JPH0738059A - 静電破壊保護回路 - Google Patents
静電破壊保護回路Info
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- JPH0738059A JPH0738059A JP5156889A JP15688993A JPH0738059A JP H0738059 A JPH0738059 A JP H0738059A JP 5156889 A JP5156889 A JP 5156889A JP 15688993 A JP15688993 A JP 15688993A JP H0738059 A JPH0738059 A JP H0738059A
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- circuit
- power supply
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- output
- transistor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入出力特性の低下又は駆動負荷の増加を抑え
ながら、ESD保護を行う。 【構成】 トランジスタTa 及びTb によって、サイリ
スタが構成される。電源印加中信号GP及びGNが入力
されている時は、トランジスタTs 及びTu によって、
前記サイリスタがターンオンし難くなる。前記サイリス
タのアノードX1及びカソードX2は、ESD保護対象
の入力あるいは出力と、その電源VDDあるいはグラン
ドGNDとの間に接続される。電源未投入時には、サイ
リスタによって、ESD保護する。又、電源印加中は、
サイリスタのターンオンが禁止され、ラッチアップ現象
が低減される。
ながら、ESD保護を行う。 【構成】 トランジスタTa 及びTb によって、サイリ
スタが構成される。電源印加中信号GP及びGNが入力
されている時は、トランジスタTs 及びTu によって、
前記サイリスタがターンオンし難くなる。前記サイリス
タのアノードX1及びカソードX2は、ESD保護対象
の入力あるいは出力と、その電源VDDあるいはグラン
ドGNDとの間に接続される。電源未投入時には、サイ
リスタによって、ESD保護する。又、電源印加中は、
サイリスタのターンオンが禁止され、ラッチアップ現象
が低減される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体回路の入力ある
いは出力に設けられ、これら入力あるいは出力へと該半
導体回路外部から印加される高電圧から、該半導体回路
の内部回路を保護する静電破壊保護回路に係り、特に、
入出力特性の低下を抑えながら、又、不必要な駆動負荷
の増加を抑えながら、前記半導体回路の入力あるいは出
力へと外部から印加される高電圧から、該半導体回路の
内部回路を保護することができる静電破壊保護回路に関
する。
いは出力に設けられ、これら入力あるいは出力へと該半
導体回路外部から印加される高電圧から、該半導体回路
の内部回路を保護する静電破壊保護回路に係り、特に、
入出力特性の低下を抑えながら、又、不必要な駆動負荷
の増加を抑えながら、前記半導体回路の入力あるいは出
力へと外部から印加される高電圧から、該半導体回路の
内部回路を保護することができる静電破壊保護回路に関
する。
【0002】
【従来の技術】人体や衣服の摩擦等によって発生する静
電気は、非常に高電圧となることがある。このような静
電気による高電圧が、例えば半導体回路の入力あるいは
出力に印加されると、その半導体回路の内部回路が破壊
されてしまう恐れがある。
電気は、非常に高電圧となることがある。このような静
電気による高電圧が、例えば半導体回路の入力あるいは
出力に印加されると、その半導体回路の内部回路が破壊
されてしまう恐れがある。
【0003】特に、MOS(metal oxide semiconducto
r )FET(field effect transistor )を主体として
構成されたMOS半導体集積回路の入力においては、こ
れがデジタル集積回路であっても、あるいはアナログ集
積回路であっても、一般に入力インピーダンスが高くな
る傾向がある。このため、静電気によって発生した電荷
が少なくても、高電圧が印加されてしまうことがある。
r )FET(field effect transistor )を主体として
構成されたMOS半導体集積回路の入力においては、こ
れがデジタル集積回路であっても、あるいはアナログ集
積回路であっても、一般に入力インピーダンスが高くな
る傾向がある。このため、静電気によって発生した電荷
が少なくても、高電圧が印加されてしまうことがある。
【0004】このため、半導体回路、例えば前述のよう
なMOS半導体集積回路をも含めた半導体集積回路にお
いては、その入力あるいは出力へと、外部から印加され
てしまう高電圧からその内部回路を保護する(以降、E
SD(electrostatic discharge )保護と称する)のが
一般的である。
なMOS半導体集積回路をも含めた半導体集積回路にお
いては、その入力あるいは出力へと、外部から印加され
てしまう高電圧からその内部回路を保護する(以降、E
SD(electrostatic discharge )保護と称する)のが
一般的である。
【0005】例えば、従来から行われているESD保護
は、保護対象となる半導体回路の入力や出力へと保護ダ
イオードを入れるというものである。例えば、半導体回
路の入力と電源VDDとの間、入力とグランドGNDと
の間、出力と電源VDDとの間、あるいは出力とグラン
ドGNDとの間に保護ダイオードを入れるというもので
ある。例えば、MOSデジタル半導体集積回路において
は、このようなESD保護として、一般的にはMOSダ
イオードが用いられている。ESD保護に用いられるM
OSダイオードにおいては、そのP−N接合部に生じる
