JPH08306811A - 入力保護回路 - Google Patents

入力保護回路

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JPH08306811A
JPH08306811A JP7106494A JP10649495A JPH08306811A JP H08306811 A JPH08306811 A JP H08306811A JP 7106494 A JP7106494 A JP 7106494A JP 10649495 A JP10649495 A JP 10649495A JP H08306811 A JPH08306811 A JP H08306811A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
input
semiconductor device
transistor
circuit
input protection
Prior art date
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Pending
Application number
JP7106494A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sato
浩 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】保護機能を低下させることなく、入力保護用ト
ランジスタの容量を小さくでき、半導体装置の入力イン
ピ−ダンスを高く保持できる入力保護回路を実現する。 【構成】半導体装置の入力部において、入力バッファ回
路3を保護するため、入力端子1および入力バッファ回
路3との間に、ダイオ−ド接続されたMOSトランジス
タ2aおよび2bを設け、入力保護用トランジスタ2a
および2bのウェルの不純物の濃度を基準より低く設定
する。これにより、MOSトランジスタのドレインおよ
びウェルとの間にある空乏層の厚さが大きくなり、トラ
ンジスタの容量が小さくなる。その結果、入力保護回路
の保護機能を保持しつつ、半導体装置の入力インピ−ダ
ンスを高く保持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に用いられ
る入力保護回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置においては静電気放電に伴う
静電気破壊などを防止するために、半導体装置の入力端
子および入力バッファ回路との間に入力保護回路を設け
ている。そして、この入力保護回路により、半導体装置
の入力端子に異常な入力信号が現れたとき、後段の入力
バッファ回路のトランジスタのゲ−ト破壊を防止する。
【0003】図3は、このような入力保護回路を備えた
半導体装置の入力部を示す回路図である。図3におい
て、1は入力端子、2は入力保護回路、2aはダイオ−
ド接続された電源電圧Vcc側の保護用pチャネルMO
S(以下PMOSという)トランジスタ、2bはグラン
ドGND側の保護用nチャネルMOS(以下、NMOS
という)トランジスタ、3は入力バッファ回路、3aは
入力用PMOSトランジスタ、3bは入力用NMOSト
ランジスタ、4は出力端子、5は半導体装置に電源電圧
Vccを供給する電源線、6は半導体装置のグランド
(GND)用接地線をそれぞれ示している。
【0004】入力保護用PMOSトランジスタ2aのソ
−スおよびゲ−トは電源電圧Vccの供給線5に接続さ
れ、ドレインが入力端子1に接続されている。そして、
入力保護用NMOSトランジスタ2bのソ−スおよびゲ
−トが接地され、ドレインが入力端子1に接続され、入
力保護回路2が構成されている。また、入力用PMOS
トランジスタ3aのソ−スが電源電圧Vccの供給線5
に接続され、ドレインが出力端子4に接続され、入力用
NMOSトランジスタ3bのソ−スが接地され、ドレイ
ンが出力端子4に接続され、両トランジスタのゲ−トが
共に入力端子1に接続されて、入力バッファ回路3が構
成されている。
【0005】図4は図3に示した半導体装置の入力部の
等価回路である。図4および図3において、回路の同一
構成部分を同一記号を用いて表記している。図4に示す
ように、入力保護用トランジスタ2aおよび2bは入力
保護回路2において、ダイオ−ドと同様に機能する。
【0006】この入力保護回路2は、半導体装置をシス
テムに搭載する前には、ハンドリングの際に入力端子か
ら入ってくる静電気から入力バッファ回路3を保護し、
半導体装置をシステムに搭載した後は、信号線から伝搬
してくる雑音を電源線5または接地線6に逃がして、後
段の入力バッファ回路3を保護する。
【0007】たとえば、静電気放電による瞬時高電圧
(以下、サ−ジという)が入力端子1に現れたとき、入
力バッファ回路3のPMOSトランジスタ3aおよびN
MOSトランジスタ3bのゲ−ト破壊を防止するため
に、サ−ジによる電荷を、保護用PMOSトランジスタ
2aまたはNMOSトランジスタ2bにより、電源線5
あるいは接地線6に逃がして、入力バッファ回路3を保
護する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、入力保護用
MOSトランジスタ2aまたは2bは容量性である。半
導体装置の入力端子1のインピ−ダンスは主にこれらの
入力保護用MOSトランジスタ2aおよび2bの容量で
