JPH0832025A - Protective circuit - Google Patents

Protective circuit

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JPH0832025A
JPH0832025A JP15980194A JP15980194A JPH0832025A JP H0832025 A JPH0832025 A JP H0832025A JP 15980194 A JP15980194 A JP 15980194A JP 15980194 A JP15980194 A JP 15980194A JP H0832025 A JPH0832025 A JP H0832025A
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JP
Japan
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electrode layer
diode
layer
resistance element
resistance
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Application number
JP15980194A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Hara
弘 原
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0832025A publication Critical patent/JPH0832025A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase the operation speed to an internal circuit, and prevent malfunction and damage, by connecting one end of a capacitance element in a protective circuit with a resistance element, and a first and a second diode, and connecting the other end with the internal circuit. CONSTITUTION:A capacitance element (C) 50 is formed in MIM(metal insulator metal) structure composed of a first electrode layer 51, an insulating layer 52, and a second insulating layer 53, and connected between a resistance element (R) 20 and an internal circuit 80. The first electrode layer 51 is formed on a specified region of a semiconductor insulating substrate 10 and connected, via a wiring layer 60, with the resistance element (R) 20, a first diode element (D1) 30 and a second diode element (D2) 40. The insulating layer 52 is partly formed on the first electrode layer 51, and retains insulation between the first electrode layer 51 and the second electrode layer 53. The second electrode layer 53 is formed on the insulating layer 52, and connected with the internal circuit 80 via a wiring layer 64.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路等にお
いて、異常な入力信号に対する内部回路の誤動作や損傷
などを防止する保護回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection circuit for a semiconductor integrated circuit or the like which prevents malfunction or damage of an internal circuit against an abnormal input signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常の半導体集積回路には、内部回路の
正常動作を保持するために、保護回路が入力段として設
置されている。この保護回路は、異常な電圧信号を内部
回路に出力しないことにより、内部回路の誤動作や損傷
などを防止するものである。
2. Description of the Related Art In a normal semiconductor integrated circuit, a protection circuit is installed as an input stage in order to maintain the normal operation of an internal circuit. This protection circuit prevents malfunction and damage of the internal circuit by not outputting an abnormal voltage signal to the internal circuit.

【0003】図4は、内部回路の入力段として接続され
た従来の保護回路を示す回路図である。この保護回路7
1は、抵抗素子R、第1のダイオード素子D1 及び第2
のダイオード素子D2 から構成されている。抵抗素子R
は、入力端子と内部回路80との間に接続して配置され
ている。第1のダイオード素子D1 は、第1の電源ライ
ンにカソードを接続するとともに抵抗素子Rと内部回路
80との間にアノードを接続して配置されている。第2
のダイオード素子D2 は、第2の電源ラインにアノード
を接続するとともに抵抗素子Rと内部回路80との間に
カソードを接続して配置されている。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional protection circuit connected as an input stage of an internal circuit. This protection circuit 7
1 is the resistance element R, the first diode element D 1 and the second
Of the diode element D 2 . Resistance element R
Are arranged so as to be connected between the input terminal and the internal circuit 80. The first diode element D 1 has a cathode connected to the first power supply line and an anode connected between the resistance element R and the internal circuit 80. Second
The diode element D 2 is connected to the second power supply line at its anode and is connected to the cathode between the resistance element R and the internal circuit 80.

【0004】ここで、第1の電源ラインの電源電圧VDD
及び第2の電源ラインの電源電圧VSSは、それぞれ相対
的に高電位及び低電位に設定されている。
Here, the power supply voltage V DD of the first power supply line
And the power supply voltage V SS of the second power supply line is set to a relatively high potential and a low potential, respectively.

【0005】このような構成によれば、所定範囲の基準
電圧よりも大きい電圧信号VINが入力端子に印加された
場合、電流が抵抗素子R及び第1のダイオード素子D1
を介して第1の電源ラインに流出される。一方、所定範
囲の基準電圧よりも小さい電圧信号VINが入力端子に印
加された場合、電流が第2の電源ラインから第2のダイ
オード素子D2 及び抵抗素子Rを介して供給される。
According to this structure, when the voltage signal V IN larger than the reference voltage in the predetermined range is applied to the input terminal, a current flows through the resistance element R and the first diode element D 1.
Through the first power supply line. On the other hand, when the voltage signal V IN smaller than the reference voltage in the predetermined range is applied to the input terminal, the current is supplied from the second power supply line through the second diode element D 2 and the resistance element R.

