JP3144825B2 - Output buffer circuit - Google Patents

Output buffer circuit

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JP3144825B2
JP3144825B2 JP13262891A JP13262891A JP3144825B2 JP 3144825 B2 JP3144825 B2 JP 3144825B2 JP 13262891 A JP13262891 A JP 13262891A JP 13262891 A JP13262891 A JP 13262891A JP 3144825 B2 JP3144825 B2 JP 3144825B2
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裕仁 菊川
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は出力バッファ回路、特に
入出力用の外部端子と接続される出力バッファ回路に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output buffer circuit, and more particularly to an output buffer circuit connected to an external input / output terminal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、DRAM等の半導体記憶装置の出
力バッファ回路の最終段にはNチャンネルMOSFET
を直列接続したNMOS型のバッファ回路が用いられて
きた。この回路について図面を用いて説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, an N-channel MOSFET is provided at the last stage of an output buffer circuit of a semiconductor memory device such as a DRAM.
Have been used in series. This circuit will be described with reference to the drawings.

【0003】図は出力バッファ回路の最終段にNMO
S型のバッファ回路を用いた半導体記憶装置の入出力部
のブロック構成図、図は図にある出力バッファ回路
の最終段35の断面構造図を示すものである。図中
1,22は出力データ線対で電気的に相補である。23
は差動増幅器等で構成された出力増幅器、46、35は
出力バッファ回路で、特に35は出力バッファ回路の最
終段である。9はデータ入出力線、25は外部端子、2
6は入力バッファ回路、27は入力増幅器、28、29
は電気的に相補な入力データ線対である。また7は電源
線、10は接地線、14はNチャンネルMOSFETの
ソース及びドレイン、15はP型のシリコン基板、16
は分離領域、51はNチャンネルMOSFETのソース
及びドレインである。
FIG. 5 shows an NMO at the last stage of an output buffer circuit.
Block diagram of the input and output portions of the semiconductor memory device using the S type buffer circuit, FIG. 6 shows a cross-sectional view of the final stage 35 of the output buffer circuit in FIG. 2 in the figure
Output data line pairs 1 and 22 are electrically complementary. 23
Is an output amplifier composed of a differential amplifier or the like, 46 and 35 are output buffer circuits, and especially 35 is the last stage of the output buffer circuit. 9 is a data input / output line, 25 is an external terminal, 2
6 is an input buffer circuit, 27 is an input amplifier, 28 and 29
Is an electrically complementary input data line pair. 7 is a power supply line, 10 is a ground line, 14 is a source and a drain of an N-channel MOSFET, 15 is a P-type silicon substrate, 16
Is an isolation region, and 51 is a source and a drain of the N-channel MOSFET.

【0004】まずこの回路の動作について説明する。図
において出力データ線対21、22は出力増幅器23
を介して出力バッファ回路46、35に接続してある。
出力データ線対21、22に現れる出力データ対は出力
バッファ回路46において一定のタイミングをもって、
一方は第1の制御線49を介して出力バッファ回路の最
終段35内の第1のNチャンネルMOSFET47に、
もう一方は第2の制御線50を介して出力バッファ回路
の最終段35内の第2のNチャンネルMOSFET48
に出力される。ここで出力データ線21がハイレベルの
時は、第1の制御線49がハイレベルになり第1のNチ
ャンネルMOSFET47がオンして外部端子25はハ
イレベルになり、逆に出力データ線21がローレベルの
時は、第2の制御線50がハイレベルになり第2のNチ
ャンネルMOSFET48がオンして外部端子25はロ
ーレベルになりデータが外部に出力される。一方、デー
タ入力時には外部端子25より入力したデータを入力バ
ッファ回路26及び入力増幅器27で入力データ線対2
8、29に転送する。
First, the operation of this circuit will be described. Figure
5 , the output data line pair 21, 22 is connected to the output amplifier 23.
Are connected to the output buffer circuits 46 and 35 via the.
Output data pairs appearing on the output data line pairs 21 and 22 are output from the output buffer circuit 46 at a certain timing.
One is connected to the first N-channel MOSFET 47 in the final stage 35 of the output buffer circuit via the first control line 49,
The other is connected via a second control line 50 to a second N-channel MOSFET 48 in the final stage 35 of the output buffer circuit.
Is output to Here, when the output data line 21 is at the high level, the first control line 49 is at the high level, the first N-channel MOSFET 47 is turned on, the external terminal 25 is at the high level, and conversely, the output data line 21 is at the high level. When the signal is at the low level, the second control line 50 is at the high level, the second N-channel MOSFET 48 is turned on, the external terminal 25 is at the low level, and data is output to the outside. On the other hand, at the time of data input, the data input from the external terminal 25 is input to the input data line pair 2 by the input buffer circuit 26 and the input amplifier 27.
Transfer to 8 and 29.