拡散抵抗や、電源VDDやグランドGNDに対する浮游
容量(静電容量)等を用い、その半導体回路外部から印
加される高電圧パルスを吸収するというものである。
は、保護対象となる半導体回路の入力や出力へと保護ダ
イオードを入れるというものである。例えば、半導体回
路の入力と電源VDDとの間、入力とグランドGNDと
の間、出力と電源VDDとの間、あるいは出力とグラン
ドGNDとの間に保護ダイオードを入れるというもので
ある。例えば、MOSデジタル半導体集積回路において
は、このようなESD保護として、一般的にはMOSダ
イオードが用いられている。ESD保護に用いられるM
OSダイオードにおいては、そのP−N接合部に生じる
拡散抵抗や、電源VDDやグランドGNDに対する浮游
容量(静電容量)等を用い、その半導体回路外部から印
加される高電圧パルスを吸収するというものである。
【0006】
【発明が達成しようとする課題】しかしながら、従来の
ESD保護においては、保護される半導体回路の入出力
特性が低下してしまったり、不必要な駆動負荷が増加し
てしまう等の問題があった。
ESD保護においては、保護される半導体回路の入出力
特性が低下してしまったり、不必要な駆動負荷が増加し
てしまう等の問題があった。
【0007】例えば、前述のようなMOSダイオードを
用いる場合には、ESD保護される入力や出力へと、M
OSダイオードの抵抗が直列接続されるため、その入出
力特性が低下してしまう。
用いる場合には、ESD保護される入力や出力へと、M
OSダイオードの抵抗が直列接続されるため、その入出
力特性が低下してしまう。
【0008】又、MOSダイオード等の保護ダイオード
において、高電圧パルスを吸収するために用いられる寄
生容量は、不必要な駆動負荷の増加となってしまう。例
えば、入力へとこのような寄生容量が付加されると、該
入力の前段が駆動する負荷、特に静電負荷が増加してし
まう。あるいは、出力へとこのような寄生容量が付加さ
れると、その出力の駆動する負荷、特に静電負荷が増加
してしまう。このような負荷の増加は、入出力特性、特
に信号伝達速度の特性を低下させてしまう。
において、高電圧パルスを吸収するために用いられる寄
生容量は、不必要な駆動負荷の増加となってしまう。例
えば、入力へとこのような寄生容量が付加されると、該
入力の前段が駆動する負荷、特に静電負荷が増加してし
まう。あるいは、出力へとこのような寄生容量が付加さ
れると、その出力の駆動する負荷、特に静電負荷が増加
してしまう。このような負荷の増加は、入出力特性、特
に信号伝達速度の特性を低下させてしまう。
【0009】又、前述のMOSダイオード等の保護ダイ
オードを用いるもの等、従来のESD保護においては、
その保護特性を増大させようとした場合には、保護素子
を作り込むための面積が大きくなってしまうという問題
もある。例えば、前述のMOSダイオードにおいてES
D保護能力を向上させようとした場合、前述のような寄
生容量等を増加させる必要上、その面積が大きくなって
しまう。
オードを用いるもの等、従来のESD保護においては、
その保護特性を増大させようとした場合には、保護素子
を作り込むための面積が大きくなってしまうという問題
もある。例えば、前述のMOSダイオードにおいてES
D保護能力を向上させようとした場合、前述のような寄
生容量等を増加させる必要上、その面積が大きくなって
しまう。
【0010】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、入出力特性の低下を抑えながら、
又、不必要な駆動負荷の増加を抑えながら、半導体回路
の入力あるいは出力へと外部から印加される高電圧か
ら、該半導体回路の内部回路を保護することができる静
電破壊保護回路を提供することを目的とする。
くなされたもので、入出力特性の低下を抑えながら、
又、不必要な駆動負荷の増加を抑えながら、半導体回路
の入力あるいは出力へと外部から印加される高電圧か
ら、該半導体回路の内部回路を保護することができる静
電破壊保護回路を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を達成するための手段】本発明は、半導体回路の
入力あるいは出力に設けられ、これら入力あるいは出力
へと該半導体回路外部から印加される高電圧から、該半
導体回路の内部回路を保護する静電破壊保護回路におい
て、複数のトランジスタによるサイリスタ構造と、外部
からの電源印加中信号が入力されている時には、前記サ
イリスタ構造がターンオンし難くなるようにするターン
オン禁止回路とにより構成され、前記サイリスタ構造の
アノードとカソードとは、静電破壊保護対象の入力ある
いは出力と、前記半導体回路の電源VDDあるいはグラ
ンドGNDとの間に接続することにより、前記課題を達
成したものである。
入力あるいは出力に設けられ、これら入力あるいは出力
へと該半導体回路外部から印加される高電圧から、該半
導体回路の内部回路を保護する静電破壊保護回路におい
て、複数のトランジスタによるサイリスタ構造と、外部
からの電源印加中信号が入力されている時には、前記サ
イリスタ構造がターンオンし難くなるようにするターン
オン禁止回路とにより構成され、前記サイリスタ構造の
アノードとカソードとは、静電破壊保護対象の入力ある
いは出力と、前記半導体回路の電源VDDあるいはグラ
ンドGNDとの間に接続することにより、前記課題を達
成したものである。
【0012】
【作用】前述の保護ダイオードを用いるもの等、従来の
ESD保護は、入力あるいは出力へと印加されてしまう
高電圧による電流を抑えるために、該電流経路へと直列
に抵抗を挿入したり、静電容量にて高電圧パルスを吸収
するというものである。本発明は、このような従来のE
SD保護とは全く異なり、ESD保護対象となる入力あ
るいは出力と、電源VDDあるいはグランドGNDとの
間に、サイリスタのアノードとカソードとを接続し、印
加されてしまった高電圧を短絡してしまうというもので