【0006】なお、このような保護回路に関する先行技
術としては、公報「特開平3−179773号」などに
詳細に記載されている。
The prior art relating to such a protection circuit is described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-179773.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の保護回路では、抵抗素子の抵抗値とダイオード素子
の容量値との組合せに基づき、いわゆる積分回路が等価
的に構成されている。そのため、内部回路における動作
の高速化が保護回路に発生する過渡現象によって実現さ
れないという問題がある。また、保護回路における抵抗
値及び容量値に基づいた時定数に対応する放電時間に比
較し、入力端子に印加される電圧信号が高速なパルスで
ある場合、内部回路の破壊や誤動作を防ぐことができな
いという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional protection circuit, a so-called integrating circuit is equivalently constructed based on the combination of the resistance value of the resistance element and the capacitance value of the diode element. Therefore, there is a problem in that the high speed operation of the internal circuit cannot be realized due to the transient phenomenon that occurs in the protection circuit. Further, in comparison with the discharge time corresponding to the time constant based on the resistance value and the capacitance value in the protection circuit, when the voltage signal applied to the input terminal is a high-speed pulse, it is possible to prevent the internal circuit from being broken or malfunctioning. There is a problem that you cannot do it.

【0008】そこで、本発明は、上記の問題点を解決
し、内部回路に対して動作を高速化するとともに誤動作
及び損傷を防止する保護回路を提供することを目的とす
る。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and to provide a protection circuit which speeds up the operation of an internal circuit and prevents malfunction and damage.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の保護回路は、上
記の目的を達成するために、所定の入力端子に接続して
配置された抵抗素子と、この抵抗素子と所定の内部回路
との間に接続して配置された容量素子と、所定の電源電
圧を有する第1の電源ラインにカソードを接続するとと
もに、抵抗素子と容量素子との間にアノードを接続して
配置された第1のダイオード素子と、第1の電源ライン
の電源電圧よりも相対的に低い電源電圧を有する第2の
電源ラインにアノードを接続するとともに、抵抗素子と
容量素子との間にカソードを接続して配置された第2の
ダイオード素子とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a protection circuit of the present invention includes a resistance element connected to a predetermined input terminal and a resistance element and a predetermined internal circuit. The first capacitor is connected between the capacitor and the first power supply line having a predetermined power supply voltage, and the cathode is connected to the first power supply line. The anode is connected between the resistor and the capacitor. The anode is connected to the diode element and the second power supply line having a power supply voltage relatively lower than the power supply voltage of the first power supply line, and the cathode is connected between the resistance element and the capacitance element. And a second diode element.

【0010】ここで、上記の抵抗素子、容量素子、第1
のダイオード素子及び第2のダイオード素子は、内部回
路とともに半絶縁性基板上にモノリシックに形成されて
いることを特徴としてもよい。
Here, the resistance element, the capacitance element, and the first element
The diode element and the second diode element may be monolithically formed on the semi-insulating substrate together with the internal circuit.

【0011】また、半絶縁性基板はGaAsから形成さ
れており、抵抗素子は半絶縁性基板中に所定のドーパン
トを注入して形成されており、容量素子は半絶縁性基板
上に第1の電極層、絶縁層及び第2の電極層を順次積層
して形成されており、第1及び第2のダイオード素子は
半絶縁性基板上に配置されたショットキー接合型電界効
果トランジスタのゲート電極層をアノードとするととも
に短絡したソース電極層及びドレイン電極層をカソード
として形成されていることが好適である。
Further, the semi-insulating substrate is formed of GaAs, the resistance element is formed by injecting a predetermined dopant into the semi-insulating substrate, and the capacitive element is formed on the semi-insulating substrate. A gate electrode layer of a Schottky junction field effect transistor, which is formed by sequentially stacking an electrode layer, an insulating layer, and a second electrode layer, and the first and second diode elements are arranged on a semi-insulating substrate. Is preferably used as the anode and the shorted source and drain electrode layers are formed as the cathode.

