JP5587529B2 - 静電放電回路 - Google Patents

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Description

本発明は、静電放電回路に係り、より詳しくは、静電放電保護特性が向上した静電放電回路に関するものである。
集積回路装置でよく知られたフェイルの原因に静電放電(electrostatic discharge;ESD)を挙げることができる。充電した装置が集積回路に接触し(例えば、回路の一部が電源供給端と連結されるとき)、静電電荷は早く放電できる。このような放電は、ゲート酸化膜及び/又は異なる薄膜を破壊し、pnジャンクションのリバースブレークダウンを起こすなど集積回路装置にダメージの原因になりうる。
ESDは、集積回路装置の信頼性に影響を与えうる。その上に、集積回路装置の大きさが小さくなることによって、ESD耐久力も縮小されてしまう。特に、電流密度がさらに高くなり、電圧耐久力がさらに低くなる結果として、集積回路装置がさらに小さく、さらに高速になることにより、保護回路のダメージに関する敏感性も高くなってしまう。それだけでなく、LDD(Lightly Doped Drain)領域は、ソース/ドレーン拡散領域より狭くなるので、所定の電流レベルについて、LDD領域の電流密度がさらに高くなりうるが、これは局部的加熱がさらに多くなることを意味する。また、シリサイドされたソース/ドレーン領域は、電流流れを妨害するバラスト抵抗を減らすことができるが、装置の表面で電流の流れが集中され電流が局部的に流れてしまう。その上に、MOSトランジスタのゲート酸化膜がさらに薄くなることによって、高いフィールドストレスに敏感になってしまう。
特に、多様な電圧を使用するアプリケーションで、幾つかのコンポーネント又は集積回路は、低電圧レベルで動作し、他の幾つかのコンポーネント又は集積回路は、さらに高い電圧レベルで動作しうる。その結果、同一なシステムに異なる電源供給電圧が共存するチップがありうる。入出力回路は、多様な入力電圧に耐えられるようにデザインされる。その上に、ESD保護回路を含むチップ相互間のインターフェース入出力回路は、トランジスタに電気的な過剰ストレスを減らし、チップ間の好ましくない漏洩電流パスを縮めるようにデザインできる。
例えば、通常のパワークランプは、供給電圧(VDD)と接地電圧(VSS)との間に連結されて、ESD状況によってトリガーされる。供給電圧(VDD)よりさらに高い電圧又は接地電圧(VSS)よりさらに低い電圧について、パワークランプは、例えば接地に放電パスを提供できる。
通常のパワークランプは、MOSトランジスタと、NPNと、PNPバイポーラトランジスタと、ダイオードと、サイリスタ又はフィールドトランジスタと、を含む。ESD保護回路自体又は内部回路にダメージなしにESD状況を放電するため、ESD保護スキームは、低い電圧でターンオンされ、高い電流駆動を有しなければならない。特に、第1のブレークダウン電圧又はトリガー電圧がMOSトランジスタのゲート絶縁膜のブレークダウン電圧より高ければ、ESD保護スキームは、内部回路を保護できなく、内部回路は損傷しうる。その上に、ESDトリガーの反応時間が遅延されれば、ESD保護スキームはさらに高いスピード又はさらに高い周波数の集積回路を保護できない。
韓国公開特許第2004−0008498号
本発明の技術的課題は、ESD保護特性が向上した静電放電回路を提供するところにある。
本発明の技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されなく、言及されないさらに他の技術的課題は下記から当業者に明確に理解できることである。
前述した技術的課題を達成するための本発明の一実施形態による静電放電回路は、少なくとも三つの端子の間に連結された静電放電回路において、少なくとも一つの静電放電回路素子は、フローティング状態のボディーを含む少なくとも一つの回路素子をさらに含む。
その他実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明による静電放電回路は、第1のブレークダウン電圧を低めてESD保護特性を向上させうる。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述している実施形態を参照すれば明確になる。しかしながら、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、相異なる多様な形態で具現されるものであり、本実施形態は、本発明の開示が完全となり、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、特許請求の範囲の記載に基づいて決められなければならない。なお、明細書全体にかけて同一参照符号は同一構成要素を示すものとする。
以下、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図1を参照すれば、静電放電回路1は、プルアップ装置10と、プルダウン装置20と、パワークランプ30及び/又は伝達回路40と、を含むことができる。静電放電回路1は、供給電圧(例えば、VDDパッド又はVDD端)と、I/Oパッド又はI/Oパッド端と、少なくとも一つの接地又はレファレンス供給電圧(例えば、VSSパッド又はVSS端)(例えば、VSS1パッド又はVSS2)と、を含む。
