JP2010283237A - Semiconductor integrated circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、異なる電源から電力の供給を受けて動作する半導体集積回路であって、内部回路を過電圧パルスから保護する保護回路を備えた半導体集積回路に関する。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit that operates by receiving power supplied from different power sources, and relates to a semiconductor integrated circuit including a protection circuit that protects an internal circuit from an overvoltage pulse.
半導体集積回路を搬送する時などに人体や搬送機器に静電気が帯電して、それが半導体集積回路内に流れることによりESD(ESD:Electro Static Discharge)イベントが発生する場合がある。半導体集積回路がESDイベントの発生を受けた場合、その半導体集積回路内の素子が損傷を受ける可能性がある。そこで、従来より、半導体集積回路にESD保護回路を備え、このESD保護回路でESDによる電荷を放電することにより、その半導体集積回路内の素子を保護するということが行なわれている。また、半導体集積回路の中には、異なる電源からの電力の供給を受けて動作する半導体集積回路が知られている。このような半導体集積回路には、複数のESD保護回路が備えられている。 When a semiconductor integrated circuit is transported, static electricity is charged in the human body or transport equipment, and the ESD (Electro Static Discharge) event may occur due to the static electricity flowing in the semiconductor integrated circuit. When a semiconductor integrated circuit receives an ESD event, an element in the semiconductor integrated circuit may be damaged. Therefore, conventionally, an ESD protection circuit is provided in a semiconductor integrated circuit, and the ESD protection circuit is used to discharge the ESD charge to protect the elements in the semiconductor integrated circuit. Among semiconductor integrated circuits, there are known semiconductor integrated circuits that operate by receiving power supplied from different power sources. Such a semiconductor integrated circuit is provided with a plurality of ESD protection circuits.
図1は、従来の、異なる2つの電源からの電力の供給を受けて動作する、3つのESD保護回路を備えた半導体集積回路の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a conventional semiconductor integrated circuit including three ESD protection circuits that operate by receiving power supplied from two different power sources.
図1に示す半導体集積回路100には、高電位VDDAの電圧が印加される電源端子1_1と低電位VSSAの電圧が印加される接地端子1_2が備えられている。これら電源端子1_1と接地端子1_2との間には、例えば3.3Vの電源が接続される。また、半導体集積回路100には、高電位VDDBの電圧が印加される電源端子2_1と低電位VSSBの電圧が印加される接地端子2_2も備えられている。これら電源端子2_1と接地端子2_2との間には、例えば1.2Vの電源が接続される。
A semiconductor integrated
また、半導体集積回路100には、電源端子1_1と接地端子1_2との間にESD保護回路10が備えられている。さらに、接地端子1_2と接地端子2_2との間にESD保護回路20が備えられている。また、電源端子2_1と接地端子2_2との間にESD保護回路30が備えられている。
The semiconductor integrated
さらに、半導体集積回路100には、電源端子1_1と接地端子1_2との間の内部回路の例として、Pチャネル型MOSトランジスタ51とNチャネル型MOSトランジスタ52から構成されたインバータ50、また、電源端子2_1と接地端子2_2との間の内部回路の例として、Pチャネル型MOSトランジスタ61とNチャネル型MOSトランジスタ62からなるインバータ60が示されている。インバータ50の出力側は、インバータ60の入力側に接続されている。
Further, in the semiconductor integrated
ここで、電源端子2_1を基準電位(0V)にして電源端子1_1にESDサージ(VESD)が印加された場合、このESDサージによるサージ電流IESDは、ESD保護回路10→接地端子1_2→ESD保護回路20→接地端子2_2→ESD保護回路30→電源端子2_1の経路で流れることになるが、電源端子1_1に印加されたVESDは、Pチャネル型MOSトランジスタ51を介して、Pチャネル型MOSトランジスタ61のゲートにも印加され、従って半導体集積回路100内の素子の保護に欠けるという問題がある。
Here, when the power supply terminal 2_1 is set to the reference potential (0V) and an ESD surge (V ESD ) is applied to the power supply terminal 1_1, the surge current I ESD due to the ESD surge is the
そこで、電源端子間に発生する電圧を小さく抑えることのできる技術が、例えば特許文献1に提案されている。 Thus, for example, Patent Document 1 proposes a technique that can suppress the voltage generated between the power supply terminals to a small value.
図2は、特許文献1に提案された半導体集積回路の構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the semiconductor integrated circuit proposed in Patent Document 1. In FIG.
