JPH06310714A - 半導体装置における入力保護回路 - Google Patents

半導体装置における入力保護回路

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JPH06310714A
JPH06310714A JP11757493A JP11757493A JPH06310714A JP H06310714 A JPH06310714 A JP H06310714A JP 11757493 A JP11757493 A JP 11757493A JP 11757493 A JP11757493 A JP 11757493A JP H06310714 A JPH06310714 A JP H06310714A
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JP
Japan
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protection
input
protection diode
resistor
diode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11757493A
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English (en)
Inventor
Yohei Sakai
堺  洋平
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06310714A publication Critical patent/JPH06310714A/ja
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高静電耐性と高速応答性を備えた半導体装置
における入力保護回路を提供する。 【構成】 入力パッド1と、該入力パッド1に一端を接
続した入力保護抵抗2と、該入力保護抵抗2の他端にア
ノード電極を接続した第1の保護ダイオード3と、該第
1の保護ダイオード3のカソード電極と高電位側電源と
の間に接続された抵抗素子5と、前記入力保護抵抗2の
他端にカソード電極を接続した第2の保護ダイオード4
と、該第2の保護ダイオード4のアノード電極と低電位
側電源との間に接続された抵抗素子6とで半導体装置に
おける入力保護回路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の入力保
護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、IC,LSI等の半導体装置にお
いては、静電気などにより印加される過大入力から内部
回路を保護するため、入力保護回路が用いられており、
この入力保護回路は半導体装置の信頼性を保証するため
の重要な回路であり、種々の提案がなされている。
【0003】かかる入力保護回路は、最近では、ポリシ
リコンで形成した入力保護抵抗と保護ダイオードとを用
いて構成するのが一般的になってきている。このような
ポリシリコン抵抗と保護ダイオードを用いた入力保護回
路の具体例として、特開昭53−76679号には、図
3に示すように、入力パッド101 にポリシリコンからな
る薄膜抵抗102 の一端を接続し、該薄膜抵抗102 の他端
と高電位側電源及び低電位側電源との間に、それぞれ第
1の保護ダイオード103 及び第2の保護ダイオード104
を接続したものが開示されている。
【0004】この入力保護回路は、薄膜抵抗102 により
極めて抑制された電流が、第1の保護ダイオード103 あ
るいは第2の保護ダイオード104 を通り、高電位側電源
あるいは低電位側電源へと流れ込み、更に内部回路へ入
力される電圧を前記第1及び第2の保護ダイオード103
,104 で制限し、内部回路を保護するようになってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記図3に示した従来
の入力保護回路は、ポリシリコン等の薄膜抵抗102 と第
1及び第2の保護ダイオード103 ,104 を用いて、内部
回路を保護しようとするものであり、特にMOSトラン
ジスタのゲート保護として、この形式の入力保護回路を
使用している場合が多い。
【0006】しかし、このような構成の入力保護回路
は、内部回路が電界により破壊を生じるMOSトランジ
スタで構成されている場合には有用であるが、過大電流
によって接合部の破壊を生じるバイポーラトランジスタ
で構成されている場合は、十分な静電耐性を確保するこ