さらに他の実施形態で、静電放電回路1は、プルアップ装置10に連結されたプリドライバー92及び/又はプルダウン装置20に連結されたプリドライバー94及び/又は入力バッファ90をさらに含むことができる。図1で示されたように、I/Oパッドは入力バッファ90を通じて内部ロジック又は静電放電回路1の他の内部回路と連結できる。実施形態で、プリドライバー92とプリドライバー94は、同一な回路であり、同一な信号を提供する。
さらに他の実施形態で、プルアップ装置10は、電源供給ライン(例えば、VDD)とI/Oパッドとの間に連結されたPMOSトランジスタ(MP1)を含むことができる。PMOSトランジスタ(MP1)のゲートは、プリドライバー92にカップリングされる。
さらに他の実施形態で、プルダウン装置20は、I/Oパッドと接地電圧供給ライン(例えば、VSS1又はVSS2)との間に連結されたNMOSトランジスタ(MN1)を含むことができる。NMOSトランジスタ(MN1)のゲートはプリドライバー94にカップリングされる。
実施形態で、パワークランプ30は、VDDラインと一つ以上のVSSラインとの間に設置できる。実施形態で、パワークランプ30は、一つ以上のクランプ装置、例えば第1のクランプ装置(CL1)と、第2のクランプ装置(CL2)と、を含むことができる。
実施形態で、第1のクランプ装置(CL1)は、VDDとVSS1及び/又はVSS2との間に連結でき、第2のクランプ装置(CL2)は、VDDとVSS1及び/又はVSS2との間に連結できる。
図1で示されたように、パワークランプ30は、30_1、30_2に示されたように色々の方法で実現できる。図示されたように、パワークランプ30_1又は30_2は、NMOSトランジスタ、PMOSトランジスタ及び/又はNPN、PNPバイポーラトランジスタの多様な組合せを含むことができる。
図示されたように、パワークランプ30_1は、第1のNMOSトランジスタ(CL1)と第2のNMOSトランジスタ(CL2)とを含むことができる。一実施形態で、第1のNMOSトランジスタ(CL1)は、VDDラインと第1の接地電圧供給ラインVSS1との間に連結され、ゲートはVSS1に連結され、ボディーはVSS2に連結される。第2のNMOSトランジスタCL2は、VDDラインと第2の接地電圧供給ラインVSS2との間に連結され、ゲートはVSS2に連結され、ボディーはVSS1に連結される。
さらに他の実施形態で、パワークランプ30は、第1のNPNバイポーラトランジスタ(CL1)と第2のNPNバイポーラトランジスタ(CL2)とを含むパワークランプ30_2のように実現されてもよい。第1のNPNバイポーラトランジスタ(CL1)のエミッタは、第1の接地電圧供給ライン(VSS1)とCL2のベースに連結できる。第1のNPNバイポーラトランジスタ(CL1)のコレクタは、VDDと連結できる。第2のNPNバイポーラトランジスタ(CL2)のエミッタは、第2の接地電圧供給ライン(VSS2)と第1のNPNバイポーラトランジスタ(CL1)のベースに連結できる。第2のNPNバイポーラトランジスタ(CL2)のコレクタはVDDと連結できる。
実施形態で、伝達回路40は、正常動作の間第1の接地電圧供給ライン(VSS1)と第2の接地電圧供給ライン(VSS2)とを電気的に分離させ、ESD状況の間一つの接地電圧供給ラインから他の接地電圧供給ラインに非正常電荷を伝達できる。
図2は、図1の静電放電回路の例示的な垂直プロファイルを説明し、図3は図1の静電放電回路の例示的なレイアウトを説明する。特に図2は、図1のプルアップ装置10と、プルダウン装置20と、パワークランプ30_1と、を説明する。図2を参照すれば、プルアップ装置10のMP1は、Nウェル11と、P+ソース12と、P+ドレーン13及びプリドライバー92に連結されたゲートと、を含むことができる。同様に、プルダウン装置20のMN1は、Pウェル21と、N+ソース22と、N+ドレーン23と、プリドライバー94に連結されたゲートと、を含むことができる。
パワークランプ30_1は、第1のNMOSトランジスタCL1、第2のNMOSトランジスタ(CL2)及びその間に設けられるNウェルを含むことができる。さらに詳細に説明すれば、第1のNMOSトランジスタ(CL1)はPウェル31と、N+ソース32と、N+ドレーン33と、P+ベースコンタクト34と、を含む。同様に、第2のNMOSトランジスタ(CL2)は、Pウェル36と、N+ドレーン37と、N+ソース38及びP+ベースコンタクト39と、を含む。
図2でのように、第1のNMOSトランジスタ(CL1)はPウェル31に形成され、ゲートはVSS1に連結され、ドレーンはVDDに連結され、ボディーはVSS2に連結されたNMOSトランジスタで実現できる。同様に、第2のNMOSトランジスタ(CL2)は、Pウェル36に形成され、ゲートはVSS2に連結され、ドレーンはVDDに連結され、ボディーはVSS1に連結されたNMOSトランジスタで実現できる。前述したように、一実施形態で、Pウェル31、36はNウェルによって互いに分離できる。
図1の静電放電回路の正常動作モードの中で、プルアップ装置10のPMOSトランジスタとプルダウン装置20のNMOSトランジスタは、出力バッファの役割を遂行できる。特に、プリドライバー92の信号は、プルアップトランジスタMP1のゲートに印加でき、プリドライバー94の信号は、プルダウントランジスタ(MN1)のゲートに印加できる。もしプリドライバー92、94の信号がハイであれば、プルアップトランジスタ(MP1)はターンオフされ、プルダウントランジスタ(MN1)はターンオンされ、電圧(VSS)は、I/Oパッドに伝達される。もしプリドライバー92、94の信号がローであれば、プルアップトランジスタ(MP1)はターンオンされ、プルダウントランジスタ(MN1)はターンオフされ、電圧(VDD)はI/Oパッドに伝達される。同一な方法で、プリドライバー92、94は、プルアップ及びプルダウントランジスタ(MP1、MN1)のゲートにバイアスを印加して、VDD又はVSSをI/Oパッドに提供する。正常動作で、パワークランプ30と伝達回路40は動作しない。
