JP2001044291A - Protection device for semiconductor device - Google Patents

Protection device for semiconductor device

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JP2001044291A
JP2001044291A JP11210908A JP21090899A JP2001044291A JP 2001044291 A JP2001044291 A JP 2001044291A JP 11210908 A JP11210908 A JP 11210908A JP 21090899 A JP21090899 A JP 21090899A JP 2001044291 A JP2001044291 A JP 2001044291A
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surge current
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device, which is sufficiently high in resistance against a high-speed surge such as ESD. SOLUTION: A protection circuit 40 is equipped with a FET 41, a capacitor 42, and a series circuit 43 connected in parallel with the capacitor 42. The capacitor 42 is connected between the gate and drain of the FET 41. The source of the FET 41 is connected to the gate of the FET 10 through the intermediary of a Zener diode 50.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置を高速
サージから保護する保護機能を備えた半導体装置のため
の保護装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection device for a semiconductor device having a protection function for protecting the semiconductor device from high-speed surge.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体装置においては、例えば、
図22にて示すようなものがある。この半導体装置の保
護装置では、誘導性負荷1からのサージ電圧に対するサ
ージ耐量を向上させるために、複数のクランプ用ツェナ
ーダイオードの直列回路3が、二重拡散MOS型(以
下、DMOS型という)の電界効果形トランジスタ2の
ドレイン及びゲート間に配置されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor device, for example,
There is one as shown in FIG. In this protection device for a semiconductor device, in order to improve the surge resistance against a surge voltage from the inductive load 1, the series circuit 3 of the plurality of Zener diodes for clamping is formed of a double diffusion MOS type (hereinafter, referred to as a DMOS type). It is arranged between the drain and the gate of the field effect transistor 2.

【0003】これにより、半導体装置に誘導性負荷1か
らサージ電圧が印加された場合に、直列回路3の各ツェ
ナーダイオードを電界効果トランジスタ2よりも低い電
圧でブレークさせることで、このトランジスタ2のゲー
トに電荷を注入して当該トランジスタ2をオンし、上記
サージ電圧に基づくサージ電流をトランジスタ2を通し
て流すようにしている。以下、本明細書において、電界
効果トランジスタはFETという。
[0003] When a surge voltage is applied to the semiconductor device from the inductive load 1, each Zener diode of the series circuit 3 breaks at a voltage lower than that of the field effect transistor 2, so that the gate of the transistor 2 is turned off. , The transistor 2 is turned on, and a surge current based on the surge voltage flows through the transistor 2. Hereinafter, in this specification, a field effect transistor is referred to as an FET.

【0004】ここで、FET2の動作抵抗は正の温度係
数をもつため、電流集中が起こりにくい。従って、FE
T2の内部ブレークが起きず、当該FET2の寄生トラ
ンジスタ2aは動作しない。よって、半導体装置に対す
るサージ耐量を向上させることができる。
Here, since the operating resistance of the FET 2 has a positive temperature coefficient, current concentration hardly occurs. Therefore, FE
No internal break occurs in T2, and the parasitic transistor 2a of the FET 2 does not operate. Therefore, the surge withstand capability of the semiconductor device can be improved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記半導体
装置において、直列回路3の各ツェナーダイオードは、
ボロン、リン等を交互にドープした多重のポリシリコン
ツェナーダイオードであったり、パワーICの内部にベ
ース・エミッタ層を拡散させて作ったツェナーダイオー
ドを多重にしたダイオードであったりする。
By the way, in the above semiconductor device, each Zener diode of the series circuit 3 is
It may be a multiple polysilicon Zener diode alternately doped with boron, phosphorus or the like, or a diode having multiple Zener diodes formed by diffusing a base / emitter layer inside a power IC.

【0006】このため、チップサイズが大きくならない
ため、ツェナーダイオードのサイズは、一般に、FET
2に比べて、非常に小さいものである。
For this reason, since the chip size does not become large, the size of the Zener diode is generally
It is very small compared to 2.

【0007】従って、直列回路3の全ツェナーダイオー
ドの内部抵抗は、通常、約1kΩと大きく、かつ、電流
を流すためには各ツェナーダイオードのブレーク電圧
(通常、FET2の耐圧よりも10V程低い電圧)を維
持しなければならないため、FET2のゲートに十分な
バイアスをかけることができない。よって、FET2の
オン動作で流せる電流量が少なく、静電放電(以下、E
SDという)等の高速で大電流のサージに対する耐量は
あまり改善されないという不具合がある。
Therefore, the internal resistance of all the Zener diodes of the series circuit 3 is usually as large as about 1 kΩ, and a break voltage of each Zener diode (generally, a voltage lower than the withstand voltage of the FET 2 by about 10 V) in order to flow a current. ) Must be maintained, so that a sufficient bias cannot be applied to the gate of FET2. Therefore, the amount of current that can flow when the FET 2 is turned on is small, and the electrostatic discharge (hereinafter, E
However, there is a problem that the resistance to high-speed and large-current surges (such as SD) is not significantly improved.

【0008】これに対しては、特開平8−64812号
公報にて示すような半導体装置が提案されている(図2
3参照)。
To cope with this, a semiconductor device as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-64812 has been proposed (FIG. 2).
3).

【0009】この半導体装置においては、図22の誘導
性負荷1とFET2のゲートとの間に、保護回路4、逆
流防止用ツェナーダイオード5及び抵抗6が接続された
構成となっている。
In this semiconductor device, a protection circuit 4, a backflow preventing zener diode 5, and a resistor 6 are connected between the inductive load 1 and the gate of the FET 2 in FIG.

【0010】保護回路4は、DMOS型FET4aを備
えており、このFET4aは、そのドレインにて、FE
T2のドレインに接続され、そのソースにて、ツェナー
ダイオード5及び抵抗6を介しFET2のゲートに接続
されている。
The protection circuit 4 has a DMOS type FET 4a, and the FET 4a has an FE at its drain.
The source is connected to the drain of T2, and the source is connected to the gate of FET2 via the Zener diode 5 and the resistor 6.

【0011】また、保護回路4は、コンデンサー4bを
備えており、このコンデンサー4bは、FET4aのゲ
ート・ドレイン間に接続されている。また、このコンデ
ンサー4bには、複数のクランプ用ツェナーダイオード
を直列接続してなる直列回路4cが並列接続されてい
る。
The protection circuit 4 includes a capacitor 4b, and the capacitor 4b is connected between the gate and the drain of the FET 4a. Further, a series circuit 4c formed by connecting a plurality of zener diodes for clamping in series is connected in parallel to the capacitor 4b.

【0012】上記公報の半導体装置では、誘導性負荷1
からのサージ電圧が保護回路4に印加されると、サージ
電流が、初期的には、コンデンサ4bを通りFET4a
のゲートに流入してこのFET4aをオンさせる。
In the semiconductor device disclosed in the above publication, the inductive load 1
Is applied to the protection circuit 4, the surge current initially passes through the capacitor 4b and the FET 4a
To turn on the FET 4a.

【0013】これに伴い、誘導性負荷1からのサージ電
圧に基づくサージ電流が、FET4a、ツェナーダイオ
ード5及び抵抗6を通りFET2のゲートに流入してこ
のFET2をオンさせる。このため、誘導性負荷1から
のサージ電流がFET2を通り流れる。
Accordingly, a surge current based on a surge voltage from the inductive load 1 flows through the FET 4a, the Zener diode 5, and the resistor 6 into the gate of the FET 2, and turns on the FET 2. Therefore, a surge current from the inductive load 1 flows through the FET 2.

【0014】しかし、上記サージ電圧が、ESDのよう
な高速大電流を生ずるサージ(10nsec程度の動作
時間、160A程度のピーク電流、150Ω、150p
F、25kV放電)の場合、FET4aをオンさせて、
FET2のゲートを瞬時(例えば、1nsec以内)に
高い電圧(例えば、FET2のしきい値の10倍の電
圧)に充電して、FET2のオン動作によりサージ電流
を流す必要がある。
However, the surge voltage may be a surge (such as an operation time of about 10 nsec, a peak current of about 160 A, a peak current of about 160 A, 150 Ω, 150 p
F, 25 kV discharge), the FET 4a is turned on,
It is necessary to charge the gate of the FET2 to a high voltage (for example, a voltage 10 times the threshold value of the FET2) instantaneously (for example, within 1 nsec) and to supply a surge current by turning on the FET2.

【0015】このため、上述のごとく、抵抗6がツェナ
ーダイオード5とFET2のゲートとの間に接続されて
いると、FET2のゲートに対する充電電流が抵抗6に
より絞られてしまい、FET2のゲートを瞬時にかつ十
分に充電することができない。
Therefore, as described above, if the resistor 6 is connected between the Zener diode 5 and the gate of the FET 2, the charging current for the gate of the FET 2 is reduced by the resistor 6, and the gate of the FET 2 is instantaneously connected. And can not be fully charged.

【0016】従って、FET2の内部ダイオードがアバ
ランシェブレークを引き起こし、最悪の場合、FET2
の寄生のバイポーラトランジスタが動作して電流集中に
よる永久破壊を引き起こし易くなる。その結果、FET
2のESD耐量、ひいては半導体装置のESD耐量が低
下するという不具合を招く。
Therefore, the internal diode of the FET 2 causes an avalanche break, and in the worst case, the FET 2
The parasitic bipolar transistor operates to cause permanent destruction due to current concentration. As a result, FET
2, the ESD resistance of the semiconductor device is reduced.

【0017】そこで、本発明は、以上のようなことに対
処するため、ESDのような高速サージに対しても十分
に耐え得るような保護機能を備えた半導体装置を提供す
ることを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device having a protection function capable of sufficiently withstanding a high-speed surge such as ESD. .

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、請求項1に記載の発明では、半導体基板に形成され
た主トランジスタ(10)を高速サージから保護する保
護装置が、主トランジスタの制御端子に直接にカソード
が接続された逆流阻止用ツェナーダイオード(50)
と、このツェナーダイオードのアノード及び主トランジ
スタの入力端子にそれぞれ接続された出力端子及び入力
端子を備える保護用トランジスタ(41)と、この保護
用トランジスタの制御端子と主トランジスタの入力端子
との間に接続されて高速サージに基づき生ずる初期サー
ジ電流を保護用トランジスタの制御端子に流入させる保
護用コンデンサ(42)とを備える。
In order to solve the above problems, according to the first aspect of the present invention, a protection device for protecting a main transistor (10) formed on a semiconductor substrate from a high-speed surge is provided by a control terminal of the main transistor. Backflow Zener diode (50) whose cathode is directly connected to
A protection transistor (41) having an output terminal and an input terminal connected to the anode of the Zener diode and the input terminal of the main transistor, respectively, between the control terminal of the protection transistor and the input terminal of the main transistor. A protection capacitor (42) that is connected and allows an initial surge current generated based on the high-speed surge to flow into a control terminal of the protection transistor.

【0019】保護用トランジスタは、初期サージ電流の
流入によりオンしたとき、高速サージに基づき初期サー
ジ電流に後続して生ずる次期サージ電流を逆流阻止用ツ
ェナーダイオードを通して主トランジスタの制御端子に
流入させ、主トランジスタは、次期サージ電流の流入に
よりオンしたとき、高速サージに基づき次期サージ電流
に後続して生ずる最終サージ電流を流す。
When the protection transistor is turned on by the inflow of the initial surge current, the next surge current generated subsequent to the initial surge current based on the high-speed surge flows into the control terminal of the main transistor through the reverse current blocking Zener diode. When the transistor is turned on by the inflow of the next surge current, a final surge current generated subsequent to the next surge current flows based on the high-speed surge.

【0020】これによれば、保護用トランジスタと主ト
ランジスタとの間には、抵抗が接続されておらず、内部
抵抗値の非常に小さい逆流阻止用ツェナーダイオードの
みが接続されているから、保護用トランジスタを流れる
次期サージ電流は、何ら絞られることなく、逆流阻止用
ツェナーダイオードを通り主トランジスタの制御端子に
流入する。
According to this, no resistor is connected between the protection transistor and the main transistor, and only the backflow preventing Zener diode having an extremely small internal resistance is connected. The next surge current flowing through the transistor flows into the control terminal of the main transistor through the backflow preventing Zener diode without being throttled at all.

【0021】これにより、主トランジスタの制御端子に
は、次期サージ電流が充電電流として瞬時にかつ十分に
流入する。従って、主トランジスタは、瞬時にオンし、
寄生素子を構成するダイオードのアバランシェブレーク
を引き起こしたり、寄生素子を構成するトランジスタの
動作をもたらすことなく、上記最終サージ電流を駆動用
トランジスタを通して流すことができる。よって、半導
体装置のESD耐量を十分に確保できる。
As a result, the next surge current instantaneously and sufficiently flows into the control terminal of the main transistor as a charging current. Therefore, the main transistor turns on instantaneously,
The final surge current can flow through the driving transistor without causing an avalanche break of the diode constituting the parasitic element or causing the operation of the transistor constituting the parasitic element. Therefore, the ESD resistance of the semiconductor device can be sufficiently ensured.

【0022】また、請求項2に記載の発明では、半導体
基板に形成された主トランジスタ(10)を高速サージ
から保護する保護装置が、主トランジスタの制御端子に
直接接続されたカソードを有する逆流阻止用ツェナーダ
イオード(50)と、このツェナーダイオードのアノー
ド及び主トランジスタの入力端子にそれぞれ接続された
出力端子及び入力端子を有する保護用トランジスタ(4
6)と、この保護用トランジスタの制御端子と主トラン
ジスタの入力端子との間に接続されて高速サージに基づ
き生ずる初期サージ電流を保護用トランジスタの制御端
子に流入させるツェナーダイオード回路(45a、45
b、48)とを備える。
According to the second aspect of the present invention, the protection device for protecting the main transistor (10) formed on the semiconductor substrate from high-speed surge has a backflow prevention having a cathode directly connected to a control terminal of the main transistor. And a protection transistor (4) having an output terminal and an input terminal connected to the anode of the zener diode and the input terminal of the main transistor, respectively.
6) and a Zener diode circuit (45a, 45a) connected between the control terminal of the protection transistor and the input terminal of the main transistor to allow the initial surge current generated based on the high-speed surge to flow into the control terminal of the protection transistor.
b, 48).

【0023】そして、保護用トランジスタは、初期サー
ジ電流によりオンしたとき、高速サージに基づき初期サ
ージ電流に後続して生ずる次期サージ電流を逆流阻止用
ツェナーダイオードを通して主トランジスタの制御端子
に流入させ、主トランジスタは、次期サージ電流により
オンしたとき、高速サージに基づき次期サージ電流に後
続して生ずる最終サージ電流を流す。
When the protection transistor is turned on by the initial surge current, the next surge current generated subsequent to the initial surge current based on the high-speed surge flows into the control terminal of the main transistor through the reverse current blocking Zener diode. When the transistor is turned on by the next surge current, a final surge current that follows the next surge current flows based on the high-speed surge.

【0024】これによれば、次期サージ電流が保護用ト
ランジスタの入力端子に流入するとき、ツェナーダイオ
ード回路のツェナーダイオードがブレークして当該次期
サージ電流を保護用トランジスタの制御端子に流入させ
て充電し当該保護用トランジスタをオンする。これに伴
い、主トランジスタがオンして最終サージ電流を流す。
According to this, when the next surge current flows into the input terminal of the protection transistor, the Zener diode of the Zener diode circuit breaks and the next surge current flows into the control terminal of the protection transistor to be charged. The protection transistor is turned on. Along with this, the main transistor is turned on and a final surge current flows.

【0025】これによっても、請求項1に記載の発明と
同様の作用効果を達成できる。
According to this, the same operation and effect as the first aspect can be achieved.

【0026】また、請求項3に記載の発明のように、請
求項1又は2に記載の半導体装置のための保護装置にお
いて、主トランジスタ及び保護用トランジスタは、MO
S型FETであってもよい。
According to a third aspect of the present invention, in the protection device for a semiconductor device according to the first or second aspect, the main transistor and the protection transistor are formed of an MO.
It may be an S-type FET.

