に配置された複数の集積回路が
バス配線を共用して互いに信号を相互伝達するため、そ
れぞれの集積回路は出力をバス配線から切り離す機能を
必要とし、出力端子をハイインピーダンスにできるステ
ーステート出力回路が通常用いられる。In a system using a microcomputer or the like, a plurality of integrated circuits arranged on a printed circuit board share a bus line and mutually transmit signals, so that each integrated circuit has a function of disconnecting an output from the bus line. Is usually used, and a stay-state output circuit that can make the output terminal high impedance is normally used.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】この従来の出力回路に
おいては、電源VDDの電圧がバス配線を共用する他の
集積回路の出力のハイレベルより小さい場合に、出力回
路がハイインピーダンス状態になように端子Aおよび端
子Bの信号を与えても出力端子TからVDD端子に電流
が流れてしまい、消費電力が急増してしまうという問題
点があった。In this conventional output circuit, when the voltage of the power supply VDD is lower than the high level of the output of another integrated circuit which shares the bus wiring, the output circuit is in a high impedance state. Even if signals from the terminals A and B are given to the terminals, a current flows from the output terminal T to the VDD terminal, resulting in a rapid increase in power consumption.
【0007】図5(b)を参照して上記の問題点につい
て詳述する。半導体チップ1は従来の出力回路を含む集
積回路の出力部で、既に図5(a)を用いて説明したエ
ンハンスメント型PチャネルMOSFET601とエン
ハンスメント型NチャネルMOSFET604からなる
出力回路とこれらのゲートを制御するためのCMOS2
入力NAND回路605とCMOS2入力NOR回路6
06を含んでいる。端子CTにはチップ選択時にハイレ
ベルとなる信号が与えられ、端子CBにはCTの反転信
号が与えられる。すなわち、CTがハイレベルで入力I
がローレベルの時は、B点はハイレベルとなりPチャネ
ルMOSFET601は非導通で、一方A点もハイレベ
ルとなるのでNチャネルMOSFET604は導通とな
り、結果としては出力端子Tはローレベルの第1の状態
となり、CTがハイレベルで入力Iもハイレベルの時は
B点及びA点はいずれもローレベルとなり、Pチャネル
MOSFET601が導通し、NチャネルMOSFET
604が非導通となり出力端子はハイレベルの第2の状
態となる。さらにチップ選択端子CTがローレベルの時
には、入力Iがいずれのレベルであっても、A点はロー
レベル、B点はハイレベルとなりPチャネルMOSFE
T601とNチャネルMOSFET604はいずれも非
導通となり出力端子Tはハイインピーダンスとなること
が期待される。The above problems will be described in detail with reference to FIG. The semiconductor chip 1 is an output portion of an integrated circuit including a conventional output circuit, and controls the output circuit including the enhancement-type P-channel MOSFET 601 and the enhancement-type N-channel MOSFET 604 already described with reference to FIG. CMOS2 for
Input NAND circuit 605 and CMOS 2-input NOR circuit 6
Contains 06. A signal which becomes a high level when a chip is selected is given to the terminal CT, and an inverted signal of CT is given to the terminal CB. That is, when CT is at high level, the input I
Is low level, the B point is high level and the P channel MOSFET 601 is non-conductive, while the A point is also high level, the N channel MOSFET 604 is conductive and, as a result, the output terminal T is low level first. When CT is at the high level and the input I is also at the high level, both points B and A are at the low level, the P-channel MOSFET 601 becomes conductive, and the N-channel MOSFET 601 becomes conductive.
604 becomes non-conductive, and the output terminal is in the high-level second state. Further, when the chip selection terminal CT is at the low level, the point A becomes the low level and the point B becomes the high level, regardless of the level of the input I, and the P channel MOSFE.
It is expected that the T601 and the N-channel MOSFET 604 are both non-conductive and the output terminal T has a high impedance.
【0008】しかしながら、出力端子Tがバス配線60
8を介して、半導体チップ1の電源VDD(例えば3ボ
ルト)より高い電源電圧(例えば5ボルト)を使用する
半導体チップ2の出力回路と接続され、半導体チップ2
のPチャネルMOSFET601及びNチャネルMOS
FET604のゲートにそれぞれローレベルの信号が印
加された場合には、半導体チップ1のCTをローレベル
(CBはハイレベル)にして半導体チップ1の出力端子
Tをハイインピーダンスの状態になるように設定して
も、半導体チップ2の5ボルトの電源から導通状態のP
チャネルMOSFET601,バス配線608,半導体
チップ1のPチャネルMOSFET601のドレインと
Nウェル(図5(a)のP型不純物拡散層502とN型
ウエル501)の間の寄生P−Nダイオード609を通
じて電源VDD(3ボルト)に電流が流れ、またこの半
導体チップ1のPチャネルMOSFET601もゲート
・ドレイン間にしきい値以上の電圧が印加されるので導
通してしまうため、消費電力が急増してしまうという問
題点があった。However, the output terminal T has the bus wiring 60.
8 is connected to the output circuit of the semiconductor chip 2 using a power supply voltage (for example, 5 V) higher than the power supply VDD (for example, 3 V) of the semiconductor chip 1 through the semiconductor chip 2
P-channel MOSFET 601 and N-channel MOS
When low level signals are applied to the gates of the FETs 604, respectively, the CT of the semiconductor chip 1 is set to low level (CB is high level), and the output terminal T of the semiconductor chip 1 is set to a high impedance state. Even if the semiconductor chip 2 is connected to the 5V power supply,
Through the parasitic MOSFET 609 between the channel MOSFET 601, the bus wiring 608, the drain of the P-channel MOSFET 601 of the semiconductor chip 1 and the N-well (P-type impurity diffusion layer 502 and N-type well 501 of FIG. 5A), the power VDD A current flows to (3 V), and the P-channel MOSFET 601 of the semiconductor chip 1 is also conductive because a voltage higher than the threshold value is applied between the gate and the drain, which causes a rapid increase in power consumption. was there.
【0009】今後の素子寸法の微細化に伴う電界の増大
とこれによる信頼性の低下を防止するために、電源電圧
の低下は必要不可欠であり、開発時期の異なる集積回路
は使用電源電圧も異なる場合が増大するため、上記の問
題点は深刻になりつつある。In order to prevent an increase in electric field and a decrease in reliability due to the increase in electric field due to the miniaturization of element size in the future, it is indispensable to lower the power supply voltage, and integrated circuits of different development periods also use different power supply voltages. As the number of cases increases, the above problems are becoming serious.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、第1の
電源と第2の電源の間にエンハンスメント型Pチャネル
MOSFETとディプリーション型NチャネルMOSF
ETとエンハンスメント型NチャネルMOSFETを前
記の順序で直列接続した回路を設け、ディプリーション
型NチャネルMOSFETとエンハンスメント型Nチャ
ネルMOSFETの接続点を出力端子と接続し、エンハ
ンスメント型PチャネルMOSFETのゲートに第1の
入力信号を供給し、エンハンスメント型NチャネルMO
SFETのゲートに第2の入力信号を供給し、かつ、第
1の入力信号と第2の入力信号がいずれもハイレベルの
第1の状態と、いずれもローレベルの第2の状態と、第
1の入力信号がハイレベルで第2の入力信号がローレベ
ルの第3の状態とを有する出力回路にある。A feature of the present invention is that an enhancement type P-channel MOSFET and a depletion type N-channel MOSF are provided between a first power source and a second power source.
