JPH088717A - 入力回路 - Google Patents

入力回路

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JPH088717A
JPH088717A JP6138841A JP13884194A JPH088717A JP H088717 A JPH088717 A JP H088717A JP 6138841 A JP6138841 A JP 6138841A JP 13884194 A JP13884194 A JP 13884194A JP H088717 A JPH088717 A JP H088717A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】初段回路でソースを接地したトランジスタを複
数に分割し、各々のトランジスタN1,N2のソースを
夫々独立に設けた接地線L1,L2を接地する事によ
り、グランドノイズの影響を低減し誤動作防止を図る。 【構成】ゲートを外部入力信号線に接続しソースを電源
に接続したトランジスタP1のドレンインと、ゲートを
外部入力信号線に接続しソースを接地パッドG1からの
配線L1に接続したトランジスタN1のドレインとを接
続し、ゲートを外部入力信号線に接続しドレインを前記
トランジスタP2とトランジスタN1の互いの接続点の
出力A1に接続したトランジスタN2のソースを接地パ
ッドG2に接続した配線L2に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は入力回路に関し、特に半
導体メモリの半導体集積回路チップに構成される入力初
段回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体集積回路チップに用いられ
る入力回路は、図5の様な外部入力信号端子IN2から
TTL(トランジスタ・トランジスタ・ロジック)レベ
ル入力信号を受けて動作する回路である。図5に示すよ
うに、この入力回路は、ゲートを外部入力信号端子IN
2に接続しソースを電源Vcc2に接続したPチャネル
型トランジスタ(PchTr)P2のドレインと、ゲー
トを外部入力信号端子IN2に接続しソースを接地パッ
ドG3からのグランド配線L3に接続したNチャネル型
トランジスタ(NchTr)N3のドレインとを互いに
接続した共通接点の出力A3を有し、この接点出力A3
は波形整形用インバータI2の入力となり、このインバ
ータI2の出力A4を半導体集積回路チップの内部回路
に供給する。また、接地パッドG3よりグランド配線L
31を延長し、同一チップ内の第1の機能ブロック群K
3に供給するように構成される。
【0003】次に図6を用いて、この入力回路の動作に
ついて説明する。図6(A)に示すように、外部入力信
号端子IN2の信号が低(Low)レベルから高(Hi
gh)レベルに変化するとき、外部入力信号端子IN2
の電圧レベルが入力回路の高(High)レベルの検知
電圧(以下VIHと称する)レベル以上になると、出力
A4の電圧はHighレベルとなる。外部入力信号端子
IN2の電圧レベルが電圧VIHとなったときの状態
を、ここで式を用いて示す。PchTrP2は、飽和領
域で動作しており、このPchTrP2のソース・ドレ
イン間電流をIP2とし、このPchTrP2の製造工
程における製造パラメータに起因する比例係数をKpと
し、PchTrP2のしきい値電圧をVTP2とする
と、ソース・ドレイン間電流IP2は、次の(1)式に
より計算される。
【0004】
【0005】また、NchTrN3は飽和領域動作して
おり、NchTrN3のソース・ドレイン間電流をIN
3として、NchTrN3の製造工程における製造パラ
メータに起因する比例係数をKnとし、NchTrN3
のしきい値電圧をVTN3とすると、ソース・ドレイン
間電流IN3は、次の(2)式により、計算される。
【0006】
【0007】
【0008】また、電源からPchTrP2およびNc
hTrN3を通ってグランドへ流れる電流経路は一つで
あるので、IP2=IN3が成り立つ。
【0009】しかし、図6(B)に示すように、外部入
力信号端子IN2の信号がLowからHighに変化す
るとき、図5のグランド配線L3が接地パッドG3を介
してグランド配線L31に接続されている第1の機能ブ
ロック郡K3が動作するときの充放電電流によるノイズ
の影響を受けて浮いてしまう。この電圧をΔV2とした