【0027】また、請求項4に記載の発明では、請求項
1に記載の半導体装置のための保護装置において、保護
用トランジスタと保護用コンデンサとの間に接続され、
初期サージ電流を増幅して保護用トランジスタの制御端
子に流入する補助保護用トランジスタを備えるこれによ
れば、初期サージ電流が保護用コンデンサを通り流れる
ことで補助保護用トランジスタがその制御端子にて当該
保護用コンデンサにより充電されるのに対し、保護用ト
ランジスタは、その制御端子にて、オンした補助保護用
トランジスタにより充電される。よって、補助保護用ト
ランジスタの制御端子の電圧をより高い電圧に昇圧でき
る。従って、より多くの電流を主トランジスタに流すこ
とができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the protection device for a semiconductor device according to the first aspect, the protection device is connected between a protection transistor and a protection capacitor.
With the auxiliary protection transistor that amplifies the initial surge current and flows into the control terminal of the protection transistor, the auxiliary protection transistor is connected to the control terminal of the auxiliary protection transistor by the initial surge current flowing through the protection capacitor. While the protection transistor is charged by the protection capacitor, the protection transistor is charged at its control terminal by the auxiliary protection transistor that is turned on. Therefore, the voltage of the control terminal of the auxiliary protection transistor can be boosted to a higher voltage. Therefore, more current can flow to the main transistor.

【0028】その結果、主トランジスタの制御端子のバ
イアス電圧がより一層高くなるから、主トランジスタの
オンに伴う飽和電流の最大値も大きくなる。このため、
ESD耐量をより一層向上できる。
As a result, since the bias voltage at the control terminal of the main transistor is further increased, the maximum value of the saturation current accompanying the turning on of the main transistor also increases. For this reason,
The ESD resistance can be further improved.

【0029】また、請求項5に記載の発明では、請求項
2に記載の半導体装置のための保護装置において、保護
用トランジスタと前記保護用コンデンサとの間に接続さ
れ、前記初期サージ電流を増幅して前記保護用トランジ
スタの制御端子に流入する補助保護用トランジスタを備
える。
According to a fifth aspect of the present invention, in the protection device for a semiconductor device according to the second aspect, the protection circuit is connected between a protection transistor and the protection capacitor to amplify the initial surge current. And an auxiliary protection transistor flowing into a control terminal of the protection transistor.

【0030】これによっても、請求項4に記載の発明と
同様の作用効果を達成できる。
According to this, the same operation and effect as the invention described in claim 4 can be achieved.

【0031】ここで、請求項6に記載の発明のように、
請求項4又は5に記載の半導体装置のための保護装置に
おいて、主トランジスタ並びに保護用及び補助保護用ト
ランジスタは、MOS型FETであってもよい。
Here, as in the invention described in claim 6,
In the protection device for a semiconductor device according to claim 4 or 5, the main transistor and the protection and auxiliary protection transistors may be MOS FETs.

【0032】また、請求項7に記載の発明では、請求項
1に記載の半導体装置のための保護装置において、保護
用トランジスタは逆流素子用ツェナーダイオードを内蔵
している。これにより、請求項1に記載の発明の作用効
果をより一層向上できる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the protection device for a semiconductor device according to the first aspect, the protection transistor includes a Zener diode for a reverse current element. Thereby, the operation and effect of the invention described in claim 1 can be further improved.

【0033】また、請求項8に記載の発明では、請求項
2に記載の半導体装置のための保護装置において、保護
用トランジスタは逆流素子用ツェナーダイオードを内蔵
している。これにより、請求項2に記載の発明の作用効
果をより一層向上できる。
In the invention according to claim 8, in the protection device for a semiconductor device according to claim 2, the protection transistor has a built-in Zener diode for a reverse current element. Thereby, the function and effect of the invention described in claim 2 can be further improved.

【0034】また、請求項9に記載の発明では、請求項
1に記載の半導体装置のための保護装置において、保護
用コンデンサに並列接続された保護用ツェナーダイオー
ドを備え、保護用コンデンサに流れる電流が第1の初期
サージ電流であり、保護用ツェナーダイオードに流れる
電流が第1の初期サージ電流に後続する第2の初期サー
ジ電流である。
According to a ninth aspect of the present invention, in the protection device for a semiconductor device according to the first aspect, a protection zener diode connected in parallel to the protection capacitor is provided, and a current flowing through the protection capacitor is provided. Is the first initial surge current, and the current flowing through the protective zener diode is the second initial surge current following the first initial surge current.

【0035】これにより、請求項1に記載の発明の作用
効果をより一層向上できる。
Thus, the function and effect of the first aspect can be further improved.

【0036】また、請求項10に記載の発明のように、
請求項7乃至9のいずれか一つに記載の半導体装置のた
めの保護装置において、主トランジスタはMOSFET
であり、保護用トランジスタはバイポーラトランジスタ
であってもよい。
Further, as in the invention according to claim 10,
10. The protection device for a semiconductor device according to claim 7, wherein the main transistor is a MOSFET.
The protection transistor may be a bipolar transistor.

【0037】また、請求項11に記載の発明では、請求
項4に記載の半導体装置のための保護装置において、保
護用トランジスタは逆流素子用ツェナーダイオードを内
蔵している。これにより、請求項4に記載の発明の作用
効果をより一層向上できる。
According to the eleventh aspect of the present invention, in the protection device for a semiconductor device according to the fourth aspect, the protection transistor includes a Zener diode for a reverse current element. Thereby, the function and effect of the invention described in claim 4 can be further improved.

【0038】また、請求項12に記載の発明では、請求
項5に記載の半導体装置のための保護装置において、保
護用トランジスタは逆流素子用ツェナーダイオードを内
蔵している。請求項5に記載の発明の作用効果をより一
層向上できる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the protection device for a semiconductor device according to the fifth aspect, the protection transistor has a built-in Zener diode for a reverse current element. The operation and effect of the invention described in claim 5 can be further improved.

【0039】また、請求項13に記載の発明のように、
請求項11又は12に記載の半導体装置のための保護装
置において、主トランジスタはMOSFETであり、保
護用及び補助保護用トランジスタはバイポーラトランジ
スタであってもよい。
Further, as in the invention according to claim 13,
13. The protection device for a semiconductor device according to claim 11, wherein the main transistor is a MOSFET, and the protection and auxiliary protection transistors are bipolar transistors.

【0040】また、請求項14に記載の発明では、半導
体基板に形成されて主トランジスタ(10)を高速サー
ジから保護する保護装置が、主トランジスタの制御端子
に接続されたカソードを有する逆流阻止用ツェナーダイ
オード(50)と、この逆流阻止用ツェナーダイオード
のアノード及び主トランジスタの入力端子にそれぞれ接
続されたアノード及びカソードを有する保護用ツェナー
ダイオード(61)と、この保護用ツェナーダイオード
に並列接続されて高速サージに基づき生ずる初期サージ
電流を逆流阻止用ツェナーダイオードを通して主トラン
ジスタの制御端子に流入させる保護用コンデンサ(62
b)とを備える。
Further, according to the present invention, the protection device formed on the semiconductor substrate to protect the main transistor (10) from high-speed surge has a cathode connected to a control terminal of the main transistor for preventing backflow. A zener diode (50), a protection zener diode (61) having an anode and a cathode respectively connected to the anode of the backflow preventing zener diode and the input terminal of the main transistor, and connected in parallel to the protection zener diode. A protection capacitor (62) that allows an initial surge current generated due to the high-speed surge to flow into the control terminal of the main transistor through a Zener diode for backflow prevention.
b).

【0041】そして、保護用ツェナーダイオードは、高
速サージに基づき初期サージ電流に後続して生ずる次期
サージ電流を逆流阻止用ツェナーダイオードを通して主
トランジスタの制御端子に流入させ、主トランジスタ
は、初期サージ電流及び次期サージ電流の流入によりオ
ンしたとき、高速サージに基づき次期サージ電流に後続
して生ずる最終サージ電流を流す。
The protection zener diode causes the next surge current generated following the initial surge current based on the high-speed surge to flow into the control terminal of the main transistor through the backflow prevention zener diode. When it is turned on by the inflow of the next surge current, a final surge current generated subsequent to the next surge current flows based on the high-speed surge.

【0042】これによれば、初期サージ電流が保護用コ
ンデンサ及び逆流阻止用ツェナーダイオードを通り主ト
ランジスタの制御端子に流入し、ついで、次期サージ電
流が保護用ツェナーダイオード及び逆流阻止用ツェナー
ダイオードを通り主トランジスタの制御端子に流入す
る。
According to this, the initial surge current flows into the control terminal of the main transistor through the protection capacitor and the backflow preventing zener diode, and then the next surge current flows through the protection zener diode and the backflow preventing zener diode. It flows into the control terminal of the main transistor.

【0043】ここで、保護用ツェナーダイオードのアノ
ードと主トランジスタの制御端子との間には、抵抗が接
続されておらず、内部抵抗値の非常に小さい逆流阻止用
ツェナーダイオードのみが接続されている。
Here, no resistor is connected between the anode of the protective Zener diode and the control terminal of the main transistor, and only a backflow preventing Zener diode having a very small internal resistance is connected. .

【0044】従って、初期サージ電流及び次期サージ電
流は、何ら絞られることなく、逆流阻止用ツェナーダイ
オードを通り主トランジスタの制御端子に順次充電電流
として瞬時にかつ十分に流入する。
Accordingly, the initial surge current and the next surge current pass through the backflow preventing zener diode without any restriction and flow into the control terminal of the main transistor instantaneously and sufficiently as a charging current.

【0045】よって、主トランジスタは瞬時にオンし、
寄生素子であるダイオードのアバランシェブレークや寄
生素子であるトランジスタの動作を招くことなく最終サ
ージ電流を流せる。その結果、半導体装置のESD耐量
の向上につながる。
Therefore, the main transistor is turned on instantaneously,
The final surge current can flow without causing the avalanche break of the diode as the parasitic element or the operation of the transistor as the parasitic element. As a result, the ESD resistance of the semiconductor device is improved.

【0046】また、請求項15に記載の発明では、半導
体基板に形成された主トランジスタ(10)を高速サー
ジから保護する保護装置が、主トランジスタの制御端子
に接続されたカソードを有する逆流阻止用ツェナーダイ
オード(50)と、この逆流阻止用ツェナーダイオード
のアノード及び主トランジスタの入力端子にそれぞれ接
続された出力端子及び入力端子とを有する複数のトラン
ジスタ(71乃至74)を初段及び後続段のトランジス
タとしてダーリントン接続してなる保護用トランジスタ
回路(70)とを備える。
According to the present invention, a protection device for protecting a main transistor (10) formed on a semiconductor substrate from a high-speed surge is provided for preventing a backflow having a cathode connected to a control terminal of the main transistor. A plurality of transistors (71 to 74) each having a Zener diode (50) and an output terminal and an input terminal connected to the anode of the backflow preventing Zener diode and the input terminal of the main transistor, respectively, as first and subsequent stage transistors. A protection transistor circuit (70) connected in Darlington.

【0047】そして、この保護用トランジスタ回路は、
後続段のトランジスタを高速サージに基づき生ずる初期
サージ電流によりオンし、このオンに伴い初段のトラン
ジスタをオンし、初段のトランジスタは、そのオンによ
り、高速サージに基づき初期サージ電流に後続して生ず
る次期サージ電流を主トランジスタの制御端子に流入さ
せ、主トランジスタは、次期サージ電流の流入によりオ
ンしたとき、高速サージに基づき次期サージ電流に後続
して生ずる最終サージ電流を流す。これによれば、上記
ダーリントン接続した複数のトランジスタの増幅作用に
より、逆流阻止用ツェナーダイオードを通り主トランジ
スタの制御端子に流入する電流を十分に増幅できる。よ
って、主トランジスタが瞬時にオンして最終サージ電流
を寄生素子の動作を招くことなく十分に流せる。その結
果、半導体装置のESD耐量の向上を確保できる。
The protection transistor circuit is
The subsequent transistor is turned on by the initial surge current generated based on the high-speed surge, and the first transistor is turned on with this on, and the first-stage transistor is turned on and the next transistor generated following the initial surge current based on the high-speed surge The surge current is caused to flow into the control terminal of the main transistor, and when the main transistor is turned on by the inflow of the next surge current, a final surge current that follows the next surge current based on the high-speed surge flows. According to this, the current flowing through the Zener diode for backflow prevention and flowing into the control terminal of the main transistor can be sufficiently amplified by the amplifying action of the plurality of transistors connected in Darlington. Therefore, the main transistor is instantly turned on, and the final surge current can sufficiently flow without causing the operation of the parasitic element. As a result, an improvement in the ESD resistance of the semiconductor device can be ensured.

【0048】また、請求項16に記載の発明のように、
請求項15に記載の半導体装置のための保護装置におい
て、主トランジスタ及び保護用回路の各トランジスタは
MOSFETであってもよい。
Further, according to the invention of claim 16,
In the protection device for a semiconductor device according to claim 15, each of the main transistor and each transistor of the protection circuit may be a MOSFET.

【0049】また、請求項17に記載の発明によれば、
請求項1に記載の半導体装置のための保護装置におい
て、保護用トランジスタに対して並列に接続されるもの
であって、アノードが主トランジスタの上記入力端子に
接続され、カソードがツェナーダイオードのカソードに
接続される保護用ツェナーダイオードを備え、主トラン
ジスタはその入力端子に接続された負荷への電流供給を
制御するものであり、負荷は通電を遮断された際に負荷
サージを発生させるものであり、高速サージは静電放電
によって生ずるものであり、負荷サージは高速サージで
あるに比べてその周波数が小さいものであって、この負
荷サージに対して保護用ツェナーダイオードは保護用ト
ランジスタが保護用コンデンサによってオンするより先
にブレイクダウンし、主トランジスタをオンさせるもの
である。
According to the seventeenth aspect of the present invention,
2. The protection device for a semiconductor device according to claim 1, wherein the protection transistor is connected in parallel with the protection transistor, wherein an anode is connected to the input terminal of the main transistor, and a cathode is connected to a cathode of the Zener diode. The main transistor controls the current supply to the load connected to the input terminal of the protection zener diode, and the load generates a load surge when the current is cut off. High-speed surges are caused by electrostatic discharge, and load surges have a lower frequency than high-speed surges. Breakdown occurs before turning on the main transistor.

【0050】このように、高速サージに比べて周波数の
小さい負荷サージによりブレイクダウンし、主トランジ
スタをオンさせるようにしているので、高速サージだけ
でなく負荷サージにおいても主トランジスタを保護でき
る。
As described above, since the breakdown is caused by the load surge having a smaller frequency than the high-speed surge and the main transistor is turned on, the main transistor can be protected not only by the high-speed surge but also by the load surge.

【0051】また、請求項18に記載の発明のように、
請求項17に記載の半導体装置のための保護装置におい
て、高速サージはその周波数がGHzのレンジであり、
負荷サージはその周波数がkHzのレンジであってもよ
い。
Further, as in the invention of claim 18,
The protection device for a semiconductor device according to claim 17, wherein the high-speed surge has a frequency in a GHz range,
The load surge may have a frequency in the kHz range.

【0052】また、請求項19に記載の発明によれば、
請求項1又は17に記載の半導体装置のための保護装置
において、逆流阻止用ツェナーダイオードを介して次期
サージ電流が主トランジスタの制御端子に流入するまで
の動作抵抗をRhとし、主トランジスタを駆動するため
の駆動回路からの経路に配置された駆動抵抗をRdとし
たとき、Rd>Rhの関係がある。
According to the nineteenth aspect of the present invention,
18. The protection device for a semiconductor device according to claim 1, wherein the operating resistance until the next surge current flows into the control terminal of the main transistor via the Zener diode for backflow prevention is set to Rh, and the main transistor is driven. Rd> Rh, where Rd is the driving resistance arranged on the path from the driving circuit for the driving.

