JPH05299574A - 静電放電から半導体装置を保護する静電放電保護装置 - Google Patents

静電放電から半導体装置を保護する静電放電保護装置

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JPH05299574A
JPH05299574A JP5013897A JP1389793A JPH05299574A JP H05299574 A JPH05299574 A JP H05299574A JP 5013897 A JP5013897 A JP 5013897A JP 1389793 A JP1389793 A JP 1389793A JP H05299574 A JPH05299574 A JP H05299574A
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JP
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electrostatic discharge
internal circuit
discharge protection
protection device
delay stage
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JP5013897A
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Dae-Je Chin
大濟 陳
Jong-Hyeon Choi
鍾賢 崔
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • 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
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    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電放電保護装置を備えた半導体装置につい
て、静電放電保護装置における固有の寄生抵抗及び寄生
容量に起因する信号の伝送時間遅れを減少させること。 【構成】 入力信号を内部回路200に印加するための
入力パッド110と、固有の寄生抵抗及び寄生容量から
なる遅延ステージを少なくとも一つ有し、入力パッドと
内部回路を電気的に連結する導電線100と、入力パッ
ドと遅延ステージとの間で導電線を接地電圧端に接続す
るパンチスルー素子TFDと、遅延ステージと内部回路
との間に接続された静電放電防止用抵抗R2とを備えた
構造としている。この結果、信号の時間遅れに影響する
寄生抵抗及び寄生容量を小さくでき、入力信号の時間遅
れが短縮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電放電(Electro-St
atic Discharge:ESD)現象から半導体装置の内部回
路を保護するための静電放電保護装置に関し、特に信号
伝送における遅延を配慮した静電放電保護装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体メモリ装置は、外部から加
わる静電気に対してチップの内部回路を保護するための
装置を備えている。外部からの静電気が外部ピンを通っ
て回路の内部に放電される現象を防ぐため、従来の回路
はチップのパッドに静電放電防止用素子を備えており、
静電気がピンに加わった時の静電放電防止用素子におけ
るパンチスルー現象を利用することによって、静電放電
で生じた高電流を接地側に流すようにしている。静電放
電現象のメカニズムとその対策に関する技術が、IEEE T
RANSACTION ON ELECTRON DEVICES, “Internal Chip ES
D Phenomena Protection Circuit”(pp.2133−
2139,Vol.35,No.12,DEC.198
9)に詳細に開示されている。また、韓国特許出願番号
第91−1128号には、パッド、電源電圧及び接地電
圧間の静電放電を抑制する技術が開示されている。その
内容は、フィールド酸化膜で分離されるn+ 拡散領域
〔このような構造を有する素子をTFD(Thick Field
Device)という〕にパッドと接地電圧とを連結し、パッ
ドに静電気又は静電放電によるストレス電圧が加わった
時、n+ 拡散領域におけるパンチスルー現象を主に利用
することによって静電気によって生じた電流を接地側に
放電させるようにしたものである。
【0003】図2は、上記したような従来の基本的な静
電放電保護装置の等価回路図である。金属線10はパッ
ド1と内部回路20を連結しており、その金属線10と
接地電圧Vssの間には静電放電防止用素子TFDとク
ランプ手段用のMOSダイオードT1が並列に接続され
ている。金属線10にTFDを連結するノード11と、
金属線10にMOSダイオードT1を連結するノード1
2との間には、n+拡散領域からなる抵抗R1を設けて