【0012】[0012]

【作用】本発明の保護回路によれば、所定範囲の基準電
圧よりも大きい電圧信号が入力端子に印加された場合、
電流が抵抗素子及び第1のダイオード素子を介して第1
の電源ラインに流出される。一方、所定範囲の基準電圧
よりも小さい電圧信号が入力端子に印加された場合、電
流が第2の電源ラインから第2のダイオード素子及び抵
抗素子を介して供給される。
According to the protection circuit of the present invention, when a voltage signal larger than the reference voltage in the predetermined range is applied to the input terminal,
The current flows through the resistance element and the first diode element to the first
Leaked to the power line. On the other hand, when a voltage signal smaller than the reference voltage in the predetermined range is applied to the input terminal, the current is supplied from the second power supply line through the second diode element and the resistance element.

【0013】ここで、容量素子が配置されていない場合
と比較すると、抵抗素子の抵抗値と第1及び第2のダイ
オード素子の容量値とが容量素子の容量値に対応して低
減して設定される。これにより、これらの抵抗値及び容
量値に基づいた時定数は低減する。そのため、入力端子
に印加される電圧信号が高周波数なパルスであっても、
所定範囲の基準電圧に含まれる場合に抵抗素子及び容量
素子を介して内部回路に供給され、そうでない場合に上
述した通り解消される。
Here, as compared with the case where the capacitive element is not arranged, the resistance value of the resistance element and the capacitance values of the first and second diode elements are reduced and set corresponding to the capacitance value of the capacitive element. To be done. This reduces the time constant based on these resistance and capacitance values. Therefore, even if the voltage signal applied to the input terminal is a high-frequency pulse,
When it is included in the reference voltage within the predetermined range, it is supplied to the internal circuit via the resistance element and the capacitance element, and when it is not included, it is eliminated as described above.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明に係る実施例の構成及び作用に
ついて、図1ないし図3を参照して説明する。なお、図
面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複
する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の
ものと必ずしも一致していない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure and operation of an embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Further, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.

【0015】図1は、内部回路の入力段として接続され
た本発明の保護回路に係る一実施例を示す回路図であ
る。図2は、図1に示す保護回路の構成を示す斜視図で
ある。この半導体集積回路では、半絶縁性基板10上に
保護回路70及び内部回路80がモノリシックに形成さ
れており、相互に電気的に接続して配置されている。こ
の半絶縁性基板10は、GaAsから形成されている。
保護回路70は、主に抵抗素子(R)20、第1のダイ
オード素子(D1 )30、第2のダイオード素子
(D2 )40及び容量素子(C)50から構成されてお
り、入力端子と内部回路80との間に接続されている。
また、内部回路80は、複数個の論理ゲートやフリップ
フロップなどから構成されており、所定の機能を実現す
る演算回路、メモリ回路及び制御回路等である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a protection circuit of the present invention connected as an input stage of an internal circuit. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the protection circuit shown in FIG. In this semiconductor integrated circuit, the protection circuit 70 and the internal circuit 80 are monolithically formed on the semi-insulating substrate 10 and arranged electrically connected to each other. The semi-insulating substrate 10 is made of GaAs.
The protection circuit 70 is mainly composed of a resistance element (R) 20, a first diode element (D 1 ) 30, a second diode element (D 2 ) 40, and a capacitance element (C) 50, and has an input terminal. And the internal circuit 80.
The internal circuit 80 is composed of a plurality of logic gates, flip-flops, and the like, and is an arithmetic circuit, a memory circuit, a control circuit, or the like that realizes a predetermined function.

【0016】抵抗素子(R)20は、抵抗層21及び電
極層22,23から構成されており、入力端子と容量素
子(C)50との間に配線層60,61を介して接続さ
れている。抵抗層21は、通常のイオン注入法等に用い
て半絶縁性基板10の所定領域に所定のドーパントを注
入することにより、サイズ及びドーパント濃度に基づい
て所定の抵抗値を設定して形成されている。電極層22
は、抵抗層21の一端上に形成され、配線層61を介し
て入力端子に接続されている。電極層23は、抵抗層2
1の他端上に形成され、配線層60を介して第1のダイ
オード素子(D1 )30、第2のダイオード素子
(D2 )40及び容量素子(C)50に接続されてい
る。
The resistance element (R) 20 is composed of a resistance layer 21 and electrode layers 22 and 23, and is connected between the input terminal and the capacitance element (C) 50 via wiring layers 60 and 61. There is. The resistance layer 21 is formed by injecting a predetermined dopant into a predetermined region of the semi-insulating substrate 10 by using a normal ion implantation method or the like to set a predetermined resistance value based on the size and the dopant concentration. There is. Electrode layer 22
Is formed on one end of the resistance layer 21 and is connected to the input terminal via the wiring layer 61. The electrode layer 23 is the resistance layer 2
The first diode element (D 1 ) 30, the second diode element (D 2 ) 40, and the capacitive element (C) 50 are formed on the other end of the first wiring layer 60 and are connected to the first diode element (D 1 ) 30 through the wiring layer 60.

