JPH08195442A - 半導体集積回路の保護回路 - Google Patents
半導体集積回路の保護回路Info
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- JPH08195442A JPH08195442A JP7004577A JP457795A JPH08195442A JP H08195442 A JPH08195442 A JP H08195442A JP 7004577 A JP7004577 A JP 7004577A JP 457795 A JP457795 A JP 457795A JP H08195442 A JPH08195442 A JP H08195442A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 113
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 19
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 16
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices 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
- H01L27/04—Devices 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 the substrate being a semiconductor body
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- H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
- H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
- H01L27/0251—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 静電破壊の発生を防止できる半導体集積回路
の保護回路を提供する。 【構成】 基板1の表面側に設けた第1導電型の保護素
子領域31とこの保護素子領域31の表面側に設けた第
2導電型の第1拡散層32と第2拡散層33とを有し、
第1拡散層32をMOSトランジスタ10の電源線23
に接続し、第2拡散層33を外部入力端子21とMOS
トランジスタ10の間の振動線24に接続してなる保護
素子30で、MOSトランジスタ10を有する半導体集
積回路の保護回路を構成する。そして、保護素子30の
バイポーラ動作によって、電源線23に帯電した電荷を
外部入力端子21から放電し、外部入力端子21に帯電
した電荷を電源線23から放電する。
の保護回路を提供する。 【構成】 基板1の表面側に設けた第1導電型の保護素
子領域31とこの保護素子領域31の表面側に設けた第
2導電型の第1拡散層32と第2拡散層33とを有し、
第1拡散層32をMOSトランジスタ10の電源線23
に接続し、第2拡散層33を外部入力端子21とMOS
トランジスタ10の間の振動線24に接続してなる保護
素子30で、MOSトランジスタ10を有する半導体集
積回路の保護回路を構成する。そして、保護素子30の
バイポーラ動作によって、電源線23に帯電した電荷を
外部入力端子21から放電し、外部入力端子21に帯電
した電荷を電源線23から放電する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、MOSトランジスタを
有する半導体集積回路の保護回路に関する。
有する半導体集積回路の保護回路に関する。
【0002】
【従来の技術】MOSトランジスタで構成される半導体
集積回路には、内部回路を保護する保護回路が備えられ
ている。上記保護回路としては、図4に示すように保護
素子81としてnMOSトランジスタを用いたものがあ
る。この保護素子81のドレイン電極DはMOSトラン
ジスタ82を有する内部回路と外部入力端子83との間
の信号線84に接続され、ソース電極S,ゲート電極G
及び基板電極は接地されている。
集積回路には、内部回路を保護する保護回路が備えられ
ている。上記保護回路としては、図4に示すように保護
素子81としてnMOSトランジスタを用いたものがあ
る。この保護素子81のドレイン電極DはMOSトラン
ジスタ82を有する内部回路と外部入力端子83との間
の信号線84に接続され、ソース電極S,ゲート電極G
及び基板電極は接地されている。
【0003】上記保護回路を備えた半導体集積回路で
は、外部入力端子83に帯電した正の静電気が、保護素
子81のソース−基板−ドレインのn−p−n構造から
なる寄生npnバイポーラトランジスタがONするスナ
ップバックにより接地部から放電される。一方、外部入
力端子83に帯電した負の静電気は、保護素子81の基
板−ドレイン間のpn接合が順バイアスとなり接地部か
ら放電される。
は、外部入力端子83に帯電した正の静電気が、保護素
子81のソース−基板−ドレインのn−p−n構造から
なる寄生npnバイポーラトランジスタがONするスナ
ップバックにより接地部から放電される。一方、外部入
力端子83に帯電した負の静電気は、保護素子81の基
板−ドレイン間のpn接合が順バイアスとなり接地部か
ら放電される。
【0004】また、半導体集積回路の出力側では、図5
に示すように、外部出力端子85に接続される出力バッ
ファ用のトランジスタ86そのものが上記保護回路とし
て機能する。
に示すように、外部出力端子85に接続される出力バッ
ファ用のトランジスタ86そのものが上記保護回路とし
て機能する。
【0005】そして、上記構成の保護回路を備えた半導
体集積回路では、人体帯電モデルやマシンモデルで表さ
れるような外部入出力端子83,85の帯電による内部
回路の静電破壊を防止することができる。
