单井电压的电压电平转换器制造技术

本发明专利技术涉及一种电压电平转换器，该电压电平转换器包括：一第一Ｐ型金属氧化物半导体（ＰＭＯＳ）晶体管，该第一ＰＭＯＳ晶体管具有分别与一输入端、一第一正电压电源和一第二正电压电源连接的一栅极、一源极和一基质；以及一第二ＰＭＯＳ晶体管，该第二ＰＭＯＳ晶体管具有分别与一第三正电压电源、一输出节点和该第二正电压电源连接的一源极、一漏极和一基质；其中，该第一和第二ＰＭＯＳ晶体管形成在一单Ｎ井中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及一种集成电路设计(IC),特别是涉及一种电压电平转换器设计。
技术介绍
随着半导体特征尺寸降低至深亚微米级，其操作电压也不得不降低。例如，在65nm的工艺技术中，操作电压大约1.0 V。但是 在这种芯片之外，即在系统电平中，操作电压仍维持在例如1.8 V。 然后就需要电压电平转换器。高至低电压电平转换器将输入信号从 1.8 V转换至用于芯片内部操作的1.0 V。低至高电压电平转换器将 输入信号从1.0 V转换至用于系统才喿作的1.8 V。传统的电压电平转换器使用二级互补式金属氧化物半导体 (CMOS)电路，第一级在第一电压时操作，第二级在第二电压时 操作。当适当调整临界电压时，它们可实现所需的电压电平转换。然而，传统的电压电平转换器占据大量的布局面积。因为在第 一级时P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管的第一N井与第一 电压连接，而在第二级逆变器时PMOS晶体管的第二 N井与第二 电压连接，因此，该第一和第二N井必须分开并必须4呆持一定的间 离，而这间离又由所4吏用的4支术决定。二个分离的N井当然比单N 井占据更大的布局面积。如此一来，人们期望有一种具有与单个电压连4妄的N井的电压 电平转换器，因此，第一和第二 PMOS晶体管都可以形成在单N 井中。
技术实现思路
本专利技术涉及一种电压电平转换器。根据本专利技术一实施例，该电 压电平转换器包括 一第一P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体 管，该第一PMOS晶体管具有分别与一输入端、 一第一正电压电源 和一第二正电压电源连接的一栅极、 一源极和一基质；及， 一第二 PMOS晶体管，该第二PMOS晶体管具有与一^T出节点连4妄的一漏 极，和都与该第二正电压电源连接的一源极和一基质；其中，该第 一和第二PMOS晶体管形成在一单N井中。根据本专利技术另一实施例，该电压电平转换器包括 一第一P型 金属氧化物半导体(PMOS)晶体管，该第一PMOS晶体管具有与 一输入端连接的一栅极、都与一第一正电压电源连接的一源极和一 基质；以及， 一第二PMOS晶体管，该第二 PMOS晶体管具有分 别与一第二正电压电源、一^r出节点和该第一正电压电源连4妄的一 源极、 一漏极和一基质；其中，该第一和第二PMOS晶体管形成在 一单N井中。然而，可结合附图，从下列具体实施的说明中更好地理解本发 明才乘作的结构和方法，及其它的目的和f":点。附图说明结合附图和"i兌明书的形成部分来描述本专利技术的某些方面。参考 附图所解释的示例性的非限制性实施例，本专利技术的更清楚的概念及 本专利技术提供的部件和操作系统将变得更加明朗，其中，相似的标号 (如果它们出现在一个以上的附图中)^表相同的部件。参考一幅 或多幅附图并结合说明书，可更好地理解本专利技术。值得注意的是， 附图中所示的特;f正并非4安照比例。图1是描述传统低至高电压电平转换器的示意图2是根据本专利技术 一 实施例描述一低至高电压电平转换器的示 意图3是根据本专利技术另 一 实施例描述一 高至低电压电平转换器的 示意图。具体实施例方式本专利技术涉及仅利用 一个N井电压的电压电平转换器。图1是描述传统低至高电压电平转换器100的示意图。输入端in连4妻逆变器的llr入，该逆变器由一 p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管IIO和一N型金属氧化物半导体(NMOS)晶体 管115形成。该逆变器的输出与一NMOS晶体管125的栅极在节点 102连接。该输入端IN也与一NMOS晶体管135的栅极连接。NMOS 晶体管125的漏极与PMOS晶体管120的漏极在节点104连接。 