【0005】ところが、出力バッファ回路の最終段35
のNチャンネルMOSFET47、48のゲート電極に
接続された第1及び第2の制御線49、50の論理振幅
が接地電位(以下VSS(TYP.))以上電源電位(以下VCC
(TYP.))以下の場合、出力データがハイレベルの時、即
ち第1の制御線21の電位がVCC(TYP.)の時、外部端子
25にVCC(TYP.)より第1のNチャンネルMOSFET
47のVth分だけ低い電位が現れるという問題点を有し
ていた。
However, the final stage 35 of the output buffer circuit
The first and second control lines 49 and 50 connected to the gate electrodes of the N-channel MOSFETs 47 and 48 have a logic amplitude equal to or higher than a ground potential (hereinafter VSS (TYP.)) And a power supply potential (hereinafter VCC).
(TYP.)) In the following cases, when the output data is at a high level, that is, when the potential of the first control line 21 is VCC (TYP.), The external terminal 25 is connected to the first N channel from VCC (TYP.). MOSFET
There is a problem that a potential lower by 47 Vth appears.

【0006】そこで従来は、出力データがハイレベルの
時、外部端子25の電位がVCC(TYP.)になるように、出
力バッファ回路46内に昇圧回路を設けて、出力データ
が出力バッファ回路46に入力すると、第1のNチャン
ネルMOSFET47のゲート電極に接続する第1の制
御線49をVCC(TYP.)+Vth以上の高電位に昇圧するこ
とにより解決していた。しかしながら第1の制御線49
を昇圧するにはある程度の時間が必要であり、そのため
にデータの出力に要する時間が長くなるという問題点が
生じてくる。
Therefore, conventionally, a booster circuit is provided in the output buffer circuit 46 so that the potential of the external terminal 25 becomes VCC (TYP.) When the output data is at a high level. Is solved by boosting the first control line 49 connected to the gate electrode of the first N-channel MOSFET 47 to a high potential of VCC (TYP.) + Vth or more. However, the first control line 49
Requires a certain amount of time to boost the voltage, which causes a problem that the time required for data output becomes longer.

【0007】以上2点の問題、即ち第1及び第2の制御
線49、50の論理振幅がVSS(TYP.)〜VCC(TYP.)の場
合、出力データがハイレベルの時、外部端子25にVCC
(TYP.)−Vthの電位が現れるという問題と、前記の問題
を解決するために第1の制御線49を昇圧すると、この
ために出力に要する時間が長くなるという問題は、出力
バッファ回路の最終段35をCMOS化する、即ち第1
のNチャンネルMOSFET47をPチャンネルMOS
FETとすることで解決するが、周辺回路がCMOS化
された現在も以前と同様にNMOS型のバッファ回路が
用いられている。その理由は、出力バッファ回路につな
がる外部端子がデータの入力と出力を兼用する場合、入
力データのハイレベル時の電位がVCC(TYP.)より高電位
(例えば、DRAMの製品スペックにある、入力電圧
(以下VIN)の高電圧側の絶対最大定格であるVCC(TY
P.)+2(V))の時、出力バッファ回路の最終段がC
MOS型のバッファ回路であると、これを構成するPチ
ャンネルMOSFETのドレインノードからNウェルに
向かって順方向のダイオード電流が流れ、この電流がト
リガーとなってラッチアップ等の素子破壊を引き起こす
可能性があるためである。
When the logical amplitudes of the first and second control lines 49 and 50 are between VSS (TYP.) And VCC (TYP.), The external terminal 25 is inactive when the output data is at a high level. To VCC
The problem that the potential of (TYP.)-Vth appears and the problem that if the first control line 49 is boosted to solve the above problem, the time required for output becomes longer, The final stage 35 is made CMOS, that is, the first stage
N-channel MOSFET 47 is replaced with P-channel MOS
Although the problem is solved by using an FET, an NMOS type buffer circuit is used as in the past even when the peripheral circuit is changed to CMOS. The reason is that when the external terminal connected to the output buffer circuit is used for both data input and output, the potential at the time of high level of the input data is higher than VCC (TYP.) (For example, the input VCC (TY), which is the absolute maximum rating on the high voltage side of the voltage (hereinafter VIN)
P.) + 2 (V)), the last stage of the output buffer circuit is C
In the case of a MOS buffer circuit, a forward diode current flows from the drain node of the P-channel MOSFET constituting the MOS buffer circuit toward the N-well, and this current may trigger an element destruction such as latch-up. Because there is.

【0008】以上のことを図、図を用いて説明す
る。図は完全にCMOS化された半導体記憶装置の入
出力部のブロック構成図、図は図にある出力バッフ
ァ回路の最終段36の断面構造図を示すものである。図
、図において、図、図と同一の機能を有するも
のは同一の番号を付し説明を省略する。異なる点は、図
の第1のNチャンネルMOSFET47やPチャンネ
ルMOSFET1とし、それに伴い図の出力バッファ
回路46の機能を変更し出力バッファ回路24とし、そ
の出力線である図の第1及び第2の制御線49、50
をそれぞれ第1及び第2の制御線4、6とした点であ
る。11はPチャンネルMOSFETのソース及びドレ
イン、12はNウエルである。
[0008] Figure 7 above, it will be described with reference to FIG. Figure 7 is a block diagram of the input and output portions of the fully CMOS of semiconductor memory device, FIG. 8 shows a cross-sectional view of the final stage 36 of the output buffer circuit in FIG. Figure
7 and 8 , those having the same functions as those in FIGS. 5 and 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The difference is the figure
5 first to the N-channel MOSFET47 and P-channel MOSFET1 of, to change the function of the output buffer circuit 46 of the accompanying Figure 5 it is an output buffer circuit 24, first and second control lines in FIG. 5 which is the output line 49, 50
Are the first and second control lines 4 and 6, respectively. Reference numeral 11 denotes a source and a drain of a P-channel MOSFET, and reference numeral 12 denotes an N well.