体集積回路では、人体帯電モデルやマシンモデルで表さ
れるような外部入出力端子83,85の帯電による内部
回路の静電破壊を防止することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の保
護回路には以下のような課題があった。近年、ゲート酸
化膜の薄膜化やパッケージの小型化によるパッケージ容
量の増大に伴い、パッケージ帯電モデルやデバイス帯電
モデルで表される静電破壊が増加する傾向にある。
護回路には以下のような課題があった。近年、ゲート酸
化膜の薄膜化やパッケージの小型化によるパッケージ容
量の増大に伴い、パッケージ帯電モデルやデバイス帯電
モデルで表される静電破壊が増加する傾向にある。
【0007】これらの帯電モデルでは、電源線や接地線
を含む内部回路に電荷が蓄積され、蓄積された電荷は最
もインピーダンスが低い経路を通って接地導体に接触し
た外部端子から放電される。このため、上記放電経路
は、必ずしも上記保護素子を介した経路になるとは限ら
ない。そして、放電経路内にMOSトランジスタのゲー
ト電極と他の電極とからなる容量素子が有る場合、上記
MOSトランジスタのゲート酸化膜に高電圧が加わるこ
とによって当該ゲート酸化膜が破壊される。
を含む内部回路に電荷が蓄積され、蓄積された電荷は最
もインピーダンスが低い経路を通って接地導体に接触し
た外部端子から放電される。このため、上記放電経路
は、必ずしも上記保護素子を介した経路になるとは限ら
ない。そして、放電経路内にMOSトランジスタのゲー
ト電極と他の電極とからなる容量素子が有る場合、上記
MOSトランジスタのゲート酸化膜に高電圧が加わるこ
とによって当該ゲート酸化膜が破壊される。
【0008】また、出力トランジスタと内部回路との電
源線や接地線を別系統にした半導体集積回路では、内部
回路の電源線または接地線と出力トランジスタの接地線
または電源線との間のインピーダンスが大きくなる。こ
のため、内部回路の電源線や接地線に蓄積された電荷が
出力バッファ用のトランジスタのソース電極から出力端
子へと放電される場合には、上記トランジスタのゲート
電極が破壊される。
源線や接地線を別系統にした半導体集積回路では、内部
回路の電源線または接地線と出力トランジスタの接地線
または電源線との間のインピーダンスが大きくなる。こ
のため、内部回路の電源線や接地線に蓄積された電荷が
出力バッファ用のトランジスタのソース電極から出力端
子へと放電される場合には、上記トランジスタのゲート
電極が破壊される。
【0009】そこで本発明は、静電破壊の発生を防止き
る半導体集積回路の保護回路を提供することを目的とす
る。
る半導体集積回路の保護回路を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第1の半導体集積回路の保護回路は、基板の
表面側に設けた第1導電型の保護素子領域とこの保護素
子領域の表面側に設けた第2導電型の第1拡散層と第2
拡散層とを有する保護素子で構成される。上記保護素子
は、上記第1拡散層が上記MOSトランジスタの電源線
または接地線に接続され、上記第2拡散層が外部端子に
接続されるものである。
の本発明の第1の半導体集積回路の保護回路は、基板の
表面側に設けた第1導電型の保護素子領域とこの保護素
子領域の表面側に設けた第2導電型の第1拡散層と第2
拡散層とを有する保護素子で構成される。上記保護素子
は、上記第1拡散層が上記MOSトランジスタの電源線
または接地線に接続され、上記第2拡散層が外部端子に
接続されるものである。
【0011】また、第2の半導体集積回路の保護回路
は、上記と同様の第2導電型の第1及び第2拡散層を有
する第1の保護素子と第3及び第4拡散層を有する第2
の保護素子とで構成される。第1の保護素子は、第1拡
散層が上記MOSトランジスタの電源線に接続され、第
2拡散層が外部端子に接続されるものである。第2の保
護素子は、第3拡散層が上記MOSトランジスタの接地
線に接続され、第4拡散層が外部端子に接続されるもの
である。
は、上記と同様の第2導電型の第1及び第2拡散層を有
する第1の保護素子と第3及び第4拡散層を有する第2
の保護素子とで構成される。第1の保護素子は、第1拡
散層が上記MOSトランジスタの電源線に接続され、第
2拡散層が外部端子に接続されるものである。第2の保
護素子は、第3拡散層が上記MOSトランジスタの接地
線に接続され、第4拡散層が外部端子に接続されるもの
である。
【0012】上記第1及び第2の保護回路の第2拡散層
と第4拡散層とは、上記外部端子と上記MOSトランジ
スタとの間の信号線に接続される。
と第4拡散層とは、上記外部端子と上記MOSトランジ
スタとの間の信号線に接続される。
【0013】さらに第3の半導体集積回路の保護回路
は、出力バッファを構成するMOSトランジスタを有す
る半導体集積回路の保護回路であり、上記と同様の第2
導電型の拡散層する第3及び第4の保護素子で構成され
る。そして、第3の保護素子の第1拡散層は、上記出力
バッファのプルアップ用トランジスタの入力信号線に接
続される。また、第4の保護素子の第3拡散層は、上記
出力バッファのプルダウン用トランジスタの入力信号線
に接続される。上記各保護素子の第2拡散層と第4拡散
層とは、外部端子に接続される。
は、出力バッファを構成するMOSトランジスタを有す
る半導体集積回路の保護回路であり、上記と同様の第2
導電型の拡散層する第3及び第4の保護素子で構成され
る。そして、第3の保護素子の第1拡散層は、上記出力
バッファのプルアップ用トランジスタの入力信号線に接
続される。また、第4の保護素子の第3拡散層は、上記
出力バッファのプルダウン用トランジスタの入力信号線
に接続される。上記各保護素子の第2拡散層と第4拡散
層とは、外部端子に接続される。
【0014】上記第1〜第3の半導体集積回路の保護回
路において、第1導電型はp型であり、第2導電型はn
型である。また、上記第1導電型の各保護素子領域は、
