JPH07147381A - 静電破壊保護回路 - Google Patents

静電破壊保護回路

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JPH07147381A
JPH07147381A JP29304293A JP29304293A JPH07147381A JP H07147381 A JPH07147381 A JP H07147381A JP 29304293 A JP29304293 A JP 29304293A JP 29304293 A JP29304293 A JP 29304293A JP H07147381 A JPH07147381 A JP H07147381A
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JP
Japan
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well
gate
protection circuit
channel transistor
input terminal
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Application number
JP29304293A
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English (en)
Inventor
Hideko Okada
英子 岡田
Isao Miyanaga
績 宮永
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電破壊保護回路のPチャネルMOSトラン
ジスタにおいて、入力端子に電源電圧以上の電圧が信号
として入力された際に起こる信号の減衰を防ぐ。 【構成】 静電破壊保護回路のPチャネルMOSトラン
ジスタ13において、ゲートGとNウェルWを接続し、
かつ、ゲートGとNウェルWとをフローティング状態に
する。入力端子11に信号として電源電圧以上の電圧V
inが印加された場合、NウェルWおよびゲートGの電位
はVinに等しくなる。このとき入力端子からNウェルW
に電流がリークすることはない。また、このときPチャ
ネルトランジスタ13は動作しない。したがって、電源
電圧以上の電圧が信号として入力された場合において
も、信号は静電破壊保護回路で減衰せずに内部回路に伝
えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体集積回路に内
蔵された入力端子(パッド部)に加わる静電気等の高電
圧に対して内部のMOSトランジスタのゲート絶縁破壊
等の静電破壊を防止するための静電破壊保護回路に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路においては、静電気によ
るチップ内MOSトランジスタのゲート絶縁破壊を防止
するため、パッド部に静電破壊保護回路を付加している
のが一般的である。以下、従来の静電破壊保護回路につ
いて説明する。
【0003】図4は従来の静電破壊保護回路を説明する
等価回路図、図5は図4の静電破壊保護回路におけるP
チャネルトランジスタの断面図である。図4および図5
において、31は入力端子、32は電源端子であり、入
力端子31と電源端子32の間にはPチャネルトランジ
スタ33が接続されている。S,D,G,Wは、Pチャ
ネルトランジスタ33のソース,ドレイン,ゲート,ウ
ェルである。ゲートGはNウェルWに接続され、Nウェ
ルWは電源端子32と接続されている。以下、この保護
回路の働きを説明する。入力端子31に静電気による正
の高電圧が加わると、Pチャネルトランジスタ33は動
作して、入力端子31と電源端子32の間には電流が流
れ、高電圧は吸収される。したがって、入力端子(入力
パッド部)31に接続された入力用MOSトランジスタ
(図示せず)のゲートには高電圧は加わらず、入力用M
OSトランジスタのゲート絶縁破壊が防止される(特開
平2−312268号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、入力端子31に信号として電源電圧V
dd以上の電圧が加わった際、ドレインD−NウェルW間
には順バイアスが加わり、入力端子31からNウェルW
を介して電流が流れるので、内部回路に信号が伝わらな
いという問題点を有していた。
【0005】この発明は上記の従来の問題点を解決する
もので、入力端子に電源電圧以上の信号が入力された場
合においても信号が減衰しない静電破壊保護回路を提供
することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、この発明の半導体装置は、入力端子と、電源端子
と、Nウェルと、前記Nウェル内において前記入力端子