とき、入力回路のHigh検知電圧レベルは、ΔVIH
2だけ悪化して〔VIH+ΔVIH2〕となる。グラン
ド配線L3がΔV2だけ浮いて、外部入力信号端子IN
2の電圧レベルが〔VIH+ΔVIH2〕となっている
状態を式を用いて表わす。PchTrP2は飽和領域動
作しており、このPchTrP2のソース・ドレイン間
電流をIP′2とすると、IP′2は、次の(3)式に
より計算される。
【0010】
【0011】また、NchTrN3は、ΔV2のためソ
ース・ドレイン間電圧が減少して非飽和領域動作してお
り、NchTrN3のソース・ドレイン間電流をIN′
3とし、インバータI2の出力A4がHighとなるA
3の電圧レベルをVA3とすると、IN′3は次の
(4)式により計算される。
【0012】
【0013】また、電源からPchTrP2およびNc
hTrN3を通ってグランドへ流れる電流経路は一つで
あるので、IP′2=IN′3が成り立つ。前記式IP
2=IN3,IP′2=IN′3より、IP2/IP′
2=IN3/IN′3…(5)が成り立つ。ここで上記
(5)式の各電圧を実動作に適した値即ちVCC2=5
(V)、VIH=1.7(V)、VTN3=0.7
(V)、VTP2=0.8(V)、VA3=1.5
(V)と仮定して、グランド配線L3の浮きΔV2=
1.0(V)のときのΔVIH2を上記(5)式を用い
て解くと、ΔVIH2=0.98(V)となる。
【0014】図7は図5のNchTrN3のゲートを2
分割で構成したときのマスク図である。図7において、
図5と共通するところは共通の参照数字で示している。
図7において、電源VCC2の導体配線、グランド配線
L3,グランド配線L31,他の配線L4が左右に走行
し、PchTrP2は、拡散層NK3,ゲート層PG
3,出力A3の配線に接続されたドレイン層,電源VC
C2の配線に接続されたソース層からなり、入力端子I
N2はゲート層PG3に接続されている。図5のNch
TrN3は、図7の拡散層PK1,二つのゲート層NG
3,二つのソース層,出力A3の配線に接続されたドレ
イン層からなり、ゲート層NG3は入力端子IN2に接
続されている。図5のインバータI2は、PchTrP
4とNchTrN4とからなり、このPchTrP4
は、拡散層NK4,ゲート層PG4,ソース,出力A4
に接続されたドレインからなり、NchTrN4は、拡
散層PK4,ソース,出力A4に接続されたドレインと
からなり、これらのトランジスタのソースは、いずれも
グランド配線L3に接続されている。機能ブロック群K
3は、グランド配線L31が延長され、図示されていな
いところに配置される。NchTrN3は、TTLレベ
ルを受けて動作するためゲート幅を大きく設計する必要
があり、マスク図面にするときにはデッドスペースを考
慮しゲートを分割して構成することは極めて賢明であ
る。
【0015】現在、半導体メモリに於いては、図8に示
すように、チップ内部のグランド配線を、入力回路NE
2用配線L3,第1の機能ブロック群K3用の配線L3
1と、第2の機能ブロック群K4用の配線L4という用
途に応じて、接地パッドG3,G4を分けて配線してい
るが、入力回路用NE2用グランド配線L3は接地パッ
ドの個数の制限上専用の接地パッドを設けられない。こ
れでは、チップ面積増加となるため、専用接地パッドを
設けず、第1の機能ブロック群K3用のグランド配線L
31がつながっている接地パッドG3の根元より分けて
入力回路専用グランドL3を配線することで、第1の機
能ブロック群K3が動作するときの充放電電流によるグ
ランドノイズ対策を行っている。
【0016】一方、図9に示す特開平3−183159
号公報を参照すると、この発明は、電源パッド11とグ
ランドパッド12に接続される第1の電源・グランドラ
インと、電源パッド13とグランドパッド14に接続さ
れる第2の電源・グランドラインとを夫々独立に設け、
入力バッファ1が第1の電源ラインに接続され、内部論
理回路2及び出力バッファ3が第2電源ラインに接続さ
れている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】上述した図5乃至図8
の従来の半導体集積回路の入力回路においては、外部入
力信号端子IN2がLowからHighに変化すると
き、第1の機能ブロック群K3の動作によるノイズがグ
ランド配線L31から接地パッドG3を介して入力回路
専用グランドL3に影響をあたえ、グランド配線L3が
電位的に浮くと、入力回路High検知レベルが悪化し
