JPH07111449A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07111449A
JPH07111449A JP5256733A JP25673393A JPH07111449A JP H07111449 A JPH07111449 A JP H07111449A JP 5256733 A JP5256733 A JP 5256733A JP 25673393 A JP25673393 A JP 25673393A JP H07111449 A JPH07111449 A JP H07111449A
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JP
Japan
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signal
drive signal
power supply
output
semiconductor device
Prior art date
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Withdrawn
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JP5256733A
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English (en)
Inventor
Naoyuki Mitsune
直之 三根
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Toshiba Corp
Toshiba Electronic Device Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Microelectronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】同一マスクで生産され、複数の電源に対応でき
るデータ出力回路を具備した半導体装置を提供すること
を目的とする。 【構成】本発明の半導体装置は、Data信号及びEn
able信号に応じてφ1 及びφ2 を発生させる出力制
御回路1と、φ1 を昇圧し電源電位よりも高電位のφ3
を発生させる昇圧回路2と、ゲートにφ1 もしくはφ3
が入力されるNチャネル型MOSトランジスタQ1 と、
ゲートにφ2 が入力されるNチャネル型MOSトランジ
スタQ2 と、パッド4に印加される信号に応じてφ1 及
びφ3 のいずれかを選択しNチャネル型MOSトランジ
スタQ1 のゲートに入力する選択回路2とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関する。特
に、複数の電源電圧により動作することが可能な半導体
装置のデータ出力回路に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル情報の“H”あるいは“L”
を外部に出力する半導体装置において、Nチャネル型M
OSトランジスタを直列に接続しその中点より出力をと
りだす構成のものがある。Nチャネル型MOSトランジ
スタは移動度の大きい電子をキャリアとして用いるた
め、動作が高速であり、比較的小さなトランジスタでも
大きな電流を駆動することが可能である。このため、内
部の回路構成が完全CMOSであっても、データ出力回
路の最終段はNチャネル型MOSトランジスタのみで構
成されることが多い。
【0003】Nチャネル型MOSトランジスタをハイサ
イド(電源電圧側)に用いた場合、ゲートを電源電圧で
駆動する限り、出力電圧はしきい値分だけ降下(しきい
値落ち)して完全に電源電圧にはならない。5Vの電源
電圧で駆動する従来の製品(5V品)は2.4V以上を
“H”レベルと規定しているため、しきい値落ちは問題
にならなかった。
【0004】近年になって、チップ内部の微細化に対応
し、電源電圧を5V以下に低下させる試みがなされてい
る。しかし、電源電圧を低下させた場合、上述のしきい
値落ちが問題になってくる。例えば、電源電圧を3.3
Vにした場合、MOSトランジスタのしきい値を1.5
Vとすると、3.3V−1.5V=1.8Vとなり
“H”レベル規定値の2.4Vよりも小さくなってしま
う。このため、3.3Vの電源電圧に対応する製品
(3.3V品)はデータ出力回路の最終段のNチャネル
型MOSトランジスタの入力段に昇圧回路を接続し、し
きい値落ちを解消している。
【0005】5V品と3.3V品は内部回路構成はほと
んど同じであるため、製造工程においてほとんどのマス
クを共通にできる。両製品の作り分けは金属配線層のみ
を異ならせることにより行うことができる。
【0006】[図4]はNチャネル型MOSトランジス
タによる出力回路で複数電源電圧製品を作りわける例で
ある。すなわち、Nチャネル型MOSトランジスタQ1
、Q2 、昇圧回路3、データ出力パッド5、金属配線
オプション部91、92、93からなる。金属配線オプ
ション部は金属配線層により接続するか否かを選択でき
る。5V品を製造する際には金属配線オプション部93
を短絡させ、91及び92を開放させる。この結果、昇
圧回路3は切り放され、トランジスタQ1 のゲートには
信号Dataが直接印加され、この結果出力データ出力
パッド5には電源電圧5Vよりもしきい値落ちした信号
Doutが出力される。また、3.3V品を製造する際
には金属配線オプション部93を開放させ、91及び9
2を短絡させる。この結果、昇圧回路3がトランジスタ
Q1 の前段に接続され、トランジスタQ1 のゲートには
信号Dataを昇圧した昇圧制御信号が印加され、この
結果出力データ出力パッド5には電源電圧3.3Vとほ
ぼ同電位の信号Doutが出力され、そのしきい値落ち
はない。
【0007】このように、従来は金属配線(多くはアル
ミ配線)に対しマスクを取り替えることにより異なった