と前記電源端子にそれぞれドレインとソース(またはソ
ースとドレイン)が接続されたPチャネルトランジスタ
とを備える静電破壊保護回路において、前記Pチャネル
トランジスタのゲートと前記Nウェルが接続され、か
つ、前記ゲートと前記Nウェルとがフローティング状態
であるという構成を備えたものである。
【0007】
【作用】この発明は上記した構成によって、以下に説明
する作用により課題を解決する。Nウェルは電源端子と
接続していないため、Nウェルの電位は、ソースの電位
あるいはドレインの電位のうち、高い電位に等しくな
る。入力端子に入力信号として電源電圧Vdd以上の電圧
Vinが印加された場合(Vin>Vdd)、Nウェルの電位
はVinとなる。したがって、入力端子からNウェルに電
流が流れるということはなくなる。また、Nウェルとゲ
ートは接続されているので、ゲートの電位もVinとな
る。このとき、Pチャネルトランジスタは動作しない。
したがって、信号は保護回路で減衰せずに内部回路に伝
えられる。
【0008】また一方、高電圧のサージが入力端子に印
加された場合には、ソース・ドレイン間のバイポーラ動
作によりサージは放電され、静電破壊保護回路として働
く。
【0009】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。 〔第1の実施例〕図1はこの発明の第1の実施例におけ
る静電破壊保護回路の等価回路図を示し、図2は図1の
静電破壊保護回路におけるPチャネルトランジスタの断
面図を示すものである。図1および図2において、11
は入力端子、12は電源端子であり、入力端子11と電
源端子12の間にはPチャネルトランジスタ13が接続
されている。S,D,G,Wは、Pチャネルトランジス
タ13のソース,ドレイン,ゲート,Nウェルである。
ゲートGはNウェルWに接続され、ゲートGおよびNウ
ェルWは電源端子12に接続されずフローティング状態
になっている。
【0010】以下、その動作を説明する。Pチャネルト
ランジスタ13のNウェルWは電源には接続されず電気
的にはフローティング状態になっているため、Nウェル
Wの電位は、ソースSの電位あるいはドレインDの電位
のうち高い電位に等しくなる。入力端子11に入力信号
として電源電圧Vdd(例えば3.3V)以上の電圧Vin
(例えば5V)が印加された場合、NウェルWの電位は
Vin(5V)になる。また、ゲートGはNウェルWと接
続されているので、ゲートGの電位も電圧Vin(5V)
となる。
【0011】このとき、入力端子11とNウェルWは同
電位であり、入力端子11からNウェルWに電流が流れ
るということはない。また、このとき入力端子11とN
ウェルWとゲートGとは同電位であり、Pチャネルトラ
ンジスタ13は動作しない。したがって、信号は静電破
壊保護回路で減衰せずに内部回路に伝えられる。また一
方、高電圧のサージが入力端子11に印加された場合に
は、ソース・ドレイン間のバイポーラ動作(従来例のサ
ージ吸収動作と同じ)によりサージは放電され、静電破
壊保護回路として働く。
【0012】このように、NウェルWを電源端子12に
接続せず電気的にフローティング状態にすることで、入
力端子11からNウェルWに電流が流れるのを防ぐこと
ができる。つまり、信号の減衰を防ぐことができる。ま
た、NウェルWとゲートGを接続することにより、Pチ
ャネルトランジスタ13を動作させず、信号の減衰を防
ぐことができる。
【0013】なお、Pチャネルトランジスタ13のソー
スSおよびドレインDを図1とは逆に接続するものも実
施例に含まれる。 〔第2の実施例〕図3はこの発明の第2の実施例におけ
る静電破壊保護回路の等価回路を示すものである。図3
において、21は入力端子、22は電源端子であり、入
力端子21と電源端子22の間には第1のPチャネルト
ランジスタ23が接続されている。S,D,G,Wは、
第1のPチャネルトランジスタ23のソース,ドレイ
ン,ゲート,Nウェルである。ゲートGはNウェルWに
接続され、ゲートGおよびNウェルWは電源端子22に
接続されずフローティング状態になっている。さらに、
第1のPチャネルトランジスタ23のゲートGと入力端
子21の間には、第2のPチャネルトランジスタ24が
接続され、第2のPチャネルトランジスタ24のゲート
は電源端子22に接続されている。第1のPチャネルト
ランジスタ23は、静電破壊保護回路としての働きをも
つ。第2のPチャネルトランジスタ24は、第1のPチ
ャネルトランジスタ23の動作を補助する働きをもつ。
【0014】以下、その動作を説明する。第1のPチャ
ネルトランジスタ23のNウェルWは電源端子22に接
続されず電気的にはフローティング状態になっているた
め、NウェルWの電位は、ソースSの電位あるいはドレ
インDの電位のうち高い電位に等しくなる。入力端子2
1に入力信号として電源電圧Vdd(例えば3.3V)以