て過渡状態における電圧VIHの規格を満足出来ず、グ
ランド配線L3の浮きにより電圧VIHに影響をあたえ
ている時間だけ、インバータI2の出力A4がHigh
となる時間が遅れてしまう。これにより、入力回路のア
クセス・スピードが遅くなり、その結果半導体集積回路
全体のアクセス・スピードを遅らせるという問題点があ
った。また、配線領域の占める面積が大きく、高密度に
集積できないことや、インバータ等のオン・オフ動作上
の信頼性が乏しいこと等の欠点もあった。
【0018】また、上記図9に示す発明の構成では、
「出力バッファ3のスイッチングノイズが入力バッファ
1には伝わらないので、入力バッファ1が誤動作するこ
とはない」と記載されているが、パッド数が著しく増加
し、半導体基板上の配線数も増加してしまうという問題
があった。
【0019】以上の諸問題を解決するため、本発明で
は、次の課題を掲げる。
【0020】(1)グランド配線の電位的浮きあがりに
より、動作時間が遅れたり、誤動作しないようにする。
【0021】(2)アクセス・スピードを低下させない
ようにする。
【0022】(3)半導体チップ上に占めるパターン面
積を、少なくとも大きくならないようにする。
【0023】(4)動作上の信頼性を高めること。
【0024】(5)パッド数の増加を抑え、配線数を低
く抑えるようにする。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明の入力回路の構成
は、第1のチャネル型トランジスタと第2のチャネル型
トランジスタとを、高電位電源と第1のグランド配線と
の間に、直列接続し、前記第1,第2のチャネル型トラ
ンジスタのゲート同士を接続して入力となし、前記第2
のチャネル型トランジスタとゲート同士,ドレイン又は
ソース同士が接続され、同型のチャネル型を有する第3
のトランジスタを設け、前記第2のチャネル型トランジ
スタのソース又はドレインを第1のグランド配線を介し
て第1のグランドパッドに接続し、前記第3のトランジ
スタのソース又はドレンインを第2のグランド配線を介
して第2のグランドパッドに接続したことを特徴とし、
特に前記第1のグランド配線,前記第2のグランド配線
には、回路動作ノイズの最大値が同時には発生しないよ
うな関係にある第1,第2の機能ブロック群をそれぞれ
接続していることを特徴とし、特に前記第1の機能ブロ
ック群がメモリのセンス・アンプ系回路であり、前記第
2の機能ブロック群がデータ出力バッファ系回路である
ことを特徴とする。
【0026】
【実施例】図1は本発明の一実施例の入力回路を示す回
路図である。図1において、この実施例が図5の回路と
相違するところは、第1,第2の接地パッドG1,G2
があり、Nチャネル型トランジスタが二つあり、これに
応じてグランド配線が二つあること等である。この実施
例は、ゲートを外部入力信号端子IN1に接続しソース
を電源Vcc1に接続したPchTrP1のドレイン
と、ゲートを外部入力信号端子IN1に接続しソースを
接地パッドG1からのグランド配線L1に接続したNc
hTrN1のドレインとを接続した接点の出力A1に、
ゲートを外部入力端子IN1に接続したNchTrN2
のドレインを接続し、このトランジスタN2のソースを
前記パッドG1とは異なる別の接地パッドG2からのグ
ランド配線L2に接続している。グランド配線L1には
機能ブロック群K1が接続され、グランド配線L2には
機能ブロック群K2が接続される。
【0027】図2(A),(B)は、図1の実施例の回
路動作を示す波形図である。図2(A)において、外部
入力信号端子IN1が低(Low)レベルから高(Hi
gh)レベルに変化するとき、第1の機能ブロック群K
1と第2の機能ブロック群K2とはともに動作しておら
ず、グランド配線L1,L2ともに機能ブロック群K
1,K2が動作する時の充放電電流によるノイズの影響
を受けていないときの動作波形であり、この場合は従来
例の図6(A)と同様の波形となる。外部入力信号端子
IN1が電圧VIHとなったときの状態を式を用いて示
す。PchTrP1は飽和領域動作しており、PchT
rP1のソース・ドレイン間電流をIP1とし、Pch
TrP1の製造工程における製造パラメータに起因する
比例係数は前記PchTrP2と同じKpとし、Pch
TrP1のしきい値電圧をVTP2とすると、IP1
は、次の(6)式により計算される。
【0028】
【0029】また、NchTrN1およびNchTrN
2は飽和領域動作しており、NchTrN1およびNc