【0009】まずこの回路の動作について説明する。図
において出力データ線対21、22は出力増幅器23
を介して出力バッファ回路24、36に接続してある。
出力データ線対21、22に現れる出力データ対は出力
バッファ回路24において一定のタイミングをもって、
一方は第1の制御線4を介して出力バッファ回路の最終
段36内のPチャンネルMOSFET1に、もう一方は
第2の制御線6を介して出力バッファ回路の最終段36
内のNチャンネルMOSFET3に出力される。このと
き第1及び第2の制御線4、6は出力バッファ回路24
出力時において電気的に同相になるようにしてあり、ま
た特に昇圧はしていない。ここで出力データ線21がハ
イレベルの時は、第1の制御線4がローレベルになりP
チャンネルMOSFET1がオンして外部端子25はハ
イレベル(電位はVCC(TYP.))になり、逆に出力デー
タ線21がローレベルの時は、第2の制御線6がハイレ
ベルになりNチャンネルMOSFET3がオンして外部
端子25はローレベル(電位は接地電位(以下VSS(TY
P.)))になりデータが外部に出力される。一方、デー
タ入力時には外部端子25より入力したデータを入力バ
ッファ回路26及び入力増幅器27で入力データ線対2
8、29に転送する。
First, the operation of this circuit will be described. Figure
7 , the output data line pair 21 and 22 is connected to the output amplifier 23.
Are connected to the output buffer circuits 24 and 36 via the.
The output data pairs appearing on the output data line pairs 21 and 22 are output from the output buffer circuit 24 at certain timings.
One is connected to the P-channel MOSFET 1 in the final stage 36 of the output buffer circuit via the first control line 4, and the other is connected to the final stage 36 of the output buffer circuit via the second control line 6.
Is output to the N-channel MOSFET 3 inside. At this time, the first and second control lines 4 and 6 are connected to the output buffer circuit 24.
At the time of output, they are electrically in-phase, and there is no particular step-up. Here, when the output data line 21 is at the high level, the first control line 4 goes to the low level,
When the channel MOSFET 1 is turned on and the external terminal 25 is at a high level (potential is VCC (TYP.)), Conversely, when the output data line 21 is at a low level, the second control line 6 is at a high level and the N-channel When the MOSFET 3 is turned on, the external terminal 25 is at a low level (the potential is ground potential (hereinafter referred to as VSS (TY)).
P.))) and the data is output to the outside. On the other hand, at the time of data input, the data input from the external terminal 25 is supplied to the input buffer circuit 26 and the input amplifier 27 by the input data line pair 2.
Transfer to 8 and 29.

【0010】ところでこのとき外部端子25には、例え
ばDRAMの製品スペック上では、VSS(TYP.)−1
(V)〜VCC(TYP.)+2(V)というような電位が印加
されることが許されており、そのため出力バッファ回路
の最終段36においてVCC線もしくはVSS線へ貫通電流
が流れることを防ぐために、データ入力時にPチャンネ
ルMOSFET1及びNチャンネルMOSFET3のゲ
ート電極に接続された第1及び第2の制御線4、6を各
々ハイレベル及びローレベルにするように出力バッファ
回路24においてコントロールする。
At this time, the external terminal 25 is connected to, for example, VSS (TYP.)-1 according to the DRAM product specification.
(V) to VCC (TYP.) + 2 (V) are allowed to be applied, and therefore, a through current is prevented from flowing to the VCC line or the VSS line in the final stage 36 of the output buffer circuit. For this purpose, the output buffer circuit 24 controls the first and second control lines 4 and 6 connected to the gate electrodes of the P-channel MOSFET 1 and the N-channel MOSFET 3 to a high level and a low level, respectively, at the time of data input.

【0011】また図によると、従来よりP型基板15
の電位はVSS(TYP.)−1(V)以下にしてあるので、
外部端子25の電位がVSS(TYP.)以下になる、即ち出
力バッファ回路の最終段36内のFETの接続ノード9
の電位がVSS(TYP.)以下になり、接続ノード9に接続
しているNチャンネルMOSFET3のドレインノード
14が電位がVSS(TYP.)以下なっても、ドレインノ
ード14とP型基板15との間にできるPN接合には、
順方向電流は流れない。
FIG. 8 shows that the conventional P-type substrate 15
Is set to VSS (TYP.)-1 (V) or less.
The potential of the external terminal 25 becomes equal to or lower than VSS (TYP.), That is, the connection node 9 of the FET in the final stage 36 of the output buffer circuit.
Potential of VSS (TYP.) Becomes less, also drain node 14 and the potential of the N-channel MOSFET3 connected to a connection node 9 becomes below VSS (TYP.), And the drain node 14 and the P-type substrate 15 The PN junction formed between
No forward current flows.

