JP2000150801A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、静電気放電の耐圧
向上技術に関し、特に、静電気放電保護回路の高性能化
に適用して有効な技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for improving the withstand voltage of electrostatic discharge, and more particularly to a technique which is effective when applied to a high performance electrostatic discharge protection circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】本発明者が検討したところによれば、半
導体装置に設けられたI/Oピンなどの外部端子と内部
回路である入出力回路間には、抵抗挿入、PNダイオー
ド、抵抗およびPNダイオードの組合せ、または抵抗と
MOSトランジスタの組合せなどから構成された静電破
壊保護回路が設けられており、この静電破壊保護回路に
よって過電圧を吸収し、静電放電による半導体デバイス
の破壊を防止している。2. Description of the Related Art According to studies by the present inventors, a resistor is inserted between an external terminal such as an I / O pin provided in a semiconductor device and an input / output circuit serving as an internal circuit, a PN diode, a resistor, and the like. An ESD protection circuit composed of a combination of a PN diode or a combination of a resistor and a MOS transistor is provided. This ESD protection circuit absorbs overvoltage and prevents damage to semiconductor devices due to electrostatic discharge. are doing.
【0003】なお、この種の半導体装置について詳しく
述べてある例としては、昭和59年11月30日、株式
会社オーム社発行、社団法人 電子通信学会編(編)、
「LSIハンドブック」P679があり、この文献に
は、過電圧を吸収してデバイスの静電破壊を保護する保
護回路の構成などが記載されている。Examples of this type of semiconductor device are described in detail on November 30, 1984, published by Ohm Co., Ltd., edited by The Institute of Electronics and Communication Engineers (ed.)
There is “LSI Handbook” P679, which describes the configuration of a protection circuit that absorbs overvoltage and protects the device from electrostatic breakdown.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な半導体装置の静電破壊保護回路の構成では、次のよう
な問題点があることが本発明者により見い出された。However, it has been found by the present inventor that the above-described configuration of the electrostatic discharge protection circuit for a semiconductor device has the following problems.
【0005】すなわち、I/Oピンに接続された静電破
壊保護回路のダイオードが、静電気放電(ESD:El
ectrostatic Discharge)により
破壊されてしまうと、静電破壊保護の機能を得ることが
できなくなり、半導体装置のESD耐圧が大幅に低下し
てしまうという問題がある。[0005] That is, the diode of the electrostatic discharge protection circuit connected to the I / O pin generates an electrostatic discharge (ESD: El).
If the semiconductor device is destroyed by electrostatic discharge, the function of protection against electrostatic breakdown cannot be obtained, and there is a problem that the ESD withstand voltage of the semiconductor device is greatly reduced.
【0006】また、ダイオードが破壊された際に短絡状
態となると、半導体装置の論理回路の半導体デバイスな
どに不要な電流が流れてしまい、半導体装置それ自体を
破壊してしまう恐れもある。If a short circuit occurs when the diode is destroyed, unnecessary current flows through a semiconductor device of a logic circuit of the semiconductor device, and the semiconductor device itself may be destroyed.
【0007】本発明の目的は、ESD保護用のダイオー
ドが破壊されても、自動的にESD保護機能を有した回
路に切り替え、見かけ上のESD耐圧を向上させること
のできる半導体装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of automatically switching to a circuit having an ESD protection function and improving an apparent ESD withstand voltage even if an ESD protection diode is destroyed. It is in.
【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.
【0010】すなわち、本発明の半導体集積回路装置
は、静電気による半導体デバイスの破壊を防止する静電
気放電保護素子と、当該静電気放電保護素子が短絡した
際に流れるリーク電流を遮断しながら半導体デバイスの
静電気放電保護を行う電流遮断保護素子と、該静電気放
電保護素子が短絡した際に流れるリーク電流を検知する
リーク電流検出部と、当該リーク電流検出部がリーク電
流を検知すると該電流遮断保護素子を動作させる動作制
御信号を出力する電流遮断保護制御部とよりなる静電破
壊保護手段を備えたものである。That is, a semiconductor integrated circuit device according to the present invention comprises an electrostatic discharge protection element for preventing the destruction of a semiconductor device due to static electricity, and an electrostatic discharge protection element for shutting off a leak current flowing when the electrostatic discharge protection element is short-circuited. A current interruption protection element for performing discharge protection, a leakage current detection section for detecting a leakage current flowing when the electrostatic discharge protection element is short-circuited, and operating the current interruption protection element when the leakage current detection section detects a leakage current And a current cut-off protection control unit for outputting an operation control signal to be operated.
