JP2962808B2 - Output buffer circuit - Google Patents
Output buffer circuitInfo
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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装置の内部回路と出力端子と
の間に設けられる出力バッファ回路に関するものであ
る。The present invention relates to an output buffer circuit provided between an internal circuit of a semiconductor integrated circuit device and an output terminal.
(従来の技術) 出力バッファ回路には大電流を流すことができるよう
に、大きなチャネル幅をもつMOSトランジスタが用いら
れている。出力バッファ回路のMOSトランジスタに大電
流が瞬間的に流れると、電流の時間変化di/dtが大きく
なってスパイク電圧が発生し、これがノイズとなる。そ
のため、出力バッファ回路のMOSトランジスタが瞬間的
にオンになるのを防ぐために、多結晶シリコンのゲート
電極を蛇行させることにより、そのゲート電極の抵抗に
よる伝搬遅延時間を設けて出力トランジスタに流れる全
電流を時間的に分散させている。(Prior Art) In an output buffer circuit, a MOS transistor having a large channel width is used so that a large current can flow. When a large current instantaneously flows through the MOS transistor of the output buffer circuit, the time change di / dt of the current increases, and a spike voltage is generated, which becomes noise. Therefore, in order to prevent the MOS transistor of the output buffer circuit from being turned on instantaneously, the meandering of the polycrystalline silicon gate electrode provides a propagation delay time due to the resistance of the gate electrode, and the total current flowing through the output transistor Are distributed over time.
(発明が解決しようとする課題) 出力バッファ回路で多結晶シリコンゲート電極を蛇行
させようとすれば、CADなどで登録されているMOSトラン
ジスタのレイアウトを変更しなければならない。(Problems to be Solved by the Invention) In order to meander the polycrystalline silicon gate electrode in the output buffer circuit, it is necessary to change the layout of the MOS transistors registered by CAD or the like.
また、伝搬遅延時間を変えようとすれば、蛇行したゲ
ート電極に沿って構成されるサブトランジスタの数やサ
イズを変える必要があり、設計の柔軟性を欠く。To change the propagation delay time, it is necessary to change the number and size of the sub-transistors formed along the meandering gate electrode, which lacks design flexibility.
本発明は出力バッファ回路の全電流を時間的に分散さ
せて実効的にdi/dtを減少させてスパイク電圧を低減さ
せるとともに、出力MOSトランジスタのレイアウトを大
きく変更する必要をなくし、また伝搬遅延時間も容易に
変更することのできる出力バッファ回路を提供すること
を目的とするものである。The present invention disperses the entire current of the output buffer circuit over time to effectively reduce di / dt and reduce spike voltage, and eliminates the need to largely change the layout of the output MOS transistor, and also reduces the propagation delay time. It is another object of the present invention to provide an output buffer circuit which can be easily changed.
(課題を解決するための手段) 本発明では半導体集積回路装置の内部回路と出力端子
との間の1つの活性領域に1又は2以上の連続した帯状
のゲート電極を形成し、そのゲート電極下に形成される
チャネルのしきい値電圧をゲート電極に印加される電圧
でオンとなる範囲で場所によって異なるように設定す
る。(Means for Solving the Problems) In the present invention, one or two or more continuous band-shaped gate electrodes are formed in one active region between an internal circuit of a semiconductor integrated circuit device and an output terminal, and the gate electrode is formed under the gate electrode. The threshold voltage of the channel formed in the above is set to be different depending on the location within a range where the threshold voltage is turned on by the voltage applied to the gate electrode.
(作用) チャネルのしきい値電圧が場所によって異なっている
ので、ゲート電極に内部回路から入力電圧が印加された
とき、そのゲート電極に沿って構成されているMOSトラ
ンジスタは例えばNチャネル型であればしきい値電圧の
低いものから順次オンとなり、出力バッファ回路の全電
流が時間的に分散されて流れる。(Operation) Since the threshold voltage of the channel differs depending on the location, when an input voltage is applied to the gate electrode from an internal circuit, the MOS transistor formed along the gate electrode may be, for example, an N-channel type. For example, if the threshold voltage is low, they are sequentially turned on, and the entire current of the output buffer circuit flows in a dispersed manner over time.
(実施例) 第1図は一実施例を表わし、第2図はその等価回路を
表わす。(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment, and FIG. 2 shows an equivalent circuit thereof.
2はシリコン基板表面でフィールド酸化膜で囲まれた
1つの活性領域であり、活性領域2を横切って複数本の
多結晶シリコンにてなるゲート電極4が形成されてい
る。ゲート電極4は一体化されており、内部回路からス
ルーホール5を介して入力信号が印加される。Reference numeral 2 denotes one active region surrounded by a field oxide film on the surface of the silicon substrate, and a plurality of polycrystalline silicon gate electrodes 4 are formed across the active region 2. The gate electrode 4 is integrated, and an input signal is applied from an internal circuit through the through hole 5.
活性領域2にはゲート電極4をマスクにしてイオン注
入法や拡散法により不純物拡散領域が形成されており、
拡散領域はゲート電極4下のチャネル領域を挾んで順次
ソース領域6s,ドレイン領域6d,ソース領域6s,ドレイン
領域6d,……となっている。拡散領域にはそれぞれ複数
個のコンタクトホール7が設けられ、ソース領域どおし
が共通に接続されて接地端子又は電源電圧端子に接続さ
れ、ドレイン領域どおしも共通に接続されて出力端子に
接続されている。An impurity diffusion region is formed in the active region 2 by ion implantation or diffusion using the gate electrode 4 as a mask.