【0012】しかしながら、外部端子25の電位がVCC
(TYP.)以上になると出力バッファ回路の最終段36内の
FETの接続ノード9の電位がVCC(TYP.)以上になり、
接続ノード9に接続しているPチャンネルMOSFET
1のドレインノード11が電位がVCC(TYP.)以上にな
る。また従来よりPチャンネルMOSFET1を構成す
るNウェル12の電位はVCC(TYP.)であるので、ドレイ
ンノード11とNウェル12との間にできるPN接合に
は、順方向電流が流れ、この電流がトリガーとなってラ
ッチアップ等の素子破壊を引き起こす可能性があるとい
う問題が生じる。
However, when the potential of the external terminal 25 is VCC
(TYP.) Or more, the potential of the connection node 9 of the FET in the final stage 36 of the output buffer circuit becomes VCC (TYP.) Or more,
P-channel MOSFET connected to connection node 9
The potential of one drain node 11 becomes equal to or higher than VCC (TYP.). Further, since the potential of the N-well 12 constituting the P-channel MOSFET 1 is VCC (TYP.) Conventionally, a forward current flows through the PN junction formed between the drain node 11 and the N-well 12, and this current flows. There is a problem that a trigger may cause device destruction such as latch-up.

【0013】以上のことはP型基板にNウェルを設けた
場合であり、逆にN型基板にPウェルを設けたときも同
様になる。
The above is the case where the N-well is provided on the P-type substrate, and the same applies to the case where the P-well is provided on the N-type substrate.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体記憶装置の出力バッファ回路の最終段にはNチャンネ
ルMOSFETを直列接続したNMOS型のバッファ回
路を用い、出力バッファ回路の最終段の第1及び第2の
NチャンネルMOSFETのゲート電極に接続された第
1及び第2の制御線の論理振幅がVSS(TYP.)〜VCC(TY
P.)の場合、出力データがハイレベルの時、即ち第1の
制御線の電位がVCC(TYP.)の時、外部端子にVCC(TYP.)
−Vthの電位が現れるという問題点が有り、次に前記問
題点を、出力バッファ回路内に昇圧回路を設けて、出力
データが前記出力バッファ回路に入力しそのレベルがハ
イレベルの時、前記第1のNチャンネルMOSFETの
ゲート電極に接続される第1の制御線をVCC(TYP.)+V
th以上の高電位に昇圧することにより解決すると、今度
はデータの出力に要する時間が長くなるという問題点が
生じてくる。
As described above, an NMOS buffer circuit in which N-channel MOSFETs are connected in series is used for the last stage of the output buffer circuit of the semiconductor memory device, and the first stage of the last stage of the output buffer circuit is used. And the first and second control lines connected to the gate electrodes of the second N-channel MOSFET have a logic amplitude between VSS (TYP.) And VCC (TYP).
P.), when the output data is high level, that is, when the potential of the first control line is VCC (TYP.), VCC (TYP.) Is applied to the external terminal.
There is a problem that a potential of −Vth appears. Next, the above problem is solved by providing a booster circuit in an output buffer circuit, and when output data is input to the output buffer circuit and the level is high, the second The first control line connected to the gate electrode of one N-channel MOSFET is VCC (TYP.) + V
If the problem is solved by increasing the voltage to a high potential equal to or higher than th, there is a problem that the time required for data output is increased.

【0015】これらの問題点を解決するには、出力バッ
ファ回路の最終段をCMOS化する、即ち第1のNチャ
ンネルMOSFETをPチャンネルMOSFETとする
ことで解決するが、周辺回路がCMOS化された現在も
以前と同様にNMOS型のバッファ回路が用いられてい
る。その理由は、出力バッファ回路につながる外部端子
がデータの入力と出力を兼用する場合、入力データがハ
イレベルの時の電位がVCC(TYP.)より高電位の時、出力
バッファ回路の最終段がCMOS型のバッファ回路であ
るとPチャンネルMOSFETのドレインノードからN
ウェル(あるいはN型基板)に向かって順方向のダイオ
ード電流が流れ、この電流がトリガーとなってラッチア
ップ等の素子破壊を引き起こす可能性があるためであ
る。
To solve these problems, the last stage of the output buffer circuit is formed of CMOS, that is, the first N-channel MOSFET is formed of P-channel MOSFET, but the peripheral circuit is formed of CMOS. Even now, an NMOS buffer circuit is used as before. The reason is that when the external terminal connected to the output buffer circuit also serves as data input and output, when the potential when the input data is high level is higher than VCC (TYP.), The last stage of the output buffer circuit In the case of a CMOS buffer circuit, N
This is because a forward diode current flows toward the well (or N-type substrate), and this current may trigger an element breakdown such as latch-up.

