JPH04234156A - 半導体チップの保護回路 - Google Patents

半導体チップの保護回路

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JPH04234156A
JPH04234156A JP3097475A JP9747591A JPH04234156A JP H04234156 A JPH04234156 A JP H04234156A JP 3097475 A JP3097475 A JP 3097475A JP 9747591 A JP9747591 A JP 9747591A JP H04234156 A JPH04234156 A JP H04234156A
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JP
Japan
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static electricity
transmission gate
power supply
input
supply terminal
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Pending
Application number
JP3097475A
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English (en)
Inventor
Deugsoo Chang
張 得秀
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Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0266Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using field effect transistors as protective elements

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップが静電気
により損傷されないように保護する半導体チップの保護
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】誘電率が互いに異なる物体の摩擦及び帯
電等により発生される電荷である静電気は、半導体チッ
プ、特に、薄い酸化膜を用いる集積素子において酸化膜
の破れ及び内部放電等を引き起こして致命的損傷を与え
るようになる。したがって、半導体チップをデザインす
る場合には、内部回路とともにその内部回路が静電気に
より損傷されないように保護回路を構成している。特に
、半導体の製造技術が発展するとともに、チップが超高
集積化して大きさが小さくなり、高駆動能力化するにし
たがって、静電気によりチップが損傷されないように保
護回路を構成することが必須である。そして、最高では
チップの信頼性の側面においても非常に重視されている
【0003】かかる保護回路は、入力フィン及び出力フ
ィンと電源端子及び接地との間に放電路を形成して静電
気が放電路にそって放電され、内部回路には入力されな
いようにすることにより内部回路が損傷されないように
している。内部回路に用いられる素子としては抵抗、ダ
イオード、パンチスルー(punchthrough)
 トランジスタ、電界効果トランジスタ及び寄生キャパ
シタ等がある。これらの素子の中でダイオード及びトラ
ンジスタは放電路を形成して静電気を放電させており、
抵抗は入力フィンと内部回路の入力端子との間に接続し
て入力電流のレベルを決定するに用いる。そして、内部
回路の出力端子と出力フィンとの間には、電流レベルを
設定する抵抗を出力ドライブの能力にしたがって用いる
こともできるが、大部分のチップにおいては用いないで
いる。
【0004】このような保護回路の一例を図5に示す。 図5に示すように、入力フィン1と電源端子VDDとの
間にダイオードD1 を接続する。入力フィン1を抵抗
R1 を通じて内部回路2の入力端子に接続し、内部回
路の入力Aと電源端子VDD及び接地との間にダイオー
ドD2 ,D3 をそれぞれ接続する。内部回路2の出
力端子Bを出力フィン3に接続するとともに内部回路2
の出力端子と電源端子VDD及び接地との間にダイオー
ドD4 ,D5 をそれぞれ接続する。そして、電源端
子VDDと接地との間にはダイオードD6 を接続する
【0005】このような構成を有する従来の保護回路は
、入力フィン1と電源端子VDDとの間に正の静電気が
印加される場合に、その正の静電気がダイオードD1 
,D2 を通じて電源端子VDDに放電され、内部回路
2には印加されない。ここで、抵抗R1 はポリ及び拡
散タイプの抵抗を用いてダイオードD2 に流れる電流
レベルを設定する。
【0006】そして、入力フィン1と電源端子VDDと
の間に負の静電気が印加される場合には、ダイオードD
1 ,D2 の逆方向領域で静電気の放電路が形成され
る。このとき、ダイオードD1 ,D2 の逆方向の降
伏領域で電流レベルが決まるので、低レベルの静電気に
よってもダイオードD1 ,D2 が損傷されてその特
性が悪くなり、信頼性の側面においても再活用できなく
なるという問題点がある。
【0007】入力フィン1と接地との間に負の静電気が
印加されると、ダイオードD3 が順方向バイアス状に
静電気を放電させるようになる。一方、静電気が正であ
