JP2903357B2 - Input protection circuit and IC - Google Patents

Input protection circuit and IC

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JP2903357B2 JP15604693A JP15604693A JP2903357B2 JP 2903357 B2 JP2903357 B2 JP 2903357B2 JP 15604693 A JP15604693 A JP 15604693A JP 15604693 A JP15604693 A JP 15604693A JP 2903357 B2 JP2903357 B2 JP 2903357B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、入力保護回路および
ICに関し、詳しくは、ICの一部としてIC内に作り
込まれる入力保護回路およびこれを有するICに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an input protection circuit and an IC, and more particularly, to an input protection circuit built in an IC as a part of the IC and an IC having the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5に、アルミ等の金属配線層が一層の
ICのパターン例を示す。この種のICは工程数が少な
くて短納期で安価なことからASIC等に多用されてい
る。大電流を流す電源ラインVDDと接地ラインGND
は、抵抗の小さい金属配線層のパターンからなる。な
お、電源ラインVDDは右上がりのハッチングで示し、接
地ラインGNDは右下がりのハッチングで示す(その他
の図についても同じ)。金属配線層が一層しかないこと
から、レイアウト上、これらの電源ラインVDDと接地ラ
インGNDは交差させることができないという制約があ
る。また、外部からの入力信号Aを受けるパッド20と
電源ラインVDDと接地ラインGNDとに密着して後述の
保護回路100を設ける必要もある。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows an example of a pattern of an IC having a single metal wiring layer such as aluminum. This type of IC is frequently used in ASICs and the like because it has a small number of processes, a short delivery time, and is inexpensive. Power supply line VDD and ground line GND through which large current flows
Consists of a pattern of a metal wiring layer having a small resistance. Note that the power supply line VDD is indicated by upward-sloping hatching, and the ground line GND is indicated by downward-sloping hatching (the same applies to other drawings). Since there is only one metal wiring layer, there is a restriction in the layout that these power supply line VDD and ground line GND cannot cross. Further, it is necessary to provide a protection circuit 100 described later in close contact with the pad 20 receiving the input signal A from the outside, the power supply line VDD and the ground line GND.

【0003】このため、この種のICでは、通常、外部
から電源電圧を受けるパッド30に接続された電源ライ
ンVDDがICの最外周側に配置され、その内側にパッド
20等が配置され、外部で接地されるパッド40に接続
された接地ラインGNDがパッド20等の内側に配置さ
れ、さらにその内側にトランジスタTr1等の内部回路
が配置される。すなわち、外部からの入力信号Aを受け
るパッド20が電源ラインVDDと接地ラインGNDとの
ライン間に配置され、パッド20を経由した後の入力信
号Aを受けるトランジスタTr1が接地ラインGNDを
挟んでパッド20の反対側に配置される。
For this reason, in this type of IC, a power supply line VDD connected to a pad 30 for receiving a power supply voltage from the outside is usually arranged on the outermost peripheral side of the IC, and the pad 20 and the like are arranged inside the IC. The ground line GND connected to the pad 40 that is grounded by the above is arranged inside the pad 20 and the like, and further inside this, an internal circuit such as the transistor Tr1 is arranged. That is, the pad 20 receiving the input signal A from the outside is disposed between the power supply line VDD and the ground line GND, and the transistor Tr1 receiving the input signal A after passing through the pad 20 is connected to the pad via the ground line GND. 20 is located on the opposite side.

【0004】図5に、トランジスタTr1の保護回路1
00について回路図を示す。これは、正のサージ電圧を
電源ラインVDDにクランプするための保護ダイオードD
1と、負のサージ電圧を接地ラインGNDにクランプす
るための保護ダイオードD2と、トランジスタTr1の
入力保護抵抗としての抵抗R1とからなる。その機能を
十分に発揮するために、保護ダイオードD1は電源ライ
ンVDDのパターン内に配置して設けられ、保護ダイオー
ドD2は接地ラインGNDのパターン内に配置して設け
られる。
FIG. 5 shows a protection circuit 1 for a transistor Tr1.
A circuit diagram for 00 is shown. This is a protection diode D for clamping a positive surge voltage to the power supply line VDD.
1, a protection diode D2 for clamping a negative surge voltage to the ground line GND, and a resistor R1 as an input protection resistor of the transistor Tr1. In order to sufficiently exhibit the function, the protection diode D1 is provided in the pattern of the power supply line VDD, and the protection diode D2 is provided in the pattern of the ground line GND.

【0005】そして、金属配線層のパターンを交差させ
られないという上述の制約から、ダイオードD1とパッ
ド20とダイオードD2とは、ポリシリコン等の非金属
の配線パターンで接続される。また、パッド20とトラ
ンジスタTr1との間の接続は、やはり同じポリシリコ
ン等で行われるので、パッド20とダイオードD2との
間の配線パターンをダイオードD2からトランジスタT
r1まで延長した形が採られ、内部回路の領域50内に
設けられる。このような入力保護回路によって、外部か
らパッド20に印加されたサージ電圧等の異常入力から
トランジスタTr1が保護される。
[0005] Because of the above-mentioned restriction that the pattern of the metal wiring layer cannot be crossed, the diode D1, the pad 20, and the diode D2 are connected by a nonmetallic wiring pattern such as polysilicon. Since the connection between the pad 20 and the transistor Tr1 is also made of the same polysilicon or the like, the wiring pattern between the pad 20 and the diode D2 is changed from the diode D2 to the transistor T1.
It takes a form extended to r1 and is provided in the area 50 of the internal circuit. With such an input protection circuit, the transistor Tr1 is protected from an abnormal input such as a surge voltage externally applied to the pad 20.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の入力
保護回路では、入力ラインに並列に設けられた2つの保
護ダイオードと直列に設けられた入力保護抵抗とで、異
常入力から内部回路を保護している。そして、この入力
保護回路で内部回路が保護されるICは、保護ダイオー
ドの電流容量以下の異常入力に対する限り、万全である
ように見える。しかし、実際には、異常入力がその容量
より遥かに小さい値のものであっても内部回路が保護さ
れない場合も多い。実際に使用されているICは、電流
量が極めて僅かな異常入力、例えば静電気の放電によっ
てしばしば破壊される。
In such a conventional input protection circuit, an internal circuit is protected from abnormal input by two protection diodes provided in parallel with the input line and an input protection resistor provided in series. doing. An IC whose internal circuit is protected by the input protection circuit seems to be perfect as long as an abnormal input of less than the current capacity of the protection diode is received. However, in practice, even if the abnormal input has a value much smaller than its capacity, the internal circuit is often not protected. An IC actually used is often destroyed by an abnormal input having a very small amount of current, for example, electrostatic discharge.

【0007】もっとも、静電破壊等に対する耐性を高め
るには、入力保護抵抗の抵抗値を大きくすれば良いこと
が知られている。しかし、入力保護抵抗は信号ラインに
直列に設けられることから、これの値を大きくするとそ
の分だけ内部回路の動作速度が低下してしまう。このた
め、入力保護抵抗の抵抗値を無闇に大きくする訳にもい
かず、内部回路を異常入力から十分に保護することがで
きない。これでは、不都合である。
However, it is known that the resistance value of the input protection resistor can be increased in order to increase the resistance against electrostatic breakdown and the like. However, since the input protection resistor is provided in series with the signal line, if the value is increased, the operation speed of the internal circuit is reduced accordingly. Therefore, the resistance value of the input protection resistor cannot be increased unnecessarily, and the internal circuit cannot be sufficiently protected from abnormal input. This is inconvenient.

【0008】また、入力保護抵抗を含む配線パターンは
内部回路の領域内に設けられ、しかも、それに所定の抵
抗値を持たせるために配線パターンは比較的細長いパタ
ーンとなる。このため、内部回路の領域におけるレイア
ウトの自由度が制限されるという不都合もある。この発
明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するも
のであって、ICの内部回路を異常入力から十分に保護
することができ、しかも内部回路についてのレイアウト
上の制約が少ない構成の入力保護回路およびこれを有す
るICを実現することにある。
The wiring pattern including the input protection resistor is provided in the area of the internal circuit, and the wiring pattern is a relatively elongated pattern in order to have a predetermined resistance value. For this reason, there is an inconvenience that the degree of freedom in layout in the region of the internal circuit is limited. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and it is possible to sufficiently protect an internal circuit of an IC from abnormal input, and to reduce a layout restriction on the internal circuit. And an IC having the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】図3に、入力保護回路1
00を含むパターンレイアウトの拡大模式図を示す。電
源ラインVDDは右上がりのハッチングで示し、接地ライ
ンGNDは右下がりのハッチングで示す。入力保護回路
について詳しく調べたところ、放電の如く瞬間的に大き
な電圧が掛かる場合は、パッド20とダイオードD1と
の間の配線パターン21についての寄生回路21aの存
在が無視できないことが判明した。寄生回路21aは、
等価的に、抵抗とコンデンサとからなる回路と認めら
れ、異常入力に対して遅延回路的に作用する。同様に、
パッド20とダイオードD2との間の配線パターン22
についての寄生回路22aも、異常入力に対して遅延回
路的に作用する。
FIG. 3 shows an input protection circuit 1 according to the present invention.
FIG. 4 shows an enlarged schematic diagram of a pattern layout including 00. The power supply line VDD is indicated by hatching rising to the right, and the ground line GND is indicated by hatching falling to the right. A detailed examination of the input protection circuit revealed that, when a large voltage was applied momentarily such as discharge, the existence of the parasitic circuit 21a in the wiring pattern 21 between the pad 20 and the diode D1 could not be ignored. The parasitic circuit 21a
Equivalently, it is recognized as a circuit composed of a resistor and a capacitor, and acts as a delay circuit for an abnormal input. Similarly,
Wiring pattern 22 between pad 20 and diode D2
Also acts as a delay circuit for the abnormal input.

【0010】図4に、これらを考慮した入力保護回路1
00の等価回路を示す。これによると、パッド20に対
し外部から正の異常入力があった場合は、ダイオードD
1がパッド20における電圧を電源ラインVDDの電圧に
クランプするはずであるが、寄生回路21aが介在する
ため、パッド20における電圧がダイオードD1のアノ
ードにおける電圧よりも高くなることがある。そして、
この高い電圧が、寄生回路21aと寄生回路22aの特
性の相違等によっては、トランジスタTr1の入力ライ
ンに掛かってしまい、入力保護抵抗R1だけでは降圧し
きれない。
FIG. 4 shows an input protection circuit 1 taking these factors into consideration.
00 shows an equivalent circuit. According to this, when there is a positive abnormal input from the outside to the pad 20, the diode D
1 should clamp the voltage at the pad 20 to the voltage of the power supply line VDD, but the voltage at the pad 20 may be higher than the voltage at the anode of the diode D1 due to the presence of the parasitic circuit 21a. And
This high voltage is applied to the input line of the transistor Tr1 depending on the difference in characteristics between the parasitic circuit 21a and the parasitic circuit 22a, and the voltage cannot be reduced only by the input protection resistor R1.

【0011】このため、異常入力が保護ダイオードの容
量より遥かに小さい電流値のものであっても、ICの内
部回路が破壊されることがある。なお、パッド20に対
する外部からの異常入力が負電圧の場合は、寄生回路2
2aが入力保護抵抗R1の保護機能を高めるように作用
するので、この場合はICの内部回路が保護される。こ
の発明は、かかる調査に基づく考察にパターンレイアウ
ト上の便宜をも加味してなされたものである。
For this reason, even if the abnormal input has a current value much smaller than the capacity of the protection diode, the internal circuit of the IC may be destroyed. When the external abnormal input to the pad 20 is a negative voltage, the parasitic circuit 2
Since 2a acts to enhance the protection function of the input protection resistor R1, the internal circuit of the IC is protected in this case. The present invention has been made with consideration given to the pattern layout in addition to considerations based on such a survey.

【0012】この目的を達成するためのこの発明の入力
保護回路の構成は、金属配線層が一層であり電源ライン
等の第1のラインと接地ライン等の第2のラインが前記
金属配線層のパターンからなり外部からの入力信号を受
けるパッドが前記第1のラインと前記第2のラインとの
ライン間に配置され前記パッドを経由した後の前記入力
信号を受ける内部回路が前記第2のラインを挟んで前記
パッドの反対側に配置されたIC内に設けられ、外部か
ら前記パッドに印加されたサージ電圧等の異常入力から
前記内部回路を保護する入力保護回路において、前記第
1のラインのパターン内に配置して設けられ又は前記第
1のラインに接して設けられ、カソード(又はアノー
ド)が前記第1のラインに直接接続され、アノード(又
はカソード)がポリシリコン等の非金属の第1の配線パ
ターンで前記パッドに接続された第1の保護ダイオード
と、前記第2のラインのパターン内に配置して設けられ
又は前記第2のラインに接して設けられ、アノード(又
はカソード)が前記第2のラインに直接接続され、カソ
ード(又はアノード)がポリシリコン等の非金属の第2
の配線パターンで前記パッドに接続された第2の保護ダ
イオードと、前記第2のラインのパターン内に配置して
設けられ又は前記第2のラインに接して設けられ、アノ
ード(又はカソード)が前記第2のラインに直接接続さ
れ、カソード(又はアノード)がポリシリコン等の非金
属の第3の配線パターンで前記第1のダイオードのアノ
ード(又はカソード)に接続された第3の保護ダイオー
ドと、前記第3の保護ダイオードのカソード(又はアノ
ード)と前記内部回路とを接続する第4の配線パターン
と、を備え、前記内部回路が前記パッドと前記第1の配
線パターンと前記第3の配線パターンと前記第4の配線
パターンとを順に経由した後の前記入力信号を受け、前
記第3の配線パターンが前記内部回路の入力保護抵抗と
しての所定の抵抗値を有するものである。先の目的を達
成するためのこの発明のICの構成は、上記の入力保護
回路を有するものである。
In order to achieve this object, the configuration of the input protection circuit according to the present invention comprises a single metal wiring layer, and a first line such as a power supply line and a second line such as a ground line are connected to the metal wiring layer. A pad formed of a pattern and receiving an external input signal is disposed between the first line and the second line, and an internal circuit receiving the input signal after passing through the pad is the second line. An input protection circuit provided in an IC disposed on the opposite side of the pad with the input line interposed therebetween to protect the internal circuit from an abnormal input such as a surge voltage externally applied to the pad; A cathode (or an anode) is directly connected to the first line, and an anode (or a cathode) is provided in the pattern or provided in contact with the first line; A first protection diode connected to the pad by a non-metallic first wiring pattern such as a recon, and a first protection diode disposed in the second line pattern or provided in contact with the second line; The anode (or cathode) is directly connected to the second line, and the cathode (or anode) is made of a non-metallic second material such as polysilicon.
A second protection diode connected to the pad with the wiring pattern of (a) and a second protection diode disposed in the second line pattern or provided in contact with the second line; A third protection diode directly connected to the second line and having a cathode (or anode) connected to the anode (or cathode) of the first diode by a third wiring pattern made of non-metal such as polysilicon; A fourth wiring pattern for connecting a cathode (or an anode) of the third protection diode to the internal circuit, wherein the internal circuit includes the pad, the first wiring pattern, and the third wiring pattern. And the third wiring pattern receives a predetermined resistance as an input protection resistance of the internal circuit. And it has a. According to another embodiment of the present invention, there is provided an IC having the above-described input protection circuit.

【0013】[0013]

【作用】このような構成のこの発明の入力保護回路およ
びICにあっては、異常入力のうち第1,第2の保護ダ
イオードではクランプしきれずに第3の配線パターンに
まで伝えられた分を、第3の保護ダイオードが第2のラ
インにクランプする。しかも、この第3の保護ダイオー
ドは、第2のラインに直結して設けられているので、高
速に動作する。そこで、異常入力から内部回路を確実に
保護することができる。
In the input protection circuit and IC of the present invention having such a configuration, the portion of the abnormal input which is transmitted to the third wiring pattern without being completely clamped by the first and second protection diodes. , A third protection diode clamps to the second line. In addition, since the third protection diode is provided directly connected to the second line, it operates at high speed. Thus, the internal circuit can be reliably protected from abnormal input.

【0014】また、第1の保護ダイオードを第2のライ
ンに直結して設け、第3の保護ダイオードを第2のライ
ンに直結して設け、さらに第3の配線パターンが第1の
保護ダイオードと第3の保護ダイオードとを接続する。
しかも、第3の配線パターンが入力保護抵抗としての所
定の抵抗値を有する。これにより、入力保護抵抗が第1
のラインと第2のラインとの間に配され、細長い入力保
護抵抗を内部回路の領域に配置する必要がなくなる。そ
こで、第4の配線パターンおよびこれに接続される回路
等について内部回路の領域におけるレイアウトの自由度
が増す。したがって、この発明では、ICの内部回路を
異常入力から十分に保護することができ、しかも内部回
路についてのレイアウト上の制約が少ない。
Further, a first protection diode is provided directly connected to the second line, a third protection diode is provided directly connected to the second line, and a third wiring pattern is provided between the first protection diode and the first protection diode. Connect to the third protection diode.
In addition, the third wiring pattern has a predetermined resistance value as an input protection resistance. As a result, the input protection resistance becomes the first
And the second line, there is no need to arrange an elongated input protection resistor in the area of the internal circuit. Therefore, the degree of freedom in the layout of the fourth wiring pattern and circuits connected thereto in the region of the internal circuit increases. Therefore, according to the present invention, the internal circuit of the IC can be sufficiently protected from abnormal input, and the layout of the internal circuit is less restricted.

【0015】[0015]

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して詳細に説明する。図1に、入力保護回路について
その具体的なレイアウトを示す。これは、パッド20と
内部回路としてのトランジスタTr1との間に設けられ
た1つの入力保護回路である。電源ラインVDDは右上が
りのハッチングで示し、接地ラインGNDは右下がりの
ハッチングで示す。これらの電源ラインVDDと接地ライ
ンGNDは、単一のアルミ配線層のパターンからなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a specific layout of the input protection circuit. This is one input protection circuit provided between the pad 20 and the transistor Tr1 as an internal circuit. The power supply line VDD is indicated by hatching rising to the right, and the ground line GND is indicated by hatching falling to the right. These power supply line VDD and ground line GND are formed of a single aluminum wiring layer pattern.

【0016】ここで、VDDは第1のラインとしての電源
ライン、GNDは第2のラインとしての接地ライン、2
0は外部からの入力信号Aを受けるパッド、21は非金
属であるポリシリコンの第1の配線パターン、21aは
その寄生回路、22はポリシリコンの第2の配線パター
ン、22aはその寄生回路、31はダイオードD1の領
域、41はダイオードD2の領域、42はダイオードD
3の領域、60はポリシリコンの第3の配線パターン、
61はポリシリコンの第4の配線パターンである。
Here, VDD is a power supply line as a first line, GND is a ground line as a second line, 2
0 is a pad for receiving an external input signal A, 21 is a first wiring pattern of non-metal polysilicon, 21a is its parasitic circuit, 22 is a second wiring pattern of polysilicon, 22a is its parasitic circuit, 31 is a region of the diode D1, 41 is a region of the diode D2, 42 is a diode D
Region 3, 60 is a third wiring pattern of polysilicon,
61 is a fourth wiring pattern of polysilicon.

【0017】この入力保護回路が設けられたICの全体
的なレイアウトについては従来例において既述した。す
なわち、アルミ配線層(金属配線層)が一層であり電源
ラインVDDと接地ラインGNDがアルミ配線層のパター
ンからなりパッド20が電源ラインVDDと接地ラインG
NDとのライン間に配置されパッド20を経由した後の
入力信号Aを受けるトランジスタTr1が接地ラインG
NDを挟んでパッド20の反対側に配置されたものであ
る。
The overall layout of an IC provided with this input protection circuit has already been described in the prior art. That is, the power supply line VDD and the ground line GND are formed of an aluminum wiring layer pattern, and the pad 20 is formed of the power supply line VDD and the ground line G.
Transistor Tr1 arranged between the line with ND and receiving input signal A after passing through pad 20 is connected to ground line G.
It is arranged on the opposite side of the pad 20 across the ND.

【0018】ダイオードD1は、電源ラインVDDのパタ
ーン内に配置して設けられ、カソードが電源ラインVDD
に直接接続され、アノードが配線パターン21でパッド
20に接続されている。これは、パッド20への正のサ
ージ電圧を電源ラインVDDにクランプするためのもので
ある。ダイオードD2は、接地ラインGNDのパターン
内に配置して設けられ、アノードが接地ラインGNDに
直接接続され、カソードが配線パターン22でパッド2
0に接続されている。これは、パッド20への負のサー
ジ電圧を電源ラインVDDにクランプするためのものであ
る。
The diode D1 is disposed in the pattern of the power supply line VDD, and has a cathode connected to the power supply line VDD.
, And the anode is connected to the pad 20 by the wiring pattern 21. This is for clamping a positive surge voltage to the pad 20 to the power supply line VDD. The diode D2 is arranged and provided in the pattern of the ground line GND, the anode is directly connected to the ground line GND, and the cathode is connected to the pad 2 by the wiring pattern 22.
Connected to 0. This is for clamping a negative surge voltage to the pad 20 to the power supply line VDD.

【0019】ダイオードD3は、接地ラインGNDのパ
ターン内に配置して設けられ、アノードが接地ラインG
NDに直接接続され、カソードが配線パターン60でダ
イオードD1のアノードに接続されている。これは、パ
ッド20への負のサージ電圧を電源ラインVDDにクラン
プするためのものである。もっとも、ダイオードD3は
ダイオードD2を補足するものである。すなわち、パッ
ド20への負のサージ電圧による異常入力のうちダイオ
ードD2によって電源ラインVDDにクランプしきれなか
った分だけをクランプする。そこで、ダイオードD3の
領域42は、ダイオードD1の領域31やダイオードD
2の領域41に較べて、僅かなもので済む。なお、ダイ
オードD1,D2,D3はラインVDD,GNDに隣接し
て設けてもよい。
The diode D3 is arranged and provided in the pattern of the ground line GND.
ND, and the cathode is connected to the anode of the diode D1 by the wiring pattern 60. This is for clamping a negative surge voltage to the pad 20 to the power supply line VDD. However, the diode D3 complements the diode D2. That is, only the portion of the abnormal input due to the negative surge voltage to the pad 20 that cannot be completely clamped to the power supply line VDD by the diode D2 is clamped. Therefore, the region 42 of the diode D3 is replaced with the region 31 of the diode D1 and the diode D1.
Only a small area is required as compared with the second area 41. The diodes D1, D2 and D3 may be provided adjacent to the lines VDD and GND.

【0020】配線パターン60は、細長いパターンとし
て形成され、内部回路の入力保護抵抗R1としての所定
の抵抗値を有する。これにより、入力保護抵抗R1がト
ランジスタTr1と同じ内部領域にではなく電源ライン
VDDと接地ラインGNDとのライン間の領域に配置され
る。なお、配線パターン60が細長いパターンであり且
つダイオードD3の領域42も僅かなものであるから、
これらによって、パッド配置が影響を受けることはな
い。
The wiring pattern 60 is formed as an elongated pattern and has a predetermined resistance value as the input protection resistance R1 of the internal circuit. As a result, the input protection resistor R1 is arranged not in the same internal region as the transistor Tr1, but in the region between the power supply line VDD and the ground line GND. Since the wiring pattern 60 is an elongated pattern and the area 42 of the diode D3 is also small,
These do not affect the pad arrangement.

【0021】配線パターン60はトランジスタTr1に
まで延長され、この延長部分が配線パターン61であ
る。この配線パターン61は入力保護抵抗R1を兼ねる
必要がないので、そのレイアウトおよびこれに接続され
るトランジスタTr1の配置は、もはや入力保護抵抗R
1による制約を受けることはない。これにより、内部回
路のレイアウトの大きな自由度が確保できる。そして、
入力信号Aが、パッド20と配線パターン21と配線パ
ターン60と配線パターン61とを順に経由して、トラ
ンジスタTr1に入力される。
The wiring pattern 60 is extended to the transistor Tr1, and this extended portion is the wiring pattern 61. Since the wiring pattern 61 does not need to serve also as the input protection resistor R1, the layout thereof and the arrangement of the transistor Tr1 connected thereto are no longer required.
You are not restricted by 1. Thereby, a large degree of freedom in the layout of the internal circuit can be secured. And
The input signal A is input to the transistor Tr1 via the pad 20, the wiring pattern 21, the wiring pattern 60, and the wiring pattern 61 in this order.

【0022】このような構成の保護回路の動作を説明す
る。図2に、寄生回路21a,22aをも考慮した等価
回路を示す。これは、ダイオードD3を有することの他
に入力保護抵抗R1の一端がダイオードD1のアノード
に接続されている点でも、図4の等価回路と相違する。
パッド20に対し外部から正の異常入力があった場合
は、遅延回路的に作用する寄生回路21aは入力保護抵
抗R1の保護機能を高めるように作用する。そこで、こ
の場合には、ダイオードD1と抵抗R1との接続点の電
圧が電源ラインVDDにクランプされ、ダイオードD1と
抵抗R1とによってトランジスタTr1が十分に保護さ
れる。
The operation of the protection circuit having such a configuration will be described. FIG. 2 shows an equivalent circuit in which the parasitic circuits 21a and 22a are also considered. This is different from the equivalent circuit of FIG. 4 in that one end of the input protection resistor R1 is connected to the anode of the diode D1 in addition to having the diode D3.
When there is a positive abnormal input to the pad 20 from the outside, the parasitic circuit 21a acting as a delay circuit acts to enhance the protection function of the input protection resistor R1. Therefore, in this case, the voltage at the connection point between the diode D1 and the resistor R1 is clamped to the power supply line VDD, and the transistor Tr1 is sufficiently protected by the diode D1 and the resistor R1.

【0023】パッド20に対し外部から負の異常入力が
あった場合は、基本的には、ダイオードD2がパッド2
0における電圧を接地ラインGNDの電圧にクランプし
ようとする。しかし、寄生回路22aが介在するため、
パッド20における電圧が接地電圧よりもかなり低くな
ることがある。そして、この負の電圧が、寄生回路21
aと寄生回路22aの特性の相違等によって、入力保護
抵抗R1に伝えられることともなる。
When a negative abnormal input is applied to the pad 20 from the outside, basically, the diode D2 is connected to the pad 2
An attempt is made to clamp the voltage at 0 to the voltage on ground line GND. However, since the parasitic circuit 22a is interposed,
The voltage at pad 20 can be significantly lower than the ground voltage. This negative voltage is applied to the parasitic circuit 21
Due to the difference between the characteristic of “a” and the characteristic of the parasitic circuit 22a, it may be transmitted to the input protection resistor R1.

【0024】もっとも、入力保護抵抗R1に伝えられた
異常入力はダイオードD3によって確実に接地ラインG
NDにクランプされる。そこで、トランジスタTr1が
破壊されることはない。したがって、パッド20に対す
る外部からの異常入力が正負いずれの電圧であっても、
トランジスタTr1は確実に保護される。よって、上述
のレイアウトの入力保護回路を有するICは、外部から
パッドに印加されたサージ電圧等の異常入力から内部回
路が確実に保護される。
However, the abnormal input transmitted to the input protection resistor R1 is reliably connected to the ground line G by the diode D3.
Clamped to ND. Therefore, the transistor Tr1 is not destroyed. Therefore, even if the external abnormal input to the pad 20 is either positive or negative voltage,
The transistor Tr1 is reliably protected. Therefore, in the IC having the input protection circuit having the above-described layout, the internal circuit is reliably protected from abnormal input such as a surge voltage applied to the pad from the outside.

【0025】以上、第1のラインに供給される電圧が第
2のラインに供給される電圧よりも高い場合を例に説明
してきたが、第1のラインに供給される電圧が第2のラ
インに供給される電圧よりも低い場合もこの発明は有効
である。この場合には、第1,第2,第3の保護ダイオ
ードの極性を反転すればよい。また、第1,第2のライ
ンの何れの方が電源ラインで他方が接地ラインあっても
よいし、あるいはソース,ドレインのラインであっても
よい。
The case where the voltage supplied to the first line is higher than the voltage supplied to the second line has been described as an example, but the voltage supplied to the first line is higher than the voltage supplied to the second line. The present invention is also effective when the voltage is lower than the voltage supplied to. In this case, the polarities of the first, second, and third protection diodes may be inverted. Either of the first and second lines may be a power supply line and the other may be a ground line, or a source and drain line.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上の説明から理解できるように、この
発明の入力保護回路およびこれを有するICにあって
は、金属配線層が一層であり第1のラインと第2のライ
ンがこの金属配線層のパターンからなりパッドが第1,
第2のライン間に配置され内部回路が第2のラインを挟
んでパッドの反対側に配置されたIC内に設けられる入
力保護回路において、第1のラインに直結して設けられ
パッドに接続された第1の保護ダイオードと、第2のラ
インに直結して設けられパッドに接続された第2の保護
ダイオードと、第2のラインに直結して設けられた第3
の保護ダイオードと、を備え、パッド,第1,第3の保
護ダイオード,内部回路を順に結ぶ配線パターンを介し
て内部回路が入力信号を受け、第1,第3の保護ダイオ
ード間の配線パターンが所定の抵抗値を有する。これに
より、ICの内部回路を異常入力から十分に保護するこ
とができ、しかも内部回路についてのレイアウト上の制
約が少ない構成の入力保護回路を実現することができる
という効果がある。
As can be understood from the above description, the input protection circuit and the IC having the same according to the present invention have a single metal wiring layer and the first line and the second line are formed of the metal wiring layer. The pad is composed of a layer pattern
An input protection circuit provided in an IC disposed between a second line and an internal circuit disposed on the opposite side of the pad across the second line, provided directly in connection with the first line and connected to the pad A first protection diode, a second protection diode directly connected to the second line and connected to the pad, and a third protection diode directly connected to the second line.
And an internal circuit receives an input signal through a wiring pattern that sequentially connects the pad, the first and third protection diodes, and the internal circuit, and a wiring pattern between the first and third protection diodes is provided. It has a predetermined resistance value. As a result, the internal circuit of the IC can be sufficiently protected from abnormal input, and an input protection circuit having a configuration with less restrictions on the layout of the internal circuit can be realized.

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

【図1】図1は、この発明の構成の入力保護回路の一実
施例について、そのパターンレイアウトの拡大模式図で
ある。
FIG. 1 is an enlarged schematic diagram of a pattern layout of an embodiment of an input protection circuit having a configuration of the present invention.

【図2】図2は、その等価回路である。FIG. 2 is an equivalent circuit thereof.

【図3】図3は、入力保護回路について、従来のパター
ンレイアウトの拡大模式図に、等価回路の記号を付加し
たものである。
FIG. 3 is an enlarged schematic diagram of a conventional pattern layout of an input protection circuit, in which equivalent circuit symbols are added.

【図4】図4は、その等価回路図である。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram thereof.

【図5】図5は、従来の金属配線層が一層のICについ
て、そのパターンレイアウトの模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of a pattern layout of a conventional IC having one metal wiring layer.

【図6】図6は、従来の入力保護回路について、その基
本回路である。
FIG. 6 is a basic circuit of a conventional input protection circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 IC VDD 第1のラインとしての電源ライン GND 第2のラインとしての接地ライン 20 外部からの入力信号Aを受けるパッド 21 ポリシリコンの第1の配線パターン 21a その寄生回路 22 ポリシリコンの第2の配線パターン 22a その寄生回路 30 電源用パッド 31 ダイオードD1の領域 40 接地用パッド 41 ダイオードD2の領域 42 ダイオードD3の領域 60 ポリシリコンの第3の配線パターン 61 ポリシリコンの第4の配線パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 IC VDD Power supply line as 1st line GND Ground line as 2nd line 20 Pad which receives input signal A from the outside 21 First wiring pattern of polysilicon 21a Parasitic circuit 22 Second of polysilicon Wiring pattern 22a Parasitic circuit 30 Power supply pad 31 Diode D1 area 40 Grounding pad 41 Diode D2 area 42 Diode D3 area 60 Third wiring pattern of polysilicon 61 Fourth wiring pattern of polysilicon

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/8234 - 21/8238 H01L 21/8249 H01L 27/04 - 27/06 H01L 27/08 331 H01L 27/088 - 27/092 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/8234-21/8238 H01L 21/8249 H01L 27/04-27/06 H01L 27/08 331 H01L 27 / 088-27/092 H01L 29/78

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属配線層が一層であり電源ライン等の第
1のラインと接地ライン等の第2のラインが前記金属配
線層のパターンからなり外部からの入力信号を受けるパ
ッドが前記第1のラインと前記第2のラインとのライン
間に配置され前記パッドを経由した後に前記入力信号を
受ける内部回路が前記第2のラインを挟んで前記パッド
の反対側に配置されたIC内に設けられ、外部から前記
パッドに印加されたサージ電圧等の異常入力から前記内
部回路を保護する入力保護回路において、 前記第1のラインのパターン内に配置して設けられ又は
前記第1のラインに接して設けられ、カソード(又はア
ノード)が前記第1のラインに直接接続され、アノード
(又はカソード)がポリシリコン等の非金属の第1の配
線パターンで前記パッドに接続された第1の保護ダイオ
ードと、 前記第2のラインのパターン内に配置して設けられ又は
前記第2のラインに接して設けられ、アノード(又はカ
ソード)が前記第2のラインに直接接続され、カソード
(又はアノード)がポリシリコン等の非金属の第2の配
線パターンで前記パッドに接続された第2の保護ダイオ
ードと、 前記第2のラインのパターン内に配置して設けられ又は
前記第2のラインに接して設けられ、アノード(又はカ
ソード)が前記第2のラインに直接接続され、カソード
(又はアノード)がポリシリコン等の非金属の第3の配
線パターンで前記第1のダイオードのアノード(又はカ
ソード)に接続された第3の保護ダイオードと、 前記第3の保護ダイオードのカソード(又はアノード)
と前記内部回路とを接続する第4の配線パターンと、 を備え、前記内部回路が前記パッドと前記第1の配線パ
ターンと前記第3の配線パターンと前記第4の配線パタ
ーンとを順に経由した後に前記入力信号を受け、前記第
3の配線パターンが前記内部回路の入力保護抵抗として
の所定の抵抗値を有することを特徴とする入力保護回
路。
A first line such as a power supply line and a second line such as a ground line are formed of a pattern of the metal wiring layer, and a pad for receiving an external input signal is provided on the first line. And an internal circuit disposed between the second line and the second line and receiving the input signal after passing through the pad is provided in an IC disposed on the opposite side of the pad across the second line. An input protection circuit for protecting the internal circuit from an abnormal input such as a surge voltage applied to the pad from the outside, wherein the input protection circuit is disposed in a pattern of the first line or is in contact with the first line. And a cathode (or anode) is directly connected to the first line, and an anode (or cathode) is connected to the pad with a first wiring pattern of a nonmetal such as polysilicon. A first protection diode provided in the second line pattern or provided in contact with the second line, and an anode (or a cathode) is directly connected to the second line. A second protection diode having a cathode (or anode) connected to the pad with a second wiring pattern made of a non-metal such as polysilicon; and a second protection diode disposed in the second line pattern, or 2, the anode (or cathode) is directly connected to the second line, and the cathode (or anode) is a non-metallic third wiring pattern of polysilicon or the like. A third protection diode connected to the anode (or cathode), and a cathode (or anode) of the third protection diode
And a fourth wiring pattern for connecting the internal circuit to the internal circuit. The internal circuit sequentially passes through the pad, the first wiring pattern, the third wiring pattern, and the fourth wiring pattern. An input protection circuit, wherein the third wiring pattern has a predetermined resistance value as an input protection resistance of the internal circuit after receiving the input signal later.
【請求項2】金属配線層が一層であり電源ライン等の第
1のラインと接地ライン等の第2のラインが前記金属配
線層のパターンからなり外部からの入力信号を受けるパ
ッドが前記第1のラインと前記第2のラインとのライン
間に配置され前記パッドを経由した後に前記入力信号を
受ける内部回路が前記第2のラインを挟んで前記パッド
の反対側に配置されたICにおいて、 前記第1のラインのパターン内に配置して設けられ又は
前記第1のラインに接して設けられカソード(又はアノ
ード)が前記第1のラインに直接接続されアノード(又
はカソード)がポリシリコン等の非金属の第1の配線パ
ターンで前記パッドに接続された第1の保護ダイオード
と、前記第2のラインのパターン内に配置して設けられ
又は前記第2のラインに接して設けられアノード(又は
カソード)が前記第2のラインに直接接続されカソード
(又はアノード)がポリシリコン等の非金属の第2の配
線パターンで前記パッドに接続された第2の保護ダイオ
ードと、前記第2のラインのパターン内に配置して設け
られ又は前記第2のラインに接して設けられアノード
(又はカソード)が前記第2のラインに直接接続されカ
ソード(又はアノード)がポリシリコン等の非金属の第
3の配線パターンで前記第1のダイオードのアノード
(又はカソード)に接続された第3の保護ダイオード
と、前記第3の保護ダイオードのカソード(又はアノー
ド)と前記内部回路とを接続する第4の配線パターン
と、を備え、前記内部回路が前記パッドと前記第1の配
線パターンと前記第3の配線パターンと前記第4の配線
パターンとを順に経由した後に前記入力信号を受け、前
記第3の配線パターンが前記内部回路の入力保護抵抗と
しての所定の抵抗値を有する入力保護回路を有し、 外部から前記パッドに印加されたサージ電圧等の異常入
力から前記内部回路を保護することを特徴とするIC。
2. A semiconductor device according to claim 1, wherein a metal wiring layer is a single layer, and a first line such as a power supply line and a second line such as a ground line are formed of the pattern of the metal wiring layer. An internal circuit disposed between the line of the second line and the second line and receiving the input signal after passing through the pad, the internal circuit being disposed on the opposite side of the pad across the second line; The cathode (or anode) is disposed in the pattern of the first line or provided in contact with the first line, the cathode (or the anode) is directly connected to the first line, and the anode (or the cathode) is a non-conductive material such as polysilicon. A first protection diode connected to the pad by a first metal wiring pattern, and a first protection diode disposed in the second line pattern or provided in contact with the second line; A second protection diode whose anode (or cathode) is directly connected to the second line and whose cathode (or anode) is connected to the pad by a second wiring pattern of a non-metal such as polysilicon; And the anode (or cathode) is provided in contact with the second line and is directly connected to the second line and the cathode (or anode) is made of a non-metal such as polysilicon. A third protection diode connected to the anode (or cathode) of the first diode by a third wiring pattern, and a third protection diode connecting the cathode (or anode) of the third protection diode to the internal circuit. Wherein the internal circuit includes the pad, the first wiring pattern, the third wiring pattern, and the fourth wiring pattern. And the third wiring pattern has an input protection circuit having a predetermined resistance value as an input protection resistance of the internal circuit, and a surge applied from the outside to the pad. An IC for protecting the internal circuit from abnormal input such as voltage.
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