決まる。すなわち、半導体装置の入力端子1には、常に
有限の入力インピ−ダンスが存在する。このため、半導
体装置によって構成されたシステムが複雑になると、信
号線に接続される半導体装置の数が多くなり、信号線か
ら見た負荷インピ−ダンスが小さくなる。
【0009】信号線の入力インピ−ダンスが下がると、
信号の立ち上がり、立ち下がりの波形が鈍る。すなわ
ち、信号のディレイ・タイムが大きくなる。特に、入力
インピ−ダンスが容量性の場合は、信号線を高速に駆動
しようとするとき、信号波形の鈍りが顕著になる。高速
な動作が要求されるシステムにおいて、このような問題
が生じる。
【0010】また、信号線を信号線の特性インピ−ダン
スで終端しているシステムにおいては、信号線に接続さ
れている半導体装置の数が多くなると、信号線のインピ
−ダンスと終端抵抗にずれが生じ、信号変化に伴いリン
ギングまたはサイクリング現象が発生する。高速な動作
が要求される半導体装置においては、このような現象に
よって、システムの信頼性が低下するおそれがある。
【0011】さらにまた、システムの入力インピ−ダン
スの低下によって、信号線の充放電電流が大きくなり、
システムの消費電力が増加する問題が生じる。
【0012】これらの問題を解決するため、半導体装置
の入力インピ−ダンスを高く保持することが必要であ
る。入力保護用トランジスタの容量を小さくすれば、半
導体装置の入力インピ−ダンスを高く保持できる。一般
的に、入力保護用トランジスタの大きさを小さくするこ
とによって、入力保護用トランジスタの容量を低減する
ことができる。しかし、これでは、入力保護回路2の保
護機能も低下してしまう。
【0013】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、保護機能を保持しつつ、半導体
装置の入力部の容量を小さくでき、ひいては、半導体装
置の入力インピ−ダンスを高く保持することができる入
力保護回路を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、半導体装置の入力部に設けられた入力保
護用トランジスタを有する入力保護回路であって、上記
の入力保護用トランジスタのウェルの不純物濃度を基準
より低く設定し、入力保護用トランジスタの容量を小さ
くする。
【0015】
【作用】本発明によれば、半導体装置の入力保護用トラ
ンジスタの容量を小さくすることができる。半導体装置
の入力端子および入力バッファ回路との間に、従来通り
入力保護用トランジスタを設ける。よって、入力保護回
路の保護機能を保持しつつ、半導体装置の入力インピ−
ダンスを高く保持できる。
【0016】
【実施例】図1は、本発明に係る入力保護回路の実施例
を示すものである。この図は、図3に示す入力保護回路
2における入力保護用NMOSトランジスタ2bのウェ
ル部分の簡略断面図である。
【0017】図1において、7はNMOSトランジスタ
のウェル、8はウェル7の中にある空乏層を示してい
る。9、10および11はそれぞれNMOSトランジス
タのドレインD、ソ−スSおよびゲ−トGを示してい
る。
【0018】図1に示すように、入力保護用NMOSト
ランジスタ2bのソ−ス10およびゲ−ト11が接地線
6に接続されている。すなわち、入力保護用NMOSト
ランジスタ2bがダイオ−ド接続となっており、入力保
護回路2において、ダイオ−ドと同様な働きをする。
【0019】このような構成において、入力保護用トラ
ンジスタの容量は、NMOSトランジスタの2bのドレ
イン9とウェル7との間にある空乏層8の容量Cで決ま
る。
【0020】空乏層の容量Cはウェルの不純物濃度nと
の関係は、次式で与えられる。 C∝n1/2 ……(1)
【0021】この式から、空乏層8の容量を低減するた
めに、ウェル7の不純物の濃度nを小さくすればよいこ
とがわかる。すなわち、ウェル7の不純物濃度nを小さ
く設定することによって、空乏層8の厚さを広げ、空乏
層の容量Cを小さくすることができる。
【0022】例えば、ウェル7の不純物濃度を基準値の
1/100 にすれば、空乏層8の静電容量は通常の1/10にな
る。
【0023】一例として、図1のウェル7の不純物の濃
度nを通常の1018個/cm3 から1016個/cm3
減少させる。これによって、入力保護用トランジスタの
容量が基準値の1/10まで減少する。
【0024】図2は本発明の入力保護回路を適用した複
数の半導体装置により構成されたシステムの構成例を示
すものである。
【0025】この図において、12はシステムの共通の
信号線デ−タ・バスを示し、このデ−タ・バス12に対
して、CPU13、ディスク・ドライバ14、メモリ1
5、入出力イン−タフェス16がそれぞれ接続されてい
る。
【0026】このように、システムの規模が大きくなる
と、システムの信号線に接続される半導体装置の数が多
くなり、信号線の入力インピ−ダンスが小さくなるのが
一般的であるが、このシステムにおいては、上述した発
明に係る入力保護回路を用いるため、各半導体装置の入
力インピ−ダンスが通常より大きくなる。したがって、
システムの信号線に複数の半導体装置が接続されても、
システムの信号線の入力インピ−ダンスを高く保持でき
る。
【0027】以上説明したように、本実施例によれば、
半導体回路の入力保護用トランジスタのウェル7の不純
物の濃度を基準より低く設定することによって、トラン
ジスタのドレイン9とウェル7との間にある空乏層8の