ある。
ESD保護は、入力あるいは出力へと印加されてしまう
高電圧による電流を抑えるために、該電流経路へと直列
に抵抗を挿入したり、静電容量にて高電圧パルスを吸収
するというものである。本発明は、このような従来のE
SD保護とは全く異なり、ESD保護対象となる入力あ
るいは出力と、電源VDDあるいはグランドGNDとの
間に、サイリスタのアノードとカソードとを接続し、印
加されてしまった高電圧を短絡してしまうというもので
ある。
【0013】従って、本発明の静電破壊保護回路は、E
SD保護対象となる半導体回路の入力あるいは出力に設
けられる、複数のトランジスタによるサイリスタ構造を
有している。このようなサイリスタ構造を構成するトラ
ンジスタを本発明は特に限定するものではなく、例えば
PNPトランジスタやNPNトランジスタ等の一般的な
トランジスタを用いることもできる。あるいは、Pチャ
ネルMOSトランジスタやNチャネルMOSトランジス
タ等を用いることも可能である。又、このようなサイリ
スタ構造となるトランジスタは、例えば半導体集積回路
における何等かの寄生トランジスタを用いるものであっ
てもよい。
SD保護対象となる半導体回路の入力あるいは出力に設
けられる、複数のトランジスタによるサイリスタ構造を
有している。このようなサイリスタ構造を構成するトラ
ンジスタを本発明は特に限定するものではなく、例えば
PNPトランジスタやNPNトランジスタ等の一般的な
トランジスタを用いることもできる。あるいは、Pチャ
ネルMOSトランジスタやNチャネルMOSトランジス
タ等を用いることも可能である。又、このようなサイリ
スタ構造となるトランジスタは、例えば半導体集積回路
における何等かの寄生トランジスタを用いるものであっ
てもよい。
【0014】又、本発明においては、このようなESD
保護にサイリスタ構造を用いるに際し、特に、ラッチア
ップ現象の発生についても配慮されている。
保護にサイリスタ構造を用いるに際し、特に、ラッチア
ップ現象の発生についても配慮されている。
【0015】このラッチアップ現象は、CMOSプロセ
スにて作り込んだ所望の論理回路における寄生PNPN
サイリスタが、何等かの原因、例えばノイズの混入にて
オン状態となってしまうというものである。又、このラ
ッチアップ現象が発生してしまうと、その半導体集積回
路の電源VDDからグランドGNDへと大きな電流が流
れてしまい、そのジュール熱による発熱によって、その
半導体集積回路が破壊されてしまう。このようなラッチ
アップ現象が発生してしまうと、寄生PNPNサイリス
タのサイリスタとしての特性上、前述のような電源VD
DからグランドGNDへの大きな電流は、その半導体集
積回路の電源を遮断しなければ遮断することができな
い。
スにて作り込んだ所望の論理回路における寄生PNPN
サイリスタが、何等かの原因、例えばノイズの混入にて
オン状態となってしまうというものである。又、このラ
ッチアップ現象が発生してしまうと、その半導体集積回
路の電源VDDからグランドGNDへと大きな電流が流
れてしまい、そのジュール熱による発熱によって、その
半導体集積回路が破壊されてしまう。このようなラッチ
アップ現象が発生してしまうと、寄生PNPNサイリス
タのサイリスタとしての特性上、前述のような電源VD
DからグランドGNDへの大きな電流は、その半導体集
積回路の電源を遮断しなければ遮断することができな
い。
【0016】本発明においては、ESD保護に用いられ
るサイリスタ構造において、このようなラッチアップ現
象の発生を抑えるために、特に、ターンオン禁止回路を
備えるようにしている。このターンオン禁止回路は、そ
の半導体回路の電源投入中には、本発明の特徴である前
記サイリスタ構造がターンオンし難くするものである。
即ち、該ターンオン禁止回路は、外部からの電源印加中
信号が入力されている時には、前記サイリスタ構造がタ
ーンオンし難くなるようにするものである。
るサイリスタ構造において、このようなラッチアップ現
象の発生を抑えるために、特に、ターンオン禁止回路を
備えるようにしている。このターンオン禁止回路は、そ
の半導体回路の電源投入中には、本発明の特徴である前
記サイリスタ構造がターンオンし難くするものである。
即ち、該ターンオン禁止回路は、外部からの電源印加中
信号が入力されている時には、前記サイリスタ構造がタ
ーンオンし難くなるようにするものである。
【0017】従って、本発明においては、電源が印加さ
れていない時には、本発明の特徴であるサイリスタ構造
にて、ESD保護対象となる半導体回路の入力あるいは
出力へと印加されてしまう高電圧を、該サイリスタ構造
のターンオンにて短絡放電し、高電圧による絶縁破壊
や、高電圧による電流によったジュール熱の発熱による
配線等の破壊を防止することができる。又、本発明にお
いては、ESD保護対象となる半導体回路の電源投入中
であって、前記電源印加中信号が入力されている時に
は、前記サイリスタ構造がターンオンし難くなるように
することで、ラッチアップ現象の発生を低減することが
できる。
れていない時には、本発明の特徴であるサイリスタ構造
にて、ESD保護対象となる半導体回路の入力あるいは
出力へと印加されてしまう高電圧を、該サイリスタ構造
のターンオンにて短絡放電し、高電圧による絶縁破壊
や、高電圧による電流によったジュール熱の発熱による
配線等の破壊を防止することができる。又、本発明にお
いては、ESD保護対象となる半導体回路の電源投入中
であって、前記電源印加中信号が入力されている時に
は、前記サイリスタ構造がターンオンし難くなるように
することで、ラッチアップ現象の発生を低減することが
できる。
【0018】更に、本発明においては、入出力特性の低
下を抑えながら、又、不必要な駆動負荷の増加を抑えな
がら、半導体回路のESD保護を行うことが可能であ
る。本発明においては、ESD保護対象となる半導体回
路の入力あるいは出力へは、基本的にESD保護用の抵