【0011】また、本発明の半導体集積回路装置は、前
記電流遮断保護素子が、MOS(Metal Oxid
e Semiconductor)トランジスタよりな
るものである。Further, in the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the current cutoff protection element may be a MOS (Metal Oxid).
eSemiconductor) transistor.
【0012】さらに、本発明の半導体集積回路装置は、
リーク電流検出部が、基準となる電流を生成する電流源
から電流供給されるカレントミラー用トランジスタより
なり、該カレントミラー用トランジスタと電流遮断保護
素子とによってカレントミラー回路を構成し、該カレン
トミラー用トランジスタの電流供給部における電圧レベ
ルによってリーク電流を検出するものである。Further, according to the semiconductor integrated circuit device of the present invention,
The leak current detection unit includes a current mirror transistor supplied with a current from a current source that generates a reference current, and forms a current mirror circuit with the current mirror transistor and the current cutoff protection element. The leak current is detected based on the voltage level at the current supply unit of the transistor.
【0013】以上のことにより、静電気放電保護素子が
静電気ノイズなどによって破壊されても、電流リークに
よって静電気放電保護素子が破壊されたことを検知し、
電流遮断保護素子によってリーク電流を遮断し、かつ半
導体デバイスの静電破壊を防止することができるので、
半導体集積回路装置の信頼性を大幅に向上することがで
きる。As described above, even if the electrostatic discharge protection element is destroyed due to static noise or the like, it is detected that the electrostatic discharge protection element has been destroyed due to current leakage.
Since the leakage current can be cut off by the current cutoff protection element and the electrostatic breakdown of the semiconductor device can be prevented,
The reliability of the semiconductor integrated circuit device can be greatly improved.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0015】図1は、本発明の一実施の形態による半導
体装置に設けられた静電破壊保護回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an electrostatic discharge protection circuit provided in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【0016】本実施の形態において、半導体集積回路装
置には、静電破壊保護回路1が設けられている。この静
電破壊保護回路1は、I/Oピンなどの外部端子に接続
されている。静電破壊保護回路1は、過電圧を吸収し、
静電気放電(ESD)による半導体デバイスの破壊を防
止している。In this embodiment, a semiconductor integrated circuit device is provided with an electrostatic discharge protection circuit 1. The electrostatic discharge protection circuit 1 is connected to external terminals such as I / O pins. The electrostatic breakdown protection circuit 1 absorbs the overvoltage,
The semiconductor device is prevented from being damaged by electrostatic discharge (ESD).
【0017】また、静電破壊保護回路1には、定電流源
となる電流源部2、ならびに静電破壊保護用のダイオー
ドの切り替えを行うダイオード切り替え部3から構成さ
れている。The electrostatic breakdown protection circuit 1 includes a current source unit 2 serving as a constant current source and a diode switching unit 3 for switching a diode for electrostatic breakdown protection.
【0018】たとえば、I/Oピンが入力端子の場合に
は、静電破壊保護回路1の後段に入力バッファ4が接続
されている。入力バッファ4は、I/Oピンから入力さ
れたデータを論理回路などに転送する際に一時的に保管
する。ここで、I/Oピンが出力端子の場合には、静電
破壊保護回路1の後段に出力バッファが接続されること
になる。For example, when the I / O pin is an input terminal, an input buffer 4 is connected to a stage subsequent to the electrostatic discharge protection circuit 1. The input buffer 4 temporarily stores data input from the I / O pin when transferring the data to a logic circuit or the like. Here, when the I / O pin is an output terminal, an output buffer is connected to the subsequent stage of the electrostatic discharge protection circuit 1.
【0019】静電破壊保護回路1の電流源部2は、Nチ
ャネルMOSであるトランジスタ5〜7、PチャネルM
OSからなるトランジスタ8,9,32によって構成さ
れている。The current source unit 2 of the electrostatic breakdown protection circuit 1 includes N-channel MOS transistors 5 to 7 and a P-channel M
It is composed of transistors 8, 9, 32 made of OS.
【0020】また、静電破壊保護回路1のダイオード切
り替え部3は、PチャネルMOSのトランジスタ10〜
13、NチャネルMOSからなるトランジスタ14〜1
7,33、インバータ18〜21、エッジトリガ型のフ
リップフロップ22,23、ダイオード(静電気放電保
護素子)24,25、ならびに抵抗26によって構成さ
れている。Further, the diode switching section 3 of the electrostatic breakdown protection circuit 1 includes P-channel MOS transistors 10 to 10.