A circuit in which the ET and the enhancement-type N-channel MOSFET are connected in series in the above-described order is provided, the connection point of the depletion-type N-channel MOSFET and the enhancement-type N-channel MOSFET is connected to the output terminal, and the gate of the enhancement-type P-channel MOSFET is connected. An enhancement-type N-channel MO for supplying a first input signal
A second input signal is supplied to the gate of the SFET, and the first input signal and the second input signal are both at a high level in a first state, and both are at a low level in a second state. One input signal is at a high level and a second input signal is at a low level in a third state.
【0011】本発明の他の特徴は、第1の電源と第2の
電源の間に、エンハンスメント型PチャネルMOSFE
Tとディプリーション型NチャネルMOSFETと第1
のエンハンスメント型NチャネルMOSFETと第2の
エンハンスメント型NチャネルMOSFETを前記の順
序で直列接続した回路を設け、前記ディプリーション型
NチャネルMOSFETを前記第1のエンハンスメント
型NチャネルMOSFETの接続点を出力端子と接続
し、前記エンハンスメント型PチャネルMOSFETの
ゲートに第1の入力信号を供給し、前記第1のエンハン
スメント型NチャネルMOSFETのゲートを第1の電
源に接続し、前記第2のエンハンスメント型Nチャネル
MOSFETのゲートに第2の入力信号を供給し、か
つ、前記第1の入力信号と前記第2の入力信号がいずれ
もハイレベルの第1の状態と、いずれもローレベルの第
2の状態と、第1の入力信号がハイレベルで第2の入力
信号がローレベルの第3の状態とを有する出力回路にあ
る。Another feature of the present invention is that an enhancement type P channel MOSFE is provided between the first power supply and the second power supply.
T and depletion type N-channel MOSFET and first
A circuit in which the enhancement-type N-channel MOSFET and the second enhancement-type N-channel MOSFET are connected in series in the above-mentioned order, and the depletion-type N-channel MOSFET is output from the connection point of the first enhancement-type N-channel MOSFET. A first input signal to the gate of the enhancement-type P-channel MOSFET, the gate of the first enhancement-type N-channel MOSFET is connected to the first power supply, and the second enhancement-type N-channel is connected to the gate of the enhancement-type P-channel MOSFET. A second input signal is supplied to the gate of the channel MOSFET, and both the first input signal and the second input signal are at a high level in a first state and both are at a low level in a second state. And the first input signal is high level and the second input signal is low level. In the output circuit having a state.
【0012】[0012]
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1(a)は本発明の第1の実施例の回路図であ
る。第1の電源であることろのVDD(例えば3ボル
ト)と第2の電源であるところのVSS(通常0ボル
ト)の両端子の間にエンハンスメント型PチャネルMO
SFET101とディプリーション型NチャネルMOS
FET102aとエンハンスメント型NチャネルMOS
FET103の直列回路が設置され、ディプリーション
型NチャネルMOSFET102aとエンハンスメント
型NチャネルMOSFET103の接続点が出力端子T
に接続されている。The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a circuit diagram of the first embodiment of the present invention. An enhancement type P-channel MO is provided between both terminals of VDD (for example, 3 V) which is the first power source and VSS (usually 0 V) which is the second power source.
SFET101 and depletion type N channel MOS
FET 102a and enhancement type N-channel MOS
A series circuit of the FET 103 is installed, and a connection point between the depletion type N-channel MOSFET 102a and the enhancement type N-channel MOSFET 103 is an output terminal T.
It is connected to the.
【0013】エンハンスメント型PチャネルMOSFE
T101のゲートにはチップ選択信号端子CTとデータ
入力信号端子Iの信号を入力するCMOS2入力NAN
D回路104の出力が接続され、同様にエンハンスメン
ト型NチャネルMOSFET103のゲートにはCTに
供給される信号の反転信号が供給される信号端子CBと
データ入力信号端子Iの信号を入力とするCMOS2入
力NOR回路105の出力が接続されている。また、デ
ィプリーション型NチャネルMOSFET102aのゲ
ートはこのディプリーション型NチャネルMOSFET
102aとエンハンスメント型PチャネルMOSFET
101の接続点と接続されている。Enhancement type P channel MOSFE
A CMOS 2-input NAN for inputting the signals of the chip selection signal terminal CT and the data input signal terminal I to the gate of T101.
The output of the D circuit 104 is connected, and similarly, the gate of the enhancement type N-channel MOSFET 103 is supplied with the signal of the signal terminal CB to which the inverted signal of the signal supplied to CT is supplied and the signal of the data input signal terminal I, which is a CMOS 2 input. The output of the NOR circuit 105 is connected. The gate of the depletion type N-channel MOSFET 102a is the depletion type N-channel MOSFET.
102a and enhancement type P-channel MOSFET
It is connected to the connection point 101.
【0014】チップ選択信号端子CTへの入力信号がハ
イレベル、即ち端子CBへの入力がローレベルの時に
は、データ入力端子Iへの入力信号がハイレベルの第1
の状態においては、エンハンスメント型PチャネルMO
SFET101のゲート電位およびエンハンスメント型
NチャネルMOSFET103のゲート電位はいずれも
ローレベルとなり、ディプリーション型NチャネルMO
SFET102aは導通しているので出力端子Tの電位
はハイレベルとなり、データ入力端子Iへの入力信号が
ローレベルの第2の状態においては、エンハンスメント
型PチャネルMOSFET101のゲートの電位および
エンハンスメント型NチャネルMOSFET103ゲー
トの電位はいずれもハイレベルとなるので出力端子Tの
電位はローレベルとなることは図5の場合と同一であ
る。When the input signal to the chip selection signal terminal CT is at high level, that is, when the input to the terminal CB is at low level, the input signal to the data input terminal I is at high level.
In this state, the enhancement type P channel MO
The gate potential of the SFET 101 and the gate potential of the enhancement type N-channel MOSFET 103 both become low level, and the depletion type N-channel MO
Since the SFET 102a is conducting, the potential of the output terminal T becomes high level, and in the second state where the input signal to the data input terminal I is low level, the potential of the gate of the enhancement P-channel MOSFET 101 and the enhancement N channel Since the potentials of the gates of the MOSFETs 103 are all at the high level, the potential of the output terminal T is at the low level, as in the case of FIG.
【0015】チップ選択信号端子CTへの入力信号がロ
ーレベル、即ち端子CBへの入力がハイレベルの時に
は、データ入力端子Iへの入力信号のレベルにかかわら
ずエンハンスメント型PチャネルMOSFET101の
ゲート電位がハイレベルでエンハンスメント型Nチャネ
ルMOSFET103のゲートがローレベルの第3の状
態となり、ディプリーション型NチャネルMOSFET
102aの閾値電圧を適切な値に設定しておくことによ
り外部から出力端子にTにVDD以上の電圧が印加され
た時にディプリーション型NチャネルMOSFET10
2aが非導通となって出力端子Tから電源端子VDDへ
の電流を防止することができる。When the input signal to the chip select signal terminal CT is low level, that is, the input to the terminal CB is high level, the gate potential of the enhancement type P-channel MOSFET 101 is irrespective of the level of the input signal to the data input terminal I. At the high level, the gate of the enhancement-type N-channel MOSFET 103 becomes the low-level third state, and the depletion-type N-channel MOSFET 103
By setting the threshold voltage of 102a to an appropriate value, the depletion type N-channel MOSFET 10 is applied when a voltage of VDD or more is applied to T at the output terminal from the outside.