【0017】第1のダイオード素子(D1 )30は、G
aAsMESFET(Metal Semiconductor Field Effe
ct Transistor )で構成されており、第1の電源ライン
にカソードを接続されるとともに、抵抗素子(R)20
と容量素子(C)50との間にアノードを接続されてい
る。このショットキー接合型電界効果トランジスタは、
活性層31、コンタクト層32,33、ゲート電極層3
4、ソース電極層35及びドレイン電極層36から構成
されている。活性層31は、半絶縁性基板10の所定領
域を掘り込み、n型ドーパントをドープして形成されて
いる。コンタクト層32,33は、活性層31の両端に
それぞれ接触して配置され、活性層31よりも高濃度の
+ 型ドーパントをドープして形成されている。ゲート
電極層34は、ショットキー接触性を有して活性層31
上に形成され、アノードとして配線層60を介して抵抗
素子(R)20、第2のダイオード素子(D2 )40及
び容量素子(C)50に接続されている。ソース電極層
35及びドレイン電極層36は、それぞれオーミック接
触性を有してコンタクト層32,33上に形成され、カ
ソードとして配線層62を介して短絡して第1の電源ラ
インに接続されている。
The first diode element (D 1 ) 30 has a G
aAs MESFET (Metal Semiconductor Field Effe
ct Transistor), the cathode is connected to the first power supply line, and the resistance element (R) 20
An anode is connected between the capacitor and the capacitive element (C) 50. This Schottky junction field effect transistor is
Active layer 31, contact layers 32 and 33, gate electrode layer 3
4, a source electrode layer 35 and a drain electrode layer 36. The active layer 31 is formed by digging a predetermined region of the semi-insulating substrate 10 and doping it with an n-type dopant. The contact layers 32 and 33 are arranged in contact with both ends of the active layer 31, respectively, and are formed by doping an n + type dopant having a higher concentration than that of the active layer 31. The gate electrode layer 34 has Schottky contact and has an active layer 31.
It is formed above and is connected to the resistance element (R) 20, the second diode element (D 2 ) 40, and the capacitance element (C) 50 via the wiring layer 60 as an anode. The source electrode layer 35 and the drain electrode layer 36 have ohmic contact with each other and are formed on the contact layers 32 and 33. The source electrode layer 35 and the drain electrode layer 36 are short-circuited via the wiring layer 62 as cathodes and connected to the first power supply line. .

【0018】第2のダイオード素子(D2 )40は、第
1のダイオード素子(D1 )30と同様にしてGaAs
MESFETで構成されており、第2の電源ラインにア
ノードを接続されるとともに、抵抗素子(R)20と容
量素子(C)50との間にカソードを接続されている。
このショットキー接合型電界効果トランジスタは、活性
層41、コンタクト層42,43、ゲート電極層44、
ソース電極層45及びドレイン電極層46から構成され
ている。活性層41は、半絶縁性基板10の所定領域を
掘り込み、n型ドーパントをドープして形成されてい
る。コンタクト層42,43は、活性層41の両端にそ
れぞれ接触して配置され、活性層41よりも高濃度のn
+ 型ドーパントをドープして形成されている。ゲート電
極層44は、ショットキー接触性を有して活性層41上
に形成され、カソードとして配線層60を介して抵抗素
子(R)20、第1のダイオード素子(D1 )30及び
容量素子(C)50に接続されている。ソース電極層4
5及びドレイン電極層46は、それぞれオーミック接触
性を有してコンタクト層42,43上に形成され、アノ
ードとして配線層63を介して短絡して第2の電源ライ
ンに接続されている。
The second diode element (D 2 ) 40 is made of GaAs in the same manner as the first diode element (D 1 ) 30.
It is composed of a MESFET and has an anode connected to the second power supply line and a cathode connected between the resistance element (R) 20 and the capacitance element (C) 50.
This Schottky junction field effect transistor includes an active layer 41, contact layers 42 and 43, a gate electrode layer 44,
It is composed of a source electrode layer 45 and a drain electrode layer 46. The active layer 41 is formed by digging a predetermined region of the semi-insulating substrate 10 and doping it with an n-type dopant. The contact layers 42 and 43 are arranged in contact with both ends of the active layer 41, respectively, and have a higher n concentration than the active layer 41.
It is formed by doping a + type dopant. The gate electrode layer 44 is formed on the active layer 41 with Schottky contact, and serves as a cathode via the wiring layer 60 through the resistance element (R) 20, the first diode element (D 1 ) 30, and the capacitance element. (C) 50 is connected. Source electrode layer 4
5 and the drain electrode layer 46 are respectively formed on the contact layers 42 and 43 with ohmic contact, and are short-circuited via the wiring layer 63 as an anode and connected to the second power supply line.