13. N-channel MOS transistors 14-1
7, 33, inverters 18 to 21, edge trigger flip-flops 22 and 23, diodes (electrostatic discharge protection elements) 24 and 25, and a resistor 26.
【0021】さらに、入力バッファ4は、PチャネルM
OSであるトランジスタ27〜29、NチャネルMOS
のトランジスタ30,31からなり、トランジスタ2
8,30、およびトランジスタ29,31によってイン
バータが構成されている。Further, the input buffer 4 includes a P-channel M
OS transistors 27-29, N-channel MOS
Transistors 30 and 31 and transistor 2
An inverter is constituted by 8, 30 and transistors 29, 31.
【0022】トランジスタ5の一方の接続部およびゲー
トには、電源電圧VCCが供給されており、他方の接続部
には、基準電位VSSが接続されている。トランジスタ5
のゲートには、トランジスタ6,7のゲートが接続され
ている。A power supply voltage V cc is supplied to one connection portion and a gate of the transistor 5, and a reference potential V SS is connected to the other connection portion. Transistor 5
Are connected to the gates of the transistors 6 and 7.
【0023】トランジスタ6,7の他方の接続部には、
基準電位VSSが接続されており、トランジスタ6の一方
の接続部には、トランジスタ8の他方の接続部が接続さ
れている。At the other connection of the transistors 6 and 7,
The reference potential V SS is connected, and one connection of the transistor 6 is connected to the other connection of the transistor 8.
【0024】このトランジスタ6の一方の接続部には、
トランジスタ8,9,32のゲートも接続されている。
また、トランジスタ8,9の一方の接続部には、電源電
圧VCCが供給されており、トランジスタ9の他方の接続
部には、ダイオード切り替え部3のインバータ20、ト
ランジスタ(リーク電流検出部)14の一方の接続部が
接続されている。At one connection of the transistor 6,
The gates of the transistors 8, 9, 32 are also connected.
The power supply voltage V cc is supplied to one connecting portion of the transistors 8 and 9, and the inverter 20 of the diode switching portion 3 and the transistor (leakage current detecting portion) 14 are connected to the other connecting portion of the transistor 9. Are connected.
【0025】トランジスタ32の一方の接続部には、電
源電圧VCCが供給され、他方の接続部には、ダイオード
切り替え部3におけるトランジスタ15の一方の接続部
が接続されている。The power supply voltage V cc is supplied to one connection of the transistor 32, and one connection of the transistor 15 in the diode switching section 3 is connected to the other connection.
【0026】さらに、トランジスタ7の一方の接続部に
は、トランジスタ(リーク電流検出部)10の他方の接
続部およびフリップフロップ22のラッチパルス入力部
RPに接続されている。トランジスタ10の一方の接続
部には、電源電圧VCCが供給されており、トランジスタ
10のゲートは、トランジスタ11の他方の接続部、ト
ランジスタ12の一方の接続部、ならびにトランジスタ
(電流遮断保護素子)13のゲートが接続されている。Further, one connecting portion of the transistor 7 is connected to the other connecting portion of the transistor (leakage current detecting portion) 10 and the latch pulse input portion RP of the flip-flop 22. The power supply voltage V cc is supplied to one connection portion of the transistor 10, and the gate of the transistor 10 is connected to the other connection portion of the transistor 11, one connection portion of the transistor 12, and the transistor (current cutoff protection element). Thirteen gates are connected.
【0027】フリップフロップ22のデータ入力部Dに
は、電源電圧VCCが供給され、フリップフロップ22の
データ出力部Qには、インバータ18の入力部が接続さ
れている。The data input D of the flip-flop 22 is supplied with the power supply voltage V CC , and the data output Q of the flip-flop 22 is connected to the input of the inverter 18.
【0028】インバータ18の出力部には、インバータ
19の入力部、トランジスタ11のゲートが接続されて
おり、このトランジスタ11の一方の接続部には、電源
電圧VCCが供給されている。The output of the inverter 18 is connected to the input of the inverter 19 and the gate of the transistor 11, and one connection of the transistor 11 is supplied with the power supply voltage V CC .
【0029】インバータ19の出力部にはトランジスタ
12のゲートが接続されており、トランジスタ12の他
方の接続部には、トランジスタ13の他方の接続部、ト
ランジスタ33の一方の接続部、およびダイオード25
のカソードが接続されている。The output of the inverter 19 is connected to the gate of the transistor 12, and the other connection of the transistor 12 is connected to the other connection of the transistor 13, one connection of the transistor 33, and the diode 25.