【0016】本発明はかかる点に鑑み、データ出力の高
速化を図りつつ、かつ回路を構成する素子の異常動作を
防ぐことを図った出力バッファ回路を提供することを目
的とする。
In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide an output buffer circuit capable of speeding up data output and preventing abnormal operation of elements constituting a circuit.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、出力データ線
対に接続された出力バッファ回路において、その出力バ
ッファ回路の最終段を、ソースノードを電源線(以下V
CC線)に接続しゲート電極を第1の制御線に接続したP
チャンネルMOSFETと、ゲート電極を第3の制御線
に接続した第1のNチャンネルMOSFETと、ソース
ノードを接地線(VSS線)に接続しゲート電極を第2の
制御線に接続した第2のNチャンネルMOSFETの直
列接続で構成し、前記第1及び第2のNチャンネルMO
SFETの接続ノードを入出力用の外部端子に接続し、
データ入力時において、前記第1の制御線がハイレベ
ル、前記第2の制御線がローレベル、前記第3の制御線
がローレベルになり、データ出力時において、出力デー
タ線対上の出力データにより前記第1の制御線及び前記
第2の制御線がハイレベルもしくはローレベルの同相レ
ベルになり、出力データが出力バッファ回路に入力する
より前に、前記第3の制御線がVCC線の電位より前記第
1のNチャンネルMOSFETのVth以上高い電位に
昇圧されることを特徴とする。
According to the present invention, in an output buffer circuit connected to an output data line pair, a final stage of the output buffer circuit is connected to a power supply line (hereinafter referred to as V).
(CC line) and the gate electrode connected to the first control line.
A channel MOSFET, a first N-channel MOSFET having a gate electrode connected to a third control line, and a second N-channel MOSFET having a source node connected to a ground line (VSS line) and a gate electrode connected to a second control line. The first and second N-channel MOSFETs are connected in series.
Connect the connection node of the SFET to the external terminal for input and output,
At the time of data input, the first control line is at a high level.
The second control line is at a low level, and the third control line is
Becomes low level and the output data is
The first control line and the
When the second control line is at high level or low level,
Before the output data is input to the output buffer circuit, the third control line is boosted to a potential higher than the potential of the VCC line by Vth of the first N-channel MOSFET or more. .

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【作用】発明は、ラッチアップ防止に加え、第1のN
チャンネルMOSFETのゲート電極をVCC線の電位よ
り該NチャンネルMOSFETのしきい値電圧(th)
以上高い電位に昇圧される第3の制御線に接続すること
により、ハイレベルのデータを出力する時には外部端子
の電位はVCCとなり、しかも、出力データが出力バッフ
ァ回路に入力するより前に昇圧するので、昇圧時間に伴
うアクセス時間の遅れを防ぐことができる。
According to the present invention, the first N
The gate electrode of the channel MOSFET than the potential of VCC line N-channel MOSFET threshold voltage (V th)
By connecting to the third control line which is boosted to a higher potential, the potential of the external terminal becomes VCC when high-level data is output, and the output data is boosted before being input to the output buffer circuit. Therefore, it is possible to prevent a delay in the access time due to the boosting time.

【0020】[0020]

【実施例】(実施例1) 図1は本発明の第1の実施例における半導体記憶装置の
入出力部のブロック構成図、図2は図1にある出力バッ
ファ回路の最終段31の断面構造図を示すものである。
図1、図2において、図、図と同一の機能を有する
ものは同一の番号を付し説明を省略する。異なる点は、
のPチャンネルMOSFET1のNチャンネルMO
SFET3の間に新たにゲート電極を第3の制御線5に
接続したNチャンネルMOSFET2を挿入し、2つの
NチャンネルMOSFETの接続ノードを入出力用の外
部端子25に接続する点である。8はPチャンネルMO
SFETとNチャンネルMOSFETとの接続ノード、
13はNチャンネルMOSFETのソース及びドレイン
である。
FIG. 1 is a block diagram of an input / output unit of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a final stage 31 of the output buffer circuit shown in FIG. FIG.
1 and 2, components having the same functions as those in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The difference is
N-channel MO of the P-channel MOSFET1 in FIG. 7
The point is that an N-channel MOSFET 2 whose gate electrode is newly connected to the third control line 5 is inserted between the SFETs 3 and the connection node of the two N-channel MOSFETs is connected to the external terminal 25 for input / output. 8 is P channel MO
A connection node between the SFET and the N-channel MOSFET,
Reference numeral 13 denotes a source and a drain of the N-channel MOSFET.