【0019】容量素子(C)50は、第1の電極層5
1、絶縁層52及び第2の絶縁層53からMIM(Meta
l Insulator Metal )構造に形成されており、抵抗素子
(R)20と内部回路80との間に接続されている。第
1の電極層51は、半導体絶縁性基板10の所定領域上
に形成され、配線層60を介して抵抗素子(R)20、
第1のダイオード素子(D1 )30及び第2のダイオー
ド素子(D2 )40に接続されている。絶縁層52は、
第1の電極層51上に部分的に形成され、第1及び第2
の電極層51,53の間の絶縁性を保持している。第2
の電極層53は、絶縁層52上に形成され、配線層64
を介して内部回路80に接続されている。
The capacitive element (C) 50 is composed of the first electrode layer 5
From the first insulating layer 52 and the second insulating layer 53 to the MIM (Meta
l Insulator Metal) structure, and is connected between the resistance element (R) 20 and the internal circuit 80. The first electrode layer 51 is formed on a predetermined region of the semiconductor insulative substrate 10, and the resistance element (R) 20 is interposed via the wiring layer 60.
It is connected to the first diode element (D 1 ) 30 and the second diode element (D 2 ) 40. The insulating layer 52 is
The first and second electrodes are partially formed on the first electrode layer 51.
The insulating property between the electrode layers 51 and 53 is maintained. Second
Of the wiring layer 64 is formed on the insulating layer 52.
It is connected to the internal circuit 80 via.

【0020】ここで、第1の電源ラインはプラス電源電
圧VDDを印加されており、第2の電源ラインはマイナス
電源電圧VSSを印加されている。これらプラス電源電圧
DD及びマイナス電源電圧VSSは、それぞれ相対的に高
電位及び低電位に設定されている。また、入力端子は電
圧信号VINを印加されることになる。
Here, the positive power supply voltage V DD is applied to the first power supply line, and the negative power supply voltage V SS is applied to the second power supply line. The plus power source voltage V DD and the minus power source voltage V SS are set to a relatively high potential and a low potential, respectively. Further, the voltage signal V IN is applied to the input terminal.

【0021】次に、上記実施例の作用について説明す
る。
Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0022】所定範囲の基準電圧よりも大きい電圧信号
INが入力端子に印加された場合、電流が抵抗素子R及
び第1のダイオード素子D1 を介して第1の電源ライン
に流出される。一方、所定範囲の基準電圧よりも小さい
電圧信号が入力端子に印加された場合、電流が第2の電
源ラインから第2のダイオード素子D2 及び抵抗素子R
を介して供給される。
When a voltage signal V IN larger than a reference voltage in a predetermined range is applied to the input terminal, a current flows through the resistance element R and the first diode element D 1 to the first power supply line. On the other hand, when a voltage signal smaller than the reference voltage in the predetermined range is applied to the input terminal, a current flows from the second power supply line to the second diode element D 2 and the resistance element R.
Is supplied via

【0023】ここで、容量素子Cが配置されていない場
合と比較すると、抵抗素子Rの抵抗値と第1及び第2の
ダイオード素子D1 ,D2 の容量値とが容量素子Cの容
量値に対応して低減して設定される。これにより、これ
らの抵抗値及び容量値に基づいた時定数は低減する。そ
のため、入力端子に印加される電圧信号VINが高周波数
なパルスであっても、所定範囲の基準電圧に含まれる場
合に抵抗素子R及び容量素子Cを介して内部回路に供給
され、そうでない場合に上述した通り解消される。
Here, as compared with the case where the capacitance element C is not arranged, the resistance value of the resistance element R and the capacitance values of the first and second diode elements D 1 and D 2 are the capacitance value of the capacitance element C. Is set correspondingly to. This reduces the time constant based on these resistance and capacitance values. Therefore, even if the voltage signal V IN applied to the input terminal is a high-frequency pulse, it is supplied to the internal circuit via the resistance element R and the capacitance element C when included in the reference voltage in a predetermined range, and is not so. In this case, it is solved as described above.