配線を行い、回路構成を変えることにより複数の電圧に
対応した製品を作りわけていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
はマスクを取り替えることにより異なった配線を行い、
回路構成を変えて複数の電圧に対応した製品を作りわけ
ていた。しかし、複数のマスクを用意する必要があり、
コストの増加につながっていた。本発明は、このような
欠点を除去し、同一マスクで生産され、複数の電源に対
応できるデータ出力回路を具備した半導体装置を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、出力データに応じて第1及び第2の駆
動信号を発生させる出力制御回路(1)と、第1の駆動
信号を昇圧し電源電位よりも高電位の昇圧駆動信号を発
生させる昇圧回路(2)と、ドレインが電源電位に接続
されソースが出力パッドに接続されゲートには第1の駆
動信号もしくは昇圧駆動信号が入力される第1のNチャ
ネル型MOSトランジスタ(Q1 )と、ドレインが出力
パッドに接続されソースが接地電位に接続されゲートに
は第2の駆動信号が入力される第2のNチャネル型MO
Sトランジスタ(Q2 )と、第1の駆動信号及び昇圧駆
動信号のいずれかを選択し第1のNチャネル型MOSト
ランジスタのゲートに入力する選択回路(2)とを具備
する半導体装置を提供する。
【0010】
【作用】本発明で提供する手段を用いると、選択回路が
昇圧回路を用いるか用いないかを選択するため、同一マ
スクで生産され、複数の電源に対応できるデータ出力回
路を具備した半導体装置を提供できる。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を[図1]〜[図3]を用い
て説明する。本発明の半導体装置に用いるデータ出力回
路は[図1]に示す構成をしている。すなわち、出力デ
ータ信号Data及び制御信号Enableに応じて駆
動信号φ1 及び駆動信号φ2 を発生させる出力制御回路
1と、駆動信号φ1 を昇圧し電源電位よりも高電位の昇
圧駆動信号φ3 を発生させる昇圧回路2と、ドレインが
電源電位に接続されソースが出力パッド5に接続されゲ
ートには駆動信号φ1もしくは昇圧駆動信号φ3 が入力
されるNチャネル型MOSトランジスタQ1 と、ドレイ
ンが出力パッド5に接続されソースが接地電位に接続さ
れゲートには駆動信号φ2 が入力されるNチャネル型M
OSトランジスタQ2 と、パッド4に印加されるBoo
t信号に応じて駆動信号φ1 及び昇圧駆動信号φ3 のい
ずれかを選択しNチャネル型MOSトランジスタQ1 の
ゲートに入力する選択回路2とからなる。
【0012】出力制御回路1はアンドゲート11、12
及びインバータ13とからなるり、信号Enable及
び出力データ信号Dataによって駆動信号φ1 及びφ
2 の値が決定される。信号Enableが“L”の時は
駆動信号φ1 及びφ2 は共に“L”である。信号Ena
bleが“H”の時は出力データ信号Dataに応じで
駆動信号φ1 またはφ2 のどちらかが“H”になる。例
えば出力データ信号Dataが“H”の時はφ1 が
“H”、φ2 が“L”に、出力データ信号Dataが
“L”の時はφ1 が“L”、φ2 が“H”になる。
【0013】選択回路2はNチャネル型MOSトランジ
スタQ21とPチャネル型MOSトランジスタQ22との並
列接続からなる第1のスイッチと、Nチャネル型MOS
トランジスタQ23とPチャネル型MOSトランジスタQ
24との並列接続からなる第2のスイッチとインバータ2
1からなり、信号Bootに応じて両スイッチが相補的
にオン・オフされる。
【0014】昇圧回路3はダイオード接続されたトラン
ジスタQ31、容量C1 、Pチャネル型トランジスタQ3
2、インバータ31からなる。すなわち、トランジスタ
Q31のゲートがVccに接続されているため、トランジス
タQ31は常にオンしている。そうなると、ノードNも常
に電源電圧3.3Vとなる。また、容量C1 には3.3
Vが充電されている。続いて、入力が“L”から“H”
に立ち上がると、容量C1 の容量結合により、ノードN
はその浮遊容量の大きさに応じて昇圧電位(例えば5
V)となる。Pチャネル型MOSトランジスタQ32はオ
ンし、この昇圧電位を昇圧駆動信号φ3 としてトランジ
スタQ1 のゲートに転送する。
【0015】続いて、この回路の動作を説明する。信号
Enableが“L”の時は駆動信号φ1 及びφ2 は共
に“L”であり、トランジスタQ1 及びQ2 は共にオフ
し、その結果出力パッド5はフローティング状態とな
る。
【0016】信号Enableが“H”の時は出力デー
タ信号Dataに応じで駆動信号φ1 またはφ2 のどち
らかが“H”になる。例えば出力データ信号Dataが
“H”の時はφ1 が“H”、φ2 が“L”に、出力デー
タ信号Dataが“L”の時はφ1 が“L”、φ2 が
“H”になる。
【0017】信号Bootが“H”の時はトランジスタ
Q23及びQ24がオンし、トランジスタQ21及びQ22はオ
フする。この結果、信号φ1 はそのままトランジスタQ
1 のゲートに入力される。信号φ1 が“H”レベルすな
わち電源電位である時は出力信号Doutは電源電位よ
りトランジスタQ1 のしきい値電圧分だけ降下した値と
なる。
【0018】信号Bootが“L”の時はトランジスタ
Q23及びQ24がオフし、トランジスタQ21及びQ22はオ
ンする。この結果、信号φ1 は昇圧回路3に入力され、
昇圧駆動信号φ3 が生成される。Q1 のゲートには昇圧
駆動信号φ3 が入力される。すなわち、出力データDa
taが“H”であれば、信号φ1 が“H”レベルすなわ
ち電源電位であり、昇圧駆動信号φ3 は昇圧電位(例え
ば5V)となる。この結果、出力信号Doutは電源電
位となる。出力データDataが“L”であれば、トラ
ンジスタQ1 はオフし出力信号Doutは0Vとなる。
【0019】以上をまとめると、信号Enableが
“H”、出力データDataが“H”であるとき、信号