Are connected.
【0030】また、トランジスタ13の一方の接続部に
は電源電圧VCCが供給されている。トランジスタ33の
他方の接続部には基準電位VSSが接続されており、ゲー
トには、トランジスタ5の一方の接続部が接続されてい
る。A power supply voltage V CC is supplied to one connection of the transistor 13. The other connection of the transistor 33 is connected to the reference potential V SS, and the gate is connected to one connection of the transistor 5.
【0031】ダイオード25のアノードには、ダイオー
ド24のカソード、抵抗26の一方の接続部、および外
部入力端子であるI/Oピンが接続されている。ダイオ
ード24のアノードには、トランジスタ15、トランジ
スタ(電流遮断保護素子)17の一方の接続部が接続さ
れており、トランジスタ17の他方の接続部には基準電
位VSSが接続されている。The anode of the diode 25 is connected to the cathode of the diode 24, one connection of the resistor 26, and an I / O pin as an external input terminal. One connection of the transistor 15 and the transistor (current cutoff protection element) 17 is connected to the anode of the diode 24, and the reference potential V SS is connected to the other connection of the transistor 17.
【0032】トランジスタ15の他方の接続部には、ト
ランジスタ14,17のゲート、トランジスタ16の一
方の接続部が接続されている。トランジスタ14,16
の他方の接続部には基準電位VSSが接続されている。The other connection of the transistor 15 is connected to the gates of the transistors 14 and 17 and one connection of the transistor 16. Transistors 14, 16
Is connected to the reference potential V SS .
【0033】トランジスタ15のゲートには、インバー
タ21の出力部が接続されており、トランジスタ16の
ゲートには、フリップフロップ23のデータ出力部Qが
接続されている。また、フリップフロップ23のデータ
出力部Qは、インバータ21の入力部とも接続されてい
る。The output of the inverter 21 is connected to the gate of the transistor 15, and the data output Q of the flip-flop 23 is connected to the gate of the transistor 16. The data output section Q of the flip-flop 23 is also connected to the input section of the inverter 21.
【0034】フリップフロップ23のデータ入力部Dに
は、電源電圧VCCが供給されており、ラッチパルス入力
部RPには、インバータ20の出力部が接続されてい
る。また、フリップフロップ22,23のリセット端子
RTには、電源投入時などに出力されるリセット信号が
入力される。The power supply voltage V CC is supplied to the data input section D of the flip-flop 23, and the output section of the inverter 20 is connected to the latch pulse input section RP. Further, a reset signal output at the time of turning on power or the like is input to the reset terminals RT of the flip-flops 22 and 23.
【0035】抵抗26の他方の接続部には、バッファ4
のトランジスタ27の他方の接続部、トランジスタ2
8,30によって構成されるインバータの入力部が接続
されている。トランジスタ27の一方の接続部には電源
電圧VCCが供給され、ゲートには、基準電位VSSが接続
されている。The buffer 4 is connected to the other connection of the resistor 26.
The other connection part of the transistor 27, the transistor 2
The input section of the inverter constituted by 8 and 30 is connected. The power supply voltage V CC is supplied to one connection portion of the transistor 27, and the reference potential V SS is connected to the gate.
【0036】また、トランジスタ28,30により構成
されるインバータの出力部には、トランジスタ29,3
1によって構成されるインバータの入力部に接続されて
おり、トランジスタ29,31によって構成されたイン
バータの出力部が論理回路などの内部回路と接続されて
いる。The outputs of the inverter constituted by the transistors 28 and 30 are connected to the transistors 29 and 3 respectively.
1, and the output of the inverter formed by the transistors 29 and 31 is connected to an internal circuit such as a logic circuit.
【0037】そして、トランジスタ11、インバータ1
8,19、フリップフロップ22、およびトランジスタ
15,16、インバータ20,21、フリップフロップ
23のそれぞれによって電流遮断保護制御部DSが構成
されている。The transistor 11 and the inverter 1
8, 19, the flip-flop 22, the transistors 15, 16, the inverters 20, 21, and the flip-flop 23 constitute a current cutoff protection controller DS.
【0038】次に、本実施の形態の作用について説明す
る。Next, the operation of the present embodiment will be described.