とができない。すなわち、従来の入力保護回路において
は、入力パッド101 にサージが侵入した場合、保護すべ
き次段のMOSトランジスタのゲートに印加される電圧
は、第1又は第2の保護ダイオード103 ,104 によって
クランプされるため、制限される。まだ第1又は第2の
保護ダイオード103 ,104 から薄膜抵抗102 を介し入力
パッド101 に電流が流れる。この際、過大電流により、
第1又は第2の保護ダイオード103 ,104 が破壊するお
それがあるが、これは薄膜抵抗102 の値を大きくするこ
とにより防ぐことができる。しかし、保護すべき次段が
バイポーラトランジスタの場合、薄膜抵抗102 の大きさ
は、直ちに回路の高速応答性に影響を与えるため、あま
り大きくすることはできない。そのため過大電流が第1
又は第2の保護ダイオード103 ,104 へ流れてしまい、
その接合の破壊を生じさせ、結果的に静電耐性を確保す
ることができなくなるという問題点がある。
【0007】本発明は、従来の半導体装置の入力保護回
路における上記問題点を解消するためになされたもの
で、高静電耐性と高速応答性を備えた半導体装置の入力
保護回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、入力パッドと、該入力パッドに
一端を接続した入力保護抵抗と、該入力保護抵抗の他端
にアノード電極を接続した第1の保護ダイオードと、前
記保護抵抗の他端にカソード電極を接続した第2の保護
ダイオードとを有する半導体装置における入力保護回路
において、前記第1の保護ダイオードのカソード電極は
抵抗素子を介して高電位側電源に接続し、前記第2の保
護ダイオードのアノード電極は抵抗素子を介して低電位
側電源に接続して構成するものである。
【0009】このように構成した入力保護回路におい
て、入力パッドにサージが印加された場合、そのサージ
の入り方により、入力パッドから入力保護抵抗,第1の
保護ダイオード及び第1の保護ダイオードに直列に接続
された抵抗素子を通って高電位側電源へ、または、低電
位側電源から第2の保護ダイオードに直列に接続された
抵抗素子,第2の保護ダイオード及び入力保護抵抗を通
って入力パッドへ電流が流れる。この際、入力保護抵抗
をあまり大きい値に設定しなくても、第1もしくは第2
の保護ダイオードに直列接続された抵抗素子によって、
電流は制限されるため、第1もしくは第2の保護ダイオ
ードの接合部の破壊を防止することができる。これによ
り、高静電耐性を実現することができる。また入力保護
抵抗の値をあまり大きくしなくてよいため、保護すべき
次段のバイポーラトランジスタ回路の高速応答性にも影
響を及ぼさない。
【0010】
【実施例】次に実施例について説明する。図1の(A)
は、本発明に係る半導体装置における入力保護回路の第
1実施例を示す回路構成図である。この実施例の入力保
護回路は、入力パッド1と、該入力パッド1に一端を接
続した入力保護抵抗2と、該入力保護抵抗2の他端にア
ノード電極を接続した第1の保護ダイオード3と、該記
第1の保護ダイオード3のカソード電極と高電位側電源
との間に接続された抵抗素子5と、前記入力保護抵抗2
の他端にカソード電極を接続した第2の保護ダイオード
4と、該第2の保護ダイオード4のアノード電極と低電
位側電源との間に接続された抵抗素子6とで構成され
る。
【0011】次に、このように構成された入力保護回路
の動作について説明する。入力パッド1にサージが印加
された場合、そのサージの入り方により、入力パッド1
から入力保護抵抗2,第1の保護ダイオード3及び第1
の保護ダイオード3に直列に接続された抵抗素子5を通
って高電位側電源へ、または、低電位側電源から第2の
保護ダイオード4に直列に接続された抵抗素子6,第2
の保護ダイオード4及び入力保護抵抗2を通って入力パ
ッド1へ電流が流れる。この際、入力保護抵抗2をあま
り大きい値に設定しなくても、第1もしくは第2の保護
ダイオード3,4に直列接続された抵抗素子5,6によ
って、電流は制限されるため、第1もしくは第2の保護
ダイオード3,4の接合部の破壊を防止することができ
る。これにより、高静電耐性を実現することができる。
また入力保護抵抗2の値をあまり大きくしなくてよいた
め、保護すべき次段のバイポーラトランジスタ回路の高
速応答性にも影響を及ぼさない。
【0012】次に、図1の(B)に示す第2実施例につ
いて説明する。この実施例の入力保護回路は、第1の保
護ダイオード3側への抵抗素子の挿入を省いた構成のも
のであり、入力パッド1と、該入力パッド1に一端を接
続した入力保護抵抗2と、該入力保護抵抗2の他端にア