【0053】これにより、ESD印加時に確実に主FE
Tを動作させるために必要とされる駆動抵抗での電圧降
下が主FETのしきい値電圧よりも十分に高い電圧とな
り、その結果、請求項1又は17に記載の発明の作用効
果をより一層向上できる。
As a result, the main FE is surely applied when ESD is applied.
The voltage drop in the driving resistor required to operate T becomes a voltage sufficiently higher than the threshold voltage of the main FET, and as a result, the operation and effect of the invention according to claim 1 or 17 are further enhanced. Can be improved.

【0054】また、請求項20に記載の発明によれば、
請求項17に記載の半導体装置のための保護装置におい
て、逆流阻止用ツェナーダイオードを介して負荷サージ
電流が主トランジスタの制御端子に流入するまでの動作
抵抗をRhとし、主トランジスタを駆動するための駆動
回路からの経路に配置された駆動抵抗をRdとしたと
き、Rd>Rhの関係がある。
According to the twentieth aspect of the present invention,
18. The protection device for a semiconductor device according to claim 17, wherein the operating resistance until the load surge current flows into the control terminal of the main transistor via the reverse current blocking zener diode is Rh, and the main transistor is driven. Assuming that the driving resistance arranged on the path from the driving circuit is Rd, there is a relation of Rd> Rh.

【0055】これにより、負荷サージ印加時に確実に主
FETを動作させるために必要とされる駆動抵抗での電
圧降下が主FETのしきい値電圧よりも十分に高い電圧
となり、その結果、請求項17に記載の発明の作用効果
をより一層向上できる。
As a result, the voltage drop at the driving resistor required to reliably operate the main FET when a load surge is applied becomes a voltage sufficiently higher than the threshold voltage of the main FET. The operation and effect of the invention described in Item 17 can be further improved.

【0056】また、請求項21に記載の発明によれば、
請求項1に記載の半導体装置のための保護装置におい
て、主トランジスタは半導体基板上に単一セルを複数個
有するセル領域として形成されるものであり、主トラン
ジスタの上記制御端子は複数個の単一セル毎の共通の端
子として形成されているものであり、当該端子はセル領
域外に引き出され、当該セル領域外においてこのセル領
域を囲うように半導体基板の表面に形成された信号印加
用電極に接続されるものであって、当該信号印加用電極
は、逆流阻止用ツェナーダイオードのカソードが接続さ
れ、カソードから信号印加用電極までの配線幅よりも広
い配線幅となっている。
According to the twenty-first aspect of the present invention,
2. The protection device for a semiconductor device according to claim 1, wherein the main transistor is formed as a cell region having a plurality of single cells on a semiconductor substrate, and the control terminal of the main transistor has a plurality of unit cells. The signal application electrode is formed as a common terminal for each cell, the terminal is drawn out of the cell region, and a signal application electrode formed on the surface of the semiconductor substrate so as to surround the cell region outside the cell region. The signal application electrode is connected to the cathode of the backflow preventing zener diode, and has a wiring width wider than the wiring width from the cathode to the signal application electrode.

【0057】このような構成とすることで、請求項1に
記載の発明の作用効果をより一層向上できる。
By adopting such a configuration, the function and effect of the first aspect of the present invention can be further improved.

【0058】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。
The symbols in parentheses of the above means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.

【0059】[0059]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0060】(第1実施形態)図1は、本発明が適用さ
れた半導体装置の第1実施形態を示している。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of a semiconductor device to which the present invention is applied.

【0061】当該半導体装置は、横型DMOS(以下、
LDMOSという)の負荷駆動用FET10を備えてお
り、このFET10は、そのドレインにて、負荷20に
接続されている。
The semiconductor device is a horizontal type DMOS (hereinafter, referred to as a “DMOS”).
And a load driving FET 10 (referred to as an LDMOS). The FET 10 is connected at its drain to a load 20.

【0062】また、FET10は、そのゲートにて、ゲ
ート駆動回路30からツェナーダイオード31、抵抗3
2(約1kΩの抵抗値を有する)及びツェナーダイオー
ド直列回路33を介しパルス電圧を印加されてスイッチ
ング作動するようになっている。なお、FET10は、
以下、主FET10という。
The gate of the FET 10 is connected to the Zener diode 31 and the resistor 3 from the gate drive circuit 30.
2 (having a resistance of about 1 kΩ) and a pulse voltage is applied via a Zener diode series circuit 33 to perform a switching operation. Note that the FET 10
Hereinafter, it is referred to as main FET 10.

【0063】ここで、主FET10は、図1にて示すご
とく、内部ダイオード11、内部抵抗12及び寄生トラ
ンジスタ13を形成してなる。なお、負荷20の端子か
らは、ESD等のサージが半導体装置に印加される。
Here, the main FET 10 is formed by forming an internal diode 11, an internal resistor 12, and a parasitic transistor 13 as shown in FIG. Note that a surge such as an ESD is applied to the semiconductor device from the terminal of the load 20.

【0064】また、ツェナーダイオード直列回路33の
各ツェナーダイオードは、npn型トランジスタのベー
ス・エミッタにより構成されており、これらツェナーダ
イオードの耐圧は約8Vである。また、当該ツェナーダ
イオードの数は、主FET10のゲート酸化膜の絶縁耐
圧以下になるように3個となっている。また、ツェナー
ダイオード31は、ゲート駆動回路30のパルス電圧を
動作電圧にクランプする役割を果たすもので、このツェ
ナーダイオード31の耐圧は、主FET10のゲート駆
動電圧(約8V)に設定されている。
Each zener diode of the zener diode series circuit 33 is constituted by a base and an emitter of an npn-type transistor, and the withstand voltage of these zener diodes is about 8V. Further, the number of the Zener diodes is set to three so as to be equal to or less than the withstand voltage of the gate oxide film of the main FET 10. The Zener diode 31 serves to clamp the pulse voltage of the gate drive circuit 30 to the operating voltage, and the breakdown voltage of the Zener diode 31 is set to the gate drive voltage of the main FET 10 (about 8 V).

【0065】また、半導体装置は、保護装置として、主
FET10のゲートとドレインとの間に接続した保護回
路40及び逆流防止用ツェナーダイオード50を備えて
いる。
Further, the semiconductor device includes a protection circuit 40 connected between the gate and the drain of the main FET 10 and a Zener diode 50 for preventing backflow as a protection device.

【0066】保護回路40は、保護用MOSFET41
を備えており、このFET41は、そのドレインにて、
主FET10のドレインに接続されている。また、当該
FET41のソースは、ツェナーダイオード50を介し
て主FET10のゲートに接続されている。なお、FE
T41も主FET10と同様に内部ダイオード、内部抵
抗及び寄生トランジスタを形成してなる。また、FET
41は、以下、補助FET41という。
The protection circuit 40 includes a protection MOSFET 41
This FET 41 has, at its drain,
It is connected to the drain of the main FET 10. The source of the FET 41 is connected to the gate of the main FET 10 via the Zener diode 50. FE
T41 also forms an internal diode, an internal resistance, and a parasitic transistor similarly to the main FET 10. Also, FET
Reference numeral 41 is hereinafter referred to as an auxiliary FET 41.

【0067】また、保護回路40は、補助FET41の
ゲートとドレインとの間に接続したコンデンサ42と、
このコンデンサ42に並列接続したツェナーダイオード
直列回路43(複数のツェナーダイオードの直列回路か
らなる)とを備えている。なお、コンデンサ42は、シ
リコン基板上に形成された酸化膜を用いて形成されてい
る。
The protection circuit 40 includes a capacitor 42 connected between the gate and the drain of the auxiliary FET 41,
A zener diode series circuit 43 (comprising a series circuit of a plurality of zener diodes) connected in parallel to the capacitor 42. Note that the capacitor 42 is formed using an oxide film formed on a silicon substrate.

【0068】ここで、コンデンサ42は、負荷20から
ESDを印加されて、当該ESDに基づき生ずる初期サ
ージ電流を流入させ、補助FET41はESDに基づき
初期サージ電流に後続して生ずる次期サージ電流を流入
させ、ツェナーダイオード直列回路43は、負荷20の
サージに含まれるESDよりも遅いサージ電流を流入さ
せる役割をそれぞれ果たす。なお、図1にて符号44
は、補助FET41をオフするためのプルダウン抵抗を
示す。
Here, the capacitor 42 receives the ESD from the load 20 and flows in the initial surge current generated based on the ESD, and the auxiliary FET 41 flows the next surge current generated subsequent to the initial surge current based on the ESD. Then, the zener diode series circuit 43 plays a role of flowing a surge current slower than the ESD included in the surge of the load 20. Note that in FIG.
Indicates a pull-down resistor for turning off the auxiliary FET 41.

【0069】ツェナーダイオード50は、そのアノード
にて、補助FET41のソースに接続されており、この
ツェナーダイオード50のカソードは、主FET10の
ゲートに接続されている。このツェナーダイオード50
は、主FET10がオンしたときの逆流防止用としての
役割を果たすもので、このツェナーダイオード50の耐
圧は、主FET10のゲート駆動電圧(約8V)以上に
設定されている。なお、図1にて、符号34は、接地ラ
インからのサージを防止するツェナーダイオード(耐圧
100V程度を有する)を示す。
The Zener diode 50 is connected at its anode to the source of the auxiliary FET 41, and the cathode of this Zener diode 50 is connected to the gate of the main FET 10. This Zener diode 50
Plays a role of preventing backflow when the main FET 10 is turned on. The withstand voltage of the Zener diode 50 is set to be equal to or higher than the gate drive voltage (about 8 V) of the main FET 10. In FIG. 1, reference numeral 34 denotes a Zener diode (having a withstand voltage of about 100 V) for preventing a surge from the ground line.

【0070】このように構成した本第1実施形態におい
ては、負荷20から半導体装置にESDが印加される
と、このESDに基づく初期サージ電流がコンデンサ4
2を通り補助FET41のゲートに流入する。なお、こ
の補助FET41の面積は主FET10の面積よりも小
さく、補助FET41のゲートの入力容量は小さくして
あるから、この補助FET41は短時間でオンする。こ
れにより、当該補助FET41のドレイン・ソース間が
低い抵抗で導通した状態となる。
In the first embodiment configured as described above, when an ESD is applied from the load 20 to the semiconductor device, an initial surge current based on the ESD is applied to the capacitor 4.
2 and flows into the gate of the auxiliary FET 41. Since the area of the auxiliary FET 41 is smaller than the area of the main FET 10 and the input capacitance of the gate of the auxiliary FET 41 is small, the auxiliary FET 41 is turned on in a short time. Thereby, the drain-source of the auxiliary FET 41 becomes conductive with a low resistance.

【0071】これに伴い、ESDに基づく次期サージ電
流が当該補助FET41を通り主FET10のゲートに
ツェナーダイオード50を通り流入する。
Accordingly, the next surge current based on the ESD flows through the auxiliary FET 41 and flows into the gate of the main FET 10 through the Zener diode 50.

【0072】ここで、本第1実施形態では、補助FET
41のソースと主FET10のゲートとの間には、抵抗
が接続されておらず、ツェナーダイオード50のみが接
続されている。しかも、このツェナーダイオード50の
内部抵抗値は非常に小さい。
Here, in the first embodiment, the auxiliary FET
No resistance is connected between the source of 41 and the gate of the main FET 10, and only the Zener diode 50 is connected. In addition, the internal resistance of the Zener diode 50 is very small.

【0073】従って、補助FET41を流れる次期サー
ジ電流は、何ら絞られることなく、ツェナーダイオード
50を通り主FET10のゲートに流入する。このこと
は、主FET10のゲートには、上記次期サージ電流が
充電電流として瞬時にかつ十分に流入することを意味す
る。
Therefore, the next surge current flowing through the auxiliary FET 41 flows into the gate of the main FET 10 through the Zener diode 50 without being throttled at all. This means that the next surge current instantaneously and sufficiently flows into the gate of the main FET 10 as a charging current.

【0074】これにより、主FET10は、瞬時にオン
し、内部ダイオード11のアバランシェブレークを引き
起こしたり、内部トランジスタ13の動作をもたらすこ
となく、ESDに基づいて上記次期サージ電流に後続し
て生ずる最終サージ電流を流入させる。
As a result, the main FET 10 is turned on instantaneously, without causing an avalanche break of the internal diode 11 or causing the operation of the internal transistor 13, without causing the final surge current following the next surge current based on ESD to occur. Apply current.

【0075】その結果、当該半導体装置のESD耐量を
十分に確保できる。
As a result, the ESD resistance of the semiconductor device can be sufficiently ensured.

【0076】また、本第1実施形態においては、コンデ
ンサ42が、上述のごとく、補助FET41のドレイン
・ゲート間に接続されている。このため、補助FET4
1のドレインに上記次期サージ電流が流れ込む場合、当
該次期サージ電流の一部が補助FET41のゲートにコ
ンデンサ42を通り流入する。ここで、特に、ESDの
ように高速(数n秒程度)のサージに対しては、コンデ
ンサ42のインピーダンスが低くなるため、より多くの
電流を当該コンデンサ42を通して流すことができる。
In the first embodiment, the capacitor 42 is connected between the drain and the gate of the auxiliary FET 41 as described above. Therefore, the auxiliary FET 4
When the next surge current flows into the drain of the first FET, a part of the next surge current flows into the gate of the auxiliary FET 41 through the capacitor. Here, in particular, for a high-speed (about several nsec) surge such as ESD, the impedance of the capacitor 42 is reduced, so that more current can flow through the capacitor 42.

【0077】そして、補助FET41のゲートが充電さ
れしきい値以上になれば、当該補助FET41は動作状
態に入りより多くのサージ電流を流すことができる。ま
た、一般に、コンデンサの方が、従来のツェナーダイオ
ードに比べ、同一サイズでみたとき、インピーダンスを
小さく設計できるので、ESDサージ耐量を従来よりも
向上できる。
When the gate of the auxiliary FET 41 is charged and becomes equal to or higher than the threshold value, the auxiliary FET 41 enters an operation state and can flow more surge current. In general, a capacitor can be designed to have a smaller impedance when viewed at the same size as a conventional Zener diode, so that the ESD surge resistance can be improved as compared with the conventional Zener diode.

【0078】また、従来のように保護回路にツェナーダ
イオードを用いる場合には、ESDサージの印加に対し
て、ツェナーダイオードを補助FET41よりも早くブ
レークさせ主FET10のゲート電圧を十分に上昇する
ため、ツェナーダイオードの耐圧を補助FET41の耐
圧よりもかなり低い値に設定する必要があるため、主F
ET10の実質的な耐圧の低下を招くことになるが、本
第1実施形態のようにコンデンサ42を用いる保護回路
では、そのような補助FET41の耐圧の低下を招くこ
とがない。
When a Zener diode is used in a protection circuit as in the conventional case, the Zener diode breaks faster than the auxiliary FET 41 and the gate voltage of the main FET 10 sufficiently rises when an ESD surge is applied. Since it is necessary to set the withstand voltage of the Zener diode to a value considerably lower than the withstand voltage of the auxiliary FET 41, the main F
Although a substantial decrease in the breakdown voltage of the ET 10 is caused, the protection circuit using the capacitor 42 as in the first embodiment does not cause such a decrease in the breakdown voltage of the auxiliary FET 41.

【0079】ちなみに、本第1実施形態における半導体
装置においてESD波形及び図1に示す保護回路の動作
時期を示すと、図2(a)のようになる。これによれ
ば、ESD波形は数nsec〜10nsecにて立ち上
がり、ピークが200A程度まで上昇する。このような
サージに対して、コンデンサ42が時間Taにて動作
し、補助FET41のゲートに初期サージを注入する。
時間Tbになると補助FET41が動作し、次期サージ
を主FET10のゲートに注入する。時間Tcになると
主FET10が動作し、図2(a)に示す主FET動作
範囲において最終サージを吸収するものとなる。
FIG. 2A shows the ESD waveform and the operation timing of the protection circuit shown in FIG. 1 in the semiconductor device according to the first embodiment. According to this, the ESD waveform rises at several nsec to 10 nsec, and the peak rises to about 200A. In response to such a surge, the capacitor 42 operates at the time Ta, and an initial surge is injected into the gate of the auxiliary FET 41.
At the time Tb, the auxiliary FET 41 operates to inject the next surge into the gate of the main FET 10. At the time Tc, the main FET 10 operates to absorb the final surge in the main FET operation range shown in FIG.