【0039】まず、静電気放電保護用のダイオード24
が破壊されていない場合、電源ONによってリセットが
行われ、ノードN4はローレベル(基準電位VSS)、ノ
ードN5はハイレベル(電源電圧VCC)となっており、
トランジスタ16はOFF、トランジスタ15はONと
なっている。First, a diode 24 for protecting against electrostatic discharge.
Is not broken, the reset is performed by turning on the power, the node N4 is at a low level (reference potential V SS ), the node N5 is at a high level (power supply voltage V CC ),
The transistor 16 is off and the transistor 15 is on.
【0040】よって、トランジスタ17のゲートと他方
の接続部には、同じ電圧が印加されることになり、トラ
ンジスタ17を介して微小電流がながされ、ノードN2
がフローティング状態となるのを防止している。ダイオ
ード24は、トランジスタ27から供給される電源電圧
VCCによってプルアップされている。Therefore, the same voltage is applied to the gate of the transistor 17 and the other connecting portion, a small current flows through the transistor 17, and the node N2
Is prevented from floating. The diode 24 is pulled up by the power supply voltage V CC supplied from the transistor 27.
【0041】トランジスタ17のゲートであるノードN
2の電圧はローレベルである。また、ノードN2は、ト
ランジスタ14のゲートでもあるので該トランジスタ1
4は、OFFとなっている。Node N which is the gate of transistor 17
The voltage of No. 2 is at a low level. Since the node N2 is also the gate of the transistor 14, the transistor 1
4 is OFF.
【0042】トランジスタ14がOFFであるので、ノ
ードN1は電流源部2のトランジスタ9から供給された
電流によってプルアップされてハイレベルまで上昇して
おり、ノードN4はローレベル、ノードN5はハイレベ
ルとなっている。この状態においては、負電圧のESD
ノイズが印加された場合、ダイオード24、トランジス
タ17の寄生ダイオードを介してESDノイズが放電さ
れる。Since the transistor 14 is OFF, the node N1 is pulled up by the current supplied from the transistor 9 of the current source unit 2 and rises to the high level. The node N4 is at the low level and the node N5 is at the high level. It has become. In this state, the negative voltage ESD
When noise is applied, ESD noise is discharged via the diode 24 and the parasitic diode of the transistor 17.
【0043】また、静電気放電保護用のダイオード25
が破壊されていない場合、フリップフロップ22のラッ
チパルス入力部RPにはローレベルが入力されるので、
データ出力部qはローレベルの出力となり、ノードN6
はハイレベル、ノードN7はローレベルとなる。Also, a diode 25 for protecting against electrostatic discharge is provided.
Is not destroyed, a low level is input to the latch pulse input unit RP of the flip-flop 22.
The data output unit q becomes a low-level output, and the node N6
Is at a high level, and the node N7 is at a low level.
【0044】よって、トランジスタ11はOFF、トラ
ンジスタ12はONするので、トランジスタ13のゲー
トと他方の接続部とには同電位が印加され、トランジス
タ13,33を介して微小電流が流される。そして、正
電圧のESDノイズがI/Oピンうを介して印加された
場合、ダイオード25、トランジスタ13を介してES
Dノイズが放電される。Therefore, since the transistor 11 is turned off and the transistor 12 is turned on, the same potential is applied to the gate of the transistor 13 and the other connecting portion, and a small current flows through the transistors 13 and 33. When a positive voltage ESD noise is applied via the I / O pin, the ES noise via the diode 25 and the transistor 13
D noise is discharged.
【0045】ダイオード24がESDノイズなどによっ
て破壊され、短絡状態となった場合について説明する。The case where the diode 24 is destroyed by ESD noise or the like and becomes short-circuited will be described.
【0046】トランジスタ17は、トランジスタ14と
カレントミラー接続となっているために、短絡状態とな
ったダイオード24、トランジスタ17を介して基準電
位VSSに電流が流れてしまう。Since the transistor 17 has a current mirror connection with the transistor 14, a current flows to the reference potential V SS via the diode 24 and the transistor 17 which are in a short-circuit state.
【0047】前述したように、トランジスタ17はカレ
ントミラー接続であるので、ゲートと他方の接続部との
間に電位差、すなわち、ゲート−ソース間電圧Vgsが
発生し、トランジスタ17のゲートと接続されたトラン
ジスタ14のゲート(ノードN2)にも同じ電圧(Vg
s)が印加され、トランジスタ14に流れるドレイン
(一方の接続部)電流、すなわち、ダイオード24のリ
ーク電流に比例する電流が電流源部2におけるトランジ
スタ9から流される定電流よりも大きくなるとノードN
1がローレベルまで低下する。As described above, since the transistor 17 is a current mirror connection, a potential difference between the gate and the other connection, that is, a gate-source voltage Vgs is generated, and the transistor 17 is connected to the gate of the transistor 17. The same voltage (Vg) is also applied to the gate (node N2) of the transistor 14.
s) is applied, and the drain (one connection) current flowing through the transistor 14, that is, the current proportional to the leak current of the diode 24 becomes larger than the constant current flowing from the transistor 9 in the current source unit 2, the node N
1 drops to low level.