ESD状況で、多量のESD電流を提供でき、これは図4のようにN+ドレーン37とPウェル31の間のジャンクション近傍でEHP(Eelctron−Hole−Pairs)を誘発する。通常のESD装置では、正孔の流れはN+ドレーン37近傍のEHPから有効基板抵抗(R_Pwell)を経て接地にドリフトされる。しかしながら、本発明の実施形態では、N+ドレーン37近傍のEHPから発生した正孔はN+ドレーン37とPウェル31との間に蓄積される。このように蓄積された正孔は、基板ポテンシャルを高めることができる。NPNのエミッタ−ベースジャンクションは、フォワードバイアスを誘発して、パワークランプ30内の寄生NPNバイポーラトランジスタをターンオンさせうる。これは、図5の電圧対電流図表で第1のブレークダウン(Vt1、It1)で示される。
寄生NPNバイポーラトランジスタは、N+ドレーン37とN+ソース38との間で動作できる。このような領域は、それぞれバイポーラコレクタとエミッタで動作できる。バイポーラトランジスタを通じた電流は、“シード電流”で動作して、NPNバイポーラトランジスタのエミッタ−ベースジャンクションで大きい流れを誘発する。これはスナップバックメカニズムで表現でき、図5で(Vsp)に示される。この回路は、パワークランプ内の寄生バイポーラトランジスタを用いて接地(VSS)に流れる大きい流れを作り、これにより集積回路装置を保護する。
さらに高いストレス状況で、装置は図5で(Vt2、It2)に示された熱的ブレークダウン又は第2のブレークダウンに入るようになる。装置の温度が熱的キャリヤ生成が十分に高まるような水準になって、導電プロセスを支配するようになる。第2のブレークダウンは、電流限定による装置のフェイルを誘発する正のフィードバックプロセスになることができる。
ESD状況では、次の四つの可能なケースがありうる。
(ケース1)VSS2がレファレンス電圧であるとき、VDDパッドに正のESDが印加される場合
(ケース2)VSS1がレファレンス電圧であるとき、VDDパッドに負のESDが印加される場合
(ケース3)VSS1がレファレンス電圧であるとき、I/Oパッドに正のESDが印加される場合
(ケース4)VSS2がレファレンス電圧であるとき、I/Oパッドに負のESDが印加される場合
各ケースは、下記のように論議できる。
(ケース1)で、P+ベースコンタクト39とN+ソース38は、共通のVSS(共通の接地電圧)に連結されてVSS1とVSS2が同一な通常的なESD装置(図5のカーブb参照)では、ドレーン近くのEHPから発生した正孔流れの一部が有効基板抵抗(R_Pwell)を通じてP+ベースコンタクト39を通じて接地電圧(VSS1)に抜ける。
対照的に、本発明の実施形態で(図5のカーブa参照)、VSS2は接地電圧に縛れており、VSS1はフローティングされる。なぜならば、Pウェル31は、フローティング状態なので、ドレーン近くのEHPから発生した正孔流れは外へ抜けない。そして、寄生NPNバイポーラトランジスタのベース(Pウェル、31)のポテンシャルは、従来のESD回路よりさらに早く増加する。その結果、エミッタ38/ベース31のジャンクションにはワードバイアスがかかり、その以後、バイポーラトランジスタがさらに早くターンオンされて、結果的にVt1のドロップを誘導する。
パワークランプ30でMOSトランジスタがアレイタイプで形成されていっても、全ての寄生バイポーラトランジスタは、有効基板抵抗(R_Pwell)に関係なく同時にターンオンされる。なぜならば、各トランジスタのソースとドレーンの距離は同一なためである。その結果、It2は増加する。
本発明の一実施形態で、(ケース2)で、VSS2はフローティングされ、VSS1は接地電圧に縛られるようになる。その上に、パワークランプ30のCL2でVDDに連結されたドレーン37と接地に縛られたPウェル36の間のジャンクションはフォワードバイアスがかかり始めながら、ドレーン37とPウェル36の間のフォワードダイオードをターンオンさせる。その結果、負のESDを放電するための付加的なダイオードが不要となる。
本発明の一実施形態で、ケース3)でVSS2は、フローティングされ、VSS1は接地電圧に縛られているため、ESD電流は、プルアップ装置10、VDDライン、パワークランプ30、VSS1を通じて放電される。同様に、ケース4)でVSS1はフローティングされ、VSS2は接地電圧に縛られているため、ESD電流はプルダウン装置20、伝達回路40を通じてVSS2に放電される。
図6Aは、通常の低電圧NPNバイポーラトランジスタ(LVNPN)パワークランプと、本発明の一実施形態によるLVNPNパワークランプのTLP(Transmission Line Pulse)を比較した図面である。図6Bは、通常の高電圧NPNバイポーラトランジスタ(HVNPN)パワークランプと、本発明の一実施形態によるHVNPNパワークランプのTLPを比較した図面である。図6Aを参照すれば、カーブa1は、本発明を示し、ソースとボディーのうち一つがフローティングされ、ソースとボディーのうち他の一つは、レファレンス電圧と連結される。同様に、カーブa2は本発明を示し、ソースとボディーのうち一つがフローティングされ、ソースとボディーのうち他の一つはレファレンス電圧と連結される。
