[发明专利]混合电压式输入/输出缓冲器

说明书

技术领域

本发明有关于一种缓冲电路，且特别是有关于一种半导体集成电路中的混合电压共容式输入/输出(I/O)缓冲器。

背景技术

以目前技术而言，集成电路(IC)已可用来同时执行多种不同类型的工作，而且通过将许多电路封装于芯片或是整合不同用途的电路在一元件中的作法，还可因此增加IC整体的能力；不过，虽然IC整体的能力可因此增加，但不同的电路其操作电压亦不相同。举例而言，系统中的内存是使用3.3V的操作电压，而与5V操作电压的电路采用同一个总线，或者利用输出电压为5V的芯片来驱动另一个具1.8V或3.3V电源电压的芯片。因此，混合电压共容式输入/输出(I/O)缓冲器便成为不同电压准位的信号沟通的必要接口。

然而，一般具输出级电路的混合电压式I/O缓冲器通常仅可以用来传输有限的电压准位信号，若是欲以其作为传输高电压(如：5V)准位信号的接口，则其输出级电路会受到如栅极氧化层过度应力、热载子劣化和非预期的漏电流等问题。如此一来，半导体元件会产生元件可靠度的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种混合电压式输入/输出缓冲器，用以提高半导体元件的可靠度及其使用周期。

为了实现上述目的，依照本发明一实施例，本发明提出一种混合电压式输入/输出缓冲器，包含一输出缓冲电路。输出缓冲电路包含一输出级电路、一栅极电压追踪电路以及一浮动N型井电路。输出级电路包含堆叠式P型拉升晶体管以及堆叠式N型拉降晶体管，上述堆叠式P型拉升晶体管中的一第一P型晶体管以及上述堆叠式N型拉降晶体管中的一第一N型晶体管是耦接于一输出入焊垫。栅极电压追踪电路是用以根据输出入焊垫的电压控制第一P型晶体管的栅极电压，以防止漏电流。浮动N型井电路是用以提供N型井电压至第一P型晶体管的N型井以与栅极电压追踪电路中控制第一P型晶体管的栅极电压的一第二P型晶体管的N型井，以防止漏电流。

为了实现上述目的，依照本发明另一实施例，本发明另提出一种混合电压式输入/输出缓冲器，包含一输出级电路以及一动态栅极偏压产生器。输出级电路包含堆叠式拉升晶体管以及堆叠式拉降晶体管，而动态栅极偏压产生器则是用以将逻辑信号转换为相对应的偏压供输出级电路操作。动态栅极偏压产生器包含一电压源准位侦测电路以及一动态驱动侦测电路。电压源准位侦测电路是用以侦测一输出入电压源的电压准位，以输出一判别信号。动态驱动侦测电路耦接于电压源准位侦测电路，并在一传输模式下根据输出入电压源以及判别信号提供一第一栅极偏压至堆叠式拉降晶体管中的一第一N型晶体管，以防止输出级电路的工作周期失真。

为了实现上述目的，依照本发明又一实施例，本发明又提出一种混合电压式输入/输出缓冲器，包含一输入缓冲电路。输入缓冲电路包含一第一反相器、一第一电压准位限制电路、一第一电压准位拉升电路、一输入级电路以及一逻辑校准电路。第一反相器是用以将一输入信号反相而产生一第一控制信号。第一电压准位限制电路是用以限制一外部信号的电压准位，以产生输入信号传送至第一反相器而防止第一反相器的过度电性应力。第一电压准位拉升电路是用以拉升被输入至第一反相器的输入信号的电压准位。输入级电路是用以接收第一控制信号而产生被输入至一核心电路的一相对应的数字信号。逻辑校准电路是用以在第一反相器因输入信号具有低电压准位而误动作时校准第一控制信号的电压准位。

为了实现上述目的，依照本发明再一实施例，本发明再提出一种混合电压式输入/输出缓冲器，包含一输出缓冲电路以及一输入缓冲电路。输出缓冲电路是用以在一传输模式下缓冲由一核心电路传送至一输出入焊垫的信号，并包含一输出级电路、一动态栅极偏压产生器、一栅极电压追踪电路以及一浮动N型井电路。输出级电路包含堆叠式P型拉升晶体管以及堆叠式N型拉降晶体管，其中堆叠式P型拉升晶体管中的一第一P型晶体管以及堆叠式N型拉降晶体管中的一第一N型晶体管是耦接于输出入焊垫。动态栅极偏压产生器是用以将逻辑信号转换为相对应的偏压供输出级电路操作，并包含一电压源准位侦测电路以及一动态驱动侦测电路，其中电压源准位侦测电路是用以侦测一输出入电压源的电压准位，以输出一判别信号，而动态驱动侦测电路则是耦接于电压源准位侦测电路，并根据输出入电压源以及判别信号提供一第一栅极偏压至堆叠式N型拉降晶体管中的一第二N型晶体管，以防止输出级电路的工作周期失真。栅极电压追踪电路是用以根据输出入焊垫的电压控制第一P型晶体管的栅极电压，以防止漏电流。浮动N型井电路是用以提供N型井电压至第一P型晶体管的N型井以与栅极电压追踪电路中控制第一P型晶体管的栅极电压的一第二P型晶体管的N型井，以防止漏电流。