发明名称 一种利用矽控整流器之互补式金氧半输出缓冲器
摘要 本发明利用互补式金氧半积体电路(CMOS IC)内寄生的横向矽控整流器(Lateral SCR)来当做输出缓冲器的输出元件。由于SCR元件天生上具有极低的导通电阻,因此常被用于电能切换上;并且 SCR元件能在较小的布局面积下,提供很大的输出推动能力;此外,与其它元件比较下,SCR元件的静电放电防护能力更是CMOS IC中最高的。因此,本发明乃结合电路设计与元件特性,利用SCR元件来当做输出缓冲器的输出元件。达到在最小的布局面积之下,提供高的输出推动能力,同时拥有高的静电放电防护能力的多重效果。
申请公布号 TW332925 申请公布日期 1998.06.01
申请号 TW085115764 申请日期 1996.12.30
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 柯明道;张恒祥
分类号 H01L27/10 主分类号 H01L27/10
代理机构 代理人
主权项 1.一互补式金氧半积体电路之输出缓冲器,包含:一输出垫片;一VDD电源线,具有一第一电压源;一VSS电源线,具有一第二电压源;一第一MOS元件连接于该VDD电源线与该输出垫片之间;一第二MOS元件连接于该VSS电源线与该输出垫片之间;一MOS元件控制的横向矽控整流器,连接于该输出垫片与该VDD或VSS电源线之间,且与该第一MOS元件或第二MOS元件并联。2.如申请专利范围第1项所述之输出缓冲器,其中该第一MOS元件为一PMOS元件;该第二MOS元件为一NMOS元件。3.如申请专利范围第2项所述之输出缓冲器,其中该MOS元件控制的横向矽控整流器是一NMOS元件控制的横向矽控整流器,并且连接于该VSS电源线与该输出垫片之间,并与该NMOS元件并联。4.如申请专利范围第2项所述之输出缓冲器,其中该MOS元件控制的横向矽控整流器是一NMOS元件控制的横向矽控整流器,并且连接于VDD电源线与该输出垫片之间,并与该PMOS元件并联。5.如申请专利范围第2项所述之输出缓冲器,其中该PMOS元件与该NMOS元件所控制的横向矽控整流器都各具有一闸极,该输出缓冲器另具有一反相器连接于该NMOS元件控制的横向矽控整流器之闸极与该PMOS元件之闸极之间。6.如申请专利范围第2项所述之输出缓冲器,其中该MOS元件控制的横向矽控整流器是一PMOS元件控制的横向矽控整流器,并且连接于VDD电源线与该输出垫片之间,且与该PMOS元件并联。7.如申请专利范围第2项所述之输出缓冲器,其中该MOS元件控制的横向矽控整流器是一PMOS元件控制的横向矽控整流器,并且连接于VSS电源线与该输出垫片之间,且与该mboxNMOS元件并联。8.如申请专利范围第7项所述之输出缓冲器,其中该NMOS元件与该PMOS元件所控制的横向矽控整流器都各具有一闸极,该输出缓冲器另具有一反相器连接于该NMOS元件之闸极与该PMOS元件控制的横向矽控整流器之闸极之间。9.如申请专利范围第1项所述之输出缓冲器,尚包含一第二MOS元件控制的横向矽控整流器,连接于该输出垫片与该VSS电源线之间,并且与该第二MOS元件并联;该第一MOS元件控制的横向矽控整流器连接于该输出垫片与VDD电源线之间,并且与该第一MOS元件并联。10.如申请专利范围第9项所述之输出缓冲器,其中该第一MOS元件为一PMOS元件;该第二MOS元件为一NMOS元件。11.如申请专利范围第9项所述之输出缓冲器,其中该第一及该第二MOS元件控制的横向矽控整流器是NMOS元件控制的横向矽控整流器。12.如申请专利范围第11项所述之输出缓冲器,该PMOS元件与该第一MOS元件控制的横向矽控整流器都各具有一闸极;该输出缓冲器另具有一反相器连接于该第一MOS元件控制的横向矽控整流器之闸极与该PMOS元件之闸极之间。13.如申请专利范围第9项所述之输出缓冲器,该第一及该第二MOS元件控制的横向矽控整流器是PMOS元件控制的横向矽控整流器。14.如申请专利范围第13项所述之输出缓冲器,该NMOS元件与该第二MOS元件控制的横向矽控整流器都各具有一闸极;该输出缓冲器另具有一反相器连接于该第二MOS元件控制的横向矽控整流器之闸极与该NMOS元件之闸极之间。图示简单说明:第一图显示几种常用的CMOS输出缓冲器设计。第二图显示一具有强化静电放电防护能力之CMOS输出缓冲器。第三图显示一具有NMOS控制的横向矽控整流器,制作于一P型基底/N型井区CMOS制程中之CMOS输出缓冲器。第四图显示一制作于P型基底/N型井区CMOS制程中之NMOS控制横向矽控整流器的横切面剖面图。第五图为NMOS控制的横向矽控整流器之元件特性图。第六图显示一具有单一NMOS控制的横向矽控整流器,用来加强pull-down输出功能之CMOS输出缓冲器。第七图显示一具有单一NMOS控制的横向矽控整流器,用来加强pull-up输出功能之CMOS输出缓冲器。第八图显示一具有PMOS控制的横向矽控整流器,制作于一N型基底/P型井区的CMOS制程中之CMOS输出缓冲器。第九图显示一制作于N型基底/P型井区CMOS制程中之PMOS控制的横向矽控整流器的横切面剖面图。第十图为PMOS控制的横向矽控整流器之元件特性图。第十一图显示一具有单一PMOS控制的横向矽控整流器,用来加强pull-down输出功能之CMOS输出缓冲器。第十二图显示一具有单一PMOS控制的横向矽控整流器,用来加强pull-up输出功能之CMOS输出缓冲器。
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