JPH02312277A - 半導体入力保護装置 - Google Patents

半導体入力保護装置

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JPH02312277A
JPH02312277A JP13390989A JP13390989A JPH02312277A JP H02312277 A JPH02312277 A JP H02312277A JP 13390989 A JP13390989 A JP 13390989A JP 13390989 A JP13390989 A JP 13390989A JP H02312277 A JPH02312277 A JP H02312277A
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Keizo Aoyama
青山 慶三
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 士、導体集積回路の入力保護装置に関するものであり、
特にM I S F E T (McLal−1nsu
lator−3eaicanduetor Field
−ErrecL TranslsLor)を含む゛1′
−導体集積回路の入力保護装置に関し、過電圧に対する
破壊強度が充分であり、占1¥面積が小さく、かつ、信
号の高速伝播が可能な入力保護装置を提供することを[
■的とし、ドレインが入力パッド電極に、ソースが基準
電位にそれぞれ接続されたMISFETを含む半導体入
力保護装置であっz1前記MISFETのドレインと被
保護半導体素子との間に、当該ドレインを延在させて当
該ドレインと一体に形成された拡散抵抗が介挿されるよ
う構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路の入力保護装置に関するもの
であり、特にM I S F E T (MetalI
nsulator−3enlcanductor Fi
eld−IE「「eet Tran−slsLor)を
含む半導体集積回路の入力保護装置に関するものである
半導体集積回路の取り扱いにあたって静電気に注意する
必要があることは周知の事実である。特にMISFET
を含むものの場合、入力端子に印加された静電気による
過電圧が、入力端子に接続されたゲート絶縁膜を破壊す
る等の障害を引き起こすことが多い。このような障害を
防止するために、li導体集積回路の入力端子には入力
保護装置が付加されているのが普通である。
i)  第一の従来例 第3図に従来の入力保護装置1のレイアラ!・例を示し
、その等節回略図を第4図に示す。
第4図において、20はMISFET、30は抵抗素子
、40は拡散抵抗、50はダイオード素子であり、これ
らにより入力保護装置1が構成される。入力保護装置1
の入力端子70は入力パッド電極10に接続され、その
出力端子80は図示されない被保護半導体素子に接続さ
れる。ノード90は集積回路の基準電位V に接続され
る。
S この入力保護装置1において、入力端子70に頁の過電
圧が印加されると、ダイオード50が導通し、チャージ
を基準電位に放電する。また逆に入力端子70に正の過
電圧が印加されると、その過電圧がMISFET20の
ゲートに作用し、MISFET20をオンにさせてチャ
ージを基準電位■ に放電する。このようにして、入力
端子S 70に静電気による過電圧が印加されても、その過電圧
が被保護素子に印加されないように対策が施されている
。なお、抵抗30は過電圧が印加された時に、MISF
ET20のゲートG〜ドレインD間のカップリングによ
りM I S F E T 20を一時的にオンさせる
一方、通常の使用状態ではMI 5FET20のゲート
Gを基準電位Vssレベルに保持してM I S F 
E T 20をオフに保持し、入力リーク電流を生じな
いように作用する。
また、抵抗40は入力保護装置1を構成するM I S
 F E T 20自体が過電圧で破壊されないように
するものである。
このような入力保護装置1は、例えば第3図に示すよう
にレイアウトされる。第3図において、破線はメタル配
線パターン、実線は拡散層及び多結晶シリコンの形状を
規定するパターン、矩形はメタル配線と拡散層及び多結
晶シリコンとのコンタクト用の窓を示す。その他の第4
図と対応する部分には同一の符号を付しである。
(II)  第二の従来例 第5図に第二の従来例における入力保護装置2のレイア
ウト例を示し、その等節回略図を第6図に示す。
第二の従来例では、第一の従来例において拡散層で形成