It is possible to prevent the current from the output terminal T to the power supply terminal VDD by making 2a non-conductive.
【0016】図1(a)の実施例において、ディプリー
ション型NチャネルMOSFETの閾値VTDとして
は、ソースに対して基板(Nウェル)に−VDDを印加
した時の閾値の変動量を△VTDとすると、 (1)第1の状態で出力端子の電位が出力規格値VOH
より大きくなければならないことから、 VOH<VDD−(VTD+△VTD) (2)第3の状態で寄生ダイオード108が順方向バイ
アスとならないためには、 VTD+△VTD>0 −△VTD<VTD<VDD−VOH−△VTD △VTDはゲート絶縁膜厚およびP型ウェル濃度等によ
り決定される。図5と同様に3ボルト電源の出力回路が
バス配線を介して5V電源の集積回路と接続される時は
VDD=3ボルトとし、VOHは標準のTTL規格であ
る2.4ボルト+余裕分で2.6ボルトとし、△VTD
を0.5ボルトとして前述の式に代入することにより、 −0.5(ボルト)<VTD<−0.1(ボルト) が図1(a)のディプリーション型NチャネルMOSF
ET102aの閾値の適切な範囲となる。In the embodiment of FIG. 1A, as the threshold VTD of the depletion type N-channel MOSFET, the variation amount of the threshold when -VDD is applied to the substrate (N well) with respect to the source is ΔVTD. Then, (1) In the first state, the potential of the output terminal is the output standard value VOH.
VOH <VDD− (VTD + ΔVTD) (2) In order to prevent the parasitic diode 108 from being forward biased in the third state, VTD + ΔVTD> 0−ΔVTD <VTD <VDD -VOH-ΔVTD ΔVTD is determined by the gate insulating film thickness, P-type well concentration, and the like. Similar to FIG. 5, when the output circuit of the 3 volt power supply is connected to the integrated circuit of the 5 V power supply through the bus wiring, VDD = 3 volt, and VOH is 2.4 volt which is the standard TTL standard plus a margin. 2.6V, △ VTD
By substituting 0.5 V into the above equation, −0.5 (volt) <VTD <−0.1 (volt) is obtained as shown in FIG. 1 (a).
This is an appropriate range for the threshold of the ET 102a.
【0017】また、図1(a)のディプリーション型N
チャネルMOSFET102aを図1(b)に示したゲ
ートを電源端子VDDに接続したディプリーション型N
チャネルMOSFET102bに置き換えても良く、こ
の場合は、VTDの下限はエンハンスメント型Pチャネ
ルMOSFET101とディプリーション型Nチャネル
MOSFET102bの接続点の電位が略{(VDDの
電位)+(寄生ダイオード108のP−N接合のビルト
・イン・ポテンシャルVF、又はエンハンスメント型P
チャネルMOSFETの閾値電圧VTPの絶対値のうち
小さい方の値)}まで上昇した時にディプリーション型
NチャネルMOSFET102bが非導通となる条件か
ら求められ、 −△VTD−VF<VTD及び−△VTD−(VTPの
絶対値)<VTD となるがVF=0.7ボルト,VTP=−0.4ボルト
とするとVTDの上限が図1(a)の場合と同一である
ことを考慮して、−0.9ボルト<VTD<−0.1ボ
ルトとなりVTDの許容範囲が増大する。Further, the depletion type N shown in FIG.
A depletion type N in which the gate shown in FIG. 1B of the channel MOSFET 102a is connected to the power supply terminal VDD.
It may be replaced with the channel MOSFET 102b. In this case, the lower limit of VTD is that the potential at the connection point of the enhancement P-channel MOSFET 101 and the depletion type N-channel MOSFET 102b is approximately {(VDD potential) + (P- of the parasitic diode 108- Built-in potential VF with N-junction or enhancement type P
It is obtained from the condition that the depletion type N-channel MOSFET 102b becomes non-conductive when the absolute value of the threshold voltage VTP of the channel MOSFET (smaller value of absolute value)} is increased, and −ΔVTD−VF <VTD and −ΔVTD− (Absolute value of VTP) <VTD, but if VF = 0.7 V and VTP = −0.4 V, the upper limit of VTD is the same as in the case of FIG. 9V <VTD <-0.1V, and the allowable range of VTD increases.
【0018】あるいは、図1(a)のディプリーション
型NチャネルMOSFET102aを図1(c)に示し
た抵抗106とディプリーション型チャネルMOSFE
T107の直列回路で低電圧を発生し、これをディプリ
ーション型NチャネルMOSFET102cとゲートに
供給する回路と置き換えても良く、この場合は、ディプ
リーション型NチャネルMOSFET102cの閾値V
TDが低い時にはそのゲート電圧も低くなり、閾値VT
Dが高い時にはゲート電圧も高くなるため、VTDの製
造バラツキを補償することができディプリーション型M
OSFET102cの閾値VTDの許容範囲をさらに拡
大できる。Alternatively, the depletion type N-channel MOSFET 102a shown in FIG. 1 (a) is connected to the resistor 106 and the depletion type channel MOSFE shown in FIG. 1 (c).
A low voltage may be generated in the series circuit of T107 and replaced with a circuit that supplies the low voltage to the depletion type N-channel MOSFET 102c and the gate. In this case, the threshold voltage V of the depletion type N-channel MOSFET 102c is changed.
When TD is low, the gate voltage is also low, and the threshold VT
When D is high, the gate voltage also becomes high, so that the manufacturing variation of VTD can be compensated, and the depletion type M
The allowable range of the threshold VTD of the OSFET 102c can be further expanded.
【0019】また、図1(a)のディプリーション型N
チャネルMOSFET102aを図1(d)に示したゲ
ートをチップ選択信号CT端子に接続したディプリーシ
ョン型NチャネルMOSFET102dに置き換えても
良い、この場合には、第3の状態では、ディプリーショ
ン型NチャネルMOSFET102dのゲートは0ボル
トの電位となるのでVTDの下限はさらに広がり、 −△VTD−(VTPの絶対値)−VDD<VTD となり、上限は図1(a)の場合と同一であるのでVD
Dが3ボルトの時には、 −3.9(ボルト)<VTD<−0.1(ボルト) となり、集積回路に搭載しても製造時の閾値バラツキが
本発明の動作にまったく影響を生じない程度に広くでき
る。In addition, the depletion type N shown in FIG.
The channel MOSFET 102a may be replaced with a depletion-type N-channel MOSFET 102d whose gate is connected to the chip selection signal CT terminal shown in FIG. 1D. In this case, in the third state, the depletion-type N-channel MOSFET 102d is used. Since the gate of the channel MOSFET 102d has a potential of 0 volt, the lower limit of VTD is further widened, and −ΔVTD− (absolute value of VTP) −VDD <VTD, and the upper limit is the same as in the case of FIG.
When D is 3 volts, -3.9 (volts) <VTD <-0.1 (volts), and the threshold variation during manufacturing does not affect the operation of the present invention even when mounted on an integrated circuit. Can be widely used.