hTrN2のソース・ドレイン間電流をそれぞれIN
1,IN2とし、NchTrN1およびNchTrN2
の製造工程における製造パラメータに起因する比例係数
は前記NchTrN3と同じKnとし、NchTrN1
とNchTrN2のしきい値をそれぞれVTN1,VT
N2とすると、IN1およびIN2は、それぞれ次の
(7),(8)式により計算される。
【0030】
【0031】また、キルヒホップの電流法則より、IP
1=IN1+IN2…(9)が成り立つ。図2(B)は
外部入力信号端子IN1がLowからHighに変化す
るとき、グランド配線L1が第1の機能ブロック群K1
の動作時充放電電流によるノイズの影響を受けて浮いて
しまう電圧をΔV1としたとき、入力回路のHigh検
知電圧レベルはΔVIH1だけ悪化して〔ΔVIH+Δ
IVIH1〕となったときの波形図である。グランド配
線L1,L2には、ノイズのピークが同時に発生するこ
とのない第1の機能ブロック群K1と第2の機能ブロッ
ク群K2(例えばRAM回路においてはメモリのセンス
系のグランド配線とDATA OUT系のグランドとで
ある)を配置しているため、第2の機能ブロック群K2
は動作しておらず、グランド配線L2はノイズの影響を
受けていない。前記グランド配線L1がΔV1だけ浮い
て、外部入力信号IN1の電圧レベルが〔ΔVIH+Δ
VIH1〕となっている状態を式を用いて示す。Pch
TrP1は飽和領域動作しており、PchTrP1のソ
ース・ドレイン間電流をIP′1とすると、IP′1
は、次の(10)式により計算される。
【0032】
【0033】また、NchTrN1およびNchTrN
2は飽和領域動作しており、NchTrN1およびNc
hTrN2のソース・ドレイン間電流をそれぞれIN′
1,IN′2とすると、IN′1およびIN′2は、そ
れぞれ次の(11),(12)式により計算される。
【0034】
【0035】またキルヒホップの電流法則より、IP′
1=IN′1+IN′2…(13)が成り立つ。上記
(9),(13)式より、次の(14)式が得られる。
【0036】 IP1/IP′1=(IN1+IN2)/(IN′1+IN′2)…(14) ここで、上記(14)式の各電圧を従来例で仮定した値
Vcc2=Vcc1=5(V),VIH=1.7
(V),VTN3=VTN1=VTN2=0.7
(V),VTP2=VTP1=0.8(V)としてグラ
ンド配線L1の浮きΔV1=1.0(V)のときのΔV
IH1を上記(14)式を用いて解くと、ΔVIH1=
0.25(V)となる。従来の0.98(V)に比較し
て格段に改善されている。
【0037】尚、上記第1の機能ブロック群K1として
メモリ・センス系回路、第2の機能ブロック群K2とし
てデータ出力バッファ系回路とすれば、センス動作時デ
ータ出力バッファは動作することはなく、またデータ出
力時にはセンス動作はない為、これら双方のグランド配
線に同時にノイズが発生することはない。
【0038】図3は図1の実施例のマスク図面である。
図3において、この実施例が図7の従来例と相違する点
は3本のグランド配線が2本のグランド配線L1,L2
となっていることと、二つのNchトランジスタN1,
N2のソースが、それぞれ別のグランド配線L1,L2
に接続されていることである。拡散層PK1の右側領域
は、ゲート層NG1,出力A1に接続されたドレイン
層、グランド配線L2に接続されたソース層からなるN
chTrN2となっており、その左側領域は、ゲート層
NG1,出力A1に接続されたドレイン層,グランド配
線L1に接続されたソース層からなるNchTrN1と
なっている。グランド配線L1,L2は、それぞれパッ
ドG1,G2に接続されている。この他の部分は、図7
と共通しているので、説明を省略する。
【0039】従来例の図7で示したように、NchTr
N3を、マスク図面にするときゲートを分割して構成さ
れている場合は、図3の第1のNchTrN1と第2の
NchTrN2とは少なくとも面積増なしに、そのまま
の形で容易に実現可能である。また、グランド配線L
1,L2は、図7の入力専用グランド配線L3をなくし
て、このグランド配線L3の配線幅分をグランド配線L
31,L4に配分する必要があり、入力回路が接続され
て増加する電流能力を有するように幅広とし、図3のグ
ランド配線L1,L2の配線幅は、L1=L31+L3
/2,L2=L4+L3/2となる。よって、この実施
例によれば、マスク図面の面積は従来と比べて少なくと