フローティング状態であることとする。
路において、第1導電型はp型であり、第2導電型はn
型である。また、上記第1導電型の各保護素子領域は、
フローティング状態であることとする。
【0015】
【作用】上記第1の半導体集積回路の保護回路を構成す
る保護素子は、第1導電型の保護素子領域の表面側に第
2導電型の第1及び第2拡散層を形成してなることか
ら、寄生ラテラルバイポーラトランジスタとなる。そし
て、上記MOSトランジスタの電源線または接地線が上
記第1拡散層に接続されていることから、上記電源線ま
たは接地線に帯電した電荷は、上記MOSトランジスタ
を通過することなく上記保護素子のバイポーラ動作によ
り当該保護素子の第1拡散層から第2拡散層に移動す
る。第2拡散層は、外部端子に接続されていることか
ら、上記電荷は外部端子から放電される。
る保護素子は、第1導電型の保護素子領域の表面側に第
2導電型の第1及び第2拡散層を形成してなることか
ら、寄生ラテラルバイポーラトランジスタとなる。そし
て、上記MOSトランジスタの電源線または接地線が上
記第1拡散層に接続されていることから、上記電源線ま
たは接地線に帯電した電荷は、上記MOSトランジスタ
を通過することなく上記保護素子のバイポーラ動作によ
り当該保護素子の第1拡散層から第2拡散層に移動す
る。第2拡散層は、外部端子に接続されていることか
ら、上記電荷は外部端子から放電される。
【0016】また、上記第2の半導体集積回路の保護回
路では、上記と同様に第2導電型の拡散層を有する第1
の保護素子と第2の保護素子との第1,第3拡散層に上
記MOSトランジスタの電源線及び接地線がそれぞれ接
続されていることから、上記電源線及び接地線に帯電し
た電荷は、上記と同様に各保護素子の第2拡散層または
第4拡散層に移動する。これらの第2,第4拡散層は、
外部端子に接続されていることから、上記電荷は外部端
子から放電される。
路では、上記と同様に第2導電型の拡散層を有する第1
の保護素子と第2の保護素子との第1,第3拡散層に上
記MOSトランジスタの電源線及び接地線がそれぞれ接
続されていることから、上記電源線及び接地線に帯電し
た電荷は、上記と同様に各保護素子の第2拡散層または
第4拡散層に移動する。これらの第2,第4拡散層は、
外部端子に接続されていることから、上記電荷は外部端
子から放電される。
【0017】上記第1及び第2の各保護回路において、
第2拡散層と第4拡散層とを上記外部端子と上記MOS
トランジスタとの間の信号線に接続させた場合には、外
部端子に帯電した電荷が上記各保護素子のバイポーラ動
作によって当該各保護素子の第2拡散層または第4拡散
層から第1拡散層または第3拡散層に移動し、当該電荷
が上記電源線または接地線から放電される。
第2拡散層と第4拡散層とを上記外部端子と上記MOS
トランジスタとの間の信号線に接続させた場合には、外
部端子に帯電した電荷が上記各保護素子のバイポーラ動
作によって当該各保護素子の第2拡散層または第4拡散
層から第1拡散層または第3拡散層に移動し、当該電荷
が上記電源線または接地線から放電される。
【0018】さらに、上記第3の半導体集積回路の保護
回路では、上記出力バッファのプルアップ用トランジス
タ及びプルダウン用トランジスタの入力信号線が、上記
各保護回路と同様に構成された第3の保護素子の第1拡
散層と第4の保護素子の第3拡散層とにそれぞれ接続さ
れている。このことから、上記入力信号線に帯電した電
荷は上記各トランジスタを通過することなく各保護素子
の第2拡散層または第4拡散層に移動する。これらの第
2,第4拡散層は、外部端子に接続されていることか
ら、上記電荷は当該外部端子から放電される。
回路では、上記出力バッファのプルアップ用トランジス
タ及びプルダウン用トランジスタの入力信号線が、上記
各保護回路と同様に構成された第3の保護素子の第1拡
散層と第4の保護素子の第3拡散層とにそれぞれ接続さ
れている。このことから、上記入力信号線に帯電した電
荷は上記各トランジスタを通過することなく各保護素子
の第2拡散層または第4拡散層に移動する。これらの第
2,第4拡散層は、外部端子に接続されていることか
ら、上記電荷は当該外部端子から放電される。
【0019】また、上記各保護回路において上記第1導
電型をp型,第2導電型をn型とした場合には、上記各
保護素子がnpnバイポーラトランジスタとなり、保護
素子として動作し易くなる。さらに、上記第1導電型の
保護素子領域がフローティング状態である場合には、当
該保護素子領域の電位が変動し易くなり、上記各保護素
子で構成される寄生バイポーラトランジスタがより低電
圧で作動して電荷が放電される。
電型をp型,第2導電型をn型とした場合には、上記各
保護素子がnpnバイポーラトランジスタとなり、保護
素子として動作し易くなる。さらに、上記第1導電型の
保護素子領域がフローティング状態である場合には、当
該保護素子領域の電位が変動し易くなり、上記各保護素
子で構成される寄生バイポーラトランジスタがより低電
圧で作動して電荷が放電される。
【0020】
【実施例】以下、本発明の第1実施例を図1に基づいて
説明する。ここでは、MOSトランジスタを有する半導
体集積回路における入力部を保護する保護回路を例に取
って説明を行う。上記入力部の内部回路に配置されるM
OSトランジスタ10は、基板1の表面側にウェル拡散
層11を有している。そして、ウェル拡散層11の表面
側の設けられたゲート電極12が外部入力端子21に接
続され、ドレイン電極13が出力信号線22に接続さ
れ、ソース電極14及び基板電極15が電源線23また
は接地線に接続されている。ここでは、上記ソース電極
14及び基板電極15が電源線33に接続されているこ
ととする。
説明する。ここでは、MOSトランジスタを有する半導
体集積回路における入力部を保護する保護回路を例に取
って説明を行う。上記入力部の内部回路に配置されるM
OSトランジスタ10は、基板1の表面側にウェル拡散
層11を有している。そして、ウェル拡散層11の表面