されていた抵抗40が多結晶シリコンによる抵抗60に
置き換えられている。その他の構成は、第一の従来例と
同一であるので対応部分には同一の符号を付して説明を
省略する。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記第一の従来例においては、正の過電圧に対して入力
パッド電極10からのメタル配線が拡散層とコンタクト
するコンタクト窓(第3図の41)の部分で該メタル配
線と基板とがショート不良を起こしやすいという欠点を
有していた。この入力保護装置1の場合、正の過電圧を
放電するのは主としてMISFET20であるが、コン
タクト窓41とMISFET20との間には抵抗40が
介挿されているため、コンタクト窓41の過電圧が放電
されるのに時間がかかるためである。
また、この従来例においては、通常動作時入力バッド電
極10に印加された信号波形は、抵抗40及びMISF
ET20のドレイン10に存在浮遊容量によるRC時定
数により鈍った波形となってその出力端子80に出力さ
れる。その結果、当該半導体集積回路の高速動作に対し
ても悪影響を及ぼすという別の欠点も併せ持っている。
かかる第一の従来例の欠点、すなわちコンタクト窓41
におけるメタルと基板とのショート不良は第二の従来例
によって回避される。しかし、この第二従来例の場合、
1E又は負の過電圧が印加された時に多結晶シリコン抵
抗60に大電流が流れるため、多結晶シリコン抵抗60
が溶断しやすいという問題を有している。これを避ける
ためには、多結晶シリコン抵抗60の幅を広げて電流密
度を下げなければならない。ところが、多結晶シリコン
抵抗60の幅を広げると、必要な抵抗呟を確保するため
に抵抗の長さを大幅に増加する必要が生じ、その結果、
多結晶シリコン抵抗の占有面積が大幅に増加するという
新たな欠点をもたらす。加えて、多結晶シリコン抵抗6
0が存在することに伴うRC時定数により、高速動作が
妨げられるという第一の従来例に見られた欠点は数件さ
れずに残る。
本発明は、上記の従来例にみられた欠点を解消するため
のもので、過電圧に対する破壊強度が充分であり、占有
面積が小さく、かつ、信号の高速伝播が可能な入力保護
装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するだめの手段〕
上記課題を解決するために、本発明は、ドレインが入力
パッド電極に、ソースが基準電位にそれぞれ接続された
MISFETを含む′1ツ導体入力保護装置であって、
前記MISFET (20)のドレイン(D)と被保護
半導体素子との間に、当該ドレイン(D)を延在させて
当2亥ドレイン(D)と一体に形成された拡散抵抗(4
0)が介挿されるよう構成する。
〔作用〕
本発明によれば、MISFET (20)のドレイン(
D)が抵抗を介することなく直接入力パッド電極(10
)に接続され、かつ、前記ドレイン(D)と被保護半導
体素子の間に拡散抵抗(40)を介挿し、その拡散抵抗
(40)を前記ドレイン(D)の延在配置とともに一体
に形成したことにより、入力保護装置の占有面積の低減
、信号の高速伝搬が可能となる。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図に本発明の入力保護装置3のレイアウト例を示し
、第2図にその等両回略図を示す。
第2図に示すように、本発明の回路上の特徴は、保護用
のMISFET20のドレインを入力パッド電極10に
抵抗を介さず直接接続したこと、およびMISFET2
0のドレインDと被保護素子、すなわち入力保護装置3
の出力80との間に拡散層による抵抗40を介挿したこ
とにある。
第1図は、第2図に示した入力保護装置3のレイアウト
例である。このレイアウトの第一の特徴は、保護素子で
あるMISFET20のドレインDとなる拡散層と抵抗
40を構成する拡散層が一体形成されている点にある。
このようにレイアウトすることによって、この入力保護
装置3の出力端子80には、必ず該保護装置3によって
減衰された過電圧が現れることが保証され、出力端子8
0に接続されている被保護素子が静電気によりて破壊さ
れることはなくなる。このことは、仮に、抵抗40がM
ISFET20のドレインDと一体形成されていないと
した場合に、入力端子70の過電圧はMISFET20
と同時に抵抗40にも印加されることになり、抵抗40
の入力側が静電破壊することがあり得ることからも理解
されよう。
第二の特徴は、MISFET20のドレインD及びソー
スS SS2に対して開口された電極窓とゲート61G