ると、ダイオードD3 が逆方向領域に放電路を形成す
るため、前記のようにダイオードD3 が損傷されると
いう問題点がある。また、電源端子VDDと接地との間
に正の静電気が印加されると、ダイオードD6 が順方
向バイアス状に静電気を円滑に放電させるようになる。 一方、静電気が負であると、ダイオードD6 が逆方向
領域に放電路を形成するため、ダイオードD6 が損傷
されるという問題点がある。
【0008】出力フィン3と電源端子VDDとの間、そ
して出力フィン3と接地との間に静電気が印加される場
合にはダイオードD4 、D5 が選択的に放電路を形
成して静電気を放電させるようになる。従って、前記の
ようにダイオードD4 、D5 が逆方向領域で放電路
を形成する場合があり損傷されるという問題点がある。 図6は従来の保護回路の他の実施例であって、同図に示
すように、図5の保護回路においてダイオードD2 ,
D3 ,D4 ,D5 のかわりにトランジスタM1 
,M2 ,M3 ,M4 を用いて構成した。
【0009】このような構成を有する従来の保護回路の
他の実施例は、通常のダイオード特性とともにトランジ
スタM1 〜M4 のチャンネル領域を放電路として活
用するので、図5に示す保護回路に比べやや高い静電気
も放電させることができる。すなわち、パンチスルート
ランジスタを用いる場合にはパンチスルー電圧より高い
静電気でダイオードD1 、トランジスタM1 ,M2
 の寄生ダイオード及びパンチスルー領域の電流レベル
を用いることができ、これら放電路が並列に形成される
ので静電気に対する耐電圧能力が増加するようになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電源端
子VDDと接地との間に静電気が印加される場合には、
図5の保護回路と同様に正の静電気はダイオードD6 
が順方向バイアス状になって静電気を円滑に放電させる
。一方、負の静電気はダイオードD6 が逆方向領域で
動作するので、低レベルの静電気に対してもダイオード
D6 が損傷されるという問題点があった。
【0011】また、入力フィンと他の入力フィン、入力
フィンと出力フィンとして出力フィンと他の出力フィン
との間に静電気が印加される場合においても、ダイオー
ドが逆方向領域で動作するので低レベルの静電気に対し
てもチップが損傷された。大部分の静電気テストにおい
ては、作業者の人体による静電気を用いている。前述し
た静電気は非常に低いレベルであるが、静電気に対する
チップの損傷防止が要求されている。
【0012】したがって、本発明の目的は、高レベルの
静電気に対してもチップが損傷されないように保護する
保護回路を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】このような目的を有する
本発明は、トランジスタに比べ抵抗成分が小さく、寄生
する両方向のダイオードが得られるばかりでなく、ゲー
トのオープンの際バイアス状においてもトランジスタよ
り低い抵抗成分を有する伝送ゲートを用いることにより
高レベルの静電気に対してもチップが損傷されないよう
に保護する。
【0014】特に、本発明は入力フィンと内部回路の入
力端子との間に伝送ゲートを連結することにより、ノー
マルモードの際ノイズ信号の流入を防止し、静電気の放
電モードで静電気が内部回路へ流入されないようにする
【0015】
【実施例】以下、添付された図1乃至図4を参照して本
発明の保護回路を詳細に説明する。図1は本発明の保護
回路の一実施例を示す。図1において、入力フィン11
を第1の伝送ゲートTG11を通じて内部回路12の入
力端子に接続して、その接続点Aと電源端子VDDとの
間に第2の伝送ゲートTG12を接続するとともに、接
続点Aと接地との間に第3の伝送ゲートTG13を接続
する。
【0016】そして、内部回路12の出力端子を出力フ
ィン13に接続するとともに、その接続点Bと電源端子
VDD及び接地Gの間に第4及び第5の伝送ゲートT1
4,T15をそれぞれ接続し、電源端子VDDと接地と
の間に第6の伝送ゲートTG16を接続する。このよう
に構成された本発明の保護回路は、伝送ゲートTG11
〜TG16がオープンされる場合に伝送ゲートTG11
〜TG16に静電気の放電路が形成されるので、高レベ
ルの静電気に対しても内部回路12が損傷されないよう
に保護する。すなわち、伝送ゲートTG11〜TG16
は内部の等価回路にP形トランジスタ、n形トランジス
タ及び寄生ダイオードの三つの放電路を形成するので、
高レベルの静電気も円滑に放電させて内部回路12の損
傷を防止する。
【0017】そして、入力フィン11と内部回路12の
入力端子との間に第1の伝送ゲートTG11を連結して
入力フィン11を通じてノイズ信号が流入されることを
防止するノイズフィルターの役割を行うとともに、第1
の伝送ゲートTG11は、図2のグラフで示すように、
P形トランジスタ及びn形トランジスタにしたがって抵
抗値を有するようになるので静電気の印加の際には高い
抵抗で内部回路を保護するようになる。
【0018】また、高周波数の信号が入力フィン11に
入力される場合には第1の伝送ゲートTG11が飽和ピ
ーク電流を縮めるようになるので、図3(A)及び(B
)に示すように動作して交流特性を改善し、従来の抵抗
を用いる場合に比べ高い抵抗値が得られる。すなわち、
入力フィン11に図3(A)に示すような信号Vi が
入力される場合に、その入力信号Vi は第1の伝送ゲ
ートTG11を通じて接続点Aには図3(B)に示すよ