抗を直列に接続したり、高電圧パルスを吸収するための
静電容量を接続しないため、このような入出力特性の低
下や駆動負荷の増加を抑えることが可能である。
下を抑えながら、又、不必要な駆動負荷の増加を抑えな
がら、半導体回路のESD保護を行うことが可能であ
る。本発明においては、ESD保護対象となる半導体回
路の入力あるいは出力へは、基本的にESD保護用の抵
抗を直列に接続したり、高電圧パルスを吸収するための
静電容量を接続しないため、このような入出力特性の低
下や駆動負荷の増加を抑えることが可能である。
【0019】
【実施例】以下、図を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
【0020】図1は、本発明が適用された静電破壊保護
回路が用いられた半導体集積回路のブロック図である。
回路が用いられた半導体集積回路のブロック図である。
【0021】この図1においては、CMOSプロセスに
よる前記実施例の半導体集積回路の、特に1つの入力と
1つの出力とに関する一部分が示されている。前記半導
体集積回路は、入力パッドINと、出力パッドOUT
と、合計4個のESD保護回路10と、電源印加検出回
路12と、内部回路20とにより構成されている。又、
この半導体集積回路には、電源VDDとグランドGND
との間に、電源電圧5ボルトが供給されている。
よる前記実施例の半導体集積回路の、特に1つの入力と
1つの出力とに関する一部分が示されている。前記半導
体集積回路は、入力パッドINと、出力パッドOUT
と、合計4個のESD保護回路10と、電源印加検出回
路12と、内部回路20とにより構成されている。又、
この半導体集積回路には、電源VDDとグランドGND
との間に、電源電圧5ボルトが供給されている。
【0022】まず、前記入力パッドIN及び前記出力パ
ッドOUTは、本実施例の半導体集積回路のチップを、
所定のパッケージに設けられた入出力ピンへと接続する
ものである。これら入力パッドIN及び出力パッドOU
Tは、それぞれ、対応する入出力ピンへとボンディング
ワイヤ等にて接続される。従って、これら入力パッドI
N又出力パッドOUTを経て、本実施例の半導体集積回
路外部から、静電気等による高電圧が印加されてしまう
恐れがある。従って、これら入力パッドIN及び出力パ
ッドOUTには、それぞれ、前記ESD保護回路10が
2個ずつ設けられている。
ッドOUTは、本実施例の半導体集積回路のチップを、
所定のパッケージに設けられた入出力ピンへと接続する
ものである。これら入力パッドIN及び出力パッドOU
Tは、それぞれ、対応する入出力ピンへとボンディング
ワイヤ等にて接続される。従って、これら入力パッドI
N又出力パッドOUTを経て、本実施例の半導体集積回
路外部から、静電気等による高電圧が印加されてしまう
恐れがある。従って、これら入力パッドIN及び出力パ
ッドOUTには、それぞれ、前記ESD保護回路10が
2個ずつ設けられている。
【0023】前記ESD保護回路10a 〜10d それぞ
れは、アノードX1とカソードX2とを有しており、
又、電源印加中信号GP及びGNを入力している。該E
SD保護回路10a 〜10d は、それぞれ、複数のトラ
ンジスタによるサイリスタ構造を有している。又、該E
SD保護回路10a 〜10d は、それぞれ、前記電源印
加中信号GP及びGNに従って、電源印加中の信号が伝
達されると、前記サイリスタ構造がターンオンし難くな
るようにされている。
れは、アノードX1とカソードX2とを有しており、
又、電源印加中信号GP及びGNを入力している。該E
SD保護回路10a 〜10d は、それぞれ、複数のトラ
ンジスタによるサイリスタ構造を有している。又、該E
SD保護回路10a 〜10d は、それぞれ、前記電源印
加中信号GP及びGNに従って、電源印加中の信号が伝
達されると、前記サイリスタ構造がターンオンし難くな
るようにされている。
【0024】なお、このようなESD保護回路10a 〜
10d におけるサイリスタ構造について、本発明は特に
限定するものではない。例えば、サイリスタの一種であ
るトライアックやダイアック等であってもよい。このよ
うなサイリスタ構造を一般的なサイリスタとした場合に
は、そのアノードとカソードとには極性がある(前記図
1では、アノードがX1であり、カソードがX2とな
る)。一方、前記トライアックや前記ダイアックでは、
特にこのような極性はない。一般的なサイリスタ等、極
性を有するものにおいては、その極性に従って接続す
る。例えば、前記ESD保護回路10a 〜10d におい
て、符号X1がアノードで符号X2がカソードの場合、
X1は電源VDD側に接続され、X2はグランドGND
側へと接続される。
10d におけるサイリスタ構造について、本発明は特に
限定するものではない。例えば、サイリスタの一種であ
るトライアックやダイアック等であってもよい。このよ
うなサイリスタ構造を一般的なサイリスタとした場合に
は、そのアノードとカソードとには極性がある(前記図
1では、アノードがX1であり、カソードがX2とな
る)。一方、前記トライアックや前記ダイアックでは、
特にこのような極性はない。一般的なサイリスタ等、極
性を有するものにおいては、その極性に従って接続す
る。例えば、前記ESD保護回路10a 〜10d におい
て、符号X1がアノードで符号X2がカソードの場合、
X1は電源VDD側に接続され、X2はグランドGND
側へと接続される。
【0025】例えば、前記ESD保護回路10a 〜10
d において、電源VDDと入力パッドIN(あるいは出
力パッドOUT)との間に接続される場合、前記アノー
ドX1は電源VDDに接続され、前記カソードX2は前
記入力パッドIN(あるいは前記出力パッドOUT)へ
と接続される。あるいは、前記入力パッドIN(あるい
は前記出力パッドOUT)と前記グランドGNDとの間
に接続する場合には、前記アノードX1は前記入力パッ
ドIN(あるいは前記出力パッドOUT)へと接続さ