【0024】次に、上記実施例の実験について説明す
る。
Next, the experiment of the above embodiment will be described.

【0025】この実験では、実施例及び従来例の保護回
路における出力信号の周波数特性を比較して確認した。
実施例の保護回路としては、図1に示す回路構成を有す
るものを内部回路に対する高入力インピーダンス回路と
して適用した。一方、従来例の保護回路としては、図4
に示す回路構成を有するものを適用した。なお、実施例
及び従来例の保護回路では、共通する構成要素をほぼ同
様に形成した。
In this experiment, the frequency characteristics of the output signal in the protection circuits of the embodiment and the conventional example were compared and confirmed.
As the protection circuit of the embodiment, the one having the circuit configuration shown in FIG. 1 was applied as a high input impedance circuit for the internal circuit. On the other hand, the conventional protection circuit is shown in FIG.
The one having the circuit configuration shown in FIG. In the protection circuits of the example and the conventional example, common constituent elements are formed in substantially the same manner.

【0026】特に、実施例の保護回路に対する諸条件
は、次の通りであった。抵抗素子Rは、抵抗値約300
Ωを有した。第1のダイオード素子D1 及び第2のダイ
オード素子D2 を構成するGaAsFETは、ゲート幅
約30μmを有してE(Enhancement )モードで動作し
た。容量素子は、MIM容量約1pFを有した。
In particular, various conditions for the protection circuit of the embodiment were as follows. The resistance element R has a resistance value of about 300.
Ω. The GaAs FETs forming the first diode element D 1 and the second diode element D 2 had a gate width of about 30 μm and operated in the E (Enhancement) mode. The capacitive element had a MIM capacity of about 1 pF.

【0027】一方、従来例の保護回路に対する諸条件
は、次の通りであった。抵抗素子Rは、抵抗値約300
Ωを有した。第1のダイオード素子D1 及び第2のダイ
オード素子D2 を構成するGaAsFETは、ゲート幅
約60μmを有してE(Enhancement )モードで動作し
た。
On the other hand, various conditions for the conventional protection circuit are as follows. The resistance element R has a resistance value of about 300.
Ω. The GaAs FETs constituting the first diode element D 1 and the second diode element D 2 had a gate width of about 60 μm and operated in the E (Enhancement) mode.

【0028】図3は、実施例の保護回路と従来例の保護
回路とにおける出力信号の周波数特性を示すグラフであ
る。ここで、横軸は各保護回路に入力した電圧信号の周
波数を示し、縦軸は各保護回路から出力された電圧信号
の入力時に対する減衰量を示す。この結果によると、実
施例の保護回路では、従来例の保護回路に対し、入力信
号の高周波側(数GHz程度)に対応する出力信号の帯
域が約1GHz程度拡大されている。また、実施例の保
護回路では、従来例の保護回路に対し、入力信号の低周
波側(数百MHz程度)に対応する出力信号の帯域がカ
ットオフ周波数約10MHzを有してバンドパスフィル
タのように大きく縮小されている。したがって、入力端
子に印加される電圧信号が、高周波数なパルスであって
も、内部回路に供給されることがわかる。
FIG. 3 is a graph showing frequency characteristics of output signals in the protection circuit of the embodiment and the protection circuit of the conventional example. Here, the horizontal axis represents the frequency of the voltage signal input to each protection circuit, and the vertical axis represents the amount of attenuation of the voltage signal output from each protection circuit when input. According to this result, in the protection circuit of the embodiment, the band of the output signal corresponding to the high frequency side (about several GHz) of the input signal is expanded by about 1 GHz as compared with the protection circuit of the conventional example. Further, in the protection circuit of the embodiment, the band of the output signal corresponding to the low frequency side (about several hundred MHz) of the input signal has a cutoff frequency of about 10 MHz, and the protection circuit of the conventional protection circuit has It has been greatly reduced. Therefore, it can be seen that the voltage signal applied to the input terminal is supplied to the internal circuit even if the pulse has a high frequency.