【0020】次に図2を参照して本発明の第2の実施例
を説明する。電源VDDとVSSの間にエンハンスメン
ト型PチャネルMOSFET201とディプリーション
型NチャネルMOSFET202とエンハンスメント型
NチャネルMOSFET203の直列回路が設置され、
エンハンスメント型PチャネルMOSFET201のゲ
ートはCTとIを入力とするCMOS2入力NAND回
路204の出力に接続され、ディプリーション型Nチャ
ネルMOSFET202のゲートはCTに接続され、エ
ンハンスメント型NチャネルMOSFET203のゲー
トはCBとIを入力とするCMOS2入力とするCMO
S2入力NOR回路205の出力に接続されていること
は、図1(a)でディプリーション型NチャネルMOS
FET102aを図1(d)のディプリーション型Nチ
ャネルMOSFET102dに置き換えたものと同一で
あるが、図2(a)においてはディプリーション型Nチ
ャネルMOSFET202及びエンハンスメント型Nチ
ャネルMOSFET203のゲート絶縁膜厚がCMOS
2入力NAND回路204、CMOS2入力NOR回路
205を構成するNチャネルMOSFET及びPチャネ
ルMOSFETとエンハンスメント型PチャネルMOS
FET201のゲート絶縁膜厚よりも厚くなっている。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A series circuit of an enhancement type P-channel MOSFET 201, a depletion type N-channel MOSFET 202 and an enhancement type N-channel MOSFET 203 is installed between the power supply VDD and VSS.
The gate of the enhancement P-channel MOSFET 201 is connected to the output of the CMOS 2-input NAND circuit 204 having CT and I as inputs, the gate of the depletion N-channel MOSFET 202 is connected to CT, and the gate of the enhancement N-channel MOSFET 203 is CB. CMO with CMOS2 input with I and I as input
The fact that it is connected to the output of the S2 input NOR circuit 205 means that the depletion type N-channel MOS in FIG.
Although the FET 102a is the same as the one in which the depletion type N-channel MOSFET 102d in FIG. 1D is replaced, the gate insulating film thickness of the depletion type N-channel MOSFET 202 and the enhancement type N-channel MOSFET 203 in FIG. Is CMOS
N-channel MOSFET and P-channel MOSFET and enhancement-type P-channel MOS forming the 2-input NAND circuit 204 and the CMOS 2-input NOR circuit 205
It is thicker than the gate insulating film thickness of the FET 201.
【0021】即ち図2(b)に示すようにP型基板21
の表面に形成されたP型ウェル22表面に薄いゲート絶
縁膜25aを有するNチャネルMOSFET23aと厚
いゲート絶縁膜25bを有するNチャネルMOSFET
23bを形成し、薄いゲート絶縁膜のMOSFET23
aによりNAND回路204,NOR回路205内のM
OSFETやエンハンスメント型PチャネルMOSFE
T201を構成し、一方厚いゲート絶縁膜を有するNチ
ャネルMOSFET23bをディプリーション型Nチャ
ネルMOSFET202及びエンハンスメント型Nチャ
ネルMOSFET203に適用することにより、出力端
子Tに5ボルトの電圧が外部から印加された場合にも絶
縁膜の絶縁性の経時劣化が防止でき、一方、他のMOS
FETは薄い絶縁膜を使用できるので3ボルトの電圧下
でも導通時電流が大きいので高速の動作も可能となる。
3ボルトの電源に対しては10nm(ナノメータ)程度
のゲート絶縁膜厚が適当で、5ボルトの電圧が印加され
る出力端子TにつながるMOSFET202と203の
ゲート絶縁膜厚としては15nm(ナノメータ)程度が
適当である。尚、図2(b)において、24はソース、
ドレインとなるN型不純物拡散層であり、26はポリシ
リコンのゲート電極を示している。That is, as shown in FIG. 2B, a P-type substrate 21
N-channel MOSFET 23a having a thin gate insulating film 25a and N-channel MOSFET having a thick gate insulating film 25b on the surface of the P-type well 22 formed on the surface of
23b to form a thin gate insulating film MOSFET 23
a in the NAND circuit 204 and NOR circuit 205
OSFET and enhancement type P channel MOSFE
In the case where a voltage of 5 V is externally applied to the output terminal T by applying the N-channel MOSFET 23b forming the T201 and having the thick gate insulating film to the depletion-type N-channel MOSFET 202 and the enhancement-type N-channel MOSFET 203. In addition, it is possible to prevent deterioration of the insulation property of the insulating film with time, while other MOS
Since a thin insulating film can be used for the FET, the current is large at the time of conduction even under a voltage of 3 V, so that high-speed operation is possible.
A gate insulating film thickness of about 10 nm (nanometer) is suitable for a power supply of 3 V, and a gate insulating film thickness of MOSFETs 202 and 203 connected to an output terminal T to which a voltage of 5 V is applied is about 15 nm (nanometer). Is appropriate. In FIG. 2B, 24 is a source,
An N-type impurity diffusion layer serving as a drain, and 26 denotes a polysilicon gate electrode.
【0022】図3は、本発明の第3の実施例の回路図で
ある。第1の電源であるVDD(例えば3.3ボルト)
と第2の電源であるVSS(通常0ボルト)の両端子の
間にエンハンスメント型PチャネルMOSFET301
とディプリーション型NチャネルMOSFET302a
と第1のエンハンスメント型NチャネルMOSFET3
03と第2のエンハンスメント型NチャネルMOSFE
T304の直列回路が設置され、ディプリーション型N
チャネルMOSFET302aと第1のエンハンスメン
ト型NチャネルMOSFET303の接続点が出力端子
Tに接続されている。FIG. 3 is a circuit diagram of the third embodiment of the present invention. VDD which is the first power supply (eg 3.3 volt)
And an enhancement type P-channel MOSFET 301 between both terminals of the second power source VSS (usually 0 volt)
And depletion type N-channel MOSFET 302a
And the first enhancement type N-channel MOSFET 3
03 and second enhancement type N channel MOSFE
Depletion type N with T304 series circuit installed
The connection point between the channel MOSFET 302a and the first enhancement type N-channel MOSFET 303 is connected to the output terminal T.
【0023】エンハンスメント型Pチャネル301のゲ
ートにはチップ選択信号端子CTとデータ入力信号Iの
信号を入力とするCMOS2入力NAND回路305の
出力が接続され、同様に第2のエンハンスメント型Nチ
ャネルMOSFET304のゲートにはCTに供給され
る信号の反転信号が供給される信号端子CBとデータ入
力信号端子Iの信号を入力とするCMOS2入力NOR
回路306の出力が接続されている。また、ディプリー
ション型NチャネルMOSFET302aのゲートは、
このディプリーション型NチャネルMOSFET302
aとエンハンスメント型PチャネルMOSFET301
の接続点と接続され、第1のエンハンスメント型Nチャ
ネルMOSFET303のゲートは第1の電源であるV
DDに接続されている。The gate of the enhancement-type P-channel 301 is connected to the chip selection signal terminal CT and the output of the CMOS 2-input NAND circuit 305 which receives the signal of the data input signal I, and similarly the second enhancement-type N-channel MOSFET 304. A CMOS 2-input NOR which receives signals from a signal terminal CB to which an inverted signal of a signal supplied to CT is supplied to a gate and a signal from a data input signal terminal I is input.
The output of the circuit 306 is connected. The gate of the depletion type N-channel MOSFET 302a is
This depletion type N-channel MOSFET 302
a and enhancement type P-channel MOSFET 301
Of the first enhancement-type N-channel MOSFET 303 is connected to the connection point of
It is connected to DD.
【0024】この出力回路の使用条件においては次の3
つの状態があり、以下各々についた説明する。There are the following three conditions in use of this output circuit.
There are two states, each of which is explained below.