図6Aを参照すれば、カーブa1はカーブb1に比べて低いVt1電圧と高いIt2電流を示す。図6Bを参照すれば、カーブa2はカーブb2に比べて低いVt1電圧と高いIt2電流を示す。
図7は、本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図7を参照すれば、静電放電回路2は、プルアップ装置10と、プルダウン装置50と、パワークランプ60と、を含むことができる。プルダウン装置50は、第1のNMOSトランジスタ(MS1)と第2のNMOSトランジスタ(MS2)とを含む。実施形態で、ESD保護は、静電放電回路2のプルダウン装置50によって提供できる。プルダウン装置50は、I/Oパッドと接地電圧供給ライン(VSS1、VSS2)との間に設置できる。その結果、図1の一実施形態でのようにVDDラインを用いずI/OパッドからESD電流を放電させることができる。実施形態で、プリドライバー92とプリドライバー94は同一な回路であり、同一な信号を提供する。
より詳しく説明すれば、第1のNMOSトランジスタ(MS1)は、I/Oパッドと第1の接地電圧供給ライン(VSS1)との間に連結され、ゲートは、プリドライバー94にカップリングされ、ボディーは、第2の接地電圧供給ライン(VSS2)に連結される。同様に、第2のNMOSトランジスタ(MS2)は、I/Oパッドと第2の接地電圧供給ライン(VSS2)との間に連結され、ゲートは第2の接地電圧供給ライン(VSS2)にカップリングされ、ボディーは第1の接地電圧供給ライン(VSS1)に連結される。
実施形態で、第1のNMOSトランジスタ(MS1)及び/又は第2のNMOSトランジスタ(MS2)は、MOSトランジスタ、NPN、PNPバイポーラトランジスタ、フィールドトランジスタ、サイリスタ等でもよい。
実施形態で、パワークランプ60は、MOSトランジスタ、サイリスタ及び/又は図1のパワークランプ30で実現できる。
図8は、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図8を参照すれば、静電放電回路3は、プルダウン回路52を含むことができる。ESD保護回路のトランジスタは、I/Oパッドとカップリングされ、分離した接地電圧供給ライン(VSS1、VSS2)に連結される。図8に示された実施形態は、プルアップ装置10を省略したことを除いて図7の実施形態と同様である。
図9Aは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図9Aを参照すれば、静電放電回路4は、n(nは1より大きい整数)個の集積回路ブロック(70a、70b、・・・、70n)を含み、各集積回路ブロック(70n)は図1の静電放電回路構造を有する。
第1のICブロック(70a)は、第1のパッド(I/OPAD1)、プルアップ装置(10a)、プルダウン装置(20a)、パワークランプ(30a)、電源電圧供給ライン(VDD)、伝達装置(40a)を通じて互いに電気的に分離した第1の接地電圧供給ライン(VSS1)と第2の接地電圧供給ライン(VSS2)とを含む。
静電放電回路4は、また第2のパッド(I/OPAD2)、プルアップ装置(10b)、プルダウン装置(20b)、パワークランプ(30b)、電源電圧供給ライン(VDD)、伝達装置(40b)を通じて互いに電気的に分離した第3の接地電圧供給ライン(VSS3)と第4の接地電圧供給ライン(VSS4)とを含む第2のICブロック(70b)をさらに含むことができる。
本発明の実施形態で、図9Aに示されたように、第1のICブロック70aのVSS1は、第2のICブロック(70b)のVSS4と連結され、第1のICブロック70aのVSS2は、第2のICブロック(70b)のVSS3と連結できる。より一般に、図9Aに示されたように、the(n−1)th ICブロックのVSS(2n−3)及びVSS(2n−2)はnth ICブロックのVSS(2n)及びVSS(2n−1)とそれぞれ連結できる。
図9Bは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図9Bの静電放電回路は、VSS1とVSS4が電気的に分離したことを除き、図9Aの静電放電回路と同様である。より一般に、図9Bに示されたように、各接地電圧供給ラインは、他のICブロックの接地電圧供給ラインと連結され/連結されるか、或いはそのブロックの他の接地電圧供給ラインとは電気的に分離する。
図10Aは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図10Aを参照すれば、静電放電回路5は、n(但し、nは1より大きい整数)個の集積回路ブロック(71a、71b、・・・、71n)を含み、各集積回路ブロック(71n)は、図7の静電放電回路2の構造を有する。
図10Aを参照すれば、第1のICブロック(71a)は第1のパッド(I/OPAD1)、プルアップ装置(10a)、プルダウン装置(50a)、パワークランプ(60a)、電源電圧供給ライン(VDD)、伝達装置(40a)を通じて互いに電気的に分離した第1の接地電圧供給ライン(VSS1)と第2の接地電圧供給ライン(VSS2)とを含む。
静電放電回路5は、また第2のパッド(I/OPAD2)、プルアップ装置(10b)、プルダウン装置(50b)、パワークランプ(60b)、電源電圧供給ライン(VDD)、伝達装置(40b)を通じて互いに電気的に分離した第3の接地電圧供給ライン(VSS3)と第4の接地電圧供給ライン(VSS4)とを含む第2のICブロック(71b)をさらに含むことができる。