容量を小さくすることができる。すなわち、半導体装置
の入力端子の容量を小さくすることができる。よって、
入力保護回路の保護機能を保持しつつ、半導体回路の入
力インピ−ダンスを高く保持できる。すなわち、半導体
装置が接続されるシステムの信号線のインピ−ダンスを
高く保つことができる。したがって、信号の遅延時間を
小さくでき、信号線に終端抵抗を持つシステムにおいて
は、信号線に接続する半導体装置の数が変化してもリン
ギングまたはサイクリングは発生しない。さらに、信号
線の充放電電流が小さくなるので、システムの消費電力
を低減できる。
【0028】なお、上記の説明は入力保護回路における
入力保護用トランジスタ2b(NMOSトランジスタ)
を例として行ったものであるが、必ずしもNMOSトラ
ンジスタに限ることがなく、入力保護用トランジスタ2
a(PMOSトランジスタ)においても、同様な原理を
適用し、PMOSトランジスタの容量を小さくすること
ができる。
【0029】さらに、バイポ−ラトランジスタにおいて
も、上記のMOSトランジスタと同様な考え方を適用で
き、バイポ−ラトランジスタの容量を低減することがで
きる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の入力保護
回路によれば、入力部の容量を小さくでき、半導体装置
の入力インピ−ダンスを大きくすることができる。した
がって、入力保護回路の保護機能を保持しつつ、静電気
放電などによる異常な入力信号から、半導体装置の入力
バッファ回路および内部回路を保護できることはもとよ
り、信号の遅延時間を短く保持でき、動作の高速化が図
れ、ひいては、より規模の大きいシステムを構築できる
利点がある。
【0031】また、半導体装置の入力インピ−ダンスの
向上によって、信号線に終端抵抗を持つシステムにおい
ては、信号線に接続する半導体装置の数が変化してもリ
ンギングまたはサイクリングは発生しない。さらに、信
号線充放電電流が小さくなるので、システムの消費電力
を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る入力保護回路の実施例を示すもの
であり、NMOSトランジスタの簡略断面図である。
【図2】本発明に係る入力保護回路が適用された半導体
装置によって構成されたシステムの一例を示す図であ
る。
【図3】半導体装置の入力部を示す回路図である。
【図4】半導体装置の入力部の等価回路を示す回路図で
ある。
【符号の説明】
1…入力端子 2…入力保護回路 2a…入力保護用PMOSトランジスタ 2b…入力保護用NMOSトランジスタ 3…入力バッファ回路 3a…入力用PMOSトランジスタ 3b…入力用NMOSトランジスタ 4…出力端子 5…半導体回路の電源線 6…半導体回路の接地線 7…ウェル 8…空乏層 9…NMOSトランジスタのドレイン 10…NMOSトランジスタのソ−ス 11…NMOSトランジスタのゲ−ト 12…デ−タ・バス 13…CPU 14…ディスク・ドライバ 15…メモリ 16…入出力イン−タフェス Vcc…電源電圧 GND…接地線 C…空乏層の容量 n…ウェルの不純物濃度

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の入力部に設けられた入力保
    護用トランジスタを有する入力保護回路であって、 上記の入力保護用トランジスタのウェル不純物の濃度が
    基準より低く設定されたことを特徴とする入力保護回
    路。
JP7106494A 1995-04-28 1995-04-28 入力保護回路 Pending JPH08306811A (ja)

Priority Applications (1)

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JP7106494A JPH08306811A (ja) 1995-04-28 1995-04-28 入力保護回路

Applications Claiming Priority (1)

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JP7106494A JPH08306811A (ja) 1995-04-28 1995-04-28 入力保護回路

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ID=14435005

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JP (1) JPH08306811A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10224201A (ja) * 1997-02-03 1998-08-21 Fujitsu Ltd 半導体集積回路装置
US6734509B2 (en) 2001-10-23 2004-05-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor integrated circuit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10224201A (ja) * 1997-02-03 1998-08-21 Fujitsu Ltd 半導体集積回路装置
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