【0080】また、本第1実施形態における半導体装置
においてツェナーダイオード50に抵抗を直列接続し
て、ESD破壊電圧が当該抵抗の抵抗値に応じてどのよ
うに変化するかにつき検討してみたところ、図2(b)
にて示すようなグラフが得られた。
Further, in the semiconductor device according to the first embodiment, when a resistor is connected in series to the Zener diode 50 and how the ESD breakdown voltage changes according to the resistance value of the resistor is examined. FIG. 2 (b)
The graph as shown by was obtained.

【0081】これによれば、上記抵抗の抵抗値が大きく
なるにつれて、ESD破壊電圧が低くなる。例えば、上
記従来例のように当該抵抗の抵抗値を50Ωにすると、
ESD破壊電圧は、本第1実施形態のように上記抵抗を
接続しない場合に比べて、半分に低下し、当該抵抗の抵
抗値の減少に伴い上昇する。
According to this, as the resistance value of the resistor increases, the ESD breakdown voltage decreases. For example, when the resistance value of the resistor is set to 50Ω as in the conventional example,
The ESD breakdown voltage is reduced by half as compared with the case where the resistor is not connected as in the first embodiment, and increases as the resistance value of the resistor decreases.

【0082】よって、本第1実施形態のように上記抵抗
を接続しなければ、ESD破壊電圧を最大に維持でき、
従って、ESD耐量を最大に維持できる。
Therefore, if the above-described resistors are not connected as in the first embodiment, the ESD breakdown voltage can be maintained at a maximum, and
Accordingly, the maximum ESD resistance can be maintained.

【0083】なお、ESDよりも遅いサージが負荷20
から半導体装置に印加されると、ツェナーダイオード直
列回路43のツェナーダイオードがブレークし、当該遅
いサージに基づくサージ電流は、ツェナーダイオード直
列回路43を通り補助FET41のゲートへ流入して当
該補助FET41をオンし、これに伴い、主FET10
をオンしてこの主FET10を流れる。これにより、E
SDよりも遅いサージから半導体装置が保護され得る。
The surge that is slower than the ESD is applied to the load 20.
Applied to the semiconductor device, the Zener diode of the Zener diode series circuit 43 breaks, and the surge current based on the slow surge flows into the gate of the auxiliary FET 41 through the Zener diode series circuit 43 to turn on the auxiliary FET 41. Accordingly, the main FET 10
Is turned on to flow through the main FET 10. This gives E
The semiconductor device can be protected from a surge that is slower than SD.

【0084】(第2実施形態)次に、本発明の第2実施
形態につき図3乃至図5を参照して説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0085】この第2実施形態では、保護回路60が、
上記第1実施形態にて述べた保護回路40に代えて、ツ
ェナーダイオード50と負荷20との間に接続されてい
る。
In the second embodiment, the protection circuit 60
It is connected between the Zener diode 50 and the load 20 instead of the protection circuit 40 described in the first embodiment.

【0086】保護回路60は、ツェナーダイオード61
と、コンデンサ62bの寄生抵抗62aとコンデンサ6
2bとの直列回路62とを備えている。ツェナーダイオ
ード61は、そのカソードにて、主FET10のドレイ
ンに接続されており、このツェナーダイオード61のア
ノードは、ツェナーダイオード50を介し主FET10
のゲートに接続されている。なお、その他の構成は上記
第1実施形態と同様である。
The protection circuit 60 includes a Zener diode 61
And the parasitic resistance 62a of the capacitor 62b and the capacitor 6
2b and a series circuit 62. The Zener diode 61 has its cathode connected to the drain of the main FET 10. The anode of the Zener diode 61 is connected via the Zener diode 50 to the main FET 10.
Connected to the gate. The other configuration is the same as that of the first embodiment.

【0087】このように構成した本第2実施形態では、
負荷20から半導体装置にESDが印加されると、上記
初期サージ電流が直列回路62を通り、ツェナーダイオ
ード50を介して主FET10のゲートに流入し、つい
で、上記次期サージ電流がツェナーダイオード61を通
り主FET10のゲートにツェナーダイオード50を通
り流入する。
In the second embodiment configured as described above,
When ESD is applied to the semiconductor device from the load 20, the initial surge current flows through the series circuit 62, flows into the gate of the main FET 10 via the Zener diode 50, and then the next surge current flows through the Zener diode 61. It flows into the gate of the main FET 10 through the Zener diode 50.

【0088】ここで、本第2実施形態では、ツェナーダ
イオード61のアノードと主FET10のゲートとの間
には、抵抗が接続されておらず、ツェナーダイオード5
0のみが接続されている。しかも、このツェナーダイオ
ード50の内部抵抗値は上述のごとく非常に小さい。
Here, in the second embodiment, no resistance is connected between the anode of the Zener diode 61 and the gate of the main FET 10, and the Zener diode 5
Only 0 is connected. Moreover, the internal resistance value of the Zener diode 50 is very small as described above.

【0089】従って、コンデンサ62bを含む直列回路
62を流れる上記初期サージ電流及びツェナーダイオー
ド61を流れる上記次期サージ電流は、共に、何ら絞ら
れることなく、ツェナーダイオード50を通り主FET
10のゲートに流入する。このことは、主FET10の
ゲートには、上記初期サージ電流及び次期サージ電流が
順次充電電流として瞬時にかつ十分に流入することを意
味する。
Therefore, the initial surge current flowing through the series circuit 62 including the capacitor 62b and the next surge current flowing through the Zener diode 61 are both passed through the Zener diode 50 without being reduced at all and are not reduced.
Flows into gate 10 This means that the initial surge current and the next surge current flow instantaneously and sufficiently into the gate of the main FET 10 as a charging current.

【0090】これにより、主FET10は、瞬時にオン
し、内部ダイオード11のアバランシェブレークを引き
起こしたり、内部トランジスタ13の動作をもたらすこ
となく、ESDに基づく上記最終サージ電流を流入させ
る。
As a result, the main FET 10 is turned on instantaneously, causing the final surge current based on ESD to flow without causing an avalanche break of the internal diode 11 or causing the operation of the internal transistor 13.

【0091】その結果、上記第1実施形態にて述べた補
助FET41がなくても、本第2実施形態におけるよう
なコンデンサ62bを含む直列回路62とツェナーダイ
オード61との相乗作用により、当該半導体装置のES
D耐量を十分に確保できる。
As a result, even if the auxiliary FET 41 described in the first embodiment is not provided, a synergistic action between the series circuit 62 including the capacitor 62b and the Zener diode 61 as in the second embodiment causes the semiconductor device to operate. ES
D tolerance can be sufficiently secured.

【0092】ちなみに、本第2実施形態における半導体
装置において、ESD破壊電圧とコンデンサ62bの静
電容量との関係につき、ツェナーダイオード61の有
無、ツェナーダイオード61のツェナー電圧VZD及び抵
抗器62aの抵抗値Rをパラメータとして検討してみた
ところ、図4にて各符号L1乃至L4で示すようなグラ
フが得られた。ここで、グラフL4は、ツェナーダイオ
ード61がない場合を示し、グラフL3は、ツェナー電
圧VZD=51(V)で抵抗値R=10(Ω)の場合を示
し、グラフL2は、ツェナー電圧VZD=43(V)で抵
抗値R=10(Ω)の場合を示し、グラフL1は、ツェ
ナー電圧VZD=34(V)で抵抗値R=10(Ω)の場
合を示す。
In the semiconductor device according to the second embodiment, the relationship between the ESD breakdown voltage and the capacitance of the capacitor 62b depends on the presence or absence of the Zener diode 61, the Zener voltage V ZD of the Zener diode 61, and the resistance of the resistor 62a. When the value R was examined as a parameter, graphs as shown by reference numerals L1 to L4 in FIG. 4 were obtained. Here, the graph L4 shows the case without the Zener diode 61, the graph L3 shows the case with the Zener voltage V ZD = 51 (V) and the resistance value R = 10 (Ω), and the graph L2 shows the Zener voltage V The case where ZD = 43 (V) and the resistance value R = 10 (Ω) is shown, and the graph L1 shows the case where the Zener voltage V ZD = 34 (V) and the resistance value R = 10 (Ω).

【0093】これによれば、グラフL1からグラフL4
にかけて、ESD破壊電圧は、順次低くなり、また、コ
ンデンサ62bの静電容量の大きい程、高いことが分か
る。
According to this, the graph L1 to the graph L4
, The ESD breakdown voltage gradually decreases, and the larger the capacitance of the capacitor 62b, the higher the ESD breakdown voltage.

【0094】また、コンデンサ62bの静電容量=20
(pF)、抵抗値R=5(Ω)及びツェナー電圧VZD
34(V)のときの上記初期サージ電流は、図5にて符
号G1で示すように変化し、また、上記次期サージ電流
は、図5にて符号G2で示すように変化する。
The capacitance of the capacitor 62b = 20
(PF), resistance value R = 5 (Ω), and Zener voltage V ZD =
The initial surge current at the time of 34 (V) changes as shown by a symbol G1 in FIG. 5, and the next surge current changes as shown by a symbol G2 in FIG.

【0095】よって、コンデンサ62b及びツェナーダ
イオード61の実質的な並列回路によれば、本第2実施
形態の上記作用効果を達成できることが分かる。
Thus, it can be seen that the above-described operation and effect of the second embodiment can be achieved by using a substantially parallel circuit of the capacitor 62b and the Zener diode 61.

【0096】(第3実施形態)図6は、本発明の第3実
施形態を示している。
(Third Embodiment) FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention.

【0097】この第3実施形態では、保護回路60A
が、上記第1実施形態にて述べた保護回路40に代えて
採用されている。
In the third embodiment, the protection circuit 60A
However, this is adopted in place of the protection circuit 40 described in the first embodiment.

【0098】保護回路60Aは、上記保護回路40にお
いてMOSFET41の代わりにバイポーラトランジス
タ63を採用してツェナーダイオード50を廃止した構
成を有している。バイポーラトランジスタ63は、その
コレクタにて、主FET10のドレインに接続されてお
り、このバイポーラトランジスタ63のエミッタは主F
ET10のゲートに接続されている。また、バイポーラ
トランジスタ63のベースは、ツェナーダイオード61
と直列回路62との並列回路を通してバイポーラトラン
ジスタ63のコレクタに接続されている。その他の構成
は、上記第1実施形態と同様である。
The protection circuit 60A has a configuration in which a bipolar transistor 63 is used instead of the MOSFET 41 in the protection circuit 40 and the Zener diode 50 is eliminated. The bipolar transistor 63 has its collector connected to the drain of the main FET 10, and the emitter of the bipolar transistor 63 has the main F
It is connected to the gate of ET10. The base of the bipolar transistor 63 is a Zener diode 61.
Is connected to the collector of the bipolar transistor 63 through a parallel circuit of Other configurations are the same as those in the first embodiment.

【0099】このように構成した本第3実施形態におい
て、負荷20から半導体装置にESDが印加されると、
上記初期サージ電流が、直列回路62を通りバイポーラ
トランジスタ63のベースに流入し、ついで、上記次期
サージ電流がツェナーダイオード61を通りバイポーラ
トランジスタ63のベースに流入する。これらの流入電
流に伴いバイポーラトランジスタ63がオンする。
In the third embodiment thus configured, when ESD is applied from the load 20 to the semiconductor device,
The initial surge current flows through the series circuit 62 into the base of the bipolar transistor 63, and then the next surge current flows through the Zener diode 61 into the base of the bipolar transistor 63. The bipolar transistor 63 is turned on with these inflow currents.

【0100】このため、上記次期サージ電流が、バイポ
ーラトランジスタ63を通り、充電電流として主FET
10のゲートに直接流入する。
Therefore, the next surge current passes through the bipolar transistor 63 and becomes the main FET as a charging current.
It flows directly into the ten gates.

【0101】この場合、バイポーラトランジスタ63が
電流増幅作用を有するから、主FET10のゲートの充
電が迅速になされる。
In this case, since the bipolar transistor 63 has a current amplifying function, the gate of the main FET 10 is quickly charged.

【0102】これにより、主FET10は、速く瞬時に
オンし、内部ダイオード11のアバランシェブレークを
引き起こしたり、内部トランジスタ13の動作をもたら
すことなく、上記最終サージ電流を流入させる。
As a result, the main FET 10 is turned on quickly and instantaneously, so that the final surge current flows without causing an avalanche break of the internal diode 11 or causing the operation of the internal transistor 13.

【0103】その結果、上記第1実施形態にて述べたよ
うな補助FET41がなくても、本第3実施形態におけ
るような直列回路62とツェナーダイオード61との相
乗作用及びバイポーラトランジスタ63の採用により、
当該半導体装置のESD耐量を十分に確保できる。
As a result, even without the auxiliary FET 41 as described in the first embodiment, the synergistic action of the series circuit 62 and the Zener diode 61 and the employment of the bipolar transistor 63 as in the third embodiment do. ,
The ESD tolerance of the semiconductor device can be sufficiently ensured.

【0104】ここで、バイポーラトランジスタ63にお
けるエミッタ・ベースの間の部分が逆流防止用ツェナー
ダイオード50と同様の役割を果たす。換言すれば、バ
イポーラトランジスタ63が、必然的に、ツェナーダイ
オード50と同様の逆流防止用ツェナーダイオードを内
蔵することとなるから、上記各実施形態にて述べたよう
な逆流防止用ツェナーダイオード50を採用する必要が
ない。従って、半導体装置の構成素子の減少を確保しつ
つ上記作用効果を達成できる。
Here, the portion between the emitter and the base of the bipolar transistor 63 plays a role similar to that of the backflow preventing zener diode 50. In other words, the bipolar transistor 63 inevitably has a built-in backflow preventing zener diode similar to the zener diode 50. Therefore, the backflow preventing zener diode 50 described in each of the above embodiments is employed. No need to do. Therefore, the above-described effects can be achieved while ensuring the reduction in the number of constituent elements of the semiconductor device.

【0105】また、本第3実施形態における作用効果
を、特開平8−64812号公報に記載の保護装置(図
23参照)の作用効果との比較において述べれば、特開
平8−64812号公報に記載の保護装置では、そのF
ET4aがFET2のゲートとドレインとの間に接続さ
れている。このため、ゲート駆動回路によりFET2の
ゲートをバイアスして当該FET2をオンさせる場合、
ゲート駆動回路からFET4aを通りFET2のドレイ
ン側に電流が逆流しないようにするため、ツェナーダイ
オード5が必然的にFET2のゲートとFET4aのソ
ースとの間に接続される。
The operation and effect of the third embodiment are described in comparison with the operation and effect of the protection device (see FIG. 23) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-64812. In the protection device described, its F
ET4a is connected between the gate and drain of FET2. Therefore, when the gate of the FET2 is biased by the gate drive circuit to turn on the FET2,
In order to prevent a current from flowing backward from the gate drive circuit to the drain side of the FET 2 through the FET 4a, the Zener diode 5 is necessarily connected between the gate of the FET 2 and the source of the FET 4a.

【0106】しかし、当該逆流防止用ツェナーダイオー
ド5は、必ず、内部に寄生抵抗を含む。このため、寄生
抵抗を小さくすると、ツェナーダイオード5のサイズが
大きくなり、コストの上昇を招く。逆に、ツェナーダイ
オードのサイズを小さくすると、寄生抵抗が大きくなっ
て、ESD印加時のFET2のゲート充電電流を絞りE
SD耐量を下げるという不具合を招く。
However, the backflow preventing Zener diode 5 always includes a parasitic resistance inside. For this reason, when the parasitic resistance is reduced, the size of the Zener diode 5 increases, which causes an increase in cost. Conversely, when the size of the Zener diode is reduced, the parasitic resistance increases, and the gate charging current of the FET 2 at the time of applying the ESD is reduced.
This causes a problem of lowering the SD tolerance.