れ、前記カソードX2は前記グランドGNDへと接続さ
れる。
d において、電源VDDと入力パッドIN(あるいは出
力パッドOUT)との間に接続される場合、前記アノー
ドX1は電源VDDに接続され、前記カソードX2は前
記入力パッドIN(あるいは前記出力パッドOUT)へ
と接続される。あるいは、前記入力パッドIN(あるい
は前記出力パッドOUT)と前記グランドGNDとの間
に接続する場合には、前記アノードX1は前記入力パッ
ドIN(あるいは前記出力パッドOUT)へと接続さ
れ、前記カソードX2は前記グランドGNDへと接続さ
れる。
【0026】前記電源印加検出回路12は、前記電源V
DDと前記グランドGNDとによって供給される電源の
供給の有無に従って、前記電源印加中信号GP及びGN
を出力する。前記電源VDD及び前記グランドGNDへ
と電源が供給されると、前記電源印加中信号GPはグラ
ンド電位(L状態)となり、前記電源印加中信号GNは
電源電圧電位(H状態)となる。
DDと前記グランドGNDとによって供給される電源の
供給の有無に従って、前記電源印加中信号GP及びGN
を出力する。前記電源VDD及び前記グランドGNDへ
と電源が供給されると、前記電源印加中信号GPはグラ
ンド電位(L状態)となり、前記電源印加中信号GNは
電源電圧電位(H状態)となる。
【0027】なお、前記内部回路20は、前記入力パッ
ドINから入力される信号を用いる、所定の論理回路で
ある。又、該内部回路20は、前記出力パッドOUTへ
と、所定の信号を出力するようにしている。該内部回路
20は、前記ESD保護回路10a 〜10d によってE
SD保護されている。
ドINから入力される信号を用いる、所定の論理回路で
ある。又、該内部回路20は、前記出力パッドOUTへ
と、所定の信号を出力するようにしている。該内部回路
20は、前記ESD保護回路10a 〜10d によってE
SD保護されている。
【0028】図2は、前記実施例に用いられるESD保
護回路の第1例の回路図である。
護回路の第1例の回路図である。
【0029】この図2においては、前記図1に示した前
記ESD保護回路10a 〜10d の1つの第1例が示さ
れている。
記ESD保護回路10a 〜10d の1つの第1例が示さ
れている。
【0030】この第1例のESD保護回路は、主とし
て、トランジスタTa 、Tb 、Ts 及びTu と、抵抗R
1及びR2とにより構成されている。特に、前記トラン
ジスタTa は、PNPトランジスタである。前記トラン
ジスタTb は、NPNトランジスタである。前記トラン
ジスタTs は、PチャネルMOSトランジスタである。
前記トランジスタTu は、NチャネルMOSトランジス
タである。
て、トランジスタTa 、Tb 、Ts 及びTu と、抵抗R
1及びR2とにより構成されている。特に、前記トラン
ジスタTa は、PNPトランジスタである。前記トラン
ジスタTb は、NPNトランジスタである。前記トラン
ジスタTs は、PチャネルMOSトランジスタである。
前記トランジスタTu は、NチャネルMOSトランジス
タである。
【0031】前記トランジスタTa と前記トランジスタ
Tb とによって、本発明の特徴であるサイリスタ構造が
構成されている。又、前記トランジスタTs と前記トラ
ンジスタTu とによって、本発明の特徴であるターンオ
ン禁止回路が構成されている。
Tb とによって、本発明の特徴であるサイリスタ構造が
構成されている。又、前記トランジスタTs と前記トラ
ンジスタTu とによって、本発明の特徴であるターンオ
ン禁止回路が構成されている。
【0032】まず、前記電源VDDと前記グランドGN
Dとの間に電源電圧が供給されていない時、前記電源印
加中信号GP及びGNは特に入力されていない。従っ
て、ターンオン禁止回路を構成する前記トランジスタT
s 及びTu は、いずれも、オフ状態となっている。
Dとの間に電源電圧が供給されていない時、前記電源印
加中信号GP及びGNは特に入力されていない。従っ
て、ターンオン禁止回路を構成する前記トランジスタT
s 及びTu は、いずれも、オフ状態となっている。
【0033】この時、前記アノードX1と前記カソード
X2との間に、例えば静電気による高電圧が印加され、
前記トランジスタTa のエミッタ−コレクタ間電圧がB
VCE R(a)を超えると、降伏電流IBVが前記抵抗R2に流
れる。この電流値がVBE(b)/Rを超えると前記トラン
ジスタTb はオン状態となり、前記抵抗R1にコレクタ
電流Ic を流す。この結果、前記トランジスタTa はオ
ン状態になる。このような正帰還は、前記トランジスタ
Tb のエミッタ−コレクタ間電圧がBVCER(b)を超えた
ときにも同様である。これによって、前記抵抗R2の両
端には電位差が生じる。該電位差が所定電圧以上となる
と、前記トランジスタTb がオン状態となる。
X2との間に、例えば静電気による高電圧が印加され、
前記トランジスタTa のエミッタ−コレクタ間電圧がB
VCE R(a)を超えると、降伏電流IBVが前記抵抗R2に流
れる。この電流値がVBE(b)/Rを超えると前記トラン
ジスタTb はオン状態となり、前記抵抗R1にコレクタ
電流Ic を流す。この結果、前記トランジスタTa はオ
ン状態になる。このような正帰還は、前記トランジスタ
Tb のエミッタ−コレクタ間電圧がBVCER(b)を超えた
ときにも同様である。これによって、前記抵抗R2の両
端には電位差が生じる。該電位差が所定電圧以上となる
と、前記トランジスタTb がオン状態となる。
【0034】該トランジスタTb がオン状態となると、
前記抵抗R1に流れる電流も増加し、該抵抗R1の両端
に生じる電位差も増加する。該電位差が増加すると、前
記トランジスタTa もオン状態となる。
前記抵抗R1に流れる電流も増加し、該抵抗R1の両端
に生じる電位差も増加する。該電位差が増加すると、前
記トランジスタTa もオン状態となる。