図2に示す半導体集積回路200には、2つの電源端子201,202と入力端子203が備えられている。
The semiconductor integrated
また、この半導体集積回路200には、電源端子201と入力端子203との間に接続された保護回路(ダイオード)204と、ゲートおよびドレインが電源端子201に接続されるとともにソースが電源端子202に接続された寄生MOSFET205が備えられている。
The semiconductor integrated
さらに、半導体集積回路200には、電源端子202とグラウンドとの間に配備されたMOSFET206,207で構成された初段回路が備えられている。これらMOSFET206,207のゲートは入力端子203に接続されている。
Further, the semiconductor integrated
ここで、電源端子202を基準電位(0V)にして電源端子201にESDサージが印加された場合、このESDサージにより寄生MOSFET205のゲートが充電されて寄生MOSFET205がオンする。これにより、電源端子201に印加されたESDサージによるサージ電流が、寄生MOSFET205→電源端子202の経路で流れるため、MOSFET206のゲートに印加される電圧はゲート酸化膜の耐圧を越えることはなく、従って半導体集積回路200内の素子をESDサージ等の過電圧パルスから保護することができる。
Here, when the
しかし、特許文献1に提案された技術では、2つの電源端子201,202に互いに異なる電位を有する電源が接続された場合、通常動作時に寄生MOSFET205がオンしてしまうという問題が発生する。例えば、電源端子201に3.3Vの電源が接続されるとともに、電源端子202に1.2Vの電源が接続された場合、寄生MOSFET205はゲートとドレインが接続された構成であるため、この寄生MOSFET205がオンして電源端子201から電源端子202に向けて常に一定の電流が流れてしまうという問題が発生する。また、電源投入時において、電源端子201に接続された電源が最初に投入された場合は、電源端子201から寄生MOSFET205を経由して電源端子202に向けて定常電流が流れてしまうという問題も発生する。
However, in the technique proposed in Patent Document 1, when power supplies having different potentials are connected to the two
本発明は、上記事情に鑑み、通常動作時および電源投入時に異なる電源端子間で電流を発生させずに、半導体集積回路内の素子を過電圧パルスから保護することができる半導体集積回路を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention provides a semiconductor integrated circuit capable of protecting elements in a semiconductor integrated circuit from overvoltage pulses without generating a current between different power supply terminals during normal operation and power-on. With the goal.
上記目的を達成する本発明の半導体集積回路は、第1高電位側端子と第1低電位側端子との間に第1の電源が接続されてその第1の電源から電力の供給を受けるとともに、第2高電位側端子と第2低電位側端子との間に第2の電源が接続されてその第2の電源から電力の供給を受けて動作する半導体集積回路であって、
上記第1高電位側端子に入力されてきた過電圧パルスを検出して第1の検出信号を出力する第1検出回路と、上記第1検出回路からの上記第1の検出信号の出力を受けてその第1高電位側端子と上記第1低電位側端子との間を短絡する第1短絡回路と、を有する第1保護回路、
上記第2高電位側端子に入力されてきた過電圧パルスを検出して第2の検出信号を出力する第2検出回路と、上記第2検出回路からの上記第2の検出信号の出力を受けて上記第2高電位側端子と上記第2低電位側端子との間を短絡する第2短絡回路とを有する第2保護回路、および、
上記第1検出回路からの上記第1検出信号および上記第2検出回路からの第2の検出信号のうちの一方の検出信号が出力された場合に第3の検出信号を出力する第3検出回路と、上記第3検出回路からの上記第3の検出信号を受けて第1高電位側端子と第2高電位側端子との間を短絡する第3短絡回路とを有する第3保護回路を備えたことを特徴とする。
In the semiconductor integrated circuit of the present invention that achieves the above object, a first power source is connected between the first high potential side terminal and the first low potential side terminal, and power is supplied from the first power source. A semiconductor integrated circuit in which a second power source is connected between the second high potential side terminal and the second low potential side terminal and operates by receiving power from the second power source,
A first detection circuit for detecting an overvoltage pulse input to the first high potential side terminal and outputting a first detection signal; and receiving an output of the first detection signal from the first detection circuit. A first protection circuit having a first short circuit that short-circuits between the first high potential side terminal and the first low potential side terminal;
A second detection circuit for detecting an overvoltage pulse input to the second high potential side terminal and outputting a second detection signal; and receiving an output of the second detection signal from the second detection circuit. A second protection circuit having a second short circuit that short-circuits between the second high potential side terminal and the second low potential side terminal; and
A third detection circuit that outputs a third detection signal when one of the first detection signal from the first detection circuit and the second detection signal from the second detection circuit is output. And a third protection circuit having a third short circuit that receives the third detection signal from the third detection circuit and short-circuits between the first high potential side terminal and the second high potential side terminal. It is characterized by that.
本発明の半導体集積回路は、第2高電位側端子を基準電位(例えば0V)にして第1高電位側端子に過電圧パルスが入力されると、第1検出回路から第1の検出信号が出力され、これにより第3検出回路から第3の検出信号が出力されて第3短絡回路で第1高電位側端子と第2高電位側端子との間が短絡される。また、第1高電位端子を基準電位にして第2高電位側端子に過電圧パルスが入力されると、第2検出回路から第2の検出信号が出力され、これにより第3検出回路から第3の検出信号が出力されて第3短絡回路で第2高電位側端子と第1高電位側端子との間が短絡される。 The semiconductor integrated circuit of the present invention outputs a first detection signal from the first detection circuit when an overvoltage pulse is input to the first high potential side terminal by setting the second high potential side terminal to a reference potential (for example, 0 V). Thus, the third detection signal is output from the third detection circuit, and the first high potential side terminal and the second high potential side terminal are short-circuited by the third short circuit. When an overvoltage pulse is input to the second high potential side terminal with the first high potential terminal as a reference potential, a second detection signal is output from the second detection circuit, whereby the third detection circuit outputs the third detection signal. Is detected, and the second high potential side terminal and the first high potential side terminal are short-circuited by the third short circuit.
このように、本発明の半導体集積回路では、第1高電位側端子から第2高電位側端子への過電圧パルスによる電流、もしくは第2高電位側端子から第1高電位側端子への過電圧パルスによる電流は、第3短絡回路を経由して流れるため、他方の高電位側端子に接続されたトランジスタのゲート酸化膜の耐圧を越えてしまうというような恐れはなく、半導体集積回路内の素子を過電圧パルスから保護することができる。また、第1高電位側端子から第2高電位側端子へ、もしくは第2高電位側端子から第1高電位側端子への過電圧パルスの入力が行なわれた場合にのみ、第3短絡回路で第1高電位側端子と第2高電位側端子との間が短絡される。従って、通常動作時および電源投入時に、第1高電位側端子と第2高電位側端子との間で電流が流れることはない。 As described above, in the semiconductor integrated circuit of the present invention, the current due to the overvoltage pulse from the first high potential side terminal to the second high potential side terminal, or the overvoltage pulse from the second high potential side terminal to the first high potential side terminal. Current flows through the third short circuit, so there is no risk of exceeding the breakdown voltage of the gate oxide film of the transistor connected to the other high potential side terminal. It can protect against overvoltage pulses. Further, the third short circuit is used only when an overvoltage pulse is input from the first high potential side terminal to the second high potential side terminal or from the second high potential side terminal to the first high potential side terminal. The first high potential side terminal and the second high potential side terminal are short-circuited. Therefore, no current flows between the first high potential side terminal and the second high potential side terminal during normal operation and when the power is turned on.
ここで、上記第3検出回路が、
上記第2高電位側端子にゲートが接続され、ドレインに上記第1の検出信号が供給される第1Pチャネル型MOSトランジスタと、
上記第1高電位側端子にゲートが接続され、ドレインに上記第2の検出信号が供給されるとともに、ソースが上記第1のPチャネル型MOSトランジスタのソースに接続されて上記第3の検出信号の出力ノードとなる第2Pチャネル型MOSトランジスタとを有し、
上記第3短絡回路は、ゲートが上記第1Pチャネル型MOSトランジスタのソースおよび上記第2Pチャネル型MOSトランジスタのソースに接続されるとともに、上記第1高電位側端子および上記第2高電位側端子にドレインおよびソースがそれぞれ接続されたNチャネル型MOSトランジスタを有するものであることが好ましい。
Here, the third detection circuit is
A first P-channel MOS transistor having a gate connected to the second high potential side terminal and a drain supplied with the first detection signal;
The gate is connected to the first high potential side terminal, the second detection signal is supplied to the drain, and the source is connected to the source of the first P-channel MOS transistor so that the third detection signal is supplied. A second P-channel MOS transistor serving as an output node of
In the third short circuit, the gate is connected to the source of the first P-channel MOS transistor and the source of the second P-channel MOS transistor, and is connected to the first high potential side terminal and the second high potential side terminal. It is preferable to have an N-channel MOS transistor having a drain and a source connected to each other.
このようにすると、第1の検出信号が出力された場合には、第1Pチャネル型MOSトランジスタで第3の検出信号を出力してNチャネル型MOSトランジスタを短絡することができる。また、第2の検出信号が出力された場合には、第2Pチャネル型MOSトランジスタで第3の検出信号を出力してNチャネル型MOSトランジスタを短絡することができる。従って、簡単な構成で第3検出回路を実現することができる。 In this way, when the first detection signal is output, the third detection signal can be output from the first P-channel MOS transistor to short-circuit the N-channel MOS transistor. When the second detection signal is output, the third detection signal can be output by the second P-channel MOS transistor to short-circuit the N-channel MOS transistor. Therefore, the third detection circuit can be realized with a simple configuration.
本発明によれば、通常動作時および電源投入時に異なる電源端子間で電流を発生させることなく、半導体集積回路内の素子を過電圧パルスから保護することができる半導体集積回路が提供される。 According to the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit capable of protecting elements in a semiconductor integrated circuit from an overvoltage pulse without generating a current between different power supply terminals during normal operation and power-on.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図3は、本発明の第1実施形態の半導体集積回路の構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention.
図3に示す半導体集積回路1には、高電位VDDAの電圧が印加される電源端子1_1(本発明にいう第1高電位側端子の一例に相当)と低電位VSSAの電圧が印加される接地端子1_2(本発明にいう第1低電位側端子の一例に相当)が備えられている。これら電源端子1_1と接地端子1_2との間には、例えば3.3Vの電源(本発明にいう第1の電源の一例に相当)が接続される。 The semiconductor integrated circuit 1 shown in FIG. 3 includes a power supply terminal 1_1 (corresponding to an example of the first high potential side terminal in the present invention) to which a high potential VDDA voltage is applied and a ground to which a low potential VSSA voltage is applied. A terminal 1_2 (corresponding to an example of a first low potential side terminal referred to in the present invention) is provided. For example, a 3.3 V power supply (corresponding to an example of a first power supply according to the present invention) is connected between the power supply terminal 1_1 and the ground terminal 1_2.
また、半導体集積回路1には、高電位VDDBの電圧が印加される電源端子2_1(本発明にいう第2高電位側端子の一例に相当)と低電位VSSBの電圧が印加される接地端子2_2(本発明にいう第2低電位側端子の一例に相当)が備えられている。これら電源端子2_1と接地端子2_2との間には、例えば1.2Vの電源(本発明にいう第2の電源の一例に相当)が接続される。 The semiconductor integrated circuit 1 includes a power supply terminal 2_1 to which a high potential VDDB voltage is applied (corresponding to an example of a second high potential side terminal in the present invention) and a ground terminal 2_2 to which a low potential VSSB voltage is applied. (Corresponding to an example of the second low potential side terminal referred to in the present invention). For example, a 1.2 V power supply (corresponding to an example of a second power supply according to the present invention) is connected between the power supply terminal 2_1 and the ground terminal 2_2.
さらに、半導体集積回路1には、電源端子1_1と接地端子1_2との間にESD保護回路10が、接地端子1_2と接地端子2_2との間にESD保護回路20が、電源端子2_1と接地端子2_2との間にESD保護回路30が、電源端子1_1と電源端子2_1との間にESD保護回路40が備えられている。ここで、ESD保護回路10,30が、本発明の第1,第2保護回路の一例に相当する。また、ESD保護回路40が、本発明の第3保護回路の一例に相当する。
Further, in the semiconductor integrated circuit 1, the
また、半導体集積回路1には、電源端子1_1と接地端子1_2との間に内部回路としてPチャネル型MOSトランジスタ51とNチャネル型MOSトランジスタ52から構成されたインバータ50が示されている。また、電源端子2_1と接地端子2_2との間に内部回路としてPチャネル型MOSトランジスタ61とNチャネル型MOSトランジスタ62から構成されたインバータ60が示されている。インバータ50の出力側は、インバータ60の入力側に接続されている。
In addition, the semiconductor integrated circuit 1 shows an
図4は、図3に示す半導体集積回路の詳細な構成を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of the semiconductor integrated circuit shown in FIG.
図4には、図3に示す半導体集積回路1に備えられたESD保護回路10,20,30,40の回路構成が示されている。尚、この図4では、図面を簡略化するために保護対象となる内部回路のインバータ50,60は図示を省略している。
4 shows a circuit configuration of the
ESD保護回路10には、カソードが電源端子1_1に接続されるとともにアノードが接地端子1_2に接続されたダイオード11が備えられている。また、ESD保護回路10には、電源端子1_1と接地端子1_2との間に直列に接続されたキャパシタ12および抵抗素子13と、キャパシタ12と抵抗素子13との接続点に入力側が接続されたインバータ14と、そのインバータ14の出力側に入力側が接続されたインバータ15と、そのインバータ15の出力側にゲートが接続されるとともにドレインが電源端子1_1に接続されソースが接地端子1_2に接続されたNチャネル型MOSトランジスタ16とが備えられている。ここで、キャパシタ12と抵抗素子13とインバータ14,15とから、本発明の第1検出回路の一例が構成されている。また、Nチャネル型MOSトランジスタ16が、本発明にいう第1短絡回路の一例に相当する。
The
このESD保護回路10において、ESDイベントとして、接地端子1_2を基準電位(0V)にして電源端子1_1にESDサージが印加されると、キャパシタ12と抵抗素子13の接続点の電位が上昇して、インバータ14の入力側が‘H’レベルとなり、インバータ14から‘L’レベルが出力される。この‘L’レベルがインバータ15の入力側に伝達されて、インバータ15から‘H’レベルの検出信号VA(本発明にいう第1の検出信号の一例に相当)が出力される。この‘H’レベルの検出信号VAは、Nチャネル型MOSトランジスタ16のゲートに入力される。従って、Nチャネル型MOSトランジスタ16がオン状態になり、これによりESDイベントによるサージ電流が接地端子1_2に向けて流れることにより、電源端子1_1と接地端子1_2との間に高電圧が印加されることが防止される。さらに、キャパシタ12の容量値Cと抵抗素子13の抵抗値Rからなる時定数CRにより定まる時間経過後、インバータ14の入力側が‘L’レベルとなり、従って検出信号VAが‘H’レベルから‘L’レベルに変化して、Nチャネル型MOSトランジスタ16はオン状態からオフ状態となる。
In the
また、ESD保護回路10において、ESDイベントとして、電源端子1_1を基準電位(0V)にして接地端子1_2にESDサージが印加された場合は、このESDサージによる電荷はダイオード11を経由して電源端子1_1に向けて流れることとなる。従って、接地端子1_2と電源端子1_1との間に高電圧が印加されることが防止される。
Further, in the
ESD保護回路20には、アノードが接地端子1_2に接続されるとともにカソードが接地端子2_2に接続されたダイオード21と、カソードが接地端子1_2に接続されるとともにアノードが接地端子2_2に接続されたダイオード22が備えられている。ダイオード21は、接地端子1_2側からのESDサージによる電荷を、接地端子2_2側に流すための保護素子である。また、ダイオード22は、接地端子2_2側からのESDサージによる電荷を、接地端子1_2側に流すための保護素子である。
The
ESD保護回路30は、ESD保護回路10と同様の構成となっており、カソードが電源端子2_1に接続されるとともにアノードが接地端子2_2に接続されたダイオード31が備えられている。また、ESD保護回路30には、電源端子2_1と接地端子2_2との間に直列に接続されたキャパシタ32および抵抗素子33と、キャパシタ32と抵抗素子33との接続点に入力側が接続されたインバータ34と、そのインバータ34の出力側に入力側が接続されたインバータ35と、そのインバータ35の出力側にゲートが接続されるとともにドレインが電源端子2_1に接続されソースが接地端子2_2に接続されたNチャネル型MOSトランジスタ36とが備えられている。ここで、キャパシタ32と抵抗素子33とインバータ34,35とから、本発明の第2検出回路の一例が構成されている。また、Nチャネル型MOSトランジスタ36が、本発明にいう第2短絡回路の一例に相当する。
The
このESD保護回路30において、ESDイベントとして、接地端子2_2を基準電位(0V)にして電源端子2_1に、また、電源端子2_1を基準電位(0V)にして接地端子2_2にESDサージが印加されると、前述のESD保護回路10と同様のメカニズムにより、電源端子2_1と接地端子2_2との間に高電圧が印加されることが防止される。
In the
ESD保護回路40には、ゲートが電源端子2_1に、ドレインがESD保護回路10のインバータ15の出力側に接続されたPチャネル型MOSトランジスタ41と、ゲートが電源端子1_1に、ドレンがESD保護回路30のインバータ35の出力側に接続されたPチャネル型MOSトランジスタ42と、ドレインが電源端子1_1に、ソースが電源端子2_1に、ゲートがPチャネル型MOSトランジスタ41,42のソースに接続されたNチャネル型MOSトランジスタ43とが備えられている。ここで、Pチャネル型MOSトランジスタ41,42が、本発明の第3検出回路の一例を構成している。また、Nチャネル型MOSトランジスタ43が、本発明にいう第3短絡回路の一例に相当する。
The
次に、このように構成された半導体集積回路1において、電源端子2_1を基準電位(0V)にして電源端子1_1にESDサージが印加された場合の第1のケースと、電源端子1_1を基準電位(0V)にして電源端子2_1にESDサージが印加された場合の第2のケースとについて説明する。 Next, in the semiconductor integrated circuit 1 configured as described above, the first case when the power supply terminal 2_1 is set to the reference potential (0V) and an ESD surge is applied to the power supply terminal 1_1, and the power supply terminal 1_1 to the reference potential A second case when an ESD surge is applied to the power supply terminal 2_1 at (0V) will be described.
(第1のケース)電源端子2_1を基準電位(0V)にして電源端子1_1にESDサージが印加されると、Pチャネル型MOSトランジスタ42のゲートが‘H’レベルになり、Pチャネル型MOSトランジスタ42はオフ状態となる。
(First Case) When an ESD surge is applied to the power supply terminal 1_1 by setting the power supply terminal 2_1 to the reference potential (0V), the gate of the P-
また、ESD保護回路10を構成するキャパシタ12と抵抗素子13の接続点の電位が上昇して、前述のとおり、インバータ15から‘H’レベルの検出信号VAが出力される。この‘H’レベルの検出信号VAは、Pチャネル型MOSトランジスタ41のドレインに印加される。ここで、Pチャネル型MOSトランジスタ41のゲートは、基準電位(0V)にある電源端子2_1に接続されているため、Pチャネル型MOSトランジスタ41がオン状態になり、Nチャネル型MOSトランジスタ43のゲートには、‘H’レベルの検出信号VAが伝達される。即ち、Nチャネル型MOSトランジスタ43のゲートには、Pチャネル型MOSトランジスタ41からの‘H’レベルの検出信号VC(本発明の第3の検出信号に相当)が伝達され、Nチャネル型MOSトランジスタ43はオン状態となる。
Further, the potential at the connection point between the
従って、電源端子1_1から電源端子2_1への電流経路が形成されることとなり、電源端子1_1に印加されたESDサージによるサージ電流がNチャネル型MOSトランジスタ43を経由して基準電位(0V)にある電源端子2_1に向けて流れる。このようにして、半導体集積回路1内の素子が保護される。
Therefore, a current path from the power supply terminal 1_1 to the power supply terminal 2_1 is formed, and the surge current due to the ESD surge applied to the power supply terminal 1_1 is at the reference potential (0 V) via the N-
(第2のケース)電源端子1_1を基準電位(0V)にして電源端子2_1にESDサージが印加される。すると、Pチャネル型MOSトランジスタ41のゲートが‘H’レベルになり、Pチャネル型MOSトランジスタ41はオフ状態になる。
(Second Case) An ESD surge is applied to the power supply terminal 2_1 by setting the power supply terminal 1_1 to the reference potential (0 V). Then, the gate of the P channel
また、ESD保護回路30を構成するキャパシタ32と抵抗素子33の接続点の電位が上昇して、インバータ35から‘H’レベルの検出信号VBが出力される。ここで、Pチャネル型MOSトランジスタ42のゲートは、基準電位(0V)にある電源端子1_1に接続されているため、Pチャネル型MOSトランジスタ42がオン状態となり、Nチャネル型MOSトランジスタ43のゲートには、Pチャネル型MOSトランジスタ42を介して‘H’レベルの検出信号VCが伝達され、Nチャネル型MOSトランジスタ43はオン状態となる。
In addition, the potential at the connection point between the
従って、電源端子2_1から電源端子1_1への電流経路が形成されることとなり、電源端子2_1に印加されたESDサージによるサージ電流がNチャネル型MOSトランジスタ43を経由して基準電位(0V)にある電源端子1_1に向けて流れる。このようにして、電源端子1_1を基準電位(0V)にして電源端子2_1にESDサージが印加された場合も、半導体集積回路1内の素子が保護される。
Therefore, a current path from the power supply terminal 2_1 to the power supply terminal 1_1 is formed, and the surge current due to the ESD surge applied to the power supply terminal 2_1 is at the reference potential (0 V) via the N-
次に、半導体集積回路1における通常の動作について説明する。通常の動作においては、例えば、電源端子1_1に3.3Vの電圧が印加されるとともに、電源端子2_1に1.2Vの電圧が印加されるというように、電源端子1_1と電源端子2_1とに異なる電位の電圧が印加される場合であっても、Pチャネル型MOSトランジスタ41,42のゲートには、それぞれ、3.3V,1.2Vが印加され、かつ、検出信号VA,VBが0Vであるため、Pチャネル型MOSトランジスタ41,42はオフ状態であり、Nチャネル型MOSトランジスタ43のゲート電位が上昇することはない。従って、Nチャネル型MOSトランジスタ43がオンして、電源端子1_1から電源端子2_1に向けてあるいは電源端子2_1から電源端子1_1に向けて常に一定の電流が流れるというようなことはない。
Next, a normal operation in the semiconductor integrated circuit 1 will be described. In a normal operation, for example, a voltage of 3.3 V is applied to the power supply terminal 1_1 and a voltage of 1.2 V is applied to the power supply terminal 2_1, so that the power supply terminal 1_1 and the power supply terminal 2_1 are different. Even when a potential voltage is applied, 3.3V and 1.2V are applied to the gates of the P-
さらに、半導体集積回路1における電源投入時においても、電源端子1_1と接地端子1_2との間に3.3Vの電源が接続されるとともに、電源端子2_1と接地端子2_2との間に1.2Vの電源が接続された状態において、どちらの電源が先に投入されても、ESD保護回路10および30のキャパシタと抵抗素子の接続点における電位は、電源投入時間よりも小さく設定されたこれら素子による時定数により‘L’レベルに維持される。従って、Nチャネル型MOSトランジスタ43のゲート電位が上昇することはなく、電源端子1_1と電源端子2_1間で電流が流れることはない。
Further, even when the semiconductor integrated circuit 1 is turned on, a 3.3V power supply is connected between the power supply terminal 1_1 and the ground terminal 1_2, and a 1.2V power supply is connected between the power supply terminal 2_1 and the ground terminal 2_2. No matter which power source is turned on in the state where the power source is connected, the potential at the connection point between the capacitor and the resistance element of the
図5は、本発明の第2実施形態の半導体集積回路の構成を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention.
尚、図4に示す半導体集積回路1の構成要素と同じ構成要素には同一の符号を付し、異なる点について説明する。 The same components as those of the semiconductor integrated circuit 1 shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and different points will be described.
図5に示す半導体集積回路2には、図4に示すESD保護回路40がESD保護回路70に置き換えられている。このESD保護回路70には、Nチャネル型MOSトランジスタ43のゲートと接地端子1_2との間に配備された抵抗素子71が備えられている。
In the semiconductor integrated circuit 2 shown in FIG. 5, the
この半導体集積回路2では、図4に示す半導体集積回路1と同様に、電源端子2_1を基準電位(0V)にして電源端子1_1にESDサージが印加された場合や、電源端子1_1を基準電位(0V)にして電源端子2_1にESDサージが印加された場合に、半導体集積回路2内の素子が保護されるとともに、通常動作時および電源投入時には抵抗素子71を経由してNチャネル型MOSトランジスタ43のゲートに蓄積されている電荷が接地端子1_2に逃げるため、通常動作時および電源投入時に、より確実にNチャネル型MOSトランジスタ43をオフ状態に維持させることができる。
In the semiconductor integrated circuit 2, as in the semiconductor integrated circuit 1 shown in FIG. 4, when the power supply terminal 2_1 is set to the reference potential (0V) and an ESD surge is applied to the power supply terminal 1_1, the power supply terminal 1_1 is set to the reference potential ( 0V), when an ESD surge is applied to the power supply terminal 2_1, the elements in the semiconductor integrated circuit 2 are protected, and the N-
尚、ここでは、Nチャネル型MOSトランジスタ43のゲートと接地端子1_2との間に抵抗素子71を配備した例で説明したが、Nチャネル型MOSトランジスタ43のゲートと接地端子2_2との間に抵抗素子71を配備してもよい。
Here, the example in which the
尚、上述した実施形態では、第1高電位側端子に供給される通常の電圧として3.3Vの電圧の例と、第2高電位側端子に供給される通常の電圧として1.2Vの電圧の例とを説明したが、本発明にいう、第1の電源および第2の電源は、通常電圧として上記電圧を出力するものに限られず、互いに異なる電圧であれば、上記電圧と異なる電圧を出力するものであってもよい。 In the above-described embodiment, an example of a voltage of 3.3 V as a normal voltage supplied to the first high potential side terminal and a voltage of 1.2 V as a normal voltage supplied to the second high potential side terminal. However, the first power supply and the second power supply referred to in the present invention are not limited to those that output the voltage as a normal voltage. It may be output.