【0107】そこで、本第3実施形態のように、バイポ
ーラトランジスタ63を採用すれば、逆流防止用ツェナ
ーダイオードという構成素子の減少を確保しつつ、上記
作用効果を達成できる。
Therefore, if the bipolar transistor 63 is employed as in the third embodiment, the above-described effects can be achieved while ensuring the reduction of the number of components such as the backflow preventing Zener diode.

【0108】(第4実施形態)図7は、本発明の第4実
施形態を示している。
(Fourth Embodiment) FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention.

【0109】この第4実施形態では、保護回路70が、
上記第1実施形態にて述べた保護回路40(図1参照)
に代えて、採用されている。
In the fourth embodiment, the protection circuit 70
The protection circuit 40 described in the first embodiment (see FIG. 1)
Has been adopted instead.

【0110】保護回路70は、ダーリントン接続した4
つのLDMOS型FET71乃至74を備えている。F
ET71は、そのドレインにて、上記第1実施形態にて
述べた主FET10のドレインに接続されており、この
FET71のソースは、ツェナーダイオード50を通り
主FET10のゲートに接続されている。
The protection circuit 70 has a Darlington-connected 4
It has two LDMOS type FETs 71 to 74. F
The ET 71 has a drain connected to the drain of the main FET 10 described in the first embodiment, and a source connected to the gate of the main FET 10 through the Zener diode 50.

【0111】残りのFET72乃至74の各ドレイン
は、共に、FET71のドレインに接続されており、F
ET72のソースはFET71のゲートに接続され、F
ET73のソースはFET72のゲートに接続され、ま
た、FET74のソースはFET73のゲートに接続さ
れている。
The drains of the remaining FETs 72 to 74 are all connected to the drain of the FET 71.
The source of ET72 is connected to the gate of FET71,
The source of ET73 is connected to the gate of FET72, and the source of FET74 is connected to the gate of FET73.

【0112】また、抵抗75は、FET71のゲート・
ソース間に接続され、抵抗76は、FET72のゲート
・ソース間に接続され、抵抗77は、FET73のゲー
ト・ソース間に接続され、抵抗78は、FET74のゲ
ート・ソース間に接続されている。その他の構成は上記
第1実施形態と同様である。
The resistor 75 is connected to the gate of the FET 71.
The resistor 76 is connected between the source and the gate of the FET 72, the resistor 77 is connected between the gate and the source of the FET 73, and the resistor 78 is connected between the gate and the source of the FET 74. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

【0113】このように構成した本第4実施形態におい
て、負荷20から半導体装置にESDが印加されると、
上記初期サージ電流が直列回路79を経由して保護回路
70のFET74のゲートに流入する。これに伴い当該
FET74がオンすると、上記初期サージ電流がFET
74を通りFET73のゲートに流入して当該FET7
3をオンさせる。すると、上記初期サージ電流がFET
73を通りFET72のゲートに流入してこのFET7
2をオンさせる。これに伴い、上記初期サージ電流がF
ET72を通りFET71のゲートに流入して当該FE
T71をオンする。
In the fourth embodiment configured as described above, when ESD is applied from the load 20 to the semiconductor device,
The initial surge current flows into the gate of the FET 74 of the protection circuit 70 via the series circuit 79. Accordingly, when the FET 74 is turned on, the initial surge current is
74 flows into the gate of the FET 73 through the
Turn on 3. Then, the initial surge current is
73, flows into the gate of the FET 72,
Turn on 2. Accordingly, the initial surge current becomes F
After flowing into the gate of the FET 71 through the ET 72, the FE
T71 is turned on.

【0114】このようにしてFET71をオンすると、
上記次期サージ電流が当該FET71及びツェナーダイ
オード50を通り主FET10のゲートに流入する。
When FET 71 is turned on in this way,
The next surge current flows into the gate of the main FET 10 through the FET 71 and the Zener diode 50.

【0115】ここで、各FET71乃至74は4段にて
ダーリントン接続されているから、その増幅作用は大き
い。また、上記第1実施形態と同様に、FET71のソ
ースと主FET10のゲートとの間には、抵抗が接続さ
れておらず、ツェナーダイオード50のみが接続されて
いる。しかも、このツェナーダイオード50の内部抵抗
値は上述のごとく非常に小さい。
Here, since the FETs 71 to 74 are Darlington-connected in four stages, the amplifying effect is large. Further, similarly to the first embodiment, no resistor is connected between the source of the FET 71 and the gate of the main FET 10, and only the Zener diode 50 is connected. Moreover, the internal resistance value of the Zener diode 50 is very small as described above.

【0116】従って、FET71を流れる上記次期サー
ジ電流は、何ら絞られることなく、ツェナーダイオード
50を通り主FET10のゲートに迅速に流入する。こ
のことは、主FET10のゲートには、上記次期サージ
電流が充電電流として瞬時にかつ十分に流入することを
意味する。
Accordingly, the next surge current flowing through the FET 71 quickly flows into the gate of the main FET 10 through the Zener diode 50 without being throttled at all. This means that the next surge current instantaneously and sufficiently flows into the gate of the main FET 10 as a charging current.

【0117】これにより、主FET10は、瞬時にオン
し、内部ダイオード11のアバランシェブレークを引き
起こしたり、内部トランジスタ13の動作をもたらすこ
となく、ESDのうち上記次期サージ電流に後続する最
終サージ電流を流入させる。
As a result, the main FET 10 is turned on instantaneously, causing the avalanche break of the internal diode 11 and causing the operation of the internal transistor 13 without causing the final surge current following the next surge current of the ESD to flow. Let it.

【0118】その結果、当該半導体装置のESD耐量を
十分に確保できる。
As a result, it is possible to sufficiently secure the ESD resistance of the semiconductor device.

【0119】なお、上記第1実施形態にて述べた遅いサ
ージ電流は、各FET74乃至71及び主FET10を
通り流れる。
The slow surge current described in the first embodiment flows through each of the FETs 74 to 71 and the main FET 10.

【0120】以上、本第4実施形態のように、上記第1
実施形態にて述べたツェナーダイオード直列回路43及
びコンデンサ42や上記第3実施形態にて述べた直列回
路62及びツェナーダイオード61に代えて、3段のF
ET74乃至72を採用しても、上述のような作用効果
を上記第1或いは第2の実施形態と同様に達成できる。
As described above, as in the fourth embodiment, the first
Instead of the zener diode series circuit 43 and the capacitor 42 described in the embodiment and the series circuit 62 and the zener diode 61 described in the third embodiment, a three-stage F
Even when the ETs 74 to 72 are employed, the above-described functions and effects can be achieved in the same manner as in the first or second embodiment.

【0121】ちなみに、本第4実施形態における保護回
路70におけるFETの個数とESD破壊電圧との関係
を調べてみたところ、図8のような結果が得られた。こ
れによれば、FETの個数が多い程ESD破壊電圧が高
くなり、従って、半導体装置のESD耐量が増大するこ
とが分かる。特に2段以上でその効果が急に大きくな
り、また飽和し始めることを理解できる。 (第5実施形態)図9は、本発明の第5実施形態を示し
ている。この第5実施形態では、上記第1実施形態にて
述べた回路において、ツェナーダイオード直列回路43
を外し、補助FET41のソース・ドレイン間に保護用
ツェナーダイオード回路81を新たに追加した保護回路
80としたものである。なお、図1に示す回路と同じ素
子には同一の符号を付して説明は省略する。
When the relationship between the number of FETs and the ESD breakdown voltage in the protection circuit 70 in the fourth embodiment was examined, the result shown in FIG. 8 was obtained. According to this, it is understood that the larger the number of FETs, the higher the ESD breakdown voltage, and therefore, the higher the ESD resistance of the semiconductor device. In particular, it can be understood that the effect rapidly increases at two or more stages and begins to saturate. (Fifth Embodiment) FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention. In the fifth embodiment, the Zener diode series circuit 43 is different from the circuit described in the first embodiment.
, And a protection zener diode circuit 81 is newly added between the source and the drain of the auxiliary FET 41 to form a protection circuit 80. The same elements as those in the circuit shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0122】保護回路80は、上述のように、コンデン
サ42及び補助FET41からなるESDの保護のため
の回路である。ESDはそのスピードが約数10nse
cのオーダーの非常に速いサージであり、その周波数も
GHzのオーダーである。このような高速サージを主F
ET10にて吸収するためには、補助FET41を高速
で動作させる必要があり、そのため、コンデンサ42は
例えば20pF程度のものを用いて高周波のサージを素
早く補助FET41のゲートへ注入する必要がある。と
ころが、このような容量値の場合、負荷サージ(例え
ば、誘導性負荷の通電遮断等によるL負荷サージ)のよ
うにESDに対して低速、低周波(μsec、kHzの
オーダー)のサージの場合、コンデンサ42を介して補
助FET41を動作させる前にサージが立ち上がってし
まい主FET10が内部に寄生しているトランジスタに
より破壊してしまうおそれがある。つまり、コンデンサ
故に周波数の低いサージには不利に働くこととなる。
As described above, the protection circuit 80 is a circuit composed of the capacitor 42 and the auxiliary FET 41 for protecting the ESD. The ESD speed is about several tens of ns
It is a very fast surge on the order of c and its frequency is on the order of GHz. The main F
In order to absorb the ET10, it is necessary to operate the auxiliary FET 41 at a high speed. For this reason, it is necessary to quickly inject a high-frequency surge into the gate of the auxiliary FET 41 using a capacitor of, for example, about 20 pF. However, in the case of such a capacitance value, in the case of a low-speed and low-frequency (for example, on the order of μsec, kHz) with respect to ESD, such as a load surge (for example, an L load surge due to inductive load interruption or the like), Before the auxiliary FET 41 is operated via the capacitor 42, a surge rises, and there is a possibility that the main FET 10 is destroyed by a transistor which is parasitic inside. In other words, the capacitor works disadvantageously for a low frequency surge.

【0123】そこで、保護回路80においては、保護用
ツェナーダイオード回路81を補助FET41に対して
並列に接続することで、補助FET41に代わり保護用
ツェナーダイオード回路81がL負荷サージを主FET
10のゲートへ注入し、L負荷サージが立ち上がる前に
主FET10を動作させ、L負荷サージを吸収するよう
にするものである。なお、本発明でいうESDは放電条
件として150Ω、150pFであり、ESD印加電圧
として25kV、200A程度で、周波数としてGHz
レベル、数10nsec継続するものであり、また、L
負荷サージは数A(例えば3A)、60V、周波数とし
て約100kHzのものを想定している。
Therefore, in the protection circuit 80, the protection zener diode circuit 81 is connected in parallel with the auxiliary FET 41, so that the protection zener diode circuit 81 performs an L load surge instead of the auxiliary FET 41.
The main FET 10 is operated before the L load surge rises to absorb the L load surge. Note that the ESD referred to in the present invention is a discharge condition of 150Ω and 150 pF.
Level, which lasts for several tens of nsec.
The load surge is assumed to be several A (for example, 3 A), 60 V, and a frequency of about 100 kHz.

【0124】また、L負荷サージを主FET10にて十
分に吸収できるための条件を以下に示す。
The conditions under which the L load surge can be sufficiently absorbed by the main FET 10 will be described below.

【0125】主FET10のゲートからみて保護回路8
0、ツェナーダイオード50を含めた保護部の動作抵抗
をRhとし、ゲート駆動抵抗32をRdとした場合にR
d>Rhという条件が好ましい。これはL負荷サージに
よってツェナーダイオードがブレイクダウンし、ゲート
駆動抵抗Rdにも電流が流れ込んだ場合にゲート駆動抵
抗での電圧降下が主FET10を十分に駆動できる電圧
(例えば、しきい値電圧Vthの3倍)まで確保できる
ようにするためである。
The protection circuit 8 viewed from the gate of the main FET 10
0, the operating resistance of the protection unit including the Zener diode 50 is Rh, and the gate driving resistance 32 is Rd.
The condition d> Rh is preferred. This is because, when the Zener diode breaks down due to the L load surge and a current also flows into the gate drive resistor Rd, the voltage drop at the gate drive resistor can drive the main FET 10 sufficiently (for example, the threshold voltage Vth (3 times).

【0126】同様に、ESDを吸収すべく確実に主FE
T10を動作させるためには、補助FET41から主F
ET10の制御端子に流れ出る次期サージによって駆動
抵抗32に生ずる電圧降下が主FET10のしきい値よ
りも十分大きくなるために、上述のRd>Rhという条
件を満たすことが好ましい。
Similarly, in order to absorb the ESD, the main FE
In order to operate T10, the main F
It is preferable that the above-mentioned condition of Rd> Rh is satisfied, because the voltage drop generated in the drive resistor 32 by the next surge flowing to the control terminal of the ET 10 becomes sufficiently larger than the threshold value of the main FET 10.

【0127】図10は、本発明の第6実施形態を示して
いる。
FIG. 10 shows a sixth embodiment of the present invention.

【0128】この第6実施形態では、上記第1実施形態
にて述べたコンデンサ42が、図10にて示すようなレ
イアウトにより形成されている。
In the sixth embodiment, the capacitor 42 described in the first embodiment is formed by a layout as shown in FIG.

【0129】図10は、本第6実施形態におけるコンデ
ンサ42の平面を示しているが、このコンデンサ42を
形成する一方の電極(深いn+型拡散層からなる)が、
他方の電極(ポリシリコンからなる)との間において、
一方の電極のコンタクト42a及び他方の電極のコンタ
クト42bを、従来の構成(図11参照)に比べて、図
10にて示すように多くとっている。
FIG. 10 shows the plane of the capacitor 42 in the sixth embodiment. One electrode (consisting of a deep n + -type diffusion layer) forming the capacitor 42 is
Between the other electrode (made of polysilicon)
As shown in FIG. 10, the number of contacts 42a of one electrode and the number of contacts 42b of the other electrode are increased as compared with the conventional configuration (see FIG. 11).

【0130】これにより、コンデンサ42の寄生抵抗を
極力小さくすることができ、その結果、図1におけるコ
ンデンサ42による作用効果をより一層向上できる。 (第7実施形態)図12(a)は、本発明の第7実施形
態を示している。
As a result, the parasitic resistance of capacitor 42 can be reduced as much as possible, and as a result, the effect of capacitor 42 in FIG. 1 can be further improved. (Seventh Embodiment) FIG. 12A shows a seventh embodiment of the present invention.

【0131】この第7実施形態では、上記第1実施形態
にて述べた抵抗44が、当該第1実施形態とは異なり、
両FET10、46の各ゲート間に接続されている。な
お、FET46は上記第1実施形態にて述べたFET4
1に相当する。
In the seventh embodiment, the resistor 44 described in the first embodiment is different from the first embodiment,
It is connected between the gates of both FETs 10 and 46. The FET 46 is the same as the FET 4 described in the first embodiment.
Equivalent to 1.

【0132】これによれば、上記初期サージ電流がFE
T46のドレインに流入しようとすると、当該初期サー
ジ電流がコンデンサ42を経由してFET46のゲート
に流入して当該ゲートを充電する。これに伴い、このゲ
ートの電位がしきい値以上に充電されると、FET46
がオン動作状態になる。ついで、このFET46のソー
スにツェナーダイオード50を通してつながったFET
10のゲートに電流が注入される。
According to this, the initial surge current is FE
When trying to flow into the drain of T46, the initial surge current flows into the gate of the FET 46 via the capacitor 42 and charges the gate. Accordingly, when the potential of this gate is charged to a value equal to or higher than the threshold value, the FET 46
Is turned on. Next, the FET connected to the source of the FET 46 through the Zener diode 50
A current is injected into the gate of No. 10.