うに表わされる。ここで、trは入力信号Vi との立
上り時間の差であり、tfは立下り時間の差を示す。こ
のtr及びtfの値は第1の伝送ゲートTG11の大き
さにより左右される。
【0019】図2に示す伝送ゲートの特性では、チャン
ネルのオンの時の抵抗が、p形トランジスタ及びn形ト
ランジスタの特性と素子との大きさにより多少差がある
。伝送ゲートの使用の際、純粋抵抗は点線で示す曲線で
示すことができ、入力信号Vi のレベルにしたがい可
変されることがわかる。すなわち、図2において、点線
で示す曲線はダイナミック(dynamic)抵抗の特
性を示し、このとき、入力信号Vi の中央レベルすな
わち、ロジックでのロジックしきいレベルとほぼ一致し
てダイナミックピーチ電流を減少させるようになり、こ
れにより、高レベルの静電気に対してもチップが損傷さ
れないように保護することができるようになる。
【0020】図1において、第4の伝送ゲートTG14
がないと仮定し、出力フィン13に静電気が電源端子V
DD方向に印加されると、第5の伝送ゲートTG15内
のn形トランジスタが負のしきい領域にあり、第6の伝
送ゲートTG16内のn形トランジスタも負のしきい領
域にあるので初期の状態はオフされない。したがって、
第5及び第6の伝送ゲートTG15,TG16を通じて
静電気が放電され、かつ、接地レベルが増加されて第5
及び第6の伝送ゲートTG15,TG16のn形トラン
ジスタをオンさせるので出力フィン13の静電気が放電
される。
【0021】図4は本発明の保護回路の他の実施例であ
る。図4に示すように抵抗R11〜R15及びインバー
タIV11〜IV13を用いて伝送ゲートTG11〜T
G16を制御させている。この本発明の他の実施例は、
電源端子VDDが抵抗R11〜R15を通じて伝送ゲー
トTG11〜TG16に連結されるようになっている。 このとき、抵抗R11〜R15の値は大きくすることが
好ましい。
【0022】図4においてはインバータIV11〜IV
13の入力端子は電源端子VDDに連結されているが、
インバータIV11〜IV13の入力端子をインバータ
IV14のように接地に連結させて伝送ゲートTG11
〜TG16に連結することもできる。これはチップを用
いるプロセッサの特性により変更使用を可能にしたもの
であり、インバータIV11〜IV13の入力端子を電
源端子VDD側に連結することが接地側に連結すること
より高レベルの静電気に対して内部回路12の損傷をよ
り効果的に防止することができるようになる。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明は、伝送ゲートを用
いて静電気の放電路を設けることにより高レベルの静電
気に対してもチップが損傷されないように保護する効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の保護回路の一実施例を示す図である。
【図2】本発明の保護回路に用いられる伝送ゲートの抵
抗特性を示すグラフである。
【図3】図3(A)及び(B)は、図1の入力フィン及
び接続点Aの信号を示す波形図である。
【図4】本発明の保護回路の他の実施例を示す図である
【図5】従来の保護回路の一実施例を示す図である。
【図6】従来の保護回路の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
11    入力フィン 12    内部回路 TG11〜TG16    伝送ゲートIV11〜IV
14    インバータVDD    電源端子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  外部入力信号を受信する入力フィンと
    半導体チップの内部回路の入力端子との間に接続された
    第1の伝送ゲートと、前記入力端子と電源端子との間に
    接続された第2の伝送ゲートと、前記入力端子と接地と
    の間に接続された第3の伝送ゲートと、前記内部回路の
    出力端子と電源端子との間に接続された第4の伝送ゲー
    トと、前記出力端子と接地との間に接続された第5の伝
    送ゲートと、電源端子と接地との間に接続された第6の
    伝送ゲートとで構成することを特徴とする半導体チップ
    の保護回路。
  2. 【請求項2】  前記伝送ゲート等は抵抗等及びインバ
    ータ等により制御されることを特徴とする請求項1記載
    の半導体チップの保護回路。
  3. 【請求項3】  前記インバータ等の入力端子は接地側
    に連結されることを特徴とする、請求項2記載の半導体
    チップの保護回路。
  4. 【請求項4】  前記インバータ等の入力端子は電源端
    子VDD側に連結されることを特徴とする、請求項2記
    載の半導体チップの保護回路。
JP3097475A 1990-10-29 1991-04-26 半導体チップの保護回路 Pending JPH04234156A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019900017381A KR920009015A (ko) 1990-10-29 1990-10-29 반도체 칩의 보호회로
KR17381/1990 1990-10-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04234156A true JPH04234156A (ja) 1992-08-21