いる。この抵抗R1は静電放電防止用の高抵抗であり、
チップの内部回路20内にあるMOSトランジスタのゲ
ート酸化膜、例えば、NMOSトランジスタN1のゲー
ト酸化膜21を静電放電による過電圧から保護すると共
にダイオードT1を保護するためのものである。パッド
1に静電放電によるストレス電圧(通常のテスト時に
は、約3000Vのストレス電圧を印加する)が印加さ
れると静電放電防止用素子TFDが作動して瞬間的に過
電流が接地側へ放流され、さらに抵抗R1によって過電
圧が低く抑えられて内部回路20に印加される。従来の
静電放電保護装置は、静電放電によるストレス電圧をこ
のようにして抑えることによって内部回路20に影響が
及ばないようにしている。
【0004】しかし、このような従来の静電放電保護装
置においては、ノード12と内部回路20との間に存在
する寄生成分が入力信号の伝送に影響を与える。即ち、
金属線10の寄生抵抗r1、寄生容量C1、C2によ
り、RC時間遅れが入力信号の伝送過程で生じる。この
RC時間遅れをτ1 とし、これを数式で表すと次のよう
になる。 τ1 =R1・C1+(R1+r1)・C2 =R1・(C1+C2)+r1・C2 …式1
【0005】式1において、抵抗R1、r1、寄生容量
C1、C2の値をそれぞれ500Ω、200Ω、2p
F、2pFとすると、RC時間遅れτ1 の値は、2.4
nsになる。このような時間遅れτ1 は抵抗及び寄生容
量等の値が大きくなるに従って増加し、また金属線10
の長さが長くなるに従って更に増加する。そして、この
時間遅れτ1 が増加する結果、パッドから入力される信
号の伝送速度が遅くなるという問題が生じることにな
る。即ち、静電放電から半導体装置を保護するという目
的からみると、静電放電による過度のストレス電圧を減
少させるため抵抗等の値を大きくするのが好ましいが、
このことは他方では入力信号の伝送速度が遅くなること
につながるため、この問題に対する対策が必要とされて
いた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、入力信号の伝送時間遅れを短縮する静電放電保
護装置を提供することにある。
【0007】本発明の他の目的は、入力信号の伝送時間
遅れを短縮する静電放電保護装置を備える半導体装置を
提供することにある。
【0008】また、本発明の他の目的は、外部から印加
される静電放電ストレス電圧に対して内部回路のMOS
トランジスタのゲート酸化膜を保護するための抵抗を備
える静電放電保護装置において、その抵抗による入力信
号の伝送時間遅れを短縮することが可能な静電放電保護
装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、静電放電から半導体装置の内部回路
を保護するための回路において、入力信号を内部回路に
印加するための入力パッドと、固有の寄生抵抗及び寄生
容量からなる遅延ステージを少なくとも一つ有し、入力
パッドと内部回路を電気的に連結する導電線と、入力パ
ッドと遅延ステージとの間で導電線を接地電圧端に接続
するパンチスルー素子と、遅延ステージと内部回路との
間に形成された抵抗とを備える静電放電保護装置として
いる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照と
して詳細に説明する。図1は本発明による静電放電保護
装置の回路図である。金属線100はパッド110と内
部回路200を結ぶ導電線であり、この金属線100上
にあるノード101と接地電圧Vssとの間には静電放
電防止用素子TFDが接続されている。さらに金属線1
00上のノード102と接地電圧Vssとの間には抵抗
R2′とMOSダイオードT1とが直列に接続されてい
る。抵抗R2′は、クランプ手段内のMOSダイオード
T1を静電放電によるストレス電圧から保護するための
ものである。なお、ここでは内部回路200の一例とし
てCMOS集積回路で用いられる一般的なインバータを
例に挙げている。ノード102と内部回路200とを結
ぶ金属線100には、上記したような図2の従来例と同
様に、寄生抵抗r2、寄生容量C3、C4が存在してい
る。そして、内部回路200の入力端210には、静電
放電によるストレス電圧からMOSトランジスタのゲー
ト酸化膜を保護するための抵抗R2が接続されている。
なお、抵抗R2′及び抵抗R2は導電性の物質が拡散さ
れている領域、即ちこの実施例ではn+ 拡散領域で形成
されている。
【0011】抵抗R2は、静電放電から内部回路200
を保護するための抵抗である。本発明では、寄生抵抗r
2及び寄生容量C4からなる遅延ステージと内部回路2
00の入力端210との間にこの抵抗R2が接続されて
いるため、寄生抵抗r2及び寄生容量C4のみがRC時
間遅れに影響を及ぼすことになる。
【0012】したがって、この場合における入力信号の
RC時間遅れをτ2 とすると、τ2は次の式で表され
る。 τ2 =r2・C4 …式2
【0013】寄生抵抗r2及び寄生キャパシタンスC4
の値がそれぞれ200Ω及び2pFである場合、本発明
の静電放電保護装置における入力信号のRC時間遅れτ