【0025】(1)第1の状態:チップ選択信号端子C
T、データ端子Iへの入力信号がともにハイレベル(端
子CBへの入力がローレベル)の時。(1) First state: Chip selection signal terminal C
When both T and the input signal to the data terminal I are at the high level (the input to the terminal CB is at the low level).
【0026】エンハンスメント型PチャネルMOSFE
T301のゲート電位及び第2のエンハンスメント型N
チャネルMOSFET304のゲート電位はいずれもロ
ーレベルとなり、ディプリーション型NチャネルMOS
FET302aは導通しているので出力端子Tの電位は
ハイレベルとなる。Enhancement type P channel MOSFE
Gate potential of T301 and second enhancement type N
The gate potentials of the channel MOSFETs 304 are all at the low level, and the depletion type N-channel MOS
Since the FET 302a is conducting, the potential of the output terminal T becomes high level.
【0027】(2)第2の状態:チップ選択信号端子C
Tへの入力信号がハイレベル(端子CBへの入力がロー
レベル)、データ端子Iへの入力信号がローレベルの
時。(2) Second state: Chip selection signal terminal C
When the input signal to T is high level (the input to the terminal CB is low level) and the input signal to the data terminal I is low level.
【0028】エンハンスメント型PチャネルMOSFE
T301のゲート電位及び第2のエンハンスメント型N
チャネルMOSFET304のゲート電位はいずれもハ
イレベルとなり、ディプリーション型NチャネルMOS
FET302aは導通しているので出力端子Tの電位は
ローレベルとなる。Enhancement type P channel MOSFE
Gate potential of T301 and second enhancement type N
The gate potentials of the channel MOSFETs 304 are all at a high level, and the depletion type N-channel MOS
Since the FET 302a is conducting, the potential of the output terminal T becomes low level.
【0029】(3)第3の状態:チップ選択信号端子C
Tへの入力信号がローレベル(端子CBへの入力がハイ
レベル)の時。(3) Third state: Chip selection signal terminal C
When the input signal to T is low level (the input to terminal CB is high level).
【0030】データ入力端子Iへの入力信号のレベルに
かかわらずエンハンスメント型PチャネルMOSFET
301をゲート電位がハイレベルで、第2のエンハンス
メント型NチャネルMOSFET304のゲート電位が
ローレベルの状態となる。この状態で外部から出力端子
TにVDD以上の電圧が印加された場合は、ディプリー
ション型NチャネルMOSFET302aのしきい値電
圧を適当な値に設定しておくことにより、ディプリーシ
ョン型NチャネルMOSFET302aが非導通となっ
て出力端子Tから電源端子VDDへの電流を防止するこ
とができ、またVSS側については、第1のエンハンス
メント型NチャネルMOSFET303のゲート−ドレ
イン間にかかる電圧は高々2Vであるため、ゲート酸化
膜厚を10nm(ナノメータ)近傍とする製造プロセス
においても十分な信頼性が確保される。An enhancement type P channel MOSFET regardless of the level of the input signal to the data input terminal I.
The gate potential of 301 is at a high level, and the gate potential of the second enhancement type N-channel MOSFET 304 is at a low level. In this state, when a voltage higher than VDD is applied to the output terminal T from the outside, the depletion type N channel is set by setting the threshold voltage of the depletion type N channel MOSFET 302a to an appropriate value. The MOSFET 302a becomes non-conductive to prevent a current from the output terminal T to the power supply terminal VDD, and on the VSS side, the voltage applied between the gate and drain of the first enhancement type N-channel MOSFET 303 is 2V at most. Therefore, sufficient reliability is ensured even in the manufacturing process in which the gate oxide film thickness is in the vicinity of 10 nm (nanometer).
【0031】図1の第1の実施例において、ディプリー
ション型NチャネルMOSFETのしきい値VTDとし
ては、ソースに対して基板(Nウェル)に−VDDを印
加したときのしきい値の変動量を△VTDとすると、 (A):第1の状態で出力端子の電位が出力規格値VO
Hより大きくなければならないことから、 VOH<VDD−(VTD−△VTD) (B):第3の状態で寄生ダイオード309が順方向バ
イアスとならないためには、 VTD+△VTD>0 −△VTD<VTD<VDD−VOH−△VTD となる。△VTDはゲート絶縁膜厚,P型ウェル濃度等
によって決定される。図5と同様に、3V電源の出力回
路がバス配線を介して5V電源の集積回路と接続される
ときは、VDD=3Vとし、VOHは標準TTL規格で
ある2.4V+余裕分で2.6Vとし、△VTDを0.
5Vとして前述の式に導入することにより、 −0.5(ボルト)<VTD<−0.1(ボルト) が図3のディプリーション型NチャネルMOSFET3
02aのしきい値の適切な範囲となる。In the first embodiment of FIG. 1, as the threshold VTD of the depletion type N-channel MOSFET, the fluctuation of the threshold when -VDD is applied to the substrate (N well) with respect to the source. If the amount is ΔVTD, (A): In the first state, the potential of the output terminal is the output standard value VO.
Since it has to be larger than H, VOH <VDD− (VTD−ΔVTD) (B): VTD + ΔVTD> 0−ΔVTD <in order that the parasitic diode 309 does not become forward bias in the third state. VTD <VDD-VOH-ΔVTD. ΔVTD is determined by the gate insulating film thickness, P-type well concentration and the like. Similar to FIG. 5, when the output circuit of the 3V power supply is connected to the integrated circuit of the 5V power supply via the bus wiring, VDD = 3V, and VOH is 2.4V which is the standard TTL standard + 2.6V with a margin. And ΔVTD is 0.
By introducing 5 V into the above equation, -0.5 (volt) <VTD <-0.1 (volt) becomes the depletion type N-channel MOSFET 3 of FIG.
This is an appropriate range of the threshold value of 02a.
【0032】ここで、図3(a)のディプリーション型
NチャネルMOSFET302aを図3(b)に示した
ゲートを電源端子VDDに接続したディプリーション型
NチャネルMOSFET302bに置き換えてもよく、
この場合のVTDの下限は、エンハンスメント型Pチャ
ネルMOSFET301とディプリーション型Nチャネ
ルMOSFET302bの接続点の電位が約(VDDの
電位)+(寄生ダイオード309のP−N接合のビルト
インポテンシャルVFまたはエンハンスメント型Pチャ
ネルMOSFET301のしきい値電圧VTPの絶対値
のうち小さい方の値)まで上昇したときにディプリーシ
ョン型NタネルMOSFET302bが非導通となる条
件から求められ、 −△VTD−VF<VTDおよび−△VTD−(VTP
の絶対値)<VTD となるが、VF=0.7V,VTD=−0.4Vとする
と、VTDの上限が図3(a)の場合と同一であること
を考慮して、 −0.9(ボルト)<VTD<−0.1(ボルト) となり、VTDの許容範囲が増大する。Here, the depletion type N-channel MOSFET 302a of FIG. 3A may be replaced with the depletion type N-channel MOSFET 302b shown in FIG. 3B in which the gate is connected to the power supply terminal VDD.
The lower limit of VTD in this case is that the potential at the connection point between the enhancement-type P-channel MOSFET 301 and the depletion-type N-channel MOSFET 302b is approximately (VDD potential) + (the built-in potential VF of the P-N junction of the parasitic diode 309 or the enhancement type VF). It is obtained from the condition that the depletion type N-tunnel MOSFET 302b becomes non-conductive when the threshold voltage VTP of the P-channel MOSFET 301 rises to the smaller one), -ΔVTD-VF <VTD and − △ VTD- (VTP
However, if VF = 0.7V and VTD = −0.4V, then considering that the upper limit of VTD is the same as in the case of FIG. (Volts) <VTD <-0.1 (Volts), and the allowable range of VTD increases.
