JP3334741B2 - Semiconductor input circuit - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路で
使用する半導体入力回路に係り、特に、内部回路に使用
する電源電圧よりも高い電位の信号を入力し、SOI(S
ilocon On Insurator)基板上に作成される集積回路に好
適な半導体入力回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor input circuit used in a semiconductor integrated circuit.
The present invention relates to a semiconductor input circuit suitable for an integrated circuit formed on a substrate (ilocon On Insurator).
【0002】[0002]
【従来の技術】図4は、従来の半導体入力回路SI4の
構成を示す図である。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional semiconductor input circuit SI4.
【0003】従来の半導体入力回路SI4は、サージ保
護回路20と、信号レベル低下回路40とで構成されて
いる。The conventional semiconductor input circuit SI4 includes a surge protection circuit 20 and a signal level lowering circuit 40.
【0004】半導体入力回路SI4は、パッド10から
信号を入力し、パッド10とサージ保護回路20の入力
端子との間に、入力信号線L1が接続され、この入力信
号線L1が信号レベル低下回路40の入力端子に接続さ
れている。信号レベル低下回路40の出力端子は、出力
信号線L2を介して内部回路50の入力端子に接続さ
れ、信号レベル低下回路40の電源線VDDと内部回路
50の電源線VDDとは共通である。The semiconductor input circuit SI4 inputs a signal from the pad 10, and an input signal line L1 is connected between the pad 10 and an input terminal of the surge protection circuit 20, and the input signal line L1 is connected to a signal level lowering circuit. It is connected to 40 input terminals. The output terminal of the signal level lowering circuit 40 is connected to the input terminal of the internal circuit 50 via the output signal line L2, and the power supply line VDD of the signal level lowering circuit 40 and the power supply line VDD of the internal circuit 50 are common.
【0005】サージ保護回路20は、NチャネルMOS
トランジスタ21とNチャネルMOSトランジスタ22
とで構成されている。NチャネルMOSトランジスタ2
1は、そのドレインが、パッド10に接続され、そのゲ
ートが、LSI内の高電位の電源線VDDに接続され、
そのソースが、NチャネルMOSトランジスタ22のド
レインに接続されている。NチャネルMOSトランジス
タ22のゲートとソースとは、LSI内の低電位の電源
線GNDに接続されている。The surge protection circuit 20 is an N-channel MOS
Transistor 21 and N-channel MOS transistor 22
It is composed of N channel MOS transistor 2
1 has a drain connected to the pad 10, a gate connected to a high-potential power supply line VDD in the LSI,
Its source is connected to the drain of N-channel MOS transistor 22. The gate and source of the N-channel MOS transistor 22 are connected to a low-potential power supply line GND in the LSI.
【0006】信号レベル低下回路40は、NチャネルM
OSトランジスタ41と、PチャネルMOSトランジス
タ42と、インバータ43とで構成されている。Nチャ
ネルMOSトランジスタ41は、そのドレインが、信号
レベル低下回路40の入力端子に接続され、そのゲート
は、高電位の電源線VDDに接続され、そのソースは、
PチャネルMOSトランジスタ42のドレインとインバ
ータ43の入力端子とに接続されている。PチャネルM
OSトランジスタ42は、そのゲートが、インバータ4
3の出力端子に接続され、そのソースが、高電位の電源
線VDDに接続されている。インバータ43の出力端子
は、内部回路50の入力端子に接続されている。The signal level lowering circuit 40 has an N-channel M
It comprises an OS transistor 41, a P-channel MOS transistor 42, and an inverter 43. N channel MOS transistor 41 has its drain connected to the input terminal of signal level lowering circuit 40, its gate connected to high potential power supply line VDD, and its source connected to
The drain of the P-channel MOS transistor 42 and the input terminal of the inverter 43 are connected. P channel M
The OS transistor 42 has a gate connected to the inverter 4
3 and the source thereof is connected to the high-potential power supply line VDD. The output terminal of the inverter 43 is connected to the input terminal of the internal circuit 50.
【0007】従来の半導体入力回路SI4において、高
電位の電源線VDDの電圧をたとえば2.0Vとした場
合、その動作時に、ハイレベル3.3V、ローレベル0
Vの信号が入力され、つまり、ハイレベルの電圧が高電
位の電源線VDDの電圧よりも高い値で入力される。In the conventional semiconductor input circuit SI4, if the voltage of the high potential power supply line VDD is set to, for example, 2.0 V, the high level is 3.3 V and the low level is 0 during the operation.
A V signal is input, that is, a high-level voltage is input at a value higher than the voltage of the high-potential power supply line VDD.
【0008】ここで、縦列接続された2段のNチャネル
MOSトランジスタ21、22によってサージ保護回路
20が構成されているが、NチャネルMOSトランジス
タ21、22のそれぞれのソース・ドレイン間でブレー
クダウンを起こさないように設計されている。この点
は、特開平7−160033号に示されている。Here, a surge protection circuit 20 is constituted by two-stage N-channel MOS transistors 21 and 22 connected in cascade, and a breakdown occurs between the source and drain of each of the N-channel MOS transistors 21 and 22. Designed not to wake up. This point is disclosed in JP-A-7-160033.
【0009】また、信号レベル低下回路40は、入力信
号のハイレベル3.3Vを、VDDの電圧値2.0Vに
低下させ、出力している。この点は、特開昭62−14
5918号に開示されている。内部回路50内のMOS
トランジスタのゲートに、入力信号のハイレベル3.3
Vを与えると、ゲート酸化膜の信頼性が低下するが、こ
の信頼性低下を防ぐために、入力信号のレベルを低下さ
せている。つまり、信号レベル低下回路40において、
NチャネルMOSトランジスタ41のドレイン端子に入
力された3.3Vハイレベル入力が、そのソースでは、
VDD−Vthn(VthnはNチャネルMOSトラン
ジスタの閾値電圧)に低下される。Further, the signal level lowering circuit 40 lowers the high level 3.3V of the input signal to the voltage value of VDD of 2.0V and outputs the same. This point is described in JP-A-62-14.
No. 5918. MOS in internal circuit 50
The high level 3.3 of the input signal is applied to the gate of the transistor.
When V is applied, the reliability of the gate oxide film is reduced. To prevent this reduction in reliability, the level of the input signal is reduced. That is, in the signal level lowering circuit 40,
The 3.3 V high-level input input to the drain terminal of the N-channel MOS transistor 41 has its source
VDD-Vthn (Vthn is the threshold voltage of the N-channel MOS transistor).
【0010】そして、PチャネルMOSトランジスタ4
2は、インバータ43のリーク電流を防ぐために、イン
バータ43の入力端子(NチャネルMOSトランジスタ
41のソース端子)の電位を、VDD−VthnからV
DDに引き上げている。つまり、インバータ43の入力
端子の電位を、VDDに引き上げず、VDD−Vthn
のままにしておくと、インバータ43を構成するNチャ
ネルMOSトランジスタとPチャネルMOSトランジス
タとがともにオンし、端子VDDからGNDにリーク電
流として流れるが、インバータ43の入力端子の電位を
VDDに引き上げれば、インバータ43を構成するNチ
ャネルMOSトランジスタとPチャネルMOSトランジ
スタとがともにオンすることがなく、リーク電流が流れ
ない。Then, the P-channel MOS transistor 4
2 sets the potential of the input terminal of the inverter 43 (the source terminal of the N-channel MOS transistor 41) from VDD-Vthn to V
It has been raised to DD. That is, the potential of the input terminal of the inverter 43 is not raised to VDD, and VDD-Vthn
If left as it is, both the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor constituting the inverter 43 are turned on, and flow from the terminal VDD to GND as a leak current, but the potential of the input terminal of the inverter 43 is raised to VDD. For example, both the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor constituting inverter 43 do not turn on, and no leak current flows.