【0021】まずこの回路の動作について説明する。図
1において出力データ線対21、22は出力増幅器23
を介して出力バッファ回路24、31に接続してある。
出力データ線対21、22に現れる出力データ対は出力
バッファ回路24において一定のタイミングをもって、
一方は第1の制御線4を介して出力バッファ回路の最終
段31内のPチャンネルMOSFET1に、もう一方は
第2の制御線6を介して出力バッファ回路の最終段31
内の第2のNチャンネルMOSFET3に出力される。
このとき第1及び第2の制御線4、6は出力バッファ回
路24出力時において電気的に同相になるようにしてあ
り、また特に昇圧はしていない。ここで出力データ線2
1がハイレベルの時は、第1の制御線4がローレベルに
なりPチャンネルMOSET1がオンして第1のNチャ
ンネルMOSFET2を介して外部端子25はハイレベ
ルになり、逆に出力データ線21がローレベルの時は、
第2の制御線6がハイレベルになりNチャンネルMOS
FET3がオンして外部端子25はローレベルになりデ
ータが外部に出力される。一方、データ入力時には外部
端子25より入力したデータを入力バッファ回路26及
び入力増幅器27で入力データ線対28、29に転送す
る。
First, the operation of this circuit will be described. In FIG. 1, output data line pairs 21 and 22 are output amplifiers 23.
Are connected to the output buffer circuits 24 and 31 via the.
The output data pairs appearing on the output data line pairs 21 and 22 are output from the output buffer circuit 24 at certain timings.
One is connected to the P-channel MOSFET 1 in the final stage 31 of the output buffer circuit via the first control line 4, and the other is connected to the final stage 31 of the output buffer circuit via the second control line 6.
Is output to the second N-channel MOSFET 3 inside.
At this time, the first and second control lines 4 and 6 are electrically in-phase at the time of output from the output buffer circuit 24, and are not particularly boosted. Here, output data line 2
When 1 is at the high level, the first control line 4 goes to the low level, the P-channel MOSET1 turns on, the external terminal 25 goes to the high level via the first N-channel MOSFET 2, and conversely, the output data line 21 Is low level,
When the second control line 6 goes high, the N-channel MOS
When the FET 3 is turned on, the external terminal 25 goes low and data is output to the outside. On the other hand, at the time of data input, data input from the external terminal 25 is transferred to the input data line pairs 28 and 29 by the input buffer circuit 26 and the input amplifier 27.

【0022】ところでこのとき外部端子25には、前に
も述べたように、VSS(TYP.)−1(V)〜VCC(TYP.)+
2(V)というような電位が印加されることが許されて
おり、そのため出力バッファ回路の最終段31において
VCC線もしくはVSS線へ貫通電流が流れることを防ぐた
めに、データ入力時にPチャンネルMOSFET1及び
第2のNチャンネルMOSFET3のゲート電極に接続
された第1及び第2の制御線4、6を各々ハイレベル及
びローレベルにするように出力バッファ回路24におい
てコントロールし、第1のNチャンネルMOSFET2
のゲート電極に接続された制御線5もローレベルにす
る。
At this time, as described above, the external terminal 25 is connected to VSS (TYP.)-1 (V) to VCC (TYP.) +
2 (V) is allowed to be applied. Therefore, in order to prevent a through current from flowing to the VCC line or the VSS line in the final stage 31 of the output buffer circuit, the P-channel MOSFET 1 and the The first and second control lines 4 and 6 connected to the gate electrode of the second N-channel MOSFET 3 are controlled by the output buffer circuit 24 to be at a high level and a low level, respectively.
The control line 5 connected to the gate electrode is also set to the low level.

【0023】以上のようにこの実施例によれば、出力バ
ッファ回路の最終段31をCMOS化することにより第
1及び第2の制御線4、6を昇圧する必要がなくなり、
それゆえ従来のNMOS型の回路よりデータ出力を高速
化でき、かつ図2によると、データ入力時に外部端子2
5の電位がVSS(TYP.)−1(V)〜VCC(TYP.)+2
(V)の範囲になる、即ち出力バッファ回路の最終段3
1内のFETの接続ノード9の電位がVSS(TYP.)−1
(V)〜VCC(TYP.)+2(V)の範囲になり、接続ノー
ド9に接続している第1及び第2のNチャンネルMOS
FET2、3のドレインノード13、14の電位がVSS
(TYP.)−1(V)〜VCC(TYP.)+2(V)の範囲になっ
ても、P型基板15の電位はVSS(TYP.)−1(V)以下
であるので、ドレインノード13、14とP型基板15
との間にできるPN接合には逆バイアスが常に印加さ
れ、順方向電流は流れないことになる。またデータ入力
時、第1のNチャンネルMOSFET2は第3の制御線
5によりオフしているので、PチャンネルMOSFET
1のドレインノード11の電位はVCC(TYP.)以上になら
ず、またPチャンネルMOSFET1を構成するNウェ
ル12の電位はVCC(TYP.)であるので、ドレインノード
11とNウェル12との間にできるPN接合にも、順方
向電流は流れないことになる。
As described above, according to this embodiment, it is not necessary to boost the first and second control lines 4 and 6 by forming the final stage 31 of the output buffer circuit into CMOS,
Therefore, the data output can be performed at a higher speed than the conventional NMOS type circuit, and according to FIG.
5 is VSS (TYP .) -1 (V) to VCC (TYP.) + 2
(V), that is, the final stage 3 of the output buffer circuit.
The potential of the connection node 9 of the FET in 1 is VSS (TYP.)-1.
(V) to VCC (TYP .) + 2 (V), and the first and second N-channel MOSs connected to the connection node 9
The potentials of the drain nodes 13 and 14 of the FETs 2 and 3 are set to VSS.
(TYP.)-1 (V) to VCC (TYP.) + 2 (V), the potential of the P-type substrate 15 is less than VSS (TYP.)-1 (V). 13, 14 and P-type substrate 15
The reverse bias is always applied to the PN junction formed between the PN junction and the forward direction current does not flow. When data is input, the first N-channel MOSFET 2 is turned off by the third control line 5, so that the P-channel MOSFET 2 is turned off.
1 does not exceed VCC (TYP.), And the potential of the N-well 12 constituting the P-channel MOSFET 1 is VCC (TYP.). The forward current does not flow through the PN junction formed as described above.