も増加させることなく、容易に実現可能である。
【0040】図4は図3のマスク図面を用いた場合のグ
ランド配線及び機能ブロック群の配置構成を示したブロ
ック図である。図4において、機能ブロック群K1,グ
ランド配線L1,パッドG1が接続され、機能ブロック
群K2,グランド配線L2,パッドG2が接続され、入
力回路NE1を構成するトランジスタの接地はこれら双
方のグランド配線L1,L2に接続される。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の入力回路
は、上記課題が解決され、高電位側の電界効果トランジ
スタに接続される低電位側の例えば第1のトランジスタ
のソースを第1のグランド配線に接続し、第2のトラン
ジスタのソースを第2のグランド配線に接続し、特に第
1のグランド配線に接続している第1の機能ブロック群
の他に、これとはノイズのピークが同時に発生すること
のないような第2の機能ブロック群を配置した第2のグ
ランド配線を形成した場合には、チップ面積の少なくと
も増加なしにグランドノイズによる入力回路の電圧VI
Hの悪化量を従来の25%以上に低減でき、このため電
圧VIHの規格を満足出来ないほど入力回路の高レベル
の検知レベルが悪化することはなく、動作の信頼性が高
く、また入力回路のアクセス・スピードが遅くならない
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の入力回路を示す回路図であ
る。
【図2】(A),(B)は図1の回路の動作を示す波形
図である。
【図3】図1の回路の平面パターンを示すマスク図であ
る。
【図4】図1の回路のレイアウトを示すブロック図であ
る。
【図5】従来の入力回路の一例を示す回路図である。
【図6】(A),(B)は図5の回路の動作を示す波形
図である。
【図7】図5の回路の平面パターンを示すマスク図であ
る。
【図8】図5の回路のレイアウトを示すブロック図であ
る。
【図9】従来の入力回路の他例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
IN1,IN2 入力端子 A1乃至A4 出力 Vcc1,Vcc2 電源 P1,P2 Pチャネル型MOSトランジスタ N1,N2,N3 Nチャネル型MOSトランジスタ I1,I2 インバータ G1乃至G4 グランドパッド L1,L2,L3,L31 グランド配線 PG1,PG2,NG1,NG2,PG3,PG4,N
G3,NG4 ゲート層 NK1,NK2,NK3,NK4,PK1,PK2,P
K3,PK4 拡散層 1 入力バッファ 2 内部論理回路 3 出力バッファ 4,5,11,乃至14 パッド
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 H01L 27/04 21/822 21/8242 27/108 G11C 11/34 341 A H01L 21/82 P 27/04 F 27/10 325 V

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のチャネル型トランジスタと第2の
    チャネル語トランジスタとを、高電位電源と第1のグラ
    ンド配線との間に、直列接続し、前記第1,第2のチャ
    ネル型トランジスタのゲート同士を接続して入力とな
    し、前記第2のチャネル型トランジスタとゲート同士,
    ドレイン又はソース同士が接続され、同型のチャネル型
    を有する第3のトランジスタを設け、前記第2のチャネ
    ル型トランジスタのソース又はドレインを第1のグラン
    ド配線を介して第1のグランドパッドに接続し、前記第
    3のトランジスタのソース又はドレインを第2のグラン
    ド配線を介して第2のグランドパッドに接続したことを
    特徴とする入力回路。
  2. 【請求項2】 前記第1のグランド配線,前記第2のグ
    ランド配線には、回路動作ノイズの最大値が同時には発
    生しないような関係にある第1,第2の機能ブロック群
    をそれぞれ接続している請求項1記載の入力回路。
  3. 【請求項3】 前記第1の機能ブロック郡がメモリのセ
    ンス・アンプ系回路であり、前記第2の機能ブロック群
    がデータ出力バッファ系回路である請求項2記載の入力
    回路。
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