【0033】また、図3(a)のディプリーション型N
チャネルMOSFET302aを図3(c)に示した抵
抗307とディプリーション型NチャネルMOSFET
308の直列回路で低電圧を発生し、これをディプリー
ション型NチャネルMOSFET302cとのゲートに
供給する回路と置き換えてもよく、この場合は、ディプ
リーション型NチャネルMOSFET302cのしきい
値VTDが低いときにはそのゲート電圧も低くなり、し
きい値VTDが高いときにはそのゲート電圧も高くなる
ため、VTDの製造バラツキを補償することができ、デ
ィプリーション型NチャネルMOSFET302cのし
きい値VTDの許容範囲をさらに拡大できる。Further, the depletion type N shown in FIG.
The channel MOSFET 302a is composed of the resistor 307 and the depletion type N-channel MOSFET shown in FIG.
It may be replaced with a circuit that generates a low voltage in the series circuit of 308 and supplies this to the gate of the depletion type N-channel MOSFET 302c. In this case, the threshold VTD of the depletion type N-channel MOSFET 302c is When the threshold voltage VTD is low, the gate voltage is low, and when the threshold voltage VTD is high, the gate voltage is also high. Therefore, it is possible to compensate the manufacturing variation of the VTD, and the allowable range of the threshold VTD of the depletion type N-channel MOSFET 302c. Can be further expanded.
【0034】また、図3(a)のディプリーション型N
チャネルMOSFET302aを図3(d)に示したゲ
ートをチップ選択信号CT端子に接続したディプリーシ
ョン型NチャネルMOSFET302dに置き換えても
良い。この場合には、第3の状態ではディプリーション
型NチャネルMOSFET302dのゲートは0ボルト
の電位となるのでVTDの下限はさらに広がり、 −△VTD−(VTPの絶対値)−VDD<VTD となり、上限は図3(a)の場合と同一であるので、V
DDが3ボルトの時には、 −3.9(ボルト)<VTD<−0.1(ボルト) となり、集積回路に搭載さても製造時のしきい値バラツ
キが本発明の動作に全く影響を生じない程度に広くでき
る。Further, the depletion type N shown in FIG.
The channel MOSFET 302a may be replaced with a depletion type N-channel MOSFET 302d whose gate shown in FIG. 3D is connected to the chip selection signal CT terminal. In this case, in the third state, the gate of the depletion type N-channel MOSFET 302d has a potential of 0 volt, so that the lower limit of VTD further widens, and −ΔVTD− (absolute value of VTP) −VDD <VTD, Since the upper limit is the same as in the case of FIG.
When DD is 3 V, -3.9 (V) <VTD <-0.1 (V), and even when mounted on an integrated circuit, the variation in the threshold does not affect the operation of the present invention at all. Can be as wide as possible.
【0035】図4(a)は本発明の第4の実施例の出力
回路に示す回路図であり、図4(b)はその第1および
第2のエンハンスメント型NチャネルMOSFETを示
す断面図である。FIG. 4A is a circuit diagram showing an output circuit of the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a sectional view showing the first and second enhancement type N-channel MOSFETs. is there.
【0036】図4において図3と同一もしくは類似の箇
所は同一の符号で示してあるから同じ説明は省略する。
図4の第4の実施例において図3の第3の実施例と異な
る点は、第3の実施例では第1のエンハンスメント型N
チャネルMOSFET303も第2のエンハンスメント
型NチャネルMOSFET304も共にPウェル(図3
では図示省略)に形成してあるが、この第4の実施例で
はPウェルよりも不純物濃度が低いP型基板406にN
型不純物拡散層404をソース、ドレインとして形成し
て第1のエンハンスメント型NチャネルMOSFET4
01を構成し、P型基板よりも高不純物濃度のPウェル
405内に形成したN型不純物拡散層404をソース、
ドレインとして第2のエンハンスメント型NチャネルM
OSFET402を形成している。In FIG. 4, parts that are the same as or similar to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the same description will be omitted.
The fourth embodiment shown in FIG. 4 differs from the third embodiment shown in FIG. 3 in that the first enhancement type N is used in the third embodiment.
Both the channel MOSFET 303 and the second enhancement type N-channel MOSFET 304 are P wells (see FIG. 3).
However, in the fourth embodiment, an N-type is formed on the P-type substrate 406 having an impurity concentration lower than that of the P-well.
Of the first enhancement type N-channel MOSFET 4 by forming the type impurity diffusion layer 404 as a source and a drain.
01, and the N-type impurity diffusion layer 404 formed in the P-well 405 having a higher impurity concentration than the P-type substrate is used as a source,
Second enhancement type N channel M as drain
The OSFET 402 is formed.
【0037】一般に、MOSFETのしきい値電圧VT
は、次に第(1)式で与えられる。Generally, the threshold voltage VT of the MOSFET
Is then given by equation (1).
【0038】 [0038]
【0039】この第(1)式をVBで微分すると次の第
(2)式となる。Differentiating this equation (1) by VB gives the following equation (2).
【0040】 [0040]
【0041】いまこの第4の実施例において、第1のエ
ンハンスメント型NチャネルMOSFET401が作ら
れるP型基板406の不純物濃度が、第2のエンハンス
メント型NチャネルMOSFET402が作られるP型
ウェル405の不純物濃度よりも1桁低いとすると、第
(2)式より、第1のエンハンスメント型NチャネルM
OSFET401のVTの基板バイアス依存性は、第2
のエンハンスメント型NチャネルMOSFET304,
402の約0.32(10の平方根の逆数)倍に抑えら
れることがわかる。Now, in the fourth embodiment, the impurity concentration of the P-type substrate 406 in which the first enhancement type N-channel MOSFET 401 is formed and the impurity concentration of the P-type well 405 in which the second enhancement type N-channel MOSFET 402 is formed. If it is one digit lower than the first enhancement type N channel M,
The substrate bias dependence of VT of the OSFET 401 is the second
Enhancement type N-channel MOSFET 304,
It can be seen that it can be suppressed to approximately 0.32 times the reciprocal of 402 (the reciprocal of the square root of 10).
【0042】尚、この図4の第4の実施例でも、Pチャ
ネルMOSFET301にゲートが接続するディプリー
ション型NチャネルMOSFET302aの代りに、ゲ
ートを電源端子VDDに接続したディプリーション型N
チャネルMOSFET302b(図3(b))に置き換
えてもよく、またはゲートを電源端子VDDに接続した
抵抗とディプリーション型NチャネルMOSFETによ
り低電圧を発生した端子に接続したディプリーション型
NチャネルMOSFET302c(図3(c))に置き
換えてもよく、あるいはゲートをチップ選択信号CTに
接続したディプリーション型NチャネルMOSFET3
02d(図3(d))に置き換えてもよい。In the fourth embodiment of FIG. 4 also, instead of the depletion type N-channel MOSFET 302a whose gate is connected to the P-channel MOSFET 301, the depletion type N-type whose gate is connected to the power supply terminal VDD is used.
It may be replaced with a channel MOSFET 302b (FIG. 3B), or a depletion type N-channel MOSFET 302c having a gate connected to a power supply terminal VDD and a depletion type N-channel MOSFET connected to a terminal generating a low voltage. (FIG. 3C), or a depletion-type N-channel MOSFET 3 whose gate is connected to the chip selection signal CT
02d (FIG. 3 (d)).