【0024】(実施例2)図3は本発明の第2の実施例
における半導体記憶装置の入出力部のブロック構成図、
図4は図3にある出力バッファ回路の最終段32の断面
構造図を示すものである。図3、図4において、図1、
図2と同一の機能を有するものは同一の番号を付し説明
を省略する。以下に第1の実施例と異なる点のみ説明す
る。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a block diagram of an input / output unit of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional structural view of the final stage 32 of the output buffer circuit shown in FIG. 3 and 4, FIG.
Those having the same functions as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, only points different from the first embodiment will be described.

【0025】まず出力バッファ回路の最終段32の第1
のNチャンネルMOSFET41のゲート電極には第3
の制御線42が接続される。そして第1の実施例と同様
にデータ出力時には、出力データ線21がハイレベルな
らば、出力バッファ回路の最終段32のPチャンネルM
OSFET1がオンして第1のNチャンネルMOSFE
T41を介して外部端子25はハイレベルになる。ここ
で第3の制御線42には、例えばワード線選択回路内の
NMOS型のドライブ回路で用いられる昇圧されたプリ
デコード線のような、出力データが出力バッファ回路2
4、32に入力するより前にハイレベルの電位がVCC線
の電位より第1のNチャンネルMOSFET41のVth
以上高い電位に昇圧されるような制御線を用いる。その
ため、第1の実施例においてハイレベルのデータを出力
する場合、外部端子25の電位がVCC(TYP.)−Vthとな
っていたものが、本実施例では外部端子25の電位はV
CC(TYP.)となる。
First, the first stage of the final stage 32 of the output buffer circuit
The gate electrode of the N-channel MOSFET 41
Are connected. At the time of data output, as in the first embodiment, if the output data line 21 is at a high level, the P channel M of the last stage 32 of the output buffer circuit is output.
OSFET1 turns on and the first N-channel MOSFET
The external terminal 25 goes high through T41. Here, output data such as a boosted predecode line used in an NMOS type drive circuit in a word line selection circuit is output to the third control line 42.
Before inputting to the Vths 4 and 32, the high-level potential becomes higher than the potential of the Vcc line by Vth of the first N-channel MOSFET 41.
A control line that is boosted to a higher potential is used. Therefore, when high-level data is output in the first embodiment, the potential of the external terminal 25 is VCC (TYP.)-Vth. In this embodiment, the potential of the external terminal 25 is V.
CC (TYP.).

【0026】以上のようにこの実施例によれば、第1の
実施例と同様にデータ出力を高速化でき、かつハイレベ
ルのデータを出力する時には、外部端子25の電位はV
CC(TYP.)となる。また図4によれば、第1の実施例と同
様にデータ入力時には、出力バッファ回路の最終段32
の第1及び第2のNチャンネルMOSFET41、3の
ドレインノード13、14とP型基板15との間にでき
るPN接合や、PチャンネルMOSFET1を構成する
ドレインノード11とNウェル12との間にできるPN
接合には順方向電流は流れないことになる。
As described above, according to this embodiment, the speed of data output can be increased as in the first embodiment, and the potential of the external terminal 25 becomes V when outputting high-level data.
CC (TYP.). According to FIG. 4, when data is input, as in the first embodiment, the last stage 32 of the output buffer circuit is used.
PN junction formed between the drain nodes 13 and 14 of the first and second N-channel MOSFETs 41 and 3 and the P-type substrate 15 and between the drain node 11 and the N-well 12 constituting the P-channel MOSFET 1 PN
No forward current will flow through the junction.

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【0032】[0032]

【0033】以上のつの実施例はP型基板にNウェル
を設けた場合であり、逆にN型基板にPウェルを設けた
ときも同様になる。
The above two embodiments are the case of providing the N-well to the P-type substrate, it is also in the same manner when provided with a P-well in N-type substrate reversed.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように本発明は、ラッチアップ防
止に加え、第1のNチャンネルMOSFETのゲート電
極をVCC線の電位より該NチャンネルMOSFETのし
きい値電圧上高い電位に昇圧される第3の制御線に接
続することにより、ハイレベルのデータを出力する時に
は外部端子の電位はVCCとなり、しかも、出力データが
出力バッファ回路に入力するより前に昇圧するので、昇
圧時間に伴うアクセス時間の遅れを防ぐことができ、そ
の実用的効果は大きい。
The present invention as described above, according to the present invention, in addition to the latch-up prevention is boosting the gate electrode of the first N-channel MOSFET threshold voltage than the high potential of the N-channel MOSFET than the potential of VCC line By connecting to the third control line, the potential of the external terminal becomes VCC when high-level data is output, and the output data is boosted before it is input to the output buffer circuit. The delay in access time can be prevented, and the practical effect is great.