【0048】ノードN1がローレベルとなったことで、
フリップフロップ23のラッチパルス入力部RPの入力
がハイレベルとなり、ノードN4がハイレベル、ノード
N5がローレベルとなる。When the node N1 becomes low level,
The input of the latch pulse input unit RP of the flip-flop 23 goes high, the node N4 goes high and the node N5 goes low.
【0049】よって、トランジスタ15がOFF、ノー
ドN2がローレベルとなり、トランジスタ17がカット
OFFとなり、ダイオード24を介して流れる電流がト
ランジスタ17によって遮断され、I/Oピンは、ダイ
オード24が破壊される前の入力インピーダンスにもど
り、入力ピンとしての機能が再生する。Therefore, the transistor 15 is turned off, the node N2 becomes low level, the transistor 17 is cut off, the current flowing through the diode 24 is cut off by the transistor 17, and the diode 24 is destroyed at the I / O pin. It returns to the previous input impedance and the function as the input pin is reproduced.
【0050】この場合、前述したようにトランジスタ1
7がOFFとなっているので負電圧のESDノイズは、
破壊されたダイオード24を介してトランジスタ17の
寄生ダイオードまたはトランジスタ17それ自体のソー
ス−ドレイン(一方の接続部−他方の接続部)を通って
放電が行われる。In this case, as described above, the transistor 1
7 is OFF, so the negative voltage ESD noise is
Discharge is carried out through the destroyed diode 24 through the parasitic diode of the transistor 17 or the source-drain (one connection-the other connection) of the transistor 17 itself.
【0051】さらに、ダイオード25がESDノイズな
どによって破壊され、短絡状態となった場合について説
明する。Further, a case where the diode 25 is destroyed by ESD noise or the like and becomes short-circuited will be described.
【0052】トランジスタ13は、トランジスタ10と
カレントミラー接続となっているために、短絡状態とな
ったダイオード25、トランジスタ13を介して電流が
流れてしまう。Since the transistor 13 has a current mirror connection with the transistor 10, a current flows through the short-circuited diode 25 and the transistor 13.
【0053】よって、トランジスタ13はカレントミラ
ー接続であるので、ゲートと他方の接続部との間に電圧
Vgsが発生し、トランジスタ13のゲートと接続され
たトランジスタ10のゲート(ノードN9)にも同じ電
圧(Vgs)が印加され、トランジスタ10に流れるド
レイン(一方の接続部)電流、すなわち、ダイオード2
5のリーク電流に比例する電流が電流源部2のトランジ
スタ7に流される定電流よりも大きくなるとノードN8
がハイレベルまで上昇する。Therefore, since the transistor 13 is a current mirror connection, a voltage Vgs is generated between the gate and the other connection portion, and the same is applied to the gate of the transistor 10 connected to the gate of the transistor 13 (node N9). A voltage (Vgs) is applied and a drain (one connection) current flowing through the transistor 10, that is, the diode 2
When the current proportional to the leak current of node 5 becomes larger than the constant current flowing through transistor 7 of current source section 2, node N8
Rises to a high level.
【0054】ノードN8がハイレベルとなったことで、
フリップフロップ22のラッチパルス入力部RPにもハ
イレベルが入力され、ノードN6がローレベル、ノード
N7がハイレベルとなる。When the node N8 becomes high level,
The high level is also input to the latch pulse input unit RP of the flip-flop 22, and the node N6 goes low and the node N7 goes high.
【0055】よって、ノードN9がハイレベルとなるの
でトランジスタ13がカットOFFとなり、ダイオード
23を介して流れる電流がトランジスタ13によって遮
断され、I/Oピンは、ダイオード23が破壊される前
の入力インピーダンスにもどり、入力ピンとしての機能
が再生する。Therefore, since the node N9 is at the high level, the transistor 13 is cut off, the current flowing through the diode 23 is cut off by the transistor 13, and the I / O pin is connected to the input impedance before the diode 23 is destroyed. Return to the function as an input pin.