【0043】[0043]
【発明の効果】以上に説明したように本発明は、従来の
出力回路におけるPチャネルMOSFETと出力端子の
間にディプリーション型NチャネルMOSFETを設置
することにより、外部から出力端子に電源電圧より高い
電圧が印加された場合にも出力端子から電源端子への電
流経路を遮断することができるので、高い電源電圧を使
用する他の集積回路とバス配線を介して接続した場合に
も消費電力が急増することを防止できるという効果を有
する。As described above, according to the present invention, by installing the depletion type N-channel MOSFET between the P-channel MOSFET and the output terminal in the conventional output circuit, the power supply voltage from the outside to the output terminal is increased. Even when a high voltage is applied, the current path from the output terminal to the power supply terminal can be cut off, so power consumption is reduced even when connected to other integrated circuits that use a high power supply voltage via bus wiring. It has the effect of preventing a sudden increase.
【図1】本発明の第1の実施例の出力回路を示す回路図
である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an output circuit of a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施例の出力回路を示す回路図
および一部断面図である。FIG. 2 is a circuit diagram and a partial sectional view showing an output circuit of a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施例の出力回路を示す回路図
である。FIG. 3 is a circuit diagram showing an output circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4の実施例の出力回路を示す回路図
および一部断面図である。FIG. 4 is a circuit diagram and a partial sectional view showing an output circuit of a fourth embodiment of the present invention.
【図5】従来技術の出力回路を示す一部断面図および問
題点を説明する回路図である。5A and 5B are a partial cross-sectional view showing a conventional output circuit and a circuit diagram for explaining problems.
21,406,506 P型基板 22,103,405,505 P型ウェル 604 エンハンスメント型NチャネルMOSFET 23a 薄いゲート絶縁膜のMOSFET 23b 厚いゲート絶縁膜のMOSFET 24,404,504 N型不純物拡散層 25a 薄いゲート絶縁膜 25b 厚いゲート絶縁膜 26,403,503 ゲートポリシリコン 101,201,301,601 エンハンスメント
型PチャネルMOSFET 102a,102b,102c,102d,107,3
02a,302b,302c,302d,308 デ
ィプリーション型NチャネルMOSFET 104,204,305,605 CMOS2入力N
AND回路 105,205,306,606 CMOS2入力N
OR回路 108,309,609 寄生ダイオード 202 厚いゲート膜のディプリーション型Nチャネ
ルMOSFET 203 厚いゲート膜のエンハンスメント型Nチャネ
ルMOSFET 303 第1のエンハンスメント型NチャネルMOS
FET 304 第2のエンハンスメント型NチャネルMOS
FET 106,307 抵抗 401 P型基板に形成した第1のエンハンスメント
型NチャネルMOSFET 402 P型ウエルに形成した第2のエンハンスメン
ト型NチャネルMOSFET 501 N型ウェル 502 P型不純物拡散層 507 金属配線 608 バス配線21, 406, 506 P-type substrate 22, 103, 405, 505 P-type well 604 Enhancement-type N-channel MOSFET 23a Thin gate insulating film MOSFET 23b Thick gate insulating film MOSFET 24, 404, 504 N-type impurity diffusion layer 25a Thin Gate insulating film 25b Thick gate insulating film 26,403,503 Gate polysilicon 101,201,301,601 Enhancement type P channel MOSFET 102a, 102b, 102c, 102d, 107,3
02a, 302b, 302c, 302d, 308 Depletion type N-channel MOSFET 104, 204, 305, 605 CMOS 2-input N
AND circuit 105, 205, 306, 606 CMOS 2 input N
OR circuit 108, 309, 609 Parasitic diode 202 Depletion-type N-channel MOSFET 203 with thick gate film 203 Enhancement-type N-channel MOSFET 303 with thick gate film 1st enhancement-type N-channel MOS transistor
FET 304 Second enhancement type N-channel MOS
FETs 106, 307 Resistors 401 First enhancement type N-channel MOSFET 402 formed on P-type substrate 402 Second enhancement type N-channel MOSFET 501 N-type well 502 P-type impurity diffusion layer 507 Metal wiring 608 bus formed on P-type well wiring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 19/003 Z 8941−5J ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H03K 19/003 Z 8941-5J
Claims (16)
ンスメント型PチャネルMOSFETとディプリーショ
ン型NチャネルMOSFETとエンハンスメト型Nチャ
ネルMOSFETを前記の順序で直列接続した回路を設
け、前記ディプリーション型NチャネルMOSFETと
前記エンハンスメト型NチャネルMOSFETの接続点
を出力端子と接続し、前記エンハンスメント型Pチャネ
ルMOSFETのゲートに第1の入力信号を供給し、前
記エハンスメント型NチャネルMOSFETのゲートに
第2の入力信号を供給し、かつ、前記第1の入力信号と
前記第2の入力信号がいずれもハイレベルの第1の状態
と、いずれもローレベルの第2の状態と、第1の入力信
号がハイレベルで第2の入力信号がローレベルの第3の
状態とを有することを特徴とする出力回路。1. A circuit in which an enhancement type P-channel MOSFET, a depletion type N-channel MOSFET and an enhancement type N-channel MOSFET are connected in series in the above order between a first power source and a second power source, A connection point between the depletion-type N-channel MOSFET and the enhancement-type N-channel MOSFET is connected to an output terminal, a first input signal is supplied to the gate of the enhancement-type P-channel MOSFET, and the enhancement-type N-channel MOSFET is connected. A second input signal is supplied to the gate of the first input signal, and the first input signal and the second input signal are both in a high level first state, and both are in a low level second state, A third state in which the first input signal is high level and the second input signal is low level Output circuit characterized by.
ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲートを
前記エンハンスメント型PチャネルMOSFETと前記
ディブリーション型NチャネルMOSFETの接続点に
接続したことを特徴とする出力回路。2. The output circuit according to claim 1, wherein a gate of the depletion type N-channel MOSFET is connected to a connection point of the enhancement type P-channel MOSFET and the depletion type N-channel MOSFET. Output circuit to do.
ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲートを
第1の電源に接続したことを特徴とする出力回路。3. The output circuit according to claim 1, wherein the gate of the depletion type N-channel MOSFET is connected to a first power supply.
ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲートを
前記第1の電源より低電位の電圧を発生する定電圧発生
回路に接続したことを特徴とする出力回路。4. The output circuit according to claim 1, wherein the gate of the depletion type N-channel MOSFET is connected to a constant voltage generating circuit that generates a voltage of a lower potential than the first power supply. Output circuit.
ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲート
に、前記第2の状態でハイレベルとなり、前記第3の状
態でローレベルとなる第3の入力信号を供給することを
特徴とする出力回路。5. The output circuit according to claim 1, wherein the gate of the depletion-type N-channel MOSFET has a third input which is at a high level in the second state and is at a low level in the third state. An output circuit characterized by supplying a signal.
ディプリーション型NチャネルMOSFETと前記エン
ハンスメント型NチャネルMOSFETに、前記エンハ
ンスメント型PチャネルMOSFETのゲート絶縁膜厚
よりも厚いゲート絶縁膜を有するMOSトランジスタを
用いることを特徴とする出力回路。6. The output circuit according to claim 5, wherein the depletion type N-channel MOSFET and the enhancement type N-channel MOSFET have a gate insulating film thicker than a gate insulating film of the enhancement type P-channel MOSFET. An output circuit using a MOS transistor.