2 はこの式により0.4nsとなる。これは上記した図
2の従来例におけるRC時間遅れτ1 =2.4nsより
2nsが減少したことになる。本発明の実施例では抵抗
R2及びR2′の抵抗値を500Ωに設定してあるが、
RC時間遅れτ1 はr2、C4のみによって決まるた
め、内部回路200のMOSトランジスタのゲート酸化
膜を過電圧から保護する目的で抵抗R2及びR2′の抵
抗値を500Ωより更に大きく設定してもRC時間遅れ
には全く影響を及ぼさない。
【0014】結果として、本発明に係る静電放電保護装
置におけるRC時間遅れは、入力パッド110と内部回
路200とを連結する金属線100に物性的に存在する
寄生抵抗と寄生容量の値のみによって決まることにな
る。なお、寄生抵抗の値は金属線100の長さに比例す
ることは勿論である。
【0015】
【発明の効果】本発明による静電放電保護装置は、上記
したように、入力信号の時間遅れに影響を及ぼさない位
置に静電放電防止用の抵抗を設けているため、入力信号
の時間遅れが短縮されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による静電放電保護装置の等価回路図。
【図2】従来の静電放電保護装置の等価回路図。
【符号の説明】
100 金属線 110 入力パッド 200 内部回路 210 入力端 C3 寄生容量 C4 寄生容量 R2 抵抗 R2′抵抗 r2 寄生抵抗 T1 MOSダイオード

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静電放電から半導体装置の内部回路を保
    護するための静電放電保護装置において、 入力信号を内部回路に印加するための入力パッドと、固
    有の寄生抵抗及び寄生容量からなる遅延ステージを少な
    くとも一つ有し、入力パッドと内部回路とを電気的に連
    結する導電線と、入力パッドと遅延ステージとの間で導
    電線を接地電圧端に接続するパンチスルー素子と、遅延
    ステージと内部回路との間に接続された抵抗とを備える
    ことを特徴とする静電放電保護装置。
  2. 【請求項2】 内部回路内にあるMOSトランジスタの
    ゲートに抵抗が接続されている請求項1記載の静電放電
    保護装置。
  3. 【請求項3】 抵抗が、導電性の物質が拡散されている
    領域からなる請求項2記載の静電放電保護装置。
  4. 【請求項4】 入力パッドと遅延ステージとの間に導電
    線を接地電圧端に接続するために、他の抵抗とクランプ
    手段が縦続接続されている請求項1記載の静電放電保護
    装置。
  5. 【請求項5】 静電放電から半導体装置の内部回路を保
    護するための静電放電保護装置において、 入力信号を内部回路に印加するための入力パッドと、入
    力パッドと内部回路とを電気的に連結し、固有の寄生抵
    抗及び寄生容量からなる遅延ステージを少なくとも一つ
    有する導電線と、入力パッドと遅延ステージとの間で導
    電線を接地電圧端に接続するパンチスルー素子と、遅延
    ステージと内部回路との間に接続された抵抗とを備える
    と共に、入力パッドと遅延ステージとの間に導電線を接
    地電圧端に接続するために、他の抵抗とクランプ手段が
    縦続接続されていることを特徴とする静電放電保護装
    置。
  6. 【請求項6】 内部回路内にあるMOSトランジスタの
    ゲートに抵抗が接続されている請求項5記載の静電放電
    保護装置。
  7. 【請求項7】 抵抗が、導電性の物質が拡散されている
    領域からなる請求項6記載の静電放電保護装置。
  8. 【請求項8】 半導体装置において、 入力パッド及び内部回路と、入力パッドと内部回路とを
    電気的に連結し、固有の寄生抵抗及び寄生容量からなる
    遅延ステージを少なくとも一つ有する導電線と、入力パ
    ッドと遅延ステージとの間で導電線を接地電圧端に接続
    するパンチスルー素子と、遅延ステージと内部回路との
    間に接続された抵抗とを備えると共に、入力パッドと遅
    延ステージとの間に導電線を接地電圧端に接続するため
    に、他の抵抗とクランプ手段が縦続接続されていること
    を特徴とする半導体装置。
  9. 【請求項9】 内部回路内にあるMOSトランジスタの
    ゲートに抵抗が接続されている請求項8記載の半導体装
    置。
  10. 【請求項10】 抵抗が、導電性の物質が拡散されてい
    る領域からなる請求項9記載の半導体装置。
JP5013897A 1992-03-31 1993-01-29 静電放電から半導体装置を保護する静電放電保護装置 Pending JPH05299574A (ja)

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EP (1) EP0564076B1 (ja)
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