【0035】このように一旦前記トランジスタTb 及び
前記トランジスタTa が共にオン状態となると、前記ア
ノードX1と前記カソードX2との間の電圧が低下した
としても、これらアノードX1とカソードX2との間は
オン状態となり続ける。従って、前記入力パッドINや
前記出力パッドOUTへと印加されてしまった高電圧の
電荷を短絡することができる。これによって、これら入
力パッドINや出力パッドOUTに接続される前記内部
回路20をESD保護することができる。
前記トランジスタTa が共にオン状態となると、前記ア
ノードX1と前記カソードX2との間の電圧が低下した
としても、これらアノードX1とカソードX2との間は
オン状態となり続ける。従って、前記入力パッドINや
前記出力パッドOUTへと印加されてしまった高電圧の
電荷を短絡することができる。これによって、これら入
力パッドINや出力パッドOUTに接続される前記内部
回路20をESD保護することができる。
【0036】なお、本発明の前記サイリスタ構造や本発
明の前記ターンオン禁止回路は、前記図2に示されるも
のに限定されるものではない。例えば、図3に示される
前記ESD保護回路10a 〜10d の第2例の如く、前
記トランジスタTb をNチャネルMOSトランジスタと
してもよい。あるいは、図4に示される如く、前記ES
D保護回路10a 〜10d の第3例の如く、前記トラン
ジスタTa をPチャネルMOSトランジスタとしてもよ
い。あるいは、図5に示される前記ESD保護回路10
a 〜10d の第4例の如く、前記トランジスタTa をP
チャネルMOSトランジスタとし、前記トランジスタT
b をNチャネルMOSトランジスタとしてもよい。
明の前記ターンオン禁止回路は、前記図2に示されるも
のに限定されるものではない。例えば、図3に示される
前記ESD保護回路10a 〜10d の第2例の如く、前
記トランジスタTb をNチャネルMOSトランジスタと
してもよい。あるいは、図4に示される如く、前記ES
D保護回路10a 〜10d の第3例の如く、前記トラン
ジスタTa をPチャネルMOSトランジスタとしてもよ
い。あるいは、図5に示される前記ESD保護回路10
a 〜10d の第4例の如く、前記トランジスタTa をP
チャネルMOSトランジスタとし、前記トランジスタT
b をNチャネルMOSトランジスタとしてもよい。
【0037】図6は、P基板に作り込んだ前記ESD保
護回路の第2例の前記トランジスタTa 及びTb の断面
図である。
護回路の第2例の前記トランジスタTa 及びTb の断面
図である。
【0038】この図6において、P基板50上にはNウ
ェル52が作り込まれている。又、該P基板50には、
N拡散層54、60及び62が作り込まれている。又、
P拡散層56及び58が作り込まれている。
ェル52が作り込まれている。又、該P基板50には、
N拡散層54、60及び62が作り込まれている。又、
P拡散層56及び58が作り込まれている。
【0039】特に、前記Nウェル52中の前記P拡散層
56と前記P拡散層58との間で、前記P拡散層56を
エミッタ、前記P拡散層58をコレクタ、前記Nウェル
52をベースとする前記トランジスタTa が作り込まれ
ている。又、前記P基板50中の前記N拡散層60と前
記N拡散層62との間で、前記N拡散層60をドレイ
ン、前記N拡散層62をソースとする前記MOS型トラ
ンジスタTb が作り込まれている。更に、前記N拡散層
54と前記P拡散層56との間の直下のNウェル領域
で、前記抵抗R1が作り込まれている。
56と前記P拡散層58との間で、前記P拡散層56を
エミッタ、前記P拡散層58をコレクタ、前記Nウェル
52をベースとする前記トランジスタTa が作り込まれ
ている。又、前記P基板50中の前記N拡散層60と前
記N拡散層62との間で、前記N拡散層60をドレイ
ン、前記N拡散層62をソースとする前記MOS型トラ
ンジスタTb が作り込まれている。更に、前記N拡散層
54と前記P拡散層56との間の直下のNウェル領域
で、前記抵抗R1が作り込まれている。
【0040】図7は、N基板に作り込まれた前記ESD
保護回路の第2例の断面図である。この図7において
は、前記図6に示したものと同様に、前記トランジスタ
Ta 及びTb の断面が示されている。
保護回路の第2例の断面図である。この図7において
は、前記図6に示したものと同様に、前記トランジスタ
Ta 及びTb の断面が示されている。
【0041】図8は、本実施例に用いられる前記電源印
加検出回路の第1例の回路図である。
加検出回路の第1例の回路図である。
【0042】この図8に示される如く、前記電源印加検
出回路12は、前記電源印加中信号GPをグランドGN
Dへと接続する配線と、前記電源印加中信号GNを前記
電源VDDへと接続する配線とによる、単なる配線であ
ってもよい。このようなものであっても、前記電源VD
Dと前記グランドGNDとの間に電源電圧が供給される
と、前記電源印加中信号GPはL状態となり、前記電源
印加中信号GNはH状態とすることができる。
出回路12は、前記電源印加中信号GPをグランドGN
Dへと接続する配線と、前記電源印加中信号GNを前記
電源VDDへと接続する配線とによる、単なる配線であ
ってもよい。このようなものであっても、前記電源VD
Dと前記グランドGNDとの間に電源電圧が供給される
と、前記電源印加中信号GPはL状態となり、前記電源
印加中信号GNはH状態とすることができる。
【0043】図9は、前記実施例に用いられる前記電源
印加検出回路の第2例の回路図である。
印加検出回路の第2例の回路図である。
【0044】この図9に示される電源印加検出回路12
は、前記図1に示される同符号のものに対応するもの
で、PチャネルMOSトランジスタTP10と、Nチャ
ネルMOSトランジスタTN10とにより構成されてい
る。この第2例の前記電源印加検出回路12において
は、前記電源VDDと前記グランドGNDとの間に印加
される電源電圧が前記PチャネルMOSトランジスタT