【0011】図5は、従来の半導体入力回路SI4にサ
ージ電流が流入された場合に、サージ電流が高電位の電
源線VDDに抜ける経路R2、R3を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing paths R2 and R3 through which a surge current flows to the high potential power supply line VDD when a surge current flows into the conventional semiconductor input circuit SI4.
【0012】パッド10を経由したサージ電流は、低電
位の電源線GNDに抜ける経路もあるが、図5では、高
電位の電源線VDDに抜ける場合(または逆に考えれば
VDDから入る場合)を示してある。この場合、低電位
の電源線GNDはフローティングになっている。Although there is a path through which the surge current passing through the pad 10 passes through the low-potential power line GND, FIG. 5 shows a case in which the surge current passes through the high-potential power line VDD (or the case that the surge current enters from the VDD). Is shown. In this case, the low potential power supply line GND is floating.
【0013】経路R2は、サージ電流が、サージ保護回
路20から低電位の電源線GNDを経由して内部回路5
0を通り、高電位の電源線VDDに到る経路である。経
路R3は、NチャネルMOSトランジスタ41、Pチャ
ネルMOSトランジスタ42を通って、高電位の電源線
VDDに到る経路である。ここで、信号レベル低下回路
40中のインバータ43の入力端子であるゲート酸化膜
のブレークダウン電位が高ので、インバータ43を経由
する経路R3のブレークダウン電位は高い。The path R2 is a path through which the surge current flows from the surge protection circuit 20 to the internal circuit 5 via the low potential power line GND.
This is a path that passes through 0 and reaches the high-potential power supply line VDD. The path R3 is a path that reaches the high-potential power supply line VDD through the N-channel MOS transistor 41 and the P-channel MOS transistor 42. Here, since the breakdown potential of the gate oxide film, which is the input terminal of the inverter 43 in the signal level lowering circuit 40, is high, the breakdown potential of the path R3 passing through the inverter 43 is high.
【0014】ここで、経路R2のブレークダウン電圧V
bdR2は、 VbdR2=n・Vb+Vb’…(1) である。なお、Vbは、MOSトランジスタ21または
22のソース・ドレインブレークダウン電圧であり、n
・Vbは、2段のNチャネルMOSトランジスタ21、
22におけるブレークダウン電圧の合計であり、Vb’
は、内部回路50のブレークダウン電圧である。Here, the breakdown voltage V of the path R2
bd R2 is as follows: Vbd R2 = n · Vb + Vb ′ (1) Vb is the source / drain breakdown voltage of the MOS transistor 21 or 22, and n
Vb is a two-stage N-channel MOS transistor 21;
22 is the sum of the breakdown voltages, Vb ′
Is a breakdown voltage of the internal circuit 50.
【0015】また、経路R3のブレークダウン電圧Vb
dR3は、 VbdR3=Vb+Vb”…(2) である。なお、Vbは、NチャネルMOSトランジスタ
41のブレークダウン電圧であり、Vb”は、Pチャネ
ルMOSトランジスタ42のブレークダウン電圧であ
る。The breakdown voltage Vb of the path R3
d R3 is Vbd R3 = Vb + Vb ″ (2). Vb is the breakdown voltage of the N-channel MOS transistor 41, and Vb ″ is the breakdown voltage of the P-channel MOS transistor.
【0016】サージ電流が経路R2、R3のどちらの経
路を通るかは、どちらの経路のブレークダウン電圧が低
いかに依存し、つまり、経路R2、経路R3の各ブレー
クダウン電圧のうち、経路中のブレークダウン電圧が低
い方の経路をサージ電流が通る。そして、通常考えられ
ているようなバルクSiのウエハを使用する場合には、
経路R2のブレークダウン電圧VbdR2が、経路R3の
ブレークダウン電圧VbdR3よりも小さくなるので、サ
ージ保護回路20を含む経路R2をサージ電流が通る。Which path of the paths R2 and R3 the surge current passes depends on which path has a lower breakdown voltage. That is, of the breakdown voltages of the paths R2 and R3, The surge current passes through the path with the lower breakdown voltage. Then, when using a bulk Si wafer as generally considered,
Breakdown voltage Vbd R2 route R2, becomes smaller than the breakdown voltage Vbd R3 route R3, through the route R2 that includes a surge protection circuit 20 is the surge current.
【0017】ところで、サージ電流がサージ保護回路2
0を含む経路R2を流れれば、サージ破壊が防止される
ので、従来の半導体入力回路SI4においては、サージ
破壊の問題は生じない。By the way, the surge current is generated by the surge protection circuit 2
Since the surge destruction is prevented by flowing through the path R2 including 0, the problem of the surge destruction does not occur in the conventional semiconductor input circuit SI4.
【0018】次に、上記従来例において、サージ電流が
サージ保護回路20を含む経路R2を流れる理由につい
て説明する。Next, the reason why the surge current flows through the path R2 including the surge protection circuit 20 in the above conventional example will be described.
【0019】図6(1)は、上記従来例において、バル
ク基板を使用した場合に、デバイスの断面で見た電流経
路R2を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing a current path R2 viewed from a cross section of a device when a bulk substrate is used in the above-mentioned conventional example.
【0020】サージ保護回路20を形成するNチャネル
MOSトランジスタ21とNチャネルMOSトランジス
タ22とにおいて、NチャネルMOSトランジスタ21
のドレインから、NチャネルMOSトランジスタ22の
ソースに直接達する電流が存在する。この電流によっ
て、サージ保護回路20のブレークダウン電圧は、図7
(1)に示すように1.1Vb(Vbは、NチャネルM
OSトランジスタのブレークダウン電圧であり、1.1
Vbは、Vbの1.1倍である)程度になる。In the N-channel MOS transistor 21 and the N-channel MOS transistor 22 forming the surge protection circuit 20, the N-channel MOS transistor 21
Current directly reaches the source of N-channel MOS transistor 22 from its drain. By this current, the breakdown voltage of the surge protection circuit 20 is reduced as shown in FIG.
As shown in (1), 1.1 Vb (Vb is N channel M
The breakdown voltage of the OS transistor, which is 1.1
Vb is 1.1 times Vb).
【0021】一方、内部回路50のブレークダウン電圧
Vd’は、図6(1)のウェルダイオードの順方向電圧
部Vd(=0.8V)となる。したがって、バルク基板
において、(1)式は次のようになる。 VbdR2(バルク)=1.1Vb+0.8…(3) なお、VbdR2(バルク)は、バルク基板を使用した場
合に、サージ電流が経路R2を経由したときのブレーク
ダウン電圧である。On the other hand, the breakdown voltage Vd 'of the internal circuit 50 is the forward voltage portion Vd (= 0.8 V) of the well diode in FIG. Therefore, for a bulk substrate, equation (1) becomes: Vbd R2 (bulk) = 1.1 Vb + 0.8 (3) Vbd R2 (bulk) is a breakdown voltage when a surge current passes through the path R2 when a bulk substrate is used.