【0133】そして、FET10のゲート電位がしきい
値以上に充電されれば、このFET10がオン動作状態
に入りより多くサージ電流が流れる。つまり、FET1
0のオン動作でサージ電流が流せるので、寄生バイポー
ラトランジスタの動作を防止でき、ESDサージ耐量を
向上できる。
When the gate potential of the FET 10 is charged to a value equal to or higher than the threshold value, the FET 10 enters an ON operation state, and more surge current flows. That is, FET1
Since a surge current can flow through the ON operation of 0, the operation of the parasitic bipolar transistor can be prevented, and the ESD surge resistance can be improved.

【0134】但し、抵抗44は、FET46のプルダウ
ン抵抗としての役割を果たし、FET46のゲート電荷
を放電させて当該FET46をオフさせる。
However, the resistor 44 functions as a pull-down resistor of the FET 46, discharges the gate charge of the FET 46, and turns off the FET 46.

【0135】ちなみに、本第7実施形態にて述べた両F
ET10、46は、図13(a)、(b)にて示すよう
な平面構造及び断面構造にて形成される。
Incidentally, the two Fs described in the seventh embodiment are used.
The ETs 10 and 46 have a planar structure and a cross-sectional structure as shown in FIGS.

【0136】これにより、両FET10、46を同一工
程で作れるので、工程の増加はない。なお、このような
構造は一般的であるので説明は省略する。
As a result, both FETs 10 and 46 can be manufactured in the same step, so that there is no increase in steps. In addition, since such a structure is common, description is abbreviate | omitted.

【0137】図12(b)は、上記第7実施形態の変形
例を示している。
FIG. 12B shows a modification of the seventh embodiment.

【0138】この変形例においては、互いに逆極性にて
直列接続した両ツェナーダイオード45a、45bが、
上記第7実施形態において、コンデンサ42に代えてF
ET46のゲート・ドレイン間に接続されている。な
お、ツェナーダイオード45bのアノードがFET46
のゲートに接続されている。
In this modification, both Zener diodes 45a, 45b connected in series with opposite polarities are
In the above-described seventh embodiment, F
It is connected between the gate and drain of ET46. The anode of the Zener diode 45b is connected to the FET 46.
Connected to the gate.

【0139】この変形例によれば、上記初期サージ電流
がFET46のドレインに流入するとき、両ツェナーダ
イオード45a、45bが、まず、ブレークして、上記
初期サージ電流をFET46のゲートに流入させて充電
する。これに伴い、FET46がオン動作に入る。この
ため、主FET10のゲートが充電され、当該主FET
10のオン動作のもと、上記最終サージ電流を主FET
10を通して流すことができる。これによっても、上記
第7実施形態と実質的に同様の作用効果を達成できる。 (第8実施形態)図14は、本発明の第8実施形態を示
す。この第8実施形態は、半導体基板に形成した主FE
T10のパターン図を示している。これは、ドレイン6
0・ソース61からなる単一セルが複数個からなるセル
領域65に対して、このセル領域65を囲うようにゲー
ト引き出しAl配線62が形成されている。
According to this modification, when the initial surge current flows into the drain of the FET 46, the two Zener diodes 45a and 45b first break, causing the initial surge current to flow into the gate of the FET 46 and charge. I do. Accordingly, the FET 46 enters an ON operation. Therefore, the gate of the main FET 10 is charged, and the main FET 10 is charged.
Under the ON operation of No. 10, the final surge current is
10 can flow through. This also achieves substantially the same functions and effects as in the seventh embodiment. (Eighth Embodiment) FIG. 14 shows an eighth embodiment of the present invention. The eighth embodiment uses a main FE formed on a semiconductor substrate.
The pattern diagram of T10 is shown. This is drain 6
A gate lead-out Al wiring 62 is formed so as to surround this cell region 65 with respect to a cell region 65 composed of a plurality of single cells composed of 0 and source 61.

【0140】このゲート引き出しAl配線62は、ゲー
ト電極としてのポリシリコン層と絶縁膜を介して絶縁さ
れ、かつゲートpoly−Siコンタクト66によりポ
リシリコン層に接続されるものである。そして、このゲ
ート引き出しAl配線62はツェナーダイオード50と
接続される配線63や補助FET41のソース電極と接
続される配線64との比べてその配線幅が大きく形成さ
れている。このように形成されることで、ESDやL負
荷サージが印加される場合にも瞬時に主FET10を駆
動させることができ好ましい。
The gate lead-out Al wiring 62 is insulated from the polysilicon layer as a gate electrode via an insulating film, and is connected to the polysilicon layer by a gate poly-Si contact 66. The width of the gate lead-out Al wiring 62 is larger than that of the wiring 63 connected to the Zener diode 50 and the wiring 64 connected to the source electrode of the auxiliary FET 41. This configuration is preferable because the main FET 10 can be driven instantaneously even when an ESD or L load surge is applied.

【0141】図15(a)は、本発明の第9実施形態を
示している。
FIG. 15A shows a ninth embodiment of the present invention.

【0142】この第9実施形態では、バイポーラトラン
ジスタ46Aが、上記第7実施形態(図12(a)参
照)において、FET46及びツェナーダイオード50
に代えて、採用されている。
In the ninth embodiment, the bipolar transistor 46A is the same as the FET 46 and the Zener diode 50 in the seventh embodiment (see FIG. 12A).
Has been adopted instead.

【0143】当該バイポーラトランジスタ46Aは、そ
のエミッタにて主FET10のゲートに接続されてお
り、このバイポーラトランジスタ46Aのコレクタは主
FET10のドレインに接続されている。また、バイポ
ーラトランジスタ46Aのベースは、コンデンサ42を
介し当該バイポーラトランジスタ46Aのコレクタに接
続されている。
The bipolar transistor 46A has its emitter connected to the gate of the main FET 10, and the collector of the bipolar transistor 46A is connected to the drain of the main FET 10. The base of the bipolar transistor 46A is connected via the capacitor 42 to the collector of the bipolar transistor 46A.

【0144】このように構成した本第9実施形態によれ
ば、上記次期サージ電流がバイポーラトランジスタ46
Aのコレクタに流入するにあたり、この次期サージ電流
は、コンデンサ42を通りバイポーラトランジスタ46
Aのベースに流入する。これにより、このバイポーラト
ランジスタ46Aのベース・エミッタ接合容量が充電さ
れる。当該バイポーラトランジスタ46Aのベース電位
が拡散電位(約0.6V)以上になると、このバイポー
ラトランジスタ46Aがオン動作状態に入る。ついで、
このバイポーラトランジスタ46Aのエミッタにつなが
った主FET10のゲートに上記次期サージ電流が注入
される。
According to the ninth embodiment configured as described above, the next surge current is supplied to the bipolar transistor 46.
When flowing into the collector of A, this next surge current flows through the capacitor 42 and the bipolar transistor 46
A flows into the base of A. Thereby, the base-emitter junction capacitance of the bipolar transistor 46A is charged. When the base potential of the bipolar transistor 46A becomes equal to or higher than the diffusion potential (about 0.6 V), the bipolar transistor 46A enters an ON operation state. Then
The next surge current is injected into the gate of the main FET 10 connected to the emitter of the bipolar transistor 46A.

【0145】ここで、主FET10のゲート電位がしき
い値以上になれば、この主FET10がオン動作状態に
入り、上記最終サージ電流がより多く主FET10を通
り流れる。
Here, when the gate potential of the main FET 10 becomes higher than the threshold value, the main FET 10 enters an on-operation state, and the final surge current flows through the main FET 10 more.

【0146】つまり、主FET10のオン動作で上記最
終サージ電流が当該主FET10を通り流れるので、こ
の主FET10の寄生バイポーラトランジスタの動作を
防止でき、ESD耐量を向上できる。
That is, since the final surge current flows through the main FET 10 when the main FET 10 is turned on, the operation of the parasitic bipolar transistor of the main FET 10 can be prevented, and the ESD tolerance can be improved.

【0147】図15(b)は、上記第9実施形態の変形
例を示している。
FIG. 15B shows a modification of the ninth embodiment.

【0148】この変形例では、互いに逆極性にて直列接
続した両ツェナーダイオード47a、47bが、上記第
9実施形態において、コンデンサ42に代えて、バイポ
ーラトランジスタ46Aのベース・コンデンサ間に接続
されている。なお、ツェナーダイオード47bのアノー
ドがバイポーラトランジスタ46Aのベースに接続され
ている。
In this modification, the Zener diodes 47a and 47b connected in series with opposite polarities are connected between the base and the capacitor of the bipolar transistor 46A instead of the capacitor 42 in the ninth embodiment. . The anode of the Zener diode 47b is connected to the base of the bipolar transistor 46A.

【0149】このように構成した本変形例では、上記次
期サージ電流がバイポーラトランジスタ46Aのコレク
タに流入するにあたり、この次期サージ電流が両ツェナ
ーダイオード47a、47bに流入してツェナーダイオ
ード47bをブレークする。このため、上記次期サージ
電流がバイポーラトランジスタ46Aのベース・エミッ
タ接合容量を充電する。これに伴い、当該バイポーラト
ランジスタ46Aがオン動作状態に入る。ついで、主F
ET10がそのゲートにて充電されてオン状態に入り、
従って、上記最終サージ電流を主FET10を通して流
すことができる。これによっても、上記第9実施形態と
同様の作用効果を達成できる。 (第10実施形態)図16(a)は、本発明の第10実
施形態を示している。
In this modified example, when the next surge current flows into the collector of the bipolar transistor 46A, the next surge current flows into both Zener diodes 47a and 47b to break the Zener diode 47b. Therefore, the next surge current charges the base-emitter junction capacitance of the bipolar transistor 46A. Accordingly, the bipolar transistor 46A enters an ON operation state. Then, Lord F
ET10 is charged at its gate and enters the ON state,
Therefore, the final surge current can flow through the main FET 10. This also achieves the same effects as the ninth embodiment. (Tenth Embodiment) FIG. 16A shows a tenth embodiment of the present invention.

【0150】この第10実施形態では、MOSFET4
7及び抵抗47aが、上記第7実施形態にて述べた保護
回路(図12(a)参照)において付加的に採用されて
いる。
In the tenth embodiment, the MOSFET 4
7 and the resistor 47a are additionally employed in the protection circuit (see FIG. 12A) described in the seventh embodiment.

【0151】FET47は、そのドレインにてFET4
6のドレインに接続されており、このFET47のソー
スはFET46のゲートに接続されている。また、FE
T47のゲートは、コンデンサ42を介して当該FET
47のドレインに接続されるとともに、抵抗47aを介
してFET46のゲートに接続されている。その他の構
成は、上記第7実施形態と同様である。
The FET 47 has the drain connected to the FET 4
The source of the FET 47 is connected to the gate of the FET 46. Also, FE
The gate of T47 is connected to the FET through the capacitor 42.
It is connected to the drain of the FET 47 and to the gate of the FET 46 via the resistor 47a. Other configurations are the same as those in the seventh embodiment.

【0152】このように構成した本第10実施形態にお
いては、FET47がそのゲートにてコンデンサ42に
より充電されるのに対し、FET46は、そのゲートに
て、オン動作したFET47により充電される。よっ
て、FET46のゲート電圧をより高い電圧に昇圧でき
る。
In the tenth embodiment thus configured, the FET 47 is charged at its gate by the capacitor 42, whereas the FET 46 is charged at its gate by the FET 47 that has been turned on. Therefore, the gate voltage of the FET 46 can be increased to a higher voltage.

【0153】従って、より多くの電流を主FET10に
流すことができる。その結果、主FET10のゲートの
バイアス電圧がより一層高くなるから、この主FET1
0のオン動作に伴うドレイン飽和電流の最大値もより大
きくなる。これにより、本第8実施形態によれば、ES
D耐量をさらに向上できる。なお、保護回路のFETの
数をさらに増大することで、ESD耐量をさらに向上で
きる。
Therefore, more current can flow through the main FET 10. As a result, the bias voltage of the gate of the main FET 10 is further increased.
The maximum value of the drain saturation current accompanying the ON operation of 0 also becomes larger. Thereby, according to the eighth embodiment, the ES
D tolerance can be further improved. Note that the ESD resistance can be further improved by further increasing the number of FETs in the protection circuit.

【0154】図16(b)は、上記第10実施形態の変
形例を示している。
FIG. 16B shows a modification of the tenth embodiment.

【0155】この変形例においては、ツェナーダイオー
ド48が、上記第10実施形態にて述べたコンデンサ4
2に代えて、FET47のゲート・ドレイン間に接続さ
れている。
In this modification, the Zener diode 48 is connected to the capacitor 4 described in the tenth embodiment.
2 is connected between the gate and the drain of the FET 47.

【0156】これにより、本変形例では、FET47
が、そのゲートにて、上記第8実施形態とは異なり、ツ
ェナーダイオード48により充電されることとなるが、
FET46は、上記第8実施形態と同様に、そのゲート
にて、オン動作したFET47により充電されることに
変わりはないので、本変形例によっても、上記第10実
施形態と同様の作用効果を達成できる。 (第11実施形態)図17(a)は、本発明の第11実
施形態を示している。
As a result, in this modification, the FET 47
However, unlike the eighth embodiment, the gate is charged by the Zener diode 48.
Since the FET 46 is still charged by the FET 47 that has been turned on at its gate, similarly to the eighth embodiment, the same operation and effect as those of the tenth embodiment can be achieved by this modification. it can. (Eleventh Embodiment) FIG. 17A shows an eleventh embodiment of the present invention.

【0157】この第11実施形態では、各バイポーラト
ランジスタ47A、46Bが、上記第10実施形態(図
16(a)参照)において、各FET47、46に代え
て採用されている。
In the eleventh embodiment, the bipolar transistors 47A and 46B are used in place of the FETs 47 and 46 in the tenth embodiment (see FIG. 16A).

【0158】バイポーラトランジスタ47Aは、そのコ
レクタにて、バイポーラトランジスタ46Bのコレクタ
及びエミッタを介して主FET10のゲートに接続され
ている。また、バイポーラトランジスタ47Aのベース
は、コンデンサ42を介しバイポーラトランジスタ47
Aのコレクタに接続されている。なお、ツェナーダイオ
ード50は、廃止されている。その他の構成は、上記第
10実施形態と同様である。
Bipolar transistor 47A has its collector connected to the gate of main FET 10 via the collector and emitter of bipolar transistor 46B. The base of the bipolar transistor 47A is connected to the bipolar transistor 47 via the capacitor 42.
Connected to A collector. Note that the zener diode 50 has been eliminated. Other configurations are the same as in the tenth embodiment.

【0159】このように構成した本第11実施形態で
は、両バイポーラトランジスタ47A、46Bがいわゆ
るダーリントン接続されているから、コンデンサ42に
流れる上記初期サージ電流の十分な増幅が可能である。
従って、主FET10のゲート電位をより一層高めるこ
とができる。よって、当該主FET10のドレイン飽和
電流をさらに大きくすることができるから、本第11実
施形態によれば、ESD耐量をさらに向上できる。な
お、バイポーラトランジスタの数をさらに増加すれば、
ESD耐量をさらに向上できる。また、バイポーラトラ
ンジスタとLDMOS型FETの組み合わせでも、同様
に、ESD耐量を向上できる。
In the eleventh embodiment configured as above, since the bipolar transistors 47A and 46B are so-called Darlington-connected, it is possible to sufficiently amplify the initial surge current flowing through the capacitor.
Therefore, the gate potential of the main FET 10 can be further increased. Therefore, since the drain saturation current of the main FET 10 can be further increased, according to the eleventh embodiment, the ESD resistance can be further improved. If the number of bipolar transistors is further increased,
The ESD resistance can be further improved. Also, the combination of a bipolar transistor and an LDMOS-type FET can similarly improve the ESD resistance.