側の設けられたゲート電極12が外部入力端子21に接
続され、ドレイン電極13が出力信号線22に接続さ
れ、ソース電極14及び基板電極15が電源線23また
は接地線に接続されている。ここでは、上記ソース電極
14及び基板電極15が電源線33に接続されているこ
ととする。
【0021】そして、上記保護回路は、上記MOSトラ
ンジスタ10と同一の基板1に形成された保護素子30
で構成される。この保護素子30は、上記基板1の表面
側に設けた第1導電型の保護素子領域31と、この保護
素子領域31の表面側に設けた第2導電型の第1拡散層
32と第2拡散層33とを有している。そして、第1拡
散層32は、上記MOSトランジスタ10の電源線23
に接続され、第2拡散層33は例えば上記MOSトラン
ジスタ10と外部入力端子21との間の信号線24に接
続されている。ここで、上記第1導電型はp型であり第
2導電型はn型であることとする。また、第1導電型の
保護素子領域31は、n型の基板1中にフローティング
状態で形成されていることとする。
ンジスタ10と同一の基板1に形成された保護素子30
で構成される。この保護素子30は、上記基板1の表面
側に設けた第1導電型の保護素子領域31と、この保護
素子領域31の表面側に設けた第2導電型の第1拡散層
32と第2拡散層33とを有している。そして、第1拡
散層32は、上記MOSトランジスタ10の電源線23
に接続され、第2拡散層33は例えば上記MOSトラン
ジスタ10と外部入力端子21との間の信号線24に接
続されている。ここで、上記第1導電型はp型であり第
2導電型はn型であることとする。また、第1導電型の
保護素子領域31は、n型の基板1中にフローティング
状態で形成されていることとする。
【0022】上記構成の保護回路では、保護素子30が
第1導電型の保護素子領域31中に第2導電型の第1及
び第2の拡散層32,33を形成してなることから、当
該保護素子30が寄生ラテラルバイポーラトランジスタ
となる。そして、入力部のMOSトランジスタ10の電
源線23が上記第1拡散層32に接続されていることか
ら、電源線23に蓄積された電荷は、よりインピーダン
スの低い経路に流れるため、図中破線矢印で示すように
保護素子30のバイポーラ動作によって第1拡散層32
から第2拡散層33に移動する。第2拡散層33は、外
部入力端子21に接続されていることから、上記電荷は
外部入力端子21から放電される。また、保護素子とし
てMOSトランジスタを用いた場合のような薄いゲート
酸化膜の絶縁破壊が生じることはない。
第1導電型の保護素子領域31中に第2導電型の第1及
び第2の拡散層32,33を形成してなることから、当
該保護素子30が寄生ラテラルバイポーラトランジスタ
となる。そして、入力部のMOSトランジスタ10の電
源線23が上記第1拡散層32に接続されていることか
ら、電源線23に蓄積された電荷は、よりインピーダン
スの低い経路に流れるため、図中破線矢印で示すように
保護素子30のバイポーラ動作によって第1拡散層32
から第2拡散層33に移動する。第2拡散層33は、外
部入力端子21に接続されていることから、上記電荷は
外部入力端子21から放電される。また、保護素子とし
てMOSトランジスタを用いた場合のような薄いゲート
酸化膜の絶縁破壊が生じることはない。
【0023】以上から、上記保護回路では、例えばパッ
ケージ帯電やデバイス帯電によって半導体集積回路の入
力部の電源線23に蓄積された電荷は、MOSトランジ
スタ10を通過することなく外部出力端子21から放電
される。したっがて、内部回路の入力部におけるパッケ
ージ帯電やデバイス帯電による上記MOSトランジスタ
10のゲート酸化膜の静電破壊が防止される。
ケージ帯電やデバイス帯電によって半導体集積回路の入
力部の電源線23に蓄積された電荷は、MOSトランジ
スタ10を通過することなく外部出力端子21から放電
される。したっがて、内部回路の入力部におけるパッケ
ージ帯電やデバイス帯電による上記MOSトランジスタ
10のゲート酸化膜の静電破壊が防止される。
【0024】また、上記保護素子30は、npn構造で
あり保護素子領域31がフローティング状態であること
から、寄生バイポーラトランジスタにおけるベースの電
位が変化し易く、上記電荷が放電され易くなっている。
あり保護素子領域31がフローティング状態であること
から、寄生バイポーラトランジスタにおけるベースの電
位が変化し易く、上記電荷が放電され易くなっている。
【0025】さらに上記保護回路では、第2拡散層33
が、上記MOSトランジスタ10と外部入力端子21と
の間の信号線24に接続されているため、外部入力端子
21に蓄積された電荷は保護素子30のバイポーラ動作
によって第2拡散層33から第1拡散層32に移動して
電源線23から放電される。したがって、人体帯電モデ
ルやマシンモデルに表される静電破壊も防止される。
が、上記MOSトランジスタ10と外部入力端子21と
の間の信号線24に接続されているため、外部入力端子
21に蓄積された電荷は保護素子30のバイポーラ動作
によって第2拡散層33から第1拡散層32に移動して
電源線23から放電される。したがって、人体帯電モデ
ルやマシンモデルに表される静電破壊も防止される。
【0026】上記第1実施例において、上記入力部のM
OSトランジスタ10のソース電極14及び基板電極1
5が接地線に接続されている場合には、保護素子30の
第1拡散層32を上記接地線に接続させる。これによっ
て上記と同様に、上記接地線に帯電した電荷が外部入力
端子21から放電され、外部入力端子21に帯電した電
荷が上記接地線から放電される。このため、上記と同様
に入力部におけるパッケージ帯電やデバイス帯電モデル
で表される静電破壊及び人体帯電モデルやマシンモデル
に表される静電破壊が防止される。
OSトランジスタ10のソース電極14及び基板電極1
5が接地線に接続されている場合には、保護素子30の
第1拡散層32を上記接地線に接続させる。これによっ
て上記と同様に、上記接地線に帯電した電荷が外部入力
端子21から放電され、外部入力端子21に帯電した電
荷が上記接地線から放電される。このため、上記と同様
に入力部におけるパッケージ帯電やデバイス帯電モデル
で表される静電破壊及び人体帯電モデルやマシンモデル
に表される静電破壊が防止される。
【0027】次に、第2実施例の半導体集積回路の保護
回路を図2に基づいて説明する。第2実施例の半導体集
積回路の保護回路は、半導体集積回路の入力部を構成す
るMOSトランジスタの電源線側と接地線側とにそれぞ
れ保護回路を設けたものである。
回路を図2に基づいて説明する。第2実施例の半導体集
積回路の保護回路は、半導体集積回路の入力部を構成す
るMOSトランジスタの電源線側と接地線側とにそれぞ
れ保護回路を設けたものである。
【0028】上記入力部には、例えばCMOS構成の入
力バッファを構成する第1及び第2のMOSトランジス
タ10a,10bが配置される。そして、pMOSトラ
ンジスタからなる第1のMOSトランジスタ10aのソ
ース電極14及び基板電極15は、電源線23に接続さ
れている。また、nMOSトランジスタからなる第2の
MOSトランジスタ10bのソース電極14及び基板電
極15は、接地線25に接続されている。そして、上記
実施例と同様に、各トランジスタ10a,10bのゲー
ト電極12は外部入力端子21と当該各トランジスタ1
0a,10bとの間の信号線24に接続され、ドレイン
電極13は出力信号線22に接続されている。
力バッファを構成する第1及び第2のMOSトランジス
タ10a,10bが配置される。そして、pMOSトラ
ンジスタからなる第1のMOSトランジスタ10aのソ
ース電極14及び基板電極15は、電源線23に接続さ
れている。また、nMOSトランジスタからなる第2の
MOSトランジスタ10bのソース電極14及び基板電
極15は、接地線25に接続されている。そして、上記
実施例と同様に、各トランジスタ10a,10bのゲー
ト電極12は外部入力端子21と当該各トランジスタ1
0a,10bとの間の信号線24に接続され、ドレイン
電極13は出力信号線22に接続されている。
【0029】上記のように構成された入力部を保護する
保護回路は、第1の保護素子領域41と第1及び第2拡
散層42,43とを有する第1の保護素子40と、第2
の保護素子領域51と第3及び第4拡散層52,53と
を有する第2の保護素子50とで構成される。上記各保
護素子領域及び拡散層の構成及び導電型は上記第1実施
例と同様である。そして、第1の保護素子40の第1拡
散層42は、上記電源線23に接続され、第2の保護素
子50の第3拡散層52は、上記接地線25に接続され
る。また、第2拡散層43,第4拡散層53は、外部入
力端子21と各ゲート電極12との間の信号234に接
続されている。
保護回路は、第1の保護素子領域41と第1及び第2拡
散層42,43とを有する第1の保護素子40と、第2
の保護素子領域51と第3及び第4拡散層52,53と
を有する第2の保護素子50とで構成される。上記各保
護素子領域及び拡散層の構成及び導電型は上記第1実施
例と同様である。そして、第1の保護素子40の第1拡
散層42は、上記電源線23に接続され、第2の保護素
子50の第3拡散層52は、上記接地線25に接続され
る。また、第2拡散層43,第4拡散層53は、外部入
力端子21と各ゲート電極12との間の信号234に接
続されている。
【0030】上記構成の保護回路では、上記第1実施例
と同様に、半導体集積回路の入力部においてその電源線
23と接地線25とに帯電した電荷が第1の保護素子4
0及び第2の保護素子50を介して外部入力端子21か
ら放電される。そして、外部入力端子21に帯電した電
荷は第1の保護素子40または第2の保護素子50を介
して電源線23または接地線25から放電される。した
がって、上記と同様に入力部におけるパッケージ帯電や
デバイス帯電モデルで表される静電破壊及び、人体帯電
モデルやマシンモデルに表される静電破壊が防止され
る。
と同様に、半導体集積回路の入力部においてその電源線
23と接地線25とに帯電した電荷が第1の保護素子4
0及び第2の保護素子50を介して外部入力端子21か
ら放電される。そして、外部入力端子21に帯電した電
荷は第1の保護素子40または第2の保護素子50を介
して電源線23または接地線25から放電される。した
がって、上記と同様に入力部におけるパッケージ帯電や
デバイス帯電モデルで表される静電破壊及び、人体帯電
モデルやマシンモデルに表される静電破壊が防止され
る。
【0031】尚、上記第1及び第2実施例の半導体集積
回路の保護回路は、上記半導体集積回路の出力部に適用
することも可能である。この場合、各保護素子の第2拡
散層または第2拡散層と第4拡散層とを、出力部の各M
OSトランジスタと外部出力端子との間の信号線に接続
させる。
回路の保護回路は、上記半導体集積回路の出力部に適用
することも可能である。この場合、各保護素子の第2拡
散層または第2拡散層と第4拡散層とを、出力部の各M
OSトランジスタと外部出力端子との間の信号線に接続
させる。
【0032】上記構成の保護回路では、半導体集積回路
の出力部においてその電源線と接地線とに帯電した電荷
が上記各保護素子を介して外部出力端子から放電され
る。そして、外部出力端子に帯電した電荷は各保護素子
を介して電源線または接地線から放電される。したがっ
て、半導体集積回路の出力部におけるパッケージ帯電や
デバイス帯電モデルで表される静電破壊及び、人体帯電
モデルやマシンモデルに表される静電破壊が防止され
る。
の出力部においてその電源線と接地線とに帯電した電荷
が上記各保護素子を介して外部出力端子から放電され
る。そして、外部出力端子に帯電した電荷は各保護素子
を介して電源線または接地線から放電される。したがっ
て、半導体集積回路の出力部におけるパッケージ帯電や
デバイス帯電モデルで表される静電破壊及び、人体帯電
モデルやマシンモデルに表される静電破壊が防止され
る。
【0033】次に、第3実施例の半導体集積回路を図3
に基づいて説明する。第3実施例の半導体集積回路は、
出力バッファを構成するMOSトランジスタを有する半
導体集積回路において、当該出力バッファを保護する保
護回路である。上記半導体集積路の出力バッファは、例
えばCMOS構成になっており、pMOSトランジスタ
がプルアップ用トランジスタ10c,nMOSトランジ
スタがプルダウン用トランジスタ10dとして構成され
る。尚、出力バッファは、nMOS構成のものでも良
い。
に基づいて説明する。第3実施例の半導体集積回路は、
出力バッファを構成するMOSトランジスタを有する半
導体集積回路において、当該出力バッファを保護する保
護回路である。上記半導体集積路の出力バッファは、例
えばCMOS構成になっており、pMOSトランジスタ
がプルアップ用トランジスタ10c,nMOSトランジ
スタがプルダウン用トランジスタ10dとして構成され
る。尚、出力バッファは、nMOS構成のものでも良
い。
【0034】上記出力バッファの回路構成は、それぞれ
のトランジスタ10c,10dのゲート電極12が内部
回路の入力信号線27,28にそれぞれ接続され、ドレ
イン電極13が外部出力端子26に接続されている。ま
た、プルアップ用トランジスタ10cのソース電極14
及び基板電極15が電源線23に接続され、プルダウン
用トランジスタ10dのソース電極14及び基板電極1
5が接地線25に接続されている。
のトランジスタ10c,10dのゲート電極12が内部
回路の入力信号線27,28にそれぞれ接続され、ドレ
イン電極13が外部出力端子26に接続されている。ま
た、プルアップ用トランジスタ10cのソース電極14
及び基板電極15が電源線23に接続され、プルダウン
用トランジスタ10dのソース電極14及び基板電極1
5が接地線25に接続されている。
【0035】上記のように構成された出力バッファの保
護回路は、上記第2実施例の各保護素子と同様の構成及
び導電型の各保護素子領域61,71及び各拡散層6
2,63,72,73を有する第3及び第4の保護素子
60,70で構成される。そして、第3の保護素子60
の第1拡散層62と第4の保護素子70の第3拡散層7
2とは、上記各入力信号線27,28にそれぞれ接続さ
れる。また、第2拡散層63と第4拡散層73とは、例
えば上記外部出力端子26と各トランジスタ10c,1
0dとの間の信号線29に接続される。
護回路は、上記第2実施例の各保護素子と同様の構成及
び導電型の各保護素子領域61,71及び各拡散層6
2,63,72,73を有する第3及び第4の保護素子
60,70で構成される。そして、第3の保護素子60
の第1拡散層62と第4の保護素子70の第3拡散層7
2とは、上記各入力信号線27,28にそれぞれ接続さ
れる。また、第2拡散層63と第4拡散層73とは、例
えば上記外部出力端子26と各トランジスタ10c,1
0dとの間の信号線29に接続される。
【0036】上記構成の保護回路では、出力バッファを
構成する各トランジスタ10c,10dの入力信号線2
7,28が、第3の保護素子60の第1拡散層62また
は第4の保護素子70の第3拡散層72に接続されてい
る。このことから、半導体集積回路の内部回路に帯電し
た電荷は、図中破線矢印に示すように入力信号線27,
28から各保護素子60,70に入力される。そして、
各保護素子60,70のバイポーラ動作によって、上記
電荷は外部出力端子26から放電される。したがって、
内部回路に帯電した電荷の放電によって、出力バッファ
を構成するMOSトランジスタ10c,10dのゲート
酸化膜が静電破壊されることが防止される。
構成する各トランジスタ10c,10dの入力信号線2
7,28が、第3の保護素子60の第1拡散層62また
は第4の保護素子70の第3拡散層72に接続されてい
る。このことから、半導体集積回路の内部回路に帯電し
た電荷は、図中破線矢印に示すように入力信号線27,
28から各保護素子60,70に入力される。そして、
各保護素子60,70のバイポーラ動作によって、上記
電荷は外部出力端子26から放電される。したがって、
内部回路に帯電した電荷の放電によって、出力バッファ
を構成するMOSトランジスタ10c,10dのゲート
酸化膜が静電破壊されることが防止される。
【0037】尚、上記第1〜第4実施例で示した保護回
路を構成する各保護素子は、nMOSトランジスタの拡
散層を形成する際に用いるマスクと同一のマスクを用い
て形成することが可能である。このため、通常のCMO
Sプロセスを増加させることなく上記保護回路を形成す
ることができる。
路を構成する各保護素子は、nMOSトランジスタの拡
散層を形成する際に用いるマスクと同一のマスクを用い
て形成することが可能である。このため、通常のCMO
Sプロセスを増加させることなく上記保護回路を形成す
ることができる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の半
導体集積回路の保護回路によれば、第1導電型の保護素
子領域中に第2導電型の第1及び第2拡散層を有し、第
1及び第2拡散層をMOSトランジスタの電源線または
接地線と外部端子とにそれぞれ接続させた保護素子を設
けたことによって、上記電源線または接地線に帯電した
電荷を上記MOSトランジスタを通過させることなく上
記保護素子のバイポーラ動作によって上記外部端子から
放電することが可能にる。このため、パッケージ帯電モ
デルやデバイス帯電モデルによる静電破壊の発生を防止
することができる。
導体集積回路の保護回路によれば、第1導電型の保護素
子領域中に第2導電型の第1及び第2拡散層を有し、第
1及び第2拡散層をMOSトランジスタの電源線または
接地線と外部端子とにそれぞれ接続させた保護素子を設
けたことによって、上記電源線または接地線に帯電した
電荷を上記MOSトランジスタを通過させることなく上
記保護素子のバイポーラ動作によって上記外部端子から
放電することが可能にる。このため、パッケージ帯電モ
デルやデバイス帯電モデルによる静電破壊の発生を防止
することができる。
【0039】また、第2の半導体集積回路の保護回路に
よれば、MOSトランジスタの電源線及び接地線に上記
保護素子と同様に構成された第1の保護素子の第1拡散
層または第2の保護素子の第3拡散層をそれぞれ接続さ
せることによって、上記電源線及び接地線に帯電した電
荷を第1及び第2の保護素子を介して外部端子から放電
し、パッケージ帯電モデルやデバイス帯電モデルで表さ
れる静電破壊の発生を防止することが可能になる。
よれば、MOSトランジスタの電源線及び接地線に上記
保護素子と同様に構成された第1の保護素子の第1拡散
層または第2の保護素子の第3拡散層をそれぞれ接続さ
せることによって、上記電源線及び接地線に帯電した電
荷を第1及び第2の保護素子を介して外部端子から放電
し、パッケージ帯電モデルやデバイス帯電モデルで表さ
れる静電破壊の発生を防止することが可能になる。
【0040】さらに、上記各保護回路では、上記各保護
素子の第2及び第4拡散層を外部端子と上記MOSトラ
ンジスタとの間の信号線に接続させるこによって、外部
端子に帯電した電荷を上記保護素子のバイポーラ動作に
よって上記電源線や接地線から放電することが可能にな
る。したがって、パッケージ帯電モデルやデバイス帯電
モデルで表される静電破壊と共に、人体帯電モデルやマ
シンモデルで表される静電破壊も同時に防止することが
可能になる。
素子の第2及び第4拡散層を外部端子と上記MOSトラ
ンジスタとの間の信号線に接続させるこによって、外部
端子に帯電した電荷を上記保護素子のバイポーラ動作に
よって上記電源線や接地線から放電することが可能にな
る。したがって、パッケージ帯電モデルやデバイス帯電
モデルで表される静電破壊と共に、人体帯電モデルやマ
シンモデルで表される静電破壊も同時に防止することが
可能になる。
【0041】そして、第3の半導体集積回路の保護回路
によれば、上記出力バッファのプルアップ用トランジス
タ及びプルダウン用トランジスタの入力信号線に上記と
同様に構成された第1及び第2の保護素子の第1,第3
拡散層をそれぞれ接続させることによって、内部回路に
帯電した電荷を外部端子から放電させることが可能にな
る。このため、出力バッファを構成するトランジスタの
静電破壊を防止することができる。
によれば、上記出力バッファのプルアップ用トランジス
タ及びプルダウン用トランジスタの入力信号線に上記と
同様に構成された第1及び第2の保護素子の第1,第3
拡散層をそれぞれ接続させることによって、内部回路に
帯電した電荷を外部端子から放電させることが可能にな
る。このため、出力バッファを構成するトランジスタの
静電破壊を防止することができる。
【図1】第1実施例の保護回路を示す図である。
【図2】第2実施例の保護回路を示す図である。
【図3】第3実施例の保護回路を示す図である。
【図4】従来の保護回路を示す第1図である。
【図5】従来の保護回路を示す第2図である。
1 基板 10 MOSトランジスタ 10a 第1のMOSトランジスタ(MOSトランジス
タ) 10b 第2のMOSトランジスタ(MOSトランジス
タ) 10c プルアップ用トランジスタ 10d プルダウン用トランジスタ 21 外部入力端子(外部端子) 23 電源線 24 信号線 25 接地線 26 外部出力端子(外部端子) 27,28 入力信号線 30 保護素子 31 保護素子領域 32,42,62 第1拡散層 33,43,63 第2拡散層 40 第1の保護素子 41,61 第1の保護素子領域 50 第2の保護素子 51,71 第2の保護素子領域 52,72 第3拡散層 53,73 第4拡散層 60 第3の保護素子 70 第4の保護素子
タ) 10b 第2のMOSトランジスタ(MOSトランジス
タ) 10c プルアップ用トランジスタ 10d プルダウン用トランジスタ 21 外部入力端子(外部端子) 23 電源線 24 信号線 25 接地線 26 外部出力端子(外部端子) 27,28 入力信号線 30 保護素子 31 保護素子領域 32,42,62 第1拡散層 33,43,63 第2拡散層 40 第1の保護素子 41,61 第1の保護素子領域 50 第2の保護素子 51,71 第2の保護素子領域 52,72 第3拡散層 53,73 第4拡散層 60 第3の保護素子 70 第4の保護素子
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年2月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項3
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】上記第1及び第2の各保護回路において、
第2拡散層と第4拡散層とを上記外部端子と上記MOS
トランジスタとの間の信号線に接続させた場合には、外
部端子に印加された電荷が上記各保護素子のバイポーラ
動作によって当該各保護素子の第2拡散層または第4拡
散層から第1拡散層または第3拡散層に移動し、当該電
荷が上記電源線または接地線から放電される。
第2拡散層と第4拡散層とを上記外部端子と上記MOS
トランジスタとの間の信号線に接続させた場合には、外
部端子に印加された電荷が上記各保護素子のバイポーラ
動作によって当該各保護素子の第2拡散層または第4拡
散層から第1拡散層または第3拡散層に移動し、当該電
荷が上記電源線または接地線から放電される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】以上から、上記保護回路では、例えばパッ
ケージ帯電やデバイス帯電によって半導体集積回路の入
力部の電源線23に蓄積された電荷は、MOSトランジ
スタ10を通過することなく外部入力端子21から放電
される。したっがて、内部回路の入力部におけるパッケ
ージ帯電やデバイス帯電による上記MOSトランジスタ
10のゲート酸化膜の静電破壊が防止される。
ケージ帯電やデバイス帯電によって半導体集積回路の入
力部の電源線23に蓄積された電荷は、MOSトランジ
スタ10を通過することなく外部入力端子21から放電
される。したっがて、内部回路の入力部におけるパッケ
ージ帯電やデバイス帯電による上記MOSトランジスタ
10のゲート酸化膜の静電破壊が防止される。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】上記構成の保護回路では、半導体集積回路
の出力部においてその電源線と接地線とに帯電した電荷
が上記各保護素子を介して外部出力端子から放電され
る。そして、外部出力端子に印加された電荷は各保護素
子を介して電源線または接地線から放電される。したが
って、半導体集積回路の出力部におけるパッケージ帯電
やデバイス帯電モデルで表される静電破壊及び、人体帯
電モデルやマシンモデルに表される静電破壊が防止され
る。
の出力部においてその電源線と接地線とに帯電した電荷
が上記各保護素子を介して外部出力端子から放電され
る。そして、外部出力端子に印加された電荷は各保護素
子を介して電源線または接地線から放電される。したが
って、半導体集積回路の出力部におけるパッケージ帯電
やデバイス帯電モデルで表される静電破壊及び、人体帯
電モデルやマシンモデルに表される静電破壊が防止され
る。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0040
【補正方法】変更
【補正内容】
【0040】さらに、上記各保護回路では、上記各保護
素子の第2及び第4拡散層を外部端子と上記MOSトラ
ンジスタとの間の信号線に接続させるこによって、外部
端子に印加された電荷を上記保護素子のバイポーラ動作
によって上記電源線や接地線から放電することが可能に
なる。したがって、パッケージ帯電モデルやデバイス帯
電モデルで表される静電破壊と共に、人体帯電モデルや
マシンモデルで表される静電破壊も同時に防止すること
が可能になる。
素子の第2及び第4拡散層を外部端子と上記MOSトラ
ンジスタとの間の信号線に接続させるこによって、外部
端子に印加された電荷を上記保護素子のバイポーラ動作
によって上記電源線や接地線から放電することが可能に
なる。したがって、パッケージ帯電モデルやデバイス帯
電モデルで表される静電破壊と共に、人体帯電モデルや
マシンモデルで表される静電破壊も同時に防止すること
が可能になる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
【手続補正8】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
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 21/822 29/78 H01L 29/78 301 K
Claims (6)
- 【請求項1】 同一基板の内部回路領域に複数のMOS
トランジスタを有する半導体集積回路の保護回路であっ
て、 前記基板の表面側に設けた第1導電型の保護素子領域と
当該保護素子領域の表面側に設けた第2導電型の第1拡
散層と第2拡散層とを有し、前記第1拡散層が前記MO
Sトランジスタの電源線または接地線に接続され、前記
第2拡散層が外部端子に接続される保護素子で構成され
ることを特徴とする半導体集積回路の保護回路。 - 【請求項2】 同一基板の内部回路領域に複数のMOS
トランジスタを有する半導体集積回路の保護回路であっ
て、 前記基板の表面側に設けた第1導電型の第1の保護素子
領域と当該第1の保護素子領域の表面側に設けた第2導
電型の第1拡散層と第2拡散層とを有し、前記第1拡散
層が前記MOSトランジスタの電源線に接続され、前記
第2拡散層が外部端子に接続される第1の保護素子と、 前記基板の表面側に設けた第1導電型の第2の保護素子
領域と当該第2の保護素子領域の表面側に設けた第2導
電型の第3拡散層と第4拡散層とを有し、前記第3拡散
層が前記MOSトランジスタの接地線に接続され、前記
第4拡散層が外部端子に接続される第2の保護素子とで
構成されることを特徴とする半導体集積回路の保護回
路。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体集積回路
の保護回路において、 前記第2拡散層及び第4拡散は、前記外部端子と前記M
OSトランジスタとの間の信号線に接続されることを特
徴とする半導体集積回路の保護回路。 - 【請求項4】 同一基板の内部回路領域に出力バッファ
用のMOSトランジスタを有する半導体集積回路の保護
回路であって、 前記基板の表面側に設けた第1導電型の第1の保護素子
領域と当該第1の保護素子領域の表面側に設けた第2導
電型の第1拡散層と第2拡散層とを有し、前記第1拡散
層が前記MOSトランジスタのうちのプルアップ用トラ
ンジスタの入力信号線に接続され、前記第2拡散層が外
部端子に接続される第3の保護素子と、 前記基板の表面側に設けた第1導電型の第2の保護素子
領域と当該第2の保護素子領域の表面側に設けた第2導
電型の第3拡散層と第4拡散層とを有し、前記第3拡散
層が前記MOSトランジスタのうちのプルダウン用トラ
ンジスタの入力信号線に接続され、前記第4拡散層が外
部端子に接続される第4の保護素子とで構成されること
を特徴とする半導体集積回路の保護回路。 - 【請求項5】 請求項1〜4項のうちの1項に記載の半
導体集積回路の保護回路において、 前記第1導電型はp型であり、前記第2導電型はn型で
あることを特徴とする半導体集積回路の保護回路。 - 【請求項6】 請求項1〜5のうちの1項に記載の半導
体集積回路の保護回路において、 前記各保護素子を構成する前記第1導電型の保護素子領
域は、フローティング状態であることを特徴とする半導
体集積回路の保護回路。
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