P10の閾値電圧VTP及び前記NチャネルMOSトラン
ジスタTN10の閾値電圧VTNを超えた時に、前記電源
印加中信号GP及びGNから電源印加中信号が出力され
る。
は、前記図1に示される同符号のものに対応するもの
で、PチャネルMOSトランジスタTP10と、Nチャ
ネルMOSトランジスタTN10とにより構成されてい
る。この第2例の前記電源印加検出回路12において
は、前記電源VDDと前記グランドGNDとの間に印加
される電源電圧が前記PチャネルMOSトランジスタT
P10の閾値電圧VTP及び前記NチャネルMOSトラン
ジスタTN10の閾値電圧VTNを超えた時に、前記電源
印加中信号GP及びGNから電源印加中信号が出力され
る。
【0045】図10は、前記実施例に用いられる前記電
源印加検出回路の第3例の回路図である。
源印加検出回路の第3例の回路図である。
【0046】この図10に示される如く、第3例の前記
電源印加検出回路12は、PチャネルMOSトランジス
タTP11及びTP12と、NチャネルMOSトランジ
スタTN11及びTN12と、インバータゲートI1及
びI2とにより構成される。
電源印加検出回路12は、PチャネルMOSトランジス
タTP11及びTP12と、NチャネルMOSトランジ
スタTN11及びTN12と、インバータゲートI1及
びI2とにより構成される。
【0047】この第3例の前記電源印加検出回路12に
おいて、前記電源VDDと前記グラントGNDとの間に
印加される電源電圧が前記PチャネルMOSトランジス
タTP11の閾値電圧VTPと前記NチャネルMOSトラ
ンジスタTN11の閾値電圧VTNの和よりも高くなる
と、これらPチャネルMOSトランジスタTP11及び
NチャネルMOSトランジスタTN11は活性化され、
ゲートを共通接続している前記PチャネルMOSトラン
ジスタTP12も活性化される。ここで、アクティブ抵
抗となっている前記NチャネルMOSトランジスタTN
11に流れ込む前記PチャネルMOSトランジスタTP
12の電流が増加して、前記図10中の符号V12のノ
ード電圧が前記インバータI1の閾値を超えると、出力
GPはLレベルに、出力GNはHレベルになる。
おいて、前記電源VDDと前記グラントGNDとの間に
印加される電源電圧が前記PチャネルMOSトランジス
タTP11の閾値電圧VTPと前記NチャネルMOSトラ
ンジスタTN11の閾値電圧VTNの和よりも高くなる
と、これらPチャネルMOSトランジスタTP11及び
NチャネルMOSトランジスタTN11は活性化され、
ゲートを共通接続している前記PチャネルMOSトラン
ジスタTP12も活性化される。ここで、アクティブ抵
抗となっている前記NチャネルMOSトランジスタTN
11に流れ込む前記PチャネルMOSトランジスタTP
12の電流が増加して、前記図10中の符号V12のノ
ード電圧が前記インバータI1の閾値を超えると、出力
GPはLレベルに、出力GNはHレベルになる。
【0048】以上説明した通り、本実施例においては、
本発明の特徴であるサイリスタ構造及びターンオン禁止
回路を構成することができる。又、該ターンオン禁止回
路にて用いる前記電源印加中信号GP及びGNを生成す
る前記電源印加検出回路12を得ることができる。これ
ら構成によって、本実施例では、入出力特性の低下を抑
えながら、又、不必要な駆動負荷の増加を抑えながら、
前記内部回路20のESD保護を行うことができてい
る。
本発明の特徴であるサイリスタ構造及びターンオン禁止
回路を構成することができる。又、該ターンオン禁止回
路にて用いる前記電源印加中信号GP及びGNを生成す
る前記電源印加検出回路12を得ることができる。これ
ら構成によって、本実施例では、入出力特性の低下を抑
えながら、又、不必要な駆動負荷の増加を抑えながら、
前記内部回路20のESD保護を行うことができてい
る。
【0049】例えば、前記図1において、前記電源VD
Dと前記グランドGNDとの間に電源電圧が印加されて
いない時には、前記電源印加中信号GP及びGNからは
前記電源印加中信号が伝達されず、前記ESD保護回路
10a 〜10d 中のサイリスタは活性化される。これに
よって、前記入力パッドINや前記出力パッドOUTへ
と印加される静電エネルギ等の過大電圧は、前記ESD
保護回路10a 〜10d のサイリスタにて短絡(放電)
することができ、前記内部回路20のESD保護をする
ことができる。
Dと前記グランドGNDとの間に電源電圧が印加されて
いない時には、前記電源印加中信号GP及びGNからは
前記電源印加中信号が伝達されず、前記ESD保護回路
10a 〜10d 中のサイリスタは活性化される。これに
よって、前記入力パッドINや前記出力パッドOUTへ
と印加される静電エネルギ等の過大電圧は、前記ESD
保護回路10a 〜10d のサイリスタにて短絡(放電)
することができ、前記内部回路20のESD保護をする
ことができる。
【0050】一方、前記電源VDDと前記グランドGN
Dとの間に電源電圧が印加されている時には、前記電源
印加中信号GPはL状態となり、前記電源印加中信号G
NはH状態となり、前記ESD保護回路10a 〜10d
中のサイリスタはターンオンし難くなるようにされる。
これによって、このような電源印加時におけるラッチア
ップ耐量を確保することができている。
Dとの間に電源電圧が印加されている時には、前記電源
印加中信号GPはL状態となり、前記電源印加中信号G
NはH状態となり、前記ESD保護回路10a 〜10d
中のサイリスタはターンオンし難くなるようにされる。
これによって、このような電源印加時におけるラッチア
ップ耐量を確保することができている。
【0051】又、本実施例におけるESD保護は、主と
して前記ESD保護回路10a 〜10d 中のサイリスタ
によるもので、従来の抵抗や浮游容量を主としたものに
比べ、集積回路面積等を抑えることが可能である。
して前記ESD保護回路10a 〜10d 中のサイリスタ