ノード電極を高電位側電源にカソード電極を接続した第
1の保護ダイオード3と、前記入力保護抵抗2の他端に
カソード電極を接続した第2の保護ダイオード4と、該
第2の保護ダイオード4のアノード電極と低電位側電源
との間に接続された抵抗素子6とで構成されている。
【0013】このように構成された入力保護回路は、図
1の(A)に示した第1実施例と比べ、第1の保護ダイ
オード3の接合部破壊の点で静電耐性は若干低下するお
それはあるが、第1実施例とほぼ同様な作用効果が得ら
れるものである。
【0014】次に、図1の(C)に示す第3実施例につ
いて説明する。この実施例の入力保護回路は、第2の保
護ダイオード4側への抵抗素子の挿入を省いた構成のも
のであり、入力パッド1と、該入力パッド1に一端を接
続した入力保護抵抗2と、該入力保護抵抗2の他端にア
ノード電極を接続した第1の保護ダイオード3と、該記
第1の保護ダイオード3のカソード電極と高電位側電源
との間に接続された抵抗素子5と、前記入力保護抵抗2
の他端にカソード電極を低電位側電源にアノード電極を
接続した第2の保護ダイオード4とで構成されており、
図1の(B)に示した第2実施例と同等の作用効果を奏
するものである。
【0015】次に、上記各実施例における各構成部材を
同一半導体基板に形成した具体的な構成例について説明
する。まず、第1及び第3実施例における第1の保護ダ
イオード3及び抵抗素子5の断面構造を図2の(A),
(B)に示す。図2の(A),(B)において、11はP
型基板、12はN型埋め込み層、13はN型エピタキシャル
層、14はN型不純物層、15は絶縁層、16はP型不純物
層、17は薄膜抵抗、18は酸化膜、19A,19B,19Cはメ
タル電極を示している。
【0016】図2の(A)は、第1及び第3実施例にお
ける抵抗素子5を寄生抵抗で実現する場合の構成を示し
ている。すなわち、メタル電極19Aを第1の保護ダイオ
ード3のアノード電極とし、P型不純物層16とN型エピ
タキシャル層13の接合面において第1の保護ダイオード
3を形成する。そして第1の保護ダイオード3のカソー
ド電極からつながるN型エピタキシャル層13もしくはN
型埋め込み層12において寄生抵抗RP を形成し、メタル
電極19Bを高電位側電源へ接続する。この寄生抵抗RP
を形成する成分は、N型エピタキシャル層13もしくはN
型埋め込み層12だけに限らず、N型不純物層であれば、
何でも用いることができる。
【0017】図2の(B)は、第1及び第3実施例にお
ける抵抗素子5を、薄膜抵抗17を用いて実現した場合の
構成例である。この薄膜抵抗17は、バルクのSi以外であ
れば、何でも用いることができる。一般的には、CMO
Sデバイスのゲート材料と同一のポリシリコンやポリサ
イド等が用いられる。
【0018】次に、第1及び第2実施例における第2の
保護ダイオード4及び抵抗素子6の断面構造を図2の
(C),(D)に示す。図2の(C),(D)におい
て、P型埋め込み層21,P型不純物層22,N型不純物層
23を用いている以外は、図2の(A),(B)に示した
構成部分と同一である。図2の(C)は、第1及び第2
実施例における抵抗素子6を寄生抵抗で構成した場合を
示している。すなわち、メタル電極19Aを第2の保護ダ
イオード4のカソード電極とし、N型エピタキシャル層
13とP型埋め込み層21の接合面において第2の保護ダイ
オード4を形成する。そして、第2の保護ダイオード4
のアノード電極からつながるP型埋め込み層21もしくは
P型基板11において寄生抵抗RP を形成し、メタル電極
19Bを低電位側電源へ接続する。この寄生抵抗RP を形
成する成分は、P型埋め込み層21やP型基板11に限ら
ず、P型不純物層であれば、何でも用いることができ
る。
【0019】図2の(D)は、第1及び第2実施例にお
ける抵抗素子6を、薄膜抵抗17を用いて構成した場合の
構成例である。この薄膜抵抗17は、バルクのSi以外であ
れば、何でも用いることができる。一般的には、CMO
Sデバイスのゲート材料と同一のポリシリコンやポリサ
イド等が用いられる。
【0020】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、第1の保護ダイオードと高電位側
電源の間、もしくは第2の保護ダイオードと低電位側電
源の間に設けた抵抗素子により電流を抑制することによ
り実現された高静電耐性と、更に入力保護抵抗を小なら
しめることにより実現される高速応答性を備えた半導体
装置における入力保護回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置における入力保護回路