【0160】また、本第11実施形態において、ツェナ
ーダイオード50を廃止したのは、バイポーラトランジ
スタのベース・エミッタ間のダイオードを考慮し、これ
を活用したものである。
In the eleventh embodiment, the Zener diode 50 is eliminated in consideration of the diode between the base and the emitter of the bipolar transistor, which is utilized.

【0161】図17(b)は、上記第11実施形態の変
形例を示している。
FIG. 17B shows a modification of the eleventh embodiment.

【0162】この変形例においては、上記第10実施形
態の変形例(図16(b)参照)にて述べたツェナーダ
イオード48が、上記第11実施形態において、コンデ
ンサ42に代えて、バイポーラトランジスタ47Aのベ
ース・コレクタ間に接続されている。
In this modification, the Zener diode 48 described in the modification of the tenth embodiment (see FIG. 16B) is different from the eleventh embodiment in that the bipolar transistor 47A is used instead of the capacitor 42 in the eleventh embodiment. Is connected between the base and the collector.

【0163】これにより、本変形例では、バイポーラト
ランジスタ47Aが、そのベースにて、上記第11実施
形態とは異なり、ツェナーダイオード48により充電さ
れることとなるが、バイポーラトランジスタ46Bは、
上記第11実施形態と同様に、そのベースにて、オン動
作したバイポーラトランジスタ47Aにより充電される
ことには変わりはないので、本変形例によっても、上記
第11実施形態と同様の作用効果を達成できる。 (第12実施形態)図18(a)は、本発明の第12実
施形態を示している。
As a result, in this modification, the bipolar transistor 47A is charged at its base by the Zener diode 48, unlike the eleventh embodiment, but the bipolar transistor 46B is
As in the eleventh embodiment, the base is charged by the bipolar transistor 47A that has been turned on, so that the same operation and effect as in the eleventh embodiment can be achieved by this modification. it can. (Twelfth Embodiment) FIG. 18A shows a twelfth embodiment of the present invention.

【0164】この第12実施形態では、上記第1実施形
態にて述べたツェナーダイオード50が、以下のような
理由に基づき、その構造において改良されている。
In the twelfth embodiment, the Zener diode 50 described in the first embodiment is improved in its structure for the following reasons.

【0165】従来、ツェナーダイオードは、接合分離方
式において、npnのエミッタ・ベース間の耐圧(約8
V)を利用して作られている。即ち、トランジスタのコ
レクタ・ベースを短絡させることで、ベースをアノード
とし、エミッタをカソードとして、コレクタのn型領域
とp型の素子分離領域を逆バイアスした状態で使用して
いる(図18(b)参照)。
Conventionally, a Zener diode has an npn emitter-base breakdown voltage (about 8
V). That is, by short-circuiting the collector and base of the transistor, the base is used as the anode, the emitter is used as the cathode, and the n-type region and the p-type element isolation region of the collector are used in a reverse-biased state (FIG. 18B )reference).

【0166】従って、このような構成によると、素子間
分離のために本来ツェナーダイオードには不要なコレク
タ領域が必要となり、その分余分なスペースを割いてい
るという不具合がある。
Therefore, according to such a configuration, an unnecessary collector region is originally required in the Zener diode for isolation between elements, and there is a problem that an extra space is devoted to the collector region.

【0167】このため、本第12実施形態では、n型基
板の電位はフロート状態で使用できるという絶縁分離方
式の特徴を活用して、従来のツェナーダイオードにおい
て余分な構成部分となっているコレクタ領域を、図18
(a)にて示すごとく、廃止することにより、上記ツェ
ナーダイオード50として提供されている。このこと
は、上記第1実施形態の作用効果の達成にあたり、面積
効率のより高いツェナーダイオードをツェナーダイオー
ド50として提供することを意味する。
For this reason, in the twelfth embodiment, the collector region, which is an extra component in the conventional Zener diode, is utilized by utilizing the feature of the insulation separation method that the potential of the n-type substrate can be used in a floating state. From FIG.
As shown in FIG. 3A, the Zener diode 50 is provided after being abolished. This means that a Zener diode having a higher area efficiency is provided as the Zener diode 50 in achieving the operation and effect of the first embodiment.

【0168】図19は、上記第12実施形態の変形例を
示している。
FIG. 19 shows a modification of the twelfth embodiment.

【0169】この変形例では、上記第12実施形態にて
述べたツェナーダイオード50において、その寄生の直
列抵抗を下げるために、図19にて示すごとく、ベース
・エミッタの対向長を延ばしたレイアウトをとり、カソ
ード及びアノードをそれぞれ第1層及び第2層の両アル
ミニウム配線で形成することで、抵抗を下げるようにし
た構成が提供されている。
In this modification, as shown in FIG. 19, in the Zener diode 50 described in the twelfth embodiment, in order to reduce the parasitic series resistance, the layout in which the base-emitter facing length is extended is used. In particular, there is provided a configuration in which the cathode and the anode are formed of both the first layer and the second layer of aluminum wiring to reduce the resistance.

【0170】なお、この変形例において、ツェナーダイ
オード50のエミッタ・ベースコンタクトは、図20
(a)にて示すごとく、市松模様のように上下左右に交
互にレイアウトしてもよいし、また、図20(b)にて
示すごとく、ストライプ状に細長く対向するようにレイ
アウトしてもよい。
In this modification, the emitter-base contact of the Zener diode 50 is
As shown in FIG. 20A, the layout may be alternately arranged vertically and horizontally like a checkered pattern, or as shown in FIG. .

【0171】なお、上記各実施形態にて述べた保護回路
におけるESD耐量を調べてみたところ、図21にて示
すような結果が得られた。
When the ESD tolerance of the protection circuit described in each of the above embodiments was examined, the result shown in FIG. 21 was obtained.

【0172】但し、図21において、ZDは、保護回路
においてツェナーダイオードを用いた場合を示し、Ca
p.は、保護回路においてコンデンサを用いた場合を示
し、ZD/LDは、保護回路においてツェナーダイオー
ド及び補助MOSFET(FET41)を用いた場合を
示す。
However, in FIG. 21, ZD indicates the case where a Zener diode is used in the protection circuit,
p. Shows a case where a capacitor is used in the protection circuit, and ZD / LD shows a case where a Zener diode and an auxiliary MOSFET (FET 41) are used in the protection circuit.

【0173】cap./LDは、保護回路において、コ
ンデンサ及び補助MOSFET(FET41)を用いた
場合を示し、ZD/Bip.は、保護回路において、ツ
ェナーダイオード及びバイポーラトランジスタを用いた
場合を示し、cap/Bip.は、保護回路においてコ
ンデンサ及びバイポーラトランジスタを用いた場合を示
し、ZD/LD/LDは、保護回路においてツェナーダ
イオード、補助MOSFET(FET46、47)を用
いた場合を示す。
Cap. / LD indicates the case where a capacitor and an auxiliary MOSFET (FET 41) are used in the protection circuit, and ZD / Bip. Shows a case where a Zener diode and a bipolar transistor are used in the protection circuit, and cap / Bip. Shows a case where a capacitor and a bipolar transistor are used in the protection circuit, and ZD / LD / LD shows a case where a Zener diode and auxiliary MOSFETs (FETs 46 and 47) are used in the protection circuit.

【0174】また、cap./LD/LDは、保護回路
においてコンデンサ、補助MOSFET(FET46、
47)を用いた場合を示し、ZD/Bip./Bip.
は、保護回路において、ツェナーダイオード、バイポー
ラトランジスタ(46、47A)を用いた場合を示し、
cap/Bip./Bip.は、保護回路においてコン
デンサ、バイポーラトランジスタ(46B、47A)を
用いた場合を示す。また、「なし」は、保護回路におい
て上記素子を用いない場合を示す。つまり、主FET1
0単独の場合である。
In addition, cap. / LD / LD is a capacitor, an auxiliary MOSFET (FET46,
47) is shown, and ZD / Bip. / Bip.
Shows a case where a Zener diode and a bipolar transistor (46, 47A) are used in the protection circuit.
cap / Bip. / Bip. Shows a case where a capacitor and a bipolar transistor (46B, 47A) are used in the protection circuit. “None” indicates a case where the above element is not used in the protection circuit. That is, the main FET1
0 alone.

【0175】これによれば、各ESD耐量は、各棒グラ
フにて示すようになる。
According to this, each ESD tolerance is shown by each bar graph.

【0176】なお、本発明の実施にあたり、上記各実施
形態にて述べたMOSFETは、LDMOSに限らず、
VDMOSでもよい。また、MOSFETは、絶縁分離
型(SOI/トレンチ分離型)であっても接合分離型で
あってもよい。
In implementing the present invention, the MOSFET described in each of the above embodiments is not limited to an LDMOS.
VDMOS may be used. Further, the MOSFET may be of an isolation type (SOI / trench isolation type) or a junction isolation type.

【0177】また、本発明の実施にあたり、上述したM
OSFETはいわゆるIGBTであってもよい。
In implementing the present invention, the aforementioned M
The OSFET may be a so-called IGBT.

【0178】なお、以上の説明は、負荷をドレイン側に
配置したいわゆるローサイドスイッチの形で行ったが、
負荷をソース側に配したハイサイドスイッチの場合も同
様の効果が期待できる。
Although the above description has been made in the form of a so-called low-side switch in which the load is arranged on the drain side,
Similar effects can be expected in the case of a high-side switch in which a load is arranged on the source side.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態を示す回路構成図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)はESD波形及び図1の保護回路び動作
時期を示すタイミングチャートであり、(b)は上記第
1実施形態の作用効果を説明するためのESD破壊電圧
と抵抗との関係を示すグラフである。
2A is a timing chart showing an ESD waveform and an operation timing of the protection circuit of FIG. 1, and FIG. 2B is a timing chart of an ESD breakdown voltage and a resistance for explaining the operation and effect of the first embodiment. It is a graph which shows a relationship.

【図3】本発明の第2実施形態を示す回路構成図であ
る。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】上記第2実施形態におけるESD破壊電圧とコ
ンデンサ62bの静電容量との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an ESD breakdown voltage and a capacitance of a capacitor 62b according to the second embodiment.

【図5】上記第2実施形態におけるゲート充電電流の変
化を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a change in a gate charging current in the second embodiment.

【図6】本発明の第3実施形態を示す回路構成図であ
る。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4実施形態を示す回路構成図であ
る。
FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.

【図8】上記第4実施形態におけるESD破壊電圧とF
ETの個数との関係を示すグラフである。
FIG. 8 shows an ESD breakdown voltage and F in the fourth embodiment.
It is a graph which shows the relationship with the number of ET.

【図9】本発明の第5実施形態を示す回路構成図であ
る。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第6実施形態を示す図1のコンデン
サ42の改良構成を示す平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing an improved configuration of the capacitor of FIG. 1 showing a sixth embodiment of the present invention.

【図11】コンデンサ42の従来の構成を示す平面図で
ある。
FIG. 11 is a plan view showing a conventional configuration of a capacitor 42.

【図12】(a)は、本発明の第7実施形態を示す回路
図であり、(b)は、当該第7実施形態の変形例を示す
回路図である。
FIG. 12A is a circuit diagram showing a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 12B is a circuit diagram showing a modification of the seventh embodiment.

【図13】(a)は、本発明の第7実施形態を示す図1
2(a)の部分平面図であり、(b)は、図13(a)
にて13b−13b線に沿う断面図である。
FIG. 13A is a diagram showing a seventh embodiment of the present invention;
FIG. 2A is a partial plan view, and FIG.
FIG. 13 is a sectional view taken along line 13b-13b.

【図14】本発明の第8実施形態を示す半導体基板に形
成した主FETのパターン図である。
FIG. 14 is a pattern diagram of a main FET formed on a semiconductor substrate according to an eighth embodiment of the present invention.

【図15】(a)は、本発明の第9実施形態を示す回路
図であり、(b)は上記第9実施形態の変形例を示す回
路図である。
FIG. 15A is a circuit diagram showing a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 15B is a circuit diagram showing a modification of the ninth embodiment.

【図16】(a)は、本発明の第10実施形態を示す回
路図であり、(b)は上記第10実施形態の変形例を示
す回路図である。
FIG. 16A is a circuit diagram showing a tenth embodiment of the present invention, and FIG. 16B is a circuit diagram showing a modification of the tenth embodiment.

【図17】(a)は、本発明の第11実施形態を示す回
路図であり、(b)は上記第11実施形態の変形例を示
す回路図である。
FIG. 17A is a circuit diagram showing an eleventh embodiment of the present invention, and FIG. 17B is a circuit diagram showing a modification of the eleventh embodiment.

【図18】(a)は、本発明の第12実施形態を示すツ
ェナーダイオード50の平面図であり、(b)は従来の
ツェナーダイオードの平面図である。
FIG. 18A is a plan view of a Zener diode 50 showing a twelfth embodiment of the present invention, and FIG. 18B is a plan view of a conventional Zener diode.

【図19】上記第12実施形態の変形例を示す平面図で
ある。
FIG. 19 is a plan view showing a modification of the twelfth embodiment.

【図20】(a)は、上記第12実施形態の他の変形例
を示す平面図であり、(b)は、当該第12実施形態の
その他の変形例を示す平面図である。
FIG. 20 (a) is a plan view showing another modification of the twelfth embodiment, and FIG. 20 (b) is a plan view showing another modification of the twelfth embodiment.

【図21】上記いずれかの実施形態や変形例で述べた保
護回路の構成素子とESD耐量との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 21 is a graph showing the relationship between the components of the protection circuit described in any one of the embodiments and the modifications and the ESD tolerance.

【図22】従来の半導体装置の回路構成図である。FIG. 22 is a circuit configuration diagram of a conventional semiconductor device.