【0022】また、経路R3におけるPチャネルMOS
トランジスタ42のブレークダウン電圧は、実験によれ
ば、NチャネルMOSトランジスタのブレークダウン電
圧Vbの30%程度とみなせる。したがって、バルク基
板において、(2)式は、次のようになる。 VbdR3(バルク)=1.3Vb…(4) なお、VbdR3(バルク)は、バルク基板を使用した場
合に、サージ電流が経路R3を経由したときのブレーク
ダウン電圧である。Further, a P-channel MOS in the path R3
According to experiments, the breakdown voltage of the transistor 42 can be regarded as about 30% of the breakdown voltage Vb of the N-channel MOS transistor. Therefore, for a bulk substrate, equation (2) becomes: Vbd R3 (bulk) = 1.3 Vb (4) Vbd R3 (bulk) is a breakdown voltage when a surge current passes through the path R3 when a bulk substrate is used.
【0023】ここで、Vbは、0.5μmMOSプロセ
スにおいて約8V程度であり、(3)、(4)式に、V
b=8を代入すれば、VbdR2(バルク)=9.6V
(1.1Vb+0.8)であり、VbdR3(バルク)=
10.3V(1.3Vb)であり、したがって、経路R
2のブレークダウン電圧VbdR2(バルク)は、経路R
3のブレークダウン電圧VbdR3(バルク)よりも小さ
く、サージ電流が経路R2を流れるので、サージ電流に
よる破壊が起こらない。Here, Vb is about 8 V in the 0.5 μm MOS process, and Vb is expressed by the formulas (3) and (4).
By substituting b = 8, Vbd R2 (bulk) = 9.6 V
(1.1 Vb + 0.8), and Vbd R3 (bulk) =
10.3V (1.3Vb) and therefore the path R
2 breakdown voltage Vbd R2 (bulk)
3 is smaller than the breakdown voltage Vbd R3 (bulk) and the surge current flows through the path R2, so that the surge current does not cause breakdown.
【0024】[0024]
【発明が解決しようとする課題】図6(2)は、上記従
来例において、SOI基板を使用した場合におけるデバ
イスの断面を示す図である。FIG. 6 (2) is a diagram showing a cross section of a device when an SOI substrate is used in the above conventional example.
【0025】従来の半導体入力回路をSOI(Silocon O
n Insurator)基板上に形成した場合、図6(2)に示す
ように、SOI基板上の経路R2から見ると、サージ保
護回路20を形成するNチャネルMOSトランジスタ2
1のドレインからNチャネルMOSトランジスタ22の
ソースに電流が直接流れる経路が存在しない。このため
に、サージ保護回路20のブレークダウン電圧は、図7
(2)に示すように、MOSトランジスタ1個のブレー
クダウン電圧Vbに縦列段数を掛けた値に近づき、2V
b程度となる。A conventional semiconductor input circuit is an SOI (Silocon O
n Insurator) When formed on a substrate, the N-channel MOS transistor 2 forming the surge protection circuit 20 is viewed from the path R2 on the SOI substrate as shown in FIG.
There is no path through which current flows directly from the drain of the N. 1 to the source of the N-channel MOS transistor 22. For this reason, the breakdown voltage of the surge protection circuit 20 is set as shown in FIG.
As shown in (2), the value approaches the value obtained by multiplying the breakdown voltage Vb of one MOS transistor by the number of cascaded stages.
about b.
【0026】さらに、SOI基板では、図6(1)に示
したウェルダイオードが存在しないので、サージ電流
は、図6(2)に示すように、内部回路50のNチャネ
ルMOSトランジスタとPチャネルMOSトランジスタ
とのソース・ドレイン間を通り、高電位の電源線VDD
に到る。Further, in the SOI substrate, since the well diode shown in FIG. 6A does not exist, the surge current is reduced by the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor of the internal circuit 50 as shown in FIG. High potential power supply line VDD passing between the source and drain with the transistor
To reach.
【0027】したがって、SOI基板では、Vbd
R2(SOI)は、(1)式に対応して次のようになる。 VbdR2(SOI)=2Vb+Vb…(5) なお、VbdR2(SOI)は、SOI基板を使用した場
合に、サージ電流が経路R2を経由したときのブレーク
ダウン電圧である。また、ここでは、内部回路50のN
チャネルMOSトランジスタとPチャネルMOSトラン
ジスタとを合わせたソース・ドレイン間ブレークダウン
電圧はVbと仮定している。つまり、サージ電流が入力
されたときに、内部回路50のゲート電位が、一時的に
ハイかローになり、NチャネルMOSトランジスタかP
チャネルMOSトランジスタかのいづれかがオン状態に
なるとしたので、内部回路50のNチャネルMOSトラ
ンジスタとPチャネルMOSトランジスタとを合わせた
ソース・ドレイン間ブレークダウン電圧はVbである。Therefore, in the SOI substrate, Vbd
R2 (SOI) is as follows, corresponding to equation (1). Vbd R2 (SOI) = 2Vb + Vb (5) Vbd R2 (SOI) is a breakdown voltage when a surge current passes through the path R2 when an SOI substrate is used. Also, here, N
The source-drain breakdown voltage of the channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor is assumed to be Vb. That is, when a surge current is input, the gate potential of the internal circuit 50 temporarily becomes high or low, and the gate potential of the N-channel MOS transistor
Since one of the channel MOS transistors is turned on, the source-drain breakdown voltage of the N-channel MOS transistor and the P-channel MOS transistor of the internal circuit 50 is Vb.
【0028】一方、経路R3のブレークダウン電圧はS
OI基板上でも変わらないので、VbdR3(SOI)
は、(4)式に等しい。 VbdR3(SOI)=1.3Vb…(6) なお、VbdR3(SOI)は、SOI基板を使用した場
合に、サージ電流が経路R3を経由したときのブレーク
ダウン電圧である。On the other hand, the breakdown voltage of the path R3 is S
Since it does not change on the OI substrate, Vbd R3 (SOI)
Is equal to the expression (4). Vbd R3 (SOI) = 1.3 Vb (6) Vbd R3 (SOI) is a breakdown voltage when a surge current passes through the path R3 when an SOI substrate is used.
【0029】上記従来例において、SOI基板を使用し
た場合、(5)式と(6)式を比較することによって、
経路R2のブレークダウン電圧(=3Vb)が、経路R
3のブレークダウン電圧(=1.3Vb)よりも高くな
ることがわかる。したがって、上記従来例において、S
OI基板を使用した場合、サージ電流は図5に示す経路
R3を通って流れる。したがって、信号レベル低下回路
40を構成するNチャネルMOSトランジスタ41とP
チャネルMOSトランジスタ42とに大電流が流れ込
み、両トランジスタ41、42が微小であるので、Nチ
ャネルMOSトランジスタ41とPチャネルMOSトラ
ンジスタ42とが破壊する。In the above conventional example, when an SOI substrate is used, by comparing the expressions (5) and (6),
The breakdown voltage of the path R2 (= 3 Vb)
3 is higher than the breakdown voltage (= 1.3 Vb). Therefore, in the above conventional example, S
When an OI substrate is used, the surge current flows through a path R3 shown in FIG. Therefore, N-channel MOS transistor 41 forming signal level lowering circuit 40 and P
Since a large current flows into the channel MOS transistor 42 and both transistors 41 and 42 are minute, the N-channel MOS transistor 41 and the P-channel MOS transistor 42 are broken.
【0030】したがって、従来の半導体入力回路をSO
I基板上に形成した場合、サージ保護回路20を付加し
ても、サージ破壊を防止することができないという問題
がある。Therefore, the conventional semiconductor input circuit is
When formed on an I substrate, there is a problem that surge destruction cannot be prevented even if the surge protection circuit 20 is added.
【0031】本発明は、SOI基板上に半導体入力回路
を形成し、内部回路に使用する電源電圧よりも高い電位
の信号を半導体入力回路に入力した場合、十分なサージ
耐圧を持つことができる半導体入力回路を提供すること
を目的とするものである。According to the present invention, when a semiconductor input circuit is formed on an SOI substrate and a signal having a higher potential than a power supply voltage used for an internal circuit is input to the semiconductor input circuit, a semiconductor having a sufficient surge withstand voltage can be obtained. It is an object to provide an input circuit.
【0032】[0032]
【課題を解決するための手段】本発明は、信号入力用の
パッドと半導体集積回路の内部回路との間に配置され、
サージ保護回路と信号レベル低下回路とを具備し、上記
サージ保護回路の入力端子が上記パッドに接続される入
力信号線に接続され、上記信号レベル低下回路の出力端
子が上記内部回路の入力端子に接続する出力信号線に接
続されている半導体入力回路において、上記入力信号線
と上記信号レベル低下回路の入力端子との間に接続され
ているブレークダウン電圧増加回路と、n側が上記内部
回路と共通の高電位の電源線に接続され、p側が上記内
部回路と共通の低電位の電源線に接続されているpn接
合ダイオードとを有し、上記サージ保護回路は、第1の
NチャネルMOSトランジスタと第2のNチャネルMO
Sトランジスタとで構成され、上記第1のNチャネルM
OSトランジスタのドレインは上記入力信号線に接続さ
れ、ゲートは上記高電位の電源線に接続され、ソースは
上記第2のNチャネルMOSトランジスタのドレインに
接続され、上記第2のNチャネルMOSトランジスタの
ゲートとソースは上記低電位電源線に接続され、上記ブ
レークダウン電圧増加回路は、少なくとも1段の縦列M
OSトランジスタで構成され、上記縦列MOSトランジ
スタの全てのゲート端子は、電圧印加時に上記縦列MO
Sトランジスタをオンする側の電源線に接続され、上記
信号レベル低下回路は、第3のNチャネルMOSトラン
ジスタと、pチャネルMOSトランジスタと、インバー
タとで構成され、上記第3のNチャネルMOSトランジ
スタのドレインは上記信号レベル低下回路の入力端子に
接続され、ゲートは上記高電位の電源線に接続され、ソ
ースは上記PチャネルMOSトランジスタのドレインと
上記インバータの入力端子に接続され、上記Pチャネル
MOSトランジスタのゲートは上記インバータの出力端
子に接続され、ソースは上記高電位の電源線に接続さ
れ、上記インバータの出力端子は上記出力信号線に接続
される半導体入力回路である。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a signal input device.
It is arranged between the pad and the internal circuit of the semiconductor integrated circuit,
A surge protection circuit and a signal level lowering circuit,
Connect the input terminal of the surge protection circuit to the pad
Output terminal of the signal level reduction circuit
Connected to the output signal line connected to the input terminal of the internal circuit.
In the continuous semiconductor input circuit, the input signal line
And the input terminal of the signal level lowering circuit.
Breakdown voltage increasing circuit and n side
Connected to a high-potential power supply line common to the circuit,
Pn connection connected to a low-potential power line common to the external circuit
And the surge protection circuit has a first diode.
N channel MOS transistor and second N channel MO
And the first N-channel M
The drain of the OS transistor is connected to the input signal line.
The gate is connected to the high potential power line, and the source is
To the drain of the second N-channel MOS transistor
Connected to the second N-channel MOS transistor.
The gate and source are connected to the low-potential power line,
The breakdown voltage increasing circuit comprises at least one column M
OS transistors, and the above-mentioned cascade MOS transistors
All gate terminals of the star
Connected to the power supply line that turns on the S transistor,
The signal level lowering circuit includes a third N-channel MOS transistor.
Transistors, p-channel MOS transistors, and inverters
And the third N-channel MOS transistor.
The drain of the star is connected to the input terminal of the signal level lowering circuit.
And the gate is connected to the high potential power line
Is connected to the drain of the P-channel MOS transistor.
Connected to the input terminal of the inverter, the P-channel
The gate of the MOS transistor is the output terminal of the inverter
The source is connected to the high potential power line
The output terminal of the inverter is connected to the output signal line
Semiconductor input circuit.
【0033】[0033]
【発明の実施の形態および実施例】図1は、本発明の一
実施例である半導体入力回路SI1を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor input circuit SI1 according to one embodiment of the present invention.
【0034】半導体入力回路SI1は、サージ保護回路
20と、ブレークダウン電圧増加回路30と、信号レベ
ル低下回路40と、ダイオード60とを有する。The semiconductor input circuit SI1 has a surge protection circuit 20, a breakdown voltage increasing circuit 30, a signal level lowering circuit 40, and a diode 60.
【0035】半導体入力回路SI1において、パッド1
0から信号を入力し、このパッド10に接続されている
入力信号線L1が、サージ保護回路20の入力端子と、
ブレークダウン電圧増加回路30の入力端子とに接続さ
れ、ブレークダウン電圧増加回路30の出力端子が、信
号レベル低下回路40の入力端子に接続されている。信
号レベル低下回路40の出力端子が、内部回路50の入
力端子に接続されている。内部回路50、信号レベル低
下回路40、ブレークダウン電圧増加回路30の電源V
DDは共通である。また、ダイオード60は、そのn側
が高電位の電源線VDD線に接続され、そのp側が低電
位の電源線GND線に接続されているpn接合ダイオー
ドである。In the semiconductor input circuit SI1, the pad 1
0, the input signal line L1 connected to the pad 10 is connected to the input terminal of the surge protection circuit 20,
The output terminal of the breakdown voltage increasing circuit 30 is connected to the input terminal of the signal level lowering circuit 40. The output terminal of the signal level lowering circuit 40 is connected to the input terminal of the internal circuit 50. Power supply V of the internal circuit 50, the signal level lowering circuit 40, and the breakdown voltage increasing circuit 30
DD is common. The diode 60 is a pn junction diode whose n-side is connected to a high-potential power supply line VDD and whose p-side is connected to a low-potential power supply line GND.
【0036】サージ保護回路20は、NチャネルMOS
トランジスタ21とNチャネルMOSトランジスタ22
とで構成されている。NチャネルMOSトランジスタ2
1は、そのドレインが、パッド10に接続され、そのゲ
ートが、LSI内の高電位の電源線VDDに接続され、
そのソースが、NチャネルMOSトランジスタ22のド
レインに接続されている。NチャネルMOSトランジス
タ22のゲートとソースとは、LSI内の低電位の電源
線GNDに接続されている。The surge protection circuit 20 is an N-channel MOS
Transistor 21 and N-channel MOS transistor 22
It is composed of N channel MOS transistor 2
1 has a drain connected to the pad 10, a gate connected to a high-potential power supply line VDD in the LSI,
Its source is connected to the drain of N-channel MOS transistor 22. The gate and source of the N-channel MOS transistor 22 are connected to a low-potential power supply line GND in the LSI.
【0037】ブレークダウン電圧増加回路30は、Nチ
ャネルMOSトランジスタ31で構成され、このNチャ
ネルMOSトランジスタ31は、そのゲートが高電位の
電源線VDDに接続され、そのドレインがパッド10に
接続され、そのソースが信号レベル低下回路40の入力
端子に接続されている。The breakdown voltage increasing circuit 30 includes an N-channel MOS transistor 31. The N-channel MOS transistor 31 has a gate connected to the high potential power supply line VDD, a drain connected to the pad 10, The source is connected to the input terminal of the signal level lowering circuit 40.
【0038】信号レベル低下回路40は、NチャネルM
OSトランジスタ41と、PチャネルMOSトランジス
タ42と、インバータ43とで構成されている。Nチャ
ネルMOSトランジスタ41は、そのドレインが、信号
レベル低下回路40の入力端子に接続され、そのゲート
が、高電位の電源線VDDに接続され、そのソースが、
PチャネルMOSトランジスタ42のドレインとインバ
ータ43の入力端子とに接続されている。また、Pチャ
ネルMOSトランジスタ42は、そのゲートが、インバ
ータ43の出力端子に接続され、そのソースが、高電位
の電源線VDDに接続されている。インバータ43の出
力端子は、内部回路50の入力端子に接続されている。The signal level lowering circuit 40 has an N-channel M
It comprises an OS transistor 41, a P-channel MOS transistor 42, and an inverter 43. The N-channel MOS transistor 41 has a drain connected to the input terminal of the signal level lowering circuit 40, a gate connected to the high potential power supply line VDD, and a source connected to the high potential power supply line VDD.
The drain of the P-channel MOS transistor 42 and the input terminal of the inverter 43 are connected. The P-channel MOS transistor 42 has a gate connected to the output terminal of the inverter 43 and a source connected to the high-potential power supply line VDD. The output terminal of the inverter 43 is connected to the input terminal of the internal circuit 50.
【0039】次に、上記実施例の動作について説明す
る。Next, the operation of the above embodiment will be described.
【0040】半導体入力回路SI1において、たとえば
高電位VDDを2.0Vとしたときに、動作時は、ハイ
レベル3.3V、ローレベル0Vの信号が入力する。つ
まり、ハイレベルが高電位VDDよりも高い電圧で入力
する。In the semiconductor input circuit SI1, for example, when the high potential VDD is set to 2.0V, a signal of a high level of 3.3V and a low level of 0V are input during operation. That is, a high level is input at a voltage higher than the high potential VDD.
【0041】縦列接続された2段のNチャネルMOSト
ランジスタ21、22によってサージ保護回路20が構
成されているが、NチャネルMOSトランジスタ21、
22のそれぞれのソース・ドレイン間でブレークダウン
を起こさない。また、ブレークダウン電圧増加回路30
と信号レベル低下回路40とによって、入力信号のハイ
レベル3.3Vを、高電位の電源線VDDの電圧値であ
る2.0Vに低下させ、出力する。このようにして、内
部回路50のMOSトランジスタのゲートにハイレベル
3.3Vが与えられることがなく、したがって、ハイレ
ベル3.3Vが与えられることによるゲート酸化膜の信
頼性低下を防ぐことができる。The surge protection circuit 20 is constituted by two stages of N-channel MOS transistors 21 and 22 connected in cascade.
No breakdown occurs between the source and the drain of each of the 22. Also, the breakdown voltage increasing circuit 30
And the signal level lowering circuit 40 lowers the high level 3.3 V of the input signal to 2.0 V, which is the voltage value of the high potential power supply line VDD, and outputs it. In this manner, the high level 3.3 V is not applied to the gate of the MOS transistor of the internal circuit 50, so that the reliability of the gate oxide film due to the high level 3.3 V can be prevented. .
【0042】ところで、NチャネルMOSトランジスタ
31のドレイン端子における3.3Vハイレベル入力
が、ブレークダウン電圧増加回路30におけるNチャネ
ルMOSトランジスタ31のソースで、VDD−Vth
nまで低下される。なお、Vthnは、NチャネルMO
Sトランジスタ31の閾値電圧である。When the 3.3 V high level input at the drain terminal of the N-channel MOS transistor 31 is applied to the source of the N-channel MOS transistor 31 in the breakdown voltage increasing circuit 30, VDD-Vth
n. Vthn is an N-channel MO.
This is the threshold voltage of the S transistor 31.
【0043】また、半導体入力回路SI1の入力信号
は、信号レベル低下回路40におけるNチャネルMOS
トランジスタ41を通過するが、NチャネルMOSトラ
ンジスタ41がオンしているので、そのドレインとソー
スとがほぼ同電位になり、NチャネルMOSトランジス
タ41のソース端子は、VDD−Vthnのハイレベル
電位を出力する。そして、PチャネルMOSトランジス
タ42は、インバータ43のリーク電流を防ぐために、
インバータ43の入力端子(NチャネルMOSトランジ
スタ41のソース端子)の電位をVDD−Vthnから
VDDに引き上げる。The input signal of the semiconductor input circuit SI1 is supplied to the N-channel MOS in the signal level lowering circuit 40.
Although passing through the transistor 41, since the N-channel MOS transistor 41 is on, its drain and source have substantially the same potential, and the source terminal of the N-channel MOS transistor 41 outputs a high level potential of VDD-Vthn. I do. Then, the P-channel MOS transistor 42 is used to prevent a leakage current of the inverter 43,
The potential of the input terminal of the inverter 43 (the source terminal of the N-channel MOS transistor 41) is raised from VDD-Vthn to VDD.
【0044】次に、上記実施例にサージ電流が入ったと
きの動作について説明する。Next, the operation when a surge current enters the above embodiment will be described.
【0045】図2は、半導体入力回路SI1にサージ電
流が入ったときの動作を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation when a surge current enters the semiconductor input circuit SI1.
【0046】基板はSOI基板である。パッド10から
入ったサージ電流は、GNDに抜ける経路もあるが、こ
こでは高電位の電源線VDDに抜ける(または逆に考え
ればVDDから入る)場合について示す。このときに、
低電位の電源線GNDはフローティングになっている。The substrate is an SOI substrate. Although there is a path through which the surge current from the pad 10 escapes to GND, the case where the surge current enters the high-potential power supply line VDD (or, in other words, enters from VDD) will be described. At this time,
The low potential power line GND is floating.
【0047】サージ電流が高電位の電源線VDDに抜け
る経路には、図2に示す経路R1と経路R2とがある。
経路R1は、NチャネルMOSトランジスタ31、Nチ
ャネルMOSトランジスタ41、PチャネルMOSトラ
ンジスタ42を通って高電位の電源線VDDに到る経路
であり、信号レベル低下回路40のインバータ43の入
力電位(ゲート酸化膜のブレーク電位)が高い。経路R
2は、サージ保護回路20から低電位の電源線GNDを
経由してダイオード60を通り高電位の電源線VDDに
到る経路である。The path through which the surge current flows to the high-potential power line VDD includes a path R1 and a path R2 shown in FIG.
The path R1 is a path that reaches the high-potential power supply line VDD through the N-channel MOS transistor 31, the N-channel MOS transistor 41, and the P-channel MOS transistor 42, and is the input potential (gate) of the inverter 43 of the signal level lowering circuit 40. The break potential of the oxide film) is high. Route R
Reference numeral 2 denotes a path from the surge protection circuit 20 to the high-potential power line VDD through the diode 60 via the low-potential power line GND.
【0048】サージ保護回路20を含む経路R2をサー
ジ電流が流れる場合には、サージ破壊が防止されるが、
サージ電流がいずれの経路を通るかは、どちらの経路の
ブレークダウン電圧が低いかに依存し、つまり、ブレー
クダウン電圧の低い経路をサージ電流が通過する。When a surge current flows through the path R2 including the surge protection circuit 20, surge destruction is prevented.
Which path the surge current passes through depends on which path has a lower breakdown voltage, that is, the surge current passes through a path having a lower breakdown voltage.
【0049】SOI基板を使用した場合に、サージ電流
が経路R1を経由したときのブレークダウン電圧をVb
dR1(SOI)とすると、 VbdR1(SOI)=2Vb+Vb”…(7) である。ここで、Vbは、MOSトランジスタのソース
・ドレインブレークダウン電圧であり、2Vbは、Nチ
ャネルMOSトランジスタ31とNチャネルMOSトラ
ンジスタ41とのブレークダウン電圧の和であり、V
b”は、PチャネルMOSトランジスタ42のブレーク
ダウン電圧である。When the SOI substrate is used, the breakdown voltage when the surge current passes through the path R1 is Vb
Assuming that d R1 (SOI), Vbd R1 (SOI) = 2Vb + Vb ″ (7) where Vb is the source / drain breakdown voltage of the MOS transistor, and 2Vb is the N-channel MOS transistor 31 This is the sum of the breakdown voltages of the N-channel MOS transistor 41 and V
b ″ is a breakdown voltage of the P-channel MOS transistor 42.
【0050】また、SOI基板を使用した場合に、サー
ジ電流が経路R2を経由したときのブレークダウン電圧
をVbdR2(SOI)とすると、 VbdR2(SOI)=2Vb+0.8…(8) である。ここで、2Vbは、2段のNチャネルMOSト
ランジスタ21、22におけるブレークダウン電圧であ
り、0.8(V)は、ダイオード60の順方向電圧Vd
である。If the breakdown voltage when the surge current passes through the path R2 is Vbd R2 (SOI) when an SOI substrate is used, Vbd R2 (SOI) = 2Vb + 0.8 (8) . Here, 2Vb is a breakdown voltage in the two-stage N-channel MOS transistors 21 and 22, and 0.8 (V) is a forward voltage Vd of the diode 60.
It is.
【0051】PチャネルMOSトランジスタ42のブレ
ークダウン電圧Vb”は、実験値として、ブレークダウ
ン電圧Vbの30%程度の値が得られている。つまり、
Vb”=1.3Vbである。したがって、経路R1のブ
レークダウン電圧VbdR1(SOI)=2Vb+Vb”
=2Vb+0.3Vb=2.3Vbである。一方、経路
R2のブレークダウン電圧VbdR2(SOI)=2Vb
+0.8である。このために、MOSトランジスタのブ
レークダウン電圧Vbが3V程度よりも高ければ、経路
R2のブレークダウン電圧が、経路R1のブレークダウ
ン電圧よりも低くなる。したがって、サージ電流が経路
R2を通り、ブレークダウン電圧増加回路30と信号レ
ベル低下回路40とをサージ電流が経由しないので、ブ
レークダウン電圧増加回路30と信号レベル低下回路4
0とにおいてサージ破壊を防止できる。The breakdown voltage Vb ″ of the P-channel MOS transistor 42 is approximately 30% of the breakdown voltage Vb as an experimental value.
Vb "= 1.3 Vb. Therefore, the breakdown voltage Vbd R1 (SOI) = 2 Vb + Vb" of the path R1.
= 2Vb + 0.3Vb = 2.3Vb. On the other hand, the breakdown voltage Vbd R2 (SOI) of the path R2 = 2Vb
+0.8. Therefore, if the breakdown voltage Vb of the MOS transistor is higher than about 3V, the breakdown voltage of the path R2 becomes lower than the breakdown voltage of the path R1. Therefore, since the surge current does not pass through the breakdown voltage increasing circuit 30 and the signal level lowering circuit 40 through the path R2, the breakdown voltage increasing circuit 30 and the signal level lowering circuit 4
At 0, surge destruction can be prevented.
【0052】図3は、本発明の他の実施例を示す回路図
であり、図3(1)は、本発明の第2の実施例である半
導体入力回路SI2を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 3A is a circuit diagram showing a semiconductor input circuit SI2 according to a second embodiment of the present invention.
【0053】半導体入力回路SI2は、基本的には、半
導体入力回路SI1と同じであるが、半導体入力回路S
I1におけるダイオード60の代わりにNチャネルMO
Sトランジスタ70を設けたものである。The semiconductor input circuit SI2 is basically the same as the semiconductor input circuit SI1, except that
N-channel MO instead of diode 60 in I1
An S transistor 70 is provided.
【0054】NチャネルMOSトランジスタ70は、そ
のソースが、高電位の電源線VDDに接続され、そのド
レインが、低電位の電源線GNDに接続され、そのゲー
トがドレインに接続されている。そして、電圧印加時
に、NチャネルMOSトランジスタ70がオフされ、し
たがって、NチャネルMOSトランジスタ70をダイオ
ード60と同じように使用している。The N-channel MOS transistor 70 has a source connected to the high-potential power supply line VDD, a drain connected to the low-potential power supply line GND, and a gate connected to the drain. Then, when a voltage is applied, the N-channel MOS transistor 70 is turned off. Therefore, the N-channel MOS transistor 70 is used in the same manner as the diode 60.
【0055】図3(2)は、本発明の第3の実施例であ
る半導体入力回路SI3を示す回路図である。FIG. 3B is a circuit diagram showing a semiconductor input circuit SI3 according to a third embodiment of the present invention.
【0056】半導体入力回路SI3は、基本的には、半
導体入力回路SI1と同じであるが、半導体入力回路S
I1におけるダイオード60の代わりにPチャネルMO
Sトランジスタ71を設けたものである。The semiconductor input circuit SI3 is basically the same as the semiconductor input circuit SI1, except that
P-channel MO instead of diode 60 in I1
An S transistor 71 is provided.
