JPS5898954A - Output buffer device - Google Patents
Output buffer deviceInfo
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- JPS5898954A JPS5898954A JP56198118A JP19811881A JPS5898954A JP S5898954 A JPS5898954 A JP S5898954A JP 56198118 A JP56198118 A JP 56198118A JP 19811881 A JP19811881 A JP 19811881A JP S5898954 A JPS5898954 A JP S5898954A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/13—Semiconductor regions connected to electrodes carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. source or drain regions
- H10D62/149—Source or drain regions of field-effect devices
- H10D62/151—Source or drain regions of field-effect devices of IGFETs
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D64/311—Gate electrodes for field-effect devices
- H10D64/411—Gate electrodes for field-effect devices for FETs
- H10D64/511—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs
- H10D64/517—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers
- H10D64/518—Gate electrodes for field-effect devices for FETs for IGFETs characterised by the conducting layers characterised by their lengths or sectional shapes
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- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高耐圧のMO8型電界効果トランジスタ(以
下MO5FETと略す)を用いた出力バッファ装置に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an output buffer device using a high voltage MO8 field effect transistor (hereinafter abbreviated as MO5FET).
近年、集積回路上に螢光表示管ないしはそれに準する表
示管を直接ドライブする高耐圧の出力バッファをオンチ
ップ化する動きが活発化している。In recent years, there has been an active movement toward on-chip high-voltage output buffers that directly drive fluorescent display tubes or similar display tubes on integrated circuits.
従来、用いられている高耐圧出力ドライバを第1図に模
式的に示す。第1図(a)〜(C)の各回路に於て、最
終インバータ1以前の回路は相補型MO8)ランジスタ
(以下CMO8FICTと略す)、PチャンネルM O
S F E T父ハN f タフネル形MO8FICT
で形成されているものとする。前記インノ(−夕1の出
力側は、バッファトランジスタ2のゲートに接続され、
また、このバッフ1トランジスタ2の一端を電源端子3
とし、これより回路電圧Vccを印加する。しかして、
このバッファトランジスタ2は、例えば螢光表示管を駆
動する場合、出力信号振幅が30乃至40V程度の大き
なものが必要とされるため、いわゆる高耐圧トランジス
タ構造が採用されている。また、この種の駆動回路では
、通常、第1図(−)に示すようにインバータ1の入力
端子4から入力し、バッファトランジスタ2のドレイン
側らから出力を得るとき、このドレイン側をそのまま出
力端子とするいわゆるオープンドレイン形成の出力方式
が多い。A conventionally used high voltage output driver is schematically shown in FIG. In each of the circuits shown in FIGS. 1(a) to (C), the circuits before the final inverter 1 are complementary MO8) transistors (hereinafter abbreviated as CMO8FICT), P-channel MO
S F E T father c N f Tufnel type MO8FICT
It is assumed that it is formed by The output side of the inno(-1) is connected to the gate of the buffer transistor 2,
In addition, one end of this buffer 1 transistor 2 is connected to the power supply terminal 3.
From this, circuit voltage Vcc is applied. However,
This buffer transistor 2 has a so-called high breakdown voltage transistor structure because, for example, when driving a fluorescent display tube, a large output signal amplitude of about 30 to 40 V is required. In addition, in this type of drive circuit, normally when input is input from the input terminal 4 of the inverter 1 and output is obtained from the drain side of the buffer transistor 2 as shown in FIG. There are many output methods that use so-called open drain formation as a terminal.
第1図Φ)は、バッファトランジスタ2にプルダウン抵
抗6を付加したもので、これは拡散層の抵抗を用いて作
ることができる。端子7には電源電圧Vcc以外の電圧
Vpが印加される。一般に、このプルダウン抵抗は外部
に接続する被駆動装置、たとえば螢光表示管の動作条件
に適応するように、通常はかなり大きい抵抗、例えば数
10〜数10゜KΩの抵抗が要求される。今、この大き
さの抵抗を拡散層で形成しようとすれば、拡散層の長さ
をり1幅をWとするとL/Wの値が非常に大きな形状を
必要とする。例えば拡散層のシート抵抗を10oΩ/口
とすれば、(−+7)L/Wは102〜1o54
となり、Wが10μでは、Lは10〜10μの大きさと
なり、集積化したにも拘わらず大きな面積となる。In FIG. 1 Φ), a pull-down resistor 6 is added to the buffer transistor 2, and this can be made using the resistor of the diffusion layer. A voltage Vp other than the power supply voltage Vcc is applied to the terminal 7. Generally, this pull-down resistor is required to have a fairly large resistance, for example, several tens to several tens of kilohms, in order to adapt to the operating conditions of an externally connected driven device, such as a fluorescent display tube. Now, if we try to form a resistance of this size with a diffusion layer, we need a shape with a very large value of L/W, where the length of the diffusion layer is divided by the width of the diffusion layer. For example, if the sheet resistance of the diffusion layer is 10oΩ/hole, (-+7)L/W will be 102 to 1o54, and if W is 10μ, L will be 10 to 10μ. It becomes the area.
第1図((=)は、プルダウン抵抗の代わりに、MO8
FIEτ8を採用したものである。例えば、第1図(C
)の回路を出力バッファとした集積回路を作る場合には
、インバータ回路1より前段の信号処理回路は、通常の
0MO8あるいは片チヤンネル回路形式で構成され、高
速性が必要であり、また、その回路電源電圧Vccを例
えば6vの設定で動作させるな、ど、あまり高電圧で使
用することはない。一方、バッファトランジスタ2を含
む出力回路部は電源電圧Vpで駆動され、例えば30〜
4゜Vの高耐圧性が必要とされる。Figure 1 ((=) shows MO8 instead of pull-down resistor.
It adopts FIEτ8. For example, in Figure 1 (C
) is used as an output buffer, the signal processing circuit before the inverter circuit 1 is configured in the usual 0MO8 or single channel circuit format, and high speed is required. Do not operate with the power supply voltage Vcc set to 6V, for example, and do not use it at a very high voltage. On the other hand, the output circuit section including the buffer transistor 2 is driven by the power supply voltage Vp, for example,
A high voltage resistance of 4°V is required.
この様に、低電圧での高速性の回路と高電圧での出力回
路とを結合して使用するために、例えば前者を0M08
FRTとし、後者をPチャンネル形高耐圧バックァ回路
形成とするのが好ましい。In this way, in order to combine and use a low-voltage, high-speed circuit and a high-voltage output circuit, for example, the former can be used with 0M08
It is preferable to use FRT and form the latter a P-channel type high-voltage backup circuit.
そして、上記高耐圧バッファ回路形成は、オフセットゲ
ート構造やスタックドゲート構造がとられることが多く
、通常、構造的には高耐圧側の出力端子が、チ“ヤンネ
ルストッ、パと接しないいわゆるクローズドゲート形式
のトランジスタを用いることで、高耐圧を達成している
。第2図にその平面構造を示す。11はゲート電極であ
り、このドレイン部12が厚膜下のチャンネルストッパ
ーと接しない様にクローズドゲート構造となっている。The above-mentioned high-voltage buffer circuit formation often uses an offset gate structure or a stacked gate structure, and is usually a so-called closed gate structure in which the output terminal on the high-voltage side does not touch the channel stopper. A high withstand voltage is achieved by using a type of transistor. Figure 2 shows its planar structure. 11 is a gate electrode, and this drain part 12 is closed so that it does not contact the channel stopper under the thick film. It has a gate structure.
即ち、ドレイン電極は、コンタクト穴13を通してアル
ミニウム電極14で引出される。16はソース、16は
厚膜絶縁部分であり、この様な構造ではソース部分は1
6の厚膜下のチャンネルストッパと接することに女る。That is, the drain electrode is led out through the contact hole 13 with the aluminum electrode 14 . 16 is a source, 16 is a thick film insulation part, and in such a structure, the source part is 1
It is important to contact the channel stopper under the thick film of No. 6.
この場合はドレインは高耐圧構造になるが、フェス側は
チャンネルストッパとソース接合での破壊電圧により決
まる。In this case, the drain has a high breakdown voltage structure, but the face side is determined by the breakdown voltage at the channel stopper and source junction.
ここで、第1図(c)のプルダウン抵抗要素のMO8F
ICTaをいかに高耐圧化するかが問題である。Here, MO8F of the pull-down resistance element in FIG. 1(c)
The problem is how to make ICTa high withstand voltage.
第1図(C)で、バッファトランジスタ2がオフの場合
には、そのドレイン側端子6の部分は閾値電圧を7丁と
すると、Vp−7丁まで上昇する。このために、前記抵
抗要素のMO19FICT8としては、ソース、ドレイ
ン側とも高耐圧化してなければならない。さらに、通常
このプルダウン抵抗の値をyO8FXTで実施するには
、W/L<<1、即ちWよりLが大きいトランジスタを
設計しなければならない。これは、第2図の様なりロー
ズドゲート構造で作ることは困難である。すなわち、通
常のクローズドトランジスタ構造では、w>>hとなる
ため、W/L<<1を達成するためには、第3図のよう
な極端KLが大きいFIT構造を要する。この第3図で
、17はポリシリコンのクローズド電極、18はドレイ
ン拡散部、19はソース拡散部、20はチャンネルスト
ッパが形成される厚膜絶縁部分であシ、19のソース部
と20のチャンネルストッパ部分との間に所定の間隔り
をもつ不動作部分を設けることでソース、チャンネルス
トッパ接合による破壊電圧低下を防ぐことになる。しか
し、実際この様なトランジスタの相互コンダクタンスを
正確に設計することは、非常に困難となシ望ましくない
。In FIG. 1C, when the buffer transistor 2 is off, the threshold voltage of the drain side terminal 6 rises to Vp-7, assuming that the threshold voltage is 7. For this reason, the resistance element MO19FICT8 must have a high breakdown voltage on both the source and drain sides. Furthermore, to implement this pull-down resistor value in yO8FXT, it is usually necessary to design a transistor where W/L<<1, ie, L is larger than W. This is difficult to create with a rose gate structure as shown in FIG. That is, in a normal closed transistor structure, w>>h, so in order to achieve W/L<<1, an FIT structure with a large extreme KL as shown in FIG. 3 is required. In this figure, 17 is a polysilicon closed electrode, 18 is a drain diffusion region, 19 is a source diffusion region, 20 is a thick film insulating region where a channel stopper is formed, 19 is a source region, and 20 is a channel. By providing a non-operating portion with a predetermined spacing between the stopper portion and the stopper portion, a breakdown voltage drop due to the source and channel stopper junctions can be prevented. However, it is actually extremely difficult and undesirable to accurately design the mutual conductance of such a transistor.
本発明はこのような検討に鑑み、出力バッファ用として
高耐圧の抵抗(負荷)用トランジスタを提供するもので
ある。その一実施例の構造を第4図に示す。第4図(a
)は要部平面図であり、申)は■−■に於る断面図であ
る。21はポリシリコンゲート電極、22はソース拡散
部、23はドレイン拡散部、24はピンチオフ抵抗層で
あり、この抵抗層24をソース、ドレイン両方に形成す
ることで、ソース、ドレイン接合層の高耐圧化の実現を
図っている。ポリシリコンゲート電極21の直下につい
てみると、内部の25a部分はチャンネル領域、外側の
25aの部分はチャンネルストッパであり、例えば第4
図Φ)でわかるように、LOGO8酸化膜26およびそ
の直下に形成されるチャンネルストッパ27に相当する
。またソース、ドレインの拡散層22.23をチャンネ
ルストッパ27と離すことで、ソース、ドレイン拡散層
とチャンネルストッパの接合による破壊電圧の低下を改
善している。なお、28.29はソース、ドレイン用ア
ルミニウム電極、30はゲート絶縁膜である。In view of such considerations, the present invention provides a high voltage resistor (load) transistor for use in an output buffer. The structure of one embodiment is shown in FIG. Figure 4 (a
) is a plan view of the main part, and ) is a sectional view taken along ■-■. 21 is a polysilicon gate electrode, 22 is a source diffusion region, 23 is a drain diffusion region, and 24 is a pinch-off resistance layer.By forming this resistance layer 24 on both the source and drain, high breakdown voltage of the source and drain junction layers can be achieved. We are working to realize this goal. Looking directly under the polysilicon gate electrode 21, the inner portion 25a is a channel region, and the outer portion 25a is a channel stopper.
As can be seen from FIG. Φ), this corresponds to the LOGO8 oxide film 26 and the channel stopper 27 formed directly below it. Further, by separating the source and drain diffusion layers 22 and 23 from the channel stopper 27, a decrease in breakdown voltage due to the junction between the source and drain diffusion layers and the channel stopper is improved. Note that 28 and 29 are aluminum electrodes for source and drain, and 30 is a gate insulating film.
この様にソース、ドレイン両方に隣接して抵抗層を設け
、かつ、ソース、ドレインの両方をチャンネルストッパ
と切りはなして高耐圧化することで、第1図(c)バッ
ファ回路の高耐圧トランジスタを実現できる。In this way, by providing a resistance layer adjacent to both the source and drain and separating both the source and drain from the channel stopper to increase the withstand voltage, the high withstand voltage transistor of the buffer circuit shown in Figure 1(c) can be realized. realizable.
第1図(a)〜(C)は高耐圧出力ドライバの従来の回
路図、第2図、第3図はクローズド構造のMO8FEE
Tの従来の構造平面図、第4図(a)、(b)は本発明
の一実施例による高耐圧MO8FKTの平面図1−1−
線断面図である。
22・・・・・・ソース領域、26・・・・・・ゲート
電極、23・・・・・・ドレイン領域、24・・・・・
・ピンチオフ抵抗層、27・・・・・・チャンネルスト
ッパ領域。
111
墾2図
弯3図
第4図
fの
手続補正書動幻
昭和57年 仰欠 2日
特許庁長官殿
l事件の表示
昭和66牟特許願第198118 号2発明の名称
出力バッファ装置
3補正をする者
4代理人 〒571Figures 1 (a) to (C) are conventional circuit diagrams of high voltage output drivers, Figures 2 and 3 are closed structure MO8FEE
4(a) and 4(b) are plan views of a high voltage MO8FKT according to an embodiment of the present invention.
FIG. 22... Source region, 26... Gate electrode, 23... Drain region, 24...
- Pinch-off resistance layer, 27...Channel stopper region. 111 Procedural amendment of Figure 2, Figure 3, Figure 4, f, 1981, 1982, Surrender, Director General of the Patent Office, 1988, Patent Application No. 198118, Name of Invention, Output Buffer Device 3, Amendment Person who does 4 agents 〒571
Claims (1)
接してソース、ドレインの両方にピンチオフ抵抗を付加
したMO8型電界効果トランジスタを用いたことを特徴
とする出力バッファ装置。An output buffer device characterized in that it uses an MO8 field effect transistor whose gate length is longer than the gate width and which has pinch-off resistors attached to both the source and drain adjacent to the gate.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56198118A JPS5898954A (en) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | Output buffer device |
| EP82110291A EP0080101A3 (en) | 1981-11-10 | 1982-11-08 | Mos semiconductor device |
| CA000415181A CA1204221A (en) | 1981-11-10 | 1982-11-09 | Mos semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56198118A JPS5898954A (en) | 1981-12-08 | 1981-12-08 | Output buffer device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5898954A true JPS5898954A (en) | 1983-06-13 |
Family
ID=16385756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56198118A Pending JPS5898954A (en) | 1981-11-10 | 1981-12-08 | Output buffer device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5898954A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60217668A (en) * | 1984-04-12 | 1985-10-31 | Matsushita Electronics Corp | Output buffer device |
-
1981
- 1981-12-08 JP JP56198118A patent/JPS5898954A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60217668A (en) * | 1984-04-12 | 1985-10-31 | Matsushita Electronics Corp | Output buffer device |
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