によるもので、従来の抵抗や浮游容量を主としたものに
比べ、集積回路面積等を抑えることが可能である。
【0052】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、入
出力特性の低下を抑えながら、又、不必要な駆動負荷の
増加を抑えながら、半導体回路の入力あるいは出力へと
外部から印加される高電圧から、該半導体回路の内部回
路を保護することができるという優れた効果を得ること
ができる。
出力特性の低下を抑えながら、又、不必要な駆動負荷の
増加を抑えながら、半導体回路の入力あるいは出力へと
外部から印加される高電圧から、該半導体回路の内部回
路を保護することができるという優れた効果を得ること
ができる。
【図1】本発明が適用された静電破壊保護回路が用いら
れる半導体集積回路の一部の回路図
れる半導体集積回路の一部の回路図
【図2】前記実施例に用いられるESD保護回路の第1
例の回路図
例の回路図
【図3】前記実施例に用いられるESD保護回路の第2
例の回路図
例の回路図
【図4】前記実施例に用いられるESD保護回路の第3
例の回路図
例の回路図
【図5】前記実施例に用いられるESD保護回路の第4
例の回路図
例の回路図
【図6】P基板に作り込まれた前記ESD保護回路の第
2例の断面図
2例の断面図
【図7】N基板に作り込まれた前記ESD保護回路の第
2例の断面図
2例の断面図
【図8】前記実施例に用いられる電源印加検出回路の第
1例の回路図
1例の回路図
【図9】前記実施例に用いられる電源印加検出回路の第
2例の回路図
2例の回路図
【図10】前記実施例に用いられる電源印加検出回路の
第3例の回路図
第3例の回路図
【符号の説明】 10a 〜10d …ESD保護回路 12…電源印加検出回路 20…内部回路 50…P基板 52…Nウェル 54、60、62…N拡散層 56、58…P拡散層 80…N基板 82…Pウェル 84、90、92…P拡散層 86、88…N拡散層 Ta 、Tb …トランジスタ(サイリスタを構成するも
の) Ts 、Tu …トランジスタ(ターンオン禁止回路を構成
するもの) TP10〜TP12…PチャネルMOSトランジスタ TN10〜TN12…NチャネルMOSトランジスタ GP、GN…電源印加中信号 VDD…電源 GND…グランド I1、I2…インバータゲート IN…入力パッド OUT…出力パッド
の) Ts 、Tu …トランジスタ(ターンオン禁止回路を構成
するもの) TP10〜TP12…PチャネルMOSトランジスタ TN10〜TN12…NチャネルMOSトランジスタ GP、GN…電源印加中信号 VDD…電源 GND…グランド I1、I2…インバータゲート IN…入力パッド OUT…出力パッド
Claims (1)
- 【請求項1】半導体回路の入力あるいは出力に設けら
れ、これら入力あるいは出力へと該半導体回路外部から
印加される高電圧から、該半導体回路の内部回路を保護
する静電破壊保護回路において、 複数のトランジスタによるサイリスタ構造と、 外部からの電源印加中信号が入力されている時には、前
記サイリスタ構造がターンオンし難くなるようにするタ
ーンオン禁止回路とにより構成され、 前記サイリスタ構造のアノードとカソードとは、静電破
壊保護対象の入力あるいは出力と、前記半導体回路の電
源VDDあるいはグランドGNDとの間に接続されてい
ることを特徴とする静電破壊保護回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5156889A JPH0738059A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 静電破壊保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5156889A JPH0738059A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 静電破壊保護回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0738059A true JPH0738059A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=15637614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5156889A Pending JPH0738059A (ja) | 1993-06-28 | 1993-06-28 | 静電破壊保護回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0738059A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6455898B1 (en) | 1999-03-15 | 2002-09-24 | Macronix International Co., Ltd. | Electrostatic discharge input protection for reducing input resistance |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP5156889A patent/JPH0738059A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6455898B1 (en) | 1999-03-15 | 2002-09-24 | Macronix International Co., Ltd. | Electrostatic discharge input protection for reducing input resistance |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |