JPH04361567A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH04361567A
JPH04361567A JP13772391A JP13772391A JPH04361567A JP H04361567 A JPH04361567 A JP H04361567A JP 13772391 A JP13772391 A JP 13772391A JP 13772391 A JP13772391 A JP 13772391A JP H04361567 A JPH04361567 A JP H04361567A
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JP
Japan
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power supply
potential
line
semiconductor device
gate
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JP13772391A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Teramoto
寺本 俊幸
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable a large impulse current to flow out of a semiconductor device by a method wherein the control electrode of a P-channel transistor is connected to a second high potential power supply, and the control electrode of an N-channel transistor is connected to a second low potential power supply. CONSTITUTION:The source 6 and the diffusion layer 7 of an upper P-channel transistor Q1 of a protection element A are connected to a first power supply VDD1 which serves as power supply of an input circuit, and the gate 5 is kept at a certain potential by another power supply VDD2 of an inner circuit. The same as above, the source 6 and the diffusion layer 7 of a lower N-channel transistor Q2 are connected to a VSS1 power supply, and the gate 5 is connected to a VSS2 power supply. Therefore, even if the first power supply VDD1 and VSS2 are changed in potential when the charge is supplied through the sources of the transistors Q1 and Q2 the transistors Q1 and Q2 are prevented from changing in gate potential corresponding to the change of the first power supply in potential, because the second power potential is isolated from the first power potential.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、更
に詳しくは、外部端子に接続される回路素子を静電気或
いは衝撃電圧等から保護する保護素子を備える半導体装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device equipped with a protection element for protecting circuit elements connected to external terminals from static electricity, impact voltage, and the like.

【0002】一般にMOSトランジスタは、ゲート部分
が極めて薄い酸化膜によってチャネルから絶縁されてい
るため、ゲートに対して印加される過電圧、衝撃電圧に
弱点を有し、例えば運搬中、機器への実装前、更には機
器への組込後に静電気等を帯びて、過電圧による絶縁破
壊が生じやすいことが知られている。このためMOSト
ランジスタを有する半導体装置では、内部回路のゲート
部等を保護するため、外部から静電気或いは衝撃電圧が
侵入し勝ちな入出力回路部に、保護回路を設けて静電気
等に起因する絶縁破壊を防止している。
Generally, MOS transistors have a gate part insulated from a channel by an extremely thin oxide film, so they are vulnerable to overvoltages and shock voltages applied to the gate, for example during transportation or before mounting on equipment. Furthermore, it is known that after being incorporated into a device, it is charged with static electricity, etc., and dielectric breakdown due to overvoltage is likely to occur. For this reason, in semiconductor devices with MOS transistors, in order to protect the gates of internal circuits, protection circuits are installed in the input/output circuits where static electricity or shock voltage is likely to enter from the outside to prevent dielectric breakdown caused by static electricity, etc. is prevented.

【0003】0003

【従来の技術】図8を参照して従来の半導体装置におけ
る入力回路部の保護素子について説明する。同図は保護
トランジスタを有する従来の保護素子の一例を示す回路
図である。同図においてパッド部1に接続された入力ノ
ードn1は、まず保護素子Aに配されるC−MOSトラ
ンジスタ(保護トランジスタ)に接続される。即ち、同
図に示されているように、入力ノードn1は、C−MO
Sトランジスタを構成する各pチャネル及びnチャネル
トランジスタQ1、Q2の双方のソース・ドレイン路の
直列接続ノードに接続されると共に、保護トランジスタ
を構成すると寄生的にできるダイオードD1、D2を介
して各電源VDD、VSSに、通常作動中に電流が流れ
ない逆方向に接続される。pチャネル及びnチャネルM
OSトランジスタQ1、Q2の各ゲートは夫々のソース
と同電位の電源ラインVDD又はVSSに夫々接続され
る。
2. Description of the Related Art A protection element for an input circuit in a conventional semiconductor device will be described with reference to FIG. This figure is a circuit diagram showing an example of a conventional protection element having a protection transistor. In the figure, an input node n1 connected to the pad portion 1 is first connected to a C-MOS transistor (protection transistor) arranged in the protection element A. That is, as shown in the figure, the input node n1 is the C-MO
It is connected to the series connection node of the source-drain path of both p-channel and n-channel transistors Q1 and Q2 that constitute the S transistor, and is connected to each power supply via diodes D1 and D2 that are parasitic when they constitute a protection transistor. It is connected to VDD and VSS in opposite directions so that no current flows during normal operation. p channel and n channel M
Each gate of the OS transistors Q1 and Q2 is connected to a power supply line VDD or VSS, which has the same potential as the respective source.

【0004】次に入力ノードn1は、保護素子Aに後続
して配される抵抗Rを経由して内部回路の回路素子に、
例えば同図の如くインバータINVに接続されている。 抵抗Rは拡散抵抗又はポリ抵抗として薄膜形成技術によ
って各トランジスタ部分と同様に形成される。
Next, the input node n1 is connected to a circuit element of the internal circuit via a resistor R disposed subsequent to the protection element A.
For example, as shown in the figure, it is connected to the inverter INV. The resistor R is formed as a diffused resistor or a poly resistor by a thin film formation technique in the same way as each transistor part.

【0005】前記保護素子Aにおける双方の保護トラン
ジスタQ1、Q2の一例としてpチャネルトランジスタ
Q1部分の断面図を図9に示す。なお、図9は従来の半
導体装置における保護素子部分の構造を一例として示す
ものである。同図において、基板2上に形成され一の拡
散領域を成すN型ウエル3内には、pチャネルトランジ
スタQ1を夫々構成する第一の拡散層を成すドレイン4
、並びに第二の拡散層を成すソース6が配され、このp
チャネルトランジスタQ1のゲート電極5はN型ウエル
部のSiO2酸化膜10上に形成され、ドレイン4及び
ソース6は夫々P型拡散層として形成される。各P型拡
散層4、6間は、ゲート電極5が高電位電源に接続され
て常時Hレベルに維持されるため通常動作中にはチャネ
ルが形成されない。N型ウエル内には、バックゲート電
圧を印加するドレイン4及びソース6と相互に異なる導
電型の第三の拡散層(N+)7が形成されている。
FIG. 9 shows a cross-sectional view of a p-channel transistor Q1 portion as an example of both protection transistors Q1 and Q2 in the protection element A. Note that FIG. 9 shows an example of the structure of a protection element portion in a conventional semiconductor device. In the figure, in an N-type well 3 formed on a substrate 2 and forming one diffusion region, there are drains 4 forming first diffusion layers forming each p-channel transistor Q1.
, and a source 6 forming a second diffusion layer, and this p
The gate electrode 5 of the channel transistor Q1 is formed on the SiO2 oxide film 10 in the N-type well, and the drain 4 and source 6 are each formed as a P-type diffusion layer. A channel is not formed between each P-type diffusion layer 4 and 6 during normal operation because the gate electrode 5 is connected to a high potential power source and is always maintained at H level. A third diffusion layer (N+) 7 having a conductivity type different from that of the drain 4 and source 6 to which a back gate voltage is applied is formed in the N-type well.

【0006】従来の半導体装置において、ドレイン4は
外部入力端子を成すパッド部1にアルミ配線8によって
接続されており、前記第三の拡散層(以下拡散層と呼ぶ
)7は、ゲート5及びソース6と共に一括して高電位の
電源VDDラインにアルミ配線等によって接続されてい
る。拡散層7は、ドレイン4をアノードとし且つこの拡
散層7をカソードとするPN接合、つまり寄生的に形成
されるダイオード部D1(図8)を、ドレインと共にこ
のNウエル3内において形成する。
In the conventional semiconductor device, the drain 4 is connected to the pad portion 1 constituting an external input terminal by an aluminum wiring 8, and the third diffusion layer (hereinafter referred to as a diffusion layer) 7 is connected to the gate 5 and the source. 6 and are collectively connected to a high potential power supply VDD line by aluminum wiring or the like. The diffusion layer 7 forms a PN junction with the drain 4 as an anode and the diffusion layer 7 as a cathode, that is, a parasitically formed diode portion D1 (FIG. 8), in the N well 3 together with the drain.

【0007】上記の構成によりこの半導体装置が動作中
のとき(電源VDD、VSSに例えば5V、0Vが印加
されているとき)には、保護素子Aの例えばpチャネル
の保護トランジスタQ1においては、パッド部1からの
入力の如何に拘らずそのゲート5がソース6と同電位に
維持されてオフであるので、パッド部1から入力される
入力信号の信号レベルに変化を与えることはなく、また
前記の如く拡散層7はドレイン4と共にPN接合(ダイ
オード部D1)を構成するが、拡散層7自体が高電位に
維持されて、入力信号がVDD−VSS間の電圧レベル
で入力してもPN接合は導通しないからダイオード部D
1もまた、入力信号に対してその信号レベルに変化を与
えることはない。nチャネルトランジスタQ2でも同様
に信号レベルに変化を与えることはなく、結局この保護
素子Aは入力信号に論理上の変化を及ぼさない。
With the above configuration, when this semiconductor device is in operation (for example, when 5V or 0V is applied to the power supplies VDD and VSS), the pad of the p-channel protection transistor Q1 of the protection element A is Since the gate 5 is maintained at the same potential as the source 6 and is off regardless of the input from the pad section 1, the signal level of the input signal input from the pad section 1 is not changed, and the above-mentioned The diffusion layer 7 forms a PN junction (diode part D1) together with the drain 4 as shown in FIG. is not conductive, so diode part D
1 also does not change the signal level of the input signal. Similarly, the n-channel transistor Q2 does not change the signal level, and as a result, the protection element A does not logically change the input signal.

【0008】上記の半導体装置において、静電気等の原
因によりパッド部1に正の電荷が侵入し、侵入した電荷
によってドレイン4の電位がソース、ドレイン等の電位
より高くなった場合には、ドレイン4からソース6を経
由して、またドレイン4と共にダイオード部D1を構成
する拡散層7を経由して電源VDDラインに夫々電流が
流れ、大きな静電容量を有する電源ラインVDDに電荷
が流出するため、小さな静電容量のため僅かな電荷によ
っても高い電位になりがちな入力ノードn1の電位も比
較的低い電位に維持され、拡散抵抗R等を経由してこの
入力ノードn1に接続されている内部回路のインバータ
INV等において、そのゲート電位が大きく上昇するこ
となく過電圧に起因する絶縁破壊が防止される。負の電
荷は同様にnチャネルトランジスタQ2及びダイオード
D2によって電源ラインVSSに流出する。
In the above semiconductor device, if positive charges invade the pad portion 1 due to static electricity or the like, and the potential of the drain 4 becomes higher than that of the source, drain, etc. due to the invaded charges, the drain 4 Current flows from the source 6 to the power supply VDD line through the source 6 and through the diffusion layer 7 that forms the diode portion D1 together with the drain 4, and charges flow to the power supply line VDD having a large capacitance. The potential of the input node n1, which tends to rise to a high potential even with a small amount of charge due to its small capacitance, is maintained at a relatively low potential, and the internal circuit connected to this input node n1 via a diffused resistor R etc. In the inverter INV, etc., dielectric breakdown caused by overvoltage is prevented without the gate potential increasing significantly. Similarly, negative charges flow out to power supply line VSS through n-channel transistor Q2 and diode D2.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体装置
の保護素子Aの場合、双方の保護トランジスタQ1、Q
2では、通常作動中での正常な作動を保証するため、前
記の如くゲート5がソース6と同じ電源に接続されてい
る。このため、例えばpチャネルトランジスタQ1では
、正の電荷が与えられて電位上昇した電源VDDライン
によってゲート5の電位も上昇するため、このゲート電
位の上昇により生ずるチャネルの減少又は消失によって
、このチャネルを経由するドレインからの継続的な電荷
の流出が、困難となり或いは阻止されるという問題があ
る。
Problem to be Solved by the Invention In the case of the protection element A of the conventional semiconductor device described above, both protection transistors Q1 and Q
2, the gate 5 is connected to the same power supply as the source 6 as described above to ensure proper operation during normal operation. For this reason, for example, in the p-channel transistor Q1, the potential of the gate 5 also increases due to the power supply VDD line, which is given a positive charge and whose potential increases, so the channel decreases or disappears due to the increase in gate potential, causing this channel to increase. There is a problem in that the continuous flow of charge from the drain becomes difficult or is prevented.

【0010】例えば大量の衝撃電流が電源ラインに流れ
込み、ゲート電位が瞬間的に上昇してチャネルの電流が
減少又は阻止された場合には、一般的にダイオード部の
オン抵抗は比較的大きく且つ電流路の面積も大きくはな
いので、拡散層7を経由するダイオード部のみによる通
電では充分な電流流出が得られない。このため、電圧レ
ベルの高い衝撃電圧侵入の結果として入力ノードの電位
が大きく上昇し、内部回路に侵入する電位を上昇させる
こととなり、内部回路における絶縁破壊を引き起こすと
いう重大な問題が生ずる。
For example, when a large amount of impulse current flows into the power supply line and the gate potential rises momentarily and the channel current is reduced or blocked, the on-resistance of the diode section is generally relatively large and the current Since the area of the path is not large, sufficient current flow cannot be obtained by passing current only through the diode portion via the diffusion layer 7. Therefore, as a result of the penetration of high-level impact voltage, the potential of the input node increases significantly, increasing the potential penetrating into the internal circuit, resulting in a serious problem of causing dielectric breakdown in the internal circuit.