【0029】ただし、入力信号の低周波側に対応する出
力信号のカットオフ周波数として約10MHzという値
は、人体から半導体集積回路に放電される静電気を考慮
して設定されたものである。通常、人体が帯電して放電
した時の等価回路を想定した場合、放電電流は初期値と
して約20A程度に達し、その時定数は約100ns以
上になる。そのため、立上がりの速く短い時間幅を有す
るパルス状の大電流が流れるので、パルス電流への対策
が半導体集積回路に要求されるのである。
However, the value of about 10 MHz as the cutoff frequency of the output signal corresponding to the low frequency side of the input signal is set in consideration of static electricity discharged from the human body to the semiconductor integrated circuit. Usually, assuming an equivalent circuit when the human body is charged and discharged, the discharge current reaches about 20 A as an initial value, and its time constant is about 100 ns or more. Therefore, a pulsed large current having a fast rising time and a short time width flows, so that the semiconductor integrated circuit is required to take measures against the pulse current.

【0030】なお、このような静電気による放電電流に
関する知見については、書籍「総合技術出版,ノイズ対
策最新技術,第12章第3節,第343頁」などに詳細
に記載されている。
The knowledge about the discharge current due to such static electricity is described in detail in the book “Comprehensive Technology Publication, Latest Noise Countermeasure Technology, Chapter 12, Section 3, Page 343”.

【0031】本発明に係る保護回路は、上記実施例に限
られるものではなく、種々の変形を行うことが可能であ
る。
The protection circuit according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

【0032】例えば、上記実施例では、抵抗素子の抵抗
層は、半絶縁性基板の内部にイオン注入を行って形成さ
れている。しかしながら、半絶縁性基板上にエピタキシ
ャル成長を行うことにより、抵抗素子の抵抗層を形成し
ても、上記実施例と同様な作用効果が得られる。
For example, in the above embodiment, the resistance layer of the resistance element is formed by implanting ions inside the semi-insulating substrate. However, even if the resistance layer of the resistance element is formed by performing the epitaxial growth on the semi-insulating substrate, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.

【0033】また、上記実施例では、第1及び第2のダ
イオード素子は、電界効果トランジスタのソース電極及
びドレイン電極を短絡して形成されている。しかしなが
ら、バイポーラトランジスタのベース電極層及びコレク
タ電極層を短絡することにより、第1または第2のダイ
オード素子を形成しても、上記実施例と同様な作用効果
が得られる。
Further, in the above embodiment, the first and second diode elements are formed by short-circuiting the source electrode and the drain electrode of the field effect transistor. However, even if the first or second diode element is formed by short-circuiting the base electrode layer and the collector electrode layer of the bipolar transistor, the same action and effect as those of the above embodiment can be obtained.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
保護回路においては、容量素子が抵抗素子、第1及び第
2ダイオードに一端を接続するとともに内部回路に他端
を接続して配置されている。これにより、抵抗素子の抵
抗値と第1及び第2のダイオード素子の容量値とが容量
素子の容量値に対応して低減して設定されるので、これ
らの抵抗値及び容量値に基づいた時定数は低減する。そ
のため、入力端子に印加される電圧信号が高周波数なパ
ルスであっても、所定範囲の基準電圧に含まれる場合に
抵抗素子及び容量素子を介して内部回路に供給され、そ
うでないサージ電圧である場合には解消されて内部回路
に供給されない。
As described above in detail, in the protection circuit of the present invention, the capacitive element is arranged with one end connected to the resistance element and the first and second diodes and the other end connected to the internal circuit. Has been done. As a result, the resistance value of the resistance element and the capacitance values of the first and second diode elements are reduced and set in correspondence with the capacitance value of the capacitance element. The constant decreases. Therefore, even if the voltage signal applied to the input terminal is a high-frequency pulse, it is a surge voltage that is supplied to the internal circuit via the resistance element and the capacitance element when it is included in the reference voltage within a predetermined range, and is not such a surge voltage In some cases, it is canceled and not supplied to the internal circuit.

【0035】したがって、本発明によれば、内部回路に
対して動作を高速化するとともに誤動作及び損傷を防止
する保護回路を提供することができる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a protection circuit which speeds up the operation of the internal circuit and prevents malfunction and damage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】内部回路の入力段として接続された本発明の保
護回路に係る一実施例を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a protection circuit of the present invention connected as an input stage of an internal circuit.

【図2】図1に示す保護回路の構成を示す斜視図であ
る。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a protection circuit shown in FIG.

【図3】図1に示す保護回路と図4に示す保護回路とに
おける出力信号の周波数特性を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing frequency characteristics of output signals in the protection circuit shown in FIG. 1 and the protection circuit shown in FIG.

【図4】内部回路の入力段として接続された従来の保護
回路を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a conventional protection circuit connected as an input stage of an internal circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…半導体基板、20…抵抗素子、21…抵抗層、2
2,23…電極層、30…第1のダイオード素子、31
…活性層、32,33…コンタクト層、34…ゲート電
極層、35…ソース電極層、36…ドレイン電極層、4
0…第2のダイオード素子、41…活性層、42,43
…コンタクト層、44…ゲート電極層、45…ソース電
極層、46…ドレイン電極層、50…容量素子、51…
第1の電極層、52…絶縁層、53…第2の電極層、6
0〜64…配線層、70,71…保護回路、80…内部
回路。
10 ... Semiconductor substrate, 20 ... Resistance element, 21 ... Resistance layer, 2
2, 23 ... Electrode layer, 30 ... First diode element, 31
... active layer, 32, 33 ... contact layer, 34 ... gate electrode layer, 35 ... source electrode layer, 36 ... drain electrode layer, 4
0 ... Second diode element, 41 ... Active layer, 42, 43
... Contact layer, 44 ... Gate electrode layer, 45 ... Source electrode layer, 46 ... Drain electrode layer, 50 ... Capacitance element, 51 ...
First electrode layer, 52 ... Insulating layer, 53 ... Second electrode layer, 6
0-64 ... Wiring layers, 70, 71 ... Protection circuit, 80 ... Internal circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の入力端子に接続して配置された抵
抗素子と、 この抵抗素子と所定の内部回路との間に接続して配置さ
れた容量素子と、 所定の電源電圧を有する第1の電源ラインにカソードを
接続するとともに、前記抵抗素子と前記容量素子との間
にアノードを接続して配置された第1のダイオード素子
と、 前記第1の電源ラインの電源電圧よりも相対的に低い電
源電圧を有する第2の電源ラインにアノードを接続する
とともに、前記抵抗素子と前記容量素子との間にカソー
ドを接続して配置された第2のダイオード素子とを備え
ることを特徴とする保護回路。
1. A resistance element arranged to be connected to a predetermined input terminal, a capacitance element arranged to be connected between the resistance element and a predetermined internal circuit, and a first element having a predetermined power supply voltage. A first diode element arranged by connecting a cathode to the power source line and an anode connected between the resistive element and the capacitive element, and relatively relative to a power source voltage of the first power source line. A protection comprising a second diode element arranged by connecting an anode to a second power line having a low power voltage and connecting a cathode between the resistance element and the capacitance element. circuit.
【請求項2】 前記抵抗素子、前記容量素子、前記第1
のダイオード素子及び前記第2のダイオード素子は、前
記内部回路とともに半絶縁性基板上にモノリシックに形
成されていることを特徴とする請求項1記載の保護回
路。
2. The resistance element, the capacitance element, and the first element
2. The protection circuit according to claim 1, wherein the diode element and the second diode element are formed monolithically on the semi-insulating substrate together with the internal circuit.
【請求項3】 前記半絶縁性基板はGaAsから形成さ
れており、前記抵抗素子は前記半絶縁性基板中に所定の
ドーパントを注入して形成されており、前記容量素子は
前記半絶縁性基板上に第1の電極層、絶縁層及び第2の
電極層を順次積層して形成されており、前記第1及び第
2のダイオード素子は前記半絶縁性基板上に配置された
ショットキー接合型電界効果トランジスタのゲート電極
層を前記アノードとするとともに短絡したソース電極層
及びドレイン電極層を前記カソードとして形成されてい
ることを特徴とする請求項2記載の保護回路。
3. The semi-insulating substrate is formed of GaAs, the resistance element is formed by implanting a predetermined dopant into the semi-insulating substrate, and the capacitive element is formed of the semi-insulating substrate. A first electrode layer, an insulating layer, and a second electrode layer are sequentially stacked on top of each other, and the first and second diode elements are arranged on the semi-insulating substrate, which is a Schottky junction type. 3. The protection circuit according to claim 2, wherein the gate electrode layer of the field effect transistor is used as the anode, and the shorted source electrode layer and drain electrode layer are formed as the cathode.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7319491B2 (en) 2003-06-05 2008-01-15 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for processing motion information
US7502071B2 (en) 2003-04-24 2009-03-10 Canon Kabushiki Kaisha Video information processing apparatus and video information processing method

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