The diffusion region is a source region 6s, a drain region 6d, a source region 6s, a drain region 6d,... Sequentially sandwiching a channel region below the gate electrode 4. A plurality of contact holes 7 are provided in each of the diffusion regions, the source regions are commonly connected to each other and connected to the ground terminal or the power supply voltage terminal, and the drain regions are commonly connected to the output terminal. It is connected.
ゲート電極4下にはソース領域6sとドレイン領域6dの
間にチャネル領域が形成され、チャネル領域には不純物
が注入されてしきい値電圧が制御されている。この例で
は入力信号用スルーホール5に最も近いゲート電極(図
では左端のゲート電極)のしきい値電圧を最も低く、出
力信号側のコンタクトホールに最も近いゲート電極(図
では右端)のしきい値電圧を最も高くするように、ゲー
ト電極4ごとのしきい値電圧が図で左から右方向に向か
って順次高くなるように、かつ、それぞれのしきい値電
圧は入力信号のハイレベルよりも低い範囲に設定されて
いる。その結果、図で左から右に向かってゲート電極ご
とにしきい値電圧の異なるサブトランジスタa,b,c,……
iが構成されている。A channel region is formed below the gate electrode 4 between the source region 6s and the drain region 6d, and impurities are implanted into the channel region to control the threshold voltage. In this example, the threshold voltage of the gate electrode (the leftmost gate electrode in the figure) closest to the input signal through hole 5 is the lowest, and the threshold of the gate electrode (the rightmost in the figure) closest to the contact hole on the output signal side. The threshold voltage of each gate electrode 4 is sequentially increased from left to right in the figure so as to maximize the value voltage, and each threshold voltage is higher than the high level of the input signal. Set to a lower range. As a result, the sub-transistors a, b, c,... Having different threshold voltages for each gate electrode from left to right in the figure.
i are configured.
次に、本実施例の動作について説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
ソース領域6sが接地端子に接続されているとして、入
力端子5に内部回路からハイレベルの信号が入力される
と、しきい値電圧の低いMOSトランジスタaから順にb,
c,……と時間がずれてオンになっていき、最終的に全て
のMOSトランジスタがオンとなって所定の全電流が出力
端子から接地端子へと流れる。これにより、電流の時間
変化di/dtの実効値が小さくなる。Assuming that the source region 6s is connected to the ground terminal, when a high-level signal is input to the input terminal 5 from the internal circuit, the MOS transistors a with the lower threshold voltage, b,
.., are turned on with a time lag, finally, all the MOS transistors are turned on, and a predetermined total current flows from the output terminal to the ground terminal. As a result, the effective value of the time change di / dt of the current decreases.
チャネル領域に注入する不純物量を制御してしきい値
電圧を制御するには、直接描画法によりイオン注入すれ
ばよい。In order to control the threshold voltage by controlling the amount of impurities to be implanted into the channel region, ions may be implanted by a direct writing method.
しきい値電圧を場所的に異ならせる方法としては、他
にゲート酸化膜厚を場所的に異ならせるようにしてもよ
い。As another method for making the threshold voltage different in location, the thickness of the gate oxide film may be made different in location.
(発明の効果) 本発明では出力バッファ回路に形成されるチャネルの
しきい値電圧を場所により異ならせることによって、入
力信号が印加されたときに出力MOSトランジスタが部分
的に時間のずれをもってオンになるようにしたので、出
力電流の時間変化の実効値が減少して、スイッチングに
より生じるスパイク電圧が低減される。このような出力
バッファ回路は、例えば超高速CMOS型半導体集積回路装
置に特に有効である。(Effect of the Invention) In the present invention, the threshold voltage of the channel formed in the output buffer circuit is made different depending on the location, so that when an input signal is applied, the output MOS transistor is partially turned on with a time lag. Therefore, the effective value of the time change of the output current is reduced, and the spike voltage generated by switching is reduced. Such an output buffer circuit is particularly effective, for example, for an ultra-high-speed CMOS semiconductor integrated circuit device.
第1図は一実施例を示すレイアウトパターンの摸式図、
第2図は同実施例の等価回路図である。 2……活性領域、4……ゲート電極、6s……ソース領
域、6d……ドレイン領域、a〜i……サブMOSトランジ
スタ。FIG. 1 is a schematic diagram of a layout pattern showing one embodiment,
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the embodiment. 2 ... active region, 4 ... gate electrode, 6 s ... source region, 6 d ... drain region, a to i ... sub-MOS transistor.
Claims (1)
との間の1つの活性領域に1又は2以上の連続した帯状
のゲート電極が形成され、そのゲート電極下に形成され
るチャネルのしきい値電圧がゲート電極に印加される電
圧でオンとなる範囲で場所によって異なって設定されて
おり、前記ゲート電極が内部回路に接続され、ソース・
ドレインの一方が出力端子に接続され、他方が高電圧電
源端子又は低電圧電源端子に接続される出力バッファ回
路。An active region between an internal circuit of a semiconductor integrated circuit device and an output terminal is formed with one or more continuous band-shaped gate electrodes, and a channel formed under the gate electrode is formed. The threshold voltage is set differently depending on the location within a range where the threshold voltage is turned on by the voltage applied to the gate electrode, and the gate electrode is connected to an internal circuit,
An output buffer circuit in which one of the drains is connected to an output terminal and the other is connected to a high-voltage power supply terminal or a low-voltage power supply terminal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2304671A JP2962808B2 (en) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | Output buffer circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2304671A JP2962808B2 (en) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | Output buffer circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04177766A JPH04177766A (en) | 1992-06-24 |
JP2962808B2 true JP2962808B2 (en) | 1999-10-12 |
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ID=17935825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2304671A Expired - Fee Related JP2962808B2 (en) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | Output buffer circuit |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2962808B2 (en) |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP2304671A patent/JP2962808B2/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH04177766A (en) | 1992-06-24 |
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