本発明の実施形態で、図10Aに示されたように、第1のICブロック(71a)のVSS1は、第2のICブロック(71b)のVSS4と連結され、第1のICブロック(71a)のVSS2は第2のICブロック(71b)のVSS3と連結できる。より一般に、図10Aに示されたようにthe(n−1)th ICブロックのVSS(2n−3)及びVSS(2n−2)はnth ICブロックのVSS(2n)及びVSS(2n−1)とそれぞれ連結できる。
図10Bは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図10Bの静電放電回路は、VSS1とVSS4が電気的に分離したことを除き、図10Aの静電放電回路と同様である。より一般に、図10Bに示されたように、各接地電圧供給ラインは他のICブロックの接地電圧供給ラインと連結され/連結されるか、或いはそのブロックの他の接地電圧供給ラインとは電気的に分離する。
図11Aは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図11Aを参照すれば、静電放電回路6は、n(但し、nは1より大きい整数)個の集積回路ブロック(72a、72b、・・・、72n)を含み、各集積回路ブロック(72n)は、図8の静電放電回路3の構造を有する。
図11Aを参照すれば、第1のICブロック(72a)は第1のパッド(I/OPAD1)、プルダウン装置(52a)、パワークランプ(60a)、電源電圧供給ライン(VDD)、伝達装置(40a)を通じて互いに電気的に分離した第1の接地電圧供給ライン(VSS1)と第2の接地電圧供給ライン(VSS2)とを含む。
静電放電回路5は、また第2のパッド(I/OPAD2)、プルダウン装置(52b)、パワークランプ(60b)、電源電圧供給ライン(VDD)、伝達装置(40b)を通じて互いに電気的に分離した第3の接地電圧供給ライン(VSS3)と第4の接地電圧供給ライン(VSS4)とを含む第2のICブロック(72b)をさらに含むことができる。
本発明の実施形態で、図11Aに示されたように、第1のICブロック(72a)のVSS1は、第2のICブロック(72b)のVSS4と連結され、第1のICブロック(72a)のVSS2は第2のICブロック(72b)のVSS3と連結できる。より一般に、図11Aに示されたようにthe(n−1)th ICブロックのVSS(2n−3)及びVSS(2n−2)はnth ICブロックのVSS(2n)及びVSS(2n−1)とそれぞれ連結できる
図11Bは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図11Bの静電放電回路は、VSS1とVSS4が電気的に分離したことを除き、図11Aの静電放電回路と同様である。より一般に、図11Bに示されたように、各接地電圧供給ラインは他のICブロックの接地電圧供給ラインと連結され/連結されるか、或いはそのブロックの他の接地電圧供給ラインとは電気的に分離する。
図12は、本発明の一実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図12を参照すれば、静電放電回路101は、プルアップ装置10と、プルダウン装置20と、パワークランプ130及び/又は伝達回路40と、を含むことができる。静電放電回路1は、供給電圧(例えば、VDDパッド又はVDD端)(例えば、VDD1パッド又はVDD2)と、I/Oパッド又はI/Oパッド端と、少なくとも一つの接地又はレファレンス供給電圧(例えば、VSSパッド又はVSS端)を含む。
さらに他の実施形態で、静電放電回路101は、プルアップ装置10に連結されたプリドライバー92及び/又はプルダウン装置20に連結されたプリドライバー94及び/又は入力バッファ90をさらに含むことができる。図12で示されたように、I/Oパッドは入力バッファ90を通じて内部ロジック又は静電放電回路101の他の内部回路と連結できる。実施形態で、プリドライバー92とプリドライバー94は、同一な回路であり、同一な信号を提供する。
さらに他の実施形態で、プルアップ装置10は、電源供給ライン(例えば、VDD1又はVDD2)とI/Oパッドとの間に連結されたPMOSトランジスタ(MP1)を含むことができる。PMOSトランジスタ(MP1)のゲートは、プリドライバー92にカップリングされる。
さらに他の実施形態で、プルダウン装置20は、I/Oパッドと接地電圧供給ライン(例えば、VSS)との間に連結されたNMOSトランジスタ(MN1)を含むことができる。NMOSトランジスタ(MN1)のゲートはプリドライバー94にカップリングされる。
実施形態で、パワークランプ130は、一つ以上のVDDラインとVSSラインとの間に設置できる。実施形態で、パワークランプ130は、一つ以上のクランプ装置、例えば第1のクランプ装置CL1と、第2のクランプ装置CL2と、を含むことができる。
実施形態で、第1のクランプ装置CL1は、VDD1とVSSとの間に連結でき、第2のクランプ装置CL2は、VDD2とVSSとの間に連結できる。
パワークランプ130は、130_1、130_2に示されたように色々の方法で実現できる。図示されたように、パワークランプ130_1又は130_2は、NMOSトランジスタ、PMOSトランジスタ及び/又はNPN、PNPバイポーラトランジスタの多様な組合せを含むことができる。
図示されたように、パワークランプ130_1は、第1のNMOSトランジスタ(CL1)と第2のNMOSトランジスタ(CL2)とを含むことができる。一実施形態で、第1のNMOSトランジスタ(CL1)は、第1の電圧供給ラインVDD1と接地電圧供給ラインVSSとの間に連結され、ゲートはVDD1に連結され、ボディーはVDD2に連結される。第2のNMOSトランジスタCL2は、第2の電圧供給ラインVDD2と接地電圧供給ラインVSSとの間に連結され、ゲートはVDD2に連結され、ボディーはVDD1に連結される。
さらに他の実施形態で、パワークランプ130は、第1のNPNバイポーラトランジスタ(CL1)と第2のNPNバイポーラトランジスタ(CL2)とを含むパワークランプ130_2のように実現されてもよい。第1のNPNバイポーラトランジスタ(CL1)のエミッタは、第1の電圧供給ライン(VDD1)とCL2のベースに連結できる。第1のNPNバイポーラトランジスタ(CL1)のコレクタは、VSSと連結できる。第2のNPNバイポーラトランジスタ(CL2)のエミッタは、第2の電圧供給ライン(VDD2)と第1のNPNバイポーラトランジスタ(CL1)のベースに連結できる。第2のNPNバイポーラトランジスタ(CL2)のコレクタはVSSと連結できる。
実施形態で、伝達回路40は、正常動作の間第1の電圧供給ライン(VDD1)と第2の電圧供給ライン(VDD2)とを電気的に分離させ、ESD状況の間一つの電圧供給ラインから他の電圧供給ラインに非正常電荷を伝達できる。
図13は、本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図13を参照すれば、静電放電回路102は、プルアップ装置110と、プルダウン装置20と、パワークランプ60と、を含むことができる。プルアップ装置110は、第1のNMOSトランジスタ(MD1)と第2のNMOSトランジスタ(MD2)とを含む。実施形態で、ESD保護は、静電放電回路102のプルアップ装置110によって提供できる。プルアップ装置110は、I/Oパッドと電圧供給ライン(VDD1、VDD2)との間に設置できる。その結果、図1の一実施形態のようにVSSラインを用いずI/OパッドからESD電流を放電させることができる。実施形態で、プリドライバー92とプリドライバー94は同一な回路であり、同一な信号を提供する。
より詳しく説明すれば、第1のNMOSトランジスタ(MD1)は、I/Oパッドと第1の電圧供給ライン(VDD1)との間に連結され、ゲートは、プリドライバー92にカップリングされ、ボディーは、第2の電圧供給ライン(VDD2)に連結される。同様に、第2のNMOSトランジスタ(MD2)は、I/Oパッドと第2の電圧供給ライン(VDD2)との間に連結され、ゲートは第2の電圧供給ライン(VDD2)にカップリングされ、ボディーは第1の電圧供給ライン(VDD1)に連結される。
実施形態で、第1のNMOSトランジスタ(MD1)及び/又は第2のNMOSトランジスタ(MD2)は、MOSトランジスタ、NPN、PNPバイポーラトランジスタ、フィールドトランジスタ、サイリスタ等でもよい。
実施形態で、パワークランプ60は、MOSトランジスタ、サイリスタ及び/又は図1のパワークランプ30で実現できる。
図14は、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図14を参照すれば、静電放電回路103は、プルアップ回路112を含むことができる。ESD保護回路のトランジスタは、I/Oパッドとカップリングされ、分離した電源電圧供給ライン(VDD1、VDD2)に連結される。図14に示された実施形態は、プルダウン装置20を省略したことを除き図13の実施形態と同様である。
図15Aは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図15Aを参照すれば、静電放電回路104は、n(nは1より大きい整数)個の集積回路ブロック(170a、170b、・・・、170n)を含み、各集積回路ブロック(170n)は図12の静電放電回路構造を有する。
第1のICブロック(170a)は、第1のパッド(I/OPAD1)、プルアップ装置(10a)、プルダウン装置(20a)、パワークランプ(130a)、伝達装置(40a)を通じて互いに電気的に分離した第1の電源電圧供給ライン(VDD1)と第2の電源電圧供給ライン(VDD2)、接地電圧供給ライン(VSS)を含む。
静電放電回路104は、また第2のパッド(I/OPAD2)、プルアップ装置(10b)、プルダウン装置(20b)、パワークランプ(130b)、伝達装置(40b)を通じて互いに電気的に分離した第3の電源電圧供給ライン(VDD3)と第4の電源電圧供給ライン(VDD4)、接地電圧供給ライン(VSS)を含む第2のICブロック(170b)をさらに含むことができる。
本発明の実施形態で、図15Aに示されたように、第1のICブロック170aのVDD1は、第2のICブロック(170b)のVDD4と連結され、第1のICブロック170aのVDD2は、第2のICブロック(170b)のVDD3と連結できる。より一般に、図15Aに示されたように、the(n−1)th ICブロックのVDD(2n−3)及びVDD(2n−2)はnth ICブロックのVDD(2n)及びVDD(2n−1)とそれぞれ連結できる。
図15Bは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図15Bの静電放電回路は、VDD1とVDD4が電気的に分離したことを除き、図15Aの静電放電回路と同様である。より一般に、図15Bに示されたように、各電源電圧供給ラインは、他のICブロックの電源電圧供給ラインと連結され/連結されるか、或いはそのブロックの他の電源電圧供給ラインとは電気的に分離する。