【0057】PチャネルMOSトランジスタ71は、そ
のソースが、高電位の電源線VDDに接続され、そのド
レインが、低電位の電源線GNDに接続され、そのゲー
トがソースに接続されている。そして、電圧印加時に、
PチャネルMOSトランジスタ71がオフされ、したが
って、PチャネルMOSトランジスタ71をダイオード
60と同じように使用している。The P-channel MOS transistor 71 has a source connected to the high-potential power supply line VDD, a drain connected to the low-potential power supply line GND, and a gate connected to the source. And when applying voltage,
The P-channel MOS transistor 71 is turned off, so that the P-channel MOS transistor 71 is used in the same manner as the diode 60.
【0058】つまり、半導体入力回路SI2、SI3
は、サージ保護回路と信号レベル低下回路とを具備し、
サージ保護回路の入力端子を入力信号線に接続し、信号
レベル低下回路の出力端子を出力信号線に接続する半導
体入力回路において、入力信号線と信号レベル低下回路
の入力端子との間に接続されたブレークダウン電圧増加
回路と、ソースが高電位の電源線に接続され、ドレイン
が低電位の電源線に接続されているMOSトランジスタ
とを有し、電圧印加時に、MOSトランジスタをオフす
る側の電位を持つ高電位の電源線または低電位の電源線
に、MOSトランジスタのゲートが接続されている半導
体入力回路の例である。That is, the semiconductor input circuits SI2 and SI3
Comprises a surge protection circuit and a signal level lowering circuit,
In a semiconductor input circuit in which an input terminal of a surge protection circuit is connected to an input signal line and an output terminal of a signal level lowering circuit is connected to an output signal line, the input terminal is connected between the input signal line and the input terminal of the signal level lowering circuit. And a MOS transistor having a source connected to a high-potential power supply line and a drain connected to a low-potential power supply line, and a potential for turning off the MOS transistor when a voltage is applied. This is an example of a semiconductor input circuit in which the gate of a MOS transistor is connected to a high-potential power line or a low-potential power line having
【0059】上記各実施例では、ブレークダウン電圧増
加回路30として、1個のNチャネルMOSトランジス
タ31を使用しているが、ブレークダウン電圧増加回路
30として、複数個縦列にNチャネルMOSトランジス
タを配置した回路を使用するようにしてもよく、このよ
うにすれば、経路1におけるブレークダウン電圧の値が
大きくなり、経路R1のブレークダウン電圧の値と経路
R2のブレークダウン電圧の値との差を広げることがで
き、経路R2におけるブレークダウン電圧の値が経路R
1におけるブレークダウン電圧の値よりもさらに低くな
る。In each of the above embodiments, one N-channel MOS transistor 31 is used as the breakdown voltage increasing circuit 30, but a plurality of N-channel MOS transistors are arranged in tandem as the breakdown voltage increasing circuit 30. In this case, the value of the breakdown voltage in the path 1 becomes large, and the difference between the value of the breakdown voltage in the path R1 and the value of the breakdown voltage in the path R2 may be used. The value of the breakdown voltage in path R2 can be
1 is even lower than the value of the breakdown voltage.
【0060】つまり、ブレークダウン電圧増加回路30
は、2段以上の縦列MOSトランジスタで構成されてい
てもよく、すなわち、少なくとも1段の縦列MOSトラ
ンジスタでブレークダウン電圧増加回路30が構成さ
れ、これら縦列MOSトランジスタの全てのゲート端子
は、電圧印加時にそれら縦列MOSトランジスタをオン
する側の電源線に接続されている。That is, the breakdown voltage increasing circuit 30
May be composed of two or more cascaded MOS transistors, that is, the breakdown voltage increasing circuit 30 is composed of at least one cascaded MOS transistor. Sometimes they are connected to a power supply line that turns on these cascaded MOS transistors.
【0061】また、上記実施例の説明では、使用するM
OSトランジスタのゲートチャネル長について特に言及
していないが、ゲートチャネル長を長くすればブレーク
ダウン電圧を高くすることができ、これを利用してブレ
ークダウン電圧の値に差をつけるようにしてもよい。つ
まり、NチャネルMOSトランジスタ31と、Nチャネ
ルMOSトランジスタ41と、PチャネルMOSトラン
ジスタ42とのうちの少なくとも1つのトランジスタの
ゲートチャネル長を、NチャネルMOSトランジスタ2
1、22よりも長く設計することによって、経路R2に
おけるブレークダウン電圧の値を、経路R1におけるブ
レークダウン電圧の値よりも相対的に低くすることがで
きる。In the description of the above embodiment, the M
Although the gate channel length of the OS transistor is not particularly described, the breakdown voltage can be increased by increasing the gate channel length, and this may be used to make a difference in the breakdown voltage value. . That is, the gate channel length of at least one of the N-channel MOS transistor 31, the N-channel MOS transistor 41, and the P-channel MOS transistor 42 is set to be equal to the N-channel MOS transistor 2
By designing to be longer than 1, 22, the value of the breakdown voltage in the path R2 can be made relatively lower than the value of the breakdown voltage in the path R1.
【0062】また、上記各実施例において、ダイオード
60をウエルダイオードで構成すれば、バルク基板にお
いてパタンを形成しなくても、そのダイオード60を作
り込むことができる。なお、このウエルダイオードの代
わりにラテラルダイオードを設けるようにしてもよい。In each of the above embodiments, if the diode 60 is formed of a well diode, the diode 60 can be formed without forming a pattern on the bulk substrate. Note that a lateral diode may be provided instead of the well diode.
【0063】[0063]
【発明の効果】本発明によれば、SOI基板上に半導体
入力回路を形成し、内部回路に使用する電源電圧よりも
高い電位の信号を半導体入力回路に入力した場合、十分
なサージ耐圧を持つことができるという効果を奏する。According to the present invention, when a semiconductor input circuit is formed on an SOI substrate and a signal having a potential higher than a power supply voltage used for an internal circuit is input to the semiconductor input circuit, a sufficient surge withstand voltage is obtained. It has the effect of being able to do so.
【図1】本発明の一実施例である半導体入力回路SI1
を示す図である。FIG. 1 shows a semiconductor input circuit SI1 according to an embodiment of the present invention.
FIG.
【図2】半導体入力回路SI1にサージ電流が入ったと
きの動作説明図である。FIG. 2 is an operation explanatory diagram when a surge current enters a semiconductor input circuit SI1.
【図3】本発明の他の実施例である半導体入力回路SI
2、SI3を示す図である。FIG. 3 shows a semiconductor input circuit SI according to another embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing SI3.
【図4】従来の半導体入力回路SI4の構成を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional semiconductor input circuit SI4.
【図5】従来の半導体入力回路SI4にサージ電流が流
入された場合において、サージ電流が高電位の電源線V
DDに抜ける経路R2、R3を示す図である。FIG. 5 shows a case where a surge current flows into a conventional semiconductor input circuit SI4 and the surge current is a high potential power supply line V;
It is a figure showing routes R2 and R3 leading to DD.
【図6】図6(1)は、上記従来例において、バルク基
板を使用した場合に、デバイスの断面で見た電流経路R
2を示す図であり、図6(2)は、上記従来例におい
て、SOI基板を使用した場合におけるデバイスの断面
を示す図である。FIG. 6A shows a current path R viewed from a cross section of a device when a bulk substrate is used in the conventional example.