【0056】この場合、前述したようにトランジスタ1
3がOFFとなっているのでI/Oピンに印加される正
電圧のESDノイズは、破壊されたダイオード23を介
してトランジスタ13の寄生ダイオードまたはトランジ
スタ13それ自体のソース−ドレイン(一方の接続部−
他方の接続部)を通って放電が行われる。In this case, as described above, the transistor 1
3 is OFF, the positive-voltage ESD noise applied to the I / O pin is transmitted through the destroyed diode 23 to the parasitic diode of the transistor 13 or the source-drain (one connection portion) of the transistor 13 itself. −
Discharge takes place through the other connection).
【0057】それにより、本実施の形態によれば、ダイ
オード切り替え部3がダイオード24,25が静電ノイ
ズなどによって破壊された場合に流れる電流リークを検
知し、トランジスタ13,17を強制的にカットOFF
させ、トランジスタ13,17の寄生ダイオードを静電
ノイズ用の保護素子として用いるので、見かけ上の耐静
電ノイズレベルを大きくでき、半導体集積回路装置の信
頼性を向上させることができる。Thus, according to the present embodiment, diode switching section 3 detects a current leak flowing when diodes 24 and 25 are destroyed by electrostatic noise or the like, and forcibly cuts transistors 13 and 17. OFF
In addition, since the parasitic diodes of the transistors 13 and 17 are used as protection elements for electrostatic noise, an apparent level of anti-static noise can be increased, and the reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.
【0058】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, it can be changed.
【0059】たとえば、前記実施の形態では、静電破壊
保護回路を電流源部とダイオード切り替え部とによって
構成していたが、図2に示すように、複数の静電破壊保
護用ダイオードD1〜Dnを直列接続することによって
静電破壊保護回路1aを構成するようにしてもよい。For example, in the above embodiment, the electrostatic breakdown protection circuit is constituted by the current source unit and the diode switching unit. However, as shown in FIG. 2, a plurality of electrostatic breakdown protection diodes D1 to Dn are provided. May be connected in series to constitute the electrostatic discharge protection circuit 1a.
【0060】これによって、I/Oピンに近い静電破壊
保護用ダイオードが静電ノイズによって破壊されても、
そのほかの静電破壊保護用ダイオードによって静電ノイ
ズからの保護が行われることになる。また、静電破壊保
護用ダイオードは、同じ耐圧またはI/Oピンから離れ
るにしたがって高い耐圧の特性となるダイオードを用い
る。Thus, even if the electrostatic discharge protection diode near the I / O pin is destroyed by electrostatic noise,
Protection from electrostatic noise is provided by other ESD protection diodes. Further, as the ESD protection diode, a diode having the same withstand voltage or a diode having higher withstand voltage characteristics as the distance from the I / O pin increases.
【0061】[0061]
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed by the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.
【0062】(1)本発明によれば、静電気放電保護素
子が静電気ノイズなどによって破壊されても、電流リー
クによって静電気放電保護素子が破壊されたことを検知
し、電流遮断保護素子によってリーク電流を遮断しなが
ら半導体デバイスの静電破壊を防止することができる。(1) According to the present invention, even if the electrostatic discharge protection element is destroyed by electrostatic noise or the like, it is detected that the electrostatic discharge protection element has been destroyed by current leakage, and the leakage current is detected by the current cutoff protection element. It is possible to prevent electrostatic breakdown of the semiconductor device while shutting off.
【0063】(2)また、本発明では、上記(1)によ
り、半導体集積回路装置の信頼性を向上することができ
る。(2) In the present invention, the reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved by the above (1).