の実施例を示す回路構成図である。
【図2】図1に示した実施例の各構成部材の具体的な構
成を示す断面構成図である。
【図3】従来の半導体装置における入力保護回路を示す
回路構成図である。
【符号の説明】
1 入力パッド 2 入力保護抵抗 3 第1の保護ダイオード 4 第2の保護ダイオード 5,6 抵抗素子 11 P型基板 12 N型埋め込み層 13 N型エピタキシャル層 14 N型不純物層 15 絶縁層 16 P型不純物層 17 薄膜抵抗 18 酸化膜 19A,19B,19C メタル電極 21 P型埋め込み層 22 P型不純物層 23 N型不純物層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力パッドと、該入力パッドに一端を接
    続した入力保護抵抗と、該入力保護抵抗の他端にアノー
    ド電極を接続した第1の保護ダイオードと、前記保護抵
    抗の他端にカソード電極を接続した第2の保護ダイオー
    ドとを有する半導体装置における入力保護回路におい
    て、前記第1の保護ダイオードのカソード電極は抵抗素
    子を介して高電位側電源に接続し、前記第2の保護ダイ
    オードのアノード電極は抵抗素子を介して低電位側電源
    に接続したことを特徴とする半導体装置における入力保
    護回路。
  2. 【請求項2】 入力パッドと、該入力パッドに一端を接
    続した入力保護抵抗と、該入力保護抵抗の他端にアノー
    ド電極を接続した第1の保護ダイオードと、前記保護抵
    抗の他端にカソード電極を接続した第2の保護ダイオー
    ドとを有する半導体装置における入力保護回路におい
    て、前記第1の保護ダイオードのカソード電極は高電位
    側電源に接続し、前記第2の保護ダイオードのアノード
    電極は抵抗素子を介して低電位側電源に接続したことを
    特徴とする半導体装置における入力保護回路。
  3. 【請求項3】 入力パッドと、該入力パッドに一端を接
    続した入力保護抵抗と、該入力保護抵抗の他端にアノー
    ド電極を接続した第1の保護ダイオードと、前記保護抵
    抗の他端にカソード電極を接続した第2の保護ダイオー
    ドとを有する半導体装置における入力保護回路におい
    て、前記第1の保護ダイオードのカソード電極は抵抗素
    子を介して高電位側電源に接続し、前記第2の保護ダイ
    オードのアノード電極は低電位側電源に接続したことを
    特徴とする半導体装置における入力保護回路。
  4. 【請求項4】 前記第1及び第2の保護ダイオードは、
    同一半導体基板上に形成され、該第1の保護ダイオード
    もしくは第2の保護ダイオードのカソード電極もしくは
    アノード電極と、高電位側電源もしくは低電位側電源と
    の間に接続される抵抗素子として、前記第1もしくは第
    2の保護ダイオードのアノード電極とカソード電極の取
    り出し位置を離間して配置することにより生じる寄生抵
    抗を用いたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1
    項に記載の半導体装置における入力保護回路。
  5. 【請求項5】 前記第1及び第2の保護ダイオードは、
    同一半導体基板上に形成され、該第1の保護ダイオード
    もしくは第2の保護ダイオードのカソード電極もしくは
    アノード電極と、高電位側電源もしくは低電位側電源と
    の間に接続される抵抗素子として、前記半導体基板上に
    形成された薄膜抵抗を用いたことを特徴とする請求項1
    〜3のいずれか1項に記載の半導体装置における入力保
    護回路。
JP11757493A 1993-04-22 1993-04-22 半導体装置における入力保護回路 Withdrawn JPH06310714A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106206551A (zh) * 2016-08-30 2016-12-07 西安芯派电子科技有限公司 一种具有压敏电阻的esd保护低压超结mosfet及其制造方法

Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106206551A (zh) * 2016-08-30 2016-12-07 西安芯派电子科技有限公司 一种具有压敏电阻的esd保护低压超结mosfet及其制造方法

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