ンスメント型PチャネルMOSFETとディプリーショ
ン型NチャネルMOSFETと第1のエンハンスメント
型NチャネルMOSFETと第2のエンハンスメント型
NチャネルMOSFETを前記の順序で直列接続した回
路を設け、前記ディプリーション型NチャネルMOSF
ETと前記第1のエンハンスメント型NチャネルMOS
FETの接続点を出力端子と接続し、前記エンハンスメ
ント型PチャネルMOSFETのゲートに第1の入力信
号を供給し、前記第1のエンハンスメント型Nチャネル
MOSFETのゲートを第1の電源に接続し、前記第2
のエンハンスメント型NチャネルMOSFETのゲート
に第2の入力信号を供給し、かつ、前記第1の入力信号
と前記第2の入力信号がいずれもハイレベルの第1の状
態と、いずれもローベルの第2の状態と、第1の入力信
号がバイレベルで第2の入力信号がローレベルの第3の
状態とを有することを特徴とする出力回路。7. An enhancement-type P-channel MOSFET, a depletion-type N-channel MOSFET, a first enhancement-type N-channel MOSFET and a second enhancement-type N-channel MOSFET are provided between the first power supply and the second power supply. The depletion-type N-channel MOSF is provided with the circuits connected in series in the above order.
ET and the first enhancement type N channel MOS
A connection point of the FET is connected to an output terminal, a first input signal is supplied to the gate of the enhancement type P-channel MOSFET, a gate of the first enhancement type N-channel MOSFET is connected to a first power source, and Second
A second input signal is supplied to the gate of the enhancement-type N-channel MOSFET, and the first input signal and the second input signal are both at a high level in a first state, and both are at a low level. An output circuit having a second state and a third state in which a first input signal is a bilevel and a second input signal is a low level.
ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲート
を、前記エンハンスメント型PチャネルMOSFETと
前記ディプリーション型NチャネルMOSFETの前記
接続点に接続したことを特徴とする出力回路。8. The output circuit according to claim 7, wherein the gate of the depletion type N-channel MOSFET is connected to the connection point of the enhancement type P-channel MOSFET and the depletion type N-channel MOSFET. Characteristic output circuit.
ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲートを
前記第1の電源に接続したことを特徴とする出力回路。9. The output circuit according to claim 7, wherein the gate of the depletion type N-channel MOSFET is connected to the first power supply.
記ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲート
を前記第1の電源より低電位の電圧を発生する定電圧発
生回路に接続したことを特徴とする出力回路。10. The output circuit according to claim 7, wherein the gate of the depletion type N-channel MOSFET is connected to a constant voltage generating circuit for generating a voltage lower than the first power source. Output circuit.
記ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲート
に、前記第2の状態でハイレベルとなり前記第3の状態
でローレベルとなる第3の入力信号を供給することを特
徴とする出力回路。11. The output circuit according to claim 7, wherein the gate of the depletion-type N-channel MOSFET has a third input signal which is at a high level in the second state and is at a low level in the third state. An output circuit characterized in that
ハンスメント型PチャネルMOSFETとディプリーシ
ョン型NチャネルMOSFETと第1のエンハンスメン
ト型NチャネルMOSFETと第2のエンハンスメント
型NチャネルMOSFETを前記の順序で直列接続した
回路を有し、前記第1のエンハンスメント型Nチャネル
MOSFETの基板不純物濃度を前記第2のエンハンス
メント型NチャネルMOSFETの基板不純物濃度もり
も低くして構成し、前記ディプリーション型Nチャネル
MOSFETと前記第1のエンハンスメント型Nチャネ
ルMOSFETの接続点を出力端子と接続し、前記エン
ハンスメント型PチャネルMOSFEのゲートに第1の
入力信号を供給し、前記第1のエンハンスメント型Nチ
ャネルMOSFETのゲートを前記第1の電源に接続
し、前記第2のエンハンスメント型NチャネルMOSF
ETのゲートに第2の入力信号を供給し、かつ、前記第
1の入力信号と前記第2の入力信号がいずれもハイレベ
ルの第1の状態と、いずれもローレベルの第2の状態
と、第1の入力信号がハイレベルで第2の入力信号がロ
ーレベルの第3の状態を有することを特徴とする出力回
路。12. An enhancement-type P-channel MOSFET, a depletion-type N-channel MOSFET, a first enhancement-type N-channel MOSFET, and a second enhancement-type N-channel MOSFET are provided between the first power supply and the second power supply. A circuit in which the substrate impurity concentration of the first enhancement-type N-channel MOSFET is lower than that of the second enhancement-type N-channel MOSFET. Of the first enhancement-type N-channel MOSFET and the first enhancement-type N-channel MOSFET by connecting a connection point between the first enhancement-type N-channel MOSFET and the output terminal to a gate of the enhancement-type P-channel MOSFE. Channel MOSFET The gate of the second enhancement-type N-channel MOSF is connected to the first power supply.
A second input signal is supplied to the gate of ET, and a first state in which both the first input signal and the second input signal are at a high level and a second state in which both are at a low level An output circuit having a third state in which the first input signal is at a high level and the second input signal is at a low level.
前記ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲー
トを、前記エンハンスメント型PチャネルMOSFET
と前記ディプリーション型NチャネルMOSFETの接
続点に接続したことを特徴とする出力回路。13. The output circuit according to claim 12, wherein:
A gate of the depletion type N-channel MOSFET is connected to the enhancement type P-channel MOSFET.
And an output circuit connected to a connection point of the depletion type N-channel MOSFET.
前記ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲー
トを前記第1の電源に接続したことを特徴とする出力回
路。14. The output circuit according to claim 12, wherein:
An output circuit in which the gate of the depletion type N-channel MOSFET is connected to the first power supply.
前記ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲー
トを前記第1の電源より低電位の電圧を発生する定電圧
発生回路に接続したことを特徴とする出力回路。15. The output circuit according to claim 12,
An output circuit characterized in that the gate of the depletion type N-channel MOSFET is connected to a constant voltage generating circuit for generating a voltage of a lower potential than the first power supply.
前記ディプリーション型NチャネルMOSFETのゲー
トに、前記第2の状態でハイレベルとなり前記第3の状
態でローレベルとなる第3の入力信号を供給することを
特徴とする出力回路。16. The output circuit according to claim 12,
An output circuit, wherein a third input signal, which is at a high level in the second state and is at a low level in the third state, is supplied to the gate of the depletion type N-channel MOSFET.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4200737A JP2819950B2 (en) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | Output circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4200737A JP2819950B2 (en) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | Output circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0653809A true JPH0653809A (en) | 1994-02-25 |
JP2819950B2 JP2819950B2 (en) | 1998-11-05 |
Family
ID=16429340
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4200737A Expired - Fee Related JP2819950B2 (en) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | Output circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2819950B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002135104A (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Hitachi Ltd | Output circuit and input circuit |
JP2004023402A (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Ricoh Co Ltd | Io cell circuit |
-
1992
- 1992-07-28 JP JP4200737A patent/JP2819950B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002135104A (en) * | 2000-10-30 | 2002-05-10 | Hitachi Ltd | Output circuit and input circuit |
JP2004023402A (en) * | 2002-06-14 | 2004-01-22 | Ricoh Co Ltd | Io cell circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2819950B2 (en) | 1998-11-05 |
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