【図1】本発明の一実施の形態による半導体装置に設け
られた静電破壊保護回路の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an electrostatic discharge protection circuit provided in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の他の実施の形態による半導体装置に設
けられた静電破壊保護回路の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of an electrostatic discharge protection circuit provided in a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
1,1a 静電破壊保護回路 2 電流源部 3 ダイオード切り替え部 4 入力バッファ 5〜9 トランジスタ 10 トランジスタ(リーク電流検出部) 11,12 トランジスタ 13 トランジスタ(電流遮断保護素子) 14 トランジスタ(リーク電流検出部) 15,16 トランジスタ 17 トランジスタ(電流遮断保護素子) 18〜21 インバータ 22,23 フリップフロップ 24,25 ダイオード(静電気放電保護素子) 26 抵抗 32 トランジスタ 27〜32 トランジスタ DS 電流遮断保護制御部 RP ラッチパルス入力部 Q データ出力部 RT リセット端子 D1〜Dn ダイオード VCC 電源電圧 VSS 基準電位1, 1a Electrostatic discharge protection circuit 2 Current source unit 3 Diode switching unit 4 Input buffer 5 to 9 Transistor 10 Transistor (leakage current detection unit) 11, 12 Transistor 13 Transistor (current interruption protection element) 14 Transistor (leakage current detection unit) ) 15, 16 transistor 17 transistor (current cutoff protection element) 18-21 inverter 22, 23 flip-flop 24, 25 diode (electrostatic discharge protection element) 26 resistor 32 transistor 27-32 transistor DS current cutoff protection control unit RP latch pulse input Section Q data output section RT reset terminal D1 to Dn diode V CC power supply voltage V SS reference potential
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03K 19/003 Fターム(参考) 5F038 BH02 BH07 BH12 BH13 DF16 DT12 EZ20 5F048 AA02 AA07 AB03 AB04 AB05 AC10 CC01 CC06 CC09 CC12 CC15 CC16 CC18 5J032 AA02 AB01 AC18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H03K 19/003 F-term (Reference) 5F038 BH02 BH07 BH12 BH13 DF16 DT12 EZ20 5F048 AA02 AA07 AB03 AB04 AB05 AC10 CC01 CC06 CC09 CC12 CC15 CC16 CC18 5J032 AA02 AB01 AC18
Claims (3)
止する静電気放電保護素子と、 前記静電気放電保護素子が短絡した際に流れるリーク電
流を遮断しながら前記半導体デバイスの静電気放電保護
を行う電流遮断保護素子と、 前記静電気放電保護素子が短絡した際に流れるリーク電
流を検知するリーク電流検出部と、 前記リーク電流検出部がリーク電流を検知すると、前記
電流遮断保護素子を動作させる動作制御信号を出力する
電流遮断保護制御部とよりなる静電破壊保護手段を備え
たことを特徴とする半導体集積回路装置。An electrostatic discharge protection element for preventing destruction of the semiconductor device due to static electricity; and a current cutoff protection element for protecting the semiconductor device from electrostatic discharge while interrupting a leak current flowing when the electrostatic discharge protection element is short-circuited. A leakage current detection unit that detects a leakage current flowing when the electrostatic discharge protection element is short-circuited; and outputs an operation control signal for operating the current interruption protection element when the leakage current detection unit detects a leakage current. A semiconductor integrated circuit device comprising an electrostatic breakdown protection means including a current cutoff protection control unit.
いて、前記電流遮断保護素子が、MOSトランジスタよ
りなることを特徴とする半導体集積回路装置。2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said current cutoff protection element comprises a MOS transistor.
いて、リーク電流検出部が、基準となる電流を生成する
電流源から電流供給されるカレントミラー用トランジス
タよりなり、前記カレントミラー用トランジスタと前記
電流遮断保護素子とによってカレントミラー回路を構成
し、前記カレントミラー用トランジスタの電流供給部に
おける電圧レベルによってリーク電流を検出することを
特徴とする半導体集積回路装置。3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the leakage current detecting unit includes a current mirror transistor supplied with a current from a current source for generating a reference current, and the current mirror transistor and the current mirror transistor. A semiconductor integrated circuit device comprising: a current mirror circuit including a current cutoff protection element; and detecting a leak current based on a voltage level at a current supply unit of the current mirror transistor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10328017A JP2000150801A (en) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10328017A JP2000150801A (en) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | Semiconductor integrated circuit device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000150801A true JP2000150801A (en) | 2000-05-30 |
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ID=18205595
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008236119A (en) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device |
JP2010067882A (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Mitsumi Electric Co Ltd | Semiconductor integrated circuit |
CN105810667A (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-27 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Electro-static discharge structure, circuit including the same and method of using the same |
-
1998
- 1998-11-18 JP JP10328017A patent/JP2000150801A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008236119A (en) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Nec Electronics Corp | Semiconductor device |
JP2010067882A (en) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Mitsumi Electric Co Ltd | Semiconductor integrated circuit |
CN105810667A (en) * | 2015-01-20 | 2016-07-27 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | Electro-static discharge structure, circuit including the same and method of using the same |
US9887188B2 (en) | 2015-01-20 | 2018-02-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Electro-static discharge structure, circuit including the same and method of using the same |
TWI615938B (en) * | 2015-01-20 | 2018-02-21 | 台灣積體電路製造股份有限公司 | Electro-static discharge structure, circuit including the same and method of using the same |
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