図16Aは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図16Aを参照すれば、静電放電回路105は、n(但し、nは1より大きい整数)個の集積回路ブロック(171a、171b、・・・、171n)を含み、各集積回路ブロック(171n)は、図13の静電放電回路102の構造を有する。
図16Aを参照すれば、第1のICブロック(171a)は第1のパッド(I/OPAD1)、プルアップ装置(150a)、プルダウン装置(20a)、パワークランプ(60a)、伝達装置(40a)を通じて互いに電気的に分離した第1の電源電圧供給ライン(VDD1)と第2の電源電圧供給ライン(VDD2)、接地電圧供給ライン(VSS)を含む。
静電放電回路105は、また第2のパッド(I/OPAD2)、プルアップ装置(150b)、プルダウン装置(20b)、パワークランプ(60b)、伝達装置(40b)を通じて互いに電気的に分離した第3の電源電圧供給ライン(VDD3)と第4の電源電圧供給ライン(VDD4)、接地電圧供給ライン(VSS)を含む第2のICブロック(171b)をさらに含むことができる。
本発明の実施形態で、図16Aに示されたように、第1のICブロック(171a)のVDD1は、第2のICブロック(171b)のVDD4と連結できる。より一般に、図16Aに示されたように、the(n−1)th ICブロックのVDD(2n−3)及びVDD(2n−2)はnth ICブロックのVDD(2n)及びVDD(2n−1)とそれぞれ連結できる。
図16Bは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図16Bの静電放電回路は、VDD1とVDD4が電気的に分離したことを除き、図16Aの静電放電回路と同様である。より一般に、図16Bに示されたように、各電源電圧供給ラインは他のICブロックの電源電圧供給ラインと連結され/連結されるか、或いはそのブロックの他の電源電圧供給ラインとは電気的に分離する。
図17Aは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図17Aを参照すれば、静電放電回路106は、n(但し、nは1より大きい整数)個の集積回路ブロック(172a、172b、・・・、172n)を含み、各集積回路ブロック(172n)は、図14の静電放電回路103の構造を有する。
図17Aを参照すれば、第1のICブロック(172a)は第1のパッド(I/OPAD1)、プルアップ装置(152a)、パワークランプ(60a)、伝達装置(40a)を通じて互いに電気的に分離した第1の電源電圧供給ライン(VDD1)と第2の電源電圧供給ライン(VDD2)、接地電圧供給ライン(VSS)を含む。
静電放電回路106は、また第2のパッド(I/OPAD2)、プルアップ装置(152b)、パワークランプ(60b)、伝達装置(40b)を通じて互いに電気的に分離した第3の電源電圧供給ライン(VDD3)と第4の電源電圧供給ライン(VDD4)、接地電圧供給ライン(VSS)を含む第2のICブロック(172b)をさらに含むことができる。
本発明の実施形態で、図17Aに示されたように、第1のICブロック(172a)のVDD1は、第2のICブロック(172b)のVDD4と連結され、第1のICブロック(172a)のVDD2は第2のICブロック(172b)のVDD3と連結できる。より一般に、図17Aに示されたようにthe(n−1)th ICブロックのVSS(2n−3)及びVSS(2n−2)はnth ICブロックのVSS(2n)及びVSS(2n−1)とそれぞれ連結できる
図17Bは、本発明のさらに他の実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。図17Bの静電放電回路は、VDD1とVDD4が電気的に分離したことを除き、図17Aの静電放電回路と同様である。より一般に、図17Bに示されたように、各電源電圧供給ラインは他のICブロックの電源電圧供給ラインと連結され/連結されるか、或いはそのブロックの他の電源電圧供給ラインとは電気的に分離する。
前述したように、本発明の実施形態で、静電放電回路は、ソース又はボディーがフローティング状態にある少なくとも一つの静電放電回路素子を含む。本発明の実施形態で、フローティング状態にあるソース又はボディーは、静電電流を放電するためのパスを提供する。
本発明の実施形態で、少なくとも一つの静電放電回路素子はプルアップ回路、多数のプルアップ回路、プルダウン回路、多数のプルダウン回路、パワークランプ、多数のパワークランプ、又は類似した回路でもよい。
本発明の実施形態で、少なくとも一つの静電放電回路素子は、少なくとも一つの電圧端(例えば、VDD1、VDD2)と少なくとも一つの接地端(例えば、VSS1、VSS2)との間に連結される。
本発明の実施形態で、少なくとも一つの静電放電回路素子は、少なくとも一つのI/O端(例えば、I/OPAD1)と少なくとも一つの接地端(例えば、VSS1、VSS2)との間に連結される。本発明の実施形態で、少なくとも一つの静電放電回路素子は少なくとも一つのI/O端(例えば、I/OPAD1)と少なくとも一つの電圧端(例えば、VDD1、VDD2)との間に連結される。
以上、添付した図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本発明の技術的思想や必須的な特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施されうることを理解することができる。したがって、上述した好適な実施形態は、例示的なものであり、限定的なものではないと理解されるべきである。