上の電圧Vin(例えば5V)が印加された場合、Nウェ
ルWの電位はVin(5V)になる。また、ゲートGはN
ウェルWと接続されているので、ゲートGの電位もVin
(5V)となる。さらに、このとき、つまり入力端子2
1に電源電圧Vdd以上の電圧Vinが印加されているとき
には、第2のPチャネルトランジスタ24が動作するの
で、第1のPチャネルトランジスタ23のゲートGの電
位がVin(5V)になるのが助けられる。
【0015】また一方、高電圧のサージが入力端子21
に印加された場合には、第1のPチャネルトランジスタ
23のソースS・ドレインD間のバイポーラ動作により
サージは放電され、静電破壊保護回路として働く。この
とき、入力端子21とNウェルWは同電位であり、入力
端子21からNウェルWに電流が流れるということはな
い。また、このとき入力端子21とNウェルWとゲート
Gとは同電位であり、第1のPチャネルトランジスタ2
3は動作しない。したがって、信号は静電破壊保護回路
で減衰せずに内部回路に伝えられる。
【0016】このように、第1のPチャネルトランジス
タ23において、NウェルWを電源端子22に接続せず
電気的にフローティング状態にすることで、入力端子2
1からNウェルWに電流が流れるのを防ぐことができ
る。つまり、信号の減衰を防ぐことができる。また、N
ウェルWとゲートGを接続することにより、第1のPチ
ャネルトランジスタ23を動作させず、信号の減衰を防
ぐことができる。また、第1のPチャネルトランジスタ
23のゲートGと入力端子21の間に、第2のPチャネ
ルトランジスタ24を接続することにより、第1のPチ
ャネルトランジスタ23のゲートの電位が高くなるのを
助けられる。
【0017】なお、第1および第2のPチャネルトラン
ジスタ23,24のソースSおよびドレインDを図3と
は逆に接続するものも実施例に含まれる。
【0018】
【発明の効果】請求項1記載の発明の静電破壊保護回路
によれば、PチャネルトランジスタのゲートとNウェル
とを接続し、かつ、ゲートとNウェルとをフローティン
グ状態にすることにより、電源電圧以上の電圧が信号と
して入力された場合においても、信号は保護回路で減衰
せずに内部回路に伝えられる。
【0019】請求項2記載の発明の静電破壊保護回路に
よれば、第1のPチャネルトランジスタのゲートと入力
端子の間に、第2のPチャネルトランジスタを接続する
ことにより、第1のPチャネルトランジスタのゲートの
電位が高くなるのを助けらることができ、保護能力を一
層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例における静電破壊保護
回路の等価回路図である。
【図2】図1の静電破壊保護回路のPチャネルトランジ
スタの断面図である。
【図3】この発明の第2の実施例における静電破壊保護
回路の等価回路図である。
【図4】従来の静電破壊保護回路の等価回路図である。
【図5】図4の静電破壊保護回路のPチャネルトランジ
スタの断面図である。
【符号の説明】
11 入力端子 12 電源端子 13 Pチャネルトランジスタ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/60 27/06 9170−4M H01L 27/06 311 C

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力端子と、電源端子と、Nウェルと、
    前記Nウェル内において前記入力端子と前記電源端子に
    それぞれドレインとソースまたはソースとドレインが接
    続されたPチャネルトランジスタとを備えた静電破壊保
    護回路であって、前記Pチャネルトランジスタのゲート
    と前記Nウェルとが接続され、かつ、前記ゲートと前記
    Nウェルとがフローティング状態であることを特徴とす
    る静電破壊保護回路。
  2. 【請求項2】 入力端子とPチャネルトランジスタのゲ
    ートにそれぞれドレインとソースまたはソースとドレイ
    ンが接続された第2のPチャネルトランジスタを備え、
    かつ前記第2のPチャネルトランジスタのゲートが電源
    端子に接続されていることを特徴とする請求項1記載の
    静電破壊保護回路。
JP29304293A 1993-11-24 1993-11-24 静電破壊保護回路 Pending JPH07147381A (ja)

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JP29304293A JPH07147381A (ja) 1993-11-24 1993-11-24 静電破壊保護回路

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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