NMOS晶体管135的漏极与PMOS晶体管130的漏极在节点106 连接。PMOS晶体管120的4册极与节点106交叉连接，类似地，PMOS 晶体管130的栅极与节点104交叉连接。逆变器l40的输入端和输 出端连接在节点106和输出端OUT之间。值得注意的是，PMOS 晶体管的110的漏才及和基质与第一正电压电源(VDDL)连冲妄，而 PMOS晶体管120和130两者的漏极和基质与第二正电压电源(VDD)连接。VDD也供应逆变器140。 VDDL用于芯片内部操作， 比用于芯片外部操作的VDD的电压相对上较低。因此，该输入端IN和该llr出端OUT的电压电平分别是VDDL和VDD。所有的 NMOS晶体管的源极与互补式低压电源(VSS)连接。参考图1，当输入端IN处于VDDL电压时，NMOS晶体管135 处于打开(on)状态，因此节点106处于VSS电压时，并且PMOS 120 也是处于打开状态。同时，节点102降低至VSS电压，因此节点 104处于VDD电压时，这又反过来关闭PMOS晶体管130，并加强 在节点106的VSS电压。然后，输出端OUT处于VDD电压。因 此，在IN处的VDDL电压电平转移为在OUT处的VDD电压电平。另一方面，当输入端IN处于VSS电压，NMOS晶体管135处 于关闭(off)状态，NMOS晶体管125处于打开状态。PMOS晶体管 120处于关闭状态，PMOS晶体管130处于打开状态。结果，节点 104处于VSS电压，节点106处于VDD电压电平，如此一来，输 出端OUT处于VSS电压。因此，电压电平转换器100即在高输入 电压也在j氐输入电压工作。传统电压电平转换器100的问题是，PMOS晶体管110的基质 与VDDL电压连接，而PMOS晶体管120、 130的基质与VDD电 压连接，即，用于PMOS晶体管110的第一N井与用于PMOS晶 体管120、 130的第二N井具有不同的电压，因此，它们在一定的 设计规则下必须分离并保持一预定间距。分离的N井常需要双排N 井布局从而比单N井占据更大的布局面积。图2是根据本专利技术一实施例描述一低至高电压电平转换器200 的示意图。电压电平转换器200的电if各结构与图l所示的电压电平 转换器100的结构正好相同，除了一 PMOS晶体管210的基质与 VDD电压连接，而不是与VDDL电压连接。当VDD电压高于VDDL 电压时，结果导致PMOS晶体管210的临界电压(Vt)上升，这将 影响由PMOS晶体管210和NMOS晶体管215形成的逆变器的临界电压从而影响逆变器的转变速度。但是通过适当调整晶体管Vt, PMOS晶体管210和NMOS晶体管215的掺杂剂和尺寸，逆变器的 临界电压可返回至正常范围。然后电压电平转换器200与图1所示 的电压电平转换器100的才喿作也正好相同，在此就不赘述。因为仅一电压电平浮皮用来给予PMOS晶体管210、 220和230的基质，所以4又需一个N井，因此电压电平转换器200的布局面积 可减少至50%。图3是根据本专利技术另一实施例描述一高至低电压电平转换器 300的示意图。电压电平转:换器300的电路结构与图l所示的电压 电平转换器100的结构又正好相同，除了与输入端IN连接的PMOS 晶体管的源才及与VDD电压连4妻，而更"l妄近于lt出端OUT的PMOS 晶体管320、 330的源极与VDDL电压连接，并且逆变器340也由 VDDL电压供应，如此一来，电压电平转换器300将电压从高电压 转换为低电压。参考图3,根据本专利技术的实施例，PMOS晶体管320、 330的基 质与VDD电压电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压电平转换器，包括：一第一Ｐ型金属氧化物半导体（ＰＭＯＳ）晶体管，所述第一ＰＭＯＳ晶体管具有分别与一输入端、一第一正电压电源和一第二正电压电源连接的一栅极、一源极和一基质；及，一第二ＰＭＯＳ晶体管，所述第二ＰＭＯＳ晶体 管具有分别与一第三正电压电源、一输出节点和所述第二正电压电源连接的一源极、一漏极和一基质；其中，所述第一和第二ＰＭＯＳ晶体管形成在一单Ｎ井中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：鲁立忠，王中兴，戴春晖，田丽钧，陈顺利，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]