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

【図1】本発明の第1の実施例における半導体記憶装置
の入出力部のブロック構成図
FIG. 1 is a block diagram of an input / output unit of a semiconductor memory device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1における出力バッファ回路の最終段31の
断面構造図
FIG. 2 is a sectional structural view of a final stage 31 of the output buffer circuit in FIG.

【図3】本発明の第2の実施例における半導体記憶装置
の入出力部のブロック構成図
FIG. 3 is a block diagram of an input / output unit of a semiconductor memory device according to a second embodiment of the present invention;

【図4】図3における出力バッファ回路の最終段32の
断面構造図
FIG. 4 is a sectional structural view of a final stage 32 of the output buffer circuit in FIG. 3;

【図5】出力バッファ回路の最終段にNMOS型のバッ
ファ回路を用いた従来の半導体記憶装置の入出力部のブ
ロック構成図
FIG. 5 shows an NMOS type buffer at the last stage of the output buffer circuit .
Block diagram of the input / output unit of the conventional semiconductor memory device using the

【図6】図5における出力バッファ回路の最終段3
断面構造図
FIG. 6 is a cross-sectional structural view of the final stage 35 of the output buffer circuit in FIG. 5

【図7】出力バッファ回路の最終段にCMOS型のバッ
ファ回路を用いた従来の半導体記憶装置の入出力部のブ
ロック構成図
FIG. 7 shows a CMOS type buffer at the last stage of the output buffer circuit .
Block diagram of the input / output unit of the conventional semiconductor memory device using the

【図8】図7における出力バッファ回路の最終段3
断面構造図
FIG. 8 is a cross-sectional structural view of the final stage 3 6 of the output buffer circuit in FIG. 7

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 PチャンネルMOSFET 2 NチャンネルMOSFET 3 NチャンネルMOSFET 4 第1の制御線 5 第3の制御線 6 第2の制御線 9 データ入出力線 25 外部端子 31 出力バッファ回路の最終段 32 出力バッファ回路の最終段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P-channel MOSFET 2 N-channel MOSFET 3 N-channel MOSFET 4 1st control line 5 3rd control line 6 2nd control line 9 Data input / output line 25 External terminal 31 Final stage of output buffer circuit 32 Output buffer circuit Last stage

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−76923(JP,A) 特開 昭64−70995(JP,A) 特開 平3−289716(JP,A)Continuation of front page (56) References JP-A-62-76923 (JP, A) JP-A-64-70995 (JP, A) JP-A-3-289716 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】出力データ線対に接続された出力バッファ
回路において、その出力バッファ回路の最終段を、ソー
スノードを電源線(以下VCC線)に接続しゲート電極を
第1の制御線に接続したPチャンネルMOSFETと、
ゲート電極を第3の制御線に接続した第1のNチャンネ
ルMOSFETと、ソースノードを接地線(VSS線)に
接続しゲート電極を第2の制御線に接続した第2のNチ
ャンネルMOSFETの直列接続で構成し、前記第1及
び第2のNチャンネルMOSFETの接続ノードを入出
力用の外部端子に接続し、データ入力時において、前記第1の制御線がハイレベ
ル、前記第2の制御線がローレベル、前記第3の制御線
がローレベルになり、 データ出力時において、出力データ線対上の出力データ
により前記第1の制御線及び前記第2の制御線がハイレ
ベルもしくはローレベルの同相レベルになり、 出力データが出力バッファ回路に入力するより前に、前
記第3の制御線がVCC線の電位より前記第1のNチャン
ネルMOSFETのVth以上高い電位に昇圧されるこ
とを特徴とする出力バッファ回路。
In an output buffer circuit connected to an output data line pair, a final stage of the output buffer circuit has a source node connected to a power supply line (hereinafter, VCC line) and a gate electrode connected to a first control line. P-channel MOSFET,
A series of a first N-channel MOSFET having a gate electrode connected to a third control line and a second N-channel MOSFET having a source node connected to a ground line (VSS line) and a gate electrode connected to a second control line. A connection node between the first and second N-channel MOSFETs is connected to an external terminal for input / output, and when data is input, the first control line is at a high level.
The second control line is at a low level, and the third control line is
Becomes low level and the output data on the output data line pair
Causes the first control line and the second control line to go high.
In phase level of the bell or a low level, before the output data is input to the output buffer circuit, the third control line is boosted to Vth or higher potential of the first N-channel MOSFET than the potential of VCC line An output buffer circuit characterized by:
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