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ID=19305333

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JP3097475A Pending JPH04234156A (ja) 1990-10-29 1991-04-26 半導体チップの保護回路

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US (1) US5144519A (ja)
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5745323A (en) * 1995-06-30 1998-04-28 Analog Devices, Inc. Electrostatic discharge protection circuit for protecting CMOS transistors on integrated circuit processes
JP3400215B2 (ja) * 1995-11-21 2003-04-28 沖電気工業株式会社 半導体装置
US5751525A (en) * 1996-01-05 1998-05-12 Analog Devices, Inc. EOS/ESD Protection circuit for an integrated circuit with operating/test voltages exceeding power supply rail voltages
US5726844A (en) * 1996-04-01 1998-03-10 Motorola, Inc. Protection circuit and a circuit for a semiconductor-on-insulator device
US5917689A (en) * 1996-09-12 1999-06-29 Analog Devices, Inc. General purpose EOS/ESD protection circuit for bipolar-CMOS and CMOS integrated circuits
US5838146A (en) * 1996-11-12 1998-11-17 Analog Devices, Inc. Method and apparatus for providing ESD/EOS protection for IC power supply pins
KR100249162B1 (ko) * 1996-12-31 2000-03-15 김영환 정전기(eds)보호회로
US6046897A (en) * 1997-09-29 2000-04-04 Motorola, Inc. Segmented bus architecture (SBA) for electrostatic discharge (ESD) protection
JP2001244418A (ja) * 2000-03-01 2001-09-07 Nec Corp 半導体集積回路装置
KR101508754B1 (ko) * 2014-10-22 2015-04-08 (주)제이엔엘테크 극판 2매 검출기

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62139349A (ja) * 1985-12-13 1987-06-23 Rohm Co Ltd 半導体装置の保護回路
JPS639222A (ja) * 1986-06-30 1988-01-14 Toshiba Corp トランスフアゲ−ト回路

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3947727A (en) * 1974-12-10 1976-03-30 Rca Corporation Protection circuit for insulated-gate field-effect transistors
JPS579756Y2 (ja) * 1975-01-29 1982-02-24
JPS5780774A (en) * 1980-11-07 1982-05-20 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device
US4728932A (en) * 1986-07-25 1988-03-01 Honeywell Inc. Detector for capacitive sensing devices
US4930037A (en) * 1989-02-16 1990-05-29 Advaced Micro Devices, Inc. Input voltage protection system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62139349A (ja) * 1985-12-13 1987-06-23 Rohm Co Ltd 半導体装置の保護回路
JPS639222A (ja) * 1986-06-30 1988-01-14 Toshiba Corp トランスフアゲ−ト回路

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Publication number Publication date
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