Bootが“H”であればDoutは電源電圧よりしき
い値落ちした電圧が出力され、信号Bootが“L”で
あればDoutには電源電圧が出力される。信号Ena
bleが“H”、出力データDataが“L”であると
きはφ2 が“H”になり、トランジスタQ2 がオンする
ため、Doutは0Vとなる。信号Enableが
“L”の時はDoutはフローティング状態となる。
【0020】このように、外部信号Bootが“H”の
時には出力電位はしきい値落ちした値であり、“L”の
時はしきい値落ちしない値である。これは、電源電圧が
5Vの時には昇圧回路を経ない高速な出力を、電源電圧
が3.3Vの時には昇圧回路を経た確実な出力を可能に
する。
【0021】続いて、信号Bootの発生手段について
説明する。[図2](a)はモールド前の半導体装置を
示している。すなわち、パッド4を有する半導体チップ
41、インナーリード42、パッド4とインナーリード
42とを接続したボンディングワイア43を図示してい
る。インナーリード42のうち入出力や電源の供給に用
いない、余ったリード42を信号Bootの入力に用い
る。このように構成すると、外部から昇圧回路3を用い
るか否かを設定できる。
【0022】[図2](b)もモールド前の半導体装置
を示している。これはボンディングオプションによって
信号Bootを発生させる例である。すなわちパッド4
及び電源パッド6を有する半導体チップ41、インナー
リード42、パッド4とインナーリード42とを接続し
たボンディングワイア44、45を図示している。パッ
ド4をボンディングワイアによってVcc(5V)インナ
ーリードまたはVss(0V)インナーリードの何れかに
接続するかを選択できる。ボンディングワイア44はV
ccに接続した場合、ボンディングワイア45はVssに接
続した場合である。このように構成すると、樹脂モール
ド前のダイソート試験においてチップを5V品及び3.
3V品に分別し、5V品は昇圧回路3は用いず、3.3
V品は昇圧回路3を用い出力のしきい値落ちを解消たも
のとして別々に出荷できる。
【0023】[図3]はBoot信号発生手段の別の例
である。すなわち、電源パッド6と分割抵抗61、6
2、参照電圧(Vref )発生回路7、比較回路8とから
なる。このように構成すると、例えばVccを所定電位
(例えば4V)以上に設定するとBoot信号は“H”
に、Vccを当該所定電位未満に設定するとBoot信号
は“L”に制御することができる。これにより、自動的
に昇圧回路3を用いるか否かを決定でき、3.3V品と
5V品とで区別をして出荷する必要が全く無くなる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明で提供する
手段を用いると、選択回路が昇圧回路を用いるか用いな
いかを選択するため、同一マスクで生産され、複数の電
源に対応できるデータ出力回路を具備した半導体装置を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示した回路構成図
【図2】本発明の実施例を示した半導体装置のモールド
前の図
【図3】本発明の実施例を示した回路構成図
【図4】従来例の回路構成図
【符号の説明】
1 出力制御回路 2 選択回路 3 昇圧回路 4、5 パッド 11、12 アンドゲート 13、21、31 インバータ C 容量素子 Q トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 19/094 8839−5J H03K 19/094 C

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力データに応じて第1及び第2の駆動
    信号を発生させる出力制御回路と、 前記第1の駆動信号を昇圧し電源電位よりも高電位の昇
    圧駆動信号を発生させる昇圧回路と、 ドレインが電源電位に接続されソースが出力パッドに接
    続されゲートには前記第1の駆動信号もしくは前記昇圧
    駆動信号が入力される第1のNチャネル型MOSトラン
    ジスタと、 ドレインが前記出力パッドに接続されソースが接地電位
    に接続されゲートには前記第2の駆動信号が入力される
    第2のNチャネル型MOSトランジスタと、 前記第1の駆動信号及び前記昇圧駆動信号のいずれかを
    選択し前記第1のNチャネル型MOSトランジスタのゲ
    ートに入力する選択回路とを具備する半導体装置。
  2. 【請求項2】前記選択回路はチップ外部のピンに印加さ
    れる電圧により前記選択を行うことを特徴とする請求項
    1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】前記選択回路はパッドとリード線とのボン
    ディング状態に応じて前記選択を行うことを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】前記選択回路は電源電圧に応じて前記選択
    を行うことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
JP5256733A 1993-10-14 1993-10-14 半導体装置 Withdrawn JPH07111449A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH098632A (ja) * 1995-06-23 1997-01-10 Nec Corp 半導体集積回路
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JP2006216211A (ja) * 2005-02-04 2006-08-17 Hynix Semiconductor Inc 半導体記憶素子におけるデータ出力回路及びその方法

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