2との距離関係にある。すなわち、ドレインDに対する
電極窓とFETのゲート電極G  、G  との各距離
91ソースs1.12             D S2に対する電極窓とFETのゲート電極G1、G と
の各距離をg とした時、g 〉Ω8を満2     
           S             
 0足するようにレイアウトされている。これは、g 
+g を一定とした時にはgD>gsの場合S の方が静電気に対する耐圧が高いことを利用したもので
ある。なお、Isは1〜3μm程度、g、は3〜10μ
m程度に設定するのが望ましい。
第三の特徴は、PvI I S F E T 20のド
レイン領域りの両側にゲートflitiG、(、が配置
されていることである。この型の入力保護装置3におい
て正の過電圧を放電するのは、既に述べたようにM I
 S F E T 20である。従ってドレイン面積を
同一キするならば、両側にゲート電極G SG2を配置
したほうが過電圧の放電が高速に行われることになる。
第四の特徴は、入力パッド電極10と M I S F E T 20のドレインDとを接続す
る配線が、ドレインD及び基板以外のノードと交差しな
いように配置されていることである。このようにするき
入力部の配線か他のノードと交差した場合に、過電圧が
印加された時に該配線と他ノードとの間に印加される過
電圧によって生じる絶縁膜破壊を防11−できる。
〔発明の効果〕
以」−述べた通り、本発明によれば、過電圧を放電する
ための保訛用FETのドレインが抵抗を介することなく
入力パッド電極に直接接続されており、かつ、拡散抵抗
が延在されたドレインと、一体に形成されてドレインと
被保護素子との間に介挿されて構成されるので、入力保
護装置の占有面積の低減がl′rI能となると同時に、
信号の、音速伝播も可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の入力保護装置のレイアウト例を示す図
、 第2図は第1図の入力保護装置の等両回略図、第3図は
従来の入力保護装置のレイアウト例を示す図、 第4図は第3図の入力保護装置の等両回略図、第5図は
従来の入力保護装置の他のレイアウト例を示す図、 第6図は第5図の入力保護装置の等両回略図である。 3・・・入力保護装置 10・・・入力パッド電極 2〔〕・・・MISFET 30・・・抵抗素子 40・・・拡散抵抗 50・・ダイオード 70・・入力端子 80・・・出力端子 90・・・ノード ■ ・・・バ準電位 S D・・・ドレイン G  SG  ・・・ゲート Sl・S2゛°゛ソース 本発明の入力保護装置のレイアウト例を示す図第1図 第1図の入力保護装置の等価回路図 第2図 第3図 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ドレインが入力パッド電極に、ソースが基準電位に
    それぞれ接続されたMISFETを含む半導体入力保護
    装置であって、 前記MISFET(20)のドレイン(D)と被保護半
    導体素子との間に、当該ドレイン(D)を延在させて当
    該ドレイン(D)と一体に形成された拡散抵抗(40)
    が介挿されていることを特徴とする半導体入力保護装置
    。 2、請求項1記載の半導体入力保護装置において、前記
    MISFET(20)のドレイン(D)およびソース(
    S)に対する電極コンタクト用の窓が開口され、前記ド
    レイン(D)に対する電極窓と前記MISFET(20
    )のゲート電極(G_1、G_2)との間の距離(l_
    D)が前記ソース(S_1、S_2)に対する電極窓と
    前記MISFET(20)のゲート(G_1、G_2)
    との問の距離(l_S)よりも大きく設定されているこ
    とを特徴とする半導体入力保護装置。 3、請求項1または2記載の半導体入力保護装置におい
    て、前記MISFET(20)のドレイン領域(D)の
    両側にゲート電極(G_1、G_2)が配置されている
    ことを特徴とする半導体入力保護装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6144471A (ja) * 1984-06-06 1986-03-04 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド 半導体ディバイス用保護装置
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