1,2,100,200 半導体集積回路
1_1,2_1,201,202 電源端子
1_2,2_2 接地端子
10,20,30,40,70 ESD保護回路
11,21,22,31 ダイオード
12,32 キャパシタ
13,33,71 抵抗素子
14,15,34,35,50,60 インバータ
16,36,43,52,62 Nチャネル型MOSトランジスタ
41,42,51,61 Pチャネル型MOSトランジスタ
203 入力端子
204 保護回路(ダイオード)
205 寄生MOSFET
206,207 MOSFET
1, 2, 100, 200 Semiconductor integrated circuit 1_1, 2, _1, 201, 202 Power supply terminal 1_2,
205 Parasitic MOSFET
206,207 MOSFET
Claims (2)
前記第1高電位側端子に入力されてきた過電圧パルスを検出して第1の検出信号を出力する第1検出回路と、前記第1検出回路からの前記第1の検出信号の出力を受けて該第1高電位側端子と前記第1低電位側端子との間を短絡する第1短絡回路と、を有する第1保護回路、
前記第2高電位側端子に入力されてきた過電圧パルスを検出して第2の検出信号を出力する第2検出回路と、前記第2検出回路からの前記第2の検出信号の出力を受けて前記第2高電位側端子と前記第2低電位側端子との間を短絡する第2短絡回路とを有する第2保護回路、および、
前記第1検出回路からの前記第1検出信号および前記第2検出回路からの第2の検出信号のうちの一方の検出信号が出力された場合に第3の検出信号を出力する第3検出回路と、前記第3検出回路からの前記第3の検出信号を受けて第1高電位側端子と第2高電位側端子との間を短絡する第3短絡回路とを有する第3保護回路を備えたことを特徴とする半導体集積回路。 A first power source is connected between the first high potential side terminal and the first low potential side terminal to receive power from the first power source, and the second high potential side terminal and the second low potential side A semiconductor integrated circuit which is connected to a terminal and connected to a second power supply and operates by receiving power from the second power supply;
A first detection circuit for detecting an overvoltage pulse input to the first high potential side terminal and outputting a first detection signal; and receiving an output of the first detection signal from the first detection circuit. A first protection circuit having a first short circuit that short-circuits between the first high potential side terminal and the first low potential side terminal;
A second detection circuit for detecting an overvoltage pulse input to the second high potential side terminal and outputting a second detection signal; and receiving an output of the second detection signal from the second detection circuit. A second protection circuit having a second short circuit that short-circuits between the second high potential side terminal and the second low potential side terminal; and
A third detection circuit that outputs a third detection signal when one of the first detection signal from the first detection circuit and the second detection signal from the second detection circuit is output. And a third protection circuit having a third short circuit that receives the third detection signal from the third detection circuit and short-circuits between the first high potential side terminal and the second high potential side terminal. A semiconductor integrated circuit characterized by the above.
前記第2高電位側端子にゲートが接続され、ドレインに前記第1の検出信号が供給される第1Pチャネル型MOSトランジスタと、
前記第1高電位側端子にゲートが接続され、ドレインに前記第2の検出信号が供給されるとともに、ソースが前記第1のPチャネル型MOSトランジスタのソースに接続されて前記第3の検出信号の出力ノードとなる第2Pチャネル型MOSトランジスタとを有し、
前記第3短絡回路は、ゲートが前記第1Pチャネル型MOSトランジスタのソースおよび前記第2Pチャネル型MOSトランジスタのソースに接続されるとともに、前記第1高電位側端子および前記第2高電位側端子にドレインおよびソースがそれぞれ接続されたNチャネル型MOSトランジスタを有するものであることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路。 The third detection circuit comprises:
A first P-channel MOS transistor having a gate connected to the second high potential side terminal and the first detection signal supplied to the drain;
The gate is connected to the first high potential side terminal, the second detection signal is supplied to the drain, and the source is connected to the source of the first P-channel MOS transistor to thereby supply the third detection signal. A second P-channel MOS transistor serving as an output node of
The third short circuit has a gate connected to a source of the first P-channel MOS transistor and a source of the second P-channel MOS transistor, and is connected to the first high potential side terminal and the second high potential side terminal. 2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, comprising an N-channel MOS transistor having a drain and a source connected to each other.
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