【0011】本発明は、上記従来の半導体装置の保護素
子の問題に鑑み、大量の電荷乃至は高い衝撃電圧が外部
端子から侵入しても、侵入した電荷乃至は衝撃電圧によ
る電流を継続して流出させることができることとして、
保護トランジスタにおける保護機能が容易に低下せず、
衝撃電圧等による絶縁破壊が生じ難いため信頼性の高い
半導体装置を提供することを目的とする。
[0011] In view of the above-mentioned problem with the conventional protection element of a semiconductor device, the present invention has been developed to prevent the current from flowing due to the intruding charge or impact voltage from continuing even if a large amount of charge or high impact voltage enters from the external terminal. As something that can be leaked out,
The protection function of the protection transistor does not deteriorate easily.
It is an object of the present invention to provide a highly reliable semiconductor device that is unlikely to suffer dielectric breakdown due to impact voltage or the like.

【0012】0012

【課題を達成するための手段】図1は本発明の第一の実
施例の半導体装置における入力回路部の回路図である。 同図において、1は外部端子(パッド部)、Q1、Q2
はトランジスタ、VDD1、VSS1は第一の電源、V
DD2、VSS2は第二の電源である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an input circuit section in a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. In the same figure, 1 is an external terminal (pad part), Q1, Q2
is a transistor, VDD1, VSS1 are the first power supply, V
DD2 and VSS2 are second power supplies.

【0013】前記目的を達成するため本発明の半導体装
置は、図1に例示したように、外部端子(1)と第1の
高電位側電源線(VDD1)との間に接続されたpチャ
ネルMOSトランジスタ(Q1)と、外部端子(1)と
第1の低電位側電源線(VSS1)との間に接続された
nチャネルMOSトランジスタ(Q2)とを具備し、前
記pチャネルMOSトランジスタの制御電極は、前記第
1の高電位側電源線と独立に設けられた第2の高電位側
電源線(VDD2)に接続され、前記nチャネルMOS
トランジスタの制御電極は、前記第1の低電位側電源線
と独立に設けられた第2の低電位側電源線(VDD2)
に接続されている保護回路を有することを特徴とするも
のである。
In order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention has a p-channel connected between an external terminal (1) and a first high-potential side power supply line (VDD1), as illustrated in FIG. It includes a MOS transistor (Q1) and an n-channel MOS transistor (Q2) connected between an external terminal (1) and a first low-potential side power supply line (VSS1), and controls the p-channel MOS transistor. The electrode is connected to a second high-potential power line (VDD2) provided independently of the first high-potential power line, and is connected to the n-channel MOS
The control electrode of the transistor is connected to a second low-potential power line (VDD2) provided independently of the first low-potential power line.
The device is characterized by having a protection circuit connected to.

【0014】[0014]

【作用】トランジスタQ1及びQ2のゲートが夫々、第
二の電源VDD2、VSS2と接続されている構成によ
り、トランジスタQ1、Q2のソースから電荷を受けた
第一の電源VDD1、VSS1の電位が上昇又は下降し
ても、第二の電源は第一の電源と分離されているためト
ランジスタQ、Q21のゲート電位が第一の電源の電位
変化に応じて直接的に上昇又は下降せず、トランジスタ
Q1、Q2におけるチャネルの減少又は消失に至らない
ため、ドレインの電位が高いか又は低い限りトランジス
タQ1、Q2における継続的な第一の電源への電荷の流
出が保証され、外部端子1からドレインに侵入した電荷
はトランジスタQ1、Q2のオン電圧で制限される限界
までソース側に抜けてドレインの電位が回復するので、
外部端子1に接続される内部回路素子等に発生する大き
な電位変化が防止されこれらが保護される。
[Operation] Due to the configuration in which the gates of the transistors Q1 and Q2 are connected to the second power supplies VDD2 and VSS2, respectively, the potential of the first power supplies VDD1 and VSS1 that receive charges from the sources of the transistors Q1 and Q2 increases or Even if the second power supply is separated from the first power supply, the gate potentials of the transistors Q and Q21 do not directly rise or fall in accordance with the change in the potential of the first power supply, and the gate potentials of the transistors Q1 and As long as the potential of the drain is high or low, a continuous draining of charge to the first power supply in transistors Q1, Q2 is guaranteed, since the channel does not decrease or disappear in Q2, and the charge enters the drain from external terminal 1. The charge flows to the source side up to the limit limited by the on-voltage of transistors Q1 and Q2, and the drain potential recovers.
A large potential change occurring in the internal circuit elements connected to the external terminal 1 is prevented and these are protected.

【0015】[0015]

【実施例】図面を参照して本発明を更に詳しく説明する
。図1において、この保護素子Aは保護トランジスタQ
1、Q2の他に保護トランジスタの形成により寄生的に
形成されるPN接合のダイオード部D1、D2を備える
。各ダイオード部D1、D2は、夫々高電位側のライン
を成すVDD1及び入力ノードn1にカソードが接続さ
れる向きに挿入されて、半導体装置の動作中のダイオー
ド電流を阻止すると共に、外部端子を成すパッド部1か
ら侵入する正極性又は負極性の衝撃電流を、夫々第一の
電源VDD1、VSS1ラインに流出させる作用を行う
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained in more detail with reference to the drawings. In FIG. 1, this protection element A is a protection transistor Q
In addition to 1 and Q2, PN junction diode portions D1 and D2 are formed parasitically by forming a protection transistor. Each of the diode parts D1 and D2 is inserted in such a direction that its cathode is connected to VDD1 and the input node n1, which form a line on the high potential side, respectively, to block diode current during operation of the semiconductor device, and to form an external terminal. It functions to cause the positive or negative impact current entering from the pad portion 1 to flow out to the first power supply VDD1 and VSS1 lines, respectively.

【0016】その他、図1においては、従来の半導体装
置と同様に、保護素子Aに後続して拡散抵抗Rが設けら
れ、入力ノードn1は拡散抵抗Rを介して内部回路に接
続される。
In addition, in FIG. 1, a diffused resistor R is provided subsequent to the protective element A, and the input node n1 is connected to the internal circuit via the diffused resistor R, as in the conventional semiconductor device.

【0017】図2において、酸化膜10上に形成された
ゲート5は、本発明の構成に基づきアルミ配線82を介
して内部回路の電源VDD2に接続されており、この点
において、従来図として示した図9とは異なる。ソース
6及び第三の拡散層N+7は従来と 同様に第一の電源
VDD1に接続されている。
In FIG. 2, the gate 5 formed on the oxide film 10 is connected to the power supply VDD2 of the internal circuit via the aluminum wiring 82 based on the structure of the present invention, and in this respect, it is different from the conventional diagram. This is different from FIG. The source 6 and the third diffusion layer N+7 are connected to the first power supply VDD1 as in the conventional case.

【0018】図3は図2の実施例の半導体装置の主とし
て保護素子A部分を示す平面略図である。同図において
、各保護素子Aは夫々、全体としてパッド1を取り囲む
構造に形成され、図中上側のpチャネルトランジスタQ
1と下側のnチャネルトランジスタQ2の各領域から成
る。pチャネルトランジスタQ1は、そのソース6及び
拡散層7が入力回路部の電源である第一の電源VDD1
に接続され、また、そのゲート5が入力回路内の電源V
DD1電源とは別の電源である内部回路からの電源VD
D2電源によってその電位が維持されている。同様にn
チャネルトランジスタQ2は、ソース6及び拡散層7が
VSS1電源に、ゲート5がVSS2電源に夫々接続さ
れている。 内部回路からのアルミ配線ライン81、82には、図中
での識別を容易にするため斜線を施して示した。なお、
VDD1及びVSS1は、保護素子A及びI/Oバッフ
ァ(図示せず)に対して電源を供給し、VDD2及びV
SS2は内部回路に対して電源供給を行う。
FIG. 3 is a schematic plan view mainly showing the protection element A portion of the semiconductor device of the embodiment shown in FIG. In the figure, each protection element A is formed in a structure that surrounds a pad 1 as a whole, and a p-channel transistor Q on the upper side of the figure
1 and the lower n-channel transistor Q2. The p-channel transistor Q1 has its source 6 and diffusion layer 7 connected to a first power supply VDD1, which is the power supply for the input circuit section.
and its gate 5 is connected to the power supply V in the input circuit.
Power supply VD from the internal circuit, which is a power supply different from the DD1 power supply
The potential is maintained by the D2 power supply. Similarly n
In the channel transistor Q2, the source 6 and diffusion layer 7 are connected to the VSS1 power supply, and the gate 5 is connected to the VSS2 power supply. Aluminum wiring lines 81 and 82 from the internal circuit are shown with diagonal lines for easy identification in the figure. In addition,
VDD1 and VSS1 supply power to protection element A and an I/O buffer (not shown), and VDD2 and VSS1 supply power to protection element A and an I/O buffer (not shown).
SS2 supplies power to the internal circuit.

【0019】パッド部1からは双方のトランジスタQ1
、Q2のドレイン4にアルミ配線8が接続され、アルミ
配線8は、この入力回路部分から内部回路部分に向かう
入力回路部分の出口において拡散抵抗Rが形成され、内
部回路部分の回路素子に向かって延びている。
From the pad portion 1, both transistors Q1
, an aluminum wiring 8 is connected to the drain 4 of Q2, and a diffused resistance R is formed in the aluminum wiring 8 at the exit of the input circuit section going from this input circuit section to the internal circuit section. It is extending.

【0020】図4は本発明の第二の実施例の半導体装置
の回路図である。図1の実施例との違いは、pチャネル
及びnチャネルの保護トランジスタQ1、Q2のゲート
が夫々内部回路のインバータINV2、INV3の出力
に接続され、一方のインバータINV2の入力は内部回
路の低電位電源GND2に、他方のインバータINV3
の入力は内部回路の高電位電源VDD2に接続されてい
ることである。第一の実施例と同様に、半導体装置の通
常動作中においては各インバータINV2、INV3の
出力により各保護トランジスタQ1、Q2はオフに保た
れ、且つ衝撃電流等の際の電荷の流出を可能とする。こ
の実施例の場合にも、外部端子1から流入する衝撃電流
によってゲートの電位が変化することはなく、従って保
護トランジスタQ1、Q2のチャネルを減少又は消失さ
せて保護トランジスタQ1、Q2をオフとすることはな
い。
FIG. 4 is a circuit diagram of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. The difference from the embodiment in FIG. 1 is that the gates of p-channel and n-channel protection transistors Q1 and Q2 are connected to the outputs of inverters INV2 and INV3 of the internal circuit, respectively, and the input of one inverter INV2 is connected to the low potential of the internal circuit. The other inverter INV3 is connected to the power supply GND2.
The input is connected to the high potential power supply VDD2 of the internal circuit. As in the first embodiment, during normal operation of the semiconductor device, the outputs of the inverters INV2 and INV3 keep the protection transistors Q1 and Q2 off, and allow charge to flow out in the event of an impact current or the like. do. In the case of this embodiment as well, the gate potential does not change due to the impulse current flowing from the external terminal 1, and therefore the channels of the protection transistors Q1 and Q2 are reduced or eliminated to turn off the protection transistors Q1 and Q2. Never.

【0021】図5は本発明の第三の実施例の回路図であ
る。同図の回路では、トランジスタQ1及びQ2のゲー
トに内部回路12の内部ロジック13からの信号が入力
されている。トランジスタQ1及びQ2は、制御信号C
NTL’(CNTL’はCNTLのトップバー付きを示
す)の論理レベルが”L”のときにゲートが内部回路の
電源VDD2及びVSS2に接続されて保護トランジス
タとして動作する。また、制御信号CNTL’が論理レ
ベル”H”のときには、NANDゲート14及びNOR
ゲート15を介してデータDataの論理レベル”H”
又は”L”に従って、夫々論理レベル”H”又は”L”
の信号をトランジスタQ3及びQ4から成るインバータ
17に与える論理素子として動作する。このため、トラ
ンジスタQ1及びQ2は、回路試験等の際に内部ロジッ
クからの前記制御信号及びデータ出力を介して所望のレ
ベルに入力を維持する。
FIG. 5 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention. In the circuit shown in the figure, a signal from an internal logic 13 of an internal circuit 12 is input to the gates of transistors Q1 and Q2. Transistors Q1 and Q2 receive a control signal C
When the logic level of NTL'(CNTL' indicates that CNTL has a top bar) is "L", the gate is connected to the power supplies VDD2 and VSS2 of the internal circuit and operates as a protection transistor. Further, when the control signal CNTL' is at the logic level "H", the NAND gate 14 and the NOR
The logic level of the data “H” through the gate 15
or “L” according to the logic level “H” or “L” respectively.
It operates as a logic element that provides a signal to an inverter 17 consisting of transistors Q3 and Q4. Therefore, transistors Q1 and Q2 maintain their inputs at desired levels via the control signals and data outputs from internal logic during circuit testing and the like.

【0022】図6及び図7は、上記実施例における電源
の構成例を夫々示している。図6の電源構成は、入出力
部(I/O部)の電源VDD1及びVSS1と内部回路
の電源VDD2及びVSS2が夫々電源パッドから分離
されている例である。また、図7はチップ内部では電源
がI/O部と内部回路部とで分離されているが、電源パ
ッドは共通にされている。図6の電源構成の場合には、
保護トランジスタQ1、Q2から侵入した電荷は、単に
電源VDD1またはVSS1の電位のみを上昇させるた
め、これらトランジスタのゲート電位は全く影響を受け
ることはない。図7の電源構成の場合には、I/O部の
電源VDD1、VSS1の電位上昇(ノイズ)はパッド
部を介して内部回路の電源VDD2、VSS2に影響を
与える。しかしこの場合でも、I/O部の電源の電位上
昇は、電源ラインの寄生容量及び抵抗、或いは内部回路
の素子等によって充分に吸収されるので、内部回路の電
源の電位上昇は小さく抑えられ、保護トランジスタQ1
、Q2のゲート電位の上昇が抑えられる。
FIGS. 6 and 7 each show an example of the configuration of the power supply in the above embodiment. The power supply configuration in FIG. 6 is an example in which power supplies VDD1 and VSS1 for the input/output section (I/O section) and power supplies VDD2 and VSS2 for the internal circuit are separated from the power supply pads, respectively. Further, in FIG. 7, inside the chip, the power supply is separated between the I/O section and the internal circuit section, but the power supply pad is shared. In the case of the power supply configuration shown in Figure 6,
The charges that have entered from the protection transistors Q1 and Q2 simply increase the potential of the power supply VDD1 or VSS1, so that the gate potentials of these transistors are not affected at all. In the case of the power supply configuration shown in FIG. 7, a rise in potential (noise) of the power supplies VDD1 and VSS1 of the I/O section affects the power supplies VDD2 and VSS2 of the internal circuit through the pad section. However, even in this case, the rise in the potential of the power supply of the I/O section is sufficiently absorbed by the parasitic capacitance and resistance of the power supply line, or the elements of the internal circuit, so the rise in the potential of the power supply of the internal circuit is suppressed to a small level. Protection transistor Q1
, Q2 can be suppressed from increasing in gate potential.

【0023】なお、上記各実施例では何れもダイオード
部を有する保護素子を挙げたが、ダイオードの有無自体
は本発明の必須要件では無く、ダイオード部を有しない
で単に保護トランジスタのみを含む半導体装置も本発明
の範囲に含まれる。
[0023] In each of the above embodiments, a protection element having a diode section is mentioned, but the presence or absence of a diode itself is not an essential requirement of the present invention, and a semiconductor device that does not have a diode section but merely includes a protection transistor. Also included within the scope of the present invention.

【0024】また、電源線VDD1、VSS1とVDD
2、VSS2とはパッドを独立にしても良いし、共通パ
ッドにおいて分岐していてもよいが、これに代えて、一
対のパッドに接続された電源線VDD1、VSS1の途
中から夫々電源線VDD2、VSS2が枝分れしていて
もよく、何れの場合にも本発明の目的が達成される。
[0024] Also, the power supply lines VDD1, VSS1 and VDD
2. The pad may be independent from VSS2, or it may be branched at a common pad, but instead of this, the power supply lines VDD2, VSS2 may be branched, and in either case the object of the invention is achieved.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
によると、ドレインから流出する電荷によって直接ゲー
ト電位が変化することは無く、保護トランジスタのチャ
ネルが減少又は消失するおそれが小さく抑えられるので
、大きな衝撃電流をも安全に流出させることができ、半
導体装置の絶縁破壊を防止して信頼性を向上させたとい
う顕著な効果を奏する。
As explained above, according to the semiconductor device of the present invention, the gate potential does not change directly due to charges flowing out from the drain, and the risk of the channel of the protection transistor decreasing or disappearing is suppressed. This has the remarkable effect of safely discharging even a large impact current, preventing dielectric breakdown of the semiconductor device, and improving reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例の半導体装置における入力回
路部の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an input circuit section in a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の入力回路部の保護素子部分の構造を示す
一部断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the structure of a protection element portion of the input circuit section in FIG. 1;

【図3】図1の入力回路部の平面略図である。FIG. 3 is a schematic plan view of the input circuit section of FIG. 1;

【図4】本発明の第二の実施例の半導体装置における回
路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第三の実施例の半導体装置における回
路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明における電源分離の構成を例示する平面
略図(1)である。
FIG. 6 is a schematic plan view (1) illustrating the configuration of power supply separation in the present invention.

【図7】本発明における電源分離の構成を例示する平面
略図(2)である。
FIG. 7 is a schematic plan view (2) illustrating the configuration of power supply separation in the present invention.

【図8】従来の半導体装置の入力回路部の回路図である
FIG. 8 is a circuit diagram of an input circuit section of a conventional semiconductor device.

【図9】従来の半導体装置の保護素子部分の構造を示す
断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of a protection element portion of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1            外部端子(パッド部)2 
           基板 3            Nウエル(拡散領域)11
            I/O部12       
     内部回路A            保護素
子 Q1、Q2        保護トランジスタD1、D
2        ダイオードR          
  抵抗
1 External terminal (pad part) 2
Substrate 3 N-well (diffusion region) 11
I/O section 12
Internal circuit A Protection elements Q1, Q2 Protection transistors D1, D
2 Diode R
resistance

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】外部端子(1)と第1の高電位側電源線(
VDD1)との間に接続されたpチャネルMOSトラン
ジスタ(Q1)と、外部端子(1)と第1の低電位側電
源線(VSS1)との間に接続されたnチャネルMOS
トランジスタ(Q2)とを具備し、前記pチャネルMO
Sトランジスタの制御電極は、前記第1の高電位側電源
線と独立に設けられた第2の高電位側電源線(VDD2
)に接続され、前記nチャネルMOSトランジスタの制
御電極は、前記第1の低電位側電源線と独立に設けられ
た第2の低電位側電源線(VSS2)に接続されている
保護回路を有する半導体装置。
Claim 1: An external terminal (1) and a first high potential side power supply line (
a p-channel MOS transistor (Q1) connected between the external terminal (1) and the first low-potential side power supply line (VSS1);
transistor (Q2), the p-channel MO
The control electrode of the S transistor is connected to a second high potential power line (VDD2) provided independently of the first high potential power line.
), and the control electrode of the n-channel MOS transistor has a protection circuit connected to a second low-potential power line (VSS2) provided independently of the first low-potential power line. Semiconductor equipment.
【請求項2】第1の電源パッドに共通に接続された第1
の高電位側電源線(VDD1)及び第2の高電位側電源
線(VDD2)と、第2の電源パッドに共通に接続され
た第1の低電位側電源線(VSS1)及び第2の低電位
側電源線(VSS2)と、外部端子(1)と前記第1の
低電位側電源線との間に接続されたpチャネルMOSト
ランジスタ(Q1)と、外部端子(1)と前記第1の低
電位側電源線との間に接続されたnチャネルMOSトラ
ンジスタ(Q2)とを具備し、前記pチャネルMOSト
ランジスタの制御電極は、前記第2の高電位側電源線に
接続され、前記nチャネルMOSトランジスタの制御電
極は、前記第2の低電位側電源線(VSS2)に接続さ
れている保護回路を有する半導体装置。
Claim 2: A first power supply pad commonly connected to a first power supply pad.
The high potential side power supply line (VDD1) and the second high potential side power supply line (VDD2) of the a p-channel MOS transistor (Q1) connected between a potential side power line (VSS2), an external terminal (1) and the first low potential side power line; an n-channel MOS transistor (Q2) connected between the power supply line on the low potential side and a control electrode of the p-channel MOS transistor connected to the second power supply line on the high potential side; A semiconductor device including a protection circuit in which a control electrode of a MOS transistor is connected to the second low-potential side power supply line (VSS2).
【請求項3】前記第1の高電位側電源線及び前記第1の
低電位側電源線は、インターフェース回路に電源電圧を
供給し、前記第2の高電位側電源線及び第2の低電位側
電源線は、前記インターフェース回路に接続された内部
回路に電源電圧を供給することを特徴とする請求項1又
は2記載の半導体装置。
3. The first high-potential power line and the first low-potential power line supply a power supply voltage to an interface circuit, and the second high-potential power line and the second low-potential power line supply a power supply voltage to an interface circuit. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the side power supply line supplies a power supply voltage to an internal circuit connected to the interface circuit.
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EP0750348A1 (en) * 1995-06-22 1996-12-27 Nec Corporation Semiconductor device with electromagnetic radiation reduced

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