本発明は、静電放電回路が適用される装置は、高集積半導体メモリ装置、プロセス、MEM´s(Micro Electro Mechanical)装置、光電子装置、LDI(LCD Driver IC)などの集積回路装置に効果的に適用されうる。但し、前述した静電放電回路が適用される装置は、例示的なことに過ぎない。
本発明の一実施形態による静電放電回路を説明するための図面である。 図1の静電放電回路の例示的な垂直プロファイルを説明するための図面である。 図1の静電放電回路の例示的なレイアウトを説明するための図面である。 ESD状況で図1の静電放電回路の動作を説明するための図面である。 図1の静電放電回路の電圧対電流関係を説明する図面である。 通常の低電圧LVNPNバイポーラトランジスタと、本発明の一実施形態による低電圧LVNPNバイポーラトランジスタのTLPカーブを比較した図面である。 通常の高電圧LVNPNバイポーラトランジスタと、本発明の一実施形態による高電圧LVNPNバイポーラトランジスタのTLPカーブを比較した図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。 本発明の他の実施形態による静電放電回路を説明する図面である。
符号の説明
1:静電放電回路
10:プルアップ装置
20:プルダウン装置
30:パワークランプ
40:伝達回路

Claims (11)

  1. 少なくとも三つの端子の間に連結された静電放電回路において、
    少なくとも一つの静電放電回路素子は、
    少なくとも三つの端子のうち第1の端子と少なくとも三つの端子のうち第2の端子との間に連結された第1のスイッチング素子と、
    第1の端子と少なくとも三つの端子のうち第3の端子との間に連結された第2のスイッチング素子とをさらに含み、
    第1のスイッチング素子のボディーは、第3の端子に連結され、
    第2のスイッチング素子のソースは、第3の端子に連結され、
    第2のスイッチング素子のボディーは、第2の端子に連結され、
    第1のスイッチング素子のソースは、第2の端子に連結され、
    第2および第3の端子のうち1つは、第1のスイッチング素子のボディーおよび第2のスイッチング素子のボディーのうち1つがフローティング状態にあるように、フローティングされ、前記第2および第3の端子のうち残りの1つは、前記第1スイッチング素子のソースおよび前記第2スイッチング素子のソースのうち1つが接地電圧に連結されるように接地電圧に縛れ、
    少なくとも三つの端子は、少なくとも一つの電源端と少なくとも一つの接地端と、少なくとも一つのフローティング端とを含み、
    前記少なくとも一つの静電放電回路素子は、少なくとも一つのパワークランプを構成し
    前記少なくとも一つのパワークランプは、前記少なくとも一つの電源端と前記少なくとも一つの接地端と前記少なくとも一つのフローティング端との間に連結されたことを特徴とする静電放電回路。
  2. 前記静電放電回路は、前記少なくとも一つの電源端と前記少なくとも一つの接地端と前記少なくとも一つのフローティング端との間に連結された多数のパワークランプを含むことを特徴とする請求項1に記載の静電放電回路。
  3. 前記多数のパワークランプのうち各パワークランプは、前記少なくとも一つの電源端と前記少なくとも一つの接地端と前記少なくとも一つのフローティング端との間に連結され、前記第2および第3の端子が前記多数のパワークランプ間で連結されたことを特徴とする請求項2に記載の静電放電回路。
  4. 前記多数のパワークランプのうち各パワークランプは、前記少なくとも一つの電源端と前記少なくとも一つの接地端と前記少なくとも一つのフローティング端との間に連結され、前記第2および第3の端子のうち一つが前記多数のパワークランプ間で分離されたことを特徴とする請求項2に記載の静電放電回路。
  5. 前記静電放電回路は、少なくとも一つの入出力端子を含むことを特徴とする請求項1に記載の静電放電回路。
  6. 前記少なくとも一つの静電放電回路素子は、少なくとも一つのプルダウン装置構成することを特徴とする請求項に記載の静電放電回路。
  7. 前記少なくとも一つのプルダウン装置は、前記少なくとも一つの入出力端子と前記少なくとも一つの接地端と前記少なくとも一つフローティング端との間に連結されたことを特徴とする請求項に記載の静電放電回路。
  8. 前記静電放電回路は、前記少なくとも一つの電源端と前記少なくとも一つの入出力端子との間に連結されたプルアップ装置をさらに含むことを特徴とする請求項に記載の静電放電回路。
  9. 前記静電放電回路は、多数の入出力端子と前記少なくとも一つの接地端と前記少なくとも一つのフローティング端との間に連結された多数のプルダウン装置を含むことを特徴とする請求項に記載の静電放電回路。
  10. 前記多数のプルダウン装置のうち各プルダウン装置は、前記多数の入出力端子のうち一つと前記少なくとも一つの接地端と前記少なくとも一つのフローティング端との間に連結され、前記第2および第3の端子が前記多数のプルダウン回路間で連結されたことを特徴とする請求項に記載の静電放電回路。
  11. 前記多数のプルダウン装置のうち各プルダウン装置は、前記多数の入出力端子のうち一つと前記少なくとも一つの接地端と前記少なくとも一つのフローティング端との間に連結され、前記第2および第3の端子のうち一つが前記多数のプルダウン回路間で分離されたことを特徴とする請求項に記載の静電放電回路。
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