FIG. 6B is a diagram showing a cross section of the device in the case where an SOI substrate is used in the conventional example.
【図7】図7(1)は、バルク基板を使用した場合にお
けるNチャネルMOSトランジスタとサージ保護回路と
のブレークダウン特性を示す図であり、図7(2)は、
SOI基板を使用した場合におけるNチャネルMOSト
ランジスタとサージ保護回路とのブレークダウン特性を
示す図である。FIG. 7A is a diagram illustrating breakdown characteristics of an N-channel MOS transistor and a surge protection circuit when a bulk substrate is used, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing breakdown characteristics of an N-channel MOS transistor and a surge protection circuit when an SOI substrate is used.
SI1、SI2、SI3…半導体入力回路、 VDD…高電位の電源線、 GND…低電位の電源線、 10…パッド、 20…サージ保護回路、 30…ブレークダウン増幅回路、 40…信号レベル低下回路、 50…内部回路、 60…ダイオード、 70…NチャネルMOSトランジスタ、 71…PチャネルMOSトランジスタ。 SI1, SI2, SI3: semiconductor input circuit, VDD: high-potential power supply line, GND: low-potential power supply line, 10: pad, 20: surge protection circuit, 30: breakdown amplifier circuit, 40: signal level lowering circuit, 50: internal circuit, 60: diode, 70: N-channel MOS transistor, 71: P-channel MOS transistor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H02H 3/24 H01L 27/08 102F 7/20 (56)参考文献 特開 平4−230072(JP,A) 特開 平6−112422(JP,A) 特開 平6−125048(JP,A) 特開 平3−27566(JP,A) 特開 昭62−145918(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/78 H01L 21/8234 H01L 27/06 H01L 27/088 H01L 29/786 H02H 3/24 H02H 7/20 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H02H 3/24 H01L 27/08 102F 7/20 (56) References JP-A-4-230072 (JP, A) JP-A-6 JP-A-112422 (JP, A) JP-A-6-125048 (JP, A) JP-A-3-27566 (JP, A) JP-A-62-145918 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. . 7, DB name) H01L 29/78 H01L 21/8234 H01L 27/06 H01L 27/088 H01L 29/786 H02H 3/24 H02H 7/20
Claims (4)
内部回路との間に配置され、サージ保護回路と信号レベ
ル低下回路とを具備し、上記サージ保護回路の入力端子
が上記パッドに接続される入力信号線に接続され、上記
信号レベル低下回路の出力端子が上記内部回路の入力端
子に接続する出力信号線に接続されている半導体入力回
路において、 上記入力信号線と上記信号レベル低下回路の入力端子と
の間に接続されているブレークダウン電圧増加回路と; n側が上記内部回路と共通の高電位の電源線に接続さ
れ、p側が上記内部回路と共通の低電位の電源線に接続
されているpn接合ダイオードと; を有し、 上記サージ保護回路は、第1のNチャネルMOSトラン
ジスタと第2のNチャネルMOSトランジスタとで構成
され、上記第1のNチャネルMOSトランジスタのドレ
インは上記入力信号線に接続され、ゲートは上記高電位
の電源線に接続され、ソースは上記第2のNチャネルM
OSトランジスタのドレインに接続され、上記第2のN
チャネルMOSトランジスタのゲートとソースは上記低
電位電源線に接続され、 上記ブレークダウン電圧増加回路は、少なくとも1段の
縦列MOSトランジスタで構成され、上記縦列MOSト
ランジスタの全てのゲート端子は、電圧印加時に上記縦
列MOSトランジスタをオンする側の電源線に接続さ
れ、 上記信号レベル低下回路は、第3のNチャネルMOSト
ランジスタと、pチャネルMOSトランジスタと、イン
バータとで構成され、上記第3のNチャネルMOSトラ
ンジスタのドレインは上記信号レベル低下回路の入力端
子に接続され、ゲートは上記高電位の電源線に接続さ
れ、ソースは上記PチャネルMOSトランジスタのドレ
インと上記インバータの入力端子に接続され、上記Pチ
ャネルMOSトランジスタのゲートは上記インバータの
出力端子に接続され、ソースは上記高電位の電源線に接
続され、上記インバータの出力端子は上記出力信号線に
接続される ことを特徴とする半導体入力回路。A signal input pad and a semiconductor integrated circuit;
Disposed between the internal circuit, comprising a surge protection circuit and the signal level reduction circuit, an input terminal of the surge protection circuitry is connected to an input signal line connected to the pad, the output of the signal level drop circuit Terminal is the input terminal of the above internal circuit
The semiconductor input circuit connected to an output signal line connected to the child, the breakdown voltage increases circuit connected between the input terminal of the input signal line and the signal level reduction circuit and; n side is the internal circuit and is connected to the power supply line of the common high-potential, a pn junction diode that is connected to the power line of the common low potential and p side is the internal circuit; have a, the surge protection circuit comprises a first N-channel MOS transformer
Composed of a transistor and a second N-channel MOS transistor
And the drain of the first N-channel MOS transistor
Is connected to the input signal line, and the gate is connected to the high potential
And the source is the second N-channel M
Connected to the drain of the OS transistor;
The gate and source of the channel MOS transistor
Connected to a potential power supply line, and the breakdown voltage increasing circuit includes at least one stage.
The cascaded MOS transistors are composed of cascaded MOS transistors.
All gate terminals of the transistor will be
Connected to the power supply line that turns on the column MOS transistor.
Is, the signal level drop circuit, the third N-channel MOS DOO
Transistors, p-channel MOS transistors, and
And the third N-channel MOS transistor.
The drain of the transistor is the input terminal of the signal level reduction circuit.
And the gate is connected to the high potential power line
The source is the drain of the P-channel MOS transistor.
Connected to the input terminal of the inverter
The gate of the channel MOS transistor is
The source is connected to the high-potential power line
The output terminal of the inverter is connected to the output signal line.
A semiconductor input circuit characterized by being connected .
とを特徴とする半導体入力回路。2. The semiconductor input circuit according to claim 1, wherein said pn junction diode is a well diode.
線に接続され、ドレインが上記低電位の電源線に接続さ
れているMOSトランジスタに置き換え、上記MOSト
ランジスタのゲートは、電圧印加時に、上記MOSトラ
ンジスタをオフする側の電位を持つ高電位の電源線また
は低電位の電源線に接続されていることを特徴とする半
導体入力回路。3. The MOS transistor according to claim 1, wherein said pn junction diode is replaced by a MOS transistor having a source connected to said high potential power supply line and a drain connected to said low potential power supply line .
The gate of the transistor, at the time of voltage application, the semiconductor input circuit, characterized in that it is connected to the power supply line of the power supply line or a low potential of high potential having a side potential to turn off the MOS transistor.
いて、 上記ブレークダウン電圧増加回路を構成するMOSトラ
ンジスタの少なくとも1つのゲートチャネル長は、上記
サージ保護回路を構成するMOSトランジスタのゲート
チャネル長よりも長いものであることを特徴とする半導
体入力回路。4. A any one of claims 1 to 3, at least one gate channel length of the MOS transistors constituting the breakdown voltage increases circuit, the gate of the MOS transistor constituting the surge protection circuit A semiconductor input circuit having a length longer than a channel length.
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