【図23】従来の他の半導体装置の回路構成図である。FIG. 23 is a circuit configuration diagram of another conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、41、46、71乃至74…FET、40、6
0、60A、70、80…保護回路、42、62b…コ
ンデンサ、45a、45b、47a、47b、48、5
0、61…ツェナーダイオード、46A、46B、47
A、63…バイポーラトランジスタ。
10, 41, 46, 71 to 74 ... FET, 40, 6
0, 60A, 70, 80: protection circuit, 42, 62b: capacitor, 45a, 45b, 47a, 47b, 48, 5
0, 61 ... Zener diode, 46A, 46B, 47
A, 63: Bipolar transistor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F038 AC05 AR09 BH02 BH03 BH04 BH06 BH07 BH12 BH13 EZ01 EZ20 5F040 DA19 DB01 DB06 DB07 DB09 DC01 EK01 EK05 5F048 AA02 AB06 AC08 AC10 BA16 BE03 BG12 BG14 CC01 CC05 CC06 CC08 CC10 CC15 CC18 CC19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F038 AC05 AR09 BH02 BH03 BH04 BH06 BH07 BH12 BH13 EZ01 EZ20 5F040 DA19 DB01 DB06 DB07 DB09 DC01 EK01 EK05 5F048 AA02 AB06 AC08 AC10 BA16 BE03 BG12 BG14 CC01 CC05 CC06 CC06

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に形成された主トランジスタ
(10)を高速サージから保護する保護装置において、 前記主トランジスタの制御端子に直接にカソードが接続
された逆流阻止用ツェナーダイオード(50)と、 このツェナーダイオードのアノード及び前記主トランジ
スタの入力端子にそれぞれ接続された出力端子及び入力
端子を備える保護用トランジスタ(41)と、 この保護用トランジスタの制御端子と前記主トランジス
タの入力端子との間に接続されて前記高速サージに基づ
き生ずる初期サージ電流を前記保護用トランジスタの制
御端子に流入させる保護用コンデンサ(42)とを備え
て、 前記保護用トランジスタは、前記初期サージ電流の流入
によりオンしたとき、前記高速サージに基づき前記初期
サージ電流に後続して生ずる次期サージ電流を前記逆流
阻止用ツェナーダイオードを通して前記主トランジスタ
の制御端子に流入させ、 前記主トランジスタは、前記次期サージ電流の流入によ
りオンしたとき、前記高速サージに基づき前記次期サー
ジ電流に後続して生ずる最終サージ電流を流すようにし
たことを特徴とする半導体装置のための保護装置。
1. A protection device for protecting a main transistor (10) formed on a semiconductor substrate from high-speed surge, comprising: a backflow preventing Zener diode (50) having a cathode directly connected to a control terminal of the main transistor; A protection transistor (41) having an output terminal and an input terminal connected to the anode of the zener diode and the input terminal of the main transistor, respectively, between a control terminal of the protection transistor and an input terminal of the main transistor; And a protection capacitor (42) connected to allow an initial surge current generated based on the high-speed surge to flow into a control terminal of the protection transistor, wherein the protection transistor is turned on by the flow of the initial surge current. Generated following the initial surge current based on the high-speed surge. The next surge current flows into the control terminal of the main transistor through the reverse current blocking Zener diode.When the main transistor is turned on by the inflow of the next surge current, the main transistor follows the next surge current based on the high-speed surge. A protective device for a semiconductor device, characterized in that a final surge current generated by the flow is caused to flow.
【請求項2】 半導体基板に形成された主トランジスタ
(10)を高速サージから保護する保護装置において、 前記主トランジスタの制御端子に直接接続されたカソー
ドを有する逆流阻止用ツェナーダイオード(50)と、 このツェナーダイオードのアノード及び前記主トランジ
スタの入力端子にそれぞれ接続された出力端子及び入力
端子を有する保護用トランジスタ(46)と、 この保護用トランジスタの制御端子と前記主トランジス
タの入力端子との間に接続されて前記高速サージに基づ
き生ずる初期サージ電流を前記保護用トランジスタの制
御端子に流入させるツェナーダイオード回路(45a、
45b、48)とを備えて、 前記保護用トランジスタは、前記初期サージ電流により
オンしたとき、前記高速サージに基づき前記初期サージ
電流に後続して生ずる次期サージ電流を前記逆流阻止用
ツェナーダイオードを通して前記主トランジスタの制御
端子に流入させ、 前記主トランジスタは、前記次期サージ電流によりオン
したとき、前記高速サージに基づき前記次期サージ電流
に後続して生ずる最終サージ電流を流すようにしたこと
を特徴とする半導体装置のための保護装置。
2. A protection device for protecting a main transistor (10) formed on a semiconductor substrate from high-speed surge, comprising: a backflow preventing Zener diode (50) having a cathode directly connected to a control terminal of the main transistor; A protection transistor (46) having an output terminal and an input terminal connected to the anode of the Zener diode and the input terminal of the main transistor, respectively, between a control terminal of the protection transistor and an input terminal of the main transistor; A Zener diode circuit (45a, 45a, which is connected to allow an initial surge current generated based on the high-speed surge to flow into a control terminal of the protection transistor.
45b, 48), the protection transistor, when turned on by the initial surge current, passes the next surge current generated subsequent to the initial surge current based on the high-speed surge through the reverse current blocking Zener diode. The main transistor is caused to flow into a control terminal of the main transistor, and the main transistor, when turned on by the next surge current, flows a final surge current generated subsequent to the next surge current based on the high-speed surge. Protection device for semiconductor devices.
【請求項3】 前記主トランジスタ及び保護用トランジ
スタは、MOS型FETであることを特徴とする請求項
1又は2に記載の半導体装置のための保護装置。
3. The protection device for a semiconductor device according to claim 1, wherein the main transistor and the protection transistor are MOS FETs.
【請求項4】 前記保護用トランジスタと前記保護用コ
ンデンサとの間に接続され、前記初期サージ電流を増幅
して前記保護用トランジスタの制御端子に流入する補助
保護用トランジスタを備えることを特徴とする請求項1
に記載の半導体装置のための保護装置。
4. An auxiliary protection transistor connected between the protection transistor and the protection capacitor and amplifying the initial surge current and flowing into a control terminal of the protection transistor. Claim 1
3. A protection device for a semiconductor device according to claim 1.
【請求項5】 前記保護用トランジスタと前記ツェナー
ダイオード回路との間に接続され、前記初期サージ電流
を増幅して前記保護用トランジスタの制御端子に流入す
る補助保護用トランジスタを備えることを特徴とする請
求項2に記載の半導体装置のための保護装置。
5. An auxiliary protection transistor connected between the protection transistor and the Zener diode circuit and amplifying the initial surge current and flowing to a control terminal of the protection transistor. A protection device for the semiconductor device according to claim 2.
【請求項6】 前記主トランジスタ並びに保護用及び補
助保護用トランジスタは、MOS型FETであることを
特徴とする請求項4又は5に記載の半導体装置のための
保護装置。
6. The protection device for a semiconductor device according to claim 4, wherein the main transistor and the protection and auxiliary protection transistors are MOS FETs.
【請求項7】 前記保護用トランジスタは逆流素子用ツ
ェナーダイオードを内蔵していることを特徴とする請求
項1に記載の半導体装置のための保護装置。
7. The protection device for a semiconductor device according to claim 1, wherein the protection transistor has a built-in Zener diode for a reverse current element.
【請求項8】 前記保護用トランジスタは逆流素子用ツ
ェナーダイオードを内蔵していることを特徴とする請求
項2に記載の半導体装置のための保護装置。
8. The protection device for a semiconductor device according to claim 2, wherein the protection transistor has a built-in Zener diode for a reverse current element.
【請求項9】 前記保護用コンデンサに並列接続された
保護用ツェナーダイオードを備え、 前記保護用コンデンサに流れる電流が第1の初期サージ
電流であり、前記保護用ツェナーダイオードに流れる電
流が前記第1の初期サージ電流に後続する第2の初期サ
ージ電流であることを特徴とする請求項1に記載の半導
体装置のための保護装置。
9. A protection zener diode connected in parallel with the protection capacitor, wherein a current flowing through the protection capacitor is a first initial surge current, and a current flowing through the protection zener diode is a first initial surge current. The protection device for a semiconductor device according to claim 1, wherein the protection device is a second initial surge current subsequent to the initial surge current.
【請求項10】 前記主トランジスタはMOSFETで
あり、前記保護用トランジスタはバイポーラトランジス
タであることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一
つに記載の半導体装置のための保護装置。
10. The protection device for a semiconductor device according to claim 7, wherein said main transistor is a MOSFET, and said protection transistor is a bipolar transistor.
【請求項11】 前記保護用トランジスタは逆流素子用
ツェナーダイオードを内蔵していることを特徴とする請
求項4に記載の半導体装置のための保護装置。
11. The protection device for a semiconductor device according to claim 4, wherein the protection transistor has a built-in Zener diode for a reverse current element.
【請求項12】 前記保護用トランジスタは逆流素子用
ツェナーダイオードを内蔵していることを特徴とする請
求項5に記載の半導体装置のための保護装置。
12. The protection device for a semiconductor device according to claim 5, wherein said protection transistor has a built-in Zener diode for a reverse current element.
【請求項13】 前記主トランジスタはMOSFETで
あり、前記保護用及び補助保護用トランジスタはバイポ
ーラトランジスタであることを特徴とする請求項11又
は12に記載の半導体装置のための保護装置。
13. The protection device for a semiconductor device according to claim 11, wherein the main transistor is a MOSFET, and the protection and auxiliary protection transistors are bipolar transistors.
【請求項14】 半導体基板に形成されて主トランジス
タ(10)を高速サージから保護する保護装置におい
て、 前記主トランジスタの制御端子に接続されたカソードを
有する逆流阻止用ツェナーダイオード(50)と、 この逆流阻止用ツェナーダイオードのアノード及び前記
主トランジスタの入力端子にそれぞれ接続されたアノー
ド及びカソードを有する保護用ツェナーダイオード(6
1)と、 この保護用ツェナーダイオードに並列接続されて前記高
速サージに基づき生ずる初期サージ電流を前記逆流阻止
用ツェナーダイオードを通して前記主トランジスタの制
御端子に流入させる保護用コンデンサ(62b)とを備
えて、 前記保護用ツェナーダイオードは、前記高速サージに基
づき前記初期サージ電流に後続して生ずる次期サージ電
流を前記逆流阻止用ツェナーダイオードを通して前記主
トランジスタの制御端子に流入させ、 前記主トランジスタは、前記初期サージ電流及び次期サ
ージ電流の流入によりオンしたとき、前記高速サージに
基づき前記次期サージ電流に後続して生ずる最終サージ
電流を流すようにしたことを特徴とする半導体装置のた
めの保護装置。
14. A protection device formed on a semiconductor substrate to protect a main transistor (10) from high-speed surge, comprising: a backflow preventing Zener diode (50) having a cathode connected to a control terminal of the main transistor; A protective Zener diode (6) having an anode and a cathode respectively connected to the anode of the backflow preventing Zener diode and the input terminal of the main transistor.
1); and a protection capacitor (62b) connected in parallel with the protection zener diode and allowing an initial surge current generated based on the high-speed surge to flow into the control terminal of the main transistor through the backflow prevention zener diode. The protection zener diode causes the next surge current generated subsequent to the initial surge current based on the high-speed surge to flow into the control terminal of the main transistor through the backflow prevention zener diode; A protection device for a semiconductor device, characterized in that when turned on due to inflow of a surge current and a next surge current, a final surge current generated subsequent to the next surge current flows based on the high-speed surge.
【請求項15】 半導体基板に形成された主トランジス
タ(10)を高速サージから保護する保護装置におい
て、 前記主トランジスタの制御端子に接続されたカソードを
有する逆流阻止用ツェナーダイオード(50)と、 この逆流阻止用ツェナーダイオードのアノード及び前記
主トランジスタの入力端子にそれぞれ接続された出力端
子及び入力端子を有する複数のトランジスタ(71乃至
74)を初段及び後続段のトランジスタとしてダーリン
トン接続してなる保護用トランジスタ回路(70)とを
備えて、 この保護用トランジスタ回路は、前記後続段のトランジ
スタを高速サージに基づき生ずる初期サージ電流により
オンし、このオンに伴い前記初段のトランジスタをオン
し、 前記初段のトランジスタは、そのオンにより、前記高速
サージに基づき前記初期サージ電流に後続して生ずる次
期サージ電流を前記主トランジスタの制御端子に流入さ
せ、 前記主トランジスタは、前記次期サージ電流の流入によ
りオンしたとき、前記高速サージに基づき前記次期サー
ジ電流に後続して生ずる最終サージ電流を流すようにし
たことを特徴とする半導体装置のための保護装置。
15. A protection device for protecting a main transistor (10) formed on a semiconductor substrate from high-speed surge, comprising: a backflow preventing Zener diode (50) having a cathode connected to a control terminal of the main transistor; A protection transistor in which a plurality of transistors (71 to 74) having an output terminal and an input terminal respectively connected to the anode of the backflow preventing Zener diode and the input terminal of the main transistor are Darlington-connected as first and subsequent stage transistors. The protection transistor circuit, wherein the protection transistor circuit turns on the subsequent-stage transistor by an initial surge current generated based on a high-speed surge, and turns on the first-stage transistor with the turning-on of the first-stage transistor; Turns on the high-speed server The next surge current generated subsequent to the initial surge current flows into the control terminal of the main transistor based on the following. When the main transistor is turned on by the inflow of the next surge current, the next surge current is generated based on the high-speed surge. A protection device for a semiconductor device, characterized in that a final surge current generated following the current flows.
【請求項16】 前記主トランジスタ及び前記保護用回
路の各トランジスタはMOSFETであることを特徴と
する請求項15に記載の半導体装置のための保護装置。
16. The protection device for a semiconductor device according to claim 15, wherein each of said main transistor and each transistor of said protection circuit is a MOSFET.
【請求項17】 前記保護用トランジスタに対して並列
に接続されるものであって、カリードが前記主トランジ
スタの前記入力端子に接続され、アノードが前記逆流阻
止用ツェナーダイオードのアノードに接続される保護用
ツェナーダイオード(81)を備え、 前記主トランジスタはその入力端子に接続された負荷へ
の電流供給を制御するものであり、前記負荷は通電を遮
断された際に負荷サージを発生させるものであり、前記
高速サージは静電放電によって生ずるものであり、前記
負荷サージは前記高速サージであるに比べてその周波数
が小さいものであって、この負荷サージに対して前記保
護用ツェナーダイオードは前記保護用トランジスタが前
記保護用コンデンサによってオンするより先にブレイク
ダウンし、前記主トランジスタをオンさせるものである
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置のための
保護装置。
17. A protection circuit connected in parallel to the protection transistor, wherein a current lead is connected to the input terminal of the main transistor, and an anode is connected to an anode of the backflow preventing zener diode. A main transistor for controlling a current supply to a load connected to an input terminal of the main transistor, and the load generates a load surge when the current is cut off. The high-speed surge is caused by electrostatic discharge, and the load surge has a smaller frequency than the high-speed surge. A breakdown occurs before a transistor is turned on by the protection capacitor, and the main transistor is turned off. Protection apparatus for a semiconductor device according to claim 1, characterized in that for.
【請求項18】 前記高速サージはその周波数がGHz
のレンジであり、前記負荷サージはその周波数がkHz
のレンジであることを特徴とする請求項17に記載の半
導体装置のための保護装置。
18. The high-speed surge has a frequency of GHz.
The frequency of the load surge is kHz.
The protection device for a semiconductor device according to claim 17, wherein:
【請求項19】 前記逆流阻止用ツェナーダイオードを
介して前記次期サージ電流が前記主トランジスタの制御
端子に流入するまでの動作抵抗をRhとし、前記主トラ
ンジスタを駆動するための駆動回路からの経路に配置さ
れた駆動抵抗をRdとしたとき、Rd>Rhの関係があ
ることを特徴とする請求項1又は17に記載の半導体装
置のための保護装置。
19. An operating resistance until the next surge current flows into the control terminal of the main transistor via the reverse current blocking Zener diode is set to Rh, and a path from a drive circuit for driving the main transistor is set to Rh. 18. The protection device for a semiconductor device according to claim 1, wherein Rd> Rh is satisfied, where Rd is the arranged driving resistance.
【請求項20】 前記逆流阻止用ツェナーダイオードを
介して前記負荷サージ電流が前記主トランジスタの制御
端子に流入するまでの動作抵抗をRhとし、前記主トラ
ンジスタを駆動するための駆動回路からの経路に配置さ
れた駆動抵抗をRdとしたとき、Rd>Rhの関係があ
ることを特徴とする請求項17に記載の半導体装置のた
めの保護装置。
20. The operating resistance until the load surge current flows into the control terminal of the main transistor through the reverse current blocking Zener diode is Rh, and the operating resistance is a path from a drive circuit for driving the main transistor. 18. The protection device for a semiconductor device according to claim 17, wherein, when the disposed driving resistance is Rd, there is a relationship of Rd> Rh.
【請求項21】 前記主トランジスタは前記半導体基板
上に単一セルを複数個有するセル領域として形成される
ものであり、前記主トランジスタの前記制御端子は前記
複数個の単一セル毎の共通の端子として形成されている
ものであり、当該端子は前記セル領域外に引き出され、
当該セル領域外においてこのセル領域を囲うように前記
半導体基板の表面に形成された信号印加用電極に接続さ
れるものであって、 当該信号印加用電極は、前記逆流阻止用ツェナーダイオ
ードのカソードが接続され、前記カソードから前記信号
印加用電極までの配線幅よりも広い配線幅となっている
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置のための
保護装置。
21. The main transistor is formed as a cell region having a plurality of single cells on the semiconductor substrate, and the control terminal of the main transistor is provided with a common terminal for each of the plurality of single cells. The terminal is drawn out of the cell region,
Outside the cell region, the cell region is connected to a signal application electrode formed on the surface of the semiconductor substrate so as to surround the cell region, and the signal application electrode has a cathode of the backflow preventing zener diode. 2. The protection device for a semiconductor device according to claim 1, wherein the connection width is wider than a wiring width from the cathode to the signal application electrode. 3.
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